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”。

地科院水环所石家庄科研创新基地

衡水野外观测基地试验观测井

2020年雄安新区深部地热探测

在石羊河流域进行遥感解译现场核查

地科院水环所拥有的部分先进实验设备

稳定同位素质谱分析

氪-81地下水测年设备

干热岩真三轴水力压裂系统

干热岩热能置换模拟系统

高温高压岩石性质多参数测量系统

多接收等离子质谱仪

生态文明建设是中华民族永续发展的千年大计，关系人民福祉，关乎民族未来。一个天蓝、地净、水清的美丽中国，是全国人民的共同期盼。

在自然资源部中国地质调查局，有一支科研队伍为了蓝天、碧水、净土努力奋斗着—他们摸清全国地下水资源本底状况，为水资源合理开发利用提供支撑；他们研发水土环境修复新技术新方法，为污染场地修复提供解决方案；他们揭示地热资源奥秘，为清洁能源高效利用与能源结构优化探寻新途径；他们破解区域生态水文演变和流域水平衡难题，为干旱—半干旱区的生态环境改善和生态功能恢复作出示范……

这支队伍就是中国地质科学院水文地质环境地质研究所（以下简称地科院水环所）。

地科院水环所成立于1956年，至今已走过65年的风雨历程。作为自然资源部中国地质调查局直属的公益二类科研事业单位，地科院水环所坚持“地质调查为基、科技创新为魂、成果转化为要”的发展理念，全力推动水工环地质事业高质量发展，在水文地质与水资源调查、水环境调查与修复、地热资源调查评价与开发利用、生态地质调查与监测、工程地质调查和海岸带地质调查等六大领域，谱写着支撑服务生态文明建设的新篇章。

研究水循环规律，科学确定华北地区地下水超采治理目标

水是生命之源、生产之要、生态之基。在我国，由于地下水具有分布广、水质好、储存量大等特点，在很大程度上弥补了地表水时空分布不均、动态变化大的不足，成为许多区域特别是北方地区不可缺少的主要水源。

为摸清地下水资源家底，地科院水环所早在1980年～1984年和1999年～2002年先后两次作为全国地下水资源评价的技术负责单位，组织全国地质工作者对我国地下水资源总量和区域分布进行系统评价，编制完成《中国水文地质图集》《中国地下水资源与环境图集》，为水资源开发利用、国土空间规划、重大工程建设、生态工程布局等发挥了重要的基础支撑作用。

在对全国地下水资源摸底调查过程中，地科院水环所科研工作者发现华北平原长期地下水超采引发了一系列环境问题。在“十二五”和“十三五”期间，他们开展了大量调查研究工作，查明了华北平原地下水资源赋存条件及地下水漏斗分布状况。

从水循环、水平衡角度出发，基于华北平原地下水演变机制，地科院水环所水文地质与水资源调查领域专家团队对华北平原超采区河流生态补水后含水层恢复和超采治理效果进行了研究。专家们指出：地下水超采治理的目标，不是回到最初的水位状态，而是根据各地实际情况和危害程度，确定一个阶段内适宜的治理目标。如大中型城市城区水位埋深应控制在大于30米，中东部地区水位埋深应控制在3～10米，而湿地生态多样性维系埋深则需控制在1～3米；中东部地面沉降严重区深层地下水位埋深应控制在45～60米。这些红线划定主要目的是实现稳定的地下水位，减缓地面沉降，进而保证城市地下空间工程安全、防治土壤盐渍化、保护湿地资源。

专家们还指出，要尽量恢复水循环自然功能，因“地”制宜、因“质”制宜利用水资源。生态补水对华北平原一定范围内地下水位的恢复起到积极作用，但在利用地下水灌溉的广大农村地区，地下水位仍在下降，并由此提出了加密部署地下水和地面沉降监测站网，开展超采治理理论、关键技术攻关，尽量恢复水循环自然功能等建议。这些建议得到全国政协人口资源环境委员会的高度重视。

