當前位置:股票大全官網 - 資訊咨詢 - 北京市物化探方法應用成果突出

北京市物化探方法應用成果突出

盧錢佩娟

(北京市國土資源局)

2009年,在21地質史年會上,陸發表論文《科學技術深刻改變了北京地質勘查的面貌》。本文敘述了十大地質技術對北京地質找礦工作的重大影響。這十項地質技術是:①物化探技術的明顯威力;(二)找礦技術取得突破;③遙感技術令人耳目壹新;④計算機在工作的各個方面都發揮著重要的作用;⑤綜合方法在區域調度中發揮巨大效益;⑥采用新理論,提高地質研究水平;⑦水利環境地質工作拓寬了地質工作領域;⑧地下熱水勘探開發效益好;⑨淺層地熱能和熱泵技術正在大力推廣;參加多參數立體地質調查開創了新局面。

2009年的文章只是簡單介紹了十大地質技術。本文將重點介紹第壹項,北京市物化探技術的突出成就。

眾所周知,新中國成立前,中國的地質勘探非常落後,從事地質工作的人很少。工作方法和手段都很簡單。地質工作就靠那三大件(錘子、指南針、放大鏡),別的什麽都沒有。因此,新中國成立初期,物化探是壹片空白的局面;因此,物化探方法的采用給地質工作帶來了新的勘探手段。

北京非常重視新的地球物理和地球化學技術。從50年代開始,地礦、石油、冶金、水電、煤炭、航天、建築、核工業、武警黃金、國家地震局、河北地質局、北京地質局等幾十個部門和單位都在北京投入了物探化探工作。北京地質局也成立了專業的物化探隊伍,承擔了大部分工作。

北京的物化探由七個方面組成:①區域物探(包括航空物探、區域重力測量、區域電測深測量、區域地面磁測和區域地質調查中的物化探);②礦產地球物理勘探;③水文地球物理勘探;④地熱地球物理勘探;⑤考古物探、工程物探、環境物探;⑥井中地球物理勘探;⑦深部構造的地球物理勘探。

60年的地質工作中,物化探方法在北京得到了廣泛應用,效果突出。現分為以下十個方面。

壹是推動了區域調整工作的發展變化。

20世紀50年代末60年代初,北京啟動了第壹輪大規模的1: 5萬區域調整。當時的地質觀測手段只有壹種,方法單壹。完成壹幅地圖通常需要四年時間。20世紀80年代,在第二輪1: 5萬區域調查中廣泛應用了物化探技術,獲得了大量的地質信息。特別是遙感技術使多影像聯合調查成為可能,擴大了工作區域(壹般2-3張影像),加快了工作進度。據悉,北京市地質勘查局地球物理勘查隊先後在青龍橋、清水、沿河城、周口店、昌平等11圖件工作,收集整理了以往的物化探資料,對圖件中的航磁異常和區域化探進行了普查檢查和評價,做了必要的工作,編制了物化探成果圖件,提交了獨立的物化探報告。

據調查,第二輪區域調查中兩張圖(昌平和小湯山圖)的最初聯合調查,平均需要2至5年才能完成壹張圖。有了經驗,圖幅聯測速度加快,完成壹幅圖幅平均需要壹年以上;三張地圖聯合勘測,平均半年多完成壹張地圖。聯調極大地改變了地區調度工作節奏緩慢的狀況,實現了任務又好又快又多。

21世紀,地質調查進入了壹個新階段。2003年至2007年,北京市地質勘查局下屬單位(市地質調查研究院、市水文地質工程地質大隊、市地質勘查技術研究所、市地質研究所)共同承擔了“北京市多參數立體地質調查”工作。該項目由國土資源部和北京市政府共同資助。工作的主要內容是北京面臨和急需解決的城市地質問題,其目的是為首都的可持續發展服務。工作是在地學理論的指導下,借鑒國內外先進經驗,在充分研究和利用現有資料的基礎上,利用現代勘查技術(包括地質、水文環境地質、鉆探、物化探等)開展的。)得到綜合應用,特別是鉆探和各種物化探方法(表1 ~表3)得到廣泛應用,從而獲得大量各方面的地質信息。

