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大功率深部探測(cè) 助力找礦新突破 --記“陜西深部找礦地球物理研究中心”
發(fā)布時(shí)間：2024-12-26 點(diǎn)擊量：1911 分享到：
“150kw大功率電磁深部探測(cè)系統(tǒng)”，是陜西地礦集團(tuán)有限公司在落實(shí)找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)中“揭榜掛帥”重點(diǎn)科研項(xiàng)目，由陜西地礦物化探隊(duì)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“物探隊(duì)”）“陜西深部找礦地球物理研究中心”（以下簡(jiǎn)稱“研究中心”）青年團(tuán)隊(duì)，耗時(shí)近兩年時(shí)間，攻克了“四項(xiàng)核心技術(shù)”獨(dú)立研發(fā)的大功率物探裝備，為國(guó)內(nèi)首臺(tái)套，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。近年來(lái)，在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、陜西省自然資源廳等單位多個(gè)項(xiàng)目應(yīng)用中，提供了高質(zhì)量物化探技術(shù)和裝備支撐，實(shí)現(xiàn)了找礦重大突破，為國(guó)家和陜西能源開發(fā)。
一、作風(fēng)優(yōu)良 青年團(tuán)隊(duì)是一支敢打硬仗的先進(jìn)集
“研究中心”青年團(tuán)隊(duì)帶頭人—?jiǎng)⒔ɡ何锘浇淌诩?jí)高級(jí)工程師，注冊(cè)地球物理工程師，碩士學(xué)位。現(xiàn)任陜西地礦集團(tuán)首席專家、物化探隊(duì)黨委委員、總工程師，聘任長(zhǎng)安大學(xué)兼職教授、西安石油大學(xué)碩士研究生企業(yè)指導(dǎo)教師、中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)科技推廣委員會(huì)專家委員、中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)金屬礦勘查專委會(huì)委員、陜西省地球物理學(xué)會(huì)常務(wù)理事。主持完成重大物探勘查與科研項(xiàng)目 20 余項(xiàng)，獲得 9 項(xiàng)專利授權(quán)、5 項(xiàng)軟件著作權(quán)，發(fā)表專業(yè)技術(shù)論文 20 余篇，出版專著 2 部。2010 年被授予西安市勞動(dòng)模范，2017 年被評(píng)為國(guó)土資源部全國(guó)地質(zhì)勘查行業(yè)最美地質(zhì)隊(duì)員，2018 年榮獲陜西省國(guó)資委國(guó)有企業(yè)杰出人才獎(jiǎng)—科技創(chuàng)新標(biāo)兵。2021 年榮獲全國(guó)能源化學(xué)地質(zhì)系統(tǒng)“大國(guó)工匠”榮譽(yù)稱號(hào)，2022 年榮獲陜西省勞動(dòng)模范，2023 年獲陜西省企業(yè)“三新三小”創(chuàng)新競(jìng)賽項(xiàng)目?jī)?yōu)秀成果一等獎(jiǎng)。
團(tuán)隊(duì)核心成員19人，平均年齡35歲；研究生學(xué)歷5人，本科學(xué)歷14人；高級(jí)工程師8人，工程師11人。2008年-2017年，以劉建利為核心的青年項(xiàng)目組，曾連續(xù)10年奮戰(zhàn)在人跡罕至的巴丹吉林沙漠。他們秉持“三光榮、四特別”精神，大力弘揚(yáng)“愛(ài)國(guó)奉獻(xiàn)，開拓創(chuàng)新，艱苦奮斗”的優(yōu)良傳統(tǒng)，在中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局實(shí)施的“銀-額盆地及其鄰區(qū)石炭--二疊系油氣資源遠(yuǎn)景調(diào)查綜合物化探項(xiàng)目”中，潛心研究，攻克了沙漠區(qū)勘查諸多技術(shù)難題，解決了油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)方面的許多關(guān)鍵地質(zhì)問(wèn)題，定量解釋了銀額盆地石炭-二疊系的埋深、厚度與斷裂構(gòu)造。