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为铀资源勘查安上“千里眼”

       核工业北京地质研究院遥感信息与图像分析技术国家级重点实验室前不久刚通过有关部委评估。这个运行了11年的实验室如今已是硕果累累:形成了高精度遥感数据获取—定量化数据处理-综合分析应用的技术体系,拥有国内领先、国际先进水平的航空成像光谱测量与数据处理系统、航空激光雷达测量系统、实验室光谱定标系统、地面光谱(成像光谱)测量系统及数据处理分析系统,初步具备了航天、航空、地面等“天空地深”一体化的遥感信息处理与应用的技术能力。

  实验室主任赵英俊告诉记者,核工业北京地质研究院的遥感技术应用研究工作始于1975年,是我国最早开展遥感地质应用的单位之一。近四十年来,经过了技术引进、示范应用、理念更新、技术创新、应用深化等发展过程,在推动铀矿勘查科技进步,促进铀矿勘查突破,丰富铀成矿理论等方面发挥了重要作用,做出了重要贡献,使我国铀矿地质遥感工作具有了自己的特色和先进性,并拓展到了其他金属矿产调查、油气资源选区、生态环境监测、核电温排水监测、工程选址、地质灾害调查等领域。

  多技术手段提高卫星遥感数据应用效果

  “仅仅应用卫星遥感单一的信息源,解决铀矿勘查的问题是远远不够的。”赵英俊告诉记者,实验室开发了以遥感信息为主的多源地学信息集成分析技术,如光—能谱集成技术,应用光—谱(卫星光学遥感数据)与能谱(航空放射性伽玛能谱数据)融合的途径来提高卫星遥感数据的应用效果。

  目前,该技术已经在辽宁连山关、安徽庐枞、内蒙古满洲里等多个试验区得到应用。不论是在地质填图的探索,成矿构造的确定,还是在找矿靶区优选方面均取得显著效果。该技术更有效地发挥了卫星遥感信息在铀资源勘查中的作用,并为植被覆盖区地质填图和放射性生态环境制图、找矿预测等探索出新的途径。

  “在此基础上,大家进一步提出了后遥感应用技术。”赵英俊说明,所谓后遥感应用技术,是将遥感技术与传统地学方法和现代信息技术相结合的信息深化应用技术,其内容涵盖信息处理、信息说明、信息分析、信息表达和信息应用等一整套方法技术系统。

  让赵英俊自豪的是,这一概念是实验室科研人员在全国范围内率先提出的,“该技术在铀资源勘查中进行了实际应用,并以此提出了断块铀成矿的新理论。”

  此外,在铀资源勘查中,为了能够从区域上快速掌握铀成矿的地质环境特征、控矿要素等,实验室开展了大量的卫星遥感图像的处理方法与遥感信息分析研究工作,应用卫星遥感数据对全国重要铀成矿带开展地质信息解译工作,初步总结了花岗岩型、火山岩型、砂岩型和碳硅泥岩型铀矿床的遥感地质识别标识,从遥感地质的角度,每个成矿区带进行了远景预测,为铀资源潜力评价提供了重要信息。建立了集“数据处理、信息增强、要素识别、地质解译、综合分析、靶区预测”的砂岩型铀矿勘查的遥感应用技术方法流程;在南方热液型铀矿,抓住产铀岩体断裂发育、蚀变强烈的特征,采用光学图像纹理特征定量分析刻画岩体断裂发育特征、红外亮温反演刻画蚀变特征,通过产铀岩体和非产铀岩体,主要铀矿田及其邻区进行对比分析,建立了集目视解译特征、分形维数和分形谱的计算、地形特征变差统计和热红外亮温反演等多种手段的热液铀矿田评价标志,为深部铀资源勘查提供了重要的技术信息。

  实验室充分发挥卫星遥感无国界的技术优势,对欧洲、东亚非洲等地区开展遥感编图和找矿战略选区工作,基于GIS系统,建立了遥感地质矿产信息系统。提取了目标矿种的主要控矿要素(如控矿断裂、含矿层、含矿岩体、蚀变等)遥感信息,根据遥感地质矿产信息提取成果,结合目标矿种已知矿床成矿模式的综合研究,圈定了重要成矿带的战略选区和有利区。

  高精度的数据助力找矿靶区预测

  早在十几年前,老一辈专家开始策划航空成像光谱技术研究,如今,该技术已成为实验室的特色。

  对于当年的提前布局,赵英俊说明,这是因为认识到遥感技术的未来发展趋势是由定性转为定量化研究,成像光谱技术是实现这一转变的重要技术途径。

  有了高空间分辨率的高光谱遥感的数据,通过研发数据处理方法和流程,提取出更多的与铀多金属有关的信息,可以更加快速、准确地预测找矿靶区。

  2008年以来,实验室在新疆、甘肃、青海等地区获取了航空高光谱遥感数据近3万多平方公里,建立了航空高光谱数据获取技术规程,成功攻克了高海拔地区数据获取的技术瓶颈,并在航空高光谱遥感数据的基础上建立了矿物填图、岩性识别与制图、成矿预测精细遥感调查的技术流程,充分挖掘了高光谱遥感数据中的地质信息,从光谱维和空间维对相关信息进行了反复对比和综合研究,建立了海量数据处理的能力,实现了航空高光谱遥感数据的地质工程化应用,编制了近20种蚀变矿物高光谱专题图,提取结果经验证准确率达到了90%以上,新发现了多处铀及多金属矿化异常地段;通过热红外高光谱在矿产资源勘查中的技术方法研究,评价了常见矿物的热红外光谱特征和混合光谱解混的识别能力,在矿物识别、岩性识别方面取得了良好效果,使得热红外高光谱与可见光—短波红外高光谱遥感信息综合分析,获取更多的地质异常信息,为铀多金属矿产勘查取得新突破提供了重要支撑。

  2013年,实验室又将高光谱遥感技术拓展应用到油气藏的探测研究,建立了航空高光谱遥感油气异常信息探测技术流程,有效提取了地表与油气相关的烃异常信息以及碳酸盐化、粘土化等蚀变信息和出露的油气富集地层,并提出了油气藏有利区,显示了高光谱遥感在油气战略选区中的广阔应用前景。

  2012年,实验室首次将地面成像光谱测量系统应用到铀矿科学深钻的岩心测量,实现了地质体蚀变矿物的快速识别与填图,为掌握深部地质体的成矿环境和成矿模式提供了新的技术手段。

  创新科研模式 边研发边应用

  “由于大家是国家级重点实验室,一方面开展基础或应用基础研究,一方面采用边研发、边应用的科研模式,使得科研成果及时得到转化应用,并同时能够在应用过程中发现问题,使得研究目标更加明确,研究方法更加深入。”赵英俊告诉记者,基于遥感技术的研究成果在铀多金属矿产资源勘查中发挥了找矿先行作用,快速缩小了找矿预测区,推进了重要成矿带遥感综合调查成果在基础地质调查和矿产地质调查等工作中的应用。在江西、内蒙、新疆、青海等地区发现了多处重要的铀多金属找矿有利区,实践表明,高精度的遥感信息在引导找矿、重大基础地质问题研究、资源评价工作部署等方面已起到了非常重要的作用。

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