“楊文采院士是地球物理學(xué)家，中國大陸科學(xué)鉆探主要參與者，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所研究員。2005年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。楊文采在泛函分析的基礎(chǔ)上建立了一個(gè)對(duì)各種勘探地球物理方法都適用的反演理論框架，改進(jìn)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(yīng)用于礦產(chǎn)勘查及建設(shè)工程基礎(chǔ)調(diào)查，對(duì)大陸科學(xué)鉆探主孔巖性構(gòu)造進(jìn)行了預(yù)測(cè)，后續(xù)的巖心鉆探結(jié)果基本證實(shí)。”9月22日下午，當(dāng)記者來到2016中國國際礦業(yè)大會(huì)礦產(chǎn)勘查技術(shù)-地球物理技術(shù)論壇現(xiàn)場，論壇主持人——中國地質(zhì)調(diào)查局總工程師嚴(yán)光生對(duì)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(zhì)調(diào)查局首次設(shè)立的勘查技術(shù)論壇上，與會(huì)嘉賓圍繞空中、地面、地下深部勘查技術(shù)等方面進(jìn)行了充分的探討。
　　關(guān)于雅江地球科學(xué)的話題
　　“在松潘-甘孜復(fù)理石盆地，三疊紀(jì)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(jì)濁流環(huán)境。雅江地區(qū)的復(fù)理石沉積包括一些結(jié)晶基地巖石穹窿，表現(xiàn)為出露的復(fù)理石盆地的根。2003年，一家石油公司在這里進(jìn)行了勘探，發(fā)現(xiàn)了很多寶藏,比如初露的復(fù)理石盆地的根。在里面有各種各樣的紅色層級(jí)，慢慢滲透到表面上來,老舊的層級(jí)和新的層級(jí)重疊在一起。第一層級(jí)含有一些結(jié)晶的巖石，我們把它稱作新鮮的盆地。礦體之上的復(fù)理石巖表面結(jié)構(gòu)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(gè)個(gè)奧秘。
　　“為什么鋰出現(xiàn)在雅江復(fù)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(gòu)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(duì)地殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，得到各層構(gòu)造的密度分區(qū)圖；用重力數(shù)據(jù)推斷出雅江復(fù)理石盆地的動(dòng)力學(xué)過程，將其劃分為3個(gè)不同的階段：第一個(gè)階段在新生代之前，雅江地區(qū)的構(gòu)造演化與松潘-甘孜地塊是相同的。但是在新生代的時(shí)候，雅江地區(qū)的地殼結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，大洋板塊往下，兩個(gè)大地板塊匯聚到一起，大海變得越來越小，很多層級(jí)在這個(gè)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(fù)理石盆地中，為后來鋰輝石礦化提供了物質(zhì)來源。在第二階段，當(dāng)海水一直流下來的時(shí)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(dāng)中的巖漿房。因?yàn)榈貧r石的固結(jié)和重結(jié)晶變質(zhì)，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(fù)理石盆地底部形成，受到?jīng)_蝕的地表物質(zhì)填充了盆地，形成了巨厚的復(fù)理石沉積。上地殼流變得更加密集，形成三種不同的結(jié)構(gòu)，下地殼流能夠腐蝕其它地殼，在中地殼流變成物質(zhì)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(fù)理石盆地，后造山熱流上涌產(chǎn)生低粘度下地殼流,使復(fù)理石盆地得到抬升和沖蝕 ，雅江地區(qū)變成一個(gè)殘留復(fù)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(jié)論。”