中国可燃冰勘查利器——海马号无人潜水器

新华社发

勘查团队在祁连山南缘钻探发现“可燃冰”。

冀 业摄（资料图片）

近日，俗称“可燃冰”的天然气水合物成功获批为中国第173个矿种。这虽然是业界和公众意料之中的事，但还是引起了广泛关注和热烈讨论，人们由此预见，可燃冰作为一种战略性绿色能源，在中国获得了相应的法律地位，必将在勘查和开发利用方面迎来新的发展机遇。

可燃冰被誉为“未来能源、洁净能源和21世纪能源”，这一方面在于其有能量密度极高、非常洁净等特质，另一方面在于其分布范围广、资源量巨大，可以为人类提供持久能源支持。对于环境资源压力巨大的中国来说，可燃冰更是承载着变革能源结构、实现绿色可持续发展的梦想。20多年来，中国科技工作者不懈努力、忘我奋斗，不仅系统提出了被实践证明正确的可燃冰成藏理论，而且形成了具有国际先进水平的可燃冰资源综合勘查高新技术体系，为可燃冰的开发和利用奠定了坚实基础。

中国储量家底知多少

在标准状况下，1立方米可燃冰可释放出164立方米天然气和0.8立方米的水，能量密度是天然气的2-5倍、是煤的10倍。这是人们对神奇的“冰火”津津乐道的主要原因之一。这样一种能量密度极高的物质，在地球上储量非常丰富。国土资源部天然气水合物重点实验室总工程师刘昌岭研究员介绍说，如果把全球可燃冰的储量折算为有机碳资源，其有机碳占总量的比例超过53%，而煤、石油、天然气三者有机碳之和仅占26.6%，也就是说，前者是后三者之和的约2倍。国际上广泛引用的可燃冰储量数据来自美国科学家科温沃登，他预测全球储量为21万亿吨油当量，与美国能源部2011年发布的数据大致相当。

具体到中国，可燃冰的储量如何呢？中国地质调查局副局长王昆给出了一个数字：约800亿吨油当量。他强调，这是根据天然气水合物资源类型及赋存状态，结合地质条件对中国海域可燃冰源量的初步预测量。冻土区是陆域可燃冰的可能成矿区，而中国是世界上第三冻土大国，冻土区总面积达215万平方公里，具备良好的可燃冰赋存条件和资源前景。据科学家初略估算，陆域可燃冰远景资源量至少有350亿吨油当量。王昆介绍，总体上看，中国可燃冰分布广、类型多、储量非常丰富。目前，已在南海发现两个超千亿立方米的矿藏，圈定11个成矿远景区、25个有利区块。

四个勘查阶段迎头赶上

与一些国家从上世纪70年代就投入可燃冰勘查研究相比，中国在可燃冰资源调查研究方面起步无疑是较晚的。据刘昌岭介绍，如果从1995年原地质矿产部设立可燃冰调研项目开始算起，不过20多年，而这20多年又可以分为四个阶段。

一是预研阶段。主要开展对国外调查研究情况的调研跟踪、文献整理等工作。这个阶段有两个标志性年份。1995年，“西太平洋水合物找矿前景与方法的调研”“中国海域水合物勘测研究调研”等项目设立，中国地质科学院矿产资源研究所和广州海洋地质调查局等机构参与其中，对水合物在世界各大洋中的形成、分布等方面进行了初步研究，明确指出了中国近海海域具有水合物成藏条件和资源远景。1998年，在国家“863”计划支持下，“海底水合物资源探查的关键技术”前沿性课题研究顺利启动。此外，中科院兰州冻土研究所开展了实验室合成天然气水合物研究，并通过书籍翻译将外国可燃冰领域研究进展系统介绍进来。

二是前期调查阶段。1999年，国土资源部启动了“西沙海槽区天然气水合物调查与评价”项目，首次在该区域发现了可燃冰存在的重要标志。在东沙群岛南部和台湾西南等海域，调查团队也发现了蕴藏可燃冰的证据和标志，并综合利用多种海底调查手段，包括海底取样和摄像等，对这些证据和标志进行了研究分析，初步确认了可燃冰的存在。

三是专项调查阶段。此阶段从2002年持续到2010年，参与调查的众多科研院所和大学与中石油、中石化等历时8年，实施了与可燃冰相关的4个专项，优选了南海的数个海域，开展了可燃冰调查与评价，并获得了可燃冰实物样品，取得了重大突破。与此同时，中国陆域可燃冰调查也在大力推进，初步结果显示，祁连山和漠河盆地等冻土地区具备较好可燃冰成矿条件和找矿前景。

