Ⅰ 研究概況及主要進展
自從人類進行煤炭開采伊始，就存在煤炭頂板安全問題。多年來，國內外學者對煤礦頂板穩定性研究進行了不懈的探索，取得了大量的研究成果。特別是近 30 多年來， 「塊體理論」、「模糊評判法」、「灰色理論法」、「模糊聚類法」、「人工神經網路法」、「沉積學方法」、「層次分析法」、「地震屬性法」、「地應力分布法」等多種方法，從不同角度分析了頂板穩定性，對煤礦的安全生產起到了指導性作用。
1.2.1 國外研究歷史
1.2.1.1 引入沉積作用分析
據郭德勇等 ( 2002，2003) 資料，20 世紀 60 年代，Zienkwicz ( 1977) ，Goodman( 1968) ，Desai 等就將有限元引入地質研究中。20 世紀 70 年代，Elliott ( 1974) ，Ferm 等( 1978) ，Horne 等 ( 1978) ，Hylbert ( 1977) 等學者注意到沉積作用與頂板穩定性的聯系，將沉積學理論引入到頂板穩定性的研究中，著重分析了河道作用和決口扇沉積對頂板穩定性的影響。20 世紀 80 年代初，Petranoff ( 1980) ，Bunnell ( 1982) 等嘗試從沉積學角度對頂板條件進行了分類，Houseknecht 等 ( 1982) 則進一步將沉積條件與煤和瓦斯突出、煤層變化相聯系，Truman 和 Horne ( 1982) 已開始嘗試將此類研究成果用於指導生產: 查明了影響煤礦頂板岩層穩定性的主要沉積地質因素有沖刷與凸頂、滑面、擦痕、夾薄頂煤層的砂頁岩互層等; 發現煤礦頂板岩層在垂向上和側向上厚度和岩性變化很大，在礦井煤炭開采過程中頂板冒落、老頂來壓和岩煤層突出往往發生在老頂砂岩與頁岩的過渡部位。T.V.Petranoff ( 1980) 和 H.H.Damberger ( 1980) 指出，井下回採時，煤層頂板的質量取決於各種岩石類型的內在聯系、同沉積構造、沉積早期的壓實強度和後期構造特徵諸因素。其中頂板的大部分特徵可能與沉積作用或早期壓實過程有關，後期的構造運動起著強化這些早期特徵的作用。1982 年，美國學者 C.D.Elifrits 將地理信息系統 ( GIS) 技術應用於房柱式開採煤礦地面塌陷，開拓了 GIS 在煤礦災害方面應用之先河。
20 世紀 90 年代，V.R.Shear-Albin ( 1993) 總結認為煤礦井下遇到的大多數控制問題可歸因於開採煤層圍岩的沉積作用或早期壓實強度和後期構造特徵諸因素。其中頂板的大部分特徵表現在沉積特徵和構造特徵兩方面。與此同時，在地質構造復雜的礦區多採用儀器探測技術，如利用地質雷達探測工作面前方地質構造和地質異常體等技術。前蘇聯地質學家更重視利用各類地質參數預測開采前方地質變化，如研究煤的物理化學特徵來預測斷層，統計地質數據進行構造變形分析; 前聯邦德國在魯爾區採用構造成因解析法、槽波地震等方法對工作面前方構造及頂板穩定性進行分析預測，均取得了良好的效果。
1.2.1.2 引入地震分析技術
20 世紀 70 年代與 80 年代期間，在石油地震勘探中用得最多的地震屬性研究是基於振幅的瞬時屬性。90 年代，地震屬性技術取得了重大突破，其范圍從計算單道瞬時同相軸屬性到提取復雜的多道分時窗的地震同相軸屬性以及到生成地震體屬性。地震屬性技術的應用范圍也從簡單檢測振幅異常發展到檢測流體前緣隨時間的變化。
1994 年，Amoco 石油公司開發了可用於描繪斷層和地層特徵的三維相干演算法，在1995 年的第 65 屆 SEG 年會上，Amoco 石油公司公布了一項用於描述斷層和地層特徵的解釋性處理技術，即相干體 ( Coherence Cube) 技術。相干體技術的出現在地球物理界引起很大的反響，被視為三維地震領域尤其是資料處理解釋方面的革命，加深了人們對三維數據體的地質理解。
1995～ 1996 年，Bahorich 和 Farmer 把地震相乾性技術從其他地震數據處理技術中分離出來，將相乾性作為一種獨立的地震屬性展示在物探工作者面前，並指出，對應於該項技術的相干演算法在地質構造檢測方面特別有效，可突出地下地層的細微變化。
在此期間，Mikes S.Bahorich 發表了關於相干數據體的論文，藉助三維相干數據體解釋地震資料不連續性成像的斷層和岩性變化區帶。Kenneth A.Ortmann 應用三維相干數據體研究大地構造的扭曲運動，延伸了相干數據體的應用領域。Schlumberger-GeoQuest 地震解釋軟體公司也把與相干體技術對應的軟體推向市場，加速了相干體技術的應用和普及。
Marfurt 等在 1998 年和 1999 年分別提出了他們的研究成果 ( 李增學，1994) ，討論了用基於相似的相干演算法計算三維地震屬性和存在構造傾角的相干計算方法。Marfurt 等人在原有的 C1、C2和 C3相干演算法的基礎上，對相干演算法進行了一定程度的改進。
1.2.2 國內研究進展
1.2.2.1 傳統地質學分析
國內一些學者從含煤地層沉積環境入手，在分析煤層及其頂板形成沉積條件的基礎上，按不同沉積模式分別建立了區域性沉積模式與頂板穩定性關系，對頂板穩定性進行了成功預測。葛道凱 ( 1994) 、彭蘇萍 ( 2000) 、孟召平 ( 2002) 等就沉積層序和頂板砂體厚度變化諸方面對頂板冒落性影響進行相似模擬試驗研究的基礎上，提出了頂板穩定性地質模型，並指出煤層頂板性質基本上取決於沉積建造亞相特徵，頂、底板原始沉積環境的空間分布控制了采場頂板整體質量。提出從影響頂板穩定性的地質因素入手，結合岩石力學和采礦工程學的研究方法對煤層頂板穩定性進行了較詳細的研究。
