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多个答案解析导航：

• 1、地球物理探矿理论与技术方法
• 2、航空重力梯度仪在军事方面有何应用
• 3、黄大年是什么之父
• 4、航空重力测量系统的分类
• 5、航空地球物理勘探的方法

地球物理探矿理论与技术方法

优质回答现代找矿勘查技术的进步使2000m以内的勘查成为可能(Gordon，2006)，基于现代勘查技术所取得的成果对深部矿体的预测水平得到了提高，向深部要资源的时机已经成熟。

最近20年来，在金属矿产勘查中，新理论、新概念不断涌现，新技术、新方法不断应用，有力地促进了矿产勘查的发展，为金属矿产勘查注入了生机与活力。其中，地面时间域电磁法(TEM)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)、高精度重磁法、金属矿地震方法和三维地震层析成像技术等以大探测深度为特征的地面物探方法及钻孔地球物理方法在矿产勘查中的推广使用(Cas等，1995;Salisbury等，1996;吕庆田等，2001，2004)，为矿集区找矿发现———隐伏矿的预测和寻找带来了新的机遇。

2.4.1 现代地球物理探矿技术发展现状

在过去，一些勘探者认为物探方法是一个“黑箱子”，多解性高、可信度低。而现在，随着技术的不断进步和大量的实践应用，最终使每个勘探者都认识到物探技术是一种非常有效的找矿方法。物探高新技术的研发和应用已成为西方很多国家，尤其是加拿大、澳大利亚和美国等矿业发达国家矿产勘查的重要组成部分。

物探技术进步主要体现在两方面:一是新发明;二是对已有技术的完善升级和更新换代，使测量的精确度和准确度不断提高。新的更强大、更复杂的航空物探方法(如Falcon、MegaTEM、SPECTREM、TEMPEST、HOISTEM、NEWTEM、Scorpion，等等)已成为矿产勘查的重要生力军，从而使区域填图和靶区圈定的工作效率得到极大的提高(TheNorthern Miner，2007;张昌达，2006)。

航空物探方面近年来发展迅猛。澳大利亚合作研究中心矿产勘查技术部研制的世界上最先进的航空矿产勘查系统(TEMPEST)使用高灵敏度磁探头测量地质体产生的微弱二次磁场，探测深度可达300m。澳大利亚的“玻璃地球计划”(GlassEarth)包括航空重力梯度测量、航空磁力张量梯度测量、先进的电磁方法、矿物化学填图、钻探新技术和三维地震，其中航空磁张量测量技术和航空重力梯度测量技术是重点研发内容。英国ARKEX公司研制成功目前最先进的超导航空重力梯度测量系统，使测量精度提高10倍。澳大利亚BHPBilli-ton公司的航空重力梯度张量测量系统(Falcon)曾经获得澳大利亚联邦科学和工业研究组织(CSIRO)2000年度科学研究成果奖。它脱胎于美国的军事技术，是美国出口管制产品，美国曾经阻止该公司用Falcon(猎鹰)系统在中国进行探矿飞行(张昌达，2005)。加拿大GEDEX公司研发的高分辨率航空重力梯度仪(GedexHD-AGG)于2006年11月获得了伦敦矿业周刊(MiningJournal)颁发的矿业研究(MiningResearch)大奖，据称该仪器能够探测到12km深处的固体矿产、石油和天然气，其准确性和大大提高了勘查效率，降低了勘查的风险、时间和成本。

在地面物探方面，也取得长足进步。加拿大凤凰公司在完善V-5大地电磁系统的同时，推出了V5-2000型和V8阵列式大地电磁系统。加拿大的EM-57、EM-67系列已成为时间域电磁仪器的代表。美国Zonge工程与研究组织相继推出了GDP-16，GDP-32多功能电磁系统，以及能够进行长周期天然场大地电磁测量的多功能大地电磁系统。美国EMI公司在完善MT-1大地电磁系统的同时推出的EH-4电磁系统，已成为矿产勘查的重要手段之一，另外还推出了MT-24阵列式大地电磁系统。Nabighian等(2005)认为没有其他的地球物理方法像磁法一样有十分广阔的应用范围，从行星尺度到几平方米的面积，既花费少又能够提高丰富的信息，而电磁法及重磁法的组合已成为重要的发展方向和勘查手段。电磁法系统多具有频率域和时间域工作方式，能够进行多方法数据采集，如激发极化法、瞬变电磁法、可控源音频大地电磁法等。电磁法和重磁法物探技术呈现出向数字化、智能化、多功能化、集成化方向发展的趋势。

在物探技术发展的进程中，我国的步伐相对而言比较缓慢，目前还主要处于技术引进阶段，这与我国矿产勘查的快速发展形势很不适应。目前，国家提出要加快自主开发科学实验仪器设备的步伐，物探技术方法的自主研发也应成为这一战略目标的重要组成部分。中国地质调查局正在组织一批应用于深部找矿勘查的物探方法仪器研制。

