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    在新一轮找矿突破战略行动中,中国地质科学院(以下简称“地科院”)充分发挥其在地球物理探测技术领域的技术积淀与创新优势,以三维激电探测技术为利刃,在全国多个重点成矿区带取得显著找矿成果,为保障国家能源资源安全提供了坚实力量。

    近年来,地科院科研团队在三维激电探测技术研究方面取得丰硕成果。获国内外多项专利授权,涵盖三维激电测量装置、数据采集与处理方法等多个关键环节;成功登记一系列软件著作权,如三维激电数据处理软件等,极大地提升三维激电探测数据的处理效率与解释精度;同时,发表多篇高水平学术论文,深入剖析三维激电方法的理论基础、数据处理方法及地质解释模型,为该技术的广泛应用提供了坚实的理论支撑。

    团队获得的三维激电方法技术发明专利证书 

    (左:南非发明专利;中:国内发明专利;右:美国发明专利) 

     

    团队取得的三维激电方法技术软件著作权 

    团队发表的三维激电方法技术部分相关文章

    此外,地科院在硬件设备储备上同样优势显著。目前,已配备超过 150 台全波形分布式三维激电接收机,是全国该型号设备保有量最大的机构。这一庞大的设备储备,为开展大规模、高精度的三维激电探测工作提供了坚实的硬件支撑,有力支持深地探测重点实验室各项目任务,从容应对不同区域、不同规模的勘查需求,为技术持续应用和创新提供了强力保障。

    凭借先进的三维激电探测技术,目前地科院项目团队已承接新疆、宁夏、内蒙古和黑龙江等多地的金属矿地球物理探测勘查工作,项目总额超过400万元。在新疆某重点成矿带开展勘查中,通过三维激电探测,精准圈定了具有重要找矿潜力的异常区域;在某铜多金属矿勘查项目中,依据三维激电数据构建的地下地质模型,清晰揭示了深部矿体的空间分布形态与赋存规律。经对比钻探验证,成功发现了地下隐伏的脉状金矿体,显著提升了该地区的资源储量规模与找矿潜力。

    某金矿三维激电探测反演综合图

    在宁夏,聚焦中卫北山地区金属矿勘查,团队利用三维激电探测技术,有效识别出矿区回填物覆盖层下部物探异常,为后续地质调查与找矿工作指明了方向,大大提高了找矿工作的针对性与成功率;在内蒙古,团队深入大兴安岭北段等重点区域开展勘查作业,借助三维激电探测技术准确获取深部地质体的电性信息,成功圈定多个与铜钼矿相关的异常靶区;在黑龙江,团队针对黑河三道湾子金矿开展了详细的地球物理探测工作,通过三维激电探测,对主体构造与深部岩体分布形态进行大体了解,有待对极化率信息及关键示矿信息的地质意义及信息提取进行深入研究。在此基础上,团队还成功预测多个潜在矿体分布区域,为进一步扩大矿区资源储量提供了有力依据。

     

      

    黑龙江三道湾子金矿三维激电反演解释图(上)和综合剖面图(下)

    地科院三维激电探测技术在新一轮找矿突破战略行动中的卓越表现,不仅展示了地球物理技术在深部资源勘查中的强大威力,也为我国矿产资源勘查工作提供了全新的技术思路与方法范式。未来,地科院将继续加大在地球物理探测技术领域的研发投入,不断优化三维激电探测技术体系,为推动我国找矿突破战略行动持续深入开展、实现深部找矿重大突破贡献更多智慧与力量。

     

    地科院三维激电探测技术赋能新一轮找矿突破战略行动

    受全球气候变化影响,近年来极端暴雨引发的突发性、群发性地质灾害,给当前防灾减灾工作带来巨大挑战。4月25日,自然资源部召开了2025年全国汛期地质灾害防治工作视频会议,指出今年全国气候年景总体偏差,极端天气气候事件总体呈多发强发态势,地质灾害防治形势依然严峻复杂。

    极端气候条件下,我国地质灾害形成分布与成灾模式将呈现哪些新的特点?地质灾害防灾减灾工作面临哪些新的挑战?对此,记者近日采访了中国工程院院士、自然资源部地质灾害技术指导中心首席科学家殷跃平。

    殷跃平在乌蒙山区指导地质灾害调查

    极端气候下,地质灾害防范应综合施策

    记者:

    地质灾害隐患点是如何调查识别的?

    殷跃平:

    防范地质灾害,首先要调查识别出隐患点在哪里,这是防灾减灾最重要的基础工作。我国自20世纪90年代以来系统开展了全国地质灾害的面上调查和详细调查,目前正在地质灾害高风险地区开展精细调查。这些调查工作动用了全国水工环地质勘查队伍力量。

    随着科学技术的进步,地质灾害调查手段也越来越先进,以卫星遥感、无人机和地面勘查相结合的“空-天-地”一体化技术成为标配。同时,经费投入也成倍激增。例如,早期的面上调查阶段,每个县投入平均10万元,详细调查阶段每个县投入平均在百万元,而现在的精细调查阶段,每个县投入大约要千万元。由于地质作用过程在不断变化中,每年汛期或强震发生后,还要专门开展应急排查工作。

    地灾隐患点的调查识别具有动态性。目前,在册纳入全国防灾减灾具自然属性的地质灾害隐患点大约有28.4万处。此外,还有记录在册的180多万处因开挖切脚等导致稳定性降低的风险斜坡,构成了每年的人为性地质灾害隐患点。

    以滑坡为例,从防治和减灾救灾角度,传统上把地质灾害体分为三种类型。一种是不稳定斜坡,开裂变形等现象显著,稍遇降雨等就会失稳滑动,我们定义其安全系数小于1.0,由于滑动成灾特征明显,相对来说防范难度不大。另一种是稳定斜坡,即使在暴雨、地震等外力作用下,也不易发生整体滑动,安全系数大于1.2,通常不作为防灾减灾的重点。第三种是欠稳定斜坡,安全系数介于1.0~1.2之间,在非汛期等正常条件下,发生整体滑动的可能性较低,但在久雨、暴雨、地震等因素作用下,安全系数极易低于1.0,也会失稳滑动形成灾害,实际上是具有高隐蔽性的不稳定斜坡,这就是我们通常说的“地质灾害隐患点”,成为每年我们防灾减灾要重点关注的对象。

    记者:

    极端气候下,地灾隐患点识别面临哪些新问题?

