何繼善：探深地萬米 做“中國創(chuàng)造”

  對中國工程院院士何繼善來說，他的征途在廣闊卻隱秘的深地世界中。

  過去60余年里，他致力于地球物理理論、方法與觀測儀器系統(tǒng)的研究，創(chuàng)立并發(fā)展了以雙頻激電法、偽隨機(jī)信號電法、擬合流場法和廣域電磁法為核心的地電場理論體系和相應(yīng)的系列儀器，為國家油氣勘探、深部找礦、地質(zhì)災(zāi)害防治、城市物探等提供了全新的技術(shù)手段。

  這些領(lǐng)先世界的“中國創(chuàng)造”，在為國家資源安全提供技術(shù)保障的同時，也將能源自主權(quán)緊緊握在我們自己手中。

  但談及過往工作，何繼善謙虛地說“慚愧”。他認(rèn)為，做這些事是本分，是為國家需求而做。

  如今耄耋之年的何繼善，仍然生活自律，關(guān)心國家大事，每天滿負(fù)荷工作。他還經(jīng)常吟詩作賦、揮毫潑墨。最近，他正在將住處的一間房改成模擬實驗室，方便團(tuán)隊做研究。不過他說，真正的實驗室在廣袤的大地。

 

心懷大志 向往崇山峻嶺

 

  因日軍侵略而顛沛流離的經(jīng)歷，讓年少時期的何繼善堅定了努力讀書，改變國家積貧積弱面貌的決心，父母也十分重視他的教育問題。奈何逃難和惡性通貨膨脹，迫使何繼善多次輟學(xué)。

  1949年中華人民共和國成立，何繼善獲得了人生第一個工作機(jī)會。幾年后，國家實施第一個五年計劃，何繼善走到工業(yè)建設(shè)第一線，前往湘東的鎢礦當(dāng)化驗員。

  除了給礦場做化驗，何繼善還化驗當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)隊送來的樣品，因此有機(jī)會聽地質(zhì)隊隊員講述于崇山峻嶺間探索的精彩故事。這讓何繼善的心中充滿了向往，“感覺他們很神秘，很了不起”。

  盡管上崗前參加了培訓(xùn)，但何繼善總覺得基礎(chǔ)薄弱，很多文章看不懂，對操作規(guī)程不太理解，盼望著“有繼續(xù)深造的機(jī)會”。

  機(jī)會很快就來了。1956年，黨中央發(fā)出“向科學(xué)進(jìn)軍”的號召，同時號召具有條件的在職干部報考大學(xué)。組織部門本來聯(lián)系何繼善去中南礦冶學(xué)院（現(xiàn)中南大學(xué)）學(xué)習(xí)分析化學(xué)，但遺憾的是，這一年此專業(yè)并無招生計劃。

  突然，地質(zhì)隊員們口中神秘的地下世界出現(xiàn)在何繼善腦海中，燃起了他更大的求知欲。于是，他報考了東北地質(zhì)學(xué)院（現(xiàn)已并入吉林大學(xué)）的物探系金屬物理勘探專業(yè)。畢業(yè)后，他被分配到中南礦冶學(xué)院地質(zhì)系任教。

  從那時起，何繼善便開始醉心于給地球“把脈”，翻山越嶺、風(fēng)餐露宿地做考察、搞實驗。至今，他仍能細(xì)數(shù)為了做調(diào)查而闖入野外無人區(qū)的種種：懸崖邊蜿蜒崎嶇的山路、山腳穿背心山上套毛衣的溫差、只蘸一點辣椒和鹽巴調(diào)味的伙食……

  實踐過程中，何繼善有了新的感悟，“發(fā)現(xiàn)我們和其他國家，在科學(xué)技術(shù)方面有不小的差距”。我們?nèi)绾文軌蛴^趕上？自己又能做什么？何繼善不斷思考著。

 

挑戰(zhàn)“權(quán)威” 設(shè)計符合國情的儀器

 

  上世紀(jì)60年代后期，何繼善因重編教材需收集資料，到廣西、貴州、云南、四川、陜西等地開展礦產(chǎn)資源調(diào)查。

  當(dāng)時，雖然云南個舊錫礦資源十分豐富，但淺部已經(jīng)開采殆盡，深部錫礦的探測工作也因地形陡峭崎嶇對電場的畸變而舉步維艱。當(dāng)時地方冶金局利用的“坐標(biāo)網(wǎng)轉(zhuǎn)換法”這一地形改正方法，并不能降低地形因素對地電場分布的影響，因此探測誤差很大。

  坐標(biāo)網(wǎng)轉(zhuǎn)換法是從蘇聯(lián)引進(jìn)發(fā)展的，是一項全國推廣的成果。而在云南開始研究后，何繼善發(fā)現(xiàn)，坐標(biāo)網(wǎng)轉(zhuǎn)換法的基本數(shù)學(xué)依據(jù)是“保角映射”，這是一種二維理論，但野外環(huán)境都是三維立體的。

  在查閱資料并反復(fù)計算、實驗后，何繼善大膽提出了點源場電阻率地形改正方法，幫助當(dāng)?shù)睾芸煺业搅隋a礦，預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)85%。“可以說是奇跡了。”何繼善為此感到驕傲。

