透视地球 探寻深部宝藏
——记山东局研究院地球物理信息技术中心团队
“上九天揽月,下五洋捉鳖”是人类自古以来的梦想。现如今,比起“上天”“下海”,人类的“入地”之旅却由于地壳岩石阻隔而困难重重。探寻地球深部的奥秘,成为地球物理工作者们孜孜不倦的追求。
山东省煤田地质规划勘察研究院地球物理信息技术中心团队是一支长期致力于深地探测领域创新研究工作的队伍,现有成员18人,其中博士5人、硕士7人,高级职称9人。团队持续打造“透视地球 物探先锋”品牌,利用先进的地球物理技术为地球进行深度“CT扫描”,让地球深部越来越“透明”地展现在世人面前。
攻深找盲,寻找地下资源宝藏
党的二十大报告提出,要“在关系安全发展的领域加快补齐短板,提升战略性资源供应保障能力”。2024年5月,自然资源部副部长许大纯、山东省副省长邓云锋调研禹城市李屯富铁矿勘查现场时表示,“找到富矿、大矿,这就是‘国之大者’,就是为保障国家能源资源安全作出了巨大贡献。”
2013年,长期深耕煤田勘查的地球物理信息技术中心团队主动在山东省黄河北煤田区开展潘店低缓航磁异常查证,率先发现了齐河-禹城富铁矿,开创了我国在深覆盖区寻找富铁矿的先河。
十年磨一剑,团队在深覆盖区富铁矿成矿规律与找矿技术领域取得了里程碑式的突破。通过潜心钻研,团队成功构建了深部岩体与碳酸盐岩接触交代形成的含矿热液迁移至石炭系-二叠系含煤岩系成矿的“禹城式”富铁矿成矿模式,开辟了我国富铁矿找矿新空间;创新性建立了深覆盖区富铁矿“空-地-井”立体勘查技术体系,突破了传统铁矿找矿单一依赖重磁方法的局限,将铁矿探测深度提升至2000米;凭借一系列科技创新与成果应用,团队在禹城市已探获李屯、叠道2处大中型富铁矿床,齐河-禹城地区成为新一轮找矿突破战略行动以来全国首个亿吨级富铁矿资源基地。
团队聚焦煤田地质勘查主责主业,发挥地球物理信息优势,逐步从本省走向河南、山西、贵州等地,深入到内蒙古、新疆等“一带一路”沿线地区,加入新赛道,拓宽了勘查范围。西部地区拥有得天独厚的煤炭资源优势,储量丰富、煤层厚度大、埋藏深度浅且开采条件优越,但同时也面临着煤层层数多、分层困难等严峻挑战。
基于此,团队创新提出基于震-井联合反演物性参数的地质体定量描述方法,实现了对目标地质体物性参数的高精度反演,自主开发了复杂地质体多元异构三维建模与可视化系统,快速处理和分析海量的地质数据,实现了地质、物探多数据类型高效融合和交互操作,更准确地刻画了地下地质结构的特征,提升了勘查效率和准确性,有力保障了煤炭资源勘查和矿井安全生产。
精细探测,助力地下空间利用
习近平总书记强调,向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。对地球深部的利用和使用,不仅包括矿产资源和能源资源,也包括地下空间的利用。
在享有“泉城”美誉的济南,如何让地铁与泉水共生,成为地铁建设过程中急需解决的首要难题。团队联合中南大学、山东大学开展了趵突泉泉域边界及水力联系研究和济南中心城区地铁建设与泉水敏感地带广域电磁法探测研究等课题,突破了“城市强电磁干扰”这一世界级难题,首次构建了济南主城区70平方千米范围内的三维地电模型,获取了地下1000米的地质-地球物理信息,查明了地层、构造、岩浆岩的空间展布特征,查明了四大泉群与东郊、西郊地下水的水力联系,查明了主径流通道位置,回答了“在哪里建地铁可以不影响泉脉”“如何实现泉水保护与地铁建设协同发展”等问题,研究成果被中国工程院院士彭苏萍评价认为达到国际领先水平。
针对城市地下空间开发利用面临的地质保障难题,团队突破了城市地下空间开发地质信息综合感知探测关键技术,并在济南、泰安等地岩溶和地质灾害探测中成功应用;构建了“两宽一高”高密度三维地震精细探测技术,解决了盐腔立体形态精准雕刻难题,有力推动了中电建2×300MW等盐穴压缩空气储能电站项目在泰安落地实施。此外,在济南市莱芜区鄂庄煤矿,团队开展了高精度地-井联合地震勘探,系统查明了地下600米深度范围内的地层分布、地质构造、采空区及其他不良地质情况,为山东大学和山东能源集团联合共建的深地探测重大科技基础设施规划设计、建设和建立三维地质信息平台提供了翔实可靠的地质资料。
平台赋能,激发创新活力
创新是引领发展的第一动力。团队深知创新的重要性,致力于搭建科研创新平台,积极引育高层次创新人才,不断激发地质科技工作者的内生动力。
团队创建了全国首家煤田地球物理重点实验室,成功获批山东省应急管理厅重点实验室,并建设了城市地下空间探测济南市工程研究中心。朱裕振创新工作室在2024年全员创新竞赛“创新工作室”赛道中荣获省级决赛第一名。团队还发起成立了全国首个省级地球物理学会青年工作委员会,举办了2024年泰山科技论坛、“战略性矿产资源安全保障”国家级高级研修班和全省青年地球物理科技大会,扩大了山东煤田地质品牌影响力,有效促进学科发展和技术交流,提升科技创新能力,推动科技成果转化。
团队实行“导师带徒”制度,组织“名师讲坛”系列活动,不断提高团队成员科研能力、创新思维和学术水平。团队入选自然资源部高层次科技创新团队、中国煤炭工业协会创新团队及山东省自然资源厅科技创新团队。引进博士3人,培养在职博士2人,涌现出国务院、省政府特殊津贴获得者3人,自然资源部青年科技人才1人、后备青年科技人才2人,以及省先进工作者、省优秀科技工作者、省级“发现榜样”人选、省自然资源科技领军人才、省青年拔尖人才、省杰出工程师、“山东省100名地学人物”等一批优秀人才,获全省应急物探职业技能竞赛个人一等奖。
团队围绕战略性矿产资源勘查和地下空间探测领域,承担国家重点研发计划子课题/专题5项、中央地勘基金项目3项、中央引导地方科技发展专项1项、省自然科学基金项目4项、省地勘项目8项、局科研专项9项及横向科研项目40余项。发表论文70余篇,出版专著2部,制定地方(团体)标准5项,获发明专利11项。科研成果荣获山东省科学技术进步二等奖、中国煤炭工业科学技术一等奖等省部级科技奖励10余项,连续5年入选山东省十大优秀地质成果,入选全国绿色勘查示范项目。
“国之所需,我之所向。”地球物理信息技术中心团队将继续大力弘扬“三光荣”“四特别”精神,以更加昂扬的斗志、更加努力的拼搏续写“地质报国”新篇章,在广袤大地上描绘一幅幅砥砺前行、勇往直前的时代画卷。