篤行深部探測
——記中國科學院地質與地球物理研究所副研究員周楠楠

□ 李 剛

隨著我國國民經濟快速發展，對化石能源的需求日益增大。由于瞬變電磁法易于加大勘探深度，具有分辨能力強、工作效率高、受地形影響小等特點，近幾年越來越受到人們的重視，被廣泛用于礦產資源、油氣、地熱、煤炭以及地下水勘查等領域。它可以借助被探測地質體所產生的瞬態響應來劃分地層結構、確定地質構造的位置、查明基巖面的起伏形態及判斷地下水的賦存狀況。

在中國科學院地質與地球物理研究所，就有這樣一位青年科研人，他多年來腳踏實地前行在瞬變電磁勘探理論、方法和技術研究中，圍繞國家資源戰略以及其他領域需求，不斷前行，用初心與熱愛，實現著自己的人生價值。他就是周楠楠。

篤行——最好的年華與科研為伴

求知無涯。在地球物理研究中，有許多未知的奧秘等待人們去探索、挖掘。從接觸瞬變電磁勘探理論、方法和技術研究以來，這一領域就在深深地吸引著周楠楠，引領他深入其中不斷開拓。而這一切還要從他的求學經歷開始說起。

1986年，周楠楠出生于山東茌平。從小品學兼優的他，在高考時成功考取了中國海洋大學勘查技術與工程專業，在大學階段，他主要學習與地震有關的專業知識，并在這一方面打下了堅實的基礎。本科畢業后，為了能在更大的平臺積累更多的科研經驗，周楠楠考取了中國科學院地質與地球物理研究所固體地球物理學專業的研究生，并在此期間接觸到了瞬變電磁勘探理論、方法和技術研究，深入其中之后，他發現，這一方向的研究更加復雜，有挑戰性，并對此萌生了極大的興趣。雖然這一研究方法是20世紀70年代從國外流入中國的，但是，隨著時間的發展與科技的進步，它已逐漸趨于成熟，并應用在工程勘察，油氣、礦產、水、地熱勘探等領域。

如何通過這一方法對礦產、油氣等進行勘探呢？在周楠楠的介紹下，記者了解到：因為瞬變電磁法對諸如水之類的低阻體特別敏感，但是油氣屬于高阻體，如想對其進行精確勘探，就必須要通過一些方法來改變它的裝置，實現對低阻和高阻的精細探測與解釋。而這也正是他一直在致力于的研究內容。多年來，埋頭耕耘其中，周楠楠及其所在團隊最大的心愿就是能通過對這一技術的研究，解決實際問題。以此作為研究使命，他一直在不斷探索前行著。

2014年，周楠楠順利畢業于中國科學院地質與地球物理研究所固體地球物理學專業，獲博士學位。2014—2016年，他又繼續在這一平臺開展博士后研究。并在這一期間，獲得了中國博士后科學基金第九批特別資助和中國博士后科學基金面上資助。

多年來，他與瞬變電磁勘探理論、方法和技術研究為伴，越來越明晰自己未來的方向，在青春最光亮的日子里，他決心與科研為伴，并將此作為自己的人生方向，投身其中，永不止步！

求索——在科研世界里散發能量

周楠楠的人生選擇一直與科學研究有著千絲萬縷的聯系。以此作為自己畢生前行的方向，2017年，他正式留在中國科學院地質與地球物理研究所擔任副研究員，加入了固體礦產資源研究室，造山帶與成礦作用學科組，開啟了自己科研人生新的征程。

作為一名青年研究人員，周楠楠對自己肩負的職責有著深刻的認知。他明白自己今后仍需要在科學研究中不斷積累前行，以此來形成深厚的科研積淀，才能為國家以及社會的需要做出更多突出的科研成果。留所1年多以來，周楠楠參與了多項國家級科研項目，在項目研究中散發著自己的科研能量，不斷打磨成長。

2017年，其參與了國家重點研發計劃項目“北方增生造山成礦系統的深部結構與成礦過程”。北方增生造山帶是我國西部礦產資源戰略基地之一，孕育大型成礦系統，構成我國資源安全體系舉足輕重的一翼，關系到我國的經濟發展、國家安全和在“一帶一路”國際格局中的核心利益。然而，造山帶深部結構、物質成分缺乏精細制約，對各類成礦系統及成礦過程的控制機理不明；典型礦床勘探深度僅達1000米以淺，急需研究增生成礦系統深部結構與成礦過程。因此，這一項目就將解決的關鍵科學問題放在北方西部增生成礦系統的深部制約研究，以此展開一系列科研探索。

在項目研究中，周楠楠主要參與到了“幔源巖漿型成礦系統三維結構與礦體定位機制”課題的研究，他與課題組成員以新疆北部幔源巖漿有關的巖漿型礦床成礦系統（以下簡稱“幔源巖漿成礦系統”）為研究對象，研究巖漿作用過程中成礦物質的遷移和聚集機制，查明幔源巖漿成礦系統重要礦床類型的三維地質結構，提取成礦作用特征標志參數，結合地球物理和地球化學資料，構建綜合信息找礦預測地質模型。通過對喀拉通克礦集區開展立體探測和地—物—化信息三維聯合正反演，實現礦集區3000米“透明化”，選擇有利地段開展深部礦體定位預測，產—學—研結合實現找礦突破。

如今，有了以往的研究基礎以及研究經驗作為鋪墊，周楠楠開始作為項目的負責人或主要參與人員開展一系列研究工作。其研究項目“電性源超短偏移距瞬變電磁淺層探測與反演成像”還在2018年獲得了北京市自然科學基金面上項目的資助。

