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    游击队、侦察兵、开路先锋?没错!新中国的缔造者是这样形容建设时期的地质工作者的。随着科学水平的不断发展,如今我们已不再满足于在地面打游击,而是以上帝的视角鸟瞰大地,在空中做侦察;不仅侦察地表的地貌地物,还会用“穿山镜”窥视地下的金银珠宝。不同于现在许多人使用的航拍无人机,地质工作中的无人机航空物探配备的并不是司空见惯的照相机,其中大有学问。

    听说过“隔墙有耳”么?这是因为声波的振动,是一种物理场。物理场还有许多,如磁场、电场、引力场等。科学家就用这些“场”作“穿山镜”的镜片,来窥视隔着墙呢喃地诉说秘密的“人”。这类“穿山镜”就是通常所说的物理仪器。

    在新疆克拉玛依试验区的无人机磁放综合测量系统

    无人机航空物探航迹规划测网示意图

    在利比里亚执行无人机航空物探任务

    人背着仪器,跑到墙边去“偷听”,存在着伤亡的危险。因此,我们就想办法不用人亲自背仪器,而让机器背着,避免了人员伤亡。被选中的机器正是飞行器。飞机是飞行器中的一种,能行动自如,能快速飞翔,能抵达靠人的双脚、车的四轮不能抵达的地方。在早期,靠物理仪器的飞机还不能独立使用“穿山镜”,需要人的同行,靠人来驾驶飞机、操作仪器——此时,称“有人机航空物探”。而有人在机上,在现场工作,总是存在危险的。例如,2011年3月29日,在新疆执行航空物探任务的“B-7026”飞机失事,驾龄高达36年的特级飞行员与年仅24岁的仪器操作员均献出了宝贵的生命。多年来,中国地调局物化探所一直在研究能够背负“穿山镜”去执行航空物探任务的无人机。

    当我们真正操纵无人机在黑龙江省嫩江多宝山铜矿区上空望眼穿山时,已是2013年6月。但这并不是无人机第一次背起“穿山镜”去执行勘查任务。作为军用转民用的高科技产品,早在2003年,英国人就把“穿山镜”装载在了无人机上;2009年,我国也让无人机带着“穿山镜”翱翔在了蓝天下。不过,无人机与无人机不同,“穿山镜”与“穿山镜”也不相同。早先使用的无人机,如航模无人机,尺寸小、动力弱、载荷小,飞不了多远的距离。这次,我们在中国地质调查局的支持下,研究的是中型至大型的无人机,要求飞行时间长、能装载多样的“穿山镜”,以保障开展大面积的地质与环境的综合调查。在多宝山铜矿区的试验中,工作人员只在白天飞了3架次、在夜深人静时飞了4架次,每架次飞行7小时至10小时,在5天内总共不到70个小时,就完成了2980测线公里的任务。这个工作量,若靠人在多宝山密林中做测量,至少也需要2000多人天!

    在多宝山铜矿区的试验,只是我们研究无人机航空物探的起步,属牛刀小试。但对无人机能否在任何复杂的地形环境中使用,大家心中都没底。2014年,我们转移了试验场,选择了新疆的克拉玛依中-低山区,旨在解决复杂山区中超低空飞行测量的技术瓶颈。这里的海拔最低仅400米、最高达1500米,落差大,且地形切割较剧烈。无人机能否仅挨着地面(距离地面不得超过120米)安全飞行?为此,我们研发了基于高精度地形高程数据(DEM)的三维航迹规划模块,载入无人机控制系统中,只要预先告诉无人机怎么飞,它就怎么飞。经过不断磨练,我们终于掌握了复杂地形条件下的飞行控制技术,让无人机可以在任何地方携带“穿山镜”工作。在地形复杂克拉玛依试验区,我们只飞了13架次,完成了11600测线公里的测量任务,获得了2500平方千米的高精度探测数据。

    从黑龙江多宝山的铜矿区转移至新疆克拉玛依的油矿区,我们使用的“穿山镜”与国内外使用的“穿山镜”有了些不同。以往的无人机航空物探,多是通过测量磁场来开展地质与环境调查。虽然全球大约90%的铁矿由磁场测量发现,但矿产中不止有铁矿,还有铜矿、金矿、铀矿,不仅需要金属的铀矿也需要化石的油矿,不仅需要探查宝藏也需要调查或者监测我们的家园所处环境的变化,因此就需要各种各样的“穿山镜”。在克拉玛依的油矿区,我们给无人机带上了另一种“穿山镜”,其镜片是特殊的晶体,能够测量放射性,不仅可用于探测铀矿和油矿,也能调查地质环境质量。2015年开始,我们在执行中国地质调查局“西北地区重要盆地和成矿带无人机航空物探资源调查”中,就同时使用磁场测量与放射性测量两种“穿山镜”。当然,这两种“穿山镜”还不够,科研人员们正在研究将测量大地电场、重力场等的“穿山镜”给无人机戴上呢!

