2020年9月23日，经中央编办、自然资源部批准，由原武警黄金第十一支队组建的中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心（以下简称长沙中心）正式挂牌成立，同时召开成立大会宣布领导班子任职文件。这标志着中国地质调查局长沙中心改革整编工作进入新阶段，业务发展进入新征程。

中国地质调查局副总会计师、财务部主任严兴华宣读了长沙中心首届党委成立和班子成员任职的通知，中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心副主任、党委委员颜成义作讲话。大会由长沙中心党委书记张健主持，并代表中心党委班子作了表态发言。

局指挥中心副主任颜成义和长沙中心党委书记张健共同揭牌

原武警黄金第十一支队组建40年来，先后转战湘、鄂、粤、桂、藏等11省区，探明大型岩金矿2座、大型砂金矿1座、中型金矿5座、小型金矿28座，累计提交金资源量97吨、多金属资源量7万余吨；圆满完成西藏27个图幅1.2万平方千米区矿调任务，新发现铍、锂、铀等稀有多金属找矿线索和1处潜力巨大的石膏矿点；先后参与1983年京广铁路汨罗江段抗洪抢险、2008年抗击南方雨雪冰冻灾害和“5.12”汶川抗震救灾、2010年湖南宁乡沩江抗洪抢险、2015年尼泊尔“4.25”地震救援等重大任务，多次受到上级部门通报表彰。

改革转制工作开展以来，在自然资源部、中国地质调查局党组和自然资源综合调查指挥中心党委的坚强领导下，原武警黄金第十一支队党委面对改革大考，不等不靠、主动作为，顺利完成转隶移交，安全由拉萨回撤宁乡，同时聚焦新的职能使命，积极拓展地质调查项目，主动承担森林草原调查任务，注重转观念、促交流、强合作、提能力，不断在任务实践中锤炼队伍，以实际行动交出了合格答卷，为队伍转型发展奠定了坚实基础。

挂牌成立后，长沙中心将深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义思想，在自然资源部、中国地质调查局党组和指挥中心党委的坚强领导下，作为中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心直属的正处级公益一类事业单位，持续推动思想再解放、改革再出发、工作再落实，持续推进改革转制各项任务圆满落地，持续加强领导班子、核心能力和人才队伍建设，持续落实全面从严治党主体责任，奋进新时代、履行新使命，努力建成一支政治坚定、素质良好、结构合理、装备精良、技术过硬，能够承担国家基础性公益性战略性地质调查任务的专业化队伍，努力完成好自然资源综合调查、监测、长期观测和研究，资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价，生态地质调查、保护和修复，水文地质与水资源调查、评价、监测以及基础地质、灾害地质、矿产地质、环境地质调查等10类任务，全力支撑服务国家经济社会发展、生态文明建设和自然资源管理中心工作。

自然资源部中国地质调查局、自然资源综合调查指挥中心有关部门负责同志参加成立大会和挂牌仪式。

资源、环境与生态问题已成为事关人类发展前景的全球性问题。近几十年来，随着人口急剧增长与经济快速发展，世界工业化、城市化进程不断加快，人类活动已成为全球变化的重要驱动力。在经济全球化、区域一体化不断深化的推动下，各国经济发展对相互之间资源、环境与生态的影响不断加大，人类进入了生态全球化时代。面对前所未有的重大而紧迫的全球性环境问题，世界各国在持续努力探索解决之道。党的十八大从新的历史起点出发，做出“大力推进生态文明建设”的战略决策；习近平总书记从新时代基本方略的高度提出要树立“两个共同体”理念——“人类命运共同体”理念与“山水林田湖草生命共同体”理念，为推进全球经济社会发展指明了方向，地质调查工作迎来了新的转型发展。地质调查工作如何适应与服务全球与国内生态文明建设并推动全球与区域问题的解决，亟待深入思考。

11990～2015年不同国家矿产资源人均开采量与消费量变化

地球系统问题的全球性与区域性

20世纪50年代以来，人类活动对地球系统影响的程度和频度发生了急剧变化，人类施加于地球系统的各种压力进入“大加速”时期，地球从全新世跨入了新的地质年代——人类世。人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化，并正在继续加剧，有可能产生不可逆转的后果。在第23届联合国气候大会上，来自世界各国的科学家发出警告：地球系统越来越抵近危险的“临界点”。

1. 全球自然资源开发从线性增长转变为指数增长，发展中国家增长尤为突出

过去的100多年，矿产、水、土地等自然资源开发经历了从线性增长到指数增长的转变。

（1）矿产资源：全球开采总量快速增长，发达国家主导矿产消费，发展中国家开采快速增加

1901年以来，全球矿产开采总量经历了缓慢增长、快速增长、稳定增长与急剧增长的变化。与1901年比较，2015年全球矿产开采总量增长了32.0倍，其中化石能源增长14.6倍，金属矿石增长41倍，非金属矿石增长49.3倍。根据开采量增长情况，矿产资源开发可划分为4个阶段：1945年以前，矿产开采量缓慢增长，年均增长0.59亿吨，人均开采量1.73吨；1946～1973年，矿产开采量快速增长，年均增长6.40亿吨，人均开采量增长到5.78吨，年均增长4.0%；1974～1997年，矿产开采增速减缓，年均增长6.15亿吨，人均开采量增至6.34吨，年均增长0.4%；1998～2015年，矿产开采量急剧增长，年均增长16.05亿吨，人均开采量增至9.01吨，年均增长2%。

近几十年来，全球矿产开采与消费格局发生了重大变化。从开采来看，20世纪90年代中期之前，OECD国家主导全球，开采量占全球的41.8%，之后开采量占全球比例不断降低，到2015年降至23.0%，并且自2007年开始由增长转变为下降趋势；金砖国家开采量快速增长，在1995年超过OECD，占全球比例由1995年的37.9%升至2015年的51.6%。从消费来看，直到2007年，OECD国家消费量呈不断增长趋势，1990～2007年平均占全球总量的52.1%，2007年之后消费量降中趋稳，近年来稳定在295.42亿吨左右，占全球比例降至2015年的36.4%；金砖国家消费量在2000年之后快速增长，年均增长6.3%，在2010年超过OECD国家，到2015年增至360.57亿吨，占全球总量的44.0%；其余国家矿产消费量保持稳定增长趋势，年均增长3.1%。

全球资源治理体系变革滞后于全球矿产开采消费格局的变化。1990～2015年，OECD国家人均矿产消费量大大高于其人均开采量，平均高出42.2%，且这一比例有增大的趋势。这表明，发达国家所开发的矿产根本满足不了其消费需求，通过进口越来越多的原矿石、矿产品与各种制成品来补充。金砖国家、其余国家人均开采量一直大于其消费量，说明发展中国家所开采的矿产在满足本国需求之外，有相当比例以原矿石、矿产品、各种制成品等形式出口。以金砖国家为例，2015年矿产开采量14.6吨/人，消费量11.7吨/人，在满足本国需求的同时，每人平均为其他国家贡献了2.9吨的矿产。目前的全球资源治理体系与发展中国家的贡献不相适应，亟需变革，以促进全球资源优化配置。

（2）水资源：开采总量保持增长态势下呈现出显著的区域分化

全球水资源开采在总量持续增长态势下呈现出显著的区域性差异。1901年～1950年，全球水资源开采量缓慢增长，由6713亿立方米增至12265亿立方米，年均增长1.3%；1951年～1980年，水资源开采量快速增长，年均增长3.2%；1981年以来，水资源开采量增速趋缓，年均增长0.8%。OECD国家水资源开采量在1980年由快速增长转变为稳定波动趋势，近年来稳定在9200亿立方米，占全球总量的23%。金砖国家水资源开采量自20世纪60年代以来保持快速增长的趋势，1960年～2000年年均增长2.4%以上，2000年以后增速有所减缓，到2015年增至17500亿立方米，占全球总量的43.7%。全球水资源开采量增长的主要原因是灌溉农业的快速发展与农业经济的持续增长。中国、印度等新兴经济体农业快速发展，加上持续的工业化和城市化，用水量有较大幅度的增长；欧盟、美国等发达经济体由于越来越多地进口工业制造产品与粮食，同时技术进步促使工业与城市用水下降，用水量自以前的增长转变为稳定或下降。

