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    春天是东北最好的季节,一场透彻心扉的春风吹过,吹醒了大兴安岭皑皑白雪下沉睡的大地,吹绿了广阔平坦的松辽盆地,吹化了蜿蜒千里的辽河。伴随着新一轮找矿突破战略行动的全面铺开,中国地质调查局沈阳地质调查中心(以下简称“沈阳地调中心”)基础地质调查团队聚焦找矿突破需求,积极统筹谋划,主动担当作为,服务东北地区13个大型资源基地建设,为东北地区新一轮找矿突破战略行动提供基础地质支撑。基础团队长期从事野外一线的基础地质工作,为了探寻地学奥秘,他们不畏丛林沼泽、不惧严寒酷暑,调查一个个露头、分析一组组数据、绘制一张张图件。他们以孜孜不倦、坚持真理、以苦为乐的地质调查精神,取得了一系列的丰硕成果,向人们展现了白山黑水的地质史卷,让人们领略了沧海桑田的地壳变迁。

     图1沈阳地调中心基础团队合影

    近年,基础团队聚焦找矿突破需求,积极统筹谋划,主动担当作为,在前寒武纪变质基底、中亚造山带与古生物调查研究、数据更新与综合编图等传统优势学科方面成效显著,为服务东北地区新一轮找矿突破战略行动提供了强有力的基础地质支撑。

    变质基底调查崭露头角,创新性成果明显

    该项工作带头人主要由沈阳地调中心基础地质室陈井胜副主任、赵辰和张超三位博士组成,近年主要致力于地球古老克拉通岩石圈早期构造演化样式及变形特征(以华北克拉通东部陆块冀东地区、鞍-本地区等为研究重点)、华北克拉通古元古代辽-吉造山带构造演化等。通过地质填图和基金项目工作的开展,近年取得系列创新性成果。

    团队赵辰博士毕业于中山大学,置身于华北克拉通太古宙构造体制研究中。面对常年和爱人两地分居的状况,并没有影响他坚定的地调科研脚步。通过他主持的国家自然科学基金青年基金和1:5万区调项目,在华北冀东地区取得了多项创新成果。厘定出冀东安子岭花岗绿岩带为典型的穹脊构造样式,冀东太平寨高级变质区为卵形构造域,为古板块重建以及探索板块构造在地球上的启动与演化机制提供新的构造地质学证据。

    在张立东研究员和邢德和正高级工程师都曾是基础地质室的“老主任”,通过他们主持的“辽东-吉南地区区域地质调查”二级项目,创新提出了“辽-吉古元古代造山带”是我国保存最好的古元古代洋板块地层系统,重新厘定了硼矿等矿产资源产出的建造构造特征,为新一轮找矿突破战略行动提供了新资料。目前,两位先生虽已退休,却还在为沈阳地调中心的发展奉献着余热和提供技术上的指导。

    陈井胜博士毕业于吉林大学,通过主持“华北克拉通北部燕辽大规模辉绿岩床群侵位机制及古环境与古地貌响应”联合基金项目,发现华北克拉通北部燕辽地区存在多期次基性岩浆活动,这些岩浆活动总体与全球13-14亿年哥伦比亚超大陆裂解事件有关,使得我国元古代构造岩浆活动与全球构造事件接轨迈出了坚实的一步。而这一成果背后,也是他强忍着岳父岳母常年卧病在床、自己父母身体也不乐观的情况下的艰辛付出。

    沈阳地调中心基础地质室主任汪岩正高级工程师,同时任基础地质室党支部书记,平日大部分时间需要处理基础地质室的全面工作,而这并没有影响他地调科研的步伐。通过主持的“松辽盆地西缘扎赉特-巴林左旗区域地质调查”二级项目,在内蒙古东南部阿鲁科尔沁旗双胜镇一带新发现古元古代一套变质杂岩,为中亚造山带南部的微地块的成因和演化历史研究提供了新证据。

    团队钱程硕士和张超博士,家里孩子小,没人帮忙照顾。但是通过主持的“大兴安岭成矿带突泉-翁牛特地区地质矿产调查”二级项目的开展,取得了系列创新性地质成果,如新厘定出了“龙江-乌兰浩特微地块(27-14亿年)”,为兴蒙造山带前寒武纪结晶基底构造格局的厘定提供了新资料。而这些成果的取得都是和他们的爱人和家庭默默奉献和坚定支持密不可分的。

    另外,沙特阿拉伯地盾精细填图项目是沈阳地调中心基础团队首次走出国门,与世界先进的地质填图方法技术接轨迈出的重要一步。陈井胜博士与团队成员李斌、尤洪喜、孙巍和江斌等人员克服了全新的填图理念、地质条件和恶劣气候带来的不便,他们舍小家为大家,在异国他乡传递着中国基础地质人的精神。目前已完成了3幅1:10万地质图的野外数据采集和地质图说明书的编写工作。这不仅是基础团队个人业务能力的展示,更是团队协作的胜利,为沈阳地调中心建立国际化区域地质调查队伍、培育国际化地学人才、打开国际化区域地质矿产调查市场奠定了坚实基础。

    精细解剖中亚造山带构造格架,造山带团队接力再奋进

    中亚造山带精细解剖工作是一项长期的、艰巨的、繁重的事业,伴随着沈阳地调中心的不断发展,一代又一代地质人在探索中不断前进。在上世纪80-90年代,以唐克东研究员为代表的沈阳地调中心老一代专家,组织我国北方有关科研、教学和生产单位联合进行基础地质研究,为东北地区构造格架的建立和古亚洲洋的演化历史研究做出了突出贡献,《1∶100万东北地区构造体系图及其说明》、《中国北方板块构造文集》(第一集-第五集)等大量论著的出版与发表,建立了西拉木伦加里东弧-陆碰撞褶皱带和东乌珠穆沁加里东陆缘活动带,将锡林浩特杂岩解体为俯冲-增生杂岩和陆缘火山-碎屑岩南北两带,当前许多重要地质问题的主体认识依然遵从这一时期的综合研究成果。

    到了二十世纪初,面积性地质调查工作逐渐加快,1∶5万区域地质调查和1∶25万区域地质调查修测工作的开展,为解剖中亚造山带构造格架奠定了基础,以张立东、付俊彧、刑德和、汪岩、杨晓平正高级工程师等为代表大区专家,在林西-巴林左旗-法库新发现晚二叠世-早三叠世蛇绿构造混杂岩,提出了“双向俯冲”模式,确定了古亚洲洋的最终闭合位置及时限;解体了华北板块北缘构造带和扎兰屯岛弧带的物质组分,复原了洋壳的俯冲过程;完成了东北亚地区主要构造单元划分,提出了古亚洲洋构造域是古生代造山带镶嵌一系列微陆块的基本格局。

    随着区域地质调查工作的持续开展与综合研究工作的不断深入,中亚造山带研究团队的年轻一代接过前辈手中的火把继续在探索之路奋进。如,张超、钱程、秦涛、杜继宇、李斌、那福超、马永非、时溢、张丽等技术骨干,他们以精细解剖中亚造山带构造格架为目标,联合国内外科研单位青年学者,从图幅尺度区域地质调查工作扎进露头尺度的精细研究工作,先后申请国家自然科学基金项目,辽宁省自然科学基金项目和东北区创基金项目等多项科研项目,并取得了一列原创性研究成果:解剖了法库-昌图-公主岭-双河镇地区的构造混杂岩,明确了古亚洲洋南部大陆边缘系统组成和结构;将原划“扎兰屯地块”重新厘定为早古生代弧盆系;新识别出一系列古老微地块等。他们以年轻人最具有的创造能力和创新潜力,持续推进精细解剖中亚造山带构造格架工作;他们以火热的热情和坚毅的信念,接过前辈手中的大旗,用自己的青春书写新时代的地质印记。

    发挥传统优势学科作用,古生物团队持续发力

    地层古生物是沈阳地调中心的优势学科,研究团队具有优良的传承和深厚的积淀。自1962年建所以来,特别是上世纪60-90年代,老一代专家们为东北地区区域地层系统的建立和各门类生物化石的研究做出了突出贡献,《东北地区古生物图册》等大量地层古生物论著的出版与发表,在古生代腕足类动物群、安加拉植物群,中生代林家植物群、羊草沟植物群、热河生物群、黑龙江鸡西—龙爪沟生物群以及木化石等研究领域取得了突出成绩,展现了沈阳地调中心在该领域曾处于国内一流水平、部分研究居国际领先地位。该时期是沈阳地调中心地层古生物团队的辉煌四十年,团队人才济济,生物门类齐全,涌现出多个分支学科的专家。如:黄本宏、郑少林、张武三位研究员是古植物学界顶级专家;张立君研究员不仅是介形类专家,而且掌握东北地区大量区域地质资料,被称为“活地图”;王五力研究员既是是叶肢介类等无脊椎动物专家,又是大地构造专家;谷峰老所长擅长双壳类,苏养正研究员擅长腕足类,郭胜哲擅长珊瑚、蜓类等。他们足迹遍布东北,为东北地区基础地质研究以及能源矿产寻找发挥了重要作用,有力支撑了东北老工业基地和国家的现代化建设。

    上世纪末至本世纪初,沈阳地调中心地层古生物研究持续取得了一些新成果,有关早期被子植物及银杏类化石的研究曾合作在美国《Science》及英国《Nature》杂志共发表了3篇论文,木化石研究成果也受到国内外学术界的广泛重视。以上成果曾多次获得国家及省部级奖励。

    二十一世纪早期,沈阳地调中心地层古生物研究团队张立东、邢德和、陈树旺、丁秋红、郑月娟等研究员成为中流砥柱。他们在辽西地区开展了1:5万北票等4幅区调,取得了一系列的原创性成果,出版了《辽西义县组-冀北大店子组火山-沉积地层对比》、《辽西中生代珍稀化石及其生物群地质图集》等专著,发表了一系列地层古生物论文,将地层古生物研究推向另一个高潮。然而,即便如此,受上世纪末期地质行业大萧条的影响,地质人才断层、流失严重,导致沈阳地调中心的地层古生物学科逐渐没落。

    可喜的是,随着新一轮的地质调查工作的开展,大量古生物化石点的新发现和一系列新进展新认识的取得,促进了新一代地层古生物研究团队的成长,如:张渝金、张德军、公繁浩、黄欣等。他们不忘初心,坚持专业,长期工作在野外第一线,为与国内、国际学科研究前沿接轨而努力。基础地质室副主任张渝金正高级工程师,作为沈阳地调中心新一代古生物人的代表,联合沈阳地调中心古生物学者和沈阳师范大学古生物学院、中科院南京地质古生物研究所青年老师们,针对国家需要导向,积极申请项目,开展东北地区的地层和古生物工作。先后申请国家自然科学基金项目、科技部国家创新平台项目、辽宁省自然科学基金项目和中心区创基金项目等多项科研项目,并取得了一系列原创性成果:新发现大量古生物化石新材料,建立了8个新属种化石,建立3个孢粉植物组合序列,首次证实了我国东北地区中侏罗世末曾存在寒冷期等,建立了晚中生代温室气候期古大气二氧化碳浓度变化等方面取得一批原创性重要成果,为我国东北地区侏罗纪植物群演化、地层划分和对比研究做出了重要贡献。

    未来沈阳地调中心地层古生物团队将以“部辽西中生代地层系统野外科学观测研究站”和“古生物陈列馆”为主要平台,合作建立沈阳地调中心的地层古生物工作基地,在人才培养、学术研讨,科普宣传等方面,积极与各大地质院校、研究院所、地方或国家地质博物馆等单位交流合作,以提升沈阳地调中心地层古生物学科的影响力。

    智能驱动与数据更新,综合地质编图工作持续跟进

    沈阳地调中心基础团队有这样的三位老同志,他们是付俊彧、杨晓平和汪岩三位同志,都是地质矿产正高级工程师,具有丰富的野外调查、综合研究与地质编图经验,是沈阳地调中心基础地质和综合编图的学科带头人。他们先后于80年代末-90年代初参加工作,三十多年的地质调查研究风霜雪雨,斑白了他们两鬓,常年的野外地质生活给他们留下了深深的印迹,书架上、收纳箱中保存的一本本专业著作以及工作心得,记录了几十年区域地质矿产调查工作的峥嵘岁月,特别是东北地区著名的三道湾子金矿、三合屯金矿都是他们在1∶5万区域地质调查工作中发现的找矿线索,并顺利转变为勘查目标,成就大、中型金矿床。特别是汪岩和杨晓平同志,爱人都在齐齐哈尔工作,两地分居已十年有余,但这丝毫没有影响他们前进的脚步。作为为地质奉献了青春和智慧的老兵,他们现在依然在东北大地上奋笔疾书,为了找寻地质演化的真象,跑遍了东北大地每个角落,实时跟踪实施项目的进展,形成了500余份大比例尺剖面和素描图,开展了多次野外交流会,集成了500余幅1∶5万区调成果,参考了2000余篇文献,带领包括宋维民、刘英才、张广宇、那福超、庞雪娇、陈井胜、钱程、张超、张渝金、唐振、施璐等一众年轻的地质骨干,编制出版了《中华人民共和国地质图(东北)(1:1500000)及说明书》、《东北地区1∶150万大地构造相图及说明书》、《中国东北及邻区1∶250万地质图及说明书》;完成了东北地区1∶50万无缝整合的地质图空间数据库建设;按照洋板块地质学思想编制了大兴安岭成矿带和东北地区1∶100万地质图、1∶200万洋板块地质构造图、1∶200万岩浆岩地质图、1∶200万变质岩地质图等,并在此基础上编著并出版了《大兴安岭古生代“洋板块地质”研究进展》;编著并即将出版《中国区域地质志▪大兴安岭志》、《中国区域地质志▪东北志》。这些综合编图与研究成果,对古元古代辽吉洋、古生代古亚洲洋和中-新生代滨太平洋构造演化过程及其对矿产资源、能源的控制作用研究起到了至关重要的作用,开启了大兴安岭及东北地区洋板块地质综合研究之先河,极大提高了东北地区成矿基础地质背景的认知水平。

    几十年如一日的坚守,三位老同志之间团结互助,对待工作尽心竭力,协同提高业务水平;在团队建设中一直以身作则、以踏实的工作作风为年轻人做出榜样,不忘沈阳地调中心“老带新”、“传帮带”的光荣传统,在业务上悉心指导年轻技术人员,促进年轻技术人员的成长,为形成研究室精诚团结、协作共进的学术氛围、造就研究室高凝聚力奋发向上的业务团队作出了表率。那些经过岁月锤炼的经历、镶嵌在地质图及研究报告中汗水、对青年人成长的悉心指导,一直是沈阳地调中心区调人代代传承的精神宝藏。

    在熠熠生辉的成果背后,是所有基础团队成员付出的艰辛和汗水。他们有父母,想为日益衰老的父母多锤几次背;他们有家庭,也想为日夜操劳的妻子分担家务;他们有子女,更想为可爱灵动的孩子讲故事、盖被子。在茫茫林海、在崇山峻岭、在荒茫沙地,纵然荆棘满目、浑身泥泞、满面尘土,经历了基础地质调查工作的高峰和低谷,他们的眼中始终有光,心中始终坚信,执着坚守、孜孜不倦地献身东北地区基础地质调查工作。正如古人谚语所言:“不经一番寒彻骨,怎得梅花扑鼻香”,经过多年的辛勤劳作,近年基础团队成果显著,先后完成1∶5万区域地质填图80余幅(其中全国特优图幅2幅、优秀图幅6幅)、1∶25万区域地质填图2幅,编制小比例尺综合图件与说明书5套,撰写科技论文100余篇,出版专著6部,获批国家基金8项、科技平台课题3项。这些成果系统总结了东北地区大地构造单元划分及不同断代大地构造演化与成矿作用的关系,为新一轮找矿突破战略行动提供了大量的基础地质资料。

    目前,沈阳地调中心按照中国地质调查局三性工作定位进一步梳理东北地区基础地质工作的发展方向,继续充实发展“基础团队”,在以往工作的基础上,分专业更加细致建实基础团队下设的“前寒武纪变质基底调查研究团队(带头人:陈井胜、赵辰、张超)”、“中亚造山带调查研究团队(带头人:张超、杜继宇)”、“中生代构造岩浆作用调查研究团队(带头人:张渝金、张海华)”、“地层古生物调查研究团队(带头人:张德军、张渝金)”和“数据更新与综合编图团队(带头人:付俊彧、杨晓平)”,提升不同断代、不同构造域影响下的成矿地质背景综合认知水平,进而建实“中国地质调查局东部大陆边缘研究中心”和“自然资源部辽西中生代地层系统野外科学观测研究站”。

    相信在中国地质调查局党组的坚强领导下,在沈阳地调中心党委的正确带领下,在基础团队“老带新、传帮带”精神的感染下,充分发挥党员的先锋模范带头作用,始终坚信“心有所向,行则将至”!“找矿求突破,基础在先行”,乘着“新一轮找矿突破战略行动”的东风,基础团队在今后的工作中将会大有作为,为沈阳地调中心发展和东北老工业基地全面振兴做出更大贡献。

    找矿求突破 基础在先行——沈阳地质调查中心基础地质...