    殷跃平:

    我们目前面临三个方面的新问题。

    第一是小体积成大灾。早期的隐患点识别对象主要为体积达十万立方米至百万立方米级的大中型灾害体,其变形特征较为明显,易于识别。但是,目前每年发生的地质灾害绝大多数体积在10万立方米之下,为小型、微型灾害体。我们对最近5年的地质灾害做了统计,在西南山区、东南山区和北方山区95%以上都是小微型灾害体。灾害体体积量级变小,发生地质灾害的隐蔽性、随机性就更强,准确识别难度在量级上也就加大了。

    第二是远程成灾模式。我们目前对隐患点的识别评估,基本上偏重于稳定和不稳定极限平衡的静力学范畴,而对于滑动后的远程成灾风险的动力学评价明显不足。例如,今年在四川筠连发生的高位滑坡灾害,实际上滑动后转化为碎屑流,成灾范围达1800米,超出了滑源区距离的数倍,导致距离滑坡体较远的村庄被摧毁。最近几年,发生了多起高位远程地质灾害,例如2017年在四川茂县,滑坡转化为碎屑流,滑动2800米后掩埋了新磨村,导致70余人遇难。

    第三是未知风险源识别。极端暴雨常态化导致了原本属于稳定的斜坡转化为欠稳定或不稳定斜坡,尤其对小微型灾害体的扰动非常明显。2023年汛期,北京西郊遭受了百年罕遇暴雨的袭击,在北京市房山区记录到4天之内降了1025.5毫米,远超过北京多年平均降雨约600毫米的量值,导致了房山、门头沟地区发生了1200多处群发性的小微型流滑地质灾害。2024年,广东、福建、湖南、广西等南方地区因极端降雨也发生了群发性小微型流滑地质灾害,特别是湖南资兴县,6月单日降雨量达643毫米,引发了19300多处群发性小微型地质灾害。

    记者:

    面对这些新问题,如何提高地灾隐患点精准识别与科学评价能力?

    殷跃平:

    针对这三个新问题的防灾减灾,我们逐渐探索出了一些新办法。

    首先,对小微型地质灾害隐患点,应从易灾地质结构角度进行识别,实行“点+面”双控。例如,从地质结构上,华南地区花岗岩全强风化斜坡、西南地区岩溶煤系复合地层斜坡、华北地区推覆构造斜坡、西北地区黄土-红层二元结构斜坡等都是地质灾害的易发易灾区。

    其次,从成灾地貌上,上陡下缓的靴状地貌、滑坡下部的沟谷地貌、高陡危岩带等都易于形成远程灾害。

    再次,应开展不同降雨工况下,甚至地震工况下的,中型、小型和微型地质灾害隐患点评估厘定和风险分级评价。对近年来的多起特大灾害的复盘分析表明,即使是安全系数大于1.2的稳定斜坡,在罕遇暴雨的作用下,也会形成新的灾害,这也就是每年汛期大量地质灾害发生在隐患点之外的重要原因。

    我们对2024年汛期福建、广东、湖南的群发性小微型地质灾害进行复盘,发现即使是安全系数大于1.8的超稳定全强风化花岗岩斜坡,在罕遇暴雨作用下,也会失稳滑动,特别是切坡建房未支护的斜坡更易失稳成灾。

    记者:

    我国地质灾害监测预警方面取得了哪些成效?

    殷跃平:

    在调查识别隐患点的基础上,需要对灾害发生的时间做出及时的判断。目前,在全国地质灾害隐患调查识别的基础上,主要采用“群测群防”的方式进行监测预警。

    “十四五”以来,我国地质灾害科技减灾的能力显著提升,并对6.6万处地质灾害隐患点安装了监测预警仪器。但是,由于地质灾害隐患点主要散布于运行环境复杂的广大农村山区,受技术精度的限制,这种监测预警仪器主要适用于大变形的短临预警。同时,这些隐患点威胁对象一般仅为数户人家,受经费的限制,监测点主要采用主剖面的方式布设,对灾害体面上的控制精度仍然有限,因此称之为普适型监测预警仪。近三年来,普适型监测预警仪已成功预报灾情约150起,涉及可能伤亡人数3000余人,并有效预警险情近600起,紧急撤离约1.1万人,成效非常显著,推动了我国地质灾害从群测群防体系向“人防+技防”相结合的监测预警体系提升。

    记者:

    极端气候下,地质灾害监测预警面临哪些挑战?如何提高复杂山区重特大地灾隐患的专业监测预警能力?

    殷跃平:

    经过多年努力,威胁百人以上的滑坡基本得到控制。但是,泥石流成为对人民生命财产威胁最大的地质灾害灾种。

    我统计了一下,目前威胁人数大于100人的泥石流隐患点约有4800处,其中威胁人数大于1000人的泥石流沟有240多处。受极端气候变化的影响,对泥石流的监测预警难度也更大,造成的重特大地质灾害风险更高,特别是在西部高寒山区,无法利用现有的普适型监测仪器作出及时预警。

    2024年8月3日,四川康定姑咱镇发生山洪泥石流灾害,从海拔5000米高山启动后形成山洪泥石流灾害,致使雅康高速康定至泸定段日地1号隧道至2号隧道间桥梁垮塌和姑咱镇日地村房屋冲毁,27人死亡。据了解,当时,姑咱镇日地沟沟口的降雨量仅25 毫米左右,并未达到泥石流发生阈值。

    这是由于西部高山区易形成地形雨,降雨量从沟口到半山腰再到沟顶差别很大,沟口降雨量虽然仅几十毫米,但后山可能已达到特大暴雨等级。

    实际上,针对这些地区高位泥石流的专业化监测预警设备的研发已经较为成熟,关键是认识上的问题。泥石流大多发生在高陡偏远山区,通常对其调查勘查精度不够、成灾动力学机理研究不深、监测预警技术适配性较差、工程防治等级偏低,这也是每年汛期重特大泥石流灾害易发高发的原因。因此,对于威胁百人、数百人,甚至千人以上的西部高山或极高山区的泥石流灾害点,必须走更加专业化的监测预警之路,即“技防”为先、“人防”辅助。就像疑难杂症仅靠社区医院是不行的,必须依靠三甲医院的力量。

    记者:

    极端气候下,如何提高地质灾害综合防灾减灾能力?

