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C.S.Bristow 等 著，高兴军，宋新民 译

图书标签:

• 探地雷达
• 沉积物
• 地球物理勘探
• 地质学
• 地球科学
• 工程地质
• 环境地质
• 地下水
• 灾害地质
• 三维建模

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030505316

版次：1

商品编码：12079618

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-05-01

用纸：胶版纸

页数：196

字数：230000

正文语种：中文

内容简介

应用探地雷达技术进行沉积物研究在我国开展较少，本书选译了由伦敦地质学会2003年出版的《GroundPenetratingRadarinSediments》一书中与我国陆相沉积相关的13篇文章，内容反映了探地雷达在研究沉积物内部结构中的主要进展、方法及应用成果。

内页插图

目录

目录
译者序
前言
第1章探地雷达在沉积物研究中的应用概述1
1.1引言1
1.2现代沉积研究中的应用2
1.2.1风成沉积与海岸沉积环境2
1.2.2河流和冲积扇环境3
1.2.3冰川环境4
1.2.4湖泊环境4
1.3古代沉积物研究中的应用5
1.4构造研究中的应用5
1.5工程和环境应用6
1.6GPR方法论6
1.7结论7
参考文献7
第2章探地雷达技术沉积物研究实用指南——关于数据采集、基本处理和解释的建议13
2.1引言13
2.2数据采集和测量设计14
2.2.1背景14
2.2.2反射剖面测量15
2.2.3速度探测22
2.2.4试测24
2.2.5地貌24
2.2.6后勤保障与测量工作安排25
2.2.7极端环境28
2.3处理和显示29
2.4解释方法32
2.5雷达地层学概述33
2.6结论35
参考文献35
第3章加拿大卑诗省西南部Cheekye扇沉积构型及其后冰期演化41
3.1沉积背景43
3.2Cheekye扇沉积特征44
3.3GPR研究方法47
3.4GPR雷达相49
3.4.1空白反射相50
3.4.2基岩相51
3.4.3冲积扇相152
3.4.4具有电缆和管道等公用设施的冲积扇相52
3.4.5冲积扇相252
3.4.6冲积扇相353
3.4.7冲积扇相453
3.4.8河道充填相53
3.4.9三角洲前积相53
3.4.10河流相54
3.5Cheekye扇内部构型54
3.6结论55
参考文献56
第4章加拿大卑诗省西温哥华市Cypress Creek扇三角洲沉积构型与雷达相研究59
4.1自然环境60
4.2海平面变化史62
4.3GPR研究方法63
4.4扇三角洲雷达相64
4.4.1雷达相Ⅰ：斜坡雷达相65
4.4.2雷达相Ⅱ：丘状雷达相67
4.4.3雷达相Ⅲ：波状起伏近水平状雷达相67
4.4.4雷达相Ⅳ：下凹雷达相68
4.4.5雷达相Ⅴ：水平雷达相69
4.5沉积与地貌环境69
4.5.1三角洲平原69
4.5.2河道带71
4.5.3海滩带72
4.5.4三角洲前缘73
4.6讨论74
4.6.1海平面变化与三角洲演变的关系74
4.6.2强潮涌扇三角洲：标志性的雷达相特征75
4.6.3提出的Cypress Creek沉积模式75
4.7结论77
参考文献78
第5章德国西南部第四纪不同类型砾石河床辫状河沉积三维探地雷达分析80
5.1沉积学81
5.2GPR反射、数据采集及处理84
5.3成果85
5.3.1GPR剖面标定85
5.3.2实例研究87
5.4讨论92
5.5结论93
参考文献94
第6章探地雷达在砂质河流相沉积环境中的应用：方法探讨96
6.1研究区地点97
6.2野外工作方法97
6.2.1GPR系统选择99
6.2.2数据采集方式99
6.2.3叠加测试101
6.2.4测点间距101
6.2.5频率选择102
6.2.6地表构造绘制103
6.3处理方法103
6.3.1时间零点校正104
6.3.2DEWOW处理104
6.3.3带通滤波106
6.3.4背景消除108
6.3.5偏移108
6.3.6海拔静校正和深度转换108
6.3.7增益应用108
6.4速度分析109
6.5GPR数据解释110
6.5.1地下实况约束GPR解释110
6.5.2GPR反射和沉积学解释111
6.6活动河道沙坝的GPR反射解释113
6.7结论115
参考文献116
第7章应用高分辨探地雷达进行活动正断层及其共生沉积物的成像及表征119
7.1GPR在构造研究中的应用119
7.1.1GPR设备、数据处理及研究方法论120
7.1.2活动正断层研究区的构造及地质背景122
7.2高分辨雷达图像上的断层和同生沉积构造123
7.2.1实例研究123
7.2.2与断崖共生的沉积构造实例123
7.3讨论129
7.4结论130
参考文献130
第8章犹他州Bonneville湖三角洲重复GPR反射振幅分析132
8.1地质背景和GPR测量135
8.2模拟GPR电磁波传播138
8.3实测GPR对模型中介电常数差异的形式及其相对幅度的约束139
8.3.1大型地层139
8.3.2小型地层141
8.4实测GPR对模型中电导率的约束142
8.5用AVO模拟约束介电常数146
8.6直达地面波振幅分析147
8.7结论148
参考文献148
第9章西爱尔兰Clare郡石炭系Ross组浊流水道沉积构型GPR三维成像研究151
9.1石炭系Ross组153
9.2Ross大桥研究区155
9.3GPR采集和测试156
9.4研究区速度计算技术160
9.4.1共中心点采集160
9.4.2垂直雷达剖面160
9.5GPR固定偏移剖面测量及解释161
9.6三维模型的建立164
9.7下一步的工作164
9.8结论165
参考文献166
第10章应用井下探地雷达进行Alaska州Fairbanks附近地下介质属性高分辨率分析168
10.1研究方法169
10.2冻土观测171
10.2.1Chena 河永冻带171
10.2.2Fox永冻土隧道172
10.3被污染区观测177
10.4速度和衰减分析结果182
10.5结论182
参考文献183