    近日,由中国地质科学院地质力学研究所(以下简称“地质力学所”)完成的“南极普里兹带地质图(1∶500000)”“东南极格罗夫山地区地质图(1∶50000)”“东南极拉斯曼丘陵地区地质图(1∶25000)”等3幅地质图入选由自然资源部、新华社、中国国家博物馆共同举办的“冰路征程——中国极地考察40周年成就展”,展现了地质力学研究所南极地质调查工作为国家南极科学考察作出的重要贡献。

    南极普里兹带地质图(1∶500000)由地质力学所三位相关负责同志于2019年完成,是地质力学所极地科学家在20世纪末到21世纪初南极地质研究成果的总结。这张图确定了东南极泛非期构造事件的存在及其时代、变质-岩浆作用特征,确定了泛非期普里兹带的分布及其构造演化过程,对南极大陆构造历史的研究具有重要意义。

    东南极格罗夫山地区地质图(1:50000)由地质力学研究所五位相关负责同志于2018年完成,是我国在南极内陆完成的第一幅大比例尺地质图。该图建立了格罗夫山地区地质构造格架与变质变形过程,包括碰撞造山期逆冲推覆构造和碰撞后低角度伸展滑塌构造过程,还对冰碛砾石带、旱漠层和陨石富集区的分布以及冰裂缝、冰川流动方向等进行了标注,具有广泛的使用与参考价值。

    东南极拉斯曼丘陵地区地质图(1:25000)由地质力学研究所六位相关负责同志于2021年完成,是我国迄今为止中山站所在拉斯曼丘陵地区第一张大比例尺地质图。该图建立了拉斯曼丘陵地区构造格架、变质变形过程,对拉斯曼丘陵地区岩石地层序列进行了详细划分,建立了中元古代拉斯曼群,对认识南极拉斯曼丘陵地区构造演化历史具有重要参考价值,同时为中山站站区建设及南极科考的科学普及提供了重要参考资料。

     

     
     
     
    地质力学研究所南极区域地质调查成果图件在国家博物...

    “年轻的时候什么工作都要做一点,现在年轻科技工作者学历很高,在某一个专业领域钻研得很深,但是也应该具有战略性的长远的思维,应该做到‘博观而约取,厚积而薄发’。”

    ——中国科学院院士、著名地质学家

    沈 其 韩

    1950年 

    一名年轻的地质工作者 

    怀抱炽热的爱国情怀 

    投身于 

    新中国找矿事业中 

    辽宁鞍山 

    湖北大冶 

    山西中条山 

    ... 

    他走南闯北、不知疲倦 

    沉浸在为国家寻获矿产的 

    巨大喜悦中 

     

    中国科学院院士、著名地质学家沈其韩

    回首当年

    他激情澎湃:

    “如果一辈子能够跑十几个地区

    帮助建立十个八个矿山

    也就很知足了。”

    1984年,沈其韩在实验室用显微镜观察岩石薄片

    1956年

    他响应“国家需要”

    迎来职业生涯的转变:

    从热火朝天的

    地质找矿一线

    转入

    当时相对冷僻的

    地质科学研究

    1985年,沈其韩(左4)在内蒙古野外进行地质观察

    “我上大学的时候,

    地球化学根本没有学过,

    年代学也不知道,

    都是在工作中边做边学起来的。”

    知不足而后学

    他在

    变质岩石学

    前寒武纪地质学

    等研究领域

    奋发图强

    1991年10 月,沈其韩(左1)在北京密云观察变基性岩脉的特征

    到了1980年

    努力终得回报

    他的研究成果屡次获得

    地质矿产部科技成果奖

    和国家自然科学奖

    得到国际地质学界的

    广泛关注和认可

    2006年7月,沈其韩在黑龙江五大连池火烧山北侧考察

    如今

    这位年逾九旬的老人

    仍在地质科学研究道路上

    不倦跋涉

    他对科学的热爱和求索之心

    仿若大地上最寻常的岩石

    历经风雨

    坚韧如初

    他是中国科学院院士、著名地质学家

    沈 其 韩

     

    破译地球的秘密

    ——记中国科学院院士、地质学家沈其韩

    2019年1月,在2018年度国家科学技术奖励大会上,自然资源部项目《中国最古老大陆的时代和演化》荣获国家自然科学二等奖,这项成果是研究团队三代科学家近30年研究的结晶,获奖团队中就有时年96岁高龄的沈其韩院士。

    在70多年的地质生涯中,沈其韩把所有的精力投入到早前寒武纪地质、变质岩石学和同位素年代学及铁铜矿产等研究中,在基础研究和应用研究方面作出了重要贡献。一年多之前,年逾九旬的沈其韩还坚持每天上午到办公室,翻阅报纸,了解国际国内重大事件,除了矿产新闻外,他格外关心的是土地污染治理和三农问题等。他还请助手把国内外有关寒武纪地质研究的论文打印出来,一篇篇仔细阅读,认真做摘要。正是这种精益求精的钻研精神,让他在90多岁时依然保持着出色的科研能力,再次摘下国家自然科学奖的桂冠,彰显着他为国家科技进步而努力奋斗的初心。

    满腔热情为国找矿

    1922年4月27日,沈其韩出生于江苏淮阴。1941年秋,在堂兄资助下,19岁的沈其韩经上海转浙西,偷渡日伪封锁线,终于在冬天抵达重庆。沿途祖国美丽的山河、破败的城镇、苦难的民众,给沈其韩留下了深刻印象。他渴望国家早一点强大起来。

    1942年夏,沈其韩考入重庆大学地质系。上课时,沈其韩对岩石学非常感兴趣,尤其敬佩教授矿物学的王炳章先生。经过4年学习,沈其韩成为重庆大学那一届地质系仅有的7名毕业生之一。

    1946年6月,沈其韩考入南京的中央地质调查所岩石学研究室,室主任是著名变质岩专家、中国科学院院士程裕淇。前辈地质学家身上那种严谨的工作态度、扎实的知识素养、开阔的学术视野、服务大局的工作意识、炽热的爱国情怀,深深地影响着沈其韩。

    新中国成立后,国家重点发展重工业以尽快实现社会主义工业化,钢铁成为最急需的资源。发展工业,找矿先行,地质工作者们迅速行动了起来。

    1952年,在湖北省黄石市铁山区成立了新中国第一支大型地质勘探队——大冶资源勘探队,后改称为429勘探队。沈其韩作为业务骨干参与组织铁山矿区和领导金山店矿区的后期详勘工作。他们白天到山野测量,夜晚在室内整理资料,很快完成了整个矿区精细的地形图。在两年多的时间里,沈其韩没有回过家,日夜都待在山上。1954年3月,勘探队向地质部提交了《湖北大冶铁矿地质勘探报告》,估计总储量高达亿吨以上。

    从1950年起,从辽宁鞍山铁矿、湖北大冶铁矿到山西中条山铜矿,沈其韩走南闯北,不知疲倦,沉浸在为国家找到矿产资源的巨大喜悦之中。回首当年,年过九旬的沈其韩依然非常激动:“当时地质勘查工作非常辛苦,几乎都是白天黑夜地干,一个地质队、一两千人、三十几台钻机,就想着赶紧找到矿提交报告。一两年时间矿山就建立起来了,让我很有成就感。我当时就想,如果一辈子能够跑十几个地区,帮助建立十个八个矿山,也就很知足了。”

    投身寒武纪地质研究

    不过,沈其韩为国家建立十个八个矿山的愿望很快就被迫放弃了,另一个重要的领域正等待着他。

    沈其韩在山西找矿劲头十足,这个时候,程裕淇院士向他发出召唤,让他回到地质研究所搞岩石学研究。向来服从工作安排的沈其韩内心有些不情愿:“我觉得找矿挺好的,我就留在山西算了。”

    让沈其韩改变主意的只有4个字“国家需要”,国家需要他去找矿,他无怨无悔地奔波在湖北、山西各地。现在,国家需要一些有实际工作经验的人来搞基础研究,为将来的找矿工作做指导,那么,他也会竭尽全力,绝不辜负国家的期许。

    变质岩石约占地壳总体积的27.4%,广泛地分布于早前寒武纪结晶基底及其以后的各种重要的地质构造单元中,绝大多数本来是见不到的,但是由于后来的构造运动,一些变质岩露出地表,带来深部地壳的各种信息。地质学家通过破解这些变质岩,研究地壳演化的历史。变质岩石学是岩石学的重要分支,但是相关研究一直进展缓慢,直到上个世纪初,变质岩研究才有所突破,而中国的变质岩研究当时还是一片空白。

    程裕淇院士敏锐地意识到变质岩研究的重要性——除了能够了解早期地壳的演化、通过原岩恢复推断原岩的形成环境和构造背景外,还有助于利用变质岩来找矿。就这样,1956年秋天,沈其韩跟随程裕淇院士开始了长达60年的早前寒武纪地质、同位素年代学和变质岩区工作方法研究。

    寒武纪是地质划分的一个年代,时间大约是距今5.4亿年至5.1亿年之间。在寒武纪开始后的数百万年时间里,包括现生动物几乎所有类群祖先在内的大量多细胞生物突然出现,这就是令古生物学家和地质学家百思不得其解的“寒武纪生命大爆发”。但凡所有的大爆发,之前一定有一段长期的力量积蓄储备期,地球上所有的矿产资源也正是形成于这个时期。剧烈的构造运动造成地壳抬升,将覆盖在变质岩之上的岩层剥蚀掉,使得变质岩得见天日。因此,沈其韩的研究便以早前寒武纪地层学为对象,试着从古老的变质岩中去推断地球演化的过程,解读地壳深处的信息。

    在地质学家的眼里,一块看起来很普通的石头,或许比等量的黄金还要珍贵。从热火朝天的地质找矿一线转入到相对冷僻的基础研究领域,沈其韩迅速沉下心来,一步一个脚印,踏踏实实地开始工作。

    博观约取获硕果

    “我上大学的时候,地球化学根本没有学过,年代学也不知道,都是后来在工作中边做边学起来的。”知不足而后学,沈其韩格外关注新技术新方法在实际工作中的运用。后来的实践也证明,没有同位素地质年代学,前寒武纪研究寸步难行。通过向国外专家学习,引进国际上最先进的测定同位素的仪器设备,使得中国的寒武纪地质研究在起步较晚的情况下奋起直追,不断收获累累科研硕果,逐渐缩小与国际寒武纪地质研究的差距。

    从1980年开始,沈其韩在地质科学研究上进入盛产期,他在早前寒武纪研究领域取得了一系列重大进展,研究成果屡次获得地质矿产部科技成果奖和国家自然科学奖。中国寒武纪地质研究的突飞猛进也引起了国际地质学界的广泛关注和认可,相关的研讨会和各种科学合作项目也有条不紊地推进起来。

    回忆一生的科研事业,沈其韩认为,年轻的时候什么工作都要做一点,现在年轻科技工作者学历很高,在某一个专业领域钻研得很深,但是也应该具有战略性的长远的思维,应该做到“博观而约取,厚积而薄发”。

    沈其韩说,他亲自经历了变质岩石学和前寒武纪地质学研究从落后到发展的过程,当前地质科学在飞跃发展,变质岩石学和前寒武纪地质学也应紧随时代的脉搏,不断前进。他勉励年轻地质工作者,紧紧抓住学科发展规律和国家需求,坚定信心,在学科的理论思维和实践应用等方面不断创新前行,为国家作出重要贡献。

    从某种意义上来说,地质学家是这颗星球上最智慧的人之一,他们能够从一块岩石标本乃至一粒矿物晶体中看到整个造山带的动力学过程,推测出地球过去46亿年漫长历史中发生的故事,寻找到蕴藏于地球深处的各种丰富的矿产……斗转星移,寒来暑往,沈其韩院士已经在地质科学路上跋涉了70多年,时光把他从一位热血青年雕塑成一位世纪老人,但他对地质科学的热爱和执着追求科学真谛的心却从未改变过,正像这大地上随处可见的一块块岩石,历经风雨,坚韧如初!

    院士沈其韩:破译地球的秘密

    不久前,中国地质调查局“2023年度地质调查十大进展、地质科技十大进展”公布,其中由中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心负责的“胶西北地区发现特大型金矿”成果榜上有名。据报告内容披露:“在胶东深部发现隐伏矿体,招远滕家金矿推断金资源量超过50吨,达到特大型规模;胶莱盆地东北缘前垂柳矿区推断金资源量27.5吨,达到大型规模。”这是自新一轮找矿突破战略行动以来,胶西北地区金矿找矿又一重要发现。

    巩固金矿资源基地建设

    初春的“世界黄金之都”山东招远玲珑镇一片沃野,连绵起伏的山丘之间,几架身披绿色外衣的钻塔巍峨挺拔,在层峦叠嶂之间略显孤独。机台之上钻机轰鸣,一队着“红色”工装的钻探人员,正看着钻杆一点点地钻向地球深部探进。这是中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心地质找矿团队在这里开展胶西北地区金矿资源勘查项目。

    对于这片“金色”大地,该中心团队并不陌生。近年来烟台中心高擎为国寻金的信念大旗,聚焦“家门口”的金矿资源,着眼地球深部,采用全新找矿技术,坚持创新引领、“攻深找盲”,围绕招远市滕家矿区和牟平区前垂柳矿区,扎实开展岩金勘查工作。

    胶东地区被誉为全球第三大金矿区。据最新勘查数据显示,目前金矿勘查资源量近5800吨,约占全国三分之一。为了能让金色花朵盛开得更加艳丽,烟台中心成立了由段留安博士为首的矿产创新团队。

    在此次找矿工作中,该团队创新提出胶莱盆地东北缘“东西向构造”控矿模式和“三层结构”找矿模式;精细解剖招平断裂带北段构造活动及控矿特征,突破前人招平带滕家段为无矿段传统观点,提出滕家西南段及其以东地区深部具有巨大找矿潜力新认识,两个金矿的新发现,为区域金矿勘查提供了新思路和案例,提高了隐伏矿勘查水平,圈定金找矿靶区4处,提交6处勘查区块建议,成功引领了烟台市财政380万元和中国黄金鑫泰公司2000余万元的商业勘查,进一步巩固了胶西北一带金矿资源基地。

    另辟蹊径,寻找新突破

    项目成果的取得不是偶然,其中有着诸多的必然因素。对于新的找矿突破,项目负责人段留安一语中的,他表示:“成功没有偶然,机会是给有准备的人留的,我们要善于站在前人肩膀上,发掘制约找矿的关键科学问题。”

    如他所言,早在20世纪60年代至21世纪初,我国地质勘查部门就开始了胶东地区金矿勘查工作,现如今超过百吨的三山岛、新城、台上、焦家金矿等驰名中外的金矿床均是那时的勘查成果。此次发布的成果中,招远滕家矿区和牟平前垂柳矿区分别位于胶西北、胶莱盆地东北缘成矿带,目前在胶莱盆地东北缘已发现辽上、蓬家夼、西涝口等大-特大型金矿床,累计探明金资源量达200吨。位于胶西北招平成矿带上的滕家矿区已探明东风、水旺庄、台上等多个超大型金矿。如何能够在这片区域发现更多的资源,进一步巩固胶东金矿资源基地建设是项目团队此次工作的初衷。

    经过前期工作,他们发现自20世纪60年代以来,多支找矿队伍在此先后开展了大量地质物化探工作,圈定了物化探异常靶区和部分蚀变带,然而始终没有见金矿(化)体。项目团队陷入了深思当中,“如果继续沿用前人的思维,不开创性地提出新的找矿思路,就可能还会步前人的后尘。”段留安回忆起那段历史说。

