编者按 

“是那山谷的风，吹动了我们的红旗……我们满怀无限的希望，为祖国寻找着富饶的矿藏。”

新一轮找矿突破战略行动启动以来，广大地质工作者大力弘扬爱国奉献、开拓创新、艰苦奋斗的优良传统，把智慧、汗水洒遍山川大地，为地质找矿事业书写崭新的时代篇章。《中国自然资源报》开设“地质足迹印山川”栏目，通过系列报道展示地质人物和团队的感人事迹，推动新一轮找矿突破战略行动取得更大成果。

“要想立足国内实现资源自给，资源勘查必须往深走。”这是第十八次李四光地质科学奖获得者吕庆田一贯的观点。

地层深处高温高压，遍布坚硬的岩石。“入地”之旅怎么走？如何才能“入地”更深？20多年来，中国地质科学院地球深部探测中心研究员吕庆田带领团队在陆内成矿理论和深部找矿预测新方法研究、深部勘探仪器设备研发等方面取得系列成果，给出了答案。

吕庆田2017年参加在美国阿拉斯加举行的 EarthScope会议。

加强地球深部探测

破解资源环境及灾害问题

1981年，17岁的吕庆田在老师建议下，顺利考入长春地质学院应用地球物理专业。1988年硕士毕业后，他被分配到中国地质科学院矿床地质研究所（现中国地质科学院矿产资源研究所），从一名实习研究员干起。之后，他一直在各个项目区通过地球物理的手段研究岩石圈结构等地球科学问题。

2000年，国土资源部“十五”专项研究计划“大型矿集区深部精细结构探测研究”启动，吕庆田参与其中。自此，他的学术方向开始了明确的变化——执着于探向地球深部。

为什么要探测深部、认识深部？“两大因素使然。”吕庆田说。

一是当时全球的矿产勘查都在向深部500米以下进军，我国起步已晚，必须加速赶上。

二是深部因素对成矿的控制作用逐渐被认识到，如幔源岩浆、新生地壳熔融、拆沉与底侵和深大断裂对成矿金属类型和矿床分布的一级控制等。

但深部地质结构、物质性质不清，控矿要素不明确等原因，让勘查深度难以突破，拓展深部资源遇到严峻挑战。为此，吕庆田带领团队先后承担了“十三五”重点研发计划项目“华南陆内成矿系统的深部过程与物质响应”、深部探测专项第3项目等20余项深部金属矿勘查技术和应用研究工作。

2016年5月30日，习近平总书记在“科技三会”上指出，“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。同年，我国酝酿启动深地国家科技重大专项，瞄准国际地球科学前沿进行布局。吕庆田积极参与其立项和申报工作，并负责相关内容的编写。

此后近十年，吕庆田带领团队，以我国东部长江中下游成矿带和西部东准噶尔成矿带为探测对象，在成矿系统理论框架下开展了多尺度地球物理综合探测和研究，在陆内成矿系统的三维结构、深部找矿思路和找矿发现等方面取得重大进展。

选择我国东部长江中下游成矿带和南岭成矿带，以及铜陵、庐枞、于都—赣县等典型矿集区，吕庆田带领团队在成矿带岩石圈层次、矿集区地壳结构层次、矿床（田）精细探测层次，部署开展了三个层次的“入地”探测研究工作。

三个层次的探测研究工作，在揭示区域成藏成矿控制因素、开辟找矿新空间的同时，把握地壳活动脉搏，为提升区域地质灾害监测预警能力提供技术支撑。吕庆田说：“加强地球深部探测，对我国资源能源安全和减灾防灾意义重大。”

发展陆内成矿理论

解开地球深部成矿奥秘

岩石圈结构、物质和深部过程对成矿系统具有关键控制作用，但存在诸多认知“盲区”。

对此，综合20多年开展的综合探测研究，吕庆田带领团队创新性开创了以多尺度探测为特色的成矿系统研究新领域，提出陆内成矿系统受岩石圈拆沉、地壳属性和块体边界控制的新认识，发展了陆内成矿理论。相关成果在“十三五”国家重点研发计划深部探测专项中被充分吸纳。

“比如，以往认为成矿作用大都发生在板块边缘，与板块边缘造山作用密不可分，如洋—陆俯冲造山、陆—陆碰撞造山，而对于大陆板块内部的成矿作用及深部动力学机制却鲜有了解。”吕庆田说，他带领深部探测专项第3项目组在长江中下游成矿带经过4年努力，解开了大陆板块内部成矿的“深部奥秘”。

他们在长江中下游成矿带发现了岩石圈增厚、拆沉和软流圈隆起的关键证据，建立了陆内成矿的深部动力学模型。更为重要的是，他们获取了陆内下地壳和岩石圈地幔俯冲的清晰图像。

“这些发现诠释了为什么在长江中下游这个狭窄的带内，形成了数百个金属矿床。”吕庆田进一步解释说：“与板块边缘成矿类似，大陆内部在远程应力的作用下，也可以发生大陆俯冲，俯冲导致壳幔强烈相互作用，最终沿俯冲带形成大陆内部的巨型成矿带。”

前期扎实的探测研究工作，为钻探验证奠定了良好的基础。庐枞矿集区深部异常验证钻孔取得了深部重大找矿线索，发现了高强度的铀矿化，深部铀矿化为交代碱性岩复合型铀矿的新认识据此被提出。这一发现对庐枞深部找铀具有重大的理论和实际意义，并被推广到华南陆内造山等成矿系统的研究中。

创新深部探测技术

让矿集区结构“透明化”

知道深部有矿，怎么找？当时，国内外都没有多少经验可以借鉴。“

对深部矿产勘查来说，不仅需要突破精度、灵敏度更高的各种传感器技术，提升野外测量设备的稳定性，还要发展新的数据解释技术，把观测的数据转换为‘透视’地下的图像。”吕庆田说。

这一目标，在他带领深部探测专项第3项目组开展长江中下游成矿带深部探测试验时实现了。他们形成了一套针对大型成矿带岩石圈结构探测的技术解决方案，发展了多种地球物理数据处理与解释技术。

通过骨干剖面的反射地震探测和重磁数据的全三维反演，项目组揭示了庐枞、铜陵矿集区的地壳结构框架，发现了一批新的断裂，建立了该地区的三维地质模型，初步实现了矿集区的“透明化”，为认识成矿作用和助力深部找矿起到了关键作用。

“希望我们在长江中下游成矿带、矿集区到矿田的探测模式和技术思路可以推广到其他成矿带去。”吕庆田这样表示。为此，他带领团队经过长期实践探索，提出了稀疏地震剖面、地表地质约束的三维重、磁交互反演地质建模方法，并以此为物性反演初始模型，采用求取置信区间确定物性变化、通过逻辑拓扑实现岩性识别，完善了岩性填图技术，为矿集区结构“透明化”提供了技术手段。

在以上成果基础上，他带着团队经过进一步研究，形成“三维结构+成矿模式+综合信息”相融合的深部找矿“三元”预测方法——通过提取已知矿床地质属性特征，通过三维证据权方法、专家系统、机器学习算法，实现深部成矿预测的自动化和定量化。

利用该方法，他带领团队在安徽庐枞矿集区井边—巴家滩预测区深1500米～1740米之间，发现累计厚97米的高品位铀矿化体；在新疆伊吾县戈壁滩，发现拉伊克勒克大型隐伏斑岩—矽卡岩铜铁矿床，获得333+334铜资源量118.8万吨。矿集区“透明化”探测和“三元”成矿预测方法的有效性得到验证。

目前，“三元”成矿预测方法已推广应用到安徽、新疆、江西、山东等地区，取得了良好深部找矿效果。

研发系列勘探设备

推动我国勘探技术进步

多年的深部探测实践，让吕庆田越来越深刻意识到，突破“卡脖子”核心技术，降低对外依赖，对保障国家资源安全意义重大。强烈的使命感、责任感使吕庆田和他带领的研发团队担起了“十二五”国家863计划“深部矿产资源勘探技术”研发任务。

作为该计划重大项目首席专家，吕庆田带领团队先后突破了高精度微重力传感器技术、铯光泵磁力仪传感器技术、宽带感应式电磁传感器技术等10项关键核心技术。其中，微重力传感器的突破使我国成为国际上为数不多的可以自主生产高精度重力仪的国家。

在重磁、电磁、地震、井中勘探仪器和钻探设备方面，他们研制出高精度地面数字重力仪、大功率多功能电磁探测系统、4000米地质岩心钻探成套技术装备等18套急需的勘探地球物理仪器设备，形成了从地面到地下的系列仪器装备。

在地球物理方法数据处理和解释方面，他们完善了直流电阻率与极化率三维反演方法、重磁三维约束反演方法等20多项地球物理数据处理解释方法，研制出多参量地球物理数据处理与反演软件系统、金属矿地震处理解释新技术与软件系统2套大型软件系统，形成了多功能三维电磁正反演与可视化交互解释软件系统、金属矿地下物探数据处理解释系统等8个专用软件系统。

“这一轮的技术研发，使我国在地球物理勘查技术领域极大地缩小了与国外的差距，大幅度降低对国外勘查设备和解释软件系统的依赖，一定程度上打破了国外在此领域的仪器设备垄断，大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力和国际竞争力。”吕庆田说。

他带领的团队因此荣获2022年自然资源科学技术奖特等奖，获得发明专利授权66项、实用新型专利授权45项、软件著作权105项。现在，相关成果广泛应用到矿产勘查、国防、科研和工程等领域，替代国外进口，解决国家重大需求，极大促进了我国金属矿勘探技术的系统提升、整体跨越和进步。

收获“深地”成果

一路艰辛成为美好回忆

系列重大成果的取得并不是一帆风顺的。

“我带着深部探测专项第3项目组在庐枞、铜陵矿集区开展三维立体探测施工的时候困难重重。在野外，我们遇到的最大困难是各种看不见的电磁和振动干扰，这些干扰来自各种电线、工厂、高速路和居民生活区。”吕庆田苦笑着说，因为反射地震的数据采集要记录地下几十千米反射上来的信号，需要绝对的安静。

为了获得高信噪比的数据，项目组不得不在夜深人静的时候采集数据。有时，他们还需要设置警戒，或与周边的工厂协调暂时停工。这需要他们和当地相关部门和百姓反复沟通。

“技术上的难题、施工上的困难、与当地相关部门协调等，多年下来，大家都成了多面手。”吕庆田笑着说。

20多年在深地探测领域的不懈努力和学术积累，让吕庆田及其团队先后获得国家科技进步奖一等奖、二等奖各一项；国土资源科学技术奖一等奖3项，二等奖1项。他本人于2009年入选国家“新世纪百千万人才工程”国家级人选，2019年入选自然资源部高层次科技创新人才第二梯队人才和科技创新团队（负责人），2023年获得第十八次李四光地质科学奖（科研奖）。他先后为国家培养了18位硕士、20多位博士和10多位博士后，带领的深部资源探测研究团队于2018年入选自然资源部高层次科技创新团队。

“与6000多千米的地球半径相比，我们的研究还仅仅停留在地球的表皮。”吕庆田说，“我毕生奋斗的方向就是带领团队拓展深部空间，认识地球深部运行规律，发现更多的资源。为了在这个方向走得更远，我们比以往任何时候都更加需要弘扬李四光等老一辈科学家的精神，坚持真理、严谨求实、锐意创新，以李四光先生的崇高精神为标杆，主动服务国家发展战略需求，积极投身地球科技创新前沿，努力为建设科技强国贡献力量！”