表1北京地區地質調查沿革

表2多參數立體地質調查鉆探工作表

表3多參數立體地質調查中使用的地球物理勘探手段和工作表

繼續的

項目組提出了北京平原“三圈三層”三維地質結構的調查思路。所謂“三圈三層”立體地質結構,“三圈”是指地表工作分為壹般區、六環以內區和重點區,“三層”是指縱向分為新生代地層、工程建設層(0 ~ 50m)和基巖。通過這次調查,摸清了北京平原不同尺度地層結構的空間分布規律。利用數字可視化技術,將地質鉆探與地質剖面相結合,建立了前新生代地層、新生代地層和工程建設層的三維結構數字模型。

該專題包括3個專題和8個子專題。

這三個課題是:①北京活動斷裂與地殼穩定性研究;②奧林匹克公園地區專項地質調查;③城市地質信息管理與服務系統建設。

這八個子課題是:①北京平原新生代三維地質調查;②北京平原地區工程建築層三維地質調查;③北京平原基巖三維地質調查;④北京平原地區土壤環境地球化學調查;⑤北京城市垃圾處理現狀及選址地質環境調查;⑥北京平原地區地下水環境地球化學調查;⑦北京市地下水資源潛力評價;⑧北京地熱資源潛力評價。

工作結束後,提交了項目報告,專家評價高度評價了北京多參數立體地質調查報告:總體水平達到國際水平,部分達到國際領先水平,項目起到了示範作用。多參數立體地質調查是地質調查的新發展。

回顧地質調查的歷程,從50年代到60年代,是簡單的地質調查過程,只對地表進行觀測和研究,重點是基礎地質和找礦。20世紀後期,研究對象不局限於地質學和找礦,領域向外延伸。21世紀,手段更多,視野更廣,觀察更深。主要研究的是城市地質問題,地質調查發展到多參數三維地質調查階段,是客觀需要,是科學技術的進步,是地質學與各種科技手段緊密結合的結果。

二是為鐵礦找礦做出了巨大貢獻。

磁法(包括航空磁法和地面磁法)是尋找鐵礦的有效方法。自20世紀50年代以來,北京* * *共進行了6次系統的航空物探測量,覆蓋北京全境,其中航磁測量1:2.5萬、1:5萬、1:65438+10萬。從1958到70年代末,在北京進行了系統的地磁測量。山區完成1: 5萬km2磁測,另有1:2.5萬、1: 1、1。圈出265個礦石異常,涉及鐵、鉻、釩、鈦等黑色金屬。劃分了3個磁場,包括11磁異常區、81磁異常組和257個局部磁異常。其中,已被勘探或鉆探證實的磁異常28個,占異常總數的10.9%;其中22例已詳細調查,占異常數的8.5%;已調查64個,占異常總數的24.9%;其余143磁異常未檢查。

磁測效果非常明顯,找礦線索突出,圖上有清晰的異常表現,對找礦有很大幫助。截至目前,北京地區鐵礦分布、產狀、規模已基本查明,探明儲量10×108 (1大礦,22中礦,20小礦)。歷年探明儲量在全國排名11。磁學資料不僅給出了明確的找礦線索,而且顯示了鐵礦本身的許多信息。

以密雲沙場鐵礦為例,①該礦存在航磁、地磁異常;②磁異常資料顯示礦區為向斜構造;③ⅱ號異常帶顯示隱伏礦。經鉆探證實,所有信息都是正確的。沙場鐵礦區的構造確實是壹個向斜構造,2號異常確實有壹個隱伏礦。因此,礦區的儲量大大增加,從3000多萬噸(中型)增加到1.4×108噸(大型)。