    但他凭借多年的找矿经验和理论认为,前垂柳矿区位于辽上和西涝口金矿之间,成矿条件好,应该有较大找矿潜力。为了验证自己的判断,他与项目组成员一连数月,埋头沉浸在以往大量历史资料中,一张一张查看原始编录,终于查清辽上深部金矿和西涝口金矿为什么不对应,与西井口金矿体为什么不对应等问题,果断提出“抓大放小”思路,即辽上(深部矿体)、西涝口、西井口等金矿体应该都是受同一“东西走向向南缓倾”的构造带控制,属于构造蚀变岩金矿的理念。

    随后通过国家重点研发计划、新一轮找矿突破战略行动专项及地调项目,项目团队联合中国地质大学(北京)等科研单位,开展了广域电磁、CSAMT、重力、岩石地球化学剖面、典型钻孔岩心的三维蚀变编录及采样等工作,建立找矿预测工作模型,多措并举优化了适合本区金矿评价的方法组合。

    该团队在烟台中心党委的支持下,在前垂柳矿区果断打破常规,施工了多个中深孔全部见矿,预期见到了隐伏的厚大破碎带和多层金矿体,为后来取得突破奠定了坚实基础。

    让人才在项目中获得成长

    俗语曰:“火车跑得快,全靠车头带”。作为项目团队负责人,段留安具有丰富的野外实践经验和理论素养。研究生期间他先后在长江中下游成矿带池州矿集区抛刀岭矿区、建立了斑岩型成矿体系,探获池州抛刀岭大型金矿床;在铜陵矿集区发现首个蚀变岩型金矿床,探获杨冲里金矿达中型规模;在内蒙古狼山成矿带东段乌拉特中旗提出在渣尔泰群中寻找晶质石墨矿,探获大红山超大型晶质石墨矿。他先后发表论文60余篇,主持科研和生产项目20余项。

    此次项目中,他发挥榜样引领作用。在工作中,一方面树立“为国找大矿的远大理想”,时常向团队成员提及一个优秀的地质找矿工作者要摒弃把找矿当做谋生工具的念头,要全心全意、千方百计为国家找大矿、找富矿;另一方面在工作中培养队员们的找矿兴趣,开展科普趣味活动和知识讲座,不断发掘队员们的主观能动性。在榜样的力量感染下,技术人员团结一致干劲十足,对实现找到大矿报效国家充满了信心,同时也为实现新一轮找矿突破战略行动打下了良好基础。

    项目培养人才,人才反哺浇筑新成果。团队通过几年的发展,形成了人才与项目互促进良好机制。在这次找矿成果中,除了他本人撰写提出的“辽上(深部矿体)、西涝口、西井口等金矿体应该是受‘东西走向向南缓倾’同一构造带控制”这一理论获得在国家重要期刊刊登之外,同时培养项目负责人4人,培养正高级工程师1人,高级工程师4人,其他业务骨干50余人。段留安本人2020年获中国地质学会金罗盘奖,2023年被评为自然资源部高层次人才工程(地质找矿方向)科技领军人才。

    除了人才得以锻炼之外,一批科研成果也在这个项目中呼之而出。项目团队创新提出适合胶西北深部找矿的“CSAMT+广域电磁+重力+构造地球化学+钻探验证”绿色勘查技术方法组合,实践应用取得良好效果,对该区深部隐伏矿床勘查具有重要推广价值。近三年,团队发表论文20余篇,授权专利10项,形成了4支矿产地质调查、绿色勘查和资源评价相结合的综合勘查业务团队,为今后地质找矿业务发展打下坚实基础。

    回望转型之路,无不镌刻着成长、蜕变、化蝶的印记,无不闪耀着变革图强、拼搏进取的追梦精神。下一步,项目团队将不断总结成矿规律和找矿方向,在胶东地区重点成矿带,开展以金为主的战略性矿产资源勘查,支撑战略性矿产资源供应安全;在胶莱盆地周边、江南古陆和长江中下游等成矿带、近浅海重点地区,开展金多金属、锆铪、稀土等“三稀”金属、晶质石墨等战略性矿产调查评价,继续吹响支撑新一轮找矿突破战略行动的冲锋号!

    胶西北特大型金矿发现记

       

      鲁迅、顾琅编著的《中国矿产志》 

      中国的地质调查之所以在辛亥革命后起程,有几个具体的背景不能忽视。换句话说,中国的地质调查是应“运”而生的,有其逻辑自恰的合理性:一方面,鸦片战争之后,看到西方列强在自己的国土上疯狂地掠夺矿产资源,一部分先知先觉的爱国之士,通过深邃地思考后,认为必须通过开发矿业、强国富民,才能拯救民族于水火,维护矿权、实业救国的呼声日益高涨;另一方面,大量西方人涌进中国进行地质调查、近代地质学传入、地质教育的兴起以及科学与民主思潮的出现等,使得建立中国自己的地质机构、开展地质调查成为必然。

      下面,我们就从这几个方面进行阐述——

      (一)大量外国人在中国进行地质调查 

      鸦片战争后,西方列强用炮舰打开了中国沉封已久的国门,强迫清政府签订一系列不平等条约,从此,中国沦入半殖民地半封建社会的深渊。

      从那时起,在中国尚没有自己的地质调查队伍的情况下,大量外国传教士、商人、旅行家及地质学家蜂拥而来,强行到中国境内进行地质调查。他们搜集资料、测绘图件、采集标本,带回其国内研究,写成著作并正式发表。

      据中国地质调查局发展研究中心副主任施俊法等专家研究,并综合其他学者的有关研究成果,这个时期来中国开展过考察与地质研究的外国地质学家及其出版的著作主要有——

      19世纪中叶,英国人斯特拉克里曾到西藏喜马拉雅山地区进行地质考察,1848年,发表《论西藏地质》一文,1851年又发表《论喜马拉雅山山脉和西藏地质》一文。

      1861年,英国人金斯米尔来华,在我国东部、南部从事地质考察,做过大运河北段的测量工作,调查研究过我国黄土。著有《中国东南省份的边区煤田》、《中国地质重点在扬子江下游各省》等文章。回国后还在伦敦地质学会作过《中国之地质》的专题演讲。

      1863年,美国地质学家拉斐尔·庞培里应邀来华工作了两年多,走遍了华东、华中、华北很多地区。回国后, 1867年出版了《1862-1865年期间在中国、蒙古和日本的地质研究》,全书共10章,其中9章内容都是关于中国的。他是以近代地质科学方法对中国广大地域进行系统全面研究的第一位学者。他详列了“中国有用矿产产地目录”,共列出矿产地276处,其中铁矿112处,有色金属116处,非金属杂类矿48处,可以认为,他也是编撰《中国矿产志》的先驱。

      1865年,法国工程师罗歇到我国云南省考察,于1879~1880年出版了《中国云南省》(两卷)。其中第二卷论及该省各类矿产分布,并记述了铁、铜、锡、银矿等之冶炼方法。

      1868年,德国地质学家李希霍芬获得美国加州银行和上海西商会提供的资助,藉此机会他在4年间对中国作了7次旅行考察,考察时间累计约20个月,行程数万公里,走遍了大半个中国。1872年未回国后,出版了最少300万字以上的五卷大部头的巨著—《中国:亲身旅行及据此所作研究的成果》,另有地理和地质图册两集,堪称“中国近代地质科学启蒙时期之经典”。传入我国后,成为我国地质学家工作的重要参考书。

      1892~1894年,俄罗斯地质学家奥勃鲁乔夫参加波塔宁领导的蒙古和中国考察队,穿越了整个中国“三北”(东北、华北和西北),1894年发表了《祁连山山脉概要》一书。在1905~1906年及1909年,奥勃鲁乔夫又两次进入中国西北地区,提出了黄土成因的“风成学说”。他还论证准噶尔地区有石油、沥青、煤及金矿富集,并提出通过准噶尔修建从莫斯科到北京的铁路线。

      1895年,法国矿业工程师杜克洛参加里昂商会组织的“中国经济考查团”,由越南进入我国云南省昆明,对沿途矿产资源,尤其是东川铜矿做了考察。

      1897年,英国地质学家毕克姆、法国地质学家勒库黎到我国广西进行地质矿产调查,并测有地质图,他们的工作开创了广西矿产地质调查的先例。

      1905年,清政府聘任日本地质学家阿部正治郎到陕西延长县考察,经试凿发现石油,1907年设延长石油厂,聘日本人佐藤弥市郎为技师,同年凿成我国大陆第一口油井——延长一号井,开创了我国大陆石油生产史。

      1909年,英国地质学家戴维斯考察山西太原西山煤系,于1922年发表了有关该区石炭二叠纪煤系划分对比的文章。

      这个时期来中国且后来与中国的地质调查发生关联的,还有一位取了一个地道中文名字的瑞典年轻地质学家“新常富”。他刚从大学毕业就来到中国山西太原定居,参加了山西大学的筹建,后长期担任该校地质系教授,还帮助该校建立了博物馆。他还向北洋政府建议聘请瑞典地质学家来华工作。北洋政府农商部矿政司采纳了他的建议,在1914年以高薪聘请了两位著名的瑞典地质学家安特生和丁格兰任顾问。他们来中国后和新常富一起着重调查了北京附近及华北的矿产资源,并对宣化龙烟地区发现的铁矿进行了深入研究。安特生还参加了北京农商部地质研究所的教学工作,多次带领该所学员去北京西山和华北地区进行野外实习及考察,搜集了华北地区的资料。

      ……

      应该说,这些外国“客卿”早期在中国从事地质研究显然是“越俎代庖”,但他们毕竟是在中国土地上进行地质学研究,获得的成果载入了世界科学的典籍,对世界地质科学事业的发展做出了贡献,也为以后中国人自己从事地质调查和研究工作积累了资料,创造了必要的条件,因此应当实事求是的评价。

      事实上,中国地质学的先驱们对他们给予了“极端公正、恰如其分的评价”。比如,1933年即德国人李希霍芬诞辰百周年时翁文灏曾在《中国地质学会志》(英文刊)上发文,肯定了这位德国地质学家为中国地质学所做的贡献:“中国地质学的巩固基础,实在是由德国人李希霍芬最早奠定的……李氏之前,关于中国地质学所知极少……”

      但也要看到,因为他们掌握了情况,使中国的地质特别是矿产分布情况也暴露在世界的目光之下。比如,李希霍芬《中国》一书中所称“中国矿产资源异常丰富,尤其是煤的蕴藏量为世界之冠,山西一省之煤可供金球使用千年有余”等,一时在海外引起震动,引起了西方列强对我国矿产宝藏的垂涎觊觎。

      (二)日本等西方列强疯狂掠夺我国的矿产资源 

      鸦片战争后,西方列强开始对中国的矿产资源进行勘探与开发,并肆无忌惮地掠夺中国的矿产资源。

      日本觊觎中国的矿产资源由来已久。

      1895年,清朝北洋海军在中日甲午海战中失败,清政府被迫签订《马关条约》,条约明文规定允许日本在我国通商口岸任意从事工业制造,实际上更扩大到矿产开发,这被其他西方列强援用。

      1904年,日本和俄国在我国东北地区开战,俄国战败后,两国在美国朴茨茅斯签订了和约:东北大部分地域由原来俄国的势力范围变成了日本的势力范围。日本获取特权最多的是辽宁省,因其处于整个满洲之南,所以称为“南满”。

      1907年,由日本建立的“南满洲铁道株式会社”(简称“满铁”)开始营业。这实际上是日本帝国主义经营我国东北的“国策会社”。营业之初,就在矿业部下设地质课(科)和煤田地质调查事务所,1909年地质课改为地质研究所,下设庶务科、地质科、矿产地质科、物理探矿科和研究科,共5个科,专门在东北进行地质矿产调查与研究。

      根据资料统计,从甲午战争后到“九一八事变”36年中,为了掠夺中国东北的矿产,日本人在东北开展了大规模的地质工作,并撰写了大量的地质工作报告。如果按省份分类,辽宁省的达215份,吉林省的46份,黑龙江省的5份,分别占在中国开展地质工作的15个省份中的第一、二、九位。另外还有涉及东北两个省以上的达8份。

      日本人在华开展地质工作较多的另一个地区是台湾省。1895年,清政府被迫与日本签订《马关条约》,将台湾割让予日本。

      根据资料,从甲午战争后到“九一八事变”36年中,日本人撰写的有关台湾省的地质工作报告达10份之多,居15个省份中的第5位(仅次于辽宁、吉林、山东、河北,而台湾的面积仅是以上4省的1/6到1/4)。

      日本侵略者除了进行地质矿产调查外,还以武力直接占领现成的矿区,掠夺开采矿产资源,最典型的便是抢劫辽宁的抚顺煤矿和鞍山铁矿。

      1904年,日本帝国主义以战胜国的身份取得原沙俄在东北的特权。他们凭借武力,在一个月内将抚顺煤矿全部侵占,把华兴利公司开采存储的4000多吨炭运回日本国内。

      1905年5月1日,日本侵略者在抚顺成立隶属于日军大本营的“采炭社”,对该煤矿进行掠夺式开采。1907年,该社交“满铁”经营,他们用武力强占土地,扩大开采区域,掠夺煤炭资源。当年抚顺煤炭产量为23.3万吨。后来年年直线上升,1910年产量达到131.1万吨,3年之内几乎增大了6倍。

      1909年8月,“满铁”在鞍山地区调查温泉时,发现了铁矿。后来又发现了鞍山西南的营口大石桥(今营口县)菱镁矿,还有粘土矿等资源,经过以后10年的建设,成立了鞍山制铁所,于1919年正式投入生产。

      谈到列强掠夺中国矿产的卑劣行径,鲁迅和顾琅编著的《中国矿产志》在“导言”中专门用了一章的篇幅进行揭露,并且大声疾呼:“我国民当留意焉。”他提醒:“列强将来工业之盛衰,几一系于占领支那之得失。遂攘臂而起,惧为人先。”于是便“划分势力范围”“瓜分中国”,“于是今日山西某炭田夺于英,明日山东各炭田夺于德,而诸国犹群相要曰:采掘权!采掘权!”于是“行将见斧凿丁丁然,震惊吾民族,窟洞渊渊然,蜂房吾土地。”“及尔时,中国有矿业,中国无矿产矣!”

