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“机载地下矿产与水资源探测仪”完成地下水资源勘查飞行试验

时间:2020-10-16    来源:中国科学院空天信息创新研究院    作者:仪多多商城     
【导读】十月上旬,国家重点研发计划项目“机载地下矿产与水资源探测仪”地下水资源探测首飞暨二连浩特市地下水资源勘查工作开展。

  地下水资源是指存在于地下可以为人类所利用的水资源,是全球水资源的一部分,并且与大气水资源和地表水资源密切联系、互相转化。地下水资源勘查是为查明区域地下水,水文地质条件及区域地下水资源评价等所进行的综合性水文地质工作。通过野外路线踏勘及布置适量的勘探试验,对地下水资源的数量、质量、时空分布特征和开发利用条件作出科学的、全面的分析。

  十月上旬,国家重点研发计划项目“机载地下矿产与水资源探测仪”地下水资源探测首飞暨二连浩特市地下水资源勘查工作开展。

  中国科学院空天信息创新研究院、内蒙古灵奕高科技集团和二连浩特市人民政府,项目联合团队采用共同研制完成的直升机平台航空瞬变电磁探测系统及航磁辅助测量系统,在选定的齐哈日格图与额仁淖尔苏木两个测区进行了高密度航空瞬变电磁扫面。

  机载地下矿产与水资源探测仪以直升机为搭载平台,采用软支架吊舱结构,具有对地下目标电性参数敏感度高、探测深度大、空间分辨率高的技术优点,以及作业快速高效、大范围、适应复杂地形的应用特点,是目前国际公认的矿产资源勘查及水资源普查的先进探测技术与方法,可实现地下水资源和矿产资源的高效探测。目前,项目联合团队正在加紧对实验数据进行处理,希望发现新增水源,助力二连浩特市未来经济与生活的可持续性发展。

  瞬变电磁法是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间利用线圈或接地电极观测地下介质中引起的二次感应涡流场,从而探测介质电阻率的一种方法。其基本工作方法是:于地面或空中设置通以一定波形电流的发射线圈,从而在其周围空间产生一次电磁场,并在地下导电岩矿体中产生感应电流:断电后,感应电流由于热损耗而随时间衰减。瞬变电磁法也称时间域电磁法简称TEM,它是利用不接地回线或接地线源向地下发射一次脉冲磁场,在一次脉冲磁场间歇期间,利用线圈或接地电极观测二次涡流场的方法。简单地说,瞬变电磁法的基本原理就是电磁感应定律。衰减过程一般分为早、中和晚期。早期的电磁场相当于频率域中的高频成分,衰减快,趋肤深度小;而晚期成分则相当于频率域中的低频成分,衰减慢,趋肤深度大。通过测量断电后各个时间段的二次场随时间变化规律,可得到不同深度的地电特征。

  根据瞬变电磁法对低阻体反应敏感的特点,将其用于煤矿井下水文勘查还是近几年的事情。瞬变电磁法是一种极具发展前景的方法,可查明含水地质如岩溶洞穴与通道、煤矿采空区、深部不规则水体等。瞬变电磁法在提高探测深度和在高阻地区寻找低阻地质体是最灵敏的方法,具有自动消除主要噪声源,且无地形影响,同点组合观测,与探测目标有最佳耦合,异常响应强,形态简单,分辨能力强等优点。

  直升机瞬变电磁法是一种基于直升机平台的瞬变电磁探测方法,能够有效克服地面工作难以快速开展的地形地貌条件限制,具有高效,经济等特点。吊舱式直升机航空瞬变电磁勘查系统具有探测效率高,空间分辨率高等优点,目前在国际上已经成为主流矿产资源勘查方式,它广泛用于矿产资源勘查, 水文地质调查,海水入侵勘查,未爆 炸 物探测等领域。经过多年的努力,我国已经初步完成了吊舱式航空瞬变电磁系统的集成工作,很多系统级问题仍需要细致的研究。近年来,我国多家单位密切跟踪国际HTEM发展趋势,先后研制出CHTEM及CAS-HTEM等HTEM系统,打破国外技术封锁,填补国内技术空白,有力地推动了我国航空电磁探测方法,技术及装备的发展。

  航空磁力测量又称航空磁测或航空磁力勘探,简称航磁或航磁测量,是航空物探方法中使用时间最 早、最成熟和最多的磁测方法。航空磁力仪、数字补偿仪和数字收录系统以及全球卫星导航定位系统、无线电测高仪、气压测高仪,组成航空磁力测量系统。

  它是将航空磁力仪及其配套的辅助设备装载在飞行器上,在测量地区上空按照预先设定的测线和高度对地磁场强度或梯度进行测量的地球物理方法。与地面磁测相比具有较高的测量效率,且不受水域、森林、沼泽、沙漠和高山的限制。同时由于飞行是在距地表一定的高度进行的,从而减弱了地表磁性不均匀体的影响,能够更加清楚地反映出深部地质体的磁场特征。

  航空磁力测量是将航空磁力仪(光泵式、核旋式和磁通门式)系统安装在飞机或其他飞行器中通过观测地磁场的总强度T或总磁场异常△T或其梯度,来寻找磁性或与磁性有关的矿体,了解地质构造、进行磁性填图、解决城市和工程稳定性和考古等问题。根据服务领域不同,分成区域构造填图、油气构造勘查、固体矿产勘查和其他应用类型。

  航空磁力测量是应用最广的航空物探方法,它用的仪器有两类,一类是测总磁场模数的变化△T,另一类是测总磁场模数变化的梯度。目前在生产中应用的测总磁场模数变化的仪器主要是核子旋进磁力仪和光泵磁力仪,也有用磁通门磁力仪的(见磁法勘探)。测总磁场模数变化梯度的是航空磁力梯度仪。它用距离固定的两个磁力仪探头(如光泵磁力仪探头),同时测量地磁场并记录其差值(即磁力梯度,可测垂直梯度或水平梯度)。

  延伸阅读:

  “机载地下矿产与水资源探测仪研制与产业化应用示范”项目针对我国地下矿产与水资源勘查领域,航空电磁探测核心装备长期受制发达国家技术封锁以及国际上现有设备存在探测盲区等状况,由内蒙古灵奕(集团)有限责任公司牵头组织,联合空天院、中国自然资源航空物探遥感中心、吉林大学、成都理工大学、厦门大学、重庆大学、核工业北京地质研究院等多家单位共同承担。项目将围绕电磁复合效应和机载相干随机脉冲探测技术开展创新性研究,研发机载相干随机脉冲电磁探测软硬件系统,实现地下0-800m深度全覆盖、无盲区探测,开展仪器工程化和产品化开发,完成多个矿区和地下水目标飞行试验与应用示范,实现项目的经济效益和社会效益。


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