2023年度自然资源科学技术奖评审结果近日揭晓，中国地质科学院矿产资源研究所（以下简称“资源所”）以第一完成单位的《深部矿产资源智能预测理论方法创新与找矿突破》和《我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破》项目获自然资源科技进步奖一等奖，《新生地壳再造过程中的陆内成矿作用与找矿突破》项目获自然资源科技进步奖（找矿奖）一等奖,王春连研究员和赵正研究员获青年科技奖。

《深部矿产资源智能预测理论方法创新与找矿突破》项目围绕“深部成矿空间三维结构重建机制”和“深部矿化定位机制及深部预测途径”等关键科学问题的深度剖析和刻苦攻关，取得了理论、技术、系统平台及找矿突破成果。一是首次提出了找矿模型-三维建模-定量预测的三元大数据深部矿产资源预测理论体系，为我国矿集区3000米以浅大深度矿产预测工作提供理论支撑。二是创新研发了地质文本大数据找矿模型挖掘、多尺度分层立体三维建模、大深度成矿构造与物化探响应特征智能提取等新技术，突破了深部成矿空间三维结构重建以及矿化空间定位等关键技术瓶颈。三是研制了一套具有完全自主知识产权的软件平台系统，填补了我国深部矿产预测信息化、智能化领域的空白，打破了我国矿产资源预测评价软件卡脖子技术壁垒。通过上述理论、技术、平台等创新，在山东焦家、甘肃早子沟等6个示范区分别预测金潜在资源4960余吨、铜潜在资源4972万吨、锰潜在资源4.17亿吨，拉动社会投资数亿元，取得了显著的社会经济效益，也为全国深部“第二成矿空间”找矿提供思路与技术支持。2022年以来，该成果已在全国范围推广使用，在内蒙古、河南、山东等地区重要矿山取得了新的找矿成果，潜在经济效益千亿元。

图1 《深部矿产资源智能预测理论方法创新与找矿突破》获奖证书

《我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破》是国家重点研发计划与基础性公益性地调项目紧密结合的典范，是我国21世纪以来锂等稀有金属成矿理论、勘查技术与找矿成果的集中体现。一是首次将锂作为能源金属矿产并提出了大型锂能源金属矿产基地综合调查评价的技术要求、工作指南、关键技术和指标体系，为战略性矿产基地调查评价树立样板。二是系统总结了我国锂、铍成矿规律，全国划分12个锂矿带和7个铍矿带，首次提出松潘-甘孜与西昆仑组成一巨型锂成矿带；在四川、新疆、湘鄂赣等地提交一批新区新类型新层系的锂等稀有金属远景区靶区，奠定新一轮找矿突破战略行动的基础。三是创建“多旋回深循环内外生一体化”成矿理论，构建“五层楼+地下室层脉组合”勘查模型，指导找矿成效显著；四是研发出“空天地一体化”锂矿找矿勘查技术方法体系，包括高光谱遥感找锂矿、三定两参填图、高原绿色钻探、生物找矿、含锂地质体多参数识别标志及“以锂找锂”等，破解厚覆盖、露头差及深切割地区找矿瓶颈。在四川甲基卡等地实现找矿持续突破，带钻验证氧化锂资源量149.46万吨(10万吨为大型)，潜在价值巨大，部分成果已通过招拍挂出让探矿权实现成果转化。

图2 《我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破》获奖证书

《新生地壳再造过程中的陆内成矿作用与找矿突破》项目以大兴安岭地区的陆内成矿作用为研究核心，围绕“新生地壳再造过程中的构造-岩浆活动与巨量金属富集机理”这一关键科学问题，在重大地质事件与陆内成矿作用关系、陆内成矿系统的形成机制与控制因素、陆内成矿系统的找矿技术方法体系与成矿预测等方面，均取得了重要进展。研究揭示：大兴安岭地区晚中生代金属爆发性巨量堆积成矿与区域性岩石圈伸展减薄有关；超大陆旋回背景下俯冲板片断离、软流圈物质上涌和岩石圈拆沉是大兴安岭地区晚中生代金属巨量堆积成矿的关键；新生地壳再造过程中的陆内成矿作用既能形成锡钨钼矿也能形成铜矿；新生地壳再造过程中的陆内成矿作用不具成矿继承性；微陆块是造成新生地壳再造过程中陆内成矿作用具有区域差异性的主要原因。相关研究成果在国内外重要学术期刊公开发表并得以推广交流。该项目建立了新生地壳再造过程中锡钨铜铅锌银成矿系统的“三位一体”找矿预测综合地质模型，以及基于不同尺度地质和物化探数据联合反演的找矿技术方法体系，找矿成果显著。

图3《新生地壳再造过程中的陆内成矿作用与找矿突破》获奖证书

青年科技奖获得者王春连研究员一直工作在科研找矿一线，近年来，主持包括国家重点研发计划项目、中国地质大调查项目、国家自然科学基金重点项目在内30个项目的研究工作，依托于其所负责项目的实施，该同志取得了十分重要的找矿和成矿理论研究成果，并且得到了相关同行的高度认可。他在非金属矿产、沉积学、古气候学等方面取得了突出的研究和找矿成果。先后以第一/通讯作者发表论文100余篇，大部分发表在专业领域重要杂志《Earth and Planetary Science Letters》《Journal of Hydrology》《Global and Planetary Change》《Ore Geology Reviews》《Marine and Petroleum Geology》《Sedimentary Geology》《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》《Scientific Reports》《Acta Geologica Sinica (English Edition)》《Applied Geochemistry》《地质学报》《中国地质》《岩石矿物学杂志》《地球学报》《地球科学》等刊物上。

图4 王春连研究员获奖证书

青年科技奖获得者赵正研究员正十余年来坚守野外和科研一线，从事华南地区钨多金属矿产的成矿规律与成矿预测研究，主要成果体现在三个阶段：第一阶段，参与国家深部探测技术与实验研究专项，负责南岭3000m科学钻探的现场精细编录和研究：建立了矿集区科学钻探精细编录方法，构建了南岭-武夷结合部W与AgAu-Pb-Zn复合成矿模式，明确了华南东部燕山期“第二找矿空间”，提出了深部找矿方向。第二阶段，负责部公益性行业科研专项-南岭九龙脑矿田成矿规律与深部找矿示范课题，厘定了多期花岗质岩浆演化与W-Sn-U-Nb-Ta-REE-Pb-Zn-Ag富集关系，建立了适用于华南花岗岩区矿田矿集区尺度的“九龙脑成矿模式”，优化了不同类型钨锡多金属矿体深部勘查技术方法，开展了深部找矿示范—增储优质黑钨矿资源量达大型规模。第三阶段，负责执行“十三五”国家重点研发计划-南岭崇义—会昌矿集区三维综合探测与深部成矿预测课题，提出了华南东部中生代矿床成矿系列叠加成矿模式及成矿动力学模型：建立了“花岗岩类相关钨多金属成矿模式”，淘锡坑式钨矿、牛形坝式银金矿和岩背式锡矿等15个矿床式，建立了相应类型矿床的勘查标识体系，实施了深部成矿预测和勘查示范，效果显著。

图5 赵正研究员获奖证书

本次自然资源科学技术奖共授奖176项，其中一等奖27项，青年科技奖39项。

吕庆田作学术报告

“地球物理”四个字对于吕庆田来说，有一种特别的意义。

1981年，在老师的建议下，懵懵懂懂的他来到了长春地质学院，开始了应用地球物理专业的学习。1988年硕士毕业后，他被分配到中国地质科学院矿床地质研究所，从一名实习研究员干起。从此，便是大半生无怨无悔地付出。

寻找深部资源宝藏

深入地球内部是人类一直以来的梦想。然而，想要了解地球深部，却是异常艰难。厚厚的固体地球介质、复杂的地质条件，挑战着人类的认识的极限。了解地球深部如此艰难，我们为什么还要进行深地探测？

在吕庆田看来，两大因素促使我们必须探测深部。

其一，国家资源保障的现实需求。地表或浅层矿产发现的机会越来越小，立足国内，实现资源自给，资源勘查必须要往深走。向深部要资源能源，提高资源储备、缓解资源能源紧缺，是保障国家安全和可持续发展的战略选择。

其二，认识地球深部运行规律。“金属的富集及矿床的形成、地震的发生、山脉的隆升等，最终还是受地球深部各种物理、化学和动力学过程的控制。目前我们对这一复杂的过程尚不十分清楚。只有通过对重要成矿带、地震多发区进行精细探测，就像‘CT’扫描一样，才能逐渐揭示地球深部的‘庐山真面目’。”吕庆田说。

在国家重大需求和科学探索双重背景下，近20年来，吕庆田和他的团队以我国东部长江中下游成矿带和西部东准噶尔成矿带为探测对象，在成矿系统理论框架下开展了多尺度地球物理综合探测和研究，在陆内成矿系统的三维结构、深部找矿思路和找矿发现等方面取得重大进展。

“以往认为，成矿作用大都发生在板块边缘，与板块边缘造山密不可分，如洋—陆俯冲造山、陆—陆碰撞造山，而对于大陆板块内部的成矿作用及深部动力学机制却鲜有了解。”吕庆田和他的团队经过不懈努力，在长江中下游成矿带发现了独特的地壳和上地幔结构特征，发现了大陆内部块体边界控制岩浆—流体活动的反射地震证据，建立了陆内成矿的深部动力学模型。

在矿集区深部结构和成矿过程方面，他们发现了壳/幔边界基性岩浆底侵的反射地震证据，提出了“多级岩浆系统”结构模型；发现了隐伏在庐枞火山岩之下的两个侏罗纪盆地；精细刻画了庐枞、铜陵等多个矿集区的精细结构和断裂系统空间展布，对认识成矿过程意义重大。

“我们认为，这些发现可以诠释为什么在长江中下游这个狭窄的带内，形成近百个大中型金属矿床。与板块边缘成矿类似，大陆内部在远程应力的作用下，在组成块体之间也可以发生大陆俯冲，俯冲导致壳幔强烈相互作用，最终沿块体边界形成大陆内部的巨型成矿带。”吕庆田说。

如何开展深部找矿，这是吕庆田及团队面临的另外一个重大现实问题，目前国内外尚没有现成的经验可以借鉴。他们认为，与地表找矿类似，深部找矿必须先搞清楚地下三维结构，即了解地层、岩浆岩和构造的空间分布。经过反复探索，他和他的团队提出了地质信息约束下的重、磁三维地质建模技术，初步实现矿集区的“透明化”。

通过研究和探索，吕庆田和项目组提出了基于三维结构、区域成矿模式和示矿信息的“三元”深部找矿方法，并利用这一思路在新疆、长江中下游多处取得深部找矿突破。比如，在新疆伊吾县拉伊克勒克戈壁滩发现了隐伏大型斑岩—矽卡岩矿床，获得333﹢334铜资源量101.5万吨，预测该矿床具有超大型铜矿远景。

长江中下游成矿带多尺度深部探测试验，形成了一套解剖大型成矿带成矿系统结构的技术解决方案，发展了多种地球物理数据处理与解释技术，为国家“创新2030—地球深部探测”重大项目的实施提供了技术储备。