四是“127”工程国家专项阶段。2011年，“127”工程天然气水合物专项设立，按照“海路并举，先易后难”的思路，加强对南海、东海等海域和陆域冻土区的调查研究，查明中国海陆可燃冰家底，并为进一步开展资源评价和开发做好准备。上述专项实施的目标之一是实施赶超战略，使中国可燃冰勘查等技术与国际先进国家同步，为商业开发打好基础。

推进理论和技术装备创新

四个阶段，22年努力，中国不仅摸清了可燃冰家底，而且实现了一系列勘查理论和勘查技术、装备的创新。实际上，注重创新的引领作用，把地质调查过程变成科技创新的过程，全面提升科技创新解决资源环境基础地质问题的能力，也是中国地质领域工作的指导思想。

中国地质调查局基础调查部副主任邱海峻指出，根据国际上的研究，可燃冰在全球主要分布有两类地区：一类是水深300米—3000米的海底，在海底以下0米—1500米的沉积物中产出；另一类是陆上冻土区。成功进行可燃冰勘查，光靠上述大体模糊的判断显然是不够的，必须摸索出适合中国海域和陆域地质特征的探测理论和方式。

刘昌岭指出，中国科学家根据可燃冰成矿原因，创新性提出“渗漏型可燃冰”概念，并将可燃冰划分为“扩散型”和“渗漏型”等几种，总结出各自的特点，指出它们在南海北部具有密切的成藏关系，具备形成的地质条件，并揭示出该地区形成了南北成带状的可燃冰富集规律。

工欲善其事，必先利其器。可燃冰勘查离不开先进的装备，而4500米级深海遥控潜水器海马号就是中国可燃冰勘查的一大利器。它历时6年研发而成，实现了一批关键技术突破，包括本体结构、浮力材料、液压动力和推进、作业机械手和工具、观通导航、控制软硬件、升沉补偿装置等，是中国迄今为止自主研发的下潜深度最大、国产化率最高的无人遥控潜水器系统。该潜水器研发成功后迅速转化为应用，在南海北部陆坡发现了海底活动性“冷泉”，实现了南海天然气水合物资源调查领域的突破性进展。

在可燃冰勘查过程中，中国科学家摸索出一套成熟的调查技术和特效探测技术。刘昌岭举例说，针对可燃冰赋存的相关地貌、沉积矿物等，勘查人员集成了一套可燃冰综合探测系统，综合“地质、地球物理、地球化学”等调查手段，该技术已成为服务海域可燃冰常规勘探的主打技术。

《 人民日报海外版 》（ 2017年11月25日 第 08 版）

长夏炎热，伏暑为最。在这热情似火的八月，中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心（以下简称“烟台中心”）的钻探技术支撑团队正在全国多地如火如荼地开展着为国找矿的地质工作。

在金都招远，高耸的钻塔昂然挺立，超千米深孔钻机正向地球深部探掘；在胶莱盆地，连绵起伏的青山与整齐划一的红色队伍形成鲜明对比；在渤海海域，“海洋地质十七号”调查船正锚定目标沿着蔚蓝海面向海底深处钻进。与此同时，在汾西深处、中原腹地、皖南地区，均活跃着烟台中心钻探工作人员辛勤劳动的身影，他们与大山为伴，与黄土为友，头顶着烈日，脚踩着泥泞，用实际行动投身到国家新一轮找矿突破战略行动中。

新矿种施工，打开事业发展新局面

2024年，是烟台中心钻探技术队伍建设发展极不平凡的一年。烟台中心面临着施工人员最多、作业范围最广、钻探任务最重、地层矿种最杂的现实情况。据了解，其工程勘查室年度共承担陆域49个钻孔、海域22个钻孔合计17890米钻探任务，涉及金矿、铝土矿、铀矿、铜矿、铁矿等多类型矿种，分布在5省9个项目13个工作区。面对新领域、新矿种、复杂地层带来的挑战，烟台中心钻探技术团队集智攻关，制定了“一矿种一方案”“一工区一对策”的施工方案，通过优选钻进工艺、优化钻进参数和泥浆配比等措施，有效解决各矿种施工面临问题，积累了丰富的施工经验。针对山东莱西金矿工作区矿化带部位断层泥较多、孔内严重漏失问题，技术团队两次实施水泥封堵，成功穿过漏失破碎层，有效改善孔内漏失情况。针对招远滕家矿区断裂带地层水敏性强、破碎易漏失问题，技术团队充分总结以往经验，对照已有岩心资料，确定地层漏失位置，提前调整冲洗液降失水性能，顺利穿过构造断裂带。针对山西汾西铝土矿工作区地层破碎漏失严重、供水困难的情况，技术团队创新引入空气泡沫冲洗液工艺，在合理处理地层漏失问题的同时有效缓解了工作区供水难题。针对河南驻马店铀矿工作区地层松散易坍塌情况，技术团队邀请北京探矿工程研究所专家实地指导论证，探索应用双聚防塌冲洗液，采用全孔提钻取芯工艺，进一步增强孔内稳定性，保证了岩心采取率。针对首次独立承担海域钻探任务且海况、地层不熟悉的实际，技术团队积极收集国家海洋局、青岛海洋地质研究所等单位以往调查成果，聘请经验丰富技术人员参与指导，利用海上作业“窗口期”加紧施工，目前已实现自主海钻能力“破百”。