前言/序言

　　随着我国油田进入高含水开发阶段，不同沉积环境油藏内部精细结构对剩余油的控制作用日益增强，其表征难度越来越大，迫切需要精细解剖露头和现代沉积建立储层精细的原型地质模型。传统的地质研究方法只能针对露头和现代沉积的有限出露局部特征进行描述，对沉积体的控制程度很低，极大地限制了露头与现代沉积在储层精细表征中的作用。探地雷达是一种高效的浅层地球物理探测技术，它通过向地下发射高频电磁脉冲，利用地下介质电性参数差异，根据回波的振幅、波形和频率等特征，来分析和推断浅层沉积体结构和物性特征。随着探地雷达技术的不断进步，近年来国外高校和科研机构将探地雷达与沉积学研究结合，开展了一系列古代及现代沉积探地雷达勘测工作，也取得了一系列的研究成果。
　　2003年伦敦地质协会由英国伦敦大学伯贝克学院C.S.Bristow教授和美国威斯康星大学欧克莱尔分校H.M.Jol教授共同担任主编，编辑出版了Ground Penetrating Radarin Sediments一书，系统论述了探地雷达在沉积物研究中的各种技术方法和针对不同沉积环境的研究实例，内容贴近沉积储层非均质性研究的实际，对油田储层精细刻画具有很大的指导意义。而国内在该领域起步较晚，将探地雷达技术与沉积学研究结合的成功案例较少。本书的翻译，恰恰填补了这一空白，对于促进该技术在我国沉积领域的发展具有很强的学术参考价值。
　　原著涵盖的内容较多，覆盖面广。为了突出重点，本次翻译结合我国油藏沉积特点，优选可比性、代表性较强的十篇文章加以翻译，其中第1章、第2章系统介绍了探地雷达在沉积学方面的研究进展及实际测量、处理、解释中的技术方法与步骤；第3章～第6章介绍了探地雷达技术在河流、冲积扇和扇三角洲沉积环境中的应用实例；第7章介绍了探地雷达技术对活动断层及同生沉积物的研究；第8章、第9章介绍了探地雷达技术在三角洲及浊流水道沉积中的研究成果；最后考虑到探地雷达测量方式的全面性，第10章介绍了井中雷达在冻土层及烃类污染监测方面的研究成果及应用实例。本书第1章、第2章由高兴军、宋新民合译；第3章～第6章由高兴军负责翻译，宋新民审校；第7章～第10章由宋新民负责翻译，高兴军审校；全书最后由高兴军负责统校。