       

      华蘅芳与玛高温翻译的《地学浅释》内文 

      (三)开办现代矿业必须掌握地质学和采矿知识 

      面对西方列强对中国矿产的肆意掠夺,一些爱国之士及清政府内部的洋务派官僚深感问题严重,提出了“师夷之长技以制夷”的主张,疾呼“开矿致富”。比如,康有为当时提出:“美人以开金银之矿,为图强要务之一;英人以煤铁之矿,雄视五洲;其余各国,开矿均富10倍。而藏富于地,中国为最……我若不开,他人入室。”洋务派也认为“东西洋无不开矿之国”,“且以此致富强”。于是,开办新式矿业成为洋务派强国求富的主要活动之一。

      要开矿,首先要找矿,这就需要相应的地质学与采矿知识。但众所周知,由于长期的封建统治特别是清王朝后期的昏庸无能,闭关自守,中国在近代科学技术方面被西方国家远远甩在了后面。在西方国家,至19世纪中叶,便建立并完善了近代地质学的理论和方法体系,完成了学科体制化建设,比中国至少早一个世纪。这样,为了解决开办新式矿业对地质学采矿学的急需,洋务派及一些有识的爱国人士开始举办翻译机构,翻译、引进与著述相关的地质学理论。同时,开始向西方国家选派留洋学生。

      1843年,英国人麦都思创办了“墨海书馆”,随后,江南制造总局译书馆、广言文馆、京师同文馆等陆续兴办;随之,涌现了一批著名的翻译学者与译著,地质科学逐渐引入国内。如英国传教士兼地质学家慕维廉在上海写成地质地理科学普及读物《地理全志》,其中有几卷就是地质学的内容。这是最早一部用中文写作的近代地质学文献。据李鄂荣先生等考证,我国近代科学意义上的“地质”一词,最早就出现在慕维廉的《地理全志》里。

      19世纪80年代初,华蘅芳与玛高温合译了《金石识别》(现译为《系统矿物学》)与《地学浅释》(现译为《地质学纲要》)两本书,开创了中国翻译出版近代矿物学和地质学书籍的先河。后来,他们又合译了《金石表》(就是后来的《矿物学名辞典》),这套书对中国地质学、矿物学的发展影响极大。随后,潘松与英国人傅兰雅合译了《求矿指南》,王汝聃翻译了《相地探金石法》,舒高第与沈陶章合译了《矿学考质》。这几本译著,基本上属于今天的“矿床学”。

      同时,中国人自己也开始著书立说。中国人编著的地质文献最早见于1903年鲁迅写的《中国地质略论》,发表在日本东京出版的中文刊物质《浙江潮》第8期上;1906年,鲁迅和顾琅又合纂了《中国矿产志》,由上海普及书店印行。

      1910年,在直隶省矿政调查局担任知矿师的邝荣光在中国地学会主办的《地学杂志》上,发表了我国首幅彩色区域地质图和矿产图——1∶250万《直隶地质图》和《直隶矿产图》,还有我国的第一张古生物图版——《直隶石层古迹》。

      “庚子”之役以后,“洋务运动”代表人物之一曾国藩推出一项有意义的举措,就是在1870年设立“幼童赴美留学预备班”。1872年正式派遣30名10岁左右的儿童去美国留学。以后又连续3年每年都派去30名留美学生。这里面学地质矿业的有邝荣光、吴仰曾、邝炳光等。1877年,清政府又派林庆升、池贞铨、张金生、罗臻禄、林日章5人赴法巴黎矿务学堂学习矿务。1886年,李鸿章又派留美归国的吴仰曾至英国伦敦皇家矿冶学校留学,于1890年完成学业。

      据有关资料,从1872年至1876年,清政府共派出留学生120人,大部分学理工;1889年又派出64人;1900至1906年派出留学生人数达到高峰,有万余人。他们不仅学到了地质学知识,而且了解了当时地质科学的最新成就,摸清了关于当代地质科学前沿的知识。他们后来都成了中国地质事业的创始人和奠基人,成为中国地质学的先驱和中坚。留学生除了上述诸位外,学习地质、矿业的还包括——

      王宠佑(1879—1958),广东东莞人, 1901年赴美国留学,1904年获哥伦比亚大学地质矿物学硕士学位。后又留学英、法、德国,1908年回国。

      章鸿钊(1877—1951),浙江湖州人,1899年22岁时考中秀才,1905年留学日本,1911年毕业于东京帝国大学理学部地质学系,获学士学位。

      丁文江(1887—1936),江苏泰兴人,1902年留学日本,1904年又留学英国,1911年毕业于苏格兰格拉斯哥大学,获地质学动物学双学士学位后回国。

      1911年,章、丁二人参加了清政府留学生文官考试,获“格致科进士”,以后他们都成为中国地质科学事业最早的创始人和奠基人。

      翁文灏(1889—1971),浙江鄞县人,1908年留学比利时鲁凡大学地质系,1912年毕业,其毕业论文《勒辛的石英玢岩》水平极高,荣获“特优”成绩而被破格授予博士学位。这样,他就成为中国地质学界第一位博士,也是最年轻的博士(23岁)。他1913年回国,参加了北洋政府的留学生文官考试,名列第一,任农商部佥事。后来,他就与章鸿钊、丁文江共同开创了中国的地质科学事业。

      李四光(1889—1971),湖北黄冈人,1904年到日本留学。1910年毕业于大阪高等工业学校舶用机械科,同年回国。1911年9月去北京参加留学生文官考试,成绩为最优等,获“工科进士”。1913年再度出国留学,去英国伯明翰大学,初学矿业,后改学地质,1918年获硕士学位。1920年回国,任北京大学地质系教授。

      ……

      尽管洋务派的一系列改良运动皆不果而终,但由维护矿权、开发矿业运动引发的翻译与留学热潮,却为地质学的本土化和中国近代地质学的产生做出了贡献。

      (四)地质学的引进为近代科学思潮在中国的兴起扫清了道路 

      杜智涛先生在他的《西学东渐与中国近代地质学的产生与发展》一文中写到,地质学所体现的辩证唯物主义精神,冲击了中国传统封建思想,它一传入中国,就与科学、民主、爱国的品质相互融合,彼此依存,为近代科学思潮的兴起扫清了道路,反过来,又推动了地质调查工作在中国的产生,为中国地质科学的发展奠定了基础。

      敬天法祖是中国封建伦理纲常思想的重要组成部分。“富贵在天”、“天不变,道亦不变”……这种观念成为中国近代变革和民族进步的巨大阻力。而地质学作为一种科学,它客观地揭示天、地、生的变化,向人们阐明了自然界的运动规律,“月日蚀地震,雷鸣星变,皆天地自然之功用,其中有一定之法,初无所谓妖异也。”这种自然科学中的唯物主义,使人们开始怀疑过去一成不变的旧礼教,尝试用一种新的唯物的自然观去审视世界,使人们久被压抑和禁锢的思想得到了启蒙。

      甲午战争以后,社会的全面变革提到了议事日程,而地质学说成为人们倡言变法的有力根据。维新运动的领袖康有为在广州长兴里创办万木草堂,向学生讲授地球及其远古动植物的演化,指出自然界的变化和人类社会的发展有一定的规律。他在给学生所列的西学必读书目中,《地学浅释》成为重要的篇目之一。同时,他在一系列给皇帝的上书中,也多次引用地质学知识,以论证变法维新的合理性和必要性。梁启超用地质学知识来说明中国进行改革的重要性和紧迫性。1896年8月9日,他发表《变法通议》,其中开宗明义的第一章就引用了地质学的知识:“大地肇起,流质炎炎,热熔冰迁,累变而成地球……藉日不变,则天地人类并时而息矣。”谭嗣同、唐才常等维新派名士的思想也深受近代地质学的影响。

      20世纪初赴日、法留洋的学生中,不少地质学子如章鸿钊、丁文江、翁文灏、李四光等不仅接受了孙中山的民主主义思想,也接受了辩证唯物主义思想,他们将地质学的精神与社会革命相结合,高举科学与民主大旗,成为以地质学精神为支撑的科学与民主运动的主力军。随着新文化运动的开展,科学与民主成为革命主题,地质学中蕴涵的科学精神成为这场思想革命的有力武器。

      (五)新式学堂的兴起,开启了中国地质教育的先河 

      19世纪后半期兴起的洋务运动,推进了当时新式学堂的兴起。中国的地质教育最早可以追溯到洋务运动中开办的路矿学堂矿冶系,其后的1903年,北洋大学也设立了矿冶系。1909年在京师大学堂设地质门,维持了两年多,学生有4人。

      我们不妨详细了解一下:

      19世纪后半叶,中国出现了首批官办新式学校,主要在传统的文、史、哲等经典课程之外,增加了外语和西方的现代科学技术,其中也包括地质矿业在内。

      1862年,中国最早的官办新式学堂——京师同文馆诞生,学制为8年。从第5学年起,加设科学馆。从第6学年起增设了地质矿务、航海测算、机器制造、经国策、万国公法等科目。高年级才修金石学(矿物学)课,由德国教师斯图曼博士讲授,在矿物学教学内容中也渗透了化石知识。

      1863年,在上海设立了广方言馆。1867年以后,该馆毕业生择优赴京师同文馆科学馆再求深造。

      1867年,闽浙总督左宗棠奏准在福州马尾设立福建船政学堂,这是中国第一所海军学堂。该校也讲授地质学课程。

      1889年,两广总督张之洞奏准在广东水师学堂内增设矿务学堂,聘请英国人为教习,最初招收了30名学生。

      1892年,湖北铁路矿务局设立了附属矿务学堂,这是中国最早的初等矿业专门学校。

      1895年,盛宣怀在天津开办了中西学堂,其中的头等学堂为大学本科,里面设有矿物科,培养地质、采矿人才。

      当年10月2日,清光绪皇帝御批将中西学堂改为北洋大学堂,其中的矿务学门开始招收采矿冶金科新生。

      1896年,两江总督张之洞奏准在南京江南陆师学堂附设矿务铁路学堂(矿路学堂),浙江绍兴青年鲁迅曾到该校求学。

      1898年,康有为、梁启超辅佐清光绪皇帝领导“戊戍维新运动”,其中一项措施就是在原京师同文馆的基础上创办“京师大学堂”。该校分为天学、地学、道学、政务、文学、武学、农学、工学、商学和医学10个科,地学科中附设有矿学。

      1909年,京师大学堂的“格致科”内设立“地质学门”,有王烈、裘杰、邬友能、陈祥翰、路晋继5名学生(都是由预科德文班毕业升入的)。这一年被称为“中国高等地质教育事业的开局之年”,无疑具有里程碑式的意义。

      地质教育的兴起,促进了一批地学教科书的编纂出版。如美国公理会女教士、北京贝满女子学校校长柳拉·迈诺尔编著出版的《普通地质学》(1903年),这应是中国最早的地质学教科书。此后,杜亚泉翻译出版了中学教科书《植物学矿物学》和《最新矿物学》(1904年),钟观浩翻译出版了《新式矿物学》(1906年),杜亚泉编译出版了《最新中学教科书·矿物学》(1906年)。1909年,张相文根据日本横山又次郎的《地质学》,并参考其他书籍编译出版了《最新地质学教科书》(共4册),此书是中国人自己编写的第一部地质学教科书。

      谈到中国地质调查工作的发端,我们不能忘记,1840年鸦片战争以后,中国是怎样一步步沦为半殖民地半封建社会的辛酸过程;我们更不能忘记,中国地质工作的先驱们、开创者们,是如何在国破山河碎的极端困难的情况下,筚路褴褛、卧薪尝胆,从无到有,建立起中国人自己的地质调查机构,并且学会独立地开展地质调查工作的。

      (笔者在撰写此文过程中,参阅了众多专家学者撰写的文献、资料,由于出处甚多,恕难一一注明,在此一并表示谢忱。)

    中国地质调查在辛亥革命后起程的几个背景

    近些年,深海矿产资源勘查开发引起了世界各国的高度重视,海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险,已成为推动各国开展海洋矿产资源商业化开发的三大驱动力。近日,《地质调查动态》撰文对深海采矿现状、面临的主要挑战进行了深入探讨,并对深海采矿的前景进行展望,本期摘编其精华内容。

    ●海底矿床勘查目前正在加速进行,不断有国家或公司要求签订新的合同,其中在公海地区进行的勘查项目需经国际海底管理局批准。

    ●虽然开采海底矿产的技术取得重大进展,但还远远不够,亟待开展技术创新,采用降低成本的绿色技术是未来深海采矿的必由之路。

    ●深海采矿将成为本世纪人类满足自身发展需求的战略之举,但其前景受到技术、经济、地缘政治、国际法律法规等多重因素制约。

     

    动因

    唤醒沉睡海底的矿产宝藏

     

    传统意义上的“深海”,是指大陆架以外的海洋部分,通常水深在200米以上。深海资源一般指公海以及国家专属经济区(EEZ)以外的海洋资源部分。深海资源可分为矿产资源和生物资源两类。矿产资源主要分为多金属结核、富钴铁锰结壳和海底块状硫化物(SMS)三种类型。

    这些富集在深海的金属或非金属资源的副产品,很多都是现代高科技、绿色技术或新兴技术必不可少的原材料。例如:碲用于光伏太阳能发电,钴用于混合动力汽车和电动汽车电池,铋用于核反应堆的液体铅-铋冷却剂,铌用于高科技高温合金等。

    过去15年来,深海矿产资源勘查开发引起了世界各国的高度重视。有的国家以国有企业或专业科研院所为主进军深海,有的则是通过国家层面的立法为民间投资深海创造便利条件。至于全球层面的深海资源勘查开发治理平台也不断涌现,并日臻完善。从根本动因上来看,海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险,已成为推动各国开展海洋矿产资源商业化开发的三大驱动力。

    开发深海矿产资源的意义在于,它不仅可以满足国家产业发展对战略性矿产供应安全的需求,还能促进洋底填图及相关技术的发展,促进海底采矿相关服务和装备的研发,提升对深海资源的认识,维护国家战略利益。21世纪以来,世界各国对深海矿产资源的兴趣与日俱增,竞争日趋激烈。据荷兰资源专业中心数据,2010年美国在深海采矿方面的创新力排在第一位,欧洲排名第二,中国居第三位,其后依次为日本、韩国。

    此外,相较于陆地采矿,深海采矿的优势较为显著。例如:陆地采矿会在环境中留下大量“足迹”:需要修路,建造房屋和基础设施,挖掘露天采矿场矿坑,影响河道,并产生数百万吨的废石。而海底采矿不需要修路,没有海底矿石运输系统或建筑物,几乎不需要建任何海底基础设施。铁-锰结壳和结核基本上都是暴露在海床之上呈平铺状态。SMS矿床厚度可达几十米,但矿床上几乎或完全没有覆盖物。开采陆地矿床需要剥离覆盖层,挖掘出来的废石量在总挖掘量中的占比可达75%之高。而深海采矿的平台是船,可以很方便地从老矿点转移到新矿点,选择规模虽小但品位高的矿床进行开采。除矿石品位高外,海底采矿的另一个优点是可以在一处采矿场回收3种或更多种金属。3种主要类型的深海矿床(结壳、结核和SMS)都具有这样的优点。陆地采矿影响土著居民或原住民生活的问题正日益受到关注,而深海采矿不会引发这样的问题。

     

     

    挑战

    深海矿产开采存在法律空白

     

    深海采矿将是本世纪人类满足自身发展需求的战略之举,其前景受到技术、经济、地缘政治、国际法律法规等多重因素的制约。

    对深海矿产资源认知不够,勘查开发监管存在风险。行业内和研究学者们基本都知道深海矿床在哪里,但是对于资源的集中度、规模大小却知之甚少。这对于需要据此开展成本效益评估的单个项目来说,矿床品位及规模的不确定性成为制约其开发的主要因素。例如:加拿大鹦鹉螺矿业公司圈定的索尔瓦拉1号矿床,是当前世界上最先进的深海采矿项目,但其资源仅够开采两年。其结果是,现在还不能确定,该公司为开矿而进行的巨大投资是否具有经济效益,因为仅仅建造一艘船的费用就高达10亿欧元。

    深海采矿主要的缺陷和风险在于“社会环境运营许可”。由于深海采矿通常位于国家管辖区外,关于勘查活动的国际监管框架的制定进程缓慢。这就导致企业参与无章可循,使得投资者望而却步。环境组织和科学家们也声称,当前对于深海采矿给生态系统造成的环境破坏风险知之甚少。

    国际法律框架不完善,开采条款未出台。大部分深海资源都位于国家管辖区以外的国际水域,法律框架复杂。对于深海采矿引发的新问题,国际法律框架层面还存在着诸多的不确定性和空白。规制海洋活动最重要的国际法是联合国海洋法公约(UNCLOS),其在1982年通过,1994年开始实施,目前世界上有166个国家已经签约成为会员国,但也有例外,如美国。

    为了管理和协调深海矿床相关事宜,1994年在UNCLOS下成立了自治国际组织——国际海底管理局(ISA)。所有公约签署成员国自动成为ISA的成员。截至目前,ISA分别于2000年、2010年和2012年通过了勘查结核、硫化物、结壳的条款,但是关于开采的条款还在制定当中。

    结核和SMS勘查开发技术较为成熟,结壳挑战性大。深海采矿通常包括几项关键技术。首先是要有现代化的装备齐全的船。目前,已有好几艘勘查船在运营,它们通常属于国家研究机构和地质调查局。开展巡航研究是很昂贵的事情,一艘船的运营成本约5万~10万欧元/天。另一项关键技术是可用于深海采矿作业的遥控机器人(ROV)。SMS在输送至海面之前,要用ROV进行开采。散落于海底淤泥中的锰结核,可通过ROV真空将其从海底吸出来。锰结壳可通过在洋底作业的ROV进行剥离并磨碎。ROV可将这些混合物运送至提升系统,管运至海面的船上。通常,一套深海采矿系统包括4个子系统:采掘系统、提升系统、海面平台和处理系统。

    对于深海采矿技术,行业内似乎对商业化开采很有信心,认为以当前的技术水平足以满足需求。这些技术源自油气钻探,钻进深度通常可达2000米以上。然而,开采不同类型的深海矿产,其技术要求不尽相同。现有的或目前正在建立的第一代深海勘查开采技术只适用于铁-锰结核和SMS,不适用于铁-锰结壳。勘查和开采铁锰结壳需要克服两个主要的技术难题,一个是勘查和描述矿山特征,另一个是开采。勘查工具必须是深海拖曳式或可以装载在ROV上,并且可以在现场测量结壳的厚度以计算储量。最佳途径可能是开发一种多光谱地震探测工具和伽马辐射探测器,但必须解决伽马射线信号在海水中衰减的问题。与铁锰结壳相比,结壳基岩的种类繁多,伽马射线探测器在区别结壳基岩物理性能方面效果最好。开采方面的难题是,采矿工具必须能把铁-锰结壳与结壳基岩分离开,从而做到只开采结壳,不开采基岩,因为基岩开采会大大稀释矿石的品位。困难在于,结壳是牢固地附着在基岩之上的。分离结壳与结壳基岩的工作必须在水下1500m~2500m处的不规则且往往是粗糙的海床上进行,而且结壳以下的各种结壳基岩的韧性又各不相同。攻克这一难关需要进行高水平的技术创新。