摸清水土环境本底，支撑生态保护修复

生态环境是生存之本、发展之源。生态环境没有替代品，用之不觉，失之难存。随着人民群众对美好生活的向往更加强烈，对优美环境的诉求更加迫切，如何为水土环境保护修复提供支撑，成为地科院水环所近年来着力攻关的一个方向。

为助力地下水污染防治，地科院水环所2005年开始牵头开展全国地下水水质与污染调查评价工作，“十三五”期间组织编制了中国地下水水质与污染调查评价系列报告。通过综合研究，首次掌握了我国地下水水质与污染状况，建立了地下水环境调查、取样、测试、质控和综合研究一体的技术方法和标准体系，为地下水资源开发利用和污染防治提供了决策依据。

在水土环境保护修复方面，地科院水环所的科研工作者以水岩相互作用理论为指导，研发了一系列地下水与土壤原位修复技术与药剂，包括基于过硫酸盐的原位化学氧化技术，基于纳米零价铁的原位化学还原技术，以及基于微米炭粉和生物质电厂灰的原位吸附和稳定化技术，获研究发明专利5项，并在多项水土环境修复工程中得到应用。

2020年，地科院水环所承担的土壤污染场地修复工程项目顺利实施。该项目利用“原场异位化学氧化、原场异位稳定化、化学还原—工程阻隔”一体化修复技术，累计完成场地超过2万立方米石油烃污染土壤和4000立方米重金属污染土壤的修复，取得了良好的经济、环境效益。研发了以生物质电厂灰为基础材料的重金属钝化剂制备成套技术，并在湖南湘潭、河南济源、河北张家口、云南会泽等地区进行了原位修复试验与示范，成功降低稻米、小麦等庄稼中的重金属含量。这让地科院水环所在生态修复领域迈出了坚实一步。

构建技术体系，助推全国地热资源规模化开发利用

地热资源是稳定、安全、清洁、高效的清洁能源。新时代，为打赢蓝天保卫战，开发利用地热资源成为北方地区清洁供暖的首选方式之一。

地科院水环所对地热资源的研究有60余年的历史，牵头完成了全国主要城市浅层地热能调查评价、全国地热资源现状调查与区划、全国干热岩资源调查评价与靶区优选、我国地热资源开发利用战略研究等一批有影响力的项目，初步查明地热资源家底，揭示了我国地热温度“西南高、西北低、东南高、东北低”的分布规律，提出了“西发电、北供热、南供冷”的开发利用主格局，为“十三五”地热规划的制定奠定了基础。“十三五”期间，地科院水环所在京津冀、东南沿海和川藏等典型地热资源区开展了地热资源调查工作，创新提出了地热资源的成藏与找矿预测理论，阐明了水热型和干热岩型“同源共生—壳幔生热—构造聚热”的地热资源成藏理论，针对地热资源精准探测、动态评价、规模化梯级开发利用等，研发了电磁法—地球化学耦合探测、靶区定位、采灌均衡地热资源评价、浅层地质体热交换能力评价、中低温地热资源规模化开发利用等技术，并构建了完备的地热勘查开发标准化体系，规范和引领了地热产业发展。

在京津冀地区，地科院水环所提出了华北克拉通破坏﹢浅部古潜山﹢断裂构造“三元聚热”理论，建立了地热田三维热储结构模型；与河北省煤田地质局、浙江陆特能源科技股份有限公司合作，在河北献县建成产学研用一体化地热梯级利用科研示范基地，实现了发电、供热、设施农业三级梯级利用，为京津冀地区乃至全国地热资源规模化开发利用提供了可借鉴、可复制的新模式。

2017年，中国地质调查局提出在雄安新区打造地热资源利用全球样板的目标。为雄安新区开展地热资源调查评价的重任落在地科院水环所地热研究团队肩上。科研人员在调查研究的基础上，建立了采灌均衡条件下地热资源动态评价方法，完成雄安新区起步区地热资源定量评价，向雄安新区管理委员会提交了《雄安新区地热资源评价报告》。评价结果显示，雄安新区地热资源赋存条件较好，年可开采量折合标准煤346万吨，地热资源供暖总能力约1亿平方米，有力支撑了雄安新区能源规划、地热资源可持续高效开发利用和地热地质特色小镇建设。