地下水开采量快速增加，部分发展中国家含水层疏干问题严重。全球地下水开采量自20世纪60年代的3120亿立方米增至2010年的9820亿立方米，增长了3倍多。与水资源类似，地下水开采亦呈现出显著的区域差异。发达国家地下水开采在经历了一段时期的快速增长后已趋于稳定或缓慢下降。例如，美国地下水开采1950年～1980年保持了30年的增长，之后趋于稳定。发展中国家地下水开采自20世纪七八十年代以来处于快速增加的态势。例如，埃及1972年～2000年地下水开采量增长了6倍。地下水开采主要集中在亚洲国家，印度、中国、巴基斯坦、伊朗、孟加拉国等5个国家地下水开采量占全球总量的53.2%。地下水开采量的快速增加导致部分地区地下水位持续下降，引发了严重的生态环境问题，如泉水消失、湿地萎缩、地面沉降、海水入侵等。

（3）土地资源：城市与农业用地持续扩展，生态空间不断萎缩

1901年～2015年，全球土地利用变化的趋势是拓荒草原与森林来扩展农业用地，开发农业用地来扩展城市和基础设施建设用地，森林、草原、湿地等生态空间不断萎缩。农业用地面积扩展趋势趋于减缓。1901年～1955年，全球农业用地面积快速增长，年均增长0.88%，占全球土地面积的比例由20.6%增至33%；1955年～2015年，农业用地面积增速趋缓，年均增长0.23%，约占全球土地面积的38.0%。从区域上看，欧盟、东欧和北美的耕地面积有所下降，而南美、非洲和亚洲的耕地面积呈扩大态势。全球森林面积不断减少。1901年～1960年，森林面积平均以每年减少0.18%的速度逐年缩小，1960年以后森林面积缩小速度减缓，年均减少0.1%。

城市化以前所未有的速度在扩张。遥感图像分析表明，全球城市面积6587.6万公顷，占全球土地面积的0.51%。城市用地占土地面积比例最高的地区是西欧（2.11%），其次是东亚（0.97%）、北美（0.72%）、东南亚（0.63%）。据统计，1950年～2015年人口大于1000万的城市群数量由2个增加到29个，人口500万～1000万的城市群数量由5个增加到45个。联合国粮农组织（FAO）估计，目前城市面积以每年200万公顷的速度扩展，80%的土地来自于农业用地。虽然城市占用土地面积比例很小，但是由于城市集聚了全球一半以上的人口，城市发展对生态环境的影响是巨大而深远的。

2. 全球生态环境恶化趋势加剧，区域分化明显

在不断加快的世界工业化、城市化进程作用下，气候变暖、自然灾害、水土污染等日益成为影响全球发展的重大生态环境问题。

（1）二氧化碳等温室气体浓度不断攀升，全球气候变化加剧

根据观测数据，大气中二氧化碳等温室气体浓度上升呈加剧趋势。1901年～1960年，大气二氧化碳浓度由296ppm增至316ppm，年均增长0.11%；1960年之后，增长速度逐渐加快，1961年～1997年均增长0.36%，1997年～2015年均增长0.55%，2015年大气二氧化碳浓度增至399.57ppm。大气二氧化碳浓度升高的主要原因是化石燃料燃烧和水泥生产排放了大量的二氧化碳。2015年化石燃料燃烧与水泥生产排放了360.2亿吨二氧化碳，是1990年的1.6倍。

发展中国家开采了越来越多的化石能源，来满足发达国家的能源消费需求。在世界经济发展竞争加剧的背景下，很多发展中国家为了获得竞争优势，降低或放松了环境标准要求，推动高耗能、高污染、高碳产业发展；而发达国家对环境标准要求不断提高，以提高本国环境质量和生活舒适度。受此影响，高碳产业可能从环境标准高的发达国家向环境标准宽松的发展中国家转移，从而导致碳排放转移。全球碳计划（GCP）对1990年～2015年二氧化碳排放量估算表明：OECD国家因消费造成的碳排放大于其生产造成的碳排放，且差值越来越大；相反，金砖国家生产造成的碳排放大于其消费造成的碳排放，差值亦越来越大。这说明，发展中国家开发了本国越来越多的化石能源，加工、制造成各种产品出口到发达国家，承担了碳排放量上升与环境污染的代价。

（2）重大突发性地质灾害呈上升趋势，经济损失快速增加

全球重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构EM-DAT灾害数据库收集了各国发生的重大自然灾害。入库灾害至少满足下列条件之一：造成10人以上死亡；100人以上受到灾害影响；政府宣布应对灾害紧急状态；政府在救灾过程中呼吁国际援助。1940年～2015年，全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害697次，造成6.5万人死亡，有记录的经济损失约89.4亿美元。上世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢，80年代以后发生频率快速增加，从80年代初的年均不足10次增加到近10年的年均18次。虽然发生频次增加，但是因灾死亡人数没有明显增长，单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的，从1970年～1979年的136人/次下降到近5年的38人/次，说明各国地质灾害防治取得了一定成效。然而，地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加，从70年代的平均每年0.14亿美元增加到近10年的平均每年1.76亿美元。

不同国家地质灾害发生与防治情况存在显著差异。美国1960年～2009年地质灾害共造成336人死亡，直接经济损失12.4亿美元（按1960年折算）。1970年以后，美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平，平均年死亡人数在4人以下；1985年以前直接经济损失呈快速增加趋势，之后直接经济损失则呈减少的趋势。墨西哥1997年以前地质灾害发生在低水平波动，平均每年发生10次左右，平均每年导致近14人死亡；1998年以来，地质灾害显著增加，平均每年发生的地质灾害增加至86次，平均每年导致50人以上死亡。尼泊尔1971年～1992年发生地质灾害频次保持稳定，多在19次上下波动；1993年以后发生频次明显增加并呈周期性波动，平均每年发生120次以上，在高发年可达380次以上。

（3）全球水土污染处于上升态势

已有数据研究表明，全球水土污染呈上升趋势，随着部分工业企业（特别是高污染企业）由发达国家向新兴市场国家转移，新兴市场国家水体和土壤面临着越来越大的污染压力。

地表水和地下水污染日趋严重。据联合国估计，全球每天大约有200万吨工农业和生活废弃物排入地表水体中，全球每年污水产生量高达1500立方千米。在发展中国家，80%的污水未经处理直接排放到河流、湖泊和海洋中。世界卫生组织统计显示，全球有8.84亿人缺乏安全饮用水，全球88%的腹泻与不安全饮用水、缺乏卫生条件有关，大部分分布在发展中国家。在快速城市化和农业种植区，地下水中的氮浓度不断上升，地下水质趋于恶化。在人类活动的作用下，孟加拉国、缅甸、阿富汗、柬埔寨、印度、中国等地区发生了地下水砷污染，影响了3500万～7500万人口的饮水安全。土壤污染问题在发达国家和发展中国家普遍存在。由于长达200年的工业化过程和现代工农业的发展，欧洲土壤污染严重。据欧盟调查，38个欧洲国家发现大约有250万个场地存在污染风险，其中有34.2万个已被确认为污染场地，需要进行修复。由于土壤污染的隐蔽性和复杂性，土壤污染问题在很多国家尚没有引起足够重视。

