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    2019年8月21日,自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所召开全所党员干部职工大会。岩溶所胡茂焱同志以“不忘初心、牢记使命,走好新时代岩溶地质工作的长征路”为题,为全体党员讲了一堂生动的专题党课。自然资源部中国地质调查局主题教育第七指导组到会指导。

    党课强调,习近平新时代中国特色社会主义思想是一个集科学性、创新性、人民性、时代性、实践性与国际性于一体的理论体系。只有全面深入把握这一理论特色,才能更好地领略这一思想的基本轮廓和总体面貌,更好地领会这一思想的丰富内涵和深厚底蕴,更好地运用这一思想指导新时代岩溶地质事业发展的生动实践。

    党课指出,尽管岩溶所的历史只有短短的43年,但是在这43年里,几代岩溶地质工作者书写了岩溶所从小到大、从弱到强的发展进程,书写了岩溶地质理论、技术支撑服务国家经济社会发展、生态文明建设、脱贫攻坚的历史。无论是哪项理论、技术、成果的取得,都离不开历史的积累与沉淀,离不开总结和提炼前人的成果,更离不开对岩溶所地质事业初心和使命的坚守。鉴往知来,得出五点认识:一是必须坚持政治站位;二是必须坚持需求和问题为导向;三是必须坚持人才资源是第一资源的理念;四是必须深化科技体制改革,激发科技创新活力;五是必须大力弘扬“李四光”精神和“三光荣”传统等百年地质工作铸造的优秀文化,加强“责任、创新、合作、奉献、清廉”新时代地质文化建设。

    党课按照“六个对照”“三个摆进去”的要求,重点查找了岩溶所“六个方面的差距”,指出要缩短差距,必须践行岩溶地质工作者“报效国家、服务人民”的初心和使命,在坚持和发展中国特色社会主义的实践中,更加充分发挥地质工作的基础性、先进性作用,做到提高政治站位、聚焦党和国家重大需求、加强人才队伍建设与培养、发挥科技创新和信息化建设“双引擎”作用、牢固树立以人民为中心的发展思想。

    岩溶所在所党委委员、在职党员、离退休党支部委员等近70人参加党课。

     

    岩溶所举办“不忘初心、牢记使命”主题教育专题党课

    “全力服务”做贡献,鲜花掌声送模范。

    3月28日,在自然资源部中国地质调查局成都矿产综合利用研究所(下称成都综合所)召开的第六届三次职工代表大会上,贵州毕节-六盘水大型能源资源基地技术攻关团队毫无悬念地被评为“2018年度优秀创新团队”。

    “‘贵州毕节-六盘水地区能源资源基地综合地质调查’是成都综合所在新形势下向大型能源资源基地建设转型的第一个项目,也是我所‘全力服务于国家能源资源安全和自然资源中心工作,全力服务于地方社会经济发展’的生动实践。”成都综合所所长、党委书记胡泽松说,经过近两年的努力,项目组在乌蒙山扶贫开发区黔西北毕节威宁县哲觉镇一带新发现1处超大型、1处大型新类型沉积型稀土矿床。此次找矿取得的重大突破,不仅拓宽了我国稀土矿成矿规律研究领域和找矿空间,为我国打造又一个新的稀土勘查开发基地奠定了坚实基础,对推动乌蒙山地区扶贫攻坚,以及黔西北毕节-六盘水建成我国重要的战略资源支撑基地具有重要意义。同时,该项目也是对中国地质调查局能源资源基地资源潜力-技术经济-地质环境“三位一体”调查评价的一次新实践。

    一系列成果的取得绝非偶然。对于成都综合所及其项目团队而言,这是一次全新的尝试,也是一次艰巨的考验,更是一次利用传统优势技术支撑服务新型地质调查工作的严格检验……

    强强联合 共克时艰

    黔西北毕节-六盘水地区是我国重要的能源资源基地,覆盖国家重点扶贫的乌蒙山区毕节市和六盘水市。该地区“三稀”矿产资源丰富,特别是上二叠统宣威组底部,发现有大量富含稀土的粘土岩建造。2012年,《国务院关于进一步促进贵州经济社会又好又快发展的若干意见》明确提出,要以毕节、六盘水、兴义为节点城市,充分发挥能源矿产资源优势,建设我国南方重要的战略资源支撑基地。

    事实上,毕节威宁-赫章地区开展地质调查工作由来已久,但针对“三稀”矿产的调查研究并不多。解放前,丁文江、刘之远、黄懿、罗绳武等人对区内的地层及煤、汞等矿产资源层曾做过概略调研。而该地区系统的地质调查、矿产勘查则始于1960年。自上世纪80年代以来,前人对这一地区开展过众多地质矿产研究工作,但是主要针对铜、铅锌、锰矿等。自1997年开始,地质工作者陆续在黔西北地区发现二叠系宣威组底部存在一套富稀土粘土岩,但稀土的赋存状态、成矿模式、成因类型、可利用性等问题均未查明,加之成矿规律不清,找矿迟迟未取得突破。近年来,贵州省地矿局、贵州大学、中国科学院地球化学研究所、成都理工大学等单位瞄准“三稀”资源,对含稀土的磷块岩、铝土岩矿床、磷矿床伴生的“三稀”元素进行了初步研究。然而,真正意义上深入推进该区域“三稀”资源综合地质调查工作的还要从成都综合所和贵州省地矿局的合作说起。

    俗话说:处处留心皆学问。而成都综合所之所以能后来居上,幸运地立项并取得重大突破,既与他们强烈的大局意识和服务意识有关,也与他们平日的留心积累有很大关系。当中国地质调查局党组提出“三位一体”调查评价体系、支撑服务大型能源资源基地建设时,成都综合所就开始了筹划谋局,试图在这方面闯出一条新路。经过资料综合分析,他们了解到当地的稀土矿线索,并深入分析了难以开发利用的“症结”。

    国家能源资源安全的战略需要,中国地质调查局党组的明确要求,地方脱贫攻坚战的迫切需求,加上自身转型升级的客观要求以及技术优势和信息资源优势,使成都综合所上下很快达成了共识,举全所之力,主攻贵州毕节地区稀土矿。

    说干就干,时不我待。2017年1月10日,成都综合所与贵州省地矿局开展了一次座谈。此次会议,双方达成了合作共识,即以能源资源基地综合地质调查为平台,重点开展矿产资源综合利用调查、技术经济与环境影响概略性评价等工作;通过大型能源资源基地综合调查,查明资源现状、资源潜力、矿石可利用性,摸清区域地质环境特征和承载力,共同建立资源基地技术经济与环境影响概略性评价体系,为资源开发利用、环境保护、生态文明建设和矿政管理提供服务。同年2月28日,成都综合所召开会议启动“贵州毕节-六盘水地区能源‘三稀’资源大型基地”建设工作,明确了为贵州资源开发利用、环境保护、生态文明建设和矿政管理提供基础服务的目标。紧接着,3月7日,成都综合所与贵州省地矿局在成都正式签订战略合作协议,共同打造贵州毕节-六盘水地区能源“三稀”资源大型基地。根据协议,双方将以大型能源资源基地建设为引领,围绕“区调、矿调、环调”地质调查评价、能源资源经济性评价工作、重金属污染土壤修复示范,结合精准扶贫行动,共建产学研创新平台,推动地质科技成果集成与转化。

    随后,“贵州毕节-六盘水地区能源资源基地综合地质调查”项目正式启动实施。

    为了加快推进中国地质调查局大型能源资源基地建设工作部署,成都综合所按照“协同创新、融合创新”的思路,特别成立了项目联合推进工作领导小组,同时编制了“贵州毕节-六盘水地区能源资源基地综合地质调查”项目实施方案。通过整合双方资源、技术、业务优势,共同推进基地建设,以服务地方需求实现服务国家需求的目标,有效创新地质调查工作模式。在服务国家能源资源保障战略的同时,助推乌蒙山毕节地区脱贫攻坚。

    科技创新 迎难而上

    开弓没有回头箭。

    正当项目如火如荼地开展时,技术人员却迎来了前所未有的挑战。

    威宁、赫章两县沉积型稀土矿尚处于勘查开发的起步阶段。根据沉积型稀土的赋存状态来看,矿体多出露于地表,开采地质条件较好。含矿层段在威宁及赫章地区分布广泛,资源潜力巨大。但是2018年以前,整个黔西北地区沉积型稀土矿的成矿规律、稀土赋存状态及可利用性均未查明,选冶工艺也未曾取得进展。一度有分析认为,该类型稀土矿并不具备勘查开发价值。业内权威专家对此也是质疑声不断。有人认为,在此地区根本找不到大矿;有人则认为,即便是侥幸找到了矿,也很难“拿”出来。

    成都综合所顶着巨大的压力,通过层层传导,最后落到了项目组全体人员身上。个中滋味,也只有亲历过的人体会最深刻——

    谈起该项目,项目团队成员惠博博士不无感慨地说:“这是我工作至今啃得最难的一块骨头!为了有效富集回收该地区稀土资源,项目组成员都付出了大量心血。”

    其实,从1997年开始,黔西北沉积型稀土就不断受到关注,但是至今尚未有明确的矿石赋存状态研究及选冶工艺突破。“贵州沉积型稀土原矿中稀土氧化物(REO)含量最高时可达1.6%,平均约0.15%。但是,由于无独立的稀土矿物,采用常规的物理选矿方法无法实现稀土的富集回收。”惠博解释说。为了更好地完成任务,惠博与项目组其他成员早在半年前就开始筹划准备。项目开展之初,他们主要采用常规的技术手段进行分析和处理,但是许多问题都没有说透。

    “这不是一类传统的矿石,在对这一类矿石进行研究的过程中,我们必须拿出客观的科学数据来证明它是否具备勘查开发价值。”惠博说,对于该项目的科研攻关,成都综合所领导高度重视,先后两次开动员会,要求技术人员每月向项目负责人、科技处负责人及所长汇报进展情况。

    可是,纵使技术人员使尽浑身解数,倔强的石头依旧不为所动。时间一点一点地过去了,无数次试验都无功而返,研究进展依旧未能达到预期。难道真如前人所说“该类型稀土矿并不具备勘查开发价值?”此时,成都综合所内上下压力倍增。

    专家组与科研人员研讨钻孔岩芯中稀土含矿层的垂向演化趋势

    “锲而舍之;朽木不折;锲而不舍;金石可镂。”

    终于,大家找到了突破口。通过反复试验和实地调查,项目组确定了两个重点攻关方向:一是在工作手段上采取多学科联合的方式,即工艺矿物学、地质学、冶金学联合攻关。二是科学的思维方式。在常规手段没有得出结果的情况下,引入一些假设性的试验。

    首先是工艺矿物学先行。惠博介绍说,这就如同我们在医院看病一般,需要先问诊(即取样),查明病因(即查明矿石成因)。在这个过程中,工艺矿物学发挥了重要作用。我们选用了关于物质和结构分析目前国内最先进的手段,例如化学分析里的荧光、XRD分析、电子探针等,并利用国际先进的矿物分析试验设备将矿石的基本性质从里到外、从粗到细进行了全面分析,同时还与其他类型矿石进行类比分析。在以往的试验中,我们主要采用10倍、20倍的显微镜,但是在该矿石的分析研究中,我们甚至采用了近千倍的显微镜,以及做材料的技术手段,终于查清了矿石中各元素的赋存状态。

    “但是,这些还远远不够。在此基础上,技术人员开始开展选矿研究,却无功而返。冶金技术随后及时跟进,开展了浸出试验,验证理论上的赋存形式。通过试验,对大家通过仪器观察的现象进行了定量化的佐证。综合比对国内外相关资料,整个研究工作中,我们团队做得更深入、科研链条也更长,基本上做到了类似产品的级别。”惠博说。

    而此次项目能够取得重要成果,主要基于两方面的经验:一是多学科联合攻关。这要归功于成都综合所的优势业务领域之一——矿产资源综合利用。成都综合所拥有一支涵盖地质找矿、资源综合利用、综合评价等专业层次布局合理的专业人才队伍。“成都综合所在一矿变多矿、贫矿变富矿等方面具有丰富的经验和技术优势,特别是一些呆滞的、我们认为可能在技术上或者经济上不过关的资源,所里也有成功的案例。所以,多学科联合攻关也成为这次试验研究能够取得成功的一个重要因素。”胡泽松说。

    二是科学的思维方式。胡泽松认为,在研究过程中,不能轻易否定研究对象,要打破传统的思维模式,只有这样才能取得成功。我国是世界稀土资源储量大国,不但储量丰富,且还具有矿种和稀土元素齐全、稀土品位高及矿点分布合理等优势,全国稀土资源总量的98%分布在内蒙古、江西、广东、四川、山东等地区,形成北、南、东、西的分布格局,并具有北轻南重的分布特点。但是,该项目发现的稀土类型完全不同于这两种状态,也区别于深海稀土,在标准上并没有可借鉴性。

