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    为进一步推进中国地质调查局成都地质调查中心(以下简称“成都中心”)老同志学习贯彻党的二十届三中全会精神走深走实,更好地宣讲党的政策,传递党的声音,10月31日,成都中心党委组织离退休党员开展“学习贯彻党的二十届三中全会精神”专题辅导,邀请专家围绕“中央、地方和中心地质工作在进一步全面深化改革中的定位、作用发挥及锚定目标”做了深入浅出的辅导。

    辅导培训会以“新征程上进一步全面深化改革的行动纲领——学习贯彻党的二十届三中全会精神”为主题,从进一步全面深化改革的重大意义,进一步全面深化改革的目标方向,进一步全面深化改革的重大举措三个方面,深刻剖析了党的二十届三中全会的精神实质。

    培训以习近平总书记在四川考察时的重要讲话精神为指引,把新时代背景下四川作为国家发展战略腹地在推进西部大开发形成新格局、成渝地区双城经济圈、长江经济带发展及国家现代化发展建设进程中的战略意义向老同志做了详尽的阐述。针对老同志提出的“地质工作如何在进一步深化改革中发挥作用”这个命题,专家教授将生态环境保护、水资源开发利用保护、矿产资源开发利用保护、能源资源安全、碳中和等与发展新质生产力、绿色低碳转型、经济发展、人才培养等相结合,为老同志进行了生动详实的专题辅导。一张张图片,一组组数据,在专家教授多角度、全方位的讲解下,党的二十届三中全会精神的主旨要义逐渐生动、立体起来,与会人员专心听课,认真记录,用热烈的掌声道出对培训会的高度赞誉及认可。

    会后,退休党员们一致认为,此次培训主题突出、内容丰富。党的二十届三中全会发出了思想再解放的动员令,吹响了改革再深入的新号角,进一步提振了老同志对地质工作在保障能源资源安全、服务生态文明建设和服务四川经济发展的现代化进程中发挥举足轻重作用的信心和决心。

    离退休党支部支委们表示,这次辅导学习既加深了对党的二十届三中全会精神的理解,也激发了他们继续为党和人民事业贡献余热的热情和动力。他们将主动带动支部党员把党的二十届三中全会精神学习好、宣传好、贯彻好,继续发挥党支部战斗堡垒作用和党员先锋模范作用,为成都中心地质调查事业行稳致远做出积极的、更大的贡献。

    离退休各党支部书记、委员,退休党员,党办相关人员及离退休处全体人员近40人参加学习。

    学习活动现场

    学习活动合影

    更加注重改革实效,以钉钉子精神抓好落实——成都地...

    时值第48个世界地球日活动周,地质调查科普网站正式上线运行。该网站是国内地学领域第一个以地质科学普及为主要功能的门户网站,网站内容集地质科普知识、地质成果科普化信息宣传、重大科技新闻和地质知识应用为一体,成为中国地质调查局服务职能的重要延伸,有利于进一步扩大地质行业的社会影响力。

    一、 地质调查科普网应时上线

    地质调查科普网是由地调局办公室、科外部主管,地调局地学文献中心开发运维的成果、知识和资讯平台,地学文献中心履行地调局科普办公室职能的主要工作内容。

    1. 地质调查科普的迫切需求

    “科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置”。科普已经成为一项重要的国家战略。

    地质调查事业是国民经济产业链的上游行业,是社会发展的基础,不仅容纳了影响国民经济多个部门的地质知识体系,也孕育地质旅游、宝玉石等地质文化,孕育了“三光荣”、“四特别”等甘为人梯、无私奉献的优良行业精神。但当前,科技人员对地质科学普及对地质调查工作的重要性认识不到位,还没有认识到地质科普是地质调查工作的另一块重要阵地,对扩大地质工作的社会影响力,在材料、环保、城镇建设、居民消费等方面服务国民经济发展发挥着举足轻重的作用。

    中国地质调查局作为国家公益性事业单位,在国家经济建设、城市建设、生态文明建设、预防地质灾害、减少人身和财产损失、认识地球和探索宇宙奥秘等方面发挥着重要作用,取得了一系列突破性科技成果。但是,科普和科技并未两翼齐飞。地质科普工作还不能满足社会公众的需求,也没能发挥让公众了解科技成果的作用。因此,地质调查工作迫切需要一个向社会传播地质知识、展示行业成果和文化魅力的有效平台。

    2. 网站定位

    贯彻2016年全国科技创新大会、国土资源系统科技创新大会、中国地质调查局科技创新大会精神,落实《中国地质调查局“十三五”科技创新发展规划》,依托地质百年知识积淀和地质调查科技成果,汇聚科普资源,聚焦青少年、城镇乡劳动者、公务员和领导干部三大群体需求,从科普产品、科普活动、成果展示、信息交流等方面建设差异化的地质学科传播体系,基本满足社会公众对地质调查科学知识、技术水平和成果应用等方面的知识需求。

    1.科普资源集成平台。在互联网、大数据、自媒体等信息环境下,网络平台成为最重要的科学传播平台,地质调查科普网要发挥地质领域科普产品、资讯、知识应用信息集成作用。

    2.地质行业对外展示的窗口。通过网站将地质行业的知识体系、重要工作进展科普化表述、地质人物、地质故事有体系的呈现给社会公众,成为展示地质行业的特点、成绩和文化魅力的窗口。

    3.实施差异化精准科普服务的产品集群和素材库。在泛知识环境和自媒体时代,瞄准特定群体、社群的科普成为一种大趋势,但是万变不离其宗,传播永远离不开科普知识素材,科普网在加强科普素材的集成加工的同时,加大自媒体环境下的应用建设,开发针对不同社群的APP、微信号、互动游戏等。

    二、 地质调查科普网栏目特点

    地质调查科普网启用全新的主题设置进行构架设计,凸显地学知识生活化、地质科普差异化设计理念。网站整体以“地调科技成果宣传”为主线,用科普化的视角和语言展现地质调查科技成果。

    1. 资讯信息快速通道

    采用实时抓取技术,及时获取国内外地质行业和地调局各单位的最新资讯信息,通过审核后在相关资讯类别中展示。

    2.地质行业的知识窗口

    根据公众地质地质知识不同层次的需求特点,做成不同类型的知识产品:科普专题、地质百科、工具书、政策解读、知识搜索,热点知识展示在科普专题栏目,普通地质知识通过地质百科、工具书、政策解读、知识搜索及地质图片库为公众服务。

    3.地质调查科普展示-科普产品系列栏目

    集合图集、名师讲堂、科普作品等资源,展示地调局系统具有地学特色的原创科普作品。同时通过成果提交和在线投稿窗口,为各计划、工程和项目组提供国家地学类重点项目科普成果汇交和科普征文提交和集中展示提供平台和相应服务。

    4.通俗化的地质调查成果——重大进展

    围绕地质调查工作的六大服务领域,汇聚热点信息,以网页专题形式及时展示十大计划的科普目标和阶段性成果;展现地质调查工作的过程性和连续性。

    5.地质行业形象的专题窗口:文苑史话系列

    围绕地质学史、地质奇闻、工作故事,就科学奇闻、机构变迁、历史故事、人物事迹、学科发展演化等,设计地质趣闻、地调那些事、地质人三个专题栏目,从行业形象、地质精神、地质文化等方面展现地质事业的发展历程和文化特质。内容既有丁文江、李四光等行业典范事迹,也有普通地质人的吊丝情怀,亦有地质工作中奇妙发现。

    三、 地质调查科普网运维设想

    在后续的开发运维中,地质调查科普网坚持科学普及与科技创新两翼齐飞的原则,结合《中国地质调查局“十三五”科技创新发展规划》,推动技术创新与科学普及互动发展。一是坚持面向科技前沿、经济建设主战场和国家重大需求的原则,通过“三深”等地质高科技的知识普及,提升公众在主要科技领域的知识素养;二是坚持地质科技成果科普化原则,加大地质调查项目科普成果的集成、开发,积极服务地质调查成果转化和传播,扩大地质工作的社会影响力;第三加大面向特定群体的公共微信号、APP应用互动游戏等差异化科普应用开发,发挥科普平台的信息集成和服务应用的作用;第四是加大地质调查科普网与科普中国、科学大院、果壳、央视科技等科普平台的交流合作,提升地质调查科普网的社会影响力。

    地学文献中心将致力于科技创新和科学普及深度融合的一体化服务平台建设,力争把地质调查科普网打造成为地调局科技成果普适化宣传和推广应用的窗口。

     

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    地质调查科普网站正式上线

    松辽盆地大陆深部科学钻探工程——松科二井  谷兰丁 摄

    “我宣布,松辽盆地大陆深部科学钻探工程即松科二井超额完成预定目标,胜利完井!”

    5月26日,在黑龙江省安达市松科二井工程现场,自然资源部中国地质调查局副局长李金发的话音刚落,雷鸣般的掌声在高耸的井架下响起。

    在“向地球深部进军”的号召下,松科二井这一亚洲国家组织实施的最深大陆科学钻井,也是国际大陆科学钻探计划(ICDP)实施的最深钻井,在地球探索领域树起了一座新的国际地标。

    国际同行竖起大拇指

    “值此松辽盆地大陆深部科学钻探工程——松科二井完井仪式召开之际,我谨代表国际地质科学联合会,向自然资源部中国地质调查局全体同仁表示衷心的祝贺!向本次工程的参与实施单位及全体工作人员表示诚挚的敬意!”在完井仪式上,国际地科联主席成秋明深情地说。

    成秋明指出,大陆深钻是地球科学里非常前沿和核心的、代表国家水平的工程。这次的项目取得了很多世界第一,从工程设计到施工完全是由中国科学家和工程技术人员自主设计,拥有自主知识产权,很了不起。松科二井工程的成功实施,为地球深部探测和科学实验研究提供了关键技术和装备,拓展了松辽盆地深部页岩气、地热能等清洁能源勘查开发的新空间,同时还引领了全球白垩纪陆相古气候研究,显著提升了中国在地质历史古气候研究领域的国际影响力。

    也正是因此,成秋明还代表国际地质科学联合会表态:国际地质科学联合会将会继续支持中国地球深部探测研究,并积极开展更多合作。

    与成秋明同样表示祝贺与期待的,还有国际大陆科学钻探计划。在仪式现场,国际大陆科学钻探计划运行支持部主任乌利希·哈尔姆宣读了来自总部的贺信。

    贺信将该项目誉为“灯塔”,盛赞其“不仅对中国大陆科学钻探,而且也对世界大陆科学钻探工作具有‘引领’作用”,并将项目的“灯塔”作用上升到“对中国和国际上所有的科学家,在科学上、技术上和国际合作上都是‘灯塔型’样板工程。”

    对项目在钻探工程和科学研究上的成就,贺信称:“松辽钻探项目在多方面取得杰出成就。如:钻探深度7018米,单个岩芯长度达40米,岩芯采取率超过95%。该项目取得的技术成就将长期影响中国和世界钻探工作,并将影响到参与该工作的科学家。”“有关松辽科钻的成果已经在国际重要期刊上发表,达到了科钻预期目标,体现了松科二井对社会的重要贡献,更让中国在国际科学界的作用举足轻重。”

    对项目成就的认可、赞誉,还体现在国际大陆科学钻探计划委员会今后的计划中。贺信表示,“在松科二井执行期间,国际大陆科学钻探计划委员会计划成立松辽深地实验室,这是我们首次长期利用ICDP资助并计划的。”

    更让国际大陆科学钻探计划兴奋的是,透过这一项目,他们看到了科学与工业结合的途径,相信松辽科钻将成为工业和科学成功结合的典范”。

    一个灯塔、一个样板、一个典范,中国地质人以松科二井为依托,在地学领域树起了一座新的国际地标。

    这座新的国际地标有多高呢?请看以三个之最:亚洲国家实施的最深的大陆科学钻井,国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井,全球最早钻穿距今约6500万年至1.45亿年的白垩纪陆相地层的科学井。

    其实,在此之前,松科二井就引起了国际地学界的关注,松科二井也多次占据国际大陆科学钻探计划(ICDP)组织网站首页中心位置。

    通往白垩纪的时间隧道

    白垩纪,是地球上海陆分布和生物界急剧变化、大西洋迅速开裂和火山活动频繁的时代,植物、动物界许多重大变革的影响,一直持续到现在,而国际地学界对相关问题的激烈争论,也一直持续到现在。