地球系统问题解决的理论框架 

不断加速的工业化、城市化与全球化耦合在一起对地球系统产生了前所未有的影响，促使人们必须从全球尺度去认识地球系统的变化机理；同时，不同区域或国家自然资源与生态环境变化出现了明显分化，与人类相互联系最为密切的近地表圈层资源、环境与生态问题呈现显著的区域性特征，促使人们必须从近地表圈层去认识地球系统的变化机理。在问题驱动下，随着全球观测、信息等技术进步，地球科学形成了一门新的分支——地球系统科学；在地球系统科学理论指导下，聚焦近地表圈层形成了一个新兴领域——地球关键带。

近年来，我国从生态文明建设实践出发，提出了“构建人类命运共同体”和“山水林田湖草生命共同体”的理念。“人类命运共同体”的内涵是从生态、经济、政治、合作等方面构建全球治理体系，推动形成新型国际关系和国际新秩序；在生态方面强调生态环境问题无边界，保护地球系统是全人类的共同责任。“山水林田湖草生命共同体”的内涵是按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律，统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游，进行整体保护、系统修复和综合治理。由此，学术界与政界在应对人类面临的地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。

1. 地球系统科学：服务构建人类命运共同体

地球系统科学把地球看成一个由相互作用的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层构成的统一系统，重点研究各组成部分之间的相互作用，了解整个地球系统的过去、现今及未来的行为，为全球生态环境问题的解决提供理论基础与对策方案。上世纪80年代以来，地球系统科学以全球气候变化研究为重点，技术方法不断发展，研究内容不断丰富，研究体系日趋完善与成熟。

地球系统问题解决的理论框架

（1）以观测、机理、建模与解决方案为重点，地球系统科学研究取得重大进展

地球系统观测网不断扩展与升级，地球系统监测能力不断增强。美国NASA于1991年建立地球观测系统（EOS），利用卫星与其他手段对全球陆地表面、生物圈、地球空间、大气以及海洋进行长期观测；EOS之后，启动了地球系统任务（ESM），加深对气候系统与气候变化的认识；2017年，启动了下一代联合极轨卫星系统，用于天气预报和环境监测。美国地质调查局自1972年起陆续发射LandSat系列卫星，用于探测地球资源与环境，包括调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源，监视农、林、畜牧业和水利资源利用，监测自然灾害和环境污染等。法国国家空间研究中心自1986年开始研发SPOT系列卫星，进行土地利用/覆盖变化、植被监测、自然灾害评估等。欧盟与欧洲航天局自2005年资助地球观测计划——全球环境与安全监测系统（GMES），由遥感卫星与陆地、海洋、大气等监测传感器组成，2013年更名为“哥白尼计划”，以扩大地球观测计划在公众中的影响力。

地球系统变化与过程机理研究不断深化，揭示了地球系统要素不同时空尺度下的变化规律与影响。地球系统变化包括大气过程、海洋过程、陆地过程、冰冻圈过程等，这些过程相互影响、相互作用。由于碳循环是地球系统物质和能量循环的核心，全球碳循环及其对全球变化的响应研究一直是被广泛关注的前沿问题。人们对岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制有了深入的认识。人们认识到土地利用、覆盖变化是造成全球变化的重要原因，很多学者对土地利用变化引起的区域气候、土壤、水文、地质等因子变化及其对生态系统影响进行了大量研究。针对全球变化的生态系统影响，学者从植物群落、植物生理生态、地下生态、水生态系统、生物入侵、生物多样性等方面开展了深入研究。

先后建立了多个地球系统模拟模型，地球系统变化预测能力大幅度提升。上世纪80年代以来，很多研究机构陆续开展了大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等地球系统模拟模型的研发和应用。2000年美国NASA提出构建地球系统建模框架ESMF，包括核心框架、天气及气候建模、数据同化应用等，为地球系统建模提供了一个标准的开放资源的软件平台。ESMF发展至今，已经拥有40多个模型，包含大气圈模型、大气动力学/物理学相关模型、海洋模型、陆地和陆表模型、水文学/分水岭模型等。欧洲提出了欧洲地球系统模拟网络（ENES）计划，包括地球系统模拟集成和气候资料存储与分发两个计划，目标是建立一个高效的欧洲地球系统模拟和气候预测系统进行集成模拟研究。日本在上世纪90年代启动了“地球模拟器”计划，于2002年研制成功，并在国际上率先开展了超高分辨率的全球气候系统模式的发展和模拟研究。中国科学院开发了地球系统模式CAS-ESM，集成了大气、陆面、陆冰、海洋、海冰等分量模式。

应对全球变化提出了系列减缓、适应方案，服务制定政策、编制规划和措施决策。基于地球系统观测、机理研究与模型模拟预测，开展全球变化的适应与可持续发展研究是地球系统科学研究的重点之一。2015年，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》，将所有国家都纳入了呵护地球生态确保人类发展的命运共同体当中，目标是把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内努力。越来越多的研究强调通过人类自身行为的改变，主动适应地球系统变化；通过土地系统和景观的重新设计，协调生态系统服务和人类福祉之间的相互关系；通过社会-经济-环境可持续性的综合协同，降低地球系统变化的风险。

（2）促进自然科学与人文科学融合和推进更加平衡的多学科集成，成为地球系统科学发展的未来趋势

国际科学理事会（ICSU）于2010年提出了面向全球可持续发展地球系统科学面临的5大挑战：一是如何提高对未来环境条件及其影响预测的实用性；二是如何发展、增强和集成必要的观测系统用以管理全球和区域环境变化；三是如何预见、识别、避免与管理破坏性全球环境变化；四是采取什么样的制度、经济和行为变化以迈入全球可持续发展路径；五是如何在技术研发、政策制定与社会响应中鼓励创新来实现全球可持续性。

面临这些重大挑战，地球系统科学将会从自然科学主导的研究转变为有广泛的科学和人文领域参与的研究，从单学科主导的研究转为更加平衡的多学科集成研究。“未来地球计划”未来10年将集中在3个方面：动态行星地球——观测、解释、了解和预测地球、环境和社会系统趋势、驱动力和过程及其相互作用；全球发展——获得管理食物、水、能源、材料、生物多样性和其他生态系统功能和服务所需要的知识；可持续性转型——了解转型过程与选择，评估跨部门和跨尺度的全球环境治理与管理战略。

中国所提出的构建人类命运共同体理念，得到了国际社会的高度认可。这一理念被联合国纳入相关决议，与“未来地球计划”等一起共同引导与推进全球生态文明建设。

2. 地球关键带理论：服务构建山水林田湖草生命共同体

地球关键带是指异质的近地表环境，岩石、土壤、水、空气和生物在其中发生着复杂的相互作用，在调控着自然生境的同时，决定着维持经济社会发展所需的资源供应。地球关键带科学为近地表圈层地球系统研究提供了一个整体框架，在此框架内开展全面、系统、持续、深入的跨学科研究。可以说，地球关键带科学是地球系统科学在近地表圈层的具体实现，为地球系统科学提供区域理论基础并服务于区域与全球可持续发展。

（1）融合地质、水文、土壤、生态等学科，地球关键带科学快速发展

通过探索，地球关键带科学形成了一条整合研究的技术框架：循环上升的调查-监测-研究体系。通过调查、监测和研究的循环进行，不断深化对关键带及其过程时空变化规律的认识；在此基础上，通过对图件、数据和成果集成分析，针对管理者、科学家、社会公众等服务对象生产各种产品，将关键带研究成果最大程度地传递给社会。