於雙忠 ( 1994) 和彭向峰 ( 1997) 等從工程地質分析方法入手提出了煤礦巷道圍岩穩定性評價新方法: 首先選定 4 個主要的影響因素，即岩石強度、結構面、水對岩體的影響及原岩地應力狀態，然後把這 4 個指標綜合到一張分類圖表中。丁述理 ( 1998) 等建立了單因素分析、綜合評判的研究方法: 根據能獨立反映某地區某段岩石 ( 體) 工程穩定性的一些獨立的因素或變數，如岩石的單向抗壓強度、分層厚度、裂隙發育程度、岩性、岩石的形成環境、岩心完整性、岩心採取率等鑽孔資料獲得的信息，分析這些單因素的評價結果，去粗取精、去偽存真、綜合評判，從而有效地削弱各種技術因素、自然因素和人為因素的影響，使最終分析結果能更准確地反映頂板岩石工程穩定性的實際情況。孟召平、程浪洪 ( 2007) 等分析了淮南礦區地應力條件，通過現場地應力測量和理論分析以及數值模擬計算，探討了圓形硐室圍岩應力分布和不同側壓下回採工作面頂板穩定性分布，得出了回採工作面頂、底板穩定性與側壓系數大小密切相關的結論。
徐東強 ( 1999，2000) 等提出運用塊體理論法進行礦體頂板穩定性分析，通過詳細的現場結構面調查，採用赤平極射投影或矢量分析方法，確定采場中的優勢結構面產狀，判斷由優勢結構面所切割塊體的穩定性。
1.2.2.2 頂板穩定性的定量分析進展
從 20 世紀 70 年代起，我國的一些科研工作者開始了針對頂板穩定性的岩體工程力學數學方法及結合計算機進行的模擬運算，以期對煤層頂板穩定性進行定量評價和預測。塗敏 ( 1995) 利用模糊類聚法分析了煤層頂板穩定性; 楊雙鎖等 ( 1997) 利用有限元法對采場頂板穩定性進行了定量分析及分類研究; 張樹光等 ( 2000) 應用離散元法對頂板穩定性進行了分析，如通過採用水平層狀、正交節理模型頂板建立模型，檢測整個頂板的變形來實現其穩定性預測和分析; 曹慶奎、蔡振禹 ( 2004) 利用加權灰色模型評價了煤層頂板穩定性，經過實例分析提出了主觀賦權法和客觀賦權法相結合的灰色加權關聯度綜合評價法，該方法可較好地反映出煤層頂板地質條件的灰色性特徵，使評價結果客觀合理; 文曉紅、楊曉東 ( 2004) 提出了將單因素分析、模糊二級評判法相結合的方法來研究煤層頂板穩定性，合理選擇能反映煤層穩定性的單因素地質因素，可以極大限度地利用現有勘探成果資料，合理地考慮各種因素來評判頂板綜合質量，該方法簡單、靈活，評判結果較為准確; 夏玉成、樊懷仁 ( 1998) ，朱寶龍、夏玉成 ( 2001) ，凌標燦等 ( 2003) 針對模糊綜合評判模型需要確定因素權重集和隸屬函數的人為性等缺點，提出運用人工神經網路定量評價礦井構造，通過構造網路，進行學習訓練，得到評價模型，然後進一步計算和預測，該方法可避免偶然性引起的誤差，在條件比較復雜或應用單因素難以判斷時，獲得了明顯效果; 李增學、劉海燕等 ( 2004) 提出了應用層次分析法評價煤層頂板穩定性，在確定影響因素權值後，對研究區進行綜合分區，依據沉積條件、構造發育特點和岩石力學特徵，按照基本因素權重大小進行復合疊加，最終完成定量評價。
1.2.2.3 地球物理探測技術研究
( 1) 地球物理勘探方法的應用
從 20 世紀 60 年代以來，礦井地球物理勘探方法受到人們的普遍重視。如岩體原位應力測量、高精度重磁探測、各種波法、直流電場層析成像、放射性紅外測量、孔中電視與防爆測井、磁偶源頻率探測與地電法等。近幾年，隨著計算機技術水平的提高，各種測試儀器的現代化水平也不斷提高，體積小、靈敏度高、存儲信息量大、操作簡單而功能強大的聲波測試儀的應用，給煤層頂板穩定性監測帶來了很大的方便。
對地質構造探測有顯著優勢的煤田地震勘探在我國起步較晚。在 20 世紀 80 年代中期以後，蓬勃發展並臻成熟的高解析度數字二維地震勘探技術在煤田勘探中得到廣泛應用。魏樹滿 ( 1998) 利用鑽孔聲波測試數據，提出了對岩體進行較精確的速度分層的一種數據處理方法，並通過理論模型及實際聲波測試資料對層析技術進行了分析論證。王宏圖等( 1989) 利用岩體地應力聲波測試方法確定了四川某礦岩體內松動圈范圍。徐東強等( 1999) 利用聲波測試技術在金廠峪金礦難采礦體頂板穩定性研究中成功預測出了頂板松動圈厚度以及破碎帶位置和厚度。郭學彬等 ( l999) 應用聲波探測技術探測爆破作用對礦柱損傷的程度和影響范圍，為研究礦柱的穩定性提供了依據。王輝、黃鼎成 ( 2000) 利用地震層析成像技術，根據岩體結構理論和地震波在軟弱結構面的傳播特性，利用地震層析成像技術，實現了岩體穩定性的准確探測與軟弱結構面的空間定位。吳文金等 ( 2000)運用岩體聲波探測技術測定了淮北蘆嶺煤礦巷邁圍岩松動圈，進行了圍岩穩定性分類，為蘆嶺煤礦今後的巷道支護設計提供了依據。
( 2) 地震信息解釋技術的應用
進入 20 世紀 90 年代中期，有效探測小構造的三維地震技術得到應用，近年來基於三維地震信息精細解釋構造的地震屬性技術和相干/方差體技術得到重視和發展。
相干/方差體技術利用相鄰道地震信號之間的相似性來描述地層、岩性等的橫向非均勻性，特別是在識別斷層以及了解與儲集層特徵密切相關的砂體展布等方面非常有效。利用相干/方差演算法對三維地震數據體進行相干處理後就可得到對應的三維相干/方差數據體。應用三維相干/方差時間切片進行構造解釋和岩性解釋，可以幫助解釋人員迅速認識整個工區斷層等構造及岩性的整體空間展布特徵，從而達到加快解釋速度及提高解釋精度、縮短勘探周期的目的。
