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    中国可燃冰勘查利器——海马号无人潜水器

    新华社发

    勘查团队在祁连山南缘钻探发现“可燃冰”。

    冀 业摄(资料图片)

    近日,俗称“可燃冰”的天然气水合物成功获批为中国第173个矿种。这虽然是业界和公众意料之中的事,但还是引起了广泛关注和热烈讨论,人们由此预见,可燃冰作为一种战略性绿色能源,在中国获得了相应的法律地位,必将在勘查和开发利用方面迎来新的发展机遇。

    可燃冰被誉为“未来能源、洁净能源和21世纪能源”,这一方面在于其有能量密度极高、非常洁净等特质,另一方面在于其分布范围广、资源量巨大,可以为人类提供持久能源支持。对于环境资源压力巨大的中国来说,可燃冰更是承载着变革能源结构、实现绿色可持续发展的梦想。20多年来,中国科技工作者不懈努力、忘我奋斗,不仅系统提出了被实践证明正确的可燃冰成藏理论,而且形成了具有国际先进水平的可燃冰资源综合勘查高新技术体系,为可燃冰的开发和利用奠定了坚实基础。

    中国储量家底知多少

    在标准状况下,1立方米可燃冰可释放出164立方米天然气和0.8立方米的水,能量密度是天然气的2-5倍、是煤的10倍。这是人们对神奇的“冰火”津津乐道的主要原因之一。这样一种能量密度极高的物质,在地球上储量非常丰富。国土资源部天然气水合物重点实验室总工程师刘昌岭研究员介绍说,如果把全球可燃冰的储量折算为有机碳资源,其有机碳占总量的比例超过53%,而煤、石油、天然气三者有机碳之和仅占26.6%,也就是说,前者是后三者之和的约2倍。国际上广泛引用的可燃冰储量数据来自美国科学家科温沃登,他预测全球储量为21万亿吨油当量,与美国能源部2011年发布的数据大致相当。

    具体到中国,可燃冰的储量如何呢?中国地质调查局副局长王昆给出了一个数字:约800亿吨油当量。他强调,这是根据天然气水合物资源类型及赋存状态,结合地质条件对中国海域可燃冰源量的初步预测量。冻土区是陆域可燃冰的可能成矿区,而中国是世界上第三冻土大国,冻土区总面积达215万平方公里,具备良好的可燃冰赋存条件和资源前景。据科学家初略估算,陆域可燃冰远景资源量至少有350亿吨油当量。王昆介绍,总体上看,中国可燃冰分布广、类型多、储量非常丰富。目前,已在南海发现两个超千亿立方米的矿藏,圈定11个成矿远景区、25个有利区块。

    四个勘查阶段迎头赶上

    与一些国家从上世纪70年代就投入可燃冰勘查研究相比,中国在可燃冰资源调查研究方面起步无疑是较晚的。据刘昌岭介绍,如果从1995年原地质矿产部设立可燃冰调研项目开始算起,不过20多年,而这20多年又可以分为四个阶段。

    一是预研阶段。主要开展对国外调查研究情况的调研跟踪、文献整理等工作。这个阶段有两个标志性年份。1995年,“西太平洋水合物找矿前景与方法的调研”“中国海域水合物勘测研究调研”等项目设立,中国地质科学院矿产资源研究所和广州海洋地质调查局等机构参与其中,对水合物在世界各大洋中的形成、分布等方面进行了初步研究,明确指出了中国近海海域具有水合物成藏条件和资源远景。1998年,在国家“863”计划支持下,“海底水合物资源探查的关键技术”前沿性课题研究顺利启动。此外,中科院兰州冻土研究所开展了实验室合成天然气水合物研究,并通过书籍翻译将外国可燃冰领域研究进展系统介绍进来。

    二是前期调查阶段。1999年,国土资源部启动了“西沙海槽区天然气水合物调查与评价”项目,首次在该区域发现了可燃冰存在的重要标志。在东沙群岛南部和台湾西南等海域,调查团队也发现了蕴藏可燃冰的证据和标志,并综合利用多种海底调查手段,包括海底取样和摄像等,对这些证据和标志进行了研究分析,初步确认了可燃冰的存在。

    三是专项调查阶段。此阶段从2002年持续到2010年,参与调查的众多科研院所和大学与中石油、中石化等历时8年,实施了与可燃冰相关的4个专项,优选了南海的数个海域,开展了可燃冰调查与评价,并获得了可燃冰实物样品,取得了重大突破。与此同时,中国陆域可燃冰调查也在大力推进,初步结果显示,祁连山和漠河盆地等冻土地区具备较好可燃冰成矿条件和找矿前景。

    四是“127”工程国家专项阶段。2011年,“127”工程天然气水合物专项设立,按照“海路并举,先易后难”的思路,加强对南海、东海等海域和陆域冻土区的调查研究,查明中国海陆可燃冰家底,并为进一步开展资源评价和开发做好准备。上述专项实施的目标之一是实施赶超战略,使中国可燃冰勘查等技术与国际先进国家同步,为商业开发打好基础。

    推进理论和技术装备创新

    四个阶段,22年努力,中国不仅摸清了可燃冰家底,而且实现了一系列勘查理论和勘查技术、装备的创新。实际上,注重创新的引领作用,把地质调查过程变成科技创新的过程,全面提升科技创新解决资源环境基础地质问题的能力,也是中国地质领域工作的指导思想。

    中国地质调查局基础调查部副主任邱海峻指出,根据国际上的研究,可燃冰在全球主要分布有两类地区:一类是水深300米—3000米的海底,在海底以下0米—1500米的沉积物中产出;另一类是陆上冻土区。成功进行可燃冰勘查,光靠上述大体模糊的判断显然是不够的,必须摸索出适合中国海域和陆域地质特征的探测理论和方式。

    刘昌岭指出,中国科学家根据可燃冰成矿原因,创新性提出“渗漏型可燃冰”概念,并将可燃冰划分为“扩散型”和“渗漏型”等几种,总结出各自的特点,指出它们在南海北部具有密切的成藏关系,具备形成的地质条件,并揭示出该地区形成了南北成带状的可燃冰富集规律。

    工欲善其事,必先利其器。可燃冰勘查离不开先进的装备,而4500米级深海遥控潜水器海马号就是中国可燃冰勘查的一大利器。它历时6年研发而成,实现了一批关键技术突破,包括本体结构、浮力材料、液压动力和推进、作业机械手和工具、观通导航、控制软硬件、升沉补偿装置等,是中国迄今为止自主研发的下潜深度最大、国产化率最高的无人遥控潜水器系统。该潜水器研发成功后迅速转化为应用,在南海北部陆坡发现了海底活动性“冷泉”,实现了南海天然气水合物资源调查领域的突破性进展。

    在可燃冰勘查过程中,中国科学家摸索出一套成熟的调查技术和特效探测技术。刘昌岭举例说,针对可燃冰赋存的相关地貌、沉积矿物等,勘查人员集成了一套可燃冰综合探测系统,综合“地质、地球物理、地球化学”等调查手段,该技术已成为服务海域可燃冰常规勘探的主打技术。

    《 人民日报海外版 》( 2017年11月25日 第 08 版)

     

    人民日报:“冰火”勘查诠释中国地质速度(“瞄准世...

    历经20余载,我国已实现管辖海域1:100万海洋区域地质调查全覆盖,并正在加快推进1:25万海洋区域地质调查——精细探查海洋地质家底。

    三点定位现场

    海洋兴则国兴,海洋强则国强。习近平总书记强调,建设海洋强国,必须进一步关心海洋、认识海洋、经略海洋,加快海洋科技创新步伐。

    如今,认识海洋又迈出坚实一步。5月28日,在山东青岛召开的第一届海洋区域地质调查大会上,全面反映我国管辖海域地质资源环境全貌的1∶100万海洋区域地质调查系统性成果正式面向社会发布。这套覆盖我国约300万平方千米管辖海域、集综合性和原创性于一体的系列成果,不仅填补了我国管辖海域海洋区域地质国情调查的空白,而且有效提升了我国在国际海洋地学领域的话语权。

    足迹遍布中国海,1∶100万海洋区调实现管辖海域全覆盖

    海洋区域地质调查,是海洋地质调查工作的“开路先锋”,1∶100万比例尺是其最基本的精度。

    我国海洋区域地质调查工作起步晚、起点低。随着1999年国土资源大调查专项的启动,我国开展1∶100万海洋区域地质调查试点,自此拉开了对管辖海域海洋区域地质调查的序幕。

    “按照国际标准分幅,可将我国300万平方千米的管辖海域分为20个1∶100万标准图幅。”中国地质调查局海洋基础地质调查工程首席专家、青岛海洋地质研究所副总工程师张勇介绍,1999年启动1∶100万南通幅示范图幅调查工作,采用先进的地质地球物理调查设备、测试手段和分析仪器,获取了大量海上地质地球物理实测数据和室内分析数据及综合研究成果。

    更重要的是,通过示范图幅,探索了统一的外业调查、资料处理、样品测试分析、成果图件编制和报告编写的标准,形成了《1∶100万海洋区域地质调查规范》,为后续全面展开图幅调查奠定了坚实基础。

    从2006年到2015年的10年间,我国管辖海域1∶100万区域地质调查全面展开。中国地质调查局组织60余家单位、千余名海洋地质工作者,调集调查船40余艘、飞机10余架、调查设备700余套,足迹遍布中国海。

    多波束、地震、重力、磁力、地质取样、海底浅地层钻探、航空物探等先进调查手段齐发力,浅—中—深部一体化调查。基于采集获取的海量基础地质数据,项目团队对海底地形地貌、地球化学场、地球物理场、断裂构造及岩浆活动、深部地壳结构、环境地质因素以及矿产资源等开展了进一步研究,编制了20个国际标准分幅的地质图、构造图、地形图、地貌图、环境地质因素图和矿产图等基础性图件120幅,地球物理系列图、地球化学系列图等专业性图件300余幅,形成约2000万字的海洋区调报告。

    成果总结再提升,全面反映我国管辖海域基础地质国情信息

    走进深蓝,认识海洋。海洋区域地质调查获取的海量实测地质数据中,蕴藏着认识海洋世界的资源、环境、生态“密码”。

    在20个国际标准分幅1∶100万海洋区域地质调查全部完成后,调查团队开始了对调查获取的海量海洋地质、地球物理、地球化学、遥感等资料的集成研究,使之系统化、规律化、理论化,并最终形成首套基于实测资料、全面反映我国管辖海域地质国情信息的系列成果,包括中国管辖海域第一代1∶100万海洋区域地质系列图件、第一个1∶100万海洋区域地质数据库和第一部1∶100万海洋区域地质报告。在本届海洋区域地质调查大会上,这些成果正式向社会发布。

    张勇介绍,基于1∶100万海洋区域地质调查工作的开展,取得了一系列原创性科学认识。比如:创新提出的“东亚洋—陆汇聚带多圈层作用”和“南海弧后扩张与左旋剪切”理论模式,重塑了东亚大陆边缘构造格局;建立了中国边缘海构造单元划分新方案,统一了中国海域中—新生代地层格架,完善了中国海域地貌分类体系。这些新认识推动了西太平洋边缘海重大基础科学问题的研究。

    1∶100万海洋区域地质调查,还为新一轮找矿突破战略行动提供了基础资料和找矿靶区。据了解,这次调查圈定8个深水油气远景区、5个深层油气远景区、40个天然气水合物资源远景区;新发现10处铁锰结核(壳)站位,通过岩矿分析发现极富稀土元素;发现多种类型的海砂资源,为海砂勘查提供了重要的基础地质数据支撑。

    “中国管辖海域1∶100万区域地质调查新发现并命名780个地理实体,388个获国务院批准,在海洋自然资源管理等方面发挥了重要作用;编制了10余套国家重大发展战略区自然资源与环境图集,为环渤海经济带、粤港澳大湾区、海南自贸港等区域协同发展提供了支撑服务。”张勇介绍,作为一切海洋地质工作的基础,海洋区域地质调查将为支撑能源资源安全保障、服务生态文明建设与自然资源管理等提供更多重要的基础资料。

    相较于陆地,由于有海水的覆盖,在海上开展调查和进行探测的难度更大,需要更加先进的调查技术手段。通过1∶100万海洋区域地质调查的实施,形成15项海洋地质调查技术规范,初步构建起“星空地海井”调查技术体系,调查能力整体达到国际先进水平。“尤其是在海陆过渡地带,我们应用了航空物探调查,取得了显著成效。”张勇说。

    在1∶100万海洋区调工作推进的同时,项目团队还在重点海域完成了35个国际标准图幅的1∶25万海洋区调,约占我国管辖海域面积的15.2%,并探索启动了1∶5万海洋区调试点,拉开了管辖海域大比例尺调查序幕。

