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    编者按 :在群山褶皱间丈量山河,在岩层深处探寻宝藏,有这样一群人,他们以罗盘为笔、以岩心为纸,将青春与热血镌刻进祖国的地质脉络——他们是地矿行业最平凡的坚守者,也是新时代地质精神最生动的诠释者。《中国矿业报》特开设“平凡人 平凡事”栏目,深入挖掘新时代地质精神的富矿,全方位展现新时代地质工作者的风采,大力弘扬“爱国奉献、开拓创新、艰苦奋斗”的优良传统。

    他们,重任在肩、勇毅前行,用创新思路破解项目难题;他们,挥洒青春、追逐梦想,潜心做好项目运行;他们,以项目为家,以钻机为伴,全身心投身“地质报国”伟大实践。他们就是——中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心地表基质调查团队(以下简称“地表基质调查团队”)。正是因为有无数个他们,把个人的理想融入地表基质调查工作中,才让个人奋斗与廊坊中心高质量发展实现“同频共振”。

    勇担使命 创新思路破解发展难题

    宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。地表基质调查团队“带头人”侯红星的成长之路与野外工作紧密联系在一起。参加工作28年以来,他的足迹遍布红庄矿区、南坪矿区、西北沿边、华北山前平原、东北黑土地、东南海陆过渡区等。这些年,他潜心钻研业务、勇于探索创新,不仅是团队的“带头人”,更成为大家心目中名副其实的行业“带头人”。

    侯红星(图中)与同事进行技术研讨 

    2022年以来,侯红星带领地表基质调查团队完成东北黑土地地表基质调查任务,取得一系列重要成果。2024年,他承担黄淮海地表基质调查任务。每天清晨,侯红星总是急匆匆赶往办公室,在同事们眼中,他总是那么地忙碌。他不仅要带领团队成员完成地表基质调查任务,还要到所属三级项目进行指导,帮助解决项目重大技术难题、拓展技术骨干工作思路、助力干部职工成长成才。深夜,月亮早已悄然爬上树梢,但技术室内的“战斗”还未停止。走近一看,原来是侯红星和团队骨干成员还在一起挑灯夜战,资料整理、数据分析、成果小结......大家早已经忘却了时间。

    侯红星常常说道:“地表基质调查是一个全新领域,没有成熟经验可借鉴,更没有成形规范可遵循。我们要拿出‘敢为天下先’的创新精神,在实践中大胆探索、奋力开拓,才能在业务发展的新赛道实现领跑地位。”正是凭借这种“踏实肯干、埋头苦干、科学巧干、真抓实干”的精神,侯红星带领团队出色地完成了一轮又一轮地质调查任务,为转改队伍业务转型拓展交上了一份又一份优秀的政治答卷。

    深耕细作 带领团队扎根野外一线

    在地表基质调查团队中,王伟凭借扎实的专业能力和勇于开拓的创新精神,迅速成为团队的核心骨干。作为全国海岸带地表基质调查的先行者,他长期扎根野外一线,始终牢记“一家人、一条心、一盘棋、一起干”的工作理念,顶烈日、踏滩涂、斗风浪,用青春书写无怨无悔的时代答卷。

    2021年,王伟担任长三角宁波地区地表基质调查项目负责人,带领团队成员从燕赵大地跨越千里奔赴宁波地区,率先打响了全国首个海陆过渡区地表基质调查“攻坚战”。 

    滩涂取样

    面对新形势、新任务、新挑战,王伟没有退缩,迅速调整心态,带领团队成员开启“白加黑”“5+2”的工作模式,白天“翻山越岭”采集样品,晚上“灯火通明”整理数据。2023年8月,项目进入滩涂区取样攻坚阶段,这片介于海陆之间的特殊地带,环境极其复杂险恶,松软的淤泥深可没膝,稍有不慎便会深陷其中;40摄氏度的高温下,毫无遮蔽的滩面热浪灼人,瞬息万变的潮汐,更让安全作业时间极为短暂。面对如此艰难的时刻,王伟第一个站出来坚定地说:“我是党支部书记,这项工作由我来执行。”此后,他带领调查小组,顶着酷暑每天往返滩涂四五趟,历经一个多月的艰苦奋战,终于啃下这块最难啃的“硬骨头”,完成滩涂区取样任务。

    如今,为守护国家“粮仓”安全,王伟再次主动请缨,率领团队奔赴苏北平原,投身于地表基质调查支撑粮食安全与生态保护的新征程。

    成长的路上没有捷径,唯有脚踏实地,默默耕耘,收获才会青睐你。”王伟是这样说的,也是这样做的,参加工作12年来,无论担任何种岗位、身处怎样环境,他都始终以身作则、率先垂范,带领团队成员取得一点又一点成绩,实现一个又一个目标,在平凡的岗位上实现自己的人生价值。

    无怨无悔 拼搏奋进勇当地质尖兵

    “做好革命一块砖,哪儿需要往哪搬。”这正是崔学朋参加工作11年来的真实写照。谈起这位皮肤黝黑,双手布满老茧“老兵”,大家无不为他吃苦耐劳、无私奉献的精神所折服。

    2022年4月,他不甘平庸,毅然决然加入地表基质调查团队。面对全新领域,他没有丝毫退缩,白天带领调查小组开展背包钻施工,晚上利用休息时间“恶补”专业知识,并积极向专家教授、技术骨干请教,专业技术能力得到较大的提升,逐步成长为堪当重任的技能人才。

