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1小波理論
是根據傅立葉理論分析逐漸發展起來的一個新的理論分支,適用于信號中差分方程數值解、數據壓縮、子波算法、成像的處理,以提高數據的分辨率和信噪比。
2神經網絡理論
仿人腦思維的模擬計算。是通過樣本資料的分析研究、學習,從而獲得重要的參考數據,對未經處理的資料進行判斷的理論。
3幾何分形
主要是對自然界中不規則、不穩定和較常見現象的進行研究,揭示自然界中不同尺度的物體和現象之間存在的相似性,以及整體和局部的相似性。由此,可以通過局部信息對整體信息進行預測。
4混沌理論
主要應用于描述非線性系統,它與幾何分形理論聯系很密切,他們都是分層次的基干尺度,揭示不同尺度之間存在的相似性、標度律、差異性等。
二地球物理勘探技術的普遍應用
1能源物理勘探
主要是對石油、天然氣地區進行綜合能源勘探。前期普查依賴于地震勘探。詳查過程中,要運用大地電磁、高精度磁力、高精度重力等一些測探技術,對油氣地區進行區塊評價和構造研究,找出油氣儲藏構造,從而解決油氣勘探中的疑難問題。
2固體礦產物理勘探
尤其是金屬礦產勘探,主要使用電法和磁法。電法主要是根據礦體與圍巖的電性差異為基礎,研究人工穩定的電流場在地下傳導的分布規律。磁法勘探主要是根據礦體或其賦存構造與圍巖的磁性差異,在地表或一定高空中測量磁場強度變化的規律。
3工程物理勘探
工程建設迅速發展,工程物理勘探需求也日益增長,主要應用在建筑、公路、鐵路、管道、水利等工程的檢測,運用淺層地震、探地雷達、電法等探測方法對工程進行物理勘探。
4對環境保護、災害防治的物理勘探
地球物理勘探可以從電、熱、光等物理變化進行監測,從而認識環境變化的過程,為環境保護提供背景資料。自然災害的突然發生嚴重危害人們的生命安全和經濟損失,地球物理監測技術的應用對自然災害起到了有效的預測、防治的作用。
三地球物理勘探技術
發展的趨勢綜合物理、數學、計算機等科學的應用,探測技術越來越成熟,地球物理勘探技術發展的趨勢主要表現可以分為以下幾個方面。
1應用計算機和數據采集技術
使得物理勘探技術向著自動化、數字化、輕便化和多功能化發展。目前在核電站、水電站、礦山等一些重大工程建設上,需要查明較大的危害,關鍵性的地質構造等。同時,世界很多發達國家面臨著淺層礦資源枯竭的問題,工作人員已經向沼澤、海洋、沙漠的方向進行資源勘探。對于這些工作開展就需應用新技術、新儀器,使難以到達的地區得以勘探實施。
2總線技術進一步發展
逐步形成積木式、模塊化、插卡式的球物理勘探儀器關鍵技術,這些技術的運用可以實現多功能和多參數的自動測量,使物理探測儀器系統模塊式的組成結構更加緊湊,也代表新一代技術的發展方向。
3應用功能較強的應用
型軟件和集成化的計算機輔助測試技術,使測試技術和測量儀器的發展更上一層。使物探儀器具有更強的功能性,可以更方便地滿足勘探的各種需要。
4高速單版數字信息處理器
2015年5月4日 《關于控制危險廢物越境轉移及其處置的巴塞爾公約》、《關于在國際貿易中對某些危險化學品和農藥采用事先知情同意程序的鹿特丹公約》和《關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》締約國大會5月4日在日內瓦拉開帷幕,來自全球180個國家的政府、民間社會和非政府組織以及企業和國際組織代表將在為期兩周的時間里就全球廢物管理技術指南等議題進行討論。
《巴塞爾公約》、《鹿特丹公約》和《斯德哥爾摩公約》就保護人類的身體健康和生存環境免遭危險化學品和危險廢物的危害提供了一系列控制措施。聯合國環境規劃署執行主任施泰納在三個《公約》締約國會議5月4日開幕當天舉行的記者會上指出,應建立良好的化學品和廢物國際治理框架,以減少人們遭受這些物品所帶來的危害,應通過建立全球化學品治理框架,防止過去百年來由于大量引進某些化學品而導致嚴重后果等悲劇的發生。
施泰納指出,化學品是21世紀經濟的一部分,存在于環境周圍,是所使用物品的組成部分。這三項《公約》不是禁止化學品,而是提供科學平臺,向決策者和民眾以及環境提供保護,免遭毒性物資的侵害,減少化學品的負面影響,而對化學品實施使用限制能夠向市場提供信息,需要找出替代品。
May 4, 2015 The conference of contracting countries of Basel Convention on the Control of Transboundary Movements of Hazardous Wastes and Their Disposal, Convention on International Prior Informed Consent Procedure for Certain Trade Hazardous Chemicals and Pesticides in International Trade Rotterdam and t Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants kicked off on May 4 in Geneva. Governmental and social organizations, NGOs, enterprises and international organization representatives from 180 countries around the world will discuss about global technical guidelines of waste management and other issues in the period of two weeks.
The Basel Convention, Rotterdam Convention and Stockholm Convention have provided a series of controlling measures in protecting human health and their living environment from the damage of hazardous chemicals and wastes. Achim Steiner, Executive Director of the United Nations Environment Programme pointed out in the press held on May 4 that, the same day of the conference of the contracting countries of the three conventions that, a good framework of international chemicals and wastes treatment should be established to reduce the danger people suffer from these items. A framework of global chemicals treatment should be established to prevent the occurrence of the tragedies over the past 100 years due to the introduction of a large number of certain chemicals.
