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      何繼善院士:地球物理助力新一輪找礦突破大有可為

      時間:2023-05-11 09:47:02 作者: 點擊:

        20世紀70年代,西方在頻率域電法領域占據主導地位。1986年,一位中國學者攜他創立的雙頻激電法在國際上亮相,引起了地球物理界的轟動。被稱為“變頻法之父”的地球物理學家維特教授稱:“我們落后了,中國在這方面已超過了我們。”這位學者就是當時剛當上教授的何繼善。

        何繼善是我國著名的應用地球物理學家、中國工程院院士、中南大學教授和博士生導師。他出身于礦工,憑借自學考上大學,成為世界頻率域電法領域的重要人物。美國著名應用地球物理學家霍曼教授評價何繼善說:“他的雙頻激電理論和實踐,是近年來應用地球物理學界的一件大事。”

        何繼善曾先后獲得全國科學大會獎1項、國家發明獎2項、國家科技進步獎2項和省部級獎勵18項,1986年被授予“有突出貢獻的中青年專家”稱號,1995年被評為全國有色金屬勞動模范,2000年被評為全國教育先進工作者,2005年被評為全國先進工作者。

        不僅在理論方面取得成果,他還將自己創立的方法應用于實踐。以中南大學為依托,由何繼善發起成立的湖南繼善高科技有限公司,長期致力于地球物理資源勘探、應急查險搶險救援技術與智能裝備研究。據媒體報道,依托何繼善發明的儀器裝備找到的礦產資源累計價值已達數千億元。

        新一輪找礦突破戰略行動的沖鋒號已經吹響,在服務國家戰略、助力新一輪找礦突破戰略行動過程中,地球物理學科能做些什么?帶著這一問題,中國礦業報社派出采訪團隊,在中南大學對何繼善院士進行了專訪。

      《中國礦業報》:

        當前,我國地球物理學科領域有哪些最新科技成果,在地質勘查工作中的轉化應用情況怎樣?這些研究成果的國際地位如何?

      何繼善:

        在地球物理的方法領域,我們取得的最新成果叫廣域電磁法。

        20世紀70年代,西方國家發明了可控源音頻大地電磁法,風行全世界。這個方法的理論基礎是把曲面波簡化成平面波。但是,我國在使用中發現,它的探測深度一般只探測到600來米,原因在于深度加大以后,平面波跟曲面波的差異越來越大。因此,我認為,要發展電磁法,一定要解曲面波方程。

        經過不斷研究,我把曲面波方程解出來了,這是廣域電磁法的基礎。我覺得它有發展前途,可以超過可控源音頻大地電磁法。因此,我們研制了儀器,同時到野外推廣。經過近10年的推廣,慢慢地,大家對它的認可程度提高了?,F在,廣域電磁法在油氣行業、礦產資源行業,以及地質工程行業都得到了比較廣泛的應用。

        2022年底,自然資源部發布公告,批準《廣域電磁法技術規程》從2022年12月1日起開始實施,也就意味著我們有了國家級的規范。實事求是地說,廣域電磁法是目前世界上最先進的電磁方法。利用這項方法技術,我們在實際應用中已經將探測深度進行到地下8000米左右了。

        并且,在有些地形特殊的地方,廣域電磁法甚至比地震法更好用。在四川盆地探測頁巖氣的過程中,中石化就用兩種方法做了對比。結果顯示,廣域電磁法的成本只有地震法的1/45~1/20。南方的頁巖氣資源所在地,地表的很多地方是灰巖,不適合地震法。在這樣的應用條件下,廣域電磁法更適合。

        目前,我們的科研團隊還在開展地熱資源利用的有關研究工作??衫玫牡責豳Y源有幾個要求:溫度要高、埋藏不要太深、規模要求較大,這樣的地熱資源才有開發的意義。要利用地熱,首先要把資源弄清。我們在云南大理和普洱組建了兩個研究團隊,專門應用廣域電磁法研究地熱,得到了當地政府的大力支持。

        之所以研究地熱,是因為這符合我國提出的“雙碳”目標要求。我國的主要能源消耗是化石能源。要減少用煤,就要有規模巨大的清潔能源去取代它,否則解決不了十幾億人口的能源問題。目前的研究成果表明,我國的地熱資源十分豐富,資源當量可以達到煤炭人均資源量的170多倍。

        所以,我們現在著手去查明那些埋藏較淺、規模巨大、溫度較高的地熱資源,恰好能夠發揮廣域電磁法的優勢。

        除了廣域電磁法之外,我們還研發了雙頻激電法和偽隨機信號電磁法。其中,偽隨機信號電磁法是目前國際上最先進的方法之一。

      《中國礦業報》:

        在您看來,未來一段時間,地球物理在助力新一輪找礦突破戰略行動、保障國家能源資源安全方面如何更好地發揮作用?

