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深部礦產資源勘探技術方法 版權信息
- ISBN：9787030723390
- 條形碼：9787030723390 ; 978-7-03-072339-0
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
深部礦產資源勘探技術方法 本書特色
本書面向國內高校和科研院所從事金屬礦地球物理勘探和研究的科研技術人員，也可供勘探地球物理、地質資源與地質工程等相關專業的本科生、研究生學習參考。
深部礦產資源勘探技術方法 內容簡介
“十二五”期間，國家863計劃重大項目“深部礦產資源勘探技術”，在已有技術基礎上，瞄準國際礦產勘探技術前沿，開展了核心技術攻關，研制了系列大深度實用化儀器裝備，發展了深部探測方法技術，形成了我國自己的深部礦產資源勘探技術體系，縮小了與國外的技術差距。《深部礦產資源勘探技術方法》一書系統總結了國家863計劃重大項目團隊的主要研究成果，包括重磁、電磁、地下物探、金屬礦地震、鉆探等五個部分。閱讀此書，讀者可以對我國礦產勘探方法和儀器設備的過去和現狀有一個系統了解。
深部礦產資源勘探技術方法 目錄
目錄
序
前言
**章緒論1
**節現狀與差距1
一、國際現狀與趨勢1
二、國內基礎與差距5
第二節主要研究進展及成果12
一、主要研究進展12
二、代表性成果16
第二章重磁勘探技術與儀器研制35
**節核心與關鍵技術突破35
一、高精度重力傳感器35
二、銫光泵磁場傳感器37
第二節儀器設備研制40
一、地面高精度數字重力儀40
二、地面高精度絕對重力儀45
三、質子磁力儀49
四、氦光泵磁力儀54
五、銫光泵磁力儀60
六、動態激發核磁共振磁力儀66
第三節方法創新與軟件系統72
一、方法技術創新72
二、重磁一體化軟件系統87
第四節典型應用實例97
一、高精度數字重力儀應用實例97
二、重磁方法技術及軟件系統應用實例101
第三章地面電磁勘探技術與設備107
**節核心及關鍵技術突破107
一、高靈敏度寬頻感應式電磁傳感器107
二、高靈敏度三分量磁通門傳感器111
三、感應式電磁傳感器檢測與標定技術117
第二節儀器設備研制120
一、分布式多參數電磁探測系統120
二、大功率偽隨機廣域電磁探測系統136
三、長周期分布式大地電磁觀測系統151
第三節方法創新與軟件系統167
一、方法技術創新167
二、電磁數據處理與正反演軟件系統218
第四節典型應用實例236
一、四川卡拉水電站廣域電磁法應用試驗236
二、甘肅花牛山礦區分布式電磁法應用試驗241
第四章地下物探技術與儀器研制249
**節核心及關鍵技術突破249
一、井間電磁波大功率脈沖調制發射技術249
二、井中激電多道全波形接收技術252
三、電容式電場傳感器256
第二節儀器設備研制260
一、坑-井-地三維電磁成像系統260
二、井間電磁波層析成像系統278
三、井中多道激發極化儀292
四、小口徑多參數地球物理測井儀301
第三節方法創新與軟件系統310
一、方法技術創新310
二、數據處理與正反演軟件系統322
第四節典型應用實例330
一、安徽銅陵某銅礦區井中物探應用試驗330
二、內蒙古某礦區坑-井-地電磁法應用試驗336
第五章金屬礦地震勘探技術與設備348
**節核心及關鍵技術突破348
一、地震信號高保真實時采集及分布遙測技術348
二、液壓伺服可控震源技術356
第二節儀器設備研制361
一、輕便分布式遙測地震勘探采集系統361
二、自行式小型液壓伺服可控震源370
三、淺井液壓伺服可控震源374
第三節方法創新與軟件系統377
一、方法技術創新377
二、數據處理與正反演軟件系統432
第四節典型應用實例447
一、吉林松原三維地震勘探試驗447
二、遼寧葫蘆島市深地震反射勘探測試處理452