【論文摘要】應用地球物理是礦業類高校的一門重要必修課程。隨著煤炭系統對物探技術的需求與日俱增,對應用地球物理課程內容的講授提出了更高的要求。為了使學生的培養更加適應現代化技術快速發展的需要,本文通過分析目前應用地球物理課程中存在的問題,提出了一些課程教學內容改進的方法和建議,對于礦業類高校的應用地球物理課程內容具有一定的參考價值。
引言
《應用地球物理》課程是河南理工大學資源環境學院地質科學與工程系和地球信息科學與技術系以及水文與水資源工程系的必修課。該課程是一門以地球為研究對象的應用物理學,它利用物理學的力學、電學、磁學、熱學等方面的原理與方法,通過觀測和研究地球內部各部分的物理條件、物理性質和物理狀態,從時間和空間兩方面找出它們之間的聯系和規律,從而達到認識地球,借以實現地質勘查和找礦目標,減少地質災害[1]。
對于河南理工大學等以煤炭資源為主要主導的礦業類高校來說,本科畢業的學生大部分進入到煤炭系統工作,如何合理地設置應用地球物理課程內容對于學生以后所從事工作具有重要的指導意義。
1 應用地球物理課程現狀
應用地球物理課程主要講授內容包括以下三個部分:一是應用地球物理方法的物質基礎及地球物理場的基本概念;二是應用地球物理分析的正演方法;三是應用地球物理的各類勘探方法和應用,包括重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、地球物理測井和放射性勘探等。其中,第一、二部分是應用地球物理學的基礎,第三部分是課程講授的重點。
由于應用地球物理課程內容龐雜、知識面廣、理論公式繁瑣、內容抽象,學生在學習過程中普遍反映難度偏大,抓不住重點,難以理解地球物理概念。這已經不適應當前高速發展的礦產資源開發對人才的要求。一個完整、合理的應用地球物理課程,應該同時具有理論性和實踐性。既能傳授學生相應的學科科學理論體系,又要顧及生產單位對人才的要求,要具有一定的實用性,使得學生工作后能盡快融入到工作環境中,并能把課本上的理論知識應用到實際中去,能夠解決生產單位面臨的實際問題。
目前,我校應用地球物理課程主要面臨如下的實際問題:
(1) 課程內容相對陳舊。21世紀以來,應用地球物理學科發展迅猛,各種新技術、新方法層出不窮。例如物探數據處理技術早已融合了現代信號處理的思想、概念和方法。而課堂上講授的仍是傳統數據處理內容,且部分技術方法已經被生產單位所拋棄,學生在學校所接受的知識過于陳舊,不能滿足快速發展社會的需要。
(2) 基礎課程開設偏少,導致應用地球物理概念理解困難。應用地球物理具有廣泛的理論體系,涉及到數學、物理、電子、信號等領域。如果學生之前沒有學過這些基礎課程,在聽課時,對應用地球物理課本中出現的理論公式難以段時間內消化,造成學習的困難。
(3) 計算機技術對于應用地球物理來說具有舉足輕重的地位,尤其是現代地球物理處理技術,更是離不開計算機。例如目前絕大多數地球物理處理軟件都是基于UNIX或LINUX平臺,而學生普遍缺乏該系統的理論學習,與生產單位發展需求脫節。
(4) 實驗課對于學生提高應用地球物理的感性認識作用明顯,尤其是對實踐性很強的應用地球物理課來說,需要大量的實際操作才能深入理解。而目前實驗教學大多屬于觀察、驗證性類型,缺少實際地區的實際數據采集、處理和解釋的訓練,導致學生動手能力差。
2 教學內容改革探討
針對以上教學過程中出現的問題,結合多年應用地球物理教學經驗,提出以下幾個課程教學內容改革的想法。
(1) 作為以煤炭為主導的礦業類高校,本科畢業的學生大多進入到煤炭系統工作。因此,在教學過程中,因充分考慮煤礦企業對物探技術的需求。如增強地震勘探在解決煤田構造方面的內容,以及電法勘探對煤礦富水區和采空區的探測內容,使得學生在學校所學到的知識能夠跟上現代社會發展的步伐。
(2) 由于課時有限,而應用地球物理覆蓋的物探專業知識領域廣泛,因此在授課過程中,應有所取舍對。對于應用面較窄的放射性勘探、地熱勘探等可作為課余了解內容,而探測效果明顯的地震勘探、電法勘探和重力勘探等需要詳細講解。
(3) 課程內容應該與時俱進,保持行業先進性。在保留傳統基本理論的基礎上,增加應用地球物理新技術、新方法的講解。將現代信號處理、計算機處理的信息傳授給學生,擴大學生的知識面,增強學生就業競爭力。
(4) 重視應用地球物理數值正演模擬。地球物理正演模擬是反演的基礎,通過正演模擬可以使得學生更好的理解地球物理場的變化特征,避免空洞的公式推導,提高學生學習的興趣,使學生更容易掌握地球物理的概念。同時,還能增強學生計算機編程能力,讓學生自己上機進行運算模擬,提高對正演模型的理解。
(5) 重視實驗課的作用。地球物理實踐性很強,應通過實驗課程加強學生的動手能力和創新能力,能夠使學生把書本上的理論知識和實際應用相結合。通過野外數據實際采集,提高學生對地球物理的理解,提高物探行業的感性認識。為了讓學生更好地了解物探儀器設備,河南省生物遺跡與成礦過程重點實驗室(河南理工大學)購置了國際先進的ARIES三維地震儀、V8電法勘探儀,為學生認識物探儀器提供了有利的條件。實踐證明,充分利用好實驗課培養學生的動手能力,對于提高學生對地球物理概念的理解作用明顯。
3 結語
應用地球物理課程對于資源勘查、地質等本科專業是一門非常重要的基礎課程,是煤礦企業的一項重要的技術手段。作為培養人才的礦業類高等院校,應注重學科發展的動向,保持與實際生產密切結合,避免理論與實踐脫節,為培養新世紀人才不斷努力。
應用地球物理是實踐性很強的一門課,在課程學習過程中,實踐教學對學生認知地球物理是一個不可缺少的重要環節。通過實踐教學,使得學生把課本上說學到的理論知識和實踐應用相結合,培養學生的實際操作能力。
