（一）自主成功研发深海浅软地层大口径水平井技术

深海浅软地层完成水平井建井

该成果由中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头，中国地质调查局勘探技术研究所、中国石油集团海洋工程有限公司等单位共同参与完成。牵头完成人为叶建良、秦绪文、谢文卫、刘春生。其主要进展及创新：

1.创造了深海浅软未固结地层17-1/2″井眼造斜率＞15°/30米的世界造斜新纪录。研发了专用大直径高造斜钻具，创新软弱未固结地层的水平井定向钻进工艺，经过4个试验场累积12824米试验，在水深大于1200米的试采井现场施工中实现连续8个靶点高精度中靶，确保了井身轨迹精准穿越储层地质甜点。

2.首次采用开路钻完井技术钻开储层，大幅度拓宽了钻井液安全密度窗口，有效解决了未固结浅部地层易破裂等问题。综合优化利用施工平台双井架同时作业，实现浅软地层水平井安全高效建井。

3.创新研发了动力导向下套管技术，攻克浅软地层中高造斜率大直径套管下入难题。利用动力导向工具引导套管下入，大幅度降低管柱下入摩阻，减少粘附卡钻风险，避免新井眼的产生，创造深水浅软地层套管下入纪录。

4.研发全球领先的第四代“慧磁”高精度中靶系统，拓展了姿态测量模式，并提高了仪器的探测距离和测量精度，精准控制监测井与试采井间距，为实现储层精确监测提供了技术保障。

 

（二）干热岩高效控缝控震压裂和高温硬岩多靶点精准定向钻井技术取得突破

青海共和 GH-01 井压裂现场

该成果由青海共和盆地干热岩勘查与试采科技攻坚战指挥部牵头，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为叶成明。其主要进展及创新：

1.自主攻关形成干热岩裂缝定向控制压裂技术，以裂缝系统净压力控制为关键手段，调整工艺和参数，研发应用超高温、长效封堵暂堵转向剂促使裂缝向高应力方位延伸，达到有效控制裂缝走向和延展距离的目的。

2.基本掌握干热岩压裂高效控震技术，建立多场耦合三维地质模型，评价诱发地震风险。采取填砂封堵敏感结构面、无级变速压裂缓停泵、中小排量连续泵注等工艺，减缓压裂诱发地震。实时获取诱发地震信息，动态评价诱发地震风险，指导压裂参数调整。

3.创新建立微地震-时频电磁高精度裂缝联合观测系统，实时获取微震响应和裂缝延展特征，形成了适合干热岩压裂微震监测的高精度微地震监测技术，支撑压裂工艺参数调整和诱发地震风险管控。

 

（三）新发现和厘定鲜水河木格措南全新世活动断层与色拉哈挤压阶区并有效服务重大工程规划论证（略）

 

 （四）智能滑坡监测预警系统研发与地质灾害隐患遥感识别技术取得突破并成功应用

滑坡仪-GNSS位移监测设备

该成果由中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质力学研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为邢丽霞、殷跃平。其主要进展及创新：

1.第Ⅰ代滑坡仪定型试制。融合应用新型微机电传感、北斗高精定位、天-地窄带物联、人工智能等多学科技术，突破低耗采集、变频监测、组网定位与多模通信等关键技术瓶颈，可靠性不断提升，达到95%优秀级；集成度大幅提高，实现多测项按需集成。

2.智能预警系统多级应用成效显著。系统实现“建设-运行-维护”全流程在线管理，并构建了“人机结合”决策模式与技术流程，初步实现人机综合研判。

3.“1+4”监测预警技术标准体系初步形成。构建1总4分技术标准体系，其中《地质灾害专群结合监测预警技术指南》《地质灾害监测数据通讯技术要求》已印发执行。

4.隐患识别方法体系初步建成。提出融合多源、遥感观测，涵盖形态、形变、形势的隐患识别技术方法，形成专题信息提取、隐患特征识别、野外核查验证的业务流程。

 

（五）深部地热系统成因理论及模式支撑找热取得新成效

“同源共生-壳幔生热-构造控热”成因模式示意图

该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局地质科学院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、中国地质调查局北京探矿工程研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为王贵玲。其主要进展及创新：

1.建立了深部水热型和干热岩型地热资源系统的成因理论，从地热系统的角度阐释了两种类型地热资源的关联和差异，统一了地热找矿新思路。提出不同构造区水热与岩热相伴生的“同源共生-壳幔生热-构造聚热”的成因理论，进一步完善了地热资源研究的基础理论。

2.将深部地热系统划分为沉积盆地古潜山复合型、沉积盆地深坳陷层控型、断陷盆地地压型、陆陆碰撞板缘型、板缘俯冲带热控构造型、隆起山地深循环型以及近代火山型七种类型，为区域地热资源勘查开发提供了理论依据。

3.基于此理论，相继在雄安新区、东南沿海、江西宁都等地区实现找热突破。在雄安新区钻获华北迄今温度最高的地热井，在广东惠州钻获东南沿海迄今温度最高、流量最大的地热井，在江西宁都小布镇钻获了当地第一口可供商业开发的地热井。

 

（六）航磁超导全张量梯度测量系统研发成功

低温超导（左）和高温超导（右）航磁全张量梯度测量系统试飞团队

该成果由中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国科学院空天信息创新研究院、吉林大学等单位共同参与完成。牵头完成人为刘浩军、郭华、郭子祺。其主要进展及创新：

1.对无磁杜瓦进行小型化、轻量化设计，并通过电磁屏蔽技术保证杜瓦低涡流噪声性能，提高系统稳定性。设计高、低温超导系统通用的读出电路和惯导系统匹配的主测控装置，实现了多通道SQUID测控系统工作点自动调节技术，以及八通道磁测数据和姿态数据的同步采集、存储和上传；设计并研制水滴形吊舱及配套吊缆，通过空气动力学、电磁兼容性等分析测试，解决水滴形吊舱研制和飞行姿态控制等关键技术问题。

2.高温超导测量系统采用全新探头结构设计，通过增加芯片基线距离，提高磁梯度灵敏度。

3.低温超导测量系统采用六棱台绝对对称结构设计，通过多芯片设计增加磁测数据冗余度，结合磁通变换器，提高磁测数据质量和稳定性。

 

（七）中国东部克拉通古陆核形成与大陆演化研究取得重大进展

该成果由中国地质调查局武汉地质调查中心、中国地质调查局成都地质调查中心、中国地质调查局南京地质调查中心、中国地质调查局天津地质调查中心、中国地质调查局地质研究所共同参与完成。牵头完成人为邓新。其主要进展及创新：

1.在黄陵古陆核发现扬子克拉通已知最古老的（29.5亿年）表壳岩系、华南最古老的（33亿年）TTG岩系，发现迄今扬子克拉通最古老的冥古宙（40亿年）继承锆石，在云南元江地区查明存在扬子克拉通南部最古老的（31~28亿年）结晶基底。

2.在胶北发现27亿年富钾花岗岩，指示该区太古宙地壳在27亿年时已完成由不成熟的TTG片麻岩向成熟的壳熔花岗岩转变，限定华北克拉通吕梁群的时代为新太古代（25亿年），改写了华北古元古代BIF成矿历史。

3.重塑了华南元古宙弧盆系演化格局，为深化认识显生宙战略性矿产区域成矿规律提供了基底构造信息。

4.深化了中国东部克拉通古陆核地壳演化的认识，为探索全球早期陆壳形成及其与板块构造体制的关系提供了新资料，相关成果发布后引起了地学界广泛关注，实现了基础地质理论创新。

 

 

（八）大陆碰撞成矿理论指导成功实施青藏高原首个3000米固体矿产科学深钻并揭露巨厚铜金矿体

甲玛矿区推-滑覆构造控矿体系

该成果由以中国地质调查局矿产资源研究所唐菊兴为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新：

1.在青藏高原甲玛矿区成功实施了固体矿产首个3000米科学深钻，精细揭示斑岩成矿系统结构，实现地质信息“透明化”，累计揭示584.36米铜钼（金、银）矿体，建立了完备的高原科学深钻施工工艺，也为构建3000米以浅的资源勘查和预测技术方法奠定了坚实基础。

2.创建了斑岩成矿系统“多中心复合”成矿作用模型，丰富和完善了碰撞造山成矿理论，并依此新发现则古朗北矿段的巨厚斑岩和矽卡岩矿体。在矿区深部及外围取得重大找矿突破，据最新估算成果，甲玛矿区累计探获资源量铜882.5万吨（Cu 0.7%以上 392.8万吨），钼85.6万吨，铅111万吨，锌63.8万吨，伴生金244吨，伴生银13000吨，当量铜1814.8万吨。

3.通过“产、学、研、用”技术理念以及科技成果转化，项目成果直接应用于矿山深部和外围找矿，并取得重大找矿突破。

 

（九）望谟生物群首次发现并揭示三叠纪早期海洋生命复苏与演化

 

望谟生物群化石类型

该成果由以中国地质调查局成都地质调查中心的周长勇、张启跃为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新：

1.在南盘江盆地首次发现早三叠世海洋生物化石群落，初步鉴定包括6门14纲，命名为“望谟生物群”。其丰富的化石门类展示出从初级消费者到顶级捕食者的复杂食物链，表明在早三叠世一个复杂的海洋生态系统已经形成，海洋生态系统恢复时间小于5百万年，是研究早三叠世海洋生态快速复苏机制的窗口。

2.填补了南盘江盆地早三叠世海生爬行动物演化空白，与之后的罗平生物群、兴义动物群、关岭生物群形成了华南三叠纪海洋生态演化的完整系列，对深入研究二叠纪末生物大灭绝后海洋生态系统复苏、辐射具有重大意义。

3.地方政府和相关部门高度重视望谟生物群化石保护和研究，已协调黄百铁路等基础建设改线避让以促进妥善保护化石产地。

 

（十）水平衡理论与北方生态水文演变研究取得新认识

坝上高原及察汗淖尔流域盐尘空间分布

该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为石建省、吴爱民、聂振龙、张光辉。其主要进展及创新：

1.构建水平衡理论体系，提出水平衡区域控制、水平衡问题响应、水平衡危机预警等水平衡“红线”指标。从技术逻辑出发，对多尺度自然单元进行水平衡分析研究，提出水平衡关键要素发生重大变化的指标界限，再以行政逻辑为着眼点，按多级行政单元对技术型结论进行管控分配，形成在生态系统合理维持前提下，水平衡状态满足经济社会发展需求的可调节指标、范围和途径。

2. 提出了内蒙古高原萎缩型湖泊与青藏高原扩张型湖泊的水平衡模式，揭示内蒙古高原察汗淖尔、达里诺尔、岱海等湖泊萎缩的主要原因是干旱气候背景下地表水过度开发和地下水超采；查明了盐湖流域四湖水源构成，定量识别了冰川冻土融水及地下水补给量，精准预测了盐湖水位的溢出时间，实现了高寒湖泊水平衡分析理论方法创新。

3. 创建了西北干旱区地下水生态功能渐变-质变-灾变识别理论方法，揭示了西北干旱区地下水生态危机形成机制。

“这几天，党的十九届四中全会召开，我激动得几天没睡好觉。全会提出，‘要全面建立资源高效利用制度’，这为矿产资源的综合利用提供了更加良好的发展环境。我从事矿产资源综合利用研究工作已有几十年时间，深刻地感受到现在是开展尾矿资源综合利用的大好时机。”2019年初冬的一个下午，一位耄耋老人迈着稳健的步子，来到中国矿业报社，邀请记者到他的工作室采访，到他的中试基地参观。这位老人，就是被业界称为“尾矿利用第一人”的中国地质科学院研究员李章大。

