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    在新一轮找矿突破战略行动的推动下,自然资源部中国地质调查局联合各省地勘单位和矿业企业,在全国范围内展开了找矿集中攻坚行动,并在四川、新疆、青海、江西、内蒙古等地取得了一系列重大突破,锂辉石型、盐湖型、锂云母型锂矿新增资源量均超千万吨,使我国锂矿储量全球占比由6%提升至16.5%,排名从第六位跃升至第二位。

    新发现西昆仑—松潘—甘孜长达2800千米的世界级锂辉石型锂成矿带。累计探明650余万吨,资源潜力超3000万吨,极大丰富了我国锂矿种类,拓展了找矿范围,为我国锂矿勘查开发提供了新方向和潜力,引领了新疆、四川、青海等地区锂矿找矿示范,有力推动区域经济社会发展。

    经过调查评价,我国盐湖锂新增资源量达1400余万吨,跃居仅次于南美锂三角和美国西部的全球第三大盐湖型锂资源基地。

    攻克江西等地区锂云母提锂技术难题,提高了锂云母型锂矿的利用效率和经济性,新增资源量超1000万吨。这一突破将促进湖南、内蒙古等地区形成找矿新局面,成为锂资源重要增长点。

    我国锂矿找矿突破重塑了全球锂资源分布格局,为我国新能源产业的快速发展奠定坚实的资源保障。

    大柴旦盐湖

    野外勘查

    我国锂矿找矿取得重大突破 重塑全球锂资源格局

    吴能友在第八届国际天然气水合物大会上发言

      天然气水合物,正在被越来越多的国家视为未来石油、天然气的替代能源。

      经过近20年的不懈努力,我国天然气水合物资源勘查已取得重大突破,全面推进海域天然气水合物资源开发的时间表已经明晰——中国地质调查局相关负责人在2014年召开的第八届国际天然气水合物大会宣布,中国计划于2017年在南海首次试开采天然气水合物。

      与常规油气资源相比,天然气水合物的开采面临技术、成本、环境等多方面的难题与挑战。今天,在中国地质调查局青岛海洋地质研究所,副所长吴能友带领他的研究团队,正在为了如期实现海域天然气水合物开采目标而努力奋斗着。10月25日,吴能友被评为中国地质调查局“李四光学者”(急需紧缺高层次人才)。

      攻克多项探测技术难题,取得海域天然气水合物调查评价突破

      吴能友与天然气水合物的结缘已有10余载。在研究工作中,他瞄准关键科学问题攻关,自主创新,取得了天然气水合物探测技术的多项重大突破。

      他主持完成的国家“863”计划《天然气水合物探测技术》项目,围绕如何快速探测天然气水合物、如何有效识别天然气水合物为核心,瞄准国际前沿技术,开拓创新,组织开发具有我国自主知识产权的10多项关键技术,形成了天然气水合物地震识别、地球化学探测、资源综合评价和保真取样技术系列。在吴能友的带领下,首次在南海发现的 “冷泉”喷溢形成的巨型碳酸盐岩,证实了南海北部陆坡浅表层存在天然气水合物,取得了我国海域天然气水合物资源调查评价的突破。

      吴能友在协助组织实施2007年天然气水合物钻探航次过程中,不断调整调查研究思路,开创性地将自主研发的天然气水合物探测技术应用于实际水合物资源调查评价,提高了数据精度,扩大了资源远景,缩小了勘探靶区,并首次钻探获取水合物实物样品。

      吴能友在科研工作中注重加强基础理论和调查技术方法创新能力,在继承前人研究成果基础上,创新性地提出了水合物成藏和运聚体系理论,并应用于南海北部陆坡水合物控制因素和成藏机制研究,指导了2013年钻探目标优选,在2013年天然气水合物钻取中起到关键作用。

      吴能友带领团队首次开展的基于南海北部实际储层特性的水合物开采实验和数值模拟,在新型的开采井设计条件下,以天然气水合物分解效率和气体产能为绝对标准,以产水量和气水体积比为相对标准,进行单一垂直、水平井降压法、注热法、热吞吐法天然气水合物开采潜力研究和经济性评价,并提出了天然气水合物开采潜力评价地质指标,为南海北部天然气水合物开采方法优选提供科学依据。

      瞄准基础理论研究和技术创新,打造天然气水合物攻关核心力量

      吴能友曾先后主持国家“863”、“973”及国际合作重点科技计划,国家基金和国土资源部、中国科学院、广东省等省部级科研项目30多项,多次组织和参加海洋地质地球物理调查航次,发表学术论文260多篇。

      吴能友重视人才团队建设,注重研究团队的专业交叉、梯队优化,在短短7年的时间里,组建了一个多学科交叉、梯队有序的多尺度融合的42人天然气水合物研究团队,涵盖了天然气水合物的基础物性—成藏与评价—开采技术—应用技术等各个环节,并将该团队发展为我国天然气水合物基础理论研究和技术创新的核心力量之一。

      在他的大力推动下,团队成员中,有1人获得国家杰出青年基金,3人入选中国科学院百人计划,1人获得中科院优秀博士论文,2人获中科院院长特别奖,2人获中科院院长优秀奖。

      瞄准天然气水合物商业开采,着力提供理论依据和技术支撑

      作为中国地质调查局海域天然气水合物资源试采工程的首席专家,吴能友的重任,是要带领研究团队建立天然气水合物“勘采一体化”攻关研发机制,在综合分析国外先进技术的基础上,借鉴常规油气开发技术和经验,从海域天然气水合物的物性、储藏特点,从储存条件、基础物性、开采技术等方面入手,开展室内实验模拟研究,形成一系列新的试开采技术方法。在此基础上,进一步确定试开采实施方案;研发试开采工程设计、建造、安装和调试,以及过程安全监控等关键技术和装备,并进行钻探设备、试采设备海上安装及联合调试,在优选出的天然气水合物富集区实施试开采工程,同时综合评价试开采的技术、经济指标和环境影响,为天然气水合物商业化开发利用积累技术和经验。

      为了形成安全高效的天然气水合物中长期开采技术与方法,吴能友及其研究团队将开展天然气水合物开采模拟及过程监测综合实验系统研发、出砂与产水管道堵塞试采难题实验模拟、水合物开采过程监测技术实验模拟、我国南海沉积层水合物开采技术探索、含水合物沉积物力学特性实验模拟、水合物开采井与地层安全性评价等研究工作,为我国天然气水合物商业开采提供理论依据和技术支撑。

      入选中国地质调查局首批“李四光学者”(急需紧缺高层次人才),既是荣誉,更是责任。吴能友表示,站在新的起点上,将以高度自觉的大局意识和极端负责的态度,严实相成,敬业担责,为服务国土资源中心工作、推动我国海洋地质调查事业作出更大贡献。
    蹚出海域天然气水合物开采之路

    宜兴市太华镇金丝皇菊种植区

    “这几年,依托富硒产业园,村里慢慢带着村民们找到了发家致富的门路。”江苏省宜兴市太华镇村民告诉记者。在太华镇茂花村富硒产业园,“富硒稻米”打响了名声,不少客商慕名而来。

    富硒土地资源和富硒康养的新概念,吸引了大量投资项目签约落户太华镇。太华富硒灵芝康养小镇项目和太华荣盛富硒国际康旅度假区项目,总投资达75亿元。乾元茶场生产的茶叶含硒量是普通茶叶的3~5倍,目前已批量生产且投放市场。产业园还引进了1000多株黄桃树苗和7万株金丝黄菊苗。

    在乡村振兴的道路上,宜兴太华迈出了一大步。而这一步的关键,就在于江苏省地质调查研究院在这里发现了土壤中的关键元素——硒。

    发现天然富硒耕地,并提供地质依据

    土壤中的硒是如何被发现的?2003年~2007年实施的1∶25万江苏省国土生态地球化学调查项目,测试了2.4万余个土壤样品,查清了10余万平方千米土壤的微量元素分布特征,首次在江苏发现了几处较大的硒含量异常带,富硒土壤面积累计达700平方千米,硒含量大于0.6毫克/千克的成片土壤主要有4片。分布在苏南宜溧山区及其山前地带的数百平方千米的成片富硒土壤资源是其中面积最大的一片,地质专家初步判定这一地区的富硒土壤与地质作用有关。