    目前,我国的无人机航空物探技术已挤身世界先进国家的行列,其应用不仅在国内,也走向了国外。我们的队伍已经在赞比亚、利比里亚执行无人机航空物探工作,仅与这两个国家的合同工作量就达到了20测线千米。可以说,我们对无人机航空物探在地质环境调查、矿产资源勘探中的应用信心满满。

    (作者单位:中国地调局物化探所)

    无人机航空物探是怎样炼成的

    2011年6月25日,南岭于都银坑科学钻探开钻。 资料图片

    绵亘起伏的南岭,巍峨壮丽,蕴藏着丰富的矿产资源,自古便有开采矿石的记载。新中国成立后,一代又一代地质工作者不懈探索,在南岭地区找到了钨、锡、金、银、铜、稀土等国家急需的矿产资源。

    共和国从来没有忘记曾经为革命付出巨大牺牲的赣南老区。近年来,自然资源部中国地质调查局怀着对老区人民的无限热忱,在赣南矿业扶贫的征途上竭尽全力,善作善成,谱写了一曲攻坚克难、精准扶贫的壮歌。

    红土地上“锡”生辉

    在中国革命史册上,江西省会昌县是一个红色的县城,这里蕴藏着丰富的矿产资源,也是国家扶贫开发重点县、罗霄山区集中连片特困地区县。

    会昌岩背锡矿矿区毗邻广东省和福建省,位于武夷山脉与南岭山脉的交汇处和江西会昌、安远、寻乌三县交界处。这是一座有着30年开采历史的老矿山,追溯它的发现与勘探,江西地矿人可谓立下了不朽功勋。

    1981年,物化探队701分队在赣南地区化探扫面时,在锡坑迳地区圈出锡异常区,原地质矿产部将其立项为《江西省会昌县岩背矿区锡矿普查》。为了探明其产状,由909大队负责钻探施工,在矿区东西向各打了一个300多米深的钻孔,却没有收获。时任江西地质科学研究所所长的吴永乐与总工程师李崇佑、分队长朱焱龄等人组织大家探讨研究,决定在露头上打一个钻孔。这一打,就是80多米厚的矿体,拉开200多米距离后再打一个孔,又见到了100多米厚的矿体,而且品位很高,这让在场的人振奋不已。

    最后探明储量锡10.1万吨左右,伴生银100多吨,是一座斑岩型大型锡矿。

    当时江西地质科学研究所有个中英合作的科研项目,英国人辛普森随项目组来到矿区考察,看到如此罕见的重大发现,惊叹道:“找到这么大的矿,你们队员可以拿到多少钱?”

    “我们有工资啊。”队员的回答令辛普森百思不解,他啧啧地感叹:“我们要是找到了这样的矿,每个人至少要拿5万英镑。”

    为了支援老区,原国土资源部把岩背锡矿作为重点扶贫项目,将多年积累的地质勘查资料无偿移交给赣州市进行开发,岩背锡矿成了县里最赚钱的企业,所产生的经济效益和社会效益,惠及老区乡亲。

    但地质人没有止步,继续投入资金开展详细勘探,这是赣南地区实现边探边采的最早案例,也是矿业扶贫的重要标志。

    春风又绿老矿山

    铁山垅镇位于江西省赣州市于都县南部,全国九大钨矿之一——铁山垅钨矿就坐落于此。

    离镇不远的地方,就是当年红军挖钨砂的露天采场。如今,采场前的山峰已被削去大半,对面是一片低矮的泥砖青瓦房,因年代久远,风雨侵蚀,大多已破烂不堪,残亘断壁随处可见。唯有一栋砖瓦结构的新房伫立在这片荒舍之间,显得格外醒目。

    沿着泥泞的小路,走近这座建筑,记者发现正门墙面上挂着一牌匾,上面写着“中华钨矿公司旧址”。据说,这是百年钨业庆典时,县里拨专款在原址上修建的。史料记载,1931年初,铁山垅钨矿成立,一年后,红军在此基础上成立了“中华钨矿公司”。

    站在“中华钨矿公司”原址上极目远眺,烟雨朦胧中,群山袒露着褐色的胸膛,似乎在诉说那一段不寻常的历史。可以想见,当年在一片沸腾的山峦中,军民组成挖矿运矿队伍,穿过国民党严密的层层封索线,用钨砂换来红军急需的布匹、药材、粮食等物资,让革命的队伍得以生存与壮大。

