鈾資源勘查技術國際科技前沿動態

秦明寬，劉祜，葉發旺，李懷淵，朱鵬飛，李博，程紀星，宋繼葉，馮延強

1 核工業北京地質研究院，北京 100029

2 核工業航測遙感中心，河北 石家莊 050002

“雙碳”目標背景下，我國核能產業迎來了重大發展機遇期，為滿足核能產業快速發展對鈾資源保障的重大需求，需要不斷發現和探明更多的鈾資源，相應地對鈾資源勘查技術進步提出了更高要求［1］。當前，世界新一輪科技革命和產業變革突飛猛進，學科交叉融合不斷發展，鈾資源領域的技術創新突破亦不例外，及時掌握該技術領域內國際前沿動態，對推動我國鈾資源勘查技術創新和找礦突破具有重要意義。為此，筆者聚焦鈾資源無人機探測、鈾資源高精度多維探測、基于大數據的鈾資源勘查與預測評價、高效低成本探測等4 個技術方向，系統性調研了國際前沿動態，梳理了最新進展和成果，以期對我國鈾資源勘查技術發展有所幫助或借鑒。

1 鈾資源無人機探測技術

鈾資源無人機探測技術是以無人機為平臺，搭載遙感、放射性和磁等探測設備，實現對目標區鈾成礦環境及放射性異常信息快速探測的技術方法。與傳統航空測量技術相比，無人機探測技術具有機動靈活、成本較低和安全高效等優點。

1.1 技術發展概況

無人機技術的發展，為航空探測技術提供了新型平臺，由此催生了無人機航空探測技術。隨著無人機載荷能力的提升，無人機探測技術從最初的照相、攝影和地形測繪等功能，推廣應用到資源勘查。針對鈾資源勘查，目前國際上研究熱點是基于無人機的探測儀器設備研制，主要有無人機載高光譜測量系統、航磁航放、航電測量系統等。其中，無人機載高光譜測量系統，主要研究機構有美國Headwall公司、加拿大ITRES 公司；無人機載航放測量系統研制，主要研究機構有芬蘭的Patria 公司、烏克蘭的有關機構；無人機載航磁測量系統，主要研究機構有美國桑迪亞國家實驗室、英國Magsurvey 公司、加拿大Fugro 公司、Scintrex 和GEM 公司、德國MGT 公司等［2］。

1.2 主要進展與成果

經多年攻關，無人機探測技術日趨成熟，國外先后研制出了無人機載高光譜測量系統、無人機載航放測量系統、無人機載航磁測量系統，并開始應用于資源勘查實踐［3-5］。

1.2.1 無人機載高光譜測量系統

國外無人機載高光譜測量系統發展迅速，機構較多， 主要有美國SOC 公司、 德國Cubert公司， 加拿大ITRES 公司、芬蘭SPECIM 公司等［6］。加拿大ITRES 公司研制出了光譜響應區間涵蓋到短波紅外的無人機載高光譜測量系統，其MicroSASI產品光譜段介于1 000～2 500 nm之間，光譜分辨率10 nm，光譜通道數達到了256 個［7］。美國Headwall 公司研制的Micro-Hyperspec-SWIR 系列無人機載高光譜產品［8］，光譜響應區間也涵蓋可見光-近紅外-短波紅外譜段（400～2 500 nm），光譜分辨率亦達到10 nm。與傳統航空高光譜測量系統相比，這兩款無人機載高光譜測量系統性能基本相當，信噪比高，已在巖性和蝕變填圖中推廣應用［9］。

1.2.2 無人機載航放測量系統

國外基于NaI 探測器研制出了多種無人機載航放測量系統。芬蘭Patria 公司研制的Patria mini-UVA 無人機載放射性測量系統，采用碲鋅鎘（CZT）、GM 管和NaI（TI）探測器，起飛重量285 kg，最大飛行速度240 km·h-1，續航時間6 h；俄羅斯研制了基于Χ/γ 射線探測載荷和超級卡姆S-350（Supercom S-350）平臺的無人機載放射性測量系統，工作溫度-30/+50 ℃，續航時間4 h，通信距離70 km，最大航程360 km，升限3 600 m。在開展鈾資源放射性異常調查的同時，還可用于調查突發情況下的核輻射事件，探測放射性污染源和放射性煙羽的流動，監測地面和空中的放射性生態污染。

