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地震既然是巨大能量释放，那么就存在释放能量的物质，这个物质到底是什么？天然地震的动力，源于地球自身的核能郭德胜 佳木斯大学数学系伊春市汤旺河党校摘要：根据方法论，研究地壳的运动和形变，必须从物质的物理角度和化学角度进行全面的分析总结。物体自身发生形变，产生动力的主要途径是物理变化、化学变化及和核裂变，物体的动能与势能导致物体形变或移动，物质发生化学变化，形成化学能，导致物体形变或移动。而动能、势能、化学能、核能是物质自身形成动力的绝对因素。根据多年的细致的研究发现，地球内部即存在物理变化，又存在化学变化，在地球内部的物质化学变化中，各种物质之间相互转化，形成新的无机物、有机物，单质及核能，而这些物质都具有能量释放的特性，形成动力。对照地下能量物质与地震产生的位置，可以得出，地震发生的位置与核物质存在的位置有着非常密切的关系，再结合大量事实及文献，根据地震与能量物质的一系列复杂关系，循序渐进的逻辑分析、推导，推论出这样一个事实，天然地震的动力，来源于地球内的核能。关键词：铀;铀矿;钚;锎;氡;裂变;聚变；衰变;半衰期;中子;地震;天然核反应堆.前言：受人类活动的影响，全球气候发生了快速的变化，各种自然灾害频繁发生，气候恶化加剧，对人类的生存造成极大的威胁与不适应，如何解决这一问题，已经成为全球地学科学家与学者当务之急。自古以来，科学研究者对地震研究一直纠结于地震的“动力”问题，运用“板块理论”进行了无数次的研究，最终没有得出科学的结论，为什么会出现这样的情况呢？方法论给出了解释，研究地质形变，必须要针对物理变化、化学变化所产生的动力入手，对地震等自然灾害形成的动力进行分析、判别，只有找到地质灾害的动力根源，一切地质灾害问题就将迎刃而解。通过大量的历史资料与文献，结合自己多年的认识和总结，按照方法论、以及正确的逻辑思维分析、判断，在长时间的细致研究与总结中，对地质灾害的动力根源有了全面的了解和更深刻的认识，运用正确的思维逻辑，结合文献对地震等地质灾害问题加以全面的剖析和严谨的论述。一，地壳发生形变分析物体发生形变，不外乎物理变化、化学变化所形成的动能、势能、化学能以及核能所形成的动力，地壳发生形变，是地球外部因素与内部的动能、势能、化学能、核能导致的结果，在地球外部，存在风能、光能、水能，山体势能，在地球内部，存在着煤、石油、天然气，核物质等能量物质，而这些物质都隐含巨大的可释放能量，在一定条件和长时间的转化过程里，就会发生能量的释放。火山爆发、地震现象，这是一种能量释放，造成地壳出现抖动，由于地下本身就存在了各种可燃的能量物质以及核物质，那么，火山爆发、地震的“动力”一定来自地球内部。由此，我们要对地球内部的地质结构以及地球内部各种能量物质进行研究分析，找到使地壳发生形变的根源。二，地震、地下能量物质存在的位置分析根据“盆地、冲积平原，对成煤、成矿起了决定作用”这篇文章，得出这样的结论是，盆地、冲击平原地带会形成煤和天然气，而成煤地带，又是地震发生过的地带。比如山西，历史发生了无数次大地震，而山西是又是产煤的大省，地震、煤矿、天然气有着密不可分的关系。再根据，铀矿与天然气伴生等大量的史料文献，让我们清楚了这样一个事实，铀矿与天然气共存，也存在于盆地及冲击平原内及其盆山边缘，那么，在盆地、冲击平原及其周围就存在这样一个事实。煤、天然气、石油、铀矿、地震在一个以盆地、冲击平原这样地貌的的特殊位置上。在盆地、冲击平原这个特殊位置上，让我们发现了无数的煤矿，天然气矿，油矿、铀矿，而这些物质都是地球上最重要的可以释放能量的物质，在这样特殊的地理位置，又时时的发生着地震，地震与这些能量物质，就存在了千丝万缕的复杂关系。[]三， 地下所有能量物质能否在地下释放能量对于埋藏地下的能量物质，我门所知道的主要是，煤、石油、天然气、瓦斯、核物质。这些储存地下的能量物质能否进行能量的释放呢？按照煤、石油、天然气瓦斯的燃烧、爆炸性质，他们燃烧、爆炸需要氧气条件及明火，氧气的多少决定了能量释放的多少，矿井常常因瓦斯爆炸引发地震，这是井下瓦斯浓度与充足的氧气存在了爆炸的条件。在地下，如果煤、天然气、石油这些矿出现完全的能量释放，那么，就必须存在有足够的氧气。但事实证明，地下的氧气不足以释放这些能量的物质，但现在，大量的事实，以及无数的相关文献证明，地下存在与天然气伴生的铀矿[]，铀是核物质，铀矿是运用到各个领域的基础燃料，而且释放的能量巨大。而对于核物质来讲，不需要任何条件，只需要一个“中子”撞击，就能将核物质的能量释放出来。 [9]四，分析地地球内部所存在核物质的特性现在所发现的地下核物质是铀矿，铀的原子序数为92的元素，在自然界中存在三种同位素铀234、铀235和铀238。铀238的半衰期约为45亿年,铀235的半衰期约为7亿年,而铀234的半衰期约为25万年，铀矿石里含有铀234、铀235和铀238。[6]参考关于“铀_钚和铀核裂变产物的若干问题_兼谈2011年福岛核事故泄露的放射性物质”，这篇文章详细的介绍了核物质的衰变、裂变以及产生的高能碎片继续衰变的过程，在铀的三种同位素U234，U235，U238中，铀U235有巨大的能量，1克U235裂变释放的能量相当于吨优质煤所释放的能量，当铀U235在中子、热中子的轰击下，会发生裂变，裂变的途径有60多种，裂变所形成的高能碎片有20多种，主要的高能碎片有锶89（半衰期50天），锶90（半衰期29年），氪（半衰期年），氙半衰期（9个小时），铀233，钡141，等碎片，这些高能碎片，在一定时间内，还会继续发生衰变，裂变，继续释放能量。[6]铀矿中存在钚的痕量，钚的同位素有13种，自然界里有钚244，钚239 ，储量极少，半衰期年限比较长，人造的钚的同位素PU238，PU240，PU234，PU232，PU235，PU236，PU237，PU246等，PU244,半衰期约8千万年，PU239半衰期约万年，PU238半衰期约88年，PU240半衰期约6500年，在研究过程中发现，地球内部还存有着极少量的锎，主要出现在含铀量很高的铀矿中。[]锎的同位素已知的锎同位素共有20个，都是 放射性同位素。其中最稳定的有锎-251（ 半衰期为898年）、锎-249（351年）、锎-250（年）及锎-252（年）。其余的同位素半衰期都在一年以下，大部分甚至少于20分钟。锎同位素的 质量数从237到256不等。[]锎-252是个强中子射源，因此其放射性极高，非常危险。锎-252有的概率进行α衰变（损失两颗质子和两颗中子），并形成锔-248，剩余的概率进行自发裂变。一微克（最）的锎-252每秒释放230万颗中子，平均每次自发裂变释放颗中子。其他大部分的锎同位素都以α衰变形成锔的同位素（原子序为96）。可用作高通量的中子源。[] 能够利用的锎的数量非常少，使其应用受到了限制，可是，它作为裂解碎片源，被用于核研究。[]如果含铀量高的铀矿一旦出现锎，锎是强中子源，衰变会释放中子，对于含铀量高的铀矿，就会导致裂变，这如同成熟女人的卵细胞，当遇到精子，就会产生卵细胞分裂。铀即能自发裂变，又可以人工裂变，在裂变过程中产生巨大能量，同时会发光、发热。铀裂变在核电厂最常见,加热后铀原子放出2到4个中子,中子再去撞击其它原子,从而形成链式反应而自发裂变，产生爆炸。[12]五，一个铀矿形成的能量与地震所释放的能量对比分析根据美国地震学家里克特和古登堡提出的“里氏地震”，汶川八级大地震所释放的能量约为10亿吨左右当量的TNT，按照一千克铀裂变释放的能量相当于2万吨TNT所释放的能量，来推导汶川大地震需要多少铀矿石，一般情况，铀在铀矿石里的比例约0．75/100，按照这个标准计算，10亿吨TNT当量需要多少吨铀矿石呢？把10亿吨TNT当量换算成铀裂变能量，经过计算，需要铀5万千克，换算成铀矿石，约0．6667万吨，这就是说，如果有0．6667万吨的铀矿石完全裂变，就会产生10亿吨TNT当量。