创新深部资源探测技术

如何“看透”地球内部，精准发现深部资源，技术创新最为关键。

“对深部矿产勘查来说，不仅需要突破精度、灵敏度更高的各种传感器技术，提升野外测量设备的稳定性，还要发展新的数据解释技术，把观测的数据转换为‘透视’地下的图像。”吕庆田说。

面对我国矿产勘查技术在探测深度、精度和分辨能力等方面与国外差距较大的现状，强烈的使命感、责任感使吕庆田和他带领的研发团队担起了“十二五”国家863计划“深部矿产勘探技术”重大研发任务。

研发团队克服重重困难，先后突破了高精度微重力传感器技术、铯光泵磁力仪传感器技术、宽带感应式电磁传感器技术等10项关键核心技术，技术指标总体接近或局部超过目前国际先进水平。微重力传感器的突破使我国成为国际上为数不多的可以自主生产高精度重力仪的国家。

在重磁、电磁、地震、井中勘探仪器和钻探设备方面，他们研制出高精度地面数字重力仪、大功率多功能电磁探测系统、4000米地质岩心钻探成套技术装备等18套急需的勘探地球物理仪器设备，形成了从地面到地下的系列仪器装备。

在地球物理方法数据处理和解释方面，他们完善了直流电阻率与极化率三维反演方法、重磁三维约束反演方法等20多项地球物理数据处理解释方法，研制出了多参量地球物理数据处理与反演软件系统、金属矿地震处理解释新技术与软件系统2套大型软件系统，形成了多功能三维电磁正反演与可视化交互解释软件系统，金属矿地下物探数据处理解释系统等8个专用软件系统。

“这一轮的勘查技术研发，使我国在地球物理勘查技术领域极大缩小与国外的差距，大幅度降低对国外勘查设备和解释软件系统的依赖，一定程度上打破了国外在此领域的仪器设备垄断，大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力和国际竞争力。”吕庆田说。

向地球深部进军

几十年的不懈努力和学术积累，吕庆田及其团队取得了丰硕成果，收获了不少荣誉。先后获得国家科技进步一等奖、二等奖各一项；国土资源科学技术奖一等奖3项，二等奖1项；入选新世纪百千万人才工程国家级人选。他带领的深部资源探测研究团队入选自然资源部高层次科技创新团队。此外，他还为国家培养了一批深部资源探测人才，为深部资源领域的研究和调查作出了突出贡献。

“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”，这是习近平总书记在2016年5月30号“科技三会”上发出的号召。

“相比于西方国家，我国的深部探测工作起步较晚，在探测技术和实际探测覆盖面积方面与西方国家差距较大，加强地球深部探测，对我国资源能源安全和减灾防灾意义重大。”吕庆田说。

当前，我国正在酝酿启动“创新2030—地球深部探测”重大项目。未来，我国的地球深部探测将紧密围绕国家资源能源重大需求，瞄准国际地球科学前沿进行布局。

“入地中国梦”的大幕刚刚拉开，向地球深部进军即将全面启动。吕庆田及团队正在积极准备，迎接未来更大的挑战。

虽然人类直接钻探深度在不断加深，但与6000多公里的地球半径相比，我们还仅仅只停留在地球的表皮。如何拓展深部空间，认识地球深部运行规律，发现更多的资源，是吕庆田毕生的奋斗方向。

大比例尺土地质量地球化学调查样品采集

土地质量地球化学调查表层土壤样品采集

化工污染场地土壤修复治理样品采集

地调院技术人员在福州多目标地球化学调查与土地规划示范野外取样现场

地质队员在开展土地地球化学野外调查

工作人员在稻田采样

当前，自然资源系统正全面启动国土空间规划编制审批和实施管理工作。就农业农村而言，需要结合县和乡镇级国土空间规划编制，通盘考虑农村土地利用、产业发展、居民点布局、人居环境整治、生态保护等，落实乡村振兴战略，优化村庄布局，编制“多规合一”的实用性村庄规划。这些需要科学精准的调查数据作为支撑，而土地质量地球化学调查就是获取数据的重要途径。

地勘单位凭借专业技术，在土地质量调查及成果转化中承担着重要角色。随着调查比例尺的增大、覆盖面的拓展、内容的丰富化，地质科技将在村庄规划甚至整个国土空间规划中起到更加重要的支撑推动作用。

解密土地质量 助力乡村振兴

景利年 王大伟

开展土地质量地球化学调查，可以为土壤环境的保护、治理及土地资源的节约集约利用提供数据基础。近年来，山东省地矿局充分发挥地质专业技术优势，服务特色农业发展和精准扶贫，在省内实施了土地质量地球化学调查项目数十项，为全省经济社会发展提供了高质量地质技术支撑和服务保障。

在美丽泉城济南，局属物化探勘查院主持完成了全省首个大比例尺土地质量地球化学调查示范项目，实施了全省地质系统首个污染场地修复治理工程，开展了全省地质系统首个污染场地修复治理药剂、农业生物有机肥配方的研制工作。该院《面向土地质量评价的农业地球化学监测应用》荣获首届全国地质资料数据创新应用大赛一等奖。通过系列项目的实施和相关研发，可以获取耕地土壤中的有益元素、有害元素含量数据，作为耕地分等定级的评价依据，用于指导建设用地布局和基本农田划定，也为土地剥离、耕地占补平衡等工作提供了依据。

在革命老区临沂，局属地矿七院发挥地质工作专业优势，高标准、高质量开展了沂南县双堠镇1：5万土地质量地球化学调查与评价项目。该院通过对双堠镇156.18平方千米的土地质量调查评价，基本摸清了双堠镇土地质量的家底，获得了表层土壤中有毒、有害、重金属及有益元素的地球化学分析数据，圈定了富锌、富硒和富锗等特色土地，查明了双堠镇富硒、富锌和富锗等特色土壤资源分布范围，对当地农业农村部门调整农业结构，优化产业布局，提高农产品附加值，提升优质绿色农产品质量提供了依据。局属物化探勘查院在临沂市郯城县归昌乡通过土地质量地球化学调查，发现锗丰富和较丰富土壤面积15.60平方千米，锌丰富和较丰富土壤面积10.89平方千米，硒适量土壤面积37.18平方千米，极大促进了地方生态和特色农产品的开发，为精准脱贫打下良好的基础。

在风筝之都潍坊，局属地矿四院开展了“潍坊市土地质量地球化学调查与评价”项目。项目第一期对潍坊市所辖寿光、青州和昌乐三市(县)进行了取样调查，调查面积达4657.8平方千米。成果显示，区内硒元素平均含量大于0.40毫克/千克的富硒土壤面积为181平方千米。另外，根据此次调查，富锗土壤和富锌土壤也被大量发现。区内平均含量大于1.5毫克/千克的富锗土壤面积为183.5平方千米；平均含量大于84毫克/千克的富锌土壤面积达370平方千米。目前，该项目第二期正在紧锣密鼓地开展，现已完成对高密市和诸城市1.2万余件样品的野外采集和试验检测工作，项目报告编写和评价工作将随即展开。该院还积极推进项目成果应用转化，到国内该领域先行单位开展学习调研，积极探寻有益元素在土壤中富集与农作物生长之间的关联，为项目成果推广积累经验。

下一步，山东省地矿局将充分发挥地质工作的先行性、基础性、公益性、战略性作用，精准对接需求、主动服务地方，高质量开展好土地质量地球化学调查工作，在助力打造乡村振兴齐鲁样板中干在实处、走在前列。

地球化学调查助力新福建建设

张瑞利

地球化学调查目的是绘制土壤“基因”图谱，为资源开发和环境保护提供科学依据。福建省地矿局负责实施的1：25万多目标区域地球化学调查，到2016年12月基本实现覆盖全省陆域的目标。从2016年起，福建省开展1：5万、1：1万县域农业地质调查工作。目前由福建省地矿局所属单位完成或正在实施的县域农业地质调查已经涉及34个县（市、区）。近20年来，福建省地矿局还实施了福建省典型市县级土地质量地球化学等一批相关项目。在省自然资源厅、省财政厅的支持下，福建省地矿局一直推进土地质量地球化学调查项目成果的应用，并取得较好成效。

海量高精度调查数据助推“生态美”

早在2008年福建省沿海生态地球化学调查成果“出炉”之时，这项中国地质调查局和福建省人民政府合作开展项目的调查成果就引起了省领导及有关部门高度注意：调查结果表明福建沿海经济带约94%的表层土壤限量未超标。2017年，全国首个省级1：25万土地质量地球化学调查整装性成果《福建省土地质量地球化学调查报告》通过专家组评审。其调查结果表明：全省土地质量总体良好，清洁土壤比例87.38%，其中清洁耕地、园地均在90%以上。这是对福建省陆域土地进行得一次前所未有的全面“基因”普查，全面查清福建省土地质量地球化学现状，如土壤养分元素丰缺、土壤环境质量、土地沙化风险区分布、土壤放射性元素分布、水源重点保护区土壤环境质量和富硒土地资源分布等。福建省地矿局积极推进调查成果应用，服务于各级政府及自然资源、生态环保、农业农村等部门，为福建省生态文明建设、各类规划编制、自然资源管理、土壤污染防治等方面工作提供地质支撑服务。

农业地质调查引领现代农业发展

为了使调查成果得到推广应用，在省国土资源厅、财政厅支持下，福建地矿局相继实施了重点富硒区调查评价等工作，帮助相关县（市、区）开发利用富硒土壤资源。福建省农业厅公布的寿宁、诏安、云霄、大田、明溪、三元、宁化、连城、新罗、永定等10个首批省级富硒产业开发重点县（区），大多是在福建省地矿局支持下成功发展富硒特色现代农业的。2016年以来开展的县域1：5万、1：1万农业地质调查评价大多是为了服务特色现代农业发展。福建地矿局在实施多目标生态地球化学调查中，在有关部门支持下，选择11个典型县市开展名特优农产品产地，武夷岩茶、浦城薏米、永泰芙蓉李等12种名特优农产品，作为研究对象开展产地地质背景评价，有力促进特色现代农业发展。

地质技术助力精准扶贫

今年6月20日，中共福建省委办公厅、福建省人民政府办公厅发布公告称，云霄、诏安、浦城、寿宁等12个省级扶贫开发工作重点县均达到脱贫退出条件。其中福建省地矿局在诏安、寿宁等多个省级扶贫开发重点县实施过地质扶贫开发工作。诏安县原是福建省漳州市贫困人口最多的县，在福建省地矿局支持下利用发现76.2万亩的富硒土壤发展富硒农业产业，打造“中国海峡硒都”，2016年~2018年连续三年进入“福建省县域经济发展十佳县”，获评“2018年度中国十佳脱贫攻坚与精准扶贫示范县市”称号；福建省地矿局自2012年起参与由省委组织部牵头的寿宁县帮扶工作，优先实施土地质量地球化学调查，圈定出58.2万亩富硒土壤和68.8万亩富锌土壤，帮助其打造“中国硒锌绿谷”，成为“中国富硒富锌农业示范县”。富硒富锌等土壤资源成为脱贫攻坚新引擎。

目前，覆盖全省的多目标生态地球化学调查已接近尾声，1：5万、1：1万县域农业地质调查持续推进中。在建设“机制活、产业优、百姓富、生态美”新福建中，还需要多方共同发力才能走得更远，农业地质不能缺席。