研究区域水平衡，破解干旱地区生态退化成因机理

水，是自然生态系统中的最活跃的要素，水平衡是维持自然生态系统生态平衡的关键核心。在“山水林田湖草是生命共同体”理念的指导下，如何在确保生态系统相对稳定的前提下，统筹生态、生产、生活用水需求，成为新时代的新命题。

近年来，地科院水环所突破以往水资源调查评价仅着眼于可直接利用资源的局限，转向研究分析水在生态、资源、环境系统中的作用及其调控机制，以及流域、区域水平衡，揭示了我国西北干旱地区和北方干旱—半干旱地区生态退化的成因机理。

针对西北干旱地区塔里木河、艾丁湖、玛纳斯河，河西走廊石羊河、黑河、疏勒河等流域相继出现的尾闾湖消失、土地荒漠化和沙漠扩张等生态退化问题，地科院水环所联合有关科研单位在石羊河、艾丁湖等流域开展了有关地下水合理开发利用与生态功能保护的调查研究。

调查发现，地下水埋深是西北自然生态系统稳定的主控因子。根据大量历史数据，以及野外调查和原位观测的研究结果，发现维持研究区生态稳定的适宜地下水埋深为2～5米。据科研人员介绍，当地下水埋深大于5米后，自然生态系统开始退化，出现自然湿地萎缩、天然植被覆盖率下降或长势变弱。当地下水埋深大于10米后，自然生态系统发生灾变，出现自然湿地干涸和土地荒漠化加剧。以石羊河流域民勤盆地为例，对比历史资料与最新地下水测量结果得知，20世纪60年代地下水埋深普遍小于5米，2019年地下水埋深普遍增大到10～30米，局部地区达到40米。由此，地科院水环所专家指出，地下水位大幅下降是西北湿地和绿洲退化的直接原因。

地下水位为何出现如此大幅度下降？究其原因，在于20世纪80年代以来，随着农田灌溉需求的不断增长，石羊河流域90%以上的地表水被引入农田，依然不能满足用水需求，致使地下水开采量持续增加，地下水位持续下降，流域水平衡遭到根本性改变。

大规模开荒造田，农田灌溉面积不断扩增造成天然绿洲面积不断萎缩。根据遥感监测结果，与1970年相比，2017年石羊河流域耕地面积增加了1200平方千米，而天然绿洲的面积则减少了1850平方千米。这意味着，每增加1亩耕地会导致1.5～2亩天然绿洲消失。

针对西北内陆地区干旱区自然湿地、天然绿洲对地下水依赖性强的特点，地科院水环所基于多圈层多尺度相互作用理论，创建了适宜我国西北干旱区的地下水功能评价与区划理论方法，构建了干旱区自然湿地、天然绿洲及农田安全保障的分区分级预警与管控指标体系，研发了农田盐渍化管控与湿地保护水位—水量智能双控指标体系。该指标体系在石羊河流域进行了示范应用，实现了在确保自然生态系统稳定和农田产量不减的前提下，将地下水资源利用效率提高了13.9%。

针对我国北方地区湖泊水位下降与湖面面积收缩、荒漠化加剧等生态问题，地科院水环所开展了内蒙古湖泊变动情况调查和水平衡分析，并提出了从严格水资源管理、调整农业产业结构、退耕还草等方面综合施策，逐步恢复流域和湖淖生态功能等建议。

查明工程地质条件，服务工程水文灾害防治及大型能源基地建设

在支撑服务国家重要战略和重大工程建设方面，地质调查工作始终发挥着基础性和先行性作用。“十三五”期间，地科院水环所紧密围绕国家重大需求和部、局重点工作，以其特有的专业优势为青藏铁路运营安全、川藏铁路规划建设、大型能源基地建设等提供了精准服务。

2019年，地科院水环所参加了青藏高原重大生态环境问题应急地质调查，攻克水平衡计算难题，精细预测湖水外溢时间，并对湖泊水情和长江上游水质状况进行了持续监测，评估了上游湖泊蓄满外溢和尾闾湖泊人工泄流的生态环境效应，以科学的技术手段和优化的对策建议为国家重大基础设施安全提供保障。