2.4.2 金矿地球物理探矿方法基本原理及工作方法选择

尽管Au本身有突出的物理性质(密度大、良导电)，但由于Au在地壳中的丰度低，即使是具有重要经济价值的金矿床，Au的含量也不会改变含Au地质体的物理性质。微量元素Au是难以用物探方法直接检测到的。

金矿床地球物理勘查工作的基本思路是通过研究金矿床(体)与某些具有地球物理异常响应的特殊围岩、找矿标志层、控矿构造(尤其是断裂剪切带)，以及与硫化物(黄铁矿)的伴生关系，观测相应的地球物理场响应(异常)，解决的是与成矿有关的构造(尤其是深部构造)、岩体、地层、矿源层和硫化物矿化带，以及蚀变带的空间分布等地质问题，进而达到间接找矿或矿床评价之目的(刘光鼎等，1995;赵鹏大，2001;李大心，2003)。

与金矿相关地质体与围岩存在物性参数的差异，是地球物理勘查的基础;被观测的地下介质的物理属性有介质的密度、磁性、电性、弹性、放射性和温度等参数。相应的地球物理勘查方法包括电法以及电磁法勘探技术，磁法勘探技术、核法勘探(放射性测量)探矿技术，重力勘探技术以及浅层地震勘探技术等。相对金矿而言，针对不同地质体，选择不同的探矿技术。

(1)追索含金破碎带

用电阻率法、甚低频法及其他电磁场法追踪含矿破碎带(低阻带);用磁法追踪磁性岩中的挤压破碎带(高磁背景中的低磁带);用放射性法圈定破碎带(高放射性带)。这些方法有时还可以了解其产状。

(2)追索含金石英脉

主要用电法(高阻、高极化)和放射性法、磁法，并可了解其产状。

(3)寻找含金硫化物富集带

用电法(低阻、高极化)来进行普查和寻找，可以确定含金地质体的位置、范围、大致产状和埋深。

(4)寻找伴生金矿

利用物探方法对贱金属矿床的直接指示作用，而贱金属矿床伴生金原理开展找矿。如磁法、电法、重力等法寻找和圈定伴生金矿的范围、埋深及大致产状，为工程验证提供依据。

(5)查明与成矿有关的各种小型构造、成矿地质体

磁法、电法、地震等查明第四系或基岩覆盖下的各种容矿构造和成矿地质体(如含矿斑岩等)空间分布。

(6)进行中、大比例尺填图

方法有磁法、电法和放射性法等。填图的目的是确定与金矿有关的岩石-岩性因素。碳质和石墨化地层、火山沉积杂岩及显示金矿化的其他标志，如:近矿围岩蚀变带、硅化带、绢云母化带、滑石菱镁片岩化带、黄铁细晶岩化带。

2.4.3 金矿地球物理技术找矿中应注意的问题

由于金矿本身的特殊性，造成利用地球物理技术找矿的复杂性，造成获取地球物理信息地质解释的不确定性。如金矿成因类型、矿物组合、构造环境的多样性，决定了金矿地球物理性质及几何特性的多态性;尽管某些类型金矿就其矿石物理性质而言与围岩有着明显的差异，但也往往由于矿体规模小、地球物理场的信息弱，以至难以观测到可以辨识的异常;复杂的地质环境所造成的地质干扰背景，常常掩盖了有用的信息。这一切都将导致异常解释发生困难或出现失误。就总体来说，金矿物探异常的解释较其他矿种和领域的物探异常解释来说，难度大、复杂性高。

由于金矿物探异常以及异常解释的复杂性，故这种间接性虽然拓宽了物探找金的应用领域，但同时也使物探异常的多解性更为突出。因此，物探找金的作用不宜过分夸大。

在部署物探找金工作时，要针对不同勘查阶段所探测的金矿宏观目标物以及需要解决的地质问题。积极挖掘物探找金的综合信息。正是由于金矿类型多且地质背景往往比较复杂，因此引起的地球物理场十分复杂，加之金矿物探的信息比较微弱，异常解释的难度大，所以单一物探方法找Au往往很难奏效。

在金矿物探的全过程中，始终要强调综合方法、综合解释。在某一探区布置金矿物探工作，应针对具体的勘探问题或地质地球物理条件优选最有效的物探方法手段或实施多种探测方法最佳技术组合，发挥多种地球物理参数信息精细分析，以及结合化探和地质资料综合解释的优势。实践表明，科学地综合各种物理场和物理参数的信息，对确定金矿赋存空间、圈定金矿化带和金矿体，以及确定与Au有关的金属矿含量等，都可获得明显的效果。事实上，某种参量的潜在信息量，只有通过与其他参量的综合应用才能发挥出来。而且几种方法提供的综合信息，也绝非单一方法所提供信息量的代数和。在找矿过程中，应力求搞清矿化带或矿化富集部位的宏观物理特征，然后选择最有代表性、针对性的方法，以一定的观测网度和精度获取与矿产资源有关的综合地球物理信息，并通过地质解释，以形象、直观的图示方式，赋给各种物性体以明确的地质含义。