    崔学朋(右一)与同事在野外进行背包钻施工 

    2024年5月,他跟随项目组来到江苏宿迁开展地表基质调查任务。盛夏的8月酷热得如同一个巨大的“蒸笼”,闷热的空气让人几乎喘不过气来。但这段时间又往往是野外工作的攻坚期,为了提升工作进度,他带领调查小组顶着烈日重复进行背包钻施工,找点、打钻、编录、取样、拍照,动作一气呵成。豆大的汗珠从他们被晒得黝黑的脸颊上不断滑落,身上的衣服一会儿便被汗水浸湿,紧紧地贴在皮肤上,手中的工具和钻杆被高温灼烧得滚烫,隔着手套传来难以阻隔的灼烧感。这种点位他一天要干七八个,衣服也在施工和转场过程中湿了干、干了又湿。这是一场与酷热的艰苦较量,更是一场检验责任和担当的考量。

    “每次开展野外调查,我们都要备好很多矿泉水,汗水虽然浸湿了衣衫,却浇不灭我们心中的信念与热情。”崔学朋笑着说。这些年,他不仅工作兢兢业业,更以项目组为家,每当同事在工作中遇到难题,他总是第一时间伸出援手,运用自己的知识和经验,同事们答疑解惑,在帮助同事解决问题的同时,也提升了自己的综合能力素质。如今,通过不懈努力和拼搏,他早已从青涩的“技术小白”成长为独当一面的业务骨干。

    窥一斑而见全豹,观滴水可知沧海。侯红星、王伟、崔学朋……他们只是廊坊中心700多名干部职工中的一份子。为了地质调查事业的高质量发展,无数像他们一样的干部职工,正埋头苦干、默默奉献、团结协作、拼搏进取,以实际行动践行新一代地质人的初心与使命。

    平凡人 平凡事| 一家人 一条心 一盘棋 一起干——记...

    “十二五”期间,在国土资源部及中国地质调查局的领导下,以大资料、大服务理念为引领,以创新地质资料管理机制与模式为驱动,依托汇交监管平台与委托管理系统,实现了成果、原始、实物地质资料三位一体管理,促进了全国地质资料业务体系建设。

    在2016矿业大会上,全国馆向参会企业集中展示了地质资料业务体系的主要组成及内容,使矿业企业了解地质资料接收、保管、服务工作流程与要求。2012年以来,部省两级国土资源主管部门及馆藏机构利用监管平台发放汇交凭证3.2万个、催交通知1.7万个,地质资料汇交量逐年提升,实现了全国地质资料汇交监管业务的常态化,保障了地质资料信息服务资源持续增长。同时,地质资料委托保管促进了油气、海洋地质资料信息化、规范化管理,打破了油气、海洋地质资料社会服务利用困难的坚冰。

    在本次矿业大会上,向社会发布油气地质资料目录数据40万条,同时向社会公布了35家地质资料委托保管单位联系方式。

     

       
    地质资料汇交监管平台及委托管理系统展板

     

       
    国土资源部储量司于海峰司长看望慰问全国馆展台工作人员

    矿业大会地质资料服务现场报导之——地质资料业务体...

    “海洋六号”科考船使用最新研制的6米深海岩芯取样钻机在西太平洋海底成功实现5.86米富钴结壳岩芯取样。

    “海洋六号”在南极开展多道地震勘探。

    近日,中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋六号”科考船在西太平洋实现了海洋地质调查多项突破:“海马”号在西太平洋富钴结壳矿区首次搭载ROV钻机作业,首次开展富钴结壳厚度在线声学原位探测,首次在富钴结壳矿区开展6米深海钻机应用……

    从多金属结核到富钴结壳,从热液硫化物到深海稀土资源,从南海到南极……几年来,广州海洋地质调查局“海洋六号”科考船和远洋调查研究团队秉持“科学、责任、和谐、进取”的科考精神,克服了常人难以想象的重重困难,不断开拓新领域,探寻深海大洋海底矿产资源,先后执行了10个航次的科学考察,总航程20万公里,历时近1000天,近600人次参加,谱写出中国远洋科学考察和深海资源调查的宏伟篇章。

    海底探宝,拓展我国资源战略空间

    深海蕴藏着地球上远未认知和开发的宝藏,目前已发现了多金属结核、富钴结壳、热液硫化物和深海稀土等矿产资源,成为世界各国竞相研究开发的对象。

    为了维护中国稀土资源大国地位和国际海底权益,2012年,中国地质调查局启动深海稀土资源前期研究。2013年,广州海洋地质调查局“海洋六号”船与远洋调查与研究团队率先在中太平洋开展了深海稀土资源调查,证实了深海沉积物中存在一种有别于陆地的“大洋型稀土”矿床类型。经过2014年~2016年的调查,在中、西太平洋分别圈定两个深海稀土资源远景区,潜在稀土资源量可观,并初步掌握了深海稀土资源分布特征,系统总结了一套行之有效的勘探技术方法。深海稀土资源的调查研究和深海稀土资源成矿远景区的圈定,为今后维护我国在国际海底区域海洋权益奠定了坚实基础。该成果也被评为2013年度中国地质调查十大进展之一。

    多金属结核富含钴、镍、铜、锰等重要的战略金属资源,自上世纪70年代末以来,我国主要在东太平洋开展了20多年的调查与研究,中国大洋协会于2001年成功获得了中国第一块多金属结核勘探合同区,之后经过十几年的调查与研究,查明了我国多金属结核勘探合同区的资源状况,确定了可能的试开采矿区,估算了合同区不同类型的资源量。