    资源价格和资本成本是制约深海采矿的两个主要外在因素。深海采矿主要受到包括资源价格和资本成本在内的外部因素影响。对于采矿本身,用于造船和开发必要技术的初始投资成本是巨大的。不是所有项目都在商业上可行,但是走向深海在很多情况下却是一个战略性问题。采矿业一直是一个高成本产业,将深海采矿成本与陆域采矿进行对比很重要。对于陆域采矿,总成本包括环保成本、固定基础设施成本和劳动力成本,相较而言,深海采矿对投资者颇具吸引力。

    据欧盟方面测算,深海勘查一天的成本超过10万美元,大部分勘查航次的预算在5000万~2亿美元之间。对开采而言,一天的运营成本高达好几亿欧元,这还取决于矿床及其位置。最大的成本是船、钻探及船员的费用。从经济角度来看,很多方面都取决于上述外在因素,主要包括某种资源在一定时期的市场价格以及相较于陆域采矿的成本控制。

    深海采矿的环境影响可能会很大,要提前开展风险评估。所有扰动地球表面的活动,无论是陆上的还是深海的,都会扰动甚至摧毁动植物栖息地。因此,必须制定最环保的工作计划,并使所有地球表面的活动都按计划开展。与陆域采矿相比,深海采矿具有环境影响小的优势。然而,至今业界对于深海采矿会造成哪些环境问题尚知之甚少,目前全球只有一座海底矿山——索尔瓦拉1号矿,拥有此矿的加拿大鹦鹉螺矿业公司提交了一份开采此矿的环境影响报告,这是当前现实中唯一的陈述海底采矿环境影响的报告。考虑到矿床类型和开采工具等方面的因素,海底采矿的环境影响可能会很大。因此,基于不同尺度原地实验的风险评估是深海采矿实施前必不可少的工作环节。

    研究人员通过实施一些国际科学计划研究了开采铁-锰结核可能会造成的影响,这些国际计划以广泛的野外考察以及理论和实验室研究为基础。在采矿车辆经过的地方,动植物栖息地显然会遭到破坏,海底水层中还会产生沉积物卷流,卷流的范围有多大则不可预知。国际海底管理局2008年开展的一个项目得出这样的结论:难以预料开采海底结核会对生物多样性产生什么样的威胁,以及会带来多大的物种衰落风险,因为我们对海洋物种数量和地理分布情况的了解十分有限。存在潜在毒性的金属可能会在短时期内从孔隙水中释放出来,或在结核碎屑解吸作用下产生,特别是当采矿作业降低了表面沉积物中的氧含量时,这种情况会发生。

    从深海采出的矿石将被运送到陆上的选矿厂。一旦矿石被运到现有或新建的选矿厂加工处理,也会引发与现有陆上选矿厂同样的环境问题。但新建选矿厂可能会更高效并采用先进的绿色技术。船上的选矿工作可能将仅限于矿石脱水,把水回灌到水下采矿场。如果是开采结壳,可能会在船上进行浮选,以去除结壳基岩。

     

     

    现状

    各国加速“淘金”探明深海富矿区

     

    其实,科学家早在100多年前就知道深海里有矿产。然而,对深海矿床成因、分布和资源潜力的研究却始于最近几十年。20世纪70年代,科学家首次对东北太平洋克拉里昂-克利伯顿断裂带(CCZ)铁-锰结核进行了详细研究。当时有人预言,对CCZ海区铁-锰结核的开采将于20世纪70年代末至80年代初开始,但这一预言没有成为现实。1977年,科学家又在太平洋加拉帕戈斯海脊发现了热液系统。此后不久,研究人员又于1979年在东太平洋隆起发现了“黑烟囱系统”。20世纪80年代早期,对海底铁-锰结壳的研究引人注目,因为从铁-锰结壳中开采钴的前景被看好。然而,由于全球市场金属价格在20世纪90年代前后直至21世纪初持续低迷,开采海底矿产的积极性受到打击,开采计划被搁置。但针对海底矿床的研究与开发工作一直没有中断。进入21世纪以后,随着全球金属价格的上涨,深海矿产资源的勘查开发再次引起广泛关注。

    结壳通常沉淀在海底山岭、山脊和高原上,水深400m~7000m,厚度最大和含金属最多的结壳位于水下800m~2500m处,采矿作业最佳水深1500m~2500m。西北太平洋底海山的年代为侏罗纪,是全球海洋中最古老的海山,其结壳最厚,稀有金属的含量通常也最高。因此,西北太平洋中部赤道海区被认为是勘查海底结壳的主要地带,即通常所称的“中太平洋主结壳带(PCZ)”。

    对于结核而言,太平洋尤其是东北太平洋的克拉里昂-克利伯顿断裂带(CCZ),秘鲁盆地,以及南太平洋的彭林-萨摩亚盆地是发现结核最多的海域。印度洋盆地中部也发现了一处大型结核带,西南大西洋的阿根廷盆地和北冰洋等海域内可能也有铁-锰结核带,但这些海域的勘查程度非常低。CCZ海区最具经济吸引力,在这一海区内,已经或正在等待与国际海底管理局签署勘查合同的勘查区块有13处。矿业公司之所以对CCZ海区感兴趣,是因为此海区有大量铁-锰结核且镍和铜的富集度高。

    总体来看,截至2013年,已签署海底勘查合同的占地面积约为1843350km2,其中约一半勘查项目是沿海国家在其各自的专属经济区(EEZ)内进行的,其余勘查项目是在国家管辖区外的公海地区进行的,在公海地区进行的勘查项目需经国际海底管理局(ISA)批准。SMS矿床勘查项目的面积约占海底勘查总面积的45%,大多数都位于西南太平洋国家的EEZ范围内,公海地区SMS矿床勘查项目的占地面积仅有5万km2。在占据其余55%海底勘查面积的项目中,大多数为铁-锰结核勘查项目,这部分项目全部在公海范围内进行。此外,还有两个占地面积很小的磷灰岩勘查项目,一个在新西兰海域,另一个在纳米比亚海域;还有一个面积非常小的多金属泥勘查项目,此项目在红海海域进行。这3个小项目以及一个位于西南太平洋的SMS项目已被批准签署采矿合同。2012年7月,ISA理事会和大会通过了勘查海底铁-锰结壳的法规,此后不久便收到了申请在西太平洋进行勘查并签订合同的两份工作计划,勘查合同的占地面积9000km2。

    中国、法国、德国、印度、日本、韩国、俄罗斯以及一个名为“洋际金属”的多国集团(成员国有:保加利亚、古巴、捷克共和国、波兰、俄罗斯和斯洛伐克共和国)签署了勘查海底铁-锰结核的合同,每块勘查区的面积约为7.5万km2;中国、法国、德国、韩国和俄罗斯等国已经或即将签署勘查SMS矿床的合同,每块勘查区的面积约为1万km2;中国、日本和俄罗斯已经制定或预计将制定勘查海底铁-锰结壳的工作计划,每块勘查区的面积约为3000km2。此外,有4家公司已经或即将签订勘查海底铁-锰结核的合同,其中3块勘查区的面积为7.5万 km2,1块为5.862万km2。海底矿床勘查工作目前正在加速进行,不断有国家或公司要求签订新的合同。

     

    前景

    铺就“产学研用”深海采矿之路

     

    至今我们并不十分清楚全球海洋中铁-锰结壳、结核和SMS矿床的资源潜力到底有多大。相对而言,对CCZ海区和中印度洋盆地结核矿床的特性描述最为清楚。必须用评价陆地矿床的方法评价海洋矿床,从而发现海洋矿床作为许多种稀有、战略性和紧缺性重要矿产来源的重要性。对比评估工作应包括对每一种重要矿产整个生命周期的评价,以及对矿床开采环境影响的评价。

    从工程技术的角度看,必须取得几方面的重要突破才能使结壳开采具有可行性。与结壳开采相比,结核开采技术较为简单,因此已进入可开发阶段。阻碍铁-锰结壳勘查的最大难点是,需要在原地实时测量结壳的厚度,开采矿石的最大障碍则是把铁-锰结壳与结壳基岩有效地分离开。减少或消除对铁-锰结壳和结壳基岩物理性质测量结果的偏差有助于解决这一技术问题。需要对种类繁多的样品,尤其是磷酸盐化的厚层结壳进行分析。一个更困难的问题是,需要在原地测量浸透海水的样品。这些测量开展以下工作:认识从海水中捕获金属的机理;对比结壳和结壳基岩以开发勘查技术;描述结壳强度和结壳对各种采矿方法的承受程度。

    虽然开采海底矿产的技术正取得重大进展,但还远远不够,亟待开展技术创新,采用降低成本的绿色技术是未来深海采矿的必由之路。使用简单的酸浸法就可以浸出结壳和结核中的全部主要和稀有金属,因此,应该研发化学和生物化学选矿工艺,比如使用特定的金属结合药剂,以便能够选择性地回收想要回收的金属。在回收了想要的金属后,剩下的矿渣可以送入另一个提取流程,回收其他种类的金属。从矿渣中回收这类金属往往不具经济可行性,因此,回收这类金属的前提是国家有经济鼓励政策或战略需要。

    对于一个国家而言,要么是通过国家科学研究机构或地质调查机构加强深海矿床的勘查、开发研究及技术储备,要么是通过立法不断创造并完善有利于深海采矿的优良环境,吸引社会投资进军深海。深海矿产资源勘查开发将是一个事关民族发展、国家兴盛的重要领域,需要政府加强政策引导,强化监管与服务,铺就一条“产学研用”的深海采矿创新之路。

    深海采矿时代渐行渐近

     

    2016中国国际矿业大会资料服务展区

    服务,是中国地质调查局的立局之本、生命之源。“服务一流”,也是实现“六个一流”建局目标的关键一环。

    一直以来,中国地质调查局将做好地质资料社会化服务作为地质工作供需对接的一个桥梁,也将其视为对外“服务”的一个重要形象窗口。

    在保障国家能源资源安全,促进生态文明建设,防灾减灾,新型城镇化、工业化、农业现代化和重大工程建设,建设海洋强国的过程中,如何开发出更加多元化的信息服务产品,从而为经济社会可持续发展提供有效的支撑,中国地质调查局一直在做着坚持不懈的努力。

    记者了解到,作为中国地质调查局的重要服务窗口平台,全国地质资料馆成立于1952年,2002年与中国地质调查局合并,目前主要职责是依法接收、验收汇交的地质资料,承担全国地质资料馆的馆藏建设和管理,建立健全馆藏地质资料保管利用制度;依法为社会提供地质资料服务,逐步建立和维护现代化的地质资料(数据)服务系统;参与拟定与地质资料相关的政策法规、技术标准和工作规范;负责国内外地质资料现代化管理研究,开展相关的学术交流活动;承担全国馆藏地质资料数字化工作。

    “目前,我们已经完成了17年以来所有地质调查资料的涉密清理工作。”在2016中国国际矿业大会上,中国地质调查局全国地质资料馆相关工作人员向记者表示。随着工作人员的讲解,一张细密庞大的地质资料公共服务网络在记者面前展开,服务内容的全面性和精准性让人印象深刻。

    ▲首先,中国地质调查局地质资料服务实现了超前化。中国地质调查局主动作为,提前谋划,创新性地贯彻落实国家相关政策,在基础地质、资源、环境等重要领域,在政策法规允许的范围内最大限度地实现公共数据资源向社会开放,带动了社会公众开展大数据公益性开发和创新应用,充分释放数据红利,且开发的产品形式多样。

    2015年8月,国务院发布了《关于印发促进大数据发展行动纲要的通知》(以下简称《通知》),这是一个全面促进公共数据资源对公众开放的重大信号。《通知》指出,在依法加强安全保障和隐私保护的前提下,推动建立政府部门和事业单位等公共机构数据资源清单,按照“增量先行”的方式,加强对政府部门数据的国家统筹管理,加快建设国家政府数据统一开放平台……优先推动交通、地理、资源、环境、海洋等民生保障服务相关领域的政府数据集向社会开放。

    不久,国土资源部积极响应,研究制定了《关于促进国土资源大数据应用发展的实施意见》(以下简称《意见》)。《意见》指出,要有序推进土地利用规划、建设用地审批、土地征用、土地市场、土地价格、土地开发利用等土地数据集,矿产资源规划、矿业权审批登记、矿产资源勘查资质、矿产资源开发利用、矿业权市场等矿产资源数据集,国土资源统计数据集,多种比例尺基础地质图和环境地质图、地质灾害防治与地面沉降等数据集向社会开放。

    事实上,早在成立之初,中国地质调查局就把地质调查成果的社会化服务列入了自己的职能——为国民经济和社会发展提供地质基础信息资料,并向社会提供公益性服务。

    上世纪五十年代初,全国地质资料馆正式组建。这是我国馆藏数量最多、内容最全的国家级地质资料馆藏机构。

    记者了解到,目前,全国地质资料馆收藏了我国二十世纪初以来形成的各种地质资料近14万种,其中主要包括区域调查、海洋地质调查、矿产勘查、水工环勘查、物化遥勘查、地质科学研究等地质资料。截至2016年8月31日,全国地质资料馆馆藏地质资料总数近14万档。

    多年以前,全国地质资料馆便开展了多种形式的服务。不仅有传统的借阅服务、邮寄服务、电子阅览服务等基础服务,还可以提供多种多样的在线服务,包括数据检索、图件浏览、文档浏览、资料下载、专题应用和元数据互联互查等各种形式多元化服务。

    随着近些年公开资料借阅手续的简化,全国地质资料馆服务量逐步提升。有关数据显示,仅2016年上半年,全国地质资料馆共为近200家地勘单位提供上千次地质资料到馆服务,网上查询、下载相关信息达上万人次。

    ▲其次,中国地质调查局地质资料服务实现了数字化。全国地质资料馆全部实现了纸质资料的扫描数字化工作,并已启动全文数据库建设,数字地质资料馆建设基本完成。数字地质资料馆实现了对海量数据的高效精准管理,实现了地质资料数据管理业务流程的信息化,实现了地质资料多模式的在线服务,实现了快速支撑的到馆服务。

    众所周知,地质资料是国家投资上千亿元,广大地质工作者辛勤劳动数十年的工作成果,它是国家经济建设,特别是发展矿业经济所必须的重要信息资源。因此,保存好、管理好、更有效地利用好地质资料是国土资源部门的一项非常重要的工作。

    地质资料具有获取成本高、难以重复获取、再利用价值高的特点。由于新的地质工作业务领域大大扩展,地质资料的内容和信息组织形式也更加复杂。这给地质资料管理与服务工作带来极大挑战。

    地质资料数字化是一项重要的信息化基础建设工作,数字化成果是建设数字地质资料馆、地质资料网络服务系统、国家地质资料数据中心以及信息服务系统的重要基础数据资源。所以,当前地质资料管理和信息技术的发展需要开展数字化工作。

    历时18年,累计投资上亿元,目前,全国地质资料馆实现了馆藏资源100%数字化。全国地质资料馆大约扫描了4000万页的地质资料,包括正文、附图、附表、附件及其他资料。这是我国地质资料行业有史以来最大的数字化成果,不但使馆藏资料得到及时、有效保护,也为地质资料社会化服务奠定了庞大的数据基础,并带动了全国地质行业内的数字化工作。基于已完成的区域地质调查成果,全国地质资料馆已经完成了所有1∶5万、1∶20万和1∶25万系列地质图件的回溯性建库工作,并全部实现了数字化,各类地质图超过1万幅已经建库。

    此外,数字地质资料馆建设基本完成。记者了解到,全国地质资料馆的数字资源,不含遥感信息的数据量已达144.8TB,电子文件数超过1.4亿,资料件数超过410万。

    可以说,数字地质资料馆已经实现了对海量数据的高效精准管理,实现了地质资料数据管理业务流程的信息化,实现了地质资料多模式的在线服务,实现了快速支撑的到馆服务。

    ▲第三,中国地质调查局地质资料服务实现了产品化。中国地质调查局研制的一系列公开版数据产品保持了原始空间几何精度和属性精度,更为重要的是,首次建立了中比例尺地质专业数据保密处理技术方法体系,并出台了一系列的定密工作细则。可以说,将保密资料进行公开化处理,中国地质调查局已经走在了国内很多单位公益服务的前列。