此外，美國空軍與桑迪亞國家實驗室聯合開發了“Valley of Death”大氣取樣和γ輻射跟蹤無人機系統（UAVs）［10］，西班牙研發出了可探測α、β和γ射線的無人機載放射性探測系統，烏克蘭研制了基于激光雷達、多光譜和NaI 晶體的VTOL 無人機綜合放射性測量系統。

1.2.3 無人機航磁測量系統

加拿大、英國、澳大利亞、德國和俄羅斯等國開發了多款技術成熟的無人機航磁測量系統，并得到實際應用。代表性產品有：英國Magsurvey 公司研制的Prion UAV 系統；加拿大Fugro 公司研制的Georanger 系統、Universal Wing 公司研制的UAV 航磁系統和Scintrex 研制的CS-VL 系統［11］；德國MGT 公司研制的MGTUAS 無人機航磁系統等。這些先進設備的探測器主要采用光泵磁力儀，靈敏度達到0.000 7 nT√Hz（rms），而重量不足3 kg。2019 年，法國Skyharbour Resources 公司采用無人機載航磁測量技術開展了Moore 鈾礦勘查工作，推斷解譯了鈾礦體深部的發育構造，為鉆探工程部署提供了依據。

目前，國際上原子磁力儀和超導磁力儀的研發工作正在進行中，這種磁力儀的靈敏度較光泵磁力儀又有大幅提高，但現階段主要處于實驗室測試階段，尚未在航空磁測工作中得到工程化應用［12］。

2 鈾資源高精度多維探測技術

高精度探測技術是指與以往探測技術相比，探測地質目標體的精度更高、預測的成礦遠景區或者靶區更為準確的探測技術。多維探測是指探測技術的方法或者手段從多個維度，包括空中、地面及井中。

2.1 技術發展概況

目前國際上鈾資源高精度多維探測技術的研究熱點主要集中在三個方面：1）航空高精度探測儀器裝備研制；2）高精度探測技術研發；3）直接測鈾技術研究。

2.1.1 航空高精度探測儀器裝備及技術

在鈾資源勘查領域，國際上航空探測技術研究熱點主要是儀器設備的小型化、數字化和無人值守的自動化，研究前沿方向包括航磁張量梯度測量系統，主要研究機構有英國Anglo American 公司與德國 IPHT（Institute for Physical High Technology）公司［13］；高分辨率多參數伽馬能譜測量系統，主要研究機構有加拿大Pico 公司和Radiation Solutions Inc（RSI）公司；大功率多參數航空電磁測量系統，主要研究機構包括法國CGG 公司、加拿大Geotech 公司、丹麥Aarhus 大學及荷蘭Fugro 公司等。

2.1.2 高精度探測技術研發

針對鈾資源的地面高精度探測技術，國際上研究熱點主要體現在3 個方面：1）解決成礦環境的高精度地球物理勘探方法，其前沿方向為三維反演和多參數聯合反演方法，主要研究機構有加拿大Geosoft 公司、澳大利亞Encom Technology PtyLtd 公司、泰國Mahidol 大學、美國俄勒岡州立大學等；2）直接預測成礦遠景或者靶區的穿透性地球化學方法，研究前沿方向為納米地球化學測量方法，主要研究機構有德國Rulf Geo 公司、捷克地球物理研究所和瑞典蘭德大學等；3）快速識別與鈾成礦相關蝕變礦物的方法，研究前沿方向為巖心高光譜掃描方法［14-16］，主要研究機構有美國地質調查局、澳大利亞澳聯邦科工組織、西澳地調局、加拿大遙感中心和印度孟買理工學院等。

2.1.3 直接測鈾技術研究

鈾資源井中探測技術研究熱點主要是直接測鈾技術，其次為伽馬能譜直接測鈾技術。研究前沿方向為瞬發裂變中子測鈾技術，研究機構主要包括俄羅斯全俄自動化研究所，美國GeoInstruments 公司和澳大利亞Geoscience Associates Australia 公司等。