第六章金屬礦巖心鉆探技術與裝備研發459
**節核心及關鍵技術突破459
一、高速電動頂驅鉆進系統459
二、繩索取心鉆桿孔口操作自動化技術462
第二節儀器及設備研制465
一、4000m地質巖心鉆探成套技術裝備465
二、自動化智能化巖心鉆探設備475
三、高性能薄壁精密冷拔繩索取心鉆探管材482
第三節方法創新與軟件系統485
一、方法技術創新485
二、鉆進過程監控軟件系統491
第四節典型應用實例——支撐“京津冀地熱資源調查”科學鉆探工程497
結束語506
一、成果總結506
二、下一步工作建議507
參考文獻509
序
前言
**章緒論1
**節現狀與差距1
一、國際現狀與趨勢1
二、國內基礎與差距5
第二節主要研究進展及成果12
一、主要研究進展12
二、代表性成果16
第二章重磁勘探技術與儀器研制35
**節核心與關鍵技術突破35
一、高精度重力傳感器35
二、銫光泵磁場傳感器37
第二節儀器設備研制40
一、地面高精度數字重力儀40
二、地面高精度絕對重力儀45
三、質子磁力儀49
四、氦光泵磁力儀54
五、銫光泵磁力儀60
六、動態激發核磁共振磁力儀66
第三節方法創新與軟件系統72
一、方法技術創新72
二、重磁一體化軟件系統87
第四節典型應用實例97
一、高精度數字重力儀應用實例97
二、重磁方法技術及軟件系統應用實例101
第三章地面電磁勘探技術與設備107
**節核心及關鍵技術突破107
一、高靈敏度寬頻感應式電磁傳感器107
二、高靈敏度三分量磁通門傳感器111
三、感應式電磁傳感器檢測與標定技術117
第二節儀器設備研制120
一、分布式多參數電磁探測系統120
二、大功率偽隨機廣域電磁探測系統136
三、長周期分布式大地電磁觀測系統151
第三節方法創新與軟件系統167
一、方法技術創新167
二、電磁數據處理與正反演軟件系統218
第四節典型應用實例236
一、四川卡拉水電站廣域電磁法應用試驗236
二、甘肅花牛山礦區分布式電磁法應用試驗241
第四章地下物探技術與儀器研制249
**節核心及關鍵技術突破249
一、井間電磁波大功率脈沖調制發射技術249
二、井中激電多道全波形接收技術252
三、電容式電場傳感器256
第二節儀器設備研制260
一、坑-井-地三維電磁成像系統260
二、井間電磁波層析成像系統278
三、井中多道激發極化儀292
四、小口徑多參數地球物理測井儀301
第三節方法創新與軟件系統310
一、方法技術創新310
二、數據處理與正反演軟件系統322
第四節典型應用實例330
一、安徽銅陵某銅礦區井中物探應用試驗330
二、內蒙古某礦區坑-井-地電磁法應用試驗336
第五章金屬礦地震勘探技術與設備348
**節核心及關鍵技術突破348
一、地震信號高保真實時采集及分布遙測技術348
二、液壓伺服可控震源技術356
第二節儀器設備研制361
一、輕便分布式遙測地震勘探采集系統361
二、自行式小型液壓伺服可控震源370
三、淺井液壓伺服可控震源374
第三節方法創新與軟件系統377
一、方法技術創新377
二、數據處理與正反演軟件系統432
第四節典型應用實例447
一、吉林松原三維地震勘探試驗447
二、遼寧葫蘆島市深地震反射勘探測試處理452
第六章金屬礦巖心鉆探技術與裝備研發459
**節核心及關鍵技術突破459
一、高速電動頂驅鉆進系統459
二、繩索取心鉆桿孔口操作自動化技術462
第二節儀器及設備研制465
一、4000m地質巖心鉆探成套技術裝備465
二、自動化智能化巖心鉆探設備475
三、高性能薄壁精密冷拔繩索取心鉆探管材482
第三節方法創新與軟件系統485
一、方法技術創新485
二、鉆進過程監控軟件系統491
第四節典型應用實例——支撐“京津冀地熱資源調查”科學鉆探工程497
結束語506
一、成果總結506
二、下一步工作建議507
參考文獻509
展開全部