    通过综合分析研究,项目组最终确定黔西北地区的稀土矿床为独特的“沉积型”稀土矿床——发生于二叠纪末的巨量岩浆活动是华南陆块演化历史上的一次重大地质事件,导致了扬子克拉通西部峨眉山大火成岩省的形成。在大火成岩省的形成和演化过程中,常伴随有区域岩石圈地壳的大规模抬升和地表岩石的去顶剥蚀。峨眉山大火成岩省的主要岩性为玄武岩和层状-似层状火山碎屑岩,且构成峨眉山大火成岩省主体的玄武岩及火山碎屑岩富含铁族、高场强元素和稀土元素。在晚二叠世温润潮湿的古地理环境和频繁的海侵、海退作用下,玄武岩及火山碎屑岩便易于发生强烈的风化、蚀变和剥蚀作用,经进一步搬运、沉积、富集便形成了黔西北地区独特的“沉积型”稀土矿床。

    同时,项目在开展过程中还形成了绿色高效的“预处理-选择性浸出”冶金新工艺。试验结果表明,稀土元素浸出率高于85%,同时铝、铁、钛和硅等主要杂质浸出率均小于5%。此工艺流程短、选择性强,绿色高效,对推动地质科技成果转化,助推黔西北毕节-六盘水建设我国重要的战略资源支撑基地具有重要意义。

    经过近8个月的科研攻关,沉睡的稀土宝藏终于揭开了她神秘的面纱。

    三大突破 意义深远

    2019年3月28日,在成都综合所召开的第六届三次职工代表大会上,贵州毕节-六盘水大型能源资源基地技术攻关团队被评为该所“2018年度优秀创新团队”。对于贵州毕节-六盘水团队来说,这项荣誉实至名归。

    首先,他们取得了沉积型稀土矿产的重大找矿突破。该团队在对稀土含矿层精细的岩相古地理、沉积微相和稀土沉积成矿要素研究基础上,锁定富稀土层的岩相类型,建立成矿模式,通过矿产检查,于毕节市威宁县麻乍镇新发现超大型稀土矿1处,于威宁县哲觉镇新发现大型稀土矿1处。

    其次,攻克了新类型稀土矿产综合利用的技术瓶颈。通过系统工艺矿物学研究,首次查明了该稀土赋存于以高岭石(83%以上)为主的粘土岩中,无独立稀土矿物,成因类型属“沉积型”,工业类型为类质同象离子吸附型。该类型稀土的粒度极细,选冶难度极大,团队中青年优秀骨干进行了四阶段的选冶试验攻坚,最终创新性研发出针对此类型稀土矿的“预焙烧处理-选择性酸浸”工艺流程,使得该类型稀土的综合回收率超过85%,攻克了选冶难题。

    第三,创新了能源资源基地技术经济评价及地质环境影响评价方法。通过对威宁重点工作区地质环境调查评价,项目组结合已有资料的二次开发和整理,对威宁、赫章地区地表水、地下水、地壳稳定性、植被覆盖率、土壤环境、空气质量、石漠化、矿山地质环境问题等进行了系统总结,编制各类环境图件15张,提出了下一步恢复治理和绿色矿山建设方案,同时建立了一套适用于以黔西北为代表的中国南方岩溶地区地质环境影响评价指标体系。

    对接需求 精准扶贫

    2018年12月12日,自然资源部中国地质调查局成都综合所与贵州省地矿局一行来到贵州省毕节市。与以往不同,他们此行的目的是将前期形成的综合地质调查成果进行移交。

    本次移交的综合地质调查成果,是依托于成都综合所与贵州省地矿局共同实施的“贵州省毕节-六盘水地区能源资源综合地质调查”项目成果,形成的《贵州省毕节-六盘水能源资源基地威宁-赫章地区勘查开发布局建议书(2018)》(以下简称《建议书》)1份,附图图册1套(包含相关附图31份)。《建议书》对毕节市威宁县、赫章县优势矿产资源的现有资源条件、潜在资源条件、技术经济条件、地质环境条件等方面进行了系统的总结和全面评价,在此基础上,划分了3处重点勘查开发区,2处次重点勘查开发区及6处不宜开发区。同时,为了更好地对接毕节市政府需求,有针对性地部署下一步工作,成都综合所还表示,将与贵州省地矿局共同协助毕节市建立“三稀资源绿色勘查开发基地”,做好技术支撑工作。

    两周后,毕节市政府发来信函,对于成都综合所移交的“贵州省毕节-六盘水地区能源资源综合地质调查”项目阶段性成果给予高度评价,对中国地质调查局在毕节开展的地质找矿工作高度认可。信函中写道:

    “《建议书》对我市威宁县、赫章县优势矿产资源的现有资源条件、潜在资源条件、技术经济条件、地质环境条件等方面进行了系统的总结和全面评价,特别针对两县广泛分布、资源潜力巨大的沉积型稀土矿产进行了论述,提供了有进一步工作价值的超大型稀土矿1处,大型稀土矿1处;研发的沉积型稀土综合利用技术原型,将浸出率从5%~20%提高到85%以上,为我市对该类型稀土矿产的采选及利用提供了有力技术支撑。《建议书》及附图图册内容丰富,涵盖了我市威宁、赫章两县优势矿产资源潜力、综合利用潜力、地质环境现状及变化趋势等方面,划分了3处重点勘查开发区,2处次重点勘查开发区及6处不宜开发区,对我市绿色矿业发展和矿产资源勘查开发规划提供了基础地质资料,为我市打造‘三稀资源绿色勘查开发试验基地’奠定了坚实的资源基础。”

    这封信函不仅是对项目成果的肯定,同时也是对技术人员夜以继日工作的鼓励与肯定。

    精准脱贫不仅是地质工作者的历史使命,更是政治担当。

    近年来,中国地质调查局在乌蒙山区等14个集中连片特困地区安排了项目,重点开展能源资源调查、重要矿产资源调查及服务生态文明建设的水工环地质调查等工作。这些项目,均瞄准了贫困地区的实际需求,解决急需问题,有的发现了新的矿产地,有的查清了地质环境情况,对当地经济社会发展和生态文明建设产生了重要的推动作用。贵州乌蒙山片区是整个乌蒙山片区中的重点贫困片区,贫困面广量大,贫困程度深,脱贫形势十分严峻。“贵州省毕节-六盘水地区能源资源综合地质调查”项目阶段性成果提出,毕节威宁地区应从煤炭等传统化石能源基地向沉积型稀土、沉积型锂矿、铅锌等战略性、新兴矿产资源基地转变的发展新思路,对于有效服务地区绿色勘查开发、助力乌蒙山扶贫攻坚具有重要的现实意义。

    尾 声

    采访中,除了科技创新,团队成员严谨求真的钻研精神也给记者留下了深刻的印象。当记者询问惠博技术攻关后的心情时,他的回答出乎意料——如释重负。回望项目整体开展过程,虽然取得了很大的突破和成果,但是团队成员却依然保持着谦虚、谨慎的工作态度。工作结束后,他们没有沉浸在成功的喜悦之中,而是第一时间总结经验和教训:一是不能草率下结论;二是研究工作需要有使命感和责任感。

    的确,成功往往都是眷顾有准备的人。地质调查工作不仅需要科技创新,更需要像他们一样锲而不舍、严谨务实。

    新时代地质调查工作有新定位,即“全力支撑能源、矿产、水和其他战略资源安全保障,精心服务生态文明建设和自然资源管理中心工作”。面对新形势、新任务、新要求,我们相信,在新的征程中成都综合所人将飞得更高、行得更远!

     

    亿万年的等待只为你召唤
    土壤是人类的衣食之源和生存之本,是最基本的生产要素。土壤的健康质量直接影响动植物和人类健康。为了更好地保护我们的生存之本,今天我们就来认识了解土壤环境问题中较突出的重金属污染。

    土壤重金属污染指的是什么 

    重金属通常是指密度大于5克/立方厘米的所有金属元素,包括汞、镉、砷、铅、铬、镍、铜、锌、钒、锰、锑等,其中前5种元素因其毒性大被称为“五毒元素”。

    顾名思义,土壤重金属污染就是重金属或其化合物通过各种途径进入土壤造成的污染。土壤遭受重金属污染的典型事例最早可追溯到19世纪发生在日本足尾铜矿山的公害事件,由于铜矿山废水排入农田,使土壤中铜含量高达200毫克/千克,不仅造成水稻严重减产,而且使矿山周围农田变为不毛之地。进入20世纪五六十年代,相继发生了举世瞩目的“八大公害事件”,其中发生在日本的“痛痛病”和“水俣病”公害事件就是土壤受到重金属镉和汞污染的两个典型。

    土壤重金属污染的危害 

    重金属可以污染水体、大气、土壤、作物等,但重金属不会像有机污染物那样被降解,因此通过食物链被生物体吸收后,会在体内积累,对人类健康造成巨大的威胁。有毒有害的重金属元素,例如砷、镉、铬、汞和铅,会对人体造成严重的危害,可能导致高血压、语言障碍、疲劳、睡眠障碍、提高攻击性倾向、注意力不集中、易怒、过敏反应、自身免疫疾病、血管闭塞以及记忆力下降等疾病和症状。重金属元素还会对人体细胞酶产生毒害作用。

    土壤重金属污染来源 

    土壤中重金属的来源可分为地质过程内源和人为活动外源两部分。地质过程内源又可分为继承型和次生富集型两类。继承型是指母岩中镉、汞、铅等有害重金属含量本底高,在后期的风化成土过程中,这些有害重金属继续保留在土壤中。资料显示,我国土壤大面积的重金属高异常主要是由成土母岩引起的,这些成土母岩多是富含铜、铅、锌、砷、镉等有害元素的硫化物矿床、黑色岩系、煤系地层等地质体,以及含锰、铬、镍的基性岩等。

    次生富集型是指成土母质中重金属元素含量并不高,但是在母岩风化成土过程中,化学性质活跃的元素,如钾、钠、钙、镁等易进入水体流失。而化学性质不活跃的元素,如汞、铅、砷等有害元素在原地的风化残留物中反而富集了。

    人为活动外源主要是指大量重金属通过人为活动进入到土壤环境中,其中主要是现代化工业,例如电镀、电池、化肥、矿业、造纸、杀虫剂、制革、塑料制品、冶金、采矿、化石燃料等制造、使用、活动过程中产生的含重金属的废水、废渣和废气。

    土壤中重金属的活性 

    土壤中重金属的含量和存在形态,很大程度上决定了其对环境、人体的风险高低。目前,土壤重金属的形态分级可分为离子态(水溶态)、可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态。不同形态的重金属,其毒性、迁移性和生物有效性均有不同差异。

    一般来说,离子态的重金属移动性强,易被植物吸收,多存在于土壤溶液中或土壤黏粒表面,有着较高的生物有效性;而某些重金属离子会与土壤中的盐类(如磷酸盐、碳酸盐、硫化物、铁锰氧化物等)、有机质形成沉淀物、复合物或螯合物,移动性有所降低,生物有效性也随之下降;最为稳定的则是残渣态,一般存在于硅酸盐、原生和次生矿物等晶格中。

    影响土壤重金属形态分布的因素有很多,归纳起来可分为两大类:一类是土壤内因,即土壤理化性质,如pH值、土壤有机质、土壤质地、胶体含量、离子含量、Eh值、营养元素等;另一类是人类活动,如输入到城市土壤中的重金属的数量、种类的影响。

    土壤重金属污染修复的方法 

    根据修复方式以及处理后土壤位置是否改变,土壤重金属污染治理方法分为原位治理和异位治理。异位治理环境风险低,见效快,成本高,环境扰动大,如客土法、换土法、土壤淋洗法等。原位治理中主要包括物理修复、化学修复、生物修复以及农业生态修复。

    物理修复主要包括电动修复、电热修复等。电动修复主要通过电流的作用,土壤中重金属离子和无机离子以电渗透和电迁移方式向电极运输,然后进行集中收集处理。

    化学修复就是向土壤中投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原等作用,降低重金属的生物有效性,常用的土壤改良剂有石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、有机质等。

    生物修复利用生物削减、净化土壤中重金属或降低重金属毒性。1983年美国科学家Chaney提出了利用超富集植物清除土壤中重金属污染的思想,即利用植物对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力,将植物收获并进行妥善处理后可将该重金属移出土壤,达到污染治理与生态修复的目的。