    立足时代求变革,推动海洋区域地质调查高质量发展

    区域地质调查是地质调查事业的立业之本和永恒主题,工作部署必须保持长期性、系统性和稳定性,通过持续调查和逐轮更新,不断提升对地球系统和资源环境国情的认知水平。

    新时代在召唤。当前,海洋已成为世界各国竞相博弈、国际社会广泛关注的战略新空间,竞争的核心是革命性、颠覆性的科技创新能力,竞争的路径从水面到水下、从浅海到深海、从近海到大洋、从大尺度到多尺度乃至微尺度、从区域到地球系统、从机械化到智能化和网络化快速拓展。新一轮科技革命深刻影响地质调查发展方向和工作方式,要求海洋区域地质调查以地球系统科学为指导,实现调查研究“范式革命”,尤其是聚焦中国边缘海形成演化及其资源环境效应这一主题主线,形成创新性的边缘海多圈层相互作用理论,推动我国海洋科学技术水平的提升。

    而目前我国中大比例尺海洋区域地质调查程度依然较低,制约了对海洋的开发利用。加快海洋强国建设,需要海洋区域地质调查加快脚步。为此,2023年中国地质调查局工作会议明确,海洋区域地质调查要聚焦南海、东海等重点海域,至2025年1∶25万海洋区域地质调查覆盖率达28%,2030年达50%。

    在第一届海洋区域地质调查大会上,中国地质调查局再次发出“全力推动海洋区域地质调查高质量发展”的号令:

    ——优化工作布局。以“陆块聚散与资源环境效应”为主线,以“中国边缘海形成与演化”为核心,在重要盆地区、权益攸关区、岛礁建设区重点布局,在重要经济区、重大工程区、生态保护区等优先布局开展1∶25万、1∶5万海洋区域地质调查及专题填图。

    ——回归基础本源。以解决重大海洋基础地质问题为目标,查清重点海域基础地质特征,提升地质构造、地层沉积、岩石矿物、地形地貌等基础地质认知,深化成矿、成藏、致灾、生态等地质背景、地质过程、控制因素等认识。

    ——强化陆海统筹。以实现陆海构造单元、地层格架、圈层作用等重大地质问题衔接为目标,加强海岸带地质调查,创新海陆过渡带航空物探等先进调查技术方法,充分利用智能化、无人化设备,解决陆海一体化调查研究难题。

    ——加强预研究。改变以往的“网格式填图”,转变为以解决关键基础地质问题和重点需求为核心,在重点目标和关键区域,开展更有针对性和更加精细的调查研究,做到有的放矢。

    号角声声催征人,牢记使命在担当。新时代,向海而兴、向海图强。我国海洋区域地质调查历经20余载从无到有、由小及大,如今站在转型升级的新起点再次扬帆启程,持续推进服务、理论、动力、结构、质量、效率“六大变革”,不断提高调查的广度、深度、精度、速度,为推动我国从海洋大国迈向海洋强国提供坚实地质力量,让浩瀚海洋更好地造福于人民。

     
    精细探查海洋地质家底

    4月28日,庆祝中华全国总工会成立100周年暨全国劳动模范和先进工作者表彰大会隆重举行,共有1670名全国劳动模范和756名全国先进工作者受到表彰。中国地质科学院地质研究所研究员、自然资源部大陆动力学重点实验室主任李海兵名列其中,他也是自然资源系统唯一一位由中央和国家机关推荐的获奖者。

    作为著名地质学家,李海兵在业内声誉卓著,不仅因其在活动断裂和地震研究领域的卓越成就,更因他数十年如一日扎根青藏高原、追逐地震奥秘的执着精神。

    追风者——第一时间调查强震 

    李海兵领衔的“活动构造与断裂作用”科研团队是近20年来国内地震应急调查最多的团队。只要得知发生强震的消息,团队都会尽可能在第一时间赶到震中地区,在现场进行应急调查,研判地震原因和类型,用最快速度收集大量震后数据和信息。20多年来,国内6.8级以上的强震调查无一缺席。

    李海兵对于活动断裂和地震的强力聚焦,始于2001年。

    2001年11月14日东昆仑可可西里发生8.1级大地震,李海兵参加了震后调查。面对长达435千米的地表破裂,35岁的李海兵被深深震撼了,他的学术生涯由此分野为两个阶段——此前,关注地壳运动的古老遗迹,重点研究造山带的变形构造;此后,锁定“新鲜”的地壳运动,专注于青藏高原活动构造与地震机制研究。

    如果说东昆仑大地震仅仅把我国陆域地震活跃期的序幕拉开一角,那么2008年5月12日震惊世界的汶川特大地震则将这一大幕正式拉开。

    2008年5月至6月,李海兵与同事们在汶川、北川、青川等地进行了为期30多天的同震地表破裂带调查和研究。山塌路移,满目疮痍,他们冒着余震频发的危险,穿行在自然伟力留下的种种遗迹间,进行了拉网式的精细勘查和分析研判,获取了大量科研数据,及时形成了对发震机制的认识。在这段超高强度的工作中,李海兵也感受到了强烈的冲动——深入探索地震奥秘,减少这样触目惊心的人员伤亡和财产损失。这是自己作为地质学家无可推卸的责任!

    必须掌握更多、更新鲜的基础数据资料!如此才能更好地认识地震、了解发生机理:是哪一条断层在活动?应力如何迁移?未来什么地方会有危险?地震发生有什么特殊的条件?有哪些特殊的现象?……

    2010年4月青海玉树,2013年4月四川雅安,2014年2月新疆于田,2016年11月新疆阿克陶,2017年8月四川九寨沟,2021年5月青海玛多,2022年1月青海门源、9月四川泸定,2024年1月新疆乌什,2025年1月西藏定日……李海兵团队“追赶”地震的足迹,也汇成了近年的中国强震时空分布图。

    也正是基于这样长期的追踪,他带领团队确定了阿尔金、东昆仑、龙门山、鲜水河等青藏高原主要断裂带的几何展布,研究了断裂的运动速率、强地震复发周期和地震迁移趋势,为区域稳定性评估、中长期地震预测和地震监测部署提供了科学依据。

    攀登者——“世界屋脊”追梦人 

    中国进入21世纪以来的大多数强震都发生在青藏高原及其周缘,而李海兵也已经在青藏高原上行走了37年。

    从1988年本科毕业踏足祁连山,1992年做硕士论文上东昆仑考察研究断裂带开始,他的足迹从祁连山、阿尔金山、东昆仑山,逐渐向南拓展至西昆仑、帕米尔、羌塘、喀喇昆仑、喜马拉雅、龙门山、鲜水河、金沙江、怒江、澜沧江、红河。

    正在剧烈活动的青藏高原,地震频繁、强震多,构造断裂多样,地震类型齐全,是研究活动构造尤其是地震的天然实验室。但这里的野外工作,却极其艰苦,且危机四伏。

    2003年深秋,喀喇昆仑山上风雪交加,李海兵已在此跑了四个多月的野外。野外工作即将结束的时候,他因感冒诱发肺水肿,病倒在海拔5000多米、交通不便、人迹罕至的山区,生命垂危。队友急忙将他送到西藏阿里地区人民医院,医生一看就说希望渺茫。全力抢救了一周后,队友们又连续不断地开了几天车,把他运送到低海拔的拉萨救治,在拉萨的部队医院住了一周,稍微稳定后赶紧回到北京,又住了一个多月的医院,终于捡回了一条命,但从此也留下了病根——严重的肺部纤维化。

    尽管医生严令禁止他再赴高原,然而,工作区在青藏高原,研究项目在青藏高原,科学梦想在青藏高原,李海兵却从未动摇。

    人们对于热爱,往往会不惜代价。第二年,李海兵又踏上青藏高原。直到现在,他每年都会在青藏高原野外工作至少二三个月,而他的科研成果如青藏高原般拔地而起,日益丰硕,愈发引人瞩目:至今已发表学术论文400余篇,其中被SCI正式收录论文230余篇,第一作者及通讯作者130余篇,出版专著7部。

    2025年初,他牵头完成的“青藏高原中部非均匀地壳变形演化及其大型断裂带的控制作用”在中国地质调查局和中国地质科学院2024年度十大科技进展中排名第二。往前追溯,在2023年度、2022年度、2020年度以及2014年度中国地质调查局和中国地质科学院的“地质科技十大进展”中,李海兵领衔的“青藏高原大型地震断裂带的变形机制”“青藏高原强震破裂与传播机制”“ 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”及“汶川地震机制”等也赫然在列。

    汶川地震考察时不畏生死的逆行、超乎常人的不眠不休,同事们看在眼里;青海玛多地震后沿着地表破裂带徒步考察几十公里,脸被寒风和强烈的紫外线剥去了一层皮,同事们记在心上。有这样的领军者,团队成员又有谁能不热血沸腾、竭尽全力?在他的影响下,一批批年轻人成长起来了,比利时籍活动构造专家Marie-Luce Chevalier(马晓丽)也慕名前来加入其中。如今,李海兵团队已入选自然资源部重点领域科技创新团队,并成为国内外活动构造、断裂作用与地震机制研究的一支重要力量。

    钻探者——在不懈探索中寻找答案 

    李海兵的父亲在安徽324地质队工作,常年在野外钻探找矿。耳濡目染之下,李海兵1984年考入武汉地质学院,开启了与父亲殊途同归的地质人生。

    大学毕业后的李海兵被分配到中国地质科学院地质研究所,随即跟随中国科学院院士许志琴奔赴西部各地进行野外地质调查。1992年至2004年,李海兵继续求学,先后师从莫宣学、许志琴和Paul Tapponnier三位院士,增加学识,锻炼胆识,在磨砺中成长成熟。

    记忆中的时光打散后重聚,便构成了一个个鲜活的片段——

    东昆仑,李海兵脖子上挂着装有岩石样品的地质包,头顶裹好的野外记录本和地形地质图,冒险穿越湍急河流。河水夹杂着大大小小的冰块,撞向胸口,冷得刺骨。

    西昆仑,他在零下30多摄氏度的漫漫飞雪中艰难跋涉,身后的高山、脚下的莽原,白茫茫一片。

    还有那在青海玉树身陷沼泽泥潭的狼狈,在四川芦山高山滚石间飞奔的惊险,在羌塘无人区与高原反应无声的抗争……

    李海兵还有两个身份,一个是江苏东海大陆深孔地壳活动国家野外科学观测研究站站长,一个是国家重大科技专项“汶川地震断裂带科学钻探工程”的总地质师。

    两项科学深钻项目,前者致力于研究“深地结构与演变”“壳幔物质与循环”“大陆变形与深部过程”“大陆成矿与深部制约”四个研究方向,完钻后观测中国东部地壳深部细微变动与微小地震,揭示包括郯庐断裂带在内的地壳活动信息;后者则依托汶川地震断裂带上的6口科学群钻,开展地质构造、地震地质、岩石力学、化学物理、地震物理、流体作用和流变学等多学科研究,综合地球物理测井、岩心以及通过主、被动震源地震成像和观测,识别活动断裂各种构造要素,测量断裂破碎带的宽度和破坏强度,确定断裂的构造与变形属性。完钻后观测大地震后断裂带如何愈合与应力如何调整的过程,对大地震和复发微地震的源区进行多学科四维综合观测和监测,揭示控制断裂活动及地震发生的物理和化学作用机制。

    作为深入地壳内部、探寻地震奥秘的“科学探针”,快速回应大地震的汶川科钻占据了李海兵更多的时间和精力,而长达十几年的连续观测,也为他带来了一系列突破性、颠覆性的新认识,特别是首次发现大地震后断裂带的快速愈合过程,改变了地震后断裂带需长时间缓慢愈合的传统认知,解决了困扰地震地质和地震物理学领域几十年的重大科学问题,发展了地震断裂理论,并准确评估了鲜水河断裂带未来强震危险区,为中长期地震预测提供了重要经验。

    活动断裂与地震研究需要更长尺度的坚守。

    李海兵知道,只有时间,才能会聚成答案,而自己要做的,唯有心无旁骛,唯有继续前行。目前,他一如既往地醉心钻研:一方面通过深地国家科技专项和国家基金委重点项目,继续对龙门山断裂带和鲜水河断裂带进行长期系统的地球物理地球化学多参数长期监测,并对鲜水河断裂的力学与变形机制深入研究,探寻地震发生的机理;另一方面则是进行对整个中国大陆构造演化及其格架的专题调查。

    持之以恒的无私奉献、忘我拼搏,为李海兵赢得了广泛的尊敬,也为他带来了许多的荣誉:国土资源部“青藏高原地质理论创新与找矿重大突破先进个人”、“国家百千万人才”、“国家有突出贡献的中青年专家”、中国地质调查局“卓越地质人才”、全国地质勘探行业“最美地质队员”,以及2021年中央和国家机关五一劳动奖章、2023年全国五一劳动奖章、2025年全国先进工作者。

    从目标和工作方法上看,科学研究与勘查钻探大不一样,但李海兵始终把父亲的身体力行放在心里:只有向着目标不停地钻进,才能钻透坚硬的地层,完成使命。从追逐地震到深钻地壳,他用一生的行进证明:科学探索的终极使命,在于为人类揭开自然的谜题,铺就安全的未来。突破重重阻力,向未知进发。或许,这就是人生的意义。

    追逐地震的人,记全国先进工作者、中国地质科学院地...