《深层感知：超越表象的地下世界探索》 引言： 我们脚下的土地，是一个充满未知与奥秘的巨大宝库。从地质构造的宏伟史诗，到埋藏千年的历史遗迹，再到现代工程建设赖以生存的地基，这一切都深深地根植于地表之下。然而，传统的勘探方法往往受限于其侵入性、高成本或有限的穿透深度，使得我们对这个庞大地下世界的认知充满盲区。我们渴望一种非接触、高分辨率、能够深入探测的方法，去揭示那些隐藏在地层深处的信息，去理解地球的演变，去守护人类的文明。 《深层感知：超越表象的地下世界探索》正是应运而生，它将带领读者进入一个全新的地下探测领域，聚焦于一种颠覆性的技术——差分反射光谱成像。本书并非探讨已知的探地雷达技术，而是将视角转向一种更为精细、更为前沿的光谱分析方法，通过其独特的工作原理，实现对地下物质组成、结构、以及潜在异常的精准识别。 本书核心内容聚焦于： 第一章：差分反射光谱成像的基本原理 本章将深入剖析差分反射光谱成像技术的核心科学原理。与传统的单一光谱分析不同，差分反射光谱成像的核心在于比较物体在不同光谱区域的反射强度差异。我们将详细阐述： 光谱响应与物质特征： 解释不同物质（例如，不同类型的土壤、岩石、水分、有机物、甚至某些人工填埋物）在特定波长范围内的光线反射率存在显著差异。这些差异是物质的“光谱指纹”。 差分分析的优势： 强调为何“差分”是关键。通过计算不同光谱通道反射率之间的比值或差值，可以有效消除环境因素（如光照强度变化、传感器自身噪声）的干扰，增强目标物质与背景环境的对比度，从而提高探测的灵敏度和准确性。 成像的构建过程： 介绍差分反射光谱成像系统如何工作，包括光源的选取、多光谱传感器的阵列、数据采集的策略，以及通过算法将采集到的光谱信息转化为具有空间分辨率的二维或三维图像。我们将详细介绍如何利用这些光谱图像来区分地下不同组分，例如，识别不同含水量的区域，区分不同粒度的沉积物，甚至识别某些可能存在的有机质含量变化。 与其他成像技术的对比（非探地雷达）： 简要介绍本书所探讨技术在分辨率、穿透深度、物质识别能力等方面，与其他常用的非接触式成像技术（例如，可见光成像、红外成像、热成像等）的区别与优势。重点突出其在地下物质成分分析上的独特性。 第二章：关键技术与仪器设计 本章将着重介绍实现差分反射光谱成像所必需的关键技术和仪器设计理念。我们将探讨： 多光谱成像传感器： 详细介绍用于差分反射光谱成像的多光谱传感器的类型、性能指标（如光谱分辨率、信噪比、探测效率）以及选择标准。我们将讨论如何根据不同的应用场景，设计传感器阵列以覆盖关键的光谱范围。 光源与照明系统： 分析不同类型光源（如LED阵列、宽带光源）在差分反射光谱成像中的作用，以及如何设计高效、均匀的照明系统，以确保采集到的光谱数据具有一致性。 数据采集与处理流程： 详细阐述数据采集过程中的关键参数设置，例如扫描速度、采样率、地面分辨率等。同时，我们将介绍数据预处理的步骤，包括辐射定标、几何校正、以及差分光谱图像的生成算法。 差分光谱指数的开发与应用： 介绍如何根据特定的地物类型和研究目标，开发有效的差分光谱指数。例如，可能存在针对特定矿物含量、有机质分解程度、或土壤水分变化的特有光谱指数，本书将对此进行详细的理论推导和实际应用案例展示。 仪器平台与集成： 讨论将差分反射光谱成像系统集成到不同平台上的可能性，例如无人机、地面漫游车等，以及不同平台在作业模式、应用场景上的考量。 第三章：在土壤与地质学研究中的应用 本章将聚焦于差分反射光谱成像技术在土壤学和地质学领域的具体应用。我们将通过详实的案例分析，展示该技术如何揭示隐藏在地表之下的地质信息： 土壤成分与性质分析： 有机质含量估算： 探讨如何利用差分反射光谱特征，精准估算土壤表层及浅层有机质含量，这对于农田管理、土壤退化评估至关重要。 土壤水分动态监测： 分析不同含水量条件下，土壤光谱反射率的变化规律，以及差分光谱技术如何实现高精度、大范围的土壤水分空间分布制图。 