國內對相干技術的討論相對較晚，基本上是借鑒、吸收消化國外的先進成果。石油行業於 1996 年開始使用相干體技術並取得了較好的效果。佘德平、曹輝 ( 1998) 等發表了相干數據體研究成果，提出了相干數據體的製作方法並論述了三維相干數據體在實際資料解釋中的應用，證明了相干體技術有效、快速和無需人工干預等特點; 杜文鳳 ( 1998)的研究表明，在斷層解釋、采空區圈定、巷道檢測等方面應用相干體技術能解釋落差為3m 左右的小斷層，並且比常規解釋方法更直觀、快捷。
對於方差數據體，目前研究成果較少。林建東 ( 2000) 的研究表明，方差技術能夠更好地滿足礦井建設的要求，准確解釋含煤地層中落差更小的斷層，而且可以更加准確地給出斷裂帶的產狀和延伸方向，也可探明更小的地質異常體。常鎖亮 ( 2003) 等則在方差體技術應用小斷層、陷落柱等地質異常體良好的自動識別能力方面進行了有效的探索。地球物理技術已經成為高產高效煤礦生產中必不可少的手段。近幾年來，地震屬性技術受到地球物理界的極大關注。地震屬性研究已經成為地震數據處理和解釋中重要的研究內容之一。地震屬性技術在我國的發展，起步於 20 世紀 80 年代中後期，主要的目的是將地震屬性應用於油藏描述。郭彥省、孟召平 ( 2006) 等介紹了應用地震屬性技術預測煤層頂板岩性的方法，通過應用交會圖、相關分析方法，對鑽孔處地震屬性與煤層岩性關系進行分析，優選地震屬性，將得到的地震屬性用神經網路來識別，進而進行應用和預測，取得了較好的應用效果。
地震屬性 ( seismic attribute) 指的是那些由疊前或疊後的地震數據，經過數學變換而導出的有關地震波的幾何形態、運動學特徵和統計特徵，它是地震資料中可描述的定量化特徵，代表了原始地震資料中所包含的總信息的子集。現在廣泛應用的地震屬性有 20 多種，並且新的地震屬性還不斷地從地震數據中被挖掘出來。單一的地震屬性所提供的信息往往是片面的，需要對眾多復雜而又相互關聯的地震屬性進行更深入、更貼近本質的認識。
地震屬性的分類至今沒有統一的標准，不同的學者分別提出過不同的屬性分類。結合煤田地震勘探的特點，可以根據運動學/動力學特徵把地震屬性分成 8 個類別: 時間、振幅、頻率、相位、波形、相關、吸收衰減、速度。地震屬性的類型很多，要根據解決的地質問題來選擇相應的地震屬性。
( 3) 地震反演技術
自 20 世紀 70 年代以來，地球物理學家提出了多種地震反演方法。地震反演具有明確的物理意義，是預測岩性的確定性方法，在實際應用中取得了顯著的地質效果。
地震反演是利用地表觀測地震資料，以已知地質規律和鑽井、測井資料為約束，對地下岩層空間結構和物理性質進行成像 ( 求解) 的過程，是反演地層波阻抗 ( 或速度) 的地震特殊處理解釋技術。
地震反演通常指波阻抗反演。波阻抗反演技術是岩性地震勘探的重要手段之一，根據鑽孔測井數據縱向解析度很高的有利條件，對井旁地震資料進行約束反演，並在此基礎上對孔間地震資料進行反演，推斷煤系地層岩性在平面上的變化情況，這樣就把具有高縱向解析度的已知測井資料與連續觀測的地震資料聯系起來了，實行優勢互補，大大提高了三維地震資料的縱、橫向解析度和對地下地質情況的勘探研究程度 ( 李慶忠，1993) 。
地震反演方法基於介質模型的假設條件不同，有直接離散反演方法和波動方程連續估計反演方法; 基於研究域的不同，有時域反演方法和頻率域反演方法; 從實現方法上可分為 3 類，即遞推反演、基於模型反演和地震屬性反演; 基於求解方式的不同，有直接反演方法、迭代反演方法和搜索類反演方法。
近年來，隨著勘探地球物理學的發展，非線性反演方法突飛猛進。除一些傳統的非線性反演方法，如梯度法 ( Gradient method) 、牛頓法 ( Newton method) 和蒙特卡洛法( MonteCarlo method) 外，一些啟發式的反演方法，如模擬退火法 ( Simulated Annealing) 、遺傳演算法 ( Genetic Algorithm) 、人工神經網路法 ( Artificial Neural Networks) 、小波分析法( Wavelet Analysis) 等應運而生。隨著並行計算機的出現，需要大量計算時間的非線性的反演方法有了發展的前提。
波阻抗反演是利用實際地震資料，以地質鑽井和測井信息為約束條件，對地質構造和儲層物性進行求解的過程，是進行儲層預測和描述的必要手段。普通的高解析度地震剖面不能分辨薄儲層，而測井約束波阻抗反演技術以測井資料豐富的高頻信息和完整的低頻成分補充地震有限帶寬的不足，綜合地質、測井信息作為約束條件，得到高精度的波阻抗資料。
目前地震反演軟體主要有: 俄羅斯地礦部的 PARM，法國 CGG 公司的 ROVIM，中國石油大學的 ANNLOG，加拿大 Hampson-Russell 公司的 STRATA，荷蘭 JASON 公司的 JA-SON，丹麥的 ISIS。這些軟體各有特色，使用最多的反演軟體是 STRATA，它使用起來相當方便，無論是地質人員還是物探人員都可以直接做反演工作。
1.2.2.4 多源信息預測方法
1982 年，美國學者 C.D.Elifrits 將地理信息系統 ( GIS) 技術應用於房柱式開採煤礦地面塌陷，開拓了 GIS 在煤礦災害防治方面應用之先河。從 80 年代後期起，我國學者也引進了 GIS 技術，並且不斷拓展它的應用范圍，主要包括煤層頂板穩定性預測、煤礦突水預測、岩溶陷落柱的探測等，取得了一定的效果。GIS 技術的引入，為煤層頂板穩定性預測提供了新的思路和手段。
Ⅱ 中國海洋大學海洋地球科學學院
學校隸屬關系：教育部 電話：0532-2032460
學校所在地：山東省青島市魚山路5號 傳真：0532-2032401
