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的系列儀器，為國家油氣勘探、深部找礦、地質(zhì)災害防治、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。

  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)建設第一線，前往湘東的鎢礦當化驗員。

  除了給礦場做化驗，何繼善還化驗當?shù)氐刭|(zhì)隊送來的樣品，因此有機會聽地質(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，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)深造的機會”。

  機會很快就來了。1956年，黨中央發(fā)出“向科學進軍”的號召，同時號召具有條件的在職干部報考大學。組織部門本來聯(lián)系何繼善去中南礦冶學院（現(xiàn)中南大學）學習分析化學，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)學院（現(xiàn)已并入吉林大學）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、風餐露宿地做考察、搞實驗。至今，他仍能細數(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” 設計符合國情的儀器

 

  上世紀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。當時地方冶金局利用的“坐標網(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。

  坐標網(wǎng)轉(zhuǎn)換法是從蘇聯(lián)引進發(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)，坐標網(wǎng)轉(zhuǎn)換法的基本數(shù)學依據(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?shù)睾芸煺业搅隋a礦，預測準確率達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，電法探測儀器的設計和利用，不能盲目地實行“拿來主義”。“儀器本身凝聚了設計者的思考，它應該符合國情，體現(xiàn)我們國家的特點。”

  何繼善認為，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70年代，國外學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)更精細準確的探測，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支撐。

  從應用效果看，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)距離和信號強度都遠優(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，請求幫忙提供一塊深部情況已知的場地，對廣域電磁法進行驗證。對方欣然應允。

  那年冬天，何繼善和團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，為后續(xù)的推廣應用工作打下了基礎(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成才。大學期間，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)，進行試用推廣，最終達到了預期的效果。何繼善很高興大家的付出沒有白費。

  “我的每一次設計發(fā)明，都是由相應的理論、儀器、技術(shù)組成的體系。”何繼善說，只提理論、發(fā)文章是遠遠不夠的，必須根據(jù)理論設計儀器，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)注著國家地熱資源的合理開發(fā)和利用。

  “我國有3條儲能豐富的地熱帶，資源豐富。地熱開發(fā)相對來說更經(jīng)濟、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，他指導團隊在東南沿海、云南等地區(qū)，進行了地熱分布的探測和研究。

  萬事開頭難。他盼望著盡快推進地熱資源的開發(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”目標添磚加瓦，為踐行“為國分憂，為民造福”的理念而不懈奮斗。■