    党的二十大吹响了以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的号角,对“加快建设海洋强国”“促进人与自然和谐共生”等提出了新的要求,习近平总书记致“梦想”号大洋钻探船建成入列的重要贺信精神为新时代海洋地质工作指明了前进方向,提供了根本遵循。

    在我国浩瀚的蓝色国土上,有一群默默无闻的耕耘者,他们以实际行动诠释着对自然的敬畏与爱护,他们就是中国地质调查局青岛海洋地质研究所的科研人员。全国人大代表、青岛海洋地质研究所副所长印萍研究员是他们的代表。多年来,印萍在从事的海洋基础地质调查、滨海湿地保护、固碳增汇以及海洋司法鉴定等领域取得了显著成就,为美丽中国的建设贡献了不可或缺的力量。这些成就不仅彰显了我国海洋地质科研的实力,更为全球海洋生态保护提供了“中国方案”。

     

    海洋基础地质调查:

    不断提升地球系统和资源环境国情认知水平

    印萍介绍,青岛海洋地质研究所作为国家基础性、公益性、战略性海洋地质调查与研究的重要力量,始终致力于摸清我国海洋自然资源的“家底”。

    历经20余载,我国已实现管辖海域1:100万海洋区域地质调查全覆盖。青岛海洋地质研究所成功召开第一届海洋区域地质调查大会,正式发布反映我国管辖海域地质资源环境全貌的“1:100万海洋区域地质调查系统性成果”,全面实现了数据集聚、原创发现、理论认知和技术进步。在1∶100万海洋区调工作推进的同时,项目团队还在重点海域完成了35个国际标准图幅的1∶25万海洋区调,约占我国管辖海域面积的15.2%,并

    探索启动了1∶5万海洋区调试点,拉开了管辖海域大比例尺调查序幕,有效提升海洋区域地质调查程度。

    印萍等科研人员以解决重大海洋基础地质问题为目标,查清重点海域基础地质特征,提升地质构造、地层沉积、岩石矿物、地形地貌等基础地质认知,深化成矿、成藏、致灾、生态等地质背景、地质过程、控制因素等认识,持续海洋基础地质认知水平。近年来,成功实施跨越东海陆架盆地并穿过冲绳海槽中北部的OBS地学断面调查,获得冲绳海槽构造-沉积演化新认识。编制完成《中国东部海域沉积物地球化学图集》,实现对中国东部海域陆源碎屑沉积物从源到汇全过程解析。实施长江口至冲绳海槽地球化学断面调查,在东海多圈层地球化学过程研究取得创新成果。

    在印萍的带领下,海洋自然资源调查评价获得重要进展。编制出版《中国海洋自然资源图集》,系统反映了我国海洋自然资源全貌。海洋自然资源调查监测与应用示范区取得新成效,省部合作开展山东半岛东北部海洋资源环境本底调查,支撑荣成市获批海洋生态修复中央财政资金,高效实施互花米草治理和盐沼植被修复工作。牵头制定《海洋牧场选址调查评价技术指南》,由中国海洋工程咨询协会批准发布,填补了国内海洋牧场建设选址调查和评价的空白。

    滨海湿地保护:

    守护蓝色屏障,促进生态修复

    2024年7月11日,国务院新闻办公室隆重发布了《中国的海洋生态环境保护》白皮书。这份白皮书旨在回应国际社会对中国海洋生态环境保护的关切,系统阐述了自党的十八大以来,中国在海洋生态环境保护方面所秉持的理念、政策主张及实践成果。它不仅展示了新时代中国在海洋生态环境保护工作上所取得的显著进展和成效,更彰显了中国推进海洋环境保护国际合作的坚定决心与积极贡献。

    作为行业知名专家,印萍重点关注了滨海湿地、红树林等典型海洋生态系统的健康状况。通过长期的监测与研究,带领科研人员逐步掌握这些生态系统的动态变化规律,为制定针对性的保护策略提供了数据支持。

    滨海湿地是海洋与陆地之间的过渡地带,被誉为“地球之肾”,在维护生态平衡、保护生物多样性、抵御自然灾害等方面发挥着不可替代的作用。然而,随着人类活动的加剧,滨海湿地面临着严重的退化与破坏。青岛海洋地质研究所积极响应国家号召,投身于滨海湿地的调查、保护与修复工作之中。

    科研团队在滨海湿地生态系统碳汇能力提升、生物多样性保护、生态修复技术等方面开展了深入研究。他们通过构建滨海湿地生态系统监测网络,实时掌握湿地的生态状况与变化趋势。同时,依托先进的技术手段,科研人员成功实施了多个滨海湿地生态修复项目,有效改善了湿地的生态环境质量。

    工作期间,选择辽河三角洲地区200亩的退化盐沼湿地,分别建立芦苇和翅碱蓬碳增汇试验区,并对退化湿地基质、水文过程和植被定植进行了调控修饰设计和构建。经过3年的修复,示范区植被生物量能达到天然盐沼的1.2 ~ 4.0倍,而湿地沉积物固碳速率也恢复到了天然盐沼湿地的60% - 80%。

    这些项目的成功实施,不仅为滨海湿地的保护与修复提供了宝贵经验,也为推动我国海洋生态文明建设作出了积极贡献。

    在全球气候变化的大背景下,固碳增汇成为国际社会关注的焦点。青岛海洋地质研究所科研人员充分发挥海洋在固碳增汇方面的独特优势,积极开展蓝碳生态系统的研究与保护工作。科研人员通过调查评估红树林、盐沼、海草床等蓝碳生态系统的碳储量与固碳潜力,揭示了海洋在应对气候变化中的重要作用。并形成了滨海湿地沉积碳汇调查与评估技术体系,编制《滨海湿地沉积碳汇调查与评估指南》,构建我国典型滨海湿地沉积碳汇数据库。科研人员还积极探索蓝碳交易与补偿机制,为推动蓝碳经济的发展提供了有力支撑。

    印萍介绍,2024年,青岛海洋地质研究所作为中方牵头单位的全球首个“滨海湿地负排放中美欧联合示范基地”正式揭牌,稳步推进滨海湿地负排放应对全球气候变化。该基地是由青岛海洋所、厦门海洋负排放研究中心、丹麦奥胡斯大学、西班牙加泰罗尼亚技术中心和美国地质调查局、美国路易安那州立大学、美国维拉诺瓦大学等多家单位的湿地研究机构共同建设的碳增汇示范基地,旨在探索和验证滨海湿地在碳汇功能提升中的作用,这不仅是碳中和目标实现的重要生态工程,也是跨国合作的科学试验场,将为全球湿地保护和碳增汇提供实践经验。其目标是推动“走向生态健康的滨海湿地增汇科学”的发展,并集中展示全球先进的碳增汇技术、工艺,实现海洋负排放国际大科学计划科学使命。将聚集中美欧湿地研究机构的优势科学家,在我国辽河三角洲滨海湿地、黄河三角洲滨海湿地和江苏盐城等滨海湿地开展海洋负排放研究工作,并与美国和欧洲相关国家实现相同维度的监测数据共享,通过数据对比,研究湿地碳循环过程和固碳途径及技术,打造湿地碳增汇示范基地,发挥滨海湿地在海洋负排放实践中的重要作用。为进一步推动全球海洋负排放的研究与实践奠定了坚实的合作基础。

     △印萍带领科研团队在工作中

    海洋司法鉴定:

    立足主业拓新局, 公益性地质工作深化支撑服务

    海洋司法鉴定是维护国家海洋权益、保障海洋公平正义的重要手段。青岛海洋地质研究所作为海洋地质专业调查研究机构,拥有雄厚的科研实力和丰富的实践经验,在海洋司法鉴定领域发挥着重要作用。科研人员依托先进的技术设备和专业的知识体系,为海洋环境污染、海洋生态损害、海洋资源开发等纠纷案件提供了科学、公正、权威的司法鉴定意见。这些鉴定意见不仅为司法机关的裁决提供了有力依据,也为维护国家海洋权益、保障海洋公平正义作出了积极贡献。

    作为山东省海洋资源环境司法鉴定中心法人,印萍积极发挥平台作用,探索地质调查服务海洋资源环境公益诉讼工作,搭建海洋资源环境公益诉讼技术支撑平台,高质量办理司法鉴定案件,持续深化与最高人民检察院和省市各级检察院和法院的合作,破解海洋公益诉讼发现线索难、调查取证难、损害赔偿司法鉴定难等难题。做好非法开采海砂资源生态环境损害、土壤和地下水环境污染、土地损害领域、非法捕捞生态损害鉴定领域司法鉴定,地质调查-司法鉴定-生态修复的全链条技术服务成果显著。特别是为海砂盗采案件侦查和检察诉讼提供技术支撑。在连云港近岸海域海砂盗采案件中,印萍带领团队在盗采区开展大比例尺地质环境调查,综合利用多波束地形测量、侧扫声纳、地质取样和浅层地震等数据,在涉案海域发现海砂盗采破坏底床环境的直接证据,科学测算盗采海砂体积和海床受损面积,提出了矿产资源补偿、海洋生态修复、海岸侵蚀预防性责任赔偿等鉴定评估标准建议,向办案团队提供海洋资源环境损害相关知识培训和专家建议,提交的海洋资源环境损害鉴定报告支撑检察公益诉讼,提升海洋资源和生态环境海洋公益诉讼成效。

    此外,在印萍的带领下,该中心与荣成市检察院、无棣县检察院和灌南县检察院共建的海洋公益诉讼实践基地持续运行,开展广泛的业务交流,助力破解海洋公益诉讼中自然资源和生态环境修复方面的司法难题,产生了良好的社会效应。相关专家应邀参加全国检察院公益诉讼技术与实务培训班,做海洋生态环境损害鉴定技术及案例培训,为中国海警系统提供海砂资源调查和非法采砂资源生态环境损害司法鉴定技术培训。同时,与最高人民检察院检察技术信息中心共同承接检察公益诉讼环境损害鉴定意见审查指引研究课题。

    美丽中国建设成果:

    青岛海洋地质研究所的绿色足迹

    在美丽中国建设的征程中,青岛海洋地质研究所留下了坚实的绿色足迹。印萍也通过长期的科研与实践,在海洋基础地质调查、滨海湿地保护、固碳增汇以及海洋司法鉴定等领域取得了显著成就,为我国的海洋生态文明建设提供了有力支撑。

    这些成就不仅体现在科研成果的发表与获奖上,更体现在对生态环境的切实改善与保护上。通过科研人员的努力,我国部分滨海湿地得到了有效保护与修复,蓝碳生态系统的固碳能力得到了显著提升,海洋司法鉴定体系也得到了进一步完善。这些成果的实现,离不开青岛海洋地质研究所科研人员的辛勤付出与无私奉献,更离不开国家对海洋生态文明建设的重视与支持。

    印萍谈到:“作为人大代表,我将继续秉承‘科学、创新、奉献、卓越’的科研精神,致力于海洋地质调查与研究工作,为推动我国海洋生态文明建设的深入发展贡献更多力量。同时,继续‘集民智,重调研,善思考,以高质量代表建议履职’,将代表履职和我的本职工作互相促进,使我们的科学研究成果能够更好地服务生态文明建设和国家治理”。

    印萍代表 蓝色国土上的绿色耕耘者

    党的二十大吹响了以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴的号角,对“加快建设海洋强国”“促进人与自然和谐共生”等提出了新的要求,习近平总书记致“梦想”号大洋钻探船建成入列的重要贺信精神为新时代海洋地质工作指明了前进方向,提供了根本遵循。

    在我国浩瀚的蓝色国土上,有一群默默无闻的耕耘者,他们以实际行动诠释着对自然的敬畏与爱护,他们就是中国地质调查局青岛海洋地质研究所的科研人员。全国人大代表、青岛海洋地质研究所副所长印萍研究员是他们的代表。多年来,印萍在从事的海洋基础地质调查、滨海湿地保护、固碳增汇以及海洋司法鉴定等领域取得了显著成就,为美丽中国的建设贡献了不可或缺的力量。这些成就不仅彰显了我国海洋地质科研的实力,更为全球海洋生态保护提供了“中国方案”。

    海洋基础地质调查:

    不断提升地球系统和资源环境国情认知水平

    印萍介绍,青岛海洋地质研究所作为国家基础性、公益性、战略性海洋地质调查与研究的重要力量,始终致力于摸清我国海洋自然资源的“家底”。

    历经20余载,我国已实现管辖海域1:100万海洋区域地质调查全覆盖。青岛海洋地质研究所成功召开第一届海洋区域地质调查大会,正式发布反映我国管辖海域地质资源环境全貌的“1:100万海洋区域地质调查系统性成果”,全面实现了数据集聚、原创发现、理论认知和技术进步。在1∶100万海洋区调工作推进的同时,项目团队还在重点海域完成了35个国际标准图幅的1∶25万海洋区调,约占我国管辖海域面积的15.2%,并