地质科技,支撑铜鼓现代农业

江 燕

今年，江西铜鼓又发现了11万亩富硒土壤。“我们将坚定不移实施‘生态立县’发展战略，以‘生态+大健康’为方向，整体推进全域旅游、全域有机农业、全域生态工业、全域秀美城乡‘四个全域’发展，努力探索一条山区县践行‘两山’理论、实现乡村振兴的新路子。”铜鼓县委书记罗光荣在谈到该县未来发展时这样说。

时间倒退回一年前。莽莽大山深处的铜鼓县该如何建立新的经济支撑点，成为摆在县领导案头最为迫切的难题。铜鼓县隶属于宜春市，而宜春市是我国三大著名富硒地之一，硒资源赋存条件好，生态环境优良，富硒产业发展潜力大。铜鼓的土地是否也富硒？铜鼓县委把探寻“硒”望的目光投向了200千米外的江西省地调院。

2018年8月，铜鼓县政府与江西省地调院正式签订铜鼓县富硒土壤普查工作服务采购项目合同书，开展铜鼓县富硒土壤普查。范围涵盖全县9个乡镇，目标是大致查明区内土地质量状况及其环境特征，初步划分区内富硒土地资源区、优质土地资源区，为区内永久基本农田规划、特色农业产业基地建设、土地管理与保护等提供依据。

江西省地调院成立23人铜鼓县富硒土壤普查项目组，项目负责人及技术专业组组长均由具有中高级技术职称的人员担任，主要技术人员均从事过多轮江西省多目标区域地球化学调查以及土地质量评估工作。在项目实施过程中，项目组按照规范及有关规定要求，严格执行项目设计的技术路线和技术标准，野外调查采样工作扎实推进，分析数据精确、可靠，为项目成果的开发研究及成果的推广应用奠定了坚实的地球化学信息数据基础。

半年后，铜鼓县富硒土壤普查工作圆满结束。该院共完成区域环境调查面积97.5万亩，采集表层土壤样品665件，分析测试土壤样品242件。硒元素分析结果显示，铜鼓县富硒土壤面积初步统计为11万亩，另有潜在富硒土壤36万亩。该院根据富硒土壤的空间分布，结合土壤环境质量特征，剔除风险管控点和高风险污染点后，初步圈定富硒优选区面积28万亩，占全区总面积的24.06%，为富硒土壤开发利用提供了参考资料。根据这次1：25万土地质量地球化学调查成果，该院筛选出富硒土壤资源建议区4处，为土地质量地球化学调查成果转化应用起到指导作用。

铜鼓县多年来因地制宜发展特色种养，形成了水稻、茶叶、果蔬、竹笋、中药材五大产业。这次富硒土地调查评价工作是对铜鼓县农业经济新发展的地质科技支撑，也是积极开发地方自然资源优势，培养特色产业，增强贫困地区“造血”功能的深入实践，将加快推动铜鼓县土地资源优势转化为产业优势和经济优势。

如今，该县加快了富硒功能农产品基地建设与产业开发，提高农产品附加值，助力乡村振兴和地方经济社会发展，向富硒土壤要效益，把富硒作为“金字招牌”，在做大做强做精做亮农业特色产业的同时，统筹推进美丽乡村建设，激活旅游业，为农民致富打开新通道。

据悉，目前铜鼓县在三都镇理溪村成立了铜鼓福寿黄桃产业有限公司。该公司富硒农产品基地面积为200亩，丰产预计为530吨。该产业每年可为理溪村集体经济至少增收2万元，并有望突破5万元。

位于温泉镇凤山村的铜鼓县春韵茶业专业合作社，是一家国家示范合作社，其富硒农产品基地面积为300亩，产量预计1.8万斤。

由于破译深藏地下的“土壤密码”而发展起来的富硒产业，将成为铜鼓发展现代农业的新引擎。

为“中国硒港”提供地质力量

黄 强

在《贵港市富硒产业发展规划（2018~2022年）》发布实施一年之际，谈起贵港市打造“富硒之港”，因“硒”而富，推动富硒农业产业全面开花的新变化时，参与过贵港地区多目标区域地球化学调查的广西地球物理勘察院项目综合组组长李忠武感到由衷的自豪。

贵港市委书记李新元表示：“贵港发展优势特色农业产业，必须立足本土资源做大富硒产业，做强富硒农业品牌；要举全市之力，将贵港打造成在广西乃至全国具有影响力的‘中国硒港’，加快农业供给侧结构性改革，助推乡村振兴。”

目前，贵港市有富硒农产品生产基地88个，面积5.8万亩；有32个农产品获得广西富硒农产品认证，占广西总数的25.4%，认证数位列广西第一；有3个农产品荣获第一批“广西名优富硒产品”荣誉称号；在第四届世界硒都硒产品博览交易会上，贵港市有6个农产品获“中国名优（特色）硒产品”称号，其中“东津细米”牌富硒香米考评位居第一名；2015~2017年，贵港市连续3年获得“中国名优（特色）硒产品”达18个。

成果的背后，是地质人的智慧和汗水。

广西地球物理勘察院院长石科说：“我院作为农业地质项目的承担单位，负责在贵港市所属桂平市、平南县、港南区一带开展农业地质工作。”

地矿人的工作场景历历在目。

技术员吴特赟是个爱动脑的小伙子。遇到地形图与实际不一致的情况，他采用在设计点附近仔细观察，放宽视野查看地貌的方法，以实际情况结合规范重新确认采样点，保证了样品的有效性和质量。

在稻谷样品采集点，女队员韦雪姬和周伟清忙得不亦乐乎。她们必须赶在稻谷收割前完成该样品采集，时间非常紧迫。

在甘蔗地里，叶子交错疯长，锋利无比，组长何克团手臂上布满了划痕。

每采集一个样品，除了要按规定的方式取样，还要完成定点、编写点号、样品采取、填写记录、标记位置、相片采集等一系列的程序，工作非常繁琐。每天，他们肩背装满工具的地质包、手拿GPS和地质图，在田间、竹林里穿行，样品越来越多，负担越来越重。

大气干湿沉降物样品意义深远：采样器经过一段时间的风吹日晒雨淋，收集到空气中的沉淀物和雨水，通过分析样品中的物质含量研究探讨空气质量，为环境保护提供有力证据。这种样品采集的周期较长，需将采样器安装在当地居民楼四面无遮挡物、远离污染源的楼房顶部，放置一年时间，期间分两次采集样品。所以对大气干湿采样器的安装质量要求非常高。组长李忠武带领组员细心地配备内部结构：滤膜、滤网、纱布、胶管等，耐心地组装外部装置和用大块的水泥砖稳定支架，最后，还贴心地给采样器穿上防护罩、戴上“透气网帽”，确保采样器放置期间的稳固性、安全性、原生性。

广西贵港市港南区、桂平市和平南县土地质量地球化学评价3个项目共采集29780件样品，通过野外验收，全部评定为优秀级。

在实验室，广西地矿测试研究中心的科研团队逐步向农业发展领域延伸，为富硒资源调查成果提供技术支撑。该中心高级工程师阳国运介绍，为了扩大农业地质领域的检测能力，广西地矿测试研究中心建立了《ICP-MS法测定土壤中硼、碘、锗、锡》的方法，并且将氟的熔矿方式合并，达到了预期目标。通过使用该方法，该中心在近4年里完成了广西近20万份样品的分析与检测，使样品的检测质量达到了国内领先水平。

广西地矿测试研究中心还根据实验室的仪器特点改进对土壤有效态的分析技术检测方法。2016年，该中心通过完善离子发射光谱仪（ICP-AES）和电感耦合等离子发射质谱仪（ICP-MS）的检测方法，完善对硒等元素的检测工艺，给农业部门发展优质农业提供支撑，同时也减少了酸的用量及废气的排放。此外，中心制定的《一种同时测定土壤中的硼、碘、锡、锗的检测方法》获得了国家发明专利。

加拿大矿山。 张锦洪 摄

澳大利亚矿石港口

目前，世界各国高度重视关键矿产（也译为“危机矿产”），国际机构、政府部门、行业组织和科研院所均从不同侧面开展了专项调查或研究。

关键矿产是出于资源、经济、环境、技术等各种原因而导致供应上可能存在一定障碍和风险的矿种，具有重要性、战略性、稀缺性、动态性等特点，是现代化经济体系建设急需、生态文明建设必需、新能源等新兴战略产业发展特需的矿种。

世界主要国家管理关键矿产在战略、清单、风险、政策等方面都有各自的经验，对我国关键矿产的研究和管理工作具有借鉴意义。

1 战略管理

当前，世界范围内对关键矿产的理论研究、评估方法、产业政策等方面的管理，已经上升到全局、系统、长远的战略高度，逐步形成了各个国家或地区关键矿产发展战略。

美国：将确保关键矿产安全和可靠供应上升为联邦战略

2008年，美国国家科学研究委员会发布《矿产资源、关键矿产和美国经济》研究报告。2011年，美国能源部发布《关键矿产战略》研究报告。2017年，美国总统特朗普签署《关于确保关键矿产安全和可靠供应的联邦战略》总统行政命令，强调关键矿产是对美国经济和国家安全至关重要的非燃料矿产或矿物原材料，如果没有这些矿产资源，将会对美国经济和国家安全产生重大影响。

研究数据表明，美国拥有大约价值6.2万亿美元矿产资源储量，但每年仍进口近70亿美元矿产品，美国军工部门每年需要进口75万吨矿产品，包括夜视镜使用的镧、光学跟踪设备使用的铍、防弹衣使用的镍和阿帕奇直升机使用的银。调查表明，美国90%的制造业高管对能否及时获得所需关键矿产表示担忧。美国地质调查局数据表明，42种非燃料矿产中，有11种净进口依存度高于90%，而且国外生产高度集中，对新兴技术来说是不可替代的矿种。因此，美国将确保关键矿产安全和可靠供应上升为联邦战略。

欧盟：以安全获取关键原材料为目标

欧盟于2008年发起《原材料倡议》，提出以安全获取关键原材料为目标的关键矿产战略。2010年，欧盟定义“关键原材料”是经济意义重要的、供应风险高的非燃料矿产或矿物原材料。欧盟委员会（欧盟唯一有权起草法令的机构）于2012年起6年内先后发布《为欧洲未来福祉提供原材料》《迈向循环经济》《关于欧盟循环经济行动的报告》《投资智能、创新和可持续发展工业——重新制定欧洲工业政策战略》《关键原材料和循环经济报告》，均涉及关键矿产发展战略。

其中，关键矿产发展战略要点包括：支撑欧洲工业政策，提振欧洲工业竞争力；加强新矿山开发，增加关键原材料产量；促进关键矿产有效利用和再循环，将循环经济作为欧盟优先领域；提高欧盟各国各机构和广大投资者对关键原材料潜在供应风险和发展机会的认识；在贸易谈判、处理纠纷过程中重点关注关键矿产进口依存度，在实施《2030年可持续发展议程与目标》中充分发挥关键原材料的作用。

欧盟成员国也相继制定关键矿产发展战略。比如：《法国战略金属计划（2010）》《德国原材料战略（2010）》《荷兰原材料政策（2011）》《葡萄牙地质资源和矿产资源国家战略（2013-2020年）》《瑞典关键矿产发展战略》《芬兰矿产资源战略（2010）》等。