郵政編碼：266003 網址：http：//www.ouc.e.cn/diqiu/index.htm
一、專業設置
自1999年以來，海洋地球科學學院設理學地質學專業（海洋地質方向）和工學勘察技術與工程兩個本科專業。2003年新增地球信息科學與技術專業。2003年學院3個專業計劃招生90名。地質學專業（海洋地質學方向）為山東省重點學科。海洋地球科學學院現有海洋地質學、地球化學、地球探測與信息技術3個碩士點和海洋地質學博士點。現有碩士研究生86名，博士研究生67名。2003年計劃招收碩士研究生80名，博士生45名。學院現已成為以海洋地質為特色、地質理論與地球物理方法交叉滲透、理工結合、教學與科研相長的綜合性學院。
二、地質類教師隊伍現狀及隊伍建設
學院現有教師51名，有院士1人，教授22人，副教授12人，講師7人，工程師5人，實驗員5人。其中，博士生導師13人，具有博士學位的教師27人，占教師人數的48%（另有12人在攻讀博士學位）。其職稱與年齡結構見表1。
表1 海洋地球科學學院教師職稱和年齡結構一覽表
從表1可以看出，學院擁有一支高學歷、高職稱，年齡結構合理的教師隊伍。其中，既有科研能力強，教學經驗豐富，基礎理論扎實，在國內外具有一定影響的一代老教師，又有一批學歷高、科研起點高的中青年教師。他們學術思想活躍，勇於探索，在海洋地質學和地球物理學各個方面已取得輝煌業績，已成為各學科學術帶頭人。
李慶忠院士，是我國物理地震學的奠基人，他的波動地震學的基本思想，最早發表在題為《地震波的基本性質——復雜斷塊油田的反射波異常波和干擾波》的20萬字長篇論文中，最早提出「積分法繞射掃描疊加」偏移歸位的方法，獲得了我國第一條疊加偏移剖面，其構造成像准確、斷層清晰，推廣應用後獲得了重大經濟效益。在勝利油田商河西地區僅僅兩年內就探明石油儲量5400萬噸。他在國際上首次提出了「三維地震勘探」的方法原理，並在勝利油田首次進行了三維地震勘探的早期實驗。該成果在美國SEG第48屆年會上首次宣讀，得到了國內外學者專家的高度評價。目前，三維地震勘探已成為石油物探普遍應用的重要勘探手段，為國家的石油工業做出了巨大貢獻。1995年當選為中國工程院院士。
楊作升教授，博士生導師，現任中國海洋大學海洋地球科學學院河口海岸帶研究所所長，主要從事海洋沉積學、沉積礦物地球化學、陸架河口沉積動力學方面的研究。曾獲教育部科技進步二等獎3 項（分列一、二、五）、三等獎3 項（分列一、二、三），全國及省科技大會獎1項（一），「八五」科技攻關重大成果1 項、「九五」攻關優秀成果1 項。山東省專業技術拔尖人才，享受國務院特殊津貼。代表性論文13 篇。在研項目主要有：黃河口攔門砂形成演化及治理對策研究（國家自然科學基金，項目負責人）；黃河口水下岸坡快速蝕退對黃河入海水砂銳減的響應（教育部項目，項目負責人）；黃河口水下岸坡快速蝕退過程研究；中德政府間合作項目泥質沉積物輸運數學模擬（項目負責人，中德合作項目）。
翟世奎教授，博士生導師，1999年3月至今，任中國青島海洋大學海洋地球科學學院院長兼海洋地球化學研究所所長，現任中國海洋大學副校長。兼任國際海洋科學研究委員會中國委員會委員，現代海底熱液活動及其成礦作用研究中國工作組組長。近年來先後主持承擔國家「八五」攻關等課題10餘項，以及現代「海底熱液成礦機制及成礦理論」國家傑出青年自然科學基金項目。參編的《東海地質》專著獲中科院科技進步一等獎，主持完成的「沖繩海槽地形地貌及地質地球物理勘測」獲中科院科技進步二等獎，主編和參加完成專著或工具書8部，翻譯出版工具書《海洋科學大網路》1部。2001年出版《沖繩海槽的岩漿作用與海底熱液活動》專著（海洋出版社，2001）。
曹志敏教授，博士生導師，多年來從事礦物學、岩石學、礦床學及地球化學教學與研究，致力於稀貴金屬，有色金屬地質地球化學、礦床成因、成礦規律與金屬礦物學、礦相學研究，近年在分散元素成礦作用領域做出了優異成績。共負責和已完成科研項目20餘項，其中包括國家自然科學基金項目5項、國家自然科學基金重點項目課題1項、國家重點基礎研究規劃項目「973」和國家重點科技攻關項目課（專）題等8項，國家自然科學基金國際合作重點項目、日本文部省國際合作項目等6項；曾獲國家科技進步三等獎1項、地礦部科技成果二等獎1項、四川省科技進步二等獎1項、三等獎2項；出版專著《龍門山泥盆系鉛鋅礦床》、《大水溝獨立碲礦床——世界首例碲化物脈型礦床地質地球化學》、《哀牢山蛇綠岩帶金礦地質》等7部，在《Ro.J.of Mineralogy》、《SCIENCE lN CHINA》、《Scientia Geologica Sinica》、《中國科學》、《科學通報》、《地質學報》、《礦物學報》、《地質論評》等刊物發表論文60餘篇。1997年入選地礦部「百名跨世紀科技人才培養計劃」，1998年曾獲「四川省有突出貢獻中青年專家」稱號。現任中國地學哲學研究會理事和山東地質學會副理事長、中國海洋湖沼學會海洋地質分會理事；美國科學促進會（American Advanced Association of Sciences，USA）、紐約科學院（New York Academy of Sciences，USA）和國家地理學會（National Geographic Society，USA）會員等。
王修田教授，留英博士。現從事地球探測與信息技術專業。現主要主持MBP（Model Based Processing）地震資料處理與解釋一體化軟體系統的研製與開發工作。目前承擔「863」「復雜構造與中深層地震處理技術」項目。在地球物理軟體開發方面取得可喜成果。