    探索启动了1∶5万海洋区调试点,拉开了管辖海域大比例尺调查序幕,有效提升海洋区域地质调查程度。

    印萍等科研人员以解决重大海洋基础地质问题为目标,查清重点海域基础地质特征,提升地质构造、地层沉积、岩石矿物、地形地貌等基础地质认知,深化成矿、成藏、致灾、生态等地质背景、地质过程、控制因素等认识,持续海洋基础地质认知水平。近年来,成功实施跨越东海陆架盆地并穿过冲绳海槽中北部的OBS地学断面调查,获得冲绳海槽构造-沉积演化新认识。编制完成《中国东部海域沉积物地球化学图集》,实现对中国东部海域陆源碎屑沉积物从源到汇全过程解析。实施长江口至冲绳海槽地球化学断面调查,在东海多圈层地球化学过程研究取得创新成果。

    在印萍的带领下,海洋自然资源调查评价获得重要进展。编制出版《中国海洋自然资源图集》,系统反映了我国海洋自然资源全貌。海洋自然资源调查监测与应用示范区取得新成效,省部合作开展山东半岛东北部海洋资源环境本底调查,支撑荣成市获批海洋生态修复中央财政资金,高效实施互花米草治理和盐沼植被修复工作。牵头制定《海洋牧场选址调查评价技术指南》,由中国海洋工程咨询协会批准发布,填补了国内海洋牧场建设选址调查和评价的空白。

    滨海湿地保护:

    守护蓝色屏障,促进生态修复

    2024年7月11日,国务院新闻办公室隆重发布了《中国的海洋生态环境保护》白皮书。这份白皮书旨在回应国际社会对中国海洋生态环境保护的关切,系统阐述了自党的十八大以来,中国在海洋生态环境保护方面所秉持的理念、政策主张及实践成果。它不仅展示了新时代中国在海洋生态环境保护工作上所取得的显著进展和成效,更彰显了中国推进海洋环境保护国际合作的坚定决心与积极贡献。

    作为行业知名专家,印萍重点关注了滨海湿地、红树林等典型海洋生态系统的健康状况。通过长期的监测与研究,带领科研人员逐步掌握这些生态系统的动态变化规律,为制定针对性的保护策略提供了数据支持。

    滨海湿地是海洋与陆地之间的过渡地带,被誉为“地球之肾”,在维护生态平衡、保护生物多样性、抵御自然灾害等方面发挥着不可替代的作用。然而,随着人类活动的加剧,滨海湿地面临着严重的退化与破坏。青岛海洋地质研究所积极响应国家号召,投身于滨海湿地的调查、保护与修复工作之中。

    科研团队在滨海湿地生态系统碳汇能力提升、生物多样性保护、生态修复技术等方面开展了深入研究。他们通过构建滨海湿地生态系统监测网络,实时掌握湿地的生态状况与变化趋势。同时,依托先进的技术手段,科研人员成功实施了多个滨海湿地生态修复项目,有效改善了湿地的生态环境质量。

    工作期间,选择辽河三角洲地区200亩的退化盐沼湿地,分别建立芦苇和翅碱蓬碳增汇试验区,并对退化湿地基质、水文过程和植被定植进行了调控修饰设计和构建。经过3年的修复,示范区植被生物量能达到天然盐沼的1.2 ~ 4.0倍,而湿地沉积物固碳速率也恢复到了天然盐沼湿地的60% - 80%。

    这些项目的成功实施,不仅为滨海湿地的保护与修复提供了宝贵经验,也为推动我国海洋生态文明建设作出了积极贡献。

    在全球气候变化的大背景下,固碳增汇成为国际社会关注的焦点。青岛海洋地质研究所科研人员充分发挥海洋在固碳增汇方面的独特优势,积极开展蓝碳生态系统的研究与保护工作。科研人员通过调查评估红树林、盐沼、海草床等蓝碳生态系统的碳储量与固碳潜力,揭示了海洋在应对气候变化中的重要作用。并形成了滨海湿地沉积碳汇调查与评估技术体系,编制《滨海湿地沉积碳汇调查与评估指南》,构建我国典型滨海湿地沉积碳汇数据库。科研人员还积极探索蓝碳交易与补偿机制,为推动蓝碳经济的发展提供了有力支撑。

    印萍介绍,2024年,青岛海洋地质研究所作为中方牵头单位的全球首个“滨海湿地负排放中美欧联合示范基地”正式揭牌,稳步推进滨海湿地负排放应对全球气候变化。该基地是由青岛海洋所、厦门海洋负排放研究中心、丹麦奥胡斯大学、西班牙加泰罗尼亚技术中心和美国地质调查局、美国路易安那州立大学、美国维拉诺瓦大学等多家单位的湿地研究机构共同建设的碳增汇示范基地,旨在探索和验证滨海湿地在碳汇功能提升中的作用,这不仅是碳中和目标实现的重要生态工程,也是跨国合作的科学试验场,将为全球湿地保护和碳增汇提供实践经验。其目标是推动“走向生态健康的滨海湿地增汇科学”的发展,并集中展示全球先进的碳增汇技术、工艺,实现海洋负排放国际大科学计划科学使命。将聚集中美欧湿地研究机构的优势科学家,在我国辽河三角洲滨海湿地、黄河三角洲滨海湿地和江苏盐城等滨海湿地开展海洋负排放研究工作,并与美国和欧洲相关国家实现相同维度的监测数据共享,通过数据对比,研究湿地碳循环过程和固碳途径及技术,打造湿地碳增汇示范基地,发挥滨海湿地在海洋负排放实践中的重要作用。为进一步推动全球海洋负排放的研究与实践奠定了坚实的合作基础。

    △印萍带领科研团队在工作中

    海洋司法鉴定:

    立足主业拓新局, 公益性地质工作深化支撑服务

    海洋司法鉴定是维护国家海洋权益、保障海洋公平正义的重要手段。青岛海洋地质研究所作为海洋地质专业调查研究机构,拥有雄厚的科研实力和丰富的实践经验,在海洋司法鉴定领域发挥着重要作用。科研人员依托先进的技术设备和专业的知识体系,为海洋环境污染、海洋生态损害、海洋资源开发等纠纷案件提供了科学、公正、权威的司法鉴定意见。这些鉴定意见不仅为司法机关的裁决提供了有力依据,也为维护国家海洋权益、保障海洋公平正义作出了积极贡献。

    作为山东省海洋资源环境司法鉴定中心法人,印萍积极发挥平台作用,探索地质调查服务海洋资源环境公益诉讼工作,搭建海洋资源环境公益诉讼技术支撑平台,高质量办理司法鉴定案件,持续深化与最高人民检察院和省市各级检察院和法院的合作,破解海洋公益诉讼发现线索难、调查取证难、损害赔偿司法鉴定难等难题。做好非法开采海砂资源生态环境损害、土壤和地下水环境污染、土地损害领域、非法捕捞生态损害鉴定领域司法鉴定,地质调查-司法鉴定-生态修复的全链条技术服务成果显著。特别是为海砂盗采案件侦查和检察诉讼提供技术支撑。在连云港近岸海域海砂盗采案件中,印萍带领团队在盗采区开展大比例尺地质环境调查,综合利用多波束地形测量、侧扫声纳、地质取样和浅层地震等数据,在涉案海域发现海砂盗采破坏底床环境的直接证据,科学测算盗采海砂体积和海床受损面积,提出了矿产资源补偿、海洋生态修复、海岸侵蚀预防性责任赔偿等鉴定评估标准建议,向办案团队提供海洋资源环境损害相关知识培训和专家建议,提交的海洋资源环境损害鉴定报告支撑检察公益诉讼,提升海洋资源和生态环境海洋公益诉讼成效。

    此外,在印萍的带领下,该中心与荣成市检察院、无棣县检察院和灌南县检察院共建的海洋公益诉讼实践基地持续运行,开展广泛的业务交流,助力破解海洋公益诉讼中自然资源和生态环境修复方面的司法难题,产生了良好的社会效应。相关专家应邀参加全国检察院公益诉讼技术与实务培训班,做海洋生态环境损害鉴定技术及案例培训,为中国海警系统提供海砂资源调查和非法采砂资源生态环境损害司法鉴定技术培训。同时,与最高人民检察院检察技术信息中心共同承接检察公益诉讼环境损害鉴定意见审查指引研究课题。

    美丽中国建设成果:

    青岛海洋地质研究所的绿色足迹

    在美丽中国建设的征程中,青岛海洋地质研究所留下了坚实的绿色足迹。印萍也通过长期的科研与实践,在海洋基础地质调查、滨海湿地保护、固碳增汇以及海洋司法鉴定等领域取得了显著成就,为我国的海洋生态文明建设提供了有力支撑。

    这些成就不仅体现在科研成果的发表与获奖上,更体现在对生态环境的切实改善与保护上。通过科研人员的努力,我国部分滨海湿地得到了有效保护与修复,蓝碳生态系统的固碳能力得到了显著提升,海洋司法鉴定体系也得到了进一步完善。这些成果的实现,离不开青岛海洋地质研究所科研人员的辛勤付出与无私奉献,更离不开国家对海洋生态文明建设的重视与支持。

    印萍谈到:“作为人大代表,我将继续秉承‘科学、创新、奉献、卓越’的科研精神,致力于海洋地质调查与研究工作,为推动我国海洋生态文明建设的深入发展贡献更多力量。同时,继续‘集民智,重调研,善思考,以高质量代表建议履职’,将代表履职和我的本职工作互相促进,使我们的科学研究成果能够更好地服务生态文明建设和国家治理”。

    印萍代表 蓝色国土上的绿色耕耘者

    近日,青岛海洋地质研究所深海极端环境探测研究团队在东海冲绳海槽冷泉沉积物铁、锰、硫、碳元素循环耦合研究方面取得新进展,研究成果发表在地球科学领域国际权威期刊Global and Planetary Change。

    作为典型的弧后盆地,冲绳海槽广泛发育海底热液和冷泉系统,这对该区域的碳循环具有重要影响。以往冷泉碳酸盐岩的记录显示,热液来源的金属驱动了冷泉区甲烷的厌氧氧化作用,从而降低了冷泉碳泄漏强度。然而,由于缺乏现代孔隙水地球化学数据,导致对研究区域内铁、锰、硫和碳循环之间动态相互作用的认识仍不清晰。

    针对上述问题,该研究利用冲绳海槽中段的海底浅钻和重力柱沉积物样品,开展了孔隙水地球化学研究,研究数据首次记录到了热液锰供应对有机质矿化的增强作用,从而降低了弧后盆地中有机碳的埋藏效率。

    研究证实:通过厌氧氧化作用可显著改变孔隙水碱度,并促进碳酸盐岩沉淀,从而实现冷泉碳泄漏的截留。此外,该研究还提出了一种新的海底白云石形成机制,认为其与产甲烷带内厌氧氧化作用有关,而非前人认为的沉积物风化、逆风化控制的白云岩化作用。

    上述研究对理解弧后盆地中铁、锰、硫和碳的循环具有重要意义,也为认识甲烷丰富但硫酸盐贫乏的太古代海洋提供了科学依据。该研究由青岛海洋地质研究所和崂山实验室共同完成。

     冲绳海槽冷泉沉积物铁、锰、硫、碳元素循环耦合模式

    青岛海洋地质研究所在弧后盆地冷泉区沉积物元素循环...

    一、背景

    (一)国际发展动向

    基于20世纪科学技术的迅猛发展,人类活动已经扩展到世界各个角落,实现全球合作、促进全球发展逐步成为各国的共识。全球范围内的发展中国家和发达国家在享受全球发展带来巨大收益的同时,也付出了资源、环境以及社会方面的高昂代价。人类生产活动不仅在全球范围内破坏着自身赖以生存的生态环境,同时由于过度开发,人类赖以发展的自然资源也正以惊人的速度减少。联合国给出的《千年生态系统评估》(2005年)报告指出:“由于人类活动的干预,2/3支持地球生命系统运转的自然资源已被严重破坏,几近耗光。人类赖以生存的生态系统有60%处于不断退化状态,支持能力正在减弱。未来50年内,这种退化也许还将继续。”随后,世界自然基金会(WWF)的《地球生命力报告(2008年)》针对人类对自然资源需求的生态足迹,指出“人类对自然资源的需求超出了地球承载力的近1/3。美国和中国的国家生态足迹最大,各消耗约21%的全球生物承载力。美国人均生态足迹量9.4全球公顷,可覆盖4.5个地球;中国人均生态足迹量2.1全球公顷,覆盖1个地球。”而据《中国生态足迹报告(2008)》,2003年中国人均生态足迹量1.6全球公顷,低于2.2全球公顷的全球平均生态足迹。有关度量指标除生态足迹(人类需求)、生命地球指数(自然状况)外,还有碳足迹、水足迹。一些发达国家已形成“经济(Economy)-能源(Energy)-环境(Environment)”协调发展的“3E”模式,而2009年的达沃斯论坛传出了“水资源破产”的预警。