与寻找其他贱金属矿床不同，利用地球物理探矿寻找金矿难度更大。虽然如此，金矿地球物理技术在危机矿山接替资源找矿中仍发挥了突出作用。武警黄金地质研究所利用高密度电法、EH4等仪器方法在多个金矿山开展找矿工作，在河北峪耳崖金矿外围深部300m以下发现金矿体，在内蒙古苏右旗毕力赫金矿区新发现大型隐伏斑岩型金矿体。从不同侧面证实物探技术在危机金矿山深部资源勘查突破的重要性。

航空重力梯度仪在军事方面有何应用

优质回答可以用以海上反潜作战，但这个技术难度要求比较高！目前还没有哪个国家可以成功应用到军事上！当前最为先进，最为普遍应用的反潜技术为空中声呐反潜，代表武器有美国最为先进的海神P8反潜机，在声呐反潜技术这方面美国领先我们中国好几十年。但是一旦这个技术能成功应用到反潜作战中，将会彻底颠覆长期以来的反潜模式，也将会让西方在反潜技术上领先我们几十年的技术优势荡然无存！所以这个技术对军事上来说还是很重要的，一旦突破这将有助于解放军实现快速弯道超车！

黄大年是什么之父

优质回答多数人选择落叶归根，但是高科技人才，在果实累累的时候回来，更能发挥价值。现在正是国家最需要我们的时候，我们这批人应该带着经验、技术、想法和追求回来。”

说这段话的是黄大年。这位吉林大学地球探测科学与技术学院的教授，2009年作为第一位到东北的“千人计划”特聘专家，从海外回到母校，被选为国家“深部探测关键仪器装备研制与实验项目”首席科学家。

归国7年，黄大年带领团队夙兴夜寐，在航空地球物理领域取得一系列卓越成就，填补中国“巡天探地潜海”多项技术空白。

2017年1月8日，黄大年不幸病逝于长春，享年58岁。

知道黄大年的时候，他已经永远离去。

资料片中，亲友、学生们的回忆中，他个子高高，敦厚而结实，总是背着双肩包脚步匆匆。他说他很着急。

1978年，他成为恢复高考后的第一批大学生。从西南边陲的广西来到东北长春，地质宫的阅览室，他几乎每天都泡在里面。他着急，想“把失去的光阴夺回来”。

1993年，英国利兹大学，被公派出国的黄大年严苛地支配着自己的每分每秒。国外地球物理方面的研究日新月异，他着急。临行前，他对老师和同学们保证：“我一定会把国外的先进技术带回来！”

2010年，已经回国的黄大年在一次业务会上因为有人迟到摔了手机。他坦言：“我有时躁，我无法忍受有人对研究进度随意拖拉。我担心这样搞下去，中国会赶不上！”

从地质宫启程的梦想

“作为中国人，无论你在国外取得多大成绩，而你所研究的领域在自己的祖国却有很大的差距甚至刚刚起步，那你都不是真正意义上的成功。”

吉林大学地质宫是长春市的中心标志，这座建筑面积3万平方米的宫殿式建筑，几乎无人不知。1951年，冲破重重阻力，从英国回到祖国的李四光在这里亲手创办了东北地质专科学校（后合并到吉林大学的长春地质学院的前身），这是新中国的第一所地质学校。

地质宫是新中国地质学的里程碑，也是黄大年生命中重要的起点，他在这里不停地出发，再出发。

1958年，黄大年出生于广西南宁，父母都是知识分子。高中毕业时，当地的地质队要招两名航空物探操作员。17岁的黄大年因为反应机敏、成绩优秀，从几百人中脱颖而出。这个工作让他有机会第一次接触到航空地球物理知识，并从此与这项事业结下了一生的缘分。

1977年恢复高考，黄大年白天工作，晚上在油灯下刻苦读书，最终，以优异的成绩考入了长春地质学院。硕士毕业后，他留校任教，后来破格晋升为副教授。

1993年，作为当年全国30位公派留学生中唯一的地学专业人才，黄大年被选送往英国利兹大学深造。1996年，他以第一名的成绩获得了利兹大学地球物理学博士学位。学成之后，尽管导师极力挽留，黄大年仍返回了母校。

然而回国后，校长孙运生听取了他的汇报，敏锐地预见到，培养人才机不可失，专门召开会议研究，决定让黄大年继续留英工作。背负着师长的殷殷期盼，38岁的黄大年又一次出国，继续从事研究工作，针对水下隐伏目标和深水油气的高精度探测，成为当时从事该高科技敏感技术研究的少数华人之一。