调查是了解地球关键带组成与结构的基础，也是部署监测和开展建模的基础。2012年，美国地质调查局发布了其核心科学体系科学战略（2013～2023），明确将地球关键带作为其研究的核心靶区，提出针对关键带的结构和过程进行调查，建立关键带3D/4D地质框架模型。针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题，欧盟委员会发布了土壤保护主题战略，将传统的1～2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究。关键带调查的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”这一基本科学问题。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究，分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。

监测是了解地球关键带随时间变化的基础，为建模提供所需的输入数据和校正数据。美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划，先后建立了10个关键带观测站，以流域为单元，对关键带各种要素进行长期观测。德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目，先后建成了4个陆地环境观测站，为区域尺度气候变化研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。法国则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站，建设关键带观测设施，以流域为单元对关键带要素进行观测。欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目，选择4个典型地点建立了地球关键带观测站，将土壤监测作为长期观测的重点。

建模对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用，始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如，美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型，定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类：一类是描述单个过程的数学模型，一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型。对于前者，目前已建立了较为成熟的模拟模型；而对于后者，是关键带建模的重点和难点，尽管近年来做了很多探索工作，耦合模型还远不成熟，仍在不断发展中。

（2）随着地球关键带科学的形成与发展，或将促使地球表层研究发生科学变革

地球关键带将与经济社会最密切的近地表环境作为独立的开放系统，为区域资源、环境和生态问题研究提供一个完整的系统框架。地球关键带科学研究尚处于探索阶段，近年的进展表明地球关键带科学有潜力促使地球表层研究发生科学变革，为经济社会面临的气候变化、生态系统管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。未来地球关键带科学研究发展方向包括4个方面：开发一个统一的地球关键带演化理论框架；开发耦合的系统模型来探究地球关键带服务；开发一个集成的数据和测量框架并进行验证；建立多学科集成的地球关键带观测站。

从国内生态文明建设的实践中，我国提出了“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念。在内涵上，地球关键带与山水林田湖草异曲同工，前者侧重理论，后者侧重实践，目标均是推进区域生态环境治理。地球关键带科学是山水林田湖草系统治理的理论基础，后者则是前者与实践相结合的应用体现。地球关键带科学与山水林田湖草生命共同体理念共同构成了区域生态环境治理的理论框架，共同推进区域可持续发展。

对地质调查工作的思考

地球系统问题得到了政府与学术界的高度关注。在社会治理层面，围绕人类社会持续发展需求形成了“两个共同体”理念——人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体。在学术层面，随着全球观测、信息等技术的进步，以问题为导向，地球科学形成了新的分支——地球系统科学，聚焦近地表圈层衍生了“地球关键带”新领域。由此，政府与学界在应对地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。地质调查工作应树立人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体理念，以地球系统科学理论为指导，以地球关键带为重点，加强调查、监测与机理研究，加强综合评价，服务和支撑生态文明建设。

一是以地球关键带为重点加强综合调查评价。将地球关键带作为地质调查工作的重点靶区。按照统一的技术规范和标准，开展不同尺度的专业性基础性地质调查，充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性，建立地球表层三维地质框架模型。充分利用现代信息、网络、大数据等技术，加强区域问题综合评价，形成基础扎实、数据可靠、形式多样的综合评价产品，服务区域生态治理与自然资源综合管理。

二是以服务生态保护修复为目标加强生态地质调查。根据自然资源管理与生态保护修复需要，选择典型地区探索开展生态地质调查，形成生态地质调查技术规范。根据自然资源勘查开发的源头保护、利用节约与破坏修复全过程需要，推进不同尺度生态地质调查，提出生态保护修复地质解决方案。

三是以服务全球资源治理为重点加强全球问题合作研究。以“一带一路”倡议为抓手，加快推进矿产资源勘查开发国际合作，加强产能合作，促进全球资源优化配置。立足我国优势，在前沿与关键领域，策划实施地学大科学计划，以全球岩溶动力系统资源环境、地球化学调查、青藏高原特提斯演化与资源-环境效应等为重点，推进国际地学大计划合作。

四是以资源环境要素为重点加强地球系统探测与监测。采用卫星遥感、航空遥感等对地观测技术，定期采集全球与区域资源环境要素数据。协调、整合、新建观测站点，形成地球关键带综合监测网。开展区域自然资源数量、质量与生态综合监测，及时提出预警。围绕深部资源勘查开发与灾害防治需要，加强地壳深部探测。

五是以提升自然资源管理决策支撑能力为重点加强地质大数据建设。整合现有地质、资源、环境、生态等调查数据，构建地质大数据核心数据库体系。建立资源环境要素数据动态更新机制，实现地质大数据与自然资源管理需求在时空上的契合。与经济、管理、社会等相关基础数据无缝链接，为自然资源管理与资源环境治理提供全方位支撑。

地球关键带研究的调查-监测-研究循环体系框架

六是以过程机理研究为基础加强综合评价。基于三维地质框架模型，加强地球系统物理过程、化学过程、生物过程的机理研究，建立地球系统或地球关键带模拟模型。基于机理模型，考虑不同社会经济发展情景，对所面临的问题进行综合评价，有针对性地提出地质解决方案。

（作者单位：自然资源部中国地质调查局发展研究中心）

古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一，也是第一个重要成矿期

瓦尔巴拉超大陆是一个理论上曾经存在的超大陆，自38亿年前开始形成，31亿年前成形，28亿年前分裂。

前寒武纪地质年表

今年世界地球日的主题是“珍惜自然资源呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”。那么，对于“生物大爆发”之前远古时代的地球，你又知道多少？今天，就让我们请来一位研究前寒武纪50多年的地质专家——来自中国地质调查局天津地质调查中心的沈保丰研究员，请他讲讲从46亿年前地球诞生到距今5.41亿年寒武纪开始近40亿年的漫长时光中，地球经历了哪些重大地质事件。

1 前寒武纪涵盖40亿年的地球时光，分为冥古宙、太古宙、元古宙三个地质时代

记者：说起寒武纪，人们会想到地球历史上第一次生物大爆发，大量且门类众多的海生无脊椎动物在几百万年的很短时间内“突然”地出现了。从此，地球逐渐成了一个生机勃勃、丰富多彩的“生命家园”。那么在之前的前寒武纪时期，地球又经历了怎样的演化过程？

沈保丰：地球的年龄是45.68亿岁，以5.41 亿年的寒武纪为界，之前约40 亿年的地质时代称为前寒武纪。

前寒武纪又分为冥古宙、太古宙与元古宙三个地质时代，是陆壳形成、生长、壳幔圈层分异耦合并形成稳定陆块的重要阶段。应该说，在这个漫长的时间尺度上，地球发生了一系列决定地球命运的地质大事件。揭示这些事件的性质和过程，对于理解行星演化、大陆的聚合与漂移、矿产资源的形成、生命的演变，以及地球未来的发展都具有重要意义。

记者：但以往人们了解得并不多。

沈保丰：的确。尽管它占据了地球生长期近87.7%的时间，但人们对这段时期的了解相当少。这是因为前寒武纪少有化石记录，且岩石已严重变质，不是已经破坏侵蚀，就是埋藏在显生宙地层之下。

目前，已知地球上地壳的最古老物质记录，是澳大利亚杰克山太古宙沉积砾岩中的碎屑锆石，它的年龄大约是44亿多年。

2 冥古宙的“黑暗地球”，经历了由天文行星演化到地质演化的质变

记者：地球形成的初始阶段是没有地壳的？

沈保丰：早期地球经历了由天文行星演化到地质演化的质变。

在冥古宙，即距今45.68亿年到40.3亿年，早期地球经历了一段“黑暗时代”，那是一段没有岩石记录的时期。

冥古宙又可分为混沌代和杰克山代或锆石代两个代，其分界线为44.04亿年。混沌代主要是太阳系及其早期地球等行星形成及演化时期，其间包括太阳系的形成、早期地球的增生、金属地核和硅酸盐地幔形成、月球的形成、一颗“火星大小”的行星撞击等天文行星演化事件。