    殷跃平:

    除了极端气候的影响,人类工程活动范围的扩大,也加大了地质灾害发生的潜在风险。尤其是复杂山区的城市、乡镇和居民点建设的扩张,切坡建房和切坡修路的范围扩大,令原本稳定的坡体变得不再稳定,遇极端气候更易诱发地质灾害,在某些地区甚至出现“切坡就滑”的现象。

    在防灾减灾体系中,调查评价和监测预警仅是防灾减灾救灾体系中的一环,要与避让搬迁和工程治理相结合。针对当前灾害“中心”向乡村转移的现状,要加强农村国土空间规划中地质安全风险评估,特别是农民切坡盖房,要指导进行简易治理,可以采取修建矮挡墙等降险措施,屋后还要留出一定的避让距离,以降低灾害潜在风险。

    在一些矿区,人口迅速增加,地质灾害风险明显增高。要针对村庄、居民点,开展“以人为本”的精准调查,加强易灾地层的隐患点与崩塌滑坡易发区带双管控,应运用新理论新技术,科学划定地质灾害红线,该搬迁避让就搬迁,该监测预警就安装设备,该治理就做好工程治理。只有用科学的态度和方法,才能正确处理好国家能源安全与人居环境安全的关系。

    殷跃平院士谈极端气候下地质灾害防灾减灾策略

    近日,中国地质调查局矿产资源研究所郭春丽研究员,通过对同时代、同空间、同源区的千里山花岗岩体和花岗斑岩岩墙群的SIMS锆石U-Pb定年、LA-MC-ICP-MS锆石Hf和SIMS锆石O同位素分析,发现早侏罗世154.3~151.6 Ma期间形成的岩体和岩墙具有非常一致的锆石εHf(t)值和δ18O值范围(−11.1~−5.1和+8.3‰~+10.4‰),但是两者的锆石εHf(t)和δ18O值的频数分布特征具有显著的差异。花岗斑岩岩墙群的εHf(t)和δ18O均具有双峰式的分布形式(两个峰值分别为−9.5和−5.7、+9.5‰和+8.9‰),千里山岩体具有宽泛且连续的εHf(t)分布形式和正态的δ18O分布形式(峰值为+9.1‰)(图1)。造成这种现象的原因,是不均匀的地壳源区物质在部分熔融过程中产生了两个批次具有不同Hf–O同位素特征的长英质岩浆,其中一部分岩浆沿着深大断裂带快速上升形成了岩墙群,而另一部分汇聚于上地壳的岩浆储库中经历了混合作用形成了花岗岩体(图2)。在Hf和O同位素扩散速率一致的情况下,岩墙中的岩浆来不及发生充分的混合作用,因此其锆石记录的同位素特征能有效地反映两批次岩浆的原始特征。该研究表明相对同源的岩体来说,岩墙是追溯原始岩浆同位素特征的更加有效岩石学探针。

    随着数据的积累,越来越多的研究发现绝大多数单一花岗岩体普遍呈现出变化大于5 εHf单位的同位素值,这一普遍现象引起了岩石学家的广泛兴趣,并引发了热烈的讨论。已有五种成因模式包括:①幔源和壳源岩浆的混合;②围岩混染;③单一源区不平衡熔融;④继承锆石Hf扩散;⑤物理和化学性质差异大的壳源岩浆混合。本研究对于宽泛且连续的锆石Hf同位素值形成的原因也进行了讨论并提出一种新的成因模式,即物理和化学性质相似的壳源岩浆在岩浆房内发生充分的混合,就可以导致单一花岗岩体中出现宽泛且连续的锆石Hf同位素值。

    花岗岩是地球大陆地壳的重要组成部分,是地球区别于太阳系内其他行星的重要标志。这一研究成果为揭示花岗岩的物质来源提供了新的有力佐证,将广泛应用于花岗岩的成因机制研究。该项目受到国家重点研发计划课题(2016YFC0600208)和国家自然科学基金面上项目(41773028)的资助。

     

    图1. (a) 花岗斑岩岩墙的锆石δ18O-εHf(t)相关图. (b) 千里山花岗岩体的锆石δ18O-εHf(t)相关图. (c) 花岗斑岩岩墙的锆石εHf(t)频率分布图. (d) 千里山花岗岩体的锆石εHf(t)频率分布图. (e) 花岗斑岩岩墙的锆石δ18O频率分布图. (f) 千里山花岗岩体的锆石δ18O频率分布图. (c–f)中的插图是年龄加权平均图.

     

    图2. 花岗斑岩岩墙和千里山花岗岩体由花岗斑岩岩墙补给形成的概念模式图. 两个性质不同的下地壳端元源区分别用黄色和红色表示;两个下地壳端元源区发生部分熔融形成岩浆中结晶的锆石分别用黑色和白色表示;两端元岩浆混合而成的岩浆房用桔黄色表示,其中高分异岩浆用粉红色表示. 具有黑色和白色环带的锆石是岩浆房中两个端元岩浆发生混合的结果。

    Chunli Guo, Simon Wilde, Robert Henderson, Qiuli Li, Bing Yin. 2020. Cogenetic dykes the key to identifying diverse magma batches in the assembly of granitic plutons. Journal of Petrology. DOI: 10.1093/petrology/egaa105.