    解决争论的唯一办法,就是穿越到白垩纪,了解当时到底发生了什么。

    穿越显然是不可能,唯一的办法就是在地球上进行科学钻探,打一深孔然后再对岩心进行分析,一步一步去还原当时的真相。因此,松科二井也被国际科学界称为恐龙时代的旅行。

    在5月21日进行的成果鉴定会上,李廷栋、康玉柱、武强、侯增谦、杨经绥等院士及有关专家在深入研究松科二井的成果后认为,松科二井获得了全球最完整最连续白垩纪陆相地层记录、气候变化主要控制因素和气候波动重大事件等三项重要证据,首次实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,建立了白垩纪陆地古气候演变规律。

    通俗说,通过松科二井这一时间隧道,中国地质科学者基本还原了白垩纪的场景。

    “小行星撞击只是压死骆驼的最后一根稻草。”针对国际科学界目前争论最为激烈的白垩纪物种灭绝事件,中国地质大学(北京)的张来明用在松科二井的最新发现进行了说明:

    这次重建的白垩纪—古近纪界线附近的陆相气候记录表明,在小行星撞击地球之前约30万年,地球上的温度和大气中的二氧化碳浓度都明显升高,而这与德干高原火山喷发的时间高度一致。而根据陆相记录的研究还发现,在德干火山喷发之后、小行星撞击之前,松辽盆地约2/3的物种已经发生了绝灭。

    “这说明,德干火山喷发与小行星撞击的连续二次打击是造成恐龙等物种绝灭的原因。”张来明解释说,德干火山喷发导致剧烈的升温和二氧化碳浓度上升,破坏了生态系统的稳定性,造成了部分物种的绝灭;之后,短时间内小行星的撞击使原本不稳定的生态系统发生崩溃,形成了压垮骆驼的最后一根稻草。

    在为全球宏观气候变化研究提供实验室的同时,松科二井对松辽盆地深部宝藏的开发,同样提供了众多宝贵信息。以能源资源潜力为例,松科二井证实在盆地下存在有利的页岩气层系,发现页岩气气测异常层达43层、累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%,异常幅度与背景值的平均比值为14.77。同时,还首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层,在井深4400米~7018米发现温度150℃~240℃高温干热岩体。

    今后,随着后续研究的逐步深入,相信振奋人心的新发现会越来越多。通过松科二井这个时间隧道,中国地质科学工作者为人类还原一个完整的白垩纪,将不再是梦。

    向地球深部进军不停歇

    松科二井虽然完井,但中国地质人探索地球深部奥秘的步伐仍在继续。

    对此,中国地质调查局已作好了规划:深化地球深部探测理论技术研究和成果转化,组织实施好松辽盆地页岩油(气)、深层油气、砂岩型铀矿、干热岩等清洁低碳能源地质科技攻坚战,带动大庆油田接替资源的勘查开发;加快推进《地球深部探测重大项目》的申报,以及“地球深部探测与能源资源安全”国家实验室与“深部地下观测与实验”国家重大基础科学设施的建设工作;研发15000米国产超深钻探装备系列,做好我国超万米大陆科学钻探工程以及大型含油气盆地科学钻探工程的选址和实施工作。

    而这,与中国地质调查局始终站在人类命运共同体的高度,充分发挥中国的体制优势和自身的人才技术优势,积极开展地学领域前沿探索的传统,一脉相承。

    人类只有一个地球。人类要与自然和谐共处,就必须了解地球。而了解地球最有效的、最直接的办法之一,就是实施深部钻探、在典型地区建通往地球深部的时间隧道,去研究地震成因、火山喷发机理、地质灾害预警、地球气候演变、生命演化历史、深部地质结构和能源资源潜力等,为人类更加和谐地与自然相处提供科学的解决方案。

    于是,1968年,美国率先提出并实施了深海钻探计划(DSDP)。1985年,大洋钻探计划(ODP)开始运作。1998年,我国正式加入ODP,成为ODP历史上第一个“参与成员”。2004年,中国加入规模更加宏大、科学目标更具挑战性的综合大洋钻探计划(IODP),成为人类深入认识深海地质演化俱乐部中的一个重要成员。

    大陆钻探计划启动后,1996年2月,德国、美国和中国作为第一批成员,发起了国际大陆科学钻探计划(ICDP)。目前,ICDP已经实施了湖泊、陨石撞击和生物灭绝事件、研究火山和地热、断层带等几十个科学钻探项目。我国已成功申请到“大别—苏鲁”大陆超深钻、中国环境科学钻探青海湖工程、科钻一井和二井工程等多项ICDP项目,在大陆科学钻探领域方面取得令人瞩目的成绩。

    “大别—苏鲁”大陆超深钻是我国首例大陆钻探工程,2001年开工建设,至2005年完成钻探施工任务,是全世界穿过造山带最深部位的科学深钻,被国际地学界誉为超高压变质带大陆动力学的研究宝地。

    2005年7月21日,青海湖环境科学钻探开钻,到9月5日结束,历时47天,分别在青海湖东盆、南盆等5个地点钻取了13支岩芯,共548米, 取得岩芯323米。通过青海湖科学钻探研究,查明了青海湖湖盆形成演化,气候构造变化和青海湖波动的历史,达到了解东亚季风气候和内陆干旱化变迁的研究目的。

    2006年8月18日,在松辽盆地北部中央坳陷区开钻的中国白玺纪大陆科学钻探工程(松科一井)分两孔进行,称为“一井双孔”。2007年10月20日,松科一井顺利完钻,总取心进尺为2577米,心长共计2485米,为白玺纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化的后续研究奠定了坚实基础。

    松科二井于2014年开钻,目标是打穿松辽盆地白垩系,探索松辽盆地深部能源潜力,建立松辽盆地深部地层结构,寻求白垩纪气候变化地质证据,研发深部探测技术。松科二井到目前已完成钻井深度7018米,成为亚洲国家实施的最深科学钻探井。

    这一系列成果对人类的贡献,得到了来自国际地学界的高度赞誉,也提升了我国“向地球深部进军”的能力和水平。

    中国人常说“上天容易入地难”。深部钻探过程中会遭遇很多世界级难题,其中要解决地球的“三高”(高温、高压、高地应力)问题,就必须有好的钻探装备。正是通过以上系列科学钻探工程的实施,中国地质人在为国际地学研究贡献系列成果的同时,还带动了我国万米大陆科学钻探装备和1000米、2000米、3000米、4000米等系列钻探成套装备的研发与进步。

    现在,中国已进入到科学钻探与钻探装备互相促进、互相进步的新时代。而随着科学钻探和钻探装备间的良性互动、螺旋式上升,中国地质人向地球深部进军的能力也在不断提升,为人类提供更多了解地球的信息也必将越来越丰富,对人类命运共同体构建的贡献也必将越来越大。

    中国地质调查局在松科二井完井后形成的规划,就是中国地质人站在新起点、进入新时代的宣言。

    松科二井重大突破与进展一览

    一 创造了深部钻探技术

    四项世界纪录和两项重大突破

    1. 创造了四项世界纪录。

    311毫米大口径连续取心最长——1650米。

    311毫米口径单回次取心最长——30米。

    216毫米口径单回次取心最长——41米。

    152毫米口径单回次取心最长——33米。

    大幅提高了施工效率和岩心采取率(96.6%),缩短了施工周期,降低了成本,确保了全球最完整最连续的白垩纪陆相地层记录的获取和科学目标的实现。

    2. 创新了超深井大口径取心技术体系。

    在世界上首次研发并成功应用大口径一次取心成井和中空井底动力绳索取心等技术,将钻进速度提高了2倍。

    3. 攻克了超高温钻井技术难题。

    研发成功抗高温的水基钻井液、固井等系列技术,创造了国内最高温度(241℃)条件下钻进的新纪录,为解决超万米深部钻探面临的超高温难题做好了技术储备。

    二 发现了松辽盆地深部

    两种清洁能源具有良好的勘探开发前景

    1. 完整揭示了深部页岩气资源潜力。

    在松辽盆地深部凹陷带沙河子组合火石岭组(3350米以深)地层中发现页岩气气测异常43层,累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%,异常幅度与背景值的平均比值为14.77,证实了松辽盆地深部存在有利的页岩气层系,为实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展提供了重要依据。

    2. 首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层。

    在井深4400米~7018米发现温度150℃~240℃的高温干热岩体和两层含高放射性元素异常地层,热流值为84毫瓦/平方米,展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。

    三 获得了白垩纪陆地

    古气候演变规律的三项重要证据

    1. 首次实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画。

    建立了白垩纪重要地质历史档案,为研究白垩纪古气候演变提供了重要的科学依据。

    2. 首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史。

    发现了各个时间尺度陆相气候变化的主要控制因素,为研究地球气候系统在温室气候条件下演变机制找到了新证据。

    3. 发现了白垩纪气候波动重大事件。

    捕捉到大规模火山爆发排放二氧化碳引发陆相气候剧烈波动的重要信息,证实了气候快速变化是导致恐龙灭绝的诱发因素,对研究和预测未来全球气候变化意义重大。

    四 取得了基础地质研究三项重大进展

    1. 建立了地层对比的“金柱子”。

    创建了完整的松辽盆地陆相地层标准剖面——“金柱子”,为开展区域性和全球地层对比研究提供给了重要的陆相“标尺”。

    2. 建立了松辽盆地演化新模式。

    揭示了松辽盆地深部地质构造特征,发现了古大洋板块俯冲、聚合的深部证据,构建了盆地早期基底双向汇聚、后期伸展反转的陆内盆地演化新机制,为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论指导。

    3. 丰富了白垩纪陆相生油理论。

    首次发现了松辽盆地多次、短期海侵事件的新证据,提出了白垩纪海侵事件是有机质富集和烃源岩形成的重要因素之一的新认识,对松辽盆地深部油气勘探有重要的指导意义。

    中国自然资源报:树起地学领域新地标
    我国煤矿资源丰富,长期开发形成了巨大的可利用特殊地下空间,为发展地下生态城市创造了得天独厚的条件。据调查,我国现有煤矿地下空间约139亿立方米,到2030年,预计将达到241亿立方米,长度约160万千米,可绕赤道40圈。

    开发利用废弃煤矿地下空间,既可以避免煤矿采空区被充填造成极大的特殊地下空间浪费,又可以缓解地面城市发展面临的土地紧缺等问题,可为废弃矿井企业提供一条转型脱困和可持续发展新路径,不断推动资源枯竭型城市的转型发展。

    煤矿井下可利用空间的类别 

    煤矿经过长期开采会产生大量的地下空间,这些空间主要包括井筒、巷道、硐室和采空区。

    井筒是指在井工采矿或地下工程建设,从地面向矿体开凿的垂直或倾斜一类工程,垂直的工程称为立井,倾斜的工程称为斜井。井筒是矿井通达地面的主要进出口,是矿井生产期间提升运输煤炭(或矸石)、运送人员、材料和设备以及通风和排水的咽喉工程,是整个矿井结构最“牢固”的地方。

    巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。一般来说,巷道空间上呈条带状,绵延数公里,断面形式为拱形和矩形。开拓巷道服务年限最长,服务于全矿井,准备巷道服务年限其次,服务于矿井的一个区域,回采巷道服务时间最短,基本随着采矿活动的结束而坍塌消失,很少能够保留下来。采矿活动结束,将对准备巷道和回采巷道进行封闭,封闭之后的空间会直接淹没在矿井积水或有毒有害气体中。因此,判断巷道可利用性时,需要考虑空间环境的恶劣性,再对其进行有针对性地改造、修复甚至直接放弃。

    井下硐室主要有排水泵房、变电所、避难硐室等。这些硐室空间大,直径一般在8米,直立高度一般为50米。煤矿井下硐室在设计之初普遍采用了高强支护材料和特殊的结构形式,服务年限一般较长,结构较为牢固。因此,矿井关停后,井下硐室的空间可利用性较好。