英国：提出以关键矿产为重点的自然资源联合战略

英国《资源安全行动计划（2012）》是一项自然资源联合战略，详细介绍英国政府认识到关键矿产的重要性和必要性，加强国家资源战略和关键矿产的评估研究，为企业提供解决关键矿产供给风险的行动框架，建立一个在政府与现有伙伴关系基础上的关于自然资源问题的行动计划。2018年7月，英国政府发布《国家规划政策框架》强调，促进关键矿产的可持续利用，为国家发展的需要提供足够的矿物供应，并对此制定专门的规划和政策。

澳大利亚：战略强调抢抓机遇、发挥优势、延续繁荣

澳大利亚是一个大宗矿产品主要出口国，2018~2019年度，资源和能源出口总额将创下2520亿澳元的新高。该国2013年发布研究报告《高科技世界的关键矿产：澳大利亚供应全球需求的机会》，分析了澳大利亚关键矿产的资源潜力，认为关键矿产是对全球及主要经济体发展至关重要的矿产资源。2018年，澳大利亚“资源2030工作组”发布近20年来最新一份国家资源声明《澳大利亚资源：确保子孙后代的繁荣》研究报告。研究报告高度重视电池产业和其他关键矿产下游产业，进一步强调寻找生产、加工和出口新材料的机会。

日本：战略要求高度重视海外矿产资源可靠供应

2012年，日本政府发布《矿产资源安全战略》，其战略重点是安全有效地从世界各资源国家获取关键矿产，战略要求是政府高度重视海外矿产资源的可靠保障。在《矿产资源安全战略》指导下，日本当年就与越南签署了在越方境内联合勘查稀土的协议。

2 清单管理

近年来，世界各国关于关键矿产评估方法的研究比较活跃，并在实际操作中运用相关模型形成了关键矿产的目录清单，成为关键矿产管理的重要手段和基本方法。

国外关键矿产目录概况

2011年，美国能源部分析了风能涡轮机、电力汽车、太阳能电池和节能照明设备所需要的14种关键矿产。2016年，美国国家科学技术委员会发布《关键矿产的评估方法和初步应用》研究报告，确定了32种关键矿产目录，其中对铂族金属的研究更加充分，对硅以及有关合金高度重视，在关键矿产目录中突出铂族金属、硅及有关合金的排序。2018年，美国内政部公布新的关键矿产目录共35个矿种，与2016年目录相比增加了砷等非金属，以及铀、锂、铷、铯等高技术产业应用广泛且发展前景看好的矿产。

2010年，欧盟发布关键原材料评估方法，决定建立关键原材料目录，并且每3年一次更新目录。2011年评估出14种关键原材料，2014年评估出20种关键原材料，2017年从61个原材料中评估出27种关键原材料。

澳大利亚资源能源和旅游部结合自身国情和矿情发布关键矿产目录，评估分为一类和二类资源关键性指数。2013年，澳大利亚地质调查局确定了稀土、铂族金属、钴、镍、铬、锆、铜、铟等22种关键矿产目录。

英国地质调查局在2011年和2012年研究矿产资源供应风险指数，并定期进行关键矿产目录更新。英国地质调查局的评估方法不断改善，2015年确定了稀土元素组、锑、铋、锗、钒、镓、锶、钨、钼、钴、铟等40种关键矿产目录。

国外目录清单主要特征

一是关键矿产目录中的矿产种类，大多数大宗矿产不在目录之中。而铜和铝这两种20世纪的大宗金属，在21世纪仍将有较大的需求量，主要原因是能源产业发展的驱动，特别是电动汽车和输配电、电缆等领域的需求。这在一定程度上也表明，随着全球的经济发展和技术进步，经济结构调整和产业结构升级，所需要的矿产种类在发生变化。

二是关键矿产目录中的矿产种类，非金属矿种数量不多但相对集中。主要包括天然晶质石墨、萤石、重晶石、硅藻土、滑石等少数几种特种非金属。与金属矿产相比，非金属矿产的开发利用仍然存在很大程度的不足，这需要材料技术方面的重大创新与突破。

三是关键矿产目录中的矿产种类，相似度非常高的矿种是“三稀金属”。主要包括稀土、锂、钴、镍、锰、钨、铍等稀有、稀土和稀散金属。这些都是未来国际竞争的重要矿种，是高新技术发展的关键矿种，是生态文明建设的必需矿种。

四是一些国家或地区将不少特种金属合金列入关键矿产目录。合金元素指的是在冶炼金属的过程中加入一定数量的一种或多种金属或非金属元素从而获得材料的特殊性能，如提高强度、改善抗氧化性能、提高塑性和工艺性能等，而这些添加进去的辅助性元素材料就叫作合金元素。

五是关键矿产目录是动态的，不同关键矿产的危机性也是动态的。这主要取决于技术的进步和产业的调整。比如，欧盟委员会关键矿产目录，原则上每3年调整一次，每次调整时，可能增删一些关键矿产的种类，也可能对一些关键矿产的危机性进行调整。比如锂，在早期一些关于关键矿产的研究报告中，或者将锂排除在外，或者评估锂的危机性较低，但随着电动汽车的发展，近期一些关于关键矿产的研究，均将锂列入目录之中并加以重点分析和研究。

3 风险管理

近年来，全球范围内围绕关键矿产竞争日趋激烈，并呈现复杂化、扩大化的态势。强化关键矿产风险因子管理，成为各国政府矿政管理的重点工作。

重点矿种是关键矿产管理重中之重

美国地质调查局研究的42种非燃料矿产中，国内资源或产能无法满足国内需求的矿种有11种，包括铼、铂、钯、钛、锰、铬、锂、锆、钽、铌、铑，都是在现代社会发挥重要作用的关键矿产。

未来的资源冲突和供给风险则可能更多地集中于对某些非燃料矿产的竞争，比如锂、镍、钴等，其原因是这些危机性十分突出的重点矿种的广泛运用，使得一批又一批新兴技术成为可能或现实。例如：锂是电动汽车的重要燃料。研究预测，2035年全球锂需求量可能比2017年增长30倍，未来关于锂资源的市场竞争将非常激烈。由于电池中含镍钴锰三元材料，未来镍需求量也将会大幅度增加。而钴作为一种非常稀缺的矿产，2016全球钴消费中用于电池生产的钴的比例上升至46.5%。

净进口依存度是关键矿产管理的基本因子

美国地质调查局认为，净进口依存度是量化一个国家对某种矿产品来自国外的消费量，可以观察国外来源的关键矿产的潜在供应中断风险。2017年，美国地质调查局提供了90多种非燃料矿产和原材料的生产、消费和进口依存度数据，将这些数据合并为每种矿产品的“净进口依存度”，对美国关键矿产进行分析，并提出满足美国关键矿产需求的建议。

生产集中度是关键矿产管理的重要指标

生产集中度，是指某个行业的相关市场内若干家最大的排名靠前的企业所占市场份额的总和，是对整个行业的市场结构集中程度的测量计算，是市场实力的重要量化指标。在美国等国家或地区关键矿产评估方案中，生产集中度是主要指标。

根据美国地质调查局的数据，全球70%的锂资源储量在智利、玻利维亚和阿根廷，锂矿生产的国家集中度已经远远高于10年前水平，由此导致锂矿供不应求，价格维持强势。另外，2017年刚果（金）钴矿资源占全球钴储量和产量的50%和60%。

地缘政治是关键矿产风险的一个瓶颈

地缘政治是根据各种地理要素和政治格局的地域形式，分析和预测世界或地区范围的战略形势和有关国家的政治行为，把地理因素视为影响甚至决定国家政治行为的一个基本因素。在世界范围的关键矿产竞争中，地缘政治往往发挥出难以预测的作用。对于政府主导自然资源海外投资尤其是关键矿产投资的国家而言，总体上看，更加关注地缘政治而非市场意义，使地缘政治成为关键矿产供给中断的突发风险和管理瓶颈。以钴为例，当前全球最大的钴供应国刚果（金），政局时有动荡，政府治理指数扭曲，导致钴供应风险加大。

综合协调是关键矿产风险减缓的有效途径

一是各国政府在关键矿产竞争中扮演着重要角色。美国于1970年颁布相关法律，强调提振美国矿产资源产业，促进国内矿业发展，积极开展循环利用；1980年又提出确保涉及国家安全和经济发展的关键矿产的稳定供应；近几年特朗普签署总统行政命令，高度重视关键矿产问题。其他各国政府矿政部门在关键矿产管理也中积极作为，其主要职能是确定关键矿产目录清单，开展关键矿产调查评价，简化矿业权审批程序，营造良好投资环境，促进关键矿产勘查，鼓励关键矿产开发。

二是学术界在关键矿产研究中发挥出基础性作用。关键矿产是全球矿产资源政策研究的热点课题。比如：美国国家科学研究委员会2008年发布研究报告和矿种目录；白宫成立危机原材料研究小组，主要职能是推进关键矿产基础研发，促进关键矿产供应多样性，提供关键矿产市场风险信息，建立联邦基金，评估市场风险，提供决策支撑。

三是矿业界将矿产勘探开发的重点向关键矿产转移。2014年，英国石油公司BP公司发布研究报告，其特点是从能源消费角度予以考虑，分析未来可能出现的新能源消费路径，加大关键矿产勘探开发的投入。

4 政策管理

目前，世界范围内的关键矿产管理政策，可以概括为扩大国内供给、稳定全球供应、加强循环利用、推进技术研发等4个方面。

扩大国内供给

一是加强国内关键矿产资源评价。美国开展了现代历史上首次关于关键矿产的全国地质调查。欧盟提出建立原材料战略数据库，通过有效畅通的数据来支撑矿产资源评价。利用欧盟资助的各类项目，提供有关地质信息，以支持获取关键矿产的空间土地利用计划。2010年欧盟特设改善矿产资源开采框架条件工作组，实施相关计划，其目标都是评价尚未查明储量的矿产资源，重点是关键矿产。

二是鼓励开展国内关键矿产勘查。美国强调查明关键矿产新的来源，确保美国矿业公司和生产企业可以采取电子方式获得美国国土范围内最先进的地形、地质和地球物理数据。欧盟鼓励成员国增加国内采矿业投资，加大关键矿产勘查力度。

三是简化关键矿产矿业权审批流程。美国要求精简矿业权租让和许可程序，加快关键矿产资源准入速度，推动勘探、生产、加工、回收和冶炼进程。欧盟鼓励成员国制定矿产资源政策，使得矿产资源勘查和开发审批流程更加有效、清晰、易懂，简化行政程序。

稳定全球供应

稳定全球供应是世界主要国家保障关键矿产供应的重要手段。提高国外来源的关键矿产保障程度，是各个国家对关键矿产关注的重点，也是关键矿产管理的要点。美国政府明确提出，改变关键矿产依赖国外供给的格局，欧盟的主要目标是加大国外关键矿产供给力度。稳定全球供应、降低国外供给风险，成为各国关键矿产管理的重要任务。

加强循环利用

当前，全球关键矿产最终产品的回收率很低，许多情况下不到1%。世界各国都在研究制定和积极实施关键矿产最终产品回收利用的措施，形成全产业链的高效回收利用，推进循环经济。欧盟于2015年提出《迈向循环经济》报告，2017年提出《关于欧盟循环经济行动的报告》，2018年提出《关键原材料和循环经济报告》，大多涉及关键矿产最终产品的回收利用。