通过一系列方法举措，技术团队有效处置各工作区施工问题，使得效率明显提升：山西汾西工作区单孔施工周期压缩一半，台月实进尺达到650米/台月，较首月提升50%；山东招远工作区施工的1600米钻孔于6月底顺利终孔，全孔台月效率达661.1米/台月，创历史新高，1900米钻孔首月台月效率达795米/台月，再创中心台月效率纪录。经过不断地实践锻炼、复盘总结，技术团队逐步掌握了在漏失、松散、破碎等不同工况条件下的应对措施，实现了浅海地质勘探“百米”的突破，丰富了多矿种施工的专业技术储备，打开了烟台中心钻探事业发展新局面。

新矿区作业，激发任务保障新效能

作为一支国家基础性、公益性、战略性地质调查队伍，烟台中心坚持将“支部建在项目上”，尤其对于钻探这个对组织指挥要求高、安全风险考验大的工种，队伍开进到哪里，党的建设、条件保障、安全管理等一系列工作就要跟进到哪里。

在队伍建设上，为积极响应新一轮找矿突破战略行动，为局系统提供钻探技术支撑，同时解决“工勤人员有活干”的掣肘问题，烟台中心党委积极谋划钻探队伍发展，统筹全中心钻探专业资源，充分发挥集团作战优势，组建130余人钻探大队，在人才、技术、装备等方面予以倾斜，为年度钻进能力突破2万米提供保障。

在任务引领上，结合今年钻探工作任务重、人员多、分布广、骨干力量少的实际，烟台中心工程勘查室积极探索“1个党总支+7个机台临时党支部”的施工期组织架构，坚持将各项工作一同纳入支部议事日程，通盘考虑、全面推进，切实发挥“把方向、统大局”“议中心、谋发展”“解难题、保稳定”的组织优势，为全年任务顺利开展提供支撑、引领及保障。

在作业模式上，烟台中心合理分析研判工作区作业难题，及时优化调整作业模式，针对山西汾西工作区钻孔数量多、孔深浅、地形复杂的特点，按照“优化班组配置、调整作业时间”的思路，将机台一分为二，采用“履带式+便携式”两个钻机联合作业，实行“长白班”制，有效规避夜间复杂条件行车风险，同时提高了施工效率和机台搬迁效率。

在保障方式上，烟台中心针对新矿区情况不熟悉、关系协调难、用电保障难的实际问题，由科室主要负责人带队走访驻地自然资源部门、镇政府、村委会、供电所等，在青苗赔偿、土地占用、用电账户开设、变压器协调等方面达成共识，为任务开展奠定基础；结合各矿区任务实际，区分深孔、中深孔、浅孔等不同情况，针对性进行设备选型、管材复新、维修保养等工作，确保“因症施策”“对症下药”；在物资采购、材料供应、装备运输跨省保障难的情况下，探索实施“固定招标+框架协议+定点比价”的采购方式和“定点物流+自有车辆”的运输方式，确保采购公开透明、物资及时供应、装备安全运输，为高效开展施工任务提供支撑。

在安全管理上，烟台中心针对每个矿区不同实际，科学制定野外矿区日常管理规定，完善安全风险隐患清单，从优化住宿区选址、调整用车时段、合理安排作息、加强安全检查和应急演练等方面入手，强化各级安全管理责任，督促施工人员持续用好安全管理智慧平台，实时监控钻探机台操作全过程。这些措施使得一线施工人员安全意识不断增强，现场安全作业环境得到改善，野外施工安全管理水平有效提升。

新技术赋能，催生找矿突破新动力

工欲善其事，必先利其器。为全力支撑新一轮找矿突破战略行动，烟台中心今年新购了多台钻探装备及配套设施，F1000D便携式全液压钻机便是其中1台。前不久，钻探技术团队采用该钻机高效施工完成了352米的岩心钻孔。

