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    北京时间2022年10月26日凌晨,国际地质科学联合会(International Union of Geological Sciences,简称IUGS)在西班牙公布了全球首批100个地质遗产地名录,我国共有7个地质遗产地成功入选,香港早白垩世酸性火成岩柱状节理名列其中。

    国际地科联地质遗产地是拥有国际意义的地质遗迹/地质过程的关键区域,可作为全球对比标准,或在地球科学发展历史中意义非凡的地点,代表该地质遗产地具有国际最高地学价值和研究水准,并得到有效保护。香港世界地质公园以发育大型早白垩世破火山口和六边形流纹质火山岩柱状节理为典型特征,是全球火山地质遗迹的杰出代表。

    自2004年起,中国地质调查局南京地质调查中心火山地质研究团队便与香港特区政府渔农自然护理署和土木工程拓展署、香港大学地球科学系及香港地貌岩石保育协会等长期合作,系统开展了香港火山地质调查研究,发现了西贡、九龙两个大型白垩纪破火山口,首次鉴别了西贡万宜水库一带的酸性火成岩柱状节理为流纹质碎斑熔岩岩穹,完成了《香港西贡地区及邻近海岛地质考察报告》《香港西贡火山园区火山岩年代学与地球化学研究》《香港国家地质公园海上游解说词》等报告,有力支撑香港特区政府先后于2009年、2011年申报成功了国家地质公园和世界地质公园。2013年6月,南京地调中心又受委托对香港世界地质公园的核心景区—西贡火山岩园区流纹质火山岩柱状节理群进行了专项测量,详细绘制了150平方千米的1:10万柱状节理统计图,这是全球范围内首次对大规模柱状节理群进行系统的形态学测量与成因研究,确认香港西贡火山岩园区的流纹质火山岩柱状节理群无论是分布面积还是单个柱体直径均居全球之首。上述成果为香港早白垩世酸性火成岩柱状节理入选全球首批地质遗产地名录提供了重要依据。

    本世纪以来,南京地调中心“陆相火山地质”学科焕发了新机,显著拓展了研究与应用范畴,特别是从传统的火山地质矿产领域延伸到了火山地质遗迹保护与合理利用等新领域并取得巨大成功,先后为雁荡山、雷琼等火山岩型世界地质公园的申报与规划建设起到了重要支撑作用;特别是基于全球规模最大的、以锐峰和叠嶂为主要特征的东南沿海流纹质火山岩地貌,在国内率先构建了流纹质火山岩景观的形成—演化模型,并命名为“雁荡山地貌”,为中国东部流纹质火山岩地貌申报世界自然遗产和全球地质遗迹名录提供了科学依据。近年来又走出国门,开展了南美安第斯和东非裂谷等火山岩区的地质遗迹调查评价的国际合作。未来,南京地调中心火山地质研究团队还将进一步围绕“乡村振兴”“一带一路”等国家战略,以及新一轮找矿突破战略行动、“减灾防灾”、“美丽中国”建设等,进一步守正创新,继续深化火山地质学理论研究和成果转化,为全面建成社会主义现代化强国提供地球科学支撑。

     

    2008年7月,陶奎元研究员带领中心火山地质研究团队在香港北果洲岛开展申报国家地质公园前的地质考察

     

    2010年5月,邢光福研究员带领中心火山地质研究团队在香港荔枝庄开展申报世界地质公园前的地质考察

     

    2013年6月,杨祝良研究员带领中心火山地质研究团队在香港西贡开展柱状节理专项测量

     

    南京地调中心火山地质研究团队绘制的西贡破火山口火山岩石柱发育程度图(左)和火山岩石柱构造图解(右)

     
     
     
     
    南京地调中心火山地质调查支撑香港世界地质公园入选...

    按照中国地质调查局党组的要求,为了更好完成二级项目科技创新目标,拓展调查研究思路,使二级项目布署的各项工作顺利落地,2016年4月21-27日,中国地质科学院岩溶地质研究所《红水河流域1:5万水文地质环境地质调查》项目组一行5人,与中国地质大学(北京)资源环境学院5名专家,就红水河流域岩溶内涝区地下河污染问题开展实地调研。

    在调研过程中,双方就红水河流域岩溶内涝区典型地下河污染问题进行了热烈的讨论,并认识到季节性污染是内涝区地下河污染的一个典型特征,有机抗生素等新型污染物污染成为内涝区地下河一个新的污染态势。红水河的二级流域—格香河流域人类活动频繁,地质环境复杂,自然环境恶劣,内涝区地下河污染问题尤为突出。由于地下河水水质的好坏关系到流域内人民群众的饮水安全问题和区域经济可持续发展,污染治理与保护已成为迫在眉睫的现实任务。针对流域内岩溶洼地内涝所带来的地下河季节性污染问题,双方交换了看法,对流域内典型地段进行了现场踏勘,最终在内涝区污染调查方法、新型有机污染物研究思路等方面取得了共识,为项目的深入开展打下了扎实的基础。

    白龙洞地下河踏勘

    岩溶所与中国地质大学(北京)就岩溶内涝区地下河污染...