这一去，就是13年。

这13年，黄大年已在英国剑桥ARKeX航空地球物理公司担任高级研究员和研发部主任，带领一支包括院士在内的300人团队，主持研发的许多成果都处于世界领先地位。

这使他成为了地球物理研究领域享誉世界的“被追赶者”，备受尊重。

事业有成，生活安稳，但康河畔的黄大年心里始终有一团火在燃烧。“作为中国人，无论你在国外取得多大成绩，而你所研究的领域在自己的祖国却有很大的差距甚至刚刚起步，那你都不是真正意义上的成功。”

2009年，母校发来了国家“千人计划（围绕国家发展战略目标，引进海外高层次人才的计划）”的材料，黄大年仿佛听到了召唤，他第一时间表示，回国。

回国，真正的毅然回国。放弃了世界顶尖的研究环境和项目，放弃了悠闲的生活。从事中医诊治的妻子只得卖掉苦心经营的两家诊所，还在上学的独生女留在了英国。

“康河留下了我的眷恋，而地质宫刻有我的梦想。”

“拼命黄郎”开启中国“深地时代”

地球深部还隐藏着多少秘密？这是人类孜孜以求的梦想，也是一个国家的战略需求。西方发达国家在20世纪70至90年代已经完成一轮深部探测，牢牢占据了地质科学领域的制高点，而中国在21世纪初才刚刚起步。

从踏上祖国土地的那一刻起，黄大年作为首席科学家，组织全国400多位来自高校和科研院所的优秀科技人员，开展“高精度航空重力测量技术”和“深部探测关键仪器装备研制与实验”两个重大项目攻关研究。

通俗地讲，前者就像在飞机、舰船、卫星等移动平台安装上“千里眼”，能看穿地下深埋的矿藏和潜伏的目标；后者就是自主研发给地球做CT和核磁共振的仪器装备，让地下两千米甚至更深都变得“透明”。

曾在国外生活多年的黄大年深知相关装备对国家发展的重要性，也深知国外是如何严控这些装备对华出口的。为了追赶，黄大年开始拼命。

吉林大学地质宫507房间的灯光经常要亮到凌晨两三点，那是黄大年的办公室。为了工作，黄大年成了“空中飞人”，一年有一半的时间在出差。为了不影响白天工作，他总是乘坐最晚一班的飞机往返。

于是，最熟悉黄大年作息和行程的，除了他的秘书，还有地质宫传达室的门卫和长期接送他的出租专车司机。那位守门人经常半夜给黄大年打开已经锁上的楼门，而司机则经常将还在为学生讲解着问题的黄大年硬塞进车内，以免他误机。

为了提高效率，黄大年还搞了层层落实责任制，从国外引入一套在线管理系统，把技术任务分解到每月、每周甚至每天。每晚11点，他在电脑上检查。

不少人质疑，科学家怎么能像机器人一样？但对黄大年来说，快些再快些才能追赶上欧美前沿的步伐。

跳出专业所限，站在国家战略层面和国际前沿去思考问题，黄大年的格局和视野与众不同。

在他的力推下，吉林大学成立了移动平台探测技术研发中心。在所有航空物探仪器中，最关键的是航空重力梯度仪，这种装备可以反映地下密度突变引起的重力异常中的变化，探测精度非常高，对资源探测和国土安全意义重大。移动平台探测技术研发中心就是要以航空重力梯度仪为核心，建立立体的探测系统。黄大年关注的是未来几十年在航空地球物理领域要达到的目标。

如今，中国自主研发的航空重力梯度仪已完成原理样机制备，“十三五”期间将搭载在飞机和船上进行测试。

2016年6月28日，北京青龙桥，中国地质科学院地球深部探测中心，黄大年作为首席科学家主持的“地球深部探测关键仪器装备项目”通过了评审验收。这表明，作为精确探测地球深处的高端技术装备，航空移动平台探测技术装备项目用5年时间，走完了西方发达国家20多年的路程。

中国进入“深地时代”。

在他的感召下，王献昌、马芳武、崔军红等一大批在海外享有较高知名度的“千人计划”专家纷纷加入。2016年9月，一个辐射地学部、医学部、物理学院、汽车学院、机械学院、计算机学院、国际政治系等的吉林大学交叉学部形成，黄大年担任了第一任学部长。

这个战略设想涉及卫星通信、汽车设计、大数据交流、机器人研发等领域的科研，可在传统学科基础上衍生出新方向，有望带动上千亿元的产业项目。

品格 担当 传承

“一定要出去，出去一定要回来，回来一定要报国。”

“纯粹、完美的知识分子”，熟识黄大年的很多人这样评价他。

初中时，黄大年被送到广西罗城县的乡村“五七”中学寄读。当时，学校里有很多优秀的老师，多数是“下放”到此的大知识分子。黄大年生前回忆说，他们让他懂得了，知识分子无论放在哪里都会发光。他们在求索知识的道路上刻苦、顽强和清贫的品格深深地影响着他。

不知不觉中，他也成为这样的人——淡泊，坚毅，有家国情怀。

身为中科院院士评审专家的黄大年自己并不是院士。同事和领导说，以他的能力和贡献早就可以申报院士了，也多次劝他抓紧申报。他却说：“时间有限，先把事情做好。”

