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有过矿山工作经历,无意中进入新闻单位工作。开博一为管理自己的资料,二为认识更多矿业界人士。入行十多年,不为对矿业有多大贡献,只愿能为矿业做点事。

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高原航测第一飞——我国高海拔地区航空时间域电磁测量首飞纪实  

2015-04-18 17:25:02|  分类: 地质人风采 |  标签: |举报 |字号 订阅

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高原航测第一飞
——我国高海拔地区航空时间域电磁测量首飞纪实
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左图为搭载航空电磁测量系统的直升机在青藏高原首飞。  赵钊摄
  
  4月8日,由青海省地质调查局立项、核工业航测遥感中心完成的青海省石头坑德—五龙沟地区1∶1万航空电磁法测量项目,在青海省格尔木市通过原始资料验收。此举标志着我国完成了5000米以上海拔地区航空时间域电磁测量的全球首飞,并形成了全球高海拔地区第一份高精度航空时间域电磁测量原始资料。

  打通信息快速获取通道

  找矿的人都知道,航空电磁法测量是快速获取地球物理信息、发现矿产异常的最好办法之一。但由于这一方法是将航空电磁测量系统安装在飞行器上,地形、地貌、天气、海拔等自然因素都会产生影响。

  平均海拔在4000米以上的青藏高原,就因海拔高、山体陡、切割深、气候变化无常等原因,一直没有进行航空电磁测量。找矿所需的相关基础资料也完全依靠人工徒步调查获取。基础信息获取速度慢、效率低,成为青藏高原找矿突破的制约因素之一。

  被称为“聚宝盆”的柴达木盆地,周边的阿尔金山、祁连山和昆仑山是我国重要得多金属成矿区带,金属矿产资源十分丰富。找矿突破战略行动实施以来,这里先后发现了卡尔却卡铜多金属矿、野马泉铁矿、尕林格铁矿、夏日哈木镍矿、哈西亚图铁多金属矿、大厂金矿、五龙沟金矿等一大批大型金属矿床。但要想使这些成果进一步扩大,基础资料信息的缺失,仍是一道现实的难题。

  能否利用航空物探方法建立起一条基础资料信息的快速获取通道?青海省国土资源厅、省地质调查局在组织专家反复论证后,决定在石头坑德—五龙沟地区率先开展航空时间域电磁测量的试验工作,并委托核工业航测遥感中心承担。

  “选择这里进行试验主要基于两点考虑。”核工业航测遥感中心总工程师李怀渊说,一是这里离格尔木市区较近,只有100多公里,容易得到支援;二是这里既有巨大的金、铅、锌、铁、铜、镍(稀土)找矿潜力,也有几个已知的金属矿床方便对测量结果进行验证和对找矿靶区进行预测。

  试验结果令人兴奋。项目实施后,共完成1∶1万航空电磁法测量测线3005.4公里,形成了我国高海拔地区第一份高精度时间域航空电磁测量原始数据。数据初步处理结果表明,航空电磁异常与已知矿区具有较高吻合度,同时新发现数十处具有找矿意义的航电异常。

  这一结果也表明,在高海拔地区,只要采取适当的技术方法和技术路线,航空电磁测量这一高效物探方法,是完全可以用在青藏高原。

  高原首飞的探索之旅

  探索之旅不易,我国高原航空电磁测量首飞,也历经艰辛。

  “为了完成这一具有挑战性的项目,我们先后换了两种机型、4个飞行员。”在原始资料验收会上,李怀渊介绍。

  接受委托后,核工业航测遥感中心将电磁数据的采集工作交由比自己更专业的加拿大Geotech数据采集公司,而中心只专注于后期数据处理、资料解释及报告编制工作。

  在与Geotech公司反复沟通后,核工业航测遥感中心决定选用该公司研发的VTEM时间域电磁测量轻量化系统。这一系统除具有重量轻、外挂的电磁设备全重只有360公斤的优势外,还具有发射功率大、信噪比高等特点,能够满足高原航空电磁测量的要求。

  “事实是我们仍然低估了高原航空测量的难度。”在离格尔木市区70多公里的航测基地,现场负责人赵钊说,“2014年7月2日,项目组人员进场后进行了试飞,结果是我们开始选择的小松鼠B3型直升机虽然能带着电磁测量设备起飞,但飞行高度一超过四五米发动机就会报警。”