      何繼善:

        幾十年來,國家在經濟社會發展的各個方面都取得了諸多讓人可喜的成就。當前,國家高度重視能源資源的安全和保障,這也給整個地礦行業的發展帶來了新的機遇。在這一過程中,我認為地球物理也將大有可為。

        我們要根據我國的實際國情去發明和使用適合我們的先進技術方法。先進的儀器設備,首先它本身是凝聚了設計者的思想。特別是一些外國的儀器設備,方法技術都很先進,但它更多的是設計者根據自己國家的地質情況去設計的,不一定適合我國的地質情況。和澳大利亞、非洲和中東等國家和地區相比,我國的能源資源稟賦優勢其實并不是特別明顯,而且部分礦種還存在“又難找、又難選”的問題,這就更加需要我們根據實際的資源國情開展更深入的研究,創新更適合的方法技術。

        而且,當前國內的礦產資源勘探,經過多年工作,淺表部的資源很多都已被探明,很難再有新的、大的發現,這就需要我們適當增加探測深度。在開展深部探測的過程中,地球物理的方法技術手段將有效發揮優勢,能夠在適當的探測深度做到精準、細致的結果反饋,這勢必也將為找礦突破做出很大貢獻。

      《中國礦業報》:

        近年來,國家高度重視基礎科學研究。您覺得當前地球物理學科的基礎性研究工作隨著時代發展、科技發展有哪些新的變化?

      何繼善:

        這個變化可以說是非常大的。記得我剛參加工作的時候,我們國家還沒大規模普及地球物理方面的技術,那時主要是向蘇聯學習,引進方法理論和儀器設備;改革開放之后,我國又向西方國家引進了一批相關的技術。直到最近二十年,我們國家自己的科學研究有了很大進展,一批自主研發的技術、設備得到了廣泛應用。這個過程中,無論是看問題的方法,還是使用的儀器設備,都發生了巨大的變化。

        舉個例子來說,早期我們從蘇聯學的電磁法,利用的是垂直磁場。一開始,我們直接把國外的方法拿來用,但后來我們發現這個方法并不適合我國。因為對方的緯度高,因此磁場基本上都是垂直的,而在我國海南島附近,磁場幾乎是平的,從南向北,磁場慢慢變成30度、40度、50度,到最北方甚至接近垂直,它是存在變化的。因此,我們國家后來重新建立了電磁場理論。這個例子說明,我們不能太盲目地相信國外的技術,而且現在我們也逐步形成了具有自主特色的科學研究體系。

      《中國礦業報》:

        您認為,我國的地球科學工作者如何才能更好地實現原始創新,服務地質找礦工作?

      何繼善:

        原始創新是很難的,因為原始創新意味著要做得更加深入。

        以地球物理為例來說,這一學科的研究對象都深埋于地下,真正要把它做得又深又精準是非常困難的,因為地下的地質環境十分復雜。有人打比方說,地球物理工作就是在給地球“做CT”,這個比喻非常形象。但是,在醫院給病人做CT,病人會配合醫生,而且人體的各個器官的位置是明確的、固定的、已知的,而地球卻不一樣,地下的礦產資源分布的位置、形態是未知的,這就是難點所在。

        地球物理探測的結果也需要解譯。例如,當一個人感冒,他可能會打噴嚏、流鼻涕,但當一個人出現打噴嚏、流鼻涕的癥狀時,卻不能判斷他一定就是感冒。地球物理探測的數據解譯跟這個道理類似,它是多解性的。我們用電磁法的數據只能去推測地下可能存在的礦藏,為了減少多解性,這就需要地球物理工作者要復合地質學理論等多學科知識,并且與地質學家的工作密切配合,才能盡可能把多種可能性減到最少。

        此外,我們的科技工作者一定要根據我們國家的地質條件、地球物理特點和實際情況去開展研究工作,真正去創新適合于我們復雜地質國情的方法技術和儀器設備。

      《中國礦業報》:

        當前,我國礦業領域、地勘行業都正面臨著深度調整和轉型發展,特別是很多傳統的地礦單位和工作人員似乎也正處于一種“迷茫”的狀態。對此,您認為這些單位應該如何更好地找準自身定位和發展方向?

      何繼善:

        資源、能源是大自然給人類的禮物。無論哪個國家,其發展都在很大程度上受益于這些資源。我們需要優化自身,更好地提高自身的認識水平和相應的能力水平,要根據國家和社會的需要,把方向做對、把技術能力提高,在當前大發展的社會環境下,一定是會找到適合自己的方向越做越好的。

      《中國礦業報》:

        新一輪找礦突破戰略行動的“沖鋒號”已經吹響,對于地礦行業的科技工作者、生產一線人員,特別是青年科技人才,您有什么叮囑和寄語?

      何繼善:

        地礦行業因其工作地、實驗室在大地、在野外,所以工作環境、工作條件相對會更加艱苦。我希望年輕的同志們,無論是高校的學生、老師,還是生產單位的工作人員,一定要深刻認識到地礦行業和我們所從事的工作對于國家、對于社會的重要意義,也要堅定對行業發展前景的信心,繼而去克服困難,潛心鉆研適合我們國家國情的技術方法。

        來源:中國礦業報

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