    区域地质调查成果是地质工作者野外调查、室内研究最重要的工作数据,无论是基础地质研究、找矿开矿、地下水调查、地质灾害防治、环境调查,还是生态文明建设、地质科学研究、重大民用及国防工程建设都要使用。不仅业内人员在日常使用,很多涉及前述工作的民营企业、非政府组织和公民个人都希望获得。

    但长期以来,由于地质调查成果有近50%的案卷级和近30%的文件级成果涉密,不仅民营企业、非政府组织和公民个人无法得到这些重要的基础性资料,即使业内机构和人员在野外和室内工作中频繁使用涉密电子数据也会造成很多泄密隐患。由于涉密问题,地质行业在使用互联网技术进行地质信息交换、共享,促进地质科技创新,提高地质调查工作效率时受到很多制约,地质调查行业曾经开发、部署了若干共享交换与社会服务系统及其他应用系统,只能发布或处理小比例尺地质科研成果,大量地质资料的深度应用和开发受到限制,无法发挥信息系统应有的作用。

    地质调查及其成果服务部门备感压力。

    秉承“推动公开服务,共享地调成果”的理念,自2012年起,全国地质资料馆重点突破地质资料定密难题,研制了地质调查成果定密工作指南,对馆藏的地质资料、特别是地质调查成果资料进行了全面的密级划定。对清理出的涉密地质资料,全国地质资料馆积极探索涉密数据经处理提供社会化服务的技术方法,成功研制了涵盖1∶5万至1∶500万全比例尺基础地质数据的各专题公开版数据产品11类,涉及图件13598幅,报告8033份。经过4年的研究与数据生产,涉密清理、保密技术处理两个创新技术双管齐下,现已将馆藏除重力数据外的近8000档地质调查成果资料及数据对全社会提供无差别服务。

    目前,全国地质资料馆已形成了全国1∶5万至1∶500万全比例尺的地质调查编图成果公开版数据产品,以及各类公开版报告产品。

    1∶5万公开版地质图、1∶20万公开版地质图、1∶20万公开版水文地质图、1∶25万公开版地质图、1∶25万公开版建造构造图、1∶50万公开版地质图、1∶5万公开版矿产远景调查系列成果图、公开版县市地质灾害调查与区划系列成果图、公开版主要城市环境地质调查与评价系列成果图、公开版矿山环境地质调查与评估系列成果图等一系列产品相继问世。

    更为重要的是,在工作中,中国地质调查局首次建立了地质专业数据保密处理技术方法体系。据了解,该体系以满足地质工作基本需要,以保护国家秘密安全为前提,充分考虑地理信息和其他信息的安全,紧跟保密工作形势需要,针对存在的涉密问题,建立了一整套从涉密点分析到信息发布全过程的技术流程与技术标准。以国家和有关部门法规、文件精神为依据,研究国土资源、测绘、环保、水利等行业国家秘密目录,结合地质、水文地质数据特点,对其中的地质要素进行综合分析,提出了操作简便、合法合规的保密处理技术流程和操作规范。

    记者了解到,该体系是目前地质领域中惟一一套履行保密工作程序并实现大规模数据产品制作的方法体系,在地质领域尚属首次。该体系在涉密地质调查成果的保密技术处理方面进行了有益探索,积累了丰富的经验,开创了先河,得到了军队、测绘、保密和地质部门权威专家、领导的审核与认可,具体处理方案及其数据成果也通过了地质资料馆藏机构保密委员会的审查,符合法定程序要求,为后续地质资料公开版的生产奠定了基础。

    ▲第四,中国地质调查局地质资料服务实现了多样化。中国地质调查局开拓了新的服务渠道和形式,主动与其他单位合作,打破了专业、区域、部门分割,而服务产品丰富且不断更新,地质资料业务管理体系形成了全国“一盘棋”,地质资料汇交网上监管已全面实施。

    众所周知,地质工作的重要成果就是地质资料,其是后人开展地质工作的重要基础,具有形成成本高、应用范围广、可重复利用等特点。实现地质资料共享可以避免重复工作和投资,提高工作效率和效益。

    世界各国十分重视地质资料管理与服务工作,他们均明确规定,地质工作项目形成的地质资料须向国家汇交,并且应当向社会提供公共服务。

    我国对地质资料管理历来十分重视。目前,我国馆藏地质资料十分丰富,这些地质资料在我国矿产资源勘查开发中发挥了重大作用。

    地质资料汇交是一项基础工作,也是地质资料管理工作的永恒主题。2012年7月27日,国土资源部下发的《国土资源部办公厅关于深入推进地质资料信息服务集群化为找矿突破战略行动提供服务的通知》,提出的目标就是要实现地质找矿突破和地质资料管理的“双赢”。也就是说,地质资料在服务找矿工作的同时,在服务上、在汇交管理上也要实现突破,提升管理水平。

    目前,我国地质资料汇交网上监管已全面实施,资源汇聚能力得到了进一步提升。

    据了解,全国各省(区、市)均已统一安装和使用地质资料汇交监管平台,导入地质资料监管数据18.5万条,已通过汇交监管平台发放地质资料汇交凭证1227个。通过汇交监管平台,已基本实现了对成果、原始和实物地质资料汇交的全程监管,保证了地质资料能够按时汇交,加强了地质资料汇交凭证的统一发放管理,提升了地质资料汇交监督管理水平,提高了地质资料汇交工作效率。

    近3年来,全国共汇交地质资料40992种,大部分省(区、市)的汇交量都在500种以上,天津、辽宁、黑龙江、湖南、广东、重庆、青海等7个省(区、市)已将所有馆藏资料全部数字化,并初步搭建了数字地质资料馆框架。

    尤为值得一提的是,中国地质调查局已经和国家发改委、国家测绘地理信息局等单位建立了目录互联互查工作机制,并开始积极探寻和农业部门建立信息交换与目录互联关系。

    这实现了各部委之间目录数据的互查,极具标杆意义,也是一种创新。毕竟就我国国情而言,各部门之间这样的数据交流不多,技术上解决了行业间、部门间的壁垒,可以实现协调创新。□

     

    地质资料展示现场

    地质资料服务进入数字化时代

        在迷你系列“页岩气神话和现实”三部曲中的第二部分里,我想论述的问题是围绕页岩气这一新型资源的一系列核心问题中的一个:页岩气究竟是便宜还是贵?上周,在安得烈蒙特福德的“Bishop Hill”博客上的激烈讨论中,我声称页岩气是贵的,而非便宜。这一观点引发了一系列长篇大论的怀疑和反对。
        相反观点认为,页岩气便宜而且很便宜。因为使用页岩气还可以节省许多钻探和输送页岩气所需的钢管的费用,以及制造钢管所需的人工费。
        根据前期对页岩气成本所做的一些调查,我认为保本价格可能在4美元到8美元/千立方英尺之间(每一千立方英尺的价格大致相当于每百万英制热量单位的价格,即美元/百万btu)。一个应注意到的极其重要的情况是:如果是在欧洲,目前4美元到8美元的价格是便宜的;如果是在日本则是非常便宜的;但是如果是在北美,这个价格很贵(图1)。因此,对全生命周期生产成本简单地做出贵或便宜的结论不是一个明智的方式。


    图1  全球天然气年平均价格的变化(据英国石油公司)

    北美页岩气开发、福岛核事故和液化天然气的短缺是推动价格变化的几个主要因素。右边的灰色栏显示美国页岩气保本价格的最小值、最大值和中值(据贝克研究所Ken Medlock)。如果是在日本,这3种价格都非常便宜,但在美国却会被认为是很高的价格,基本上仍然高于美国当前的现货价格(每百万英热量单位3.85美元)。
       

        在对已公布的页岩气全生命周期盈亏成本估计数字进行更详细的分析前,这里将首先非常简要地概述美国页岩气生产的历史和页岩气产量惊人的增长速度。因为了解过去,有助于理解现在,并有可能预见未来。

       一、美国页岩气产量

        图2显示了David Hughes编制的美国页岩气产量增长的历史。可以看出,美国页岩气主要产自Haynesville、Barnett、Marcellus和Fayetteville这4个地区(图2和图3)。页岩气产量已经从2007年每天约40亿立方英尺增长到2012年每天约260亿立方英尺!页岩气产量的增长对美国天然气总产量有实质的影响,美国天然气总产量从1995年~2002年每月2万亿立方英尺的稳定水平增长到2012年每月2.5万亿立方英尺(图4)。一些人认为这是美国向能源独立的迈进,然而也有人认为受成本和递减率的影响,这可能是一个能源泡沫。


    图2  2000~2012年美国各地区页岩气产量累计
    (产量从21世纪初的停滞状态到现在惊人的每天250亿立方英尺)

    图3  美国和加拿大主要页岩气和石油产地(资料来源:美国能源信息署)

    图4  自1993年以来美国不同类型天然气产量的变化(基于美国能源信息署数据制作)
    2006年数据系列的异常是因为页岩气数据的引入。在此之前,页岩气产量包括在传统的干气产量中。2011年末,页岩气占美国天然气总产量的32%。据David Hughes的调查结果,页岩气产量到2012年末已占美国天然气总产量的40%(图2)。

        美国页岩气产量的超常增长并不是偶然发生的。从2003年开始美国钻探工业进入超速发展期,到2008年夏天钻探设备总数是2003年的两倍多,达到2000台(图5)。大多数钻探设备是开采天然气的,把图5、图2和图4结合起来,就会明显地看到越来越多的钻机把开采页岩气作为目标,这是以常规天然气产量的减少为代价的,其维持多年的稳定水平从2007年开始下降(图5)。2008年8月金融危机爆发后,钻探活动急剧减少,因为当时所有人都在评估今后全球金融体系的格局。美国的钻探活动在2009和2010年迅速恢复。随后又开始了从页岩气开采向页岩油开采的大转移(图5)。金融危机以前,大约有400台石油钻机,1600台天然气钻机。现在是大约1400台石油钻机,400台天然气钻机。


    图5  美国贝克休斯油田服务公司提供的美国钻机数与美国能源信息署提供的天然气总产量对比


        1995年以来,美国钻探队伍的规模已经从大约700台钻探设备增长到2000台。在很长一段时间里,美国增长的钻探工作量仅仅能够弥补减少的工作量,从而维持总体工作量不下降的局面,直至钻探行业把目标转向页岩。与开采非常成熟的常规天然气相比,新的页岩气开采项目显然给公司带来了更高的产量回报。是否页岩气开采也能给公司带来更高的经济回报尚待分晓。有证据显示天然气总产量在过去的24个月里始终维持在一个稳定水平上。
        油气公司从开采天然气转向开采石油的原因很简单。页岩气的生产过剩使价格从2008年6月的超过13美元/千立方英尺下降到2012年4月的不到2美元/千立方英尺(图6)。在相同的时间段里,石油价格要高得多,从而激励了页岩气开采向页岩油开采的大转移。不到2美元/千立方英尺的天然气价格对于美国消费者和经济增长来说是一个异想天开的数字,但却导致了埃克森美孚公司首席执行官Rex Tillerson的著名宣告:“今天我们的财产全部化为乌有”。他在纽约外交关系理事会的一次发言里说,“我们没赚到钱,账面上都是红色赤字。”


    图6  亨利中心天然气现货价格(资料来源:美国能源信息署)


        欧洲和亚洲各国政府对美国的低价格羡慕不已,因为福岛核事故和2012年液化天然气供应量的下降导致了国际市场上天然气短缺,使价格飙升到历史最高水平,同时也导致了不同地区天然气价格的巨大差距(图1)。美国天然气价格下降到小于2美元/千立方英尺的情况制造了一个错觉,即页岩气是便宜的。但实际上是生产过剩使得美国天然气价格大跌至公司可以获益的水平以下。这种情况对社会是不利的,因为社会的生存有赖于可以赢利的能源工业,但社会没有意识到这一点。

       二、页岩气的实际成本是多少?

        在北美,页岩气的全生命周期实际生产成本是多少?没有单一的和简单的回答,有大量的变量需要考虑:
         1. 气井的最终回收率(EUR)
         2. 钻井的沉没成本
         3. 土地成本
         4. 管道、加工设备和运输至市场的成本
         5. 税和权利金
         6. 付出利息和利率
         7. 公司日常管理费
        不同州之间在某些变量上的差异是很大的,例如税制,北美和欧洲之间税制差异更大。在以下给出的各种各样的评估结果里,在某些情况下还不清楚是否使用了全生命周期经济评估法或“远期点”(point-forward)经济评估法。下面是莱斯大学贝克研究所能源研究中心资深总监Ken Medlock的评估结果。
        “一些井每千立方英尺只投入2.65美元成本就可以盈利,其它的需要投入8.10美元……中值是4.85美元。”


    图7  Ruud Weijermars在其学术论文中指出,美国不同产地的页岩气最低价格在每千立方英尺4到6美元之间。

    左图:2007~2011年美国主要的页岩气产区的产量;右图:美国主要页岩气产区的盈亏平衡点边际价格

        图1中已标示了上述3个价格。图7引自一项学术研究的结果,显示最低成本为每千立方英尺4到6美元。
        页岩气分析和评论家Arthur Berman在其2012年的论文中指出,按8%的贴现率计算,美国Barnett、Fayetteville和Haynesville三地生产的页岩气的全生命周期成本超过了8美元。Berman认为公司一直在高估最终回收率,因此相对成本实际上比公司公布的要高。按天然气的现价计,美国所有页岩气产区都是非盈利的。
       一家主要石油公司的前首席执行官说:一切都取决于页岩气的价格。如果价格在每千立方英尺4~5美元,则页岩气产量会很高。
        总之,情况似乎很明显,如果价格低于每千立方英尺2美元,则整个页岩气行业就无利可图。现有的证据表明,贝克研究所Ken Medlock对页岩气价格的估计是比较合理的。各个公司的利润率取决于他们总体业务的质量。只有时间能够证明Weijermars和Berman估计的高价格是否会因页岩气产量低于当前的预测量而实现。但这是一个极端不稳定和活跃的行业,效率一直在提升,因此对成本,尤其是今后成本的预测极其困难。

       三、美国页岩气的未来

        有迹象显示,美国页岩气产量增长速度的急剧放缓已经开始导致美国天然气总产量增速放缓。在过去24个月内,美国天然气总产量始终稳定在一个水平上可能就是证据(图5)。令人惊奇的是开采速率下降之后,产气量继续上升。部分是由于开采与输送系统之间的时间滞差。气井需要等管道接通,任何时候都有储备的新井闲置在那里等待连接管道。而且钻井效率也提高了,水力压裂和完井技术也正在改善,类似宾夕法尼亚州Marcellus的一些地区,生产的热点地区正在被发现和钻探。以下这段话引自“傻瓜投资指南”网:
        根据贝克休斯的数据,相当多公司都在采用垫块钻井方法。因此北美地区2013年第三季度的钻井工作量比2012年第一季度高出15%不应该感到惊讶。
    根    据美国能源信息署的数据,在美国北达科他州的巴肯页岩区,今年新井每台钻机的日产油量预计将提高将近一倍。去年的日产油量略高于250桶,而今年12月的日产油量估计可达到496桶。同样,在德克萨斯州的老鹰堡页岩区,新井每台钻机的日产量预计可从去年的约200桶增加至今年的413桶。
        这样一来,油气的供求似乎有可能实现平衡。400台钻机能够生产出足够多的石油以弥补天然气产量的下降。美国对廉价天然气的需求已经提高了,还需要从加拿大进口少量天然气。在现在市场条件下,很难想象还会有钻机从开采石油转向开采天然气。因此,合理的预测似乎是:石油产量的增长可能会停下来,甚至在中期可能逆转,这种情况将持续到天然气价格回升到某个水平上,足以使上述在巴肯和老鹰堡页岩区开采石油的钻机又转向开采页岩气。
        页岩气开采效率的惊人增长速度肯定会在达到某个水平后放缓。从长远看,产量将取决于能够发现多少高效和高产的气井。只要新井的质量继续高于老井,那么页岩气的奇迹似乎将永远继续下去。
        根据上面的分析,美国天然气价格可能将继续上涨,并在短期内升至每千立方英尺5美元。市民可能会因此而抱怨,但应该认识到只有把价格维持在这个水平,页岩气开采业才有可能至少在一段时期内繁荣发展,美国经济才会受益。按照5美元/立方英尺的价格,那些拥有低成本、高效率气井的公司可以赚许多钱,而那些只有高成本、低效率气井的公司则可能无利可图。

    美国页岩气的真实成本是多少?

