“楊文采院士是地球物理學家，中國大陸科學鉆探主要參與者，中國地質科學院地質研究所研究員。2005年當選為中國科學院院士。楊文采在泛函分析的基礎上建立了一個對各種勘探地球物理方法都適用的反演理論框架，改進了多種地震反演方法。以混沌理論、非線性地震反演方法，開拓了非線性地震反演的新方向，將該理論與方法應用于礦產勘查及建設工程基礎調查，對大陸科學鉆探主孔巖性構造進行了預測，后續(xù)的巖心鉆探結果基本證實。”9月22日下午，當記者來到2016中國國際礦業(yè)大會礦產勘查技術-地球物理技術論壇現(xiàn)場，論壇主持人——中國地質調查局總工程師嚴光生對演講嘉賓的介紹，把我們的思緒帶到了地球深部的研究世界。在中國地質調查局首次設立的勘查技術論壇上，與會嘉賓圍繞空中、地面、地下深部勘查技術等方面進行了充分的探討。
　　關于雅江地球科學的話題
　　“在松潘-甘孜復理石盆地，三疊紀沉積主要是大陸邊緣斜坡的濁積巖相礦床，這里有與濁積巖相礦床相似的泥巖和灰?guī)r，位于被深水覆蓋的大陸坡上的三疊紀濁流環(huán)境。雅江地區(qū)的復理石沉積包括一些結晶基地巖石穹窿，表現(xiàn)為出露的復理石盆地的根。2003年，一家石油公司在這里進行了勘探，發(fā)現(xiàn)了很多寶藏,比如初露的復理石盆地的根。在里面有各種各樣的紅色層級，慢慢滲透到表面上來,老舊的層級和新的層級重疊在一起。第一層級含有一些結晶的巖石，我們把它稱作新鮮的盆地。礦體之上的復理石巖表面結構有的像海綿一樣，有的像水晶一樣透明。”楊院士通過PPT上面圖像，給我們揭示了地層深部的一個個奧秘。
　　“為什么鋰出現(xiàn)在雅江復理石殘留盆地中？鋰怎樣變成鋰輝石礦？鋰輝石礦怎樣抬升接近地表，成為可開采的礦？”為了回答這些問題,楊文采為我們分析了雅江盆地的構造演化和鋰輝石礦化的成因。
　　“首先，我們利用三維密度成像方法對地殼結構進行分析，得到各層構造的密度分區(qū)圖；用重力數(shù)據(jù)推斷出雅江復理石盆地的動力學過程，將其劃分為3個不同的階段：第一個階段在新生代之前，雅江地區(qū)的構造演化與松潘-甘孜地塊是相同的。但是在新生代的時候，雅江地區(qū)的地殼結構發(fā)生了很大的變化，大洋板塊往下，兩個大地板塊匯聚到一起，大海變得越來越小，很多層級在這個階段形成了，所以松潘甘孜和錢塘江輻射到西邊的古特提斯洋中。古特提斯洋的海水在俯沖過程中向下滲入地幔，鋰的密度遠遠輕于海水中的鈉和鉀，難以在俯沖過程中向下滲入地幔。古特提斯洋的海水中的鋰可以累積在海底，在俯沖過程中沉積在復理石盆地中，為后來鋰輝石礦化提供了物質來源。在第二階段，當海水一直流下來的時候，巖石變濕，溫度開始變高，造成巖石圈部分發(fā)生了熔融，形成了地殼當中的巖漿房。因為地殼巖石的固結和重結晶變質，上面形成豐富的鋰礦沉積，繼續(xù)穩(wěn)固并向下方蔓延。鋰輝石礦在復理石盆地底部形成，受到?jīng)_蝕的地表物質填充了盆地，形成了巨厚的復理石沉積。上地殼流變得更加密集，形成三種不同的結構，下地殼流能夠腐蝕其它地殼，在中地殼流變成物質向上擠出，使得中地殼增厚。在第三階段，青藏高原的下地殼流東行到雅江復理石盆地，后造山熱流上涌產生低粘度下地殼流,使復理石盆地得到抬升和沖蝕 ，雅江地區(qū)變成一個殘留復理石盆地，鋰輝石沉積在近地表出露。”