參考文獻
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[關鍵字]地球物理 勘探技術 問題 發展趨勢
[中圖分類號] P631 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X(2013)-3-103-2
0 引言
應用地球物理學是一門較新的技術領域,在礦床勘探中采用專門的儀器只有一百多年的歷史。1870年,瑞典人泰朗和鐵貝爾制成了尋找磁鐵礦用的所謂“萬能磁力儀”,標志著應用地球物理學開始形成。電法勘探工作最早是19世紀初英國人P.佛克斯在已知礦體上觀測到了自然電場,電阻率法始于1893年在已知礦體上觀測到電阻率異常,以后又相繼發展了激發極化法、電磁感應法等分支方法。地震勘探開始于20世紀初,前蘇聯在相關理論方面取得了成功。 1940年出現多道儀器,并且儀器道數在以后不斷增加,地震勘探的理論方法、技術裝備都得到了高速發展。
1 地球物理勘探技術概述
1.1 地球物理勘探
地球物理勘探,是以不同巖(礦)石間物理性質的差異為基礎,利用物理學原理,通過觀測和研究地球物理場的空間與時間分布規律,借以實現地質勘探和找礦目標的一門應用科學。也稱勘探地球物理(學),簡稱物探。
應用地球物理(學)是與理論地球物理學相對應的應用學科,過去被認為等同于勘探地球物理,隨著地球物理技術在礦產資源勘探以外的應用,其應用領域已擴展到工程、環境、軍事、考古等領域。
地球物理場是指存在于地球周圍(或內部)的具有物理作用的空間,可以是天然存在,也可以是人工建立的。
1.2 地球物理勘探應用
目前在地球物理學勘探中應用的巖(礦)石的物理性質(或物性參數)有六種:密度(σ或ρ);磁性(磁導率μ,磁化率χ,剩余磁性Jr);電性(電導率σ或電阻率ρ、極化率J、介電常數ε);彈性(彈性模量,拉梅系數,密度,波速);放射性;導熱性。
應用較為廣泛的是前四種。
1.3 對地球物理勘探的客觀認識和評價
地球物理勘探為地質研究提供了一個很好的工具,可以解決許多地質問題。但它也不是萬能的,在克服鉆探法缺點的同時也帶有其自身的不足及應用中的限制,因此應該對其有一個客觀的認識和評價,主要有:
(1)各種物探方法的物理前提是巖(礦)石間的物性差異,地質效能的高低與地質對象同周圍巖石間物性差異的明顯程度有關,有差異才有效果,差異越明顯效果才越好,反之,差異越小,效果越差;
(2)各種物探方法都是通過觀測和分析地球物理場進行地質勘探和尋找有用礦產的,因此屬于間接找礦方法,與鉆探取巖心提取巖石礦物成分的方法有本質的區別,可靠性降低,分辨能力降低;
(3)各種地球物理場均具有跨越介質存在的特點,可以通過物探方法研究不同深度上地質目標的信息,便于面積測量,但垂向上信息的可靠與詳細程度不如鉆井資料;
(4)各種地質情況千變萬化,各不相同,實際工作中應根據具體的地質、地球物理條件靈活選用適當的地球物理方法,才有可能達到預期的目的,否則就有可能導致錯誤的結果;
(5)某一種地球物理場的分布可以與地下多種地質背景相對應,因此,當對物探資料作地質解釋時是可以有多種合理的解釋,即反問題具有多解性;
(6)某一地質目標可能與圍巖有多種物性差異,在實際應用中,為減少多解性,提高地質效能,常采用多種物探方法進行綜合研究,必要時可以做地球物理、地球化學、地質、鉆井、測井等多學科的聯合應用,以便能取得令人滿意的結果;
(7)應用地球物理學是一門新興的邊緣學科,理論尚需發展、技術仍需改進、儀器設備也在不斷更新,這些都需要隨著其相鄰的學科發展才能實現,不能強求現有的地球物理技術解決它所面臨的所有問題。
2 地球物理勘探面臨的問題
(1)提高微弱地球物理信號采集與處理水平地球物理勘探技術是依據對觀測的地球物理場數據的分析來實現探測目的的。
(2)非均勻地質體的探測與描述幾何形體簡單、物性分布均勻、埋藏深度較淺且易于發現的礦產資源,今后將越來越少。
(3)綜合利用多種信息,減少地球物理反問題的多解性
地球物理勘探是通過在地表、空中或井下局部地球物理場的觀測結果,去分析推斷地下不能直接觀測部分物質的性質和形態。
3 地球物理勘探的發展趨勢
3.1 應用范圍將更加擴大
原有方法日趨完善,新方法不斷形成,使物探的地質效能不斷提高,應用范圍不斷擴大,從單純的礦產資源勘探,發展到目前在水文、工程、城市與環境等方面的廣泛應用,在軍事、文化等領域的應用也在研究之中。
3.2 勘探深度將進一步加大
淺層礦產資源的開發對地球物理勘探提出了尋找深部礦產資源的需求,同時地球物理勘探方法在理論、技術、儀器等方面的發展與更新也使之具備了相應的能力。
3.3 地質效能將更趨理想
實現直接找礦是廣大地學工作者長期以來的理想,目前這方面的研究已經有了一些進展,如電法、地震勘探都提出了巖性勘探方法和技術,雖然還很不完善,但代表了地球物理勘探的發展趨勢。
4 結束語
地球物理勘探面臨的地質任務日趨復雜艱巨,勘探目標正從構造型轉向隱蔽型,探明并評價油氣儲層、監測油田開發過程成為物探新的研究內容。一方面要對原有方法不斷完善、深化,另一方面要不斷探索新的理論。大量試驗證明,在多數油氣藏上方存在特有的物理化學異常暈帶,即“煙囪效應”產生的“還原柱”,能觀測到磁化率、極化率和地球化學異常。基于類似的原理,放射性方法勘探油氣的試驗也取得了不少成功的案例。
參考文獻
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[3]陸基孟主編.地震勘探原理[M].石油大學出版社,1993.