2.2 主要進展與成果

基于多年研究，國外鈾資源高精度多維探測技術在高精度航空物探儀器設備、高精度反演方法和井中直接測鈾技術等領域取得了重要進展和成果，主要體現為以下幾個方面：

2.2.1 航空探測儀器設備性能大幅提高

在航磁設備方面，Anglo American 公司與IPHT 公司聯合研發出了基于超導量子干涉技術的MagSQUID 航磁張量梯度測量系統，該系統信噪比高，噪聲水平達到1～2 fT/Hz，可以測量極微弱的磁場；在航放設備方面，加拿大RSI公司研制出了采用ADS 模塊探測器和FPGA/DSP 處理器的RS-500 型航空伽馬能譜測量系統，可以輸出2014 道數字能譜，提高了晶體探測器的靈敏度，基本實現了無測量死時間；在航電設備方面，Geotech 公司研制出了探測深度300～500 m 的VTEM 時間域航空電磁測量系統和探測深度大于1 500 m 的ZTEM 航空大地電磁測量系統，丹麥Aarhus 大學開發了探測深度80～100 m 的SkyTEM 直升機時間域航空電磁測量系統，加拿大Pico 公司研制出了探測深度350 m 的P-THEM 直升機時間域航空電磁測量系統［17］。

2.2.2 三維反演技術趨于成熟并應用于生產實踐

針對重磁數據的三維反演技術，Geosoft 公司開發出了Oasis Montaj 處理軟件，Encom Technology PtyLtd 公司研發了Encom 軟件，UBC公司研發了磁矢量三維反演（MVI），并都已商業化推廣應用。

針對大地電磁數據的三維反演技術，泰國Mahidol 大學Weerachai Siripunvaraporn 團隊開發了基于高斯-牛頓算法的WSINV3DMT 三維大地電磁反演程序，美國俄勒岡州立大學Gary D.Egbert團隊開發了基于非線性共軛梯度算法的ModelEM三維大地電磁反演程序，UBC公司研究了MT3Dinv航空大地電磁三維反演程序，并已在實際勘探中取得較好應用效果［18-19］。

2.2.3 研發出了多種穿透性地球化學方法

德國和捷克研究人員建立了通過采集氣體樣品，分析其中鈾及其共伴生元素進行找礦的納米地球化學測量技術［20］；俄羅斯和瑞典研究人員建立了利用選擇性半透膜或聚苯乙烯薄膜捕集極細的鈾及其共伴生金屬微粒進行找礦預測的納米地球化學測量技術；澳大利亞A.Mann 等研究發展了活動金屬離子法（MMI）；美國J.R.Clarke 等提出了酶提取法［21-22］。

2.2.4 高光譜識別與鈾相關的蝕變礦物成效顯著

印度孟買理工學院地球科學系學者對成像與非成像高光譜巖心編錄在鈾礦勘查中的應用有效性進行了研究，結果表明絹云母與鎂綠泥石與鈾富集相關［14］，U 在690 nm 吸收峰和Nd 在746 nm、801 nm 的吸收峰較尖銳，具有很窄的波段寬（20～30 nm），690 nm 吸收峰深度與鈾濃度具有很好的線性正相關性（R2=0.84）。此外，加拿大學者對阿薩巴斯卡盆地雪茄湖不整合面鈾礦床的鉆孔巖心進行HySpex 高光譜掃描和礦物填圖，精細地識別了鈾礦化地段蝕變礦物。2011 年，加拿大與澳大利亞專家對澳林匹克壩IOCG 礦床300 m 巖心進行了可見-近紅外光譜自動鉆孔巖心編錄，通過對礦床蝕變赤鐵礦和多硅白云母的識別，準確地區分了含礦與不含礦段。

2.2.5 瞬發裂變中子測井儀研制成功并得到應用

俄羅斯、美國和澳大利亞等國研究者先后攻克了瞬發裂變中子（PFN）測鈾技術，研制出由氘氚（D-T）中子發生器、超熱中子與熱中子探測器等組成的井中直接測鈾儀器設備。其中，俄羅斯全俄自動化研究所研制的ANHK-60型脈沖中子測井儀，檢出限達到100 ×10-6，中子發生器產額108 n·s-1，脈沖頻率20 Hz，探測器測量時長2 500～3 000 μs，工作壽命200 h。目前已發展至第二代，美國基于以往成果研制了APFN+中子測井儀，D-T 中子發生器工作壽命達1 000 h，目前未見商業應用。

