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地球物理探测技术装备就是其中之一,我国电磁

2020-01-22 16:40

自然资源部中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所牵头实施的国家重大科学仪器设备开发专项《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目在京正式通过科技部组织的综合验收。项目研发的160千瓦多功能电磁测量系统等成果,填补了国内空白。  目前,我国地球物理电磁探测方法技术研究主要聚焦于二维测量方法技术,包括仪器研制、测量方法研究、数据处理与正反演模拟,基本是围绕二维测量方式开展工作,往往不能比较全面地获得反映地下地质体空间展布的探测数据,从而制约了电磁探测技术的应用效果。  而大深度三维电磁探测系统则采用分布式阵列测量技术,可以对多条测线、多个测点进行同步观测,从而获取高质量的三维观测数据和较全面的地下地质体信息,为地下目标地质体的精细解释与推断提供更多的地球物理依据。  2011年,《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目正式立项,由物化探所牵头组织实施,物化探所、重庆地质仪器厂、成都理工大学、中国科学技术大学、吉林大学、自然资源部中国地质调查局西安地质调查中心和南京地质调查中心、安徽省勘查技术院等单位共同承担。项目将致力于研发工程化的大深度电磁探测系统,研究内容包括仪器开发与工程化、软件开发与集成、系统试验与应用三大方面。  经过几年的努力,科研人员成功攻克了超大功率发射机技术、分布式同步测量、电磁二、三维正反演等一系列关键技术,在三维电磁探测方法研究、仪器开发与工程化、软件开发与集成、系统试验与应用示范等方面取得重要成果。  在仪器开发与工程化方面,科研人员生产出160千瓦、30千瓦、5千瓦系列多功能电磁法(CSAMT、TDIP/FDIP)发射机8台套、分布式多功能电磁法(AMT/MT、CSAMT、TDIP/FDIP)接收机150部、频率域感应式磁传感器90部、10千瓦瞬变电磁发射机4台套、瞬变电磁三分量接收机60部、三分量高温超导磁强计10部、三分量时间域感应式磁传感器60部、三分量磁通门磁场传感器2部。仪器技术指标与国外同类商品化产品相当且部分指标优于国外同类商品化产品。  在软件开发与集成方面,科研人员开发集成了五种电法方法(MT/AMT、CSAMT、TDIP、SIP、TEM)集数据管理、人机交互建模、数据成图、数据预处理与正反演为一体的三维电磁探测软件系统,可方便快捷的浏览数据与输出图形图像。开发软件与其他商品化软件相比,其正反演功能、跨平台运行等方面具有优势。  在系统试验应用方面,科研人员利用开发的方法技术系统在河北文安野外试验场、北京市大兴野外试验场、甘肃柳园花牛山铅锌矿区、甘肃柳园花牛山金矿区等13个试验区开展了试验研究和应用示范,建立了各试验区的地质—电性模型,圈定了找矿靶区7处。  该项目研发的大深度三维电磁探测系统,可全面实现时间域激电法多种电磁探测技术方法的三维测量工作,结合高精度GPS与恒温晶体的混合同步技术,可实现多测站、多分量全天候的阵列式同步测量,获取更高分辨率的电磁三维测量数据。专家组一致认为,项目提交验收的资料齐全,圆满完成了各项目标任务,达到了考核指标要求,同意项目通过验收。  《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目的顺利验收标志着我国电法勘探技术实现了由二维测量向三维测量的跨越式发展。同时该项目的研究也将为我国“三深一土”战略实施提供有力的方法技术支撑,可广泛应用于深部资源勘查、城市地下空间探测、深部地质结构探测和三维地质填图等领域。

我国电磁勘探技术实现由二维向三维测量的跨越式发展

来源:中国自然资源报作者:高慧丽 王路阔

地球物理探测技术装备就是其中之一,我国电磁勘探技术实现由二维向三维测量的跨越式发展。科技日报北京9月18日电自然资源部中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所牵头实施的国家重大科学仪器设备开发专项《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目,9月17日在京正式通过科技部组织的综合验收。

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据介绍,该项目提交了一整套拥有自主知识产权工程化的大深度三维电磁探测技术系统,将为我国“三深一土”战略实施提供有力的方法技术支撑,可广泛应用于深部资源勘查、城市地下空间探测、深部地质结构探测和三维地质填图等领域,标志着我国电磁勘探技术成功实现由二维测量向三维测量的转型升级和跨越式发展。

野外试验现场

该项目作为2011年中央财政设立国家重大科学仪器设备开发专项资金的首批项目,致力于研发工程化的大深度三维电磁探测系统,研究工作包括仪器开发与工程化、软件开发与集成、系统试验与应用三大方面,旨在形成具有我国自主知识产权的大深度三维电磁探测系统,支撑我国科学仪器设备科技创新,打破国外垄断,填补地球物理电磁高精度测量设备国内空白,更好地服务国家能源资源勘查工作。