    论文连接:https://academic.oup.com/petrology/advance-article-abstract/doi/10.1093/petrology/egaa105/6030954

    资源所专家提出花岗岩体中普遍具有变化较大Hf同位素...

    地调局航空物探遥感中心近期完成了“大范围高陡斜坡活动性InSAR监测”数据的外业核查,对四川省岷江与小金川流域的20余处InSAR集成处理所发现的典型高陡斜坡,从坡体边界、活动范围和变形强度上予以实地查证。

    该工作是四川茂县大型滑坡灾后大范围隐患排查的延续,是在利用InSAR技术提取山区坡体形变信息,识别典型活动坡体的基础上进行的。在此之前,大规模的InSAR监测采用Sentinel-1卫星SAR数据,综合InSAR时序分析技术与基于GACOS的大气校正方法提取山区坡体形变信息,完成了包含四川阿坝、绵阳、德阳和甘肃陇南在内的4万平方公里范围调查,识别出岷江流域的典型活动坡体50余处。

    本次实地勘查的20余处坡体主要集中在汶川县、茂县、理县与小金县等地,整体滑移以及局部滑移幅度明显,海拔普遍达到3000-3500米,垂直距离达1500-2500米,河谷地带村镇密集,坡顶活动区多为零散分布的自然村,一些大型坡体上作物种植密集,为古滑坡和泥石流冲沟形成。实地调查发现了坡体上建筑物拉裂破坏、盘山道路剪切破坏和狭窄河谷地带桥梁挤压破坏等现象。

    调查表明,通过InSAR技术可有效提取植被稀少地区,村庄、道路和裸露岩体分布条件下高陡边坡的变形信息,用于滑坡灾害的早期识别与活动状态表征。大范围InSAR数据整体处理突破了以往针对单体滑坡监测范围有限的瓶颈,可实现数万平方公里内不同边坡活动状态的有效识别,用于指导地方开展实地监测与群防群策,为大型滑坡体的预警与防治提供技术支撑。

    理县杂谷脑河沿岸典型滑坡分布

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    小金县波萝村坡体下移引发谷底拱桥挤压破坏

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    航空物探遥感中心完成四川茂县周边地区大型滑坡InSA...

    2008年5月,四川汶川特大地震的余震尚未平息,中国地质科学院地质研究所大陆动力学研究室主任李海兵已带领团队站在了地震破裂带的起始点——映秀镇。每当青藏高原及邻区发生强震,李海兵总是第一时间奔赴野外现场,记录震区的每一条陡坎、每一道裂痕。“地震破裂是如何发生的?未来发展趋势是什么?后续有什么危险?只有回答好这些问题,读懂大地的语言,才能真正为百姓宜居撑起安全保障之伞。”这成为他三十年科研生涯的最佳注脚。

    探索地震活动密码

    了解李海兵的人都知道,他有着与生俱来的科研天赋:越是复杂和未知的地质现象,越能点燃他求知的火焰。从中国地质大学(武汉)毕业后,他加入中国地质科学院地质研究所,师从著名地质学家许志琴院士,开启了与青藏高原的不解之缘。祁连山的褶皱、东昆仑的断裂、喀喇昆仑的岩层,都成为他解读地球演化的密码本。进入21世纪,青藏高原发生多次强震。2001年11月14日,东昆仑8.1级大地震发生,李海兵第一次被大地震的破坏深深震撼。“几十秒内,大地被撕裂数百公里;不同断裂为何能同时破裂?”这些疑问如烙印般刻在他心里,也让他将研究方向锁定在青藏高原地震机制与迁移规律上。从此,哪里有强震,哪里就有他的身影。从东昆仑到新疆乌什,从四川汶川到青海玉树,他踏遍青藏高原及邻区13次强震现场,冒着余震、滑坡、泥石流等危险第一时间冲进震区,与时间赛跑,抢抓第一手数据。“印象最深的还是汶川地震,当时考察组每个人心里都憋着一股劲:一定要揭开地震真相,绝不能让类似的悲剧再发生。”回忆起当时的情形,李海兵至今历历在目。作为科考队长的他,带领团队沿着300多公里长的龙门山断裂带由南西向北东前行,白天靠着两条腿跋山涉水、翻越滑坡体,时不时还要躲避从高处滚落的巨石,不放过任何一处可能的地震活动遗迹;晚上则在帐篷内加班加点整理分析资料,裹着睡袋打个盹儿就又开始新一天的工作。最终,经过连续一个多月的考察和分析,获得了大量宝贵的原始资料,及时形成对发震机制的认识,为汶川地震断裂带科学钻探的实施奠定了坚实基础。想要真正认识和了解地震的形成机理、力学过程,不能仅靠观察地表破裂,还要读懂地球深部的语言,通过钻探了解地下深部地震残留下的温度信息和物质信息等,向地下进军。汶川地震后,国家重大科技专项“汶川地震断裂带科学钻探”工程正式启动,李海兵出任总地质师。从此,钻探现场成了他的第二个“家”——在钻探实施的8年中,他大部分时间留在现场关注钻探情况和岩心特征,甚至在钻探现场度过了4个春节。