2.2.6 伽馬能譜直接測鈾技術研究取得新進展

基于HPGe 探測器開展樣品中238U 核素含量的探測技術已發展成熟并得到應用。2016至2021 年，利用室溫條件下CeBr3閃爍體探測器開展238U 含量測量的研究工作取得進展；與此同時，國外Ortec、Canberra 等公司研發了適用于淺孔的HPGe 伽馬能譜儀，其中Ortec 公司研制的CFG-PSHP4 同軸P 型HPGe 探測器，采用液氮冷卻方式，可用于礦山、尾礦場以及淺鉆孔中鈾含量的直接測量，但該探測器目前最大測量深度為30 m；2022 年Bertrand 等人提出了一種基于“1.5×1.5”LaBr3（Ce）閃爍體探測器進行鉆孔中鈾品位及鈾鐳平衡關系測量的伽馬能譜探測技術，該技術通過增加測量時間可以實現對低品位鈾含量的測量。

3 基于大數據的鈾資源勘查與預測評價技術

基于大數據的鈾資源勘查與預測評價技術就是在以往勘查資料和研究成果基礎上，引入大數據與人工智能技術，實現對鈾資源的勘查指導與成礦的預測評價。

3.1 技術發展概況

基于大數據的鈾資源勘查與預測評價技術尚處于探索階段，國際上也未形成較為成熟的技術。目前研究前沿方向為智能化預測評價方法，研究熱點是大數據庫、云平臺及智能預測模型的構建以及智能預測算法，研究機構主要有德國布來梅大學，美國的 Geospatial One-Stop、加拿大的GeoConnections 等單位［23］。

3.2 主要進展與成果

由于尚處于技術雛形階段，所以基于大數據的鈾資源勘查與預測評價技術所形成的成果主要以數據庫的形式居多，預測評價方法仍多以人機交互的方式，尚未形成較成熟的智能化技術方法。

3.2.1 構建完成多個全國性的大數據庫

以地質、遙感、水文和地球化學等數據資料為基礎，采用分布式存儲，元數據目錄集成化管理的方式，美國地質調查局構建了GM_Geological 數據庫；歐盟成員國采用統一大數據集成架構、專題數據模型和接口標準，完成了歐洲遙感數據庫［24］、地球化學數據庫、1/100 萬地質“一張圖”等專題數據庫建設；澳大利亞以“玻璃地球”計劃為依托，構建了地質、遙感、航空物探和鉆孔等數據的全國數據庫。

3.2.2 三維地質建模及三維定量評價技術快速發展

三維地質建模是實現三維定量預測評價的基礎，國外開發了多款三維地質建模軟件，如SKUA、Geovariance 和Minesight 等。在此基礎上，開發了克里格插值、序貫高斯模擬和多點地質統計模擬等定量預測評價技術。與傳統定量評價技術相比，三維定量評價技術預測的資源量與實際更為接近。

國際上如美國明尼蘇達州、納米比亞埃龍戈省、加拿大阿爾伯塔省和澳大利亞新威爾士州等，在三維地質建模、地質數據集成和資源預測等方面均取得重要成果。加拿大地質調查局完成了阿爾伯塔全省60 萬km2的三維地質模型，包括省級地質模型和不同精度的局部地質模型，并對重要礦床開展了預測評價工作。納米比亞羅辛鈾礦床的三維地質模型充分揭露了成礦的白崗巖體與地層、斷裂構造的穿插關系［25］。另外，美國地質調查局構建了美國境內的巖石圈三維模型，該模型對美國新墨西哥州、懷俄明州的鈾礦床成因、成礦時代和不同深度的巖性特征進行了解譯和評價［26］。