    (二)我国中长期经济、社会发展的趋势预测

    在发展的大潮席卷全球的同时,我国经济社会发展遭遇了前所未有的契机与巨大的挑战。1970年以来,世界人口增长近60%,耕地、草地面积相对稳定,基于灌溉、化肥的农业增产,与人口增长相对平衡。与此同时,中国耕地数量历经20世纪80年代缓慢减少和1999~2003年迅速减少两个阶段后,进入基本受控状态。据相关数据统计,21世纪上半叶世界人口将增长70%,而人均耕地、草地面积将会减少;日益增长的人口与持续减少的耕地、草地之间的矛盾依靠先进的农业科学技术可得到缓解,人地关系预计不会到达崩溃的程度。虽然中国对改善目前形势、确保更好的发展有充分的信心,但形势依然严峻。世界银行公布的一份《解决中国的水稀缺》(2009年)的报告中列举中国“每年有约250亿立方米的水因受污染而不能使用,有240亿立方米的地下水被超采,水危机导致的经济损失占GDP的2.3%,不容忽视”(我国水利部公布的地下水超采数据为120亿立方米/年),由此可见我国保证资源可持续利用的任重道远。

    (三)国家当前和近期需要

    国家发改委2008年做出的关于《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》实施中期情况的报告中,提出“十一五”后两年难以有效解决的全局性、战略性重大问题:①能源资源利用问题。②生态环境保护问题。③空间开发结构优化问题。④粮食安全保障问题。⑤城镇化健康发展问题。⑥人力资源开发问题等。并要求及早谋划好与之相关的“十二五”时期发展战略。这6个问题同时也是6个前瞻性研究题目,而前5项均与国土资源和国土空间的调控有关。

    从长远看,国土资源和空间战略目标将以可持续性、生态化、低碳化、信息化、全球化为依归。

    (四)经济与矿产资源全球化、区域化

    随着世界经济或结束剧烈震荡进入缓慢复苏期,包括矿产资源全球化在内的经济全球化已成为当今世界不可逆转的发展趋势,各国的市场化改革与经济结构调整此起彼应,各国展开抢占下一轮发展经济制高点的竞争愈益激烈。在2009年全球经济复苏的曙光出现时,“后危机时代”世界经济的新格局正在形成。作为全球经济复苏的“主推手”——中国在世界经济舞台上的角色也在悄然发生变化。APEC作为亚太区域经济合作论坛起着对话和交流的作用,中国-东盟自由贸易区(CAFTA)即将面世,同时与南盟(SAARC)的区域合作开始提上日程,东北亚的中日韩自由贸易区的进程要慢一些,上海合作组织(SCO)则以地区安全为重心,并进一步深化区域经济合作。

    (五)国土安全隐患

    在经受全球发展冲击而引发资源、环境的国际纠纷不断的同时,我国的国土资源和空间由于历史、自然等原因也面临重大安全隐患。中印边界问题由来已久,印度除侵占我国藏南部分领土并设立所谓“阿鲁纳恰尔邦”外,还觊觎南疆阿克赛钦地区;国外和新疆的“东土耳其斯坦”分裂势力和恐怖组织妄图将新疆从中国分离出去;我国管辖海域近一半与邻国有争议,南海“九段线”虚多实少,主权深受侵蚀;钓鱼岛的主权争议,与那国岛、冲之鸟礁的军事开发问题都对我国东海海疆构成挑战。此外,自然灾害频发、生态环境破坏、资源衰退和骤减、国际金融抢滩我国资源开发等也成为国土资源安全的胁迫因素。

    二、起点

    (一)我国快速工业化、城镇化

    改革开放以来,随着我国工业化的快速发展,城镇化水平也逐年提高。2008年我国的GDP总值达到30万亿元(相当于4.3万亿美元),成为世界第三大经济体,而人均GDP 仅3266美元,只及世界中等偏下收入水平,国土经济密度以倍数增长;工业化率达48.6%,正处在工业化中期、以传统工业为主的产业结构,遭遇资源“瓶颈”;城镇化率只及45.7%,低于世界平均水平,城市群规划建设开始提上议事日程;市场化程度达60%,已超过市场经济临界水平;国际化程度,我国已全方位对外开放,深度融入全球经济一体化;科技创新能力居发展中国家前列,总的仍处于世界中等水平。据世界经济论坛2009年9月公布《2009~2010全球竞争力报告》,中国(大陆)列全球第29位(比2008年晋级1位),继续领跑“金砖四国”。作为人口、经济总量“双庞大”、结构复杂、非均衡性突出的发展中大国,中国积极参与国际竞争,如应对得当,有可能继续保持上升势头。

    (二)对国土开发程度与资源、环境承载力的不同估计

    1.综合评估:总体上尚未超载,西北和北方部分地区超载

    据中国21世纪议程管理中心编著的《发展的基础——中国可持续发展的资源、生态基础评价》(2003年),中国“水资源和水环境的人口承载力在15亿~18亿人之间,但将从南到北大规模转移;而土地对食物的承载能力略有盈余,在未来50年内都不会超出其边界;能源与矿产资源供需失衡的形势将更加严峻,10亿吨燃煤造成的污染已接近环境的承受极限,6种大宗矿产(铁、锰、铬铁矿、铜、铝、钾盐)现已供不应求。”而《中国工业发展报告——资源与环境约束下的中国工业发展》(2005年)认为:“中国经济增长越来越接近于资源和环境条件的约束边界。”《中国至2050年区域科技发展路线图》(2009年)把“资源环境承载力已接近饱和”列为4个基本国情之一。

    就人口发展与资源承载能力而言,《国家人口发展战略研究报告》(2008年)指出,中国人口发展总体上没有超越自然资源承载能力,但是局部地区和部分资源已出现资源紧张和供需失衡现象。现有的经济发展规模和人口数量均在水土资源承载力范围之内,但区域之间极不平衡,西北部和北方部分地区超载严重。

    2.分区域评估

    1)海岸带开发不足。海岸带是连接陆地与海洋的纽带,是开发海洋资源、发展海洋经济的依托。我国拥有1.8万多千米的大陆海岸线,海岸带面积达38万平方千米,约相当于沿海省(区、市)面积的1/4。专家指出,我国沿海诸省(区、市)每1000平方千米陆域的海岸线资源量,基本上与欧洲主要国家和美国处于同一水平上,但开发程度却远比那些经济发达国家为低。

    2)沿海地区局部已过度开发。在自然条件较好的东部沿海地区过度开发严重,珠三角9市土地开发强度15.9%,超过了日本三大都市圈,也超过国土面积相当的荷兰;包括安徽在内的环长三角地区,国土面积(约34万~35万平方千米)与德国、日本相当或相近,开发强度(约15%~16%)超过德国(12.8%)、日本(15.0%)。海洋资源过度开发造成开发利用密度高、生态环境退化严重的局面,需要实行绿色保护的海洋政策,解决可持续开发利用问题。(《2010~2020 中国海洋战略研究》,2009)

    3.分资源门类评估

    由于长期森林过伐、草地过牧、坡地滥垦、矿产乱采,超过限度,使我国的自然资源遭到不同程度的破坏,虽然近年施行了禁止乱砍滥伐、退耕还林、限制矿产开采等措施,我国的资源破坏现象有不同程度好转,总体上仍不乐观。

    我国超限开发的典型例子还包括近海水产过度捕捞,年产量峰值可达1400万吨,超限额75%,导致海洋生态系统和水产资源严重退化,产量减少,水产品个体变小。

    在水环境方面,水与环境超载,形势严峻。根据水利部2009年发布的最新数据,我国水资源总体上已经过度开发,其中黄河水资源利用率>60%,海河>98%,内陆河流域>40%。过度的开发,不仅威胁或损害河流健康,还使某些主要功能丧失。不少地方水环境开始退化,出现了水质恶化、地下水位下降、河湖干涸、湿地消失的现象,所有这些都是出现水危机的先兆。

    4.国土的粗放开发和资源、环境承载力评价

    中国当前正经历新一轮重化工业化及与其相克相生的“资源瓶颈”,资源除总量大、人均少外,在国土开发利用中的矛盾也很突出,总的资源开发强度与国土经济密度不对称,开发过程中的粗放、分散、重复、低效、退化等问题(表1)日久年深,有的积重难返。

    表1我国国土资源开发利用中的倾向性问题一览表

    人口基数大和粗放式强度开发加重了国土的负担,对人口、经济密集区的资源、环境承载力有必要做出科学评价。国家部署主体功能区规划,根据自然条件适宜性开发,控制开发强度,调整空间结构,也以资源环境承载能力为基本依据。关于环境承载力,“十五”后期由清华大学承担的宁波市环境承载力研究,从资源供给能力、环境纳污能力、人类支持能力3个角度来量化环境承载力,建立了评价指标体系。厦门大学对厦门海岸带也做了生态安全压力分析。资源、环境承载力评价的综合度更高,相应的难度也更大。对此,中国地质调查局在汶川地震灾后重建规划工作中有实战性演练,正组织“环渤海湾重点地区环境地质调查及脆弱性评价”项目,将扩及全国海岸带资源、环境承载力调查监测和风险评估,其重要性不言而喻。

    5.对国土面貌演变方向的两种预计

    基于当前国土资源的利用现状,对未来国土面貌演变方向有以下两种预计。

    1)从低收入转为中等收入国家的提升期是包括公共服务在内的现代服务业加速发展期、国土面貌向良性转变期,人均GDP 3000美元是对资源环境的边际压力的转折点。中国发展高层论坛2004年年会的总结讲话指出这一时期的6个基本特点:“消费结构升级,工业化进程加快,城市化速度上升,人口大量转移,国土面貌日新月异,社会财富迅速增加。”其中,“国土面貌日新月异”是良性预期。2005年,我国荒漠化和沙化土地面积实现中华人民共和国成立以来首次“双缩小”,“破坏大于治理”转为“破坏与治理相持”;2008年,电力弹性系数首次小于1(低于GDP增速),都顺应和促进这样的转变。

    2)《新一轮全国国土规划前期研究(中国地域空间、功能及发展)》综合报告(2006年),“第一章背景——剧烈变化的‘国土’”指出了我国国土开发和建设布局无序及空间失控态势的严重,包括:地域(空间)开发利用严重无序,建设用地过度扩张;许多地区资源环境压力过大,而支撑体系太弱;不少城市盲目攀比,贪大求洋,超前定位;一些快速发展地区环境状况令人担忧;生态退化问题依然严重,由此招致“国土安全和资源保障的危机”。这里所说的“剧烈变化”非“良性”一词所能道破。2009年9月《科技日报》关于“建设低碳城市”的对话栏目中有专家指出:“我们75%的地面水已经被污染,国土变得枯黄”,就是相应的写照。

    国土面貌是广域性土地利用/覆被变化(LUCC,全球变化的中枢和核心主题之一)的反映,尤以人口增长胁迫下的LUCC为甚。我们终需这样的系统观测和研究成果为基础给出说明。

    三、基点

    (一)大国土

    1.活动半径

    日本前首相田中角荣1972年为中日邦交正常化访华,在与毛泽东主席会谈时曾说:“一个民族的能力水平与活动半径成正比。”其着眼点在于国家的对外开放和国际化程度。

    一个国家的国土资源和空间管理及于领土、领空、领海和管辖海域(“准国土”或“国土化海域”),我们要上天、入地、下海,所要求的技术、工程和管理能力水平也与活动半径相关。

    “大国土”指现有国土全方位的内涵深化(包括系统化、整体化、聚合化、空间化)和管理(包括监督管理)到位:在国家层面上加强统筹协调,但不因“大国土”而扩张国土空间;在部门层面上加强内融外联,也不借以扩大职能范围。

    2.内涵假设

    “大国土”即广义的国土:一是国土资源与国土空间(或地域空间)的统一;二是自然国土与人文国土的统一;三是覆盖陆海、充斥立体空间的“三维国土”;四是统筹国内地球表里诸圈层的“多圈层国土”;五是宏观和中观层面上的“和合国土”。

    (1)国土资源与国土空间

    国土资源指土地、水、矿产、生物、海洋、大气等实体性资源,它们又占有各自的区位或地域,即空间性国土。而国土资源管理现状,既有重实体资源、轻空间的倾向,如把国土(空间)规划视同“国土资源规划”;也有重空间、轻实体资源的倾向,表现为土地管理的重数量、轻质量,区域地质调查的重陆轻海。

    在适当的地形地貌条件下,农业用地的耕作层、建设用地的工程持力层都是实体,农业、建筑业等活动先选址、后丈量,基本程序是由实体到空间;探矿权首先是带有虚拟性的“空间试用权”,而采矿权是资源的用益物权,矿业过程是由空间到实体。由此可见国土资源的实体性和空间性同等重要,不可分割。

    中国社会科学院黄皮书《2006年:全球政治与安全报告》认为,国家强弱更多取决于综合国力,其构成中科技力、人才力和信息力各占25%,自然资源和资本各占12.5%。自然资源的权重只占1/8,在当前阶段可能估低了,如果加上国土空间(区位)要素更要考虑提高。

