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我国电磁勘探技术实现跨越式发展 ——记国家重大科学仪器设备开发专项项目“大深度三维电磁探测技术工程化开发”
发布于:2018-9-19 16:02:49 点击量:

    9月17日,自然资源部中国地质调查局物化探所(下文简称:物化探所)牵头组织实施的国家重大科学仪器设备开发专项项目“大深度三维电磁探测技术工程化开发”通过了科技部组织的综合验收,提交了一整套拥有自主知识产权工程化的大深度三维电磁探测技术系统,将为我国“三深一土”战略实施提供有力的方法技术支撑,可广泛应用于深部资源勘查、城市地下空间探测、深部地质结构探测和三维地质填图等领域,标志着我国电磁勘探技术成功实现由二维测量向三维测量的转型升级和跨越式发展。

  作为2011年中央财政设立国家重大科学仪器设备开发专项资金的首批项目,致力于研发工程化的大深度三维电磁探测系统,研究工作包括仪器开发与工程化、软件开发与集成、系统试验与应用三大方面,旨在形成具有我国自主知识产权的大深度三维电磁探测系统,支撑我国科学仪器设备科技创新,打破国外垄断,填补地球物理电磁高精度测量设备国内空白,更好地服务国家能源资源勘查工作。

  据了解,目前,我国地球物理电磁探测方法技术研究主要聚焦于二维测量方法技术,包括仪器研制、测量方法研究、数据处理与正反演模拟,基本是围绕二维测量方式开展工作,其二维观测往往不能比较全面地获得反映地下地质体空间展布的探测数据,从而制约了电磁探测技术的应用效果。该项目成功研发的大深度三维电磁探测系统采用分布式阵列测量技术,多条测线、多个测点进行同步观测,以获取高质量的三维观测数据和较全面的地下地质体信息,可为地下目标地质体的精细解释与推断提供更多的地球物理依据。

  该项目由物化探所牵头组织实施,物化探所、重庆地质仪器厂、成都理工大学、中国科学技术大学、吉林大学、自然资源部中国地质调查局西安地质调查中心和南京地质调查中心、安徽省勘查技术院等单位共同承担。项目历经5年,攻克了一系列关键技术,在三维电磁探测方法研究、仪器开发与工程化、软件开发与集成、系统试验与应用示范等方面取得重要成果。

  在三维电磁探测方法研究方面,根据天然电磁场和人工电磁场的传播特点,结合地球物理电磁法仪器的发展和大深度精细勘查的需求,研究设计了5种电法的三维分布式探测方法技术,并通过场地试验和应用检验,实现了多源发射,面积上多点、多方位同步测量的三维电磁探测工作方法。

  在仪器开发与工程化方面,在项目已有研究基础上,研究解决了仪器间的精确同步、仪器性能参数的自标定、仪器一致性、稳定性与可靠性,以及超大功率场源系统的建立等系列技术难题,实现了大地电磁测深、可控源音频大地电磁测深、时间域频率域激电、磁性源瞬变电磁测深等方法的三维测量仪器工程化开发,生产出了160千瓦、30千瓦、5千瓦系列多功能电磁法发射机8台套、分布式多功能电磁法接收机150部、频率域感应式磁传感器90部、10千瓦瞬变电磁发射机4台套、瞬变电磁三分量接收机60部、三分量高温超导磁强计10部、三分量时间域感应式磁传感器60部、三分量磁通门磁场传感器2部。

  在工程化和产品化过程中,物化探所创新研发思路和发展模式,与中地装(重庆)地质仪器有限公司紧密结合,在样机开发过程中,产业化单位技术人员提前介入,配合科研人员按产品化要求对三维电磁探测仪器进行设计开发,形成了大深度三维电磁探测仪器的加工工艺、生产流程、检测方法以及仪器操作维护手册,完成了企业技术标准备案文件,提升了产品化样机的稳定性、可靠性和实用性,促进了市场推广和应用。

  在软件开发与集成方面,实现了正确快速计算、压制地形影响、获取可靠三维电性参数及构建三维电磁数据的三维地质解释和地质模型的成果表达,开发集成了5种电法方法集数据管理、人机交互建模、数据成图、数据预处理与正反演为一体的三维电磁探测软件系统,可方便快捷地浏览数据与输出图形图像。

  在系统试验应用方面,通过野外场地功能试验以及与国外商品化仪器的对比试验,完善了三维电磁探测工作方法,检验了仪器与软件性能;利用开发的方法技术系统在河北文安野外试验场、北京市大兴野外试验场、甘肃柳园花牛山铅锌矿区、甘肃柳园花牛山金矿区、新疆哈密拉伊克勒克斑岩铜矿区、内蒙古扎鲁特含油气盆地、新疆克拉玛依市达尔布特试验区、安徽庐江黄屯硫铁矿区、甘肃北山营毛沱-玉石山、江苏宁芜等试验区开展了试验研究和应用示范。根据取得的电性参数,建立了各试验区的地质-电性模型,圈定了7处找矿靶区,其中在安徽庐江黄屯硫铁矿试验区发现的电性异常经钻探验证,在深部310米以下见到铜金矿体。

  集成研发的系统可全面实现时间域激电法、频率域激电法、可控源音频大地电磁测深法、音频大地电磁测深法、大地电磁测深法、瞬变电磁测深法等多种电磁探测技术方法的三维测量工作,因采用高精度GPS与恒温晶体的混合同步技术,实现了多测站、多分量全天候的阵列式同步测量,可以获取更高分辨率的电磁三维测量数据。

  专家组一致认为,项目提交验收的资料齐全,圆满完成了各项目标任务,达到了考核指标要求;在三维电磁探测方法研究、仪器硬件研制、软件开发和集成、仪器工程化开发和方法技术示范应用等方面取得了系列成果,同意项目通过验收。项目的成功实施,使我国电法勘探技术实现了由二维测量向三维测量的跨越式发展,推动了我国大深度电磁探测设备的自主化、实用化和产业化进程。同时,作为项目牵头单位,物化探所创新发展思路,联合高等院校和地勘单位,创新形成了一条产、学、研、用紧密结合的发展道路,培养了一批我国地球物理电磁方法技术研究与仪器研发的高级人才,形成了相对稳定的研发团队,提升了物化探所和国家现代地质勘查工程技术研究中心、部地球物理电磁法探测技术重点实验室的持续创新能力。

                                                                      (转载自:中国矿业报)