深部礦產資源勘探技術方法 節選
**章緒論 **節現狀與差距 礦產資源勘探深度和難度的日益加大，對地球物理方法技術提出了新的挑戰和要求：一方面要求儀器觀測具有高精度、高穩定性、強抗干擾能力和多參量、多功能、高密度采集等特點；另一方面要求相應的資料處理、解釋方法創新，以提高數據處理的保真性、反演解釋的可靠性，如抗干擾數據處理的分離、深層信號的提取、三維高精度正反演、多種數據聯合及約束解釋，以及成果表達的可視化軟件開發等。目前，國外已形成了較為成熟的儀器、軟件及方法體系，并實現了高度的商品化和產業化。 我國礦產資源勘探技術研發與應用已走過七十多年的發展歷程，實現了“從無到有”的歷史性發展和壯大，初步建立了自主的勘探技術方法體系和儀器裝備。但不可否認的是，在一些高尖端儀器設備研制和產業化方面，以及實用化三維反演解釋軟件方面，與國外依然有很大的差距。目前，我國對地球物理儀器的需求急劇增長，對國外地球物理儀器的依賴依然嚴重，需要大力開展技術創新和應用推廣。 一、國際現狀與趨勢 研發大深度、高精度和高分辨率的勘探新技術，已成為很多發達國家實現資源可持續發展、深地科學認知和國家資源能源安全戰略的重要組成部分。通過提高探測與勘探技術的深度、精度，實現對成礦全過程的深入理解，增強尋找大型礦床的能力，已成為該領域國際發展的必然趨勢。下面簡單回顧項目立項時國際勘探技術的現狀。 1.重、磁勘探 重、磁技術是傳統的地球物理勘探技術，隨著微電子、計算機和通信技術的進步，傳統重、磁勘探技術得到迅速發展。國外已于20世紀90年代初期實現了重力測量的數字化和自動化。美國拉科斯特（Lacoste）公司、Micro-g公司和加拿大先達利（Scintrex）公司已經合并，專門生產CG-5/6型全自動重力儀（相對重力儀）和A10、FG5、FG5-L型絕對重力儀，幾乎壟斷了重力儀的全球市場。 近十年來，國際上磁場測量技術有了很大發展，以氦光泵、銫光泵和質子旋進為代表的磁力測量系統占據了主要的市場。測量精度和靈敏度大幅提高，測量參數從總場、梯度到三分量逐漸增加，采樣率達到了10次/秒，輕便化、智能化程度不斷提高。具有更高分辨率和絕對精度的鉀光泵磁力儀（如德國GEM公司的GSMP-35）已在資源能源勘探、科學研究、考古、環境等領域廣泛應用。 重、磁數據常規處理、三維正反演、聯合與約束反演及解釋取得了較大進展。低緯度化極技術、強剩磁條件下的處理和反演技術取得重要進展；在三維反演算法上發展了線性反演、約束*優化反演和擬BP神經網絡反演等技術，使反演的未知數個數、收斂速度和解的穩定性有了很大提高;采用二度半逼近（拼貼）三度體（Lü et al.，2013）和計算機圖形學中的“橡膠膜技術”建立三維地質模型，通過校正迭代反演與實時正演擬合，基本實現了重、磁正反演人機交互三維可視化實時解釋。加拿大Geosoft公司（Oasis Montaj）、澳大利亞Encom公司（Model Vision Pro 7.0）開發的商品化重、磁數據處理軟件，不僅包括常規處理和圖形化顯示，還實現了2D、3D任意形體的重、磁反演模擬，極大提高了重、磁數據地質解釋的準確性。 在多類型數據聯合反演方面，自Vozoff和Jupp（1975）提出直流電測深法（DC）和大地電磁測深法（MT）資料聯合反演的迭代二階馬奎特阻尼*小二乘法以來，聯合反演方法經歷了20世紀80年代的嘗試和90年代的迅速發展，相繼提出了不同形式的重、磁聯合，重、震聯合，震、電聯合反演，以及各種地震方法之間的聯合反演和各種電磁法方法之間的聯合反演方法等，取得了一定效果。特別是井資料約束下地震波阻抗反演和地震構造約束下的重力反演，取得了較好的效果，證明了在特殊條件下，聯合反演方法比單一地球物理方法有更高的分辨率，能較好地減少反演的非唯一性。根據物性參數的性質，聯合反演總體上可分為基于相同物性地球物理觀測數據之間的聯合反演和基于不同物性地球物理觀測數據之間的聯合反演。