　　“通過以上分析，我們得出結論。”楊文采介紹，當海洋中的鹽水向下滲透，穿過俯沖帶，富鋰鹽水在浮力影響下集聚在海底；之后在雅江復理石盆地底部，巖漿熱液作用導致鋰礦化，產生最初的鋰輝石礦體；當?shù)貧ぴ龊裆仙?，并風化和沖蝕之后，鋰輝石沉積才能抬升到近地表，成為具有開發(fā)價值的能源資源；對圍巖和礦體進行化學分析的測試，驗證了鋰礦成礦作用模型。復理石盆地在全世界廣泛分布，它們其中的一些盆地已經(jīng)抬升，鋰輝石具有開發(fā)潛力。
　　航空地球物理勘查技術快速發(fā)展
　　“熊盛青是中國國土資源航空勘探遙感中心副主任、總工程師、博士生導師，長期從事航空地理遙控技術研究和科學管理工作，榮獲國家省部級科技獎，出版多部專著。”主持人把下一位嘉賓請到了臺上。
　　“‘十二五’以來，能源和礦產資源更加呈現(xiàn)剛性需求，國家持續(xù)加強了戰(zhàn)略性資源的地質調查與勘查工作，航空物探工作量保持在每年約50萬公里~60萬公里。通過推進‘空地一體化’戰(zhàn)略，各地加大了對航空物探異常的查證，全國新發(fā)現(xiàn)了一批礦床和礦產地。”熊盛青教授介紹，國家“863”計劃主題項目《航空地球物理勘查技術與裝備》等的實施，促進了我國航空物探自主創(chuàng)新，形成了以自主研發(fā)儀器為主的現(xiàn)代化航空物探技術體系，尤其是航磁全軸梯度測量技術、航空重力測量技術和航空電磁測量技術得到快速發(fā)展。
　　“在航空地理物理勘查技術方面，我國取得了多項進展。”熊盛青說，首先，航磁測量技術實現(xiàn)多參量測量，航磁全軸梯度勘查系統(tǒng)實現(xiàn)工程化應用；其次，研制成功航磁三分量測量系統(tǒng)樣機，試驗飛行取得了可靠的數(shù)據(jù)，為開展航磁矢量測量奠定了堅實基礎；第三，研制集成無人機航磁測量系統(tǒng)，初步達到實用化；第四，航空重力勘查技術的理論和裝備研發(fā)取得突破，研制出新型航空重力測量系統(tǒng)，填補了國內空白。新型航空重力儀廣泛應用于陸海油氣調查和勘查，在黃海、渤海、新疆、塔里木等陸海區(qū)域油氣調查中得到廣泛應用，獲取了大量高精度航空重力數(shù)據(jù)。
　　“在航空電磁測量技術方面，時間域測量技術發(fā)展迅速，開始工程化應用。”熊盛青介紹了系統(tǒng)的發(fā)展：直升機時間域航空電磁勘查系統(tǒng)目前已達到實用化，攻克了磁矩、噪聲、深度等關鍵技術，用于金屬礦產勘查和地下找水，在河南、內蒙古和黑龍江等地開展了礦產勘查、水文地質勘查應用，發(fā)現(xiàn)多處航空電磁異常，獲取了高精度的電性參數(shù)信息。固定翼時間域航空電磁勘查系統(tǒng)試飛成功，并獲取可靠數(shù)據(jù)，為實用化奠定基礎。
　　先進的技術要在實踐中得到證實。在談到航空地球物理勘查技術應用取得了哪些實現(xiàn)效果時，熊教授介紹：一是被廣泛用于中國航空航天領域，2011年以來，在重點成礦區(qū)帶和重要油氣盆地開展了1∶5萬高精度航空物探調查和綜合地質研究，為找礦快速突破提供了豐富的異常信息、基礎資料及綜合研究成果，完成航空物探測量300萬千米以上，覆蓋面積100萬平方千米以上；發(fā)現(xiàn)異常23000處，劃分找礦預測區(qū)491處；查證航磁異常938處；發(fā)現(xiàn)鐵、銅、鉛、鋅、鈾等金屬礦產地118處。