    编者按 今天是第六个全民国家安全教育日。资源安全事关国家的主权、生存和发展,是国家安全体系中的重要组成部分。而其中,矿产资源与国家经济社会发展关系极为密切,保障其安全的重要性不言而喻。在开展绿色勘查的同时,下大力气推进矿产资源的节约与综合利用,是现阶段提高国家资源保障能力、维护国家资源安全的有效手段。今天,让我们共同了解一下近年来我国在矿产资源节约与综合利用方面的最新进展。

    地质技术人员找矿途中

    昆仑山腹地地质勘查现场

    我国是矿产生产和消费大国,夯实国家矿产资源安全基础,需要坚持不懈地开源节流。其中,在矿业领域推进资源节约与综合利用,对实现我国经济社会可持续发展具有重要的战略意义和现实意义。

    近年来,自然资源部按照中央生态文明建设、节约优先战略总体要求,着眼于我国资源相对不足、环境容量有限、节约资源潜力巨大的基本国情,在矿产资源节约与综合利用领域特别是在矿产资源节约与综合利用现状调查、示范引领、推广先进适用技术等方面进行了大量探索和实践,取得了预期成效。

    在生态文明建设大格局中统筹推进矿产资源节约与综合利用工作

    按照中央生态文明建设、节约优先战略总体要求,在自然资源等主管部门、行业协会和矿山企业等单位的共同努力下,以节约资源和绿色发展为根本遵循,我国矿产资源节约与综合利用工作进行了实践探索,通过“摸清情况、示范引领、建立标准、强化监管、激励约束”等系列措施,有序推进。

    实施矿产资源节约与综合利用工作的核心是提高矿产资源“三率”,关键是采用先进技术。

    ——2011年~2012年实施矿产资源综合利用“以奖代补”和示范工程项目,采取经济手段激励矿山企业提高矿产资源合理开发利用水平,奖补矿山企业1045家、示范工程408个。

    ——“十三五”期间实施40个矿产资源综合利用示范基地建设。

    ——2012年~2013年,首次在全国范围内部署开展煤、石油、天然气、铁、锰、铜、铅、锌、铝等22个重要矿种“三率”调查与评价工作。

    ——2012年开始,在全国层面开展矿产资源节约与综合利用先进适用技术遴选推广工作。2012年~2017年完成6批次334项先进适用技术的遴选与推广;2018年~2019年增选了一批新技术,最终形成《矿产资源节约与综合利用先进适用技术目录(2019年版)》,该目录共包含360项技术。

    目前,矿产资源综合利用工作基本形成了“政府主导、企业主体、部门联动、社会参与”的工作格局,矿产资源节约集约利用取得预期成效。

    实施的主要措施有:

    一是建立统筹协调机制,加大矿产资源节约与综合利用工作力度。自然资源与发改、工信、财政、科技等部门统筹资源配置、税费减免政策和科技发展,发挥政策联动和组合配套效应,共同促进我国矿产资源合理开发利用,部门内部强化规划、勘查、开发、储量管理各环节的协调,实现综合勘查、综合评价、综合开发、综合利用。

    二是探索建立开发利用水平调查评估制度,摸清矿产资源开发利用水平。包括:科学设计调查评估体系,真实反映矿产资源开发利用水平。为制定激励约束政策提供科学依据。

    三是完善技术标准体系,促进矿产资源开发利用。与生态保护红线制度和自然资源管理体制改革要求相衔接,将资源节约与综合利用指标纳入开采准入条件,严格禁止高污染、严重浪费资源和缺乏综合利用设计者进入。根据地区资源和环境承载力情况,在满足资源安全和经济发展的前提下,研究矿产资源开发总量和强度控制的新制度、新政策,进一步研究完善“三率”指标体系,完善我国矿产资源开发利用技术标准体系。

    四是加强先进适用技术推广应用力度。通过政府引导与市场机制相结合,扶持技术服务平台建设,引导鼓励大型矿业集团建立面向全球的专业技术推广服务机构,保护技术创新行为,为矿业技术创新形成产业化发展模式提供有利环境;将先进技术推广与调查评估成果相关联;建立技术目录更新制度,通过评价和矿山反馈,评估技术使用情况和问题,及时增加和调整过时的技术内容;加大对战略新兴矿产、清洁能源矿产开发利用相关技术研发和推广的支持力度等。

    五是加强矿产资源开发利用监管,推进资源管理方式转变。扎实做好矿业权人勘查开采信息填报公示系统建设,加强引导,推动管理方式根本转变,构建“企业自律、社会监督、政府监管”的共同治理新格局。

    开展矿产资源“三率”调查,摸清重要矿产利用现状,完善“三率”指标体系

    按照《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《找矿突破战略行动纲要(2011~2020年)》的要求,2012年,原国土资源部部署开展矿产资源“三率”(开采回采率、选矿回收率、共伴生资源综合利用率)调查与评价工作,在全国范围内开展煤、石油、天然气、铁、锰、铜等22个重要矿种“三率”调查与评价。该调查共有30个省(区、市)、7家行业协会以及5大油气公司等万余人直接参与。

    通过2012年~2013年的矿产资源“三率”现状调查,对我国矿产资源利用有了初步认识和基本判断。取得的主要成效为:

    一是建成了我国重要矿产矿山“三率”数据库。首次全面系统地获取了全国矿山“三率”基础数据。在统一调查指标、统一调查规范、统一时间节点的基础上,调查了全国22个矿种当年全部在产的19432座矿山(油气田),最终获取了2.2万条、220万字段准确可信的基础数据。