担任“深部探测技术与实验研究”项目的首席专家，掌管着数额庞大的科研经费，但黄大年没有把眼光仅仅盯着自己的学校，而是放眼全国，寻找最合适的科研单位。他会直接飞到院所的实验室和车间，摸清对方的资质水平。一旦选到合适的科研单位，他就直接给对方的负责人打电话，要给对方项目。这种主动送钱上门的行为，甚至被人怀疑是骗子。自认和他关系不错的专家找来，想替某些单位争取一些经费，他直接拒绝。后来对方发现，“连吉林大学也没有多拿一分钱”。

2016年12月14日，黄大年接受手术。手术前两天晚上12点多，黄大年的博士生周文月收到了他的短信。短信里说，已经为她写好了去剑桥大学交流的推荐信。

“一定要出去，出去一定要回来，回来一定要报国。”这是黄大年的信念，也是他经常对学生说的话。这些年，黄大年资助过26名学生出国交流和参加学术会议。

黄大年在读本科时，正是后来成为中科院院士的滕吉文教授的一次讲座给了他国际视野，并让他终身受益。他说，也要像自己的恩师一样，培养学生的国际视野和追求卓越的精神。

这是一种传承。

1978年2月下旬，黄大年来到冰天雪地的吉林长春求学。辅导员在车站扛过他的行李，一路送进宿舍。生长在南方的黄大年，带的衣物完全无法抵御东北的严寒，老师亲手为他缝制棉裤。多年后，黄大年经常动情地提及往事。他也将这份师生情继续传递。

他对学生是出了名的好——自掏腰包给全班学生买电脑、给学生交学费、学生母亲生病帮助筹款……在学生眼中，黄大年很完美。节假日聚会，黄大年会带着相机给学生拍照；出国时会带着两个空箱子专门给学生买礼物；接学术电话时直接开免提让学生一起听。

他觉得培养人才是第一位的事。在黄大年眼中，每个学生都是一块璞玉，他都要精心雕琢。

博士研究生周帅此前一连发表了5篇SCI论文。黄大年帮他逐字逐句地审改，还帮他收集国际学术资料。周帅想把老师的名字署上，黄大年再三拒绝了。他说：“这都无所谓，你们将来出息就行。但要记住，做科研绝不是写写文章就行。要耐得住寂寞。”

2017年5月26日，完成毕业论文答辩的周帅再次来到已是人去屋空的老师办公室，把一束鲜花恭敬地放在了办公桌上，轻声说：“老师，我已顺利留校任教，以后一定会沿着您的道路，好好做人，做研究。”   

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黄大年（前排中）与学生外出徒步（资料照片）。 对待自己的学生，黄大年如师如父，亦师亦友。 新华社 供图

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黄大年在长春地质学院大门前的留影。 新华社 供图

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黄大年在英国留学期间的留影。 新华社 供图

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黄大年的学生周帅在吉林大学地球探测科学与技术学院移动平台探测技术研发中心的无人机机库里留影。周帅今年毕业后留校任教，他说要像老师一样，好好做人，好好做研究

航空重力测量系统的分类

优质回答航空重力测量系统从测量参数上可分为重力（加）测量和重力（加）梯度测量两大类（周坚鑫等，2001；张昌达，2005；熊盛青，2007；郭志宏，2008）。

1.航空重力测量系统

航空重力测量系统又分为重力标量测量和重力矢量（比力）测量系统。按照航空重力的测量平台进行分类，航空重力测量系统分为：物理平台式航空重力测量系统、数学平台式（即捷联式）航空重力测量系统和GPS多天线航空重力测量系统。

（1）物理平台航空重力测量系统

按照物理平台的类型，基于物理平台的航空重力测量系统又分为两轴稳定平台航空重力测量系统和三轴稳定平台航空重力测量系统。这种类型的航空重力测量只能作为标量测量。

图3-1-2展示出两轴阻尼稳定平台系统（Micro-g La Coste,2006；周锡华，2008），稳定平台系统由两个正交的陀螺、两个正交的加计、伺服反馈系统和数控马达组成，通过稳定平台使重力传感器保持垂直。平台的阻尼周期一般为4 min或更长。利用这种稳定方式不能完全消除水平加对重力传感器输出结果的影响。

图3-1-2 二轴稳定平台结构示意图

常规的两轴阻尼稳定平台式航空重力标量测量系统主要包括两部分，其一是航空重力仪，用于测量总的加，即重力加与飞机平台产生的运动加之和；其二是GPS定位系统，用于确定平台运动加；重力加则由两者的差值确定。该类系统采用的重力仪最有代表性的是经过改装的La Coste＆Romberg海洋－航空重力仪（Klingelé E E等，1997;Meyer U等，2003），其阻尼二轴陀螺稳定平台控制重力仪垂直定向；定位系统则多采用Nov Atel、Asthech等公司生产的差分GPS系统。采用两类主要仪器设备组成航空重力测量系统的公司主要有美国的Carson Services公司（Navazio F等，1981）、中国的西安测绘研究所的CHAGS（China Airborne Gravity System）系统（夏哲仁等，2004；孙中苗等，2004）等。国外报道的此类航空重力系统的测量精度通常在（1～2）×10