在相關領域研究中，收發距與探測深度比在0～0.7之間的區域被定義為電源性的超短偏移距區域。通過對電源性超短偏移距瞬變電磁多分量響應、數據采集技術、數據處理方法、視電阻率定義及反演方法的研究，經不同地質與地球物理模型探測示范，形成了較完整的VOTEM探測方法和技術體系，實現了對工程的高效、精細探查。

在這一研究中，周楠楠將以時變點電荷基本微元代替傳統偶極子微元，推導適用于電性源超短偏移距順便電磁響應的解析表達式。將長偏移距、短偏移距接地導線源TEM（LOTEM、SOTEM）拓展至超短偏移距的VOTEM，形成VOTEM探測的理論體系；構建包括多分量同步觀測、地形校正、噪聲去除、純異常提取、視電阻率計算及反演成像等內容的VOTEM數據觀測和數據處理方法；結合模型及示范區試驗，實現對地下目標體的電性源超短偏移距順便電磁多分量同步探測，最終形成一套信息提取和資料解釋的VOTEM觀測解釋技術，突破電性源瞬變電磁法全域高效、精細探測的瓶頸。

堅持——團隊攜手砥礪前行

科研之路漫長，其中也會遇到很多困難與挫折，這個時候良師益友的相伴與支持就顯得尤為重要。對于周楠楠來說，一直以來給予自己源源不斷的支撐力量的就是自己的團隊。團隊的向心力與凝聚力給了他極大的感染，這也為他們在科學研究中向著前沿追趕起到了至關重要的作用。“團隊承上啟下的銜接一直做得比較好，最頂層的科研領路人在制訂戰略，團隊科研骨干人員完成戰術，進而引領學生完成一些需要完成的科研任務，這樣整個團隊就會運行得更加順利。”周楠楠說。

團隊成員之間相互交流、促進，周楠楠在科研方面也有了長足的收獲。在逐漸成熟的專業積累下，周楠楠還作為主要參與者，編纂了《瞬變電磁場點微元響應問題》一書。這本書以提高瞬變電磁法對地探測的精度為目標，介紹了經典勘探電磁學中的偶極子微元解析響應問題、偶極子假設條件下的誤差分析、時變點電荷響應解析式推導、大尺度源瞬變電磁點電荷載流微元響應解析問題等。它不僅可作為勘探電磁場精細測量方面的應用研究的指導依據，還可供大中專院校固體地球物理、地球探測與信息技術、工程勘查技術等專業師生、科研單位研究人員以及生產單位工程技術人員參考使用。

為了拓寬自己的科研視野，增強研究的競爭力，周楠楠還時常參與一些國際性研究會議，與國外的同行進行交流探討，了解瞬變電磁勘探理論、方法和技術研究的國際發展趨勢。最初接觸到這一領域研究時，周楠楠在公式推導以及理論分析中經常會遇到一些困難，那時候國內鮮少有人從事這一領域的研究，很多時候，他都是以自我為中心開展研究工作，缺乏和橫向學科以及多學科的交流，導致自己的研究進展緩慢，并且使自己變得有些心浮氣躁，很難再繼續做下去。而后來通過和其他學科研究者的交流與合作，周楠楠逐漸拓展了自己的研究思路，他說：“有時候我們用傳統的英雄色彩來定義科學研究，想要一個人完成所有事情，這實際上是很難實現的，而通過團隊之間的相互協作以及學科團體之間的互相交流，往往會取得更多優秀的科研成果。”因此，他希望今后自己的學生也能更多地走向國際，培養自己的國際研究視野，使自己的研究思路更加開闊。

參與2017年中國地球科學聯合學術年會

前行在路上，周楠楠的科研征程始終不曾停歇。2018年，他還成功申請了國家自然科學基金面上項目“多線源瞬變電磁橫磁極化場探測方法及應用”。在這一研究中，周楠楠將和團隊成員將針對傳統磁性源和電性源瞬變電磁法主要觀測橫電極化場，橫電極化場僅對良導目標敏感，對高阻目標的分辨能力有限；橫磁極化場對高阻目標具有較強的分辨能力，但未得到有效利用的現狀，通過多線源瞬變電磁法實現對橫磁極化場的有效探測，提升瞬變電磁法對高阻目標的分辨能力。在項目研究中，他們將開展以橫磁極化場觀測為主的多線源瞬變電磁探測方法的研究。通過面向目標自適應有限元三維正演模擬，分析典型地電模型的響應特性、記錄規則、附加效應等問題；基于正則化算法實現多線源瞬變電磁多數據體的聯合反演；建立施工方法與技術規范，并在多種金屬礦富集的遼東地區進行野外測試驗證和技術集成。這一項目的研究對完善瞬變電磁橫磁極化場探測理論，實現瞬變電磁法對高阻目標的精細探測具有重要的推動意義。

初心不移，篤定前行。未來，周楠楠還會在電磁探測學術帶頭人底青云研究員指導下，瞬變電磁學科組薛國強研究員帶領下與團隊成員一起圍繞國家開展深部探測的戰略目標，完善自己的研究方向，做出更多對國家對社會有用的科學研究成果。“做科研我們最大的夢想就是希望能夠實現產學研用。”周楠楠說，以此為指引，他和團隊未來的前行方向也愈加明晰，前行的動力也更加充足了。

路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。懷抱著對于科學研究的初心，以理想為馬、興趣為伴，周楠楠的科研征途從不孤單。在這條科研路上，他仍在不懈求索、前行，以此來詮釋青春的意義、人生的價值。