    二是调查结果显示,经过多年发展,我国矿产资源利用水平总体显著提高。

    “十五”之前,我国矿产资源开发水平状况不明。实施矿产资源“三率”调查以后,与1995年、1999年抽样调查结果相比,黑色金属矿山、有色金属矿山、黄金矿山、非金属矿山开采回采率略有提高,煤炭开采回采率基本稳定。有色金属矿山中铝土矿开采回采率提高幅度较大,主要原因在于集约化程度提高后,地下开采产能占比大幅下降;黑色金属矿山、黄金矿山、非金属矿山选矿回收率基本稳定,有色金属矿山选矿回收率稍有提升。铅矿、锌矿、铝土矿、镍矿、钨矿等有色金属矿产由于集约化程度提高,平均选矿回收率提高。

    我国矿产资源的典型特征是单一矿产少、共伴生矿产多。矿产资源“三率”调查结果表明,20种矿产中含有共伴生组分的59种,其中的38种组分已被不同程度回收利用。我国金属、非金属矿共伴生矿综合利用率为52.07%。

    三是查清了矿业固体废弃物的排放、利用与堆存现状,废石与尾矿排放增速下降,利用率提高。据不完全统计,截至2017年,我国矿山废石与尾矿堆存量已超过600亿吨。全国85%以上的地市堆存有20个矿种矿业固体废弃物,其中50个地市矿业固体废弃物堆存量超过1亿吨,37个地市废石堆存量超过1亿吨,16个地市尾矿堆存量超过1亿吨。

    四是规范了矿产开发“三率”指标计算方法。制定《矿产资源综合利用技术指标及其计算方法》,规范统一了行业评价指标,为“三率”调查评价提供了统一的计算方法,为客观评价当前技术经济条件下的资源综合利用水平,提供了科学依据和技术标准。

    五是制定了矿产资源合理利用“三率”指标要求。依托“三率”调查工作,研究制定并发布试行了煤炭、铁等124种重要矿产资源开发“三率”最低指标要求,实现了在产矿山所涉及矿种全覆盖目标,构建起我国矿产资源完整的“三率”指标体系。

    六是初步建立了矿产资源开发利用水平调查评估制度。2015年9月,中共中央、国务院印发了《生态文明体制改革总体方案》,将健全矿产资源开发利用管理制度作为推进生态文明建设的重要内容,明确提出要建立矿产资源开发利用水平调查评估制度。2016年12月,原国土资源部、财政部等5部委发布《矿产资源开发利用水平调查评估工作方案》,开展矿产资源开发利用水平调查评估试点工作,重点开展了黑龙江、浙江、江西、山东、河南、湖南和宁夏7省区9个矿种试点工作。试点工作取得预期成效,为做好调查评估工作打下了坚实基础。

    推广先进适用技术,让技术创新成为引领矿业发展的新动力

    为贯彻落实创新驱动战略,推动科技创新,促进矿产资源节约和高效利用,提高资源节约集约利用水平,近年来,先后印发了《关于推广先进适用技术提高矿产资源节约与综合利用水平的通知》和《关于推进矿产资源全面节约和高效利用的意见》,建立了矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录制度。一批取得明显资源、经济、环境效益的采选技术工艺入选推广目录。它所倡导的矿产资源利用技术创新,正成为矿业发展的新动力,有效推动了矿业绿色发展。

    矿产资源节约与综合利用先进适用技术的使用,提高了资源利用水平,进一步增强了资源保障能力。据统计,通过先进适用技术的推广和应用,盘活石油可采储量33.1亿吨,按目前国内生产规模,可供开采15年;盘活天然气1645亿立方米、煤矿8亿吨;盘活铁矿资源40.74亿吨,约相当于新增了6%的国内铁资源量;盘活磷矿资源21.2亿吨,约相当于新增了10%的国内磷资源量;盘活钾盐1.44亿吨,约相当于新增了近30%的国内氯化钾资源量。

    如长庆油田应用致密油开发技术,有效盘活30亿吨致密油资源。延长石油利用陆相页岩气压裂新技术,盘活鄂尔多斯盆地页岩气地质储量1654亿立方米、石油地质储量640万吨。该技术在国内相似盆地陆相页岩气开发中推广,可有效实现油气开发过程中的节水、节能、减排和储层保护。

    如低钛型钒钛磁铁矿技术的应用,将攀西钒钛磁铁矿钛的经济可利用品位下降5%,回收率由20%提升至30%以上,盘活钒钛磁铁矿资源量13亿吨,相当于新增了2%的国内铁资源量,实现了攀西地区钒钛磁铁矿资源的高效利用。

    又如金川公司研发铂族元素综合回收技术,将金川镍矿中伴生的铂、钯的回收率从49%提高到70%,银、铱、钌、铑的回收率从1%~3%提高到44%,使我国铂族元素的回收工艺水平大幅提高。

    先进适用技术的推广使用,使矿山企业资源节约能力不断增强,从而推动资源产业绿色发展。例如开磷集团应用“磷石膏充填无废高效开采技术”,矿山年生产能力由200万吨提升至800万吨。每年新增经济效益2.2亿元、处理磷石膏工业固体废弃物335万吨、处理采矿废矸100万吨,减少磷石膏堆存占地约200亩,节省各项费用5000余万元,实现了较好的环境效益和经济效益。

    先进适用技术推广应用所产生的环境效益主要表现在节地、节能、节水及固废利用等方面。据不完全统计,2012年~2017年,我国推广应用先进适用技术共节地5.1万亩;节能104亿度、节水8.3亿吨,利用固废量在原基础上增加6.33亿吨。2017年,我国煤矿矿区土地复垦率达到49%,矿井水利用率达到72%,煤矸石综合利用率达到67.3%。