推进技术研发

目前的研究，以减少关键矿产使用强度、寻求替代技术突破等创新创造为主，重视基础性研究，促进清洁能源发展，拓展关键矿产供应多样性。美国地质调查局全面开展全球评估,确定关键矿产新的资源，关注矿产品使用效率、替代、回收等技术。日本经济产业省与资源开发企业和大学合作，促进关键矿产的高效使用和循环利用。欧盟《原材料倡议》提出后，已经实施56个项目，其中技术类项目2.67亿欧元，包括勘探、开采、选冶、替代性、废弃物处理等技术；非技术类项目2830万欧元；国际合作750万欧元。

启示与建议

加强关键矿产调查研究及勘查工作

鉴于国际经验，建议我国提高对关键矿产工作的重视程度，加强关键矿产的调查研究及勘查工作。

一是建议组织专门力量，进行关键矿产目录编制研究。对此，要建立专责小组，确定关键矿产评价指标体系，提出关键矿产清单，尽快形成我国关键矿产目录。同时，加强对备选关键矿产的形势分析，加强跟踪监测、预警和研判，有针对性地提出关键矿产的发展战略和产业政策。

二是抓好关键矿产潜力调查评价与规划。建议针对重点地区、重要成矿带加强关键矿产资源潜力调查评价，加强关键矿产成矿理论模型研究，摸清我国关键矿产资源潜力，并以此为基础做到关键矿产资源潜力调查工作制度化。

三是加大关键矿产勘查力度。建议将关键矿产勘查作为今后“找矿突破战略行动”的主攻矿种，进一步创新找矿机制，采取积极有效的激励措施，吸引社会资本对关键矿产勘查的投入。对此，要重视理论及方法、机制创新等研究，着重加强绿色勘查工作，为提高关键矿产国内保障能力奠定扎实的资源基础。

四是制定相应的关键矿产矿业权制度。建议在深化矿产资源管理制度改革过程中，充分发挥市场在资源配置中的决定性作用，优化矿业权出让流程，完善矿业权出让收益标准，降低企业矿业权获取和持有成本，加快关键矿产地质调查成果的应用转化，尽快将找矿靶区转化为可以向社会出让的探矿权。

五是加强关键矿产全流程和生命周期管理。建议确立跨部门协调机制，由资源管理部门、产业管理部门乃至境外投资促进部门采取统一政策和目标导向，确保关键矿产的安全稳定供应。同时，要采取多种政策手段加强技术研发工作，重点是关键矿产的高效利用和循环利用以及替代品研究，提高国内关键矿产资源的勘查开发和利用效率。

六是优化境外关键矿产资源战略布局。加强对国外关键矿产战略布局研究和前期基础调查，引导企业“走出去”获得矿权。尤其要关注“一带一路”沿线国家集中度高的关键矿产，如南美铜、锂矿，非洲的镍、铜及钴矿等，要作为战略布局的重点。

作者单位：中国地质调查局发展研究中心（自然资源部矿产勘查技术指导中心）

10月26日，从北京传来喜讯：第十五次李四光地质科学奖颁奖，贵州省地矿局总工程师周琦喜获“李四光地质科学奖野外奖”，成为贵州省首位李四光地质科学奖获得者。10月30日，记者采访了获此殊荣的周琦。

改变格局，摘下中国“贫锰”帽子

数十年来，54岁的周琦只做了一件事——找锰矿。长期的野外工作，导致这位总工程师的皮肤染上了茶色。

长久以来，锰矿是南半球的特产，我国曾长期戴着“贫锰”的帽子。

如今，“贫锰”的标签正在被一点点撕下，而周琦正是其中重要的贡献者之一。

他率队先后发现了4个世界级超大型锰矿床和1个特大型富锰矿床，这些超大型锰矿床数约占全球总数的1/3，改变了世界超大型锰矿床主要分布在南半球的格局。

“锰矿是国家十分紧缺的战略矿产资源之一，找到更多锰矿是我们地质人的使命。”周琦经常将这句话挂在嘴边。

误打误撞，开启40年寻矿之旅

1978年，14岁的周琦以全县总分第一的成绩从石阡县考入原地质部昆明地质学校，入读地质调查及找矿专业。

“入校前，我其实不太清楚这个专业是干什么的，真正学了以后，才渐渐喜欢。”周琦回忆道。

毕业后，在业内资深前辈的引领下，周琦开始接触到了锰矿。

周琦（左一）在野外现场教学

“作为国家重要的战略紧缺资源，锰是特种钢不可或缺的合金元素；在新能源汽车电池中，三元锰系电池是主流发展方向……”说起锰的应用，周琦滔滔不绝。

“由于自产锰矿不能满足国内需求，我国每年需大量从国外进口。2015年，我国锰矿对外依存度高达69%，高于同期石油、天然气。”周琦说。

从入行时起，周琦便下定决心，一定要为国家找到更多的锰矿，改变依赖进口的现状。

或许是因为儿时的玩伴——数不尽的群山，一直留在心间。与周琦的交流中，记者发现，无论在深山里待多久，他从未觉得苦。“无论寒暑，做项目八九个月窝在山坳里是常有的事儿，扛着设备和样品满山跑。有时一天下来，肩上和后背上的皮肤都被晒脱皮了，但也不觉得痛。反而是隔上几天不进山，心里就憋得慌。”周琦说。

就这样，从17岁开始，周琦一直坚持到了今天。

回炉深造，探究找矿失利原因

20世纪90年代初，地矿行业发展陷入低谷。周琦当时所在的单位甚至连工资都发不全，同事纷纷另谋出路。改行、调职、下海成了那时很多人的选择，可周琦愣是咬着牙留了下来。

其实他也很难。彼时他刚结婚，生活负担很重。“那时候我就想着，国家的发展是离不开地质工作的，以后慢慢会好起来的。”周琦的预感没错。没过几年矿业转暖，地质行业开始复苏。就在那时，周琦承接了一项原国土资源部下达的关于黔东地区锰矿资源调查评价的重要项目。

可项目进行得并不顺利。以前，技术人员通常在初步预测某地可能蕴藏有锰矿后，便会对目标区域进行打孔，以验证是否有矿。2000年2月，第一个钻孔完成，结果无矿；2000年4月，第二个钻孔完成，依旧无矿。“接连的失败对我来说，是个沉重的打击。为什么我没找到矿呢，思来想去，我觉得这是因为缺乏相关的专业知识。”周琦说。

一次次打击坚定了周琦要继续深造的决心，接着他开始了考研准备。很快，他考入中国地质大学（武汉）攻读硕士学位，毕业后又在该校继续攻读古生物与地层学博士学位。

大胆求索，提出成矿新理论

“后来我才知道，传统找矿方法是导致当时失败的主要原因。”周琦在求学中渐渐找到了问题症结。

“当时在地表露头的锰矿已经被开采得差不多了，只能将目标锁定在完全掩埋于地下的全隐伏矿，也就是‘盲矿’。限于当时的技术条件，传统的老方法是由浅入深，即从露头的矿体顺藤摸瓜，大致推测一个方向，再打孔检验是否有矿。”周琦说，这种方法不适用于找“盲矿”。

周琦决心创建一套适合于我国的锰矿成矿理论和找矿方法。

外出勘查时，周琦总能看到，锰矿体中含有沥青等奇异的地质现象。

“沥青是怎么跑到矿里来的呢？”为了弄明白这件事，每到节假日，周琦就会坐在公路边或者坑道中观察锰矿，甚至会用素描将它们的形态画下来。看到他如此痴迷，很多人都觉得很奇怪，“这个问题就是那样，有什么可想的？”

可周琦偏偏抓住了这一点。他翻遍相关文献，请教业内专家、教授，上下求索，却一直未能找到答案，直到2005年9月。

当时还在读博的周琦参加了全国第三次沉积学大会。“当听到台上学者讲到现代海底天然气渗漏形成甲烷礁时，我发现其沉积构造、化学特征等和6亿多年前的锰矿何其相似！”周琦说。

于是沿着这一思路，他于2008年在其博士毕业论文中给出了一种全新的锰矿成矿理论——古天然气渗漏沉积成锰理论。

周琦提出，形成锰矿的物质主要来自于地幔。锰和烃类气体、流体融合在一起从地幔涌上来，在裂谷盆地、断陷盆地等中心区域沉积成矿。这也揭开了锰矿中含有沥青的谜底——沥青是古天然气渗漏沉积成锰过程中的伴生产物。

经过十年的打磨，如今的周琦和团队终于建立起一套较为完善的锰矿成矿新理论，并依据此理论创建了一个独特的锰矿找矿方法。矿床学界的陈毓川、翟裕生、侯增谦和毛景文等院士都对此给予了充分肯定。

硕果累累，一片向好“锰产业”

“地质找矿这项调查研究工作带有很强的探索性，没有强大的理论支撑，无异于盲人摸象。”为了扭转这一局面，周琦反复琢磨前辈们留下的资料，利用古天然气渗漏沉积型锰矿床成矿理论建立的锰矿找矿模型这一方法，周琦及其率领的团队把找寻锰矿的特征从3项增加到8项，研究步步深入，多项技术难题被攻克，深部锰矿找矿成果一发不可收拾。在理论的指导下，贵州省地矿局103地质队进行了由表及里、由浅入深的技术调整，将《贵州省铜仁-松桃地区南华纪锰矿成矿条件与预测》、《古天然气与锰矿成矿-以黔东地区南华纪“大塘坡式”锰矿为例》两项科研成果运用到地质找矿中，为地质找矿拨开云雾。

通过在贵州铜仁松桃锰矿国家整装勘查区实践检验，新发现以世界第五、亚洲第一的贵州松桃普觉隐伏超大型锰矿床为代表的4个世界级超大型锰矿床，新发现超大型锰矿床数占全球超大型锰矿床总数的约1/3，新增锰矿石资源量达6.17亿吨，超过了2011年全国保有资源量的总和（5.48亿吨），经济价值巨大，维护了国家经济安全，实现了我国锰矿这一战略紧缺矿产地质找矿有史以来的最大突破，成为国务院找矿突破战略行动纲要（国办发﹝2011﹞57号）颁布实施以来，全国代表性的找矿重大突破成果之一。

目前，黔东地区已是国内惟一的世界级锰矿资源富集区，成为国家最重要的锰矿资源基地和战略供应核心区。

地科院水环所石家庄科研创新基地

衡水野外观测基地试验观测井

2020年雄安新区深部地热探测

在石羊河流域进行遥感解译现场核查

地科院水环所拥有的部分先进实验设备

稳定同位素质谱分析

氪-81地下水测年设备

干热岩真三轴水力压裂系统

干热岩热能置换模拟系统

高温高压岩石性质多参数测量系统

多接收等离子质谱仪

生态文明建设是中华民族永续发展的千年大计，关系人民福祉，关乎民族未来。一个天蓝、地净、水清的美丽中国，是全国人民的共同期盼。

在自然资源部中国地质调查局，有一支科研队伍为了蓝天、碧水、净土努力奋斗着—他们摸清全国地下水资源本底状况，为水资源合理开发利用提供支撑；他们研发水土环境修复新技术新方法，为污染场地修复提供解决方案；他们揭示地热资源奥秘，为清洁能源高效利用与能源结构优化探寻新途径；他们破解区域生态水文演变和流域水平衡难题，为干旱—半干旱区的生态环境改善和生态功能恢复作出示范……