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左右，异常空间分辨力为4～6km左右。国内西安测绘研究所集成的CHAGS系统的测量精度通常在（3～7）×10

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左右，异常空间分辨力为8～10km，可以满足精度要求稍低的重力大地水准面测绘工作；该研究所目前已引进并集成第二套L＆R Air-Sea重力仪组成的用于重力大地水准面测量的航空重力测量系统。

近些年国外航空重力测量系统开始引入惯性导航系统INS（Inertial Navigation System），将其作为惯导稳定平台，与GPS结合在一起，构成较为新型的、精度较高的重力传感器的三轴惯导稳定平台。图3-1-3展示出三轴稳定平台（舒勒平台）系统（Gravimetric Technologies公司，2006；周锡华，2008）。稳定平台系统由三个正交的陀螺、三个正交的加计、伺服反馈系统和数控马达组成，通过控制台体的旋转使陀螺和加计的敏感轴始终与当地的地理坐标系重合，始终保持台体在当地水平面面上，使重力传感器保持垂直。舒勒调谐平台的周期为84.4 min，从理论上讲，舒勒平台能够完全消除水平加对重力传感器输出结果的影响（Jekeli C,1994）。由于惯性传感器存在着固有的漂移，难以保证长期的稳定性，因此三轴平台也不能完全消除这种影响。通过温度控制和利用GPS数据补偿等措施，相对于两轴稳定平台，这种平台能够基本消除水平加对重力传感器输出结果的影响。

图3-1-3 三轴稳定平台结构示意图

（2）数学平台航空重力测量系统

另一种引入INS惯性导航系统的航空重力测量系统的实现方案是不用物理平台，直接将惯性导航系统INS固定在飞机机体上，与差分模式全球导航定位系统（DGPS）组合一起，构成新型的所谓捷联惯导式航空重力测量系统SINS/DGPS（Bruton A M等，2000;Kaidong Zhang等，2006）。加拿大的SINS/DGPS（Strap-down Inertial Navigation System/Differential Global Positioning System）系统和德国的SAGS（Strap-down Airborne Gravity meter System）系统（Boedecker G,2004;Boedecker G等，2006）就是这类捷联式航空重力仪系统。这种类型系统性能好、重量轻、功耗小、使用方便，其试验测量精度达（2～4）×10

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，异常空间分辨力3～5km左右。

捷联式惯性导航系统在结构安排上最大的特点是没有机械式的陀螺稳定平台，陀螺仪和加计等敏感元件则固定在载体上（如图3-1-4），两类敏感元件的输入轴均按飞机的横滚轴、俯仰轴和偏航轴三维方向配置，形成惯性组合的三维坐标系（Kaidong Zhang等，2006）。为了工程上易于实现，将陀螺仪和加计等敏感元件机械地组合在一起，称其为惯性组合。惯性元件的各输入轴相互垂直，构成惯性组合的三维坐标系；并且惯性组合的三维坐标与飞机的三维坐标系平行；因此，陀螺仪和加计输出的信息就是飞机相对于惯性空间的角和线加。

图3-1-4 捷联惯导系统姿态测量结构示意图

通过对陀螺和加计输出信息的解算，可将惯性坐标系中的三个加分量转换至当地地理坐标系下的三个加分量，从而实现航空重力测量。这种转换计算起到了稳定平台的作用，称之为数学平台。这种类型的航空重力测量既可作为标量测量，也能用来进行矢量测量。由于对加计及陀螺的精度、温控、漂移和稳定性等性能指标均要求很高，目前捷联惯导式航空重力系统的测量精度和空间分辨率还难于达到较高的水平，因此该类系统多数处于研究试验阶段。

（3）GPS阵列航空重力测量系统

利用GPS阵列（如图3-1-5）来确定飞机的姿态（Boedecker G,2004），然后利用该姿态数据将重力传感器的观测值转换至当地地理坐标系下的三个加分量，实现航空重力测量。

由于差分GPS阵列测量姿态的精度还不能完全满足高精度航空重力测量的要求，同时位于飞机上的重力传感器由于要使用相应的减震措施来隔离飞机的振动噪声，往往造成重力传感器的姿态变化不能与飞机的姿态变化相一致，因此这种系统目前的测量精度不高。这种类型的航空重力测量只能作为标量测量。