    同时,先进技术装备的广泛应用,促进资源生产效率大幅提升,也为企业带来了经济效益。

    10年来,在自然资源主管部门、行业协会和矿山企业等单位的共同努力下,我国矿产资源节约与综合利用工作进行了前所未有的探索实践,取得了新成效。

    展望未来,新形势下人民对美好生活的新期待、经济社会高质量发展、碳达峰碳中和、矿业科技快速发展等对矿产资源消费提出了新的更高要求,需要不断夯实矿产资源安全基础。我国矿产资源节约与综合利用工作前景广阔,大有可为。

    提高利用效率 夯实安全之基

    近日,由自然资源部中国地质调查局地学文献中心建设的地质专业知识服务系统(http://geol.ckcest.cn)3.0版正式上线。此次升级在领域资源数据量、资源类型覆盖率、搜索效率与准确度、搜索结果可视化、页面友好度等方面都有显著提升。

    新版本主要提升了如下五个方面功能:一是发布的资源数量和时效性大幅提高。该系统全面整合了地质领域公开的知识资源元数据900余万条,覆盖科技文献、地质图件、科普数据、统计数据、专家机构和科学数据等类型。部分数据更新至2020年3月。二是全文获取便利度大幅提升。所发布的900余万条数据中,全文获取覆盖率达98%,支持在线阅读。用户可通过下载和文献传递两种方式获取感兴趣的数据全文文件。三是推出了全新易用的统一搜索引擎。通过统一搜索工具可搜索全站数据,搜索结果精准度和相关度较以往有较大幅度提高。用户还可根据各类资源的典型特征进一步筛选感兴趣数据。此外,搜索结果还提供了相关推荐、可视化图表。四是梳理发布了一批特色资源。本次整合发布的特色资源包括地质领域统计数据、科普产品数据、实物地质资料数据和地质图件数据。其中,统计数据采取行业部门发布的统计年鉴数据作为来源,涵盖矿产资源勘查、地质环境管理、矿产资源开发利用等领域。五是梳理发布了7个特色专题服务应用。根据行业热点需求,形成了包括实物地质资料图文服务、地质灾害灾情险情数据服务、地质标准物质质量监控、地下水资源环境信息服务、岩溶资源环境信息服务等专题服务。这些专题应用紧扣需求,进一步深度挖掘了专题方向的数据和呈现方式。

     

    地质专业知识服务系统3.0版首页

    地质专业知识服务系统3.0全新上线

     

    岩溶地质专家现场研讨

    由贵阳市出发,沿着国道G60上省道S45,一路向南,车行近4小时,是贵州省平塘县。

    贵州省平塘县最近声名鹊起。因为这里建了迄今为止世界最大的单口径射电望远镜FAST工程。贵州大窝凼洼地是典型的喀斯特洼地,一大片漏斗天坑群,它就像一个天然的“巨碗”,可以架设望远镜,而且喀斯特地质条件可以保障雨水向地下渗透,而不在表面淤积,腐蚀和损坏望远镜。

    然而,却很少有人知道,这一全球聚焦的伟大的天文工程却是集中体现了岩溶地质地貌景观综合利用的最典型的范例。更少有人知道,岩溶地质地貌对所在区域经济社会发展产生的系列影响。

    在我国,岩溶地质地貌多分布于南方。包括云南、贵州、广西、湖南、湖北、重庆、四川和广东8个省(区、市)的部分地区,总面积达到78万平方千米。区内多为亚热带气候,湿热多雨。径流时空分布不均,丰水年和枯水年水量之比高达7倍之差。区域内极易发生洪涝或旱灾。

    从区位角度看,西南岩溶区为珠江和长江流域的补给和径流区。珠江流域和西江主干流贯穿该区域南部,主要支流有南盘江、北盘江、红水河、柳江、右江、左郁江等;而长江中上游位于该区域的北部,主要有大渡河、岷江、嘉陵江、乌江、沅江和湘江等。而这些区域恰恰是珠三角、长三角和西部开发的几大战略区域的汇集区,区域位置非常重要。

    相关专家表示,受地形、地貌和岩溶条件的控制,西南地区地表水和地下水在空间上分布极其不均匀,地表水具有支流少、切割深、坡降大等典型特征,对区域性供水十分不利;地下岩溶含水介质则以管道、大型溶蚀裂隙和溶蚀孔隙为主,具有极高的非均质性和各向异性特征。西南岩溶水系统范围较小,且分布分散,地表和地下水的分布、动态和转化特征完全不同于北方地下水系统,这也决定了开发利用条件和方式相较于北方更加复杂多样,应因地制宜,分类开发利用。

    (一)

    长期以来,西南岩溶地区亟待解决的水资源环境问题主要在4个方面:受全球气候变化和特殊岩溶地质条件影响,岩溶区干旱缺水严重,急需开展水文地质调查工作,查明水资源开发利用条件,为当地居民生活和经济发展提供必要的水资源保障。西南岩溶系统对水资源的调蓄能力较差,水土流失严重,导致岩溶石漠化,其综合治理需要水文地质和环境地质综合调查作为技术支撑。岩溶地区地下水质恶化,有部分地下河水质变差,给供水安全和当地居民健康带来安全隐患,急需解决地下水污染防治和水质保护问题。岩溶管道堵塞导致洼地排洪能力不足,岩溶内涝成为当地农村经济发展的制约因素。