    2012年,“海洋六号”船执行中国大洋27航次科考任务时,在西太平洋海盆发现了大量高覆盖率、高丰度多金属结核,这些结核几乎均为非常完美的球状,且粒径较大,位于海底沉积物与海水界面较浅的位置;而之前发现的东太平洋多金属结核勘探合同区的多金属结核普遍为不规则的椭球状、碎屑状、菜花状、连生体等,大小不一,埋藏相对较深。海上现场对这些多金属结核进行化学元素分析,发现其钴元素高达0.5%,是东太平洋多金属结核钴元素的2~3倍,因此被称为富钴型多金属结核。

    2013~2016年,“海洋六号”船继续开展结核调查,并成功将多波束回波探测技术应用于结核勘探中,快速圈定了10多万平方公里多金属结核成矿远景区,初步估算了资源量,拓展了我国多金属结核战略资源空间。

    不仅如此,广州海洋地质调查局的海洋地质工作还很好地服务于我国的外交,为我国在大洋申请矿区奠定了重要基础。2011年,我国在西南印度洋成功获得第一块多金属硫化物勘探合同区;2014年在西太平洋成功获得第一块富钴结壳勘探合同区;2015年在东太平洋成功获得第二块多金属结核勘探合同区……截至目前,中国已经成为世界上同时拥有多金属结核、多金属硫化物和富钴结壳资源勘探合同区的国家之一。

    科技创新,构建一体化远洋勘探体系

    当今世界,海洋科考技术装备日新月异。广州海洋地质调查局远洋调查团队以科技创新为核心,不断探索新技术、新方法的应用,全面提升我国大洋资源及环境调查的能力和水平。

    “海洋六号”船是我国自主设计建造的一艘具有国内一流、国际先进水平的综合科学考察船,配置了先进的多道地震采集系统、深海水下遥控探测系统、全海深多波束测深系统、海底原位探测系统、水文调查系统等,安装了高精度的综合导航、水下定位和动力定位等多套系统和辅助设备,同时可为各种移动式调查设备提供测量和实验平台,能满足多学科、多手段综合调查要求。2009年10月入列后,广州海洋地质调查局迅速将“海洋六号”投入远洋调查之中,从2011年开始,已连续6年每年承担长达约200天的远洋调查任务。

    2014年,我国自主研发的 “海马”号无人遥控潜水器在“海洋六号”船通过海试验收。2015年,广州海洋地质调查局远洋调查团队将其应用于海山区富钴结壳资源调查,完成了对海底结壳和生物样品的抓取,获取大量的海底高清视频数据,填补了我国海山区资源环境调查手段的一项空白,提升了我国在这一领域的技术水平。

    此外,远洋调查团队还及时应用无人无缆遥控潜水器(AUV)、近海底声学深拖等一批高新尖海洋探测装备,获得了一大批高精度、高质量的野外调查资料,全面提升了我国远洋调查的能力和水平。他们紧跟国际技术发展趋势,不断革新技术方法应用,扩展“海洋六号”船配备的EM122多波束系统的用途,将多波束回波探测技术试验性应用于大洋航次调查中,大幅提高资源勘探效率,加速了我国矿区申请和区块优选进度。

    在茫茫太平洋开展科学调查,需要团队合作,船舶机械调查设备繁多、天气海况复杂,随时可能出现各种突发状况,困难极大、风险非常高。为合理组织安排生产,保障海上作业安全顺利,远洋调查团队多年来坚持规范管理,不断总结经验,对作业方法分门别类,制定作业流程,不断改进完善,逐步形成了一套依托于“海洋六号”船的远洋调查作业规程。

    重力柱状取样是远洋调查重要手段,其操作流程复杂,危险性高,起初需要十几人联合作业近一天才能完成一个站位,经过多年摸索改进,如今六七个人四五个小时就可以完成,安全性和工作效率都大为提高。

    “潜龙一号” 无人无缆遥控潜水器AUV是我国自主研发的高新设备,长约3米,重达数吨,系统复杂庞大,其收放流程和应急措施是考验作业母船和团队综合作业能力的两大难题。2013年~2014年,“海洋六号”作为作业母船第一次实施“潜龙一号”调查。AUV作业零经验的远洋调查团队科学组织、合理施工,成功实现了4级及以下海况潜器全天候安全布放与回收,成功率达到100%,为远洋调查大型设备收放作业提供了宝贵经验。

    通过对多种调查手段的综合运用,以及多学科专业技术力量的广泛融合,针对多金属结核、富钴结壳和深海稀土等大洋矿产资源调查,广州海洋地质调查局已形成了点、线、面相结合,以“海洋六号”船为依托,多学科、多方法、多手段立体化大洋矿产资源勘查技术方法体系。

    海底命名,维护中国海洋权益

    大海广阔无垠,但海水覆盖之下的海床并非同样平坦宽阔。海底地貌多姿多彩,既有地形平缓的平原,也有连绵起伏的海岭;既有高耸的海山,也有深邃的海沟。如同陆地的自然地理实体必须赋予名称一样,海底地理实体也应该赋予名称,也就是“海底命名”。

    对已确认的海底地理实体进行正式命名已成为国际惯例,这不但有利于海图的编制和海洋科学勘测、开发管理,而且体现着国家对命名海域的管辖权力或科学研究成果。根根据国际海底地名分委会制定的标准,如果一个海底地理实体完全或超过50%的面积位于国家的领海以外,则可向国际海底地理实体命名分委会(SCUFN)申报其命名提案,通过后编入到海底地名辞典中。

    中国在上世纪80年代开展大洋矿产资源调查,最初10年“海洋四号”等调查船利用单波束测深设备发现了一些地理实体,也作了暂时命名,如“海洋四号断裂带”“北部海山链”“东部海山区”等。但这些暂时命名缺乏统一规划,经常有一地多名或一名多地的现象。2007年开始,我国开展多金属硫化物资源调查,“大洋一号”和“李四光”号调查船在南太平洋、印度洋、大西洋等海域发现大批地理实体,但也没有正式命名。尴尬的是,中国富钴结壳合同区所在的两个海山早在1997年就由“海洋四号”进行了详细地形测量,我们采用代号方式暂时命名,没有正式命名,数年后被其他国家登记了新地名。