2012年11月5日，从国土资源部获悉 ，内蒙古发现大型铀矿,储量达到3万吨,如果三万吨铀矿完全裂变，产生的能量相当于45亿吨TNT当量。2016年1月17日 - 1月14日,记者从全区国土资源工作电视电话会议上获悉，内蒙古发现七处大型铀矿床，内蒙古的铀矿如果完全释放，将远远超过45亿TNT当量，由此对比，内蒙古铀矿如果发生完全裂变，所形成的能量远远超过8级地震所释放的能量。[23]六，地震发生的前后，氡气出现明显量的变化氡是一种放射性惰性气体,铀是氡的母体,因此有铀存在的地方就有氡。根据这一说法，如果地表发生了氡气变化，那么地下就可能存在铀及其他核物质，现在常常运用氡出现的变化探测铀矿。另一方面，很多事实表明，在地震后，氡气有了明显变化，在地震后，对龙门山断裂地带检测，氡出现明显的不同，有铀矿的地方会出现氡气，氡气与铀有着直接的关系。[]七，铀矿的衰变、裂变，与地震和余震现象高度吻合根据奥克洛现象，地球内部存在天然的核反应堆，在一定的时间里就会产生核衰变、核裂变，释放能量，铀矿的大小及含量决定了能量释放的大小，一旦出现铀矿出现衰变、裂变，那么就会释放巨大能量，产生地动、地震现象。[]根据天然气与铀矿同存，及盆地、冲积平原，对成煤、成矿起了决定作用，推导出，铀矿与地震所发生的位置完全处于同一位置，[]根据地球内部还存有着极少量的锎，主要出现在含铀量很高的铀矿中。一个铀矿一旦有了锎及锎的同位素存在，那么铀矿发生裂变的时间，被锎所决定，锎及锎的同位素的衰变有900年的，有几十年的，有几十分钟的，而且是核变的中子源。根据铀是氡的母体，铀矿发生裂变，氡就自然脱离母体，氡气自然会发生变化。根据内蒙古地区铀矿的储量，三万吨的铀矿具备了大地震所产生的当量。根据铀发生裂变所产生的高能碎片，还会遇到其他核物质及其同位素的裂变或衰变所释放出的中子继续撞击，再次裂变。锎的同位素很多，而这些同位素衰变时间，从20几分钟到几百年不等。更重要的是释放中子，高能碎片接受中子，会继续裂变，进而形成持续的能量释放，直至核物质能量释放完为止，这和每次大地震后的余震过程高度相似。根据核裂变的特性，地球内部发生铀矿核裂变，采用声波预测是无法实现的。从上面所发现的结果，铀矿与天然气位置，铀矿能量与地震能量地震位置同处于一个位置，地震发生产生的TNT当量与铀矿转化的TNT的当量匹配，地震、余震的过程，与核裂变释放能量的过程极度相似。[]八，对核聚变的思考与分析核聚变的过程也是一种能量释放的过程。核聚变是小质量的两个原子合成一个比较大的原子，核裂变就是一个大质量的原子分裂成两个比较小的原子， 在同等条件下，核聚变所释放的能量远远大于核裂变。在史料和文献中还未有地球内部发生自然核聚变的解释和说明，只是有文献说明，地球内部发现3H的证据，根据现有的资料和文献，对于地球内部是否存在核聚变还没有科学的证实，更因为，核聚变的条件比较苛刻，需要超高的温度，火山爆发会有较高的温度，地球内部核裂变会出现较高的温度，它们所产生的温度能否满足核聚变的条件，在核裂变中是否还存在核聚变，还有待于进一步的科学证实。[]九，地震的消减方法另据报道，澳大利亚近些年很少地震，通过了解，澳大利亚是铀矿产量高的国家，而且很早就对铀矿进行了开采，到现在有80多年的历史，很多铀矿都被找到和开采，铀矿被开采后，奥克洛天然核反应堆现象也就不存在了。澳大利亚近几十年很少地震，与大量开采铀矿是否有关系？就有必要的思考了。[33]地震属于能量的释放，而对于地下的的能量物质来讲，铀矿的能量巨大，而且，铀矿发生能量释放的方式非常简单，释放的条件是，铀矿的含量达到一定程度，存在中子源，就会出现铀裂变，导致能量释放，出现地壳的震动。通过上述的分析，消除地震的最有效手段，就是快速找到铀矿并开采，把这个可以释放能量的核物质从地球内移除，除去地震的隐患，这是非常可行的办法。另一方面，对所存在的铀矿地区，进行铀矿含量鉴定，因为铀矿石达到一定含量，才会形成裂变条件。[]十，海啸的形成海啸也同地震一样，是海洋内出现巨大能量的释放，但根据已有的资料和文献，还无法断定海啸是哪种能量物质发生了释放，科学界对可燃冰这个能量物质特性，还没有较详细的论证，海洋底部是否也存在核物质也没有相关文献和实证，因而，海啸的发生，是什么哪一种能量物质还难以定论。结论通过上述的逻辑分析和推论，如果所采用的文献和数据是科学的，那么，地震将不再是奥秘。自然发生的地震、余震都是铀矿的含量到了一定程度，在含量高的铀矿中，锎及锎的同位素会发生衰变，射出中子而导致铀矿的裂变，释放能量产生巨大的动力，引起地震震动和无数次持续裂变而产生的余震，同时，根据盆地、冲击平原对成煤成矿、地质灾害起了决定作用，及天然气与铀矿同存，这两篇文章，就可以发现以往很难发现的各种矿物质，同时，对地震的减消提供了合理的指导方向，为减免大地震的发生，为人类不再为地震所困找到了病因，这是造福人类，重新认识地球的一次史无前例的突破。
崔若飞 陈同俊 钱进 赵虎 李仁海 毛欣荣
（中国矿业大学 徐州 221008）
作者简介：崔若飞，1954年生，男，河南洛阳人，中国矿业大学教授，博士生导师，长期从事应用地球物理的教学和科研工作。电子信箱：，通信地址：江苏省徐州市中国矿业大学资源与地球科学学院，邮编：221008。
摘要 三维P波地震勘探是煤层气勘探开发的关键技术之一，属于岩性地震勘探的范畴。利用国内外油气勘探的成功经验并结合煤层气勘探的特点，提出利用“两个理论、六项技术”来指导煤层气地震勘探。两个理论是双相介质理论和各向异性介质理论，六项技术是地震属性技术、地震反演技术、方位AVO技术、方位各向异性技术、煤层厚度非线性反演技术和基于MAPGIS的多源信息预测技术。利用煤层气地震勘探技术，并配合其他地质手段，建立煤层气（瓦斯）富集带预测模型，为煤层气的开发提供科学的地质依据。
关键词 煤层气勘探 岩性地震勘探 地震反演 方位AVO 方位各向异性
CBM Seismic Survey Technology
Cui Ruofei，Chen Tongjun，Qian Jin，Zhao Hu，Li Renhai，Mao Xinrong
（China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008）
Abstract：3D P-wave seismic survey is the lithological seismic method which is one of the key techniques for CBM on domestic and overseas successful oil/gas survey experiences and the features of CBM survey，the paper pointed out that CBM seismic survey should be directed by the two theories and six two theories mean both two-phase and anisotropic medium techniques include seismic attribute，seismic inversion，azimuth AVO，azimuth anisotropy，non-linear inversion of coalbed thickness and multi-source information prediction based on CBM seismic survey combined with other geological methods，the paper established the prediction model of CBM accumulation area which would provide scientific geological basis for CBM exploitation.
