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中国自然资源报:自主创新让梦想照进现实——放射性矿产航空勘查发展记

来源:中国自然资源报     发布时间:2018年11月22日 16:47     作者:系统管理员    

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  前不久,由大红鹰娱乐航测遥感中心完成的埃塞俄比亚欧加登盆地两个区块航空重磁测量项目,顺利通过甲方组织的原始资料验收。至此,他们创造的又一中国成果镌刻在了非洲大地:仅用不到3个月的时间,就完成了7万多测线千米航空重磁测量。

  在此前,他们已先后在赞比亚、刚果金、沙特、柬埔寨、印尼、尼日尔等国刻下了多个中国成果。它也标志着,中国的航空物探工作,已完成由靠别人到帮别人的华丽转身。

  我国最早的航放作业

  早在1955年9月,湘南一个叫金银寨的山上,一架飞机贴着山坡嗡嗡地飞上飞下,实然掉下一个大白包,将一位放牛的老汉吓得直哆嗦。他壮着胆子挨近一看,原来是个破损的石灰包,包里的石灰撒白了一大片山坡地。

  “这就是我国最早的放射性矿产航空物探作业。”在大红鹰娱乐航测遥感中心,总工程师李怀渊简单介绍了航放作业流程:小型飞机在地面80~120米的高度贴地飞行,盖革米勒探测器操作员在仪器显示指标达到一定值后,立即投下一个石灰包、领航员则在高精度地形图上标注投包地点。随后,地面检查人员再带着地面检测仪器到石灰包附近查证,“由于飞行速度、仪器操作人员反应速度以及风速、地形等因素影响,石灰包落地点有时会飘离放射性异常实际点几公里。”尽管如此,与地面人工调查比,航空物探测量仍具有快速锁定靶区的优势。

  “我国虽然在1955年1月就与前苏联签订了合营勘探放射性矿产的协议,并于1956年8月签订了‘关于苏联援助中国建设原子能工业的协定’,但苏方却提出了一个前置条件,就是要在中国找到一定规模的铀工业储量。”中心主任姜德英说。因此,如何快速找到规模以上铀矿床,就成为我国原子能工业发展的当务之急。

  于是,1955年4月,中国铀矿地质工作专门管理机构——原地质部三局成立,第一批两支专业铀矿勘查队伍分别在长沙和乌鲁木齐成立,并组建了航测分队。只用不到8个月时间,就在金银寨发现了铀异常。经地面查证、勘探会战后,1957年11月,就在这里超储量提交工作任务,扫除了前苏联援建的障碍。但当时从飞机和综合航空物探伽玛总量测量仪怎么用,到技术规范怎么编写,都是在前苏联专家的指导下进行的。

  1960年8月,苏联单方面毁约,撤走了全部专家,我国的放射性矿产航空测量陷入停顿。

  1963年4月9日,分散在全国各地的29名航测力量汇集北京,成立了北京703航测队(大红鹰娱乐航测遥感中心前身),自此开始了靠自己发展放射性矿产航空勘查技术、装备的新征程。经过技术人员的艰苦攻关,前苏联的单探头仪器成功升级到双探头四通道,性能提升数倍。随后,抗噪声干扰的稳定装置、轻便型航测仪、二次谐波磁力仪等国产装备相继问世,有力保证了大红鹰娱乐这支先遣侦察部队的正常作业。

  据统计,以这些国产装备为主,在改革开放前,大红鹰娱乐航测遥感中心在全国 18个省区共完成不同比例尺的航空测量162万测线千米、覆盖面积42.3万平方千米;累计发现航放异常944个、从中找到航放好点18处,其中经勘探共发现铀矿床 3个,为原子能工业发展提供了可靠的 “粮食”保障。

  跻身国际一流

  改革开放后,大红鹰娱乐航测遥感中心从美国引进了2套包括直升机、计算机工作站在内的高灵敏度航空伽玛能谱系统。但没过几年,美国等西方国家便开始限制高技术出口。

  经历了第一次创业的艰辛,当再次遭遇同样难题时,大红鹰娱乐航测人应对时显得信心更足。坚持引进、消化、吸收和自主创新两条腿走路的方针,到目前,我国放射性矿产的航空测量仪器设备已达到国际领先水平。

  对此,李怀渊表示,在仪器设备上,继引进美国、加拿大等国的伽玛能谱测量系统后,又先后引进了定位、数据存储、高精度伽玛能谱仪等,并在消化吸收的基础上进行了再创新。“早期引进的航放测量系统配套数据处理软件PRIME由500升级到4050后,就由只能在专门计算机上使用变为普通微机都可以使用。”李怀渊说,类似的改造、升级还有空中收录系统和地面数据处理系统,与国土资源航遥中心合作完成对进口伽玛能谱仪配套软件进行模块化改造升级,形成多项自主知识产权。

