新書推薦：地面地球物理技術與裝備——重磁電震系統

在實現地面地球物理探測（重磁電震）裝備自主化進程中，在國家重點研發計劃“深地資源勘查開采”專項的支持下，作者團隊實現了地面多功能電磁探測系統的產品化，開發出了全三維分布式地面多功能電磁探測裝備、輕便液壓伺服可控震源系統和無纜遙測地震采集系統，達到了實用化，形成了智能多類型數據的重磁測量系統。本書介紹了解決多年嚴重依賴進口的多項技術難題的關鍵技術，在方法原理、系統設計、結構設計、電子線路設計和器件工藝研究等方面，向讀者傾囊相授，并展示了相關產業化系統的應用示范效果。

地球深部蘊藏著豐富的能源與礦產資源。隨著地表資源的開采殆盡，礦產勘查開發向深部及覆蓋和難進入區開拓，已成為全球的必然，深部資源增儲勢在必行。在此背景下，為貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》提出的資源勘探增儲要求和《找礦突破戰略行動綱要（2011—2020年）》相關部署，科技部在2016年啟動了“十三五”國家重點研發計劃“深地資源勘查開采”（DREAM）重點專項。

專項以突破深地資源“第二勘查空間”、實現資源發現與儲量增長雙跨越、提高資源保障能力為目標，按照“提高深部資源時空分布規律認知，提升深部資源勘查評價與開采能力，促進深部資源能源發現與開發”的思路，破解深部資源能源勘查的關鍵科學瓶頸，突破深部資源能源勘查的關鍵技術，構建深部資源開采理論技術體系，構建1500m采礦新空間，進軍3000m勘查新深度，開辟覆蓋區找礦“新大陸”，拓展油氣萬米深層新領域，支撐找礦突破戰略行動，提升深部資源勘查開采能力，提高保障資源保證程度，緩解資源能源巨大壓力。按照全鏈條布局、一體化實施的思路，專項部署了深部資源勘查、深部開采與深層超深層油氣三大板塊，以及成礦系統的三維結構與控制要素、深部礦產資源評價理論與預測、移動平臺地球物理探測技術裝備與覆蓋區勘查示范、大深度立體探測技術裝備與深部找礦示范、深部礦產資源勘查增儲工程實踐、深部礦產資源開采理論與技術研究、超深層新層系油氣資源評價技術等七大任務。

“深地資源勘查開采”重點專項緊密結合戰略性礦產資源勘查開采與產業高質量發展的重大需求，按照理論創新、技術突破、應用示范的創新鏈，部署相關研究，不斷提升勘查技術水平與資源評價能力，取得了重要進展：

（1）深化成礦系統理論研究，破解深部找礦方向難題。構建了板塊匯聚全生命周期的成礦系統，創新發展了成礦系統理論，建立了與俯沖－增生造山、碰撞造山、復合造山、陸內造山和克拉通破壞等相關的成礦系統，形成大陸碰撞成礦、克拉通破壞成礦、“陸內俯沖”誘發成礦和增生造山成礦等理論，揭示了區域構造擠壓與伸展事件、巖漿活動與成礦的時空分布規律，解決了找什么礦、到哪兒找礦的問題。探明成礦系統深部精細結構，揭示了深部過程與成礦效應。

（2）突破資源勘查“卡脖子”技術，顯著提升勘查能力。構建形成了航空－地面－地下立體勘查技術體系。航空重力儀與重力梯度儀、航空電磁勘查與磁場測量、高分辨航空伽馬能譜測量等移動平臺探測技術裝備研發取得重大進展，大大提高了測量精度，為覆蓋區深地資源勘查提供了技術支撐。構建形成以大深度全三維多功能地面電磁探測系統、廣域電磁法多頻偽隨機信號收發、5000m智能地質巖心鉆機和深穿透地球化學與同位素填圖技術等為代表的大深度立體探測技術裝備體系，地面重力與磁力測量系統達到工程化。深地資源探測深度不斷延伸，實現了多個礦集區3000m“透明化”。創建深地資源定量預測評價理論，預測評價智能化水平不斷提高，擴大了遠景資源量。

（3）積極拓展有效找礦深度，實現深部找礦重大突破。發現風成砂巖型鈾礦等新的資源類型，創建“五元一體”稀土、“五位一體”鈹鎢錫螢石鉛鋅礦等找礦勘查新模型與表生風化－沉積型三稀金屬成礦體系；新發現和建立了多個大型資源基地，深部礦產資源勘查增儲應用示范成效顯著，取得了大宗金屬礦產、“三稀”、鈾、鋰、鉀鹽等戰略性礦產資源和金等貴金屬深部找礦突破，深層地熱資源探測取得重要進展。