在山东栖霞台前-西陡崖工作区的交接班会上刚上完大夜班的记录员兴奋地汇报着工作情况：“机长，当日进尺115.8米，当班进尺37.8米，我们又破纪录了！”据悉，该钻孔施工地层主要为黑云斜长角闪片麻岩，设计倾角75度，全孔历时5天，台月效率高达1981.1米/台月，单日和单班（8小时）进尺屡创新高，三项指标均突破烟台中心历史纪录。该钻孔的高效施工，体现了烟台中心在钻探技术力量和装备体系建设方面的显著成果。

除了新设备的投入使用，新工艺、新材料的运用对钻探施工也起着至关重要的作用。今年以来，钻探技术团队从现场作业需求入手，积极推进钻探行业前沿科技设备工艺的引入及研发，探索运用空气泡沫冲洗液、双聚冲洗液、成膜泥浆、变频离心机、海域升沉补偿钻机等多项技术措施，成功申报“一种钻杆内壁泥皮泥饼清除装置”“一种高速水接头多功能提篮”2项发明专利和2项针对设备改进、工具研发的实用新型专利，团队建设正实现由“传统施工”向“科研+生产”的模式迈进，为队伍高质量发展提供新质生产力。

与此同时，烟台中心正依托近年来在全国多地开展岩心钻、工程钻、水文钻、海钻的经验成果和技术力量，联合北京探矿工程研究所等多家行业单位积极申报海陆一体化钻探工程技术烟台市工程研究中心。该研究中心主要以海域地质钻探为核心、深部岩心钻探为重点、水文钻探和矿山救援钻探为突破，构建较为系统的海陆一体化钻探工程技术方法体系，为全力支撑新一轮找矿突破战略行动提供重要保障。

姜月华（右）在野外采集地下水污染样品

姜月华多次强调：“承担一个项目，不能只满足于完成工作量和提交报告，要以问题为导向，发现问题、研究问题、解决问题。年轻人更要敢于担当，敢于质疑，敢于挑战，敢于提出新观点，这样才能突破创新。”

踏进姜月华的办公室，一排塞满书籍资料的玻璃柜映入眼帘，在柜子的角落里，堆着厚厚一摞获奖证书和奖牌，这些证书记录着他的足迹，他的奉献，他的成果：作为南京地调中心水环院院长、长江经济带工程首席专家，他先后主持30余项国家、部、省级重大科研和调查项目，获专利3项；获中国地质学会十大地质科技进展奖1项，省、部科技成果二等奖3项，中国地质调查局地质调查成果一、二等奖2项，中国地质学会银锤奖，中国地质调查局“杰出地质人才”，首届全国地质勘探工程技术人员技能大赛技术标兵，国土资源部抗震救灾和应急抗旱找水先进个人；江苏省有突出贡献中青年专家；去年又斩获第二届“最美地质队员”殊荣……

勇于创新，用智慧书写成果华章

2008年5月12日，四川汶川发生特大地震，山河破碎。灾情就是命令。当了解到灾区急缺专业技术人员排查地质灾害，“要派最好的地质专家到灾区开展一线地灾调查评估！”的消息时，姜月华主动请缨：“我是共产党员，又是水环室主任，我先上！”17日，他和同样是共产党员、地灾调查优秀专家的刘红樱、葛伟亚作为抗震救灾先遣专家组，开赴救灾一线。

作为专家分队副负责，姜月华和战友们逆向冲进灾区，冒着不断的余震和滚石，攀爬在数千米大山之中的松散滑坡体上，查滑坡，看崩塌，圈泥石流，协助当地政府制定防灾预案。近一个月高强度连续野外调查,共计核查排查芦山县地质灾害隐患点177处，这些地灾隐患点威胁着2745人和数亿元财产的安全。排查报告从监测预警、避让搬迁和工程治理三方面提出了具体防治建议，被地方政府及时采纳，为百姓支起安全防护网。

“我是共产党员，”这是姜月华心中的标尺，每有急难险重的任务，姜月华都会毫不犹豫地冲在前面。

2011年正月，华北地区发生严重干旱。姜月华作为队长率领以水环院为主体的突击队奔赴严重缺水的河南巩义。

巩义市北部为几十至百余米深的黄土覆盖区，南部山区多为煤矿开采区，地下水疏干严重，历史上一直是缺水地区，山区群众大多靠远程拉水解决吃水问题。面对复杂的地质条件，听闻有队伍打出干孔，姜月华没有马上布置打钻，而是一面研判地质资料，一面带技术员到其他打井机台调研取经；白天翻山越岭开展水文地质调查，晚上研讨问题调整工作部署。姜月华和队友大胆创新研究出适合当地构造特点的“一条高密度电法勘查找水”、“两种方法定井”和“四种方式钻井”的找水施工方法，57天里完成20口应急水井施工，孔孔见水，总涌水量2.23万吨/日, 解决了2.6万余人、5000余头大牲畜饮水和1.3万多亩农田灌溉问题。当地群众激动地涌向水井旁，向突击队送上“情系旱区寻甘露，抗旱凿井献真情”等20余面锦旗，表达他们的感激之情。