矿物成分识别与分布： 介绍如何通过识别土壤中不同矿物的特征光谱，绘制特定矿物（如粘土矿物、碳酸盐矿物）的分布图，这对于地质勘探、土壤改良具有重要意义。 土壤盐渍化与重金属污染监测： 探讨利用差分光谱技术识别土壤中盐分累积和某些重金属元素（通过其对光谱的影响）的潜在应用。 地层结构与地质异常探测： 浅层地层界面识别： 分析不同地层（如表土、亚表土、基岩）在光谱上的差异，以及差分光谱成像如何实现对浅层地层界面的无损探测。 断层、裂隙与地下水路径探测： 探索差分光谱信号在断层、裂隙区域的异常变化，以及如何通过分析这些异常来推断地下水的流动路径。 地质灾害风险评估： 讨论如何利用差分光谱成像技术，识别可能导致滑坡、地面沉降等地质灾害的潜在因素，如地下水分异常、土壤成分不均等。 第四章：在环境与资源勘探中的潜力 本书将进一步拓展差分反射光谱成像技术在环境监测和资源勘探领域的前景，展示其作为一种高效、非侵入式探测工具的巨大潜力。 地下水资源评估： 地下水埋深与分布预测： 结合土壤水分信息，分析差分光谱数据如何辅助预测地下水的埋深和空间分布，为地下水资源的合理开发利用提供依据。 地下水质量初步评估： 探讨特定光谱特征是否能指示地下水中的某些污染物（如富营养化物质），为地下水质量的初步筛查提供可能。 环境污染监测与修复： 地下填埋物识别与监测： 分析差分光谱特征在识别和监测地下填埋物（如固体废物、有害物质）方面的潜力，为地下污染场地调查提供新的手段。 土壤修复效果评估： 介绍如何利用差分光谱技术，对土壤修复工程实施前后的土壤成分和性质变化进行监测，以评估修复效果。 矿产资源勘探辅助： 指示矿物识别： 探讨在特定地质条件下，某些指示矿物（与特定矿床伴生）的光谱特征，以及差分光谱成像能否作为一种快速、大范围的矿产资源勘探辅助手段。 浅层矿产资源初步普查： 分析差分光谱技术在识别和定位浅层矿产资源（如某些氧化物、黏土矿物）的潜力。 第五章：技术挑战与未来展望 在深入探讨差分反射光谱成像技术的应用价值的同时，本书也将诚实地面对其当前面临的技术挑战，并展望其未来的发展方向。 技术挑战： 穿透深度限制： 坦诚分析差分反射光谱成像技术在穿透深度方面的局限性，以及可能影响穿透深度的因素（如土壤介电常数、表面覆盖物等）。 数据处理与解译的复杂性： 讨论大规模、高光谱分辨率数据的处理和解译所面临的挑战，以及对专业知识和高级算法的需求。 环境因素的进一步影响： 尽管差分技术能有效减弱干扰，但在极端天气、复杂地形等环境下，仍可能存在需要进一步克服的挑战。 标准与规范的建立： 指出差分反射光谱成像技术在标准化、行业规范方面仍需发展。 未来展望： 高光谱分辨率与超光谱成像的融合： 展望超光谱成像技术在差分分析中的应用，以获得更精细的光谱信息，实现更准确的物质识别。 人工智能与机器学习的赋能： 探讨如何利用深度学习等人工智能技术，优化数据解译过程，提升物质识别的准确性和自动化水平。 多源数据融合与综合分析： 强调将差分反射光谱成像与其他地球物理、遥感技术进行数据融合，构建更全面的地下环境信息模型。 向更深层次和更复杂环境的拓展： 展望未来技术发展，期望能突破当前穿透深度限制，并应用于更复杂的地质和环境条件下。 标准化与商业化应用： 展望差分反射光谱成像技术在未来的标准化进程，以及其在环境监测、资源勘探、工程建设等领域的广泛商业化应用前景。 结语： 《深层感知：超越表象的地下世界探索》并非一本枯燥的技术手册，而是希望通过深入浅出的讲解，结合丰富的应用案例，带领读者认识一种充满潜力的地下探测技术。我们相信，差分反射光谱成像技术将为我们理解地球、保护环境、利用资源提供前所未有的视角和工具。它将帮助我们“看透”地表之下，揭示那些曾经被遮蔽的奥秘，为科学研究、工程实践和社会发展注入新的活力。本书期待能激发更多对地下世界的好奇与探索，共同推动这项技术在未来的不断发展与应用。