这支队伍就是中国地质科学院水文地质环境地质研究所（以下简称地科院水环所）。

地科院水环所成立于1956年，至今已走过65年的风雨历程。作为自然资源部中国地质调查局直属的公益二类科研事业单位，地科院水环所坚持“地质调查为基、科技创新为魂、成果转化为要”的发展理念，全力推动水工环地质事业高质量发展，在水文地质与水资源调查、水环境调查与修复、地热资源调查评价与开发利用、生态地质调查与监测、工程地质调查和海岸带地质调查等六大领域，谱写着支撑服务生态文明建设的新篇章。

研究水循环规律，科学确定华北地区地下水超采治理目标

水是生命之源、生产之要、生态之基。在我国，由于地下水具有分布广、水质好、储存量大等特点，在很大程度上弥补了地表水时空分布不均、动态变化大的不足，成为许多区域特别是北方地区不可缺少的主要水源。

为摸清地下水资源家底，地科院水环所早在1980年～1984年和1999年～2002年先后两次作为全国地下水资源评价的技术负责单位，组织全国地质工作者对我国地下水资源总量和区域分布进行系统评价，编制完成《中国水文地质图集》《中国地下水资源与环境图集》，为水资源开发利用、国土空间规划、重大工程建设、生态工程布局等发挥了重要的基础支撑作用。

在对全国地下水资源摸底调查过程中，地科院水环所科研工作者发现华北平原长期地下水超采引发了一系列环境问题。在“十二五”和“十三五”期间，他们开展了大量调查研究工作，查明了华北平原地下水资源赋存条件及地下水漏斗分布状况。

从水循环、水平衡角度出发，基于华北平原地下水演变机制，地科院水环所水文地质与水资源调查领域专家团队对华北平原超采区河流生态补水后含水层恢复和超采治理效果进行了研究。专家们指出：地下水超采治理的目标，不是回到最初的水位状态，而是根据各地实际情况和危害程度，确定一个阶段内适宜的治理目标。如大中型城市城区水位埋深应控制在大于30米，中东部地区水位埋深应控制在3～10米，而湿地生态多样性维系埋深则需控制在1～3米；中东部地面沉降严重区深层地下水位埋深应控制在45～60米。这些红线划定主要目的是实现稳定的地下水位，减缓地面沉降，进而保证城市地下空间工程安全、防治土壤盐渍化、保护湿地资源。

专家们还指出，要尽量恢复水循环自然功能，因“地”制宜、因“质”制宜利用水资源。生态补水对华北平原一定范围内地下水位的恢复起到积极作用，但在利用地下水灌溉的广大农村地区，地下水位仍在下降，并由此提出了加密部署地下水和地面沉降监测站网，开展超采治理理论、关键技术攻关，尽量恢复水循环自然功能等建议。这些建议得到全国政协人口资源环境委员会的高度重视。

摸清水土环境本底，支撑生态保护修复

生态环境是生存之本、发展之源。生态环境没有替代品，用之不觉，失之难存。随着人民群众对美好生活的向往更加强烈，对优美环境的诉求更加迫切，如何为水土环境保护修复提供支撑，成为地科院水环所近年来着力攻关的一个方向。

为助力地下水污染防治，地科院水环所2005年开始牵头开展全国地下水水质与污染调查评价工作，“十三五”期间组织编制了中国地下水水质与污染调查评价系列报告。通过综合研究，首次掌握了我国地下水水质与污染状况，建立了地下水环境调查、取样、测试、质控和综合研究一体的技术方法和标准体系，为地下水资源开发利用和污染防治提供了决策依据。

在水土环境保护修复方面，地科院水环所的科研工作者以水岩相互作用理论为指导，研发了一系列地下水与土壤原位修复技术与药剂，包括基于过硫酸盐的原位化学氧化技术，基于纳米零价铁的原位化学还原技术，以及基于微米炭粉和生物质电厂灰的原位吸附和稳定化技术，获研究发明专利5项，并在多项水土环境修复工程中得到应用。

2020年，地科院水环所承担的土壤污染场地修复工程项目顺利实施。该项目利用“原场异位化学氧化、原场异位稳定化、化学还原—工程阻隔”一体化修复技术，累计完成场地超过2万立方米石油烃污染土壤和4000立方米重金属污染土壤的修复，取得了良好的经济、环境效益。研发了以生物质电厂灰为基础材料的重金属钝化剂制备成套技术，并在湖南湘潭、河南济源、河北张家口、云南会泽等地区进行了原位修复试验与示范，成功降低稻米、小麦等庄稼中的重金属含量。这让地科院水环所在生态修复领域迈出了坚实一步。

构建技术体系，助推全国地热资源规模化开发利用

地热资源是稳定、安全、清洁、高效的清洁能源。新时代，为打赢蓝天保卫战，开发利用地热资源成为北方地区清洁供暖的首选方式之一。

地科院水环所对地热资源的研究有60余年的历史，牵头完成了全国主要城市浅层地热能调查评价、全国地热资源现状调查与区划、全国干热岩资源调查评价与靶区优选、我国地热资源开发利用战略研究等一批有影响力的项目，初步查明地热资源家底，揭示了我国地热温度“西南高、西北低、东南高、东北低”的分布规律，提出了“西发电、北供热、南供冷”的开发利用主格局，为“十三五”地热规划的制定奠定了基础。“十三五”期间，地科院水环所在京津冀、东南沿海和川藏等典型地热资源区开展了地热资源调查工作，创新提出了地热资源的成藏与找矿预测理论，阐明了水热型和干热岩型“同源共生—壳幔生热—构造聚热”的地热资源成藏理论，针对地热资源精准探测、动态评价、规模化梯级开发利用等，研发了电磁法—地球化学耦合探测、靶区定位、采灌均衡地热资源评价、浅层地质体热交换能力评价、中低温地热资源规模化开发利用等技术，并构建了完备的地热勘查开发标准化体系，规范和引领了地热产业发展。

在京津冀地区，地科院水环所提出了华北克拉通破坏﹢浅部古潜山﹢断裂构造“三元聚热”理论，建立了地热田三维热储结构模型；与河北省煤田地质局、浙江陆特能源科技股份有限公司合作，在河北献县建成产学研用一体化地热梯级利用科研示范基地，实现了发电、供热、设施农业三级梯级利用，为京津冀地区乃至全国地热资源规模化开发利用提供了可借鉴、可复制的新模式。

2017年，中国地质调查局提出在雄安新区打造地热资源利用全球样板的目标。为雄安新区开展地热资源调查评价的重任落在地科院水环所地热研究团队肩上。科研人员在调查研究的基础上，建立了采灌均衡条件下地热资源动态评价方法，完成雄安新区起步区地热资源定量评价，向雄安新区管理委员会提交了《雄安新区地热资源评价报告》。评价结果显示，雄安新区地热资源赋存条件较好，年可开采量折合标准煤346万吨，地热资源供暖总能力约1亿平方米，有力支撑了雄安新区能源规划、地热资源可持续高效开发利用和地热地质特色小镇建设。

研究区域水平衡，破解干旱地区生态退化成因机理

水，是自然生态系统中的最活跃的要素，水平衡是维持自然生态系统生态平衡的关键核心。在“山水林田湖草是生命共同体”理念的指导下，如何在确保生态系统相对稳定的前提下，统筹生态、生产、生活用水需求，成为新时代的新命题。

近年来，地科院水环所突破以往水资源调查评价仅着眼于可直接利用资源的局限，转向研究分析水在生态、资源、环境系统中的作用及其调控机制，以及流域、区域水平衡，揭示了我国西北干旱地区和北方干旱—半干旱地区生态退化的成因机理。

针对西北干旱地区塔里木河、艾丁湖、玛纳斯河，河西走廊石羊河、黑河、疏勒河等流域相继出现的尾闾湖消失、土地荒漠化和沙漠扩张等生态退化问题，地科院水环所联合有关科研单位在石羊河、艾丁湖等流域开展了有关地下水合理开发利用与生态功能保护的调查研究。

调查发现，地下水埋深是西北自然生态系统稳定的主控因子。根据大量历史数据，以及野外调查和原位观测的研究结果，发现维持研究区生态稳定的适宜地下水埋深为2～5米。据科研人员介绍，当地下水埋深大于5米后，自然生态系统开始退化，出现自然湿地萎缩、天然植被覆盖率下降或长势变弱。当地下水埋深大于10米后，自然生态系统发生灾变，出现自然湿地干涸和土地荒漠化加剧。以石羊河流域民勤盆地为例，对比历史资料与最新地下水测量结果得知，20世纪60年代地下水埋深普遍小于5米，2019年地下水埋深普遍增大到10～30米，局部地区达到40米。由此，地科院水环所专家指出，地下水位大幅下降是西北湿地和绿洲退化的直接原因。

地下水位为何出现如此大幅度下降？究其原因，在于20世纪80年代以来，随着农田灌溉需求的不断增长，石羊河流域90%以上的地表水被引入农田，依然不能满足用水需求，致使地下水开采量持续增加，地下水位持续下降，流域水平衡遭到根本性改变。

大规模开荒造田，农田灌溉面积不断扩增造成天然绿洲面积不断萎缩。根据遥感监测结果，与1970年相比，2017年石羊河流域耕地面积增加了1200平方千米，而天然绿洲的面积则减少了1850平方千米。这意味着，每增加1亩耕地会导致1.5～2亩天然绿洲消失。

针对西北内陆地区干旱区自然湿地、天然绿洲对地下水依赖性强的特点，地科院水环所基于多圈层多尺度相互作用理论，创建了适宜我国西北干旱区的地下水功能评价与区划理论方法，构建了干旱区自然湿地、天然绿洲及农田安全保障的分区分级预警与管控指标体系，研发了农田盐渍化管控与湿地保护水位—水量智能双控指标体系。该指标体系在石羊河流域进行了示范应用，实现了在确保自然生态系统稳定和农田产量不减的前提下，将地下水资源利用效率提高了13.9%。

针对我国北方地区湖泊水位下降与湖面面积收缩、荒漠化加剧等生态问题，地科院水环所开展了内蒙古湖泊变动情况调查和水平衡分析，并提出了从严格水资源管理、调整农业产业结构、退耕还草等方面综合施策，逐步恢复流域和湖淖生态功能等建议。

查明工程地质条件，服务工程水文灾害防治及大型能源基地建设

在支撑服务国家重要战略和重大工程建设方面，地质调查工作始终发挥着基础性和先行性作用。“十三五”期间，地科院水环所紧密围绕国家重大需求和部、局重点工作，以其特有的专业优势为青藏铁路运营安全、川藏铁路规划建设、大型能源基地建设等提供了精准服务。

2019年，地科院水环所参加了青藏高原重大生态环境问题应急地质调查，攻克水平衡计算难题，精细预测湖水外溢时间，并对湖泊水情和长江上游水质状况进行了持续监测，评估了上游湖泊蓄满外溢和尾闾湖泊人工泄流的生态环境效应，以科学的技术手段和优化的对策建议为国家重大基础设施安全提供保障。

川藏铁路雅安—林芝段是其建设难度最大的一段。聚焦铁路规划建设需求，地科院水环所开展了典型区段水文地质、地热地质调查，圈定了超长深埋隧道涌水突泥隐患的高危险区段，预测了典型深埋隧道可能出现高温热害的分布区段及岩温，从水文地质、地热地质角度提出了铁路关键段线路比选方案，并向中国国家铁路集团有限公司提交了地质咨询报告和专题研究报告，相关建议已被采纳。