今年已经87岁的李章大教授，精神矍铄，思维敏捷。他是国务院政府特殊津贴获得者，教授级高级工程师，中南大学、北京科技大学兼职教授，中国矿业联合会、北京节能和资源综合利用协会技术顾问，中国资源综合利用协会专家委员会成员，老科技工作者协会国土资源分会矿山固体废料综合利用专业委员会副主任委员。

首钢矿业一处尾矿库（资料图）

早在上世纪80年代，李章大教授就提出了“提高资源回收率，开发利用被视为尾矿废石的资源”的建议。“1981年，我提交了《我国铁矿区成矿特征及找矿区划》《钢铁工业发展应从我国铁矿资源特点出发》等建议；1983年，提交了《我国钢铁工业地质矿床资源方面的水平和差距》报告及《对挖掘生产矿山资源潜力的几点认识和建议》，建议除主要资源可提高回收率外，还应开发利用被视为废石的资源，如蚀变围岩中的玉石、宝石类矿物、珍贵矿物晶体及大量非金属矿资源，完成《大冶铁矿矿山地质工作的经验及存在问题》。1987年，我发表了《矿产资源综合开发和合理利用现状与分析》，阐述了矿产综合开发和合理利用是矿物原料产业发展的客观规律和物质基础，分析了我国目前尾矿利用的现状，建议由点到面全面查明生产矿山和后备矿区矿石、围岩、尾矿、废渣的有用组分及利用可能性，推广有效技术，提高资源综合利用率，从而最终实现整体利用废石、尾矿及非金属组分，实现无废料开发、改善环境的目的。”谈起自己热爱的工矿固废资源综合利用工作，李老如数家珍。

几十年来，李教授潜心矿产资源综合利用，完成重大科研课题26项，采集了铁、铜、钼、铅、锌、钨、锡、金、钛、锰、铝（赤泥）、稀土金属、煤炭（煤矸石、粉煤灰）等16个矿种、60多个矿山的尾矿样品，以及炼渣、废石、花岗岩、斜长岩、辉长岩、霞石正长岩、火山凝灰岩、页岩等样品，利用这些样品进行了建材、道渣、水泥、陶瓷、玻璃、发泡陶瓷、岩（矿）棉、微晶非金属材料等产品的实验室研究及工业化中间产品扩大性试验。如今，李老的许多研究成果都已转化，并被企业批量生产。

“1993年，我上报了《尾矿的处置、管理及资源化示范工程》，被国家计划委员会、国家科学技术委员会列为《中国21世纪议程优先项目计划（第一批）》；2004年，与周秋兰（原全国矿产储量委员会专业委员）共同提交的《我国尾矿利用现状及21世纪展望》，获文化部‘中国世纪英才业绩与论著征集活动’二等奖，全文载入《中国百业论著》中。”矿产资源综合利用必须树立循环经济的理念，具备多学科、跨行业协同研究的能力。李章大教授曾就职于冶金部北京地质研究所，后又进入中国地质科学研究院尾矿利用技术中心。丰富的多学科科研经历，以及长期的实战工作积累，使他在开展固废资源综合利用方面形成了一整套成熟的科学研究成果。

李老告诉记者，矿产是我国社会主义经济建设、循环经济运行不可缺少的基础资源，只有资源化开发利用矿山尾矿、废石，矿业才能成为节约资源、维护生态环境、强国富民的现代化产业，经济建设才能形成良性循环，实现国民经济和矿山的可持续发展。我们要实实在在地查明矿产资源特点及其可利用途径，从资源特点出发，经过试验研究，选择可供开发的产品及主攻项目；与相关行业、专业、技术进行边缘杂交、互相结合，择优组合有关工艺、技术、设备，从而开发出复合矿物原料新资源；在这个过程中，逐步化解矿山历史积留下来的弊端和欠负，恢复或维护矿山生态环境，清除灾害隐患，增添物质财富，提高劳动就业率及人员素质；促进科技进步，开拓尾矿的新用途，实现和谐创新、强国富民。

1990年，李章大带领尾矿利用技术中心精干力量，从典型矿山入手，对武钢大冶铁矿、首钢迁安铁矿、江西德兴铜矿、辽宁杨家杖子钼矿等矿山的尾矿进行了分析实验，并取得一系列科研成果。

他们在武钢大冶铁矿调查了东露天尖山采区25条勘探线、110个钻孔、5512米岩心，补采了100个矿样、16个人工重砂样、15个硫化物精矿样，对样品进行了多元素分析、岩矿鉴定和小型选矿试验，查明尾矿资源特征，总结了矿山地质工作经验，摸索了含矿围岩工业利用评价方法，确定可采品位及铁、铜综合品位指标，新圈定10个矿体，计算出21.9万吨储量。同时，还发现洪山溪尾矿库中残存大量菱铁矿等非磁性铁矿，进行了经济评价，提交了3份研究报告。项目验收后获得原冶金部科技进步三等奖。

随后，他们又对首钢迁安铁矿进行了历时4年的研究，取得丰硕成果：查明尾矿资源特征，利用围岩、废石及矿山尾矿生产出高速铁路道渣、建筑用砂、水泥、混凝土材料、陶瓷（日用瓷、美术瓷）、色釉、建筑瓷砖、玻璃等样品，在唐山陶瓷研究所试产了陶瓷产品；利用尾矿制造微晶玻璃的工艺试验及产品中试取得良好效果，建筑瓷砖成功投产，属尾矿资源化利用领域的首创。铁道部工务局为首钢矿山废石生产的高速铁路道渣建立了技术标准，为修建大同至秦皇岛运煤出口高速铁路东段所用道渣召开了多次铁道系统现场会。唐山陶瓷研究所结合此项成果申请了《铁矿尾矿制造陶瓷及方法》发明专利，被原轻工业部科技司综合处誉为“国内陶瓷原料的首创”，是我国尾矿资源化利用的首次突破。在北京玻璃研究所的协助下，他们不仅用尾矿制做普通玻璃产品，还开发出世界首创的“尾矿微晶玻璃花岗石”，使尾矿资源化利用进入高科技材料产业领域。这些研究成果不仅使首钢矿业公司获得了丰厚的经济效益（至今保有相关生产线），更使其成为首例“无废料绿色矿山”。

在对江西德兴铜矿尾矿进行研究的过程中，他们利用尾矿研制出了日用-工艺美术陶瓷、无釉外墙砖、锦砖及水泥等产品。研究表明，德兴铜矿尾矿是良好的紫砂型陶瓷（带色）原料，可制作墙砖、锦砖、525号火山灰质硅酸盐水泥，是已经磨细了的绢云母质瓷及经济实用建筑陶瓷、优质硅酸盐水泥的原料。

通过多年研究，李章大教授认为，我国金属矿山尾矿、废石资源化开发利用已经积累了许多研究成果和产业化经验，进入推广提高的新阶段。但还存在一些突出问题：知识和认识上囿于传统，把尾矿、废石作为废物看待，开发利用停留在低层次上，套用他人做法或只开发大路货产品；不做本矿山的资源特点查定，不愿做试验研究，满足于生产一二种简易产品；固守旧思想、旧技术，不顾国家社会和企业的长远利益；缺少更多可供开发的好产品、好成果；有的成果缺少工业化试验，技术不成熟；缺少风险基金支持和激励机制；技术力量分散单薄，研究者缺少经济实力，更缺少实验条件及实验室，难出新成果。

为此，李章大提出：第一，建议把尾矿、废石等矿山固体废弃物作为国家自然资源依法保护和管理起来，禁止无序开发，加强技术指导，防止再次浪费资源和扩大环境污染。当务之急是立法和立项进行尾矿资源普查，同类资源宜先用尾矿、再开新矿。

第二，矿山所在地政府科学管理和指导矿山固体废物资源化开发利用和环保治理，委托有资质的专业团体（如矿业联合会、矿山地质专业委员会、资源综合利用协会等）协助政府为企业搭桥和进行监督、咨询、协调，促进其节约资源，相关企业依法保护和使用矿山固体废物资源。三方齐心协力，从组织上落实矿山尾矿、废石等固体废物的资源化开发利用，提高实效。

第三，建设一批示范矿山和示范工程，作为矿山企业样板和出台政策、技术标准及产业化转化的基地。

第四，建立一个汇集综合人才、专门开发矿山固体废料的高硅无机复合新材料工程技术中心，从资源-工艺、技术、设备-新产品研发-产业化推广等全流程出发，开发符合中国矿产资源特点的复合材料系列产品，为复合材料工业奠基开路。

第五，从尾矿微晶玻璃切入，开发高科技含量、高附加值的产品。微晶玻璃被材料科学家称为“可兼有别的类型材料不能达到的物理性能”，特别适合于我国矿山尾矿、煤矸石、炉渣、赤泥等组分多样化资源的开发利用。

第六，建立矿山固体废物资源化开发利用奖励基金及制度，用于奖励有突出贡献的矿山企业、职工、科技和管理人员，支持专项研究成果的工业中间产品试验，推进新产品、新成果及时转化为生产力。

中外专家一起查看天津地热勘探井岩芯 。 关晓琳 摄

9月20日~21日，自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、吉林大学、中国地质大学（武汉）主办的地热国际研讨会在“中国温泉之都”天津召开。来自中国、美国、法国、新西兰等国家的200多位地热专家，分享了地热资源勘查开发利用的典型案例和最新科研成果，共同探讨了地热开发利用现状与趋势，为正在崛起的地热产业注入新活力。

多样化、高效梯级利用：世界地热能开发利用水平逐年提高

地热能是蕴藏在地球内部的热能，通常分为浅层地热能、水热型地热能、干热岩型地热能。国际能源署（IEA）、中国科学院和中国工程院等机构的研究报告显示，世界地热能基础资源总量为1.25×1027焦耳（折合4.27×108亿吨标准煤）。其中，埋深在5000米以浅的地热能基础资源量为1.45×1026焦耳（折合4.95×107亿吨标准煤）。地热能以其清洁、高效、可再生的优势，在未来清洁能源发展中占有重要地位，有望成为能源结构转型的新方向。目前，全球有效开发利用地热资源的国家已达80多个。地热能开发利用方式呈现多样化、高效梯级利用的特点——直接利用（供暖、康养、旅游、种养殖等）和发电。

在直接利用方面，截至2015年底，世界开发利用浅层地热能的地源热泵总装机容量约为5万兆瓦，占世界地热能直接利用总装机容量的71%左右；水热型地热能供暖装机容量为7556兆瓦，占世界地热能直接利用总装机容量的10.7%。

地热能发电是地热能利用的重要方式。2015年，世界水热型地热能发电装机容量为1.26万兆瓦。冰岛地热发电量占到全国总发电总量的30%，而且全国90%的房屋采用地热供暖。美国地热发电装机容量已达3500多兆瓦，正在实施的地热能前沿瞭望台工作计划到2050年将实现为1亿家庭提供绿色用电。

目前，干热岩型地热能的开发利用正处于试验研究阶段，它是未来地热能发展的重要领域。美国、法国等国家经过近40年的探索，在干热岩勘查评价、热储改造和发电试验等方面取得了重要进展，积累了一定经验。相比而言我国起步较晚，2012年，科技部设立国家高新技术研究发展计划( 863计划），开启了中国干热岩的专项研究；中国地质调查局和青海省地勘局在青海共和盆地组织开展了干热岩调查评价。