    但是,随着城镇化及交通工程建设的快速推进,环境受到的影响也在日趋明显。

    中国地质调查局“岩溶地区水文地质环境地质综合调查”工程首席专家蒋忠诚表示,目前,西南岩溶面临石漠化、岩溶塌陷、植被退化、水土漏失、干旱、内涝、水污染等一系列环境问题。石漠化地区已经无土可流。且气候变化导致的地质灾害、生物入侵、地下水药物污染、作物连作障碍等新的生态环境问题也应高度重视。

    中国地质调查局地质科学院岩溶地质研究所资源研究室主任夏日元也表示,受全球气候变化和特殊岩溶地质条件影响,岩溶地区干旱缺水严重。

    数据显示,2009年秋至2012年,西南地区持续发生严重干旱,仅云南、贵州和广西有1900多万人饮水困难,1亿多亩耕地受旱,直接经济损失 250多亿元。截止2010年,贵州全省仍有1299.8万农村人口饮水不安全,其中水质不达标人口9.4369万人;全省耕地2358万亩,尚有1461.43万亩旱地无水浇灌。而在云南,2010年旱灾造成2702万人受灾,965万人、619万头大牲畜饮水困难,744条中小河流断流、564座小型水库和7599个小坝塘干涸,农作物受灾4740多万亩。在广西,饮水不安全人口1779.64万人,无灌溉设施耕地面积4330万亩;万亩以上岩溶旱区共有83片,总面积643.14055万亩,其中干旱片57片共464.45705万亩,既旱又涝26片共178.6835万亩。

    夏日元表示,岩溶地质的特点是既旱又涝,洪涝灾害频发,给人民生命财产安全带来了威胁,急需查明洪涝分布、规模、产生原因,提出洪涝灾害治理措施或方案。岩溶管道堵塞,洼地排洪能力不足,岩溶内涝成为农村经济发展的制约因素。同时,水土流失与石漠化问题严重。江河上游生态功能区石漠化治理、生态恢复与保护规划需要水文地质和环境地质综合调查技术支撑。目前,石漠化整体上呈改善趋势,已经由1999年11.4万平方千米减少到2015年9.2万平方千米,平均每年减少1.2%。但局部地区石漠化恶化现象严重。岩溶石山地区经济发展缓慢,居民生活困难,为西南地区主要的贫困分布地区。以水资源有效开发利用为龙头,以生态经济综合发展为模式,可以促进扶贫攻坚工作的进程。需要综合集成岩溶地质、水文地质、环境地质和农业地质等地质背景资料,建立水资源开发利用、经济发展和生态环境保护可持续模式。另外需要特别关注的问题是,国家重点生态功能区生态环境恶化。岩溶地下水污染越来越严重,地下河水质变差,给供水安全和人民生命健康带来了安全隐患。急需解决地下水污染防治和水质保护问题。近20年来,部分地下河水质变差,且岩溶地下水深埋于地下,污染具有隐蔽性,处理难度大。

    (二)

    在距离平塘县克度镇不远的地方,早在2005年,由中国地质调查局地质科学院岩溶地质研究所主导的巨木地下河开发示范工程就已经建成应用。

    巨木地下河为大小井地下河系统中游,发源于惠水县抵季乡和羡塘乡,于平塘县塘边镇巨木寨集中排泄。示范工程由地下水开发工程、洪涝洼地治理工程及农业种植3部分组成。其中地下河开发工程又包括了蓄水、提水和输水3个部分。

    平塘县国土资源局和平塘县水利局于2008年联合发布的关于巨木地下河示范工程成果应用评估报告中这样评价道:“地下河出口一下6000亩农田在有了稳定的灌溉水源后,可增收粮食90万千克/年。按照当地市场价格测算,仅农业生产一项就可以实现经济增收171万/年,其中还不包括地下河开发带动的其他经济收益。在巨木地下河流域中,利用石漠化治理地学模式对环境综合治理、石漠化综合治理取得了良好的社会效益、经济效益和环境效益,石漠化得到了有效的控制。”

    事实上,在超过10年的时间里,中国地质调查局地质科学院岩溶地质研究所一直为解决上述问题而努力。

    2003年~2015年,中国地质调查局地质科学院岩溶地质研究所联合西南8省地勘单位及有关科研院所、高校等30多家单位,开展“西南岩溶地区地下水与环境地质调查综合研究”、“西南岩溶石山地区地下水及环境地质调查”、“西南岩溶地区水文地质环境地质调查”、“南方岩溶水文地质环境地质综合调查与整治示范”计划项目,共完成1∶5万水文地质调查面积25万平方千米,综合地球物理探测90000点,岩溶洞穴探测60000米,水文地质钻探68000米。查明了工作区水资源开发利用条件,制订了岩溶水资源开发利用方案和地质环境综合整治区划。选择典型地段进行了岩溶地下水开发利用和生态环境综合治理示范,建立了地下水开发利用和生态环境综合治理模式,解决了620万人饮水困难,为西南岩溶干旱缺水区水资源合理利用、石漠化治理和生态环境保护提供了技术支撑。

    据蒋忠诚介绍,目前,正在实施的国家岩溶环境治理项目《岩溶地区石漠化综合治理规划大纲》(2006-2015) 是以县为单位,共有451石漠化县纳入规划,涉及面积105.1万平方千米,主要实行封山育林育草、人工造林、改良草地、人工种草、发展草食畜牧业、基本农田建设和配套水利水保设施“六大工程”。这一项目从2008年100个试点县算起,到2014年已经扩大到314个县,石漠化治理区面积7万平方千米。中央财政共投入77亿元。云南、贵州、广西、四川、湖南、湖北、重庆、广东石漠化分布的8省区自2000年到2015年石漠化共减少21502平方千米。50%的区域植被覆盖度增加,植被覆盖率提高了6.22%,森林覆盖率增加10.29%。金银花、花椒、火龙果、文山三七等生态种植业得到培植与发展,也带动了很多地区生态旅游产业的兴盛。岩溶水开发工程解决了1000多万人的饮水和一些耕地的灌溉问题。促进了新农村建设的开展;形成了一批综合治理有效模式和经验。