（4）加強工程技術攻關，有效提升了開采深度與采取效率。系統開展深部巖體力學與開采理論研究，研發了深部原位保真取心、深部巖體變形破裂多尺度立體監測等技術；提出深部金屬礦協同開采的理論、方法與技術。形成深部大礦段多采區時空協同連續采礦理論，極大提升深部金屬礦連續化無人與綠色開采工藝水平。稀土與鹽湖資源開發理論與技術取得進展。

（5）發展深層勘探技術，拓展了萬米油氣資源新領域。全面完成我國三大陸塊中、新元古代超大陸位置重建，揭示深時地球逐步氧化與重大地質－氣候事件對烴源巖發育的控制作用。構建形成深層超深層及中新元古界新層系油氣成藏理論框架，延拓“油氣死亡線”深度，將我國油氣資源形成時代前推至16.4億年前，油氣生成保存的深度下限推至9000m以深。大噸位低頻可控震源、超大功率電磁儀、弱信號高精度地震成像等復雜油氣勘探技術裝備向超深層推進，深層超深層及中、新元古界成為我國油氣勘探重要接替領域。

為了較為全面、系統地反映和總結“深地資源勘查開采”重點專項在深地資源領域的基礎研究進展、成礦理論創新、勘查技術進步和重要找礦勘查成效，專項各項目組在各項研究工作的基礎上進行了深化凝練，形成了“深地資源成礦理論與勘查技術叢書”。

我們期望，“深地資源成礦理論與勘查技術叢書”的出版，能夠進一步推動我國地球深部探測與礦產資源勘查事業的發展，加快新時代地學研究向深部進軍的步伐。

2025年8月8日

地面地球物理探測技術是深部資源勘查的重要手段，但我國地面地球物理探測的核心裝備幾乎全部依賴進口，落后于世界先進國家，不能滿足我國社會經濟發展和資源安全供應的需要。

我國一直都在推動使用重力、磁法、電法、地震、放射性、地溫、測井、航空物探、海洋物探等方法。20世紀五六十年代，我國開始引進國外的勘查技術和關鍵的儀器設備，逐漸形成了引進、消化、吸收、研制的儀器發展道路。在深部探測方面，我國學者已經掌握了深部探測先進技術，引進了數量較多的國際一流儀器設備，在一些局部典型地域試驗完成了多條高質量的探測剖面，取得了若干重要發現，積累了實際經驗，得到了國際同行的認可和贊許。但技術裝備落后的現狀嚴重制約著我國礦產資源勘探的發展，也直接制約著我國參與國際資源競爭的能力。為了徹底打破壟斷，實現裝備的國產化，在自然資源部“深部探測技術與實驗研究專項”中的“深部探測關鍵儀器裝備研制與實驗”（2010～2012年，SinoProbe09）項目和國家高技術研究發展計劃（863計劃）資源環境技術領域的“深部礦產資源勘探技術”（2014～2017年，2014AA06A600）重大項目，以及863計劃重大項目“輕便分布式遙測地震勘探系統”等多項重大裝備研制項目的基礎上，依托科技部組織的國家重點研發計劃“深地資源勘查開采”（2018～2022年）專項“大深度立體探測技術裝備與深部找礦示范”中的“地面地球物理勘探關鍵技術與裝備”項目，進一步開展了電磁、地震、重力、磁力等探測技術與裝備的突破和產品化研究。

本書采用多諧振電容補償與斬波穩零電路、寬頻帶低噪聲磁傳感、大功率電磁發射、多功能多通道采集、多源采集信號分離等技術，研制形成了產品化的多功能大深度電磁探測（大地電磁測量、音頻大地電磁、可控源音頻大地電磁及時間域與頻率域激電）裝備；攻克了多震源能量疊加聚焦控制技術、不同地面條件下的高輸出效率液壓伺服震源技術、低功耗無線信道分級接入、接力式無線自組網數據監測與采集技術，形成了輕便液壓伺服可控震源與無纜遙測地震采集系統；攻克了基于熔融石英重力傳感技術的重力傳感單元制備工藝、高精度恒溫測溫、信號檢測與反饋等技術，研制了基于熔融石英彈簧的相對重力儀；攻克了高靈敏度銫原子吸收室抗弛豫膜層設計技術、高精度銫光泵磁場傳感技術，研制了三分量高精度銫光泵磁測量系統。在已知地質信息測區，開展各功能儀器分別與國外先進儀器比對測試，完善與優化系統性能，提升一致性、可靠性與穩定性。在典型礦集區利用自主研制的地面電磁、地震、重力、磁法四種探測儀器，以地面地球物理綜合勘查示范驗證各個系統的探測能力，改變了我國地面地球物理勘查裝備嚴重依賴進口的局面，支撐了“向地球深部進軍”的國家戰略需求。

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本書可供高等院校地球物理儀器相關專業師生及科研單位技術人員參考使用。

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本文摘自科學出版社2025年10月出版《地面地球物理技術與裝備——重磁電震系統》一書，內容有刪節。標題為編者所加。

（本文編輯：王運 wangyun@mail.sciencep.com）

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