李廣雪教授，博士生導師。主持國家專項課題2項，主持國家自然科學基金項目2項、參加1項，主持山東省青年基金1項、重點基金1項，參加國際合作項目2項、部級項目3項，局級項目1項，主持地方項目3項，作為技術骨幹參加較大型（50萬元以上）海洋工程地質應用開發項目10餘項。發表被SCI、EI收錄的論文6篇。獲地礦部科技成果三等獎2項；論文獲青島市自然科學優秀學術論文一等獎1項。
近幾年來，在海洋大學黨、政領導的大力支持下，學院黨、政領導加大了學院師資隊伍建設的力度。根據事業留人、感情留人和條件留人並舉的原則，親自走出去，請進來，引進包括院士、博士生導師和省級拔尖人才在內的一批高層次人才。另外，積極支持和鼓勵現有教師攻讀在職博士，發揮他們在教學、科研方面的專長作用。目前，學院具有博士學位的教師有27人，已超過教師人數的50%以上。已經形成了以院士、博士生導師、校聘關鍵崗位教授為各學科學術帶頭人，以具有博士學歷的中、青年教師為骨乾的學術梯隊，為學院今後的發展，為取得更大的教學、科研成果奠定了重要基礎。
三、人才培養
學院地質類本科專業近幾年招生保持在60～90人，2002年上半年在院本科生達360人，約佔全校在校生的6.2%左右。學院自建系以來，已向國家輸送了2300多名地質類高級專門人才。目前，學院每年有地質學專業（海洋地質學方向）和勘察技術與工程本科畢業生75人左右。他們基本上以50%的比例考取海洋大學、同濟大學、科學院海洋研究所（青島、廣州）、國家海洋局各海洋研究所、科學院地質研究所等單位的碩士研究生繼續深造。其他部分畢業生在國家各沿海城市（青島、大連、上海、廣州）的相關單位和油田（勝利油田、遼河油田和中國海洋石油總公司）就業，從事專業技術和管理工作。他們當中有些已經走上重要的領導崗位，有的已成為有突出貢獻的專家、教授。如李士先（1960屆）曾擔任山東招遠功勛地質隊總工程師，在膠東金礦成礦理論和找礦工作中做出了重大成就，成為國家級有突出貢獻的科學家；路九華（1965屆）在海洋石油勘探開發方面做出重大貢獻，被評為國家級有突出貢獻的科學家。學院畢業生的主體在我國沿海的海洋研究機構工作，已成為科研和管理方面的骨幹力量。畢業生中有相當一部分參加過國家重大海洋研究工作，如極地考察、海上導彈發射降落區的區域環境調查、大洋錳結核調查、東海大陸架及沖繩海槽的綜合研究、南海大陸邊緣及中央盆地綜合研究等，為我國海洋地質事業的發展、資源開發及海洋工程建設做出了重要貢獻。
四、辦學優勢與特色
當代人類社會面臨著人口、資源、環境3大難題。人類要維持自身的生存、繁衍和可持續發展，就必須充分利用佔地球總面積71%以上的海洋——這塊地球上有待開發的藍色疆土。因此，海洋權益、海洋資源、海洋環境和海洋開發等已成為世界各國普遍關注的焦點。特別是隨著科技的不斷進步和陸地資源的日趨匱乏，圍繞著海洋的國際競爭比歷史上任何時期都將更加激烈。因此，加強海洋地質學科的研究，培養大批海洋地質人才是我國面對海洋世紀參與國際競爭的當務之急。
人類在地球上生活和從事各種生產活動，一切生活資料和生產資料均要取自於地球。人類為了更好地索取和保護地球資源，就必須認識地球。現代地球科學認為，認識地球就必須首先認識海洋。海洋地質科學作為與海底、海洋岩石圈關系最為密切的自然科學，不僅在解決資源，環境與人類的可持續發展方面繼續發揮關鍵的作用，而且，將成為探索海洋深處的奧秘，認識地球運動規律的前沿學科。
中國海洋大學是全國較早進入「211工程」的高校之一，把海洋大學建設成為高水平的特色大學是落實《中國教育改革和發展綱要》的要求和實際行動。根據李嵐清副總理關於青島海洋大學是特色學校，要保留發展它的特色的指示精神，由教育部、山東省政府、青島市政府、國家海洋局對海洋大學的共建項目的正式啟動，將為改善海洋大學的辦學條件，發展海洋特色奠定了堅實的基礎。
山東省是我國的海洋大省，「海上山東」建設項目實施10餘年來，已取得可喜的成果。青島不僅是海洋科技力量集中的城市，又是自然環境、生活環境優越的海濱城市，已經具備了增進國際、國內的海洋地質科技交流，吸引國內外海洋地質科技人才的得天獨厚的條件。另外，中國海洋大學乳山分校的建成啟用，以及嶗山分校的即將建立啟用，均將為海洋地球科學學院的發展提供良好的發展機遇和優越的空間優勢。
五、學科建設
隨著貫徹落實《中國教育改革和發展綱要》的精神，進一步解放思想和教育觀念的討論，學院辦學的思路更加明確，採取了「努力突出海洋特色，切實強化地質之本，對內優化資源配置，對外發揮群體優勢」的基本思路，在辦學方面，努力實踐「加強基礎、拓寬專業、強化實踐、培養素質」的辦學目標。主要措施有以下幾方面：①加強了海洋地質專業學生的數學基礎，改地質學專業學3類數學為1類數學，提高了畢業生終身教育和考研的能力；②打通了勘查技術與工程專業與地質學專業、工程地質專業的壁壘，在勘查技術與工程專業融進了海洋地質學、工程地質的部分課程，拓寬了考研和就業的渠道，深受用人單位的歡迎；③重視實踐教學環節，強化學生的動於能力，在實習經費有限的情況下，為確保野外教學實習安全高效地實施，把學生的野外表現與實習成果結合評定實習成績，並把教學實習的時間從酷暑季節調整到春暖花開的4月，提高了實習的效率，確保了野外實習的質量；④認真貫徹落實教育部12號文件精神，堅持教授上講台講課的原則，積極鼓勵教師開展教學方法的研討，定期開展教師多媒體教學觀摩表演，積極鼓勵教師開展教學研究，撰寫教學研究論文；⑤積極鼓勵教師編寫、出版具有海洋特色的高質量的教材，學院教師先後出版了《海洋地球化學》、《海洋自生礦物》、《近代海洋地質學》、《海洋地質學》、《海岸工程環境》、《第四紀環境演變》等海洋特色鮮明的教材。上述措施的實施，使學院本科生教學水平明顯提高，研究生考取率逐年上升。目前，平均考研率為30%，高者已達50%。一次性就業率逐年提高，2003年一次性就業率達到100%。