    采空区一般是指将地下煤炭开采完成后留下的空区。由于煤炭的赋存一般呈层状煤层出现,因此可以形成大片连续的采空区。一般来说,煤矿开采过程中,采空区顶板需要在特定时间自动垮落或被强制垮落,形成垮落区。顶板岩石会重新充填采空区,因此,煤矿采空区的空间利用局限性很大。

    煤矿地下空间的优缺点 

    废弃煤矿地下空间主要有三大优点:一是防护性和安全性优越。煤矿地下空间具有天然抗灾性,对于防御战争的空袭、核冲击、抗御地震破坏等明显优于普通浅层城市地下空间。二是空间环境条件较稳定。由于埋深较大,煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,受外界影响小,冬暖夏凉。三是节省投资。由于煤矿地下空间在形成过程中已经进行了开拓和加固,因此废弃煤矿地下空间在开发利用时只需要稍加改造、加固和修缮即可,较新建地下工程空间可以节省大量投资。四是有利于就业安排,具有很好的社会效益。煤矿地下空间开发利用对于废弃矿井转型发展提供新的生命,可以缓解当地的就业问题,促进社会稳定,为资源枯竭型城市的转型发展提供新的思路。

    尽管煤矿地下空间具有上述优点,但在开发利用时需要考虑几个问题:

    一是煤矿地下空间结构稳定性和可靠性。在开发利用之前,需对围岩和支护结构进行全面评估,并采取措施进行修复和加固以提高其稳定性和可靠性。二是矿井地质条件与井下环境问题。煤矿地下空间埋深较大,地质条件复杂,地下水、地压、地热、瓦斯及其他有害物质等都会对其可利用性产生重要影响,在开发利用时需要额外注意并采取相应措施。三是提升运输及基本维护费用问题。煤矿地下空间埋深较大,地质环境复杂,二次开发利用时候,通风、进出口提升、巷道运输、排水以及照明等日常维护成本较高。而且,煤矿地下空间一般出口较少,在二次利用时提升运输能力稍显不足。

    煤矿地下空间开发利用的模式 

    基于煤矿地下空间的基本特点,研究人员和工程技术人员开发出多种二次利用模式,主要包括:

    地下储库。煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,为此,利用煤矿地下空间作为地下储库最为适宜,这也是目前其最主要的开发利用模式。煤矿地下空间可以用来储存炸药、雷管等易爆有毒危险品,甚至作为地下水库等。

    博物馆、地下旅游和文娱活动场所。以煤矿地下空间作为博物馆、地下旅游和文娱活动场所在国内外已有较多实例。例如,德国鲁尔工业区的埃森煤矿在关停后改造成地下矿井博物馆,开展煤矿采矿科普教育、矿井旅游等活动,取得巨大成功,并于2001年被联合国教科文组织评为世界文化遗产。国内唐山开滦煤矿是2005年批准建设的全国首批28家国家级矿山公园之一,并被评为国家AAAA级旅游景区。

    开滦国家矿山公园运煤小火车 

    抽水蓄能电站。由于煤矿地下空间体积大且埋深较大,可以将其改造成抽水蓄能电站的地下水库,并将地面矿坑改建抽水蓄能电站的地上水库。在用电低峰的时候,利用便宜、多余的电力,将地下水库的水提升到地表水库中;在用电高峰时段再将地表水库的水向下排放到地下水库发电。目前,德国鲁尔区普斯波(Prosper-Haniel)煤矿正在建设一个抽水蓄能电站,将其埋深1200米、绵延26公里的井巷系统改造成一个100万立方米容积的地下水库。

    地下生态城市示范区。由于煤矿地下空间具有环境清洁、隔音隔震、天然抗灾等优势,可以构建地下宜居城市、地下房地产、地下轨道交通系统等,打造地下生态城市示范区。

    变废弃矿石为可利用资源 

    □田 敏

    矿产资源在我国的国民经济发展中起着举足轻重的作用,我国95%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料等都来自矿产资源。

    早期受科技水平的限制,人们对矿石中矿物的使用具有单一性粗放性,矿石中低含量矿物或伴生矿物均作为废矿被抛弃,造成极大的浪费。经过长期的科学研究,矿物加工领域的工程师们已经取得了巨大进步,大量低含量或复杂伴生的可利用矿物能够被综合回收。但据不完全统计,全世界每年排出的矿业固体废物仍然在100亿吨以上。

    为了解决这些问题,科研人员通过长期研究,将废石变成了可利用资源。首先,科研人员利用高倍显微镜研究废石的矿物组成,探究其内部结构,尤其是不同矿物之间的连接架构,同时还要仔细了解不同矿物的生长粒度,分析每一种矿物内部的晶格形态。比如,标准石英矿物是由4个氧原子和两个硅原子组成的硅氧四面体,在分析该废石石英矿物时必须考虑其在自然界中是否受外力影响,氧原子被其他矿物如铝原子替换形成类质同相现象。因此,随着对废石中矿物性质的深入研究,将为下一步不同矿物分离奠定坚实的基础。

    玻璃制品在人类的生活中无处不在,其主要是以高品质石英矿物作为原料。石英矿物中的主要成分二氧化硅含量不同则制作的产品也不同,达到90%以上的可以制作玻璃器皿,达到98%以上时可以制作精密的光学产品,达到99.9999%以上时可以作为目前具有高科技性质的芯片原料。江西钨矿属蚀变规模不大的石英脉型钨矿床,废石中矿物含量达到40%~70%的为石英矿物。其内部晶型发育良好,杂质含量极低,具备成为制备高品质石英的原料。经过破碎-分级-物理除杂-化学除杂,利用石英无磁性、硬度较高耐磨性、耐腐蚀性、巨变温差下产生裂隙性等性质,可以生产出高品质石英原料的产品。

    废石中除石英矿物外,还有含量分别在10%~20%的萤石、长石、云母等矿物,萤石是无机盐工业的重要原料,长石在陶瓷工业具有举足轻重的作用,云母天然形态呈现片状,具有良好的弹性、韧性,广泛应用于电器、橡胶、塑料、造纸等行业。针对这几种矿物的不同晶体结构,采用具有针对性络合试剂,通过浮选工艺可以有效地分离,获得不同高纯度优质产品通过变废为宝,再次应用在不同的工业领域,创造更高的经济价值。

    通过采取综合利用技术,将几乎90%的废石变成可以利用的资源,从而实现“变废为宝”,既能产生重要的经济价值,又可以彻底解决土地污染,可谓一举多得。

    钨矿共伴生组分的综合回收 

    □张红新 赵恒勤

    世界钨矿资源储量比较丰富,发现的钨矿物和含钨矿物有20余种,但具有开采价值的只有黑钨矿和白钨矿,黑钨矿约占全球钨矿资源总量的30%,白钨矿约占70%。钨矿资源特点之一是共伴生矿床多,综合利用价值大。我国许多钨矿床伴共生有益组分多达30多种,主要有锡、钼、铋、铜、铅、锌、金、银等。

    根据矿石赋存状态的差异,有些共伴生组分可以在选矿过程中分离,比如锡、铜、铅、锌、萤石等,有些需要在冶炼过程中分离,比如金、银、铟、镓、铼、钪等稀有元素。对钨共伴生组分的综合回收方法的选择则需要根据矿石性质差异采用合适的工艺流程和设备进行分离,主要的分选方法有拣选法、重选法、磁选法、浮选法等,由于钨矿共伴生组分较多,几乎涵盖了所有的选矿方法。

    拣选法。根据物料中不同颗粒之间某些易被检测的物理特性差异,通过对颗粒的逐一检测和鉴别,然后以一定外力使欲拣颗粒分离出来的一种选矿方法。对颗粒进行逐一检测和鉴别,以及依靠外力分离欲拣颗粒,这是拣选不同于其他选矿方法的独特之处。手选是最古老、最简单的拣选。它是根据物料颗粒之间颜色、光泽、密度、硬度、形状等物理性质的差异进行分选的。手选法在黑钨矿中应用较多,通过手选可分选出黑钨矿和石英初级产品。

    重选法。根据矿物密度不同而分离矿物的一种选矿方法,进行重选时除了要有各种重选设备之外,还必须有介质,重选过程中矿粒受到重力(如果在离心力场中则主要是离心力),设备施加的机械力和介质的作用力,这些力的组合就使密度不同的颗粒产生不同的运动速度和运动轨迹,最终可使它们彼此分离。通过重选法可以得到密度较大的锡石。

    磁选法。基于被分离物料中不同组分的磁性差异,采用不同类型的磁选机将物料中不同磁性组分分离的一种选矿方法。在磁选过程中,强磁性矿物所受磁力最大,弱磁性矿物所受磁力较小,非磁性矿物不受磁力或受微弱的磁力。在磁选过程中,矿粒受到多种力的作用,除磁力外,还有重力、离心力、水流作用力及摩擦力等。当磁性矿粒所受磁力大于其余各力之和时,就会从物料流中被吸出或偏离出来,成为磁性产品,余下的则为非磁性产品,实现小同磁性矿物的分离,通过磁选法可以获得黑钨矿。

    浮选法。根据矿物颗粒表面物理化学性质的差异,从矿浆中借助于气泡的浮力实现矿物分选的过程。现代的浮选过程一般包括:磨矿,先将矿石磨细,使有用矿物与其他矿物(或脉石矿物)解离;调浆加药,调整矿浆浓度适合浮选要求,并加入所需的浮选药剂,以提高效率;浮选分离,矿浆在浮选机中充气浮选,完成矿物的分选;产品处理,浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。通过浮选法可获得共伴生组分中的铜、铅、锌、硫等有色金属。

    有些稀散元素,由于其含量极低,常常以载体形式依附于其他矿物,比如金、银和铜、铅、硫结合紧密,通过以上选矿方法难以有效回收,需要在后续冶炼过程中回收。

    以上所述方法通常需要组合使用,然后再选择合适的设备,才能将各种矿物得到有效的回收。通过综合利用,在钨矿利用的同时,也综合回收了其他伴生组分,一方面提高了资源的利用率,增加了矿山企业的经济效益,另一方面也减少了金属矿物的排放,降低了环境污染。

    石英矿床类型及用途 

    □张亮 刘磊

    石英资源是一种重要的非金属矿资源,可作为加工玻璃砂、工业硅等原料,是冶金、化工、玻璃、陶瓷、铸造、橡胶等行业的重要原料,也是电子信息产业、光伏、新能源产业和有机硅新材料产业发展的基石。自然界石英矿床成因多种多样,目前常见可供开发利用的石英矿床工业类型有天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英七类。

    天然水晶 天然水晶为透明的大型石英结晶体矿物,主要成分为二氧化硅。水晶多是在岩洞、岩石裂缝或节理、断层中自然生长形成的,其生长条件比较苛刻,必须同时满足4个条件:充裕的生长空间,能够提供富含二氧化硅的热液,一定的温度和压力,足够生长时间。我国天然水晶资源分布广泛,其中以江苏东海地区最为丰富。

    天然水晶 

    天然水晶矿床储量小,开采条件差,资源匮乏,价格昂贵,难以满足大规模工业生产的需要。但由于天然水晶的色彩丰富,晶莹剔透,美丽纯正,目前主要用作雕刻各种工艺品。

    石英砂岩 石英砂岩是经过沉积作用固结的砂质沉积岩,其石英和硅质碎屑含量一般>95%,副矿物多为长石、云母和黏土矿物,胶结物一般为硅质。目前,我国石英砂岩在各省均有分布,其中云南大关、盐津、彝良及四川沐川等地区资源较为丰富。

    石英砂岩矿床一般规模较大,地质产状稳定,开采条件较好。同时,矿石硬度一般相对较低,天然粒度适中,易于破碎分级和大规模工业化生产。但由于石英砂岩胶结物成分比较复杂,因此通常用于生产日用玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、白炭黑、有机硅等领域。

    石英岩 石英岩通常是由石英砂岩或其他硅质岩经区域变质作用或热接触变质作用而形成的变质岩石,伴生矿物除长石、云母和黏土矿物以外,往往还含有微量的电气石、赤铁矿和锆石等。与石英砂岩相比,石英岩其矿石更加致密坚硬。我国石英岩资源十分丰富,开发利用量大,主要分布在安徽凤阳等地区。