    农业生态修复主要包括两个方面:一是农艺修复措施,包括改变耕作制度,调整作物品种,种植不进入食物链的植物,选择能降低土壤重金属污染的化肥,或增施能够固定重金属的有机肥等措施,来降低土壤重金属污染;二是生态修复,通过调节诸如土壤水分、土壤养分、土壤pH值和土壤氧化还原状况及气温、湿度等生态因子,实现对污染物所处环境介质的调控。

    钨尾矿资源,待挖掘的宝藏 

    □郝小非

    钨矿是重要的矿产资源,已发现钨矿物和含钨矿物20余种,最具有开采价值的是白钨矿和黑钨矿,主要分布于江西和湖南。钨矿品位一般在0.1%~0.5%,对钨矿选别后,91%以上的固体废弃物被作为尾矿丢弃。我国每年约有1000多万吨钨尾矿被排放到尾矿库中,未被有效开发利用,不仅占用大量土地,还存在安全隐患。但尾矿不是没有任何利用价值的废物,在技术经济条件达到的情况下也是待挖掘的宝藏。

    随着人们对尾矿资源综合利用认识的提高,人们也越来越注意到尾矿也是一种资源,可以被开发利用。钨尾矿中一般含铜、钼、铋等重要金属矿物及石英、萤石、绿柱石和石榴子石等非金属矿物,随着选矿技术的提高,我们不但可以再次回收利用钨,也可以回收铜、钼、铋、铷、锂和钾等有价元素,还可以回收萤石、石英、石榴子石等非金属矿物。另外,我们还可以利用钨尾矿制备地聚物、微晶玻璃、陶瓷原料、免烧砖、透水砖等环保建筑材料。

    总之,只要我们结合钨尾矿资源特点,因地制宜地寻求钨尾矿资源化利用途径,一定可使钨尾矿变废为宝,实现经济效益、生态效益、社会效益的有效统一。

    “锆”诉 

    □雷晴宇

    对普通大众来说,单纯提到化学元素锆,可能相对比较陌生,但它却与我们的生活密切相关。比如,我们最常用到的卫生洁具、瓷砖等陶瓷产品,就是因为其中含有一定量的锆才让它的外表变得那么艳丽和富于光泽,也让它具有了极强的抗腐蚀和耐磨等性能。

    在工业实践中,由于提炼和加工困难、产量不多,锆被列为稀有金属。

    锆的应用领域非常广泛。其中,63%以上的锆以硅酸锆、氧化锆的形式应用于陶瓷、耐火材料领域,约有13%用在锆化学品领域,仅有3%~4%的锆矿石被加工成金属锆。因其具有惊人的抗腐蚀性能、极高的熔点、超高的硬度和强度等特性,锆还被广泛应用在航空航天等领域。

    锆的元素符号为Zr,锆元素在地壳中的含量仅约为0.025%。

    地壳中大部分锆呈分散状态存在于许多矿物中,已知含锆的独立矿物有38种,锆英石(ZrSiO4)和斜锆石(ZrO2)是主要的具有工业价值的含锆矿物。锆英石主要赋存于海滨砂矿中,是世界冶炼金属锆的主要来源。斜锆石主要产于碱性火成岩中,与霞石、霓石、磷灰石、萤石、钙钛矿、锆石、烧绿石等共生。

    含锆的天然硅酸盐ZrSiO4被称为锆石或风信子石,广泛分布于自然界中,具有从橙到红的各种美丽的颜色,自古以来被认为是宝石,印度洋中的岛国斯里兰卡盛产锆石。

    1789年,德国人M.H.Klaproth对锆石进行研究时发现,将它与氢氧化钠共熔,用盐酸溶解冷却物,在溶液中添加碳酸钾,沉淀、过滤并清洗沉淀物,再将沉淀物与硫酸共煮,然后滤去硅的氧化物,在滤液中检查钙、镁、铝的氧化物均未发现,在溶液中添加碳酸钾后出现沉淀,这个沉淀物不像氧化铝那样溶于碱液,也不像镁的氧化物那样和酸作用,Klaproth认为这个沉淀物和以前所知的氧化物都不一样,是由Zirkonerde(锆土,德文)构成的。不久,法国化学家de Morueau和Vauquelin两人都证实M.H.Klaproth的分析是正确的,该元素拉丁名为Zirconium,符号认为Zr,中国译成锆。

    1808年,英国的H.Davy利用电流分解锆的化合物,没有成功;1824年,瑞典的J.J.Berzelius用钾还原K2ZrF6时制得金属锆,但不够纯。直到1914年,荷兰一家金属白热电灯制造厂的两位研究人员Lely和Hambruger用无水四氯化锆和过量金属钠同盛入一空球中,利用电流加热500℃,取得了纯金属锆。

    锆矿资源是稀有金属矿产资源之一。世界各大洲均发现有锆资源,主要分布在大洋洲和非洲,美洲、亚洲、欧洲也有发现。锆矿床按其成因可分为脉型岩矿和砂矿两种类型,但由于岩矿结构形态复杂,分离共生矿物成本高及开采难度较大等原因,导致目前全球工业开采多以砂矿型为主 。砂矿主要包括滨海砂矿、冲积砂矿以及残积砂矿,其中滨海砂矿最具工业开采价值,规模和产量远大于冲积砂矿及残积砂矿。

    据美国地质调查局数据显示,2012年~2018年,全球锆资源储量维持在7500万吨左右,澳大利亚、南非、肯尼亚及莫桑比克4个国家锆矿储量合计6140 万吨,占全球的84.11%,矿床类型多以滨海砂矿为主; 印度、马达加斯加、巴西、中国、美国、乌克兰、印度尼西亚及俄罗斯等国家锆矿储量1160万吨,占全球的15.89%。

    我国的锆储量和美国基本一致,约有50万吨,仅占全球储量的0.68%。相较于其他国家,我国锆资源非常缺乏,所以,我国的锆资源主要靠进口获得。随着需求量不断增大,近年来进口以每年6%的速度增长,国内每年锆进口需求量达到90%以上。

    锆英砂主要用于生产化学锆、电熔锆、硅酸锆、金属锆等。2019年,我国锆英砂市场需求量为62.02万吨,而我国自有资源产量不足1万吨,近3年的进口量均超过100万吨。

    中国和欧洲是锆的主要消费市场,中国对锆的需求在全球占比高达52%。

    锆矿按照主要用途分为金属锆和工业锆两类。金属核级锆处于锆产业链最顶端,工业锆主要用在化工耐酸碱设备、电子行业等领域。中国是世界陶瓷工业生产和出口大国,硅酸锆则是陶瓷行业的直接和主要原料,陶瓷制品离不开装饰,好的装饰使制品身价百倍,装饰材料是装饰的物质基础,陶瓷色料是最重要的陶瓷装饰材料。由此可见,陶瓷色料在陶瓷装饰中的地位,也可知氧化锆在陶瓷装饰中的地位。同时,随着中国陶瓷产业的迅速发展,锆需求也随之猛增。

    矿山废水变废为宝的秘诀 

    □胡四春

    在矿山开采、矿物富集分离过程中,会产生大量的矿山废水,其中包括矿坑水、露采厂废水、选厂废水、尾矿库和废石场的淋滤水,这些废水不仅被白白浪费掉,而且还污染了地表水和地下水,危害环境。

    根据产生的途径不同,矿山废水性质相差很大。例如,矿坑废水pH值要么是强酸性,要么是碱性;选厂废水可能含有大量的重金属离子和有机药剂,这些都给废水处理及回用造成了巨大的麻烦。因此,根据废水产生的途径和废水处理后的性质进行分类处理和分质利用就成了把矿山废水变废为宝的关键。

    矿山采选废水常见处理方法 

    一般来说,矿山采选废水常见处理方法主要包括七方面:

    自然净化法。自然净化法作为最廉价、最简单的废水治理方法,被我国的选矿厂普遍采用。自然净化法常以尾矿库为构筑物,废水通过管道运输至尾矿库,在库内发生沉淀、水解、氧化、挥发、光照降解甚至生物分解等作用,使悬浮颗粒和残余药剂浓度降低,甚至基本去除。

    自然净化的效果与曝晒时间、光照强度、水体温度、初始pH值、溶解氧等因素有关。通常曝晒时间越长、光照强度越强、温度越高,自然净化效果越好。

    特点:自然净化法具有成本低、管理方便、无二次污染等特点,但存在净化不彻底、耗时长、气候等自然因素干扰大等问题,特别在高寒地区,往往会因为净化效率低下而影响废水的回用。因此,自然净化法通常可作为选矿废水的预处理方法,或用于成分相对简单的重、磁选废水的处理。

    酸碱中和法。酸碱中和法是一种传统的废水治理方法,因简单实用而被广泛采用。这其中既包括酸性废水中的H+(或碱性废水的OH-)与中和剂中的OH-(或H+)发生反应,生成中性水分子,同时矿浆的合适碱度也有利于重金属离子与氢氧根离子反应生成难溶的氢氧化物沉淀,从而消除重金属污染。

    生产实践中,常用的中和剂有石灰、消石灰、硫酸、碱性废水废渣(电石渣等)、酸性废水废气等。在选择中和剂时,应优先考虑厂区周边的废料,以达到“以废治废”的目的。理论上各重金属在一定pH范围内均能沉淀,因此控制好pH值是中和法的关键。

    特点:酸碱中和法具有管理方便、费用较低、操作简便、处理量大、适应性强和运行稳定等优点,但也存在一些问题,如在用石灰中和时,设备及管壁结垢严重、污泥增量较大、易产生二次污染等。

    混凝沉淀法。混凝沉淀法是目前治理选矿废水较成熟的一种方法,常与活性炭吸附或氧化法组成混凝沉淀——活性炭吸附法和混凝沉淀——氧化法。

    混凝沉淀法使用的药剂主要包括凝聚剂和絮凝剂两大类。凝聚剂主要有氯化铁、硫酸铁、硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合氯化铁(PFC)、聚合硫酸铁(PFS)等,使用最普遍的絮凝剂是聚丙烯酰胺(PAM)。混凝剂的选择至关重要,它直接关系到净化效果的好坏。

    特点:混凝沉淀法可以有效去除废水中的悬浮颗粒和一些重金属离子,是一种成熟、稳定、高效的废水治理方法,但也存在对有机化学药剂净化不彻底,因药剂用量过大易产生二次污染等问题。

    化学氧化法。化学氧化法是深度治理废水中残留浮选药剂的有效方法,特别是近年发展起来的高级氧化技术(AOP)能彻底去除废水中持久性难降解有机污染物。

    化学氧化法的实质是,氧化剂通过夺取废水中有机污染物中的H原子等途径,将有机污染物氧化成无毒或低毒的小分子物质,或转化为容易从水中分离的物质,从而降低废水的COD、BOD。常见的氧化剂有臭氧、Fenton试剂、双氧水、次氯酸钠等。

    特点:化学氧化法治理废水具有操作稳定、反应彻底、处理效率高并能提高废水的可生化性等特点,特别对于处理高COD的有机废水具有显著优势,但也存在运行费用较高等问题。

    人工湿地法。人工湿地是仿照自然湿地人工修建并参与监督控制的具有流动或静止水体的浅水水域,是以基质-植物-微生物为核心的综合生态系统,可通过基质截留、过滤、吸附,植物吸收、拦截,微生物摄食、分解等途径去除废水中的污染物,充分发挥了物理、化学和生物的协同作用。

    特点:人工湿地法为治理废水提供了一条绿色化、生态化的技术路线,但也存在基质易堵塞、占地面积大、受气候等因素干扰大等局限性。

    微生物处理法。微生物处理法对于矿山酸性废水具有显著的优势。其净化原理是利用微生物的新陈代谢作用降解水体中的污染物,从而达到净化废水的目的。

    特点:微生物法治理废水拥有巨大的发展潜力,具有环境友好、选择性好、二次污染少等特点,甚至还可以回收某些重金属原料,但如何筛选出适应性强的菌种是个难题。

    矿山废水的分步处理和分质利用 

    一般来说,铅锌矿矿山废水的分步处理和分质利用分4步来进行:

    一是将铅精矿和锌精矿的浓密溢流水直接回用到各自的选别流程。

    二是向尾矿水加入一定量的钾明矾和阴离子PAM进行混凝反应和絮凝沉降,将尾矿废水中影响选矿指标的铜、铅、锌、镉、铬等重金属离子去除掉。然后,再加入一定量的椰壳型粉末活性炭,并通过纤维球过滤塔来去除掉影响选矿指标的部分有机残留药剂,适度处理后的废水大部分回用到选矿流程。