    2011年,中国大洋协会成立海底地理实体命名工作组,全面规划和命名大洋矿产资源调查区新发现的地理实体。广州海洋地质调查局地理命名团队在朱本铎教授的带领下,制定了详细的命名规划和命名规定,专门选择了能够体现中国传统文化的一批名字,积极投身大洋协会地理实体命名工作组的工作。命名工作也卓有成效,工作伊始当年就成功申报7个海底地名,鸟巢海丘、彤弓海山群、白驹平顶海山、徐福平顶海山、瀛洲海山、蓬莱海山、方丈平顶海山…… 一批富有诗意的名字,彰显着中国文化的魅力。此后,每年都有一批海底地名提案在国际海底地理实体命名分委会通过。至2016年,工作组命名163个新发现的海底地理实体,地名获国务院批准公布使用,其中63个海底地名获国际海底地理实体命名分委会核准。

    海底地理实体的命名工作创新性地提出我国海底地理实体的分级分类体系和命名方案,制定了国际海域海底命名的技术体系,为海底命名奠定了基础;首次提出海底命名地图的编制方法和地理实体的识别技术,并成功应用在向国际海底地理实体命名分委会提交的地名提案上,得到国际同行的认可,使我国的海底命名研究迅速提升到世界领先水平。

    勇闯南极,探索极地科考新模式

    2016年12月28日~2017年2月10日,“海洋六号”船与“雪龙号”极地科考船共同执行了中国南极第33次科学考察,全体科考队员一起迎风雪、战严寒,克服了南极海域陌生复杂、作业窗口极为有限、气候寒冷、海况急剧变化等极地冰海环境带来的严峻挑战,在精准预报的基础上,经过40多天的艰苦奋战,超额完成航次设计全部海洋调查及登陆考察任务。

    这是我国自1990~1991年首次开展南极南大洋综合地质地球物理调查后,时隔26年开展的第二次南极海域综合地质地球物理综合科学考察。此次南极科学考察,创下了我国南极海域地质地球物理实测的几个首次:首次对南极海域进行了大面积、高精度、高分辨率的地球物理调查,为研究南极地质演化与全球气候变化关系奠定了基础;首次开展了大范围、立体式的多波束海底地形探测,获取了南极海底近2万平方千米三维地形地貌高精度资料,可为我国后续科学考察和船舶航行提供水深数据;首次应用我国自主研发的地热探针,采获到南极海底地热流实测数据,填补了我国在高纬度寒冷海域相关探测空白。

    习近平总书记在全国科技创新大会上指出:深海蕴藏着宝藏,但要得到这些宝藏,就必须在深海进入、深海探测、深海开发方面掌握关键技术。2016年的国土资源系统科技创新大会也提出了“三深一土”的科技创新战略。向深海全面进军的号角已经吹响,广州海洋局远洋调查团队将在拓展我国在国际海底区域的资源战略空间、全力支撑国家海洋资源保障、维护国家深海权益、建设海洋强国的道路上继续前行!

    走向深海大洋:劈波斩浪探宝藏

    4月11日,中国地质调查局在北京组织召开《就矿找矿丛书》发布及研讨会。全国政协原秘书长、原地矿部部长朱训,国土资源部原党组成员、中国地质调查局原局长、党组书记孟宪来,国土资源部地质勘查司司长于海峰,中国工程院院士陈毓川,中国科学院院士翟裕生等领导和院士专家出席会议。会议由中国地质调查局党组副书记、副局长王研主持。中国地质调查局党组成员、纪检组长李海清宣布《就矿找矿丛书》发布。

    朱训表达了对中国地质调查局、《就矿找矿丛书》编委会成员以及案例作者的感谢之情。他回顾了自己长期从事地质矿产事业的经历,分析了“就矿找矿”理论的历史背景、理论基础和实践经验,进一步阐述了“就矿找矿”理论内涵。朱训表示,就矿找矿作为哲学体系中的一种科学思维,是古今中外找矿人智慧的结晶,是数以百计的地质人集体劳动的成果。《就矿找矿丛书》可以看作是一座铭记找矿人功绩的丰碑,是对找矿哲学思维的认同与肯定,是中华优秀传统文化的继承与弘扬。丛书出版是“就矿找矿”这个课题研究的新起点,要秉承探索精神,深化找矿客观规律,在新的历史条件下更好地指导找矿工作。

    王研在讲话中指出,《就矿找矿丛书》的出版问世对地质事业创新驱动发展具有重要的意义。朱训同志的“就矿找矿”理论既是找矿实践经验的总结,又是创新理论的结晶,是经过实践检验的智慧和成果,具有很强的指导意义和创新引领作用。“就矿找矿”理论和方法技术的推广应用,必将指导今后地质调查和矿产勘查工作取得更多、更大、更好的成果,必将有力促进我们“三深一土”战略的实施,必将有力促进我们围绕“六大需求”打赢五大科技攻坚战。要继承和发扬老一辈地质工作者的“三光荣”精神,努力践行“责任、创新、合作、奉献、清廉”的新时期地质工作者核心价值观,全力支撑能源资源安全保障、精心服务国土资源中心工作,不断开拓地质调查和地质找矿工作的新局面,努力促进找矿突破战略行动第三阶段目标的全面实现,以优异的成绩迎接党的十九大胜利召开!