    石英岩矿床具有规模大、地质产状稳定、开采条件较好等优点,其矿石一般致密均匀,块度好,比较适合日用玻璃砂、浮法玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、石英板材等SiO2含量 99%左右传统应用领域产品大规模工业化生产。

    脉石英 主要是在岩浆热液作用下形成的,通常呈致密块状构造,其矿物成分单一,几乎全部为石英,SiO2含量一般在99%以上。脉石英矿床规模一般不大,产状陡,厚度一般在几米至几十米,长度一般为十几米至几百米,一个矿区可由一条矿脉或由多条矿脉组成。

    脉石英矿床资源储量规模一般相对较小,开采难度相对较大,但由于其杂质含量少、资源品质稳定等特点,因此多将其用于制备SiO299%~99.9%的硅微粉、低铁石英砂、光学玻璃、半导体等高品质石英产品。

    粉石英 通常由硅质母岩在特殊的地质构造条件下(温湿的古气候、地形平缓古地理、水力作用等)风化解体而成的沉积风化型矿床,石英含量通常为95%~98%,有的可高达99%以上。该类矿床在我国南方分布较多,如贵州贵定、江西莲花、渝东云峰山等。

    与石英岩和石英砂岩相比,该类矿床规模相对较小,其主要优点是自然白度高,天然疏松多孔,容易超细粉碎加工,可作为陶瓷原料、硅微粉填料等。

    天然石英砂 天然石英砂是由花岗岩、石英岩、石英砂岩和脉石英等母岩经过自然界长期风化而形成的一种以石英为主要矿物成分的砂状石英矿物原料,其伴生矿物包括长石、岩屑、云母、黏土矿物及锆英石、电气石、钛铁矿和角闪石等重矿物,主要为海相沉积砂矿床和河湖相沉积砂矿床。

    该类矿床规模一般较大,其主要优点是通常具有天然适中粒度和角形因数,开采简单,是加工铸造用石英砂产品理想原料,但该类矿床缺点是杂质成分比较多,如果杂质充分去除可用于SiO2含量99%左右所有石英产品加工。

    滨海石英砂开采现场 

    花岗岩石英 指由于岩浆作用固结成岩形成的大颗粒花岗岩或花岗伟晶岩(白岗岩)中的石英。该类矿床中的石英品位多在25%左右,矿物杂质主要来自石英颗粒中的流体包裹体级晶格杂质元素。该类矿床为生产高纯石英的主要原料,目前主要产自美国北卡罗来纳州Spruce Pine地区。

    和谐共生 资源综合利用大有可为

    为增强综合管理部门的责任感、使命感和服务精神,以“不忘初心、牢记使命”主题教育为契机,2019年7月1日下午,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所召开综合管理部门中层干部座谈会。 

    会上,综合管理部门中层干部围绕“牢记初心,解放思想,转变观念,更好地为科研地调服务”主题,结合参加主题教育的学习体会和自身岗位工作,畅谈交流了思想认识,并对综合管理部门改进工作作风、提高服务能力和水平提出了意见建议。

    会议指出,综合管理部门在一个单位的改革发展中起着举足轻重的作用,管理部门中层干部不作为、慢作为的危害很大。我们要以新时代好干部的标准严格要求自己,真正做到干事创业敢担当、为民服务解难题、清正廉洁做表率。

    会议要求,一是要切实加强学习。学习马克思主义、习近平新时代中国特色社会主义思想,学习法律法规、管理制度,学习业务、管理学、心理学,全面提升理论素养,提高管理水平和能力。二是做工作要有正确的思维方式和勤快、认真、踏实、负责的工作态度。三是要有刻苦的精神,不能将管理工作简单化,要最大程度地发挥管理部门人员的积极性。

     

     

    岩溶所召开综合管理部门中层干部座谈会

    由自然资源部中国地质调查局发展研究中心编著的《南美洲地质矿产与矿业开发》一书日前由中国地质大学出版社正式出版发行。该书是我国第一部全面、系统论述南美洲地质矿产、矿业开发、矿业法律和投资环境的综合性著作。

    南美洲是全球地质矿产和成矿规律研究的热点地区,也是全球矿产资源勘查投资的重点地区。区内石油、天然气、铜、金、银、锂等优势矿产在全球占有举足轻重的地位。欧美等发达国家早已在此谋篇布局,我国在该地区也有一些重点项目。为更好地梳理和总结南美洲地质矿产特征与矿业开发现状,为政府决策和企业走出去服务,中国地质调查局发展研究中心自2015年起,成立了《南美洲地质矿产与矿业开发》编写组,经过3年多的努力,对南美洲地质矿产特征进行深入研究,对矿业开发现状进行全面跟踪分析。

    该书是以全球矿产资源信息系统详实资料为基础,结合了作者多年在南美洲从事矿产勘查实践经验,综合了自然资源部中国地质调查局等近10多年来在南美洲组织实施的20余项国际地学合作项目研究成果。

    该书按照“重视实践,兼顾理论”的写作思路,着眼于为政府和矿企提供丰富、翔实和可靠的参考信息,总结了南美洲主要构造单元/成矿区带、优势矿产资源、成矿地质背景和成矿规律,结合国内经济发展对能源和矿产资源的需求,重点介绍了油气、铜、金银、铅锌、锡、铁、锂、铀和铝土矿等矿种的典型矿床、成矿规律、勘查开发程度,以及在南美洲经营的主要矿业公司;以成矿规律认识为基础,分析了优势矿产的资源潜力,圈定成矿远景区;分析对比了南美洲各国矿业投资环境,总结了矿业开发领域有利的和不利的因素等。对我国与南美洲开展政府间地质矿产合作、中国企业走出去开展矿产资源勘查开发具有重要的理论价值和实践指导意义。

     

     
    《南美洲地质矿产与矿业开发》专著出版

    泰晤士河是英国伦敦的母亲河,但在19世纪中期以后,河流污染严重,生态环境不断退化。从19世纪中期至今,英国政府与社会对其开展了长期治理。在治理过程中,以英国环境研究理事会及英国地质调查局为代表的地球科学研究机构做出了卓越贡献,提供了大量基础数据和地球科学认识。泰晤士河的治理,形成了在法律、机构、资金、产业、科研、技术等多方面的经验,可为我国江河污染治理和生态修复提供借鉴。

    工业革命以来的严重污染

    泰晤士河全长约346千米,为英格兰最长河流,全英国第二长河,也是全世界水面交通最繁忙的都市河流和伦敦地标之一。泰晤士河流域面积13100平方千米,占英国国土面积的5.4%;形成了许多城市,除去伦敦之外,还有牛津、雷丁和温莎等,是全国经济发达地区,人口占全国的1/5。泰晤士河是伦敦的主要水源,占总供水的2/3。直到18世纪,泰晤士河水产丰富、野禽成群、风景如画,是著名的鲑鱼产地。

    泰晤士河整个流域的大规模污染主要由工业化引起的人类活动增加所致,且随着社会发展,污染的类型和分布不断变化。

    英国地质调查局的泰晤士河流域三维综合建模

    1780年代,抽水马桶开始流行可看作是污染的开始。因为泰晤士河是伦敦居民的主要水源,污染使伦敦市霍乱相继爆发,导致1832年死亡5275人,1849年死亡18036人,1854年死亡11661人。

    1878年9月3日,“爱丽丝公主号”沉船事件发生。船上800名乘员中有 650人溺毙,这一事件让英国社会高度关注排污口以下河段的污染问题。

    战后即上世纪50年代,合成洗涤剂的广泛使用导致附着在水体表面的污染物难以被降解,河水溶解氧(DO)几乎为零,形成严重污染,几乎没有鱼类能生存。甚至发生了停靠在泰晤士河码头船体的镀层被污水腐蚀而变黑事件,造成了恶劣的国际影响。

    泰晤士河污染所导致的严重后果,迫使英国政府经历了一百多年的治污历程。

    实施全流域治理修复

    泰晤士河流域的治理修复过程可分为三个阶段:转移污染、流域修复和监测巩固。

    1. 转移污染——隔离排污,终端处理

    1848年英国议会通过了《都市排污法》,测量、设计并改进了伦敦下水排污系统。建立起“隔离式”排污系统方案。方案从1834年就已提出,但政府部门间的博弈和讨论不断,一直无法实施。

    直到1858年夏,泰晤士河“恶臭”大规模爆发,迫使在河边工作的英国议会和政府迅速行动,通过一项法案以“改进下水排污系统,尽最大限度防止污水直排泰晤士河”。从1858年到1885年,伦敦泰晤士河相继建成隔离排污系统,加上排污口污水处理,基本奠定了英国泰晤士河水污染治理的“隔离排污、终端处理”的百年规划理念,影响直至今天。

    2. 流域修复——统一管理,系统治理

    1955年至1975年,泰晤士河开始了第二阶段的治理,主要是将治理的范围扩展到了全流域,并采取了系统方法进行修复。这一时期,英国水资源经历了从地方分散管理到流域统一管理的历史演变。

    从1960年代起,英国对河段实施统一管理,把泰晤士河划分成10个区域,合并了200多个管水单位,建成一个新的水务管理局——泰晤士河水务管理局,实现了全流域统一管理的可能。

    这次治理秉承全流域治理的理念。大伦敦地区的180个污水处理厂缩减合并为十几个较大的污水处理厂,各类下水和污水处理设施合理布局,升级改造污水处理设施技术,并采取了对河流充氧的措施来提高河流的溶解氧。 目前,泰晤士河全流域建设污水处理能力几乎与给水量相等。沿岸的生活污水须经处理后才能排放,污水处理费计入居民的自来水费。

    到上世纪80年代,河流水质已恢复到17世纪的原貌,达到饮用水水源地的水质标准。鱼类绝迹百年后,多种鱼重返泰晤士河。

    3. 监测巩固——全域监测,科技助力

    1975年后,泰晤士河的治理进入了巩固阶段,水资源全流域管理的方法不仅解决了污染治理资金不足的难题,而且促进了城市经济的发展。在此阶段,英国政府一方面不断投资对污水处理设施进行技术改造,如对污水的处理已采用超声波监测控制、污泥密度和包膜电极监测溶解氧等新技术,此外遥测技术也得到使用。另一方面严格控制工业污水的排放,对沿河两岸的工矿企业严加监督,规定除了经过净化处理的水以外,将任何东西排进泰晤士河都是非法的。此外政府利用科研机构开展了全流域多要素的水质监测,并实施了生态净化。

    经济转型和产业升级也是治污的有力措施。近年来,随着英国产业的升级改造和大伦敦区的经济模式转换,重污染工业企业相继关闭,代之以各类文化和服务机构,大大缓解了泰晤士河的污染压力。今天泰晤士河已经重现昔日的碧水蓝天。

    针对一直以来下水道雨污不分流导致的问题,英国政府宣布将耗资20亿英镑,于2020年前在伦敦地下80米处修建一条长达32千米的排污水道,进一步改善污染物在河道外的输送条件。

    环境科研机构的重要作用

    英国环境研究理事会(NERC)下属的各科研机构,如英国地质调查局(BGS)和生态水文中心(CEH)与全国环境保护机构合作,在泰晤士河流域开展了大量的调查研究工作,有力地支撑了系统治理和生态恢复。

    1. 调查监测——提供治理所需的地球科学基础数据

    BGS在泰晤士河口开展钻探,测量汞异常,以确定污染程度和深度,并对防洪和排污进行河道调查,内容包括人居环境调查、河道周围地形图测制、水文调查、水位和河道容量调查等。

    BGS通过河流栖息地调查,形成了流域基底数据,包括地质、地形、水质、水流量等;通过水生微生物分析,揭示季节、年份变化。同时,为了保障城市建设需要,BGS还开展了多个图幅的 1∶2.5万砂石资源调查。

    NERC和环保机构合作开展了水源地监测,在饮用水水源区、重要物种区、娱乐水域、营养敏感区、保护区内布置了上千个监测点,从源头和末端进行水质监测。

    2. 研究评价——深入研究地上地下水相互作用和污染物的运移机理

    BGS研究了地下水-地表水相互作用,通过地下水体、基本流量、硝酸盐、过渡区域、观测站数据、洪泛区、水质、气候变化等因素的分析,揭示泰晤士河流域的地下水体化学状况、灰岩含水层水质量等。

