"Vũ khí điện từ bí ẩn" giúp Trung Quốc phát hiện mỏ vàng, lithium khổng lồ

Ẩn mình trong vùng núi đá hoa cương hoang vu ở miền Trung Trung Quốc là một ăng-ten khổng lồ đến mức có thể bao phủ 5 lần diện tích thành phố New York - một “quái vật” điện từ công suất 500 kilowatt vốn ban đầu được xây dựng để liên lạc với tàu ngầm. Giờ đây, nó đang phát đi thông điệp về sự thống trị của Trung Quốc trong cuộc chạy đua toàn cầu giành khoáng sản chiến lược.

Khi các quốc gia gấp rút tìm kiếm lithium, cobalt và đất hiếm để dẫn đầu công nghệ xanh, các nhà địa chất Trung Quốc đang triển khai con “quái vật” này - cùng những hệ thống tương tự - nhằm phát hiện quặng và năng lượng chôn sâu hàng kilomet dưới lòng đất. Những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã công bố nhiều phát hiện mang tính bước ngoặt, bao gồm mỏ vàng lớn nhất thế giới, trữ lượng lithium siêu lớn và những loại quặng uranium sâu chưa từng được thấy.

Kho vũ khí điện từ hàng đầu thế giới này - lần đầu tiên được công bố một cách hệ thống trong nghiên cứu của Cục Khảo sát Địa chất Trung Quốc (CGS), đăng trên tạp chí khoa học Geophysical & Geochemical Exploration hồi tháng 8 - đã bỏ xa mọi đối thủ. Mọi hệ thống siêu công suất vượt quá 100 kW hiện đều hoạt động tại Trung Quốc, trong khi công cụ mạnh nhất của Mỹ chỉ đạt vỏn vẹn 30 kW.

“Việc phát triển những hệ thống này đánh dấu vị thế dẫn đầu thế giới của Trung Quốc trong lý thuyết và công nghệ thăm dò điện từ”, nhóm tác giả do ông Trần Huy, kỹ sư cao cấp tại Trung tâm Phát triển & Nghiên cứu của CGS ở Bắc Kinh, dẫn dắt viết.

Trong nhiều thập kỷ, thăm dò khoáng sản chủ yếu dựa vào các phương pháp truyền thống như điện trở một chiều và phân cực cảm ứng. Khi các mỏ gần bề mặt dần cạn kiệt, cuộc tìm kiếm chuyển xuống sâu hơn, tới cái mà các nhà địa chất gọi là “không gian khoáng sản thứ hai”, ở độ sâu từ 500 đến 2.000 mét. Họ tin rằng phần lớn tài nguyên khoáng sản của Trái đất vẫn chưa được khai thác, do lớp vỏ lục địa có thể dày tới 70 km, trong khi hoạt động khai khoáng hiện tại mới chỉ “xước nhẹ” bề mặt.

Ở những độ sâu này, tín hiệu từ thân quặng rất yếu, lại bị nhiễu bởi đường dây điện, hạ tầng đô thị và các hoạt động khai thác. Trung Quốc đã đáp trả bằng cách tái định nghĩa quy mô thăm dò điện từ.

Bằng việc nâng công suất phát vượt quá 100 kW, các nhà khoa học Trung Quốc khuếch đại tín hiệu phát xuống lòng đất, gần như “nhấn chìm” nhiễu và thâm nhập sâu hơn bao giờ hết.

Tuy nhiên, công suất càng lớn có thể khiến độ chính xác suy giảm. Các khảo sát điện từ (EM) truyền thống thường dựa vào đo đạc hai chiều, gây khó khăn trong việc mô phỏng chính xác các cấu trúc phức tạp dưới lòng đất.

Hiện nay, Trung Quốc đang triển khai các mạng cảm biến phân tán và nguồn trường đa hướng để thực hiện hình ảnh ba chiều thực sự. Tại mỏ đồng Jiama ở Tây Tạng, khảo sát CSAMT tensor công suất cao đã đạt độ phân giải chưa từng có ở độ sâu hơn 3.000 mét, theo ông Trần Huy và các đồng nghiệp.

Dữ liệu, khi so sánh với mẫu lõi khoan, cho thấy rõ mô hình điện trở suất “thấp - cao - thấp” trùng khớp với các thân quặng đã biết - một kết quả vượt trội so với kỹ thuật magnetotellurics dùng nguồn tự nhiên, vốn gặp khó trong môi trường nhiều nhiễu.

Ví dụ nổi bật nhất cho tham vọng công nghệ này là dự án WEM (wireless electromagnetic method) - hệ thống phát điện từ không dây công suất 500 kW, quy mô lục địa, với hai đường ăng-ten khổng lồ dài 80 km và 120 km đặt gần vuông góc tại miền Trung Trung Quốc. Ban đầu được thiết kế cho liên lạc hải quân, nay nó trở thành “cú lật bàn” trong thăm dò khoáng sản.

Trong một cuộc thử nghiệm toàn quốc năm 2023, tín hiệu từ hệ thống WEM đã được ghi nhận thành công từ Tây Tạng đến Nội Mông rồi xuống tận Quảng Đông - khoảng cách vượt 2.000 km.

Tại khu vực Tân Khu Hùng An, các nhà nghiên cứu đo được tín hiệu từ trường lên tới 2.444 femtotesla trong quá trình phát - mạnh gấp 7 lần nhiễu nền tự nhiên ở dải tần mục tiêu. Nhờ những hệ thống mạnh mẽ này, các nhà khoa học Trung Quốc đã phát triển những phương pháp mới, như phương pháp điện từ trường rộng.

Người tiên phong của phương pháp này là giáo sư Hà Kế Sơn, nhà địa vật lý nổi tiếng. Phương pháp này khác hẳn các kỹ thuật truyền thống vốn cần đo ở khoảng cách xa nguồn phát. Thay vào đó, nó sử dụng các mô hình toán học tiên tiến để trích xuất dữ liệu tin cậy ngay cả trong vùng “cận trường”, giúp tăng đáng kể hiệu quả và độ sâu.

Trong khi đó, các hệ thống điện từ thời - tần đang được ứng dụng để khai thác không chỉ điện trở suất mà còn cả phân cực và độ từ thẩm - những tham số then chốt để phân biệt các loại thân quặng.

Với việc nắm trong tay cả công nghệ lẫn dữ liệu, Trung Quốc đang tự đặt mình vào vị thế dẫn dắt giai đoạn tiếp theo của cuộc đua khám phá tài nguyên bằng những hệ thống siêu công suất, trong khi các công ty phương Tây vẫn phụ thuộc nặng nề vào thiết bị điện từ công suất thấp, theo nhóm của ông Trần Huy.

Họ bổ sung: “Ngoại trừ Nga, hoạt động thăm dò điện từ trên đất liền của phương Tây hầu như không dùng thiết bị điện từ siêu công suất, và những công cụ mạnh nhất mà họ sản xuất cũng là để đáp ứng yêu cầu riêng từ Trung Quốc”.

Theo SCMP