    此后,江苏地调院开展了一系列土地质量地球化学调查研究,通过持续多年的跟踪调查与“剥笋式”解剖分析,在江苏省宜兴与溧阳交界地区发现了纯天然富硒大米和茶叶。

    江苏地调院农业地质环境课题组随之加大了在宜溧富硒土壤区的工作力度,通过大宗农产品种植范围与天然富硒土壤产地的对应关系调查,划定了多片稳定生产稻谷的富硒耕地。在走访当地农户和相关人员后,经过土壤沉积剖面测量,证实所采集到的富硒米属于正常生产所获、没有人为添加富硒的原料,剔除了土壤富硒人为因素。

    地质工作者对富硒产地的岩石及相关第四纪沉积环境又进行了补充调查,通过对富硒耕地中的稻谷与根系土的跟踪取样分析,终于在2010年发现了当地稻谷富硒的线索——当地土壤中的硒主要由富硒岩石自然风化沉积而来,富硒米的出现与自然富硒土壤有关。这为当地特色农业发展提供了地质依据。

    挖掘富硒土地资源,建立开发利用示范基地

    天然富硒土地资源是开发富硒农产品、发展富硒特色农业、实现乡村振兴战略的基础。为探求本土资源优势,实现“双提升”中的“提升产出效益”,江苏地调院借助“矿地融合”推动了地质矿产和土地资源全方位协同一体化发展。

    2016年,中国地质调查局和原江苏省国土资源厅合作部署了苏南现代化建设示范区综合地质调查项目。在项目实施过程中,江苏地调院发现,宜兴市44%的农用地土壤属于富硒土壤,拥有2万公顷以上的天然富硒土壤,主要分布于南部低山与丘陵地区,包括芳桥镇、张渚镇、太华镇等地区,并圈出23处富硒开发区,其中5处适宜开发种植富硒水稻、7处适宜开发种植富硒板栗、11处适宜开发种植富硒茶叶。

    基于这一调查成果,江苏地调院提出与宜兴市太华镇人民政府共建富硒土地资源开发利用示范基地。2016年,江苏首个天然富硒土壤开发应用示范基地由此建立。示范工作的开展,不仅为宜兴市申报天然富硒土地认定及标识提供了数据支持,而且推动了地方富硒农产品品牌认证。

    依托江苏地调院建立的自然资源部国土(耕地)生态监测与修复工程技术创新中心,科技人员在太华镇茂花村富硒农产品生产示范基地筛选出了大米、金丝皇菊、茶叶、小麦、大豆、油菜籽油等富硒品种。如今,这些富硒农产品已陆续上市。

    其中,富硒农产品生产示范基地生产的水稻籽粒硒含量均值为0.16毫克/千克,是富硒大米标准的4倍,并建成稻—鸭复合生态系统,在生产富硒大米的同时,生态鸭也投入市场。

    探索优势土地资源开发模式,推进地质调查成果落地生根

    江苏地调院发挥自然资源部国土(耕地)生态监测与修复工程技术创新中心平台优势,推动了宜兴富硒产业的发展。近年来,江苏把发展富硒特色农业作为推动乡村振兴的新引擎,以宜兴为模板,在全省推广应用土地质量地球化学调查成果,让更多的乡村振兴发达起来。

    除了宜兴,江苏地调院还在多地发现富硒土壤,在无锡、苏州、泰州、徐州等地共初步圈定富硒土地50万亩。随着苏南现代化建设示范区综合地质调查的不断推进,江苏地调院目前已与苏南五市进行了对接,初步选定常熟、太仓、金坛等地进行试点,推广宜兴经验,创新提出“建立质量档案—编制产业规划—建设示范基地”的富硒土地资源开发利用模式。最终,总结富硒等特色优质土地资源的调查方法,探索建立江苏省富硒土地资源评价标准,形成富硒产业链开发的“江苏模式”。

    调查不是目的,让调查成果真正落地才是地质工作成果的终极体现。江苏地调院始终践行着这一信念,创造了地质成果服务经济发展的新模式,为江苏生态文明建设书写了新的篇章。

    乡村振兴的“硒”望之路

    2018年11月8日,以“新时代·破而立:前行中的产业转折之路”为主题的第三届动力电池应用国际峰会(CBIS2018)在京开幕。自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所郑绵平院士受邀在峰会上发表主旨演讲。

    郑绵平指出:我国拥有丰富的锂矿资源,但锂盐产业常处于“端着金碗讨饭”和时有“等米下锅”的尴尬境地,锂原料价格居高不下,使我国锂电行业承担过高成本。目前我国锂盐加工原料对外依存度高,锂生产成本远高于南美。同时,国内面临钴、镍矿资源严重短缺的问题。虽说近年来在国产电动车发展政策红利的刺激下,我国锂电动车产量约占世界的1/2,但从长远看,目前的发展模式不可持续,只要再出现上世纪80年代的碳酸锂大幅降价,我国新能源锂电产业发展将遭遇严重挫折。

    郑绵平倡议准确研判新能源新材料矿产资源产业可持续发展的趋势。他指出:要进一步提高对锂电产业资源发展紧迫性的认识,立足国内,将资源远景大、环境友好的卤水型锂矿资源作为勘查评价锂矿资源的主攻方向;加强提高含锂卤水和矿石锂矿采收率技术的研究;重视卤水型锂矿资源区域性水动态监测和防灾减灾策略,控制和减少生产过程对环境的不良影响;扩大锂、钴和镍矿等新能源新材料矿产资源调查研究,针对全球钴矿资源短缺,进一步扩大地质找矿研究,同时研发水下开采技术,开发海底巨大的钴结核资源。采取有效措施开展锂电池的综合回收利用。

    他呼吁,全球正面临着锂电产业发展前所未有的机遇,我们应该面对挑战,抓住机遇,为全球锂电产业健康持续发展未雨绸缪。

    据悉,本届峰会设立7大主题论坛和2个专场圆桌论坛,共有40余场专题演讲。与会专家学者共话新形势下的锂电池产业链热点话题,共商新能源产业变革未来发展大计。 

     郑绵平院士在峰会上发表主题演讲 

    郑绵平院士受邀在第三届动力电池应用国际峰会上发表...

     

    胡高伟,男,35岁,博士,专业技术八级,青岛海洋所副研究员。专业方向:天然气水合物

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    首次开展我国海域天然气水合物试采准备工作,参与试采实施获连续点火60天、累计产气30.9万立方米重大突破。首次获取南海北部水合物赋存区高分辨率AUV调查数据和工程地质参数,为明确试采井场地形地貌、开展试采安全评估、确定试采技术条件提供了关键支撑。研发多项水合物实验技术,首次获得水合物孔隙尺度微观分布的地球物理响应机理。对比主、被动型大陆边缘水合物成藏模式,通过实例解剖丰富了南海水合物成藏理论。综合实验、数值模拟、井场地球物理调查和工程地质调查资料,结合储层特征编写了南海水合物试采地质设计,为试采工程实施奠定了基础。

    实现转化应用和有效服务情况:

    主持完成的“海域天然气水合物资源试采工程准备”项目,优选了有利试采目标区,锁定了试采平台,开展了试采关键技术、装备等准备工作,为试采产气重大突破做了充分准备。主持完成的“天然气水合物成藏机理研究”项目,对比了国际上主动、被动大陆边缘水合物成藏特征,获取了南海北部断裂和气源控制的两种水合物成藏模式,在后续钻探中获得证实。主持完成的“南海富含有孔虫沉积物中水合物形成及其声学响应机理研究”、“沉积物中水合物微观分布模式的声学响应机理研究”等项目,研发了系列水合物实验技术,获取了南海水合物微观分布的地球物理响应机理,提出了适合于南海水合物饱和度估算的模型工具。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    建立了水合物试采井场地球物理调查和工程地质调查技术,发展了水合物开采实验和数值模拟技术,获取了水合物分解过程沉积物、水、气和水合物习性行为,参与制定了试采技术方案,促进了试采理论、技术与装备体系的形成。总结了主、被动大陆边缘水合物成藏模式,首次直接观测了水合物微观分布的地球物理响应机理,从宏微观方面丰富了南海水合物成藏理论,认为有孔虫为南海水合物形成提供了有利支持,构造和气源控制水合物呈多层分布或单层分布。建立了含水合物沉积物声学参数、水合物饱和度及其分布的探测技术,提出了南海水合物饱和度估算的岩石物理模型,为水合物勘探和资源评价提供了基础支撑。