第三,我在找金礦。

20世紀60-70年代,北京開展了大規模的黃金調查。雖然做了很大努力,但效果並不明顯,只發現了壹些小礦。這種情況壹直持續到80年代中期。後來,通過總結找礦的經驗教訓,反思找礦的指導思想、理論和方法。端正思想,堅定信心,在工作中大力采用綜合手段和方法,特別是化探方法,開創了找礦工作的新局面。

1.懷柔楊樹下金礦的發現

1987年,北京市地質調查局區域調查隊在1: 5萬區域調查期間,在楊樹下進行化探,並在控制的鉬礦坑道內進行檢查取樣。發現金礦石品位較高,因此發現該區鐵帽是以金為主的金礦體。然後,研究所正式開始了這裏的勘探工作。到1989年底,查明該礦黃金儲量為4.8t(接近中型礦)。

2.懷柔德天溝金礦的發現。

20世紀90年代初,北京市地質調查局101隊和北京市地質勘查局物化探隊聯合組成測量隊,對德天溝至七峰岔地區進行了物化探異常調查。采集化探樣品232個,出露於地表,大致圈定了礦化範圍,初步圈定了2號礦體規模。後來,進行了地球化學次生暈和原生暈剖面測量、激電剖面、電測井和鉆孔地球物理勘探試驗。地質與物化探緊密結合,最終確定了壹個中型金礦床,黃金儲量為5.09噸

這兩個金礦的發現是北京金礦找礦的重大突破,是區域調整找礦和地質與物化探相結合的結果,其中物化探發揮了重要作用。

第四,展示找水的力量

中國是壹個水資源嚴重短缺的國家,全國各地都在想方設法打井找水。多年的工作證明,水文地質勘探已成為地球物理勘探的重要方法。目前,該方法已廣泛應用於全國各地的找水工作中,效果顯著。通過水文地質和水文地質相結合,在北京發現大量地下水(1982和1987),並進行兩次水資源計算和評價。因此,可開采的地下水資源總量為26.33×108m3,為保證首都供水安全發揮了重要作用。

20世紀60-70年代,水文物探主要為城郊農田抗旱供水服務,在昌平、門頭溝、通縣進行了大規模(1: 2000或1: 1000)水文物探。80年代主要進行1:5萬水文地質勘探,主要方法有電法剖面、電測深、電磁測深。

例如,從1982年3月到1990年5月,北京地勘局先後在6422km2的北京平原上開展了電剖面和電測深工作。這項工作重新繪制了平原區基巖地質圖,不僅完善了北京平原區基礎地質研究,而且根據第四系電性特征圈定了測區第四系富水區。如永定河沖積扇及古河道富水區、大石河沖積扇及古河道富水區、瀠河沖積扇及古河道富水區、潮白河古河道富水區等。,還劃分了沖積扇、沖積扇裙和古河道,編制了北京平原第四紀湧水量分布圖(10 ~ 100 m)。這些成果為區域水文地質條件評價、農田水利建設、井位選擇和湧水量計算提供了依據。

北京山區面積大,很多地方水資源短缺,人畜飲水困難。從上世紀60年代開始,北京地勘局下屬各單位就壹直派人到山區進行技術指導,為農村找水、打井、打井數百口。其中,水文地質勘探也是壹種重要的勘探方法。

第五,在地熱勘探中有獨特的作用。

地球物理勘探在地熱勘探和確定地熱井位中起著極其重要的作用。

北京城區歷史上沒有地熱開采利用的記載。70年代初,北京水文地質工程公司在李四光部長的指導下進行了地熱調查。壹炮而紅,先後在北京制氧廠、天壇公園、北京站抽取了30 ~ 50℃的地下熱水,初步圈定了約30km2的地熱異常區。

然後,經過40年的勘探,在平原地區確定了4個地熱異常潛在帶,包括10個地熱田,總面積超過1400km2。計算地熱能遠景儲量(E級),相當於8926.38+03× 104t標準煤。