    三是采场废水一部分用于厂区绿化用水和尾矿干堆库区降尘喷淋用水。

    四是加入一定量的纯碱来降低水的硬度,通过砂滤和膜滤工艺来降低水的浊度等,然后将深度处理后的水分别用于陶瓷过滤机的槽洗水、酸洗水及浮选药剂的配制溶解用水。

    根据其性质及成分存在差异,选用合适的废水处理技术及回用方法,可提高选矿废水循环利用率,实现废水的清洁排放,真正做到变废为宝。

    生态画卷 资源综合利用有新突破

    蔡家品,教授级高工,自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所(以下简称探矿工程所)海洋地质调查钻探室(金刚石钻头技术研发中心)主任。

    他不认为自己有什么“远大抱负”,“碰到问题就解决问题,这就是工作的最大意义。”然而,就是这样一个自认为“没有抱负”的人,却被评为中国地质调查局杰出人才。

    在中国的油气钻探领域,蔡家品的名字几乎就是一张名片,不认识他的人很少。地质人长期在野外工作,身上难免会有些江湖习气。在油气钻探这个江湖中,大家都直呼他“老蔡”,钻探过程中遇到难以解决的问题,想到的总是“赶紧把老蔡喊来”。

    蔡家品一直致力于钻具的研究,他带领团队研制的海洋地质调查取样工具及天然气水合物保温保压取样钻具,解决了我国在深水及超深水取样难的问题,均为国内首创,具有自主知识产权,填补了国内空白,打破了国外在该领域的技术垄断,为我国在海洋地质调查、资源勘查(含天然气水合物勘查)及工程勘察提供了技术支撑。

    此外,团队研制的孕镶金刚石钻头,有效解决了在地质及油气勘探开发中,钻头寿命短和机械钻速低的难题。特别是大直径的孕镶金刚石钻头,已成功替代国外同类产品,成为国内施工方的首选。

    在项目实施技术创新研发中,蔡家品始终重视青年技术人员的成长,强调团队意识,已初步建设一个在碎岩工具和海洋取样技术方面(特别是海洋天然气水合物取心技术方面)技术一流、凝聚力和战斗力强的优秀团队。

    最初的追求是跳出农门

    约访蔡家品,是一件并不容易的事。记者从约访到采访成功,经历了40多天的时间,因为他实在太忙,总在野外帮地勘单位处理一些钻探上的难题。可以说,在钻探领域,他已经“玩”得风生水起,很难有时间歇息。

    那天,记者好不容易“逮”着他了,见面时的蔡家品,不免显得有些疲惫。但即使是这样,记者也不可能放过这难得的机会。

    老蔡也乐于奔跑,手机一响,立刻就打包走人往机场赶,一年到头在办公室也待不了几天。这样的生活状态,他早已经习惯了。就像他说的,在北京待上几天没有电话接,心里反而空空的,有点儿无所事事的焦虑。

    这就是蔡家品,一个忙碌得坐不住的人,一个把忙碌当乐趣的科技工作者。

    实际上,就像许许多多农村长大的孩子一样,要说那时有什么崇高的理想和追求,未免有些虚伪,发奋念书的目的就是为了跳出农门。蔡家品来自湖北农村,之所以认为自己没有远大的抱负,也是基于同样的目的。“只要是拿工资吃饭,在农村人看来就是有出息了,再说农村长大的十几岁的孩子,没有什么见识,谁会去计划将来会干什么呀。”

    海上作业中的蔡家品

    就是因为没有什么崇高的理想和抱负,1984年,蔡家品高考结束,加之分数不算太高,高中的授课老师让他填报个地质类的专业,说这样容易录取,将来也好找工作。于是,他就听了老师的,填报了成都地质学院探矿工程专业。从此,他便与探矿工程结下了不解之缘。

    在大学学习期间,蔡家品越来越觉得这个专业很有意思,因为年轻人都有一种放浪的心理,将来毕业了,可以一天到晚泡在野外,纵情于山水,诗意而又浪漫,多美的差事呀。于是,他发奋学习。1988年,蔡家品以优异的成绩毕业,被分配到了原地质矿产部探矿工程研究所。

    蔡家品很感激高中时的授课老师,他确实没有骗他,学地质类专业不但好找工作,而且还被分配到了一个在北京的国家部委所属科研机构,在成都上学,能进北京,已经很了不起了,他觉得自己简直太幸运了。

    进了国家部委的科研机构,担任超硬材料研究室助理工程师,同届毕业的同学们的羡慕是可以想象的,蔡家品也觉得自己不是一般的牛,有点平步青云的眩晕,一股为国奉献青春的豪情油然而生,这种感觉真是爽极了。

    跟探工所三十年的不了情

    到今年为止,蔡家品在探矿工程研究所已经摸爬滚打了整整30年。弹指一挥间,蔡家品从一个意气风发的青年长成了一个成熟稳重的中年,从小蔡混成了老蔡。

    实际上,蔡家品也并不认为自己有多么高尚,多么有热爱事业的情操,在探矿工程所改制的时候,他也一度想过逃离。要知道,一个被财政拨款养着的科研机构,突然要改成到市场上找饭吃,这种心理的撞击是难以形容的。

    20世纪90年代,是地勘行业的低谷,尤其是地勘单位属地化,钻探任务锐减,很多打钻找矿的专业技术人员,受生活所迫,靠副业养家糊口,养鸡的养鸡,养猪的养猪,彼时的状况,让一直致力于钻具研究的蔡家品,心里油然而生出一种“英雄无用武之地”的没落感。

    此时,科技体制改革,原地质矿产部探矿工程研究所更名为北京探矿工程研究所,看似改变不大,干的活也还是原来的活,但这样的改变,却将一个铁饭碗变成了一个泥饭碗,随时可以摔破的。能不能在市场上找到饭吃?这样的恐慌与疑惑,一时压得人喘不过气来。

    是去?是留?对于还是踌躇满志的蔡家品来说同样是种折磨。而此时的蔡家品,已经是超硬材料研究室主任助理、工程师,到外面不可能找不到待遇更好的工作。当时,探矿工程研究所正在搞金刚石钻头技术的研发,作为所里钻头技术研发的中坚力量,一旦离开,于单位于个人,都不是一个好的选择。

    所里的领导早就看穿了蔡家品的心事,当面找他聊了很长时间,并语重心长地跟他说:“小蔡呀,留下来吧,拨开云雾见天明,这里才是你施展才能的地方。”

    人在彷徨的时候,是需要一个长者赋予精神力量的。加上对一起共事多年的同事们的不舍,蔡家品于是也就留了下来,这一留就留到了现在,风风雨雨中走过了30年。

    有幸觅获一得力助手

    搞科研工作,能获得一名得力助手,是可遇而不可求的事。阮海龙的到来,如同激活一池春水,让蔡家品的团队一下子更加活跃了起来。

    阮海龙,高级工程师,探矿工程所海洋地质调查钻探室(金刚石钻头技术研发中心)副主任,中国地质调查局优秀人才。

    阮海龙并不觉得自己干的事有什么高大上,他认为,研发出来的东西,能解决实际问题,能拿到市场上利用,能为单位赚钱,说得漂亮一点,就是成果转化能生出效益来,这事就算妥了。

    蔡家品深知,搞科研要有一个多专业技术人员组成的、互相密切配合的创新团队,并付诸持之以恒、坚持不懈的努力。个体的力量是有限的,但由多个个体组成一个知识结构合理、团结的战斗力强的团队,就可以发挥巨大的能量。

    阮海龙在海洋地质十号钻探船上

    阮海龙是个80后,2006年毕业于中国地质大学钻探专业,在随后读研的几年中,一直跟随在蔡家品左右。阮海龙出生于浙江农村,之所以爱上钻探专业,很多的想法与当初蔡家品大学时代的想法几乎不谋而合。后来参加工作后,才知道一切并非想象中的那么浪漫,那么有纵情于山水之间的诗情画意。

    研究生毕业后,阮海龙留了下来。对于自己专业的发挥,他觉得这是个再好不过的平台,加上蔡家品像老大哥一样对他的关爱,工作配合起来的那种“心有灵犀”的感觉,让人特别爽。很快,阮海龙就成了蔡家品团队的得力干将,并挑起了副主任的重担。

    从某种意义上讲,蔡家品和阮海龙的组合,几乎是天撮之合,这也为后来这个团队攻克一个又一个难题积累了创新的能量。这个科研团队一共15个人,大多都是80后,最小的1992年出生。

    年轻人的思想总是活跃的,科学有时就需要年轻人的浮想联翩,灵光一闪中激发出新的解决方案。每逢技术讨论会,蔡家品和阮海龙最喜欢干的事,就是让年轻人争吵起来,因为人在激烈的争论中脑子会飞速旋转,激发出隐藏于大脑中最潜在的智慧。

    决不能让外国人牵着鼻子走

    探矿工程所一直以服务国家重大战略需求为科研方向,近些年来,特别在服务油气钻探领域发挥了积极作为。研制的孕镶金刚石钻头有效解决了在地质及油气勘探开发中钻头寿命短和机械钻速低的难题,特别是大直径的孕镶金刚石钻头,已成功替代国外同类产品成为国内钻探队伍的首选。

    1999年~2001年,中国地质调查局科技人员首次在南海西沙海槽发现了显示天然气水合物存在的地震异常信息(似海底地震发射波“BSR”)。2002年,国务院批准设立我国海域天然气水合物资源调查专项。

    尽管随后我国在海域天然气水合物钻探上获得一系列突破,但令人尴尬的是,我国海底钻探取样却一直依赖于国外技术,国内几乎没有哪一家机构在此项技术上有所进展。因此,不得不让外国人随意开价。

    团队合影

    眼睁睁地瞅着外国人收取那么高的价钱,而中国人又毫无办法,这是一种什么样的感觉?作为从事钻具研究近二十几年的科研团队的带头人,蔡家品心里很不是滋味。其实当时的想法很简单,就是一定要打破外国人在该领域的技术垄断,把国外同类技术挤出去,这钱应该由中国人自己挣。

    实际上,对海洋钻探取样技术的了解,蔡家品最早是通过参阅了DSDP、ODP、IODP及IODP-china等网站与书面文献的大量资料,了解了国外在深海钻探技术所取得的成就以及今后发展的方向。当时他还在想,他的团队一直在陆地搞钻头和取心工具,什么时候也拓展到海上去发挥探矿工程研究所应有的作用。

    谈及被外国人卡脖子的事,作为蔡家品团队副手的阮海龙,脑子里多次泛起那个场景。那是一次随船出海的钻探作业中,几个帮忙取样的外国人,突然停下手中的活,将项目组的负责人叫过来,咕噜了一阵后,微笑着把旁边的其他人都驱赶开,然后才实施取样作业。

    阮海龙打听到,刚刚的一阵咕噜,是外国专家在关键的时候故意捏你一把,要求项目组提高取样价钱。事情都到了这个份上,不答应的话,之前的作业等于是废了,项目组只好答应了外国技术人员的要求。之所以把其他人都驱离,就是为了对中国人严格保密,不想让中国人看到他们的作业程序。作为一个钻探专业的毕业生,阮海龙内心被深深地刺痛,同时也滋生出深深的责任感,“这活应该由我们来干。”

    机会终于来了,2010年8月,中海油服承担的国家科技重大专项——“大型油气田及煤层气开发”子课题“深水随钻取样器设计和制造技术研究”负责人找到了北京探矿工程研究所,经过多次深入交流,最终同意由蔡家品的团队来承担这个课题。

    不久后,又从中国地质调查局传来好消息,为解决海洋钻探取样难题,中国地质调查局设立专项资金,将《海洋地质调查钻探取样器具及工艺研究》列为科技攻关项目,起止时间为2011年1月到2012年12月,蔡家品作为项目负责人,负责整个项目的实施。

    这真乃好事成双。蔡家品和阮海龙以及他们的团队尽管异常兴奋,但这样的科研项目,能否在短期内取得突破,心里实在没底。

    此时,从接手中海油服“深水随钻取样器设计和制造技术研究”课题,距项目结题时间不到一年(这个项目计划是3年),而且研制的随钻取样器要通过海试应用。时间紧、任务重、压力大,团队经过慎重考虑,最终接下这项任务,因为这是他们下海非常难得的机遇,也是拓宽他们技术领域绝佳的机会。

    经过团队的共同努力,2012年4月,从海洋石油708号深水工程勘察船传来好消息,北京探矿工程研究所研制的TK系列深水随钻取样器搭载海洋石油708号深水工程勘察船,在中国南海番禺区块水深约200米、6级风、涌浪3米的条件下,高效率、高质量地完成了孔深10米(PY34-1-PL10-BH)全孔取样作业和孔深300米(PY34-1-CEP-BH)分段取样作业,一举打破我国海洋钻探船钻孔深度、取样深度两项纪录。