二是空地一體化助推找礦突破。航空重力測量在新疆進行油氣空間探測，提出塔里木盆地前寒武系發(fā)育“裂-坳沉積體系”烴源巖的新認識；優(yōu)選5處重點油氣預測區(qū)塊，為區(qū)域油氣調查評價與戰(zhàn)略選區(qū)提供參考信息。三是編制出版了首套中國陸域航磁－地質構造－礦產預測系列圖、全國航磁油氣調查成果圖，為深化全國大地構造研究、油氣資源遠景評價做出了貢獻?；久迦珖F礦資源潛力，預測全國鐵礦資源量約1935億噸、已探明儲量601億噸、資源潛力約1334億噸。
　　“以滿足國家需求為導向，以國際先進水平和增強生產能力為目標，以關鍵技術研究為突破口，以提高航空物探測量系統(tǒng)整體性能和測量精度為重點，在技術水平與調查能力等方面得到快速發(fā)展。”熊盛青向與會者介紹了航空地球物理探測技術的明確發(fā)展目標：提高探測分辨率、探測深度和探測效率，發(fā)展航磁矢量測量和全張量測量技術，自主研制勘查系統(tǒng)，全面實現(xiàn)航磁多參量測量；研制適用于資源勘查和環(huán)境監(jiān)測的新型高能量分辨航空伽馬能譜測量系統(tǒng)；大力發(fā)展航空重力和航空重力梯度測量技術，實現(xiàn)儀器和軟件的國產化；開發(fā)大磁矩時間域航空電磁測量系統(tǒng)，探測深度達到800米~1200米，為深部找礦和環(huán)境調查提供新的技術手段等。
　　彩虹無人機大幅度提高作業(yè)質量
　　“石文研究員現(xiàn)任中國航天空氣動力技術研究院無人機飛行器總體設計師，是這個領域里著名的專家，長期從事飛行機的總體和氣動力設計實驗階段，技術經(jīng)驗豐富。作為總體和氣動力技術負責人，牽頭突破了多項關鍵技術，取得了很多豐碩成果。”嚴光生總工程師的介紹，把與會者帶到了無人機的世界。
　　“我們知道，航空物探既是一個長時間的枯燥工作，也是一個超低空飛行的危險工作。而無人機沒有駕駛員，能夠自主飛行，尤其是比較長航時的遠程，它可以晝夜飛行，現(xiàn)在達到連續(xù)飛行50多個小時，未來幾年可以中低空飛行100多個小時，過兩年航程可以達到1萬公里，一次出動作業(yè)時間大幅度增加，作業(yè)效率大幅度提高。”談到無人機的發(fā)展，石文研究員信心滿滿。
　　“近些年來，我們在無人機發(fā)展方面取得了顯著成效：2013年，我們與中國地調局物化探所和航遙中心合作，將無人機用于航空物探，航磁和航放的技術改裝和初期試驗，2014年進行了改進，2015年進一步完善，實現(xiàn)無人機平臺與航磁航放系統(tǒng)集成，解決了無人機航磁航放系統(tǒng)總體、氣動、電磁兼容綜合集成等方面的技術問題；在國內外首次實現(xiàn)搭載多參數(shù)航空物探載荷的中小型無人機航空物探綜合站。”
　　石文介紹，在關鍵應用方面，解決了超低空地形跟隨技術；通過電子地圖的加載與顯示，解決了規(guī)劃過程中航跡點添加、編輯、作業(yè)區(qū)域確定、航線間距等問題；對于一些要跨越的大高度山體障礙，通過提供友好的人機交互界面、航跡點編輯、輔助工具等，方便了任務航跡規(guī)劃，增強了危險點自動提取與高度切換航跡點添加功能；突破低成本、超低空飛行遠程測控技術，通過海事衛(wèi)星、超短波電臺等技術手段，成功實現(xiàn)大范圍、超遠距離的數(shù)據(jù)實時通信。