    今年新冠肺炎疫情期间,杨志明收到了一个特殊的国际快递。包裹分量很轻,里面只有一个获奖证书——2020国际经济地质学会区域副主席讲席奖。奖项含金量很重,它来自国际矿床领域规模最大、最有影响力的学术组织——国际经济地质学会。

    这让他很开心。“获奖并不仅是对我个人的认可,更重要的是代表了我国矿床学研究成果已经逐渐进入了国际同行视野。”

    从进入中国地质科学院地质研究所学习、工作至今,杨志明一直潜心于青藏高原斑岩铜矿成矿规律及成矿机制研究。他在中国科学院院士侯增谦的带领下,与团队成员一起提出了一套全新的碰撞型斑岩铜矿成矿理论,并于2019年获得国家自然科学奖二等奖。

    中国地质科学院地质研究所能源资源研究中心主任、研究员   杨志明

    理论探索实现从0到1的突破

    铜被广泛应用于机械制造、建筑工业、国防工业等重要领域,是维持社会经济发展的关键大宗金属之一,重要性不言而喻。

    斑岩铜矿是最主要的铜矿类型,提供了全球近3/4的铜。国际矿床学界历经数十年研究,建立起了一套经典的成矿理论,认为斑岩铜矿主要产于岩浆弧环境,形成与大洋俯冲有关。因此斑岩铜矿的分布被认定主要在环太平洋带上,特别是在东太平洋带大陆边缘的智利等国。但在21世纪初,我国青藏高原地区发现的多处斑岩铜矿,形成时已无活动的大洋俯冲,其成因无法用经典的成矿理论解释。

    西藏铜矿的铜从哪里来?怎么形成的?特征是什么?要回答这3个问题,就要进入一个理论的“无人区”,挖掘出新的“宝藏”。

    自2005年进入中国地质科学院攻读博士学位起,杨志明几乎每年都要去西藏出野外,尤其是冈底斯带,有时候一待就是好几个月。跑野外、看露头、采样品,回到办公室做实验、分析数据、看文献、写文章……这样的工作模式循环往复,一直持续到现在。最终,在导师侯增谦的带领下,他和团队一起,实现了从0到1的突破,提出了一套系统的、全新的碰撞型斑岩铜矿成矿理论。该成果拓宽了全球找铜的区域,为斑岩铜矿的勘查指出了新的方向,同时也加深了对斑岩铜矿形成机制的理解和认识,在国际上产生了重要的学术影响。

    被称为“国家科技三大奖”之一的国家自然科学奖,是奖励在基础研究和应用基础研究领域,阐明自然现象、特征和规律,作出重大科学发现的个人。2019年,碰撞型斑岩铜矿成矿理论获得了国家自然科学二等奖,其中,杨志明是第二主要完成人。

    开展矿床学的应用基础研究,既可以利用创新理论拓展科学认知,又能与应用紧密结合,创造经济价值。这套成矿理论模式推动了青藏高原多处大型铜矿的勘查发现,包括驱龙铜矿等大型铜矿资源。

    十多年,杨志明从地科院的一名学生成长为二级研究员。但是身份的转变并没有丝毫减弱他对地质科研的热情。最近几年,他带领自己的研究小组,连续在多个权威期刊上发表了一系列高水平论文,受到了国际关注。

    板凳甘坐十年冷

    攻读博士期间,杨志明遇到了人生中最灰心沮丧的时刻。

    在阅读了大量文献后,他感受到了与国外矿床学研究的巨大差距。“我们国家的矿床学起步晚,成矿理论研究落后国外很多。就好比人家已经建立了高楼大厦了,我们还是在打地基的阶段。”

    第一次,他因为研究地质的巨大落差和压力而差点崩溃。但也正是地质,令他以更宽广的胸怀去吸收了这种压力,转化为科研的动力。

    “聊人生侃历史,不过是以百、千年计数,而地质学动辄几百万年,地球演化更是有46亿年历史。实验室分析样品,最小可以到微米级,而讨论成矿规律则是在一个区域甚至是全球范围,又将空间拉升到108米。这种时空上大尺度的来回跨越,会在潜移默化中拓宽认知。所以地质人看待事物的变化、规律,都会放到更长的时间、更宽的空间中来衡量。”身为北京科技大学的讲座教授,杨志明上课会对学生说,学地质能令人豁达、心胸宽广。

    近20年的科研生涯,杨志明觉得自己的人生观都因地质而改变,这也是他坚持矿床学研究而毫不动摇的原因所在,因为他已融入其中、乐在其中。

    随着科研取得创新成果,荣誉也纷至沓来。2018年,他获得国家杰出青年科学基金资助,成为自然资源部系统最年轻的“杰青”。同年,他入选科技部重点领域创新团队负责人。

    而这一切背后,是鲜为人知的艰辛和曲折。要知道,挑战西方奉之为圭臬的经典成矿理论,并让中国人研究出的理论在国际上得到认可,何其艰难。2007年,杨志明团队投了一篇关于碰撞型斑岩铜矿形成机制的文章到国际权威杂志,对方却以“不相信”的理由拒绝了。直到6年后,他们的文章才得以发表。

    “虽然现在理论已经成型,但是还有一些细节问题需要补充,而且随着研究进展和思考的深入,又会出现新的想法,需要回头检查原来没有注意的地方。”杨志明表示,当下自己在做斑岩铜矿的同时,也会适当拓展对关键矿产的研究。青藏高原他还会继续跑下去,科研的“冷板凳”还会继续坐下去。

    专注矿床学研究不动摇

    科研的道路是漫长的,必须孜孜不倦、十几年如一日的坚持。杨志明却从未觉得辛苦,因为做的是自己喜欢的事情。

    曾经有一个月,他每天10多个小时泡在地下室整理样品,看石头,只是为了梳理清楚一个矿床中矿脉的切穿关系。“如果想要成才,出成果,就要选择自己感兴趣的专业或方向,坚持下去,10年、20年,最后肯定能成为专家。”

    在杨志明眼里,一辈子能够把一种矿床类型研究明白就已经很不错了。“我们所里很多专家都是在某一个领域研究了大半辈子甚至一生,才小有所成。如果别人都是花一生做一件事,那我只用10年,怎么比拼得过呢?”

    于超是中国地质大学(北京)地质专业的学生,未毕业的时候听社团学长提起了杨志明,便慕名报考了他的硕士研究生。在他眼里,杨老师十分严格。野外跑了一天,晚上还要求他们整理资料或者读文献。但令于超佩服的是,导师同样以身作则,回到单位,杨志明必须将样品切割、打磨、抛光,然后扫描后存档,他办公室里十多筐样品全是如此,一个外行直接拿起来就能看到闪烁的金属铜。

    如果为了某个事业付出了一生,却没有得到相应的回报,会后悔自己的选择吗?杨志明的回答就如同他的名字。“选择矿床学,选择做斑岩铜矿,肯定会一直坚持下去,从没考虑过获不获奖,也从无后悔两个字。”正是这种“无悔”的信念感,令他能够潜心近20年专攻一件事。

     

    科技创新人物 杨志明:勇闯地质科学“无人区”

    长汀县曾是我国南方红壤区水土流失最为严重的县份之一,自1983年开始水土流失规模化治理,特别是21世纪初以来,水土流失治理取得显著成效;水土流失面积从21世纪初的105.66万亩下降到36.9万亩,水土流失率从22.74%降低到7.95%,低于福建省平均水平,长汀成为水土流失治理的示范县。当前长汀人民按照“进则全胜,不进则退”的批示要求,推进水土流失的精准治理、深层治理。

    为助力长汀水土流失的精准治理、深层治理,自然资源部中国地质调查局南京地质调查中心与福建省自然资源厅共同出资、共同部署,开展了水土流失治理综合地质调查。自2019年7月部署工作以来,项目组对水土流失分布现状、水土流失地质成因模式、水土流失区土壤地球化学特征等开展调查评价,取得了阶段性成果。为进一步深化地质工作对水土流失治理的支撑作用,南京地调中心于2019年10月16-18日在长汀县召开“水土流失治理综合地质调查方法研讨会”。自然资源部中国地质调查局、福建省自然资源厅、南京地调中心、长汀县政府领导和相关部门代表、生态地质、水土保持、植物等方面的专家参加了研讨。研讨会以现场考察与研讨相结合形式召开。

    与会专家、代表对项目组前一阶段取得的成果给予肯定,对地质工作进一步深化服务水土流失提出了建议。专家们肯定了长汀县水土流失治理工作现阶段的相关成果,提出长汀水土流失治理要充分发挥习近平总书记“进则全胜,不进则退”的指示精神,坚持“精准导向”和“需求导向”,注重“五个结合”——与当地治理经验结合、调查与研究结合、多学科结合、点与面结合以及阶段成果与长远工作计划结合做好综合地质调查工作。

    长汀县人民政府提出了建立水土流失治理示范基地及创建水土流失科普教育窗口等五点需求。

    本次研讨会总结了长汀水土流失治理综合地质调查工作的阶段成果,分析了地质工作支撑“精准治理、深层治理”差距,提出了“精准导向”和“需求导向”的要求和“五个结合”的措施,将有力推进水土流失综合地质调查方法技术。

    长汀罗地废弃矿区复垦项目

    长汀中细粒花岗岩水土流失

    聚焦长汀水土流失精准治理 推进综合地质调查

    研学放飞新梦想 助力扶贫送关怀

    “瞧,我们看见北京的彩虹啦!”这是记者在加入2019地调科普研学微信群后,看见的第一条留言。随即刷屏的,是江西赣县五云中心小学校长钟丽丽发来的孩子们在车上即将进京的兴奋笑脸。闷热的北京,在前一夜迎来了一场难得的大雨,洗刷了城市的高温。精心筹备研学活动近一个月的中国地质调查局科普办公室的老师们,也在翘首期盼着孩子们的到来。

    地学研学的初心

    研学不同于旅行,并不仅是让孩子们来到北京走走看看,而是希望他们能带着问题去行走,去思考。活动准备之初,承办单位文献中心、青岛海洋所、地质所、地质力学所、实物资料中心和中国矿业报社的老师们就为孩子们精心准备了《畅游盐湖》、《嗨,恐龙》、《飞跃珠穆朗玛》、《洞穴之旅》、《燃烧的冰》、《地质灾害手册》等科普丛书,让孩子们对地质有最基本的认识。“孩子们知道的多了,想知道的也就更多了。”

    事实上,前期的准备工作可不仅仅是这几本读物。早在今年6月份,科普办就在萍乡小学召开过一次别开生面的科普进校园活动,邀请多位地质专家深入浅出到讲授地质知识。

    正如自然资源部扶贫办相关负责人介绍的那样,中国地质调查局把科普作为服务赣南脱贫攻坚的重要手段。2017年以来,中国地质调查局在科普进校园的基础上,不断深化科普扶贫的内容和形式,不但为贫困地区的孩子们送去了最新的科学知识,更重要的是为他们带去了憧憬科学殿堂的梦想。

    扎实的工作在这次研学活动中得到了体现。许多孩子在课堂中不仅能认真聆听老师的讲解,也能配合进行良好的互动,他们的储备知识让讲解老师多次发出由衷的赞叹。

    地学研学的初心就是开拓孩子们的视野,让他们带着问题去思考。也正是这份初心决定了研学活动的起跑线。

    地学研学的特色

    7月25日,同学们迎来的是特殊的一天——他们要追随着李四光先生学习工作的脚步,去探寻他追求真理的决心和矢志不渝的报国情怀。李四光先生是我国现代地球科学和地质工作的奠基人之一,无论是创新地学理论、开拓地质力学,还是发展地质教育事业,李四光毕生的奋斗都与国家的需要紧密联系在一起。

    上午,同学们来到了李四光纪念馆,李四光先生的外孙女邹宗平女士迎接了远道而来的大家。李四光纪念馆原是李四光先生的旧居,他于1962年迁居至此,度过了去世前的最后10年。1989年,李四光诞辰100周年时,其旧居被辟为李四光纪念馆,并由时任全国政协主席李先念题名。2015年,纪念馆经扩建、重新修缮后向公众开放。李四光先生的衣物和手稿,在海外留学时的成绩册、毕业证,参加国际学术会议时的照片……一件件珍贵的藏品还原了他当年辗转各国求学的场景。

    “我想把我学到的知识,尽快地贡献给我的祖国,这样更有意义。”李四光先生学成归来的故事深深震撼了小朋友们。当听到了李四光先生家中“一门三院士”的佳话后,同学们更是连连感叹。

    当天下午,同学们又来到了北京大学,在这里继续追随者李四光先生的脚步。在他留恋的博雅塔、在他驻足的未名湖、在他工作过的地学楼,都留下了孩子们的身影。在未名湖畔,同学们还争先与北大的“锦鲤”讲解员哥哥合影,小小的研学娃心中有了一个朴素的愿望,就是像哥哥那样好好学习,考上北大,就是像李四光先生那样探索科学,报效祖国。

    地学研学的课堂

    地学研学的课堂上需要多听。鸟是由恐龙进化而来的——来自中国地质调查局力学所的老师带来了生动的一课。虽然一开始同学们瞪着大眼睛,满脸的不相信,但随着讲解的不断深入:始祖鸟具有典型的恐龙特征,恐龙蛋与鸟蛋非常相似,恐龙在飞行进化中体型变小,部分恐龙化石有羽毛痕迹……丰富的图片、详实的资料,大家听得聚精会神。

    地学研学的课堂上还需要多看。来自地下7018米的松科二井的岩芯,代表着全球年代地层单位界线层型剖面和点位的金钉子……这些珍贵的地质标本记载了不同时期地球气候、地质的变化,无言地讲述着地球科学的奥秘。目不暇接中,同学们已经领略了亿万年间的地球风采。

    地学研学的课堂上还得多动手。在实物中心,同学们亲手将矿物薄片放在显微镜下观察,普通的薄片在显微镜的世界里竟是如此斑斓,引得同学们发出了一阵阵赞叹。

    地学研学的收获

    来自五云小学的方钰,记者对她印象一直特别深。这个六年级的姑娘在第一天代表同学们发了言,安静沉稳,犹如队伍里的小领队。在地质博物馆参加活动的时候,由于标本展台空间小,孩子们挤得里三层外三层,个子小的同学们急得在外圈蹦跶着想看上一眼。方钰走过去,抱起了小姑娘,帮助她看到了讲解的老师。这两个来自不同学校的孩子,经过短短三四天的接触,结下的友谊让人动容。

    为期一周的地学研学,不仅仅让同学们开拓了眼界,树立了严谨的科学态度和求知欲,也让他们收获了一份友谊。

    在研学途中,我们偶遇了一位从江西来京旅游的游客,当了解到整个研学活动的来由去脉后,她特别激动,反复说着一句话:“真是太好了,多照顾照顾我们江西,多照顾照顾我们的孩子。”

    即使地学科普研学活动结束了这么久,我依然能在微信群里看见家长们、老师们感谢的话语。这些研学的孩子不仅自己收获着,也将所得所感分享给亲人朋友,让这次研学活动变得更有意义。

    梦想从这里启航

    认识海洋

    7月29日,研学活动启动,每位同学都领到了一份研学手册和研学任务单。研学手册图文并茂,是根据青岛这座海滨城市的科普资源特色,围绕了解青岛、探知海洋、学习科学家精神设计的,既有知识,也有问题,帮助同学们在接下来的几天里有的放矢地学习、体验,在课程结束时交出一份合格的答卷。

    当天,青岛海洋地质研究所杨金玉博士做了“认识海洋”的科普报告。她用简单易懂的语言介绍了海洋气象、海洋化学、海洋生物、海洋地质等学科的研究对象和内容,鼓励同学们关心海洋,树立海洋意识,认识海洋,将来投身海洋科学研究。报告后,同学们戴上头盔体验了青岛海洋地质研究所研发的“海洋地质科普虚拟现实系统VR2.0”,身临其境般感受奇妙的海底世界。