Keywords：CBM exploration；lithological seismic survey；seismic inversion；azimuth AVO；azimuth anisotropy
1 煤层气勘探的意义
煤层气（瓦斯）是由煤化作用形成的赋存在煤层中的以甲烷为主的混合气体。我国是一个能源消费大国，加速煤层气的勘探与开发具有重要意义。
首先，煤层气作为一种新型洁净能源，其开发利用可弥补我国常规能源的不足。我国是煤层气资源大国，居世界第二位。近年来，对煤层气的成因、储层特性、赋存状态、成藏理论进行系统研究，取得了一大批成果。但是，相应的勘探与开发技术相对滞后。今天，地质学家和地球物理学家已经把研究重点放在勘探与开发技术领域。
其次，瓦斯突出问题是长期以来困扰煤矿安全生产的一个灾害性问题。据国家安监总局统计，2005年全国煤矿瓦斯事故死亡2157人，占全部煤矿事故死亡人数的36%。在一次死亡10人以上的特大煤矿事故中，瓦斯事故起数占69%。事实上瓦斯已成为我国煤矿安全生产的“第一杀手”。造成这种局面的原因是多方面的，既有管理上的原因，也有技术上的原因。关键在于煤矿在开采前和开采过程中，对地下瓦斯富集的情况一无所知。这样就使煤矿在生产和开采过程中，无法根据瓦斯分布情况制定有针对性的措施。
目前，晋城矿区为了抽排瓦斯，只能以一定的密度均匀布置钻孔，希望通过这种方式将瓦斯在开采前抽放掉。但是这样做又会面临两难的选择，如果要将瓦斯尽可能地排放干净，就必须将钻孔布置得相当密集，成本就会增加；如果要控制成本，就要降低钻孔密度，可能无法保证瓦斯浓度在安全指标以下，即可能会导致瓦斯事故的发生。因此，只有依靠科技进步，采用新技术、新方法才能为煤矿查明煤层瓦斯富集区域，是当前煤矿生产中亟待解决的重要课题。
最后，利用煤层气可以有效保护生态环境。甲烷对红外线的吸收能力是二氧化碳的25～30倍，是造成温室效应的元凶之一。煤矿开采过程中的甲烷排放量占全球总排放量的一半，可见煤层气的开发利用可以有效降低温室效应。
总之，煤层气的勘探、开发与利用可以改善我国能源结构、促进煤矿安全生产、有效保护生态环境，是一举多得、利国利民的大事。
2 煤层气勘探开发的关键技术
今天，三维地震勘探技术已经成为煤矿生产中必不可少的手段，在很大程度上替代了传统的地质勘探方法。
现行的煤田地震勘探技术主要是利用反射波的运动学特征来解决构造问题，而煤层气（瓦斯）地震勘探属于岩性地震勘探。在影响煤层气成藏的5个主要因素中，利用地震资料和其他地质资料可以查明煤层厚度、断层及其他构造分布、煤层埋藏深度、煤层的倾角与露头位置。但是，不能对煤层和围岩的透气性做出评价，即无法确定含裂隙裂缝介质（构造煤的分布与厚度）的性质。
瓦斯作为气体，如果要在煤层中储存和运移，那么煤层及其顶底板中就必须要有相互联通的裂隙裂缝。总之，裂隙裂缝的存在是瓦斯存在的必要条件，也是搞清煤层瓦斯富集带的关键。因此，对于煤矿开采而言，研究煤层及其顶底板裂隙裂缝的分布和连通情况极其重要。瓦斯突出及爆炸的罪魁祸首就是煤层及其顶底板中的裂隙裂缝。由于裂隙裂缝是瓦斯富集、存储、运移的场所，因此查明采区内断层、裂隙裂缝的分布便能够对煤层及其顶底板（围岩）的透气性做出正确评价。于是，煤层气（瓦斯）地震勘探的核心是查明煤层及顶板中裂隙裂缝发育的方向和密度。
早在20世纪90年代，利用地震资料研究裂隙裂缝发育的方向和密度便受到地球物理学家的高度重视。主要原因是碳酸盐岩是一个有利的高产油气层，世界上约有60%左右的油气来自碳酸盐岩储层，而碳酸盐岩储层与裂隙裂缝的关系极为密切。大量的研究工作和观测数据表明，含裂隙裂缝介质的性质可以用双相介质理论和各向异性介质理论进行解释。因此，国内外学者把重点放在利用地震资料研究双相介质的各向异性和检测裂隙裂缝方面，其主要方法有三类：①多波多分量裂隙裂缝检测技术；②S波裂隙裂缝检测技术；③P波裂隙裂缝检测技术。由于P波地震勘探成本低，从20世纪90年代起，地球物理学家把目光转向P波勘探，用P波代替S波/转换波检测裂隙裂缝已成为一个重要研究课题。
煤田地震勘探的情况也是如此，1993年P 波三维地震勘探技术开始得到应用，1998年三维三分量地震勘探技术引入煤田，并陆续在10余个煤矿进行试验工作，希望综合利用P波和转换波解决煤矿生产中的开采技术条件问题。但是，事与愿违，时至今日没有取得突破性成果。今天，回过头来分析煤田转换波地震勘探的得失时，不能忽略煤层埋藏浅、P波的信噪比高和分辨率高这一鲜明特点，而转换波的信噪比较P 波相差1～2个数量级。因此，煤层气勘探开发应该以三维P波地震技术为主，同时配合其他地质手段。
3 煤层气地震勘探技术的特点
利用P波进行煤层气地震勘探，目的是利用地震波运动学和动力学特征来研究小型压性与压扭性构造、煤岩层岩性，特别是查明煤层及顶板中裂隙裂缝发育的方向和密度（煤体结构破坏程度）、构造煤的厚度。
利用国内外油气勘探的成功经验并结合煤层气勘探的特点，提出利用“两个理论、六项技术”来指导煤层气地震勘探。
两个理论是双相介质理论和各向异性介质理论，六项技术是地震属性技术、地震反演技术、方位AVO技术、方位各向异性技术、煤层厚度非线性反演技术和基于MAPGIS的多源信息预测技术。
地震属性技术
地震属性指的是由叠前或叠后的地震数据，经过数学变换而导出的有关地震波的几何形态、运动学特征、动力学特征和统计学特征。地震属性技术是指提取、显示、分析和评价地震属性的技术，在煤层气地震勘探中包括地震属性的提取、地震属性的分析、利用地震属性区分构造、岩性并进行目的层预测。
煤层气储层是典型的双相介质，与单相介质相比，地震波在双相介质中传播后，各个频率成分的能量分布发生了变化，主要表现为地震波能量向低频方向移动。这种地震波场动力学特征的变化为预测瓦斯富集带提供了理论基础。杨双安博士利用数值模拟方法对该理论进行了验证。图1为六层介质模型，其中第四层中部为双相介质，代表瓦斯富集区。合成记录见图2。
图1 模型示意图
图2 合成地震记录
从图2 中看到有两组反射波，在100ms 附近的反射波是界面1 形成的反射波，在200ms附近的反射波是界面2、界面3、界面4和界面5形成的复合波。对200ms附近的复合反射波进行分频处理，得到不同频率成分的能量。在图3中，中间的双相介质区域表现出：①时间发生延迟、反射波连续性较好的运动学特征；②低频能量增强、高频能量衰减的频率特性；③与正常反射波相位相反的相位特征。总之，具有双相介质特征的瓦斯富集区与单相介质区域有明显的差异。
图3（a）标准低频成分（1～10Hz）的能量；（b）高频成分（35～45Hz）的能量（据杨双安）
图4 淮南张集煤矿西三采区13-1煤层的主频带能量百分比
图4是淮南张集煤矿西三采区13-1煤层的主频带能量百分比，可以发现主频带能量的变化规律。
地震反演技术
波阻抗反演技术是岩性地震勘探的重要手段之一，根据钻孔测井数据纵向分辨率很高的有利条件，对井旁地震资料进行约束反演，并在此基础上对孔间地震资料进行反演，推断煤系地层岩性在平面上的变化情况，这样就把具有高纵向分辨率的已知测井资料与连续观测的地震资料联系起来，实行优势互补，大大提高三维地震资料的纵、横向分辨率和对地下地质情况的勘探研究程度。
通过波阻抗反演，可以预测煤层及顶底板的岩性特征。图5显示的是某区13-1煤常规地震剖面与波阻抗反演剖面的对比。通过对比，发现图5（b）不但能清楚地显示煤层，而且对煤层顶底板的岩性也有较清楚的显示。因此，可以对方位地震数据体进行反演，从方位反演数据体中提取有关剖面属性并进行各向异性分析。
图5 某区13-1煤常规地震剖面与波阻抗反演剖面的对比
方位AVO 技术
AVO（Amplitude Versus Offset）技术是利用反射系数随入射角变化的原理，在叠前道集上分析振幅随炮检距变化的规律，估求岩石的弹性参数并检测油气的重要技术。而方位AVO分析则是将宏面元按多方位等分，再在不同的方位上做AVO分析的一种技术。
