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《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目通过验收——我国电磁勘探技术实现由二维向三维测量跨越

发布时间:2018-09-25阅读次数:

9月17日,自然资源部中国地质调查局物化探所牵头实施的国家重大科学仪器设备开发专项项目《大深度三维电磁探测技术工程化开发》通过了科技部组织的综合验收,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方面,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。

该项目为2011年中央财政设立国家重大科学仪器设备开发专项资金之后批准的首批项目,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,实现装备国产化,更好地服务国家能源资源勘查工作。

项目由物化探所牵头组织实施,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。项目历经5年,攻克了一系列关键技术,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

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(AMT/MT、CSAMT、TDIP、SIP、TEM)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。

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(AMT/MT)、可控源音频大地电磁测深(CSAMT)、时间域频率域激电(TDIP/FDIP)、磁性源瞬变电磁测深(TEM)等方法的三维测量仪器工程化开发,生产出160kW、30kW、5kW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、10kW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。

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。

在工程化和产品化过程中,物化探所与中地装重庆地质仪器有限公司紧密结合,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,提升了产品化样机的稳定性、可靠性和实用性。目前销售和推广应用的仪器系统达15台套。

项目组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、新疆哈密拉伊克勒克斑岩铜矿区、内蒙古扎鲁特含油气盆地、新疆克拉玛依市达尔布特试验区、安徽庐江黄屯硫铁矿区、甘肃北山营毛沱-玉石山、江苏宁芜等13个试验区开展了试验研究和应用示范。根据取得的电性参数,建立了各试验区的地质—电性模型,圈定了找矿靶区7处,其中在安徽庐江黄屯硫铁矿试验区发现的电性异常经钻探验证,在深部310米以下见到铜金矿体。

集成研发的大深度三维电磁探测技术系统,可全面实现时间域激电法、频率域激电法、可控源音频大地电磁测深法、音频大地电磁测深法、大地电磁测深法、瞬变电磁测深法等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。

据了解,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,基本是围绕二维剖面开展工作,而地下地质体大多为三维结构,这决定了二维测量方式往往不能比较全面的获得反映地下三维地质体空间展布的探测数据,制约了电磁探测技术的应用效果。而本项目成功研发的大深度三维电磁探测系统,采用分布式阵列测量技术,在面积上的多条测线、多个测点进行同步观测,以获取高质量的三维观测数据和地下地质体较全面的信息,可为地下目标地质体的精细解释推断提供更多的地球物理依据。

以张继贤研究员为组长的综合验收专家组,按照《仪器专项项目综合验收管理办法》等要求,对项目成果进行综合验收,地调局科外部杨红霞处长,物化探所彭轩明所长、郝国杰副所长及项目研发团队等共计50余人参加了验收工作。

大深度三维电磁探测技术工程化开发项目验收现场

项目负责人为专家进行仪器介绍

专家组现场测试三维电磁探测仪器

项目负责人为专家进行软件开发介绍

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