    促进人才成长和团队建设情况:

    形成了一支以青年为主且在国内具有一定影响力的7人试采准备研究团队。培养国土资源部杰出青年科技人才1名、水合物试采先进个人4名,获评中国地质调查局水合物试采先进集体。协助培养硕士生3名、博士生1名。发挥传、帮、带作用,带领团队申请获得国家自然科学基金项目近10项,有效促进了国土资源部天然气水合物重点实验室的建设。

    胡高伟

    陆敬安,男,48岁,博士,专业技术三级,广州海洋局矿产所水合物一室主任。专业方向:地球物理

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    评价和研究了南海北部天然气水合物资源分布状况和资源潜力,分级别圈定水合物矿体,为水合物资源的开发利用奠定了坚实基础;首次于南海北部神狐海域钻获天然气水合物实物样品,取得重大突破,直接证实我国南海天然气水合物的存在;首次在南海珠江口盆地东部海域钻获高纯度、厚度大、分布广、新类型的水合物,发现了两个超千亿方的水合物藏,为水合物的试验性开采提供了优质的试采矿体,同时也为水合物产业化开发提供了重要目标。 

    实现转化应用和有效服务情况:

    优选出的试采井位,为创造世界首次泥质粉砂型水合物储层类型的连续60天、累计30.9万方产气量的世界纪录打下基础,验证了试采井位选取的可靠性。试采成功促进了水合物新矿种的申报,为水合物资源的产业化提供了政策依据;促进了国土资源部、广东省政府及中石油之间关于推进神狐海域水合物先导试验区建设协议的签署,大大推动了水合物的产业化进程。 

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    创新性提出南海天然气水合物成藏模式,建立一套精准高效的勘查评价、找矿预测理论,大大提高了水合物钻探成功率;推动了海底地震调查技术、海底电磁调查技术及水合物测井数据处理软件等一批水合物调查新技术和新方法的研发和应用;参与建立了水合物系统成藏理论和三相控制开采理论,通过创新性应用多项技术,保障试采长时间稳定产气及安全环保。 

    促进人才成长和团队建设情况:

    作为水合物勘查一室主任以及试采指挥部办公室副主任,带领着一支40余人的勘查与试采团队,带动了1名地调局青年地质英才、1名青年地质金锤奖及1名地调局十大杰出青年的成长;2015年获地质科技十大进展1项;2016年获国土部科学技术奖一等奖1项,本人被评为中国地质调查局优秀地质人才;2017年水合物科技团队被正式授与“国土资源部科技创新团队”称号。

     

    陆敬安

     

     

    杜向民

    杜向民,1957年10月生,黑龙江明水县人,中共党员。教授,硕士生导师。他于1982年1月毕业于长春地质学院,获地质资源勘查工学学士学位;1993年毕业于南开大学经济学院,获经济学硕士学位;1995年7月,任长春地质学院党委副书记;1999年4月,任西安工程学院党委书记、院长;2000年4月,任长安大学党委副书记;2013年9月,任长安大学党委书记。

    杜向民先后承担并完成科技部、教育部等国家级、部省级各类研究课题16项,撰写出版学术专著和教材6部,在各类学术刊物发表文章40余篇,有多篇论文被《新华文摘》、人大复印资料、国际《科学技术会议录索引(ISTP)》全文转载或收录。研究成果获陕西省哲学社会科学优秀成果二等奖2项、陕西省优秀教学成果二等奖1项、陕西省高校哲学社会科学优秀成果一等奖1项,以及第三届全国高校德育创新优秀成果二等奖、第六次全国高校思想政治教育优秀论文著作评选著作类二等奖等奖项。

     

    农商部地质研究所教员与毕业生合影

     

    农商部地质研究所的教室

    从1916年至今,中国的地质调查走过了百年风雨历程,创造了辉煌业绩。在中国地质调查的发端与发展过程之中,地质教育先行一步。如果自1909年京师大学堂设立“地质门”(即地质专业)算起,中国地质教育已有107年的历史了。

    十年树木,百年树人。这其中,地质教育工作起到了甚为重要的铸基作用。一部中国地质教育史,是中国近现代社会发展史的一个侧影。而从中国地质教育所蕴涵的与生俱来的独特气质与铮铮风骨,同样可以触摸到近百年来中华民族在救亡图存、重新崛起过程中所表现出来的不屈不挠、奋发图强的禀性与精神。

    历史是一面镜子,解读或回味,继承或借鉴,对于中国地质教育事业的继续前行与可持续发展无疑具有重要意义。

    长安大学党委书记杜向民教授毕业于长春地质学院,以后一直在地质类院校从事科学社会主义理论、思想政治教育、高等教育管理、行业文化的教学与研究工作,对地质教育有着切身体会与独到见解,也是这方面的权威专家。

    那么,100年来,中国地质教育经历了哪些发展阶段,孕育出怎样的理念与精神?新时期,国家发展与地质工作需要我们提供什么样的地质教育,地质教育工作应该如何传承创新?利用杜向民教授来京参加“2016年地球科学与文化研讨会”之机,中国矿业报记者对他进行了专访。

    记者:有人说,从某种角度看,西方的地质教育好像是以浪漫的“旅行地质学”形式开始的,中国地质教育的发端则显得比较凝重。在您看来,与西方国家相比,我国地质教育的开始有什么不一样的地方?进一步说,中国地质教育有什么特点?

    杜向民:的确不像西方以浪漫的“旅行地质学”形式为肇始,带有纯科学的意味,中国地质教育的理念与精神从一开始就渗透着民族觉醒、独立与解放的强烈意识,带有悲壮的色彩。

    新中国成立以来,中国地质教育理念与精神和民族复兴的梦想融为一体,在一定程度上是社会主义制度、国家发展战略与社会主义意识形态的具体表现。

    中国地质教育理念与精神的演变是中国社会近现代史的一条逻辑线索,每一时期都有不同的时代内涵。但始终不变的,是它所蕴含的民族文化和行业文化,如自强不息、艰苦奋斗、辩证观物等价值理念和致思方法,特别是由此而沉淀生成的“三光荣”精神,已经成为地质行业的宝贵精神财富。

    记者:您刚才提到,我国地质教育发展始终与国家命脉紧密相连,能不能请您介绍一下我国地质教育发轫的原因或背景?

    杜向民:鸦片战争后,我国门户洞开,腐败昏聩的清王朝在西方列强的坚船利炮面前接连溃败,日益深重的民族危机使国人警醒、反思。在国门失陷、一落千丈的民族危亡之机,觉醒了的知识分子们自然把目光聚焦于西方的工具理性——科学。当时,中国地质奠基者之一的章鸿钊先生大声疾呼:“予尔时第知外人之调查中国地质者大有人在,顾未闻国人有注意及此者。夫以国人之众,竟无一人,焉得详神州一块土之地质,一任外人之深入吾腹地而不之知也,已可耻矣!且以我国幅员之大,凡矿也、工也、农也、地文地理也,无一不与地质相需。地质不明,则弃利于地亦必多,农不知土壤所宜,工不知材料所出,商亦不知货其所有、易其所无,如是而欲国之不贫且弱也,其可得乎。”

    地质矿产对国家民族的重要性,也引起了当时政界的高度重视。革命先行者孙中山先生在《建国方略》中就明确提出:矿业者为物质文明与经济进步之极大主因也。正是由于中国地质事业的奠基者,老一辈地质学家坚定地选择了走实业救国、科学救国的道路,地质学的兴起为辛亥革命的爆发提供了物质基础,推动了中国社会制度的变革。

    努力向学、蔚为国用。老一辈地质学家多是怀着科学救国和找矿富国的理想,献身于祖国地质事业。章鸿钊、丁文江、翁文灏、李四光等一批抱有“矿业兴国”、“兴学图强”忧患意识的学者从国外学成归来,拉开了中国地质教育的序幕。20世纪20年代,在美国威斯康星大学学习化学的张伯声先生,幸遇长他11岁的谭锡畴先生,请教“哪种学问可以救国”?谭锡畴先生告诉他:地质学。在谭先生的启发下,张伯声改学地质学,并辗转芝加哥大学、斯坦福大学潜心深造,最终饱学而归,为祖国地质事业做出了卓越的贡献。

    抗日战争爆发后,饱受战争洗礼的近代中国知识分子以强烈的爱国精神,艰难维系着中国近代教育事业的前行步伐,创造了以“国立西南联合大学”为代表的一批高等学校绝处逢生的教育史奇迹,使得我国的地质教育跨越生死存亡,得以延续和发展。

    记者:这个时期外敌入侵,时局动荡,可能用“放不下一张课桌”来形容一点也不夸张。那么,地质教育的先辈们采取了什么样的教学方式?在基础地质调查方面取得了什么样的成果?

