要有一組“透視眼”該多好

　　礦，其實(shí)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(yùn)動(dòng)、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(jì)技術(shù)條件下開發(fā)能獲利為標(biāo)準(zhǔn)，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(dá)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(jí)別。

　　要找到蘊(yùn)藏在巖石內(nèi)部的礦產(chǎn)困難重重：

　　一是對(duì)裸露的巖石，人們可以通過以前積累的經(jīng)驗(yàn)判定，并將裸露出的礦稱為露頭礦。但對(duì)蘊(yùn)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(huì)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(dá)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(duì)此，業(yè)內(nèi)常說“世界上沒有完全相同的礦”。

　　更嚴(yán)峻的是，隨著工業(yè)化程度的逐年加深，人類對(duì)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(jì)，一個(gè)世紀(jì)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(diǎn)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?yàn)?，無論是對(duì)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(yùn)動(dòng)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(duì)深部礦產(chǎn)的勘探能力。

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

　　五方面提升礦產(chǎn)探測(cè)透視力

　　這組“透視眼”具備強(qiáng)大的探測(cè)透視力，在電性結(jié)構(gòu)探測(cè)技術(shù)、密度與磁性結(jié)構(gòu)探測(cè)技術(shù)、速度結(jié)構(gòu)探測(cè)技術(shù)、鉆探及井中探測(cè)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(cè)及鉆探等5個(gè)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(cè)量傳感器和銫光泵磁場(chǎng)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(duì)重力儀，初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。動(dòng)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(jī)；開發(fā)出國(guó)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(shí)現(xiàn)了復(fù)雜地表?xiàng)l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(cè)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(cè)標(biāo)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(dá)到國(guó)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(biāo)達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平；研制出分布式多參數(shù)電磁探測(cè)系統(tǒng)、大功率偽隨機(jī)廣域電磁探測(cè)系統(tǒng)和長(zhǎng)周期分布式大地電磁觀測(cè)系統(tǒng)，改變了我國(guó)多功能電法儀器高度依賴國(guó)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(tái)。

　　在金屬礦地震探測(cè)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(cè)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(cè)交叉站和小型可控震源技術(shù)等方面具有很強(qiáng)的創(chuàng)新性，同時(shí)兼具大型地震采集系統(tǒng)的高分辨、高保真地震信號(hào)實(shí)時(shí)采集功能和超萬(wàn)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(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件，代表了國(guó)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(cè)技術(shù)與裝備方面，實(shí)現(xiàn)了井中電磁波大功率脈沖調(diào)制等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，突破了3000米小口徑多參數(shù)測(cè)井儀器的耐高溫高壓技術(shù)和實(shí)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(cè)井儀等4種地下和井中探測(cè)儀器，技術(shù)指標(biāo)總體達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平，部分達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平；創(chuàng)新了地下和井中探測(cè)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(dòng)化智能化鉆探技術(shù)，實(shí)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(zhǔn)則和優(yōu)化鉆進(jìn)模型，研發(fā)出了巖芯鉆探智能化鉆進(jìn)監(jiān)控硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。

　　還需進(jìn)一步精細(xì)打磨

　　“深部礦產(chǎn)資源勘探技術(shù)”重大項(xiàng)目，是2014年在科技部支持下正式啟動(dòng)的。4年來，在自然資源部中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源研究所的組織下，18個(gè)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(guó)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(cè)到物性探測(cè)、適應(yīng)復(fù)雜地質(zhì)條件的立體探測(cè)技術(shù)體系。今后，我國(guó)向地球深部進(jìn)軍、實(shí)現(xiàn)深部礦產(chǎn)勘探突破有了有力技術(shù)支撐。

　　對(duì)這雙組透視眼，參加驗(yàn)收的專家給予了高度評(píng)價(jià)：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(guó)深部資源勘查技術(shù)自主研發(fā)能力，提升了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。

　　但無論是參加驗(yàn)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(wàn)能的，還需要實(shí)施一系列后續(xù)項(xiàng)目，做進(jìn)一步的精細(xì)打磨。

　　首先，雖然我國(guó)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(biāo)與國(guó)外先進(jìn)水平存在差距。在重磁探測(cè)方面，絕對(duì)重力儀的精度仍需進(jìn)一步提高，動(dòng)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(cè)方面，電磁傳感器的靈敏度、頻帶范圍和噪聲水平還需進(jìn)一步提升、儀器系統(tǒng)的全三維觀測(cè)能力及軟件的多參數(shù)聯(lián)合反演解釋能力有待加強(qiáng)。在金屬礦地震勘探方面，適合于金屬礦探測(cè)的三維高密點(diǎn)長(zhǎng)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(cè)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(jìn)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(guó)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(guó)外相比尚有較大差距。國(guó)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(shí)現(xiàn)了高度商品化。國(guó)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(guó)占據(jù)市場(chǎng)主流。而我國(guó)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(jìn)一步提升儀器工藝和實(shí)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(shí)還要與高新技術(shù)企業(yè)加強(qiáng)合作，加速實(shí)現(xiàn)技術(shù)和裝備研發(fā)成果的商品化。

　　此外，我國(guó)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(dāng)部分依賴進(jìn)口，部分高端電子元器件和傳感器對(duì)我國(guó)高度禁運(yùn)。目前，在中國(guó)市場(chǎng)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(huì)造成性能不穩(wěn)定、甚至整體癱瘓。因此，我國(guó)還需要在芯片、FPGA、ARM、DSP、高位低速ADC、弱信號(hào)檢測(cè)電路等核心電子信息技術(shù)方面進(jìn)行研發(fā)，真正實(shí)現(xiàn)核心技術(shù)不受制于人。

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