    CEH在上游对影响水资源的土地利用、气候因素、人为磷输入源进行研究,并通过历史水位和全球变化引起的海平面上升模拟,积极评估防洪设施的防洪水平,为达千年一遇水平,确定需加固的区段。

    3. 模拟预测——以三维地质建模和时序分析支持水管理的科学决策

    BGS建立了伦敦地区和泰晤士河流域三维地质模型,包含基本构造、地层、城市地下空间、地质灾害、土地利用、含水层特性数据、水位数据、钻孔地球物理数据、海岸和海洋等数据,从而构建跨学科、多要素、面向决策的整合科学研究基础。

    BGS使用过去120年的降雨、径流、蒸散等数据进行水流模拟,形成基于时间序列分析的预测成果。

    CEH通过藻类和磷集成模拟的流域研究,对一系列缓解和适应战略的成本效益进行了评估,认为最有效的策略是将化肥用量减少20%,同时对废水进行高标准处理。其结果可使水质接近欧盟水框架指令的指标。

    CEH通过区域气候模式获得的降雨量和潜在蒸发量,模拟了泰晤士河流域未来流量的变化。

    4. 支持修复——机构主动作为,助力保护修复

    NERC的各科研机构主动参与并实施伦敦各河流行动计划(2009),恢复和改善伦敦的各条河流,改善洪水管理;改善野生动物栖息地,支持可持续发展;帮助城市适应不断变化的气候,为伦敦人提供更好的生活。

    我国可以从中借鉴什么

    1. 建立权威的流域管理机构对流域实施统一管理

    1960年成立的泰晤士河水务局,被赋予流域管理机构的权力后,治理产生了立竿见影的效果。这种大胆的体制改革被欧洲称为“水工业管理体制上的一次重大革命”。从泰晤士河流域的治理经验来看,一个强有力的具有综合决策和协调手段的流域管理机构是整治流域水污染的基本条件。

    我国当前应改变流域用水、管水、治水等工作的分散局面,解决无权过问行政及经济方面受到制约的局面,可成立治理专门委员会,对流域进行统一规划与管理,提出水污染控制政策法令和标准,并建立相关治理项目。

    2. 加快完善水污染治理相关法律法规

    从泰晤士河的治理历程来看,逐步完善水污染防治相关法律法规发挥了举足轻重的作用。内容涉及水资源保护、污染源管理和控制、水环境管理、水质监控等方面。其中,《污染控制法》明确了对各种违规行为的处罚规定,对污染城市河流及其他水环境的行为,起到令行禁止的作用。

    我国可在目前水资源保护标准上,充分考虑水环境保护、水资源管理和水污染防治三者的历史依存关系,坚持水资源开发利用和水环境管理监督职能应完全分开的原则,适时出台一些法律。

    3. 重视科技创新,以地球系统科学引领规划治理

    在泰晤士河治理过程中,科学技术的支持作用非常突出,特别是泰晤士河的第二次治理是在有关科学研究的前提下实施的。科学研究帮助水务局制定了科学合理、符合生态原理的治理目标,根据水环境容量分配排放指标,并及时跟踪监测水质变化。在此过程中,英国环境研究理事会和英国地质调查局发挥了专业优势,提供了十分有价值的地球科学数据和知识。

    我国在水污染治理中既要持之以恒,同时也需要科学的研究与规划。尤其是要发挥中国地质调查局的地球系统科学优势,持续不断地提供调查、监测数据,深入研究地表水和地下水的关系,适时提供关于流域的研究评价成果,为治理和修复提供地球系统科学解决方案。

    4. 建立资金保障机制,开辟多种融资模式

    为了解决资金缺口问题,泰晤士河采取了多种融资方式,这些融资方式成功的一个主要特点是市场化运作。如泰晤士河水管理局通过向排污者收取排污费,并发展沿河旅游娱乐业,仅1987年~1988年,其总收入就达6亿英镑,这不仅满足了水环境治理的需要,还向政府上交盈利2亿英镑。我国可充分调动政府、企业与社会的积极性,为私营部门进入污染治理领域创造制度与政策环境,从而造就多元化融资模式。

    5. 加快促进沿岸产业结构的转型升级

    泰晤士河在治理过程中并没有强迫关闭沿岸企业与工厂,而是提高了排污相关指标。全面实行“污染者付费”原则,并制定了相关法律,加快促进沿岸产业结构的转变。因此,我国可探索构建政府部门与流域企业的和谐关系,引导、鼓励其实现转型升级、绿色发展,从源头上减少污染,并在治理中加强政府管理。

    6. 掌握先进的污染处理技术和生态防治措施

    泰晤士河在治理过程中结合了工程治理措施与生态防治措施,采用了先进的污水处理技术,以及如芦苇床处理系统为代表的湿地污水处理工艺,以实现人工净化加自然净化的效果。我国也应该应用这些污水处理技术,引进或探索适合于我国气候条件的生态净化措施,寻找可检测污染物水平的化学、生物指标。

    (作者单位:中国地质调查局发展研究中心)

     

    地球科学机构在泰晤士河流域治理中的支撑作用

    2018年4月28日,中国-捷克陕西省汉中天坑群联合科学考察团进驻陕西省汉中市南郑区小南海镇。本次科考活动是中国地质调查局岩溶地质研究所、陕西省地质调查院与捷克洞穴学会、英国洞穴协会共同组织的国际天坑——洞穴科考活动,其中外方团队由国际洞穴联合会副主席、捷克洞穴学会主席兹德内克.莫提契卡先生带领;中方团队由亚洲洞穴联盟副主席、岩溶所张远海教授级高级工程师带领。

    本次科学考察采取野外小组分组的形式对小南海台原地区的洞穴系统、天坑、地下河排泄情况进行了调查摸底。自4月28日至今,科学考察活动已经进入工作区6日,取得了阶段性调查成果。

    捷克团队11人共分3组,分别利用地下潜水、皮筏艇漂流、洞穴SRT技术对观音洞地下河系统、天星洞洞穴系统、伯牛坑洞穴系统进行了洞穴测量。其中,洞穴测量新发现伯牛坑上游洞道400米,下游洞道300米;天星洞新发现洞道长度300米、观音洞新发现洞道300米,合计新发现洞穴长度1300米。同时,针对小南海台原地区地下河排泄的水动力条件,于伯牛坑地下河投放了荧光素钠的示踪剂,以揭示小南海地区洞穴水系的关系。同时,捷克团队的小组人员进行了实时的采样监测以分析地下水排泄的途径。

    中方团队承担了大佛洞洞穴系统、西沟洞洞穴系统的补充测量工作,并就小南海台原地区的洞穴沉积物进行了系统的采样工作。此次共新探测大佛洞上层洞道长约900米,并在大佛洞末端发现沉积于早期洞道的钙华瀑布沉积,体量长150米,宽12米,高8米,是目前发现的洞内最大分布面积的洞顶钙华沉积,这反应了早期洞道的流水中碳酸钙过饱和的状态,与现在发现的洞穴滴水环境具有很大的差异。目前,大佛洞洞道末端洞穴石笋几乎全部中空,代表了地质历史某个阶段洞穴水溶蚀强度增大。洞穴发育早期与晚期不同的水化学特征与洞穴发育阶段密不可分,是进行洞穴沉积环境对比的良好素材。同时,岩溶所团队调查发现大佛洞不同层位洞道内沉积有大量古地下河砾石层,根据砾石成分统计,黄绿色粉砂岩占比45%,粘土及砂土占比30%,含燧石和石英的粗砾岩占15%,花岗岩砾石占比7%,石英砾石占2%,灰岩砾石占比1%。这说明小南海台原地区大佛洞洞穴系统与外围地区元古代岩体的水动力联系,外源物质进入洞穴的埋藏年龄是揭示洞穴发育和台原地貌解体的时间钥匙。

    本次中-捷联合考察将进一步推进天坑与洞穴年代学研究、天坑与洞穴分布区区域生态环境演化研究、地下河洞穴系统展布特征及形成演化研究,提升汉中岩溶地质景观研究的科学价值,为汉中天坑群申报世界地质公园提供科学依据。

    同时,本次科考对推动岩溶所牵头实施的“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划中岩溶地质景观调查、对比和评价起到了促进作用,为开展全球尺度岩溶地质景观区划提供了重要科学依据,奠定了良好基础。此外,本次科考成果对推进联合国教科文组织国际岩溶研究中心建设起到了举足轻重的作用。国际岩溶研究中心的目标任务之一就有关于地质公园建设、地质景观合理开发,以帮助当地百姓减贫脱贫。而本次科考成果,一方面可用于开展全球景观对比及类比研究,另一方面为当地政府提供了可持续发展的重要依据,有助于完成了岩溶中心对教科文组织的承诺,有力支持了岩溶中心的建设与运营。

    汉中天坑群国际科考取得阶段性成果

    古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一,也是第一个重要成矿期

    瓦尔巴拉超大陆是一个理论上曾经存在的超大陆,自38亿年前开始形成,31亿年前成形,28亿年前分裂。

    前寒武纪地质年表

    今年世界地球日的主题是“珍惜自然资源呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”。那么,对于“生物大爆发”之前远古时代的地球,你又知道多少?今天,就让我们请来一位研究前寒武纪50多年的地质专家——来自中国地质调查局天津地质调查中心的沈保丰研究员,请他讲讲从46亿年前地球诞生到距今5.41亿年寒武纪开始近40亿年的漫长时光中,地球经历了哪些重大地质事件。

    1 前寒武纪涵盖40亿年的地球时光,分为冥古宙、太古宙、元古宙三个地质时代

    记者:说起寒武纪,人们会想到地球历史上第一次生物大爆发,大量且门类众多的海生无脊椎动物在几百万年的很短时间内“突然”地出现了。从此,地球逐渐成了一个生机勃勃、丰富多彩的“生命家园”。那么在之前的前寒武纪时期,地球又经历了怎样的演化过程?

    沈保丰:地球的年龄是45.68亿岁,以5.41 亿年的寒武纪为界,之前约40 亿年的地质时代称为前寒武纪。

    前寒武纪又分为冥古宙、太古宙与元古宙三个地质时代,是陆壳形成、生长、壳幔圈层分异耦合并形成稳定陆块的重要阶段。应该说,在这个漫长的时间尺度上,地球发生了一系列决定地球命运的地质大事件。揭示这些事件的性质和过程,对于理解行星演化、大陆的聚合与漂移、矿产资源的形成、生命的演变,以及地球未来的发展都具有重要意义。

    记者:但以往人们了解得并不多。

    沈保丰:的确。尽管它占据了地球生长期近87.7%的时间,但人们对这段时期的了解相当少。这是因为前寒武纪少有化石记录,且岩石已严重变质,不是已经破坏侵蚀,就是埋藏在显生宙地层之下。

    目前,已知地球上地壳的最古老物质记录,是澳大利亚杰克山太古宙沉积砾岩中的碎屑锆石,它的年龄大约是44亿多年。

    2 冥古宙的“黑暗地球”,经历了由天文行星演化到地质演化的质变

    记者:地球形成的初始阶段是没有地壳的?

    沈保丰:早期地球经历了由天文行星演化到地质演化的质变。

    在冥古宙,即距今45.68亿年到40.3亿年,早期地球经历了一段“黑暗时代”,那是一段没有岩石记录的时期。

    冥古宙又可分为混沌代和杰克山代或锆石代两个代,其分界线为44.04亿年。混沌代主要是太阳系及其早期地球等行星形成及演化时期,其间包括太阳系的形成、早期地球的增生、金属地核和硅酸盐地幔形成、月球的形成、一颗“火星大小”的行星撞击等天文行星演化事件。

    距今44.04亿年左右,地球就进入到地质发展时期。在这一时期内,有原始地壳和原始地核起源,初始地幔、水、大气圈和海洋的形成,陆壳、洋壳及生命起源等重大地质发展问题,都需要人类进一步去认识和研究。

    早期地球的研究是当今地球科学研究的热点和难点,因为有关近似火星大小的天体大撞击、全球岩浆海、地幔翻转、陆壳起源、生命出现等大事件都发生在这一时期。但因为在这时期保存的记录极少,又很难得出较完整的结论。因而人类对早期地球的认识程度极低。

    从地质角度对早期地球的研究、获取相关信息的途径,其中对冥古宙碎屑锆石包含信息的研究尤为重要。

    记者:人类都在哪里发现过冥古宙碎屑锆石?