距今44.04亿年左右，地球就进入到地质发展时期。在这一时期内，有原始地壳和原始地核起源，初始地幔、水、大气圈和海洋的形成，陆壳、洋壳及生命起源等重大地质发展问题，都需要人类进一步去认识和研究。

早期地球的研究是当今地球科学研究的热点和难点，因为有关近似火星大小的天体大撞击、全球岩浆海、地幔翻转、陆壳起源、生命出现等大事件都发生在这一时期。但因为在这时期保存的记录极少，又很难得出较完整的结论。因而人类对早期地球的认识程度极低。

从地质角度对早期地球的研究、获取相关信息的途径，其中对冥古宙碎屑锆石包含信息的研究尤为重要。

记者：人类都在哪里发现过冥古宙碎屑锆石？

沈保丰：保存较好的地点是西澳的Mt. Narryer、Jack Hills和Maynard。Mt. Narryer的碎屑锆石年龄为41.5亿年及42亿年；Jack Hills为44.04±0.08亿年，是全球最老的碎屑锆石年龄。

在中国大陆的西藏三江造山系中的喜马拉雅地块、北羌塘地块、北秦岭西端、北祁连走廊带、天山的东准噶尔和华夏造山系等7个地点，也发现了早于40亿年的碎屑锆石，其中有4个大于40.3亿年，3个接近4亿年。

3 太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、许多矿产形成的重要时期

沈保丰：太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、高度还原性水圈、大气圈和铁、金、铜、锌矿产形成的重要时期。

太古宙是陆核和陆壳巨量堆积时期。根据已有的地质资料，地球陆壳的80%～90%是在早前寒武纪形成的，绝大多数形成于太古宙中的中—新太古代。全球陆壳的巨量增生在29亿～27亿年，主要的岩石类型是高钠的长英质片麻岩，其次是镁铁质—超镁铁质火山岩。据推测，陆壳增生与超级地幔柱事件有关。

太古宙地幔热对流循环剧烈，构造活跃，火山活动速率较大，这有利于早期大陆物质大量产生，并漂浮于紊流状态的地幔之上。随着地球冷却，原始大陆固结为一些小陆块。依据南非卡普瓦尔和澳大利亚皮尔巴拉克拉通的年代学和古地磁研究，在33亿年左右，甚至可早到36亿年，可能有一些陆块增生并形成地球上第一个构造上更稳定的瓦尔巴拉超大陆。有专家提出，在太古宙末期，27亿年左右或25亿年，可能存在一个肯洛兰超大陆。约24亿年左右，肯洛兰超大陆开始裂解，形成了一系列的大规模放射状基性岩墙群，在23亿年左右形成了古元古代冰川事件。

记者：太古宙已经开始形成矿产资源？

沈保丰：太古宙形成的大量绿岩带中有着明显的成矿作用。

根据其规模、形态、形成时代、岩石组合、变质程度以及成矿作用等方面的差别，全球的绿岩带可分为4种类型：巴伯顿型（35亿～33亿年），形成时代较老，主要矿产有金、铁、铬和少量镍；苏必利尔型（27亿～26亿年），主要矿产有铜、锌、金、铁和少量镍；伊尔岗型（27亿～26亿年），产出的矿产有铜、镍、金、铁等；达瓦尔型（26亿～23亿年），与之有关的矿产有金、铁、锰等。

4 距今26亿～25亿年间，华北陆块发生了一次大氧化事件

记者：现在的中国大陆在太古宙时期经历了怎样的变迁？

沈保丰：太古宙地层在中国大陆出露面积为7.4万平方公里。中国大陆主要有三个陆块区，分别是华北、塔里木和扬子。其中，以华北陆块面积最大，变质基底分布范围最广，时代跨度最长——从略大于38亿年到18亿年。

作为中国最大的陆块，华北陆块的面积约30万平方千米。尽管与世界上其他陆块（克拉通）相比，它的面积不算大，但它不仅具有超过38亿年的漫长地质历史，而且经历了复杂的构造岩浆热事件叠加和改造，记录了几乎所有地球早期的发展的重大地质构造事件。

在26亿～25亿年，华北陆块是陆壳巨量堆积的高峰期。由于陆壳巨量堆积引起由缺氧到富氧的地球环境的剧变，构造体制重大转折，同时导致了元素的巨量迁移、重新分配和成矿。

一个有趣的现象是：华北陆块大约30万平方千米面积上，在26亿～25亿年间忽然大规模地形成了几千个规模大小不等的氧化物相条带状铁建造（BIF）型铁矿床，累计查明资源储量已达335.36亿吨，占全国铁矿总资源储量46%。这种在一个不是很大的地区集中产出几千个矿床和矿点，并呈氧化物相条带状铁建造的铁矿床产出，在全球很少见，华北陆块可能是唯一的地区。这也说明在新太古代26亿～25亿年时，华北陆块发生了一次大氧化事件。

记者：铁矿床的形成与氧化有什么关系？

沈保丰：铁是变价元素，在自然界有Fe2+和Fe3+两种离子存在。氧化环境中铁呈Fe3+状态存在，Fe3+的迁移能力极小。还原环境中铁以Fe2+状态存在，形成Fe(OH)2、FeCO3、FeCl2等化合物。因而氧化环境有利于铁的沉淀，还原环境有利于铁的迁移。即：在酸性环境下，铁的还原作用增强，促使二价铁被溶解到溶液中去；在碱性环境下，铁的氧化作用增强，促使三价铁从溶液中沉淀下来。

在华北陆块在26亿年之前，由于强烈的火山和洋底的喷流作用，大气圈和海盆基本是处于强酸性和强还原的环境，在盆地中大量的铁呈二价离子、氢氧化铁或其他络合物形式存在海盆中。在26亿~25亿年由于处于氧化环境，Fe2+便从溶液中沉淀下来，形成了大量的铁矿。

5 古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一，也是第一个重要成矿期

沈保丰：古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一。在此期间，发生了古元古代初超大陆裂解、大量基性岩墙（席）侵位、大量巨厚被动陆缘型沉积建造、大陆壳的快速生长、俯冲—碰撞造山作用的首次出现等。同时，这一时期构造体制发生了本质的变化，由太古宙全活动体制转换为活动带和稳定地块并存的构造格局。出现不同规模、不同构造性质的活动带、裂陷槽、岛弧带、活动大陆边缘、被动大陆边缘等。

记者：全球古元古代大致发生了哪些重大地质事件？

沈保丰：24.2亿～22.5亿年在古元古代初期，发育有广泛的冰川活动，产生了全球性的地幔慢速下沉和大气圈的氧化。

这个时期的古老冰川活动被称为休伦冰川活动。它紧随在肯洛兰超大陆破裂、大氧化事件在全球广布条带状铁建造之后。在24.2亿～22.5亿年全球岩浆活动寂静期之后，从22.5亿～20.6亿年岩浆活动重新活跃，出现以玄武质岩浆活动为代表的全球事件。古元古代中期，也是磷矿产生的重要时期。

20.6亿～17.8亿年是地球历史上重要的地壳生长期，世界上最大镁铁—超铁镁质层状侵入体以及南非含大量矿产的大规模基性布什维尔德岩浆岩省，就产生于这一时间。这一全球的构造事件还导致了哥伦比亚超大陆在距今18亿年时的形成。

此时的华北陆块也发生了与超大陆形成有关的造山事件。大量丰富的地质记录证实，在古元古代末18.5亿年完成了最后一次前寒武纪聚合造山和变质作用，完全固结成为一个整体的刚性克拉通。在古元古代末，经吕梁运动，华北、塔里木、华南等古大陆相联，组成一个统一的中国古大陆的结晶基底。