    本次试验还检验了北京探矿工程研究所为海洋钻探取样专门研制的抗涡动金刚石复合片钻头。结果表明,该钻头在作业过程中钻进效率高、成孔质量好、地层适应性强,完全满足海洋钻探各种复杂工况的要求。

    这意味着,这项由国外垄断的深海钻探取样技术,已被中国地质调查局北京探矿工程研究所的科研团队彻底打破,取样成本只接近外国专家取样的一半。

    保温保压取样钻具破题

    天然气水合物是甲烷气与水在高压低温条件下类冰状结晶物,大家形象地把它叫做“可燃冰”,一旦温度升高或压力降低至一定程度,甲烷气则会逸出,固体水合物便趋于崩解。如利用常规取心(非保压取心)设备将含天然气水合物沉积物从海底取至海面时,压力或温度的变化会导致天然气水合物分解,这会扰动沉积物,有时会使岩心遭到完全的破坏,分解成一堆泥浆。

    由于天然气水合物存在环境和性质的特殊性,使用保温保压取样技术成为获得原位天然气水合物最有效的方法之一。保温保压取样钻具是获得天然气水合物真正物化特性的主要器具。而当时,这项技术也一直被一些西方少数几个发达国家所掌控。

    在突破深海钻探取样技术后,蔡家品和他的团队就开始讨论研制保温保压取样钻具的可行性,由于想取到大直径岩心,当时初步设计按照翻板密封来进行,很有挑战性,但是在翻板密封的方式上有不同的意见,最后蔡家品决定两种方式同步进行,根据室内试验的结果再来选定,整个工作有条不紊。

    实际上,保温保压取样钻具的研制难度是非常大的,当时,有关单位依托863项目也在试制研发,项目进程采取了严格的保密措施,他们具体进展到什么程度,外界一无所知。但在2014年3月初,国内一家海洋油气勘查单位突然通知蔡家品,他们计划在4月初出海给相关单位搞保压工具的实验,问蔡家品团队的进展如何,可以免费搭载试验。蔡家品觉得这是一个难得的试验机会,在他和阮海龙的带动下,团队成员加班加点赶进度。

    在室内实验过程中,团队成员充分发挥智慧,对在海试中可能遇到的复杂情况做了充分的预判。比如,海底的泥沙对管子的摩擦,提起钻管过程中的卡管等,一切可以预判的状况,都在实验室中模拟完成。这段时间,团队成员深夜加班加点是家常便饭。为了给这帮年轻的队员鼓劲打气,常常干到晚上十一二点的时候,蔡家品和阮海龙便带着所有的加班人员上街烤羊肉串,喝个啤酒,然后又接着干。

    由于这样的钻具是自我研发的,所有的部件不可能在市场上轻易买得到,团队成员大都学会了车工,所有的零部件几乎都是他们自己一点一点地车出来的。阮海龙跟大家自嘲,将来失业了,大家都是一个优秀的车床工人,工作随便找,饿是饿不死的。

    在团队所有成员的共同努力下,终于按照海洋油气勘查单位的要求时间把钻具运到船上参加海试,这次试验的结果初步保温保压成功,对方未成功。之后,团队又回来在室内做了大量的技术改进及试验工作,于2014年7月由蔡家品亲自带队参加海试,也是与对方PK,结果是探矿工程所完胜。

    2014年9月,海洋油气勘查单位专门安排一个航次到天然气水合物靶区取样,蔡家品团队再次很好地完成了任务,这是我国首次采用国产装备成功提取到保压天然气水合物样品,为我国“十三五”开展天然气水合物勘探及试开采提供了有力的技术支撑。

    “没有抱负”的成就者

    绿色发展是新时代的主题。党的十九大提出的“建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国”的目标对各行各业提出了新的更高要求。

    矿业,这个古老的产业必须重塑形象,全过程、全方位融入新时代。近年来,特别是党的十八大以来,矿山企业和地勘单位在绿色矿山建设和绿色勘查方面进行了大量探索,取得了显著进展。

    在全国各行各业全面贯彻党的十九大精神的今天,按照“绿水青山就是金山银山”理念的要求,总结矿业绿色发展经验,进一步提升矿业绿色发展水平,加快矿业重塑形象进程成为全社会和矿业人的期盼。

    “两山理论”的矿业实践

    盛夏江南,让风景更美的是湖州的一簇簇新绿。而今年的湖州,又比以往更热闹一些。6月底,2018中国矿业循环经济暨绿色矿业发展论坛在这里召开。

    为什么是湖州?中国矿业联合会党委书记、会长彭齐鸣告诉中国矿业报社记者,本次论坛的主题是“为经济发展助力,为绿水青山增彩”。湖州市是习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”理念的地方。“两山理念”因矿而起,践行“两山理论”,矿业行业必须冲在前面。“湖州市在矿业绿色发展方面做了大量卓有成效的探索,取得了令人振奋的成果。”彭齐鸣说。

     

    资料图

    记者了解到,在这次大会的论坛上,与会代表们回顾习近平总书记提出“绿水青山就是金山银山”理念的背景和过程,通过再现珍贵的历史画面深刻感受“绿水青山就是金山银山”理念的内涵。会后,与会者还考察了湖州多个成功范例,能比较全面地了解绿色矿山建设进展情况。

    “晴天一片灰,雨天一路泥,远观像大雾,近看满身土,这是传统石料开采加工工人们给人的印象。但是在这里,我看到的却是整座矿山掩映在绿树花红中,甚至还能看到对环境极度挑剔的白鹭飞过。”“这哪里是矿区,分明是一个公园!”……代表们在观摩湖州部分矿山绿色发展的成果和矿业与经济社会发展融合的实例中,发出了阵阵感叹。

    在这里,他们看到了矿业开发过程可以实现动态复绿,彻底摒弃了过去那种先破坏、后治理的模式。在这里,他们也看到了矿业这座金山银山不仅可以无痕融入绿水青山,还会带来新的金山银山和更美的绿水青山。

    在这里,他们听到了矿业企业践行“绿水青山就是金山银山”理念的经验体会介绍,感受到了企业对矿业绿色发展、可持续发展的坚定决心。在这里,他们还听到了地方国土资源管理部门勇于创新的意识和行动、专家学者对生态文明建设内涵和方式的诠释,听到了地方政府推进矿业转型升级、发展接替产业的经验与体会。

    矿业这一传统产业在新时代绽放的新光彩、展示的新形象跃然纸上。这样的绿色矿业发展模式就是矿业重塑希望的雏形和模板!

    其实,在此之前,大会主办方——中国矿业联合会已经对全国绿色矿山建设与绿色勘查进展情况进行了广泛调查,并重点考察了若干地区绿色矿山建设的成功范例。今年更是对浙江省湖州、宁波和温州地区矿业绿色发展情况进行了专题实地调研。让人欣喜的是,调研中发现,各地绿色矿山建设的进展和成果丰硕,地方政府和矿山企业、地勘单位在矿业绿色发展方面经验丰富,绿色矿业发展欣欣向荣。而将会议地点选择在湖州,正是希望在这个“两山理论”的发源地,向全社会展示中国矿业践行“绿水青山就是金山银山”理念的决心、行动和成果,展示新时代矿业发展的前景和预期,展示矿业新形象的概念和要素。

    按照彭齐鸣的话说,2018中国矿业循环经济暨绿色矿业发展论坛被赋予了更重要的使命,讨论交流的不是常规的矿业问题,不是一般的管理和技术问题,更不是一般性的聚会交流,而是一次中国矿业展示践行“绿水青山就是金山银山”理念成果与体会,共议矿业创新发展、重塑形象的大会——要汇聚各方智慧,查找制约矿业绿色发展的制度问题,探讨解决问题的路径措施,为矿业绿色发展形成可复制的成功经验。

    为什么要重塑形象

    1950年2月17日,毛泽东同志在访苏期间专门去中国驻苏大使馆看望了中国留学生,并亲笔为学习地质专业的学生题写了“开发矿业”几个大字。这一题词极大地激励了全国千万矿业职工为开发矿业而努力奋斗,成为一代又一代矿业职工献身矿业事业的巨大精神财富。一时间涌现出了李四光、王进喜这些家喻户晓、妇孺皆知的矿业界英雄人物。矿业行业以“找矿兴国”为己任,为国家建设提供大量急需的矿产资源。

    但近年来,由于传统的粗放式开发方式,矿业被看成生态环境的破坏者而备受指责。矿业对经济社会发展做出的贡献好像因生态环境问题而被掩盖。随着工业化、城镇化的不断推进,各种新兴产业相继涌现并不断拓展,矿业的作用在一定程度上被冲淡,在经济产值中的比重有所下降。在人类向大都市聚集的同时,矿业似乎逐渐淡出人们的视野,距离日常生活越来越远,加上对环境问题的担忧,矿业似乎与现代化进程背道而驰,最终会走向衰亡。

    “实际上,矿业在整个国民经济中的基础性、战略性地位不可替代,经济社会发展改变的只是矿产品需求结构,而不是需求本身。”彭齐鸣表示,对于中国这样一个大国来说,资源安全问题至关重要。矿业的资源保障作用和产业支撑作用不容忽视。矿业将为中华民族伟大复兴事业提供物质基础和产业支撑。如何让矿业人在新时代建设中挺直脊梁,让矿业走上一条可持续发展的道路?彭齐鸣给出了这样一个答案——矿业必须要重塑形象。

    矿业重塑形象是生态文明建设的要求。习近平总书记指出,走向生态文明新时代,建设美丽中国,是实现中华民族伟大复兴中国梦的重要内容。在习近平主持起草的党的十八大报告中,生态文明建设成为治国理政的重要内容,纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局,并首次把“美丽中国”作为生态文明建设的宏伟目标。

    2017年10月18日,习近平总书记在十九大报告中指出,坚持人与自然和谐共生,必须树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念,坚持节约资源和保护环境的基本国策。像对待生命一样对待生态环境。要统筹山水林田湖草系统治理,实行最严格的生态环境保护制度,形成绿色发展方式和生活方式,坚定走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路,建设美丽中国,为人民创造良好生产生活环境,为全球生态安全做出贡献。

    矿业重塑形象是自身可持续发展的要求。在新的历史时期,矿业一方面要为现代化建设提供矿产资源保障,另一方面要保障生态文明建设的要求,传统的发展模式已不可持续,也无法复制发达国家的矿业发展模式。因此,在建立生态文明与世界矿业命运共同体的背景下,如何创新发展,寻找一种符合中国国情、科学可持续发展、符合生态文明要求的全新的矿业发展模式,是我们面临的一个重大课题,也是中国的不二选择。

    矿业重塑形象是赢得社会公众理解认同的重要举措。党的十八大以来,生态文明建设被空前重视。2015年,中共中央国务院下发的《关于加快推进生态文明建设的意见》明确把发展绿色矿业、加快绿色矿山建设作为重要任务。在2016年召开的十八届六中全会上,中共中央总书记习近平强调指出,加强矿山地质环境恢复和综合治理。其实,早在2010年,原国土资源部就曾印发《关于贯彻落实全国矿产资源规划,推进绿色矿业建设绿色矿山工作的指导意见》,明确提出绿色矿山建设工作是矿产资源开发过程中不容忽视的重要环节。

    近年来,许多矿业企业在动态复绿方面做了很多有益有效的尝试。这些实践说明,矿业不仅能在开发阶段创造巨大财富,拉动就业,还能够引进后续绿色产业,实现可持续发展。重塑矿业形象,能让这些有益的实践转化为直观的视觉听觉符号,让社会公众了解,新时代的矿山已经不再是尘土飞扬、脏乱危险的代名词。矿山绿色发展可以使开发矿业实现全程绿色、文明生产,全程现代化开发,从而赢得社会公众的理解认同。

    重塑新形象的机遇

    中国特色社会主义新时代为矿业发展带来严峻的挑战,同时也提供了难得的机遇和广阔的空间。彭齐鸣表示,供给侧结构性改革、高质量发展以及制造强国战略都为矿业重塑形象提供了绝佳的机遇。

    所谓供给侧结构性改革,就是用改革的办法推进结构调整,矫正要素配置扭曲,扩大有效供给,使供给体系更好地适应需求变化,提高全要素生产率。党的十九大报告明确,必须坚持质量第一、效益优先,以供给侧结构性改革为主线,推动经济发展质量变革、效率变革、动力变革。对于矿业来说,供给侧结构性改革任务艰巨。