　　先進的技術需要成果的驗證，石文介紹，在黑龍江嫩江縣多寶山整裝勘查區(qū)，CH-3航空物探系統(tǒng)在大比例尺作業(yè)飛行中具有較大優(yōu)勢，數(shù)據(jù)采樣密度較大，具備較強的實際作業(yè)能力。2015年，在新疆喀什地區(qū)開展了1∶2.5萬航磁應用示范工作，設計工作量10000測線公里，實際完成工作量11651測線公里，超額完成了任務，測線分布均勻，保持比較好，滿足了設計要求。
　　“我們愿開放心態(tài)，與國內無人機同行及地質調查部門開展廣泛合作，促進共同發(fā)展，以突破傳統(tǒng)概念制約和提倡創(chuàng)新為主題，將航空物探需求和工業(yè)部門的技術潛能及發(fā)展相互結合，為無人機成為我國未來的主力航空物探裝備之一做出應有的貢獻。”石文表示。
　　電磁探測技術須向三維進軍
　　“林品榮是中國地質科學院的高級教授，主要從事電磁技術探測研究，組織承擔了國家重大的儀器設備和863的一些重點項目，對我國自主大深度、多功能電磁探測系統(tǒng)進行了研究并進行推廣。”隨著嚴光生總工程師的介紹，又把與會者帶入了一個三維探測的世界。
　　“我們知道，電磁探測技術以獲取的參量多，探測深度大，在地質調查和深部探測研究中得到廣泛應用，特別是在多金屬礦產、地下水資源、油氣資源和深部地質結構探測等方面發(fā)揮越來越大的作用。”
　　林品榮教授首先介紹了國外這方面發(fā)展的情況：加拿大鳳凰地球物理公司開發(fā)了以30KW為主的V8多功能電法系統(tǒng)，在我國的地質調查中應用效果較好，超過了200套；加拿大礦泰公司開發(fā)了大功率的激電與音頻大地電磁測深相結合的全景三維分布式電磁法系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的人工源電磁法部分，受發(fā)射功率和探測深度的限制，主要適用于中淺部（2000米內）的資源勘查。目前國外正在向更大的大功率或級聯(lián)式的大功率大深度全三維電磁探測方向研究發(fā)展。
　　林品榮介紹，在國內，中國科學院地質與地球物理研究所開發(fā)了可控源音頻大地電磁測深與大地電磁測深相結合的SEP系統(tǒng)。中南大學開發(fā)出超過100KW的廣域電磁法系統(tǒng)。中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所在國家“863”重點項目支持下，開發(fā)出60KW的國產大功率多功能電磁法系統(tǒng)（DEM-V），實現(xiàn)了時間域激電、頻率域激電、可控源音頻大地電磁測深、音頻大地電磁測深的測量，填補了國內空白,并取得了良好的應用效果。
　　“總體來講，國內開發(fā)的儀器大部分是樣機，基本上是適用于一維二維探測。而地下地質體大多呈現(xiàn)二維三維的分布，所以說現(xiàn)有技術不能滿足地下三維地質體的精細勘查?；谶@種現(xiàn)狀，我們提出研發(fā)大功率、大深度勘查的三維電磁探測技術，滿足復雜條件下的二三維探查需要。”林品榮提出了三維電磁探測技術的研究目標。