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大功率深部探測 助力找礦新突破 --記“陜西深部找礦地球物理研究中心”
發(fā)布時間：2024-12-26 點擊量：1340 分享到：
“150kw大功率電磁深部探測系統(tǒng)”，是陜西地礦集團有限公司在落實找礦突破戰(zhàn)略行動中“揭榜掛帥”重點科研項目，由陜西地礦物化探隊有限公司（以下簡稱“物探隊”）“陜西深部找礦地球物理研究中心”（以下簡稱“研究中心”）青年團隊，耗時近兩年時間，攻克了“四項核心技術”獨立研發(fā)的大功率物探裝備，為國內(nèi)首臺套，具有自主知識產(chǎn)權(quán)。近年來，在中國地質(zhì)科學院、中國地質(zhì)調(diào)查局、陜西省自然資源廳等單位多個項目應用中，提供了高質(zhì)量物化探技術和裝備支撐，實現(xiàn)了找礦重大突破，為國家和陜西能源開發(fā)。
一、作風優(yōu)良 青年團隊是一支敢打硬仗的先進集
“研究中心”青年團隊帶頭人—劉建利：物化探教授級高級工程師，注冊地球物理工程師，碩士學位。現(xiàn)任陜西地礦集團首席專家、物化探隊黨委委員、總工程師，聘任長安大學兼職教授、西安石油大學碩士研究生企業(yè)指導教師、中國地球物理學會科技推廣委員會專家委員、中國地球物理學會金屬礦勘查專委會委員、陜西省地球物理學會常務理事。主持完成重大物探勘查與科研項目 20 余項，獲得 9 項專利授權(quán)、5 項軟件著作權(quán)，發(fā)表專業(yè)技術論文 20 余篇，出版專著 2 部。2010 年被授予西安市勞動模范，2017 年被評為國土資源部全國地質(zhì)勘查行業(yè)最美地質(zhì)隊員，2018 年榮獲陜西省國資委國有企業(yè)杰出人才獎—科技創(chuàng)新標兵。2021 年榮獲全國能源化學地質(zhì)系統(tǒng)“大國工匠”榮譽稱號，2022 年榮獲陜西省勞動模范，2023 年獲陜西省企業(yè)“三新三小”創(chuàng)新競賽項目優(yōu)秀成果一等獎。
團隊核心成員19人，平均年齡35歲；研究生學歷5人，本科學歷14人；高級工程師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“愛國奉獻，開拓創(chuàng)新，艱苦奮斗”的優(yōu)良傳統(tǒng)，在中國地質(zhì)調(diào)查局實施的“銀-額盆地及其鄰區(qū)石炭--二疊系油氣資源遠景調(diào)查綜合物化探項目”中，潛心研究，攻克了沙漠區(qū)勘查諸多技術難題，解決了油氣基礎地質(zhì)調(diào)查與評價方面的許多關鍵地質(zhì)問題，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。野外驗收和年度成果評審，均被自然資源部、中國地質(zhì)調(diào)查局等單位組成的專家組評為優(yōu)秀。該物化探項目成果2014年榮獲“中國地質(zhì)調(diào)查成果一等獎”、“國土資源科學技術二等獎”。優(yōu)選的2個有利勘探區(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”團隊成員都是精兵強將，是一支不畏艱難困苦、作風過硬、能打勝仗的青年集體。
??二、攻堅克難 成功研發(fā)“150kw大功率電磁探測系統(tǒng)”
2019年，物化探隊中標承擔了中國地質(zhì)科學院“岡底斯構(gòu)造帶關鍵地區(qū)深部地質(zhì)調(diào)查—大地電磁測深和CSAMT探測技術示范”項目，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)開展多場源張量CSAMT深部找礦，任務艱巨，責任重大，是一次新的嘗試和巨大挑戰(zhàn)。而且，西藏甲瑪?shù)V集區(qū)地形地貌險峻、地質(zhì)情況復雜、礦區(qū)干擾嚴重、技術條件復雜，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)新應用新方法取得良好的找礦效果？為此，經(jīng)陜西地礦集團批準，陜西省地球物理學會批復，2019年3月物探隊成立了“陜西深部找礦地球物理研究中心”?！把芯恐行摹眻F隊成員在劉建利同志的帶領下，銳意探索、躬身實踐，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教、交流，通過大量試驗、深入研究和反復驗證，耗時近兩年時間，開發(fā)了國產(chǎn)150kw大功率電磁發(fā)射系統(tǒng)和加拿大進口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、分辨率和有效探測深度，攻克了多場源張量CSAMT場源敷設、收發(fā)距確定、接收采集、提高探測深度、壓制礦區(qū)復雜電磁干擾等多項技術難題，成功研發(fā)出了一套“150kw大功率電磁探測系統(tǒng)”，首次在國內(nèi)成功建立了大功率CSAMT技術應用示范，并總結(jié)出了一套以150kw大功率三維多場源張量CSAMT和三維MT為主要手段的物探深部找礦工作方法。應用該技術體系突破性的將有效探測深度提高到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)鉆探驗證見到了206米巨厚的矽卡巖型銅多金屬礦體。中國地質(zhì)科學院、中國地質(zhì)調(diào)查局有關專家對該項目成果給予了高度評價。同年，物化探隊被中國地球物理學會授予“地球物理科技推廣試點單位”。