    杜向民:地质学是一门复杂的科学,知识体系庞杂,外向关联度极高,实践依赖性强,且与人类经济社会环境联系密切。由于中国的特殊国情,加上地质学本身的特点,使得中国地质教育从一开始就有兼容并蓄、崇实致用的理念自觉。具体来说,即:重视基础(专业基础、数理化及外语)、兼容并蓄(开设多门地理学、气象学、气候学等课程)、理论联系实际(开设经济地理学等课程)、重视实践教学。

    虽然在战争年代,时局动荡,地质工作的条件十分恶劣,但老一辈地质学家仍然开创性地进行了地层、古生物、构造地质等基础地质工作,获得了一系列重大科学发现,创新了地质学理论,在某些重要领域达到了当时的国际水平。例如翁文灏关于甘肃大地震的地质调查,开创了用构造活动性研究地震的先河;孙云铸关于中国寒武纪三叶虫的研究,奠定了中国寒武纪下、中、上三分的化石依据;裴文中周口店猿人的研究结果,奠定了“北京猿人”的国际地位;李四光创立了地质力学理论、中国第四纪冰川学说、蜓科鉴定新理论……这些成果为新中国成立后大规模开展地质矿产调查、开发与科学研究奠定了基础,为新中国地矿事业的发展奠定了基础。

    记者:新中国成立以来到改革开放前,我国的地质教育事业取得了哪些进展?

    杜向民:新中国成立初期,我国教育取得了长足的发展。1949年召开的第一次全国教育工作会议,明确提出“教育为国家经济建设服务”的总方针。“地质部是地下情况的侦查部,地质工作搞不好,一马挡路,万马不能前行。”时任国家主席毛泽东这句形象的比喻,正是地质工作在当时国民经济建设中重要程度的真实写照。

    如火如荼的社会主义建设,焕发了中国地质教育前所未有的勃勃生机。短短17年,我国就建成了初具规模的地质教育体系,在师资培养、基础建设、实验室建设及教育体制改革等方面都取得了显著的成就。截至1966年,除地质部三所地质学院外,全国30多所院校都设有地质系或地质专业,另有37所地质类中等专业学校,共为国家培养研究生、本科生、专科生、中专生累计11万人。

    从1952年起,我国参照苏联模式,对大学的类型、学科、布局进行了大规模调整,翻译苏联教育的理论著作和教材,邀请苏联专家担任教育部顾问、学校顾问和教师,派遣留学生到苏联学习等。在此之前,我国高等学校只设系(科),未分专业,苏联高等学校则是按专业培养人才。这次调整之后,我国基本上采用了苏联高等学校的专业目录,开始依据专业设置来进行人才培养。例如,北京地质学院从教学计划、课程设置和教材等,都仿照莫斯科勘探地质学院。北京大学地质学专业在1955年恢复招生时,其教学计划是参照1949年莫斯科大学和列宁格勒大学地质学系的教学计划,结合我国综合大学地质学系的实际情况和国家需要而拟定的。

    同时,中国地质教育逐步从新中国成立前的“地质旅行”方式,转为一切教学活动为经济建设服务,开创了中国地质教育的新模式,确立了教育与生产劳动相结合的实践理念。为了培养“又红又专”的地质人才,各高校和中等专业学校一方面大力建设有特色的野外实习基地;另一方面组织在校学生赴专业地质队进行生产实习,毕业论文和毕业设计都是经过“真刀真枪”的实践,结合生产实习内容进行选题和研究的。

    可以说,这一时期是包含地质教育在内的中国地质事业发展的关键时期,地质教育伴随着新中国教育发展的大潮迎来了春天,高等地质教育学科体系基本形成,为新中国的建设发展输送了大批人才。

    记者:改革开放以来,我国致力于建立与完善社会主义市场经济,在地质教育教学理念与精神上出现了哪些新变化?

    杜向民:上世纪80年代以后,我国开始实施计划经济体制向市场经济体制的转轨,教育的功能定位也发生了相应变化。邓小平同志提出:教育要面向现代化、面向世界、面向未来。即面向中国社会现代化建设与改革的实际需要,面向科学技术发展的现代化潮流。

    在中共中央1985年颁布《关于教育体制改革的决定》以后,地质教育全面推进体制改革,并逐步向更深层次展开。具体来说:适应市场经济体制发展要求,逐步转变为不同政府部门对地质教育的分割管理,政府从高度集权的统一管理逐步转为以指导、协调服务为主的宏观管理;扩大学校自主权,面向社会依法自主办学,并逐步建立自主发展和自我约束的发展运行机制;推进学校内部管理体制改革转变运行机制,试行岗位聘任制、绩效考核制等,提高办学效益;探索招生和毕业生分配制度的改革。

    随着中国现代化战略的快速推进和科学技术的迅猛发展,传统地质学已突破原来单一的“矿产资源”和“服务于工业”的内涵,地球科学的问题域向经济、社会、环境等方面全方位拓展。地矿部党组于1993年明确提出了“四个转变”的地质教育发展思路,我国地质教育在教育体制改革、学科建设、专业设置、课程设置、科学研究、社会服务、文化传承等诸方面发生了由“服务经济建设”向“全面服务经济社会”的理念变革。

    同时,树立了依法办学的教育发展理念。改革开放以来,国家相继颁布了《义务教育法》、《教育法》、《教师法》、《高等教育法》等法律,并颁布了《中国教育改革发展纲要》、《中国教育振兴行动计划》等纲领性文件,为我国地质教育的发展提供了充分的法律依据和战略指导思想。

    记者:从1999年开始,我国高等地质教育办学规模大幅攀升。同时,全球化进程加深,中国经济社会转型,对地质工作提出了新的更高的要求。在这样的形势下,学校在学科设置、专业设置、课程设置、教学内容、教学方法等方面做了哪些改革?地学教育在理念上做出了哪些调整或创新?

    杜向民:随着我国进入大众化高等教育阶段,人才培养规格由原来的学术型变为“学术+应用+社会服务型”。这要求地质教育既要建设一支具有高水平理论研究和教学能力的师资队伍,又要关注大众化教育背景下学生的素质提高、知识汲取、技能获得、广泛的社会适应性等多样化诉求。因此,我们提出了“树立面向21世纪的中国地质教育”的理念与精神。

    首先是树立可持续发展的地学教育界理念。在教育内涵上,由传统地质学拓展到地球系统科学;教育目的升华到“人本关怀”、“永续发展”的高度;功能定位由狭隘的专业知识教育拓展到素质培养与创新能力提高的功能域;逐步突破单一的学校模式,衍生出远程教育、网络学习、终生学习等教育形式。

    其次要树立地球系统科学理念。21世纪,传统地质学的概念逐步被地球系统科学概念所取代,地球系统科学要求对地球物质客体各要素、各层次作整体观照。地球科学的知识体系变得空前繁复,衍生出大量的交叉学科和综合性学科。人类对地球系统的认知层次不断深入,要素与关系、功能与结构分析不断精细,过程预见日益准确,整体观照日益全面。因此,我们要高视点、大视野地审视地学对象与问题,多角度多知识域审视地学对象与问题,多层次审视地学对象与问题,注意地球物质客体要素的多元多样性、结构的多层多重性、要素与层次间的互动互馈性,注意在过程中由迭代所引起的非线性关系,用最佳手段获取科学事实,用现代数理方法及高性能计算机整理、分析科学事实,用前沿理论解释科学事实。

    记者:老一辈地质工作者的奋斗历程无疑令人敬佩,也是一笔宝贵的精神财富。但与过去相比,现在形势与条件毕竟不同了。我们该怎样教育年轻的地质工作者?