    高原上的地质人生

    “地质工作的主战场永远在野外。”这句朴实的话语,是李海兵三十余年科研生涯的真实写照。从青葱岁月到知天命之年,他的足迹踏遍青藏高原每一处地质奇观,被同行称为“高原上的拼命三郎”。上世纪90年代,中法第二轮国际合作项目“东昆仑岩石圈缩短机制”开始实施,它不仅承载着解析地球演化密码的科学重任,更是中国地质学走向国际舞台的重要契机。作为项目野外地质考察工作的主力,平均每天奔波十几个小时。在一次野外考察返程时,原本仅没过膝盖的河水因冰川融水暴涨至半人高。面对冰冷的湍急水流,他将珍贵的岩石标本紧贴胸前,头顶着防水包裹的考察笔记,毅然踏入刺骨的激流。忆及往事,他坦言:“当时心里只有一个念头:护送样品和记录本要紧!”2003年深秋,海拔5000多米的阿里无人区见证了一场惊心动魄的生死考验——连续四个月的高强度科考工作让李海兵轰然倒下,急性肺水肿将他推入生死边缘。医生们经过几周的接力抢救,才将他从鬼门关拉了回来,却也不可避免地留下了肺部纤维化的创伤印记。主治医师指着CT片上的斑驳阴影发出最后通牒,禁止他再上高原。但次年春天,这个“不听话”的病人再次整装出发,身影融入了青藏高原连绵的山脉中。像这样的“冒险故事”在李海兵三十多年的野外工作中还有很多,有些甚至他自己都忘了,团队成员却记忆犹新:“李海兵老师在玉树地震调查时陷进沼泽泥潭,差点就没过胸。”“跟着李老师,我们还见过野外的棕熊。”“在西藏羌塘无人区开展综合调查时,李老师和我们一起徒步越岭、踏冰涉水,遇到暴风雪了还要鼓励大家。”透过这些记忆碎片,一个矢志不渝、把论文写在祖国大地上的地质人形象愈发清晰。

    科研报国筑安澜

    三十载寒暑更迭,李海兵带领团队在青藏高原构造地质研究领域取得了一系列具有国际影响力的创新性成果。他带领团队揭示了阿尔金、东昆仑、鲜水河、龙门山等青藏高原主要断裂带的几何展布、断裂组合和地震危险性,加深了地震机制关键科学问题的认识,大大提升了对青藏高原强震活动性规律的认识。凝聚他无数心血的“汶川地震断裂带科学钻探”工程像一枚打入地底深处的探针,时刻传递着大地的脉动。这口科钻井取得了许多标志性成果,李海兵对此如数家珍:“我们第一次记录到大地震后断裂快速愈合信息。就像人体伤口结痂再生,断裂带愈合后才能重新积累能量,为下一次地震孕育创造条件。”“通过长期监测,发现了世界上最低的断层有效摩擦系数(≤0.02),改变了‘断层摩擦系数通常为0.6-0.8’的传统认知。这表明自然界断层滑动存在特殊的弱化机制,使断层在特定条件下几乎‘失去’摩擦阻力。”……这些成果不仅深化了对地震物理过程的理解,也为防震减灾提供了新的理论基础。如今,李海兵及其团队已经在地震滑移机制和破裂过程等方面取得重大突破性进展,完善了地震断裂理论。确定了龙门山断裂带易发生大地震的粘滑型断裂和不易发生大地震的蠕滑型断裂。厘定了高原大型断裂带(阿尔金断裂西段、东昆仑断裂西段与中段、鲜水河断裂带、龙门山断裂带等)活动性及其未来强震危险性,评估了未来强震危险区并得到地震实例的验证,为中长期地震预测提供了重要经验。作为一名新时代地质工作者,李海兵紧密围绕国家重大需求开展研究,开展国家重大工程重要区段1∶5万专题地质调查填图工作,基本摸清了区内不良地质体的规模、分布范围及展布规律,精准服务和支撑了国家重大工程规划和建设。时代的浪潮奔涌向前,从不辜负每一位奋勇拼搏的追光者。2025年4月28日,庆祝中华全国总工会成立100周年暨全国劳动模范和先进工作者表彰大会隆重举行,共有1670名全国劳动模范和756名全国先进工作者受到表彰,李海兵榜上有名。“这份奖励将激励我永葆初心,继续前行。”刚刚捧回荣誉,李海兵就已经计划起了下一步的工作。“将重点放在鲜水河断裂带的地震机制研究与综合监测体系建设上,构建龙门山-鲜水河断裂带四维综合观测系统,形成全球首个三维空间与时间维度融合的四维观测体系,为探索地震预测可能性提供新型科学范式。”在青藏高原的晨曦中,李海兵又一次整装出发。三十载科研征程,刻下的是皱纹,不变的是初心。他身后,是祖国大地的脉动;他面前,是永无止境的地质探索。

    供图:中国地质科学院地质研究所

     
    大地解码者:一位地质科学家的三十载坚守 —— 记全...

    日前,受台风“潭美”残涡云系和冷空气共同影响,海南岛中东部遭遇连续强降雨天气,其中琼中雨量自动监测站过程最大降雨量高达832毫米、24小时最大降雨555.5毫米,地区多地出现山体滑坡、道路坍塌等灾险情。接到自然资源部地质勘查管理司及海南省自然资源和规划厅紧急通知后,中国地质调查局海口海洋地质调查中心(以下简称“海口中心”)迅速组织精锐技术人员,与中国地质调查局武汉地质调查中心组成联合调查组前往琼中地区展开地灾调查防御支撑工作,开启了一场重要的地质灾害应急调查特别行动。

    灾情就是命令,海口中心带好调查装备,驾车冒着狂风暴雨紧急驰援琼中。在极端强降雨冲击下,琼中县道、省道公路及在建公路道路两侧边坡及高切边坡等多处发生小型滑坡及塌方。奔赴灾情事发地途中,一路险情不断,山体滑坡造成堵路、道路积水塌陷不能通行情况时有发生。调查组最终在当地村民的指引和琼中县地质灾害主管部门工作人员的电话指导下到达现场,与地方地灾技术支撑专家会合,及时了解沟通灾情险情信息,对险情初步会商后旋即到达现场,紧锣密鼓地开展相关调查工作。

     

    技术队员在建公路边坡塌方现场调查

    有的队员手持地质罗盘,仔细测量崩塌体的坡度、坡向和产状等,记录下每一个关键数据;有的队员则使用无人机,从高空俯瞰整个区域,获取全面的三维地形地貌信息。

    调查组会同琼中局工作人员开展地质灾害险情隐患排查

    组员们还走访了当地群众,了解此次降雨时对受灾驻地的影响和雨情变化情况,收集宝贵的一线资料;同时为了更准确地查清地质灾害发生的各类因素。调查组还联系了中国航空物探遥感中心,获取前期的航遥影像,结合现场无人机航拍影像,通过多期影像数据,开展解译对比分析。