    但是“危”“机”总是并存的。

    彭齐鸣认为,在产业发展中矿产资源供给的突出问题是供给结构不合理,或者“结构性匮乏”。“资源丰度和禀赋的不均衡是普遍存在的,但供给结构不合理则是产业发展自身的问题。我们大宗矿产品供给过多依赖海外市场,新兴战略性产业所需矿产资源的供给能力不足,三稀等非常规矿产资源的勘查开发与市场需求结合不够紧密,满足不了产业发展需求。”他表示。这些问题恰恰都与供给侧改革的目标“不谋而合”。

    彭齐鸣强调,“需要加强的是更好地发挥市场主体作用,引导更多的民间资本投入到这些领域。”只有过剩的产能,没有过剩的产品。抓住供给侧的“东风”,增加优质供给,提高产品竞争力,把过剩产能升级为优质产能,是矿企和整个矿业行业发展的惟一出路。

    高质量发展给矿业绿色发展提出更高的要求。中央经济工作会议指出,推动高质量发展是当前和今后一个时期确定发展思路、制定经济政策、实施宏观调控的根本要求,必须加快形成推动高质量发展的指标体系、政策体系、标准体系、统计体系、绩效评价、政绩考核,创建和完善制度环境,推动我国经济在实现高质量发展上不断取得新进展。根据建设富强民主文明和谐美丽社会主义现代化强国的目标,传统的粗放型矿业发展模式已经不能适合要求。在高质量发展的要求下,未来矿业行业要摒弃粗放发展方式、淘汰落后产能、践行绿色发展和培育新的动能,这样的要求无疑给矿业转型发展提出了更高的要求。

    在过去十年里,从国土资源主管部门到相关企事业单位,在推动矿业转向高质量、高效率发展的过程中做了很多有益的尝试,并取得了很多成功的经验。“原国土资源部推进的绿色矿山建设试点工作取得了巨大成效,为矿业发展的绿色之路奠定了重要基础。诸多企业积极响应,也取得了一些重要的经验。”彭齐鸣介绍道。这些都为矿业绿色发展、为矿业重塑形象积蓄了能量。

    的确,过去十年,是中国矿业绿色发展的重要阶段。中国矿业联合会在原国土资源部的指导下,开展了国家级绿色矿山试点工作,此项工作得到了矿业企业的积极响应,先后有661家矿山企业获得了国家级绿色矿山试点单位的称号,在绿色开采、资源节约与综合利用、矿山生态环境保护、矿地和谐等方面树立了一批样板,为我国矿业的绿色可持续发展提供了宝贵的可供借鉴的经验。

    2017年12月21日,中国矿业联合会在原国土资源部指导和支持下,联合61家会员单位共同发起成立了“绿色矿业发展战略联盟”,通过行业自律,倡导企业共同携手,加快推进绿色矿山建设进程。从此以后,矿企绿色建设有了“娘家人”,正如原国土资源部总规划师李永杰评价的那样,“这是推动我国矿业绿色发展的重要力量和服务平台。”

    实施制造强国战略给矿业转型升级提供支撑。中央经济工作会议指出,要推进中国制造向中国创造转变,中国速度向中国质量转变,制造大国向制造强国转变。彭齐鸣表示,“这对中国矿业发展是一个难得的机遇。”矿业是高科技支撑的产业,随着矿业的现代化,各类矿山设备不断升级,对机械、材料、光学、电子、自动化等各个领域都不断提出更高的要求,看似笨重的矿山机械装备实际上蕴含着大量的高新技术。因此,矿业的转型升级为实现制造强国目标提供了动力,中国创造也为矿业转型升级提供了支撑。

    据彭齐鸣介绍,中国矿业联合会正在组建智能矿山战略联盟,联合一批有志于矿业技术装备研发、制造、应用、推广和投资的机构和企业,整合国内行业资源,发挥产学研联合优势,建立智能矿山建设标准体系,争取政策、项目、资金支持等方面发挥作用,构建智能矿山建设的服务平台,共同推进中国矿业技术装备的转型升级。

    新形象的理解

    对矿业来说,“新形象”主要针对传统矿业的形象而言,突出表现为经济社会综合效益的高质量。“实际上,对于矿业这个古老的产业来说,转型从来没有中断过。但是,面对新时代的全新发展模式,转型升级不是一般概念上的完善,而是需要实现颠覆性的重大转变。”彭齐鸣强调说。

    那中国矿业的新形象究竟“新”在哪里?彭齐鸣认为集中在三个“新”。

    贯彻落实“新”理念。一方面,要秉承“绿水青山就是金山银山”的理念,实现从以开发资源为主要目的,兼顾环境保护的理念转向在确保环境保护符合新时代要求的基础上开发利用矿产资源。要在矿产资源开发获利的同时,切实保证自然环境资产保值升值。另一方面,要贯彻以人为本理念,由传统的、劳动密集型开采方式转向符合新时代要求,高科技支撑的现代化开采方式,要用技术装备的不断升级推进矿山生产的自动化、智能化,让矿业工作者的工作环境更加健康安全。

    动态恢复治理“新”模式。彭齐鸣认为,传统的矿业开发模式采取的是先开发(破坏)后治理的路。“实践证明,矿山闭坑之后的环境治理工作耗资巨大,难以靠财政收入来支付完成。而且,按照现有模式,在审批开发利用方案时也无法准确地判断闭坑后的治理费用,这些都使得先破坏、后治理的路难以走通。因此,动态恢复治理是解决矿山环境问题的必由之路。”他说。

    近年来,许多矿业企业在动态复绿方面做了很多有益有效的尝试,成功经验为绿色矿业标准体系建设提供了重要依据。随着动态复绿实践的不断深入,标准会不断提升,矿业发展过程将不再是破坏环境的代名词,而成为绿色发展的标志。

    矿业发展“新”遗址。矿业开发破坏环境似乎已经成为定律,粗放型的开发方式确实带来这种结果。然而,如果从顶层设计开始用绿色发展的理念统筹矿业开发,可以通过算大账实现资源环境的并重与双赢。从矿山设计开始就要对所在地生态环境价值和矿业开发带来的影响进行系统评估。除了实施动态复绿之外,还要对矿山开发、对环境的改变进行评估,要寻求环境改变带来的最佳方案,使得闭坑后的环境更加有利于人类生活。“国内已经有很多废弃矿山开发利用的成功实例,有的改造为地质公园,成为社会公众休闲度假的好去处;有的建成五星级宾馆,矿业遗址为宾馆增添了特色与魅力。这些都说明矿业开发留下的不一定是垃圾,还可以是资产,矿业不仅仅对环境造成破坏,还可以为营造更好的环境、改善居住环境提供条件。我国多数地区人口密度大,对于城市居民来说休闲度假的场所是个大问题。一些地区利用矿业遗址改造形成的公园或休闲度假场所有效地改善了这一状况,使得矿业开发给当地经济社会发展带来收益。”彭齐鸣做出进一步阐释。

    我们不难看出,矿业重塑形象就是要将绿色作为基本元素,将矿产资源的开发利用可以与生态环境相辅相成,让矿业成为“五位一体”的重要组成部分和连接纽带。

    除了矿业自身的转变,彭齐鸣认为,矿业重塑形象也需要管理系统的支持。

    “首先要完善矿业有关法规。”彭齐鸣表示,现行法规多为改革初期建立,与现在的发展理念和发展方式有许多方面不适应,特别是改革过程中形成的一些成功经验没有在法规中得以充分体现。在有关法规的制定或修改过程中,需要充分考虑我国矿业的战略地位,确保矿业健康发展以发挥资源保障与产业支撑作用。“需要重视的是,在处理开发与保护关系问题上,既要确保矿业的战略地位,又要确保矿业绿色发展。其中,绿色发展除了政策法规指引约束之外,还要依靠有关制度和标准。”彭齐鸣强调。

    “其次是完善规划体系,让矿业融入经济社会发展的方方面面。”彭齐鸣说。在规划体系中,最重要的就是要处理好矿产资源(金山银山)与生态环境(绿水青山)之间的关系。矿产资源规划是矿业发展的指南,必须与各行各业的规划相互协调,否则协调发展就成为一句空话。不可否认,矿业开发在带来经济收益的同时对环境造成破坏。但也可以通过科学规划和有效措施给环境加分,给自然资源总资产增值。如何做到经济社会效益的最少减分,最大增值是规划需要解决的重要问题,要通过多规合一使矿业发展融入经济社会的方方面面,并使其成为受各方面欢迎的正能量。

    “同时,还要充发挥社会组织的作用。”彭齐鸣补充到。党的十九大对新时代社会组织的职能作用提出明确要求。社会组织是协商民主的重要组成部分,参与社会治理、环境治理已经成为社会组织的重要使命。在环境治理方面,要“构建政府为主导、企业为主体、社会组织和公众共同参与的环境治理体系。”

    在矿业行业发展中,社会组织一直扮演着十分重要的角色,可以将企业的诉求反映给政府部门,将政府部门的要求传递给企业。彭齐鸣以《矿产资源法》和有关规章修订为例,“中国矿业联合会及有关协会可以收集、汇总企业对矿法的修改意见建议,反映给政府部门,确保管理部门能够真实全面地了解实情,使出台的法律文件更具可操作性,起到应有的作用。”

    新时代为矿业绿色发展打开一道大门,指明了一条充满无限机会的光明大道。沿着这样的道路走下去,通过矿业行业内部的重大调整与外部环境的改变,矿业将以崭新的形象出现。沿着这样的道路走下去,在制造金山银山的同时,营造更美的绿水青山,成为建成富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国进程中不可替代的力量。

    绿色发展,重塑形象前途光明,任重道远。中国矿业要以习近平新时代中国特色社会主义思想为引领,在践行“绿水青山就是金山银山”理念方面持续探索,大胆实践,为使矿业在新时代经济社会发展中发挥更大、更重要的作用,从而推进矿业自身可持续发展做出更大的贡献。

    绿色发展 重塑形象

    什么是前陆盆地?

    顾名思义,前陆盆地有着“向着陆地”的含义。在盆地分类中,前陆盆地是指造山带中靠近陆地一方形成的盆地。在沉积学理论中,前陆盆地指的是造山带和相邻克拉通之间的沉积带。这个沉积带的形成,与构造运动有着很大的关系。

    前陆盆地有什么特点?

    前陆盆地在构造-沉积上具有极其鲜明的特征:

    一是前陆盆地结构上不对称,靠近造山带一侧较陡,整体上呈楔形(如图1),在其演化过程中遭受变形作用较强;盆地近克拉通一侧较宽缓,与台地层序逐渐合并。

    二是前陆盆地沉积物主要来源于相邻的褶冲带,少数来源于该盆地的克拉通一侧。

    三是挠曲隆起或前隆可能将前陆盆地的主体部分与克拉通分开。

    前陆盆地在沉积充填上有什么特征?

    前陆盆地沉积物主要来源有4个:冲断带、前陆区、克拉通以及盆地内部的碳酸盐岩沉积。典型的前陆盆地地层是一个整体向上变粗,厚度可达几千米厚的沉积序列,按照其分布范围可以分为广阔的沉积充填序列及狭窄的沉积充填序列两种,影响前陆盆地充填序列的因素有盆地类型、俯冲极性、物源区及前隆带的沉积环境。

    根据De Celles在1996年发表的文章,前陆盆地沉积分带从冲断带-克拉通划分为楔顶沉积区、前渊带、前隆带及隆后带4个部分。这种四分结构并不能反映所有前陆盆地,真正能够反映特定构造环境下的构造演化过程和盆山耦合的地球动力学机制的证据是那些响应构造环境的地层记录。现今针对前陆盆地沉积分带的研究主要集中于前隆带的横向位移及前隆-隆后的保存情况,影响前隆及后隆保存的关键因素在沉积物充填高度及物源方向。

    图1典型前陆盆地的沉积带划分(DeCelles and Giles, 1996)

    前陆盆地很重要吗?

    前陆盆地有着非常丰富的油气资源,因此在油气勘探领域,前陆盆地是非常重要的一个区域。贾东等(2011)的统计结果表明(如图2),全球153个主要含油气盆地中前陆盆地和被动陆缘盆地占据半数以上,拥有大型油气田的比率前陆盆地排行第二(29.99%)。

    图2全球主要含油气盆地和大油气田分布(贾东与武龙等, 2011)

    图3世界含油气盆地类型及大型油气田分布直方图(贾东与武龙等, 2011)

    不过,尽管多数油气富集区分布在前陆盆地和褶皱-冲断带中,但是在不同类型前陆盆地和褶皱-冲断带之间,油气丰度有很大差别。前陆盆地中油气丰度也不尽相同,即使与落基山山脉有关的埃尔伯塔盆地和美国落基山盆地,前者的油气储量(包括重油)比后者要多。

    我国有前陆盆地吗?