關鍵詞:地球物理;勘探技術;發展趨勢;應用
地球物理勘探的主要目的是通過運用現代科學技術手段,對地質構造展開深度分析,為建筑工程選址、礦產資源勘探等工作推行與落實奠定技術基礎。在地球物理勘探過程中,所使用的主要儀器設備為物探儀器,由此以詳細檢測分析地殼中的巖石物理參數。如今,地球物理勘探技術在地質、煤炭、水電、建筑工程、石油等多個領域中應用,并且發揮處理顯著的應用效果。
1地球物理勘探技術常用方法
1.1傳統技術下的地球物理勘探
1.1.1電法勘探這種方法在地球物理勘探期間應用最為普遍,通過研究電學性質變化規律以及地層電磁場變化規律,基于電性之間的差異性,對電場分布規律展開研究測量,從而保證地質情況被詳細的了解[1]。1.1.2磁法勘探通過選擇使用磁力儀器檢測設備檢測地質之間的磁性差異,對地下磁場的分布規律和異常情況作出研究,保證在段時間內尋找出地質問題。1.1.3重力勘探不用地質之間,其密度是各不相同的,以這種特點為出發點,選擇應用重力測試儀器觀察重力異常情況,了解和全面掌握地下地層起伏變化情況。1.1.4地震勘探地震勘探技術是發展速度比較快的技術手段,該技術綜合運用人工激發地震波的方法,基于巖石地震波傳播規律和地層地震波傳播規律,對地質性質作出探究,預測地質活動情況,采取必要的措施應對災害發生。
1.2新技術下的地球物理勘探
伴隨著現代科學技術發展,地球物理探測儀器設備逐漸科技化,先進的電子技術逐漸取代傳統的地質勘探設備,使得地球物理勘探質量提升。就探測深度對地球物理勘探技術進行分類,主要分為超淺層、淺層、中深層和深層。在超淺層勘探過程中,可選擇使用淺層地震技術和地質雷達技術。在淺層勘探過程中,可選擇使用高頻電磁成像技術和高密度電阻率。在中深層勘探過程中,可選擇使用高精度重力測試和可控源電磁測深。在深層勘探過程中,可選擇應用深層地震勘探技術、高精度處理測量技術和天然大地電磁測探技術[2]。
2地球物理勘探期間的新理論和新算法
2.1小波理論
小波理論是以傅里葉理論為基礎的,比較合適被使用在數據壓縮、信號中差分方程數值解、成像處理、子波算法等方面應用,由此可顯著提升信噪比和數據分辨率[3]。
2.2神經網絡理論
神經網絡理論對人腦的思維活動方式進行模擬,從而完成數據分析,在應用該技術手段的時候,可通過樣本資料學習,研究及分析活動,確保得到的參數結果具有應用價值,也可以在短時間內判斷出樣本資料應用價值,完成尚未處理的數據信息。
2.3幾何分形理論
幾何分形理論的實質,是對自然環境下經常性出現的不規則現象、不穩定現象以及常見現象展開分析,系統性分析在自然環境下,各種尺度的物體和現象之間的相似性。所以,在對整體信息進行預測時可通過使用局部信息完成[4]。
2.4混沌理論
在非線性系統描述方面多使用混沌理論體系,混沌理論體系與幾何分形理論體系之間存在著十分密切的聯系,都可以解釋不同尺度下的標度律、差異性和相似性。
2.5地理信息系統理論
地理信息系統是一種以計算機為基礎的探測體系,需要綜合軟件支持和硬件支持,采集、存儲、管理、查詢和輸出時間和空間數據信息,通過數據信息的處理方法,保證在最短時間內查詢并分析出數據信息[5]。
3地球物理勘探技術應用
應用地球物理探測技術,最為常見的領域是能源資源勘察。我國能源資源結構多以天然氣、石油、煤炭等化石類為主,這種類型的能源資源在勘探時,對于地球物理勘探技術有著很強的依賴性。比如在勘探煤礦資源、天然氣資源和石油資源期間,大地電磁勘探技術的應用性很強。通過應用地球物理勘探技術,可以快速尋找出不用地區的油氣區構造情況,并且完成相應的評價,尋找到能源資源。在前期的勘探活動中,基本上需要依靠地震勘探技術實現,在詳細的勘察期間,需對大地電磁測探技術、高精度磁力技術、高精度重力技術等展開綜合運用,對油氣地區的構造情況和油氣地區區塊作出評價,尋找適合油氣存儲的地質構造,解決勘探油氣時存在的疑難問題。金屬礦物探技術作為另一種經常被應用的物探技術,大多是利用電法和磁法完成金屬礦物質勘探。這種勘探技術在應用工程中,基本上是采取電法模式完成的,為金屬礦物質勘探提供便利,并且為工作順利開展提供支持。該技術手段應用的基礎,是圍巖和礦體之間的電性差異,研究在地下傳導時人工穩定電流場分布規律。磁法勘探的基礎是礦體,或者時賦存圍巖與其構造兩者之間出現的磁性差異結構,在地表環境和高空環境下,探究分析磁場強度變化規律。在地球物理勘探技術中,工程物探技術應用也比較廣闊。現代建筑工程施工建設現狀隨著社會經濟發展而呈現出全新的變化,這就要求在工程勘探期間,總結出項目工程物理勘探的基本需求。工程物理勘探技術在鐵路施工、公路施工、管道施工、水利施工和建筑施工方面有著很大的作用。將物理勘探技術應用在環境保護和自然災害防治工作中,也是極具價值的。在應用地球物理勘探技術期間,可及時對電、熱、光等物理要素進行檢測,了解其變化情況,正確認識環境的變化過程,從而為提升環境保護質量,落實環境保護工作奠定基礎。突發性自然災害嚴重影響著人們的生命健康和財產安全,在對自然災害進行預測和預防時,合理的應用地球物理勘探技術,能夠取得良好的效果。
