随着航空遥感、地球化学、科学人工智能等技术的黑科技深度融合,地质勘探已迈入上天入地、找矿透视地球的用上新阶段。“天空之眼”扫描地层、新闻“元素密码”破解矿脉、科学“数字建模”重构地形、黑科技“算法推演”锁定铜矿……层出不穷的找矿找矿“黑科技”,是用上人类以科技创新重构资源获取方式的“突围”。让我们跟随地质学家的新闻脚步与工程师的视角,看科技之光如何照亮地层深处的科学宝藏。
这是怎么实现的?飞行器上装载航空重力、磁力和电磁等专用物探仪器等“超级听诊器”,在航行过程中捕捉“CT影像里的阴影”——地球磁场、重力场中的微弱波动,再对采集数据信号中的异常信息进行解译,从而发现地下的地质构造和矿产。
目前我國航空物探技術經歷了中低精度—高精度—高分辨率等三代技術發展歷程。據不完全統計,通過航空物探調查,已發現150多個沉積盆地、197個油氣遠景區帶和數千處固體礦床,我國有約90%的隱伏磁性鐵礦、80%以上的鈾礦是通過航磁和航空放射性異常發現的。
在云南紅河哈尼族彝族自治州,科研人員運用地球化学技術深入地下,如有“透視眼”般清晰洞察地下資源的脈絡,精準揭示稀土元素的時空分布規律。紅土植被覆蓋區內,中重稀土深藏于深部風化層黏土中,地表難以識別。面對難題,微納米地球化学勘查技術大顯身手。它快速精準地勘查資源,最終發現了超大規模中重稀土礦,潛在資源達115萬噸。
中重稀土礦地球化学勘查技術猶如“導航系統”,可實現從全國范圍篩選靶區到進行局部礦體勘查,從全國范圍聚焦到幾十平方公里范圍,相當于從一個市縮小到一個小區;所需時間從原來傳統地質勘查的十幾年縮短到現在的幾年。
云南紅河發現的稀土寶藏,依靠的正是我國自主研發的這套技術。高精度地球化学勘查技術實現地殼物質成分的全元素探測,把元素周期表所有化學元素的空間分布繪制在地球上,形成化學屬性“數字地球”。目前團隊正在分析全球2萬個網格的巖石、土壤、水系樣本,繪制76種關鍵元素的分布圖。
转机随着无人机翩翩降临。3架搭载“鹰眼”的飞行器盘旋升空,以厘米级精度的三维视角,在树冠间隙捕捉岩石的褶皱,在断崖侧面读取地层的沉积日记。通过智能规划的贴近摄影路径,无人机化身“地质翻译官”,仅用6天就完成31平方公里的数据采集——相当于用电子显微镜扫描整个西湖景区。
在楚雄的山谷中,无人机螺旋桨的“嗡嗡”声取代了地质锤的敲击声。无人机每秒拍摄数张高清照片,智能算法把这些画面拼成三维地图——陡峭的悬崖变成可旋转的立体模型,交错的断层化为屏幕上闪烁的纹理。当无人机开启激光雷达,无数激光脉冲会像透视射线般穿透树冠,连被树叶掩埋的地质特征都无处遁形。
无人机何以透视大地?无人机高精度相机载荷以每秒数张的频率拍摄地面影像,通过特征匹配算法捕捉图像间的视觉运动信息,并利用同步定位与地图构建技术自动预估3D摄像机的位置和几何场景问题。这些算法结合运动恢复结构技术可以高效构建三维地质模型,能将陡峭的岩壁、交错的断层转化为可交互的数字场景,协助研究人员识别与分析肉眼难以察觉的细节。
相对于传统地质调查,无人机调查在数据采集、导出、传递、处理等方面具有显著优势,效率提升至传统人力的5倍以上。无人机能够飞行至人难以到达的区域,扩展了调查和监测的地理范围,覆盖率远超过传统地质调查。同时,无人机替代人工进入高山峡谷、山涧密林等高危区,大大减少了安全风险。
前不久,在西藏自治区墨竹工卡县雪山,巨龙铜矿取得重大找矿突破。电脑屏幕上,AI算法正以每秒数万次的速度解析着三维地质模型——从钻孔岩芯的显微图像到卫星遥感的热力分布,30年积累的勘探数据与实时采集的物探信息在此交汇。这套融合了全国矿床知识图谱的智能系统,不仅让找矿成功率提升5倍,更让雪域高原的“铜业巨龙”得以舒展它延绵数公里的金属脊梁。
AI(人工智能)技术大规模、快速、精确的数据处理能力,可以极大提升找矿效率。以西藏的巨龙铜矿为例,科学家用AI分析了矿区的地层、构造和岩浆活动,发现深部还存在一个未被开发的斑岩成矿系统,这让铜资源量从原来的约1000万吨飙升至2588万吨。
矿产勘查拓展了AI应用领域,AI技术提升了矿产勘查能力。当前,地质找矿领域的机器学习逐步发展,AI专业模型的数据分析优势凸显。通过机器学习模型,AI能把零散的地质数据转化为“找矿指数”,生成一张标注概率的“矿藏热力图”。地质数据规模越大,AI找矿能力越强,加强地质大数据平台建设,能够加快提升地质数据采集智能化水平。
虽然成矿信息错综复杂,地下矿藏总会留下“蛛丝马迹”——比如化学元素的异常波动、磁场的微妙变化。但这些信号就像混杂在噪声中的“摩斯密码”,传统方法很难识别。AI的绝招是多重分形算法,它像一张“数学滤网”,能过滤干扰,捕捉到元素的异常富集信号;还能结合卫星影像和航磁数据,识别地层断裂带、岩体边界等关键线索。
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