川藏铁路雅安—林芝段是其建设难度最大的一段。聚焦铁路规划建设需求，地科院水环所开展了典型区段水文地质、地热地质调查，圈定了超长深埋隧道涌水突泥隐患的高危险区段，预测了典型深埋隧道可能出现高温热害的分布区段及岩温，从水文地质、地热地质角度提出了铁路关键段线路比选方案，并向中国国家铁路集团有限公司提交了地质咨询报告和专题研究报告，相关建议已被采纳。

为解决神东、晋东两个大型煤炭基地的用水难题，地科院水环所实施了1∶5万水文地质调查，圈定打井找水靶区8个，实施探采结合井15眼，总出水量达2.29万立方米/天，直接解决了6万人饮水困难，为36万人提供了饮水保障。同时，还揭示了采煤对煤炭基地地下水资源及生态环境的影响机制，为煤炭基地生态保护奠定了基础。

开启水文地质调查数字化时代，引领城市地质信息平台建设

信息化，是新时代地质调查工作的强大引擎。在中国地质调查局的部署下，地科院水环所加快了推进水文地质调查信息化建设的步伐。

由地科院水环所研发的水工环“在线调查”系统已“上云”服务两年，为水文地质环境地质类调查工作提供服务17.4万次，实现了资料收集、数据采集、资料整理、实际材料图绘制、数据存档等各个阶段的数字化处理，极大提高了野外一线调查水平。初步建成的“地质云”分布式数据中心节点，集成地下水资源、地热资源和城市地质三大领域核心数据资源，通过构建地下水资源信息服务网、全国城市地质信息系统、全国地热资源数据与信息服务等专题网站，面向社会公众提供信息服务4.97万次。

为精准服务雄安新区规划建设，地科院水环所自2018年开始了雄安地区地质大数据中心建设，开展“透明雄安”地上地下一体化技术研究，提出了一整套网络化、可视化、感知化、智能化城市地质信息服务方案，初步建成“透明雄安”地质信息平台，并实现了与雄安数字规划平台的技术对接。雄安新区管委会为此专门发来感谢信。如今，“透明雄安”数字平台已接入“雄安云”，启动雄安新区地质信息在线化服务，为全国城市地质信息平台建设做出了示范。地科院水环所还应邀为武汉、杭州、郑州、厦门等地提供了地质信息平台设计方案。

面向“十四五”，全力推动水工环地质事业高质量发展

历经65年的奋斗和发展，地科院水环所如今建有自然资源部地下水科学与工程重点实验室、自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心、自然资源部地下水矿泉水及环境监测中心、河北省/中国地质调查局地下水污染机理与修复重点实验室、中国地质调查局第四纪年代学与水文环境变化重点实验室、自然资源部京津冀平原地下水和地面沉降野外科学观测研究站等6个省部级科技创新平台，还是中国地质学会水文地质专业委员会、地热专业委员会、农业地质专业委员会，中国矿业联合会天然矿泉水专业委员会，国际水文地质学家协会中国国家专业委员会的挂靠单位。

此外，地科院水环所还拥有达到国内领先水平的同位素测试技术，建立了可用于地下水兼顾固体环境样品的加速器质谱测年实验室，建成了第四纪不同时间尺度测年与古环境重建技术体系；“小电解池一次加样浓缩—液体闪烁计数法”探测达到国际先进水平；大型仪器开放共享在科技部考核中连续3年获评优良。由该所研制的氢氧同位素、碳氮同位素标准物质获批国家一级标准物质，填补了国内在该领域的空白。

党的十九届五中全会强调“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”，为推进生态文明建设、共筑美丽中国注入强大动力。这也为“十四五”水工环地质工作指明了方向。

使命呼唤担当，使命引领未来。“十四五”期间，地科院水环所将按照“人与自然是生命共同体”的理念和要求，努力成为中国地质调查局水文地质与水资源调查、水环境调查与修复、地热资源调查评价与开发利用、生态地质调查的核心支撑力量，以及环境工程地质调查、海岸带地质调查的中坚力量，为支撑服务生态文明建设和自然资源管理中心工作作出新的更大贡献。