地熱資源埋藏在地下很深,肉眼觀測的作用受到很大限制。地熱調查的主要方法是地熱地球物理勘探,包括地球物理和地球化學勘探方法,用於圈定地熱帶和熱儲隆起區。

截至目前,北京地熱能開發利用成效顯著,地熱井約160口,正常井110多口。地下熱水開采量控制在1000×104m3以下,主要用於取暖、洗浴、醫療、水產、水產養殖、溫室種植、休閑保健、飲用礦泉水、旅遊等,起到很好的招商引資和創匯作用。

近年來,地熱勘探采用了微動測深技術,即瑞利波法(測深3000m),克服了電測深(測深1600m)測深深度淺的缺陷。該方法的壹大優點是可適用於大城市環境,解決了常規物探方法因人口過多、建築密集、交通繁忙、工業幹擾嚴重而難以施工的問題,為城市地熱勘查提供了更有效的手段。

微動測深技術(1992)首次應用於豐臺世界公園。當時該地區沒有地熱井資料參考,電測深只能測到1600m,不足以確定熱儲層埋深。後來用瑞利波法推斷薊縣系埋深約2000m·m,鉆探證實該層頂板為1940m,與瑞利波法預測結果非常壹致。最終鉆成壹口井深2500米、出水溫度69℃的地熱井。

2001,北京地質調查院開展“北京地區綜合物探系統(組合)深部地熱勘查研究”。調查表明,“重力、磁法、DC電阻率測深、微動測深、可控音頻大地電磁測深(CSAMT)、大地電磁測深(MT)適用於北京地熱勘探,應用效果良好”。

6.在探測北京地殼深部結構中發揮關鍵作用。

唐山地震後,中國地震局物探中心等單位在華北地區開展了大量的人工地震測深工作。這項工作首次揭示了北京地區地殼上地幔深部結構具有垂直分層和水平分塊的基本特征。北京及鄰區地殼速度結構大致可分為上地殼和下地殼兩部分(徐錫偉,2002)。上地殼包括沈積蓋層及其下伏的結晶基底,厚度變化不大,總的趨勢是東南部較薄,西北部較厚。三河、寶坻20 ~ 21 km,北京附近22km,張家口23 ~ 24 km。下地殼也由兩層組成,厚度從東南向西北逐漸增加。東南部天津附近,下地殼厚10km,西北部張家口最厚19km。

人工地震測深剖面的地殼速度結構和莫霍面三維結構形態分析表明,北京及鄰區不同地質構造單元的速度結構存在明顯差異,可劃分為華北斷塊、燕山斷塊、太行斷塊、山西斷陷盆地等不同速度塊體,不同塊體之間的接觸帶往往是各種地球物理數據(如地殼厚度、重磁場特征等)的變化帶。其中,張家口-渤海構造帶和太行山前斷裂帶是區內兩個最明顯的深部構造變異帶。這兩個深部構造變異帶與現今地震活動密切相關。

地殼結構與地震活動密切相關。在北京及鄰區,地震活動和主要地震帶的空間分布與地殼厚度變化和區域重磁場反映的構造帶走向和構造分帶邊界的延伸是壹致的。如西北的張家口-渤海斷裂帶,東北的太行山前斷裂帶,華北平原的幾個東北構造帶。據研究,在這些帶中,地震多發生在重磁異常臺階帶附近、正負異常交界處、不同方向的重磁異常帶交匯處或異常帶轉折處。這些地方往往是磁性基底與弱磁性基底的接觸帶,或是基底隆起與凹陷的過渡帶,或是地殼厚度的變化帶,並伴有深大斷裂的發育。

七、給土壤全面“體檢”首都現代農業騰飛。

幾十年來,首都許多單位的地質工作者配合區域調查或礦產勘查,開展地球化學勘查。20世紀80年代,地礦局物化探隊進行了山區1: 20萬水系沈積物調查。會同地礦部地球化學勘查院在北京開展了1: 5萬土壤環境地球化學調查,定量分析了銅、砷、鉛、鎘、鋅、鉻、鎳、汞、氟等22種元素和指標,摸清了土壤養分和營養元素的豐缺情況及有害元素在主要農作物中的富集規律,發現並圈定了壹些顯著異常區進行評價。此外,對延慶縣和大興區的生態農業地質進行了調查和評價。