六、實驗室建設
學院現有部級重點實驗室和省級重點實驗室各一個。其中海底資源與探測技術為部級重點實驗室，下設海底資源與成礦作用、地球物理探測與信息處理技術海底沉積和工程環境研究方向；地質學基礎教學實驗室為山東省一類實驗室，下設普通地質學、礦物學、岩石學、地史古生物學等實驗方向。
七、「九五」以來的科研概況
近幾年，由於師資隊伍建設水平的提高，學院的科研工作得以快速地發展，承擔的科研項目經費成倍增加，科研項目出現了由陸向海、由橫向到縱向、低層次向高層次和由小到大的轉變。目前，學院在研項目30餘項，其中國家專項課題2項，「973」課題2項，「863」課題6項，國家自然科學基金項目14項，山東省自然科學基金項目3項。「十五」期間學院累計科研經費達5000多萬元。學院為「科技興魯」和建設「海上山東」在「魯南建港」、「山東核電場選址」、「中韓光纜路由調查」、「黃河泥砂沖淤穩定性模型的建立」，「勝利油田埕島海域底積穩定性研究」等方面做出了重要貢獻。目前學院承擔的主要科研項目有翟世奎教授承擔的西北太平洋環境調查項目（國家專控項目，1600萬），趙廣濤教授承擔的「6000m海底有纜觀測與采樣系統——電視抓鬥的研製」（863項目，268萬）、曹志敏教授承擔的「大洋成礦環境FIA感測器與長期定點探測技術」（863項目，500萬），王修田教授承擔的「復雜構造與中深層地震處理技術」（863項目，280萬）。已取得的標志性成果有
1）分散元素碲聚集成礦的關鍵因素，曹志敏等，1994～2000年先後獲四川省科技進步二等獎（1995）、原地礦部科技成果二等獎（1998）、國家科技進步三等獎（1999）和四川省科技進步三等獎（2000）。該項研究通過解剖在我國四川發現的世界首例碲獨立礦床，主要分析分散元素在特定地質條件下的聚集機理，探討成礦遠景等問題，總結其成礦機制和成礦規律。研究結果表明分散元素不是絕對分散，在一定的有利地質構造因素、地球化學和物理化學條件下，碲不僅能夠形成獨立礦床，而且可以形成大而富的礦床，對成礦理論和地球化學研究都具有重要的科學價值。
2）典型河口沖淤災害預測技術研究，楊作升等，2001年，項目成果被科技部、財政部、國家計委和國家經貿委聯合評為「九五」國家重點科技攻關計劃優秀科技成果。完成了黃河口專題研究，首次觀測到河口入海泥沙異重流過程全貌，揭示了周期性特點和作用機制，建立了河口泥沙異重流新模型。建立了沖淤演變的控制系統模型和人工神經網路模型，反映了黃河斷流的影響。建立了河口第一個泥沙及環境多因子沖淤預測動力模型。研究成果在黃河三角洲治理中獲得了良好效果。
3）淺海工程勘察與評價研究及其在埕島油田的應用（應用成果），姜效典等，2001年，項目獲教育部科技進步二等獎。這是一項應用研究項目，是多年在為勝利油田淺海開發（埕島油田）技術服務的基礎上所獲得的成果。埕島油田是我國惟一自主開發的淺海大油田，年產原油200多萬噸，本校已為本油田開發過程中的井場，平台施工安全等方面完成項目10餘項，項目金額已超過1000萬元，為油田的開發做山了突出貢獻，為學校創造效益200多萬元。
4）現代黃河三角洲沉積作用機理研究（理論成果），李廣雪等，在國外刊物發表論文10篇，SCI收錄6篇、EI收錄4篇，論文獲青島市自然科學優秀學術論文一等獎、山東省自然科學三等獎。對現代黃河口動力沉積作用機理開展詳細研究，發現黃河口濱海區切變鋒，證明切變鋒是造成黃河口地區快速沉積的主要動力原因之一；證明河口內潮汐敏感段的存在，對感潮段在潮周期內的動力和沉積規律進行了研究；證明黃河下游高含沙量下的水流變性，研究提出黃河三角洲上的河道在高含沙量下水流態發生變性，揭示了黃河高含沙造成的水流結構的特殊性。
5）翟世奎教授等2001出版的《沖繩海槽的岩漿作用與海底熱液活動》著作，2003年獲教育部科學技術進步二等獎（2002-088）。著作系統地論述了在沖繩海槽岩漿作用與現代海底熱液活動研究中所取得的新成果和新認識。現代海底熱液活動是近十幾年迅速發展起來的國際熱點，熱液成因多金屬礦床是繼大洋錳結核之後所發現的又具有開發遠景的海底礦產資源；熱液流體與大洋沉積物和大洋玄武岩之間的相互作用是影響化學元素全球循環的重要因素，海底熱液活動對海水化學成分的影響很可能不亞於大陸入海河流的影響；研究熱液流體的化學成分可以用於用來判斷地下深處所發生的化學反應，進一步闡明溫壓條件超出我們取樣能力范圍的地質作用過程；海底「熱液生物」、「黑暗生物鏈」以及「深部生物圈」等概念的提出及研究成果已在很大程度上影響了人類對諸如生命起源這種重大科學問題的傳統認識，很可能會導致新理論的建立。因此，該著作必將為促進我國海底岩石學與現代海底熱液活動的研究做出貢獻。
八、國際交流與合作
學院按照「面向世界，面向未來，面向現代化」的辦學思路，在黃河口、長江口、東海、沖繩海槽、太平洋等地區的科學研究與美國，日本、加拿大、澳大利亞、德國、挪威等國家建立了廣泛的合作關系。「九五」期間，學院成功舉辦了「中日地下水學術交流會」。多次邀請國外專家來院進行學術交流。學院目前有6名中、青年教師在國外進修學習。學院與國外學術團體建立了進行長期國際交流的關系，並委派專家擔任一定職務，其中，翟世奎教授擔任國際海洋科學研究委員會中國委員會委員、現代海底熱液活動及其成礦作用研究中國工作組組長。楊作升教授長期擔任國際海洋地理專業委員會委員。曹志敏教授長期擔任美國科學促進會（American Advanced Association of Sciences，USA）、紐約科學院（New York Academy of Sciences，USA）和國家地理學會（National Geographic Society，USA）會員等職務。