黄铁矿是地壳中最常见的硫化物之一，热液矿床中的黄铁矿常发育多阶段多世代的复杂结构。含砷黄铁矿与金成矿密切关系，但由于黄铁矿的As含量变化导致其反射率差异较小，在光学显微镜下难以观察，如何快速且非破坏性揭示黄铁矿成分和结构的不均一性是后续研究的重要基础。

中国地质调查局矿产资源研究所朱乔乔副研究员和谢桂青研究员，与国际矿床学家、矿物学家Cook NJ合作，以湖北狮子立山矿床中的黄铁矿为研究对象，发现数字图像处理技术中的伽马增强法能够放大黄铁矿颗粒尺度反射率的差异，且增强后的照片与背散射电子照片（BSE）在亮暗程度上呈镜像关系（图1）。相比传统的方法（化学蚀刻和染色法），此方法具有操作简便（在常见的数字拍照软件上即可实现）、效率高和无损伤的优势，这一发现将极大地推进黄铁矿和其他矿物结构和成分的研究，减少对于扫描电镜的依赖性，从而节省大量的实验经费。

同时，研究还发现As进入黄铁矿可以导致其拉曼光谱曲线中的谱峰位置发生偏移（图3），且As的含量与其峰值的偏移量呈明显的线性关系（图4），因此，提出利用激光拉曼光谱仪来确定黄铁矿中As含量的方法。这一发现扩展了激光拉曼光谱仪在金矿找矿勘查和环境研究中的应用，特别是有助于利用可移动式（手持）激光拉曼光谱仪在野外现场快速确定金属元素含量较高的黄铁矿，进而开展金矿找矿勘查和环境样品的采集。

图1 黄铁矿镜下照片（a为反射光照片；b为伽马增强的反射光照片；c为BSE照片；d为电子探针面扫描）

图2 黄铁矿镜下照片（a、d为反射光照片；b、e为伽马增强的反射光照片；c、f为BSE照片）

图3 矿物尺度黄铁矿As含量变化与拉曼光谱曲线的对应关系

上述成果受到国家自然科学青年基金（41702093）、杰出青年基金（41925011）和国家重点研发计划课题（2016YFC0600206）的资助。

日前，自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所锍镍试金研究取得重大成果，首次发现铂族元素锇、钌在特定试验条件下的挥发损失规律，成功实现锍镍试金法准确测定地质样品内超痕量锇、钌元素。相关成果被国际权威化学期刊《Microchemical Journal》（IF=3.206）收录。 

铂族元素（铂、钯、钌、铑、锇、铱）作为战略资源，以其独特的物理化学性能应用于众多现代科技领域。其中锇作为一种重要的同位素示踪剂，在地质年代学、矿石学成、岩浆成因以及地幔演化研究中广泛使用。因此，其准确测定具有重要现实意义。锇元素的氧化物极易挥发，使其在常规铂族元素样品处理过程中就会挥发损失，一直以来依赖同位素稀释法实现准确测定，锇元素的检测对进口同位素稀释剂依赖性较强。如何摆脱这一试剂依赖，一直是分析化学工作者的研究重点。

郑州综合利用所火试金分析团队长期致力于铂族元素的分析方法研究，成功探索了多种铂、钯、钌、铑、铱的准确测定方法，首次发现了特定试验条件下锇、钌元素的挥发损失规律，采用标准溶液校正系数法成功实现了地质样品内超痕量锇、钌元素的准确测定，对锇检出限达0.012 ng/g、钌检出限达0.014ng/g。

该方法经国家标准物质验证，结果与标准值相符，方法准确、可靠。该方法的成功，攻克了铂族元素分析测定难题，摆脱锇元素分析测定对进口试剂的依赖，对铂族元素地质找矿及相关新材料技术研发工作意义重大。

相关研究工作得到了自然科学基金(21806149) 和地质调查项目(DD20190269，DD20190186)项目的支持。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.microc.2019.104187