4地球物理勘探技術未來發展趨勢
就當前地球物理勘探技術的應用現狀看來,相關專業人員與物理勘探工作人員之間的聯系不夠密切,甚至各項工作在結合的時候存在著疏忽,難以實現相互幫助發展的需求。在實際工作期間,相互監督、共同進步的現象也存在著問題。工作人員沒有將計算機網絡力量徹底發揮出來,在分析資料和查詢數據時,經常性的處于被動狀態。在信息技術高速發展的時代背景下,工作人員必須要對計算機網絡技術系統性掌握并且熟練使用,從而保證自身工作效率提升,保證全面、準確、安全的完成各項地球物理勘探工作。地球物理勘探技術解釋期間,秉承著多次反饋的基本原則,詳細如下所示。圖1地球物理綜合解釋多次反饋圖隨著社會經濟發展,人們對于能源資源的需求量日漸增加,重視程度也逐漸提高。在地球物理勘探技術的研究和開發過程中,研究者不斷投入資金和精力,以求獲得突破。就當前地球物理勘探技術發展現狀而言,地球物理勘探技術已經獲得突飛猛進的發展,全新的功能和類型不斷涌現,有效延伸了地球物理勘探技術的應用范圍。例如,在地球物理勘探過程中,按照使用標準和檢測要求,優化改良了超導重力儀設備和超導磁力儀設備,改良后得儀器設備,無論精準度還是穩定性,都獲得了大幅度提升,為勘探與開采礦物資源有著很大貢獻。計算機輔助測試技術應用,是計算技術發展的產物,該技術手段具有很好的集成性。換言之,地球物理勘探期間,綜合物理勘探技術和測量儀器設備,尋找出各類設備在應用過程中的新功能。通過新功能的應用和舊功能優化,可以保證地球物理勘探技術優化,數據信息呈現出良好的精準度,另外還能夠將計算機硬件和軟件的發展趨勢作出反映。靈活性的選擇和使用高速單片數字信號處理器,將其應用在地球物理勘探技術上,增強信號處理功能、數據處理功能和誤差修復功能,有效保障物探技術應用質量和效率[6]。總線技術發展應用。在物探儀器設備上應用總線技術,是當前物理勘探工作中最不可獲取的技術手段之一。物理勘探技術包含有插卡式技術、模塊化技術以及積木式技術。這種技術手段在應用過程中,為自動測量提供便利,同時還可以快速尋找出相關參數值,保證與多參數和多功能基本要點相符合。在模塊式系統當中,可保持結構處于緊湊狀態,避免發生結構問題。數據采集技術和計算機技術應用發展。地球物理勘探技術隨著科學技術的發展進步,已經逐漸走向國際化,同時還呈現出靈活性、數字化、功能化和智能化等多種特點。隨著社會經濟的發展進步,社會生產與發展需要耗費大量的能源資源。如今,世界大多數地區的淺層礦產資源已經被勘探完成并且開發殆盡,科學技術發展水平比較高的國家,逐漸將勘探活動過渡到海洋地區、沼澤地區以及沙漠地區等等,從而彌補當前國家發展出現的資源不足問題。
5結語
地球物理勘探技術與現代計算機技術和勘探理念相結合,提升了處理數據和地質問題解決的效率和質量,同時也提升了探測精準度。由于在地球物理勘探活動中新材料、新技術和新理論全面應用,使得地球物理勘探技術的應用范圍不斷拓展。總而言之,在新的技術支撐下,勘探技術必然會朝向更加健康的方向發展,保證工程質量的同時,獲得良好的使用效益。
參考文獻
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專業課程的安排和設置
地質學專業設置的大體思路與其他專業并無太大差異,大一大二年級為基礎課,大三大四為專業主干課。理工類課程中的數學基礎――高等數學、線性代數、概率論與數理統計自然是不可少的;專業課除了地球化學方向以外,其余領域都有涉及,如古生物與地層、巖石與礦物、構造、礦床、地球化學等方向。
通過專業基礎課的學習,我們能夠建立起系統的地球科學思維。在基礎課學習之后,我們可以對常見巖石礦物進行鑒定,了解不同巖石礦物性質,對不同地層的形成環境進行復原。了解地球表面滄海桑田的變化歷程與變化機制。這些專業基礎課不單單是為后面的專業主干課提供知識儲備,同時可以為我們今后走上工作崗位提供技術支持。
專業主干課主要是地球物理探測方法與能源、固體礦產勘查理論課程。地球物理探測方法包括重力、地磁、地震、地電射、放性和測井等方法,是不是看上去很高端?在學習了專業基礎課和地球物理勘探方法之后,我們知道了形成礦產的環境,就能通過各種辦法尋找豐富的資源。
專業實習是我們地球科學課程的特色。“紙上得來終覺淺,絕知此事要躬行”。書本上的知識掌握透徹是不夠的,只有大自然這本天然的教科書才能讓我們領略到地球科學的博大精深。
實習是地質學子的必經之路
北戴河地質實習、周口店地質實習、生產實習、畢業論文實習,一系列的專業實習課大大開拓了我們的視野,因而掌握地球科學在野外實際過程的應用是很必要的。地球科學是一門實踐性的學科,而且由于專業性質,常常有與大自然“親密接觸”的機會。很多同學因為害怕出野外而對地球科學敬而遠之。對于這一點我不否認,因為盡管跋山涉水肯定比端坐在電腦前享受著冷氣辛苦很多,但現在很多“驢友”背著包野外遠足不也是回到自然嗎?