    杜向民:地质工作的性质决定了地质工作者常年跋山涉水、风餐露宿,在人迹罕至的地方艰苦奋斗,甚至牺牲生命,这就需要一种“到艰苦地方去”的献身精神。读过《温家宝地质笔记》的人应该对这句话印象深刻:“我在毕业的时候曾写过两份血书,要求自愿到西藏去,青年人只要坚持自己的理想和信念,就一定能取得成功。”解放初期,中国地质人正是凭借着这种“哪里需要哪安家”的献身精神,才有了一个个矿藏、油田的发现,才有了一份份基础地质研究报告的完成,才有了新中国建设事业的迅速发展。

    要坚持社会主义办学方向、立德树人的发展理念。党的十八大明确提出“把‘立德树人’作为教育的根本任务”。十八大以来,习近平总书记高度重视培养什么人、怎样培养人这一根本问题,反复强调落实“立德树人”、培养中国特色社会主义事业的合格建设者和可靠接班人。社会主义核心价值观占据着真理与道义的高地,最能给青年学生以正确的人生引导和智慧启迪。尤其是在市场经济社会背景下,地学类专业因其职业去向的野外性、流动性和艰苦性,对学生进行理想信念教育和艰苦奋斗精神教育就显得尤为重要。

    此外,强化实践教学,对于培养学生野外工作能力和吃苦耐劳品格具有重要的意义。中国地质奠基者之一的翁文灏先生曾言:“科学之为物,阙道惟二:一曰观察事实,二曰推原始终。地质学,科学中之后起者也;吾国地质尤世界言地质者之新进也。欲图斯学之进步,亦惟有担斧入山,披荆棘斩榛莽,以求益吾事实上之知识而已。”中国早期地质教育十分重视实践教学,以地质研究所为例,学生在校3年,共安排11次野外实习,累计天数达106天。

    记者:习近平总书记在全国科技创新大会上提出了我国科技事业发展的目标:到2020年时,使我国进入创新型国家行列;到2030年时,使我国进入创新型国家前列;到新中国成立100年时,使我国成为世界科技强国。地质教育要肩负起这样的重任,需要树立怎样的大局观?

    杜向民:我们要牢固树立建设世界一流地学教育的发展理念。地学教育要创建世界一流大学和一流学科,一是要确立一流的地学教育观,引领行业和社会的发展;二是要建设一流的师资队伍,特别是一流的学术领军人才队伍;三是要建设一流的大学发展环境,特别是制度环境;四是要具有一流的教育培养能力和水平;五是要具有一流的科学研究能力和水平。

     

    地球科学与文化研讨会现场

    同时,在地学教育推进一流大学和一流学科建设中,要继续传承和弘扬“三光荣”精神,以自强不息、艰苦奋斗为底蕴的“三光荣”精神,将会日久弥新,成为不可或缺的精神动力。地学教育、地学人才的培养能不能过得硬,除了知识和物质技术要素之外,这是不能缺少的精神之“钙”。

     

    中国地质教育理念与精神的百年嬗变

    中国地质调查局南京地质调查中心承担的江西1:5万罗溪、黄沙楼、石门楼幅区域地质矿产调查 项目始自2013年,历经近25个月的野外工作,完成了1:5万区域地质矿产调查1322平方千米、1:1万土壤剖面测量30千米、1:5万水系沉积物测量1322平方千米以及槽探2000立方米,测制1:5000地质剖面47千米和1:2000地质剖面33千米,全面超额完成了野外主要实物工作量,同时采集水系沉积物样品近6400余件,其他各类岩石样品1200余件。日前,华东项目办组织专家对该项目进行了野外验收。

    专家组采取室内资料检查和野外抽查相结合的方式进行检查。在听取项目组的详细汇报并抽查各类地质资料(包括野外地质路线、实际材料图、实测剖面、岩矿测试等)和质量记录的基础上,专家组野外现场检查了石门寺大湖塘钨矿区、新元古代黄坳复式岩体及双桥山群沉积岩剖面等。

    专家组一致认为,项目在以下五个方面取得明显的阶段性成果: 

    1.通过野外地质调查和资料整理,进一步划分了测区地层系统,查明了各岩石地层单位空间展布、物质组成及沉积环境;

    2.在测区原安乐林组中新发现一套海底扇砾岩,同时对双桥山群进行了碎屑锆石年代学及物源初步分析; 

    3.对测区九岭岩体进行了详细解体,划分了侵入体填图单元,基本查明了各侵入体的岩石类型、空间分布、规模、围岩蚀变及矿化特征等,对区内褶皱、断裂等构造进行了调查,基本查明了各构造形迹空间展布、规模、性质及多期活动性; 

    4.在新元古代地质体中新识别出何市-昆山近东西向韧性剪切带,同时对测区内的硅化蚀变带进行了详细填绘,并在盘溪水库东侧新发现新元古代修水组推覆于南华纪莲沱组之上;

    5.初步编制了铜、铅、锌、银、金、钨、钼、锡等20个元素地球化学图和异常图,圈定综合异常24处,新发现月山下金、黄泥塘锑等矿化点。 

    专家组对该项目三年来的野外调查工作质量和取得的阶段性成果给予了充分肯定,对存在的问题亦提出了中肯的修改建议。最终,“罗溪幅”野外验收被评为优秀级,“黄沙楼幅”与“石门楼幅”被评为良好级。

     

     

    江西1:5万罗溪、黄沙楼、石门楼幅区域地质矿产调查通...

      

    10月25日,中国地质调查局向首批地质科技人才工程4名“李四光学者”和18名“杰出地质人才”颁发了证书,,中国地质调查局青岛海洋地质研究所吴能友副所长(主持工作)获首批“李四光学者”(急需紧缺高层次人才)称号。
        吴能友主要从事海洋地质与环境、海洋区域构造和动力学、石油天然气和天然气水合物资源调查研究,现为青岛海洋所二级研究员、博士生导师。曾先后主持国家863、973、国际合作重点科技计划、国家基金和国土资源部、中国科学院、广东省等省部级科研项目30多项,多次组织和参加海洋地质地球物理调查航次;曾先后获得中国地质调查局第一批优秀中青年人才、国土资源系统十佳科技工作者、国土资源十五科技工作先进个人、广东省劳动模范、科学中国人2006年度人物、中国科学院广州分院优秀导师等称号,是中国科学院2009年度百人计划入选者。

        以问题为导向,注重解决实际资源环境和基础地质问题

        吴能友时刻注意研究工作的问题导向,并将解决关键科学问题作为科学研究的重要导向。他凭借先进的探测技术,首次发现了南海 “冷泉”喷溢形成的巨型碳酸盐岩,证实了南海北部陆坡浅表层存在天然气水合物,取得了我国海域天然气水合物资源调查评价的突破。
        同样,他在主持国家863计划“天然气水合物探测技术研究”项目实施和主持编制我国海域水合物试采实施方案过程中,也始终把解决关键科学问题置于首要目标。他主持完成的国家863计划“天然气水合物探测技术”项目以如何快速探测天然气水合物、如何有效识别天然气水合物为核心,瞄准国际前沿技术,开拓创新,组织开发具有我国自主知识产权的关键技术10多项,形成了天然气水合物地震识别、地球化学探测、资源综合评价和保真取样技术系列。通过12次各项创新技术的陆地和海上试验及实际应用,项目组将研究开发成果推广应用于南海北部实际天然气水合物调查中,为国家专项海洋天然气水合物的钻取做出了突出贡献。