    另据了解,而在其他生态环境治理方面,国家也投入了相当大的力度。21世纪以来,在西南岩溶区还实施了退耕还林工程,长江、珠江防护林工程,“长防”和“长治”工程、“珠治”试点工程,以及国土资源大调查、国家科技计划、抗旱打井工程,各省的土地整理工程等。

    当前,中国地质调查局地质科学院岩溶地质研究所已经形成了6大特色业务,并且成果迭现。一是创立了岩溶动力学。将全球气候变化引入现代岩溶学研究,认识到岩溶作用具有短时间尺度特点,在全球碳循环中具有重要意义。石笋气候变化记录研究达年际精度,解释了岩溶碳循环的主要过程与碳汇稳定性影响因子,提出了人工固碳增汇新途径,可为应对气候变化及实现碳减排做出潜在贡献。二是岩溶生态理论与技术支撑石漠化治理。查明了中国西南石漠化分布、成因、演变及危害,明确了显著石漠化的县域和八大典型区域。建立了广西马山弄拉、平果果化等综合治理示范基地,率先阐明岩溶生态系统、石漠化、水土流失的概念和评价方法,创建了石漠化综合治理模式和技术体系,为岩溶生态修复和精准扶贫提供依据。三是岩溶地下水资源调查为饮水安全提供保障。针对岩溶地区干旱缺水问题开展水文地质综合调查研究,查明了岩溶地下水分布规律和开发利用条件,建立了岩溶地下河系统水循环理论,提出岩溶地下水有效开发利用模式。为岩溶石漠化、地下水污染等环境地质问题治理提出有效措施,探索了水资源利用与生态恢复、经济发展协同途径。通过示范推广直接服务于脱贫攻坚,为饮水安全提供保障。四是岩溶塌陷调查服务岩溶区城镇化和重大工程建设。针对具有隐蔽性和突发性特点的岩溶塌陷地质灾害问题,开展岩溶塌陷调查评价、监测预警和早期识别技术研究,形成中国岩溶塌陷调查评价技术方法体系,为岩溶地区城市规划建设、新型城镇化建设和重大工程建设的地质环境安全提供有力保障。五是岩溶景观与洞穴调查研究支撑世界遗产保护。建立完善了岩溶景观与洞穴发育演化理论和评价方法体系,完成20多处世界遗产、地质公园申报,为岩溶地质遗迹保护和开发利用、生态文明建设和脱贫攻坚提供科技支撑。六是油气藏岩溶储层研究助力油气勘探与开发。以塔里木盆地、四川盆地、鄂尔多斯盆地及渤海湾盆地为研究对象,建立不同地貌单元岩溶发育模式与地震形影模式,研究古岩溶发育分布对油气岩溶储层的控制,建立了碳酸盐岩岩溶储层形成与演化地质模式,实现了对油气聚集有力的岩溶储层预测,对碳酸盐岩油气勘探与开发提供地质理论依据。

    (三)

    中国地质调查局地质科学研究院岩溶地质研究所所长刘同良表示,岩溶地区资源环境问题突出,制约着经济社会的发展。科技创新不仅有助于解决和应对岩溶地区的资源环境问题,也将推动岩溶科学的发展,服务我国生态文明建设。当前,岩溶研究面临一系列科技创新方面的挑战。比如,如何落实地球系统科学在岩溶学中的应用,发挥我国岩溶研究的地域优势,探索我国岩溶关键带的特征和重要过程;如何加强岩溶作用应对全球变化、岩溶碳汇速率和稳定性的研究,建立应对极端气候的长效机制;怎样考虑古纬度和古气候对古岩溶形成的影响;如何深入探索微生物对深部碳酸盐岩岩溶形成的作用;如何系统梳理和总结我国石漠化治理工程的经验和存在的问题,更好地指导下一步的治理工作,思考从南北方岩溶分界线的角度开展岩溶自然遗产地的申报工作;如何将现代大数据等技术运用到岩溶资源环境、水文地质研究中,做好地质灾害的预警预报和应对资源短缺问题的研究,服务国家需求等等。

    夏日元表示,事实上,从解决问题的具体层面,岩溶环境治理也取得了部分重要的科技创新成果。一是建立了岩溶环境监测研究技术体系:自动化监测仪器,自动化监测站,便携式监测仪器。岩溶环境条件、水化学、碳循环观测和试验;岩溶塌陷自动化监测;查明了21世纪以来石漠化环境演变规律。石漠化面积由逐年增加演变为下降,总体趋势好转;区域发展不平衡,局部地区石漠化进一步恶化。二是查明岩溶作用驱动元素迁移,形成特殊岩溶环境。从岩溶动力系统驱动元素迁移的角度,揭示了岩溶环境富钙、偏碱的特点及其制约土壤营养元素的有效性、影响植物和农作物生长的规律,成为因地制宜选择适生树种治理石漠化的理论基础。三是揭示了岩溶环境的空间异质性。但从更高层面来看,岩溶环境研究科技创新仍然面临诸多尚未解决的问题。比如区域生态功能没有形成;多数生态产业缺乏持续性;水土漏失没有得到治理;缺水困难没有根本解决;对新的环境问题缺乏对策等。仅就西南岩溶生态脆弱区地下水而言,水文地质具有岩溶发育与控制因素的复杂性、岩溶分布的非均一性、岩溶含水介质多重性、岩溶水流的多相性、动态变化的剧变性、水资源开发的调节性等特点。由此,解决岩溶地区地下水资源环境问题,必须首先解决天然水资源量大,开发利用率低的问题。目前,西南岩溶地区地下水可开采资源量534亿立方米/年,现开采量仅66亿立方米/年,开发利用潜力巨大。