    沈保丰:保存较好的地点是西澳的Mt. Narryer、Jack Hills和Maynard。Mt. Narryer的碎屑锆石年龄为41.5亿年及42亿年;Jack Hills为44.04±0.08亿年,是全球最老的碎屑锆石年龄。

    在中国大陆的西藏三江造山系中的喜马拉雅地块、北羌塘地块、北秦岭西端、北祁连走廊带、天山的东准噶尔和华夏造山系等7个地点,也发现了早于40亿年的碎屑锆石,其中有4个大于40.3亿年,3个接近4亿年。

    3 太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、许多矿产形成的重要时期

    沈保丰:太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、高度还原性水圈、大气圈和铁、金、铜、锌矿产形成的重要时期。

    太古宙是陆核和陆壳巨量堆积时期。根据已有的地质资料,地球陆壳的80%~90%是在早前寒武纪形成的,绝大多数形成于太古宙中的中—新太古代。全球陆壳的巨量增生在29亿~27亿年,主要的岩石类型是高钠的长英质片麻岩,其次是镁铁质—超镁铁质火山岩。据推测,陆壳增生与超级地幔柱事件有关。

    太古宙地幔热对流循环剧烈,构造活跃,火山活动速率较大,这有利于早期大陆物质大量产生,并漂浮于紊流状态的地幔之上。随着地球冷却,原始大陆固结为一些小陆块。依据南非卡普瓦尔和澳大利亚皮尔巴拉克拉通的年代学和古地磁研究,在33亿年左右,甚至可早到36亿年,可能有一些陆块增生并形成地球上第一个构造上更稳定的瓦尔巴拉超大陆。有专家提出,在太古宙末期,27亿年左右或25亿年,可能存在一个肯洛兰超大陆。约24亿年左右,肯洛兰超大陆开始裂解,形成了一系列的大规模放射状基性岩墙群,在23亿年左右形成了古元古代冰川事件。

    记者:太古宙已经开始形成矿产资源?

    沈保丰:太古宙形成的大量绿岩带中有着明显的成矿作用。

    根据其规模、形态、形成时代、岩石组合、变质程度以及成矿作用等方面的差别,全球的绿岩带可分为4种类型:巴伯顿型(35亿~33亿年),形成时代较老,主要矿产有金、铁、铬和少量镍;苏必利尔型(27亿~26亿年),主要矿产有铜、锌、金、铁和少量镍;伊尔岗型(27亿~26亿年),产出的矿产有铜、镍、金、铁等;达瓦尔型(26亿~23亿年),与之有关的矿产有金、铁、锰等。

    4 距今26亿~25亿年间,华北陆块发生了一次大氧化事件

    记者:现在的中国大陆在太古宙时期经历了怎样的变迁?

    沈保丰:太古宙地层在中国大陆出露面积为7.4万平方公里。中国大陆主要有三个陆块区,分别是华北、塔里木和扬子。其中,以华北陆块面积最大,变质基底分布范围最广,时代跨度最长——从略大于38亿年到18亿年。

    作为中国最大的陆块,华北陆块的面积约30万平方千米。尽管与世界上其他陆块(克拉通)相比,它的面积不算大,但它不仅具有超过38亿年的漫长地质历史,而且经历了复杂的构造岩浆热事件叠加和改造,记录了几乎所有地球早期的发展的重大地质构造事件。

    在26亿~25亿年,华北陆块是陆壳巨量堆积的高峰期。由于陆壳巨量堆积引起由缺氧到富氧的地球环境的剧变,构造体制重大转折,同时导致了元素的巨量迁移、重新分配和成矿。

    一个有趣的现象是:华北陆块大约30万平方千米面积上,在26亿~25亿年间忽然大规模地形成了几千个规模大小不等的氧化物相条带状铁建造(BIF)型铁矿床,累计查明资源储量已达335.36亿吨,占全国铁矿总资源储量46%。这种在一个不是很大的地区集中产出几千个矿床和矿点,并呈氧化物相条带状铁建造的铁矿床产出,在全球很少见,华北陆块可能是唯一的地区。这也说明在新太古代26亿~25亿年时,华北陆块发生了一次大氧化事件。

    记者:铁矿床的形成与氧化有什么关系?

    沈保丰:铁是变价元素,在自然界有Fe2+和Fe3+两种离子存在。氧化环境中铁呈Fe3+状态存在,Fe3+的迁移能力极小。还原环境中铁以Fe2+状态存在,形成Fe(OH)2、FeCO3、FeCl2等化合物。因而氧化环境有利于铁的沉淀,还原环境有利于铁的迁移。即:在酸性环境下,铁的还原作用增强,促使二价铁被溶解到溶液中去;在碱性环境下,铁的氧化作用增强,促使三价铁从溶液中沉淀下来。

    在华北陆块在26亿年之前,由于强烈的火山和洋底的喷流作用,大气圈和海盆基本是处于强酸性和强还原的环境,在盆地中大量的铁呈二价离子、氢氧化铁或其他络合物形式存在海盆中。在26亿~25亿年由于处于氧化环境,Fe2+便从溶液中沉淀下来,形成了大量的铁矿。

    5 古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一,也是第一个重要成矿期

    沈保丰:古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一。在此期间,发生了古元古代初超大陆裂解、大量基性岩墙(席)侵位、大量巨厚被动陆缘型沉积建造、大陆壳的快速生长、俯冲—碰撞造山作用的首次出现等。同时,这一时期构造体制发生了本质的变化,由太古宙全活动体制转换为活动带和稳定地块并存的构造格局。出现不同规模、不同构造性质的活动带、裂陷槽、岛弧带、活动大陆边缘、被动大陆边缘等。

    记者:全球古元古代大致发生了哪些重大地质事件?

    沈保丰:24.2亿~22.5亿年在古元古代初期,发育有广泛的冰川活动,产生了全球性的地幔慢速下沉和大气圈的氧化。

    这个时期的古老冰川活动被称为休伦冰川活动。它紧随在肯洛兰超大陆破裂、大氧化事件在全球广布条带状铁建造之后。在24.2亿~22.5亿年全球岩浆活动寂静期之后,从22.5亿~20.6亿年岩浆活动重新活跃,出现以玄武质岩浆活动为代表的全球事件。古元古代中期,也是磷矿产生的重要时期。

    20.6亿~17.8亿年是地球历史上重要的地壳生长期,世界上最大镁铁—超铁镁质层状侵入体以及南非含大量矿产的大规模基性布什维尔德岩浆岩省,就产生于这一时间。这一全球的构造事件还导致了哥伦比亚超大陆在距今18亿年时的形成。

    此时的华北陆块也发生了与超大陆形成有关的造山事件。大量丰富的地质记录证实,在古元古代末18.5亿年完成了最后一次前寒武纪聚合造山和变质作用,完全固结成为一个整体的刚性克拉通。在古元古代末,经吕梁运动,华北、塔里木、华南等古大陆相联,组成一个统一的中国古大陆的结晶基底。

    全球哥伦比亚超大陆形成后,从17. 8亿年开始陆续进入裂解期,形成裂谷盆地和被动陆缘盆地。

    古元古代也是地史上第一次十分重要的成矿期。它以矿种多、成矿规模大、矿床类型复杂著称。比如中国就有大量这一阶段因古大陆裂解离散-造山而产生的矿产,构成了铁、铜、铅锌、金、硼、菱镁矿、滑石、金红石等矿床成矿带和成矿系列。

    6 “雪球地球事件”之后,温室效应导致地球变暖,元古宙进入尾声,显生宙拉开序幕

    记者:从您的讲述来看,早期地球虽然没有大量生物出现,但故事也是惊心动魄。

    沈保丰:的确非常精彩。

    17.8亿~8.5亿年是地球演化过程中相对稳定期,以硫化物发育的深海洋、疑源类的缓慢演化、哥伦比亚超大陆的解体和距今11亿~9 亿年罗迪尼亚超大陆的汇聚为主要特色。

    8.5亿~5.41亿年是地史中由隐生宙向显生宙过渡的重要阶段,也是生命演化最关键的时期。在这时期的开始阶段,即从7.7亿年开始,地球进入了元古宙第二次环境剧变阶段,广泛发生低纬度冰川,整个地球覆盖着冰雪,形成一个雪球,称为“雪球地球事件”。

    记者:“雪球地球”?连赤道也被冰雪覆盖吗?

    沈保丰:当然。全球年平均气温低达-50C°,海洋表面冰层达到1000米厚。整个地球成为一个雪球。

    这也是元古宙休伦冰期后的第二次全球冰雪时期。

    在新元古代中期,罗迪尼亚超大陆裂解。在这一时期,地球构造运动加强,广泛形成陆内裂谷,同时引起大规模风化剥蚀和沉积作用,使大气中CO2的消耗量大大超过火山喷发释放的CO2量,并出现“冰室效应”:全球气温迅速降低,首先在地球两极的海洋上形成冰盖,随着冰盖面积的扩大,冰面对阳光反射增大,加速了地球表面的气温下降,直至全球冰冻,形成“雪球地球”景观。

    不过,有一句话叫物极必反。由于温度极低,水文循环基本停滞,几乎没有降水作用,消耗CO2的化学循环基本停止。但同时,地球上的岩浆作用依然活跃,火山喷发释放出大量的CO2,且不断增加。经过上千万年的日积月累,大气中的CO2终于达到了一个足够高的浓度,便又产生了强大的温室效应。之后,地球迅速变暖,冰雪大片消融,最终出现了另一极端——解冻加速,一场酷热随之而来。

    随之而来的还有生物界的蓬勃孕育。6.35 亿年,埃迪卡拉纪开始,埃迪卡拉动物群首现,至5.41亿年寒武纪生物大爆发,元古宙结束,显生宙拉开序幕。

    7 元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期,中国至少有该时期形成的超大型矿床40余处

    记者:看来,中—新元古代是地球演化历史上最重大的变革时期之一,为之后地球成为丰富多彩的生物家园奠定了地质基础和气候基础。

    沈保丰:我今年83岁,是从1964年开始研究前寒武纪矿床。我想要告诉大家的是,地球演化和环境变化也与成矿作用息息相关。如,“雪球地球事件”为我国的华南地区留下了大量的铁矿、锰矿和磷矿,特别是锰和磷,规模很大,品位很高。

    记者:那么,我国前寒武纪矿床主要有哪些矿种?

    沈保丰:中国前寒武纪超大陆旋回与成矿作用关系十分密切,我们曾提出,中国前寒武纪大规模成矿作用的主要控制因素是大地构造背景和大型地质构造环境。我国前寒武纪有包括铁、铜、镍、锌、稀土、金、磷等矿种在内的14个矿种产出超大型和特大型矿床,其中超大型矿床40多处、特大型30多处。

    记者:有哪些是我们现在熟知的大矿?能举个例子吗?

    沈保丰:比如白云鄂博。

    记者:我们知道位于内蒙古的白云鄂博矿赋存着大量稀土,在我国乃至世界稀土工业占据举足轻重的地位。它也是在前寒武纪哪个阶段形成的?