在就業方面,我們專業應用領域較寬。近些年來,我國越來越重視地質災害的防治與善后。所以,防震減災單位也需要大量地球科學人才。大型工程建設,如水庫、鐵路、地鐵等的建設,也需要地球科學從業人員進行選址考察等。
中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所(簡稱物化探所,英文簡稱IGGE),1957年2月創建于北京,現所在地河北省廊坊市金光道84號,2016年所與天津市簽署合作共建協議,將搬遷至天津市。物化探所是國土資源部中國地質調查局所屬的專門從事勘查地球物理、勘查地球化學方法技術研究與應用的國家公益性科研機構,既是我國科技創新體系的組成部分,又是中央基礎性公益性地質調查機構。是我國現代地質勘查行業物探和化探兩大學科的科研創新基地,相關應用基礎理論和新方法新技術研究開發、成果轉化的輻射源。根據本所事業發展的需要,決定面向高校公開招聘2018年應屆畢業生,現將有關事宜公告如下:
一、基本條件
(一)具有中華人民共和國國籍;
(二)擁護中華人民共和國憲法;
(三)具有良好的品行;
(四)具有正常履行職責的身體條件;
(五)具有符合崗位要求的工作能力;
(六)具備崗位要求的其他資格條件。
二、招聘崗位
工作崗位、學歷要求和需要人數詳見《2018年招收應屆畢業生崗位需求表》(附表一)。
三、招聘程序
(一)報名
1、報名整體截止時間:2018年1月22日。采取電子郵件方式報名,電子版簡歷應命名為:姓名+學校+學歷學位+所學專業,電子報名郵箱:[email protected]。
2、提交資料:本人電子版簡歷。必須包括聯系方式、所學專業及本、碩、博期間專業課程成績、英語成績和科研工作、學術情況,本、碩、博論文研究方向和相關研究成果、獲獎情況,最高學歷以前各階段畢業證書和學位證書復印件。《2018年應聘學生基本情況表》(附表二)。請按表中要求認真填寫,凡不提供基本情況表的應聘人員,視為無效簡歷。
3、報名咨詢電話:0316-2267605。
(二)資格審查
對提交簡歷人員的資格條件進行審查,確定符合條件人員參加考試。電話通知通過資格審查人員參加考試的時間、地點等相關事項。
(三)考試
考試分為筆試和面試。時間、地點另行通知。
筆試內容:與應聘崗位相關的專業基礎知識及社科知識。博士研究生,碩士研究生專業排名前20%或以第一作者發表核心期刊文章2篇以上的不再進行筆試。
面試內容:面試人員以PPT形式,匯報時間10分鐘。
(四)體檢、公示、聘用
根據考試成績,初步確定擬接收人選,并進行體檢。對體檢結果符合要求的擬接收人選進行公示,公示期無異議的,確定為接收人員,辦理相關聘用手續。
(五)工資福利待遇
接收人員進入中央事業編制,享受國家事業單位和所規定的工資福利待遇,天津戶口。
四、其他
1、應聘人員應保證所提供的各種材料真實、準確,招聘過程中如發現有弄虛作假、舞弊等行為,一經查實,立即取消考試資格及聘用資格。
2、應聘人員請務必保持通訊暢通。
意氣風發,與石油物探結緣
1978年,我國恢復高考制度之初,積壓了十年之久的考生,一起涌向高考這座獨木橋。年僅16歲的曹思遠成為這千軍萬馬中的佼佼者,順利考入了中國礦業大學數學力學系,完成學業后以優異的成績留校任教,成了一名年輕的大學老師。
命運之神總是垂青銳意進取的心,機會總是留給有準備的人。在教書育人的同時,他也在積極地參加科學研究。一個針對青年教師的只有2000元研究經費的科研項目,讓他與石油物探結下了不解之緣。
懷著對石油勘探濃厚的興趣,曹思遠投師著名地球物理學家牟永光教授名下,成為中國石油大學(北京)當年招考的十幾名博士研究生之一。三年半的時間,牟永光教授嚴謹的治學作風,加上一個熱血青年旺盛的求知欲,曹思遠為自己的博士人生交了一份滿意的答卷。他第一次將屬于三個不同學科的研究理論,即調和分析中的小波理論,非線性學科中的分形理論和地球物理學科中的地球探測與信息技術結合在一起,完成了題為《小波變換在地震資料處理和分形研究中的應用》的博士論文,得到了業內行家的高度評價。同時,他的科研人生也有了一個新的起點,他的科研目標也有了明確的方向。
博士畢業后,曹思遠進入中科院地球物理所博士后流動站。在此期間,曹思遠又得到著名地球物理學家劉光鼎院士和李幼銘研究員的言傳身教,讓他在自己的研究領域博采眾長。這期間知識的儲備,為他未來創造出更加有價值的學術理論提供了有力的保障,也讓他在推廣和完善石油勘探中的時頻分析技術獲益匪淺。1996年,他完成了中國科學院地球物理所博士后的研究工作后,回到了自己的第二個母校――中國石油大學(北京),重新回到了三尺講臺上,開啟了他在石油勘探領域,科學研究和教書育人的同步人生。
提起石油勘探,最先的工作就是勘測、尋找,然后是打井、鉆孔等,在這一過程中,沖在石油地質和石油地球物理勘探第一線的總是像曹思遠教授這樣的科技工作者們,我國95%以上的石油地質儲量是他們通過物探方法找到的。曹教授深知,隨著開采技術的不斷提高和社會生活對石油需求量的不斷增長,人類對石油勘探技術提出了更高的要求,常規的地震資料的去噪方法已經越來越不能滿足高精度數據處理的需要。他介紹說,在接收到的地震記錄中,很多有效的信號成分,由于能量弱,被淹沒在各種各樣的環境噪聲中。對于能看到一些信號影子的記錄,人們已經發展出了不少好的去噪方法;但對于看不到信號的記錄,目前還沒有好的方法將有用弱信號和無用噪聲分離出來。