    目前,中国地质调查局地质科学院岩溶地质研究所针对不同类型区开发条件,提出了堵洞成库、建柜蓄水、抽水调节和束流壅水4种岩溶地下水有效开发利用模式,通过示范推广,直接服务于脱贫攻坚。拦截地下河形成地下调节水库5座,地表溶洼成库2处,钻探成井300多眼,表层岩溶水调蓄20余处,开挖浅井50多口,应急抗旱打井2800多口,解决了620多万人饮用水、100万多亩耕地的灌溉用水问题。例如,岩溶峰林平原区开发利用浅层地下水与节水生态农业模式。利用峰林平原浅层岩溶化强、储水性和透水性好的特点,在农作物需水的干旱季节,开采地下岩溶径流带水资源,形成调节空库容,雨季来临后通过天然降水入渗而恢复地下库容;通过喷灌、滴灌、移动式灌溉等节水灌溉技术的应用,提高水资源利用率。宾阳县黎塘镇谢村桥美示范区,通过开发表层岩溶系统地下水,建设以蔬菜为主的高效农业基地,年产值达1300多万元,增收20%~30%。再如溶丘洼地区堵洞引水与庭院经济模式。在地下水补给区的高位洼地,选择岩溶管道集中发育的部位,堵洞形成地表——地下联合水库;径流区开凿隧洞,拦截地下河,引水灌溉和发电。贵州省巨木地下河岩溶水开发示范工程。在地下河出口处筑坝拦蓄地下水成库,库容239.2万立方米地下水库、300立方米的高位蓄水池、水轮泵站。解决了区内5000余人和10000余头大牲畜的饮水、缓解了6000余亩农田缺水灌溉。

    (四)

    不可否认,所有环境地质问题都与人有关。所以,一切地质环境研究都必须“以人为本”。

    国家发展研究院瑞意高等研究所城市与环境学院土地科学中心蔡运龙教授就表示,岩溶地区的地质环境当前面对诸如岩溶区地下水循环转化、岩溶地下水污染、水土流(漏)失与石漠化、石漠化综合治理与生态修复、岩溶生态脆弱区水资源开发利用等多个问题,但可以更广义地归纳为两大问题:即石漠化治理模式的可推广性和石漠化治理模式的可持续性;退化土地生态重建的社会工程途径。但是,必须意识到,生态系统退化表面上是生态环境问题,归根结底是社会发展问题,要从社会经济方面寻求根本的解决途径。只有社会经济发展了,才能改变“土里刨食”那样对土地(生态系统)的严重依赖,进而解除人类活动对生态系统的干扰。

    他认为,欲使农村人口尤其是岩溶分布区的农村人口摆脱掠夺土地(生态系统)的状况,需要提高人口素质,掌握其他的生存和发展手段。教育与培训的作用至关重要。生态修复工程项目的投资不要只用在“地”上,而需要把更多的财力和科技投入到“人”的能力建设上。

    当岩溶地区遭遇科技克星

    摘要:对华南白垩纪盆地沉积-变形和岩浆活动特征进行了重点勘查,建立了华南白垩纪三阶段构造演化模式。研究阐述了古太平洋和新特提斯构造域板块动力学如何控制华南白垩纪的演化,并为探索长江中下游地区铜、金等多金属矿床的成因提供了新的参考模式。

    1.项目概况用为典型特征(图1),这些变形、岩浆与成矿作用在全球中生代构造演化中独具特色,为国华南白垩纪构造演化以大规模伸展断陷盆内外地质学家关注的焦点。2008—2013年,中地形成、岩浆侵位、火山作用及多金属矿化作国地质科学院地质力学研究所在国家专项“深部探测技术与实验研究”子课题“华南地区中生代构造演化与动力学过程”的资助下,对华南白垩纪盆地沉积、变形和岩浆活动特征进行了系统勘查,建立了华南白垩纪沉积-构造-岩浆演化过程。

    2.成果简介

    (1)华南白垩纪断陷盆地沉积特征。华南白垩纪断陷盆地群主体呈NE—SW走向展布。从内陆至沿海,共选择了11个具代表性的断陷 盆地,重点对盆地内沉积物的岩性组成、厚度及地质年代进行了论述和对比分析。分析结果显示,①早白垩世沉积物主要集中分布在内陆,其面积和厚度向沿海呈递减趋势;②晚白垩世沉积物更多集中在沿海,其面积和厚度从内陆至沿海呈递增趋势(图2)。由此可见,华南主要沉降中心早白垩世一晚白垩世经历了从内陆至沿海的转移。