野外驗(yàn)收和年度成果評(píng)審，均被自然資源部、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局等單位組成的專家組評(píng)為優(yōu)秀。該物化探項(xiàng)目成果2014年榮獲“中國(guó)地質(zhì)調(diào)查成果一等獎(jiǎng)”、“國(guó)土資源科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)”。優(yōu)選的2個(gè)有利勘探區(qū)，經(jīng)油氣公司2015年勘探后，獲得了高產(chǎn)工業(yè)油氣流，拐參1井獲得日產(chǎn)原油20m3、天然氣2000～3000m3的高產(chǎn)油氣流，實(shí)現(xiàn)了銀額盆地新區(qū)新層系油氣勘探的重大突破。
總之，“研究中心”團(tuán)隊(duì)成員都是精兵強(qiáng)將，是一支不畏艱難困苦、作風(fēng)過(guò)硬、能打勝仗的青年集體。
??二、攻堅(jiān)克難 成功研發(fā)“150kw大功率電磁探測(cè)系統(tǒng)”
2019年，物化探隊(duì)中標(biāo)承擔(dān)了中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院“岡底斯構(gòu)造帶關(guān)鍵地區(qū)深部地質(zhì)調(diào)查—大地電磁測(cè)深和CSAMT探測(cè)技術(shù)示范”項(xiàng)目，工作區(qū)位于西藏甲瑪?shù)V區(qū)，工作周期為3年。在正在開采的噪聲干擾很大的礦區(qū)開展多場(chǎng)源張量CSAMT深部找礦，任務(wù)艱巨，責(zé)任重大，是一次新的嘗試和巨大挑戰(zhàn)。而且，西藏甲瑪?shù)V集區(qū)地形地貌險(xiǎn)峻、地質(zhì)情況復(fù)雜、礦區(qū)干擾嚴(yán)重、技術(shù)條件復(fù)雜，存在諸多種不利因素。如何才能克服這些困難、解決這些難題、創(chuàng)新應(yīng)用新方法取得良好的找礦效果？為此，經(jīng)陜西地礦集團(tuán)批準(zhǔn)，陜西省地球物理學(xué)會(huì)批復(fù)，2019年3月物探隊(duì)成立了“陜西深部找礦地球物理研究中心”。“研究中心”團(tuán)隊(duì)成員在劉建利同志的帶領(lǐng)下，銳意探索、躬身實(shí)踐，根據(jù)勘查區(qū)域特性，查閱大量資料，多次與大專院校的老師和專家請(qǐng)教、交流，通過(guò)大量試驗(yàn)、深入研究和反復(fù)驗(yàn)證，耗時(shí)近兩年時(shí)間，開發(fā)了國(guó)產(chǎn)150kw大功率電磁發(fā)射系統(tǒng)和加拿大進(jìn)口V8電法工作站接收系統(tǒng)配合使用的新功能。將發(fā)射電流從20A提高到了80A，大幅提高了抗干擾能力、分辨率和有效探測(cè)深度，攻克了多場(chǎng)源張量CSAMT場(chǎng)源敷設(shè)、收發(fā)距確定、接收采集、提高探測(cè)深度、壓制礦區(qū)復(fù)雜電磁干擾等多項(xiàng)技術(shù)難題，成功研發(fā)出了一套“150kw大功率電磁探測(cè)系統(tǒng)”，首次在國(guó)內(nèi)成功建立了大功率CSAMT技術(shù)應(yīng)用示范，并總結(jié)出了一套以150kw大功率三維多場(chǎng)源張量CSAMT和三維MT為主要手段的物探深部找礦工作方法。應(yīng)用該技術(shù)體系突破性的將有效探測(cè)深度提高到5km，成功獲取了甲瑪?shù)V集區(qū)三維地球物理模型和三維電性結(jié)構(gòu)，查明了0～5000m深度礦體賦存狀態(tài)，圈定了2處找礦靶區(qū)，經(jīng)鉆探驗(yàn)證見到了206米巨厚的矽卡巖型銅多金屬礦體。中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局有關(guān)專家對(duì)該項(xiàng)目成果給予了高度評(píng)價(jià)。同年，物化探隊(duì)被中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)授予“地球物理科技推廣試點(diǎn)單位”。