根據聯合反演的方式和條件的不同，聯合反演又可分為同步反演、順序反演、剝離法反演和伸展法反演等，這些方法一定程度上豐富和發展了地球物理反演理論和方法。 2.電法及電磁法勘探 自20世紀40年代以來，以金屬礦為目標的電法勘探技術得到了長足的發展，從傳統的直流電法、激發極化法，到20世紀50年代興起、90年代成熟的大地電磁測深法（MT）、音頻大地電磁測深法（AMT），80年代演變出帶人工場源的可控源音頻大地電磁法（CSAMT），發展到目前的混合場源的各種電磁方法等。在各類電磁方法發展的同期，隨著電子、信息技術的不斷進步，特別是近20多年來，對金屬礦深部探測*重要的電磁法儀器系統不斷地推陳出新。例如，美國Zonge工程與研究組織在1991年推出GDP-16多功能電磁系統，1994年推出GDP-32多功能電磁系統，1995年又推出能進行長周期天然場大地電磁法測量的多功能大地電磁系統（Elders and Asten，2004）。EMI公司在完善MT-1大地電磁系統的同時，于1995年推出適用于礦產與工程探測的商用EH-4電磁系統，1997年推出商用MT-24陣列式大地電磁系統。加拿大鳳凰公司在完善V-5大地電磁系統的同時，于1997年推出商用V5-2000型陣列式大地電磁系統，近年又推出V8系統，還有*新研制的寬頻MT采集系統等。時間域電磁儀器則以加拿大的EM-57、EM-67系列為代表。這些系統多具有頻率域和時間域工作方式，且能進行多方法數據采集，如激發極化法、瞬變電磁法、可控源音頻大地電磁法等。此外，國外DC IP及電磁儀器基本實現了三維分布式測量，如美國、加拿大等公司先后推出MIMDAS、NEWDAS、QUANTEC、ORION 3D等全景三維分布式DC IP與電磁法系統。這些方法與儀器已在深部地質構造研究、石油及天然氣勘查、金屬礦產勘查、環境與工程勘查等領域得到廣泛應用。 與方法理論、儀器系統相適應，電磁法的數據處理技術也在不斷地改進與完善。大量的研究工作集中于消除噪聲、穩健的阻抗估計方法、靜態效應校正、場源效應研究等數據預處理方面。同時，有限差分、有限元、邊界元、混合元等數值方法不斷應用于電磁法正演計算，馬奎特方法、廣義逆及改進的廣義逆方法、仿真淬火、遺傳算法、隨機搜索、神經元網絡等各種線性、非線性方法不斷應用于反演成像，模型也由簡單的層狀介質向二維、2.5維、三維和帶地形的任意三維模型方向發展。 3.金屬礦地震勘探 反射地震技術以大探測深度和高分辨能力逐漸顯示了其在金屬礦勘查中的廣闊應用前景。近幾年，加拿大、澳大利亞和南非等國家十分重視金屬礦地震方法技術研究，相繼開展了金屬礦巖礦石波阻抗及反射系數研究、金屬礦（塊狀硫化物）散射波場模擬研究、反射地震直接探測金屬礦體試驗研究、井中地震成像和3D金屬礦地震成像研究等（Eaton et al.，2003），取得了較大進展。例如，在南非的蘭德盆地，利用地震反射（Stevenson and Durrheim，1997）直接揭示含金礦層的深部產狀；在澳大利亞Mount Morgan礦區，利用地震技術（Urosevic et al.，1992；Evans et al.，2003）在礦區南部的深部發現了新的塊狀硫化物礦體；在加拿大薩德貝里礦集區，反射地震探測獲得了控制鎳-銅礦分布的火成雜巖體的深部延伸圖像（Milkereit and Green，1992），證實為一向南東傾斜的雜巖體，改變了對稱結構的傳統認識，為擴大深部找礦遠景提供了極具價值的科學依據。 在利用散射成像技術開展金屬礦勘探方面，國內外都進行了大量嘗試。例如，Bohlen（2002）利用3D有限差分法研究了結晶巖地區塊狀硫化礦床的形態和組分對散射波場的影響，發現大型塊狀硫化物礦體能夠產生很強且復雜的S波散射響應；塊狀硫化物礦體的形態控制散射波場的傳播方向和分布。 在金屬礦地震采集技術與設備方面，尤其是適應山區地震的采集設備呈現出明顯的小型化、輕便化和分布式發展的趨勢。