    在这片旧居中,有一座特别的建筑,这是当年的红军医院。小院房屋虽旧,但柳枝吐绿,红梅绽放,还有一只尾巴长长漂亮的红嘴山雀在枝头啼唱,一片春意盎然的景象。追溯铁山垅那承载着红色基因的历史,今天的她如何焕发青春更值得人们探寻。

    退休工程师刘洪禄回忆道:“以前国民党在民窿采矿时,就像打老鼠洞一样,采富弃贫,把巷道挖成了‘Z’字形。而现在用的是‘开天窗’方法。”据了解,在矿的上部没有民房设施,允许陷落的情况下,就可使用“开天窗”法,首先恢复原有的窿道,在外部打一个巷道,与原窿道相通,慢慢往上掏,靠矿的自重把矿挤出来,掏不动的时候,装炸药侧崩一下,孔也越掏越大。矿是破碎的,当天窗打开,应力释放,就达到了控制矿区地压,为下一步机械化开采创造了条件。在难采矿资源示范项目建设中,采用这种强制崩落围岩与诱导式出矿相结合的技术,取得了很好效果,受到中国地质调查局专家的好评。

    2013年10月27日,矿产资源综合利用示范基地建设合作(共建)协议签字仪式在京举行。江西赣南钨矿资源综合利用示范基地被授牌,其共建时间为2011年~2015年。铁山垅便是江西赣南钨矿资源综合利用示范基地之一。在铁山垅实施的上坪矿区难采矿资源回收示范项目,每年可采矿12万吨,从2011年~2015年,共采矿80多万吨,盘活难采矿资源矿石量842万吨,钨金属量1.82万吨,伴生金属610吨,难采矿回采率达92.8%,潜在经济价值18亿元。

    数据证明,赣南无愧于“世界钨都”的美誉。据悉,赣州的黑钨矿资源保有储量占中国的30%左右,其销售收入占全国钨工业销售收入的35%。

    中国地质调查局通过实施钨矿调查评价及老矿山深部和外围找矿项目,为赣州市新增3万吨接续资源。

    枯木逢春,旱苗得雨。盘古山钨矿、画眉坳钨矿、会昌岩背锡矿……一座座老矿山又迎来了它们的春天。

    情注“银”坑深千丈

    2011年6月25日,在赣南温馨的扶贫记忆里,创纪录的一页被掀开——孔深3000米的南岭于都银坑科学钻探开钻。这是原国土资源部《深部探测技术与实验研究专项》在南岭重要成矿带组织实施的第一口资源科学钻探井,也是在全国范围内施工的7口2000米~3000米钻探预导孔之一。孔址的确定,经过地质、矿产、地球物理探测等前期准备和专家的反复论证,以陈毓川院士领衔的科研团队作后盾,还有实力雄厚勘探队伍加盟,近3000万元国家科技专项资金支持,南岭科钻一开钻便令人瞩目。

    为什么会把科钻放在于都银坑?赣南地质调查大队总工程师曾载淋解释道:“一是于都—赣县矿集区,处于南岭和武夷山两个成矿带交汇部位,两个成矿带之间的关系值得探究。二是在钨的背景下,产出丰富的银铅锌金矿,值得探索。三是银坑—青塘地区区域性推覆构造发育,对成岩成矿有什么控制作用?四是银坑一直是大家重点关注的重要找矿远景区,没有实现大的找矿突破,是不是研究没到位,需要深部揭露?”

    2014年5月18日,一列来自中国地调局的“科技列车”,载着陈毓川院士率领的30多位专家教授驶进银坑,共同把脉会诊。专家们认为:勘查区内成矿地质条件优越,目前区内已提交一个中型金矿、一个中型银矿、一个中型铅锌矿、一个大型滑石矿,地质找矿和成矿理论研究工作均取得了重要的阶段性成果,根据现有工作程度控制,完全有望实现3~4处大中型金银铅锌铜矿产地、2~3处可供开发的大型矿产地的预期目标,将为赣南多金属矿区地质找矿发挥重要的指导和引领作用。

    “科技列车”满载的智慧和深情,灌溉出南岭金银铅锌铜的璀璨矿花!

    阳春三月,驰骋在春回大地的赣南,田野里油菜花黄灿灿一片,山坡上杜鹃花开得正艳,耳畔响起那曲熟悉的《映山红》,仿佛又回到了那个红色的革命年代——

    “夜半三更哟盼天明,寒冬腊月哟盼春风。若要盼得哟红军来,岭上开遍哟映山红……”

    莽莽南岭深深情