清华大学环境学院研究生“地下水污染控制理论与治理工程”课程中，有一段对地质雷达在地下水污染调查中应用的介绍。这段被写进清华大学研究生课程的内容是姜月华在工作期间提出并成功应用的成果。

2006年，姜月华带领团队在长江三角洲进行地下水污染调查评价，碰到加油站，采用传统方法获取的水土有机污染数据精度总不理想。搜索记忆深处，脑袋里蹦出了地质雷达和高密度电阻率等物探新技术，他决定一试，效果极佳，对垃圾场、化工厂等污染场地的调查也事半功倍，发现的3个有机污染场地被当时的环保部列为重点治理对象。这一方法推动了地下水污染学理论创新和技术方法进步，他从此声名远播。此后，他作为主要核心成员，还参与编写了《我国地下水污染白皮书报告》和《中国地下水质量调查报告》。

创新的思路源于姜月华对新知识的广泛涉猎。水环院职工说，每到院长办公室，他不是在展开的地图上圈圈点点，就是在电脑上疾书。“每次在网上看到国内外又有新技术、新理论出现，都让我兴奋。”不论是地质领域，还是信息机械的，只要觉得今后有用，姜月华都会浏览学习，记录在案，在实践中融会贯通，为我所用。

在长三角工作多年，姜月华针对地面沉降和地裂缝等地质问题，创新性地提出应用“光纤技术”监测地面沉降量和地裂缝位移的方法，不仅费用低，而且精度高。技术方法很快从长三角推广应用至江苏沿海地面沉降、西安地裂缝、徐州煤矿地面塌陷、山西黄土湿陷变形监测等。姜月华在众多项目中取得的创新成果，引起国内外重视，部分成果不仅被SCI 收录，还连续两年提交国际原子能机构。

2014年，他带领团队充分利用中央资金引领作用，与地方政府反复对接，创新形成了中央与地方以1∶1~1∶2经费匹配投入的城市群、城市和小城镇三个层次城市地质创新合作模式，引领拉动社会资金4.6亿元投入，取得不凡的地质调查成果和应用转化战绩。江苏省丹阳市副市长符红海高度评价说：“央地合作的地质大调查给丹阳大地做了一次彻底的体检，创新的成果表达方式让我们看得懂、记得住、用得上，对丹阳经济发展起到重大促进作用。”

敢于担当，唱响长江保护之歌

万里奔腾的长江跨越中国东西，成为我国经济社会发展最具活力和潜力的流域。2014年，长江经济带建设上升为国家战略，生态优先，绿色发展成为核心。南京地质调查中心水工环研究领域学科带头人姜月华，接受了中国地质调查局的新任务——作为《长江经济带地质环境综合调查工程》首席专家，统帅11个省市野战军和地方部队，把脉长江流域资源、环境、承载力，为长江流域国土规划、重大工程和基础设施规划及新型城镇化战略提供地质支撑。

工程浩大。12个二级项目，11个省市的数百名地质人员，体制不同、机制不同，项目内容不同，战线广袤又缺少普适技术规范，要形成统一的、能满足国家宏观决策和地方需求的集成成果，谈何容易？

工欲善其事必先利其器。姜月华马不停蹄地穿梭于北京、南京和11个省市之间，对接需求，了解区位优势、发展规划、地质工作程度、队伍状况……

随后，二级项目负责和技术骨干培训陆续展开，邀请的各领域专家们阐释现代地学理论、勘查和信息技术、报告表达方式，共同讨论技术路线和规范，互相启发，集思广益。2016年，12个二级项目全面铺开。姜月华更忙了。他既是主帅，要统筹部署项目，进行成果年度评估；又是大将，带领团队承担 “长三角南京—上海—温州城镇规划区环境地质调查”；还是联络官，要跟踪进展、梳理问题，协调专家野外指导、质量检查……记者约他采访，电话那头，他不是在野外，就是在去往研讨会、座谈会路上。

天道酬勤。三年多时间，项目收获了串串令人瞩目的成果：

项目之初，在梳理以往地质调查成果资料基础上，编制完成支撑服务长江经济带发展地质调查报告和图集，集科学性、实用性于一体，既专业又通俗，报送中央和地方相关政府部门应用，为长江经济带国土空间规划、布局和决策提供了科学依据。