2.航空重力梯度测量系统

航空重力梯度测量可以进一步提高目标物探测的精度、效果和分辨率。1975～1990年间，美国的公司研制成功重力梯度仪GGI（Gravity Gradient Instrument）；在此基础上，澳大利亚研制成功Falcon旋转平台重力梯度部分张量系统，内含有一套GGI的核心部件（由固定在一个圆盘边缘等间距安放的4个加计组成的装置），由每对加计的读数差值可测得重力梯度，可进行部分重力梯度张量测量。美国的Air-FTG重力梯度全张量系统由安装在陀螺仪稳定平台上的三个正交平面上的共3套重力梯度仪GGI的12个加计组成，因而可进行全部重力梯度张量测量。重力梯度仪的灵敏度为7～10 E（1E=10

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2

），异常全波长为400～700 m。目前国外还处于试验阶段的航空重力梯度测量系统，包括有英国ARKex公司正在研制的用于稳定平台上的EGG航空超导重力梯度仪系统，预计仪器灵敏度将可达到1 E。澳大利亚的RIO TINTO公司目前也正在自行研制其航空重力梯度仪（郭志宏，2008）。

图3-1-5 GPS阵列姿态测量结构示意图

在地质调查和矿产勘查工作中，可以用GT-1A和Air Grav或性能相当的系统进行中、小比例尺的航空重力测量，补充或替代地面重力测量，迅速、有效地完成区域重力测量任务。大比例尺的航空重力测量可由Falcon和Air-FTG或更先进的航空重力梯度测量来完成，补充或替代地面重力测量（张昌达，2005）；但航空重力梯度测量系统目前受到西方国家的对华出口许可限制。

航空地球物理勘探的方法

优质回答应用最广的航空物探方法，又称航空磁测或航空磁力勘探，简称航磁。目前航空磁测用的仪器有两类，一类是测总磁场模数的变化△T，另一类是测总磁场模数变化的梯度。目前在生产中应用的测总磁场模数变化的仪器主要是核子旋进磁力仪和光泵磁力仪，也有用磁通门磁力仪的（见磁法勘探）。测总磁场模数变化梯度的是航空磁力梯度仪。它用距离固定的两个磁力仪探头（如光泵磁力仪探头），同时测量地磁场并记录其差值（即磁力梯度，可测垂直梯度或水平梯度），一般灵敏度约达3×10-4～5×10-4纳特/米。航空磁法在地质工作中应用较为广泛，用于以下几个方面的地质效果较好。

地质制图和研究大区域构造

在大片研究程度很低的地区和海上，可用小比例尺的航空磁测研究地质构造。许多火成岩和老变质岩都具有磁性。根据磁异常场的特征可以区分并圈定它们的范围，包括在沉积盖层下伏的部分。它们的分布、排列、组合有一定的规律，并且常可见到一些线形特征。例如，串珠状或雁行排列的局部异常，条带形或弧形的异常带，异常带的错动，异常场区域性特征的线形分界线等，据此可以发现或追索各种断裂、断裂带、褶皱构造等，然后划分地质构造单元。沉积岩一般磁性很小，但其下常有磁性岩体组成基底。对航空磁测资料进行定量计算，可以算出磁性体顶面距飞机的高度，减去航高，就可得到沉积岩层的估计厚度，从而圈出沉积盆地的范围，并研究它的特点。

找金属矿和其他固体矿藏

直接找强磁性矿体（例如磁铁矿）是航空磁法应用的重要方面。要求发现几十万吨至几亿吨的不同规模矿藏，飞机的飞行高度为几十米到上千米。有些矿藏虽然不能用航空磁法直接勘探，但可用它快速圈定成矿的远景区，然后进行地面磁测（见磁法勘探）。

普查石油和天然气

根据小比例尺磁测研究区域构造和沉积盆地的特点，结合其他资料，可以提出找油的远景地区；在进一步的详细工作中，当条件有利的时候，用航空磁法能圈出控制储油构造的二级构造带；如沉积岩中夹有稳定的磁性岩层，还可直接发现可能储油的构造。 航空物探中应用较早的一种方法，简称航放。用它直接普查放射性矿藏的效果是显著的。