三、創(chuàng)新突破，“四項核心技術”達到行業(yè)領先
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“150kw大功率電磁深部探測系統(tǒng)”，創(chuàng)新突破了“四項核心技術”，實現(xiàn)了大功率可控源電磁測深、瞬變電磁、激電中梯、激電測深、全域視電阻率法等多種探測功能，是一套探測深度大、精度高、行業(yè)領先的物探技術裝備。
一是突破了高壓恒流發(fā)射技術瓶頸。在硬件方面，攻克了高壓發(fā)射控制技術，將恒壓發(fā)射模塊擴展為恒壓/恒流發(fā)射模塊。在原有恒壓模式下的電壓信號控制基礎上，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)電機的輸出不再是380伏的恒壓，而是電壓隨負載的變化自動調(diào)節(jié)以保證恒流輸出，電壓自動調(diào)節(jié)范圍達150伏～2000伏。
二是實現(xiàn)了大功率整流逆變技術。該系統(tǒng)發(fā)射機可以根據(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)射時間域電磁法需要的方波；擴展了時間域電磁探測技術，集成了頻率域電磁法和時間域電磁法于一體，實現(xiàn)了大功率可控源電磁測深、瞬變電磁、激電中梯、激電測深、全域視電阻率等多種探測功能。
三是解決了長穩(wěn)時鐘同步控制技術。利用GPS秒脈沖長穩(wěn)時鐘同步技術進一步改進解決了發(fā)射與接收的同步問題，使二者的時鐘同步誤差低于數(shù)據(jù)處理的限差，提高了時鐘同步精度，解決了長期困擾電磁探測領域“時鐘誤差累積”的難題，實現(xiàn)了大功率時間域電磁法。
四是研發(fā)了全域視電阻率技術。在算法方面，基于李貅、張瑩瑩等關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，針對電性源電磁方法成功研發(fā)了全域視電阻率技術，實現(xiàn)了一種時間上不分早晚、距離上不分遠近的全域視電阻率定義和探測方法，克服了可控源音頻大地電磁法（CSAMT）和長偏移距瞬變電磁法（LOTEM）只能在遠區(qū)觀測、短偏移距瞬變電磁法（SOTEM）只能在近區(qū)觀測的局限性。發(fā)射源選擇自由度大，近區(qū)遠區(qū)都可以觀測，克服了設備笨重的不利因素，適用于各種復雜地形；工作效率高、探測深度大、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；采集的電磁場信息豐富，不受偏移距大小的影響，能準確反映地下介質(zhì)的電性分布。研發(fā)了相應的數(shù)據(jù)處理與解釋軟件，實現(xiàn)了全域視電阻率法的實用化。
依托該系統(tǒng)獲得了發(fā)明專利3項，實用新型專利4項；發(fā)表論文6篇，其中SCI論文1篇?！?50kw大功率電磁探測系統(tǒng)”，2022年獲得中國能源化學地質(zhì)工會全國委員會優(yōu)秀職工技術創(chuàng)新成果獎二等獎。2023年獲得陜西省企業(yè)“三新三小”創(chuàng)新競賽一等獎，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。
四、技術應用，在多個項目勘查中效果顯著
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該系統(tǒng)主要應用于深部地質(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、地熱資源勘查等領域。2019年—2024年，“研究中心”利用“150kw大功率電磁深部探測系統(tǒng)”，在中國地質(zhì)科學院、中國地質(zhì)調(diào)查局、陜西自然資源廳、陜西地礦集團等單位20多個項目應用中，勘查效果顯著，項目的野外驗收、成果驗收均獲評優(yōu)秀。