在长江下游，他们创新提出长江流域重大水利工程与生态地质环境多元响应研究思路，利用新技术探测沿江跨江大桥侵蚀状况，发现跨江大桥主桥墩冲刷严重，已调查的 7 座大桥中有4座主桥墩冲刷深度大于10米，2座超过15米。当大桥管理技术人员看到附有三维数据图表的评估报告时，简直不敢相信，反复核实技术方法，最终由狐疑变信服，并迅速采取防治行动。

在三峡，调查研究了地质灾害发育背景条件、划分了航道危害区域，查明丹江口库区堵河流域中下游滑崩流和不稳定斜坡1622处，服务于地方政府防灾减灾。

在嘉兴，基本摸清城市地下60米空间可开发利用地质资源家底，构建了三维模型，研发了城市地质信息管理服务系统和地下空间政府决策分析平台，让城市建设与生态保护更科学、更智慧。

亦师亦友，做青年成才的引路人

同事们说，姜月华做事干脆利落、精益求精、亦师亦友，身上散发着地质人的豪爽与坚毅。

“我今天的成绩得益于我的三位导师。”姜月华说，“一位是我硕士研究生导师业治铮院士。业先生传道授业，无私奉献着毕生所学，让我懂得如何做人做学问。另一位是我博士生导师殷鸿福院士。殷先生海纳百川，日夜奋斗在野外和实验室，让我知道求实和创新的重要。还有一位是我的野外项目老师岳文浙研究员。这位老地质对每一个项目都一丝不苟，对年轻人提出的问题毫不保留地答疑释惑。他们对地质的情怀，对工作的严谨，对成果的创新，深深感染着我，耳濡目染，他们成了我的标杆和目标——对项目对学生都不可懈怠。”

姜月华在水环院的会议上多次强调：“承担一个项目，不能只满足于完成工作量和提交报告，要以问题为导向，发现问题、研究问题、解决问题。年轻人更要敢于担当，敢于质疑，敢于挑战，敢于提出新观点，这样才能突破创新。”

2015 年初，中国地调局要求编制长江经济带国土资源与重大地质问题图集， 时间紧，任务重，姜月华提出“要让年轻人挑大梁”。编图期间，他亲自指导和把关每一幅图的编制。他的办公室每天都是编图的讨论声，每一张图、每一个人提出的问题他都认真指导，反复研究，经过一个多月的奋战，地质图集及时提交中央财经领导小组办公室。

姜月华的研究生说：“姜院长有时比学校的老师要求还严。在野外跑起线路可带劲了，他和我们一起跑每一个点，观察每一个地质现象，探讨各种问题。”“和他跑野外， 你要一路小跑才能跟上，一天下来， 坐上车就能睡着。”职工们这样形容和姜月华度过的野外生活。

点点滴滴，润物无声。在姜月华带领下，水环院已经建成一支由57人组成的水工环研究团队、基础地质研究团队、地球物理勘查团队、环境地质实验测试团队、信息资料团队。其中不乏江苏省突出贡献专家、中国地质调查局杰出青年、江苏省“333”高层次人才，团队获江苏省总工会“工人先锋号”荣誉称号。

姜月华更是成果丰硕，但他谦虚地说，荣誉属于团队、属于过去，未来才是我的追求。在“美丽中国”建设新时代，我们的责任是传承地质精神，做社会发展先行，让智慧在地质舞台绽放异彩。

野外试验现场

工欲善其事，必先利其器。向地球深部进军，急需探向地球深部、揭开深部奥秘的“武器”。地球物理探测技术装备就是其中之一。

地球物理探测，即通过观测和研究各种地球物理场及其变化来探测地层岩性、地质构造等，是“透视”地球内部的重要手段。长期以来，我国大型地球物理探测装备和核心软件几乎全部依赖进口。自然资源部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”）牵头实施的国家重大科学仪器设备开发专项《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目，通过5年努力，提交了一整套工程化的大深度三维电磁探测技术系统，不仅使我国地球物理探测实现了由二维测量向三维测量的跨越，而且推动了我国大深度电磁探测设备的自主化、实用化和产业化进程。

打破国外技术装备垄断，研发具有自主知识产权的国产化仪器

三维电磁探测系统的研发和应用，不仅在我国基本为空白，在国外同样也处于起步阶段。针对我国电磁法勘查技术在探测深度、抗干扰能力和测量精度等方面落后的现状，同时也为适应复杂地质条件下地下目标体大深度、多参数、三维精细探测的需求，以物化探所为牵头单位，联合重庆地质仪器厂、成都理工大学、中国科学技术大学、吉林大学，中国地质调查局西安地调中心、南京地调中心，安徽省勘查技术院等单位，实施了《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目，旨在打破国外垄断，实现装备国产化，更好地服务国家能源资源勘查工作。