    (2)自然国土与人文国土

    中国作为人口众多的文明古国,对国土垦殖和开发的历史悠久,但空间上极不均衡。开发强度,是指一个区域建设空间占该区域总面积的比例。作为发展中国家的中国,2008年全国平均开发强度达到3.48%,超出一度预计2010年达到3.23%的强度值很多,特别是东部沿海的一批城市已进入强度开发或超强开发,上海、无锡达到29%~30%,而东莞、深圳高达38%~40%,已臻于极限值,人工生态系统置换了自然生态系统。按照这样的发展速度,2020年全国开发强度达到3.91%的预计值也有可能被突破,国土人工化的趋势难以逆转。资源、资产、资本“三资合一”也是人文超过自然的国土。

    另据吴霁虹指出,在全球化背景下的信息社会中,不同于土地、劳动力和资本要素的知识、商业生态网络、组织流程等已成为创新活动的“新生产要素”,实现全球联系和思想交流的商业生态网络正成为新的“虚拟地产”。IBM 2008年的企业价值超过1577亿美元,然而其土地、建筑物、实验室等有形资产只占9.1%,基于空间和时间动态地创造价值的组织流程相当于“创新工厂”。由此可见,“人文国土”的未来发展具有很大的空间。

    (3)“三维”国土

    科技部2008年推出基础科学研究和前沿技术探索的“三深战略”,包括“深空(宇宙空间)”“深海(公海大洋基底)”“深蓝(信息安全)”三大纵深领域,“三深”没有“深陆”。在国土资源战略的“三维国土”构架中,“深”含“深陆”“深海”,它们同属岩石圈、水圈富于探索价值的人类未知领域;“空”首先是地面以上100~110千米的“领空”或“近空”,其次是外层的“深空”或“公空”(图1),概称“陆、海、空、深”。2009年9月,我国第一个集数据、软件于一体的三维地理空间信息系统——数字地球(中国)问世。

    图1“三维”国土示意图

    国土、资源、地质各有其自然演变和随人类社会农业、工业、科技革命的变异过程,并谋求可持续发展——时间维的过去、现在和未来。以46亿年计的地球历史可谓“深时”。这是“三深”向“四深”的发展。

    《浙江省信息化测绘体系建设发展战略》(2008年)首次提出了基于“时间维-对象维-方法维”的测绘体系概念模型,是对信息化测绘体系的基本构成与内涵的创新性探索,这也是“国土资源战略研究”吸收地方成果的一个范例。

    (4)“多圈层”国土

    大国的“陆、海、空、深”是互相影响的“多圈层”国土。1760年英国工业革命以来,世界各国累计开采、消费了3万多亿吨(以标煤计)化石能源,近250年间从地球岩石圈向大气圈释放出数以万亿吨计的CO2(土地利用/覆盖变化也贡献了>30%的份额),扰乱了地球各圈层之间的平衡,导致全球气候变暖。同时,还要看到海洋-大气相互作用的重要影响,还有生物圈中土壤碳库(可抵消全球5%~15%的碳排放量)的储碳潜力。就碳排放大国而言,也可以看作“大国土”结构问题。

    钱正英在《我国的江河整治问题》(1981年)中曾经建议:“对国土整治进行统一规划,水利建设纳入国土整治的统一规划。”

    第33届国际地质大会中国代表团建议探索“外层空间”新领域,测绘瞄着“地-空-天一体化”目标,都是超出地球圈层范围的深空探索。

    (5)宏、中观层面的“和合”国土

    以城镇化进程中的土地资源管理为例,在城乡分割体制下的土地二元配置和使用,造成城镇和农村“两栖”人口的“双重占地”,导致“两不经济”的结果,加剧了城乡用地和人地关系的紧张局面,必须实行以城乡一体化为目标统筹城乡用地的战略转变。这既有利于人际和谐、人地和谐,也促进城乡融合,以臻于“和合(和谐+聚合)”境界。统筹陆海、区域(行政区、经济区、气候区等)、城乡、“三生(生活、生产、生态)”空间等,都是形成疏密有序的“和合”国土之路。

    而国家所提倡的保护耕地的实质是保住耕作层的综合生产能力平衡,节约集约利用土地,以土地总和效益最大化为目标,都寓意于提高多元一体化程度的综合或集合,“和”“合”并用,相辅相成。

    3.陆、海、空关系

    (1)“滨海之国”与“滨、近海之国”

    大国土涉及陆海关系,美国区域规划协会称美国为“滨海之国”,是离海岸线80千米的范围,在这个占国土面积13%的区间集中了美国51%的人口、57%的国民收入。实际上这只限于美国本土,美国又是多海洋国家,除了滨海的阿拉斯加州、夏威夷州,还有5片海外属地(岛域或群岛),其管辖海域散布在大西洋、太平洋和北冰洋,比上述区域要大得多。就美国本土而言,我们把它看作“半环形的滨海(湖)之国”(东北角是五大湖区)。中国的陆海情况与它迵然不同,总体上是东南向临海的“滨、近海之国”。从大国土着眼,我们在看重沿海省(区、市)的同时还要看到近海省。近海省按区位可分3类:①中部近海省,涵盖中部地区6省;②西部近海省,有贵州、云南;③3个近海边疆省,即吉林(临海最近距离15千米)、黑龙江(临海最近距离<100千米)和云南(临海最近距离<500千米)。按此设想,现有沿海省(区、市)加3类近海省(区、市)共有24个,占全部省级单位的77%,这就能让更多的内陆省共享海洋资源,既有利于海洋共同开发和国土均衡,也有利于扩大内需和(海)港-腹(地)一体化,沿海省(区、市)和近海省(区、市)依托地缘关系共筑“和合国土”。

    (2)深陆和深海

    大国土包含“深陆”,现代科学技术的发展使人类向地壳深部、深海大洋和洋壳的探索成为现实。表2列举了我国实施的部分大陆深钻和超深钻。此外,山东新汶矿业集团的一处矿井深1350米,是亚洲最深矿井;清华大学与四川二滩水电开发公司合作,在锦屏山覆盖层深2500米以下的引水隧洞旁建筑极深地下暗物质探测实验室。

    表2 我国实施的大陆深钻、超深钻一览表

    海洋正逐步成为人类的第二生存空间、食品生产基地、化石能源和新能源开发基地、新的水资源开发基地、新的医药资源开发基地,又是全球交通和物流通道。美国《面向21世纪海上合作战略》(2007年)认为:在世界所有国家中,美国和中国是海洋利益最大的国家(实际上两者缺乏可比性)。大国土中涵盖的深海指的是水深超过500米的海域,我国把深海资源开发列为超前部署领域,尚处于发展的中级阶段。表3概列出海平面以下的分层化。

    表3中所列海平面200米以下的深层水,保持低温、洁净,具有多种功能,在美国、日本、韩国开发利用这类较深的优质海水,已形成产业。

    (3)近空和“地空”

    城市高层建筑林立。全国大城市中现有5000多座50层以上的高层建筑。上海环球金融中心建成世界第一高楼,在高密度的建成区中出现了不同产权单元在空间上层层叠加的现象,并愈益普遍化。这一层近地空间简称“地空”。表4列出了近空分层的高度以及各层对应的主要功能。

    表3 海平面以下分层化表

     

    表4近空分层化表

     

    我国利用低空(地表以上100米)风能发电居世界第四位,而“高空”(地表以上200米)风能尚未开发,这两层空域均在“地空”范围内。在更高空还有丰富、稳定的风能资源,其开发利用与航空飞行不兼容,待进一步研究。

    城市在向空中“长高”的同时还向地下延深。我国有10个城市已使用或正在建设地铁,另有8个城市提出或筹建地铁,到2020年建设城市轨道交通线路将达到2000~3000千米,表明城市“地铁时代”已经来临。

    “地空”和地下工程呼唤城市三维地质调查、三维地籍测绘和管理。

    4.城市“三维”地质调查和“三维”地籍测绘与管理

    地空和地下工程呼唤城市的三维地基调查和三维测绘调查,现在我国有6个城市在试点,上海、北京已经验收。

    “上海市三维城市地质调查”项目按“中心城-新城-郊区”3个规划功能区,建立“基岩地质层-第四纪地质层-工程地质层”3个层次的地质结构模型,使三维可视化地质信息系统、地面沉降防治、地下空间与地质环境容量评价、地球化学调查与农用地分等定级相对接,特别是搭建起大型、综合、动态的地理地质信息平台,可望打破多源、异构、多维数据形成的“信息孤岛”互不相通的僵局,实现全市地质信息由分散到集中管理、由平面到三维显示、由单项专业应用到多元服务的转变。另在全市地下工程普查的基础上,从黄浦区着手地下地籍调查,构建“地上地籍图-地下地籍图-地质图”系统,为地下空间管理提供有效支持。

    “北京市多参数立体地质调查”项目(2009年通过评审)推出的智能化三维地质信息管理与服务系统,为城市规划、建设和管理提供了全方位的科学依据。

    在完成6个城市试点的基础上,将考虑另33个超大城市的“三维”地质调查。

    深圳市国土与房产局正启动“三维地籍”的专项研究,这是有关城市“三维”地籍测绘和管理研究,在国内外尚处于探索阶段。而历来以二维宗地为核心、以“四至”为边界的传统地籍,都建立在宗地内产权主体同质化的基础上,而城市土地的立体化利用则以垂直方向上、产权主体的多元化为前提,即地表、地上、地下空间可以分层开发并分属不同权利人,这就形成以六面体或多面体为基本单元的“三元产权体”,在空间形态上表现为复杂的产权簇或产权层,需要有相应的“三维地籍”测绘为支撑的“三维地籍”管理。此外,《物权法》要求实行不动产统一登记制度,而任何不动产都占有一定的空间域,系统的三维地籍研究为在一个统一的技术框架下处理土地和房产的登记问题提供了可能。

    上海市地质调查研究院研究地下空间资源管理与权籍调查关键技术,也有初步成果。

    从城市空间要素立体化趋势中可引出一种新型的财产权,即空间权,它与建设用地使用权相分离,成为一项独立的物权(参见《民法》第七百七十三条、第八百三十二条),在我国台湾省已建立起比较完整的空间权制度。

    住宅产业规划到2020年基本做到“户均一套房、人均一间房、功能配套、设备齐全”。在产业层面,青岛“海尔地产”为节能省地提出“小户大家(小户型、大社区),和谐住区”的理念。即通过5个空间结构把家庭做大:家居空间紧凑化,环境空间功能化,会馆空间场所化,商业空间生活化,网络空间无域化(建设数字化网络社区,用网络服务来解决物理空间解决不了的问题,使得生活无域化——与“虚拟地产”相联系)。而微观上的空间意识将会有助于模式和设计创新。

    (二)大资源

    1.内涵假设

    “大资源”即广义的自然资源及其组合开发利用。

    一是单门类自然资源及其多形态的综合利用,多功能的优选利用(如在农业用地中, 对耕作层既是“土壤水库”又是“土壤碳库”的合理利用),非常规资源和新资源的递进或接替利用。

    二是包括土地、水、矿产、生物、海洋、大气等在内的多门类自然资源及其优化组合和综合管理(如水、土资源综合管理,海洋综合管理)。

    三是大资源以土地、能源为根本,我国的耕地和宜居建设用地都是稀缺资源,要在统筹生活、生产、生态空间的前提下节约集约和多元利用土地,新能源比传统能源的范围大大拓宽,要在尽可能清洁利用化石能源的同时研发低碳导向下的替代能源。

    四是确立、推进基于生态系统的国土资源管理和海洋综合管理,与经济、社会、生态建设相互交融,并探索资源、资本、资产“三位一体”的复合式管理方式,使资源开发利用的技术链、产业链、价值链层层相扣。

    五是融入经济全球化,积极利用包括国际海域在内的境外资源和公共资源。

    2.大资源与大能源

    中国在2012年将成为世界最大能源消费国。在21世纪上半叶,能源在我国矿产资源中仍居首位。在低碳导向下的大能源发展离不开大资源、大地质的支撑(表5)。

    3.单项管理案例

    水利部基于我国人多水少、水资源时空分布不均、与生产力布局不相匹配的突出水情和严峻的水资源形势,从2009年开始实行最严格的水资源管理制度。这比实行最严格的土地管理制度晚13年,但所规定的“三道红线”——开发利用“红线”即控制用水总量;水功能区限制纳污“红线”即控制入河排污总量;用水效率控制“红线”即遏制用水浪费——是对水量、水质和水耗的综合调控,体现了水资源和水环境管理的相对统一,起点高于只设“一道红线”的土地管理制度,也可以说把土地管理、利用的两个最严格制度“合二而一”了。

    2009年瑞典斯德哥尔摩大学和德国波茨坦气候研究所的科学家量化分析了“蓝水”和“绿水”,其中,“蓝水”是来自河流和地下含水层的水资源,占35%,“绿水”则是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸发而消耗掉的水资源,占65%;科学家们根据分析结果提出了应该大力研发绿水资源利用技术,由此可见土壤水作为“大资源”的一个分支兼及“大土地”“大地质”领域,应予以重视。

    表5 大能源战略及其资源、地质支持一览表

    :①第33届国际地质大会中国地质代表团得到启示:“非传统能源越来越受到重视,能源多样性是今后出路所在。可再生型能源可能是未来能源的主体。”