    了解青岛 了解海洋地质

    7月30日,兴高采烈的学生们依次到中华人民共和国水准零点、青岛市规划馆、石老人海水浴场、青岛奥帆基地博物馆、青岛地质之光展览馆(李四光主题展览馆)进行参观研学。

    在这一天满满的安排,同学们对青岛的城市发展和未来规划、对青岛这座帆船之都和海洋科技城有了一定了解;知道了什么是“水准零点”,进而理解了“海拔”的概念,了解到中国各地海拔高度便是从水准零点开始垂直向上测量得到的。虽有烈日当头,但大家听得津津有味。显然,他们在这里已拥有了一份崭新的收获。

    在石老人海水浴场,同学们了解了海蚀崖、海蚀柱、海蚀平台以及石老人海水浴场沙子成份等知识。原来,石老人就是一个由海水风浪侵蚀残留下来的海蚀柱地貌。同学们带着美丽的故事来到了大海边,享受大海带给他们的快乐。不管是青岛本地的小学生还是江西来的小学生,每一个人的脸上都露出开心的笑容,有的在礁石上捡小螃蟹,有的在海水中尽情玩耍。他们跑着,跳着,难能可贵的纯真在这里真情流露。

    海洋生物 海洋资源

    7月31日,同学们依次在青岛海底世界、青岛贝壳博物馆、中国石油大学(华东)进行参观研学。

    在青岛海底世界,同学们见到了大大小小、各种各样的海洋动物。在青岛贝壳博物馆,金牌讲解员李宗剑的讲解幽默又生动,实物演示加风趣互动,使同学们兴趣盎然,笑声、提问声、答疑声不绝于耳。神秘鹦鹉螺的故事既把同学们从现实带回远古时代,又引发了对高等函数的趣味探索;黄金律、自然律、欧拉公式等新鲜词汇把学生们的胃口调得高高的。展厅里的研学高潮一波接着一波,同学们都围着讲解员问这问那,恨不得把贝壳的知识一下子全都装到自己的大脑里。在中国石油大学(华东)校区,同学们聆听了石油工人的故事。大学生志愿者还把他们带进物理实验室了解科学知识,探索力学和电学的奥秘。

    海洋环境 海洋探测

    8月1日,同学们依次在青岛市妇女儿童活动中心、中国海洋大学、蓝谷西北工业大学青岛研究院、青岛海洋科学与技术试点国家实验室进行了参观研学。

    在青岛妇女儿童活动中心,同学们看到“拯救第八大陆”几个字都很纳闷:世界上不是只有7个大陆吗?面对他们疑惑的眼神,讲解老师揭开了“第八块大陆”的神秘面纱:它是太平洋上一片由400万吨塑料垃圾组成的“垃圾带”,占地面积达160万平方千米。随着海洋垃圾带的日益扩大,这道“塑料汤”不但对海洋动物造成伤害,还进入了自然界的食物链,已严重威胁到了人类。随后,同学们分组制作了海洋中垃圾收集处理的“小岛模型”。他们充分发挥团队协作精神和想象力,制作的模型既美观又实用,在体验乐趣的同时深切体会到保护海洋环境的重要性。

    在中国海洋大学,同学们在海洋调查实验室了解了波浪浮标、Argo等海洋调查设备和调查方法,在物理海洋实验室听老师讲解并观摩了风浪流水槽实验,知道了风浪和涌浪的两个词语含义的不同,也明白了“无风不起浪,无风三尺浪”的缘由,萌生了探索海洋奥秘的好奇心。

    海洋知识还没完全消化完,航空航天的科学知识又接踵而来。在西北工业大学青岛研究院,同学们看到了我国制造的无人机模型,抚摸到了我国建造的深海探测船,见识了我国深海、深空领域前沿的科技产品。在动手折纸飞机的时候,歼10战斗机的外观及一些关键部位让同学们大开眼界。根据电脑屏幕上的提示,聪明的小家伙们不一会儿就完成了飞机模型并就地“试飞”,就连随行的老师也参与其中,空旷的房间一下子成了歼10纸飞机的表演场地。开始模拟飞行的时候,跑得快的学生一屁股坐在电脑前握住飞行操纵杆,没抢到座位的则急得直转圈;老师教大家如何开飞机的时候,他们目不转睛,生怕错过任何一个步骤。这堂内容丰富的研学课程让同学们感受了我国在航空、航天和航海领域越来越强大的科研能力,以及科学家刻苦钻研、锲而不舍、为国家奉献的精神。

    海洋权益及可燃冰研学体验

    8月2日是本次研学活动的最后一天,同学们依次在青岛一战遗址博物馆、青岛海洋地质研究所进行参观研学。

    在青岛“一战”遗址博物馆内,同学们了解了上世纪初青岛被侵占的历史,观看了一战时德军建造在山洞里的山炮台。沉痛的历史使同学们认识到建设海洋强国、维护国家主权、维护海洋权益的重要性。

    在青岛海洋地质研究所,科研人员戴上手套从液氮罐中拿出冒着雾气的可燃冰样品,同学们频频举手提问,老师们耐心讲解,一堂生动有趣的可燃冰科普课就这样开始了。

    5天的时间飞逝,在研学活动闭营仪式上,同学们轮流上台发言,分享自己的收获和体会:有的喜欢海水浴场的实践,有的对可燃冰充满兴趣,有的更爱海洋生物,有的迷上了物理试验……同吃同住同行的几天时间,两地的同学们结下深厚友谊,纷纷互赠礼物,互留联系方式。

    “最期待的是和你见面,最幸福的是和你在一起,最无奈也最难过的是短暂相聚后的离别,在那边的你,加油……”在离去的车上,江西的同学们频频向送行的同学和老师挥手,依依不舍地告别了同伴、告别了青岛。

     

    弘扬李四光精神 探索地球奥秘

    据中国地质调查局消息,全国危机矿山接替资源勘查理论创新与找矿重大突破荣获国家科技进步奖二等奖。

    资源枯竭是矿山无法逃避的宿命,矿山的发展由盛而衰也是无法越过的坎。对于这样的窘境,人们干脆赋予了一个新的名词——危机矿山。

    危机矿山指由于矿区范围内可供开采的矿产资源短缺,或者可采储量逐年萎缩,而难以继续经济地开发利用其保有的矿产资源,由此导致矿山产量持续下滑,矿山保有服务年限低于警戒线,在目前或者今后一段时期内难以维持正常生产经营而面临闭坑或破产危机的矿山企业。

    叶天竺先生(右一)在指导危机矿山找矿工作

    21世纪初,据对全国1010座大中型矿山调查,其中632座面临资源枯竭,形成资源危机矿山,涉及240多万矿工和1000余万家属的工作和生活,直接影响到国民经济的可持续发展和社会稳定。

    党中央、国务院十分关心矿业的可持续发展。2004年,国务院第63次常务会议通过《全国危机矿山接替资源找矿规划纲要(2004~2010)》,设立国家专项,由国家发展和改革委员会、财政部、国土资源部组织实施。

    作为业务和技术指导单位,中国地质调查局临“危”受命,责无旁贷地承担起了这个艰巨的任务。但是,要真正解决危机矿山面临的问题,并不是想象的那么容易。根据以往的经验,危机矿山找矿难度极大,工作程度高,探矿深度大,电磁干扰因素复杂,缺乏系统的理论指导和有效的方法手段,矿山虽经多轮勘查,仍未摆脱危机,陷入了束手无策的困境。

    为实现国家目标,作为项目牵头实施单位,中国地质调查局发展研究中心采用统一规划、统一部署、统一管理的组织形式,历经8年,由全国28个省(区)、168个地勘单位、31个科研团队、230个矿山企业及100多名资深专家参加。投入资金35.9亿元,完成钻探248.8万米、坑探38.1万米,在47个重要矿集区优选230座矿山开展深部找矿工作,涉及铁、铜、铅锌、金、铀等20个矿种,通过“理论指导、技术突破、机制创新”的途径,取得了一系列科技创新成果。

    首次在资源枯竭矿山开展全国性深部找矿行动,实现了找矿重大突破

    根据“理论指导、技术先行、探边摸底、拓展外围”的原则,充分认识危机矿山探矿工作的艰巨性,一大批监审专家,矿山企业、地勘单位、科研院所技术研究人员,各级国土资源和财政部门管理人员,全国危机矿山找矿专项专家委员会主任及成员,是他们的共同努力,才实现了危机矿山找矿的重大胜利,给共和国提交了解决危矿问题的答卷。

    ——广西铜坑锡矿、山东三山岛金矿、辽宁白云金矿、甘肃格尔珂金矿、江西银山铜矿、山西支家地铅锌矿等45座矿山新增资源储量达大型-超大型规模,湖北鸡冠咀铜矿、安徽铜山铜矿等80座矿山新增资源储量达中型规模,94座矿山新增资源储量达小型规模。其中,辽宁阜新八道壕煤矿新增煤炭资源储量有力地支撑了矿业城市的经济发展。河北迁安铁矿新增资源储量2.4亿吨。辽宁红透山铜矿新增铜锌资源储量24万吨。湖南宝山铅锌矿等矿山深部发现大型矿床后,使矿山再一次焕发生机。

    ——新增备案资源储量:铜338万吨、钨42万吨、锡35万吨、金636吨、银9229吨、铅锌816万吨、原煤54.5亿吨、铁矿石9.95亿吨、锑34万吨、磷矿石26348万吨、石墨386万吨、锂2664吨、铍7004吨。

    创建了勘查区找矿预测理论,为深部找矿提供了理论指导

    应用空间预测的基本原理作为构建勘查区找矿预测理论的基本思路,创建了以成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志研究为核心内容的勘查区找矿预测理论体系。

    ——成矿地质体是指与矿床形成在时间、空间和成因上有密切联系的地质体,是形成矿床主要矿产主成矿阶段空间定位的成矿地质作用的实物载体,是为成矿物质集聚提供能量的地质体。通过成矿作用时间、空间、物质、能量一体化研究,确定成矿地质体及其空间范围,研究其特征及其与矿体(床)的关系,确定找矿方向。总结了沉积、火山、岩浆侵入、区域变质、大型变形5种地质作用12种类型成矿地质体总体特征及其与矿床(体)的关系,解决了矿床与成矿地质作用的实体联系,为找矿预测奠定了基础。

    ——成矿结构面是指赋存矿体的显性或隐性存在的岩石物理化学性质不连续面,即赋存矿体的各种界面。成矿物质受压力、重力、热力、热液流体、构造5种动力驱动,又以分选、分异、充填、交代、混合、沸腾、塑性流变等方式沉淀,形成了复杂的赋矿空间,据此划分了原生和次生成矿结构面成因类型,解决了矿体赋存空间与成矿作用的关系。建立了沉积、火山、岩浆侵入、褶皱、断裂5种成矿构造系统,构建了常见矿床类型的结构面空间组合与格架,为预测深部矿体空间分布提供了工具。如岩体与围岩接触面、“硅钙面”等界面为接触交代型矿床的重要成矿结构面。

    ——成矿作用特征标志是指应用成矿作用地球化学理论,结合大量矿床研究实际资料,总结的主要成矿元素分配分布、迁移、沉淀过程形成的矿体、矿石、矿物、元素及流体等特征的标志。应用成矿地球化学障理论结合大量地质事实,概括了主要矿床类型成矿作用物理化学条件转换的特征标志,如黄玉和电气石是高(中)温热液型钨锡矿床成矿作用特征标志,为判别成矿作用中心及找矿前景提供了确定性依据。

    ——以成矿地质体和成矿结构面为空间格架,以成矿作用特征标志研究为载体,构建了由脉、层、块、体矿化样式组成的上下、左右多元空间结构模型。

    与国内外现有的成矿预测理论相比较,实现了矿床学、矿床地球化学等基础理论研究和矿产勘查的有机结合。成矿地质体作为成矿作用和基础地质研究的桥梁和纽带,解决了矿床与地质作用的实体关系,锁定了与成矿有关的目标体。成矿构造和成矿结构面研究建立了矿体赋存空间与成矿作用的关系,创建了全新的成矿结构面成因理论,解决了预测矿体空间定位问题。成矿作用特征标志研究把成矿作用的产物与成矿物质迁移、沉淀的物理化学变换因素结合起来,解决了确定成矿作用中心和筛选找矿标志的难题。将找矿预测由经验找矿、方法找矿,提升为理论找矿,并解决了实现途径。

    首次研究创建了符合我国成矿地质特征的找矿预测地质模型,为深部找矿提供了类比标准

    通过129个典型矿床解剖研究,500多个矿床调查研究,收集了1300多个典型矿床资料,获得了50000多组原始数据,依据我国独特的成矿地质背景,创建了涵盖我国主要矿床类型的25种找矿预测地质模型。

    ——厘定了以卤水盆地及其边缘深大断裂控制的非岩浆后生热液型铅锌矿床的概念,构建了碳酸盐岩容矿和砂岩容矿两种找矿预测地质模型。

    ——建立了以脉、层、体矿化样式为特色的次火山热液型金银矿、次火山热液型铅锌银矿、玢岩型铁矿3类找矿预测地质模型。

    ——以西藏罗布莎铬铁矿为典型,建立了板块踫撞蛇绿混杂岩带超镁铁质岩岩相构造带控矿的找矿预测地质模型。

    ——应用沸腾沉淀理论,建立了侵入体外接触带“五层楼”水压致裂结构面和内接触带云英岩型二元结构的钨锡矿找矿预测地质模型。

    ——全面总结了我国冈底斯、赣东北、西准噶尔、多宝山4种地质构造背景下的斑岩铜矿找矿预测地质模型。

    ——总结了新疆古生代、中东部中生代、西藏新生代3类斑岩型钼矿三维多元结构地质模型。

    ——建立了华南地区受白垩系红层盆地边缘深大断裂控制的花岗岩容矿的铀矿找矿预测地质模型。

    ——首次提出了“硅钙面”成因机制,建立了2种成矿结构面类型的接触交代型矿床找矿预测地质模型。

    ——总结了我国2种地球化学类型的金成矿特征,建立了次火山热液型、岩浆期后热液型、剪切带型3类金矿找矿预测地质模型。

    ——应用向型构造轴部塑性流变及重力作用的成矿机制,建立了沉积变质型铁矿找矿预测地质模型。

    研发了适合矿区复杂条件下的关键技术,为深部找矿提供了技术支撑

    ——建立了针对大深度的地球物理探测新技术体系。电磁法技术组合解决了1000米深度的矿体探测,并取得良好应用效果。首次研制了3D井-地磁测联合反演技术(SWMI3D)和地-井方位激电(IP)联合反演技术,有效探测深度达到2000米。采用重磁三维反演技术,在河北迁安铁矿1100米深处发现100多米厚的矿体。

    ——针对矿山复杂电磁干扰,研发了系列抗干扰技术。引入并完善了大比例尺直升机航磁技术,开发了50Hz陷波器等;采用参考站数据相关分析、指数谱函数拟合方法和滤波等技术开发了数据处理软件;采用加大功率、增加叠加次数、逐点采集噪声、错时或停电测量等组合方法降低干扰影响。

    ——大深度钻探技术应用水平明显提高。大深度钻探技术在深部找矿中得到广泛应用,共完成千米以上钻孔295个。

    ——针对矿山找矿工作程度高、深度大、电磁干扰强的特点,建立了一套包括理论指导,模型类比,物探、化探、钻探技术支撑的深部找矿技术方法组合,有效地解决了深部找矿的技术难点。

    专家表示,该专项创新深部找矿预测理论,研发、示范多项深部找矿关键技术,极大推动了找矿预测理论和勘查技术进步,实现了找矿历史性突破,大幅提高了骨干矿山后备资源,极大地缓解了我国资源短缺的局面,有力促进了地方经济发展和社会和谐稳定,政治、经济、社会、科学意义重大。

    在国土资源部组织的危机矿山接替资源勘查科技成果和《勘查区找矿预测理论与方法》科技成果鉴定中,专家们一致表示,成果总体达到国际领先水平。

    中国集中力量在短短7年内完成了230座矿山深部和外围接替资源勘查,取得了一批重要成果。这一重大勘查行动,无论在世界还是在中国矿产勘查史上都是极其罕见的。借此,让我们永远铭记为我国危机矿山接替资源找矿工作做出重大贡献的监审专家、矿山企业、地勘单位、科研院所技术研究人员,各级国土资源和财政部门管理人员,全国危机矿山找矿专项专家委员会主任及成员!此次奖项的获得也是对为了国家危矿事业,奋战在野外一线的地质矿产勘查及科研人员的国家级致敬,是对他们工作及成果的国家级肯定。

     

    临“危”受命,200多座矿山起死回生