要有一組“透視眼”該多好

　　礦，其實就是石頭，只是這些石頭中含有足夠多的人類想利用的元素。專業(yè)說法稱之為有益元素的豐度，即礦石品位，用以區(qū)別礦產(chǎn)的貧富程度。

　　受地質(zhì)運動、元素富集條件等因素影響，各類元素在不同巖體甚至同一巖體中的豐度差別很大。因此，人們以現(xiàn)有經(jīng)濟技術(shù)條件下開發(fā)能獲利為標準，確定了不同礦產(chǎn)可開發(fā)的豐度值，將其稱為工業(yè)品位。如果達到工業(yè)品位的巖石集中連片分布在一定區(qū)域，人們就將其稱為礦體。根據(jù)集中連片分布的平面面積、空間體積的大小，人們將礦體按規(guī)模分為小型、中型、大型、特大型、超大型等不同級別。

　　要找到蘊藏在巖石內(nèi)部的礦產(chǎn)困難重重：

　　一是對裸露的巖石，人們可以通過以前積累的經(jīng)驗判定，并將裸露出的礦稱為露頭礦。但對蘊藏在巖石內(nèi)部的礦產(chǎn)分布區(qū)域、空間邊界、礦體形狀及走向等，人們?nèi)詿o法作出結(jié)論。

　　二是巖石裸露部分所占比例往往很小，山區(qū)的巖石往往會被樹葉、雜草等覆蓋，而山腳下和平原地區(qū)的巖石則被厚厚的土層覆蓋，有的甚至厚達上千米。

　　三是同一礦種的礦體在不同地區(qū)不同巖石、甚至同一地區(qū)同一巖石中賦存形態(tài)、分布規(guī)律都是有區(qū)別的。對此，業(yè)內(nèi)常說“世界上沒有完全相同的礦”。

　　更嚴峻的是，隨著工業(yè)化程度的逐年加深，人類對礦產(chǎn)資源的需求日益旺盛，而露頭礦卻越來越少。不得已，人們將找礦的目光投向地球深部。據(jù)統(tǒng)計，一個世紀來，全球礦產(chǎn)勘探深度已由最初的地表延伸到地下500米以深。其中，人類開發(fā)礦產(chǎn)的最大深度是南非的Western Deep Level金礦，其最深點已到地下4800米處。

　　雖說深部的礦更大更富，但勘探發(fā)現(xiàn)的難度也更大。因為，無論是對巖石內(nèi)部還是覆蓋層以下的情況，人們既看不到也摸不著。

　　要是有雙能穿透覆蓋層或巖石的“透視眼”該有多好！

　　于是，人們總結(jié)已探明礦體與地質(zhì)運動間的關(guān)系，以及其賦存規(guī)律、控礦要素等，形成了系列礦產(chǎn)勘查理論，通過應(yīng)用物理、化學(xué)等手段形成了礦產(chǎn)勘探方法技術(shù)，逐步提高了對深部礦產(chǎn)的勘探能力。

　　這次通過科技部驗收的深部礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)，其實就是中國地質(zhì)人打造的一組“透視眼”，其透視深度可達2000米。有了這組“透視眼”，我國向地球深部進軍、發(fā)掘深礦產(chǎn)資源潛力的能力得到了進一步提升。

　　五方面提升礦產(chǎn)探測透視力

　　這組“透視眼”具備強大的探測透視力，在電性結(jié)構(gòu)探測技術(shù)、密度與磁性結(jié)構(gòu)探測技術(shù)、速度結(jié)構(gòu)探測技術(shù)、鉆探及井中探測技術(shù)等方面取得創(chuàng)新，涉及重磁、電磁、金屬礦地震、井中探測及鉆探等5個方面。

　　在重磁勘探技術(shù)與裝備方面，突破了高靈敏度微重力測量傳感器和銫光泵磁場傳感器核心技術(shù)；成功研制了地面高精度數(shù)字重力儀、地面高精度絕對重力儀，初步實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。動態(tài)激發(fā)核磁共振磁傳感器和銫光泵磁傳感器核心技術(shù)取得重大突破，研制成功兩型磁力儀樣機；開發(fā)出國際一流的重磁數(shù)據(jù)處理反演解釋技術(shù)和軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)了復(fù)雜地表條件下的重、磁、電、震、地—井聯(lián)合等多參量三維聯(lián)合反演解釋技術(shù)。

　　在電法及電磁探測技術(shù)與設(shè)備方面，攻克了高靈敏度寬頻感應(yīng)式電磁傳感器技術(shù)及檢測標定技術(shù)，使電磁傳感器在一致性、穩(wěn)定性和重復(fù)性上達到國外同類產(chǎn)品水平；研發(fā)成功高靈敏度三分量磁通門傳感器，技術(shù)指標達到國際同類產(chǎn)品水平；研制出分布式多參數(shù)電磁探測系統(tǒng)、大功率偽隨機廣域電磁探測系統(tǒng)和長周期分布式大地電磁觀測系統(tǒng)，改變了我國多功能電法儀器高度依賴國外的現(xiàn)狀；創(chuàng)新電磁方法體系，構(gòu)建了適合任意復(fù)雜模型的大規(guī)模三維電磁正反演與可視化解釋軟件平臺。

　　在金屬礦地震探測及處理解釋技術(shù)與裝備方面，研制出適合復(fù)雜山地條件的小型化掃頻可控震源和輕便分布式遙測金屬礦地震勘探采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)在輕便主站、混合遙測交叉站和小型可控震源技術(shù)等方面具有很強的創(chuàng)新性，同時兼具大型地震采集系統(tǒng)的高分辨、高保真地震信號實時采集功能和超萬道采集能力；研發(fā)的金屬礦地震處理、解釋新技術(shù)與軟件系統(tǒng)和三維地震數(shù)據(jù)采集與觀測系統(tǒng)設(shè)計軟件，代表了國內(nèi)最為完善和領(lǐng)先的金屬礦地震數(shù)據(jù)采集和處理解釋方法技術(shù)體系。