    此次地质灾害应急调查工作得到了各级政府部门的高度重视和大力支持。今后,海口中心将继续全力以赴,运用先进的技术手段、精良的装备,结合自身的专业技术知识,以高度的责任感和使命感,扎实做好地灾调查防御支撑工作,为人民群众的生命财产安全保驾护航。

     

     
     
     
    风雨淬练,本色担当

    近日,中国地质科学院地质研究所李广旭博士后及其合作导师曾令森研究员等,对西藏南部冈底斯岩基东段朗县杂岩内出露的钠质煌斑岩开展了年代学、岩石学、全岩地球化学和同位素组成的系统分析和研究,揭示了钠质煌斑岩的成因及其动力学过程,取得重要成果。

    大陆岩石圈的持续俯冲也会导致俯冲板片的脱水和熔融。俯冲的碳酸盐物质熔融可以释放碳酸盐熔体,引发上覆岩石圈地幔的部分熔融,形成不同类型的碱性和钙碱性岩浆岩。煌斑岩是特殊的幔源岩浆岩,其成因往往与交代富集的岩石圈地幔有关,成为示踪深部物质组成和深部动力学过程的重要载体。钠质煌斑岩出露较少,研究程度低,导致其钠质属性的成因机制尚不清楚。由于不同性质和不同来源的交代介质会造成岩石圈地幔的富集特征和矿物组成的差异,需要进一步验证钠质煌斑岩的钠质属性或成因机制是否与交代介质的不同有关。

    研究取得了以下主要认识:一是朗县地区出露一套近南北向展布的基性岩脉,其矿物组成和地球化学特征表明该基性岩脉为钠质煌斑岩。该钠质煌斑岩主要由角闪石斑晶和斜长石(钠长石)基质组成(图1),具有较高的CaO和Na2O含量,但K2O含量低,因此Na2O/K2O比值异常高(>2.3,最高为68.1);具有明显的Nb–Ta–Zr–Hf–Ti负异常;强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素。

    二是朗县钠质煌斑岩侵位于始新世晚期(36.9 ± 0.3 Ma),是碳酸盐熔体交代作用形成的交代富集地幔部分熔融的结果。朗县煌斑岩的同位素组成(全岩Sr-Nd-Pb和锆石Hf同位素)明显不同于冈底斯岩基中-新生代的岩浆岩,尤其是更年轻(< 30 Ma)的钾质-超钾质岩石(图2),这意味朗县煌斑岩具有不同的岩浆源区。进一步的研究表明来源于交代富集的岩石圈地幔,其富集特征是由俯冲的印度大陆地壳来源的碳酸盐熔体交代作用造成的。

    三是朗县钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用和源区矿物组成有关。朗县煌斑岩中大量的碳酸盐矿物(方解石)是原生的(图1)。异常低的Rb/Sr和Dy/Yb比值,同时具有较高的Ba/Rb比值,表明朗县煌斑岩是在石榴子石相二辉橄榄岩稳定域内由含角闪石的橄榄岩低程度部分熔融形成的。

    四是煌斑岩的侵位可能与印度-亚洲大陆后碰撞背景下增厚下地壳(约75 km)的局部拆沉引起的东西向伸展作用有关。

    图1朗县钠质煌斑岩的野外照片(a-c)、显微照片(d-f)和背散射照片(g-l)

    图2朗县煌斑岩的锆石Hf和全岩Sr-Nd-Pb同位素特征

    该研究在岩相学基础上,通过与钾质煌斑岩全岩元素和同位素组成的系统对比,揭示了钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用有关,为理解后碰撞深部动力学过程和解译冈底斯岩基的岩石圈地幔的演化历史提供了新的启示。

    该研究得到国家自然科学基金(92055202)、第二次青藏高原科学考察与研究计划项目(2019QZKK0702)和中国地质调查项目(DD20221630和DD20221817)的联合资助。相关成果发表在国际著名地学期刊《Geological Society of America Bulletin》上。

     
    员对钠质煌斑岩与碳酸盐熔体的地幔交代作用的研究取得重...
    近日,由中国地质科学院地质研究所(以下简称“地质所”)研发的“一种大比例尺剥蚀深度专题填图方法”获得国家发明专利。
    侵入岩、变质岩和金属矿床通常形成于地下几公里至几十公里处,在后期构造及侵蚀作用下逐渐剥露至地表。矿床的保存主要取决于其上覆岩石的剥蚀强度,通过定量计算成矿带内已发现矿床及其它地质体的剥蚀量,可以对成矿带内矿床形成后的改造情况给予综合评价。研究地质体构造抬升和地表剥蚀的时间、过程和性质,可以对区域地质演化给予定量约束。国际上所开展的剥蚀深度(剥蚀量)填图范围都很大,通常是一个岛屿,甚至整个国家,因而形成的都是小比例尺图件,并且不是在标准的地质底图上成图,仅供观察大区域内的大致变化趋势,不具有更多的实用价值,也没有建立区域剥蚀深度填图规范。

     

    针对以上问题,在地质调查项目和国家自然科学基金项目支持下,地质所陈文研究员领衔的同位素热年代学研究团队开展1:5万等大比例尺、带标准地质底图的剥蚀深度专题试点填图探索工作。由于剥蚀深度填图的特殊性,以往的常规地质填图方法已不再适用,其填图方法和图件表达都需要重新构建。研究团队充分调研并总结国际小比例尺热年代学填图的方法和经验,同时借鉴传统区域地质填图和区域化探填图的工作规范及技术路线,研究探索区域地质体剥蚀深度调查方法以及大比例尺区域剥蚀深度专题填图方法和图面表达方式。最终,研究团队不仅顺利完成了多幅专题试点填图工作,还在此基础上总结形成了“大比例尺剥蚀深度填图方法”。该方法已于近期获得国家发明专利授权。