3.2.3 人工智能算法快速發展

支持向量機、隨機森林和人工神經網絡算法等人工智能算法的出現，為基于大數據的鈾資源勘查與預測評價技術發展提供了技術支撐。

隨著數據挖掘的廣泛應用和發展，不同領域都總結提出了數據挖掘的不同流程。其中最具有代表性的是歐盟推出的六大環節（業務理解、數據理解、數據準備、建模、評估、部署）的 CRISP-DM 流程。當前美國紐約的Visual Capitalist 公司提出了人工智能和大數據開啟下一波礦產發現浪潮概念模型［27］，探討了利用大數據發現隱伏礦床可能性。IBM 公司在加拿大渥太華礦產開發論壇上推出大數據和AI 的智能找礦探索平臺，但仍處于探索和嘗試應用階段［28］。

可以肯定的是，目前的鈾礦預測中的大數據挖掘還遠遠達不到人工智能的程度。大數據挖掘方法在地球科學的應用尚處于起步階段，數據挖掘技術的發展和引入，使得鈾礦勘查數據進行空間位置分析、關聯分析、聚類分析、分類分析和回歸分析成為可能，可以實現異常識別、礦產預測和地質背景判別，從而支撐礦產勘查預測等生產實踐活動。

4 高效低成本探測技術

顧名思義，高效低成本探測技術就是相比以往鈾資源探測技術而言找礦效率更高、成本更低的探測技術。然而，高效低成本是相對概念，是相對的高效和相對的低成本，是效率和成本之間的平衡結果。因為二者之間本身就存在著矛盾，想要高效，若使用最先進的技術手段，有可能成本就會增加；反之，如果無限制壓低成本，使用老舊技術，則效率也不會提高。所以，對于高效低成本探測技術而言，就是探索出效率與成本之間的最佳技術組合，而不是一味地單獨追求其中某一個技術方面。另外，所謂的高效和低成本是相對于鈾資源各個勘查階段內的對比，因為地質目標任務不同，所以不同勘查階段之間的成本是不具有可比性的。

4.1 技術發展概況

由于國外人力成本相對較高，所以高效低成本探測技術的發展一直受到高度重視，主要反映在鉆探技術和勘查技術兩大方面。對于鉆探技術而言，研究熱點主要為無巖心鉆探技術和取心工藝兩個方面，研究前沿方向體現在3 個方面：1）移動便捷、適用多工藝（泥漿與空氣鉆進）、操控集成、高鉆進效率的鉆探設備；2）高效的鉆桿鉆具；3）多工藝綜合鉆探施工工藝（方案），研究機構以專業鉆探裝備和鉆具生產廠家為主，主要有美國Boart Longyear 公司、Schramm 公司、Atlas Copco 公司、加拿大的Geotech Drilling 和日本的利根公司等。此外，發達國家立軸式巖心鉆機已經被Boartlongyear、Atlas Copco 等少數跨國企業研制的全液壓動力頭鉆機所取代，繩索取心鉆進、空氣反循環鉆進或多工藝復合鉆進等先進鉆探工藝在鈾資源大國已經廣泛應用。美國、澳大利亞等西方國家部分勘查項目無巖心鉆探工作比例超過60 %［29-31］；中亞哈薩克斯坦通過持續發展高效鉆探技術已將鉆探效率提高到平均每臺鉆機每月能完成5～6 個勘探孔（孔深約550 m），純鉆探成本降低至約25～40美元·m-1［32-34］。

對于勘查技術而言，研究熱點主要為高效的探測儀器裝備和智能化的處理解釋技術，研究前沿方向包括節點式地震儀、多通道多功能電磁儀、輕型自動化放射性測量儀等儀器設備和地震數據智能化處理解釋技術。其中節點式地震儀研究機構主要有法國Sercel 公司、英國的STRYDE 公司、INOVA 公司、Geophysical Technology， Inc.（GTI）公 司 、GEOSPACE Technologies 公司、FairfieldNodal 公司、Wireless SEISMIC 公司等，多通道多功能電磁儀研究機構主要有美國CG 公司和Zonge 公司、加拿大Phoenix 公司和德國Metronix 公司等，輕型自動化放射性測量儀研究機構主要有加拿大RSI 公司和NUVIADynamics 公司、美國ORTEC 公司和Durrige 公司、德國Alpha GUARD 公司等；地震數據智能化處理解釋技術研究機構主要有斯坦福的SEP、科羅拉多礦業學院的CWP 和Delft 等以及法國CGG，以色列Paradigm，美國Landmark、Omega、Schlumberger 和荷蘭Jason 等專業地震軟件公司。