中低温地热供暖为主、发电为辅：中国地热能产业体系已现雏形

在政策引导和市场需求推动下，中国地热资源利用已经形成了以中低温地热供暖等为主、发电为辅的格局。尤其是在水热型地热能利用方面，以年均10%的速度增长，已连续多年位居世界首位。截至2017年底，水热型地热资源供暖建筑面积超过1.5亿平方米，浅层地热能实现供暖（制冷）建筑面积超过5亿平方米。

中国地质调查局水文地质环境地质部副主任吴爱民系统阐释了中国地调局联合国家能源局、中国科学院和国务院发展研究中心等机构发布的《中国地热能发展报告（2018）》白皮书。他介绍说， “十二五”期间，中国地质调查局组织全国60多个单位3000多名技术人员，完成了全国地热资源调查，对浅层地热能、水热型地热能和干热岩型地热能资源分别进行评价。结果显示，我国大陆336个主要城市浅层地热能年可采资源量折合7亿吨标准煤，可实现供暖（制冷）建筑面积320亿平方米；水热型地热能年可采资源量折合18.65亿吨标准煤；初步估算中国大陆埋深3~10千米干热岩型地热能基础资源量折合856万亿吨标准煤,其中埋深在5500米以浅的基础资源量折合106万亿吨标准煤。鉴于干热岩型地热能勘查开发难度和技术发展趋势，埋深在5500米以浅的干热岩型地热能将是未来15~30年中国地热能勘查开发研究的重点领域。

在上世纪70年代我国著名地质学家李四光倡议开展“地热会战”的京津冀区域，正凭借地热资源禀赋和开发基础，成为中国最大的地热城市群。截至2015年底，京津冀年利用浅层地热能建筑物供暖制冷面积为8500万平方米，约占全国的20%。天津市是中国中低温地热资源利用最好的城市之一，现有地热开采井466眼，地热供暖面积3500万平方米，占全市集中供暖面积的8％，主要用于供暖、生活用水和特殊用途等。河北省雄县供暖建筑面积达460万平方米，满足县城95%以上的冬季供暖需求，创建了中国首个供暖“无烟城”，形成了水热型地热能规模化开发利用“雄县模式”。

尽管我国地热能产业体系初步形成，但我国地热能发展也存在不充分、不协调的深层次问题，亟待解决。

一是对地热能资源勘查评价和科学研究不充分。我国进行过两次全国性地热能资源评价，仅对少数地热田进行了系统勘查，研究基础薄弱，分省、分盆地资源评价结果精度较低，与发达国家相比存在明显差距。二是对地热能产业发展初期扶持的政策不充分。目前，中央和地方政府出台了一些财政和价格鼓励政策，对加快浅层地热能开发利用及促进北方地区清洁供暖具有积极的引导作用，但政策不完善，执行不到位、不充分。三是地热能产业发展不协调问题依然突出。四是地热能资源管理制度不协调，缺乏具体可落地的管理手段和措施。

增强型地热系统：国际干热岩勘探开发的前沿成果令人耳目一新

增强型地热系统（EGS），即通过水力压裂等储层改造手段从低渗透率、低孔隙度的高温岩体中提取热量的工程，是从地球深部抽取地热能量的一个复杂过程。从1973年美国芬顿山EGS项目至今，已有8个国家形成了31项EGS示范工程，累计发电装机容量约为12.2兆瓦。

深部地热探测与干热岩资源开发正成为全球地热资源开发的热点和制高点，也成为这次研讨会广泛热议的话题。

本次地热国际研讨会吸引了美国地质调查局地质矿产能源与地球物理科学中心主任科林·威廉姆斯、美国地热能前沿瞭望台（FORGE）计划干热岩项目首席科学家约瑟夫·摩尔、法国苏尔茨干热岩商业化发电项目首席科学家阿尔伯特·金特尔等国际知名专家，他们结合干热岩勘探开发工程案例，介绍了地热（干热岩）EGS场地勘查选址、钻完井、高温测井、压裂造储、大地热流数据收集、地热田三维建模、注采开发诱发微震等技术问题以及研究新成果和新认识。

中国地质调查局水文地质环境地质调查中心张森琦分享的干热岩勘查成果令人振奋。2013年以来，中国地质调查局与青海省联合推进青海重点地区干热岩型地热能勘查，在共和盆地圈定出14处隐伏干热岩体，在盆地外围圈定出4处干热岩体，总面积3092平方公里。在其中一处干热岩体——恰卜恰干热岩体实施的勘探孔，3705米孔底深处的温度达到236℃。

与会各国专家表示，干热岩勘查与开发需要攻克许多难题，以美国地热能前沿瞭望台“FORGE”计划为例，主要有：高温结晶岩中的水平井钻进技术、低成本钻进技术、硬岩钻探新型完井方法和裂隙网络压裂技术、利用原生裂隙的应力场调整方法、诱发地震的预测和管控、热—力学—化学模型、微震事件与有效储层改造的平衡等。

在高温钻井方面，国外已形成了可满足260℃的完整的高温钻完井技术体系；美国等国家在探索试验激光钻井、热熔钻井、脉冲放电钻井等技术，其中任何一种技术开发成功，都将引起干热岩钻井的革命性变化，明显降低钻井成本。

在高温固井和高温测井方面，国外形成了适用温度高达350℃的固井核心技术，而且主要掌握在斯伦贝谢等几大国际油服公司手中。据悉，相关仪器设备如高温测井仪器售价高昂，外国公司不对外销售仪器，仅提供技术服务，而且服务价格很高。

在地热监测方面，实验性项目主要集中在地热井流体监测、热储改造诱发微地震监测、地热开采环境影响监测等方面。法国公司在莱茵地堑地区实施的苏尔茨增强型地热系统采用光纤传感技术进行了持续多年的温度监测，取得许多新认识。

政策激励科技创新：典型国家地热发展的有益经验值得借鉴

会议报告显示，世界主要资源国促进地热能产业可持续发展的许多激励政策和具体做法，对我国推进地热能产业加快发展具有重要的借鉴意义。

一是立法先行，理顺地热能管理体制机制。为了支持地热能产业发展，发达国家普遍通过立法来确立地热能法律属性，明确管理权责主体，理顺政府管理体制机制。

二是政策激励，推进地热能规模化开发利用。发达国家地热能产业发展具有鲜明的政府引导与政策引领特征。美国、德国等国家均出台了包括税收抵免在内的多项税收优惠政策，对地热能开发利用项目给予一定比例的财政补贴。

三是科技创新，推动地热能高效勘探开发利用。世界地热能发展典型国家均重视科技创新，通过加大科研经费投入、设立重大科技研发计划、组织联合研发团队等方式，持续推动地热能勘探开发利用颠覆性技术攻关，助力地热能产业提质增效。

四是国际合作，助力发展中国家地热能较快发展。发展中国家也高度重视地热能产业发展，通过吸引国外资金和先进技术开发利用本国地热能。

产学研用协同攻关：打造中国地热能全产业链

我国地热能资源雄厚，市场空间广阔，发展趋势良好，是极具发展潜力的朝阳产业。如何用好地热能这一“充电宝”，构建地热能全产业链，为我国高质量绿色发展和生态文明建设高质量发展注入“能量”，是行业内外一直关注且迫切需要解决的问题。专家们在演讲中纷纷对此提出建议。

中国科学院院士汪集旸在报告中抛出了“地球充电/热宝”新概念，引起与会者极大兴趣。他认为，可以将弃风弃光所产生的能量，以及分散在城市中的发电厂、污水处理厂余热等各种“废热”能量集中起来储存于地下并按需求取出加以利用。这种地热与其他可再生能源互补综合利用、实现较高能源使用效率的“地热+”模式，为我国北方地区可再生能源综合利用提供了新思路。

吉林大学许天福教授特别对我国干热岩地热产业发展提出建议。他说，干热岩资源潜力大，研发周期长，政府要加大投入，以高校与科研院所为依托，与企业紧密合作，实现“产学研用”联合攻关。在我国西部青海、西藏地区，加强高温花岗岩型干热岩EGS工程示范基地建设，使我国在该技术领域尽快达到国际同等水平。在我国东部华北平原、松辽盆地等地区，推进沉积盆地型干热岩示范基地建设。依托EGS示范基地，实现干热岩开发利用关键技术的集成及验证，研发单井封闭性干热岩高效换热开发技术等。

自然资源部中国地质调查局副局长王昆在讲话中提出的三项重点工作可谓及时回应了人们的关切。他表示，中国地调局将重点对目前还不具备商业开发条件、技术尚不成熟的深部地热能和干热岩组织科技攻关，近期重点开展3个方面工作：

一是加快推进深部地热资源勘查。中国地调局将深部地热勘查开发摆在与天然气水合物勘查开发同等重要的战略位置，加大资金投入和工作力度，部署开展全国深部地热资源勘查。根据北方地区冬季清洁供暖的需要，优先启动北方主要城市深部热储探测，推进地热资源高效开发利用。

二是实施干热岩资源勘查与试验性开发科技攻坚战。以青海共和盆地为试验区，联合地方政府、企业和科研院所，多方协作，研究热源机制，突破干热岩探测、高温硬岩钻探、储层建造、发电等关键技术，力争实现试验性发电，建成中国首个干热岩勘查开发示范工程和研究基地，为中国干热岩商业化、产业化开发积累经验。

三是搭建地热勘查开发科技创新平台，深化国际合作交流。组织实施地球深部探测计划，打造雄安新区和青海共和地热资源勘查开发国际交流合作平台，建立地热勘查开发国家级重点实验室，联合发起国际地热大科学计划。

中国地热勘探开发利用的第二个春天已经到来。

资源、环境与生态问题已成为事关人类发展前景的全球性问题。近几十年来，随着人口急剧增长与经济快速发展，世界工业化、城市化进程不断加快，人类活动已成为全球变化的重要驱动力。在经济全球化、区域一体化不断深化的推动下，各国经济发展对相互之间资源、环境与生态的影响不断加大，人类进入了生态全球化时代。面对前所未有的重大而紧迫的全球性环境问题，世界各国在持续努力探索解决之道。党的十八大从新的历史起点出发，做出“大力推进生态文明建设”的战略决策；习近平总书记从新时代基本方略的高度提出要树立“两个共同体”理念——“人类命运共同体”理念与“山水林田湖草生命共同体”理念，为推进全球经济社会发展指明了方向，地质调查工作迎来了新的转型发展。地质调查工作如何适应与服务全球与国内生态文明建设并推动全球与区域问题的解决，亟待深入思考。

 

11990～2015年不同国家矿产资源人均开采量与消费量变化

地球系统问题的全球性与区域性

20世纪50年代以来，人类活动对地球系统影响的程度和频度发生了急剧变化，人类施加于地球系统的各种压力进入“大加速”时期，地球从全新世跨入了新的地质年代——人类世。人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化，并正在继续加剧，有可能产生不可逆转的后果。在第23届联合国气候大会上，来自世界各国的科学家发出警告：地球系统越来越抵近危险的“临界点”。