科研人员在查看刚取出来的岩心。王稳石摄

黑龙江安达市，一片开阔的黑土地上，一座钻塔巍峨矗立，高耸入云。在这里，松科二井创造了井深7018米的成绩。

2014年4月13日开钻，2018年3月18日完钻、5月26日完井，历时4年多，松科二井最终井深为7018米，获取了415万组24T（1T相当于1000G）的深部实验数据，超额完成目标，实现了理论、技术、工程、装备的重大突破，形成具有自主知识产权的科学钻探技术和方法体系，提升了我国地球深部探测的能力和影响力。

岩心是认识地球最有价值的资料，比黄金还珍贵

“上天难入地更难”。人类航天探测器在太空留下足迹，深海潜水器突破洋底极限深度，然而，相比“上天下海”，由于地壳岩石重重阻隔，人类对地下世界知之甚少。

大陆科学钻探不同于普通石油钻探，取出完整的岩心是最关键的环节。松科二井不仅要打到预定深度，为了实现地层研究厘米级的要求，还必须实现95%以上的岩石取心率（取出来的岩心长度与钻井深度的比值），这在世界上都是没有先例的。

“读取的数据越清晰精准，越有科学研究价值和指导意义。我们从一开始就围绕取心率95%这一高要求开展技术攻关。”中国地质调查局副局长李金发说。

钻探面临一系列世界级难题：在地球的高温、高压、高地应力“三高”条件下，要确保钻具的配件和电子元件能正常工作；同时，要尽可能避免井壁岩石破碎造成井壁垮塌、卡钻等井下事故。

“表面上看是打一口井，实际考验的是国家的经济和基础工业实力以及科技创新能力。”李金发说。

“钻井是一项高难度、高技术含量、高经验依赖性的工程。”松科二井工程指挥部钻井工程室主任王稳石说，如果将地球比喻成鸡蛋，目前人类探寻地球深部的探测，连鸡蛋壳都没有穿透。“由于地层不稳定，往下钻时刻都有可能发生意外情况。”王稳石说，在现场的每一天都高度紧张，每向下一厘米大家都会感到莫大的快乐。“有时候一厘米一厘米往下，进尺慢的时候，一个小时不到50厘米。”

“高于96%的取心率，获得了连续完整的4014米岩心。”在松科二井成果汇报会上，这组数据被地质专家们津津乐道。

“岩心是认识地球，尤其是探究地球内部情况最有价值的资料，比黄金还珍贵！”王稳石说，岩心作为地下岩石的剖面截取物，是人类了解地球深部唯一的实物资料。取出岩心后，地学家们通过技术手段进行分析研究，可以用来了解地球的成因、研究古环境古气候的变化规律、研究地质构造运动、发现矿产资源和油气资源等。

“这些宝贝很娇气，很容易碎裂，要精心照顾”。这批珍贵的岩心目前已移送到中国地质调查局实物资料中心。记者看到，岩心呈圆柱形，按照要求，无论大小，每间隔10厘米或20厘米要贴上唯一的“身份证”编码，包括钻孔名称、回次号、岩心段等编号，这些数据伴随着岩心一起存入位于实物资料中心的国家实物地质资料库。

人们习惯了钻塔轰鸣声和钻杆起落撞击声，一停下来反而容易醒来

“投身于松科二井钻探现场，如同进入一个大家庭。”勘探技术研究所技术骨干闫家，这个刚刚大学毕业就参与到松科二井工程的年轻工程师，参与了5种规格涡轮钻具的研制，已经成长为松科二井工程核心团队的一员。

闫家回忆，松科二井开钻以来，只要钻机未停工，总工程师朱永宜就会在松科二井现场指挥部。“朱总已经63岁了，每天将近18个小时坐在指挥部，有他在，我们就有了主心骨。”

野外作业需要高强度连续工作，没有固定的作息，只要钻机在运转，时时要绷紧神经。“钻进中每个阶段结束之前是不能随意暂停的，中断后井内可能出现垮塌、卡钻等风险。”勘探技术研究所工程技术人员曹龙龙每次去井场都需要连续工作两三个月。他主要负责取心钻具的研究与改进等工作。