　　在地下與井中地球物理探測技術(shù)與裝備方面，實現(xiàn)了井中電磁波大功率脈沖調(diào)制等多項關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，突破了3000米小口徑多參數(shù)測井儀器的耐高溫高壓技術(shù)和實用工藝；研發(fā)了大功率坑—井—地三維電磁成像系統(tǒng)、井間電磁波層析成像系統(tǒng)、井中多道激發(fā)極化儀、大深度小口徑多參數(shù)測井儀等4種地下和井中探測儀器，技術(shù)指標總體達到國際同類產(chǎn)品水平，部分達到國際領(lǐng)先水平；創(chuàng)新了地下和井中探測方法技術(shù)體系，構(gòu)建了功能齊全的地下物探數(shù)據(jù)處理、反演解釋軟件系統(tǒng)。

　　在大深度、小口徑巖芯智能鉆探技術(shù)與裝備方面，自主研制成功4000 米地質(zhì)巖芯鉆探成套裝備和自動化智能化鉆探技術(shù)，實現(xiàn)了系列技術(shù)和工藝的創(chuàng)新；建立了典型孔內(nèi)工況判別準則和優(yōu)化鉆進模型，研發(fā)出了巖芯鉆探智能化鉆進監(jiān)控硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。

　　還需進一步精細打磨

　　“深部礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)”重大項目，是2014年在科技部支持下正式啟動的。4年來，在自然資源部中國地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源研究所的組織下，18個單位、300多名科技人員聯(lián)合攻關(guān)、持續(xù)創(chuàng)新，終于打磨出這組“透視眼”。

　　有了這組“透視眼”，我國全面突破了2000米以淺礦產(chǎn)資源勘探方法、技術(shù)、裝備障礙，形成了從地面到地下、從結(jié)構(gòu)探測到物性探測、適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件的立體探測技術(shù)體系。今后，我國向地球深部進軍、實現(xiàn)深部礦產(chǎn)勘探突破有了有力技術(shù)支撐。

　　對這雙組透視眼，參加驗收的專家給予了高度評價：經(jīng)過4年研發(fā)，在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、儀器設(shè)備研發(fā)與完善、地球物理方法創(chuàng)新和軟件研制等方面形成了系列成果，大幅提高了我國深部資源勘查技術(shù)自主研發(fā)能力，提升了國際競爭力。

　　但無論是參加驗收的專家，還是參與研發(fā)的科技人員都表示：這組“透視眼”并不是萬能的，還需要實施一系列后續(xù)項目，做進一步的精細打磨。

　　首先，雖然我國的深部礦產(chǎn)地球物理勘探技術(shù)體系已經(jīng)建立，但仍有一些技術(shù)指標與國外先進水平存在差距。在重磁探測方面，絕對重力儀的精度仍需進一步提高，動態(tài)激發(fā)核磁共振磁傳感器和銫光泵磁傳感器等仍需攻關(guān)。在電磁探測方面，電磁傳感器的靈敏度、頻帶范圍和噪聲水平還需進一步提升、儀器系統(tǒng)的全三維觀測能力及軟件的多參數(shù)聯(lián)合反演解釋能力有待加強。在金屬礦地震勘探方面，適合于金屬礦探測的三維高密點長排列采集技術(shù)、弱信息提取技術(shù)、綜合解釋技術(shù)等還不完善。在井中探測方面，儀器設(shè)備的發(fā)射功率、噪聲水平、接收靈敏度等尚有提升空間。在鉆探方面，需要進一步研究更大深度、更高智能化的地質(zhì)巖芯鉆探技術(shù)與裝備。

　　其次，我國深部礦產(chǎn)資源勘查技術(shù)與裝備的產(chǎn)業(yè)化和商品化程度與國外相比尚有較大差距。國外由于技術(shù)研發(fā)起步較早，產(chǎn)學(xué)研一體化鏈條完善，目前已實現(xiàn)了高度商品化。國外CG-5、GSM等重磁儀器，V8、GDP-32等電磁儀器，Sercel 428等地震儀器仍在我國占據(jù)市場主流。而我國的核心技術(shù)與裝備剛剛研發(fā)成功，成果的商品化、產(chǎn)業(yè)化程度還較低。因此，需要進一步提升儀器工藝和實用化水平，包括：輕便性、穩(wěn)定性、抗干擾能力、制作工藝等，同時還要與高新技術(shù)企業(yè)加強合作，加速實現(xiàn)技術(shù)和裝備研發(fā)成果的商品化。

　　此外，我國目前研發(fā)的勘探地球物理儀器內(nèi)部所用的高端關(guān)鍵元器件仍有相當部分依賴進口，部分高端電子元器件和傳感器對我國高度禁運。目前，在中國市場上可以獲取的一些高端元器件專用模塊與芯片產(chǎn)品質(zhì)量往往不穩(wěn)定，使用這些“高端元器件”的儀器設(shè)備，會造成性能不穩(wěn)定、甚至整體癱瘓。因此，我國還需要在芯片、FPGA、ARM、DSP、高位低速ADC、弱信號檢測電路等核心電子信息技術(shù)方面進行研發(fā)，真正實現(xiàn)核心技術(shù)不受制于人。

　　要真正實現(xiàn)我國深部礦產(chǎn)資源的透明化、立體化探測，任重而道遠，仍需廣大科研人員團結(jié)一心、再接再厲，為祖國的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查事業(yè)奉獻力量。