对电磁探测技术的研发，物化探所有着多年的技术积累与成果基础。《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目负责人、物化探所教授级高级工程师林品荣介绍，物化探所在1995年实现了音频大地电磁测深的分布式测量，在国际上率先实现了天然电磁场的多点同步阵列式观测。步入新世纪，将阵列式的天然电磁场大深度探测技术与人工场的激电技术相结合，优势互补，从而形成混场源的电磁法探测技术，以实现多参量大深度探测。该系统于2005年研制成功，填补了我国资源探测大功率（70KW）发射与接收研制的空白，为我国开发具有自主知识产权的国产多功能电法仪器提供了技术保障和经验积累。

在国内没有先例可借鉴的情况下，从2006年起，在地质调查项目和国家863重点项目的支持下，物化探所启动了国产大功率多功能电法系统的研制。经过科技人员的持续攻关，在多频同步供电波形合成、密集频点供电、大功率逆变与保护、宽带大动态范围接收、无线数据通讯、数据处理与解释等技术方面取得突破，研制出了具有可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、激发极化法（IP）供电功能的70KW大功率电磁法发射系统，以及具有音频大地电磁测深（AMT）、可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、激发极化法（IP）测量功能的接收系统，并于2010年生产出了样机，2011年实现了这一技术的实用化及推广应用。

为适应深部找矿、三维立体填图和深部结构探测的需求，2011年，《大深度三维电磁探测技术工程化开发》项目获批为国家重大科学仪器设备开发专项首批支持的项目，总体目标是实现大地电磁测深（AMT/MT）、可控源音频大地电磁测深（CSAMT）、时间域频率域激电（TDIP/FDIP）、磁性源瞬变电磁测深（TEM）等二维/三维测量技术及三维测量仪器的工程化开发。同时，开展野外工作应用试验及三维电磁探测技术应用示范，促进我国三维电磁探测技术的发展。

由二维测量向三维测量转变，由样机研制迈向工程化研发

要实现三维电磁探测，需要将传统的一维、二维的电磁测量方法发展为三维测量方法。“简单讲，就是由原来的单点或单线测量，革新为多点、多测线的面积性同步测量，从而获取高质量的三维观测数据和地下地质体更为全面的信息。”林品荣说。

为此，项目组根据天然电磁场和人工电磁场的传播特点，结合地球物理电磁法仪器发展和大深度精细勘查的需求，研究设计了5种电法的三维分布式探测方法技术，包括大地电磁测深（AMT/MT）、可控音频大地电磁测深（CSAMT）、时间域激电（TDIP）、频谱激电（SIP）、磁性源瞬变电磁测深（TEM）。同时，采用高精度GPS和恒温晶体的混合同步技术，实现了多测站、多分量、全天候的阵列式同步测量。

在样机的开发过程中，物化探所创新研发思路和发展模式，邀请负责样机工程化的中地装重庆地质仪器有限公司技术人员提前介入，按实用化要求，配合科研人员对三维电磁探测仪器进行设计开发，形成了大深度三维电磁探测仪器的加工工艺、生产流程、检测方法等。

样机研发出来了，但要实现仪器的工程化开发，仍有大量工作要做。负责分布式接收机开发的物化探所教授级高级工程师郑采君介绍说，样机是工程化研发的第一步，关键是实现探测功能，主要体现“能用”；而工程化研发，要在样机的基础上不仅实现技术指标，而且还要注重仪器的稳定性、可靠性及实用性，让仪器不仅“能用”，而且要“好用”“实用”“耐用”，还要操作便捷、外观美观。比如：由于各地的射频干扰不尽相同，就需要不断对仪器的射频抑制电路进行调整、试验，再调整、再试验，直到仪器在不同地区都比较适用。再比如：稳定性方面，三维探测要求多台站同步测量，往往是几十台甚至上百台仪器同时启动开始工作。而仪器数量的增加，工作时间的拉长，都使得仪器的故障率成几何级数增长。因此，每一台仪器的稳定性和可靠性都至关重要。

研发团队研究解决了仪器间的精确同步，仪器性能参数的自标定，仪器的一致性、稳定性与可靠性，以及超大功率场源系统的建立等一系列技术难题，实现了大地电磁测深（AMT/MT）、可控音频大地电磁测深（CSAMT）、时间域频率域激电（TDIP/FDIP）、磁性源瞬变电磁测深（TEM）等方法的三维测量仪器的工程化开发，生产出160kW、30kW、5kW系列多功能电磁法（CSAMT、TDIP/FDIP）发射机、分布式多功能电磁法(AMT/MT、CSAMT、TDIP/FDIP)接收机、频率域感应式磁传感器、10kW瞬变电磁发射机、瞬变电磁三分量接收机、三分量高温超导磁强计、三分量时间域感应式磁传感器等。