“松科二井不少人都要先过‘声音关’。”曹龙龙说，在现场，钻塔的轰鸣声和钻杆起落的撞击声此起彼伏。人们都逐渐习惯了，晚上也能睡得安稳。但也落下了毛病，只要这声音一停下来，大家就会忐忑不安，容易醒来。有时候，曹龙龙清理堵塞的岩心管，长达几个小时的大锤震击之后，耳朵里咣咣的回声会持续大半天。

“松科二井的成功，缘于它是一次有着明确部署和指导，依靠科技管理体制机制创新，科技、工程、服务人员拧成一股绳、通力合作的大会战。”中国地质调查局勘探技术所所长、工程总指挥张金昌说。

作为工程首席科学家，中科院院士王成善带领中国地质大学（北京）、吉林大学等研究团队，针对未来地球气候系统对大气二氧化碳浓度增高如何响应等重大科学问题，成功申报国际大陆科学钻探计划“松辽盆地大陆科学钻探”项目。通过系统调查研究，围绕工程项目目标，最终为松科二井孔位科学选址。

中国地质调查局以下属勘探技术所、中国地质科学院地球深部探测中心为主体，联合中国地质大学（北京）、吉林大学、大庆油田等多家单位，集结地质行业600余名科技人员，团结协作，共同破解了工程施工、技术研发和理论研究中遇到的难题，实现了科学目标和工程技术目标。

计划在松科二井基地建立长期地下观测站和深部地下实验室

“对松科二井现有成果进行全面、系统、深入、充分的总结和提升，加快成果的转化应用，是公益性地质调查的重要使命，也是松科二井转入后续科研阶段的重要方向。”李金发说。

当前，由中国地质大学（北京）负责的松科二井白垩纪古环境古气候研究，以及由中国地质调查局负责的深部基础地质和资源能源等研究相继展开。

“这相当于给地球演化建了一个档案，有了它才能去揭秘当时的气候变化和环境变化。”王成善说，松辽盆地是研究白垩纪温室气候和未来全球气候变暖的天然实验室，目前，松科二井岩心已经全部采集完毕，进入后期的数据分析阶段。

王成善介绍，7018米是国际大陆科学钻探计划实施22年以来最深的深度，代表了中国“入地”的能力；以高于96%的岩心采取率获得了连续完整的6500米岩心，成为大陆和大洋科学钻探计划最长岩心纪录，代表了中国钻探工程的技术；以厘米级精度，研究时间跨度超过6000万年的白垩纪陆地温室气候变化，代表了中国古气候研究的水平。

李金发说，下一步将深化地球深部探测理论技术研究和成果转化，组织实施松辽盆地页岩油（气）、深层油气等清洁低碳能源地质科技攻坚战，带动大庆油田接替资源的勘查开发；谋划我国15000米国产超深钻探装备系列研发，做好我国超万米大陆科学钻探工程，以及大型含油气盆地科学钻探工程的选址和实施工作。

王稳石认为，松科二井取出岩心，只是研究的开始。地质学家们将对岩心展开系统的研究，一定会有大量新的地质信息、证据被不断发现，对认识地球自身会大有帮助。

“深部钻探是21世纪最前沿的科技领域之一，接下来中国地质调查局计划在松科二井基地建立长期地下观测站和深部地下实验室，要进一步对地球深部能源资源开展深入调查，还要在地球系统科学理论的发展和地球深部探测技术的总结提高方面发挥作用，为我国15000米国产超深钻探装备系列研发和超万米大陆科学钻探工程钻探研究提供依据。”李金发说。

“经过松科二井的历练，我们很多人从初出茅庐成长为可以独当一面的工程技术和管理人员，有了一定知识储备和经验积累。”曹龙龙说，松科二井的成功将为我国实施万米级科学超深井奠定技术基础，钻探工程团队也将在此基础上继续深入开展超深、超高温、超高压钻探技术的研究，在后续万米超深井科学钻探中走得更远。

《 人民日报 》（ 2018年06月29日 20 版）