为解决神东、晋东两个大型煤炭基地的用水难题，地科院水环所实施了1∶5万水文地质调查，圈定打井找水靶区8个，实施探采结合井15眼，总出水量达2.29万立方米/天，直接解决了6万人饮水困难，为36万人提供了饮水保障。同时，还揭示了采煤对煤炭基地地下水资源及生态环境的影响机制，为煤炭基地生态保护奠定了基础。

开启水文地质调查数字化时代，引领城市地质信息平台建设

信息化，是新时代地质调查工作的强大引擎。在中国地质调查局的部署下，地科院水环所加快了推进水文地质调查信息化建设的步伐。

由地科院水环所研发的水工环“在线调查”系统已“上云”服务两年，为水文地质环境地质类调查工作提供服务17.4万次，实现了资料收集、数据采集、资料整理、实际材料图绘制、数据存档等各个阶段的数字化处理，极大提高了野外一线调查水平。初步建成的“地质云”分布式数据中心节点，集成地下水资源、地热资源和城市地质三大领域核心数据资源，通过构建地下水资源信息服务网、全国城市地质信息系统、全国地热资源数据与信息服务等专题网站，面向社会公众提供信息服务4.97万次。

为精准服务雄安新区规划建设，地科院水环所自2018年开始了雄安地区地质大数据中心建设，开展“透明雄安”地上地下一体化技术研究，提出了一整套网络化、可视化、感知化、智能化城市地质信息服务方案，初步建成“透明雄安”地质信息平台，并实现了与雄安数字规划平台的技术对接。雄安新区管委会为此专门发来感谢信。如今，“透明雄安”数字平台已接入“雄安云”，启动雄安新区地质信息在线化服务，为全国城市地质信息平台建设做出了示范。地科院水环所还应邀为武汉、杭州、郑州、厦门等地提供了地质信息平台设计方案。

面向“十四五”，全力推动水工环地质事业高质量发展

历经65年的奋斗和发展，地科院水环所如今建有自然资源部地下水科学与工程重点实验室、自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心、自然资源部地下水矿泉水及环境监测中心、河北省/中国地质调查局地下水污染机理与修复重点实验室、中国地质调查局第四纪年代学与水文环境变化重点实验室、自然资源部京津冀平原地下水和地面沉降野外科学观测研究站等6个省部级科技创新平台，还是中国地质学会水文地质专业委员会、地热专业委员会、农业地质专业委员会，中国矿业联合会天然矿泉水专业委员会，国际水文地质学家协会中国国家专业委员会的挂靠单位。

此外，地科院水环所还拥有达到国内领先水平的同位素测试技术，建立了可用于地下水兼顾固体环境样品的加速器质谱测年实验室，建成了第四纪不同时间尺度测年与古环境重建技术体系；“小电解池一次加样浓缩—液体闪烁计数法”探测达到国际先进水平；大型仪器开放共享在科技部考核中连续3年获评优良。由该所研制的氢氧同位素、碳氮同位素标准物质获批国家一级标准物质，填补了国内在该领域的空白。

党的十九届五中全会强调“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”，为推进生态文明建设、共筑美丽中国注入强大动力。这也为“十四五”水工环地质工作指明了方向。

使命呼唤担当，使命引领未来。“十四五”期间，地科院水环所将按照“人与自然是生命共同体”的理念和要求，努力成为中国地质调查局水文地质与水资源调查、水环境调查与修复、地热资源调查评价与开发利用、生态地质调查的核心支撑力量，以及环境工程地质调查、海岸带地质调查的中坚力量，为支撑服务生态文明建设和自然资源管理中心工作作出新的更大贡献。

19个天坑！

11月15日，在2019年（第十届）中国—东盟矿业合作论坛期间举办的中国—东盟自然景观资源图集研讨会上，自然资源部中国地质调查局公布在广西壮族自治区那坡县发现了由19个天坑组成的大型天坑群。这是我国境内继广西乐业大石围天坑群、陕西汉中天坑群后，发现的又一世界级天坑群，也是目前北回归线以南发现的最大天坑群。

为揭开这一世界级天坑群的神秘面纱，记者近日采访了亚洲洞穴联盟主席、自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所教授级高级工程师张远海。

那坡天坑群天坑数量多、亮点多

谈起那坡天坑群的发现，张远海介绍说，最近几年，广西的洞穴探险爱好者通过“谷歌地球”在那坡岩溶区发现许多疑似天坑的负地形。2019年，自然资源部中国地质调查局“古生物化石与地质遗迹调查”工程，安排了《西南岩溶区碳酸盐岩地质遗迹调查与评价》二级项目，开展西南岩溶区碳酸盐岩地质遗迹的梳理与调查，着重于新发现与新认识，服务于区域地质遗迹与岩溶景观资源的保护与管理。由此，正式开始了对那坡地区的调查。

那坡地处桂西南边陲、云贵高原余脉六韶山南缘，相对其他地方来说，地理位置非常偏远。2019年1月，项目组采用线路踏勘和无人机调查的方式，沿当地主要地下河，在定业地下河核心区开展了调查，首次在那坡县龙合乡发现串珠状天窗，有些达到天坑规模。5月，项目组对那坡城厢镇区域进行调查，还是线路踏勘和利用无人机进行调查。11月，项目组深入天坑底部开展调查，确认天坑群的数量，并在一些较大的天坑中发现了一些珍贵的天坑植被。

据张远海介绍，根据调查，那坡天坑群形成于定业地下河流域内，定业地下河汇水面积486平方千米，地下河总长60千米，落差292米。那坡天坑群由19个天坑组成，主要分布于那坡县城厢镇和龙合乡，其次在坡荷乡和定业乡各有一个。这些天坑有的发育于海拔1000多米的高原之上，有的顺着地下河轨迹呈串珠状分布。 “我们发现，那坡天坑群主要还是数量多，个体规模均是普通天坑，没有大型天坑。”

张远海指出，那坡天坑群的主要特点一是分布集中，保存完好，而且很多是水缸状的天坑，比较已发现的乐业大石围天坑群和汉中天坑群的发育特点和历史，说明这些天坑比较“年轻”。二是发育的地层为泥盆系—石炭系，这与全国其他天坑群不一样。三是天坑群发育的水文地质背景与其他地区也有差别，就是外源水特别少，而且地下河的水力落差也不大。四是因为那坡天坑群在北回归线以南，天坑植被具有典型的热带属性。那坡天坑群保存有完好的原始植被群落，如董棕、蛇根草、爬树龙、香木莲、棕榈树等，其中国家二级保护植物的董棕群落，林木均高在30米以上，如此高大的天坑野生董棕林为国内首次发现；天坑中央的香木莲树高50米，仅次于大石围天坑香木莲。

尤其值得指出的是，那坡天坑群地处南亚热带，是北回归线及其以南最大的天坑群。这与靠近我国南北气候分界线的汉中天坑群这一北亚热带最大天坑群对应，有利于开展两者的对比研究。

那坡天坑群的发现具有重要的科学研究价值和现实意义

岩溶地区的主要特点是地表和地下双层系统。天坑是地表和地下连接最直观的地貌，是岩溶地貌演化的重要标志。

张远海指出，那坡天坑群的发现，在某些方面填补了天坑发育和区域分布的空白，在于它的地层、水文地质、自然地理环境与众不同，为开展天坑对比研究提供了范例。其次，那坡天坑分布集中，分布密度较大，值得开展与地质构造相关的研究。

此外，那坡天坑群的发现，更加确立了广西“天坑王国”的地位，也为普及天坑科学知识提供了条件。除天坑群外，定业地下河流域内还发育有类型众多的岩溶地质遗迹，尤其是发育丰富多彩的岩溶洞穴、岩溶峡谷、伏流和瀑布景观。“难能可贵的是，那坡天坑群和洞穴普遍保存完好，天坑周边植被也保存很好。洞穴内次生化学沉积物景观也很漂亮，旅游价值很高，旅游潜力很大，对中—越沿边旅游带构成极好的补充。这对当地旅游经济可持续发展和脱贫攻坚意义重大。”张远海说。

这次调查还是由中国地质调查局岩溶地质研究所牵头实施的“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划的组成部分。国际标准化组织岩溶技术委员会已于今年9月正式落户岩溶地质研究所。那坡天坑群的发现，将进一步丰富和拓展制定相关岩溶国际标准的样本。

为此，项目组今后针对那坡天坑群开展的工作是科普宣传和科学研究并重。一方面，进一步加强科普宣传，让公众认识到天坑群的价值，提高对天坑的保护意识；另一方面，对与天坑有关的洞穴开展进一步调查和对比研究，提升天坑研究水平。

我国具有开展天坑研究的天然优势

天坑是碳酸盐岩地区的溶洞大厅塌陷形成的，口径和深度不小于100米，和（或）容积大于100万立方米，四周或大部分周壁为陡崖，且与或曾与地下河溶洞相通的特大型地质漏斗。2001年之前，天坑一直被作为喀斯特漏斗的特例，直到2001年我国学者正式提议将这种喀斯特地貌命名为“天坑”。

我国岩溶分布和发育具有得天独厚的条件，迄今发现的天坑数量比世界其他地方的总和还要多。据张远海介绍，截至2017年底，以约100平方千米分布区域为界而论，我国发现的天坑群数量27个（不包括网络报道未经实地验证发现的天坑群），仅这些天坑群的天坑数量就达到172个。这些天坑群主要集中于我国的广西、贵州、重庆、云南和四川，以及陕西汉中。27个天坑群中，最大的天坑群为广西乐业的大石围天坑群，在约100平方千米范围内分布有29个天坑（早期统计38个）。其次是广西巴马的盘阳河天坑群，在约100平方千米范围内发现天坑16个（早期统计20个）。第三是陕西镇巴县的三元天坑群，在约100平方千米范围内发现天坑13个（早期统计19个）。在27个天坑群中的172个天坑中，天坑直径大于500米或天坑容积大于5000万立方米的超大型天坑有16个。

从2003年天坑理论体系建立， “天坑”成为继石林、峰林、峰丛之后第四个来自中国的岩溶科学术语。我国的天坑研究一直走在世界前列。中国地质调查局岩溶地质研究所分别于2005年和2018年在桂林和汉中举办了两次国际天坑研讨会，“天坑”这一科学术语也因此受到世界岩溶和洞穴学家的关注，逐步得到了世界的认可。国内外学者从天坑形态、类型、成因、发育等方面进行了系统地研究，同时吸引了除地质学之外的旅游学、景观学、地理学、生物学、环境学、气候学、水文学、体育学、文学、传播学等众多学科学者的积极关注与广泛参与，为这些学科带来了新的研究方向，但多学科研究还处于起步阶段。

张远海指出，天坑作为一种岩溶地貌类型，与地下河密不可分。因为天坑是地下河侵蚀、溶蚀，洞穴发育到非常成熟的形态——溶洞大厅垮塌后并逐渐在地表呈现的形态。因此，天坑作为岩溶地貌演化的标志显得尤为重要。而天坑的形成年龄研究及其研究手段，目前还很不理想。

利用我国具有的天坑研究的优势，中国地质调查局岩溶地质研究所将广泛开展国际合作，进一步推动“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划的实施，并为相关岩溶国际标准的制定提供科学依据。

弄羊天坑  伍红鹰 摄

定业地下河出口洞穴石幔  向航 摄

燕子洞天坑  伍红鹰 摄

弄羊天坑底部董棕树林  萧文往 摄

科考队员探秘天坑底部  向航 摄