  项目组立即与机组人员进行了沟通,发现主要原因是夏天高原空气密度太低导致的。机组人员根据飞行手册计算结果表明,要在海拔4000米以上完成航空电磁测量,气温得低到零下20度才行。于是,他们将飞行时间推迟至格尔木地区气温最低的2月份进行,并将飞机换成了爬升能力更大的小松鼠B3E型。

  2014年2月3日,当人们都在为即将到来的春节做准备时,航测中心现场项目组工作人员却告别亲人,先后来到了冰天雪地的格尔木。其时,现场负责人赵钊的儿子刚出生两个多月,另一名工作人员陈晧结婚也才3个多月。 

  在人们正在欢度春节时,项目组的四位成员却在进行着紧张的高原首飞探索:寻找飞机停放、电磁设备存放的营地,航空燃油的供应,协调办理飞行手续。2月24日,核工业航测遥感中心成功进行了我国海拔4000米以上的试验性飞行,飞机最高爬升至海拔4500米。 

  4月6日,一个在我国航空电磁测量史上值得铭记的日子。这一天,我国第一个高海拔航空电磁测量项目飞行任务全部完成,实际飞行高度最高达海拔5300米。 

  收获的不仅是数据 

  完成这次航测任务,形成了我国高海拔地区第一份高精度时间域航空电磁测量原始数据。初步数据处理结果表明,航空电磁异常与已知矿区具有较高吻合度,同时新发现数十处具有找矿意义的航电异常。 

  “比这些成果更重要的是,这次飞行为我国今后在西部高原地区进行航空电磁测量工作积累了宝贵经验,同时也拓宽了航空电磁法找矿的空间。”核工业航测遥感中心航空物探院院长江民忠介绍说,这些经验主要表现在以下方面: 

  一是摸清了最佳飞行季节。以往,人们认为夏季高原空气中氧气含量较高,对燃油发动机动力输出的影响自然会小些。但这次实飞结果表明,在飞行季节的确定上,空气密度其实比氧气含量更为重要。夏季空气密度因气温升高而降低,飞机就算达到一定的输出功率也无法正常飞行。因此,青藏高原的航空电磁测量的最佳季节是冬季。以这次飞行期间的温度数据为例,在实际飞行的21天中,最高温度只有7度,最低温度达到了零下18度。 

  二是获取了安全飞行的相关数据。冬季虽然为飞行提供了较夏季更高的空气密度,但却出现了氧气含量更低的困难,严重影响到飞机的动力输出。这就意味着,此时飞机的瞬时机动能力、特别是瞬时爬升能力会受到严重影响。飞行中遇到山体时绝不能像低海拔区那样随山而升,必须提前做爬升动作才有可能避免撞山、造成机毁人亡的严重事故。而这次飞行测区能让飞机基本保持平飞的线路不到总测线的30%。 

  三是为制定西部高原地区航空电磁测量技术标准等积累了参考资料。由于缺乏高原地区航空电磁法测量的相关规范和技术标准,这次航测的设计只能参考平原地区的相关技术标准。实际飞行表明,为保证在低氧气含量、低空气密度下的飞行安全,飞机的离地高度必须适当放大。特别是在地形变化剧烈的陡切割、窄山谷区,当两山体间距小于50米时,就只能视其为平地。在飞越山体时,飞机除要提前爬升外,还要延迟下降。这些经验,为今后我国制定高原航空电磁测量标准提供了重要依据。 

  四是高原航空物探还要考虑风力和当天气温情况。采用外挂式电磁设备进行航空物探作业,风力大于四级就会形成外挂设备漂移,造成数据噪声过大。而高原山区气象条件的一个重要特点,就是风力、风向变化大。为确保数据质量,就必须在关注分时天气预报的同时,加强气象监测。这次实飞表明,在格尔木地区,风力影响最小的是清晨到中午,最好的情况也只能飞到下午三点。 

  五是要做好航空燃油的保障。为给飞行再增加一重安全系数,这次飞行中,每次都按70%的量给飞机加油以减轻飞机重量。为此,就要协调加油车到测区现场进行保障。
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