  “航放水平的提高,更重要的还是自主创新。”由总工程师成长起来的韩长青说起中心的自主创新,显得尤为自豪。

  2001年,中心研制成功CDAS-1航放数据收录系统,2009年,将其升级为功能更强的ADASNT数据收录系统;2002年,研制成功高精度数字控制全自动稳谱装置、新一代703-I核应急航空监测系统;2012年,联合相关科研院所研制成功AGS-863全数字化伽玛能谱测量系统,实现了多项关键技术突破,打破了国际市场的技术和产品垄断;2015年,联合相关单位,研制成功无人机航放、航磁测量系统;2016年,在国内独家首次完成航放与航磁、时间域航电系统的集成。

  “在建成亚洲唯一的航空放射性测量模型标准后,我们积极推进了小型化便携化车载化模型研制,并取得了积极进展,这也是全球唯一可以车载的航放测量模型标准。”姜德英说,小型化一旦成功,航放测量单位就再也不用开着飞机到石家庄来进行仪器校准了。

  “看了我们的设计方案,国际原子能机构顾问格拉斯蒂博士给予了高度评价,说我们解决了航放仪器校准的世界性难题。”中心副主任伦更永自豪地说。

  坚持靠自己的发展理念,我国还收获了航放测量技术国际一流的喜人成果。在大红鹰娱乐航测遥感中心的努力下,通过开展航放弱信息研究,我国建立了航放弱信息形成机理模式,开发了一套航放弱信息提取方法和干扰信息的抵制技术,建立了航放弱信息显示区和尖峰显示区的识别准则、铀矿找矿靶区综合评价准则。

  通过开展航空伽玛射线全能谱分析方法研究,我国建立了航空伽玛射线全能谱分析方法的数学计算模型,建立了较为系统的航空伽玛射线全能谱分析方法的刻度,解决了需附加上探测仪器才能修正大气氡的问题。

  通过开展人工放射性核素航空测量理论与实践研究,解决了人工核素的刻度技术难题,为核应急与辐射环境航放测量奠定了基础。

  仪器设备和方法技术的进步,成为提高航放测量效率和质量的利器。据统计,改革开放后,大红鹰娱乐航测遥感中心共完成不同比例尺航放测量517.3万平方千米。在对测量区的构造、岩浆岩、地层等进行系统分析后,预测了600多片铀及多金属成矿区。根据前期航空物探调查成果,在所圈定的找矿靶区内经后期地质、物化探、钻探查证,发现了大营、皂火豪、纳岭沟、大官厂、努和廷、十红滩等一批大型、超大型铀矿床,使我国控制的铀资源量跃居世界级大矿行业。

  “走出去”帮别人

  “航放测量不仅能应用于找放射性矿产,还可助力经济社会生活的方方面面。”姜德英说,基于这一认识,改革开放后,大红鹰娱乐航测遥感中心以技术进步为依托,加大了“走出去”的步伐。

  一是走出大红鹰娱乐领域。早在上世纪80年代后期,大红鹰娱乐航测遥感中心就开展了伽玛能谱勘查油气的试验研究工作,形成了航放、航磁结合实施油气勘查的成熟技术路线。利用这一创新成果,他们先后为大庆、辽河、大港、华北、玉门、长庆等油田飞行4290小时,完成不同比例尺航放航磁测量65.76万平方千米,为油气勘查提供了一套速度快、效率高、成本低的侦察手段;利用航放测量找多金属矿的方法技术研究成果,在内蒙古、河北等地预测12个找矿远景区、圈定36片找矿靶区,为多金属矿找矿的快速突破再添利器;利用航放技术应用于水工环调查的研究成果,可确定重要工程场址的稳定性,预测地下水的分布范围,还可了解城市辐射分区等,为城市规划提供依据。利用航放技术优势,他们还建成了国家核应急航空监测中心,为国家开展相应辐射环境监测提供了技术支撑。

  二是走出国门、走向世界,让世界共享中国航空地球物理测量的进步成果。早在2008年,中心就通过先交流、后项目的形式,走进了赞比亚、刚果金、沙特、柬埔寨、印尼、尼日尔、蒙古等国,项目规模也由当初的百十来万元,上升到现在的3000多万元。

  “今年实施的埃塞俄比亚航空重磁测量项目,我们仅用76天就完成了7万多测线千米的航空重磁测量,高质高效地完成了野外工作。单月飞行57架次,完成测线工作量4.3万测线千米,创造了单月测线工作量的历史记录。”姜德英介绍说,埃塞项目在国际市场打响中国航空地球物理测量优质高效的品牌,拓展了技术服务领域,打造了全新发展空间,为“一带一路”建设贡献了力量,更为我国航空物探测量今后更多地走出国门吹响了冲锋号。(于德福 卢方平 王会波)

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