    4.综合管理案例

    中国工程院2007年关于《东北地区有关水土资源配置、生态与环境保护和可持续发展的若干战略问题研究》指出,基于东北是我国水土资源搭配最好的地区,可以建成全国最大的优质商品粮基地,而东北地区过去的垦荒,实际上是占用了林、草、湿地。目前的生态与环境状况,已到了临界状态。因此得出一条基本结论:“东北地区土地利用的总体格局应当是:耕地总量不再增加,林、草、湿地不再减少,城市和工矿用地合理控制”;并指出东北“西部地区的农业发展方向必须是农牧结合,以牧为主;农作物……以雨养农业为主,在缺水地区不宜种植水稻”等,在宏观上都有道理。但一年后,即2008年推出的《吉林省增产百亿斤1斤商品粮能力建设总体规划》中规划投资62亿元引嫩入白、以稻治碱,用5年时间在该省西部新增255万亩基本农田。这反映出国家战略研究与地方战略行动脱节,见仁见智,有待实践检验。

    多门类资源的综合管理,如作为复合式资源和空间的海洋综合管理,已成为国际趋势。其核心思想是从分散的行业管理转向跨行业、跨学科和跨部门的、基于生态系统的海洋综合管理。20世纪90年代中期,厦门市率先建立了海洋综合管理体制,成为有关国际组织部署的东亚海洋防污和管理的示范区,但推广不易。国家海洋局受权“综合管理中国海域”已10多年,尚难到位。对此,《2010~2020中国海洋战略研究》第五章中有具体建议。

    (三)大地质

    1.内涵假设

    大地质基于经济、社会与时俱进和地质工作功能最大化,不断扩大服务领域、贯穿于生产和生态建设的全过程。

    一是为经济、社会发展打好三个(应用)基础,即资源基础(开源、节流)、环境基础(保护、修复和防灾减灾)和工程基础(岩土工程),都有旺盛需求,为夯实资源和工程基础服务的地勘、工勘已商业化, 作为环境基础前期工作的“全国土壤现状调查与污染防治大计划”(2006年)正在实施中。

    二是大地质工作即大地质产业,它跨三次产业,即为“一产”服务的农业地球化学调查和供水水文地质勘察,融入矿业(现属“二产”)的矿产勘查和融入工程业的工勘作业,隶属“三产”的地质科学研究和信息服务,分别拉长产业链,不自成独立体系,大地质≠大地矿(对1991年提出的“地矿产业”要反思),按这个产业定位,现行地勘行业管理的覆盖范围还要加宽。

    三是基于国家财政支持、走在商业性地质工作的前面的公益性地质工作要做大,其信息供全社会共享,基于市场和地勘基金的商业性地质工作规模更大。

    四是地学研究多元化,地球科学正从传统的分散的单学科研究向地球系统科学研究转变,地质科学也要向地球系统科学即“大地学”拓展。

    五是适应“矿产资源全球化”的发展趋势,在立足国内的同时,“走出去”开拓境外地质工作,为利用“两个市场、两种资源”不失时机地做好前期服务。

    2.大地质与大地学

    基于地质科学的大地质和基于地球科学的大地学,其研究对象相同而研究领域不同。大地学的包容面广于大地质,但有交融态势(表6)。

    表6 大地学与大地质研究方向的概略比较表

    由表6可见,两者的共同点比较多,有向地球系统科学合流趋势,但在学科上仍显示出整体和局部相包含关系的脉络。“大地质”栏中未列举的海洋、陆地地表过程恰是“大国土”关注的热点领域。

    3.大地学——科技和信息服务

    公益性地质工作以地质图件为窗口面向全社会服务。英国地调局2006年发起的《全球1∶100万数字地质图计划》,产生于矿产资源全球化催生地质调查全球化的背景,旨在推进各国既有地质图数据网络化和国际共享。为保护市民避免遭受地震、海啸、滑坡和火山爆发等地质灾害的威胁,由联合国发起在日本神户通过的《2005~2025兵库行动框架》,有关信息和知识都要及时传输到全社会。

    2008年我国地理信息产业已形成测绘服务、遥感服务、地理信息系统、卫星导航4大支柱产业,总产值>600亿元;2009年增速20%,从业人员达40万人,机构>1万家;预计到2010年达到800亿~1000亿元,带动相关产业增长5000亿元。目前,全国唯一、初具规模的黑龙江省地理信息产业园2007年在哈尔滨开园,已建起国际地理空间数据加工基地和高新技术企业孵化器,前景看好。《北京空间信息产业调研白皮书》披露,该产业应用领域扩大到数字奥运、政府共享平台、数据库、防灾减灾等方面,国际合作领先于全国。

    四、浅释

    “三大”之间是有内在联系的,以“四面体”(图2)示意:A代表“大土地”,B代表“大海洋”,它们是“大国土”的两个主要载体,C代表“大资源”,D代表“大地质”作为基础置于底面。

    图2“三大”内在联系示意图

    (一)“四面体”扫描

    “大国土”与“大资源”有交叉重叠,宜各有侧重:“大国土”重在空间,以地表面、海平面为通用界面;“大资源”重在物质和能量,以水土、生物、能源和矿产为载体;“大地质”连同“大测绘”提供科学支撑和信息服务。三者构成一个统一、聚合的“四面体”。我国陆地空间虽大、资源品种虽多,但受结构性矛盾的深度制约,难题不少。

    定格国土空间区位的“大土地(A)”和“大海洋(B)”,其中“大土地”“七山二水一分田”,又派生出:A 高原和山地型土地结构(平原少,后备耕地少,开发成本高),A-C中低产型耕地、草地结构(优质耕地、草地少,又是少林国家)和大江河与中小湖泊型的陆地水域结构(淡水少);“大海洋”“三海两链半纷争”,源于A-B单面陆缘海与陆中海型海洋结构,而中国是世界上拥有邻国最多的国家(共29个,其中15个直接相邻),于本国资源禀赋弊多利少;“大资源(C)”“门类多、总量大、人均少、时空分布不均衡、相互匹配不理想”,又派生出煤基型化石能源结构(高碳、高硫空间)和低品位型非煤大宗矿产结构(富矿少)等。

    (二)“三大”的必然性和价值取向

    “三大”既是科学理念,又是顺应必然趋势的战略定位(表7)。作为人口过量的资源大国和经济大国,必须从大处着眼,针对国土开发中长期存在的几个倾向性问题(表1),集中多方面智慧谋划与经济、社会发展相适应的“大格局”(表8),使“三大”的组合优势得以充分发挥。

    表7“三大”的必然性一览表

    表8营造国土、资源的“和合”大格局一览表

    以上大格局,有的正在形成,有的受体制和机制束缚,施展不开。现行体制、机制问题如表9所列,要有序、分期研究解决。

    提出“三大”,旨在落实科学发展观,融合部门职能,加强统筹协调。经济、社会发展对资源环境的需求与时俱进、因人而异(表10),要瞻前顾后、留有余地。

    表9 “三大”的体制、机制问题一览表

    表10 人对“三大”的阶梯式需求一览表

    资源“瓶颈”有两重性,要以“三大”为杠杆,与经济发展互动,形成供、需“双向制约”,同时,还受生态、社会、政治等“多重制约”(表11)。

    表11 供需双向和多向制约一览表

    下一步,“三大”的研究领域再向“五维”拓宽,“五维”除时间维、空间维外还包括市场维、环境维、文化维。

    (三)推进“三大”的路径选择

    对于推进“三大”的路径可从以下几方面着手:

    1)把“国家可持续发展国土资源战略研究”项目持久化、常态化,提高研究内容的战略含量,从国家层面加强对重大问题的协调力度。

    2)编制部门战略规划,或加强部门发展规划的战略引导,向“三大”提升。

    3)有条件地实施部内整合,发挥基础地质调查、测绘、国土信息和经济研究工作对土地、矿产资源和海洋管理的全面支撑作用。

    4)基于“智能地球”(中国),搭建国土资源管理信息化的综合平台,从小到大,分步实现多门类资源的信息交流和共享。

    5)加强跨部门协调,在政企分开、所有权与行政权分离的前提下,逐步推进“非全能”、服务型的大部门制。

    6)在现行法规基础上适时启动国土资源和空间的综合立法。

    (四)几点困惑

    1)国土、资源管理和地质工作中积累下来的矛盾比较多,化解矛盾要有一个过程,现在是不是推出“三大”的合适时机?

    2)“三大”是从国家层面立意的,眼下设想“三大”的高度还不完全上得去。

    3)“三大”的容量放大了,没有现成的抓手,有待于实践中探索。

    (该文原载《国土资源战略与构建保障和促进科学发展新机制(2009年度)》、国土资源部信息中心《国际动态与参考》2010年第1期(总第439期)。本文为国土资源管理改革与战略高层论坛上的演讲。演讲于2009年11月19日。郭文华、刘丽、陈静、李政制作图表,王凌云整理。)

     
     
    国土资源战略研究的起点和基点

    今年世界海洋日暨全国海洋宣传日活动主题确定

    6月8日是第12个“世界海洋日”和第13个“全国海洋宣传日”。记者日前从自然资源部获悉,今年的活动主题是“保护红树林保护海洋生态”。

    宣传活动期间,自然资源部将围绕红树林的海洋生态功能、当前的问题及近年来的保护措施等内容,组织开展系列线上活动。

    自然资源部要求,部北海局、东海局、南海局要积极发挥海区内的组织协调作用,督促支持有关单位开展各具特色的海洋日活动。各单位要加强与宣传、网信、教育、文旅、广电、文物等部门以及共青团、科协等团体的协调联动,充分发挥政府部门、学术团体、社会组织和有关企业的作用,多用新媒体方式,创新宣传形式和内容,动员社会力量广泛参与。

    此外,为深入推进海洋强国建设,引导社会公众学习海洋知识、增强海洋意识、建设生态文明,自然资源部、共青团中央、海军政治工作部决定共同主办第12届全国海洋知识竞赛。竞赛以“保护海洋人与自然和谐共生”为主题,时间为今年6月~12月。(自然资源报 邵思跃)

     

    2020年世界海洋日暨全国海洋宣传日海报使用说明

    为便于各地区各单位结合自身特点开展海洋日宣传活动,今年部统一设计了宣传海报并提供免费下载。本海报仅限于非商业、公益性使用,如用于其他途径,使用者自负法律责任。

    一、设计规格

    1. 设计点数:300点。

    2. 设计尺寸:531mm×766mm,其中四边出血各3mm。

    3. 文件格式:PNG格式。

    二、参考图样

    (自然资源部宣教中心)

    附件 :  

    1. 印刷版01-01 

    2. 印刷版02-01

     
    保护红树林 保护海洋生态——2020年世界海洋日暨全国...

    历时122天,航程近35000千米,自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋六号”船完成中国地质调查局深海地质第8航次和中国大洋第55航次科考任务,满载科考成果,于20191023日返回广州。

    “海洋六号”船自2019530日从广州启航,在西太平洋与我国富钴结壳合同区实施了多波束地形测量、浅地层剖面测量、海洋重力测量、“海马”号ROV调查、深海浅钻取样、深海摄像、富钴结壳原位声学测厚、温盐深测量、地质拖网和重力活塞沉积物柱状取样等多种手段调查工作。

    深海地质第8航次和中国大洋第55航次科考分别由中国地质调查局和中国大洋矿产资源研究开发协会组织,广州海洋地质调查局具体实施。航次联合了浙江大学、上海交通大学、中科院声学研究所东海站、中国自然资源报社等机构58名科考队员通力协作,践行“责任、创新、合作、奉献、清廉”的新时代地质文化,克服恶劣海况、补给匮乏、设备故障等重重困难,获取丰富的深海地质样品及海洋地球物理数据,在我国富钴结壳合同区资源勘探、深海地质调查、深海探测新技术新方法应用等方面取得了重要进展。

    一是实施了西北太平洋重点调查区综合地质地球物理调查,实现了多波束水深地形全覆盖,获取了富稀土沉积物地球物理信息和地质样品,为深海地球系统科学研究及新资源评价奠定了基础。

    二是继续开展我国富钴结壳合同区资源调查年度工作,履行中国大洋协会与国际海底管理局签订的《富钴结壳勘探合同》义务,调查结果为富钴结壳合同区资源评价及顺利完成合同约定的区域放弃任务提供支撑。

    三是科技创新驱动深海探测取得重要进展。首次利用图像处理技术,实现水下视频图像的分幅智能拼接,为富钴结壳小尺度分布规律和特征研究提供了基础数据;优化了富钴结壳原位声学测厚系统的探测性能,成功应用于ROV、移动钻机等多个运载平台,为富钴结壳精细探测提供了强有力的调查手段;提升了富钴结壳深海浅钻的稳定性和作业效率。

    此外,在99日靠泊密克罗尼西亚联邦波纳佩港期间,配合我国驻密联邦大使馆在“海洋六号”船共同举办了纪念“中密建交30周年”招待会,邀请密联邦政要及相关中资机构代表参观“海洋六号”船,积极探索中密两国在海洋地学等领域的合作。

