——訪應(yīng)用地球物理學(xué)家、中國(guó)工程院院士何繼善

20世紀(jì)70年代，西方在頻率域電法領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。1986年，一位中國(guó)學(xué)者攜他創(chuàng)立的雙頻激電法在國(guó)際上亮相，引起了地球物理界的轟動(dòng)。被稱為“變頻法之父”的地球物理學(xué)家維特教授稱：“我們落后了，中國(guó)在這方面已超過(guò)了我們。”這位學(xué)者就是當(dāng)時(shí)剛當(dāng)上教授的何繼善。

何繼善是我國(guó)著名的應(yīng)用地球物理學(xué)家、中國(guó)工程院院士、中南大學(xué)教授和博士生導(dǎo)師。他出身于礦工，憑借自學(xué)考上大學(xué)，成為世界頻率域電法領(lǐng)域的重要人物。美國(guó)著名應(yīng)用地球物理學(xué)家霍曼教授評(píng)價(jià)何繼善說(shuō)：“他的雙頻激電理論和實(shí)踐，是近年來(lái)應(yīng)用地球物理學(xué)界的一件大事。”

何繼善曾先后獲得全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)2項(xiàng)和省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)18項(xiàng)，1986年被授予“有突出貢獻(xiàn)的中青年專家”稱號(hào)，1995年被評(píng)為全國(guó)有色金屬勞動(dòng)模范，2000年被評(píng)為全國(guó)教育先進(jìn)工作者，2005年被評(píng)為全國(guó)先進(jìn)工作者。

不僅在理論方面取得成果，他還將自己創(chuàng)立的方法應(yīng)用于實(shí)踐。以中南大學(xué)為依托，由何繼善發(fā)起成立的湖南繼善高科技有限公司，長(zhǎng)期致力于地球物理資源勘探、應(yīng)急查險(xiǎn)搶險(xiǎn)救援技術(shù)與智能裝備研究。據(jù)媒體報(bào)道，依托何繼善發(fā)明的儀器裝備找到的礦產(chǎn)資源累計(jì)價(jià)值已達(dá)數(shù)千億元。

新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)的沖鋒號(hào)已經(jīng)吹響，在服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略、助力新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)過(guò)程中，地球物理學(xué)科能做些什么？帶著這一問(wèn)題，中國(guó)礦業(yè)報(bào)社派出采訪團(tuán)隊(duì)，在中南大學(xué)對(duì)何繼善院士進(jìn)行了專訪。

應(yīng)用地球物理學(xué)家、中國(guó)工程院院士  何繼善

《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》：當(dāng)前，我國(guó)地球物理學(xué)科領(lǐng)域有哪些最新科技成果，在地質(zhì)勘查工作中的轉(zhuǎn)化應(yīng)用情況怎樣？這些研究成果的國(guó)際地位如何？

何繼善：在地球物理的方法領(lǐng)域，我們?nèi)〉玫淖钚鲁晒袕V域電磁法。

20世紀(jì)70年代，西方國(guó)家發(fā)明了可控源音頻大地電磁法，風(fēng)行全世界。這個(gè)方法的理論基礎(chǔ)是把曲面波簡(jiǎn)化成平面波。但是，我國(guó)在使用中發(fā)現(xiàn)，它的探測(cè)深度一般只探測(cè)到600來(lái)米，原因在于深度加大以后，平面波跟曲面波的差異越來(lái)越大。因此，我認(rèn)為，要發(fā)展電磁法，一定要解曲面波方程。

經(jīng)過(guò)不斷研究，我把曲面波方程解出來(lái)了，這是廣域電磁法的基礎(chǔ)。我覺(jué)得它有發(fā)展前途，可以超過(guò)可控源音頻大地電磁法。因此，我們研制了儀器，同時(shí)到野外推廣。經(jīng)過(guò)近10年的推廣，慢慢地，大家對(duì)它的認(rèn)可程度提高了。現(xiàn)在，廣域電磁法在油氣行業(yè)、礦產(chǎn)資源行業(yè)，以及地質(zhì)工程行業(yè)都得到了比較廣泛的應(yīng)用。

2022年底，自然資源部發(fā)布公告，批準(zhǔn)《廣域電磁法技術(shù)規(guī)程》從2022年12月1日起開(kāi)始實(shí)施，也就意味著我們有了國(guó)家級(jí)的規(guī)范。實(shí)事求是地說(shuō)，廣域電磁法是目前世界上最先進(jìn)的電磁方法。利用這項(xiàng)方法技術(shù)，我們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中已經(jīng)將探測(cè)深度進(jìn)行到地下8000米左右了。

并且，在有些地形特殊的地方，廣域電磁法甚至比地震法更好用。在四川盆地探測(cè)頁(yè)巖氣的過(guò)程中，中石化就用兩種方法做了對(duì)比。結(jié)果顯示，廣域電磁法的成本只有地震法的1/45~1/20。南方的頁(yè)巖氣資源所在地，地表的很多地方是灰?guī)r，不適合地震法。在這樣的應(yīng)用條件下，廣域電磁法更適合。