影响反射振幅随炮检距变化的最主要因素是介质的泊松比，其次是速度。因此，AVO响应实际是地层泊松比异常的反映。通常，煤的泊松比值为～，含气砂岩的泊松比值可降到。因此，可以根据CDP道集记录中的振幅随偏移距的变化关系来勘探气层。图6是方位AVO分析示意图，图6（a）是宏面元方位划分方法，图6（b）是宏面元方位AVO曲线。
图6 方位AVO分析示意图
由于AVO曲线可以下式进行近似：
AP（θ）=P+G*sin（θ）
因此，对每个宏面元的每个方位AVO曲线用上式进行拟合，即可以得到每个方位的 P 属性值和G属性值。同样，可将每个宏面元内每个方位的 P 值和G值进行椭圆拟合，计算出方位各向异性（图7）。
图7 P波属性的方位各向异性
方位各向异性技术
含裂隙裂缝介质的性质可以用各向异性介质理论进行解释，而传统的地震理论仅研究各向同性介质。
目前，国内外学者通过大量的正演计算证明了反射P波在裂隙性地层中表现为方向各项异性。主要表现在叠前P波数据的振幅、速度和旅行时差随炮检距或方位角的变化。研究结果表明，反射P波对裂缝性地层所表现出的方位各向异性特征很敏感，所有的P波属性分布函数均为椭圆，如图7所示。图8中显示的是某区4号宏面元的方位CDP道集。图8中将宏面元按等方位地划分为18个区，每个方位的道集依次排列，红色箭头的位置为目的层。从图8中可以发现宏面元的每个方位道集的振幅强弱是不同的，将它们提取并做椭圆拟合，将椭圆的长轴方向作为裂隙的主方向。这样就可以得到裂隙裂缝分布示意图，如图9所示。在图9中箭头方向表示裂隙裂缝的方向，箭头长度表示裂缝的密度，箭头越长表示裂隙裂缝越发育。另外，也可以通过对宏面元的各方位CDP道集做速度分析，得到层速度随方位的变化关系，同样也可以拟合出裂隙裂缝分布示意图。
图8 某区4号宏面元的方位CDP道集
图9 利用P波属性得到的裂隙裂缝分布示意图
把上述观点进行延伸，研究多个地震属性随入射角变化的规律，利用地震属性参数随方位角变化的特征提取裂隙属性，从而确定岩溶裂隙带的空间分布，这种技术称方位各向异性技术。
煤层厚度非线性反演技术
传统的煤层厚度计算是利用钻孔资料的对比、内插获得的。然而在任何勘探区内，钻孔的数目是有限的，所以其计算的煤厚值可信度很低。因此，国内外许多学者试图从连续观测的地震资料，特别是从数据密度很大的三维地震资料中获取煤层厚度信息。
人们提出了多种煤层厚度的定量解释方法，从理论上讨论了煤层反射波的形成机制，研究了它的地震特征（包括波形、振幅与频率）随煤层厚度的变化规律，为利用煤层反射波的地震属性参数进行煤层厚度预测提供了理论依据。但是，这些方法基本上只利用了一类地震属性参数，具有一定的局限性，它们都要求煤层厚度在一定范围内与煤层反射波属性参数呈线性变化关系，即它们都属于煤层厚度线性反演方法。然而，煤层反射波属性参数与煤层厚度是一种非线性关系。因此，迫切需要建立煤层厚度的非线性反演方法。
煤层厚度非线性反演技术属于统计分析方法，即利用某些地震属性参数与薄层厚度的统计关系来预测构造煤层的厚度变化。首先利用谱分解技术对地震剖面进行分解得到窄带频率剖面，然后从低频剖面中提取有关地震属性参数，最后利用人工神经网络对地震属性参数进行煤层厚度反演。
基于MAPGIS的多源信息预测技术
由于瓦斯富集与裂隙发育程度、煤层厚度、断层及其他构造分布、煤层埋藏深度、煤层的倾角与露头位置、煤化程度等因素有关。因此，要对煤层瓦斯富集带进行准确预测就必须将上述因素都要充分考虑。可以发现，提取了上述几种因素的有关属性后，上述因素的属性数据量将相当大，相互关系将相当复杂。为了有效、合理地利用上述因素的各种属性，选择了GI S作为平台，将各种属性和空间数据相融合，生成各种专题图件，最终确立合理的多源信息融合方法。在此基础上，建立服务于煤矿生产的瓦斯富集带预测模型。图10显示的是多源信息融合方法和综合分析过程。
图10 多源信息融合方法和综合分析
4 结论
煤层气地震勘探的总体目标是：将地球物理技术、基础地质勘探手段、数学地质分析手段与地理信息系统技术进行有机结合，应用于煤层气（瓦斯）富集带的预测与评价。
煤层气地震勘探的技术特点是：
（1）将双相介质理论和各向异性介质中弹性波传播理论与煤田地震资料的特点相结合；
（2）利用地震属性技术、地震反演技术、方位AVO技术、方位各向异性技术，提取地震P波对裂缝性地层所表现出的方位各向异性特征，并从地震属性参数随方位角变化的特征中提取煤层和围岩的裂隙属性；
（3）利用煤层厚度非线性反演技术获取构造煤的厚度信息；
（4）利用GIS作为平台，把煤层和围岩的裂隙属性、煤层厚度、断层及其他构造分布、煤层埋藏深度、煤层的倾角与露头位置等多源信息进行融合和综合分析后，建立煤层气（瓦斯）富集带预测模型，为煤层气的开发提供科学的地质依据。
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地质勘查作用分析
为了确保煤炭在开采过程中的安全、高效，减少煤矿安全事故的发生，地质监测人员通过先进的设备和仪器，对煤矿生产的各个区域的水文条件、环境地质因素和工程地质因素，进行强有力的监测和勘查，防止由于地质原因引发煤矿安全事故。以下是我为您整理的地质勘查作用分析，希望您能喜欢。
摘要： 在煤矿开采中，地质勘查是不可或缺的一个重要环节，它可以在有效保证煤矿在安全生产的前提下，提高开采的工作效率，节省煤矿因盲目开采所造成的成本流失。本文就以煤矿地质勘查的涵义、地质勘探在煤矿开采各个阶段的重要作用以及地质勘查对煤矿开采的重要性三大方面进行了分析。
关键词： 地质勘查;煤矿开采;重要性
一、煤矿地质勘查的涵义
为了确保煤炭在开采过程中的安全、高效，减少煤矿安全事故的发生，地质监测人员通过先进的设备和仪器，对煤矿生产的各个区域的水文条件、环境地质因素和工程地质因素，进行强有力的监测和勘查，防止由于地质原因引发煤矿安全事故，使得煤矿开采工作可以安全顺利的进行，来达到提高煤矿工程经济效益的目的。
二、地质勘查在煤矿开采各个阶段的作用
(一)基建前期阶段的地质勘查
为了使煤矿开采工作安全顺利的进行，在最短的时间提高煤矿的安全经济效益，所以煤矿的基建前期阶段的地质勘查至关重要，只要有了安全基础，才能有最基本的安全保障和经济保障。
所以在前期的勘查阶段中，地质勘查可以减少工程施工的盲目性。煤矿在选址时，应当请专业的地质人员进行地质勘测，经过对矿区周围的地质环境、水文条件等的监测，然后综合考虑这个地方是否适合建造煤矿，这样可以有效的避免煤矿建好后，却因为隐藏的一些地质问题，在作业的后期出现安全隐患，造成成本的大量流失[1]。
还有一点就是对剥离物强度的监测，经过监测人员对剥离物强度等级的研究、以及了解它的大致分布和含量情况，就可以准确的选择煤矿开采过程中的机械设备以及更好的选择开采工艺和爆破工程。
(二)煤矿开采阶段的`地质勘查
在煤矿开采阶段，地质勘查也将不可或缺，其中属矿坑边坡和坑内运输方式的勘查当属重中之重。
①地质监测可有效避免矿坑边坡滑落。经相关数据表示，矿坑边坡滑落事故在我国大部分煤矿多有发生，给煤矿和人民群众的财产蒙受了巨大的经济损失，因此，煤矿开采前的地质勘查很有必要，如果在煤矿开采阶段，地质监测人员通过先进的设备和仪器进行了有效勘探，根据当地的水文地质和工程地质，对其矿坑边坡的进行详细的规划和设计，那么矿坑边坡的稳定性就能得以提升，矿坑边坡滑落事故就能有效避免。
②地质勘查可有效选择坑内运输的方式。在煤矿的开采过程中，坑内煤层底板岩石和组成坑内台阶的岩石承载力的多少取决于是否选用大型汽车运输的关键[2]。只有经过地质勘查，觉得坑内煤层底板岩石和组成坑内台阶的岩石承载力可以承载大型汽车或者皮带运输，则可以投入使用，否则都将造成一定程度的安全隐患。
③地质勘查能对工作面进行断层分析。物探方式是现在煤矿企业所较多采用的一种勘查方式，但是对于小断层现象物探方式就会出现不确定的解释，让采煤人员不清楚煤矿中的真实地质情况，容易出现安全隐患，此时利用三维勘探技术就可以较为全面的掌握煤矿内的地质构造，此外，还能在工作面的30m内对每层的存储情况进行详细的分析，以便准确的确定煤层的采集方向，更好的保证采煤质量。
三、地质勘查对煤矿开采的重要性分析
(一)地质勘查可防治瓦斯安全隐患
