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精准刻画地下岩体真容

人气:发表时间:2023-03-29
地下物探,是矿产勘查的重要手段之一。就像给人做胃镜一样,地下物探是将物探仪器全部或部分置于钻孔或坑道中进行激发和观测地球物理场的勘探方法。地下物探仪器放在钻孔或坑道中,可以让测点更接近矿体或勘探对象,加大异常的显示强度,降低地形、覆盖层等干扰因素的影响,从而大大增加勘探深度,让采集到的信息能更加精准地刻画出探测对象的本来面目。
 
现在,在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)的努力下,具有中国自主知识产权的小口径地下物探技术已进入世界先进行列,成为我国矿产勘查屡获突破的利器。
 
成果 从单一方法应用到集硬软件一体的综合地下物探技术体系
 
1958年,物化探所在辽宁省大套岫峪铅锌矿区进行的井中单分量磁测试验,开启了我国井中物探工作的开端。该试验取得了我国首条井中磁测曲线,在磁黄铁矿层上获得明显地磁异常。
 
从此,物化探所走上了丰富完善地下物探技术的自主创新之路。
 
20世纪60年代,物化探所相继开展了较系统的井中电磁波、井中激电技术方法的研究、试验和应用。相关成果在找深部盲矿、确定矿体走向、指导勘探工程等工作中发挥了重要作用。
 
20世纪80年代,物化探所开展了井中声波、地—井瞬变电磁研究,在深部矿产资源勘查方面形成了方法较齐全的地下物探技术。
 
随着计算机技术的发展,物化探所1979年将CT技术引入井中电磁波研究,使地下物探技术数据处理解释水平跃上新的台阶。该技术经过物理数学模型处理,由计算机运算、重建目标体与围岩物性参数图像,直观、准确地揭示出地下岩体二维或三维断面结构、构造及岩性差异特征,使地下物探技术的应用范围由固体矿产勘探,扩展到基础地质、岩溶地质,水工环,地热、页岩气等资源调查、勘探开采等领域。
 
步入21世纪,物化探所地下物探技术创新也进入到高速发展期。在中国地质调查局的支持下,物化探所先后承担实施了“大透距地下物探方法示范试验”“地下物探综合工作站研究”“金属矿地下物探技术方法研究与示范”“高精度井中三分量磁力仪研制与应用示范”“?;笊秸铱蟮叵挛锾绞痉冻晒酆嫌爰?rdquo;“井中多分量高精度磁测处理解释新方法技术及应用示范”等项目,逐步形成了综合地下物探技术体系。
 
2014年~2018年,物化探所承担了国家高技术研究发展计划(863计划)课题“金属矿小口径地下物探技术与设备”,建立了硬软件一体的地下物探勘查技术体系,提高了地下物探技术仪器性能和反演解释整体水平,为我国深部矿产勘查等领域提供了先进的地下物探技术装备。
 
至此,物化探所研发的地下物探技术,从单一方法应用,发展到包括井中磁测、井中激电、井中电磁波、井中声波、地—井瞬变电磁和地球物理测井的综合地下物探技术体系,钻孔探测深度由1500米提升到4000米,井中磁测精度由数百纳特提升至30纳特,井中激电发射功率由10千瓦提高到50千瓦,井中电磁波跨孔探测距离达数百米,分辨率达到米级。融合信息化技术后,物化探所研发的地下物探技术进而发展成集硬软件为一体的小口径地下物探技术体系,探测精度和工作效率进一步提高。
 
应用 地下物探精细探测技术助力科研与生产
 
目前,物化探所自主研发的井中电磁波、井中声波、地—井瞬变电磁等200余套新型地下物探设备,销售到了全国30多个?。ㄇ?、市)。地下物探勘查技术体系,已成为我国高质量低成本开展科研与生产的利器。
 
在雄安新区,应用工程和地热综合测井技术,相关单位通过开展工程地质和地热资源调查综合地球物理测井评价工作,建立了新区地层物性柱,查明了新区建筑场地类型、砂体空间展布、地热储层层位,为雄安新区城市地下空间规划、地热资源开发利用提供了重要技术支撑。
 
在青海共和盆地,应用高温测井技术,相关单位完成了干热岩井温度测井技术示范及解释、地球物理测井现场解释与综合评价工作,形成了超高温度测井技术,及时获取了三段压裂有利层位依据,有效支撑了压裂方案的设计。
 
在汶川科学钻探中,应用小口径综合测井技术技术,科研组通过对主震断裂带测井响应特征的综合分析,提出了汶川地震断裂带主滑动面的准确位置,为川西地区防灾减灾提供了基础数据。
 
物化探所还通过积极示范,将地下物探技术的应用领域扩展到重大工程建设及灾害防治中——承担了我国第一条铁路客运专线“石太铁路客运专线勘察综合测井”工作,评价了桥隧线路的地质条件。后来,该所又相继承担了十多项高速铁路勘查测井和井中物探任务,取得良好的地质效果。武汉、昆明、南宁等城市地铁建设过程中,利用地下物化探技术进行了岩溶勘查,为地铁建设和运营安全提供了科学依据。该所利用井中电磁波法,还在香港成功探测出十余处高层建筑下地基岩溶及空洞分布。
 
在国内应用的同时,物化探所还积极开拓国际市场——利用井中电磁波法为匈牙利开发铝土矿,解决了矿体连接和寻找盲矿的技术难题,取得良好地质效果和经济效益。

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