    不仅有,规模还挺大。贾承造院士在2002年至2005年发表了一系列文章,逐步全面揭示了中国中西部青藏高原外围形成一个巨型的盆山构造体系,受控于喜山期青藏高原的隆升和向北、向东的推挤,并且将中国西部前陆盆地分为叠加型、改造型、早衰型和新生型四种类型,前两者发育海西晚期—印支期前陆盆地,后两者具有喜马拉雅造山期的再生前陆盆地特征。

    图4中国中西部4 种类型前陆盆地分布(宋岩与赵孟军等, 2012)

    (作者单位:中国地调局油气资源调查中心)

    对前陆盆地你了解吗?

    近日,中国地质调查局岩溶地质研究所姜光辉博士研究小组在国土资源部丫吉试验场开展了无人机航拍建模试验,并发布了初步成果。这是国土资源部/广西壮族自治区岩溶动力学重点实验室团队实施岩溶关键带标准化站网建设计划的一部分。

    丫吉试验场曾经在1986年开展过利用航片解译构造裂隙的工作,并且在2011年利用快鸟数据解译植被分布。此次航拍采用的无人机型号为PHANTOM4,拍摄高度为500米,分辨率达到了0.2米,成图比例尺为1/2000,拍摄范围完全覆盖场区,有效成图面积达到了5.9平方公里。研究人员利用航拍数据制作了整个场区与局部重点区域的数字表面模型与实景三维模型等一系列的图件,不仅提高了场地的调查精度与数字化水平,而且测试了无人机技术在岩溶调查与科研领域的实战效果。

    此次试验性航拍取得进展包括:验证了无人机技术在石漠化调查中的高效性。高清晰度航拍数据表明丫吉试验场所在的桂林市东郊裸露型石山片区在经过近三十年的封育后,植被持续恢复,已经从初始时的灌草丛演变为局部夹杂乔木林的灌丛,但是在山顶部位岩石裸露率仍然很高,呈现石漠化景象;显示了无人机技术在岩溶地貌制图上的生动效果。实景三维模型生动展示了具有世界自然遗产价值的我国南方岩溶两种典型地貌峰丛洼地与峰林平原的形态特征,成果具有重要的科普价值;为野外科研场地设计提供帮助。无人机低空拍摄的能力充分展示了场地科学试验区局部尺度的自然条件,为更好地解释试验结果提供了参考。研究人员将根据此次航空拍摄提供的信息设计关键带观测站建模方案,细化完善动力过程监测设计。

    无人机航拍技术提升部丫吉试验场数字化水平

    南极大陆身处地球的最南端,那里常年被冰雪覆盖,被称为是“地球的冰库、暴风的故乡、世界的寒极和白色的沙漠”,环境恶劣程度可想而知。对地质队员来说,虽然每日的负重考察早已是家常便饭,但是在这极冰冷、极偏远之地,还有很多无法预料的考验在等着他们:瞬息万变的天气,狂奔怒吼的骇浪,毒辣炽烈的紫外线,变幻莫测的狂风,暗藏杀机的冰裂缝还有无法适应南极恶劣环境的行装……如果说这外在艰苦的环境并不是最艰辛难言的,那么长达一个月的海上漂泊,千篇一律的饭食,远在千里之外的除夕团圆夜和杳无人烟的勘查路线无不时刻侵扰着南极科考队员的内心,让这些铁骨铮铮的地质儿郎也不免唏嘘。

    正如其他无论多么辛苦、危险的行业和工作一样,在我们的南极科考队伍之中也有巾帼英雄的身影,她们和众多的男队员一样承受着外在恶劣环境和内在科研工作双重压力的考验,而除此之外,还多了一份对父母的牵挂,对孩子的不舍和对爱人的愧疚和想念。非常荣幸的是,在为数不多的中国第33次南极科考女队员中,有两位来自于地质力学研究所,她们一位是第二次出征南极的韦利杰,一位是荣升为母亲刚满两年的杜星星。

    提到在南极工作的这一个月时间,两位地质队员谈的更多的是有关于在菲尔德斯半岛地区开展古生物地层与沉积序列研究和不同类型火山岩的岩性特征与空间分布特征研究,想的最多的是如何将增加的维多利亚地现场考察任务和长城站及周边地区考察任务完成的更好,感触最深的是长城站周围冰融水形成的软泥和没膝的积雪能使整只鞋深陷进去,让人寸步难行,最难忘的经历是自己外出考察第一天就坏掉的两双精心准备的鞋……但是提及远在地球另一端的家人,工作上的敢拼敢闯的“女汉子”韦老师却也忍不住心酸: “上一次去南极时女儿给我写的信我还留着,每次出野外都翻来看看,每次都忍不住流下眼泪。她告诉我她可以不依靠别人,单听磁带就把单词背的滚瓜烂熟,好多别人都做不出来的奥数题,只有她能做出来,她甚至还向我炫耀自己做作业细心了,跳绳能跳300多个了,但其实我知道,她只是想我了,但是又不愿意让我太过牵挂她。相比其他妈妈我亏欠孩子的太多,有哪个妈妈不想把孩子天天搂在自己怀里呢?但是我这个行业就这样,没办法,逼着自己的孩子快点长大。南极在我的心中既是人间天堂,又是科研圣地,能来南极工作是可遇不可求的机会,在南极工作即使没有假期,后勤物资不匹配等等再大的困难我都可以克服,但最让我难熬的就是对孩子和家人的思念,尤其是夜深人静时,我在南极每天心里都要默念很多次,我爱你们,我真的爱你们。”

    而说到对孩子的亏欠,另一位80后“女神”——杜星星则有从不诉说的苦衷,虽然来到南极工作,她把惊喜、感动、欣喜等等感触放在了思念之前,但是这一次自孩子一岁后又一次超过一个月的离开,带给她的又岂会仅仅是思念这么简单?为了这一次的南极科考,她早在一年前就硬生生给孩子断了奶,很多同为人母的小姐妹都劝她:专家称母乳最好喂到2岁以上,她只是笑笑:没办法。由于工作性质的缘故,杜星星再出野外时,儿子已经从最初的不适应每次电话或视频时哭着喊着“天天想妈妈要妈妈”,变成“妈妈记得给天天带好东西回来,给天天拍照”。这让初为人母的杜星星在欣慰之余又有着说不清的落寞,似乎,孩子一夜之间就已不再依赖她,而被孩子需要则是天下所有妈妈的心愿吧。长城站的网络速度较慢不足以视频,杜星星只好在每天晚饭后跟家人语音通话,诉说衷肠。但是对于这份工作,这份职业,她从未后悔过,只是比其他人更多一分对孩子、爱人和父母的感谢,她说:“谢谢家人对我工作的理解与支持,我会像每次工作完一样平安回去,我会将对你们的思念藏在心中。”

    其实,在我们的地质大军中,还有无数这样默默无闻奉献自己所学,勤奋工作、努力生活的巾帼英雄,野外考察她们勇往直前冲在一线,资料成果汇集她们挑灯夜战加班加点,回归家庭她们又出得厅堂入得厨房,她们既是拼得了命的“女汉子”,又是受到同事和家人称赞的“女神”。值此三八妇女节来临之际,请让我们每个人都为身边的巾帼英雄竖起大拇指,为她们点赞。

     

     

     

     

     

     

    地质力学所参加中国第33次南极科考系列之十

    矿产勘查技术-地球物理技术论坛现场

    “杨文采院士是地球物理学家,中国大陆科学钻探主要参与者,中国地质科学院地质研究所研究员。2005年当选为中国科学院院士。杨文采在泛函分析的基础上建立了一个对各种勘探地球物理方法都适用的反演理论框架,改进了多种地震反演方法。以混沌理论、非线性地震反演方法,开拓了非线性地震反演的新方向,将该理论与方法应用于矿产勘查及建设工程基础调查,对大陆科学钻探主孔岩性构造进行了预测,后续的岩心钻探结果基本证实。”9月22日下午,当记者来到2016中国国际矿业大会矿产勘查技术-地球物理技术论坛现场,论坛主持人——中国地质调查局总工程师严光生对演讲嘉宾的介绍,把我们的思绪带到了地球深部的研究世界。在中国地质调查局首次设立的勘查技术论坛上,与会嘉宾围绕空中、地面、地下深部勘查技术等方面进行了充分的探讨。

    关于雅江地球科学的话题

    “在松潘-甘孜复理石盆地,三叠纪沉积主要是大陆边缘斜坡的浊积岩相矿床,这里有与浊积岩相矿床相似的泥岩和灰岩,位于被深水覆盖的大陆坡上的三叠纪浊流环境。雅江地区的复理石沉积包括一些结晶基地岩石穹窿,表现为出露的复理石盆地的根。2003年,一家石油公司在这里进行了勘探,发现了很多宝藏,比如初露的复理石盆地的根。在里面有各种各样的红色层级,慢慢渗透到表面上来,老旧的层级和新的层级重叠在一起。第一层级含有一些结晶的岩石,我们把它称作新鲜的盆地。矿体之上的复理石岩表面结构有的像海绵一样,有的像水晶一样透明。”杨院士通过PPT上面图像,给我们揭示了地层深部的一个个奥秘。

    “为什么锂出现在雅江复理石残留盆地中?锂怎样变成锂辉石矿?锂辉石矿怎样抬升接近地表,成为可开采的矿?”为了回答这些问题,杨文采为我们分析了雅江盆地的构造演化和锂辉石矿化的成因。

    “首先,我们利用三维密度成像方法对地壳结构进行分析,得到各层构造的密度分区图;用重力数据推断出雅江复理石盆地的动力学过程,将其划分为3个不同的阶段:第一个阶段在新生代之前,雅江地区的构造演化与松潘-甘孜地块是相同的。但是在新生代的时候,雅江地区的地壳结构发生了很大的变化,大洋板块往下,两个大地板块汇聚到一起,大海变得越来越小,很多层级在这个阶段形成了,所以松潘甘孜和钱塘江辐射到西边的古特提斯洋中。古特提斯洋的海水在俯冲过程中向下渗入地幔,锂的密度远远轻于海水中的钠和钾,难以在俯冲过程中向下渗入地幔。古特提斯洋的海水中的锂可以累积在海底,在俯冲过程中沉积在复理石盆地中,为后来锂辉石矿化提供了物质来源。在第二阶段,当海水一直流下来的时候,岩石变湿,温度开始变高,造成岩石圈部分发生了熔融,形成了地壳当中的岩浆房。因为地壳岩石的固结和重结晶变质,上面形成丰富的锂矿沉积,继续稳固并向下方蔓延。锂辉石矿在复理石盆地底部形成,受到冲蚀的地表物质填充了盆地,形成了巨厚的复理石沉积。上地壳流变得更加密集,形成三种不同的结构,下地壳流能够腐蚀其它地壳,在中地壳流变成物质向上挤出,使得中地壳增厚。在第三阶段,青藏高原的下地壳流东行到雅江复理石盆地,后造山热流上涌产生低粘度下地壳流,使复理石盆地得到抬升和冲蚀 ,雅江地区变成一个残留复理石盆地,锂辉石沉积在近地表出露。”

    “通过以上分析,我们得出结论。”杨文采介绍,当海洋中的盐水向下渗透,穿过俯冲带,富锂盐水在浮力影响下集聚在海底;之后在雅江复理石盆地底部,岩浆热液作用导致锂矿化,产生最初的锂辉石矿体;当地壳增厚上升,并风化和冲蚀之后,锂辉石沉积才能抬升到近地表,成为具有开发价值的能源资源;对围岩和矿体进行化学分析的测试,验证了锂矿成矿作用模型。复理石盆地在全世界广泛分布,它们其中的一些盆地已经抬升,锂辉石具有开发潜力。

    航空地球物理勘查技术快速发展

    “熊盛青是中国国土资源航空勘探遥感中心副主任、总工程师、博士生导师,长期从事航空地理遥控技术研究和科学管理工作,荣获国家省部级科技奖,出版多部专著。”主持人把下一位嘉宾请到了台上。

    “‘十二五’以来,能源和矿产资源更加呈现刚性需求,国家持续加强了战略性资源的地质调查与勘查工作,航空物探工作量保持在每年约50万公里~60万公里。通过推进‘空地一体化’战略,各地加大了对航空物探异常的查证,全国新发现了一批矿床和矿产地。”熊盛青教授介绍,国家“863”计划主题项目《航空地球物理勘查技术与装备》等的实施,促进了我国航空物探自主创新,形成了以自主研发仪器为主的现代化航空物探技术体系,尤其是航磁全轴梯度测量技术、航空重力测量技术和航空电磁测量技术得到快速发展。