楊文采介紹，當(dāng)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(fù)理石盆地底部，巖漿熱液作用導(dǎo)致鋰礦化，產(chǎn)生最初的鋰輝石礦體；當(dāng)?shù)貧ぴ龊裆仙?，并風(fēng)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(jià)值的能源資源；對(duì)圍巖和礦體進(jìn)行化學(xué)分析的測(cè)試，驗(yàn)證了鋰礦成礦作用模型。復(fù)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(shù)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(dǎo)師，長期從事航空地理遙控技術(shù)研究和科學(xué)管理工作，榮獲國家省部級(jí)科技獎(jiǎng)，出版多部專著。”主持人把下一位嘉賓請(qǐng)到了臺(tái)上。
　　“‘十二五’以來，能源和礦產(chǎn)資源更加呈現(xiàn)剛性需求，國家持續(xù)加強(qiáng)了戰(zhàn)略性資源的地質(zhì)調(diào)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(jìn)‘空地一體化’戰(zhàn)略，各地加大了對(duì)航空物探異常的查證，全國新發(fā)現(xiàn)了一批礦床和礦產(chǎn)地。”熊盛青教授介紹，國家“863”計(jì)劃主題項(xiàng)目《航空地球物理勘查技術(shù)與裝備》等的實(shí)施，促進(jìn)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(shù)體系，尤其是航磁全軸梯度測(cè)量技術(shù)、航空重力測(cè)量技術(shù)和航空電磁測(cè)量技術(shù)得到快速發(fā)展。
　　“在航空地理物理勘查技術(shù)方面，我國取得了多項(xiàng)進(jìn)展。”熊盛青說，首先，航磁測(cè)量技術(shù)實(shí)現(xiàn)多參量測(cè)量，航磁全軸梯度勘查系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用；其次，研制成功航磁三分量測(cè)量系統(tǒng)樣機(jī)，試驗(yàn)飛行取得了可靠的數(shù)據(jù)，為開展航磁矢量測(cè)量奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；第三，研制集成無人機(jī)航磁測(cè)量系統(tǒng)，初步達(dá)到實(shí)用化；第四，航空重力勘查技術(shù)的理論和裝備研發(fā)取得突破，研制出新型航空重力測(cè)量系統(tǒng)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。新型航空重力儀廣泛應(yīng)用于陸海油氣調(diào)查和勘查，在黃海、渤海、新疆、塔里木等陸海區(qū)域油氣調(diào)查中得到廣泛應(yīng)用，獲取了大量高精度航空重力數(shù)據(jù)。
　　“在航空電磁測(cè)量技術(shù)方面，時(shí)間域測(cè)量技術(shù)發(fā)展迅速，開始工程化應(yīng)用。”熊盛青介紹了系統(tǒng)的發(fā)展：直升機(jī)時(shí)間域航空電磁勘查系統(tǒng)目前已達(dá)到實(shí)用化，攻克了磁矩、噪聲、深度等關(guān)鍵技術(shù)，用于金屬礦產(chǎn)勘查和地下找水，在河南、內(nèi)蒙古和黑龍江等地開展了礦產(chǎn)勘查、水文地質(zhì)勘查應(yīng)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(shí)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(shí)用化奠定基礎(chǔ)。
　　先進(jìn)的技術(shù)要在實(shí)踐中得到證實(shí)。在談到航空地球物理勘查技術(shù)應(yīng)用取得了哪些實(shí)現(xiàn)效果時(shí)，熊教授介紹：一是被廣泛用于中國航空航天領(lǐng)域，2011年以來，在重點(diǎn)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(diào)查和綜合地質(zhì)研究，為找礦快速突破提供了豐富的異常信息、基礎(chǔ)資料及綜合研究成果，完成航空物探測(cè)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(yù)測(cè)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(chǎn)地118處。