工欲善其事,必先利其器。向地球深部进军,急需探向地球深部、揭开深部奥秘的“武器”。地球物理探测技术装备就是其中之一。

项目创新发展思路,联合高等院校和地勘单位,创新形成了一条产、学、研、用紧密结合的发展道路。物化探所作为牵头组织实施单位,与重庆地质仪器厂、成都理工大学、中国科学技术大学、吉林大学、自然资源部中国地质调查局西安地质调查中心和南京地质调查中心、安徽省勘查技术院7家单位开展合作。历经5年,攻克了超大功率发射机技术、分布式同步测量、电磁二、三维正反演等一系列关键技术,在三维电磁探测方法研究、仪器开发与工程化、软件开发与集成、系统试验与应用示范等方面取得重要成果。

地球物理探测,即通过观测和研究各种地球物理场及其变化来探测地层岩性、地质构造等,是“透视”地球内部的重要手段。长期以来,我国大型地球物理探测装备和核心软件几乎全部依赖进口。自然资源部中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所(以下简称“物化探所”)牵头实施的国家重大科学仪器设备开发专项《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目,通过5年努力,提交了一整套工程化的大深度三维电磁探测技术系统,不仅使我国地球物理探测实现了由二维测量向三维测量的跨越,而且推动了我国大深度电磁探测设备的自主化、实用化和产业化进程。

——三维电磁探测方法研究方面,根据天然电磁场和人工电磁场的传播特点,结合地球物理电磁法仪器的发展和大深度精细勘查的需求,研究设计了五种电法的三维分布式探测方法技术,并通过场地试验和应用检验,实现了多源发射,面积上多点、多方位同步测量的三维电磁探测工作方法。

打破国外技术装备垄断,研发具有自主知识产权的国产化仪器

——仪器开发与工程化方面,在项目已有研究基础上,研究解决了仪器间的精确同步、仪器性能参数的自动标定、仪器一致性、稳定性与可靠性,以及超大功率场源系统的建立等系列技术难题,实现了大地电磁测深、可控源音频大地电磁测深、时间域频率域激电、磁性源瞬变电磁测深等方法的三维测量仪器工程化开发,生产出160千瓦、30千瓦、5千瓦系列多功能电磁法(csamt、tdip/fdip)发射机8台套、分布式多功能电磁法(amt/mt、csamt、tdip/fdip)接收机150部、频率域感应式磁传感器90部、10千瓦瞬变电磁发射机4台套、瞬变电磁三分量接收机60部、三分量高温超导磁强计10部、三分量时间域感应式磁传感器60部、三分量磁通门磁场传感器2部。仪器技术指标与国外同类商品化产品相当且部分指标优于国外同类商品化产品。在工程化和产品化过程中,物化探所创新研发思路和发展模式,与中地装重庆地质仪器有限公司紧密结合,在样机开发的过程中,产业化单位技术人员提前介入,配合科研人员按产品化要求对三维电磁探测仪器进行设计开发,形成了大深度三维电磁探测仪器的加工工艺、生产流程、检测方法以及仪器的操作维护手册,完成了企业技术标准备案文件,提升了产品化样机的稳定性、可靠性和实用性,促进了市场推广和应用。

三维电磁探测系统的研发和应用,不仅在我国基本为空白,在国外同样也处于起步阶段。针对我国电磁法勘查技术在探测深度、抗干扰能力和测量精度等方面落后的现状,同时也为适应复杂地质条件下地下目标体大深度、多参数、三维精细探测的需求,以物化探所为牵头单位,联合重庆地质仪器厂、成都理工大学、中国科学技术大学、吉林大学,中国地质调查局西安地调中心、南京地调中心,安徽省勘查技术院等单位,实施了《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目,旨在打破国外垄断,实现装备国产化,更好地服务国家能源资源勘查工作。

——软件开发与集成方面,实现了正确快速计算、压制地形影响、获取可靠三维电性参数及构建三维电磁数据的三维地质解释和地质模型的成果表达,开发集成了五种电法方法(mt/amt、csamt、tdip、sip、tem)集数据管理、人机交互建模、数据成图、数据预处理与正反演为一体的三维电磁探测软件系统,可方便快捷的浏览数据与输出图形图像。开发软件与其他商品化软件相比,其正反演功能、跨平台运行等方面具有优势。

对电磁探测技术的研发,物化探所有着多年的技术积累与成果基础。《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目负责人、物化探所教授级高级工程师林品荣介绍,物化探所在1995年实现了音频大地电磁测深的分布式测量,在国际上率先实现了天然电磁场的多点同步阵列式观测。步入新世纪,将阵列式的天然电磁场大深度探测技术与人工场的激电技术相结合,优势互补,从而形成混场源的电磁法探测技术,以实现多参量大深度探测。该系统于2005年研制成功,填补了我国资源探测大功率发射与接收研制的空白,为我国开发具有自主知识产权的国产多功能电法仪器提供了技术保障和经验积累。

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