三、創(chuàng)新突破，“四項(xiàng)核心技術(shù)”達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先
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“150kw大功率電磁深部探測(cè)系統(tǒng)”，創(chuàng)新突破了“四項(xiàng)核心技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了大功率可控源電磁測(cè)深、瞬變電磁、激電中梯、激電測(cè)深、全域視電阻率法等多種探測(cè)功能，是一套探測(cè)深度大、精度高、行業(yè)領(lǐng)先的物探技術(shù)裝備。
一是突破了高壓恒流發(fā)射技術(shù)瓶頸。在硬件方面，攻克了高壓發(fā)射控制技術(shù)，將恒壓發(fā)射模塊擴(kuò)展為恒壓/恒流發(fā)射模塊。在原有恒壓模式下的電壓信號(hào)控制基礎(chǔ)上，增加了恒流模式下的電流控制，且二者可以互相轉(zhuǎn)換，發(fā)電機(jī)的輸出不再是380伏的恒壓，而是電壓隨負(fù)載的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)以保證恒流輸出，電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍達(dá)150伏～2000伏。
二是實(shí)現(xiàn)了大功率整流逆變技術(shù)。該系統(tǒng)發(fā)射機(jī)可以根據(jù)工作方法的不同發(fā)射不同的波形，既可以發(fā)射頻率域電磁法需要的諧波，又可以發(fā)射時(shí)間域電磁法需要的方波；擴(kuò)展了時(shí)間域電磁探測(cè)技術(shù)，集成了頻率域電磁法和時(shí)間域電磁法于一體，實(shí)現(xiàn)了大功率可控源電磁測(cè)深、瞬變電磁、激電中梯、激電測(cè)深、全域視電阻率等多種探測(cè)功能。
三是解決了長(zhǎng)穩(wěn)時(shí)鐘同步控制技術(shù)。利用GPS秒脈沖長(zhǎng)穩(wěn)時(shí)鐘同步技術(shù)進(jìn)一步改進(jìn)解決了發(fā)射與接收的同步問(wèn)題，使二者的時(shí)鐘同步誤差低于數(shù)據(jù)處理的限差，提高了時(shí)鐘同步精度，解決了長(zhǎng)期困擾電磁探測(cè)領(lǐng)域“時(shí)鐘誤差累積”的難題，實(shí)現(xiàn)了大功率時(shí)間域電磁法。
四是研發(fā)了全域視電阻率技術(shù)。在算法方面，基于李貅、張瑩瑩等關(guān)于各向同性水平層狀大地水平電偶源全域視電阻率的定義，針對(duì)電性源電磁方法成功研發(fā)了全域視電阻率技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種時(shí)間上不分早晚、距離上不分遠(yuǎn)近的全域視電阻率定義和探測(cè)方法，克服了可控源音頻大地電磁法（CSAMT）和長(zhǎng)偏移距瞬變電磁法（LOTEM）只能在遠(yuǎn)區(qū)觀測(cè)、短偏移距瞬變電磁法（SOTEM）只能在近區(qū)觀測(cè)的局限性。發(fā)射源選擇自由度大，近區(qū)遠(yuǎn)區(qū)都可以觀測(cè)，克服了設(shè)備笨重的不利因素，適用于各種復(fù)雜地形；工作效率高、探測(cè)深度大、勘探精度高，由淺到深都能保持較好的抗干擾能力和分辨率；采集的電磁場(chǎng)信息豐富，不受偏移距大小的影響，能準(zhǔn)確反映地下介質(zhì)的電性分布。研發(fā)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與解釋軟件，實(shí)現(xiàn)了全域視電阻率法的實(shí)用化。
依托該系統(tǒng)獲得了發(fā)明專利3項(xiàng)，實(shí)用新型專利4項(xiàng)；發(fā)表論文6篇，其中SCI論文1篇。“150kw大功率電磁探測(cè)系統(tǒng)”，2022年獲得中國(guó)能源化學(xué)地質(zhì)工會(huì)全國(guó)委員會(huì)優(yōu)秀職工技術(shù)創(chuàng)新成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。2023年獲得陜西省企業(yè)“三新三小”創(chuàng)新競(jìng)賽一等獎(jiǎng)，獲得陜西省第七屆職工科技節(jié)職工優(yōu)秀創(chuàng)新成果三等獎(jiǎng)。