众所周知，煤矿在开采的过程中，重大的安全隐患之一是瓦斯，虽然随着科学技术的发展，一些新的开采技术和设备已经投入使用，有效的降低了瓦斯事故的发生机率，但是从自然条件方面来讲，瓦斯含量的大小和地质也有很大的关联性，如果煤矿地质构造复杂，断层多，地应力较大，每层就会受到外在压力的揉搓比较严重，就更容易发生煤与瓦斯的突出现象，而且随着煤矿的进一步开采加深，煤层的瓦斯含量涌出量也会随之增大[3]。
(二)地质勘查可有效防治矿井突水事故
在煤矿开采过程中，矿井水同样是不可忽视的安全隐患，受自然条件的影响，一些井中的地质构造作用强烈，张烈性和张剪性较强，底部的突水和灰岩承压水很容易引发重大突水事故，例如：因受到第四系含水层和新地层底板灰岩承压水的影响的东部石炭煤田，因其底板隔水层下部太灰和奥灰的含水层富水性很强，水的压力很大，冲击力很强，而每层底板隔水层却很薄，因此造成了严重的人身安全和财产损失，如果在煤矿建造之前，请专业的地质勘查人员来监测，明确其底部的构造，请专业的人士分析并采取有效的防护措施，那么这场悲剧就可以避免。
(三)地质勘查可有效避免顶底板事故
在煤矿开采过程中，煤矿开采的工艺技术、工人素质或是开采的地质环境限制等各种原因，都可能造成顶底板事故，因此煤矿开采前期的地质勘查很有必要。因此，在煤矿开采前就要了解煤矿的内部地质构造，之后选择合适的工艺技术，增强员工素质，有效的避免环境和外在压力的影响，那样顶底板事故就能大大的减少和避免了。
(四)地质勘查可以提升采煤的质量
煤炭生产企业跟其他企业一样，经济效益是煤企首要考虑的关键因素，影响煤炭企业经济效益的两个重要因素是煤炭产量和原煤质量，煤炭企业的大小程度决定了煤炭产量的大小，地表水、地质构造、煤层结构等众多原因都可以影响煤炭的产量，因此煤炭企业想要提升经济效益，实现经济效益最大化，就应当保证煤炭质量[4]。
地质勘查可在一定程度有助于提升采煤质量，在煤矿开采过程中，地质监测人员在现场进行详细的地质勘查，将煤层底板的变化规律进行详细记录和研究，然后对煤层的地质结构进行深层次的分析，然后对煤层的层次进行详细的划分来减少煤层中夹矸层厚度，因此，只有原煤质量得以提升，那么煤炭企业的经济效益将能得以大幅度提升。
四、结束语
由此可见，地质勘查技术在煤矿开采中占据着至关重要的位置，在实际的煤矿开采过程中，水文条件、地质条件和外在的环境条件都存在多变的性质，煤矿地质的勘查可以间接的影响采煤的质量，煤企应该紧跟时事，不断的引进最新型的设备，来保障煤矿开采过程中煤炭的质量，在保障安全生产的同时进一步提升企业的经济效益。
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机械论文参考文献
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马胜中
（广州海洋地质调查局 广州 510760）
作者简介：马胜中，男，1968生，1990年毕业于中国地质大学（武汉），工程硕士，高级工程师，从事海洋环境地质、灾害地质和综合地质地球物理研究工作。E-mail：sz-m＠。
摘要 海洋石油钻井平台的安全就位和稳定施工，与井场区海底的工程地质条件密切相关。地球物理探测技术作为一门综合性较强的科学技术，在海洋工程地质和海洋灾害地质调查中有着不可替代的作用。实践证明，采用测深、侧扫声呐扫描、浅地层剖面、单道地震、高分辨率2D地震和海洋磁力测量等地球物理探测手段进行综合调查，对钻井平台场址周围海域的地形变化和潜在地质灾害因素，具有很好的揭示作用。
关键词 平台场址调查 海洋地球物理探测 海洋地质灾害
1 前言
随着我国经济的发展和战略储备的需要，我国原油勘探开发的重点由陆地逐渐转向海域。我国近海海底蕴藏着丰富的矿产资源，现已探明石油资源量达246×108 t，天然气×1012m3，占全国油气总资源量的23％。然而在油气开发中，屡屡遭到海洋地质灾害的破坏，不均一的持力层多次造成渤海、珠江口盆地钻井平台的倾斜和位移，使国家蒙受重大经济损失。
钻井平台场址灾害调查在石油钻井之前进行，既要探测诸如断层、浅层气地层情况以应对钻井或采油时发生的井架倒塌、井喷、着火和溢油等灾害，又要调查与钻井平台基础有关的土工问题，以避免事故和灾害发生。据资料，1955～1980年间，美国每年发生钻井船基础严重破坏的事故3～4起，经济损失和人员伤亡巨大。海洋结构物场地调查是确定影响固定式平台和海底管线等工程结构物的设计、布局、施工及安全操作的工程地质条件。1969年，卡米尔飓风袭击密西西比河三角洲，引起海底大面积土体滑移，造成3个平台破坏，损失1亿多美元［1］。可见，海洋石油钻井平台场址调查研究在油井钻探开发中有着重要的作用。我国海洋石油开发工作起步较晚，直到20世纪80年代初，我国才真正开始海洋工程地质勘察工作，近十年来，我们对石油钻井平台场址调查研究做了许多实验工作，随着调查技术的不断进步，研究正向深海挺进。
海洋平台的设计和建造需对平台场地进行包括海底地形地貌、海底表层、浅地层结构等内容的海洋工程地质勘察，从地貌、沉积物特征和地质测年等方面，利用实测的和平台设计用的海洋水文资料以及场地内土的物理力学参数，对海底稳定性进行分析计算，并在分析研究的基础上，进行场地的海底稳定性评价。
2 海洋常见灾害地质类型
海洋常见的灾害地质类型［2-5］如下：
活动断层、地震和火山等。它们不仅可能对海底构筑物造成直接破坏，而且地震可能诱发滑坡、浊流、沙土液化等其他灾害。
滑坡、崩塌、浊流和泥流等，它们的活动可能对钻井平台、海底管线构成直接破坏。
海底沙丘、海底沙波、潮流沙脊、冲刷槽、凹凸地和浅谷等，属于地貌类型的灾害，其分布和气象水文条件有关。
浅层气、泥底辟、软弱夹层、可液化砂层等。它们呈承压流体、塑性体状态存在于第四纪浅地层中。当海底构筑物基础触及这些地质体时，都有可能发生灾害。
埋藏古河道、埋藏古湖沼、埋藏起伏基岩面、埋藏珊瑚礁等。它们一般是浅地层中的透镜体，当钻井平台桩脚插入不同地质体时，由于持力不均会导致平台歪斜，甚至倾覆。
3 地球物理方法对平台场址调查的应用和研究
海底地形地貌探测
海底地形地貌探测包括单波束测深、多波束测深和旁侧声呐等，是通过探测声波在水下或岩土介质内的传播特征来研究岩土性质和完整性的一种物探方法，只是它们使用的声波频率和强度有差异，高频能提高分辨率，而低频则能提高声波的作用距离和穿透深度［6～9］，目前很多探测系统都采用双频或多频探头结构，提高仪器的探测能力。
单波束测深和多波束测深
单波束测深系统是利用其换能器从水面向海底发射一束声脉冲，声波传到水底界面被反射，再回到换能器被接收，通过时间函数的转换，形成一组时间离散的数字量系列，进行实时处理，而在记录纸上直接显示测线上连续起伏变化的海底剖面。反映了海底表面形态的凸凹性质、高差大小和延伸范围（发育规模）。
多波束测深系统是一种由多个传感器组成的复杂系统，在测量断面内可形成十几个至上百个测点点条幅式测深数据，几百个甚至上千个反向散射数据，能获得较宽的海底扫幅和较高的测点密度，它具有全覆盖、高精度、高密度和高效率的特点。测深资料反映了海底表面起伏变化、高差大小和延伸范围，利用计算机处理和绘图技术，可制成所测海区海底地形图。
侧扫声呐扫描
侧扫声呐技术运用海底地物对入射声波反向散射的原理来探测海底形态，能直观地提供活动形态的声成像。旁侧声呐是一种高分辨率、多用途的水声设备，在海洋测绘、海底目标探测（如探测沉入水底的船、飞机、导弹、鱼雷及水雷等）、大陆架和海洋专属经济区划界、海洋地质、海洋工程、港口建设及航道疏浚等方面有广泛的应用。
侧扫声呐采用深拖型侧扫声呐系统，使用双频频率100/500 kHz，量程100/200 m，拖体距离海底10～30 m，可以获取海底表面的各种目标探测物，获取的声呐图像质量较高，可以分辨出海底表面的管道和电缆，海底物体的高度可以根据物体的阴影来确定。几种地球物理方法同步作业可以相互印证（图1）。
图1 侧扫声呐和单道地震剖面显示的灾害地质类型
中、浅地层探测
浅地层剖面测量