全球哥伦比亚超大陆形成后，从17. 8亿年开始陆续进入裂解期，形成裂谷盆地和被动陆缘盆地。

古元古代也是地史上第一次十分重要的成矿期。它以矿种多、成矿规模大、矿床类型复杂著称。比如中国就有大量这一阶段因古大陆裂解离散-造山而产生的矿产，构成了铁、铜、铅锌、金、硼、菱镁矿、滑石、金红石等矿床成矿带和成矿系列。

6 “雪球地球事件”之后，温室效应导致地球变暖，元古宙进入尾声，显生宙拉开序幕

记者：从您的讲述来看，早期地球虽然没有大量生物出现，但故事也是惊心动魄。

沈保丰：的确非常精彩。

17.8亿～8.5亿年是地球演化过程中相对稳定期，以硫化物发育的深海洋、疑源类的缓慢演化、哥伦比亚超大陆的解体和距今11亿～9 亿年罗迪尼亚超大陆的汇聚为主要特色。

8.5亿～5.41亿年是地史中由隐生宙向显生宙过渡的重要阶段，也是生命演化最关键的时期。在这时期的开始阶段，即从7.7亿年开始，地球进入了元古宙第二次环境剧变阶段，广泛发生低纬度冰川，整个地球覆盖着冰雪，形成一个雪球，称为“雪球地球事件”。

记者：“雪球地球”？连赤道也被冰雪覆盖吗？

沈保丰：当然。全球年平均气温低达-50C°，海洋表面冰层达到1000米厚。整个地球成为一个雪球。

这也是元古宙休伦冰期后的第二次全球冰雪时期。

在新元古代中期，罗迪尼亚超大陆裂解。在这一时期，地球构造运动加强，广泛形成陆内裂谷，同时引起大规模风化剥蚀和沉积作用，使大气中CO2的消耗量大大超过火山喷发释放的CO2量，并出现“冰室效应”：全球气温迅速降低，首先在地球两极的海洋上形成冰盖，随着冰盖面积的扩大，冰面对阳光反射增大，加速了地球表面的气温下降，直至全球冰冻，形成“雪球地球”景观。

不过，有一句话叫物极必反。由于温度极低，水文循环基本停滞，几乎没有降水作用，消耗CO2的化学循环基本停止。但同时，地球上的岩浆作用依然活跃，火山喷发释放出大量的CO2，且不断增加。经过上千万年的日积月累，大气中的CO2终于达到了一个足够高的浓度，便又产生了强大的温室效应。之后，地球迅速变暖，冰雪大片消融，最终出现了另一极端——解冻加速，一场酷热随之而来。

随之而来的还有生物界的蓬勃孕育。6.35 亿年，埃迪卡拉纪开始，埃迪卡拉动物群首现，至5.41亿年寒武纪生物大爆发，元古宙结束，显生宙拉开序幕。

7 元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期，中国至少有该时期形成的超大型矿床40余处

记者：看来，中—新元古代是地球演化历史上最重大的变革时期之一，为之后地球成为丰富多彩的生物家园奠定了地质基础和气候基础。

沈保丰：我今年83岁，是从1964年开始研究前寒武纪矿床。我想要告诉大家的是，地球演化和环境变化也与成矿作用息息相关。如，“雪球地球事件”为我国的华南地区留下了大量的铁矿、锰矿和磷矿，特别是锰和磷，规模很大，品位很高。

记者：那么，我国前寒武纪矿床主要有哪些矿种？

沈保丰：中国前寒武纪超大陆旋回与成矿作用关系十分密切，我们曾提出，中国前寒武纪大规模成矿作用的主要控制因素是大地构造背景和大型地质构造环境。我国前寒武纪有包括铁、铜、镍、锌、稀土、金、磷等矿种在内的14个矿种产出超大型和特大型矿床，其中超大型矿床40多处、特大型30多处。

记者：有哪些是我们现在熟知的大矿？能举个例子吗？

沈保丰：比如白云鄂博。

记者：我们知道位于内蒙古的白云鄂博矿赋存着大量稀土，在我国乃至世界稀土工业占据举足轻重的地位。它也是在前寒武纪哪个阶段形成的？

沈保丰：白云鄂博稀土、铌、铁矿床是我国中元古代一个世界级的巨型矿床。初期，我国开发白云鄂博是开采铁矿石，后来才发现并应用其中的稀土、铌等重要矿产资源。

如果说中国稀土的资源储量约为世界稀土资源储量一半，其中白云鄂博稀土资源储量就能占到全国稀土资源储量的近九成。如今，人们已在矿区内已发现73种元素，构成160种矿物，有综合利用价值的矿产达26种，除稀土之外，铌、钍资源储量都占世界第二位。

白云鄂博矿床有着复杂的形成历史。

据研究，白云鄂博矿床有两次成矿期，是早期中元古代以铁-铌-稀土矿为主的岩浆型和晚期加里东期为铌—稀土矿热液叠加而形成的多成因、复合型的叠生矿床。

在中元古代早期，大约17.5亿年左右，随着全球哥伦比亚超大陆的裂解，太古宙的华北陆块也开始裂解，形成白云鄂博裂谷，并在裂谷中沉积了白云鄂博地层及有关岩浆岩。在14亿～12亿年，这里火成碳酸岩呈岩床或似层状体和岩墙侵位。就在火成碳酸岩岩浆熔离过程中，形成了岩浆期的稀土—铌—铁矿床。这也是白云鄂博的主矿化期。

在5亿年～4亿年加里东期，这里又叠加了一期构造热事件，形成了第二期稀土、铌热液矿脉。它们也是地壳深部物质部分熔融的产物。

沈保丰：总的来说，前寒武纪中的元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期。除了白云鄂博超大型稀土—铌—铁矿床外，中国此时形成的知名矿床还有：内蒙古东升庙超大型硫铁—铅—锌矿床、甘肃金川超大型铜镍矿床、海南石碌超大型铁矿床、贵州松桃西溪堡（普觉）超大型锰矿床、贵州松桃道坨超大型锰矿床、贵州开阳超大型磷矿床、贵州瓮安超大型磷矿床、黑龙江柳毛超大型石墨矿床、黑龙江云山超大型石墨矿床等。

记者：大自然的奥秘真是太多了。谢谢您为我们分享了一段有关早期地球的精彩故事。

专家出镜

沈保丰，研究员、博士生导师。1959年毕业于前苏联乌克兰顿涅茨克工业大学地质系，曾任原地矿部天津地质矿产研究所所长（现为天津地质调查中心）。50多年来，主要从事矿床、前寒武纪地质、区城成矿规律和成矿预测研究，专长前寒武纪成矿作用；先后发表论文100多篇，出版专著14部；曾获国家科技进步奖、省部级科技或果奖等多项，1992年起享受国务院特殊津贴等。

为纪念即将到来的第48个世界地球日，2017年4月12日，地调局物化探所联合北华航天工业学院在联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心举办系列科普活动，以“节约集约利用资源，倡导绿色简约生活——讲好我们的地球故事”为主题，向200余名大学生做系列科普讲座，并发放宣传手册、赠送科普书籍。物化探所副所长史长义、北华航天工业学院团委书记杨金钢参加活动并讲话。

科普报告会上，物化探所航空地球物理专家孟庆敏教授以“神奇的航空物探”为主题，深入浅出地向莘莘学子讲授了航空物探各种方法技术及其在现代地质勘查工作中的重要作用；地球化学专家周国华教授以“土地质量与绿色生活”为主题，向大家介绍了与人们生活息息相关的土地质量地球化学调查工作情况，提出了关爱地球珍惜人类赖以生存的土地资源的倡议；地球物理专家郭友钊教授以“天使一般的冰冻气泡”为主题，以生动形象、引人入胜的神话故事为切入点，为大家讲解普及了可燃冰等地下油气资源的有关知识。