目前，我們的科研團(tuán)隊(duì)還在開(kāi)展地?zé)豳Y源利用的有關(guān)研究工作?？衫玫牡?zé)豳Y源有幾個(gè)要求：溫度要高、埋藏不要太深、規(guī)模要求較大，這樣的地?zé)豳Y源才有開(kāi)發(fā)的意義。要利用地?zé)幔紫纫奄Y源弄清。我們?cè)谠颇洗罄砗推斩M建了兩個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，專門應(yīng)用廣域電磁法研究地?zé)幔玫搅水?dāng)?shù)卣拇罅χС帧?/span>

之所以研究地?zé)?，是因?yàn)檫@符合我國(guó)提出的“雙碳”目標(biāo)要求。我國(guó)的主要能源消耗是化石能源。要減少用煤，就要有規(guī)模巨大的清潔能源去取代它，否則解決不了十幾億人口的能源問(wèn)題。目前的研究成果表明，我國(guó)的地?zé)豳Y源十分豐富，資源當(dāng)量可以達(dá)到煤炭人均資源量的170多倍。

所以，我們現(xiàn)在著手去查明那些埋藏較淺、規(guī)模巨大、溫度較高的地?zé)豳Y源，恰好能夠發(fā)揮廣域電磁法的優(yōu)勢(shì)。

除了廣域電磁法之外，我們還研發(fā)了雙頻激電法和偽隨機(jī)信號(hào)電磁法。其中，偽隨機(jī)信號(hào)電磁法是目前國(guó)際上最先進(jìn)的方法之一。　　

《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》：在您看來(lái)，未來(lái)一段時(shí)間，地球物理在助力新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)、保障國(guó)家能源資源安全方面如何更好地發(fā)揮作用？

何繼善：幾十年來(lái)，國(guó)家在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面都取得了諸多讓人可喜的成就。當(dāng)前，國(guó)家高度重視能源資源的安全和保障，這也給整個(gè)地礦行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。在這一過(guò)程中，我認(rèn)為地球物理也將大有可為。

我們要根據(jù)我國(guó)的實(shí)際國(guó)情去發(fā)明和使用適合我們的先進(jìn)技術(shù)方法。先進(jìn)的儀器設(shè)備，首先它本身是凝聚了設(shè)計(jì)者的思想。特別是一些外國(guó)的儀器設(shè)備，方法技術(shù)都很先進(jìn)，但它更多的是設(shè)計(jì)者根據(jù)自己國(guó)家的地質(zhì)情況去設(shè)計(jì)的，不一定適合我國(guó)的地質(zhì)情況。和澳大利亞、非洲和中東等國(guó)家和地區(qū)相比，我國(guó)的能源資源稟賦優(yōu)勢(shì)其實(shí)并不是特別明顯，而且部分礦種還存在“又難找、又難選”的問(wèn)題，這就更加需要我們根據(jù)實(shí)際的資源國(guó)情開(kāi)展更深入的研究，創(chuàng)新更適合的方法技術(shù)。

而且，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的礦產(chǎn)資源勘探，經(jīng)過(guò)多年工作，淺表部的資源很多都已被探明，很難再有新的、大的發(fā)現(xiàn)，這就需要我們適當(dāng)增加探測(cè)深度。在開(kāi)展深部探測(cè)的過(guò)程中，地球物理的方法技術(shù)手段將有效發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，能夠在適當(dāng)?shù)奶綔y(cè)深度做到精準(zhǔn)、細(xì)致的結(jié)果反饋，這勢(shì)必也將為找礦突破做出很大貢獻(xiàn)。

《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》：近年來(lái)，國(guó)家高度重視基礎(chǔ)科學(xué)研究。您覺(jué)得當(dāng)前地球物理學(xué)科的基礎(chǔ)性研究工作隨著時(shí)代發(fā)展、科技發(fā)展有哪些新的變化？

何繼善：這個(gè)變化可以說(shuō)是非常大的。記得我剛參加工作的時(shí)候，我們國(guó)家還沒(méi)大規(guī)模普及地球物理方面的技術(shù)，那時(shí)主要是向蘇聯(lián)學(xué)習(xí)，引進(jìn)方法理論和儀器設(shè)備；改革開(kāi)放之后，我國(guó)又向西方國(guó)家引進(jìn)了一批相關(guān)的技術(shù)。直到最近二十年，我們國(guó)家自己的科學(xué)研究有了很大進(jìn)展，一批自主研發(fā)的技術(shù)、設(shè)備得到了廣泛應(yīng)用。這個(gè)過(guò)程中，無(wú)論是看問(wèn)題的方法，還是使用的儀器設(shè)備，都發(fā)生了巨大的變化。

舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，早期我們從蘇聯(lián)學(xué)的電磁法，利用的是垂直磁場(chǎng)。一開(kāi)始，我們直接把國(guó)外的方法拿來(lái)用，但后來(lái)我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)方法并不適合我國(guó)。因?yàn)閷?duì)方的緯度高，因此磁場(chǎng)基本上都是垂直的，而在我國(guó)海南島附近，磁場(chǎng)幾乎是平的，從南向北，磁場(chǎng)慢慢變成30度、40度、50度，到最北方甚至接近垂直，它是存在變化的。因此，我們國(guó)家后來(lái)重新建立了電磁場(chǎng)理論。這個(gè)例子說(shuō)明，我們不能太盲目地相信國(guó)外的技術(shù)，而且現(xiàn)在我們也逐步形成了具有自主特色的科學(xué)研究體系。

《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》：您認(rèn)為，我國(guó)的地球科學(xué)工作者如何才能更好地實(shí)現(xiàn)原始創(chuàng)新，服務(wù)地質(zhì)找礦工作？

何繼善：原始創(chuàng)新是很難的，因?yàn)樵紕?chuàng)新意味著要做得更加深入。

以地球物理為例來(lái)說(shuō)，這一學(xué)科的研究對(duì)象都深埋于地下，真正要把它做得又深又精準(zhǔn)是非常困難的，因?yàn)榈叵碌牡刭|(zhì)環(huán)境十分復(fù)雜。有人打比方說(shuō)，地球物理工作就是在給地球“做CT”，這個(gè)比喻非常形象。但是，在醫(yī)院給病人做CT，病人會(huì)配合醫(yī)生，而且人體的各個(gè)器官的位置是明確的、固定的、已知的，而地球卻不一樣，地下的礦產(chǎn)資源分布的位置、形態(tài)是未知的，這就是難點(diǎn)所在。

地球物理探測(cè)的結(jié)果也需要解譯。例如，當(dāng)一個(gè)人感冒，他可能會(huì)打噴嚏、流鼻涕，但當(dāng)一個(gè)人出現(xiàn)打噴嚏、流鼻涕的癥狀時(shí)，卻不能判斷他一定就是感冒。地球物理探測(cè)的數(shù)據(jù)解譯跟這個(gè)道理類似，它是多解性的。我們用電磁法的數(shù)據(jù)只能去推測(cè)地下可能存在的礦藏，為了減少多解性，這就需要地球物理工作者要復(fù)合地質(zhì)學(xué)理論等多學(xué)科知識(shí)，并且與地質(zhì)學(xué)家的工作密切配合，才能盡可能把多種可能性減到最少。

此外，我們的科技工作者一定要根據(jù)我們國(guó)家的地質(zhì)條件、地球物理特點(diǎn)和實(shí)際情況去開(kāi)展研究工作，真正去創(chuàng)新適合于我們復(fù)雜地質(zhì)國(guó)情的方法技術(shù)和儀器設(shè)備。

《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》：當(dāng)前，我國(guó)礦業(yè)領(lǐng)域、地勘行業(yè)都正面臨著深度調(diào)整和轉(zhuǎn)型發(fā)展，特別是很多傳統(tǒng)的地礦單位和工作人員似乎也正處于一種“迷茫”的狀態(tài)。對(duì)此，您認(rèn)為這些單位應(yīng)該如何更好地找準(zhǔn)自身定位和發(fā)展方向？

何繼善：資源、能源是大自然給人類的禮物。無(wú)論哪個(gè)國(guó)家，其發(fā)展都在很大程度上受益于這些資源。我們需要優(yōu)化自身，更好地提高自身的認(rèn)識(shí)水平和相應(yīng)的能力水平，要根據(jù)國(guó)家和社會(huì)的需要，把方向做對(duì)、把技術(shù)能力提高，在當(dāng)前大發(fā)展的社會(huì)環(huán)境下，一定是會(huì)找到適合自己的方向越做越好的。

《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》：新一輪找礦突破戰(zhàn)略行動(dòng)的“沖鋒號(hào)”已經(jīng)吹響，對(duì)于地礦行業(yè)的科技工作者、生產(chǎn)一線人員，特別是青年科技人才，您有什么叮囑和寄語(yǔ)？

何繼善：地礦行業(yè)因其工作地、實(shí)驗(yàn)室在大地、在野外，所以工作環(huán)境、工作條件相對(duì)會(huì)更加艱苦。我希望年輕的同志們，無(wú)論是高校的學(xué)生、老師，還是生產(chǎn)單位的工作人員，一定要深刻認(rèn)識(shí)到地礦行業(yè)和我們所從事的工作對(duì)于國(guó)家、對(duì)于社會(huì)的重要意義，也要堅(jiān)定對(duì)行業(yè)發(fā)展前景的信心，繼而去克服困難，潛心鉆研適合我們國(guó)家國(guó)情的技術(shù)方法。