浅地层剖面测量系统是探测海底以下30 m内的浅层结构、海底沉积特征和海底表层矿产分布的重要方法之一。浅地层剖面系统的发射频率较低，一般在～23 kHz之间，产生声波的电脉冲能量较大，发射声波具有较强的穿透力，能够有效穿透海底数十米的地层［10～11］，地层分辨率在8 cm以上。它可以提供调查船正下方地层的垂直剖面信息，它可以准确地反映出地层界面及可能存在的浅层气、浅断层和古河道等海底地质灾害因素或其他物体（如管线）。浅地层剖面仪的穿透深度则因工作频率和海底沉积物类型的不同而异。
浅地层剖面测量系统采用德国INNOMAR公司SES-96参量浅层剖面系统，外接涌浪补偿系统，可输出水深数据。采用发射功率18 kw，主频100 kHz，差频4～12 kHz，在平台场址调查中一般使用差频8 kHz，探测到的地层分辨率较高，浅海可以探测管道，可以与磁力探测相互验证。
单道地震剖面测量
单道地震记录系统由单道数据采集处理系统、震源系统、信号接收电缆、EPC记录仪组成。主要用于了解海底以下200 m范围内的中、浅地层结构、沉积特征。
单道地震与油气地震勘探技术具有相同的工作原理。单道地震探测采用的震源能量小、频带宽（几十赫兹到几千赫兹）、主频高（几百赫兹到上千赫兹），一般选用电火花和气枪作为震源，能量从几十焦耳到几千焦耳，地层的穿透深度从几十米到数百米。
海上最常用的震源有空气枪和电火花二种，在平台场址调查中一般使用电火花震源，震源系统由震源控制箱、声源装置（电极、声脉冲发生器）组成。
如英国的CSP1500震源系统，主要包括CSP1500震源控制箱、SQUID500型电极、SQUID2000型电极或AA200型BOOMER组成电火花震源，该震源的激发能量级别为100～1500J，而且重复激发所需的时间较短。法国的SIG800J震源系统，采用120或200极鱼骨型电火花电极，能量输出270J、540 J和800J。在平台调查中一般选择250～800J的激发能量，激发间隔 s（图2）。荷兰的GEO-SPARK 10kJ震源系统，GEO-SPARK2×800型电极能量输出在100～10000 J之间，最大工作水深为4500 m，最大穿透深度为750 ms，可以满足深水井场调查的需要。
我们选用法国的SIG16 型和SIG16 型水听器，英国的AAE20单道信号接收电缆，荷兰的GEO-Sense信号接收电缆，检波器按～1 m的间隔并联组成，该接收电缆具有较高的灵敏度和较宽的频率响应，适用于高频反射信号的数据采集。
记录仪器与以上震源和水听器配套使用的是DELPHSEISMIC数据采集系统。该系统不仅可以主动控制震源每秒的激发次数，而且通过连接GPS导航系统，能够时时记录每一炮道的经纬度坐标，便于精确定位。该仪器的动态范围90db，16位模数转换，而且具有极高的采样频率，在与BOOMER震源配合使用时，其采样率高达6000～10000 Hz，极高的采样频率更有利于高频有效信号的接收。在海上单道地震数据采集过程中，可以通过控制测量船的速度来调整记录道间的距离，船速越慢，道间距越小，地震波组的连续性越好。在震源每秒激发二次的情况下，测量船体以节的速度航行，地震记录道间的距离小于1 m，可见，该方法更适用于高精度的浅层地震勘探。
在资料处理流程中，采用有效的方法技术对数据进行信噪分离，削弱多次及绕射等干扰波的影响，可进一步提高单道地震记录的信噪比和分辨率，图3（左）清楚显示了浅层气及其沿着断层上升，红色椭圆圈着的反射波为强振幅，反射同相轴反转，具明显的反相特征；图3（右）显示了各种形态的埋藏古河道。
图2 单道地震剖面
图3 单道地震剖面显示的浅层气和埋藏古河道
高分辨率2D多道地震剖面测量
高分辨率2D地震资料的采集一般使用48道或96道多道地震电缆，为了避免虚反射对高频成分的压制作用，震源和检波器电缆的沉放深度比较浅，一般震源的沉放深度3m，一般电缆的沉放深度4 m，地震震源一般是小容量GI气枪震源或套筒枪组合震源，以保证产生高频率的地震子波。这种方法采集到的地震资料频带可达20～350 Hz，比常规的地震采集资料的频带（20～50 Hz）要高得多，完全可以满足识别薄层及地层结构的需要，提高了精度。
海洋磁力测量
磁法是利用地下岩矿石或者岩土介质之间的磁性差异所引起的磁场变化（磁异常）来寻找有用矿产，查明地下构造和解决其他地质问题的一种探测方法。磁力是解决工程地质调查中探测含磁性物体的有效手段。在各种调查中，我们使用GS880铯光泵磁力仪和SeaSPY海洋磁力仪，针对不同的研究目的分别采用不同的调查方法，均能获得满意的效果。它的优势在于不仅能够探测暴露于海底的磁性异常体，同时对于覆盖于海底以下的磁性异常体也有效。
在调查中的应用，由于海底光缆路由海域存在着已经敷设过的海缆（包括海底通讯电缆、电力电缆和光缆等），经过岁月的变迁，这些海缆在海域中的坐标有了变化，有的是否还存在也不明确；另外，过去敷设海缆时的定位仪存在较大的误差，为了探明光缆路由线交汇的海底电缆的精确位置，必须对光缆路由进行探测。在平台场址调查中，使用加拿大MarineMagnetics公司生产的SeaSPY海洋磁力仪进行勘察，结合旁侧声呐和浅地层剖面共同进行探测。图4是浅地层剖面探测到的管道，当磁力仪探头穿过电缆时测得的磁异常曲线，旁侧声呐扫描到的电缆和平台，磁异常的幅值一般可达几十到上百nT。
图4 浅层剖面、磁力和侧扫声呐探测到的管道、电缆和采油平台
4 结论与讨论
平台场址地质调查的方法主要有两种：一种为地球物理方法，另一种为地质取样方法。目前地球物理方法应用得比较广泛的是单波束测深或多波束测深、侧扫声呐、浅层剖面探测、单道地震、高分辨率2D地震和磁力测量等，以上六种水下探测系统在高精度的定位系统的支持下配合使用，可使我们获得平台场址内三维的工程地质条件，特别是危害工程建设的各种灾害地质现象的形态、规模、位置及其发展趋势等性质。其优点是比较经济、快速，对各种地球物理勘探方法都有各自解决某一方面地质问题的能力，各有优势和局限性。因此，在调查时要视调查的目的与要求，采用多种方法进行综合调查，使各种方法优势互补，以便取得最佳的成果。根据20多年来的实践经验，采用以高分辨率地震为主的综合浅层物探技术，同时在井位和预计抛锚位置进行2～3 m长的地质重力取样和地质浅钻，物探和地质取样相互结合，是了解海洋地质灾害因素、灾害的类型以及海洋工程地质有关问题的行之有效的调查方法，它能够既经济又快捷地为业主提供资料。
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Marine Geophysical Survey Techniques and Their Applications to Well Site Survey
Ma Shengzhong
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Abstract：The safety of marine oil drilling platform is closely related to the submarine engineeringgeological conditions of the well technique has an irreplaceable role in marineengineering and hazard geological proves that，using geophysical instruments in-cluding echo sounder，sidescan sonar，sub-bottom profiler，single-channel seismic，high resolu-tion 2D seismic and marine magnetometer carry out a comprehensive survey can efficientlyreveal the topography and potential geo-hazards of the well site area.