（撰稿：欒光忠）
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Ⅳ *3D可視化反演
可視化技術是用於顯示描述和理解地下和地面諸多地質現象的一種技術，廣泛應用於地質與地球物理解釋。1990年美國SEG年會以後，可視化技術在地球物理中的應用得到重視，尤其在三維地震解釋中得到廣泛應用。在最近的69屆SEG年會上，Rio Tinto公司開發了一種可視化系統，利用該三維可視化技術，1994年在西班牙南部發現Las Crues大型硫化銅礦藏。這種三維可視化僅僅是數據體的一種表徵形式，並非模擬反演技術。三維可視化反演是指利用三維可視化技術，實現解釋人員與計算機的交互反演解釋。在國內，林振民等在承擔原地礦部「八五」攻關項目中研究重磁三維可視化反演，他採用一種橡皮膜技術，以正20面體作為初始模型，逐步修改完善地下地質體，使之與觀測值最佳擬合。吳文鸝、田黔寧、管志寧採用可視化技術及混合優化演算法進行三維重磁反演，實現三角形多面體模型的人機交互反演及自動反演，並把該方法應用於內蒙古布敦化地區航磁資料反演，取得顯著地質效果。
圖3-6-6 歐拉方程法確定磁源體位置與深度的程序對話框
在我國的許多危機礦山，如大冶鐵礦，有大量已知的勘探線，鑽孔已准確地控制了淺部礦體形態，礦體形態十分復雜，多個礦體、磁性岩體等互相組合，若要描述礦體與圍岩的復雜形態就必須採用一種能夠在一個勘探剖面、截面內精細修改，同時又是三度體的人機交互反演方法。針對大冶鐵礦的實際情況，劉天佑等採用一種三維可視化人機交互反演技術，該項技術的主要內容是：
（1）採用任意三度體模型，其正演計算用數值積分法，即用辛普生積分和梯形積分實現三度體磁場三重積分的近似計算。
（2）為了便於修改模型，修改的過程是在剖面內完成。對x，y不同方向剖面逐條修改擬合，每一次修改擬合的正演計算都採用數值積分對任意三度模型進行計算。
（3）初始模型由已知的勘探線所控制的礦體、圍岩形成，在此基礎上交互反演主要用於解釋深部礦體。
（4）在Windows環境下，用Visual C語言、OpenGL函數實現立體模型與平面組合模型的旋轉、移動、放大、縮小，以及任意選擇剖面、斷面進行精細反演解釋。
下面介紹任意形狀三度體磁異常積分法正演計算的方法原理。
利用重磁位場關系的泊松公式，可求出觀測點P磁場三個分量：
地球物理勘探概論
其中：Mx，My，Mz為磁化強度的三分量；μ0為真空中的磁導率。式（3-6-22）中的7個一二階導數Vz，Vxz，Vyz，Vzz，Vxx，Vxy，Vyy分別為引力位的一二階導數，具體如下：
地球物理勘探概論
其中：R表示地質體內一點Q到觀測點之間的距離。對於球體、稜柱體等規則幾何形體，上述7個三重積分可以解析求出，而對於不規則形體，則只能採用數值積分方法。
如圖3-6-7所示，用兩組相互垂直的截面把任意三度體分割成許多小稜柱體，每個稜柱體相當於一個直立線元。沿Z軸用解析方法實現一重積分，求出各線元的作用值，然後在垂直線元的 X、Y 方向分別數值積分，即可得出整個地質體的近似作用值。任意形狀地質體數值積分採用辛普生積分和梯形積分實現三度體磁場的近似計算，模型修改是在剖面內完成，對x，y不同方向剖面逐條修改擬合，克服了模型難以修改以及模型難以細化的困難。在Windows環境下，用Visual C語言、OpenGL函數實現了立體模型與平面組合模型的旋轉、移動、放大、縮小，以及任意選擇剖面、斷面進行精細反演解釋。
圖3-6-7 線元積分示意圖
以大冶鐵礦為例說明基於三度體數值積分法的三維可視化精細反演的效果。大冶鐵礦有大量已知的勘探線，已准確地控制了礦體形態；分別取由15、16、17、18及19-1勘探線控制的已知礦體和圍岩的角點，將已知礦體的磁化強度取為80000×10－3A/m，磁化傾角取為40°，圍岩的磁化強度取為1000×10－3A/m，磁化傾角取為45°，建立該測區的初始地質模型。圖3-6-8 顯示正在利用三維可視化軟體對16勘探線的地質斷面進行編輯，圖3-6-9是三維可視化軟體的地質斷面排列顯示模式。根據觀測值與理論值的差值，並結合各種地質資料，推斷在600m～800m深處可能存在鐵礦體（劉天佑，楊宇山，2006），該結論已被後來的鑽探結果證實。
圖3-6-8 三維可視化模型編輯主界面
圖3-6-9 三維可視化模型斷面排列顯示模式
Ⅳ 國外發展概況
自從泊松在1828年從彈性體運動方程中推證出了橫波，Oldham於1897年在天然地震信號中證實了橫波的存在，直至1911年Love提出了另一類Love波，多波地震勘探逐漸走進研究與實際應用中［18］。20世紀30年代，蘇聯首先進行P-SV轉換橫波的研究，在這方面貝爾宗和她的學生作出了重大貢獻。她著有《地震反射轉換波》一書，並於70年代將轉換波用於石油勘探。由於轉換波的處理比較復雜，蘇聯在1982年提出了非對稱觀測系統以解決共反射點疊加問題。在橫波震源問題得到解決後，也同時研究了水平極化橫波(SH波)。1985年普濟廖夫等發表了《橫波和轉換波的地震勘探方法》一書，這是一本全面闡述橫波和三維三分量地震勘探的專著，它標志著蘇聯的多波多分量勘探已達到比較成熟的階段［19］。