    该方法系统建立了1:5万等大比例尺的区域地质体剥蚀深度填图规则,主要创新点包括:创建研究区域的野外工作点位和工作路线的布点布线规则;创建适用于热年代学研究的野外观察和记录规则;创建野外采样规则;制定适用于热年代学研究的选矿规则;针对岩石经历的不同热演化温度阶段,采用与之温度范围相对应的热年代学研究方法获取基础数据;对Low-T Thermo软件进行改进用于热历史模拟分析和剥蚀量计算,提高了中-高温度段热历史模拟精度;以标准图幅区域地质图作为底图,在制成的图件中,地质体分布、构造、岩性等各项地质要素与相关比例尺的区域地质图完全对应;采用等值线表示剥蚀深度,直观地表达研究区内的剥蚀程度和剥蚀深度变化情况,等。

    “一种大比例尺剥蚀深度专题填图方法”的建立突破了国内外剥蚀深度填图缺乏规范指导的技术难题,填补了大比例尺剥蚀深度专题填图空白。该项专利的获得,不仅代表着地质所的技术和理论创新,还为区域地质调查填图提供了新的思路和技术支持,为深入了解地质演化过程带来了新视角。利用新研发的方法开展区域剥蚀深度填图,精细刻画区域内不同部位剥蚀深度的差异,对指导区域矿产勘查勘探及找矿突破也具有实用价值。

     

     

     
    地质所研发的大比例尺剥蚀深度专题填图方法获得国家...

    摘要:揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境,在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩,桐柏志留纪超高温变质作用可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,并在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点。同时,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分。

    1.项目概况

    “重大构造事件与成矿制约”项目隶属于“关键地质问题综合调查”工程,包括5个子项目:“秦岭一大别造山带构造事件调查及1:5万填图试点”、“兴蒙造山带关键地区构造格架及廊带地质调查”、 “秦祁昆结合部构造事件调查及增生杂岩专题填图试点”、“华南造山带基底地质调查及1:5万填图试点”和“东天山沙泉子幅和狼山儿驼庙幅1:5万填图试点”。

    2.成果简介

    2014年取得的研究成果与进展如下:

    (1)揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境。研究表明,结合部二叠系自北 向南表现为一套潮间一潮下带、陆缘斜坡相沉积组合,自东向西表现为三角洲、滨海相和陆缘斜坡相沉积组合。三叠系具有自北向南水体逐渐加深且沉积中心向南迁移的特征。古水流分析表明,研究区内三叠系碎屑物主要来自于北侧。 揭示出秦祁昆结合部蛇绿混杂岩的岩石组合特征,天峻南山蛇绿混杂岩主要是由橄榄岩、枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、灰岩、泥岩、粉砂岩共同构成,与上覆二叠系碎屑流沉积为不整合接触; 拉脊山六台水库一带蛇绿混杂岩主要由枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、蛇纹岩共同组成,与上覆志留系河流三角洲相沉积之间为不整合接触。提出泥盆纪一三叠纪秦祁昆结合部火山-岩浆-沉积作用形成于活动大陆边缘,是特提斯洋向北持续发生俯冲-增生造山作用的结果 (图1)。

    (1)在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩。由泥质麻粒岩与大理岩、钙硅酸盐岩和片麻岩组成的变质表壳岩,以透镜体的形式产于经历了三叠纪超高压变质的新元古代正片麻岩中。泥质麻粒岩由石榴子石、矽线石、斜长石、钾长石、反条纹长石、石英、黑云母、白云母和金红石组成,麻粒岩峰期变质的温度和压力条件约为940°C和1.2GPa。锆石U-Pb定年结果给出了1845Ma的207Pb/206Pb年龄加权平均值。结合其他研究结果推 测,扬子板块北缘经历了古元古代的增生造山作用。在桐柏造山带中发现含假蓝宝石的基性麻粒岩(图2),通过锆 石U-Pb年龄、岩石学和相平衡模拟研究,确定桐柏麻粒岩经历了志留纪超高温变质作用,峰期温压条件为大于20C和8~10kbar。具有逆时针的P-T演化轨迹,变质时代为440~415Ma。桐柏志留纪超高温变质作用,可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。

    (3)完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,发现桐柏杂岩体中的早期南北向拉伸线理和深熔作用,提出桐柏变 质-深熔地体的三维结构,在高压榴辉岩带与蓝片岩带之间韧性剪切带的糜棱岩中获得3组锆石年龄,分别为2400Ma、 2000Ma和1800Ma。

    (2)在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点(图3 ),重新厘定了叠布斯格组岩石组成,填制出系列新生代大型逆冲断层、右行断裂和正断裂,揭示出白垩纪低角度拆离断层及上盘白垩纪拆离红盆,华北板块与阿拉善地块的边 界断裂。在叠布斯格杂岩中识别出3期褶皱,分别对应早古生代华北与阿拉善地块的拼贴、晚古生代古亚洲洋关闭和三叠纪左行走滑3个阶段。

    (3)兴蒙造山带关键地区构造格架与廊带地质调查取得重要进展,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分,提出 了新的构造单元划分方案。在西拉木伦河附近识别出三叠纪与碰撞相关的花岗岩,进一步限定西伯利亚和中朝古陆的 碰撞造山过程。

    (4)在东天山和北山发现一系列前寒武纪岩石(0.9 Ga和1.4 Ga),揭示出中亚造山带中古老地壳的形成和演化历
    史。在敦煌地块发现约440 Ma的高压基性麻粒岩,表明北山与塔里木板块在早古生代发生了碰撞造山。在塔里木板块 北缘(博斯腾湖南)发现约800Ma的高压麻粒岩,其很可能形成在塔里木板块与Rodinia超大陆的碰撞造山过程中。

    (5)研究表明,华夏地块古元古代基底曾经遭受麻粒岩相变质改造,具有顺时针样式P-T轨迹,经历1.93Ga和 1.87Ga两期构造热事件,存在古元古代末期的紫苏花岗岩。

    3.成果意义

    (1 )西秦岭楔晚古生代一中三叠世 活动大陆边缘的确定为中国南、北两大板块构造体质转换和秦岭、祁连、昆仑 造山带相互耦合过程研究提供了直接证据,同时将指导该区的地质找矿工作。