1. 全球自然资源开发从线性增长转变为指数增长，发展中国家增长尤为突出

过去的100多年，矿产、水、土地等自然资源开发经历了从线性增长到指数增长的转变。

（1）矿产资源：全球开采总量快速增长，发达国家主导矿产消费，发展中国家开采快速增加

1901年以来，全球矿产开采总量经历了缓慢增长、快速增长、稳定增长与急剧增长的变化。与1901年比较，2015年全球矿产开采总量增长了32.0倍，其中化石能源增长14.6倍，金属矿石增长41倍，非金属矿石增长49.3倍。根据开采量增长情况，矿产资源开发可划分为4个阶段：1945年以前，矿产开采量缓慢增长，年均增长0.59亿吨，人均开采量1.73吨；1946～1973年，矿产开采量快速增长，年均增长6.40亿吨，人均开采量增长到5.78吨，年均增长4.0%；1974～1997年，矿产开采增速减缓，年均增长6.15亿吨，人均开采量增至6.34吨，年均增长0.4%；1998～2015年，矿产开采量急剧增长，年均增长16.05亿吨，人均开采量增至9.01吨，年均增长2%。

近几十年来，全球矿产开采与消费格局发生了重大变化。从开采来看，20世纪90年代中期之前，OECD国家主导全球，开采量占全球的41.8%，之后开采量占全球比例不断降低，到2015年降至23.0%，并且自2007年开始由增长转变为下降趋势；金砖国家开采量快速增长，在1995年超过OECD，占全球比例由1995年的37.9%升至2015年的51.6%。从消费来看，直到2007年，OECD国家消费量呈不断增长趋势，1990～2007年平均占全球总量的52.1%，2007年之后消费量降中趋稳，近年来稳定在295.42亿吨左右，占全球比例降至2015年的36.4%；金砖国家消费量在2000年之后快速增长，年均增长6.3%，在2010年超过OECD国家，到2015年增至360.57亿吨，占全球总量的44.0%；其余国家矿产消费量保持稳定增长趋势，年均增长3.1%。

全球资源治理体系变革滞后于全球矿产开采消费格局的变化。1990～2015年，OECD国家人均矿产消费量大大高于其人均开采量，平均高出42.2%，且这一比例有增大的趋势。这表明，发达国家所开发的矿产根本满足不了其消费需求，通过进口越来越多的原矿石、矿产品与各种制成品来补充。金砖国家、其余国家人均开采量一直大于其消费量，说明发展中国家所开采的矿产在满足本国需求之外，有相当比例以原矿石、矿产品、各种制成品等形式出口。以金砖国家为例，2015年矿产开采量14.6吨/人，消费量11.7吨/人，在满足本国需求的同时，每人平均为其他国家贡献了2.9吨的矿产。目前的全球资源治理体系与发展中国家的贡献不相适应，亟需变革，以促进全球资源优化配置。

（2）水资源：开采总量保持增长态势下呈现出显著的区域分化

全球水资源开采在总量持续增长态势下呈现出显著的区域性差异。1901年～1950年，全球水资源开采量缓慢增长，由6713亿立方米增至12265亿立方米，年均增长1.3%；1951年～1980年，水资源开采量快速增长，年均增长3.2%；1981年以来，水资源开采量增速趋缓，年均增长0.8%。OECD国家水资源开采量在1980年由快速增长转变为稳定波动趋势，近年来稳定在9200亿立方米，占全球总量的23%。金砖国家水资源开采量自20世纪60年代以来保持快速增长的趋势，1960年～2000年年均增长2.4%以上，2000年以后增速有所减缓，到2015年增至17500亿立方米，占全球总量的43.7%。全球水资源开采量增长的主要原因是灌溉农业的快速发展与农业经济的持续增长。中国、印度等新兴经济体农业快速发展，加上持续的工业化和城市化，用水量有较大幅度的增长；欧盟、美国等发达经济体由于越来越多地进口工业制造产品与粮食，同时技术进步促使工业与城市用水下降，用水量自以前的增长转变为稳定或下降。

地下水开采量快速增加，部分发展中国家含水层疏干问题严重。全球地下水开采量自20世纪60年代的3120亿立方米增至2010年的9820亿立方米，增长了3倍多。与水资源类似，地下水开采亦呈现出显著的区域差异。发达国家地下水开采在经历了一段时期的快速增长后已趋于稳定或缓慢下降。例如，美国地下水开采1950年～1980年保持了30年的增长，之后趋于稳定。发展中国家地下水开采自20世纪七八十年代以来处于快速增加的态势。例如，埃及1972年～2000年地下水开采量增长了6倍。地下水开采主要集中在亚洲国家，印度、中国、巴基斯坦、伊朗、孟加拉国等5个国家地下水开采量占全球总量的53.2%。地下水开采量的快速增加导致部分地区地下水位持续下降，引发了严重的生态环境问题，如泉水消失、湿地萎缩、地面沉降、海水入侵等。

（3）土地资源：城市与农业用地持续扩展，生态空间不断萎缩

1901年～2015年，全球土地利用变化的趋势是拓荒草原与森林来扩展农业用地，开发农业用地来扩展城市和基础设施建设用地，森林、草原、湿地等生态空间不断萎缩。农业用地面积扩展趋势趋于减缓。1901年～1955年，全球农业用地面积快速增长，年均增长0.88%，占全球土地面积的比例由20.6%增至33%；1955年～2015年，农业用地面积增速趋缓，年均增长0.23%，约占全球土地面积的38.0%。从区域上看，欧盟、东欧和北美的耕地面积有所下降，而南美、非洲和亚洲的耕地面积呈扩大态势。全球森林面积不断减少。1901年～1960年，森林面积平均以每年减少0.18%的速度逐年缩小，1960年以后森林面积缩小速度减缓，年均减少0.1%。

城市化以前所未有的速度在扩张。遥感图像分析表明，全球城市面积6587.6万公顷，占全球土地面积的0.51%。城市用地占土地面积比例最高的地区是西欧（2.11%），其次是东亚（0.97%）、北美（0.72%）、东南亚（0.63%）。据统计，1950年～2015年人口大于1000万的城市群数量由2个增加到29个，人口500万～1000万的城市群数量由5个增加到45个。联合国粮农组织（FAO）估计，目前城市面积以每年200万公顷的速度扩展，80%的土地来自于农业用地。虽然城市占用土地面积比例很小，但是由于城市集聚了全球一半以上的人口，城市发展对生态环境的影响是巨大而深远的。

2. 全球生态环境恶化趋势加剧，区域分化明显

在不断加快的世界工业化、城市化进程作用下，气候变暖、自然灾害、水土污染等日益成为影响全球发展的重大生态环境问题。

（1）二氧化碳等温室气体浓度不断攀升，全球气候变化加剧

根据观测数据，大气中二氧化碳等温室气体浓度上升呈加剧趋势。1901年～1960年，大气二氧化碳浓度由296ppm增至316ppm，年均增长0.11%；1960年之后，增长速度逐渐加快，1961年～1997年均增长0.36%，1997年～2015年均增长0.55%，2015年大气二氧化碳浓度增至399.57ppm。大气二氧化碳浓度升高的主要原因是化石燃料燃烧和水泥生产排放了大量的二氧化碳。2015年化石燃料燃烧与水泥生产排放了360.2亿吨二氧化碳，是1990年的1.6倍。

发展中国家开采了越来越多的化石能源，来满足发达国家的能源消费需求。在世界经济发展竞争加剧的背景下，很多发展中国家为了获得竞争优势，降低或放松了环境标准要求，推动高耗能、高污染、高碳产业发展；而发达国家对环境标准要求不断提高，以提高本国环境质量和生活舒适度。受此影响，高碳产业可能从环境标准高的发达国家向环境标准宽松的发展中国家转移，从而导致碳排放转移。全球碳计划（GCP）对1990年～2015年二氧化碳排放量估算表明：OECD国家因消费造成的碳排放大于其生产造成的碳排放，且差值越来越大；相反，金砖国家生产造成的碳排放大于其消费造成的碳排放，差值亦越来越大。这说明，发展中国家开发了本国越来越多的化石能源，加工、制造成各种产品出口到发达国家，承担了碳排放量上升与环境污染的代价。

（2）重大突发性地质灾害呈上升趋势，经济损失快速增加

全球重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构EM-DAT灾害数据库收集了各国发生的重大自然灾害。入库灾害至少满足下列条件之一：造成10人以上死亡；100人以上受到灾害影响；政府宣布应对灾害紧急状态；政府在救灾过程中呼吁国际援助。1940年～2015年，全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害697次，造成6.5万人死亡，有记录的经济损失约89.4亿美元。上世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢，80年代以后发生频率快速增加，从80年代初的年均不足10次增加到近10年的年均18次。虽然发生频次增加，但是因灾死亡人数没有明显增长，单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的，从1970年～1979年的136人/次下降到近5年的38人/次，说明各国地质灾害防治取得了一定成效。然而，地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加，从70年代的平均每年0.14亿美元增加到近10年的平均每年1.76亿美元。

不同国家地质灾害发生与防治情况存在显著差异。美国1960年～2009年地质灾害共造成336人死亡，直接经济损失12.4亿美元（按1960年折算）。1970年以后，美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平，平均年死亡人数在4人以下；1985年以前直接经济损失呈快速增加趋势，之后直接经济损失则呈减少的趋势。墨西哥1997年以前地质灾害发生在低水平波动，平均每年发生10次左右，平均每年导致近14人死亡；1998年以来，地质灾害显著增加，平均每年发生的地质灾害增加至86次，平均每年导致50人以上死亡。尼泊尔1971年～1992年发生地质灾害频次保持稳定，多在19次上下波动；1993年以后发生频次明显增加并呈周期性波动，平均每年发生120次以上，在高发年可达380次以上。

（3）全球水土污染处于上升态势

已有数据研究表明，全球水土污染呈上升趋势，随着部分工业企业（特别是高污染企业）由发达国家向新兴市场国家转移，新兴市场国家水体和土壤面临着越来越大的污染压力。

地表水和地下水污染日趋严重。据联合国估计，全球每天大约有200万吨工农业和生活废弃物排入地表水体中，全球每年污水产生量高达1500立方千米。在发展中国家，80%的污水未经处理直接排放到河流、湖泊和海洋中。世界卫生组织统计显示，全球有8.84亿人缺乏安全饮用水，全球88%的腹泻与不安全饮用水、缺乏卫生条件有关，大部分分布在发展中国家。在快速城市化和农业种植区，地下水中的氮浓度不断上升，地下水质趋于恶化。在人类活动的作用下，孟加拉国、缅甸、阿富汗、柬埔寨、印度、中国等地区发生了地下水砷污染，影响了3500万～7500万人口的饮水安全。土壤污染问题在发达国家和发展中国家普遍存在。由于长达200年的工业化过程和现代工农业的发展，欧洲土壤污染严重。据欧盟调查，38个欧洲国家发现大约有250万个场地存在污染风险，其中有34.2万个已被确认为污染场地，需要进行修复。由于土壤污染的隐蔽性和复杂性，土壤污染问题在很多国家尚没有引起足够重视。

地球系统问题解决的理论框架 

不断加速的工业化、城市化与全球化耦合在一起对地球系统产生了前所未有的影响，促使人们必须从全球尺度去认识地球系统的变化机理；同时，不同区域或国家自然资源与生态环境变化出现了明显分化，与人类相互联系最为密切的近地表圈层资源、环境与生态问题呈现显著的区域性特征，促使人们必须从近地表圈层去认识地球系统的变化机理。在问题驱动下，随着全球观测、信息等技术进步，地球科学形成了一门新的分支——地球系统科学；在地球系统科学理论指导下，聚焦近地表圈层形成了一个新兴领域——地球关键带。