评分☆☆☆☆☆

这是一本令人眼前一亮的著作。作为一个对地球科学领域略知一二的爱好者，我一直在寻找能够连接抽象理论与实际应用的桥梁。探地雷达，这个听起来颇具未来感的词汇，一直让我充满好奇。当我拿到《探地雷达技术在沉积物研究中的应用》这本书时，我抱着一种探索的心态去阅读。这本书的优点在于，它并没有直接跳入高深的理论海洋，而是从一个非常基础的层面开始，循序渐进地介绍了探地雷达工作的基本原理，就像在搭建一座坚实的地基。它用通俗易懂的语言解释了电磁波在地下的传播特性，以及如何通过接收和分析反射信号来“成像”。我特别喜欢书中关于各种地质单元（如砂层、泥层、砾石层）在雷达图像上呈现不同特征的描述，这让我对如何“阅读”雷达图像有了一个初步的认识。书中穿插的案例研究，虽然我可能无法完全理解其中的数据处理细节，但它们直观地展示了探地雷达在实际勘测中是如何发挥作用的，例如在海岸带沉积物调查中如何识别地下水位，或者在内陆盆地中如何绘制地层界面。这本书让我感受到，科学探索并非遥不可及，而是可以通过巧妙的技术手段，将人类的视野延伸到我们肉眼无法企及的地下世界。它为我打开了一个新的认知维度，让我更加期待未来能够通过学习更多类似的书籍，来深入了解这项技术在环境保护、资源勘探等领域的更多应用。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，我买这本书纯粹是出于偶然，当时是在一个打折季，看到这本名字听起来很“硬核”的书，觉得或许能拿来垫桌角或者随便翻翻。拿到手里，它的重量就让我有些意外，沉甸甸的，封面设计比较朴实，没有那些花里胡哨的插图，更像是一本厚实的工具书。打开目录，映入眼帘的是一连串我之前从未接触过的专业术语，什么“地层界面反射”、“介电常数”、“信号衰减”之类的，看得我有些眼花缭乱。我承认，我对地质学或者地球物理学并不是特别了解，平时看书更偏向于文学、历史或者一些比较轻松的科普读物。所以，在阅读这本书的过程中，我确实感觉到了一定的挑战。一些章节的理论阐述比较深入，需要反复琢磨才能理解其中的逻辑。而且，书中大量的数据分析和图表解读，对于没有相关基础的读者来说，可能需要花费更多的时间去消化。不过，尽管如此，这本书还是给我留下了一些印象。我能感受到作者在每个章节的严谨性，以及对探地雷达技术在沉积物研究领域应用的深入探讨。虽然我不能完全理解其中的所有细节，但我隐约能感受到这项技术在解决一些复杂地质问题上的巨大潜力，例如它能够如何帮助我们区分不同时期的沉积层，或者如何识别地下可能存在的断层和裂隙。总的来说，这是一本非常专业且内容详实的著作，对于有志于深入研究探地雷达技术在沉积物领域的专家学者来说，无疑是一部宝贵的参考资料，即便对我这样的门外汉，也能从中窥见科学的魅力和研究的深度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的出现，简直就像是为我量身定做的！我一直以来都在从事与河流沉积物相关的研究工作，尤其关注河流地貌的演变和地下水动力过程。长久以来，我们依赖的都是传统的钻探和采样方法，效率低不说，而且往往只能获取点状数据，很难全面地了解地层结构的连续性和空间变化。当我了解到探地雷达技术能够无损、快速、连续地探测地下结构时，我就迫切地想找到一本能够系统介绍这项技术在沉积物研究中应用的专业书籍。《探地雷达技术在沉积物研究中的应用》这个书名，简直就像一束光，照亮了我前行的道路。我迫不及待地翻阅了书中的内容，发现它不仅详细介绍了探地雷达的基本原理、仪器设备，更重要的是，它深入阐述了如何利用探地雷达数据来识别和解释不同类型的沉积结构，例如河道砂体、泛滥平原淤泥、地下水饱和层等。书中大量的实际案例分析，让我看到了这项技术在解决我研究中遇到的实际问题上的巨大潜力，比如如何快速绘制地下河道的三维模型，如何评估地下水资源的赋存情况，甚至是如何识别地下埋藏的古代河道遗迹。我尤其欣赏书中关于数据处理和解释方法的详细论述，这对于我这样需要将理论转化为实践的科研人员来说，提供了宝贵的指导。我相信，这本书将成为我未来研究的重要工具，帮助我更高效、更深入地理解沉积物的形成机制和演化过程，从而推动我的研究迈上一个新的台阶。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我当初拿到手的时候，是被它那极具科学感的封面深深吸引的。灰蓝色的底色，点缀着几条模拟的探地雷达信号曲线，隐隐约约透出一种神秘和探索的气息。我个人一直对地下世界的奥秘抱有浓厚的兴趣，从古老的地下遗迹到地质构造，都让我着迷。所以，当我在书店的显眼位置看到这本《探地雷达技术在沉积物研究中的应用》时，心里就涌起一股强烈的探求欲。我翻阅了几页，发现里面涉及到的概念虽然有些专业，但配图和图表都非常清晰，而且文字描述也尽量做到通俗易懂，这让我觉得这本书虽然是学术性的，但并非高不可攀。我尤其对书中关于探地雷达如何“看穿”地层、识别不同沉积物层位的原理感到好奇，这就像拥有了一双能够洞察地下的“X光眼”。想象一下，通过这项技术，我们能够以前所未有的方式理解地球的演变历史，揭示埋藏在地下的宝藏，甚至是预测潜在的自然灾害，这种可能性本身就足够令人兴奋。我期待书中能详细介绍这项技术在实际案例中的应用，比如在考古发掘中是如何定位遗址的，或者在水文地质勘探中是如何描绘地下水流通道的。我希望这本书能为我打开一扇认识地下世界的新窗口，让我对沉积物的形成和分布有更深刻的理解，也希望能从中学习到一些实际的勘探方法和解读技巧，以便未来能将这份知识运用到自己的研究领域，哪怕只是理论上的学习，也能极大地拓展我的视野。