应用最多的仪器，是闪烁式γ能谱仪和多道能谱仪（见放射性勘探）。应用较广的是四道能谱仪。它所测的元素和特征谱线是：钾道40K-1.46 MeV，铀道214Bi-1.76 MeV，钍道208Th-2.62 MeV，总计数道0.4-3MeV。还有测五道、六道的。为了使每道都能有足够的灵敏度，晶体体积必须足够大，例如30000立方厘米或更大，从而使测量道能增加到500道，并且有微处理机安排分道取样和数据收录。航放用于找寻放射性矿藏、含放射性矿物的非放射性矿和地质制图。找各种放射性矿 用航空放射性法找寻各类型铀矿、铀-钍矿、钍矿、钍-稀土矿的效果是显著的。由于放射性强度在空气中随高度按指数衰减，因此要求飞机低飞，航测的有效高度与仪器的灵敏度（晶体的大小）和航速（必需的响应时间）有关，飞行高度一般要求在几十至一百多米。找非放射性矿 有些非放射性矿体含有某些放射性矿物，可根据航放异常找到它们。例如：稀土、稀有金属，金、银、钨、锡、铝、铝土、汞、磷灰石、磷块岩、多金属、油页岩等。金伯利岩上放射性强度低，航放可帮助分辨航磁异常。地质制图 按γ辐射的强度只能分辨少数几种岩石。而γ能谱的数据经过各种改正和换算以后，可以得出地表物质中几种放射性物质（钾、铀、钍）的百分比含量，从而可分辨各种岩石和进行地质制图。因为迄今发现的有工业价值的铀矿，都在“高铀区”或其边缘，用带大晶体的γ多道能谱仪先以较宽的线距（5～8公里）和较高航高（120～150米）圈出“高铀区”，它鉴别铀、钍含量变化的能力可达1～2ppm，然后在最有远景的地段布置大比例尺普查的航放工作。 工作原理与上类同。由于异相分量不受发射、接收线圈距离变化的影响，只测异相分量时，可将接收线圈远远拖出机外（100米或更多）以加大探测深度。缺点是不能测同相分量，常用多个频率工作来弥补。瞬变脉冲 (INPUT）和瞬变相关（COTRAN）系统 为避免一次场的干扰，在一次场（脉冲波）发射时不作测量，而测一次场断开后二次场衰减的情况（按一定时间间隔分道取样），称为瞬变脉冲系统，又称时间域系统。为取得足够强的响应，必须用比上两类大得多的发射场强，仪器也较复杂。但由于这一系统探测深度大和便于分辨地表导电层的干扰，仍得到广泛的应用。

为将频率域和时间域的优点结合起来，现正试验用富含多种频率谐波的波形发射脉冲波，在发射时和断开后都进行接收测量，从发射与接收波形之差，检出有用信息，并与各种地质体模型的典型响应用计算机进行相关处理，提出推断意见，这就是“瞬变相关”系统。 甚低频 (VLF）和天然音频电磁系统 (AFMAG)

飞机不带发射装置，只带接收装置，称为被动式系统，是用世界各地的甚低频（超长波）导航台或远处雷电作为一次场源。也有用长波台或广播电台的长波和中波系统的。因所测参数不同，可分为电相位、无线电相位、测磁等方法。这种电磁系统的成本最低，但它对不大的良导体（矿体）的反映时常比对大块的导体（如含水的断裂带、电阻率低的岩石）的反映弱，所以通常只作为找矿的辅助手段，或用于找水和地质制图。由于电磁波的趋肤效应，甚低频所能反映的只是地表下数十米内的电磁性差异，中波反映的只几米。天电法则因天电的规律较复杂，使用受到限制，应用不广泛。 无限长导线法 （Б.Д.К.) 和土莱尔（Turair）系统

在地面布设一长导线（10公里）或一个大线圈（每边长数公里）发射一次场，在空中用小型直升飞机在其附近测实、虚分量或振幅、相位梯度，实为半航空法。由于紧贴地面用大功率发射，探测深度可较大。缺点是长导线或大线圈布设的工作量太大。 航空电磁法常用于找寻良导性矿体、地质填图、找地下水，以及分辨航磁异常。

①找各种良导性矿航空电磁法主要应用于寻找铜、铅、锌、钼等的硫化矿。除能直接发现矿体外，还能利用找控矿构造，间接找矿，包括找铀和其他一些金属矿。

②地质填图、找地下水、解决工程地质问题均匀布置的航电测量结果，可以推算出地表（一定深度内）的视电阻率图，有的还可以得出几种深度或几层的视电阻率图，用以填制地质图，研究包括地表覆盖层在内的几层的地质情况。大片的地下水体，充填有水的断裂带，含水的砾石层及褐煤层，采用此法能得到清楚的显示。

③帮助分辨航磁异常影响电磁响应的因素之一是地质体的磁导率。磁性矿体与强磁性岩体的磁异常有时难以分辨，但岩体常有较强的剩余磁性，而矿体常有较高的磁导率，用航空电磁法有时可以区分这两种情况。 航空重力测量从1957年开始试验以来，遇到了许多困难。首先要克服运动着的飞机所产生的扰动，这种扰动的加可以比有意义的重力异常值大10万甚至 100万倍。其次要作厄缶效应改正（即飞机绕地球飞行时产生的离心力的变化）。这种厄缶效应与飞行、航向和所处纬度位置有关。例如，在中纬度地区，当飞行为300公里/小时时，东西向飞行的厄缶改正值约1000毫伽，南北向飞行的厄缶改正值约130毫伽。因此航空重力法的观测精度不高，而成本较高，除非很特殊的情况，一般还不能大面积应用。半航空的方法是较易实现的，一般将海底重力仪用直升飞机悬挂在选定的测点上，将重力仪吊落到地面进行读数。在海滨、湖滨、沼泽地区试用已有成效，将来也可望在浩瀚的沙漠地区应用。

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