科普活动现场，物化探所准备了制作精美的科普展板，发放了科普宣传手册和书籍，向参加活动的广大学子展示了电磁探测技术、航空物探技术、土地质量地球化学调查、国际地球化学填图等研究领域取得的成绩及其在工作生活中的应用情况，以生动形象、通俗易懂的直观方式为大家科普了地球科学技术知识，介绍了国土资源开发利用现状；播放了所制作的视频——土壤不能承受之“重”--重金属污染之殇，以详实的数据和案例向大家介绍了土地资源利用和污染现状。广大学子还参观了联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心成果展室。

通过此次科普活动，不仅使大家全面地了解了地球科学知识和我们赖以生存的地球所面临的矿产资源危机现状，还提高了学生们的节约集约利用资源意识，增强了低碳绿色环保意识和时代使命感、责任感。生动形象、通俗易懂、引人入胜的系列科普活动引起了广大学子们的兴趣和共鸣，纷纷表示将在以后的日常生活中，从身边事做起，从小事做起，用自己的实际行动，共同努力保护地球，共建我们的美好家园。

此次系列科普活动得到了国家现代地质勘查工程技术研究中心、联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心、部地球物理电磁法探测技术重点实验室、部地球化学探测技术重点实验室、局地球表层碳-汞地球化学循环重点实验室、中国地质学会勘查地球化学专业委员会、中国地质学会勘探地球物理专业委员会以及土地质量地球化学调查工程、全球矿产资源地球化学与遥感调查工程等科技平台、学会、地质调查工程的大力支持。

下一步，物化探所还将于4月22日第48个世界地球日当天，携系列科技平台、挂靠学会和地质调查工程组织相关活动，走出基地院区，走向社会社区广场，向社会公众宣传科普地球科学知识，树立节约集约利用资源理念，倡导绿色环保简约生活。

物化探所专家为学生科普讲座 

科普讲座现场 

参加科普活动的学子参观国际中心成果展室 

发放科普手册和科普书籍 

 参加地球日系列活动人员合影留念 

2020年8月23日，自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所受青岛市科技局邀请，参加了2020年度青岛市科技活动周开幕式暨科普嘉年华活动。本次活动举办地点位于青岛人工智能国际客厅，活动围绕“科技战疫创新强国”主题，为全市乃至全国科技爱好者奉上一场精彩的科技盛宴。

在科普实验小课堂活动现场，聚集了大批科技爱好者，青岛海洋所的科技人员在展示可燃冰分子晶体结构模型、可燃冰科普展板和科普视频的同时，给大家讲解了可燃冰的概念、物质组成、微观结构、分布范围等基础知识，为大家揭开了可燃冰的神秘面纱。随着参观群众越聚越多，科技人员向观众展示了实验室人工制备的可燃冰样品，并进行了点火实验。“火焰在冰上跳舞”这一奇观引得现场观众阵阵赞叹喝彩，也让大家更加直观地认识了可燃冰这个未来能源的“潜力股”。

在观众意犹未尽之时，科技人员还为大家讲解了保存可燃冰样品的液氮的基本性质，让大家近距离观察在常温下就可沸腾的“神秘液体”的气化现象；同时还进行了液氮的冰冻实验，滴水成冰、仙雾缭绕的科学实验小课堂，引得现场观众流连忘返。

此次科普活动，让公众对可燃冰这种新矿种有了了解，拓宽了大家的视野，激励了青少年们探索海洋、建设祖国的决心。

乌兰盆地盐湖平原发现淡水

项目组织专家在打井现场实地考察

格尔木大型抽水试验

神奇柴达木，祖国聚宝盆。如今，在这里开发建设的循环经济试验区更引世人瞩目。

为保障柴达木循环经济试验区的用水需求，11月25日，中国地质调查局西安地调中心联合青海省国土资源厅在西宁召开柴达木循环经济试验区地下水资源与可持续利用研讨会，进一步加大水文地质调查成果对柴达木国家循环经济试验区的支撑服务作用。

1.发挥专业优势为柴达木寻找地下水

自从上世纪50年代共和国第一支勘探队的驼铃声惊醒沉睡的高原大地，地处青藏高原东北部的柴达木盆地，及其丰富的矿产资源进入人们的视野。经过50多年的勘探开采、开发建设，柴达木盆地逐渐形成以石油天然气、盐湖化工、有色金属、煤炭开采等基础工业。但柴达木地区生态系统非常脆弱，生态环境的敏感性和不稳定性突出，环境保护的任务非常艰巨。

在柴达木，既要发展经济，又要保护自然环境，发展循环经济是唯一的现实选择。

2005年10月，柴达木循环经济试验区成立，成为国内面积最大、有丰富资源的循环经济试点园区，也是国家首批13个循环经济产业试点园区之一。2010年3月，国务院批复《柴达木循环经济试验区总体规划》，试验区建设由地方战略上升为国家战略，规划了格尔木、德令哈、乌兰、大柴旦四大循环经济工业园及其与之配套的资源开发与加工基地，打造以盐湖资源开发为核心，融合盐湖化工、油气化工、煤炭清洁利用、金属冶金、新型材料等多产业横向扩展，资源深加工纵向延伸的循环型工业体系。

循环经济发展的宏伟蓝图绘就，但没有充足的水源保障成为柴达木发展的软肋。柴达木盆地地处内陆，干旱少雨，特殊的自然条件导致区内水资源短缺且时空分布极为不均，且与柴达木矿产资源开发基地、工农业产业园区分布很不匹配，导致规划建设的许多工业园区和资源开发加工基地缺少可靠稳定的水源保障。据规划预测，试验区近期水资源需求为每年11.47亿立方米，中期（2020年）为12.13亿立方米，远期（2030年）为16.09亿立方米。

缺水，成为了严重制约柴达木循环经济试验区发展建设的瓶颈，“以水定产，以水定规模”成为试验区产业发展的基本原则。

柴达木循环经济试验区对水资源的需求，引起各级部门的重视。中国地质调查局敏锐把握这一需求，在2010年启动实施《柴达木盆地重点地区1∶5万水文地质调查》项目，旨在发挥专业技术优势，在重点地区开展地下水资源与环境调查，圈定具有供水前景的富水地段，评价地下水资源及其开发利用的生态环境效应，为各级政府重大工程决策提供科学依据。

2.瞄准需求部署调查研究和技术攻关

研讨会上，《柴达木盆地重点地区1∶5万水文地质调查》项目负责人、中国地质调查局西安地调中心水环处副处长党学亚详细介绍了项目实施6年来取得的丰硕成果。

党学亚介绍，项目实施之初，试验区建设迫切需要解决以下问题：一是试验区及其经济园区和产业基地到底有多少水资源，地下水有多少，在哪里，如何开发利用，开发利用对生态环境的影响如何。二是格尔木、德令哈危及城市及人民生命财产安全的地下水位上升灾害是怎样形成的，如何防治。三是大面积盐碱区有没有适宜农牧民群安全饮水以及工业园区经济发展用水的可靠水源。

瞄准这些需求，围绕试验区规划布局，项目在区内划分出那陵郭勒河、格尔木河、柴达木河、乌兰盆地等9个片区实施1∶5万水文地质调查。同时开展柴达木盆地地表水资源计算与评价、地表水与地下水转化、地下水循环机理和更新能力、地下水与植被生态关系、水资源合理开发利用与配置、水文地质抽水试验资料二次开发利用等7个专题研究，开展干旱内陆盆地1∶5万水文地质调查方法、柴达木盆地1∶5万水文地质调查成果表达形式及数据库建设等3项综合研究，同步开展柴达木盆地地下水动态监测。