平原地區的農業是全市農業的重點區域。2006 ~ 2007年,北京地質勘查院首次開展了大比例尺(6400km2)土壤環境地球化學調查與評價,基本摸清了平原區土壤環境質量的總體情況,對其進行了分類和安全性評價,總結了城市生態系統和農田生態系統的影響因素、變化和演變趨勢,為城市環境保護、汙染治理和合理種植作物提供了科學依據。

八、國土資源調查為城市規劃提供依據。

遙感技術是航空物探的重要手段。自上世紀80年代以來,北京市大力推進遙感技術在地質工作各方面的應用,成效顯著。關於遙感的成就,特別要提壹下“8301項目”。“8301項目”是北京市的壹項綜合性航空遙感調查。是由地質部、城鄉建設環保部和北京市政府共同組織的重大項目,41個項目。此項工作由地質部遙感中心和北京地質勘查局於1983至1986完成。項目成果豐碩,23項成果填補空白,2項達到國際先進水平,7項達到國際同等水平,14項達到國內先進水平。該項目獲得國家科技進步壹等獎。

其中,“航空遙感在昌平縣山區農業建設規劃中的應用”項目首先在昌平區黑山寨試點,然後在全區開展,取得了良好的效果。基本摸清了農業、森林、土地、果樹等各種資源的情況,獲得了大量的山系水系、坡度、土地利用等信息。研究了各種野生資源和果樹的生長狀況,為昌平農業建設規劃提供了重要依據。該項目得到了當地政府的好評,獲得了地礦部科技成果獎二等獎。此後,遙感技術在平谷、延慶等區縣的農業建設規劃中進壹步推廣應用,取得了良好的效果。

2002年3月至2004年2月,北京市地質研究所對北京市土地資源進行了遙感綜合調查,完成了65438+25萬土地利用現狀、礦產資源、地質災害和地質旅遊遙感解譯,面積1.68×104 km2。1: 65438+10萬環境地質現狀說明,面積3514 km2;;解讀1: 5萬環城綠化,面積1653 km2;;1:25000奧運會主會場綜合環境遙感解譯,面積156km2。以上成果已提供給北京市有關部門進行城市規劃利用。

九、地質災害調查評估效果顯著。

地質災害是北京的壹種重要自然災害,古今中外都給北京帶來了巨大的災難。

1)北京地質研究所利用遙感技術對首都地質災害做了大量的研究工作。1989 ~ 1991年期間,北京地質研究所開展了“北京地區地質災害調查”工作。本工作通過對北京市歷年自然災害資料的分析,利用航片解譯,配合地面調查,初步摸清了北京市主要地質災害的分布現狀和發育特征。山區泥石流、礦山地面塌陷嚴重;地面沈降在平原地區最為突出。調查表明,北山崩塌、滑坡和泥石流比西山更為發育。通過工作,提交了《北京地區地質災害調查報告》,並對可能發生的災害區域進行了預測。

1991 6月10日,北京北部山區普降暴雨,預報區域發生百年壹遇的泥石流災害。懷柔北部山區出現113沖溝,造成28人死亡,8人重傷,直接經濟損失2.65億元。隨後,北京地質研究所對其他山區縣進行了調查,並編寫了壹份報告(表4)。

表4應用遙感技術調查地質災害的結果

2)壹系列調查報告為領導決策提供了依據。1993北京市政府制定了北山地區危舊村搬遷方案。市政府撥付專項資金,從1993開始實施。三年時間,搬遷374個危險村,18422戶,6045438+0人。自此,山區自然災害造成的生命財產損失明顯減少。

3)北京市地質勘查局制定了突發地質災害應急預案,成立了指揮領導小組(下設應急調查組),由局長、副局長任組長。突發災害發生後,應急調查組在30分鐘內集結完畢,在1h內完成準備工作,前往現場開展調查。