  這件事也讓他意識到，電法探測儀器的設(shè)計和利用，不能盲目地實行“拿來主義”。“儀器本身凝聚了設(shè)計者的思考，它應(yīng)該符合國情，體現(xiàn)我們國家的特點。”

  何繼善認(rèn)為，中國國土區(qū)域經(jīng)歷了多次大的地質(zhì)構(gòu)造運動，礦產(chǎn)資源受到改造或破壞的程度大，導(dǎo)致探測難度大大增加。相比之下，國外地質(zhì)構(gòu)造沒那么復(fù)雜，所以他們提出的理論和技術(shù)在中國可能“水土不服”。

  上世紀(jì)70年代，國外學(xué)者通過將電磁波曲面波方程簡化為平面波方程，獲得了“視電阻率”參數(shù)的近似解，創(chuàng)立了人工源電磁法測定地下電阻率的“可控源音頻大地電磁法”（CSAMT法），至今仍被推崇。

  但何繼善曾對此方法提出了質(zhì)疑。“西方學(xué)者聰明反被聰明誤，把曲面波看成近似平面波，方程簡單多了，容易得出近似解，但探測深度和分辨率會受限。”何繼善分析道，隨著探測深度的加大，CSAMT法的公式誤差會迅速加大，其分辨率明顯降低。

  為了實現(xiàn)更精細(xì)準(zhǔn)確的探測，為國家找到更優(yōu)質(zhì)的資源，何繼善開始了長達(dá)10余年的研究，并最終于2005年提出了精確求解地下電磁波方程的“廣域電磁法”。他還基于該理論研發(fā)出電磁探測成套裝備，為勘探工作提供科學(xué)支撐。

  從應(yīng)用效果看，與CSAMT法相比，廣域電磁法將探測深度從1.5公里增加至8公里，而且在相同條件下，其收發(fā)距離和信號強(qiáng)度都遠(yuǎn)優(yōu)于CSAMT法。在何繼善看來，廣域電磁法“更具生命力”。

 

不計得失 做對國家有用的事

 

  何繼善做研究有個習(xí)慣，在沒有完全把握之前，不立項，也不申請國家經(jīng)費。

  “不管是雙頻激電法還是廣域電磁法，我都是根據(jù)國家的需求去做的，但我沒有一開始就向國家要錢。”他說，怕萬一失敗，造成浪費。

  廣域電磁法提出后，何繼善自籌經(jīng)費，啟動設(shè)備研發(fā)和相關(guān)實驗。2007年，他找到大慶油田相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)，請求幫忙提供一塊深部情況已知的場地，對廣域電磁法進(jìn)行驗證。對方欣然應(yīng)允。

  那年冬天，何繼善和團(tuán)隊一起租住在場地附近的小旅館。低于零下20℃的天氣，旅館卻舍不得燒煤。大慶油田的同志們得知后，立刻送來了煤和棉大衣，這讓何繼善倍感溫暖。

  最終，勘探油氣的試驗取得成功，第一次證明了廣域電磁法的探測深度、分辨率以及各項指標(biāo)，為后續(xù)的推廣應(yīng)用工作打下了基礎(chǔ)。

  雙頻激電儀的研制更是花費了何繼善不少心血。他專門跑到上海買了包括集成電路在內(nèi)的5套器件，還請了來自黑龍江、甘肅、遼寧和云南搞維修的技術(shù)人員，專門制作儀器。

  技術(shù)人員既不懂雙頻激電的原理，又不了解集成電路，何繼善只得給他們集中授課，一邊教一邊做。其實何繼善也是自學(xué)成才。大學(xué)期間，他只上了電子管相關(guān)課程，后來需要的晶體管和集成電路知識，都是自己翻書研讀掌握的。

  大概過了一年，大家弄清了原理，做成了儀器。何繼善便讓他們帶著成果各自回到家鄉(xiāng)，進(jìn)行試用推廣，最終達(dá)到了預(yù)期的效果。何繼善很高興大家的付出沒有白費。

  “我的每一次設(shè)計發(fā)明，都是由相應(yīng)的理論、儀器、技術(shù)組成的體系。”何繼善說，只提理論、發(fā)文章是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須根據(jù)理論設(shè)計儀器，還要形成一套技術(shù)規(guī)程，使之在工程中發(fā)揮作用。

  做對國家有用的研究，何繼善向來不舍晝夜，不計成本。老驥伏櫪，志在深地萬里。如今，這位年已九十的老人，關(guān)注著國家地?zé)豳Y源的合理開發(fā)和利用。

  “我國有3條儲能豐富的地?zé)釒ВY源豐富。地?zé)衢_發(fā)相對來說更經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、環(huán)保且安全，對保障國家能源安全有重要意義。”何繼善說。近幾年，他指導(dǎo)團(tuán)隊在東南沿海、云南等地區(qū)，進(jìn)行了地?zé)岱植嫉奶綔y和研究。

  萬事開頭難。他盼望著盡快推進(jìn)地?zé)豳Y源的開發(fā)，并早日實現(xiàn)大規(guī)模商用，惠及千家萬戶，為我國實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)添磚加瓦，為踐行“為國分憂，為民造福”的理念而不懈奮斗。■