        以服务为宗旨,注重研究成果的实现转化应用和有效服务

        服务国家能源资源安全保障是部局确定的五大需求之一,天然气水合物作为新型能源资源,在基础研究的基础上进行试采对保障我国能源安全具有重要战略意义。吴能友时刻重视天然气水合物研究的应用服务价值,把服务保障国家需要作为工作宗旨,不断提升调查手段和研究水平。
        吴能友在协助组织实施2007年水合物钻探航次过程中,始终围绕服务国家需求理念,不断调整调查研究思路,开创性地将自主研发的天然气水合物探测技术应用于实际水合物资源调查评价,提升了技术水平,提高了数据精度,扩大了资源远景,缩小了勘探靶区,并首次钻探获取水合物实物样品。国家863计划专家组给予了高度评价,认为该项目实现了自主创新,研制的设备为寻找天然气水合物提供了新的技术方法和调查手段,提出的新技术为我国天然气水合物资源远景区的评价和靶区井位的选择提供了科学依据,研究成果在实际生产中得到了应用,提高了天然气水合物调查的精度和质量,为未来天然气水合物的试采提供了技术支撑,研究成果整体达国际先进水平。

        以创新为动力,注重理论创新和技术方法研究

        “问渠那得清如许,为有源头活水来”,,创新永远是推动科学研究走在世界前列的不竭源泉。吴能友在科研工作中注重加强基础理论和调查技术方法创新能力,在继承前人研究成果的基础上,创新性地提出了水合物成藏和运聚体系理论,并应用于南海北部陆坡水合物控制因素和成藏机制研究,指导了2013年钻探目标优选,在2013年天然气水合物钻取中起到关键作用。
        组织团队首次开展基于南海北部实际储层特性的水合物开采实验和数值模拟,在新型的开采井设计条件下,以天然气水合物分解效率和气体产能为绝对标准,以产水量和气水体积比为相对标准,进行单一垂直、水平井降压法、注热发、热吞吐法天然气水合物开采潜力研究和经济性评价,并创新性地提出了天然气水合物开采潜力评价地质指标,为南海北部天然气水合物开采方法优选提供了科学依据。

        以人才为核心,注重人才培养和团队建设

        科研路上,单打独斗必将行之不远,团队合作,互通有无,交叉融合,才能形成合力,实现共赢。吴能友非常重视人才团队建设,注重研究团队的专业交叉、梯队优化工作,在短短七年的时间里,组建了一个多学科交叉、梯队有序的多尺度融合的42人天然气水合物研究团队,涵盖了天然气水合物的基础物性—成藏与评价—开采技术—应用技术等各个环节,并将该团队成功发展为我国天然气水合物基础理论研究和技术创新的核心力量之一。
        另一方面,吴能友还非常重视加大对青年人员的培养和使用,甘当人梯,不与争利。在科研论文发表中,指导鼓励青年科技人员甘为人前;在项目申请中,推荐青年科技人员勇于尝试;在具体工作中,主动为年青人创造机会。在他的大力推动下,团队成员中,有1人获得国家杰出青年基金,3人入选中国科学院百人计划,1人获得中科院优秀博士论文,2人获中科院院长特别奖,2人获中科院院长优秀奖。
        七年来,他还作为第一导师,累计培养了博士、硕士研究生16人,指导出站博士后1人,为中国天然气水合物的人才培养做出了杰出贡献。
        入选中国地质调查局首批“李四光学者”(急需紧缺高层次人才),既是荣誉,更是责任。接过荣誉证书,吴能友表示,站在新的起点上,他将以更加高度自觉的大局意识和极端负责的态度,严实相成,,敬业担责,为服务国家能源资源安全和国土资源中心工作,推动我国海洋地质调查事业发展做出更大贡献。


     

    执著创新 服务国家
    所在单位:中国地质科学院矿产资源研究所
    完成人员:毛景文、谢桂青、程彦博、于金杰、陈懋弘、袁顺达、赵海杰、吴胜华、段超、李宝龙等
    项目来源:国家自然科学基金委员会、科技部、国土资源部、中国地质调查局及企业项目
    起止时间:2004年-2014年

    主要进展

        华南地区中生代矿产主要集中在长江中下游地区及邻区和华夏地块及邻区,两个地区成矿作用既有一定差别,也有必然的内在联系。

      1. 提出华夏地块及邻区中生代金属矿产分布规律  时间分布规律:鉴别出中生代成矿存在三期大规模成矿作用,其形成时代分别为230-210 Ma, 170-150Ma和120-80Ma。三大成矿事件的两个重要转折期分别为170 Ma和135 Ma。空间分布规律:发现晚三叠世壳源稀有和钨锡矿床呈东西向分布,170-160 Ma形成的斑岩-矽卡岩铜多金属矿床(地幔来源为主)沿钦杭带分布,160-150 Ma形成的花岗岩有关钨锡矿床(地壳来源)集中出现在南岭中部,而同时代的中低温锑金矿出现在钨锡矿区的北西侧; 120-80Ma形成的铜铅锌锡金多金属矿产(地幔和地壳两种来源)分布在大陆边缘一系列伸展盆地中。

      2. 提出长江中下游地区及邻区中生代金属矿产分布规律   时间分布规律:鉴别出两期大规模成矿作用,其形成时代分别为148-137 Ma和135-123 Ma。空间分布规律:查明在148-137 Ma 期间于长江中下游隆起区形成5大斑岩-矽卡岩铜金铁钼矿集区,其南侧为江南古陆北部的斑岩-矽卡岩型钨矿带,两者同时代,空间上平行展布。在135-123 Ma期间于宁芜和庐枞盆地两个盆地形成一组玢岩铁矿及其相关的金矿。

      3. 厘定华南地区中生代成矿背景  厘定华南两大地区中生代矿产具有统一的成矿背景,即晚三叠世壳源稀有和钨锡矿床形成于华南与印支地块的碰撞及碰撞后环境,在造山带钨锡矿及其花岗岩体明显遭受挤压变形,在板内矿床未发生变化。170-135Ma期间Izanagi板块斜向大陆以低角度或平板俯冲,形成多个区带不同类型矿床组合。135-80Ma Izanagi板片运动方向发生变化,由斜向俯冲改变为几乎平行大陆边缘走滑,导致大陆发生伸展,绝大多数矿产聚集在一系列走滑拉分盆地。如果后俯冲的残留板片重熔形成的岩浆岩,与之伴生为斑岩铜钼金矿或玢岩铁矿;如果是地壳重熔形成的岩浆岩,与之伴生为锡矿床。因此,在这种特殊的构造背景下不同来源的矿产组合,同时产出于同一盆地内。

      4. 发现华南两条斑岩-矽卡岩型铜多金属成矿带和斑岩钨矿带成矿的内在联系  不同于南美大陆边缘岩浆弧斑岩铜矿分布特点,华南两条斑岩铜矿带呈NE走向分布,出现于三大构造单元之间(即华夏地块与杨子克拉通,杨子克拉通与秦岭-大别造山带之间)。研究提出俯冲板片在构造单元之间被撕裂,形成斑岩铜矿带,这是欧亚大陆中生代斑岩铜矿形成机制的最大特点。
    长江中下游铜矿带与其南侧的江南古陆钨矿带同时代平行产出是全球最具特色的矿产分布现象,此次研究发现两者同一构造事件的产物,均受撕裂俯冲板片的制约。由俯冲板片重熔产生的岩浆形成了斑岩-矽卡岩铜矿带,而当软流圈上升到上地壳,引致重熔形成壳源花岗岩和有关的斑岩-矽卡岩型钨矿带。