    李海清指出,朱训同志1982年在《地质报》上发表《论就矿找矿》一文,历时35年的找矿实践表明,“就矿找矿”是行之有效的地质找矿理论和方法技术。今天发布的这套丛书包括《就矿找矿论》、《就矿找矿理论与实践》、《就矿找矿100例》和《就矿找矿论文集》四本论著。这是全国地质战线几代人的经验总结和智慧凝聚,从不同角度、不同侧面反映“就矿找矿”思想,反映“就矿找矿”理论的思辨和实践的效果,是给当代和今后地质找矿人的献礼,也是奉献给中国地质调查事业一百周年的厚礼。

    与会领导向武警黄金指挥部、核工业地质局等单位赠送了《就矿找矿丛书》。中国工程院院士陈毓川、中国科学院院士翟裕生、中国地质大学(北京)教授毕孔彰等特邀院士专家分别发言,对“就矿找矿”理论和《就矿找矿丛书》给予高度评价,认为就矿找矿既有理论价值、又有现实指导意义,这套丛书以翔实的资料、细致的分析、深刻的总结,为读者展现了一幅就矿找矿理论与实践的历史画卷,为后人留下了一部博大精深的找矿经验典籍。江西省地质矿产勘查开发局和国土资源部矿产勘查技术指导中心分别介绍了江西德兴铜矿、朱溪钨矿,山东胶东地区金矿,内蒙古赤峰地区锡多金属矿等就矿找矿典型成果。

    武警黄金指挥部、核工业地质局、中国冶金地质总局、中化地质矿山总局、中国煤炭地质总局、有色地调中心、北京矿产地质研究院、建材地勘中心、江西地质矿产勘查开发局,局机关各部室相关负责人、部分直属单位相关负责同志参加会议。

    发布及研讨会现场

    与会领导向部分行业单位代表赠送丛书

    《就矿找矿丛书》发布及研讨会召开

    日前,中国地质调查局北京探矿工程研究所研发的“一种海底钻机绳索取心动力头、结构及其控制方法”(专利号ZL202010715649.7)获国家发明专利授权。
    海底钻机是一种钻探系统完全工作于海底的钻探设备,钻杆接卸和打捞器解卡均通过远程遥控的方式实现,易出现连接螺纹磨损严重,解卡可靠性差等问题。针对这些问题,本发明一是设置了浮动缓冲机构,以降低螺纹负载,减小螺纹磨损,提高连接螺纹寿命及可靠性。二是设计了安全解卡行程,避免出现提前解卡和反复解卡情况,提高了打捞器解卡可靠性。目前,该发明已开展了验证,达到设计预期成效。

    探矿工程所“一种海底钻机绳索取心动力头、结构及其...

    (一)完全自主知识产权创新型多功能天然气水合物钻采船(大洋钻探船)初步设计完成

    (略)

    (二)自主研制国内首套深海井口吸力锚技术装备并成功应用

     

     吸力锚装船固定                                     吸力锚入水

    该成果由以广州海洋地质调查局为牵头单位,中国地质科学院勘探技术研究所宋刚为牵头人的科研团队完成。其主要创新点:

    1.2019年11月13日,国产深海井口吸力锚在我国南海试验成功,标志着我国已掌握深海井口吸力锚技术。井口吸力锚既需要较强的承载力,又需要很高的垂直精度,以确保钻井时钻杆顺利通过。

    2.结构方面采用了“上拱下锥”式的筒体结构大大提高了其承载力;监测方面采用了机电双通道姿态监控系统实现多参数监控;安装方面采用了步渐间歇式自贯和拖曳连续式负压贯入工艺实现了高垂直精度。其参数为:直径Φ6.5m,高12m,重96t,承载力超500t,安装垂直精度控制在0.17°,技术指标达国际先进水平。

    3.实现了井口吸力锚理论和安装的重大突破,打破了国外技术垄断,使我国成为拥有完全自主知识产权的深海井口吸力锚技术装备的国家。

    (三)中国海1:100万区域地质调查系统性成果集成与洋陆汇聚带地质理论创新

     

    该成果由以青岛海洋地质研究所张勇和广州海洋地质调查局李学杰共同带领的科研团队完成。其主要创新点:

    1. 首次基于我国管辖海域1:100万海洋区域地质调查全覆盖实测数据,形成了“一图一库一报告”整装成果:编制了海洋地质系列图件计3类27张;建立了包含758个数据集的海洋地质空间数据库;编纂了1套“志书”性成果报告。

    2.获得了系列原创性认识:建立了中国海域构造单元划分新方案,创新性提出“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;厘定了中国海域中-新生代地层格架,实现跨构造单元的地层比对;刻画了中国海域地形地貌特征,新命名245地理实体并获国务院批准;创新性提出中国东部海域“陆缘条带状”和南海“多源环带状”沉积分异模式;总结了海域成矿成藏规律,引领新领域和新层系矿产资源调查。系统化和理论化的重大成果有效服务于海洋强国战略,推动了西太平洋边缘重大基础科学问题的研究。

    (四)我国中生代爬行动物研究取得重大进展

    南漳-远安动物群中的“鸭嘴兽”龙化石及素描图

    该成果由中国地质调查局武汉地质调查中心的程龙、地质科学院地质所周炫宇、成都地质调查中心安显银等组成的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.在早三叠世南漳-远安动物群中新发现两件卡洛董氏扇桨龙化石,有与现生鸭嘴兽相似的头骨结构,不仅将鸭嘴兽式的捕食方式提前到早三叠世晚期,而且进一步暗示了海洋生物在早三叠世已经完成复苏,该研究成果发表在《自然》子刊《科学报告》上,后经CCTV等国内外权威媒体跟踪报道后,引起了极大的社会效应。