    “在航空地理物理勘查技术方面,我国取得了多项进展。”熊盛青说,首先,航磁测量技术实现多参量测量,航磁全轴梯度勘查系统实现工程化应用;其次,研制成功航磁三分量测量系统样机,试验飞行取得了可靠的数据,为开展航磁矢量测量奠定了坚实基础;第三,研制集成无人机航磁测量系统,初步达到实用化;第四,航空重力勘查技术的理论和装备研发取得突破,研制出新型航空重力测量系统,填补了国内空白。新型航空重力仪广泛应用于陆海油气调查和勘查,在黄海、渤海、新疆、塔里木等陆海区域油气调查中得到广泛应用,获取了大量高精度航空重力数据。

    “在航空电磁测量技术方面,时间域测量技术发展迅速,开始工程化应用。”熊盛青介绍了系统的发展:直升机时间域航空电磁勘查系统目前已达到实用化,攻克了磁矩、噪声、深度等关键技术,用于金属矿产勘查和地下找水,在河南、内蒙古和黑龙江等地开展了矿产勘查、水文地质勘查应用,发现多处航空电磁异常,获取了高精度的电性参数信息。固定翼时间域航空电磁勘查系统试飞成功,并获取可靠数据,为实用化奠定基础。

    先进的技术要在实践中得到证实。在谈到航空地球物理勘查技术应用取得了哪些实现效果时,熊教授介绍:一是被广泛用于中国航空航天领域,2011年以来,在重点成矿区带和重要油气盆地开展了1∶5万高精度航空物探调查和综合地质研究,为找矿快速突破提供了丰富的异常信息、基础资料及综合研究成果,完成航空物探测量300万千米以上,覆盖面积100万平方千米以上;发现异常23000处,划分找矿预测区491处;查证航磁异常938处;发现铁、铜、铅、锌、铀等金属矿产地118处。二是空地一体化助推找矿突破。航空重力测量在新疆进行油气空间探测,提出塔里木盆地前寒武系发育“裂-坳沉积体系”烃源岩的新认识;优选5处重点油气预测区块,为区域油气调查评价与战略选区提供参考信息。三是编制出版了首套中国陆域航磁-地质构造-矿产预测系列图、全国航磁油气调查成果图,为深化全国大地构造研究、油气资源远景评价做出了贡献。基本摸清全国铁矿资源潜力,预测全国铁矿资源量约1935亿吨、已探明储量601亿吨、资源潜力约1334亿吨。

    “以满足国家需求为导向,以国际先进水平和增强生产能力为目标,以关键技术研究为突破口,以提高航空物探测量系统整体性能和测量精度为重点,在技术水平与调查能力等方面得到快速发展。”熊盛青向与会者介绍了航空地球物理探测技术的明确发展目标:提高探测分辨率、探测深度和探测效率,发展航磁矢量测量和全张量测量技术,自主研制勘查系统,全面实现航磁多参量测量;研制适用于资源勘查和环境监测的新型高能量分辨航空伽马能谱测量系统;大力发展航空重力和航空重力梯度测量技术,实现仪器和软件的国产化;开发大磁矩时间域航空电磁测量系统,探测深度达到800米~1200米,为深部找矿和环境调查提供新的技术手段等。

    彩虹无人机大幅度提高作业质量

    “石文研究员现任中国航天空气动力技术研究院无人机飞行器总体设计师,是这个领域里著名的专家,长期从事飞行机的总体和气动力设计实验阶段,技术经验丰富。作为总体和气动力技术负责人,牵头突破了多项关键技术,取得了很多丰硕成果。”严光生总工程师的介绍,把与会者带到了无人机的世界。

    “我们知道,航空物探既是一个长时间的枯燥工作,也是一个超低空飞行的危险工作。而无人机没有驾驶员,能够自主飞行,尤其是比较长航时的远程,它可以昼夜飞行,现在达到连续飞行50多个小时,未来几年可以中低空飞行100多个小时,过两年航程可以达到1万公里,一次出动作业时间大幅度增加,作业效率大幅度提高。”谈到无人机的发展,石文研究员信心满满。

    “近些年来,我们在无人机发展方面取得了显著成效:2013年,我们与中国地调局物化探所和航遥中心合作,将无人机用于航空物探,航磁和航放的技术改装和初期试验,2014年进行了改进,2015年进一步完善,实现无人机平台与航磁航放系统集成,解决了无人机航磁航放系统总体、气动、电磁兼容综合集成等方面的技术问题;在国内外首次实现搭载多参数航空物探载荷的中小型无人机航空物探综合站。”

    石文介绍,在关键应用方面,解决了超低空地形跟随技术;通过电子地图的加载与显示,解决了规划过程中航迹点添加、编辑、作业区域确定、航线间距等问题;对于一些要跨越的大高度山体障碍,通过提供友好的人机交互界面、航迹点编辑、辅助工具等,方便了任务航迹规划,增强了危险点自动提取与高度切换航迹点添加功能;突破低成本、超低空飞行远程测控技术,通过海事卫星、超短波电台等技术手段,成功实现大范围、超远距离的数据实时通信。

    先进的技术需要成果的验证,石文介绍,在黑龙江嫩江县多宝山整装勘查区,CH-3航空物探系统在大比例尺作业飞行中具有较大优势,数据采样密度较大,具备较强的实际作业能力。2015年,在新疆喀什地区开展了1∶2.5万航磁应用示范工作,设计工作量10000测线公里,实际完成工作量11651测线公里,超额完成了任务,测线分布均匀,保持比较好,满足了设计要求。

    “我们愿开放心态,与国内无人机同行及地质调查部门开展广泛合作,促进共同发展,以突破传统概念制约和提倡创新为主题,将航空物探需求和工业部门的技术潜能及发展相互结合,为无人机成为我国未来的主力航空物探装备之一做出应有的贡献。”石文表示。

    电磁探测技术须向三维进军

    “林品荣是中国地质科学院的高级教授,主要从事电磁技术探测研究,组织承担了国家重大的仪器设备和863的一些重点项目,对我国自主大深度、多功能电磁探测系统进行了研究并进行推广。”随着严光生总工程师的介绍,又把与会者带入了一个三维探测的世界。

    “我们知道,电磁探测技术以获取的参量多,探测深度大,在地质调查和深部探测研究中得到广泛应用,特别是在多金属矿产、地下水资源、油气资源和深部地质结构探测等方面发挥越来越大的作用。”

    林品荣教授首先介绍了国外这方面发展的情况:加拿大凤凰地球物理公司开发了以30KW为主的V8多功能电法系统,在我国的地质调查中应用效果较好,超过了200套;加拿大矿泰公司开发了大功率的激电与音频大地电磁测深相结合的全景三维分布式电磁法系统等。这些系统的人工源电磁法部分,受发射功率和探测深度的限制,主要适用于中浅部(2000米内)的资源勘查。目前国外正在向更大的大功率或级联式的大功率大深度全三维电磁探测方向研究发展。

    林品荣介绍,在国内,中国科学院地质与地球物理研究所开发了可控源音频大地电磁测深与大地电磁测深相结合的SEP系统。中南大学开发出超过100KW的广域电磁法系统。中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所在国家“863”重点项目支持下,开发出60KW的国产大功率多功能电磁法系统(DEM-V),实现了时间域激电、频率域激电、可控源音频大地电磁测深、音频大地电磁测深的测量,填补了国内空白,并取得了良好的应用效果。

    “总体来讲,国内开发的仪器大部分是样机,基本上是适用于一维二维探测。而地下地质体大多呈现二维三维的分布,所以说现有技术不能满足地下三维地质体的精细勘查。基于这种现状,我们提出研发大功率、大深度勘查的三维电磁探测技术,满足复杂条件下的二三维探查需要。”林品荣提出了三维电磁探测技术的研究目标。

    “矿产勘查技术-地球物理技术论坛”侧记

    安全重于泰山,防范必于未然。为进一步加强工作组成员的野外安全意识,自觉地遵守各项规章制度,强化责任落实,有效预防和遏制安全事故的发生,近日,技术推广研究所“川渝页岩气勘查开发区1:5万环境地质调查”、“雪峰山北部地质灾害调查”项目组邀请中心安全员、汽车队副队长为项目野外调查人员开展安全生产与保密培训,项目组全体成员与出队司机参加了本次培训。


    培训会上,安全员首先向项目组各成员传达了局党组、中心领导关于安全生产工作重要指示精神,要求大家切实做到“安全第一、预防为主”。安全员主要从野外项目组安全员设置、安全平台填报、个人北斗终端日报制度、野外基地隐患点定期排查、党支部安全管理、安全生产奖惩制度等几个方面向大家详细阐述野外安全生产注意事项。车队队长为大家详细讲解了野外行车注意事项:从野外安全行车日志、安全北斗日报制度、“四不走”要求、停车安全、杜绝疲劳驾驶、服从管理等几个方面向出队司机阐述了行车注意事项,并特别叮嘱司机要心系行车安全。行车安全是野外地质调查的必要条件,但是在野外调查过程中存在诸多影响行车安全的因素。安全员向参会人员分发了《地质调查安全手册》和安全生产答题试卷,大家都进行了认真的阅读与填写,大家的安全意识得到了进一步提升。


    会议最后项目组负责人就安全保密工作做了总结,要求大家切实加强安全意识,强化基地安全管理措施,制定基地防汛工作应急预案、突发事故应急预案等,切实保障野外安全,时刻牢记:安全重于泰山,防范必于未然。


     

    安全重于泰山 防范必于未然

    近日,中国地质调查局西安地质调查中心实验测试团队按照项目安排,赴巴山腹地陕西省安康市开展了废弃矿山水土修复调查工作,旨在查明当地废弃矿硐、废渣堆等污染现状及分布规律,进而编制废弃矿山水土环境污染的针对性治理方案,对保护汉江流域水环境安全具有十分重要的意义。 

    本次工作时间紧、任务重,西安地调中心积极协调人员、筹措装备,迅速组建了一个由多专业、多学科、多部门合作的项目组,主要工作内容包括面积性水土样品采集、分析测试以及淋溶实验等。腊月的秦岭山已飘起雪花,但是在整个样品采集过程中,项目组成员不畏天寒,不惧路险,攀高山,入沟壑,经过半个月的紧张工作,共采集了200多件水样、30多件土壤样品、10多件底泥样品,以及少量矿石及围岩样品,顺利完成了主体采样工作任务。

    此次野外采样工作是西安地调中心实验测试人员与地质调查人员的一次深度融合,这种融合方式拓宽了服务支撑解决环境问题的思路。实验测试人员利用自身专业特长,在规范样品采集、野外保存、室内分析测试等方面发挥了重要作用,后续将继续淋溶实验、模拟实验、环境治理方面积极发挥作用,为高质量完成项目目标任务做好保障。

    今后,西安地调中心将关注重点领域和方向,寻找实验测试与地质调查工作相结合的更多的契合点,抓住机遇,拓展分析测试领域,充分发挥分析测试专业特长,更好地迎合地质调查工作转型升级发展,做好支撑服务工作。

    水样现场检测

    西安地调中心开展秦岭废弃矿山水土修复调查工作

    近日,由自然资源部中国地质调查局成都地质调查中心研发的“便于调节直径的剪切探头及钻孔剪切装置”“剪切探头辅助提拉装置及钻孔剪切装置”两项技术获得国家实用新型专利授权。

    抗剪强度参数是岩土体重要的力学参数,对于地质灾害的防治和研究尤为重要。传统的室内试验参数获取因忽略了岩土体的应力环境及尺寸效应,导致试验结果不可靠。采用市场上主流原位钻孔剪切仪,可以在野外现场的钻孔内进行剪切试验,克服了室内试验的弊端。但是在使用过程中发现,原位钻孔剪切仪对成孔直径要求较为严格,常规钻机的钻管直径无法满足要求,并且在剪切碎裂结构岩体时,破碎岩块容易将剪切探头卡住,提拉操作困难,操作不便且耗时长。

    基于以上钻孔剪切仪使用时发现的问题,采用三段式设计研发了一种便于调节直径的剪切探头,包括提拉段、剪切段和探头段,只需更换不同直径的剪切段便可适用于不同孔径的钻孔;研发了一种剪切探头的辅助提拉装置,包括夹紧座组件、弹性夹紧组件和提拉机构,改善了剪切探头被破碎岩块卡住时提拉困难的问题。通过以上改进,将拓宽原位钻孔剪切仪的适用范围,提高可操作性,更加便捷高效的实现野外现场岩土体抗剪强度参数的获取。

     

     

     
     
    成都地调中心在岩土体力学参数试验设备方面获两项实...