项目实施6年来，地调局西安中心组织青海三大水工环专业队伍和国内知名科研院所共14家单位，以及澳大利亚、加拿大、瑞士等国的水文地质学家共900余名工程技术人员，开展调查研究和技术攻关。截至2015年，中国地质调查局投入1.23亿元，带动青海省、州、市（县）政府跟进投入约1亿元，开展了水源地勘查、地下水位上升灾害勘查和区域供水水文地质勘查，形成了中央公益性调查先行、地方公益性和商业性投入跟进、快速转化成果服务地区经济社会发展的地质工作新模式。

3.摸清柴达木水资源家底

在部省共同努力下，项目基本实现了对盆地重点地区的全覆盖，共完成1∶5万水文地质调查1.2万平方千米，基本摸清了柴达木盆地水资源家底。

调查发现，在柴达木盆地，地表水与地下水具有各自的优势。进入柴达木盆地内部平原区的较大河流有79条，地表水资源总量为每年49.71亿立方米，进入平原区的河水平均约有70%转化为地下水；地下水的补给资源总量为每年42.44亿立方米，85%以上来自河水补给，与地表水的重复量为每年35.85亿立方米。

“由此可见，柴达木盆地的地下水与地表水转换频繁，关系十分密切。而且，在柴达木盆地，地下水具有调蓄能力强、不受冰冻影响的特点，尤其在冰冻季节，地表水利用困难时，地下水就成了这一时期的主要供水水源。”党学亚在汇报时指出。

通过调查，项目组在盆地内圈定了7处特大型、5处大型、13处中型和3处小型地下水富集区，可采资源总量达每年13.2亿立方米。其中，7处特大型地下水富水区均具有建设巨型供水基地的潜能，可为格尔木、德令哈、大柴旦3个循环经济园区，以及都兰—诺木洪特色农业、花土沟—茫崖油气与盐化工等两个资源开发基地提供水资源保障。5处大型地下淡水富水区，可采资源量在每天5万~9万立方米，可为格尔木、大柴旦等两个循环经济园区，以及都兰—诺木特色农业开发基地提供集中供水水源。

“可以说，通过这次调查，区内规划建设的四大循环经济工业园区及其配套的资源开发与加工基地，基本都有规模不同的地下水富集区和数量不等的地下水资源可供集中开发利用。”党学亚的一番话，让在座的青海省、海西州等政府有关部门的负责人为之振奋。

项目还获得了大量水文地质数据，为试验区开发利用地下水及生态环境保护提供了最新的基础水文地质资料；初步建立了覆盖盆地主要流域的地下水动态监测网。项目实施的79眼探采结合井，提供了能够满足40万人口安全饮水的供水水源，及时支撑了城乡安全饮水和四省连片藏区国家精准扶贫工程。目前，格尔木沼泽盐碱区、德令哈和都兰县农牧区等地的8000余名农牧民和1万余头牛羊的饮水难题已得以解决。

4.评价地下水开采对生态环境的影响

地下水的开采会引发一系列的地质环境问题，在生态环境脆弱区开采地下水，更要科学和谨慎。

项目组专门开展了地下水开采对柴达木盆地生态环境影响评价工作，发现柴达木依赖地下水生长的天然植被，主要分布于戈壁砾石带前缘—细土平原以及淡水湖和咸水湖滨地区。在这一地区，开采地下水，显现出地下水开采的环境正负效应并存。在格尔木第二水源地扩采进行的大型抽水试验，发现在格尔木洪积扇每天开采15.2万立方米地下水的基础上，增采13万立方米，水源地下水降落漏斗半径稳定在1000米左右，对环境的影响不大。

近年来在格尔木、德令哈、乌兰三大循环经济园区普遍发生的地下水水位上升，造成了格尔木市城市内涝和德令哈市尕海镇和柯鲁柯镇部分村庄被淹的严重灾害，成为了百姓和政府急切需要解决的大问题，也引起柴达木1∶5万水文地质调查项目的特别关注。项目组通过调查，发现格尔木市区地下水位大幅上升的主要原因是上游河流来水持续较丰，建议在扇区大规模开采地下水和束水归流河道，联合抑制地下水上升；德令哈地下水位上升，是由于过度灌溉以及农灌渠道设施“跑、冒、滴、漏”，叠加连续较丰的河水补给所致，建议加强节水措施，提高灌溉效率，适度扩大地下水开采。

“在这些地区合理布局地下水开采，不仅能够提高水资源保障能力，而且降低了地下水位，扩大可用耕地面积，可实现经济社会效益和环境效益的双赢。”党学亚解释道。值得一提的是，柴达木1∶5万水文地质调查项目的实施拉动海西州及格尔木市政府实施了地下水位上升灾害治理勘查，提升了当地人居地质环境安全保障。

通过勘查实践和科技攻关，项目组聚焦干旱盆地水资源开发利用中的资源评价与生态约束等关键问题，以格尔木、德令哈等水资源需求和开发利用程度较高的格尔木河、巴音河等内陆盆地河流为典型加强科学研究，建立了基于生态约束的地下水资源评价参数体系，并联合中国、澳大利亚、加拿大、瑞士等国内外先进的水文地质科学研究团队和试验测试技术力量，推动地下水循环演化研究技术方法创新，为西北干旱盆地类似地区地下水勘查评价研究提供了示范。

5.搭建成果服务与需求对接平台

研讨会上，柴达木盆地1∶5万水文地质调查成果，受到与会专家的肯定，尤其受到青海省各相关单位的关注。青海省国土资源厅副厅长李志勇表示，就青海省而言，水工环地质工作比以往有更多的事情要做，两项主要任务就是水资源保障和保护生态环境，在柴达木循环经济试验区，这两项工作就更加显得尤为重要。

会议不仅推介了地质调查成果，还搭建起中国地质调查局西安地质调查中心与青海省政府部门对接的交流平台。会议特邀青海省地质调查局相关负责人介绍了青海省“十三五”水工环工作需求及调查工作部署。

地调局西安中心主任李文渊表示，西安地调中心以支撑服务国家和西北地区经济社会发展为目标，先后实施了西北地区大型盆地地下水勘查，鄂尔多斯地下水勘查、陕北能源化工基地地下水勘查等重大地调科研项目，培养了一支在国内有重要影响的水文地质调查与科学研究团队。柴达木盆地是国家级循环经济试验区，承担着支撑青海经济社会发展、保护三江源、支援西藏建设以及通过发展循环经济为资源丰富、生态环境脆弱地区走出一条可持续发展示范之路的重任，是西安地调中心坚定支撑和努力服务的重要目标。

中国地质调查局水环部副主任（主持工作）郝爱兵指出，柴达木盆地1∶5万水文地质调查项目，是中国地质调查局继鄂尔多斯地下水勘查项目之后实施又一个地下水整装勘查项目，也是目前水工环领域投入最多的一个项目，希望项目对地下水资源的调查更加细化，地下水开采对生态环境的影响评价更加全面，可采用图集等更多形式服务政府和社会，进而提升项目成果的服务水平。

“下一步，柴达木盆地需要持续加大地下水勘查的力度，拓展地下水勘查和服务的领域，开展地下水与卤水成矿机制研究，不断完善柴达木各大流域地下水动态监测网，特别是水资源主要开发利用区的地下水动态监测；为了提高水资源保障能力，有必要开展山前第四系地下水库调蓄能力探测及蓄水资源的地质控制技术研究、盆地深部水文地质结构探测及深部地下水循环演化研究、重要流域地表水地下水联合利用研究；争取将格尔木河打造成我国内陆干旱盆地地下水科学与合理开发利用研究示范基地。”党学亚结合现在的工作成果和基础，给出了柴达木盆地未来水文地质工作的建议。