近年来，我国从生态文明建设实践出发，提出了“构建人类命运共同体”和“山水林田湖草生命共同体”的理念。“人类命运共同体”的内涵是从生态、经济、政治、合作等方面构建全球治理体系，推动形成新型国际关系和国际新秩序；在生态方面强调生态环境问题无边界，保护地球系统是全人类的共同责任。“山水林田湖草生命共同体”的内涵是按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律，统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游，进行整体保护、系统修复和综合治理。由此，学术界与政界在应对人类面临的地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。

1. 地球系统科学：服务构建人类命运共同体

地球系统科学把地球看成一个由相互作用的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层构成的统一系统，重点研究各组成部分之间的相互作用，了解整个地球系统的过去、现今及未来的行为，为全球生态环境问题的解决提供理论基础与对策方案。上世纪80年代以来，地球系统科学以全球气候变化研究为重点，技术方法不断发展，研究内容不断丰富，研究体系日趋完善与成熟。

 

地球系统问题解决的理论框架

（1）以观测、机理、建模与解决方案为重点，地球系统科学研究取得重大进展

地球系统观测网不断扩展与升级，地球系统监测能力不断增强。美国NASA于1991年建立地球观测系统（EOS），利用卫星与其他手段对全球陆地表面、生物圈、地球空间、大气以及海洋进行长期观测；EOS之后，启动了地球系统任务（ESM），加深对气候系统与气候变化的认识；2017年，启动了下一代联合极轨卫星系统，用于天气预报和环境监测。美国地质调查局自1972年起陆续发射LandSat系列卫星，用于探测地球资源与环境，包括调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源，监视农、林、畜牧业和水利资源利用，监测自然灾害和环境污染等。法国国家空间研究中心自1986年开始研发SPOT系列卫星，进行土地利用/覆盖变化、植被监测、自然灾害评估等。欧盟与欧洲航天局自2005年资助地球观测计划——全球环境与安全监测系统（GMES），由遥感卫星与陆地、海洋、大气等监测传感器组成，2013年更名为“哥白尼计划”，以扩大地球观测计划在公众中的影响力。

地球系统变化与过程机理研究不断深化，揭示了地球系统要素不同时空尺度下的变化规律与影响。地球系统变化包括大气过程、海洋过程、陆地过程、冰冻圈过程等，这些过程相互影响、相互作用。由于碳循环是地球系统物质和能量循环的核心，全球碳循环及其对全球变化的响应研究一直是被广泛关注的前沿问题。人们对岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制有了深入的认识。人们认识到土地利用、覆盖变化是造成全球变化的重要原因，很多学者对土地利用变化引起的区域气候、土壤、水文、地质等因子变化及其对生态系统影响进行了大量研究。针对全球变化的生态系统影响，学者从植物群落、植物生理生态、地下生态、水生态系统、生物入侵、生物多样性等方面开展了深入研究。

先后建立了多个地球系统模拟模型，地球系统变化预测能力大幅度提升。上世纪80年代以来，很多研究机构陆续开展了大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等地球系统模拟模型的研发和应用。2000年美国NASA提出构建地球系统建模框架ESMF，包括核心框架、天气及气候建模、数据同化应用等，为地球系统建模提供了一个标准的开放资源的软件平台。ESMF发展至今，已经拥有40多个模型，包含大气圈模型、大气动力学/物理学相关模型、海洋模型、陆地和陆表模型、水文学/分水岭模型等。欧洲提出了欧洲地球系统模拟网络（ENES）计划，包括地球系统模拟集成和气候资料存储与分发两个计划，目标是建立一个高效的欧洲地球系统模拟和气候预测系统进行集成模拟研究。日本在上世纪90年代启动了“地球模拟器”计划，于2002年研制成功，并在国际上率先开展了超高分辨率的全球气候系统模式的发展和模拟研究。中国科学院开发了地球系统模式CAS-ESM，集成了大气、陆面、陆冰、海洋、海冰等分量模式。

应对全球变化提出了系列减缓、适应方案，服务制定政策、编制规划和措施决策。基于地球系统观测、机理研究与模型模拟预测，开展全球变化的适应与可持续发展研究是地球系统科学研究的重点之一。2015年，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》，将所有国家都纳入了呵护地球生态确保人类发展的命运共同体当中，目标是把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内努力。越来越多的研究强调通过人类自身行为的改变，主动适应地球系统变化；通过土地系统和景观的重新设计，协调生态系统服务和人类福祉之间的相互关系；通过社会-经济-环境可持续性的综合协同，降低地球系统变化的风险。

（2）促进自然科学与人文科学融合和推进更加平衡的多学科集成，成为地球系统科学发展的未来趋势

国际科学理事会（ICSU）于2010年提出了面向全球可持续发展地球系统科学面临的5大挑战：一是如何提高对未来环境条件及其影响预测的实用性；二是如何发展、增强和集成必要的观测系统用以管理全球和区域环境变化；三是如何预见、识别、避免与管理破坏性全球环境变化；四是采取什么样的制度、经济和行为变化以迈入全球可持续发展路径；五是如何在技术研发、政策制定与社会响应中鼓励创新来实现全球可持续性。

面临这些重大挑战，地球系统科学将会从自然科学主导的研究转变为有广泛的科学和人文领域参与的研究，从单学科主导的研究转为更加平衡的多学科集成研究。“未来地球计划”未来10年将集中在3个方面：动态行星地球——观测、解释、了解和预测地球、环境和社会系统趋势、驱动力和过程及其相互作用；全球发展——获得管理食物、水、能源、材料、生物多样性和其他生态系统功能和服务所需要的知识；可持续性转型——了解转型过程与选择，评估跨部门和跨尺度的全球环境治理与管理战略。

中国所提出的构建人类命运共同体理念，得到了国际社会的高度认可。这一理念被联合国纳入相关决议，与“未来地球计划”等一起共同引导与推进全球生态文明建设。

2. 地球关键带理论：服务构建山水林田湖草生命共同体

地球关键带是指异质的近地表环境，岩石、土壤、水、空气和生物在其中发生着复杂的相互作用，在调控着自然生境的同时，决定着维持经济社会发展所需的资源供应。地球关键带科学为近地表圈层地球系统研究提供了一个整体框架，在此框架内开展全面、系统、持续、深入的跨学科研究。可以说，地球关键带科学是地球系统科学在近地表圈层的具体实现，为地球系统科学提供区域理论基础并服务于区域与全球可持续发展。

（1）融合地质、水文、土壤、生态等学科，地球关键带科学快速发展

通过探索，地球关键带科学形成了一条整合研究的技术框架：循环上升的调查-监测-研究体系。通过调查、监测和研究的循环进行，不断深化对关键带及其过程时空变化规律的认识；在此基础上，通过对图件、数据和成果集成分析，针对管理者、科学家、社会公众等服务对象生产各种产品，将关键带研究成果最大程度地传递给社会。

调查是了解地球关键带组成与结构的基础，也是部署监测和开展建模的基础。2012年，美国地质调查局发布了其核心科学体系科学战略（2013～2023），明确将地球关键带作为其研究的核心靶区，提出针对关键带的结构和过程进行调查，建立关键带3D/4D地质框架模型。针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题，欧盟委员会发布了土壤保护主题战略，将传统的1～2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究。关键带调查的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”这一基本科学问题。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究，分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。

监测是了解地球关键带随时间变化的基础，为建模提供所需的输入数据和校正数据。美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划，先后建立了10个关键带观测站，以流域为单元，对关键带各种要素进行长期观测。德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目，先后建成了4个陆地环境观测站，为区域尺度气候变化研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。法国则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站，建设关键带观测设施，以流域为单元对关键带要素进行观测。欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目，选择4个典型地点建立了地球关键带观测站，将土壤监测作为长期观测的重点。

建模对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用，始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如，美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型，定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类：一类是描述单个过程的数学模型，一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型。对于前者，目前已建立了较为成熟的模拟模型；而对于后者，是关键带建模的重点和难点，尽管近年来做了很多探索工作，耦合模型还远不成熟，仍在不断发展中。

（2）随着地球关键带科学的形成与发展，或将促使地球表层研究发生科学变革

地球关键带将与经济社会最密切的近地表环境作为独立的开放系统，为区域资源、环境和生态问题研究提供一个完整的系统框架。地球关键带科学研究尚处于探索阶段，近年的进展表明地球关键带科学有潜力促使地球表层研究发生科学变革，为经济社会面临的气候变化、生态系统管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。未来地球关键带科学研究发展方向包括4个方面：开发一个统一的地球关键带演化理论框架；开发耦合的系统模型来探究地球关键带服务；开发一个集成的数据和测量框架并进行验证；建立多学科集成的地球关键带观测站。

从国内生态文明建设的实践中，我国提出了“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念。在内涵上，地球关键带与山水林田湖草异曲同工，前者侧重理论，后者侧重实践，目标均是推进区域生态环境治理。地球关键带科学是山水林田湖草系统治理的理论基础，后者则是前者与实践相结合的应用体现。地球关键带科学与山水林田湖草生命共同体理念共同构成了区域生态环境治理的理论框架，共同推进区域可持续发展。

对地质调查工作的思考

地球系统问题得到了政府与学术界的高度关注。在社会治理层面，围绕人类社会持续发展需求形成了“两个共同体”理念——人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体。在学术层面，随着全球观测、信息等技术的进步，以问题为导向，地球科学形成了新的分支——地球系统科学，聚焦近地表圈层衍生了“地球关键带”新领域。由此，政府与学界在应对地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。地质调查工作应树立人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体理念，以地球系统科学理论为指导，以地球关键带为重点，加强调查、监测与机理研究，加强综合评价，服务和支撑生态文明建设。

一是以地球关键带为重点加强综合调查评价。将地球关键带作为地质调查工作的重点靶区。按照统一的技术规范和标准，开展不同尺度的专业性基础性地质调查，充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性，建立地球表层三维地质框架模型。充分利用现代信息、网络、大数据等技术，加强区域问题综合评价，形成基础扎实、数据可靠、形式多样的综合评价产品，服务区域生态治理与自然资源综合管理。

二是以服务生态保护修复为目标加强生态地质调查。根据自然资源管理与生态保护修复需要，选择典型地区探索开展生态地质调查，形成生态地质调查技术规范。根据自然资源勘查开发的源头保护、利用节约与破坏修复全过程需要，推进不同尺度生态地质调查，提出生态保护修复地质解决方案。

三是以服务全球资源治理为重点加强全球问题合作研究。以“一带一路”倡议为抓手，加快推进矿产资源勘查开发国际合作，加强产能合作，促进全球资源优化配置。立足我国优势，在前沿与关键领域，策划实施地学大科学计划，以全球岩溶动力系统资源环境、地球化学调查、青藏高原特提斯演化与资源-环境效应等为重点，推进国际地学大计划合作。

四是以资源环境要素为重点加强地球系统探测与监测。采用卫星遥感、航空遥感等对地观测技术，定期采集全球与区域资源环境要素数据。协调、整合、新建观测站点，形成地球关键带综合监测网。开展区域自然资源数量、质量与生态综合监测，及时提出预警。围绕深部资源勘查开发与灾害防治需要，加强地壳深部探测。