Key words：Well site survey Marine geophysical survey Submarine geo-hazards
几个典型的地球物理学原理论文
在现实的学习、工作中，大家总少不了接触论文吧，论文是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。那么，怎么去写论文呢？以下是我整理的几个典型的地球物理学原理论文，希望能够帮助到大家。
题目：
浅谈几个典型的地球物理学原理
摘要：
地球物理学是以从固体内核至大气圈边界的整个地球为研究对象的地矿类学科，所涉及的基本原理涵盖物理学、地球化学、地质学等多个学科的综合内容，对学生的逻辑思维能力和数值计算能力要求很高。本文重点对解决地球物理学问题所必需的几个基本原理进行了总结性的论述。
关键词：
典型；地球物理；原理
从地球物理学的组成来看，主要分两种，其一是研究大尺度和一般原理的，叫理论地球物理学；其二是勘查石油、金属、非金属矿或解决其它地质问题的，叫应用地球物理学。显然，理论地球物理学是实际应用的前提，而有关地球物理学的基本原理则是理论内容最基础的部分。
一、地球形状与重力分布的重力学基本原理
地球是太阳系中的一颗行星，它有自转和公转运动。通俗说地球形状是两极稍扁，赤道略鼓的椭球体。对地球形状的研究是大地测量学和固体地球物理学的一个共同课题，其目的是运用几何方法、重力方法和空间技术，确定地球的形状、大小、地面点的位置和重力场的精细结构，地球的形状主要是由地球的引力和自转产生的离心力决定的，且地球非常接近于一个旋转椭球，其长半轴为6378136米，扁率为1∶。严格而言，地球形状应该是指地球表面的几何形状，但是地球自然表面极其复杂，所以从科学上，人们都把平均海水面及其延伸到大陆内部所构成的大地水准面作为地球形状的研究对象，因为大地水准面同地球表面形状十分接近，又具有明显的物理意义。但是大地水准面还不是一个简单的数字曲面，无法在这样的面上直接进行测量和数据处理。而从力学角度看，如果地球是一个旋转的均质流体，那么其平衡形状应该是一个旋转椭球体。于是人们进一步设想用一个合适的旋转椭球面来逼近大地水准面。要确定这一椭球，只需知道其形状参数（长半轴a，扁率α）和物理参数（地心引力常数GM和旋转角速度ω）即可。同大地水准面最为接近的椭球面称为平均地球椭球面。如果能确定大地水准面与该椭球面之间的偏差，亦即大地水准面与椭球面之间的差距（大地水准面差距N）和倾斜（垂线偏差θ），则大地水准面的形状可完全确定。
地球的重力源于牛顿的万有引力定律，即宇宙空间任意两质点，彼此相互吸引，其引力大小与他们的质量成积成正比，与他们之间的距离平方成反比。地面点重力近似值980Gal，赤道重力值978Gal，两极重力值983Gal。由于地球的极曲率及周日运动的原因，重力有从赤道向两极增大的'趋势。地球上重力的大小与方向只与被吸引点的位置有关，理论上应该是常数，但重力是随时间变化而变化，即相同的点在不同的时刻所观测到的重力不相同。
二、地震及弹性波在地球内部的传播规律
地震波是地下传播的震动，必然与岩石的弹性有关，一般都假定岩石是一种完全弹性体。科技小论文在地震波计算中，地球介质可以做为各向同性的完全弹性体来对待。而在地震波理论中，通常把地球介质当作均匀、各向同性和完全弹性介质来处理，只是一种简化的假定。实践证明，这种假定可以使分析大大简单，并且在多数情况下可以得到与观测结果颇为符合的结果。研究地震波在地球内部传播的问题，主要有动力学和运动学两种方法。动力学方法是直接求解波动方程，研究平面波在平界面上的反射、折射，均匀半空间及平行分层空间中的地震面波，以及球对称模型的地球的自由振荡。该方法相对繁琐，本书不做介绍。我们介绍的是第二种方法：运动学方法，就是将波动方程的求解简化成波传播的射线理论，用地震射线这一概念，研究地震波在地球内部传播的运动学特征。
地震波在地球内部的传播研究，主要是基于以下几个基本原理，其一是惠更斯原理，即在均匀弹性介质中，点振源产生球面波向周围传播，当距离r趋向无穷大时，球面波前的半径很大，曲率很小，此时球面波蜕变成了平面波；其二是费马原理，即地震波沿射线的旅行时间（传播）与沿其它任何路径的旅行时间相比为最小，换言之，波总是沿所使用旅行时间最少的路径传播，又叫费马最小原理和射线原理。
总结来讲，惠更斯是从波前面的角度来描述波在介质空间中传播的规律，而费马原理则从波射线的角度来描述波的传播规律。
三、地球磁现象和地球电性质
地球磁现象是指地球周围空间分布的磁场。地球磁场近似于一个位于地球中心的磁偶极子的磁场。它的磁南极（S）大致指向地理北极附近，磁北极（N）大致指向地理南极附近。其磁力线分布特点是赤道附近磁场的方向是水平的，两极附近则与地表垂直，地球表面的磁场受到各种因素的影响而随时间发生变化，地磁的南北极与地理上的南北极相反。地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分，起源于地球内部，比较稳定，属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化，主要起源于地球内部，相对比较微弱。地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。地磁场强度大约是—高斯。
根据大气电现象的探测，从静电角度来看，地球和大气近似形成一个漏电的球状电容器。由大气电测量表明：接近地球表面的电场是垂直指向地球表面，在晴天情况下，其数值约为E=100V/m，而地球表面上的电荷密度—×10—10C/m2，由此可计算得知，地球表面上携带总负电荷量为×105C，大气的电流密度约为—3×10—12A/m2。总电流约为1350安培，大气中消耗的总电功率P=亿瓦。整个地球由于自转使正负电荷分开，正电荷分布在地核，负电荷分布在地表，进而在外层产生一个环形电流，电流方向自东向西（电流方向与负电荷运动方向相反），由此产生了由南向北的地磁。
四、结语
了解地球物理学的基本理论和基本原理，有助于学生自我知识框架的建立，同时对地球物理学的整体内容有非常好的梳理作用，笔者也建议广大在校学生能够从最基础的内容开始研究，以便于后期在深造上具备一定的优势。
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《地球物理学报》、《岩石学报》、《石油勘探与开发》、《Science China Earth Sciences》以上为部分国内主办的地质类的SCI期刊。
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中石油职称论文石油论文参考文献：论我国石油石化行业的政府规制摘 要： 我国石油石化行业经历了由计划经济到市场经济不同时期的政府规制。本文从我国石油石化行业规制逐渐放松、由限制性转向激励性、规制具有柔性等特点入手，分析了现阶段我国石油石化行业规制存在的主要问题，并提出了相应的改进思路。关键词： 石油石化行业 政府规制 改进思路 我国石油石化行业的政府规制经历了从计划经济时期到双轨制，再到市场经济时期的演变。不同时期政府对石油天然气的价格、油气勘探开发炼化和销售的市场准入、行业环保政策、包括资源税和矿区开采费等在内的财税等方面进行了规制。政府规制避免过度竞争造成的资源浪费与配置低效，促进产业健康发展。但也存在一些问题，需要我们进一步思考和完善。一、我国石油石化行业规制的特点（一）规制内涵丰富在石油石化政府规制脉络中，国家对石油企业的市场准入、油气价格定价权、企业产权变更方面的规定体现了政府对微观主体企业的规制（主要体现经济性规制）；国家在财税金融、政策法规方面的规定（其中环保政策体现了社会性规制），体现了对石油石化行业的宏观干预。