浅析地质分析仪器的发展历程

　　地质实验测试工作是地质科学研究和地质调查工作的重要技术手段之一。地质分析仪器产生的数据是地质科学研究、矿产资源及地质环境评价的重要基础，是发展地质勘查事业和地质科学研究的重要技术支撑。现代地球科学研究领域的不断拓宽对地质实验测试工作的需求日益增强，迫切要求地质实验测试技术不断地创新和发展，以适应现代地球科学研究日益增长的需求。

　　1906年制造成功的三极管使人类步入电子时代，地质仪器也由此迅速发展。仪器的测读系统经历了电子管和晶体管两代。早期采用反馈技术来提高稳定性和输入阻抗等技术指标，利用电磁屏蔽和各种模拟滤波器来抗干扰和作原始的数据处理。第二次世界大战以后，离散时间信号处理理论和统计通信处理理论逐渐成熟；60年代集成电路出现，使这些理论的应用成为可能，地质仪器向数字技术方向发展，并开始使用相关接收、锁相接收、匹配滤波、多次平均等技术解决强干扰背景中微弱信号的检测和估值问题。

　　60年代后期，计算机技术开始引入地质研究，被用于地质数据采集、处理、运算、地质图件绘制，地质资料的推断解释等多方面。野外或室内采集的原始数据，先记录在数字磁带或磁盘等媒介中，经过校正、偏移、滤波、延拓、微分等处理，提取有用信息，用以建立数据库，或作进一步的分析和运算。计算或处理的结果，可用于绘制各种地质图件。在推断解释方面，利用人机联作方式，采用图像综合技术，与多元统计或模糊数学结合，据以划分矿带、古生物带、岩性岩相带、判别矿与非矿等。人工智能在发展地质专家系统方面也取得了显著进展。

　　70年代后期，使用了微型计算机，野外或室内仪器由简单的数据采集系统，发展到具有操作管理、故障自检、现场或实时处理、成图等功能，并能进行一定的解释推断。

　　地质仪器的灵敏度随着物理学的进展而不断提高。如1945年发现核子旋进信号前，机械式磁秤的灵敏度只有几百纳特，而50年代初，高分辨率的核子旋进磁力仪，灵敏度约为0.1纳特。1957年，利用塞曼效应研制的光泵磁力仪，首次用于地球物理测量。一般灵敏度在10-3～103赫兹范围内可达10-3纳特。70年代后期，利用约瑟夫森效应制成的超导磁力仪灵敏度比光泵磁力仪高1～2个数量级以上。

　　地质仪器测试斜度仪器地质仪器的另一个方面的重要发展与遥感技术的应用有关。地质遥感技术是找矿、找水、找油(气)和地热勘查等地质工作的先进手段。有些矿体（如铜、铅、锌、煤等），有特殊的热异常，可以通过红外遥感发现；利用雾状异常和构造圈闭可寻找石油；利用色调异常可以找水；利用人造卫星上不同波段的遥感装置测得地壳、地幔和地核的重力、磁力异常，可以研究地球内部构造。遥感技术包括 3个系统。第一个系统是遥感信息收集系统，其仪器装备包括传感器和运载工具。

　　传感器有：

　　①能以摄影方式同步取得同一目标物反射多波段信息的多光谱照相机；

　　②采取扫描方式获取目标物本身发射中远红外信息的红外扫描仪；

　　③用扫描方式同步取得同一目标物反射或发射多波段信息的多光谱扫描仪；

　　④通过扫描取得目标物本身发射微波信息的微波扫描仪；

　　⑤通过扫描取得目标物散射雷达脉冲回波信息的微波雷达等。

　　运载工具有：遥感汽车和遥感高塔等，属地面遥感运载工具；飞机和气球，属航空运载工具；资源火箭、卫星、宇宙飞船和航天飞机，属航天运载工具，主要是使用飞机和卫星作为运载工具。第二个系统是遥感信息接收和预处理系统，即地面系统，包括遥感信息的接收、记录、预处理和贮存用的仪器装备。第三个系统是遥感资料的分析解释系统。

　　地质分析仪器遥感技术发展很快。卫星类型将向高质量、长寿命、能往返和专业化发展；世界各国将各自建立多功能、综合性的地面接收系统，遥感信息的获取、传送和接收技术将更加实时和快速；专业化的卫星（如陆地卫星-D）的发射将能提供更丰富的地质信息。

　　可以说，离开地质仪器就没有地质科学的深入发展。例如，显微镜在地质学中的应用结束了历史上关于岩石成因的水成说与火成说之争。又如根据下地壳地震波速特征，地质学家们曾长期认为，地壳岩石相当于辉长石，然而高温高压实验表明，稳定的岩石应更接近于榴辉岩和石榴子石变粒岩。

　　地质科学与地质分析仪器的发展常常是相辅相成的。地质分析仪器正朝着多功能、多参数、多信息、具有综合处理功能的智能化系统的方向发展。