五是以提升自然资源管理决策支撑能力为重点加强地质大数据建设。整合现有地质、资源、环境、生态等调查数据，构建地质大数据核心数据库体系。建立资源环境要素数据动态更新机制，实现地质大数据与自然资源管理需求在时空上的契合。与经济、管理、社会等相关基础数据无缝链接，为自然资源管理与资源环境治理提供全方位支撑。

 

地球关键带研究的调查-监测-研究循环体系框架

六是以过程机理研究为基础加强综合评价。基于三维地质框架模型，加强地球系统物理过程、化学过程、生物过程的机理研究，建立地球系统或地球关键带模拟模型。基于机理模型，考虑不同社会经济发展情景，对所面临的问题进行综合评价，有针对性地提出地质解决方案。

（作者单位：自然资源部中国地质调查局发展研究中心）

大陆地壳的形成与演化是固体地球科学领域的核心科学问题之一。大陆地壳生长是指幔源岩浆及其分异产物通过各种地质过程添加到陆壳中，导致陆壳面积和体积的增加。俯冲-增生是大陆地壳生长的主要方式，但是，俯冲作用可以导致地壳生长，也可以造成地壳消亡。因此，出现板块构造以来，特别是显生宙以来，是否发生了显著的大陆地壳净生长，仍旧是一个存在争议的科学问题。中亚增生造山带被视为全球最大、最典型的显生宙增生造山带，其中发育一系列具有前寒武纪基底的微陆块。这些卷入了增生造山带的微陆块是否发生了显著的地壳生长？新生陆壳是否大量被保存？保存的机制是什么？研究上述问题，对于精确评估中亚造山带显生宙地壳生长的规模、正确认识增生造山带地壳生长和保存的机制，都具有重要意义。

自然资源部中国地质调查局地质研究所王涛研究员研究组长期在中亚造山带开展花岗岩和地壳生长方面的研究。研究组以大区域岩浆岩数字化编图、同位素填图为主要手段，试图揭示这一巨型造山带内不同类型的地壳（年轻地壳、古老地壳、混合地壳等）的时空分布和形成机制。针对前述的科学问题，研究团队中黄河副研究员、王涛研究员、童英研究员及其合作者选择中亚造山带西段的伊犁地块作为一典型的微陆块进行重点解剖，系统整理了出露于伊犁地块及邻区花岗岩和长英质火山岩的空间分布、年代学、主量与微量元素和Hf-Nd同位素等特征。在此基础上，开展了花岗岩和长英质火山岩的Hf-Nd同位素填图（图1），并总结其时空变化的趋势（图2）。得到以下主要结论：

（1）通过同位素填图，查明了伊犁地块及邻区的新老地壳物质分布架构。在伊犁地块南北缘靠近缝合带的区域，分布相对古老地壳物质，长英质岩石Hf模式年龄为1.0~1.4 Ga。而在地块中心阿吾拉勒山一带则大量发育年轻地壳，长英质岩石Hf模式年龄普遍低于1.0Ga，局部低至0.6 Ga。从时间演化的角度，现有资料揭示在古生代，大陆地壳物质再循环（continental reworking）和大陆生长（continental growth）伊犁地块及邻区交替发生。

（2）厘定伊犁地块南北两缘的古洋盆（均为古亚洲洋的分支）的两期俯冲作用（第一阶段：~460 Ma—~395 Ma；第二阶段：~375 Ma—~310 Ma）。其中，伊犁地块北缘的岛弧岩浆作用在~350 Ma发生了从向陆迁移到向洋迁移的转换（图2a），即大洋俯冲（北天山洋）的方式，从前进型俯冲（advancing subduction）转换为后撤型俯冲（retreating subduction），且板片后撤伴随着显著的上覆岩石圈伸展、弧后盆地发育。同样，在伊犁地块南缘，岩浆岩时空分布模式记录了在~420 Ma和~350 Ma两次古洋盆（南天山洋）俯冲方式从前进型到后撤型的转换，且泥盆纪末期—早石炭世的板片后撤同样导致弧后盆地的发育（图2b）。

（3）伊犁地块南北洋盆的最终闭合均发生在晚石炭世。在南侧，古南天山洋的闭合跟随着大陆板块之间的“硬碰撞”。而在北侧，伊犁地块北缘与一不成熟/新生岛弧发生了“软碰撞”。从Pangea超大陆汇聚的视角观察，伊犁地块南缘和南天山造山带属于Pangea超大陆的“内造山带”（internal orogen）的一部分。而由于准噶尔残留洋的存在，伊犁地块北缘和北天山造山带在古生代晚期的特征更接近于“外造山系统”（external orogenic system）。

（4）通过同位素填图和区域岩浆事件的综合研究揭示伊犁地块是一个在古生代被显著“再更新（rejuvenation）”的古老微陆块。本次研究显示，在伊犁地块及邻区，大洋板片后撤是导致显生宙地壳生长的主导性因素。这一长期的大陆“再更新”过程，同样发生在中亚造山带其他的微陆块中。一系列山湾构造的发育（如哈萨克斯坦山湾构造、图瓦—蒙古山弯构造），可能对中亚造山带中新生地壳的保存发挥了至关重要的作用。

本研究表明，卷入了中亚增生造山带的微陆块发生了显著的地壳生长，其新生陆壳被大量保存，并指出了山弯构造对微陆块内部新生地壳保存的重要作用。研究成果对认识增生造山带微陆块内部地壳生长与保存的机制有重要意义，展示了通过大区域岩浆岩同位素填图探索重大科学问题的潜力，也为支撑地勘单位和矿业企业在伊犁地块及邻区开展深部地质研究与找矿提供了新的研究思路和重要的基础资料。本研究得到国家重点研发计划项目（2019YFA0708601和2017YFC0601305）、国家自然基金重点项目（41830216）和地质调查项目（DD20190001）的联合资助，也是对国际地学计划IGCP662项目的贡献。相关成果发表在国际地学权威期刊《Earth-Science Reviews》上：Huang, H.*, Wang, T.*, Tong, Y., Qin, Q., Ma, X.X., Yin, J.Y., 2020. Rejuvenation of ancient micro-continents during accretionary orogenesis: Insights from the Yili Block and adjacent regions of the SW Central Asian Orogenic Belt. Earth-Science Reviews 208, 103255.

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2020.103255

 

 

近日，自然资源部中国地质调查局地学文献中心获悉，2019年9月10日，美国地质调查局发布了《阿拉斯加北坡未探明天然气水合物资源量评估报告》，利用新获取的3D地震资料以及对含天然气水合物储层的特性的更深入认识，对阿拉斯加北坡冻土带赋存的潜在天然气水合物矿床进行了更准确的资源量评估。评估结果表明，该地区天然气水合物矿床的平均技术可采资源量为1.5万亿立方米天然气。

这次评估是对美国地质调查局2008年相关工作的更新，当时的评估结果表明阿拉斯加北坡的未探明天然气水合物技术可采资源量为2.4万亿立方米天然气。

此次评估采用的方法是美国地质调查局针对常规油气资源量评估建立的基于地质条件的标准化方法。一是将用于评估的总天然气水合物含油气系统划分为3个评价单元；二是利用建立的地质模型确定和表征含油气系统的各个因素（天然气水合物稳定条件、含天然气水合物储层以及气体来源和运移），三是利用可控制天然气水合物相平衡的因素来确定天然气水合物稳定带的分布，本次评估仅对冻土带底面之下和天然气水合物稳定带底面之上之间的含天然气水合物层段进行了评估，未考虑天然气水合物之下可能圈闭的游离气；四是对各个评价单元中未探明天然气水合物矿床的规模和数量；五是对不同概率下的资源量进行计算。

计算结果表明阿拉斯加北坡3个评价单元的天然气水合物总平均资源量为1.5万亿立方米，但该评估结果具有较大的不确定性，对该地区潜在天然气水合物资源的勘查还处于不成熟的阶段，天然气水合物的产能尚存在疑问。

美国地质调查局天然气水合物资源量评估工作给我国相关工作的启示有三点，一是应充分利用油气行业已开展的地质调查及勘探/生产井钻进和测量工作获取的地震、测井、岩心等资料；二是应进一步明确控制天然气水合物矿床赋存情况的相关因素；三是应准确预测未探明天然气水合物矿床的规模和数量。

 

青海地质工作者在施工完成后回填恢复土地

  

青海地质工作者进行植被揭层养护

 

阅读提示

地质勘查工作必然要与生态环境保护发生矛盾吗？如何从根本上解决矿产勘查环境恶化的痼疾，在地质矿产工作低迷的大环境下重拾信心，走出一条快速发展的新路？或许，从近日在北京召开的全国绿色勘查工作经验交流研讨会上，从一个个推进地质勘查与生态环境保护协调发展的新思路、新技术、新举措中，人们可以寻找到答案。

 

这是一场会聚政府部门、行业协会、国有地勘单位、矿业企业、科研单位、公众媒体的交流研讨会，也是一场凝心聚力、提振信心、携手共进的动员宣传会。在会上，人们分享了来自青海、贵州、四川等地绿色勘查的宝贵经验，了解了最新的绿色勘查技术与装备，更深深体会到了地勘工作在我国生态文明建设中必须担负的责任和使命。

地勘行业的绿色大潮势不可挡

国土资源部地质勘查司司长王昆引用德国哲学家雅斯贝尔斯的名言为研讨会开篇。他说，绿色勘查也应该像教育一样，是“一棵树摇动另一棵树，一朵云推动另一朵云，一个灵魂唤醒另一个灵魂”。50多年前，《寂静的春天》犹如旷野中的呐喊，用它深切的感受、全面的研究和雄辩的论点改变了历史的进程，使环保进入了公众视野，开启了全球的环保运动。今天，我们也是一棵棵树，正在用绿色的枝叶，摇曳呼唤着绿色环保思想为地质勘查工作带来一场从内到外的重要变革。

王昆所说的“一棵棵树”，是指一些绿色勘查典型单位以及来自他们的探索实践：青海省国土资源厅正在推行绿色勘查开发年活动；青海省有色地勘局在多彩地区铜多金属矿整装勘查项目中切实融入生态优先理念，在矿产勘查与生态保护协调统一方面形成了可复制的多彩模式；贵州西南能矿集团已获得突出效果的绿色勘查示范；成都探矿工艺所研发的一基多孔、一孔多支等绿色钻探技术；国土资源储量评审中心围绕绿色勘查标准规范所进行的研究；中国矿业联合会就海外绿色勘查经验的集纳和分享等。

显然，这些行动汇集在一起，已经逐渐形成了地质勘查行业的绿色大潮。在今年5月10日召开的中国地质矿产经济学会2016年地勘局长座谈会上，一份《绿色勘查行动宣言》发出了地勘行业共同的心声：地勘行业要坚持生态保护优先，努力做先进理念的领跑者；要坚持推行绿色勘查，努力做建设美丽中国的践行者；要坚持依靠创新驱动，努力做保护生态和保障资源的双赢者；要坚持像保护眼睛一样保护生态环境，努力做大自然的呵护者。

思想决定行动。据王昆介绍，当前我国已经开始从顶层设计方面规范、扶持、引领绿色勘查，不仅在《固体矿产勘查工作规范》中增加了绿色勘查的要求，还将对储量技术标准进行调整——改掉不合时宜的，提升标准过低的，增加先进适用的，鼓励创新领跑的，考虑在过渡期出台《关于在地质勘查工作中加强生态环境保护的指导意见》，以满足应急性需要。同时，在找矿突破第三阶段中从布局上对全国的找矿工作进行了调整，国家级整装勘查区全面退出自然保护区，并在矿种上更注重地热、煤层气、页岩气、石墨、锂等清洁能源和战略性新兴产业矿产的勘查。