      5. 初步揭示了华南巨型矿产分带的“世纪之谜”   上一世纪20年代,我国著名地质学家翁文灏先生发现华南以南岭为核心,存在一个巨型的矿产分带,即从南岭向西北有W-Sn-Mo-Bi  → Cu-Pb-Zn → Sb-Au矿产分布现象。该问题的发现和提出已经成为“世纪之谜”。此次研究提出在170-160 Ma期间,低角度俯冲板片沿钦杭古结合带发生撕裂,形成斑岩-矽卡岩型铜多金属矿带,接着于160-150 Ma在钦杭带东部的南岭中部出现一个板片窗,软流圈直接上涌到上地壳,导致上地壳重熔形成大规模壳源花岗岩和有关的钨锡矿产。同时,由于板片窗导致区域温度上升,引发流体系统从高温区向西北的中低温区长距离运移,并在盆地中卸载形成了中低温锑金矿产。由于高温区与中低温区之间横跨钦杭成矿带,因此显示出翁文灏先生发现的巨型成矿分带。实际上,该巨型成矿分带是160-150 Ma成矿事件与170-160 Ma成矿事件复合在一起的产物。

      6. 提出矿床组合模型,推动找矿勘查取得重要突破   基于系统工作,研究提出多组矿产资源组合模型,推动了区域找矿勘查取得重要进展。例如,发现大陆边缘白垩纪中期盆地内多来源矿产资源的成矿规律后,提出盆地成矿的矿床组合模型。运用模型开展找矿预测和他人运用模型开展找矿勘查,均取得了显著地效果。

      国内外影响:在研究过程发表科技论文200余篇,其中SCI检索论文88篇(含国际刊物SCI检索论文40篇。这项成果在不仅影响了中国,也影响了世界。迄今为止,论文的SCI引文2300余次,CSCD引文4000余次,10篇论文在我国多个著名刊物《矿床地质》、《岩石学报》、《地学前缘》、《高校地质学报》、《中国地质》和《中国科学》中的点击率和引用率名列前茅,在国际矿床学界两个著名刊物《Mineralium Deposita》和《Ore Geology Reviews》中,3篇论文在2014年的引文率排名第一或名列前茅。更重要的十多篇论文被当今国际最著名矿床学家Richard Sillitoe, Richard Goldfarb 和Franco Pirajno在撰写专著和综述性论文时大量引用,并称为对太平洋西部大陆成矿提出了新认识和新思考。


    华夏地块及邻区中生代矿产分布规律图


    长江中下游地区及邻区中生代金属矿产成矿动力学模型图
    1-7 华南地区成矿规律与成矿背景
    兴国县春江村滑坡分布及专业监测部署图。

    在兴国县崇义村地灾监测预警示范点安装的监测仪器。
     

    江西省赣州市兴国县和宁都县位于赣江上游,县域内地形起伏明显,地貌以丘陵山地为主,“七山一水一分田,一分道路和庄园”是其自然风景的真实写照。因受复杂地质条件和丰沛降雨的自然因素影响,以及居民点切坡建房等人类工程活动影响,兴国县、宁都县地质灾害防治形势严峻。

    地质灾害详查结果显示,兴国县地质灾害及隐患点共计2707处,宁都县地质灾害及隐患点共计1642处,受威胁群众达3000余人。对已有的地质灾害隐患点的管控,两县均以宏观的巡查和排查工作为主,缺乏专业、科学的地质灾害监测预警。

    2018年,为贯彻落实自然资源部部长陆昊在中国地质环境监测院调研时的讲话要求,自然资源部中国地质调查局加大中央财政预算在地质灾害监测预警技术研发方面的投入力度,部署了地质灾害监测技术集成与应用项目,由中国地质调查局水文地质环境地质调查中心承担。2019年,水环中心地质灾害监测技术集成与应用项目组根据兴国、宁都两县地质灾害隐患点险情及地质灾害防治管理急需程度,选取7处险情较重的滑坡点开展了监测与预警示范工作。

    项目组自5月18日进场建设,先后投入一体化GNSS监测站、地表裂缝位移监测站、土壤含水率监测站、雨量监测站、野外视频监测站共计8套专业设备,实现兴国县东村乡春江村师木组滑坡、宁都县赖村镇老嵊场村马路组滑坡全自动实时监测,在兴国县东村乡澄江村、赖村镇岩北村等4处滑坡点投入13套滑坡预警伸缩仪群测群防设备,可实现电话、手机短信、微信三种方式发布预警信息。

    以兴国县春江村滑坡专业监测示范点为例。2015年5月19日,受强降雨影响,春江村师木组发生滑坡险情,虽然未造成人员伤亡,但对三栋民房、17名村民造成威胁。项目组通过调查发现,春江村师木组滑坡以居民屋后切坡为边界,滑坡后缘至斜坡顶部形成凹地,滑坡隐患体长约87米、宽约43米,前后缘高差约20米。根据滑坡的物质组成和破坏方向,项目组将滑坡分为岩质切坡变形区、主变形区和滑坡区。其中,岩质切坡变形区边坡暂无大裂缝、大位移,但在一级台阶坡面的中部区域出现了受应力挤压而形成剪切破裂面,处于缓慢蠕变阶段。主变形区在斜坡的中上部,残坡积土以蠕动变形为主,向切坡方向滑动,形成凹地,并沿南北方向发育长约15米、高约1.5米的裂缝陡坎,处于匀速变形阶段。滑坡区位于南侧切坡,长约15米、宽10米,前后缘高差15米,滑坡方量约200立方米。

    根据滑坡地质环境、变形特征与成因等因素,项目组在斜坡顶部布设了雨量监测站及GNSS地表位移基准站设备,在岩质变形区和主变形区沿切坡阶梯平台布设了4套GNSS地表位移监测设备,针对主变形区的裂缝陡坎布设了裂缝位移计,在切坡底部安装了视频监测设备。这些设备采用太阳能供电,通过4G网通网络传输数据,实现了监测数据的定时采集回传或实时采集回传。预警信息通过手机微信平台、短信、电话等方式可直接发送至地质灾害群测群防员和受威胁群众。由于滑坡区为残坡积土滑动,距离居民房屋较远,因此未设置监测仪器。

    值得一提的是,项目组在兴国县东村乡澄江村井下组安装的滑坡预警伸缩仪,在安装完成后的第二天即实现成功预警。

    6月9日,兴国县境内普降暴雨,东村乡澄江村井下组滑坡隐患点出现险情。7时47分01秒,前一天刚刚安装的澄江村井下组滑坡2#滑坡预警伸缩仪在微信平台上发布预警信息。8时,滑坡发生第一次滑动,滑坡体冲毁居民房屋窗户,滑入一楼客厅。10时25分03秒,1#滑坡预警伸缩仪发布预警信息。其后至中午时分,滑坡先后发生两次滑动,滑坡体堆积至房屋后墙,淤积2米多高。尽管险情重重,但由于预警信息发布后居民防范及时,未造成人员伤亡。

    此次滑坡预警信息在滑坡灾害发生前10余分钟发出,做到了准确预警,有效避免了人员伤亡。6月10日,项目组人员赶赴滑坡现场,对两处滑坡伸缩仪进行了重新调试与预警阈值设定,并对有关人员就滑坡伸缩仪的预警原理和使用方法进行了现场培训。

    截至目前,2处专业监测点与4处群测群防监测示范点平稳运行,严密监视着地质灾害隐患点的一举一动。

    预警信息提前10分钟发出

    “海马”号深海遥控水下机器人是“863”计划海洋技术领域“4500米级深海作业系统”重点项目的研制成果,也是我国“十二五”深海技术装备重大科研成果,实现了我国在大深度无人遥控潜水器自主研发领域零的突破。自2015年正式投入海洋地质调查应用以来,已连续多年顺利完成多项任务,取得了在南海北部陆坡首次发现“海马冷泉”、成功打捞大型设备等具有里程碑意义的重大成果,填补了多个调查领域的空白。

    正如“海马”这个名字一样,它既像一匹踏实勤劳的骏马,驰骋于大洋深处;又像中国海洋调查事业中一匹“黑马”,带领着科研人员屡建“大功”,是科研成果迅速转化的优秀典范。

    “海马”号一举成功

    自然资源部中国地质调查局广州海洋局技术方法所ROV技术室副主任陈宗恒向记者介绍说,自20世纪50年代美国人把摄像机密封起来送到海底开始,世界上在无人遥控潜水器领域的研发使用已有了半个多世纪的历程,而我国才刚刚起步。为了打破这一海洋探查和资源开发关键技术装备被少数发达国家垄断的局面,国家863计划海洋技术领域于2008年启动了“4500米级深海作业系统”重点项目,主要任务就是研发实用化的作业型4500米无人遥控潜水器。