    沈保丰:白云鄂博稀土、铌、铁矿床是我国中元古代一个世界级的巨型矿床。初期,我国开发白云鄂博是开采铁矿石,后来才发现并应用其中的稀土、铌等重要矿产资源。

    如果说中国稀土的资源储量约为世界稀土资源储量一半,其中白云鄂博稀土资源储量就能占到全国稀土资源储量的近九成。如今,人们已在矿区内已发现73种元素,构成160种矿物,有综合利用价值的矿产达26种,除稀土之外,铌、钍资源储量都占世界第二位。

    白云鄂博矿床有着复杂的形成历史。

    据研究,白云鄂博矿床有两次成矿期,是早期中元古代以铁-铌-稀土矿为主的岩浆型和晚期加里东期为铌—稀土矿热液叠加而形成的多成因、复合型的叠生矿床。

    在中元古代早期,大约17.5亿年左右,随着全球哥伦比亚超大陆的裂解,太古宙的华北陆块也开始裂解,形成白云鄂博裂谷,并在裂谷中沉积了白云鄂博地层及有关岩浆岩。在14亿~12亿年,这里火成碳酸岩呈岩床或似层状体和岩墙侵位。就在火成碳酸岩岩浆熔离过程中,形成了岩浆期的稀土—铌—铁矿床。这也是白云鄂博的主矿化期。

    在5亿年~4亿年加里东期,这里又叠加了一期构造热事件,形成了第二期稀土、铌热液矿脉。它们也是地壳深部物质部分熔融的产物。

    沈保丰:总的来说,前寒武纪中的元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期。除了白云鄂博超大型稀土—铌—铁矿床外,中国此时形成的知名矿床还有:内蒙古东升庙超大型硫铁—铅—锌矿床、甘肃金川超大型铜镍矿床、海南石碌超大型铁矿床、贵州松桃西溪堡(普觉)超大型锰矿床、贵州松桃道坨超大型锰矿床、贵州开阳超大型磷矿床、贵州瓮安超大型磷矿床、黑龙江柳毛超大型石墨矿床、黑龙江云山超大型石墨矿床等。

    记者:大自然的奥秘真是太多了。谢谢您为我们分享了一段有关早期地球的精彩故事。

    专家出镜

    沈保丰,研究员、博士生导师。1959年毕业于前苏联乌克兰顿涅茨克工业大学地质系,曾任原地矿部天津地质矿产研究所所长(现为天津地质调查中心)。50多年来,主要从事矿床、前寒武纪地质、区城成矿规律和成矿预测研究,专长前寒武纪成矿作用;先后发表论文100多篇,出版专著14部;曾获国家科技进步奖、省部级科技或果奖等多项,1992年起享受国务院特殊津贴等。

    回望前寒武纪

    航空物探作为一门高科技专业技术手段,在国家基础地质调查、能源资源勘查和工程地质应用中发挥了举足轻重的作用。为了使普通大众更熟悉行业科学知识,普及航空物探工作原理与技术方法,宣传中国航空物探调查研究成果,地调局航空物探遥感中心近日策划并制作了《航空物探知多少》科普微视频。

    视频以图文动画形式呈现,利用通俗易懂的语言生动形象地阐明了航空物探的工作原理、工作方法和技术特点,深入浅出地介绍了航空物探的主要工作流程,使用的专业飞行器以及航磁、航重、航电、航放等专业仪器设备,介绍了航空物探技术在各个领域的应用效果,展示了航空物探遥感中心多年来在航空物探方面的主要成果和成就。

    在视频制作过程中,航空物探遥感中心技术人员查阅了大量历史档案,筛选了丰富的视频素材以及图片资料,多次对脚本和视频内容进行斟酌修改。在设计测量飞行平台和专业仪器设备的动画元素时进行了特征强化,使之具有较高的识别度。合成动画绘制细化了分镜脚本,补充了衔接分镜之间的过渡镜头,保证了镜头色彩和运动轨迹的真实自然。视频的制作既注重趣味性,又保证科学性,动画与配音节奏协调,对时具有良好的视听效果。

    该视频已在优酷、腾讯、科普中国等网站进行推广宣传,得到了众多的关注和点击播放,让更多的人全面了解了航空物探,达到了科学普及的目的。

    航空物探遥感中心制作《航空物探知多少》科普微视频

    2021年9月15日-20日,在喜庆建党百年、西藏和平解放70周年的热烈气氛中,为深入学习贯彻习近平总书记“七一”重要讲话和西藏考察重要讲话精神,中国工程院能源与矿业工程学部、西藏自治区政府、中国地质调查局矿产资源研究所等单位在西藏自治区共同组织了“西藏绿色矿业院士行”活动。中国工程院顾大钊、郑绵平、陈毓川、多吉、邓运华、毛新平、毛景文、王国法、邓建军、唐立、王运敏等11位院士参加。唐菊兴研究员、多吉院士、郑绵平院士等应邀作了西藏地区铜金、盐湖和地热资源特征与开发现状的报告。来自西藏自治区政府、中国地质调查局、矿产资源研究所、中国黄金集团、紫金矿业的有关专家学者参加了此次院士行活动。

    围绕西藏铜多金属资源开发、绿色矿山建设等专题,院士一行分别赴中国黄金西藏华泰龙矿业甲玛矿山、紫金集团西藏巨龙矿业驱龙矿山开展了现场调研与座谈交流。在野外踏勘和专题交流的基础上,院士专家深入分析西藏绿色矿业发展的形式,形成了“践行绿色矿业发展理念 夯实资源基地建设”的报告,与自治区人民政府领导进行了沟通交流。

     

     

      

    针对西藏自治区绿色矿业发展问题,院士专家一致认为西藏地区铜多金属、盐湖锂和地热资源丰富,在我国能源与紧缺战略性矿产资源安全体系中具有举足轻重的地位,应紧密围绕国家能源资源安全战略需求,践行绿色矿业发展理念,以科技创新引领,实现矿产资源勘查开发与高效综合利用理论技术新突破,推进大型资源基地建设,实现矿业开发与生态文明和谐共进。

    院士行活动期间,西藏自治区人民政府主要负责人与院士一行进行了亲切会面和交谈,并就西藏自治区下一步绿色矿业发展进行了深入交流。院士们都表示今后将继续关注西藏,为西藏绿色矿业发展、大型资源基地建设和相关产业规划贡献智慧和力量。本次院士行活动时间紧,内容多,效率高,充分体现了在院地战略合作的大框架下中国工程院院士所发挥的作用。

    中国工程院“西藏绿色矿业院士行”成功举办

    在5月12日第13个全国防灾减灾日到来之际,自然资源部地质勘查管理司公布了2020年度全国地质灾害成功避险十大案例,分别为:四川木里县“6·9”泥石流避险、甘肃文县“8·17”泥石流避险、湖南慈利县“7·8”滑坡避险、四川中江县“8·15”滑坡避险、湖南石门县“7·6”滑坡避险、重庆云阳“7·17”滑坡避险、云南泸水“10·22”泥石流避险、重庆石柱“6·14”滑坡避险、四川宝兴“8·16”泥石流避险、湖北恩施“7·21”滑坡避险。

    “十三五”期间,全国成功避险地灾4000余起,涉及可能伤亡人员近15万人,避免直接经济损失近50亿元。其间,基层探索形成大量防灾减灾经验。为更好地以鲜活事例增强群众地灾风险意识、激发全社会防御能力,部地质勘查管理司组织部宣传教育中心、部地质灾害技术指导中心、中国地质灾害防治工程行业协会、中国自然资源报社、中国地质学会地质灾害研究分会等推选出2020年地灾成功避险十大案例。

    部地质勘查管理司相关负责人表示,这些案例充分体现了近年来自然资源部组织指导各级地方政府、加强地灾综合防治体系建设、不断提升基层防灾减灾能力的显著成效。我国地灾依然严重,近年来受极端天气、破坏性地震和人为活动等因素影响,城镇建设、交通运输、水利水电等领域重大地灾仍时有发生,防灾工作丝毫不能松懈。宣传典型案例,有助于推广各地好经验好做法,提升基层避险水平,提高减灾防灾能力。目前,自然资源部正在探索“隐患点+风险区双控”的风险防控模式,推进隐患综合遥感识别应用,推广普适型监测设备,推动防御工程技术进步。人防、技防的有机结合,将更有效地保护人民群众生命安全,保障经济社会高质量发展。

     

    具体案例如下:

     

    四川木里县“6·9”泥石流避险: 

    未雨绸缪保平安

     

    2020年6月9日16时50分左右,四川省凉山彝族自治州木里县项脚蒙古族乡项脚村阿牛窝子组突降短时大暴雨,引发泥石流灾害。泥石流暴发前,当地干部及时组织沟道沿途两岸群众78户386人紧急撤离转移,避免2户11人因灾伤亡,实现了成功避险。

    甲尔沟灾前灾后情况

    阿牛窝子灾后情况

    2020年,“3·28” 木里森林火灾过后,沟内残渣、树木、水土流失等急剧增加。当地组织开展了火后次生地质灾害隐患排查。此次发生灾害的泥石流沟为项脚乡确认新增的9个隐患点之一。6月9日16时28分,阿牛窝子组组长(监测人员之一)在微信“阿牛窝子组工作群”中发出第一条预警信息:“今晚有暴雨,请大家注意安全”。紧接着,又发出预警,通知沟下方的项脚坝子的老乡们撤离避让。16时30分,沟上游甲尔沟组代理组长将山上即将下暴雨、可能发生泥石流的信息电话报告给乡政府领导,并通知、组织周边群众紧急避让。乡政府在接到报告后第一时间赶赴阿牛窝子集中安置点组织群众转移撤离。从上游第一条预警信息发出,到沟道沿途两岸6个村民小组的78户386人全部撤离,只用了15分钟。当泥石流“龙头”于17时10分左右通过阿牛窝子集中安置点沟道时,所有村民已提前撤离到安全地带避让。

    启示

    森林山火导致泥石流物源急剧增加,一旦遭遇集中降雨,极易成灾。正是基于这样的准确预判,当地不仅全面开展了火后次生地质灾害隐患排查,逐一落实了隐患点的监测责任人和监测人员,而且强化了临灾避险预案,将未雨绸缪真正落到了实处。在这一案例中,群测群防体系功不可没,彰显了我国防灾减灾的制度优势。

     

    甘肃文县“8·17”泥石流避险:

    防灾体系筑得牢

     

    2020年8月17日,因遭受百年一遇大暴雨袭击,甘肃省文县石鸡坝镇水磨沟爆发泥石流灾害,8栋房屋被冲毁,23栋房屋严重受损。因预警及时,安全撤离转移3000余人,避免了人员伤亡。

    水磨沟泥石流流域遥感影像图

    2020年8月14日14时后,省、市、县自然资源部门先后发布了强降雨天气地质灾害风险预警信息。文县及石鸡坝镇迅速将预警信息传达至水磨沟等地质灾害隐患点的专职监测员,并安排包村干部深入各村协助开展群测群防工作。8月17日14时50分,党员干部听到泥石流声音,迅速采取敲锣、拉响手摇报警器等方式发布预警。包村干部、村组负责人和民兵迅速组织受威胁的群众按照防灾预案和前期应急演练确定的路线将村民分两部分向石鸡坝镇小学及山腰寺庙进行疏散撤离。至15时10分,水磨沟1186名受威胁群众全部撤离至安全地带。随后,泥石流暴发,冲出物堆积于水磨沟与白水江交汇处,形成堰塞湖。因监测预警及时,除51人被困险崖坝村外,3000余人安全撤离转移。之后,应急直升机将险崖坝村被困51人安全转移至成县机场,灾害未造成人员伤亡。

    启示

    一小时降雨100毫米,半小时内两次激发泥石流。如此紧急的情势下,3000余人成功避险,充分体现了当地地灾防范体系的严密。这一案例预警传达迅速、政府处置果断、监测及时准确、群众响应积极,以及防灾队伍可靠、常态化培训演练和紧急避险原则的落实,都为其他地区防灾减灾提供了很好的经验。

     

    湖南慈利县“7·8”滑坡避险:

    群专结合严防守

     

    2020年7月8日下午,受连续强降雨的影响,湖南省张家界市慈利县许家坊土家族乡新界村16组居民区前缘斜坡突发一起大型滑坡灾害,造成31栋民房、230米公路、30亩农田及输电线杆等不同程度毁坏,直接经济损失约1000万元。

     滑坡全貌图

    2020年7月7日21时57分,湖南预警中心发布极端天气预警信息。22时,慈利县自然资源局部署在全县范围加强巡查排查、监测预警和值班值守。7月8日清晨,乡政府组织人员对地灾隐患点进行巡查。15时20分,巡查至新界村16组时发现隐患苗头,乡政府立即给农户下达《地质灾害险情通报书》,要求监测人和村级监测责任人加强监测预警,并将险情上报。慈利县自然资源局组织技术支撑单位赴现场进行灾害调查。7月8日晚17时30分,县政府再次组织县自然资源局、技术支撑单位对该隐患点进行详细调查、监测时发现,该隐患点有向后缘发展扩大的迹象。技术支撑单位调查研究后建议受威胁的群众全部转移避险。7月8日17时30分,县自然资源局对受威胁最严重的5户农户进行转移;18时10分,再次对险情进行调查,发现坡体失稳,有扩大、加剧的迹象,综合分析研判滑坡将整体滑动,立即向县委县政府报告,并转移受威胁区域内的所有群众。18时30分,滑坡发生,无人员伤亡。