系统软件的开发与集成，则涉及了数据处理方法研究、数据管理、可视化等多个方面。物化探所教授级高级工程师吴文鹂介绍说，物化探所数据处理研究团队联合吉林大学、成都理工大学、中国科学技术大学等相关科研人员，开展了正确快速计算、压制地形影响、获取可靠三维电性参数、构建基于三维电磁数据的三维地质解释和地质模型等一系列研究。由于采集的数据来源于多种探测方法，如何从中提取有用信号，如何进行处理，最终如何形成可视化的三维地质模型，其中涉及大量、复杂的计算过程和方法。各研发小组分任务从单方法入手，从一维反演、二维反演再到三维反演，最后再进行多方法的集成，最终形成了集5种电法方法数据管理、人机交互建模、数据成图、数据预处理与正反演为一体的三维电磁探测软件系统。该系统不仅可方便快捷地浏览数据与输出测深曲线、剖面曲线、平剖图、三维切片等图形图像，而且实现了在windows操作系统和linux操作系统间的跨平台运行。

接受野外勘查实践检验，与国外同类商品化产品探测能力相当

仪器生产出来后，是否真正具备三维探测的能力，各项技术指标能否达到预期要求，都需要接受野外勘查实践的检验。为此，物化探所联合西安地质调查中心、南京地质调查中心、安徽省勘查技术院等单位开展了大深度三维电磁探测系统的试验应用研究。

试验测试包括对软硬件的性能测试和与国外主流的先进仪器进行对比。据负责这项工作的物化探所教授级高级工程师杨亚斌介绍，对仪器性能指标的测试，不仅针对多种电磁探测技术方法和软件系统，而且还涉及仪器装备的按钮、电池、重量、结构、数据显示等诸多小指标。为了测试仪器的适应温度，测试工作组分别在新疆哈密零下20多摄氏度和新疆克拉玛依地面温度高于50摄氏度的条件下对仪器进行了测试。此外，工作组还选择甘肃极干旱地区、内蒙古东部草原和南方阴雨潮湿地区进行了探测环境测试；在甘肃柳园特别颠簸的地段开展了震动测试；从河北到内蒙古、甘肃、新疆进行了上万公里的运输测试，最终提出了上百条改进意见。

通过野外场地功能试验，并与国外商品化仪器的对比试验，三维电磁探测工作方法得以进一步完善，仪器与软件性能得以进一步提升。利用完善后的探测仪器，项目组分别开展了矿产勘查、三维立体地质填图及深部结构探测3个层次的应用示范。在甘肃柳园、安徽庐江、江苏宁芜、新疆哈密的4个矿区进行的矿产勘查示范，取得了良好的勘查效果，其中在甘肃柳园圈定了3处找矿靶区，在安徽庐江黄屯硫铁矿区发现240米厚的铜金矿体。在新疆克拉玛依和甘肃柳园开展的三维立体地质填图示范，结果显示，方法技术系统对深大断裂和重要的隐伏岩体均有较准确的反应。在内蒙古扎鲁特盆地开展的深部探测试验，利用取得的电性参数，结合已有的钻孔资料，详细刻画了油气目的层及盆地基底的形态。试验结果同时显示，激电探测和瞬变电磁探测深度都达到近800米，可控源电磁法探测深度超过1500米，在雄安新区的探测深度达到了3000米。

一系列的试验示范应用结果表明，自主开发的大深度三维电磁探测技术方法、仪器软件完全可以胜任野外勘查研究，而且与国外同类商品化产品相比，探测能力相当，并有部分指标优于国外同类商品化产品。有了这套探测系统，我国真正实现了电法勘探由二维测量向三维测量的跨越，同时推动了我国大深度电磁探测装备的自主化。与国外同类设备相比，国产化设备价格仅是国外的50%~60%，而且销售方还可以在方法培训和设备维护、软件升级等方面提供便捷服务。

科技发展永无止境。目前，我国的三维电磁探测技术研究与国外相比仍处于跟跑或并跑阶段，在三维电磁探测仪器轻便化、网络化，电磁干扰识别和数据处理智能化，三维电磁多参数联合精细反演等多个方面都亟待进一步探索和研究。同时，急需对工程化样机进行产品化开发，并实现产品化仪器的推广应用。

可喜的是，物化探所目前已得到国家重点研发计划项目课题的资助，在解决大功率精细电流采样等关键技术基础上，将着手开展产品标定、试验、批量生产线等产业化条件建设，加快批量生产和推广应用，从而为深地探测提供先进、实用的国产化地面电磁探测利器。