曹思遠教授就是基于這樣的問題,用自己深厚的數學功底,開創性地建立了有別于傳統去噪方法的有用弱信號提取法。在這些記錄中,人們看到的只是些雜亂無章的隨機噪聲,而看不到與它們混在一起的弱信號。如何從這無序的信號中,去尋找能量很弱的有效信號,是他們研究工作的重點,實際上它也是很多學科中的難點。曹教授敢為人先,創造性的把精準的數理計算方法帶到石油勘探領域,經過多年實踐研究,在“皮爾森體系”已有的相關知識基礎上提出了“基于‘皮爾森體系’獨立分量分析地震實現信號去噪”的方法,并獲得了國家發明專利。2009年,該專利作為教育部所屬高校幾十萬個國家發明專利中僅有的兩個代表中的一個,獲得了當年教育部高校科技進步獎二等獎。
與傳統的去噪方法相比,曹思遠教授發明的專利中提出的解決方案,既無須大量的觀測樣本,也無須信號的先驗信息,就可實現信號與噪聲的有效分離;過程簡單、計算速度快、應用方便靈活。經過該方法求取的地震信號具有信噪比高、振幅保真的特點。因此這項專利對我國的物探技術具有非常重大的現實意義,同時對其它學科的信號處理也具有廣泛而獨特的應用價值。
突破創新,始終走在石油勘探最前沿
深厚的數學功底和對未知世界強烈的探知欲望,讓曹思遠教授在拿到任何一個地震數據資料時都如獲至寶,在數據中尋找真理,在圖像中探求規律。編過太多的程序,也有太多的程序因達不到預期的結果而中斷擱淺,但是付出總會有收獲的,兢兢業業的潛心研究讓他在數學力學與石油勘探之間游刃有余地行走。在他的發明專利得到認可后,他又開始了新的征程。
在石油地球物理勘探中,地震資料的高分辨率處理始終是人們關注的熱點之一。這就需要對影響資料分辨率的因素進行分析,找出其中的主要因素,例如地震子波的主頻與頻帶寬度時間空間的采樣率、資料信噪比、子波的形狀以及大地對地震子波的吸收作用。一般的解決方法主要包括:采用綜合有效的噪音衰減方法提高資料信噪比,拓寬資料有效頻帶寬度,采用小的時間采樣處理,使用零相位子波反褶積,進行一致性能量補償,用分頻剩余靜校正法作剩余時差校正,精準的速度分析,疊后進行高頻補償處理拓寬資料頻帶寬度。采用這些方法處理的資料分辨率得到較好的提高,對地質成像及儲層預測具有積極的作用。
為了更加精確的對地震資料進行高分辨率處理,2003年1月,曹思遠開始對地震資料的HHT高分辨率處理及微斷裂的識別技術進行攻關和研究,取得了突破性的進展。數學模型和實際資料的研究結果表明,HHT點譜白化技術可以在信噪比很低的情況下,提取眼睛看不到的弱信號,并使它的能量得到加強,從而極大地拓寬信號的頻帶,提高地震資料的分辨率,為提高目標區地震資料處理的質量、特別是提高薄儲層的識別能力作出了貢獻。
此外,煤層小斷層及微斷裂的展布對煤礦安全生產具有特別重要的意義。在HHT點譜白化技術基礎上研發的小斷層、微斷層識別技術可以檢測到原始地震剖面中原來看不到的相關信息,這為查明可采煤層的構造發育情況提供了新的技術支持,為提高煤炭產量、降低開采風險發揮重要作用。
執著于創新的曹思遠教授始終在不斷提高著自己的油氣田勘探開發技術,由于該技術涉及地球物理、石油測井、油藏工程、石油地質等多個學科和專業領域,因此需要協同作戰、團隊合作。于是,在技術研發進程中,曹教授經常與實驗室的其他成員,或者是其他院系的老師通力合作,不斷取得新的突破,為祖國的石油勘探技術提供了可靠的技術力量。
桃李滿天下,激情奉獻教育事業
曹思遠不僅是一位科研工作者,更是一位教育工作者。作為中國石油大學(北京)地球物理與信息工程學院博士生導師,曹教授目前指導的博士生和碩士生達二十多人,并且承擔著儲層地球物理、地震勘探原理及解釋技術、地球物理勘探新方法新技術、分形理論、小波理論及其應用、空間解析幾何等課程教學。
在研究生的指導過程中,曹思遠教授用自己的科研激情感染和鼓舞著自己的學生。他名下的學生每兩周都有一次研討例會,所有人都必須匯報學習和研究狀況,而他自己也不能例外。這樣的研討會不止讓自己的學生得到鍛煉和提高,同時也吸引了其他年輕教師的參加。甚至,有的年輕老師在參加之后,對他們的研究方向產生了濃厚的興趣,也加入了他們的研究團隊。這樣的研究氛圍,在研究生中間身受口傳,越來越多的考生把投師曹思遠教授作為他們的考研目標。
如果說在研究領域,曹思遠教授是用自己的科研激情感染和鼓舞學生,那么三尺講臺也是曹思遠教授的人生舞臺。曹教授在講臺上絕不是照本宣科,給每一級學生的講課都不盡相同,他會將自己最新的研究成果在課堂上與同學們分享,他也會將自己的研究思路向同學們闡述。經常有叫不上名字的學生走過來告訴他,說他是他見過的最好老師。這樣的一句話,會讓他激動半天,這是他作為一個授課老師自認為最大的獎賞。
每天晚上十一點之前,他很少能回到家,但他不覺得辛苦。因為他做著自己喜歡做的事,在科學研究和教書育人的方寸之間,他快樂著自己的快樂。如今,他已經為國家輸送了眾多高新科技人才,其中很多人已經身居石油行業的重要崗位,為祖國的現代化建設貢獻著力量。
多年來,曹思遠教授帶領著自己的學生參加并負責完成了多項國家重大專項課題及“973”“863”項目子課題的研究,在各級刊物和國際學術會議上60多篇,獲國家級科技獎勵兩次、省部級科技獎勵四次、國家發明專利三項,其中,還有六項國家發明專利正在申報中。這讓他的個人價值得到了無限放大,也鼓舞著他再攀高峰。
執著前行,甘于奉獻
不同于“鐵人”王進喜和電影中石油勘探者的廣為人知,曹思遠教授作為一位石油勘探技術的研究者默默的耕耘著自己的一方水土。他雖然數學專業出身,卻在油氣田勘探開發中的地球物理方法、信息與計算技術等方面的研究中成績突出;他甘于清苦與寂寞,卻為中國的石油勘探行業贏得了較大的社會效益和經濟效益。
任爾東西南北風,我自巋然不動。二十余年如一日的探索和努力,讓曹思遠教授的科研和教學工作如魚得水。對于未來,他表示將繼續執著的行走在科研道路上,不斷耕耘,解決更多的油田勘探開發難題,創造出更多更實用的國際領先技術與理念,為中國油氣田勘探開發技術的發展和完善提供強大的科技支撐,力爭早日實現祖國的強國夢。