此外，在高效低成本勘查技術應用方面，航空探測技術也是常用的手段，特別是對于研究區范圍較大的情況下，其效率和成本更具明顯優勢?；谇笆鲆褜娇仗綔y技術進行了較為系統的闡述，故此處不再贅述。

4.2 主要進展與成果

基于長期對高效低成本探測技術的研究，國際上在鈾資源勘查的鉆探設備、鉆探工藝、高效的探測儀器裝備和智能化的處理解釋技術等領域取得重大進展，主要體現在以下幾個方面。

4.2.1 研制出功能多樣、運輸便利、自動化和智能化的鉆探設備

歐美國家巖心鉆機主要為全液壓動力頭鉆機，采用輕便式模塊化結構或車載一體化結構，自動化程度高，可滿足多種鉆探工藝需求。

針對難進入地區，研發了模塊化輕便全液壓鉆機。 Geotech drilling 公司研制的HYDRACORE 系列鉆機，采用模塊化設計，單個模塊重量不超過1 200 磅（544 kg），便于直升機吊裝和快速組裝，滿足繩索取心和空氣鉆進兩種工藝，繩索取心最大鉆深能力達到1 300 m（B 口徑）。Atlas Copco 公司研制的Diamec U8型鉆機，采用便攜式模塊化結構，最大鉆深能力2 000 m（B 口徑），由第三代計算機控制（APC），在野外現場僅需一人操作，顯著地減輕了鉆工體力勞動，減少機臺鉆工人數［35］，節約了成本。

為提高鉆機搬運及移動效率，研制出了采用履帶裝載或卡車裝載的車載多功能鉆機。Boart Longyear 公司研制的LF 系列鉆機，能在同一鉆孔中使用金剛石繩索取心鉆探、空氣反循環連續取樣鉆探、空氣潛孔錘取樣復合鉆進工藝，并配備鉆桿自動夾持擰卸和擺放功能［36］，極大地提高了鉆探工作效率，降低了工人的勞動強度。

4.2.2 開發出高效輕型的鉆桿鉆具

高效輕型的鉆桿鉆具主要技術革新表現為繩索取心鉆具的內管鉆具結構和薄壁繩索鉆桿兩個方面。

以Boart Longyear 公司的Genuine QTM系列繩索取心鉆具為例，其內管鉆具結構有速降球卡式、快速泵入球卡式、快速泵入彈卡式和常規彈卡式四種類型，用于提高內管投放的快速性和定位可靠性，縮短了投放及打撈的輔助時間［37-39］。

Boart Longyear 公司研制的薄壁繩索取心鉆具包括薄壁巖心管、薄壁鉆頭和薄壁鉆桿。以NQ 繩索取心鉆具為例，鉆孔直徑（鉆頭外徑）φ75.7 mm，巖心直徑（鉆頭內徑）φ47.6 mm，而同規格的NQTK 薄壁取心鉆具在鉆孔直徑不變的情況下，可獲得φ50.6 mm 的巖心直徑，鉆頭壁厚減少1.5 mm。目前輕便式模塊化全液壓鉆機中均配備薄壁繩索取心鉆具，相比常規繩索取心鉆具，薄壁繩索取心鉆具質量更輕，鉆頭所需鉆壓低，可配合輕便式模塊化鉆機以高轉速、低扭矩提高堅硬巖層鉆進效果和取心質量［40］。

4.2.3 根據不同礦床特點開發出綜合鉆探施工工藝（方案）

國際上正在勘查開采的鈾資源種類較多，因此鉆探工程對于不同類型的鈾礦采用的鉆探工藝也不盡相同。

針對硬巖型鈾礦，主要采用繩索取心鉆進和空氣反循環（RC）鉆進工藝。例如，加拿大Athabasca 盆地的鈾礦勘查鉆探方法主要是繩索取心鉆進。NexGen Energy 公司在Arrow uranium deposit 礦區實施的鉆探勘查主要采用NQ 口徑繩索取心鉆進工藝［41-42］。