美國和西歐國家對橫波的研究較蘇聯晚一些，比較有意義的工作是20世紀70年代初開始的。由於要利用地震勘探直接尋找油氣田，美國(1966年)、法國(1969年)和西德(1971年)都紛紛開展了對橫波的研究，做了許多試驗，取得了一定的成功。與此同時，蘇聯研究的多分量垂直地震剖面(VSP)技術也對多波勘探的發展有很大的促進作用。三維多波VSP的成果不僅證實地下確有橫波和轉換波，而且能為多波勘探的野外採集、資料處理和解釋提供重要的參數。至此，多波地震勘探開始進入了試驗性生產階段，這一階段利用多波的主要目的是想解決岩性油氣藏的勘探開發問題。例如聯合應用縱橫波資料獲取地下岩性參數、預測岩性和識別真假亮點等。這一時期的工作雖然取得了若干成果，但也存在不少問題，主要是多波勘探的成本要比縱波勘探高得多，並且人們對多波資料採集、處理和解釋中的許多困難還沒有很好的解決辦法。因此，20世紀80年代初開展的多波勘探並未能得到的推廣應用，特別是AVO等利用縱波資料解決岩性勘探開發問題的一些方法出現後，多波地震工作又趨於沉寂。
在橫波勘探的過程中，人們發現不同方向橫波測線資料的交點閉合差過大，其原因在於地層中的各向異性不能忽略，而橫波對各向異性比較敏感，這也是多波勘探未能得到廣泛推廣應用的原因之一。Crampin等在20世紀70年代的研究發現，除岩石的層狀結構可造成各向異性外，地下岩石中廣泛存在的定向排列垂直裂隙也會產生各向異性［20］。這種裂隙體系與油氣的運移和儲集有密切關系。因此，橫波對各向異性的敏感不再是多波勘探發展的一種障礙，而是成為對油氣勘探和油氣田開發有重要價值和不可取代的新信息。因而進入20世紀90年代以來，又一次掀起了多波多分量地震勘探技術研究的熱潮。
在多分量地震資料處理方面，LouisM(1989)、ArminW(1991)和PeterW(1995)等完成了轉換波靜校正方法研究［21～23］，Slotboom(1990)、Arcangelo G(1993)和Zhang Yaohui(1996)對轉換波的動校正及偏移方法進行了研究［24～26］，DonC(1994)介紹了三維轉換波處理和解釋實例［27］，WangShaowu(1996)對轉換波疊前時間偏移進行了研究，並提出了偏移速度分析方法［28］，PeterW(1995)提出了三維轉換波層剝離方法［29］，RichardR(1997)介紹了美國風河盆地三維轉換波處理實例［30］。在這些專家們的共同努力下，多波資料常規處理流程基本建立，可以開展小規模的試驗性處理，流程中基本包括轉換波靜校正、抽道集、動校正、速度分析、傾角時差校正、疊加和疊後偏移，轉換波處理技術對於復雜條件和各向異性還很不成熟。JamesE.Gaiser(1997)指出了三維轉換波處理面臨的主要挑戰，包括:波場分離、水平檢波器耦合、地表一致性橫波靜校正、CCP分選、DMO處理和橫波分裂校正等［31］。針對轉換波處理中存在的各向異性的影響問題，Leon Thomsen(1998)、Richard Bale(1998)、Vladimir Grechka(1999)、Matthew Brzostowski(1999)等開展了大量的研究工作［32～35］。特別值得提到的是21世紀初，由李向陽教授領導的愛丁堡各向異性研究室(簡稱EAP)完成了轉換波各向異性疊前時間偏移流程及部分關鍵技術的研發，包括共成像點道集生成、各向異性偏移速度分析、疊前時間偏移成像等處理［1，36，37］。EAP在多波多分量地震資料方面作出了卓越貢獻。
20世紀90年代中期，隨著海底多分量電纜接收系統的出現，1995～2000年以發展海上多波勘探技術為主。研發的重點是多波勘探理論和方法，要解決的地質問題是氣煙囪屏蔽問題。2000年夏天，由SEG和EAGE(美國和歐洲兩大勘探地球物理學會)聯合舉辦的多波研討專題會議具有階段里程碑意義。這次會議對多波多分量地震勘探技術在油氣勘探中的作用、存在的問題、應用情況和發展趨勢作了階段性的總結，在採集、處理和解釋方面提出了進一步研究的方向，對利用井中地震、測井、岩心和其他地質及生產信息為多波多分量處理解釋提供實質性幫助的重要性形成了共識［38］。
21世紀以來，陸上多波多分量地震勘探技術(以三維三分量地震勘探為主)逐漸興起。2005年SEG年會和當年夏天由EAGE和SEG聯合召開的第二屆多波研討會是這個階段的里程碑。在數據採集方面集中討論了MEMS檢波器的應用技術［39］、矢量保真度技術和3D多分量採集技術［40］;在多分量資料處理方面，研討了疊前去噪、各向異性介質中轉換波運動學特徵和轉換波偏移成像等技術［41］。研究重點在於如何利用多分量資料解釋儲層描述中的地質問題，如介質的各向異性研究、裂縫方位檢測、彈性波反演岩石物性參數、砂岩儲層描述以及多分量資料解釋等。
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哪一片，我只看到一個SEG國際勘探地球物理學家學會的網站：
SEG China Office
SEG國際勘探地球物理學家學會中國代表處
SEG國際勘探地球物理學家學會中國代表處正式成立於2008年4月3日，是首個服務於不斷增長的國際會員及交流項目的區域代表處。SEG中國隸屬於SEG Global, Inc.，主要從事市場開發和宣傳活動，並且為SEG會員，出版刊物及會議提供支持。
SEG 中國團隊
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首席代表—劉剛 （Gary Liu）
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會議與活動專員—馬碧雲 （Amelie Ma）
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