    启示

    高度关注地质灾害风险隐患点,组织专业队伍运用先进设备调查监测,对灾害苗头严防死守。经及时准确研判,政府启动应急预案,迅速组织群众撤离。这一案例中,群测群防与专业队伍紧密结合,加之政府组织有力、部门协调联动,整个避险过程紧张而有序,实现了及时预警、提前转移、科学安置。

     

    四川中江县“8·15”滑坡避险:

    雨前雨后勤巡查

     

    2020年8月15日,四川省德阳市中江县集凤镇九股泉村12、13组处发生明显滑坡变形,提前撤离群众96户239人,无人员伤亡,避免经济损失约4000余万元。

     滑坡全貌图

    2020年8月14日23时13分,中江县发布暴雨黄色预警,15日0时19分升级为暴雨橙色预警,同时发布了地质灾害气象风险3级预警信息。8月15日10时许,在雨中巡查过程中,村支书发现九股泉村12、13组聚居村落房前屋后地面和村道路面新增多处裂缝,随即向乡镇和县级值班室报告险情。专业技术人员通过对滑坡体地表裂缝的调查和变形速率的分析,现场判定该滑坡正处于加速蠕滑阶段,并划定滑坡左右侧边界、后缘50米以内、前缘200米以内为危险区范围。根据现场会商,立即启动应急预案,组织危险区内受威胁群众主动撤离避让。8月15日上午10时50分左右,239人全部完成撤离避让。完成撤离仅仅10分钟后,滑坡体就进入快速变形阶段,地面多处裂缝明显增长增宽,滑坡体后缘出现明显下错溜滑,3户房屋瞬间倒塌、90户房屋不同程度拉裂损毁。

    启示

    群众加强雨前雨后对房前屋后的巡查,及时发现地灾迹象、报告险情,专业队伍准确分析研判滑坡发生发展走势,政府迅速组织受威胁群众提前撤离。这一案例的成功经验表明,基层地灾防治就是要不折不扣地落实“三查”(雨前排查、雨中巡查、雨后核查)与“三避让”(主动避让、预防避让、提前避让)的刚性要求,如此才能确保在第一时间发现隐患,并在第一时间撤离避险。

     

    湖南石门县“7·6”滑坡避险:

    人防技防齐上阵

     

    2020年7月6日,湖南省常德市石门县南北镇潘坪村雷家山地质灾害隐患点突发山体滑坡,体积约180万立方米。因提前避险、封锁道路,未造成人员伤亡。

    雷家山滑坡全貌

    滑坡所处山体自2018年12月出现变形迹象以来,于2019年7月被纳入湖南省重要地质灾害隐患数据库,并建立了省、市、县、乡、村5级群测群防体系。2019年11月在该处部署完成了9套自动化监测设备,实施24小时不间断监测。2020年4月27日监测系统首次预警专报发出后,当地迅速组织撤离危险范围内的居民、划定危险区域、明确监测责任人和监测人,并给居民房屋贴上封条,基层干部24小时轮班值守,防止人员返回。6月24日13时45分监测系统发出橙色预警,6月30日17时29分再次发出橙色预警,7月6日14时11分发出临灾警报。7月6日16时52分滑坡发生,损毁居民房屋5栋、高压线铁塔2座、茶园及玉米地约200亩、省道300米,损坏小型水电站1座,冲走牲畜数十头,直接经济损失2000余万元。

    启示

    滑坡体形变加剧,变形数据异动,监测预警系统发出预警专报和临灾警报,政府迅速组织受威胁居民撤离,并划定危险区域,防止人员返回。在这一避险事件中,驻守的专业地质队伍在调查评估、专业监测、数据复核、成功预警等多个环节发挥了举足轻重的作用,表明“人防+技防”是当前显著提升各地重大地质灾害风险防控能力的重要途径。

     

    重庆云阳“7·17”滑坡避险:

    “四重”网格有实效

     

    2020年7月17日下午,受连续强降雨影响,重庆市云阳县云阳镇三坪村团包滑坡中前部发生强烈变形,造成一栋房屋垮塌。因预警及时并对受威胁2户4人进行了应急避险撤离,无人员伤亡,避免直接经济损失300万元。

    团包滑坡全貌

    该滑坡自2014年9月发生初次变形后一直处于蠕滑变形阶段。2020年7月17日15时,受连续强降雨诱发,团包滑坡中前部再次发生强烈变形,滑坡中前部布设的监测设备监测值均达到预警值并发出了预警信号。接到预警信号后,地质灾害群测群防员、片区负责人、驻守地质队员、区县技术管理员“四重”网格员协调联动,紧急开展了雨中巡查,划定危险区域,并发出紧急撤离避险指令。15时40分,滑坡威胁范围内的居民2户4人全部成功撤离,转移到事先确定的安置场地。

    启示

    在重庆,“四重”网格地质灾害群测群防监测体系为灾区群众编织了一张安全网。一方面是依靠专业监测设备及时获取准确的监测数据,另一方面则是依靠“四重”网格制度,把对地质灾害隐患的巡查、排查、监测等工作和责任逐一压实到人、落到实处。事实证明,注重防范是成功处置地质灾害的基础,一定要把对自然灾害预报预测、监测预警能力建设作为首要任务来抓。

     

    云南泸水“10·22”泥石流避险:

    灾害信号早识别

     

    2020年10月22日,云南省泸水市老窝镇松茅沟发生泥石流灾害,造成部分房屋冲毁。因提前紧急撤离群众97户371人,未造成人员伤亡。

    泥石流沟中下游形态

    2020年10月16日开始,泸水地区出现强降水天气,10月19日发布了暴雨黄色预警,主管部门通知乡镇和村组干部、监测员提高警惕,加强监测预警。10月22日10时40分左右,监测员在荣华大沟巡查过程中,突然听到从山上传来轰隆隆闷雷般的响声,判断为发生了泥石流,第一时间赶往靠近泥石流沟边的荣华一组,组织群众撤离,同时通知另2位村民沿着泥石流沟往下奔跑呼叫,让正在泥石流沟谷内和两边劳动的群众赶紧撤离,同时通知中元村组织金竹岭新村群众撤离。荣华一组人员刚撤离到安全区域,10时55分左右,泥石流经过荣华村一组,11时经过中元村金竹岭新村,冲入老窝河。

    启示

    强降雨过后,监测员听到山上传来轰隆隆响声,立即判断发生了泥石流,使受威胁村民能够在第一时间撤离。正是平时大量开展的地质灾害防治知识宣讲培训和应急避险演练,使当地基层党员干部和防灾责任人、监测员了解了更多的识灾、防灾、避灾知识,“主动避让、提前避让、预防避让”的意识和自救互救能力都得到显著提升,也为当地政府做好风险管理奠定了基础。

     

    重庆石柱“6·14”滑坡避险:

    暴雨袭来须警惕

     

    2020年6月14日,重庆市石柱县大歇镇流水村长冲组(小地名:瓦窑坝)发生新生突发滑坡灾害,因提前撤离所有受威胁群众8户17人,未造成人员伤亡。滑坡造成8户19间房屋损毁,造成直接经济损失约95万元,间接经济损失约400万元。

    大歇镇瓦窑坝滑坡前缘(左图)、后缘(右图)

    2020年6月13日19时,石柱县气象局发布强降雨、局部暴雨气象信息,14日4时50分发布了暴雨红色预警。14日4时许,由于降雨较大,老党员院落长和部分村民都比较警醒,起来查看自家房前屋后,疏通排水以及淤泥。院落长想到强降雨可能诱发滑坡等地质灾害,且此时天还未亮,看不清后面山坡上的情况,于是挨家挨户敲门喊村民转移到自己家去(地势较高,相对安全)。5时10分左右,院落长夫妇再次疏通沟渠时突然听到上部一声巨响,立即组织群众撤离,随后清点人员,发现还有2名行动不便的村民未撤离,之后又组织人员将2人撤离。全部人员撤离出来后约30分钟,6月14日6时许,大规模滑坡发生,造成8户19间房屋损毁,未造成人员伤亡。

    启示

    平时不断强化的地质灾害宣传演练,把“警惕”二字深深刻在了干部群众的心头。暴雨袭来,即便是夜色沉沉,也丝毫不松懈。从村民自发查看房前屋后、疏通排水及淤泥,到老党员院落长在险情未清之时便挨家挨户组织村民撤离,一切都显现出人们对灾前预防的高度重视。幸而如此,人员全部撤出仅30分钟后便发生了大规模滑坡,没有造成人员伤亡。

     

    四川宝兴“8·16”泥石流避险:

    预警精准疏散快

     

    2020年8月16日凌晨,四川省雅安市宝兴县硗碛藏族乡和平沟暴发大规模泥石流,冲出规模总计约10万立方米,共计85户、390间房屋受损,G351国道断道,农田受灾98亩,通乡通村道路损毁3千米,桥梁损毁1座,交通、电力、通信全部中断。因提前避险,避免了121户723人和135名游客因灾伤亡。

    泥石流暴发后仁朵藏寨及沟口无人机航拍图

    受2020年8月10日晚强降雨影响,位于和平组集中安置点后方的和平沟流量变大。主管部门组织调查组对和平集中安置点泥石流沟进行了现场排查。8月14日,调查组发现,该沟沟内物源丰富,坝后淤积较严重。由于当地气象部门提示8月15日至18日还将有一轮强降雨,调查组认为,该沟暴发泥石流的可能性较大,便及时向相关部门汇报。8月15日开始,硗碛乡再次发生强降雨。主管部门随即通过QQ群、微信群、短信平台、电话通知等方式迅速通知各村防灾责任人、监测责任人、监测员、村组干部。接到预警信息后,和平沟监测员通知受威胁群众做好主动避让工作。16日凌晨5时,监测员发现暴雨仍在持续,沟水上涨较快达,当地村组当即逐户通知避险转移,至7时,泥石流沟受威胁群众及游客全部完成转移。

    启示

    泥石流沟内物源丰富,坝后淤积严重,强降雨诱发泥石流可能性较大。而这里,不仅是村民聚居,且有大量游客,稍有疏忽后果不堪设想。从地质灾害气象风险精准发布,到专人监控发现险情预警,再到村组干部逐户通知村民避险转移,仅仅2小时,就将858人撤离完毕,保障了居民和游客的生命安全。回顾整个过程,风险预警研判精准、避险疏散快速有序是这一案例的最大亮点。

     

    湖北恩施“7·21”滑坡避险:

    科技支撑强有力

     

    2020年7月21日,湖北省恩施土家族苗族自治州屯堡乡马者村沙子坝约144万立方米滑坡体滑入清江形成堰塞湖。因避险防范有序、应急支撑有力,无一人伤亡,最大程度地减少了因灾损失。

    沙子坝滑坡全貌

    2020年7月16日以来,恩施市遭遇连续强降雨来袭,7月17日,恩施市沙子坝滑坡发生强烈变形,7月21日5时30分左右沙子坝滑坡顺沟道滑入清江形成堰塞湖,1970户6579人受严重威胁。湖北省、恩施州各级政府迅速启动Ⅱ级应急预案。自然资源部及湖北省自然资源厅迅速调集专家技术力量及30台套仪器设备,投入到灾害现场提供技术支持。因应急调查深入,监测预警及时,避险撤离果断,无一人伤亡。

    启示

    恩施沙子坝滑坡为特大型滑坡,但因专家指导有力、科学监测到位、应急预案启动迅速、组织撤离果断,1970户6579人及时避险、安然无恙。防灾减灾,就是要努力实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变,从减少灾害损失向减轻灾害风险转变,而恩施沙子坝滑坡的避险经验告诉人们,既要压实防灾责任,落实巡查排查制度,实现市、乡、村和监测员四级联防网络的联动效应,更要强化科技支撑体系与能力的建设,这样才能化解灾害风险,确保人民群众的生命安全。

    防灾减灾日,一起来看这10个地方地灾避险成功的秘诀...