王昆认为，绿色勘查的核心就是把之前粗放型的勘查升级为生态型的勘查，身处其中，无论是政府部门、勘查单位、技术研发团队，都需要各司其职，积极行动。“在矿产勘查的生态化进程中，我们都是一棵树，要从自己的职责出发，摇动、推动、唤醒行业中的每一个人，共同让地质勘查走向生机盎然的绿色。”

青海“生态立省”迫使地勘转型升级

会上，50多位代表共同聆听了来自基层实践最鲜活的实例。

青海省国土资源厅副厅长李志勇告诉大家，实施绿色勘查是构建和谐地勘必由之路。

青海省地处青藏高原东北部，“三江源”地区被称为“中华水塔”，生态系统脆弱，是国家生态保护与建设的战略要地，也是重要的水源地和生态屏障，在维护国家生态安全中具重要作用。为此，青海省委省政府把生态保护作为青海省的特殊责任，提出“生态立省”战略，全力推进包括地质勘查在内的诸多工作的“生态化”。2014年，青海发布了《青海省主体功能区划》、开展生态文明先行区创建，实施国土空间利用管制，有序推进生态保护建设工程，改革生态保护制度。同时，对地勘工作过程中生态环境保护的要求也越来越高。

显然，面对这样的情势，地勘工作不转型升级就无法持续发展。据李志勇介绍，青海绿色勘查的做法主要有三点：

其一，优化地质矿产勘查工作部署。调整了2015年~2020年的《全省找矿突破战略行动实施方案》，优化地勘工作布局，取消整装勘查区2个、重点矿产勘查区11个，调整范围整装勘查区2个、重点矿产勘查区9个。工作重点区域调整至东昆仑、柴北缘、阿尔金等地区，原先在自然保护区核心区、缓冲区设立的探矿权、采矿权则一律退出。

其二，分类处置涉及自然保护区的地勘项目及矿业权。除基础性、公益性调查项目外，对4宗财政出资的地勘项目全部结题并注销探矿权，退出面积221.61平方公里；从2015年起，全面停止了三江源、祁连山地区省地勘基金项目设置和商业性探矿权投放，共取消设置省基金项目27个，取消投放探矿权10个；商业性探矿权全部停止勘查活动，按照“尊重历史、稳妥有序”的原则，采用依法依规、分类处理的方式进行处置，逐步退出自然保护区。

其三，将2016年定为“绿色勘查开发年”。共筛选安排省地勘基金绿色勘查示范项目10个，并在7个示范项目中同步开展绿色勘查专题研究，总结提升近几年地勘工作中一些好的经验和做法，探索建立绿色勘查工作管理制度及相关工作规范。

“通过一系列措施，青海的绿色勘查理念和生态环境保护意识得到了增强。地勘单位积极开展绿色勘查，探索建立绿色勘查制度规范。各项目均建立了绿色勘查相关制度，制定了野外工作生态环境保护措施，并将环境保护工作纳入了项目日常管理工作中。”李志勇告诉大家，绿色勘查大大推动了地勘外部环境的改善，在多彩整装勘查区，地勘队伍通过草皮恢复、垃圾管理等措施，得到了当地基层政府、牧民群众的信任和支持。甚至在玉树州治多县政府“虫草采挖前，外地单位一律不得进场”的情况下，地勘单位人员、机器设备特许提前进场开展地勘工作。地方牧民对环境恢复治理非常满意，很多人已不再参加破坏草原面积测量和恢复治理验收，对地勘工作人员表示出充分的信任。

“推进矿产资源绿色勘查开发，既是国家发展的战略需要，也是生态环境保护推动经济社会发展的客观需要，更是新常态下做好地质矿产勘查工作的现实需要，是化解矛盾、维护矿区社会稳定、推动矿产资源勘查开发持续发展的有效途径。”李志勇说。

谁说地质勘查与生态保护之间矛盾重重？青海经验证明，只要在地勘工作中坚持做到“生态保护第一，尊重群众意愿”，地勘工作就能在新形势下获得充足的发展空间。

“绿色”是现代地勘企业的生命线

如果说李志勇讲述的是政府与国有地勘单位在国家高度重视生态文明建设大背景下势在必行的思考和行动，那么，西南能矿集团股份有限公司董事长李在文则阐述了现代化地勘企业在社会价值、企业责任、可持续发展等方面对绿色勘查的内在需求。

他说，西南能矿集团是贵州省委、省政府为推进全省资源配置体制改革、加快资源优势向经济优势转化、促进矿产资源产业一体化发展而建立的省管大型国有企业。集团组建于2012年，正赶上生态文明建设的大潮，因此，其一“出生”便把生态放到了事关生存和发展的重要位置上。

去年，按照习近平总书记去年视察贵州提出要守住“生态和发展”两条底线的要求，西南能矿集团在“十三五”规划中提出了建设“生态环保型绿色能矿、科技创新型智慧能矿、资本运营型金融能矿”的转型升级目标任务，并在今年年初启动了绿色勘查示范项目建设：从50多个勘查项目中，组织5家地质勘查单位的7个项目作为绿色勘查示范项目，开展绿色勘查。

“我们在示范项目的实施中，十分注重地质勘查与生态环保相结合、与转型升级相结合、与扶贫帮扶相结合、与标准化机台建设相结合，在方案设计、设备选型、钻机施工全过程，坚持绿色勘查理念，全面促进地质勘查与生态环境和谐发展。”

李在文告诉大家，通过半年来的探索，西南能矿在绿色勘查方面已经取得了初步成效。

一方面通过最大限度减少土地使用，减少钻探工地“三废”排放，开展复垦复绿，实施节能降耗，大幅降低了对生态环境的破坏。如：优化设计合理避让林地耕地，采用浅钻代替槽探，减小对土地植被的破坏；钻探机场占地面积由平均120平方米减少到70平方米；搬迁道路用地面积仅为原大型设备的30%；在钻探工地铺设防渗土工布，搭设钢网，实现了土地零污染；工程完工后，对开挖地段按原地类进行恢复，播散草种，种植树苗，进行复垦复绿工作，复种的庄稼生机勃勃，苗木郁郁葱葱。

另一方面，通过优化勘查方案，实施设备模块化、轻型化、集成化、信息化，大大提高了工作质量和效率，不仅提高了找矿效果，而且使勘查周期和征地、搬迁成本有所下降。

更重要的是，得益于示范项目，西南能矿形成了《绿色勘查钻探施工机场管理办法》、《绿色勘查钻探施工现场质量管理体系》等系列制度，以及《绿色勘查技术标准》、《绿色勘查预算定额》等绿色勘查标准，相应的绿色勘查企业管理体系正在建立，使以环保、高效、和谐、法治为主要内容的“绿色发展”理念，真正成为西南能矿员工入脑入心的重要行为准则。

李在文认为，要想在贵州能矿产业发展中当好“龙头”，西南能矿就要敢于担当、敢于创新、敢于示范带动。“有人说绿色勘查是自己给自己套上枷锁。可我们认为，绿色发展既是我们的社会责任，也是自身发展的需要。只有绿色发展，才能实现经济效益、社会效益、生态效益的统一，才能实现能矿产业的提质增效和转型升级。在我看来，绿色勘查绝不是政府强制的产物，而是企业从自身发展需要出发作出的正确选择。”

“绿色勘查是现代地勘企业发展的生命线。”李在文坚定地表示。

应尽快建立绿色勘查技术体系

中国地质调查局探矿工艺研究所副所长李子章介绍了近几年该所为绿色勘查提供的技术支撑。

他说，绿色勘查是一项系统工程，需要集成创新、综合研究采用多项技术进行解决。作为我国探矿工程技术的专业研究所，钻探工艺所组建了绿色勘查技术团队，加强了技术研发和应用示范，开展了“高原生态环境脆弱区综合钻探技术应用示范”等项目，在四川若尔盖高原和青海等生态环境脆弱区取得了很好的效果。

同样来自探矿工艺研究所的吴金生告诉大家，目前，在探矿工程中，对环境影响较大的因素主要表现在两个方面：一是工程的实施对植被的破坏，如槽探工程、钻井基台修建、交通道路修建和物资的搬迁等；二是施工过程中，泥浆、粉尘和“三废”对环境的污染。所以，目前研究采用的技术方法也是从“减少植被破坏、降低环境污染”两个方面入手，实现绿色勘查。

吴金生说，减少植被破坏的技术方法，主要有这样几个：

一是“以钻代槽”，即用浅钻代替槽探，同时应用空气潜孔锤跟管取芯钻进方法，解决了常规方法效率低、在复杂地层成孔困难等问题；二是利用定向钻进技术，实现“一基多孔、一孔多支、一孔多用”，从而减少基台的数量、道路修建和物资搬迁工作，这也是中深孔钻进中实现绿色勘查有效的技术手段；三是采用模块化、轻便钻探设备及机具，便于人工搬迁和减少基台面积，为此他们还专门研制了一种轻便、多功能的履带式钻机；四是改变物资搬运方式，减少道路修建。

降低环境污染的技术方法主要有：

采用环保泥浆，减轻对环境的影响。对此，他们特别提倡使用生物聚合物环保泥浆体系，除具有抑制、防塌、润滑、封堵等钻探性能外，还能满足生物自然降解的特性，不破坏外界的酸碱平衡，无毒性，避免了泥浆组分以及废浆液对环境污染。

对废泥浆进行无公害处理。对于没有回收利用价值的废浆液，禁止直接排放，现场进行三级净化无害化处理；对于有利用价值的泥浆，使用泥浆罐和管汇连接等方式实现循环利用。

减少空气钻进粉尘的影响。如，从粉尘产生的源头进行控制，做好钻探设备连接的密封，增设孔口除尘装置，避免扬尘；对岩芯取样布设防尘罩，及时清理岩屑；在施工场地洒水，防止地面粉尘二次起扬。

“技术创新是推动绿色勘查的不懈动力。现有的技术可以解决一部分问题，但还不成熟，要不断探索新的技术、新的方法和新的工艺，逐步形成绿色钻探技术体系。”李子章如是说。

西南能矿建设工程有限公司董事长黄继平曾经在钻探队当了8年的队长。他认为，在地质勘查工程中实现绿色环保的目标，设计是前提，工艺是基础，设备是关键。目前，该公司作业区生态环境脆弱、人文环境复杂，而他们在施工中采用的“以钻代槽”、“定向钻探、斜孔钻探”、“一孔多支、一孔多用”等方法都取得了明显成效。同时，他们还普遍采用了模块式便携式钻机和组合式动力设备，满足了钻探孔深1000米~2000米的设计要求。

中国地调局地科院勘探技术研究所所长张金昌表示，推广绿色勘查需要国家大力发展有效保护生态环境、提高勘查效率的技术。其中有三个关键点：深入人心的绿色理念、相应的标准和规范、持之以恒的技术创新。近几年，勘探所围绕绿色勘查研究推出了适合西部高原地区轻便钻机、高精度对接井技术等创新性成果，大大提高了钻探取芯的效率。他认为，地勘行业也需要颠覆性的创新，或许在不久的将来就会用微波、用孔内机器人代替现在的钻头钻杆，为传统地勘工作带来一系列革命性的变化。