    这一项目由广州海洋局牵头,联合上海交通大学、浙江大学、海洋化工研究院、同济大学和哈尔滨工程大学等单位,历经6年,最终突破了深海无人遥控潜水器核心技术。2014年,“海马”号三次下潜到南海中央海盆最深处4502米的海底,圆满完成了预定的海试作业任务,并通过了114项考核指标的现场考核和海试验收。

    陈宗恒回忆起这个过程直叹不容易。当时,国内大深度作业型ROV的研发尚属空白,基本无经验可循,项目组的中青年技术力量缺乏深潜器相关研究基础,只能从零开始。ROV系统要在4500米的深海工作,每个零部件都要适应高压力和腐蚀性的工作环境,任何一个环节的缺陷都可能成为致命弱点。而在材料和工艺方面,国内的技术水平存在先天不足的缺陷,每一根电缆、每一颗螺丝都有可能影响到整个系统的运行,成千上万根电缆和螺丝都要一一挑选和测试,系统设计更不用说,一个拳头大小的耐压密封灯罩都要经过十多轮的设计和改进才能最终满足使用要求,难度可见一斑。

    6年间,团队成员翻译和查阅文献超过1000篇,进行了大大小小上千次试验。作为广州海洋局主要参与“海马”号研发的工作者,陈宗恒驻扎上海交通大学项目组累计时间长达3年。最终,这套系统的国产化率超过了90%,突破了4500米作业级无人遥控潜水器控制系统、重型升沉补偿器、4500米级浮力材料、4500米级升降装置和系列化作业工具等核心技术,不仅打破了国外的垄断,还达到了国际同类产品的先进水平。

    陈宗恒谈到,“海马”号具有国际上所有无人遥控潜水器的常规功能,能够应用于海洋工程、救助、打捞、考古和海洋观测、科学考察作业等众多领域。通俗来说,如果我国海域发生了类似2010年墨西哥湾海上钻井平台爆炸导致的严重海上漏油事故,“海马”号能够像当时起到关键作用的无人遥控潜水器那样潜入水下执行艰巨复杂的长时间排险作业任务,制止原油泄漏。如果要打捞某个沉到海底的飞行器,“海马”号有能力执行如1999年7月在大西洋海底打捞自由钟7号同样的任务。最值得一提的是,“海马”号能够进行清晰的海底拍摄,并通过电缆光纤实时回传高清图像。“就像在大洋深处长了一双眼睛一样,可以根据看到的内容进行高效率的作业。”

    “海马”号在“海马冷泉”进行取样(上图为贻贝,下图为碳酸盐结壳)

    强化深海作战力

    “从立项到设计,从模型到设备,六年努力,‘海马’号一举成功,达到世界同类深海遥控潜水器的技术水平。这是我们自己研制的,驰骋在我国大洋深处的骏马。”陈宗恒动情地说。

    陈宗恒介绍,深潜器是挺进深蓝最重要的技术装备手段,深海遥控潜水器是世界上数量最多、技术最成熟、应用最广泛、类型最复杂、最经济实用、功能最强大的一类潜水器。与载人潜水器相比,深海遥控潜水器具有无可替代的优势:一是适应性强、功能强大,几乎可以应用于所有海洋开发活动,受海况和海底环境影响小,推进系统和机械手功率大,覆盖海底作业链各个环节,在海洋地质调查中应用前景广阔,可大幅提升调查能力;二是作业灵活、经济高效,可根据不同的海底作业任务进行功能扩展配置,收放便捷,不需要专门支持母船,占用甲板空间和作业人力等资源少,建造、运行和维护成本低;三是无载人风险,可在母船实时遥控操作,不需水面工作艇支持;四是能够长时间驻留海底,母船通过脐带缆提供电能,可无限时地执行高强度、复杂的海底定点作业任务。

    “海马”号的优势显而易见。但是,目前美、日、俄、法等国家已经拥有从先进的水面支持母船到可下潜3000至11000米的潜水器系列装备。“海马”号是不是已经落后?陈宗恒解释,海底4500米的深度可以覆盖我国98%的海域,以及绝大部分国际海域多种资源富集区。研制这一深度级别的深海作业系统,能够满足目前我国深海探查和作业的需求。

    2015年3月,“海马”号随母船“海洋六号”开赴南海,对海底“冷泉”活动和与天然气水合物赋存相关的微地貌特征展开勘查。陈宗恒介绍,“海马”号第一次下潜就取得了重大发现,在南海北部陆坡西部海底首次发现了与天然气水合物相关的双壳类生物群、甲烷生物化学礁、碳酸盐结壳、菌席和气体渗漏等活动性“冷泉”标志,获取了高清视频和实物样品,同时记录了海底温度异常和超高甲烷含量异常。“海马冷泉”是在我国管辖海域内由我国自主研发的深海高科技探查装备第一个发现的海底活动性“冷泉”,这充分证明了“海马”号强大的作业能力,该“冷泉”也因此被命名为“海马冷泉”。

    2018年4月底,广州海洋局“海洋六号”科考船与中国科学院深海科学与工程研究所“探索一号”科考船分别搭载“海马”号和“深海勇士”号,对南海珠江口盆地西部海域“海马冷泉”区进行联合科学考察。期间,“海马”号开展对海底“冷泉”的综合探查及取样作业;“深海勇士”号查明海底“冷泉”的分布范围、区域性特征、地形特征,并进行取样等作业。这次联合科考取得了“一加一大于二”的超预期多方面科学技术成果,为国产深海技术装备的业务化运作起到了先行示范作用。

    这几年来,“海马”号马不停蹄拓展功能,强化深海作战力,“‘海马’号一次下潜可以完成结壳取样、海底钻探、生物取样、海底摄像、测流、声学测厚等多种作业,功能非常强大,海马’号的作业工具已经武装到了牙齿。”陈宗恒说。

    “大海捞针”不再是难题

    “海马”号不仅应用于南海的调查作业,更远赴太平洋,在太平洋海山区开展富钴结壳资源调查活动。

    大洋调查与南海调查作业最大的区别是远离国门,出现故障只能自力更生解决。2015年6月11日,“海马”号第一次大洋试潜,前右垂直螺旋桨就出现了液压油渗漏的故障。作业人员顶着烈日仔细检查每一处可能的故障点,只用了不到两个小时就排除了漏油故障。然而在接下来的潜水中,“海马”号又出现了漏水的警报。检查和维修再次上演。此番征程,“海马”号利用携带的作业工具完成了对海底多金属结核样品和生物样品的抓取,获取了大量的高清晰海底视频资料。这是我国首次成功将自主研制的4500米级无人遥控潜水器应用于富钴结壳合同区调查,填补了我国在海山区资源和环境调查手段方面的一项空白。

    在随后的大洋调查中,“海马”号配备了结壳钻机、强力爪、温盐传感器、富钴结壳实时在线测厚系统等调查设备,成功实现了近海底高清视频拍摄、声学在线实时测厚、定点精确岩芯取样等多项海底任务,并成功实现了中国ROV第一钻,开展了国内首创的富钴结壳声学测厚工作,创造了我国深海作业的多项新纪录。

    此外,“海马”号“大海捞针”的本领同样令人刮目相看。科考人员将生物诱捕器和海流探测设备搭载至海底,进行精确布放,待海底作业任务完成后,根据布放的定位点,成功搜寻,再操纵ROV机械手通过自制的带缆挂钩轻松勾住布放设备,整个动作一气呵成。借助高精度水下定位系统和图像声呐搜索系统,以往令人望而却步的“大海捞针”不再是难题。

    “海马”号经过多年的大洋矿产资源调查,以及不断的技术升级,逐步形成了基于ROV作业平台,集高清光学视像、高频声学厚度探测、强力爪和钻机等多种取样工具为一体,适用于富钴结壳精细探测的技术方法体系,大大提高了富钴结壳探测效率和精度,展现了ROV在大洋科考中强大的工程应用能力。

     

    驰骋在大洋深处的骏马