由此看来，政府对石油石化行业的规制是全方位的复杂性的规制（见表1）。（二）规制逐渐放松石油石化行业的政府规制是逐步放松的（表1）。主要通过市场准入和市场竞争体现：从石油、天然气价格来看，由计划上的政府完全定价到政府与市场双轨定价，再到放开市场定价，体现了价格规制的逐渐放开；准入上，炼化和销售上具备了一定的市场竞争主体；产权改革上，由原来的完全国有独资石油企业改组为国有控股的现代股份制企业集团，实现了政企分开，明确了所有权和经营权的关系。同时，国家通过了允许民间资本进入勘探开发领域；财税上，资源税的从量计征酝酿从价计征等。这些措施均以市场为导向，逐渐向市场化迈进，体现了规制的放松。（三）规制由限制性转向激励性常见的激励性规制包括最高价格限制、标尺竞争、不对称规制等，具体到石油石化行业表现在：国内原油价格对国际原油价规定了参照区间（为每桶80-150美元），在一定程度上能刺激企业节约成本、提高效率，从而获得更大的利润空间；天然气价格规定了最高浮动上限（为10%），企业可以在这个上限以下努力提高经营效率、降低服务成本，以获得更高的收益；在鼓励外资设备和技术引进上，基本上采取了优惠的出口退税或免税；在油气炼化和销售环节，由于有竞争企业的引入，小企业只有压低成本、提高效率，才能在同三大石油公司竞争间获得少许的利益。同时，对三大石油公司提高自身效率起到一定刺激作用。（四）政府规制的特殊性———具有柔性我国作为转型中的国家，石油石化行业政府规制表现出特殊性（表1）。例如，成品油价格虽然逐步市场化，允许油价自由浮动，但政府始终没有放弃对其基准价定价的权力；而对天然气气价虽然也逐渐市场化，但国家对其基准价浮动掌握主动权；在资源税上，国家将逐步由传统的量计征改为以市场价格变动的从价计征；在产权治理上，石油公司原有计划体制下的全资国有企业，变为与国际接轨的集团公司，下设若干股份公司；在环保政策上，各公司规定了排污指标，这些指标可以探索拿到排污交易所进行交易等。这些都从不同层面体现了我国石油石化行业计划经济遗留下的政府强制性规制与市场经济环境下市场机制是相互融合的，是具有柔 性的规制。二、我国石油石化行业规制中存在的主要问题（一）消费者在同规制机构、企业的三方博弈中处于劣势消费者处于劣势主要体现在两个方面：一方面，由于石油石化行业的行政垄断特性较强，企业借助与政府的关系和信息不对称使企业寻租更便利，从而达到合乎企业自身的利益。另一方面，相对于整个油气市场来说，油气市场发育不全，交易成本较大，因而油气企业内部交易要优于市场交易，油气企业内部交易的强化，越发阻隔了新市场的发育。由于油气企业内部交易强化，企业内部成本得不到真实反映，在非真实成本基础上的产品价格加成（成本+利润加成）可以使企业获得更大利润。同时，企业内部也控制了产品的种类、数量和质量，按照不同的消费水平区域可以实现消费者价格歧视政策，从而获得超额利润，消费者福利得到损失。（二）政府规制与市场机制的边界需进一步厘清在石油石化行业，中下游是垄断竞争市场，中下游产业链效率得到了一定程度的提高，炼化虽然时有亏损但通过销售盈利均可弥补，竞争使得国有油企面临降低成本的压力，同时使民营企业分享到一定利润。今后油气炼化环节应该寻求更多的互利合作，更多的向外来资本开放。而石油石化的勘探开发和运输行业属于自然垄断行业，更多的应该是政府对这些领域引入竞争，降低民营和外资企业进入的门槛。不管是在石油石化行业炼化销售的行政垄断环节，还是在勘探开发和运输的自然垄断环节，政府要把握好该行业竞争的度，在引入竞争上，竞争主体和力量太小，则达不到刺激行业整体活力，此时要放松规制，引入更多的竞争；如果引入竞争力量过多过散，则行业可能盲目竞争导致市场失灵，此时政府则要代替市场进行更多的干预。（三）法律、独立规制机构和监督机制三者需进一步磨合我国针对石油石化行业独立规制的效用要完全发挥其作用，有赖于相应法律和监督机制的进一步磨合和完善。《反不当竞争法》、《反垄断法》、《矿产资源法》和《中华人民共和国环境保护法》等对该行业有一定约束效力，但专门针对石油石化行业的法律缺失，行业作为和政府的规制受到合法性的挑战。独立规制机构的权力和效力受到掣缚。同时，政府针对独立规制机构的独立监督机构缺失，导致政监不分，加上民间监督反馈机制的不健全，使得对独立规制机构的监督失效。（四）石油石化行业改革不能脱离其市场结构和行业特性对石油石化行业的改革不能忽视其市场结构和行业特性。一方面，该行业市场结构模式兼具有区域垂直垄断模式、整体垂直一体化模式特点，因而采取纵向环节的分离模式较难。区域垂直垄断表现在三大石油公司南北、海陆实行区域分治，各自在其区域内实行勘探开发、炼化、销售的垂直一体化管理。同时，三大石油公司在全国的不断扩张，各自垄断区域范围扩大，使得区域垂直一体化模式兼具了整体垂直一体化模式的特点。另一方面，我国的油气资源主要集中在落后的西部地区，属于资本和技术密集型行业。即使油气行业全面对外开放，由于其行业性质决定了企业要拥有较多资本和较高技术，盲目的进入反而降低整体效率。因此，石油石化行业改革既要考虑区域垂直垄断模式、整体垂直一体化模式特点，又要考虑资本、技术密集型的特点，避免不当的产业结构调整。三、我国石油石化行业政府规制的改进思路针对以上的问题分析，提出石油石化行业政府规制的改进思路：1.建立政府和油企之间的良性关系。一是继续坚持探索国有企业行业政企分开的产权改革，政府政务公开尤其是各部门政府的财务要公开或接受第三方财务审计或托管，政府规制制定要走法律程序；规制的方向应该转向适合公共群体的利益为重。二是通过投标招标等合规程序建立政府项目和企业之间的良性关系，继续深化现代企业制改革和加大企业兼并重组破产力度，企业财务公开和由第三方审计，企业物料采购和产品生产、运输、销售环节建立供应链管理信息系统等。2.建立独立的能源规制机构。这样实现了对规制者的政监分离，独立规制机构的效用可以发挥，又能节约重置规制机构的成本，还能用下面机构来反映规制绩效和对行业实行有效的监督。而从长远来看，真正独立的能源规制机构的建立，要先完善的各部门法律和监督机制，再加上产权改革，政企、政监分离，从而能发挥独立规制机构的效力。3.合理引入竞争机制。放宽市场准入条件，支持民间资本进入油气勘探开发领域，与国内石油企业合作开展油气勘探开发；支持民间资本参股建设原油、天然气、成品油的储运和管道输送设施网络，并细化相关的出台规则。打破经营上因行政垄断造成的不公平，考虑逐步放开对原油贸易环节的管制，让更多的民间资本进入，以达到增加市场竞争、破除行业垄断的目的。4.实施激励性规制措施。这要从以下方面考虑，一是激励措施的制定、实施和激励程度上要合理。二是被激励行业企业（在我国特别是经理人）要有按激励方向上的反应，这需要行业企业组织有接纳政府和市场激励的有效机制。三是特别对掌握企业运转的经理人实行竞争上岗，对经理人设定综合考评奖励指标体系等。5.促使企业利润和社会福利之间达到合意的均衡。必须在企业会计业成本公开化、集团企业内部之间引入内部竞争机制、培育集团外市场势力、产品实行最高限价和区域间合理的比照价格、提高产品质量和服务、适当让利给消费者等方面进行改革。参考文献：[1]李郁芳.体制转轨期间政府规制失灵的理论分析[J].暨南学报,2002(6)[2]张凤兵等.自然垄断产业市场结构模式及其转换———以发达国家电力行业改革为例[J].理论学刊,2009(2)[3]黄朴,付庆祥.石油企业成品油自主降价原因和影响分析[J].价格理论与实践,2009(2)[4]王孝莹,张丰智.石油产业垄断性质分析[J].山东社会科学,2010(2)[5]白让让.规制经济研究中的政策偏好与现实反差[J].经济社会体制比较（双月刊）,2010(2)