    (2)华南白垩纪构造变形及古应力场演化特征。为建立华南大陆白垩纪构造应力场演化序列,在衡山低角度拆离带、湖南沅麻和衡阳盆地、江西会昌、浙江金衢、天台、嵊州、永 康、丽水盆地等地区开展了大量野外地质调查和构造要素产状测量工作,建立了华南大陆白垩纪5阶段的构造应力场演化序列,即:早白垩世NW—SE伸展和NW—SE挤压,中一晚白垩世WNW—ESE伸展和WNW—ESE挤压,晚白垩世N—S伸展。

    (3)华南白垩纪岩浆活动特征。华南白垩纪地壳伸展作用诱发了大规模的岩浆活动,形成了NE—SW走向宽大于600km的岩浆岩带,总出露面积约14万km2(图1)。其中,侵人岩以花岗岩为主,分布在长江中下游、江南造山带和华 夏地块;喷出岩以玄武岩、安山岩和流纹岩为 主,分布在赣江断裂带以东的沿海地区(图3、图4)。结合锆石U-Pb年代学、岩石学和地球化学特征,它们可分为早、中、晚三期,即:早白垩世(145~137Ma)埃达克岩和片麻状花岗岩,中白垩世(136~118Ma) A型花岗岩和钙碱性火山岩,和晚白垩世(107~90Ma)A型花岗岩和双峰式火山岩。据岩浆岩的年龄-空间分布关系可见, 这些白垩纪岩浆岩从内陆至沿海呈逐渐年轻的趋势(图3、图4)。

    (4)华南白垩纪构造演化及动力学机 制。综合上述资料,建立了华南白垩纪盆地沉 积、岩浆和古构造应力场演化综合图。早白垩 世初(145~137Ma),挤压作用导致:①长江中下游地区俯冲洋壳或地壳加厚熔融形成埃达克质岩,Cu-Au等多金属矿床形成;②东南沿 海地区地壳加厚重熔,形成片麻状花岗岩,其形成机制与古太平洋和伊泽奈崎板块之间的洋中脊俯冲作用密切相关。早白垩世一晚白 垩世初期(136~80Ma),NW—SE伸展和NW— SE挤压交替运行,前者导致大规模伸展断陷盆地和岩浆岩的形成,与古太平洋板块俯冲过 程中的板片后撤诱发的弧后扩张作用有关;后者导致断陷盆地广泛构造反转。晚白垩世末期(80~65Ma),古构造应力场转变为N—S伸展,可能与新特提斯构造域板片俯冲过程的弧后扩张作用有关。

    3.成果意义

    研究成果显示,华南白垩纪大地构造演化以幕式挤压-伸展变形为特征,并与周缘板块动力学活动密切相关。这一研究深化了对于华南白垩纪构造演化及动力学机制的理论认识,并为探索长江中下游地区铜、金等多金属矿床的成因提供了新参考模式。(中国地质科学院地质力学研究所 张岳桥 李建华 供稿)

    华南白垩纪构造-岩浆演化与动力学过程
      中国地调局地科院地质所科研人员提出新疆西准噶尔北部地区早石炭世埃达克质岩墙岩石组合明显不同于西准噶尔南部晚石炭世岩石组合,认为与其北部的斋桑洋低角度板片俯冲作用有关。低角度板片俯冲形成埃达克岩成因机制应引起重视。

      新疆西准噶尔地区广泛出露有晚古生代的中基性岩墙。前人的研究认为西准噶尔南部岩墙不仅由辉绿质和低Mg闪长质岩墙组成,还有高镁闪长质和富Nb质岩墙组成,同时还伴生有A-型花岗岩和紫苏花岗岩等高温岩浆。这些特殊岩石组合可能与西准噶尔晚石炭-早二叠纪的洋脊俯冲作用有关(Yin et al., 2010 Gondwana Research; Yin et al., 2013 Lithos)。

      目前,西准噶尔北部地区的岩墙研究还比较薄弱。中国地质科学院地质研究所同位素热年代学实验室尹继元副研究员及其合作者对西准噶尔北部萨吾尔地区闪长质岩墙研究发现,这些岩墙形成于早石碳世(334 Ma),具有高的SiO2 (55.5-61.8 %),Al2O3 (14.5-16.3 %),Sr (468-1005 ppm)和高的Sr/Y (34-74) 比值,低的Y (10.1-14.1 ppm) 和Yb(0.93-1.39 ppm)含量,显示了埃达克岩的典型特征,其形成时限略早于该地区的I型花岗岩(332-321 Ma)。其岩石组合明显不同于西准噶尔南部晚石炭世岩石组合。这些早石炭世埃达克质岩墙可能与北部的斋桑洋低角度板片俯冲作用有关(图1),随着俯冲板片变冷,回到正常的俯冲角度,产生了与俯冲相关的I-型花岗岩(图1)。这些研究表明,西准噶尔北部和南部岩墙在岩石组合,形成时限,形成环境等方面存在着明显的差异,受不同构造体系控制。上述研究对西准噶尔地区晚古生代的构造演化历史的认识有一定的推动作用,上述成果已经发表《Gondwana Research》杂志上。

      埃达克岩是Defant 和Drummond 提出的, 有多种成因机制被提出:如洋脊俯冲、板片断裂、拆沉下地壳部分熔融和玄武质岩浆底侵等。这些机制都需要软流圈地幔的参与,和提供大量热流,促使洋壳或下地壳部分熔融形成埃达克岩。但对于极少的低角度板片俯冲形成埃达克质岩石并没有引起重视。

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    图1、西准噶尔北部早石炭世低角度俯冲模式图

    新疆西准噶尔北部早石炭世构造演化新认识