美國Geometrics公司的Strata NZ系列便攜式地震儀是將大型地震儀小型化、輕便化的代表，它具有同時采集上千道的能力，但其質量不足20 kg。美國一些大學與達拉斯折射技術公司合作生產的Reftek-125微型節點地震儀，質量不足1 kg，突破了電纜大線的束縛，可以在任何復雜地形、地質條件下進行數據采集。在觀測系統上多道、小道距、高覆蓋次數和三維是金屬礦地震數據采集的發展方向。針對復雜地表地質條件和低信噪比的反射地震處理技術是金屬礦地震實用化研究的重點；基于散射觀點的成像技術是金屬礦地震發展的重要方向，散射波特征與地質體對應關系是金屬礦地震解釋的突破點。 4.測井及井中探測 金屬礦測井及井中探測技術是發現盲礦體的重要手段，對老礦區“探邊摸底”極為重要。近年來，測井技術與裝備得到快速發展，總體趨勢是：地面系統向綜合化、便攜化、標準化和網絡化發展；井下儀器向陣列化、集成化、高分辨、大深度、高可靠、高時效方向發展。成像測井技術更加配套完善，測量方法向多源、多接收器、多波、多譜方向發展；縱向分辨率、探測深度及井壁覆蓋率不斷提高；隨鉆測井（LWD）技術快速發展，并向小型化、集成化發展。測井深度不斷加深，儀器體積進一步縮小，耐溫耐壓性能及抗震性進一步提高。測井解釋技術正朝著多信息的綜合評價、多學科結合的地質綜合解釋等方向發展。同時，測井數據管理與信息技術一體化、網絡測井解釋一體化正在成為新的熱點。 井間電磁層析成像技術是將電磁波傳播理論應用到地質領域的一種地球物理勘探方法。20世紀70年代中期，美國Lytle和Lager（1976）率先使用電磁波開展井間層析（CT）成像，推動了全球范圍內井間電磁波CT的應用與發展。由于在硬件方面的先進性和軟件方面的成熟性，美國在井間電磁波層析技術領域處于世界領先地位。1989年以來，美國勞倫斯利物莫爾國家實驗室（LLNL）等單位聯合開發了井間低頻電磁場層析技術系統，已應用于油氣探測。蘇聯在頻率域井間電磁波法研究方面比較系統、全面，有一定的代表性，在理論研究、物性研究、儀器開發和應用研究方面都取得顯著成果。雖然他們應用層析技術起步較晚，但大有奮起直追之勢，不但開展了振幅層析研究，而且也開始了相位層析研究。在數值模擬層析反演過程中，他們發現相位層析反演的結果比振幅層析反演的結果更為可靠和準確。20世紀90年代，以EMI公司為中心，各國家實驗室和工業界開始進行井間電磁成像系統的研發，完成了基礎理論、數值模擬和可行性研究，并研發了相應的儀器設備。在油田井間距為25～100m，頻率為500Hz～20kHz的條件下，進行了一系列有成效的現場試驗。在處理方法和軟件開發方面，也初步具備二維處理能力。在具有金屬套管的井中，井間電磁成像研究也有較大的進展。 20世紀80年代中期，瑞典研制了脈沖體制的跨孔和單孔電磁波層析系統，又稱井中雷達，已商品化，*近也在研究相位體制。日本OYO公司于1995年研制出相位振幅的低頻跨孔地下電磁波層析系統（4Hz～18kHz）。此外，澳大利亞、法國、德國、波蘭、匈牙利、印度和南非等國也相繼加入了井間電磁波層析研究和應用行列。國外對地下物探的應用比較重視，加拿大近十幾年來利用地下物探發現很多金屬礦床；蘇聯曾用坑道電磁層析技術和井中電磁層析技術尋找坑道間及井間的盲礦體，取得很好的成效。地下物探技術的發展方向有兩個：一是利用多個參數進行異常的解釋和識別，有利于克服多解性和提高分辨率；二是工作頻率向低頻（增加探測距離）、高頻（提高分辨率）兩個方向發展，并開發相應的應用軟件。低頻井間電磁層析成像技術難度大，應用前景廣，是目前地球物理應用技術發展的重要前沿。 5.巖心鉆探 國外巖心鉆機除一部分經改進的傳統立軸式鉆機外，已大量采用全液壓、頂驅式設計與制造。頂驅式鉆機的特點是機-塔一體化、
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