針對砂巖型鈾礦，主要采用提鉆式雙管取心鉆進、無巖心泥漿鉆進和空氣反循環（RC）鉆進工藝。目前，美國和澳大利亞在砂巖型鈾礦勘查采用無巖心+取心鉆探復合鉆進方法，其中無巖心鉆探量占比較大，無巖心鉆探方法有泥漿鉆進和空氣鉆進，輔以少量取心鉆進，取心鉆進多采用單動雙管取心方法［43-44］。

4.2.4 研制出新型無纜地震采集系統及基于AI 的智能解釋技術

地震勘探是地面探測技術中精度最高的地球物理勘查方法，但也是成本最為昂貴的方法。因為除儀器設備本身較為昂貴外，數據采集費用也相對較高，而大量的人力成本是其中重要因素之一。如果能夠降低儀器設備成本、大量減少數據采集中勞務人員的數量、提高數據處理過程中自動化和智能化的水平，那么在實現相同目標任務的情況下，將會大幅度地減少地震勘探成本。

基于上述目標，無線節點地震儀應運而生，以法國SERCEL 公司研制的WiNG 系列節點地震儀為代表，采用新一代MEMS 數字檢波器，單個重量只有830 g，頻帶寬度可達0～400 Hz，等效輸入噪聲僅為15 ng/√Hz。1 ms 采樣率下，在25 ℃的環境下可連續工作1 個月，具備衛星導航定位、數據自動存儲功能。在野外地震數據采集中，可以實現類似傳統有線設備的實時質控。無線節點地震儀的廣泛應用，極大地減少了勞動力的使用數量和勞動強度，特別是解決了以往有纜地震勘探中因地形影響而使得部分測點無法埋設地震檢波器的問題［45-47］。

在地震數據處理解釋技術方面，開發了基于AI 的自動斷層和屬性解釋、地震波初至時間和速度譜拾取等技術方法，發展了面向低頻數據的全波形反演、真振幅最小二乘疊前逆時偏移法和時移地震數據的成像和全波形反演等技術，但是這些新技術距離商業化實際應用尚需時日［48］。

4.2.5 研制出多種多功能電磁儀

早期的電磁法儀器只能通過單個測量點逐點采集數據，工作效率相對較低。為提高野外工作效率，儀器開發商推出了多通道多功能電磁法儀，并且還設計出了主機+輔助站的采集模式，實現了一次布站多個測點同時采集數據，極大地縮短了野外施工周期。目前，國際上電磁法儀器產品較多，代表產品有美國CG公司生產的Aether 大地電磁系統、美國Zonge公司生產的GDP-32 多功能電法儀、加拿大Phoenix 公司生產的V8 多功能電法儀、德國Metronix 公司生產的GMS-07e 綜合電磁法儀。這些儀器都有6 個及以上通道，可同時采集多個測點，極大地提高了數據采集效率。

4.2.6 研制出多種輕型自動化放射性測量儀

隨著科技的發展，研發出了體積相對較小的鍺酸鉍（BGO）探測器，在提高儀器自動化和數字化程度后，使得伽馬能譜測量儀的重量減小到僅1 kg，而儀器性能仍非常高，如加拿大RSI 公司生產的RS 系列便攜式能譜儀，采用BGO 探測器，1024 道分辨率，無源自動穩譜，能量采集范圍30～3 000 keV［49］。此外，加拿大NUVIADynamics 公司研制了PGIS-2 便攜式伽馬能譜儀、美國ORTEC 公司研制了Trans-SPEC-100 便攜式高純鍺能譜儀。

除能譜儀外，在氡及其子體測量儀器方面也研制出了適用于土壤、大氣和水中氡氣含量測量的儀器設備。以德國Genitro 公司研制的Alpha GUARD 高精度脈沖電離室測氡儀為代表，適宜土壤、大氣和水中的氡氣含量測量，測量范圍2～2 000 000 Bq·m-3，可用于特殊高異常環境下的氡氣測量工作。

5 主要啟示與結論

5.1 主要啟示

通過對國外鈾資源勘查技術前沿動態的調研分析，結合我國新時期鈾礦勘查“四新”（新區、新層位、新類型和新深度）突破和“找大礦、找富礦、找經濟可采礦”戰略目標等高質量發展需求，得到如下四點啟示。