    2.在辽西地区九佛堂组中新发现了吕氏努尔哈赤翼龙,其牙齿生长角度为进一步揭示帆翼龙类的进食习惯和食性提供了有力证据。

    3.在西藏昌都地区首次发现海拔最高的侏罗系蜥脚类和兽脚类恐龙化石,为蜥脚类恐龙的早期演化和体型大型化生长模式提供了重要证据,对恢复昌都地区侏罗纪时期古生态和古环境具有重要意义。

    (五)中国大型锂矿成矿新机制与找矿新突破

    “多旋回深循环内外生一体化”的锂矿成矿机制示意图

    该成果由中国地质科学院矿产资源研究所的王登红为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.提出了“多旋回深循环内外生一体化”的锂矿成矿机制新认识。在该理论的指导下,开展了以甲基卡为示范带动川西可尔因、九龙等地以锂为主的硬岩型稀有金属地质找矿工作并取得突破,其中在甲基卡矿区及外围探获Li2O(334)资源量约30万吨,马尔康矿田探获Li2O(334)资源量约13万吨。

    2.在此理论的基础上拓展了“五层楼+ 地下室”的勘查模型,进而指导川西、幕阜山—九岭矿集区及中央造山带的秦巴山区等地在寻找伟晶岩型锂辉石矿床、花岗岩体型锂铍铌钽矿床及层控热液型铍矿床等方面取得新进展,指出了新方向,打开了稀有金属找矿的新局面。

    (六)七种自然界新矿物获国际认证

     

    显微镜下的新矿物

    该成果由中国地质科学院地质研究所 熊发挥、中国地质调查局天津地质调查中心曲凯、中国地质调查局成都地质调查中心任光明、中国地质科学院矿产资源研究所简伟等科研人员牵头完成。其主要创新点:

    在我国境内铬、铂族、稀土和金矿床中发现了七种国际认可的新矿物:“经绥矿”(TiB2),“志琴矿”(TiSi2)、“巴登珠矿”(TiP)、 “太平石”((Ce7Ca2)Σ9Mg(SiO4)3[SiO3(OH)]4F3)、“氟栾锂云母”(KLiAl1.5☐0.5(Si3.5Al0.5)O10F2)、“钾绿钙闪石” (KCa2(Fe2+4Fe3+)Si8O22(OH)2)和“灵宝矿”(AgTe3)。这些新矿物的发现提高了我国矿物学基础研究水平,促进了矿物学学科发展,提升了我国学者在国际矿物学领域的影响力,也对相关矿产的基础理论研究提供了窗口。

     

    (七)石漠化调查及综合治理技术创新与应用新突破

          

                                   王研副局长考察广西平果县果化                                 岩溶峰丛洼地石漠化

                                      石漠化生态修复示范区                                   生态修复模式“果化模式”

     

    该成果由以中国地质科学院岩溶地质研究所罗为群为首的科研团队牵头完成。主要创新点:

    1.系统查明中国石漠化面积6期变化规律,创新石漠化综合治理关键技术,集成石漠化综合治理“果化模式”等3种可复制、可推广模式及其关键技术体系,获批国家标准立项3项。

    2.建立示范区6个,成果在西南60多个县推广应用,指导300多个县石漠化治理工程,形成赤苍藤、火龙果、树仔菜、黄花梨以及岩溶景观生态旅游等系列生态产业,累计间接经济效益500亿元,带动20万人脱贫致富,受益1000多万人,培训技术人员3万人次。

    3.编制石漠化相关成果报告3部,获陆昊部长批示2次,科学技术部以石漠化生态修复成果编制科技部简报报送中央,人民日报、中央电视台等73家媒体报道成果。培养省部级人才3名,获省部级二等奖1项。

     

    (八)首套3000米级轻便型声学深拖探测系统研发成功

    拖体入水

    该成果由以青岛海洋地质研究所赵铁虎为首的科研团队牵头完成,是我国首套适用于3000米水深集测深、侧扫、浅地层剖面探测功能为一体的海洋地球物理调查装备。其主要创新点:

    1. 创新深拖系统结构设计和PHINS+DVL+USBL组合航位推算/水声定位算法,首创拖体姿态舵机调节机构,拖体重量轻、结构紧凑、搭载空间大、定位精度高、作业灵活、姿态稳定,获得3项国家发明专利。

    2.可在3000米以浅水下长时间连续开展高精度地形地貌及浅地层结构以及物化参数探测,适用于海底浅表层水合物、热液硫化物等资源调查及特定目标搜索。

    3. 技术指标已通过湖试及海试验证,达到国内领先、国际先进水平,在天然气水合物赋存区完成了应用试验,取得良好探测效果。

     

    (九)国内首套小型化高精度ZAG-E型冷原子绝对重力仪研制成功并应用

    ZAG-E型冷原子绝对重力仪实物图

    该成果由中国自然航空物探遥感中心与浙江工业大学联合完成,主要完成人员林强、周坚鑫等。其主要创新点:

    1.经中国计量科学研究院检测,仪器测量精度为10μGal;经第三方鉴定,各项技术指标均达到国际先进水平。

    2.ZAG-E型冷原子重力仪的成功研制,突破了长期以来的国外技术垄断,为地质调查提供了新手段,实现了国产冷原子绝对重力测量设备从无到有的突破。

    3.该型仪器是国内首个得到国家权威机构检验认证的高精度绝对重力仪,今后将在地质调查、地震监测与预报、地壳运动及地球动力学研究、地球物理测量和军事应用等相关领域发挥不可或缺的作用。

     

    (十)地质调查“在线化”系统研发成功并全面应用

     

