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中国工程院院士何继善从电磁法方法技术谈地学创新
2018-01-29 | 作者: 于德福 | 来源: 中国国土资源报 分享到

  “世界电磁法未来的高地在中国!”1月17日,在2018中国第一届广域电磁法方法技术交流研讨会上,中国工程院院士何继善掷地有声。

  研讨会间隙,在接受采访时,何继善表示,地学界科技创新要从增强自信心开始。

  中国特色技术支撑找矿突破

  “中国地学人应有自己的自信心!”何继善院士开宗明义,表示这种自信心的建立可以从两个方面来理解:

  一方面,中国地学人靠自己解决了国家的资源供给,本来就该有充足的自信。

  何继善说,地学研究表明,中国的地质复杂程度远高欧美。无论是欧洲还是美洲大陆,自形成地盾后就基本没有大的构造运动,其结果就是地质构造相对简单、找矿难度小。中国则完全不一样,在形成地盾后又经历了多次大的地质构造运动,地层的改造或破坏程度较大,找矿的难度也成倍增加。很多时候,国外的地学理论不适用于中国。

  在这种情况下,我们主要依靠自己的力量、依靠自主创新的成果,支撑地质找矿实现了一个个重大突破,为中国完整工业体系的建立,提供了充足的粮食。

  “这本身就是了不起的成就,中国地学人完全有充足的理由树立自信心。”何继善说。

  另一方面,从地球物理领域看,中国也形成具有自己特色、甚至在世界上独一无二的方法技术体系,没有理由没有自信心。

  何继善院士认为,中国的山区地震、陡构造区的地震方法技术,金属矿异常的分析解释技术等,很多都居于世界领先地位,应当成为中国地学人、中国地球物理技术人员建立自信心的基础。

  重视创新并培养自身优势

  “美国地球物理学会年会召开时,中国地球物理界总会组团前往。”何继善院士说,必要的交流学习是必要的,但也要加强创新,发掘自身的优势。

  何继善院士举例说,在中国,有关部门的资质审批中明文规定,甲级物探单位必须拥有V-8、GDP-32;有关部门或单位在招标项目时也明确提出,参加单位必须拥有V-8、GDP-32;物探单位在进行自我介绍时,会骄傲地说,本单位拥有V-8、GDP-32;就连大学生和青年物探人员的履历或求职信中,也要特别注明,本人能熟练操作V-8、GDP-32……

  “V-8、GDP-32真的就这么神奇吗?”何继善院士通过自己的科研经历进行了分析。

  以前,何继善院士在中南大学科研时发现,无论是V-8还是GDP-32,在做500米以浅时效果较好,但一到500以深,曲线就往上翘。这一问题反复出现后,他对两款仪器,特别是V-8进行了深入研究,发现大地电磁法(MT)形成后,1971年,多伦多大学的博士生Myron Goldstein写了一篇博士论文,对MT进行改进,形成了可控源音频大地电磁法(CSAMT)。

  “以这一论文为基础,西方公司开发的可控源音频大地电磁法仪器成为了热捧的对象。”何继善院士说,“1990年,我还专门写了《可控源音频大地电磁法》对此进行了专门介绍。”

  当V-8在探测深部矿产都出现曲线上翘现象后,何继善院士再次进行了深入研究,发现电法勘探方法本来应该严格求解电场与磁场方程,但可控源音频大地电磁法(CSAMT)通过假设在远区、将高次项省略后,形成一个简化版的视电阻率的方程式。

  何继善说,在根基粗放的基础上,西方在仪器制造上进行了进一步粗放,从而使得对深部的电磁测量结果误差越来越大。有了质疑和反思,从1996年开始,他潜心研究电磁波理论,于2005年正式提出严格解电磁波方程的广域电磁法。

  从2006年开始,何继善自筹经费进行仪器研制、野外试验,先后获得国家自然科学基金仪器专项、国家重大科研仪器设备研制专项、湖南省科技重大专项等资助,并于2010年出版专著《广域电磁法和伪随机信号电法》,形成了中国版本的严格解电磁波方程广域电磁法理论、技术体系。以广域电磁法理论为基础研发的仪器,在贵州的地热勘探,湖北、安徽、辽宁、内蒙古等地的金属矿产勘探,新疆、内蒙古、湖南的油气和页岩气勘探中,均获得了比引进仪器更好的数据。

  对何继善的这一成果,美国著名地球物理学家M. S Zhdanov 2014年在信中给出“何教授破除了将电磁波近似地划分‘近区’‘过渡区’和‘远区’的理论禁锢,首次严格从电磁波方程表达式出发,定义了适用于广大区域(全区)的视电阻率参数,发明了广域电磁法”,“可用于大深度精细探测”等评价。

  何继善说,谐波法虽然是GDP-32的专利,但在实际工作中基本上用不上;V8虽然号称集成了电阻率、时间域激电、频率域激电、CSAMT、MT、TM,多达六种功能,但用得多的也就是可控源音频大地电磁法(CSAMT)。

  从三个方面推动地学创新

  那么,中国地学人如何建立增强自己的自信呢?何继善院士认为,可从以下三方面做起:

  一是地学人不要在学习中迷失自我。中国地学是在一片空白中建立发展起来的,但在借鉴先进经验时,要以“以我为主、为我所用、自主创新”为原则。尤其是在方法技术的引进、消化、吸收上,更要从理论根基上弄清原理,对引进装备“水土不服”的现象要追根溯源,而不是首先想“是不是我用错了”。

  二是政府有关部门要建立国产装备的应用环境。如中国地质调查局油气中心在页岩气招标中就要求,将广域电磁法作为重要方法技术等措施。此外,还可在有关国家重大专项中,设立国产装备应用示范项目等。

  三是行业组织要加大应用推广的力度。中国地球物理学会开展中国地球物理科技进步奖评选、授予相关单位科技推广试点单位等,也是很好的举措。

  “只要中国地学人增强自己的自信心,我们不仅可以抢占未来世界电磁的高地,也可以抢占未来世界地学界其他领域的高地!”何继善说。

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