1）需高度重視重大勘查儀器設備的研制。重大找礦儀器設備是鈾資源勘查技術創新發展的重要基礎，是攻深找盲的利器，從國外各種探測技術的發展看，儀器設備占有非常重要的地位。近年來，我國在放射性勘查儀器設備研制方面取得了長足進步，但在一些重大設備研制方面與國際先進水平相比較還存在一定差距，十分必要創新研發模式，打造研制生產-示范應用-市場轉化有機銜接新模式，加快推進重大找礦設備或裝備的國產化?？梢詿o人機探測技術為突破口，充分發揮國內各領域技術優勢，采用以我為主國內大協作的模式，研制出自主品牌的無人機載航磁/航放/高光譜探測儀器設備，實現與國際先進儀器裝備的并跑。

2）加強基礎理論研究可以更好地帶動技術變革?？萍紕撔虏豢赡芤货矶?，往往需要長期的技術積累，也離不開堅實的理論基礎，因此應高度重視基礎理論研究，加大基礎科研項目的支持力度。從國外高精度探測技術的發展歷程來看，都經歷了較長的研究過程，其中最重要和最關鍵的難點都是卡在了理論上的突破，所以基礎理論的創新是技術創新的基石，沒有理論的創新就不會帶來技術的革命。

3）應特別重視學科間的交叉融合發展。從當前鈾資源探測技術的現狀及發展方向看，每一次技術的進步都與其他學科及技術的發展密不可分。從航空探測技術到無人機載探測技術，除了搭載探測器的平臺變化外，更為重要的是探測器的小型化、輕型化，而這完全依賴于材料科學和電子科學的發展。類似的例子很多，如無線節點地震儀、新型放射性測量儀和新型鉆探設備等等。因此，鈾資源探測技術的發展不僅僅依賴于探測技術自身，還與材料科學、計算科學、電子科學、信息科學和通訊技術等的發展密切相關，所以應特別重視學科間的交叉融合發展，才能牢牢把握、占領技術制高點。

4）高精度勘查、高效低成本勘查等技術是國內鈾礦勘查領域的重要技術發展方向。針對高精度勘查技術需求，應持續加強三維反演及多參數聯合反演技術研究，提高對地質目標體的解譯精度；進一步發展先進地震勘探技術，建立適宜砂巖鈾礦的地震勘探技術標準；開展瞬發中子測井技術及新型探測器的伽馬能譜測井技術研究，突破直接測鈾技術。針對高效低成本勘查需求，重點提升適合國內復雜勘查環境的鉆探裝備技術能力，并根據不同類型鈾礦的特點，形成配套的技術標準體系。在勘查信息集成與定量預測技術方向，要加強鈾資源數字勘查頂層設計，加強數據治理集成，盡快建立鈾資源勘查大數據中心，支撐大數據的高效匯聚、安全存儲和深度挖掘，為新一代勘查技術研發提供數據平臺支撐。

5.2 主要結論

綜合前述鈾資源無人機探測技術、鈾資源高精度多維探測技術、基于大數據的鈾資源勘查與預測評價技術、高效低成本探測技術等4個重點勘查技術方向的國際前沿動態調研分析，得出如下主要結論：

1）航空物探、地面物探和遙感等技術領域適用于資源勘查的核心裝備與軟件系統仍然由西方部分發達國家以及俄羅斯等國所掌握或主導。

2）國際鈾資源勘查技術的發展更多地體現在先進儀器設備的研發上，研制出了無人機載探測儀器設備、高精度航空探測儀器設備、瞬發裂變中子測鈾儀、無線節點地震儀、伽馬能譜儀和新型鉆探設備等等。先進探測儀器設備的研發以企業為主，而探測技術理論的突破則以大學或者研究性機構為主。

3）總體而言，雖然鈾資源勘查技術有一定進展和成果，但受近十余年國際天然鈾產品市場價格低迷影響，近年來國外鈾資源勘查技術的發展相對較為緩慢，針對鈾資源勘查的重大技術突破鮮有報道。

4）國際上鈾資源勘查技術今后的主要發展方向為高精度、高分辨、高效率、定量化、數字化、自動化和智能化探測。高精度勘查技術、高效低成本勘查技術、先進數字鈾礦勘查技術及裝備等是國內鈾礦勘查領域的重要技術發展方向。