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2019-01-11 08:29:26 来源: 澳门金沙在线娱乐平台日报 作者: 本报记者 俞慧友

“30万公里外的月球探测,和海洋最深的马里亚纳海沟探测都已实现。1万3千米的深井探测,全世界至今均未实现。这与地下岩石坚硬复杂,深地探测极其困难有关。不过,我们已能探测到地下8000米深度,正向1万3千米的目标出发。”1月7日,中南大学,应用地球物理学家、澳门金沙在线娱乐工程院院士何继善对澳门金沙在线娱乐平台日报记者说。

深海、深地、深空的“三深”探测,是世界各国竞相抢占的科研制高点。何继善,则是全球深地探测领域最能“挖”的人。数十年如一日地为地球做“CT”,让何继善团队获得了“探地”深达8000米的“技能”。1月8日国家科学技术奖励大会上,“大深度高精度广域电磁勘探技术与装备”项目,获2018年度国家技术发明奖一等奖。

求出精确解  给地球深部做“CT”

广域电磁勘探技术和装备助力我国找到了诸多地下资源:截至目前,提交页岩气资源量3千多亿方,地质储量1千多亿方,常规油气地质储量1.86亿吨,生物气储量80亿方释放两千余万吨煤炭资源,潜在经济价值超1.5万亿元。

何继善介绍,深地物理探测须依赖地面装置“透视”地球。目前,透视地球一是通过声波给地球做“B超”。二是用电磁波给地球做“CT”。其中,电磁法的应用已有100余年历史。但因为电磁法的激发条件、初始条件和边界条件的复杂多变,使得大地视电阻率方程的精确解难于获得。

此前,加拿大学者Goldstein通过将电磁波曲面波方程简化为平面波方程的方式,获得了“视电阻率参数”近似解,创立了人工源电磁法测定地下电阻率的“可控源音频大地电磁法”(CSAMT法)。这一方法,垄断了近半个世纪的全球人工源频率域电磁法市场。不过,近似求解也“限制”了CSAMT法的探测深度仅在地下1500米范围内。随着深度增加,该法应用的误差会增大,分辨率和准确度也大幅下降。要实现“深地探测”的深、精、准,存在着方法理论、探测技术和仪器装备等三方面的巨大挑战。

何继善获得了电磁波地下传播方程的精确解,创立了以曲面波为核心的全新电磁勘探理论——广域电磁法。该方法通过人工电流源,向地下发送不同频率的交变电磁场,可在广大地下区域内,观测一或多个电磁场分量,计算广域视电阻率,探测出具电性差异的地质目标体。基于该理论的探测技术和自主研发的仪器装备,探测深度能达CSAMT法的5倍。

冬瓜山“比武” 广域电磁法“顺带”找到新宝藏

多年前,国土资源部《危机矿山电磁方法有效性比对》项目组在安徽冬瓜山矿区展开了一场历时多年的“物探擂台赛”。何继善的发明与装备,平均测量误差0.96%,仅为CSAMT法的1/64。“我们不仅轻松测到了有效数据,与已知地质资料吻合,还在已知矿体旁发现了新异常。”何继善说。

团队成员李帝铨博士介绍,基于广域电磁法,团队构建了全息电磁勘探技术体系,实现了人工源电磁法探测深度由1500米到8000米的跨越。团队发明的高精度电磁勘探技术装备及工程化系统,可实现强干扰环境下电磁信号的高信噪比测量。数据显示,在同探测深度、同发送功率下,该发明的收发距仅为CSAMT法的1/5,信号强度高达CSAMT法的125倍,数据量和分辨能力达世界先进方法的8倍以上。在探测油气和寻找深部金属矿方面,具明显优势。

据悉,“大深度高精度广域电磁勘探技术与装备”的工程化体系,已被列入国家行业技术标准,并在全国成功应用。

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责任编辑:范琪

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