    “海洋六号”船是我国自主设计、建造的第一艘现代化综合地质地球物理调查船,近年来我国新入列的多艘海洋科考调查船参考了“海洋六号”的基本设计。“海洋六号”自2009年入列以来,连续10年赴南海、太平洋、南极海域开展了55个航次的深海地质、大洋与极地科学考察任务,累计出海时间达2137天,安全航行29万海里(约合53.5万千米),航程相当于绕地球13圈半,积累了全海域科学考察及航行保障经验,显著提升了我国海洋地质科学考察水平。

    “海洋六号”船完成2019年深海大洋科考任务返回广州

    SYZX系列绳索取芯液动锤

    3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

     

    今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

    60年,一甲子,岁月峥嵘,成就辉煌。

    作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构,中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作,通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等,60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项,150余项获国家、省部级以上奖励。其中,国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项,国家创造发明奖和新产品奖6项,省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项;拥有国家专利93项,中国专利优秀奖4项。如今,勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

    我国成立首个探矿工程科研机构,开启国产钻探装备自主研发新征程

    新中国成立之初,国家确定了地质工作“大发展,大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段,其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期,当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术,而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进,钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年,我国第一个五年计划进入实施的第四个年头,工农业大发展,急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

    1957年1月,原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所(以下简称“勘探所”)成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

    建所初期,为发展适合我国国情的勘探设备,勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作,随后,岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等,及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间,勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如:率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机;用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验,并获成功;在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作,并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力,我国的地质勘探装备开始自给,探矿技术水平空前提高,使得白云鄂博、大冶铁矿,白银厂多金属矿,淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

    与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年,勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究,次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少,价格昂贵,生产难度大,为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年,勘探所开始了人造金刚石钻头的研究,并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后,勘探所与河南省地质局合作,在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年,小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末,我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

    此外,在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷,坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进,向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展;工程地质和水文水井钻探设备,实现了多样化,钻进工艺日趋完善;坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

    钻探服务领域扩大,钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

    随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展,我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

    20世纪70年代前的钻探技术,主要用于地质找矿和地下资源开采,而进入80年代,则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如:山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程,西藏羊八井地热开采,广东珠江口番禹大桥基桩施工,北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工,以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

    根据市场急需,勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托,1991年开始了采卤对接井钻井技术研究,与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工,到1995年末,共完成5对对接井,成功率达到100%。两井高精度直接对接成功,使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说:“这项技术开发成功,解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功,不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径,也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

    80年代初,为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要,勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套,研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术,以及大口径桩检测仪,目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺,其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

    1993年,勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年,第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年,勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具,并用此设备完成了70多条管线铺设工程,包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等,至目前已形成高效环保的GBS系列(5T-320T)钻机及配套施工技术体系。

    冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位,至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤,品种达20多个,几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注,吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表,有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

    随着钻探技术服务领域的扩大,钻探工程面临的地质条件越复杂,施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本?勘探所根据生产需要及施工条件,将新技术、新方法进行配套,先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD-3型岩芯钻机》,结束了我国钻探方法单一的局面,使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时,勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作,使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

    钻探技术迎来发展新机遇,科学钻探体系进一步丰富

    1999年,新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

    在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下,勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究,并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米(Φ76毫米 N级口径)示范孔的工程施工,创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆,在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故,标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成,同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

    全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点,尤其在斜孔施工方面极其方便,可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取芯作业的效率及安全性大大增加,钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计,提高了钻探工作效率,减轻了工人的体力劳动,提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发,并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

    在地调项目的支持下,勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统,实现了地下导航高精度定向技术的重大突破,也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始,勘探所与中国机械进出口总公司合作,实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程,到2010年12月共完成了56口井的定向钻井,获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施,勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

    2001年4月18日,受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米,孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题,勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新,攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题,配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达+液动潜孔锤+绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究,至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明,采用液动锤钻进施工,钻进效率提高54%,延长回次进尺178%,大幅度减少了施工周期、降低了施工成本,为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用,并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录,使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前,YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品,不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录,使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

    2007年10月22日,勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井(北井)钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井,以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果,为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中,综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术,为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年,勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程,目前进展顺利。

    2008年至今,勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)。期间,勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术,在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中,9米超长半合管的应用创世界纪录。

    大力推进科技创新,多项钻探技术领跑世界

    随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进,中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作,更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标,充分发挥科技创新的引领支撑作用,强力推进科技进步、人才成长和团队建设,自主研发了一批高精尖钻探技术设备,使我国在多个钻探领域领跑世界。

    勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目,针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况,对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关,先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备,突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系,也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年,该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

    勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平,配套高精度仪表及钻参系统,满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求,既可用于深孔岩芯钻进,也可用于我国浅部石油勘探,以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探,既可以打丛式井,又可以钻进定向孔。目前,该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外,勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等,填补了国内多项钻探领域的技术空白。

    钻探过程中,孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况,勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究,攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题,填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故,其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全,同时简化了钻孔结构、优化套管级数,大大降低了钻探成本,被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用,完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务,单次护壁长达21米,护壁深度达到2000余米。

    自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程,取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系,2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同,共计145口井。2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕,该项目计划在2015年~2018年施工74个采卤水平井组,单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通,真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实;在施工中大胆创新,克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难,积累了处理复杂问题的丰富经验。

    60年风雨路,勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上,近些年来,勘探所取得了4项国际领先技术成果:高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术;1项国际先进钻探技术体系:2000米以内地质岩芯钻探技术体系;2项国内领先技术:3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机;实施了4项科学钻探工程:牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

    步入新时代,继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

    党的十九大召开,中国特色社会主义步入新时代。新时代,世界抱以新期待。

    步入新时代,勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量:一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求,对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议,形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案,为我国入地计划的实施打下了基础,为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题,综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等,探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术,以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标,力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用;“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障,确保井组的平行,解决地热勘查开发关键技术难题,为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高救援效果和效率,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

    六十载峥嵘岁月,笔墨春秋著华章;六十年风雨征程,薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前,继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内,力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

    做新时代地质钻探装备与技术研发的领航者

    10月23日,调查队员将“精海3号”无人艇施放到海面。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    新华社上海10月23日电(记者张建松、岑志连)中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。

    根据广州海洋地质调查局需求,上海大学无人艇工程研究院项目团队利用“精海3号”和“精海虹号”无人艇,携带了多波束测深系统、侧扫声呐、浅地层剖面仪、单波束测深仪、ADCP、CTD、水下摄像机等调查设备,在三亚湾东瑁洲岛的东部和北部复杂浅水区,共进行了60多条测线调查,获得大量地质调查数据和影像资料,调查效率显著提升。

    “海岸带是水圈、岩石圈、生物圈和大气圈相互作用的交汇地带,调查中需要海陆交接处的各类数据无缝对接。我们传统作业方式是利用小船搭载各类地质调查设备,多名调查人员需要随船或下海调查。由于沿岸水很浅,小船也不易作业。而且调查人员下海的风险大、效率低。”本航次技术负责人、广州海洋地质调查局高级工程师温明明说。

    上海大学无人艇工程研究院是集机械、控制、通信、力学、材料、计算机等相关专业为一体的无人艇专业研究机构,其麾下的“精海”系列无人艇目前已研制到第八代,在我国东海、黄海、南海以及南极罗斯海等海域都进行过实际应用。

    此次出征的“精海3号”长6.28米、宽2.86米、深0.90米,设计吃水0.43米,满载重量2.60吨,续航力大于200海里,采用了高度集成化、模块化的设计理念,各个模块即插即用,能够满足多种海况下的地形测绘、海底勘探、环境监测等任务。

    “精海虹号”是上海大学“精海家族”中最新成员,艇长2.7米,最大航速为6节,续航力约20海里,最大负载0.15吨。具备路径规划、自主导航等功能,可自主完成近岛礁浅水区域地形地貌的测绘以及水文信息的采集。

    在中国地质调查局开展的“北部湾等重点海岸带综合地质调查”项目中,广州海洋地质调查局主要承担了广东、广西、福建和海南等四省区重点海岸带的综合地质调查,海南三亚湾是其中一部分。“精海3号”和“精海虹号”无人艇在完成三亚湾东瑁洲岛近岸海域的全覆盖测量后,还将进行三亚湾近岸的补充调查,此次任务总调查面积约96平方公里。

    10月23日,“精海3号”无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    调查队员将“精海虹号”无人艇施放到海面(10月22日摄)。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    10月23日,搭载无人艇的船只在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    调查队员在监测无人艇调查航线(10月22日摄)。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    10月23日,“精海虹号”无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    新华社:我国首次利用无人艇进行海岸带综合地质调查

    2017年6月26日上午10时,中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋六号”船从广州东江口海洋地质专用码头起航,远赴太平洋,执行中国地质调查局2017年深海地质航次和中国大洋41B航次科学考察任务。中国地质调查局党组成员、副局长李金发出席欢送仪式,并向参加深海地质航次科考队授旗。

    中国大洋协会办公室党委书记胡学东向参加大洋41B航次科考队授旗,广州海洋地质调查局局长叶建良出席仪式并讲话,总工程师杨胜雄、纪委书记赵洪伟分别向“走向深海大洋”新闻宣传团队、青年突击队授旗。首席科学家杨永代表全体科考队员表决心。广州海洋地质调查局党委书记、副局长温宁主持仪式。

    10点20分,李金发发布启航令,“海洋六号”缓缓驶离码头,开启中国地质调查局2017年深海地质航次和中国大洋41B航次科学考察。这是一项具有重大战略意义的科学活动,对加强我国的国际地位,维护我国在国际海底权益和南极事务作用,参与国际海底资源开发,增强我国资源的战略储备,推进我国深海高新技术的发展,以及人类和平利用海洋具有重要的战略意义。

    叶建良指出,“海洋六号”船本次跨年度调查航次任务繁重,整个航次历时240天,将使用“海马”号深海机器人等地质地球物理综合调查手段,对勘探合同区富钴结壳资源,以及深海资源和底质类型等进行调查。本航次亦将首次为来自加纳、墨西哥等国家的青年科学家提供国际培训,履行大国责任,为共同促进世界深海大洋事业的发展做出贡献。

    今年,“海洋六号”将执行两个航次的任务,分别是中国地质调查局深海地质航次和中国大洋第41B航次科考。预计总航程约22000公里,时间为240天。计划2018年2月返回广州。

    2017年深海地质航次由中国地质调查局组织,广州海洋地质调查局具体实施,共有三个航段。本航次将在前期工作基础上,在西太平洋国际海域开展深海地质,为进一步了解西太平洋区域地质概况以及全球气候环境变化提供基础资料。航次将开展为期120天的海上调查工作。

    中国大洋第41B航次由中国大洋矿产资源研究开发协会组织,由广州海洋地质调查局实施、“海洋六号”船承担调查任务,分为三个航段,在西太平洋海域,开展资源、环境、生物等调查。航次主要任务有四项: 一是继续履行中国大洋协会与国际海底管理局签署的《勘探合同》国际义务, 开展合同区资源勘探与环境评价;二是在太平洋国际海域开展海洋新资源探查,维护国家的海洋权益;三是完成为发展中国家学员进行海上调查培训任务,履行与国际海底管理局签订的勘探合同义务;四是开展相关科学研究。航次时间约120天。据悉,这是中国大洋矿产资源研究开发协会与国际海底管理局2014年签订国际海底富钴结壳矿区勘探合同后,第四次按要求履行合同义务。

    执行此次远洋科考工作的“海洋六号”将利用先进的调查设备,开展“海马”号(ROV)调查、多波束测量、浅地层剖面测量、柱状取样(重力取样或活塞取样)、浅钻取样、箱式取样、多管取样、海底摄像、温盐深测量、锚系观测、生物分层拖网、重力测量等调查。

    航次实行临时党委领导下的首席科学家负责制。本航次,将有中国地质调查局广州海洋地质调查局、青岛海洋地质研究所、国家海洋局第二海洋研究所、第一海洋研究所、第三海洋研究所、国家海洋信息中心、中国五矿长沙矿山研究院有限责任公司、长沙矿冶研究院有限责任公司、上海交通大学、中国科学院声学所东海站、中山大学、中国地质大学(北京)、南京信息工程大学、杭州电子科技大学等14个单位参加。整个航次的参航人员约218人,将是“海洋六号”执行大洋科考人员最多和参航单位最多的一次。

    广州海洋地质调查局直属于国土资源部中国地质调查局,主要从事国家基础性、综合性、战略性和公益性的海洋地质调查研究工作。自1986年以来,先后组织实施完成了16个航次的中国大洋科学考察活动和4个航次的深海地质航次,并分别于1990-1991年和2016-2017年间两次开展南极南大洋科学考察航次任务。

    中国地质调查局、中国大洋协会办公室等有关部门负责人,广州海洋地质调查局领导班子、副处级以上干部及科考队员家属参加了欢送仪式。

    新华社、中央电视台、科技日报、中国国土资源报、中国矿业报、南方日报等新闻媒体记者到现场进行了采访并报道。“走向深海大洋”新闻宣传活动同时启动。

    李金发副局长向参加深海地质航次科考队授旗

    李金发副局长握手送别科考队员

    科考队出发

     

    “海洋六号”执行2017年深海地质航次和中国大洋41B航...
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