二是空地一體化助推找礦突破。航空重力測(cè)量在新疆進(jìn)行油氣空間探測(cè)，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(rèn)識(shí)；優(yōu)選5處重點(diǎn)油氣預(yù)測(cè)區(qū)塊，為區(qū)域油氣調(diào)查評(píng)價(jià)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(zhì)構(gòu)造－礦產(chǎn)預(yù)測(cè)系列圖、全國航磁油氣調(diào)查成果圖，為深化全國大地構(gòu)造研究、油氣資源遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)做出了貢獻(xiàn)。基本摸清全國鐵礦資源潛力，預(yù)測(cè)全國鐵礦資源量約1935億噸、已探明儲(chǔ)量601億噸、資源潛力約1334億噸。
　　“以滿足國家需求為導(dǎo)向，以國際先進(jìn)水平和增強(qiáng)生產(chǎn)能力為目標(biāo)，以關(guān)鍵技術(shù)研究為突破口，以提高航空物探測(cè)量系統(tǒng)整體性能和測(cè)量精度為重點(diǎn)，在技術(shù)水平與調(diào)查能力等方面得到快速發(fā)展。”熊盛青向與會(huì)者介紹了航空地球物理探測(cè)技術(shù)的明確發(fā)展目標(biāo)：提高探測(cè)分辨率、探測(cè)深度和探測(cè)效率，發(fā)展航磁矢量測(cè)量和全張量測(cè)量技術(shù)，自主研制勘查系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)航磁多參量測(cè)量；研制適用于資源勘查和環(huán)境監(jiān)測(cè)的新型高能量分辨航空伽馬能譜測(cè)量系統(tǒng)；大力發(fā)展航空重力和航空重力梯度測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)儀器和軟件的國產(chǎn)化；開發(fā)大磁矩時(shí)間域航空電磁測(cè)量系統(tǒng)，探測(cè)深度達(dá)到800米~1200米，為深部找礦和環(huán)境調(diào)查提供新的技術(shù)手段等。
　　彩虹無人機(jī)大幅度提高作業(yè)質(zhì)量
　　“石文研究員現(xiàn)任中國航天空氣動(dòng)力技術(shù)研究院無人機(jī)飛行器總體設(shè)計(jì)師，是這個(gè)領(lǐng)域里著名的專家，長期從事飛行機(jī)的總體和氣動(dòng)力設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)階段，技術(shù)經(jīng)驗(yàn)豐富。作為總體和氣動(dòng)力技術(shù)負(fù)責(zé)人，牽頭突破了多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，取得了很多豐碩成果。”嚴(yán)光生總工程師的介紹，把與會(huì)者帶到了無人機(jī)的世界。
　　“我們知道，航空物探既是一個(gè)長時(shí)間的枯燥工作，也是一個(gè)超低空飛行的危險(xiǎn)工作。而無人機(jī)沒有駕駛員，能夠自主飛行，尤其是比較長航時(shí)的遠(yuǎn)程，它可以晝夜飛行，現(xiàn)在達(dá)到連續(xù)飛行50多個(gè)小時(shí)，未來幾年可以中低空飛行100多個(gè)小時(shí)，過兩年航程可以達(dá)到1萬公里，一次出動(dòng)作業(yè)時(shí)間大幅度增加，作業(yè)效率大幅度提高。”談到無人機(jī)的發(fā)展，石文研究員信心滿滿。
　　“近些年來，我們?cè)跓o人機(jī)發(fā)展方面取得了顯著成效：2013年，我們與中國地調(diào)局物化探所和航遙中心合作，將無人機(jī)用于航空物探，航磁和航放的技術(shù)改裝和初期試驗(yàn)，2014年進(jìn)行了改進(jìn)，2015年進(jìn)一步完善，實(shí)現(xiàn)無人機(jī)平臺(tái)與航磁航放系統(tǒng)集成，解決了無人機(jī)航磁航放系統(tǒng)總體、氣動(dòng)、電磁兼容綜合集成等方面的技術(shù)問題；在國內(nèi)外首次實(shí)現(xiàn)搭載多參數(shù)航空物探載荷的中小型無人機(jī)航空物探綜合站。”