四、技術(shù)應(yīng)用，在多個(gè)項(xiàng)目勘查中效果顯著
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該系統(tǒng)主要應(yīng)用于深部地質(zhì)構(gòu)造研究、油氣資源調(diào)查、金屬礦產(chǎn)勘查、地下水資源調(diào)查、地?zé)豳Y源勘查等領(lǐng)域。2019年—2024年，“研究中心”利用“150kw大功率電磁深部探測(cè)系統(tǒng)”，在中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院、中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局、陜西自然資源廳、陜西地礦集團(tuán)等單位20多個(gè)項(xiàng)目應(yīng)用中，勘查效果顯著，項(xiàng)目的野外驗(yàn)收、成果驗(yàn)收均獲評(píng)優(yōu)秀。
---中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院“CSAMT觀測(cè)與井中/巷道激發(fā)極化電性結(jié)構(gòu)探測(cè)”項(xiàng)目。該項(xiàng)目是中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院承擔(dān)的科技部重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目--“青藏高原重要礦產(chǎn)資源基地成礦系統(tǒng)深部探測(cè)技術(shù)與勘查增儲(chǔ)示范”下設(shè)課題“典型礦集區(qū)深部地球物理探測(cè)技術(shù)示范”的物探專項(xiàng)，工區(qū)位于西藏驅(qū)龍礦集區(qū)。“研究中心”通過(guò)150kw大功率張量可控源音頻大地電磁測(cè)深和井中/巷道激發(fā)極化測(cè)量工作，攻克了井中/巷道激電數(shù)據(jù)采集與處理解釋的多項(xiàng)技術(shù)難題，獲取了礦集區(qū)深部電性結(jié)構(gòu)，解譯了礦集區(qū)深部林布宗組碎屑巖、多底溝組碳酸鹽巖、侵入巖體的空間分布及深部褶皺構(gòu)造。成功應(yīng)用多場(chǎng)源張量可控源音頻大地電磁測(cè)深（CSAMT）數(shù)據(jù)進(jìn)行了三維反演處理，獲得了礦集區(qū)三維地球物理模型，查明了矽卡巖型礦體分布及產(chǎn)狀，推斷了莫古朗巖體外圍及深部是下一步找礦工作重點(diǎn)靶區(qū)。這些成果得到了后續(xù)相關(guān)地質(zhì)工作的驗(yàn)證。
---陜西省地勘基金項(xiàng)目-安康市月河盆地地?zé)豳Y源調(diào)查項(xiàng)目。陜西省安康市地?zé)豳Y源調(diào)查，是陜西省自然資源廳地質(zhì)勘查基金項(xiàng)目，該項(xiàng)目關(guān)鍵在于圈定地?zé)岚袇^(qū)。物化探隊(duì)是陜西省地?zé)釁f(xié)會(huì)第一屆會(huì)員單位，物化探隊(duì)“研究中心”通過(guò)實(shí)施150kw大功率可控源音頻大地電磁測(cè)深，1:1萬(wàn)土壤氡氣，以及二維地震綜合物探剖面測(cè)量工作，查明了工作區(qū)地層分布和斷裂構(gòu)造特征，定量解釋了2000米以淺地層分布及月河斷裂構(gòu)造特征，圈定了地?zé)豳Y源開發(fā)有利地段。依據(jù)物探成果布置，在安康市恒口成功打出了第一口熱水井，鉆探驗(yàn)證顯示賦水?dāng)嗔盐恢门c物探成果預(yù)測(cè)深度誤差不到20米，井口水溫達(dá)37.4℃，24小時(shí)穩(wěn)定流量370m3。
---陜西地礦集團(tuán)科研項(xiàng)目-陜西省略陽(yáng)縣柳樹坪金鋅礦深部構(gòu)造探測(cè)研究。該項(xiàng)目是陜西地礦集團(tuán)科研項(xiàng)目，“研究中心”通過(guò)150kw大功率可控源音頻大地電磁測(cè)深、激電測(cè)深工作，解釋了礦區(qū)2km以淺九道拐向斜深部構(gòu)造形態(tài)，以及向斜南北兩翼地層的空間分布；基本查明了與礦體分布有關(guān)的巖體的深部空間分布情況，推斷了F1、F2、F3、F7四組壓扭性斷裂構(gòu)造特征；推斷了隱伏巖體的空間分布形態(tài)；推斷了礦體的空間分布形態(tài)及變化，提出了2個(gè)深部找礦靶區(qū)，后經(jīng)鉆探和硐探工程驗(yàn)證，取得了深部找礦突破。