推进绿色勘查还需要解决诸多问题

尽管在全国地勘行业推广绿色勘查已成为政府、行业协会和许多地勘单位、矿业企业、科研院所的共识，但一些实际的难题仍然横亘在管理者和项目实施者的面前。

大家普遍关心的一个问题就是勘查成本的提升。

青海省有色地勘局副局长肖积图谈到，要进行绿色勘查，就必须有生态环境方面的投入，这将直接导致勘查成本的增加。而且，现行项目预算费用标准已完全不能满足绿色勘查的需要。如高寒草甸草原植被恢复费标准为2890元/亩，实际恢复费用则达到6000元/亩左右，加之工作区道路修建和为当地群众修建道路始终未纳入预算标准，大部分均需要从其他经费中支出，致使地勘单位负担较大。

青海省这几年的探索实践表明，成本与以往相比大概会高于10%。肖积图希望一方面基层单位积极提高自身的技术水平和管理水平，降低绿色勘查的成本；另一方面，政府相关部门调研，按照实际情况研究提高勘查预算的标准。

“企业都是要追求最大利益的。在目前法律法规没有明确要求的情况下，勘查成本的加大已成为许多地方商业性矿产勘查工作难以推进的重要因素。”李志勇这样认为。

另一个问题是国家层面绿色勘查标准的缺失。

对此，青海省有色地勘局地质矿产勘查院总工程师王凤林结合实际工作举例说明。比如，除近几年颁发的钻探类几项规范规程对环境保护有较具体要求外，大多数现行标准未有环境保护方面的要求，地质勘查中及结束后的地质环境恢复治理与土地复垦的相关要求，也没有纳入《矿山地质环境保护与治理恢复方案编制规范》中。再比如，现有相关勘查技术规范中没有纳入绿色勘查的诸多新方法、新技术，也没有增加“以钻代槽”等绿色环保施工内容，无法计算资源量。他希望国土资源部在向全国推广“绿色勘查”的同时，应组织专门力量开展不同地区、不同地貌环境下绿色勘查方法技术系统研究，编制绿色勘查规程，为绿色提供技术支持。

“国土资源政府部门将围绕生态文明建设做好服务工作，帮助地勘行业尽快适应环境、法律、市场的最新要求。而地勘行业的每一个人，也要行动起来，在各自的实践工作中播撒绿色的种子。”王昆呼吁，“推进绿色勘查，我们不要等待，不要嫌小，不要照搬，更不要心急。相信在中国，地质勘查的绿色时代终将来临。”

近年来，大宗矿产、稀缺有色矿产供需矛盾日益突出，尽快实现找矿重大突破已成为新形势下地质工作的重大使命。在2016年召开的全国科技大会上，习近平总书记提出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”，政府高度重视深部找矿工作，实施全国危机矿山接替资源勘查专项、老矿山深部与外围找矿项目、国土资源大调查部署了一批示范项目，社会资金加大对矿山深部找矿的投入……

随着地质科技的日新月异，深部找矿已成为可能，并已成为实现重大突破的必由之路。深部找矿成效明显，展示了巨大的找矿潜力。那么，深部找矿究竟是多深呢？深部找矿是“盲目”找矿还是有规可循呢？带着这些疑问，《中国矿业报》记者前不久专访了自然资源部矿产勘查技术指导中心矿山地质处处长、教授级高工庞振山。

 

各国矿山开采深度对比图

《中国矿业报》：习近平总书记提出了“向地球深部进军”，如今大家也频频提及“深部找矿”，那么，到底多深才算“深部”呢？

庞振山：“深部”是一个相对的概念，没有必要限定一个绝对深度。深部找矿是指在已知矿体的深部或外围，寻找同类或不同类型的矿床，或在没有已知矿床地区寻找盲矿体或被掩盖的盲矿体。深部找矿是矿下找矿或矿外找矿，其深度可深可浅。

《中国矿业报》：从国内外现状来看，目前深部找矿取得了哪些进展？

庞振山：首先，深部找矿有潜力。2014年，我国主要矿床类型潜力评价显示：我国目前已探明的资源储量与预测的资源储量相比，仅仅占20%到40%，所以深部找矿仍有很大的潜力。比如，云南会泽铅锌矿，在深部1500米发现的8号矿体，平均钻孔6个，平均厚度达17.81米，这就是典型的矿体延伸。再比如，云南个旧锡矿田，这是世界上的知名矿山，2003年保有锡资源量32.8万吨， 2003年~2017年之间新增探明资源量95.63万吨，投入坑探45万米、钻探165万米、资金22.57亿元，取得了突破性成绩。胶东地区近几年也探获了4个千吨级金矿田，累计探明资源量达到4600吨，成为世界第三大金矿田。

其次，固体矿产开采深度有限。从世界范围来说，目前开采深度大于1000米的矿山不足100个，其中最深的就是南非的某金矿，深度达到4350米，仅次于南非的是印度的克拉尔金矿，达到3260米，中国相对浅一些，目前最深是1700米，超过1000米的不足20座。其中，小秦岭地区8座，最深达1700米；吉林二道沟金矿最深1700米；云南会泽地区最深1526米等。

再次，固体矿产勘查深度有限。根据全国钻孔数据库统计，我国固体矿产勘查深度小于500米的钻孔占总数的98%，大于2000米的钻孔仅有170多个，所以勘查深度相对较浅。但近十年来，我国固体矿产勘查不断向深部推进，取得了很好的成效。2008年，危机矿山专项中的三山岛金矿接替资源勘查深度达2060米；2015年，山金集团开展的三山岛金矿勘查深度达4006.17米；2015年，山东地科院开展的焦家金矿勘查深度达3266米。2015年~2018年，仅胶东地区就有186个钻孔的深度大于1500米。

《中国矿业报》：我们进行深部找矿，具体是要找什么？

庞振山：结合深部的概念，对已知矿体深部找矿就是找同类型矿体的延伸；对于不同类型的矿体，就是在覆盖区根据预研究、典型矿床研究分析寻找相应矿床类型。但是要切记，不同矿床类型有不同的成矿深度，并非所有的矿床深部都有矿，找矿也并非越深越好。

《中国矿业报》：目前，我们在深部找矿实践中遇到了哪些难点？

庞振山：目前看来，我们在深部找矿过程中确实存在很多困难。从地质构造上来说，深部岩石、构造、蚀变矿化信息推断难度大，不准确。目前，物探手段分辨力低，况且浅部地质体干扰因素多，矿山人文干扰强，异常定性定量困难。化探手段通过浅表化探信息推断深部地质构造理论方法尚不成熟。钻探应该是相对来说最靠谱的，但是通过钻探手段进行深部验证投入很大。

《中国矿业报》：您能简要介绍一下我们对于深部找矿有着怎样的工作思路吗？

庞振山：要从成矿作用本质研究深部找矿问题。成矿物质通过地质作用引起环境温度（T）、压力（P）、酸碱度（PH）、氧化还原电位（Eh）等物理化学条件的变化，造成溶质浓度变化而聚集沉淀成矿。成矿作用本质就是成矿元素根据其地球化学特征在不同地质作用条件下形成各种类型的矿床，是元素活化、迁移、集聚、沉淀的过程。一是地质作用成矿，即成矿作用是地质作用产物和组成部分——成矿地质体及其矿体关系研究；二是界面成矿，即成矿作用在界面发生——成矿构造系统和成矿结构面研究；三是突变成矿，即成矿作用在物理化学条件突变时发生——成矿作用特征标志研究。

以上这3条就是叶天竺先生创立的“三位一体勘查区找矿预测理论与方法”的基础，所谓“三位一体”，就是成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志，我们深部找矿就是以勘查区找矿预测理论与方法为指导来开展工作。

深部找矿第一步是研究成矿地质体，确定找矿方向。我们要收集以往各项资料信息，开展研究分析，要把区域地质条件分析清楚，把矿床和大地构造环境建立起联系。我们划定找矿区域以后，还要确定具体的找矿类型。因此，就要研究典型矿床，确定成矿地质体是什么，研究成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志等。典型矿床的研究为我们找矿提供模型，研究模型后首先要调查研究成矿地质体，确定找矿方向。成矿地质体是为成矿提供能量的地质实体，成矿地质体和矿体存在时间和空间的关系，利用这种关系我们可以发现成矿地质体，进而确定矿体的空间分布范围。

一般来说，高中温热液型钨锡矿床位于岩体顶部外接触带1000米~1500米到内接触带300米范围内；中低温热液型金矿矿体位于岩体顶部2000米~3000米范围内；矽卡岩矿床铁矿位于岩体顶部、边部、捕虏体，内部接触带500米范围内，铅锌矿位于岩体接触带2000米~3000米范围内，铜矿位于两者之间。同时，这也与矿物沉淀的温度和环境有关，从磁铁矿到黄铜矿，温度不断降低，所以才有分带。

第二步是研究成矿构造和成矿结构面，预测矿体位置。构造研究包括区域构造带、区域控岩构造带、区域成矿构造带、成岩构造、原生成矿结构面、次生成矿结构面等。我们在研究中根据浅层岩浆第一类分层减压沸腾，建立了陆相火山热液型矿床找矿预测地质模型，这个模型在大兴安岭中南段指导找矿中取得突破，在内蒙古的东部发现大型铅锌银矿床。另外一个是脉状矿体侧伏判别法，我们总结我国586个矿床1026个单矿体的侧伏规律，发现90%以上的矿体都有侧伏规律，这个规律主要有3条：与成矿期的断裂构造运动方向垂直，与单矿体的品位等值线长轴方向垂直，与单矿体厚度等值线长轴方向平行。这3条准则对于深部找矿有很大的帮助。比如，在危机矿山和老矿山找矿过程中，运用这个准则基本没有失败过。再比如，胶东金矿侧伏规律：三山岛金矿是向东倾的，它的侧伏方向是向北到北部海域，这些矿床是侧伏的规律。焦家金矿是向西倾，它是向南侧伏。

第三步是研究成矿作用特征标志，提供预测依据。成矿作用特征标志包括矿体宏观特征、矿体矿物特征、成矿元素化学成分标志、成矿物理化学转换标志和沉淀作用机制、物质成分来源、成矿时代或年龄、成矿深度及剥蚀程度、成矿作用特征标志和成矿地质体、成矿结构面关系、判断成矿作用中心部位等。例如，维拉斯托矿床。维拉斯托原本是一个铜锌矿，在检查电法异常时，在该矿西北部发现一个爆破角砾岩，通过陆续施工钻探，最终发现了锡、锂矿。目前，探明资源量锡8.9万吨、锂35.7万吨，取得了找矿重大突破。这个突破也为大兴安岭南麓锡的找矿提供了示范效应。

今年，北京矿产地质研究院在维拉斯托做的低飞航磁显示，中间低磁异常是锡矿和锂矿，外圈高磁异常经验证也都发现了铅锌铜矿体。我们在维拉斯托南部施工的一个钻孔，施工到420米处已见9层锡铅锌矿，这对西部异常进一步进行了验证。利用这些模型，近几年我们部署了3个项目，且都取得了成功。

第四步是综合地质、物探、化探、钻探手段，以间接找矿为主。地质、物探、化探等综合方法找矿，同样离不开钻探，各种分析预测，没有钻探施工见不到矿，同样没有效果。我们要建立间接找矿思路，着眼于寻找发现与成矿有关的地质体，比如，成矿地质体，相比矿体规模更大、更容易探测，通过对成矿地质体的分析，确定它们与矿体的关系，从而进一步确定矿体位置。