---中國地質(zhì)科學院“CSAMT觀測與井中/巷道激發(fā)極化電性結(jié)構(gòu)探測”項目。該項目是中國地質(zhì)科學院承擔的科技部重點研發(fā)項目--“青藏高原重要礦產(chǎn)資源基地成礦系統(tǒng)深部探測技術與勘查增儲示范”下設課題“典型礦集區(qū)深部地球物理探測技術示范”的物探專項，工區(qū)位于西藏驅(qū)龍礦集區(qū)?！把芯恐行摹蓖ㄟ^150kw大功率張量可控源音頻大地電磁測深和井中/巷道激發(fā)極化測量工作，攻克了井中/巷道激電數(shù)據(jù)采集與處理解釋的多項技術難題，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。成功應用多場源張量可控源音頻大地電磁測深（CSAMT）數(shù)據(jù)進行了三維反演處理，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靶區(qū)。這些成果得到了后續(xù)相關地質(zhì)工作的驗證。
---陜西省地勘基金項目-安康市月河盆地地熱資源調(diào)查項目。陜西省安康市地熱資源調(diào)查，是陜西省自然資源廳地質(zhì)勘查基金項目，該項目關鍵在于圈定地熱靶區(qū)。物化探隊是陜西省地熱協(xié)會第一屆會員單位，物化探隊“研究中心”通過實施150kw大功率可控源音頻大地電磁測深，1:1萬土壤氡氣，以及二維地震綜合物探剖面測量工作，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，圈定了地熱資源開發(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，鉆探驗證顯示賦水斷裂位置與物探成果預測深度誤差不到20米，井口水溫達37.4℃，24小時穩(wěn)定流量370m3。
---陜西地礦集團科研項目-陜西省略陽縣柳樹坪金鋅礦深部構(gòu)造探測研究。該項目是陜西地礦集團科研項目，“研究中心”通過150kw大功率可控源音頻大地電磁測深、激電測深工作，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個深部找礦靶區(qū)，后經(jīng)鉆探和硐探工程驗證，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)境帶來的艱苦，且每個人都放下了自己的兒女情長，一年超過300天堅守生產(chǎn)一線，展現(xiàn)了新時代地質(zhì)人踐行新發(fā)展理念的深刻內(nèi)涵與時代價值。有人要問，是什么支撐著他們在默默地堅守、奉獻？答案只有一個：那就是地質(zhì)人的責任與擔當。
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五、強化科研創(chuàng)新引領新質(zhì)生產(chǎn)力，為陜西新一輪深部找礦突破提供強有力的技術支撐
目前，新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動正在實施，將重點圍繞緊缺和戰(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系統(tǒng)”，突出了地面勘探方法的優(yōu)勢，發(fā)射和接收裝備均位于地表，而對于山地、濕地等勘查人員難以到達的復雜區(qū)域的深部勘查，工帶來極大困難，且工作效率相對低、成本高。
為此，針對復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)。擬通過本次科技創(chuàng)新項目的實施，研發(fā)一套具備深部“地、空”探測能力的地球物理勘查方法技術與儀器裝備，以滿足目前新一輪深部找礦工作的實際需求。
此方法是在研發(fā)的“150kw大功率電磁探測系統(tǒng)”的基礎上，采用地面發(fā)射，無人機空中探測，且具有速度快、成本低、通用性好、可大面積覆蓋等優(yōu)勢，尤其是丘陵等植被發(fā)育和地質(zhì)災害頻發(fā)的復雜地形地表地區(qū)，具有地面勘探手段不可比擬優(yōu)勢，同時也可在隱蔽治災調(diào)查與地質(zhì)災害應急救援工作中發(fā)揮巨大作用。
本次研發(fā)的 150kw 大功率電磁勘查技術方法及裝備，可以推動地球物理深部探測技術設備國產(chǎn)化，有效的提升地勘單位深部探測能力和核心競爭力，為能源資源深部勘查提供重要技術支撐，對提升國家能源資源供應保障能力具有重要意義。
結(jié)語：青春是用來奮斗的。展望未來，物探隊“研究中心”青年團隊，將繼續(xù)堅持以黨的二十大和二十大三中全會精神為指引，以習近平總書記給山東省地礦局第六地質(zhì)大隊全體地質(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，腳踏實地、開拓進取，持續(xù)提升科研水平，發(fā)揮物化探科技創(chuàng)新的關鍵作用，為奮力譜寫中國式現(xiàn)代化建設的陜西新篇章做出應有的貢獻。