且由于野外工作的特殊性，“研究中心”全體員工，不僅要克服每惡劣工作環(huán)境帶來(lái)的艱苦，且每個(gè)人都放下了自己的兒女情長(zhǎng)，一年超過(guò)300天堅(jiān)守生產(chǎn)一線，展現(xiàn)了新時(shí)代地質(zhì)人踐行新發(fā)展理念的深刻內(nèi)涵與時(shí)代價(jià)值。有人要問(wèn)，是什么支撐著他們?cè)谀貓?jiān)守、奉獻(xiàn)？答案只有一個(gè)：那就是地質(zhì)人的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。
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五、強(qiáng)化科研創(chuàng)新引領(lǐng)新質(zhì)生產(chǎn)力，為陜西新一輪深部找礦突破提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐
目前，新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)正在實(shí)施，將重點(diǎn)圍繞緊缺和戰(zhàn)略性礦產(chǎn)。但是，目前礦產(chǎn)資源埋藏深度深，而以往研究的“150kw大功率電磁深部探測(cè)系統(tǒng)”，突出了地面勘探方法的優(yōu)勢(shì)，發(fā)射和接收裝備均位于地表，而對(duì)于山地、濕地等勘查人員難以到達(dá)的復(fù)雜區(qū)域的深部勘查，工帶來(lái)極大困難，且工作效率相對(duì)低、成本高。
為此，針對(duì)復(fù)雜地形地表情況的深部找礦工作，目前，“研究中心”正在積極開展“大功率電性源地空（半航空）瞬變電磁法”的研發(fā)。擬通過(guò)本次科技創(chuàng)新項(xiàng)目的實(shí)施，研發(fā)一套具備深部“地、空”探測(cè)能力的地球物理勘查方法技術(shù)與儀器裝備，以滿足目前新一輪深部找礦工作的實(shí)際需求。
此方法是在研發(fā)的“150kw大功率電磁探測(cè)系統(tǒng)”的基礎(chǔ)上，采用地面發(fā)射，無(wú)人機(jī)空中探測(cè)，且具有速度快、成本低、通用性好、可大面積覆蓋等優(yōu)勢(shì)，尤其是丘陵等植被發(fā)育和地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的復(fù)雜地形地表地區(qū)，具有地面勘探手段不可比擬優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也可在隱蔽治災(zāi)調(diào)查與地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急救援工作中發(fā)揮巨大作用。
本次研發(fā)的 150kw 大功率電磁勘查技術(shù)方法及裝備，可以推動(dòng)地球物理深部探測(cè)技術(shù)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，有效的提升地勘單位深部探測(cè)能力和核心競(jìng)爭(zhēng)力，為能源資源深部勘查提供重要技術(shù)支撐，對(duì)提升國(guó)家能源資源供應(yīng)保障能力具有重要意義。
結(jié)語(yǔ)：青春是用來(lái)奮斗的。展望未來(lái)，物探隊(duì)“研究中心”青年團(tuán)隊(duì)，將繼續(xù)堅(jiān)持以黨的二十大和二十大三中全會(huì)精神為指引，以習(xí)近平總書記給山東省地礦局第六地質(zhì)大隊(duì)全體地質(zhì)工作者回信精神為鼓舞，聚焦新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)，腳踏實(shí)地、開拓進(jìn)取，持續(xù)提升科研水平，發(fā)揮物化探科技創(chuàng)新的關(guān)鍵作用，為奮力譜寫中國(guó)式現(xiàn)代化建設(shè)的陜西新篇章做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