4)為配合突發地質災害應急預案,2003年至2004年,北京市地勘局與氣象局合作制定了《北京市汛期突發地質災害氣象預報預警實施方案》。2004 ~ 2007年期間,北京市地質勘查局完成汛期預警預報500余班次,制作預警產品12,發布預警信息11次,向各縣國土資源局傳達臨時性地質災害預警信息數十次。預警預報信息的發布,增強了北京民眾對地質災害的防範意識,有利於防災救災工作的順利進行。

十、廣泛應用於地質環境調查與評價,效果突出。

物化探廣泛應用於地質環境調查,尤其是遙感技術。比如:

1)北京市城區重要水源地綜合地質環境調查,由北京市地質研究所承擔,2002年初開始工作,2003年6月提交報告。主要應用了遙感技術,進行了1: 1萬~ 1:1.4萬的遙感解譯。1:65438+百萬水土流失調查,3514 km2;;1: 50000綜合地質環境調查,3514 km2;;1: 5萬礦山環境調查63個礦區3000km2;1: 1萬重點礦山環境調查4個礦區。這些工作為地方政府制定礦山規劃、礦山整改和環境管理提供了依據。

2)北京市密雲水庫及其上遊地區地質環境調查和防治對策研究由北京市地質工程設計研究院承擔,主要運用遙感技術。它於2002年3月開始工作,並於2004年2月提交了報告。本文主要對密雲水庫及其上遊的地質環境進行了調查,摸清了該地區的礦山數量、采選條件和汙染狀況。對河流、水庫水質、地質災害、不合理人類活動對環境的影響進行了調查,並針對相關環境因素提出了切實可行的防治措施。

3)城市“熱島效應”研究。城市化發展的結果是城區溫度高於郊區,氣溫低的郊區包圍氣溫高的城區,氣象學上稱之為“熱島效應”。據氣象部門近40年的統計,北京市區平均氣溫普遍比郊區高2.77℃。這個平均數據被氣象學稱為“熱島強度”。熱島強度可分為三種類型,即弱熱島型(城市地表溫度比郊區地表溫度高2.5 ~ 4.5℃)、強熱島型(城市地表溫度比郊區地表溫度高4.5 ~ 6.5℃)和強熱島型(城市地表溫度比郊區地表溫度高6.5℃以上)。

“熱島效應”明顯影響城市氣溫,使北京氣溫普遍高於郊區,使季節變化提前。據氣象部門資料,2000年以前,北京入春的時間(平原地區)多在4月3 ~ 5日前(山區在4月中旬);2000年以後,入春時間大多提前到3月底,2006年、2007年、2009年,甚至提前到3月中旬。

根據歷史資料,北京入夏的時間壹般為5月27日至29日。進入夏季的物候標誌是“刺槐進入盛花期”。2010受“熱島效應”影響,北京的夏天提前到了5月中旬(5月19)。

據悉,2010年7月全球平均氣溫創新高,7月是有記錄以來最高的壹個月。本市熱環境遙感監測顯示,7月份,京六區形成明顯的熱島效應,大部分地區已達到強“熱島”狀態。據7月5日13: 58衛星遙感圖像顯示,本市大部分平原地區地表溫度在48℃以上,其中,市區、豐臺大部、石景山中南部、房山東部、大興西北部以及除延慶以外的其他縣市區地表溫度在50℃以上,少數地區在54℃以上。但大部分山區地表溫度在43℃以下。由於郊區農田大多在收割小麥後種植玉米,植被覆蓋率低,導致地表平均溫度較高,大多在48℃左右。

2010年7月,由於高溫酷暑和空調運行,北京電網負荷頻率創歷史紀錄(1666×104kW)。據統計,1/3的電網負荷是空調負荷。

以上10方面的突出成就表明,物化探是壹種非常獨特的勘查方法,方法多樣,應用廣泛,效果明顯,成就突出。推動了地質勘查的快速發展和變革,與其他勘查方法密切配合,提高了地質勘查方法的整體探測能力,為社會經濟建設做出了越來越大的貢獻。