關鍵詞:地熱勘查 物探方法
中圖分類號:E951
一、前言
地熱能是賦存于地球內部一種巨大、寶貴的礦產資源,它是一種綠色環保、經濟高效的新型能源。具有投資少、見效快、使用方便、節能環保等特點,開發利用前景廣闊。運用綜合物探方法對地熱資源進行勘探,可以避免單一物探方法的局限性,提高勘探精度。相信綜合物探方法在今后地熱資源勘查中的應用會更多,效率和精度也會有很大提高。
二、地熱概況
地球內部蘊藏著巨大的自然能源――地熱能,它通過火山爆發、溫泉、噴泉以及巖石的熱傳導等方式源源不斷的向地表傳送和散失。火山噴出的熾熱的巖漿或從地下涌出或噴射出的熱水和蒸汽,都是巨大的載熱體,它們不斷地將地球內部的熱能帶到地表。地球每年通過地表傳輸的總熱量很大,但是在有限的地區內不僅很小,而且很分散,目前的技術經濟條件尚無法抽取和利用,因此還不構成資源。自然界中有一些過程能夠使地球內部熱量在有限的地域內富集,并且達到人類能夠經濟開發利用的程度,這種熱量便構成了地球資源或地球能源。
三、物探方法分類簡介
目前,地球物理勘探方法很多,根據工作空間的不同,可分為地面物探、航空物探、鉆井物探及測井等。
測井是應用地球物理方法來研究鉆孔地質剖面,解決地下地質技術問題的一門技術,包括視電阻率、側向、自然電位、自然伽瑪、密度、聲波、中子、產狀、井徑、井斜、井溫、水文流量、核磁共振、微測井、伽瑪能譜、壓力、感應、成像測井等幾十種方法。
地震是以研究地震波在地殼內的傳播規律,達到查明地下地質構造和尋找有用礦藏的勘探方法。近年來,地震技術發展很快,有反射波法、透射波法、折射波法地震,有二維、三維地震,有高分辨率、微地震,有淺層、深部地震等,處理方法較多,不但精度高、速度快,而且處理手段靈活多樣。
電法是以研究地下各種巖層電性的差異為依據,尋找和勘探礦藏、探測地下水、解釋地質構造等,有電測深法、自然電場法、充電法、電測剖面法、瞬變電磁法、電偶源頻率測深法、電磁測深法、感應法及高密度電法等。
重力和磁法除傳統方法外,還有高分辨率、高精度重力和磁法物探方法。重力資料多用于區域構造單元的劃分、斷裂構造空間展布的確定及盆地基底起伏及其性質的研究工作。利用磁法可探測礦藏,確定隱伏巖漿巖體的分布、厚度及與斷裂帶的關系,確定水熱蝕變帶位置。
遙感可得到衛星圖像或航空圖像,通過對不同種類、不同比例尺、不同時相的航空航天遙感圖像進行地質解譯,判斷地貌、地層、地質構造,尋找礦藏和探索水文地質條件,還可判斷地面泉點、泉群和地熱溢出帶。
各種物探方法從空中、地面、地下不同角度組成了立體陣容,這種特殊的組合方式決定了物探方法必須要綜合考慮、分析和研究解釋。在地熱資源勘查中,物探工作是其重要組成部分。地熱資源勘查應視情況采用綜合物探方法進行,以避免采用單一方法在深度、廣度、精度方面的影響。因為單一物探方法有時具有多解性,如高溫熱水和蝕變礦物都能引起低阻,高溫熱流體視電阻率低,但視電阻率低的地方不一定都有高溫熱流體等;而通過綜合物探可獲得地質構造條件、熱儲賦存范圍、地下水補給關系及空間位置等資料。為了更好地查明地熱田的地質條件、熱儲特征、地熱資源量,評價開采技術經濟條件,在地熱資源勘查中對綜合物探工作應給予足夠的重視。
四、地熱物探評價方法的應用
地熱勘探中,幾乎所有的物探方法都可以考慮部署的。但是,不同的地熱田,由于地質條件、熱儲結構、成因類型、地熱液體的化學成分等不同,其物探異常的客觀反映也必然有所差異,對物探方法的選擇和異常現象的解釋也有所不同,不能照搬某一種模式,而應根據實際情況,合理地選擇適合勘探區的物探方法組合系列,才能使所獲成果達到預期的目的。并且在新的地熱田勘查中,綜合物探工作應優先開展。
五、物探方法組合在地熱勘查中的應用
地球物理勘查工作是通過不同的物探方法對一個地區進行平面測量和垂向測量,在野外試驗及資料總結分析的基礎上了解地質體平面和垂向的特征。一般在地熱資源預可行性勘查和可行性勘查階段進行,勘查范圍應包括相關的構造單元并結合地熱鉆井的井位確定。
平面測量一般是測量天然物理場,如重力、磁法和電法,其接收的是穩定的場值,在一個測點上只有一個數值,一般要有地面上多個觀測點才能反映出物理場的分布特征。在一條線上的觀測值組成剖面曲線,由多條平行的剖面可以組成平面數據。測深方法如人工地震、電法和面波測深等,一般要建立一個變化的人工場,在原地布一個接收系統來了解地下不同深度的物理量,即得到一條垂向剖面。
地熱物探工作需要多種方法組合完成,特別是要根據地質任務合理選擇不同方法進行組合。具體方法的選擇要考慮目的層的物理前提,即目的層與其他層的物性差異,這個差異要足夠大,能反映到物理場中被儀器觀測到。
地球物理勘查工作的任務是初步查明:①圈定地熱異常范圍和熱儲的空間分布特征;②確定基底起伏及隱伏斷裂的空間展布;③確定勘查區的地層結構,熱儲層的埋藏深度。鑒于這些地質任務,參考研究區的工作成果和其他資料,對比分析各種方法在不同地熱田的應用效果,結合地熱田地球物理特征,建立本區地球物理勘探方法組合。
六、總結語
地熱的開發帶來巨大的經濟效益讓很多投資者趨之若鶩,與此同時地熱的勘查具有很大的風險性,投資大、成本高也令很多投資者望而卻步。我們在地熱勘查中應該采用最有效的方法,采用新技術新方法節省經濟成本,開發利用地熱資源。
參考文獻:
1、黃健良 吳波 邵月中,淺談綜合物探方法在地熱勘查中的應用[J],科技信息,2009年第18期
2、肖爭光,綜合物探方法在地熱勘查中的應用[J],城市建設理論研究,2012年第38期