评分☆☆☆☆☆

我最近在梳理关于地球物理勘探方法在环境科学中的应用，无意间翻阅到这本书。不得不说，它在专业性上确实达到了相当的高度。这本书的内容让我印象深刻的是其对探地雷达在沉积物研究中的细致分析，它不仅仅是停留在理论介绍层面，更是将这项技术与实际的地质问题紧密结合。书中对于不同地质环境下沉积物的雷达响应特征进行了深入探讨，例如在松散沉积物、粘土质沉积物以及含有丰富有机质的沉积物中，雷达信号会呈现出怎样的差异。我注意到书中包含了很多由真实数据生成的雷达剖面图，这些图谱的清晰度和信息量都非常高，并且配有详细的图例和解释，能够帮助读者理解剖面图中每一个信号反射所代表的地质意义。我尤其被书中关于探地雷达在地下水调查、土壤污染监测以及地质灾害风险评估等方面的应用案例所吸引。这些案例生动地展示了探地雷达如何能够提供高分辨率的地下结构信息，从而帮助我们更准确地评估环境风险，制定更有效的应对策略。虽然书中的部分内容涉及复杂的数学模型和数据处理算法，这对于非专业背景的读者来说可能有些难度，但我依然认为，对于致力于环境科学和地球物理研究的专业人士而言，这本书无疑是一部不可多得的宝藏，它能够提供深厚的理论支撑和丰富的实践指导，帮助他们在实际工作中取得更大的突破。