    (2)在苏鲁超高压变质带识别出古元古代超高温泥质麻粒岩,为苏鲁造山带及扬子板块北缘古元古代的构造演化 历史提供了制约。桐柏造山带秦岭群中含假蓝宝石基性麻粒岩的发现确定其经历了志留纪超高温变质作用,为秦岭-大别造山带早古生代的构造演化提供了制约。同时,也表明超高温变质作用可能比传统认识中的更为普遍。

    (3)桐柏变质-深熔地体三维结构的研究,将该造山带的岩浆和变质事件从早中生代碰撞造山到晚中生代伸展隆升 的演化连接起来,使人们更深人认识地壳深熔作用在造山带演化过程中的作用和重要性。

    (4)狼山地区古生代以来多期构造事件是阿拉善地块和华北板块之间受不同构造域影响的直接结果,同时也反映 了阿拉善和华北边界的位置和性质。

    (5)东天山-北山一系列前寒武纪岩石和敦煌地块约440Ma的高压基性麻粒岩的发现表明,东天山-北山造山带中的古老微陆块具有相同的前寒武纪地壳形成与演化历史,它们并不是来源于塔里木克拉通,这为揭示中亚造山带南部的构造演化和古老微陆块的起源提供了重要制约。

    (6 )华夏地块古元古代岩浆及变质事件的识别,为理解华夏地块基底生长与再造过程提供了地质依据。基底韧性 剪切带的几何学和运动学,是理解华南中生代陆内变形样式的关键,并为建立华南中生代陆内造山与南北陆缘板块碰 撞或古太平洋板块俯冲的动力学关系提供了约束。(中国地质科学院地质研究所 张泽明 张进 闫臻 周喜文 贺振宇 刘建峰 李建华 梁凤华 向华供稿)


    华南、中央和北方造山带研究取得重要成果

    近日,中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所研发的“一种重力异常场分离方法、系统、存储介质和电子设备”获国家发明专利授权。

    重力场是地下所有密度体的综合响应,一般的重力场分离方法难以有效分离出由目标体单独引起的重力异常,制约了重力探测的分辨能力。对于局部场和区域场区分明显的重力场,理论上是可以实现精准分离的。本专利针对该类重力场,采用在三维空间进行稀疏映射的方式,实现了重力场的高精度分离。该方法对提高重力探测的定量处理解释能力具有重要意义。

    该方法已成功应用于地质调查项目“柴达木盆地东部盐湖区高精度重力调查”和“鄂尔多斯盆地北部区域地球物理调查”的重力异常场分离提取中,验证了方法的有效性,为研究区目标体赋存位置、地质构造的展布特征等提供了有力技术支撑。

     

     
    物化探所重力数据处理方法获国家发明专利授权

    中国地质调查局武汉地调中心近期在华南构造演化方面取得新进展,相关论文发表在国际地学知名期刊《前寒武纪研究》。

    华南板块的形成和演化是研究生命演化、矿产资源形成及超大陆重建等问题的基础与关键,而揭示华南构造演化,关键是恢复组成华南板块的两大块体扬子与华夏陆块之间的拼合过程。因此,两块体的拼合时间、位置、方式及动力学机制一直是学术界关注的前沿科学问题。

    武汉地质调查中心与中国地质大学(武汉)合作,对扬子-华夏拼合争议区域——湘桂粤地区前泥盆纪碎屑沉积岩开展物源及构造背景分析,取得以下新进展:一是湘桂粤盆地物源均经历了从扬子型(具有约8亿年锆石年龄峰值)向华夏型(具有10亿年锆石年龄峰值)转变,且转变时间由南东向北西方向逐渐变新。二是华夏型物源持续向北西方向推进,青白口纪晚期湘桂粤盆地主要接受扬子型物源供给,至南华纪天子地组沉积时期华夏型物源到达盆地东南部郴州-临武-鹰扬关一线,震旦纪到达永福一带,寒武纪推移至盆地中部龙胜一带,奥陶纪到达盆地西北部隆回一带。三是认为扬子与华夏拼合时间在晚青白口纪之前,界线可能沿着郴州-临武-鹰扬关一线,青白口纪晚期-南华纪湘桂粤盆地性质为裂谷盆地,埃迪卡拉纪-早寒武世为被动大陆边缘盆地,中晚寒武世以后转换为前陆盆地。

     

    湘桂粤盆地青白口纪晚期-寒武纪物源及演化示意图

     
    武汉地调中心在华南构造演化方面取得新进展

    由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(以下简称“资源所”)李延河团队编著的《安徽凹山玢岩型铁矿床--宁芜矿集区玢岩型铁矿床成矿作用研究》近日出版。

    本专著由自然资源部公益性行业科研专项经费资助。在对前人勘查、开采和研究过程中所获各类地、物、化、遥和矿产资料数据进行全方位收集、整理和综合分析的基础上,以宁芜矿集区凹山、姑山和梅山矿田玢岩型铁矿为研究对象,采用锆石微区U-Pb年代学和Hf-O同位素、硫氧碳稳定同位素、流体包裹体、岩石地球化学及矿物微区(LA-ICP-MS)元素地球化学等手段,探讨了玢岩型铁矿床成矿母岩的源区特征和成岩成矿时代,揭示了中下三叠统膏盐层与成矿的内在关系及成矿机理和铁矿浆和成矿热液的形成演化过程,建立了膏盐层-硫铁矿-玢岩铁矿三位一体成矿模式和成矿盆地双层成矿结构模型,明确提出在宁芜盆地南北两端的姑山和梅山矿田深部膏盐层与成矿岩体的接触带存在大冶式矿浆-矽卡岩型富铁矿。上述成果是对深化宁芜玢岩铁矿成矿规律的重要认识,对指导玢岩型-矽卡岩型铁矿床的找矿勘查工作具有重要意义。

     

     
     
     
     
    《安徽凹山玢岩型铁矿床--宁芜矿集区玢岩型铁矿床成...
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