    地质调查项目“在线化”应用

    该成果由以中国地质调查局发展研究中心的李丰丹、霍志彬、杨旭东为首的科研团队牵头完成。其主要创新如下:

    1.地质调查项目在线化是地质云、智能化和大数据“三位一体”建设的重要基础。构建项目云上工作环境,初步实现地质调查数据的在线化采集、汇聚、存储、管理、处理与应用,支撑地质调查项目全流程在线化工作和研究,基本形成“云+端”现代化地质调查工作模式。

    2.在线化平台融合地质云各类资源,地质云在地质调查工作中的作用越发突显;在线化协同工作机制支撑调查过程数据的动态汇集与管理,为地质大数据的全生命周期管理和共享奠定基础。

    3.智能地质调查技术手段有效服务于二级项目“在线化”,推动智能化技术落地应用。野外采集从“单兵”提升为地质云“端”,提升了野外调查的工作效率和质量。基于大数据的智能管理分析与决策支持模块支撑业务管理全过程。

    4.目前,地质调查项目“在线化”平台已全面应用于2019年正在开展的地质调查二级项目。

    2019年度地质科技十大进展出炉

    自然资源部中国地质调查局南京地质调查中心王爱华研究团队负责的国家自然科学基金项目《陆源碎屑沉积物中沉积成因锶钡的提取方法及其比值的沉积环境判别(41572096)》取得重要研究进展,创新性新技术《Selective extraction of sedimentogenic Strontium and Barium in terrigenous clastic sediments》于2018年12月11日获得美国专利商标局的发明专利授权(专利号:US10151018B2)。

    针对目前利用锶钡比进行沉积环境判别效果差且无法单独使用的现状,王爱华教授级高工主持的该项目通过对人工合成三角洲沉积物以及对长江、珠江、黄河、辽河三角洲以及渤海湾、苏北潮滩的表层和钻孔沉积物的锶钡赋存形态的连续提取分析,获得了可用于海陆相沉积环境判别的选择性提取沉积成因锶钡的理论依据和技术方法。该专利技术利用化学物相的分析方法剔除了沉积物中碎屑矿物成因的锶钡只选择性提取了与沉积时的地球化学环境相关的沉积成因的锶钡进行海陆相沉积环境判别,此项成果的取得不仅丰富了微量元素沉积地球化学理论和技术方法,而且可以广泛应用于第四纪古环境研究、海平面升降变化研究、油气勘查、沉积矿产勘探等沉积学相关领域。 

     

     
    南京地调中心科研创新成果获美国专利商标局发明专利...

    中新网广州1月30日电 (唐贵江 陈惠玲 朱夏)中国科考船“海洋六号”30日完成深海地质调查第5航次和大洋41B航次科考任务,返回位于广东东莞的海洋地质专用码头,结束历时219天、近53000公里的科考航程。

     

    科学家展示“海洋六号”科研成果 陈骥旻 摄

    据介绍,“海洋六号”船自2017年6月26日从广州启航,来自中国地质调查局、国家海洋局、高等院校等8家国内机构以及3位发展中国家的国际学员共计130名科考人员参与科考工作。

     

    “海洋六号”科考船30日返回位于广东东莞的海洋地质专用码头 陈骥旻 摄

    在219天的航程中,“海洋六号”船综合运用多种地质地球物理调查手段,全程进行“海马”号深海遥控无人潜水器下潜7次、多波束测线7582km、浅地层剖面测量2014km、海底摄像547km、地质取样269个测站、环境调查111个测站,全面完成中国地质调查局深海地质调查航次和中国大洋第41B航次任务。在富钴结壳资源调查、新资源调查、环境与生物调查以及海洋新技术装备应用等方面取得五项创新性成果。

    一是新获取一批深海地质数据和实物样品。在西太平洋海域20多万平方千米的4个调查区内,获取10143千米的地球物理测线数据,380个地质环境测站样品等,更为全面地掌握调查区内深海矿产资源分布和环境生物特征。

    二是合同区富钴结壳资源勘探进入精细探测新阶段。对中国西太平洋3000平方千米的富钴结壳勘探合同区内的11个区块进行精细勘探,进一步了解220平方千米的调查区块内资源空间分布特征、厚度特征,首次系统发现大量浅埋藏型结壳,为资源评价奠定基础。

     

    科学家展示“海洋六号”科研成果 陈骥旻 摄

    三是首次开展富钴结壳资源勘探国际培训。根据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,对来自墨西哥、加纳、肯尼亚等发展中国家的三位国际学员开展富钴结壳海上勘探培训工作,为推动人类共同利用深海资源做出积极贡献。

    四是稳步提升中国深海大洋勘探能力。积极运用新技术新方法开展深海资源环境勘探,将“海马”号深海遥控无人潜水器、国产深海海底钻机、“三点激光”海底摄像、多波束回波探测等技术成功运用于海底矿产资源探测,首次在海山区钻获长达5.86米的富钴结壳与基岩岩芯,实现深海遥控无人潜水器搭载钻机作业、富钴结壳声学原位厚度探测的新突破,实现多金属结核资源的快速探测和多参数实时定量分析,提高资源探测效率和精度。

    五是拓展新资源调查新区域,圈定深海稀土和富钴型结核成矿富集区,发现高丰度的多金属结核资源。

    此外,通过本航次工作,中国海洋地质调查工作进一步积累在深海大洋开展综合地质地球物理与环境调查作业的宝贵经验,培养一批“80后”首席科学家、船长及青年科考团队,提升海洋地质调查综合能力。

    中国新闻网:“海洋六号”完成科考返航 历时219天取得...