　　石文介紹，在關(guān)鍵應(yīng)用方面，解決了超低空地形跟隨技術(shù)；通過電子地圖的加載與顯示，解決了規(guī)劃過程中航跡點(diǎn)添加、編輯、作業(yè)區(qū)域確定、航線間距等問題；對(duì)于一些要跨越的大高度山體障礙，通過提供友好的人機(jī)交互界面、航跡點(diǎn)編輯、輔助工具等，方便了任務(wù)航跡規(guī)劃，增強(qiáng)了危險(xiǎn)點(diǎn)自動(dòng)提取與高度切換航跡點(diǎn)添加功能；突破低成本、超低空飛行遠(yuǎn)程測(cè)控技術(shù)，通過海事衛(wèi)星、超短波電臺(tái)等技術(shù)手段，成功實(shí)現(xiàn)大范圍、超遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信。
　　先進(jìn)的技術(shù)需要成果的驗(yàn)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(shì)，數(shù)據(jù)采樣密度較大，具備較強(qiáng)的實(shí)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(yīng)用示范工作，設(shè)計(jì)工作量10000測(cè)線公里，實(shí)際完成工作量11651測(cè)線公里，超額完成了任務(wù)，測(cè)線分布均勻，保持比較好，滿足了設(shè)計(jì)要求。
　　“我們?cè)搁_放心態(tài)，與國內(nèi)無人機(jī)同行及地質(zhì)調(diào)查部門開展廣泛合作，促進(jìn)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(shù)潛能及發(fā)展相互結(jié)合，為無人機(jī)成為我國未來的主力航空物探裝備之一做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。”石文表示。
　　電磁探測(cè)技術(shù)須向三維進(jìn)軍
　　“林品榮是中國地質(zhì)科學(xué)院的高級(jí)教授，主要從事電磁技術(shù)探測(cè)研究，組織承擔(dān)了國家重大的儀器設(shè)備和863的一些重點(diǎn)項(xiàng)目，對(duì)我國自主大深度、多功能電磁探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究并進(jìn)行推廣。”隨著嚴(yán)光生總工程師的介紹，又把與會(huì)者帶入了一個(gè)三維探測(cè)的世界。
　　“我們知道，電磁探測(cè)技術(shù)以獲取的參量多，探測(cè)深度大，在地質(zhì)調(diào)查和深部探測(cè)研究中得到廣泛應(yīng)用，特別是在多金屬礦產(chǎn)、地下水資源、油氣資源和深部地質(zhì)結(jié)構(gòu)探測(cè)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(zhì)調(diào)查中應(yīng)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(cè)深相結(jié)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(cè)深度的限制，主要適用于中淺部（2000米內(nèi)）的資源勘查。目前國外正在向更大的大功率或級(jí)聯(lián)式的大功率大深度全三維電磁探測(cè)方向研究發(fā)展。
　　林品榮介紹，在國內(nèi)，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所開發(fā)了可控源音頻大地電磁測(cè)深與大地電磁測(cè)深相結(jié)合的SEP系統(tǒng)。中南大學(xué)開發(fā)出超過100KW的廣域電磁法系統(tǒng)。中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所在國家“863”重點(diǎn)項(xiàng)目支持下，開發(fā)出60KW的國產(chǎn)大功率多功能電磁法系統(tǒng)（DEM-V），實(shí)現(xiàn)了時(shí)間域激電、頻率域激電、可控源音頻大地電磁測(cè)深、音頻大地電磁測(cè)深的測(cè)量，填補(bǔ)了國內(nèi)空白,并取得了良好的應(yīng)用效果。
　　“總體來講，國內(nèi)開發(fā)的儀器大部分是樣機(jī)，基本上是適用于一維二維探測(cè)。而地下地質(zhì)體大多呈現(xiàn)二維三維的分布，所以說現(xiàn)有技術(shù)不能滿足地下三維地質(zhì)體的精細(xì)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(cè)技術(shù)，滿足復(fù)雜條件下的二三維探查需要。”林品榮提出了三維電磁探測(cè)技術(shù)的研究目標(biāo)。