    为进一步推进整装勘查区找矿预测与技术应用示范二级项目组织实施,及时掌握子项目工作进展,加快推进已有成果转化应用,服务整装勘查,实现找矿新突破,近日,国土资源部矿产勘查技术指导中心主办的整装勘查区找矿预测与技术应用示范二级项目成果交流会在北京召开。

    会议由国土资源部矿产勘查技术指导中心常务副主任薛迎喜主持。会上,部地勘司于海峰司长做了重要讲话,传达了国土资源部党组对地质找矿工作的有关要求。地调局总工程师室徐学义主任充分肯定了整装勘查区的找矿成果,要求项目单位把好质量关,加大理论创新及推广应用示范工作。

    于海峰司长就下一步工作提出明确要求:一是要牢牢守住影响大局的能源及大宗、战略新兴矿产的供给底线,为国家经济社会发展提供坚强保障;二是要强化地质找矿理论、技术和管理创新,推进找矿突破战略行动,努力实现页岩气、干热岩等清洁能源,重要矿产和战略新兴矿产新的突破;三是要加快“三深一土”国土资源科技创新战略实施,加快实施深部探测重大专项;四是要尽早攻克可燃冰商业开发关键技术;五是要正确处理矿产开发与环境生态保护关系,坚决退出自然保护区内破坏环境的勘查开发项目;六是要推动绿色勘查。于海峰强调,在下一步工作部署中,要坚持“三调整,一进军”思路开展地质找矿工作。“一张蓝图绘到底”,找矿战略突破行动在2020年对理论创新、技术创新、管理创新、资源储量四方面进行全面总结,同时要调动好企业、专家团队、研究人员和各省国土资源厅的积极性。

    会上,地调局资源评价部矿产处蔺志永处长解读了1:5万矿产地质调查技术要求。工程首席吕志成副总工程师就项目推进及下一步工作思路提出要求。

    本次交流会全面总结了整装勘查区找矿预测与技术应用示范二级项目进展情况,系统梳理了各子项目实施以来的工作成果及成果转化应用情况,明确了下一阶段部署思路,为完成找矿突破战略行动第三阶段目标奠定了基础。

    国土资源部地质勘查司、中国地质调查局相关部室负责人,以及来自全国各地的找矿突破战略行动专家组成员和子项目承担单位总工程师及项目负责人共300余人参加了会议。

    专家团队与地勘队伍认真听会

    分会场项目组汇报工作进展

    整装勘查区找矿预测与技术应用示范二级项目成果交流...

    当地时间7月31日上午,经过35天的海上工作,“海洋六号”顺利完成中国大洋41B航次首航段科考任务,抵达美国关岛,进行油、水、生活物资补给以及人员休整。

    “海洋六号”船6月26日从广州启航,并于7月4日抵达西太平洋调查区开始作业,先后利用多波束测量、箱式取样、海底摄像等手段,开展新资源调查。经过20多天的连续作业,超额完成了本航段任务,取得了预期的科学考察成果,继续将多波束回波勘探技术成功应用于大洋矿产资源勘探中。此外,在5000多米水深深海盆地中首次获得了不同于海山的深海富钴结壳样品,这对于研究富钴结壳成矿规律具有重要的科学意义。

    “海洋六号”将在关岛进行为期4天左右的补给休整和人员轮换,计划于8月4日启航执行中国大洋41B航次第二航段科考任务。 

    靠泊关岛 

    “海洋六号”完成中国大洋41B航次首航段任务靠泊关岛...

    6月8日,2017世界海洋日暨全国海洋宣传日开幕式在江苏大剧院举行,2016年度全国十大海洋人物揭晓,中国地质调查局广州海洋地质调查局朱本铎等10人或团队入选。

    朱本铎,现年49岁,中共党员,现任广州海洋地质调查局战略研究所副所长,教授级高工。他参加海洋地质工作近30年,先后从事海底矿床资源调查研究、海底地貌与命名等工作。2001年开始执着于海底地理实体命名研究,先后主持和参与了我国南海等海底命名工作,由朱本铎及广海局研究团队命名的并获国家主管部门认可的南海海底地理实体命名245个,已标绘在2016年出版的《南海地质地球物理图系(1:200万)》中。这批南海海底地理实体的名称取自中国古代科学家、医学家、诗人等,具有鲜明的中华文化特色,弘扬了中华文化,展现了我国的海洋科学软实力,并以科学的方式宣扬了我国的南海主张,为维护我国海洋权益等作出了重要贡献。

    今年活动主题是“扬波大海,走向深蓝”,旨在重申海洋对于实现中华民族伟大复兴的重要意义,激励大家以饱满的热情,不忘初心、砥砺奋进,为全面推进海洋强国和21世纪海上丝绸之路建设做出新的贡献。

    同时获得“2016年度海洋人物”称号的还有:中国海监东海航空支队执法工作者孙利平、海军某舰载机航空兵部队一级飞行员张超、陆军上将朱文泉、河北省海洋局总工程师肖桂珍、南京三江学院历史与文化地图研究院院长许盘清、中远海运首任董事长许立荣、中国海洋石油渤海石油管理局渤海石油研究院地质总师徐长贵、宁波守塔人、中国海洋大学“东乡行”西部志愿者等。

    图为朱本铎(右四)在年度海洋人物领奖现场

     

    广州海洋局朱本铎获年度海洋人物

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

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

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

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

     

    动因

    唤醒沉睡海底的矿产宝藏

     

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

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

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

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

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

     

     

    挑战

    深海矿产开采存在法律空白

     

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

     

     

    现状

    各国加速“淘金”探明深海富矿区

     

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

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

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

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

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

     

    前景

    铺就“产学研用”深海采矿之路

     

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

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

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

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

    深海采矿时代渐行渐近