大海上的“蓝鲸1号”平台

2017年5月18日，我国海域天然气水合物试采宣布成功，这标志我国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新。本次试采中，“蓝鲸1号”深水钻井平台功不可没。

“蓝鲸1号”是什么？

“蓝鲸1号”钻井平台诞生于山东烟台，是由中集来福士海洋工程有限公司（以下简称“中集来福士”）自主设计建造的超深水半潜式钻井平台，是目前世界上最先进的钻井平台。

此次南海天然气水合物试采作业，是“蓝鲸1号”平台承担的首次钻采作业任务。试采工区在水深1200～1300米处，设计井深300～400米。对于这种程度的钻采作业而言， “蓝鲸1号”完全可以胜任。

那么，“蓝鲸1号”的优势在哪里？

一是体型大。“蓝鲸1号”平台排水量可达7万吨，与“辽宁”号航母满载排水量相当；长117米，宽92.7米，面积相当于一个标准足球场大小；高度达118米，相当于40层楼的高度。

二是性能强。“蓝鲸1号”平台最大作业水深可达3658米，最大钻井深度更是达到15240米，其中大钩钩载1250短吨，可变载荷1万吨。这是目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台，适用于全球深海钻探作业。

三是效率高。“蓝鲸1号”装配了全球最先进的液压双钻塔和2个井口，两台钻机可在2个井口同时实现钻井、连接套管、下放防喷器等主副线作业，有效减少了钻井辅助时间，使深水钻井作业效率比传统的单井口作业平台提高30%。同时配备了全球领先的闭环动力系统，可比同类作业平台燃油消耗降低10%。

四是安全系数高。“蓝鲸1号”配备了主副两套15000psi压力级别的水下防喷器，每套防喷器配备三组剪切闸板，而剪切闸板是井喷控制的最后一道屏障。如此配置，大大提升了常规井下压力控制设备的能力，保证了试采作业安全。同时，该平台配备了世界上最先进的DP3动力定位系统，最精确的定位测量误差达到0.1米，通过8台全回转式6034马力的推进器实时定位，保证了作业期间平台在台风“苗柏”11级风力里保持“纹丝不动”。

与天然气水合物试采之约

中国地质调查局和中石油集团到国内运营深水钻井平台的企业进行了多次调研，最终“蓝鲸1号”凭借优越的装备性能、完全自主设计建造而入选为天然气水合物试采施工作业平台。

2016年8月，“蓝鲸1号”平台技术服务合同签订。此时，距天然气水合物试采预定开工时间不到7个月，而平台的建造进度刚刚达到90%左右。中集来福士将平台建造与水合物试采适应性改造同时进行，大大缩短了建造和改造工期，增加了平台调试时间，为平台的如期交付奠定了基础。

天然气水合物试采施工作业面临着新平台、新设备、新队伍和平台作业准备时间紧的几大挑战。试采指挥部高度重视，多次派技术人员驻厂调研、跟踪平台作业准备进度，参与工程总承包中国石油集团海洋工程有限公司与中集来福士“蓝鲸1号”平台项目推进会。试采指挥部在平台调试、海试测试、人员培训、第三方设备安装等关键阶段出谋划策，协调解决遇到的问题，共同推动平台于2017年2月13日如期交付。

台风中保障产气平稳

试采工程光荣而艰巨，工期极为紧张，挑战巨大。

3月6日，“蓝鲸1号”平台从烟台启航，自航奔赴南海工区。平台航行总行程约2263公里，共航行7.1天，平均航速达8.27节，动力功率仅占平台功率的70%左右，可见其动力能力强大，远超越同类的平台。

对南海海域来说，海上钻采作业最大挑战就是遇到台风。6月12日，“蓝鲸1号”平台正面迎来第一次台风——“苗柏”。试采现场指挥部与“蓝鲸1号”操船团队根据南海前期台风的特点，以及对当前平台动力系统和定位系统的能力评价，最终作出保持生产测试、原地抗击台风的决定，同时制定了详细的、可操作性强的应急解脱躲避台风的应急预案。

当日凌晨4点，“苗柏”转向风力突然由预测的9级加剧至11级，海况异常恶劣。但平台凭借强大的动力定位系统和经验丰富的操船队伍，保持在安全区域与暴风对抗，实测最大漂移距离不超过6.5米。在试采各参战单位的坚守下，南海天然气水合物试采的火焰在狂风暴雨中依旧燃烧。

7月9日，我国首次南海天然气水合物试采安全生产满60天后主动关井。此次试采，获得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果，并创造了产气时长和总量的世界纪录，全面完成了试采预期目标。这也充分证实， “蓝鲸1号”平台凭借自身强大的功能，为我国首次海域天然气水合物试采工程的成功实施提供了坚实保障。

（作者系中国地质调查局水合物试采现场指挥部办公室工程组成员，《南海天然气水合物试采工程实施及关键技术》项目主要成员，主要从事钻井技术研究工作。）

编者按 

“是那山谷的风，吹动了我们的红旗……我们满怀无限的希望，为祖国寻找着富饶的矿藏。”

新一轮找矿突破战略行动启动以来，广大地质工作者大力弘扬爱国奉献、开拓创新、艰苦奋斗的优良传统，把智慧、汗水洒遍山川大地，为地质找矿事业书写崭新的时代篇章。《中国自然资源报》开设“地质足迹印山川”栏目，通过系列报道展示地质人物和团队的感人事迹，推动新一轮找矿突破战略行动取得更大成果。

 

“要想立足国内实现资源自给，资源勘查必须往深走。”这是第十八次李四光地质科学奖获得者吕庆田一贯的观点。

地层深处高温高压，遍布坚硬的岩石。“入地”之旅怎么走？如何才能“入地”更深？20多年来，中国地质科学院地球深部探测中心研究员吕庆田带领团队在陆内成矿理论和深部找矿预测新方法研究、深部勘探仪器设备研发等方面取得系列成果，给出了答案。

吕庆田2017年参加在美国阿拉斯加举行的 EarthScope会议。

加强地球深部探测

破解资源环境及灾害问题

1981年，17岁的吕庆田在老师建议下，顺利考入长春地质学院应用地球物理专业。1988年硕士毕业后，他被分配到中国地质科学院矿床地质研究所（现中国地质科学院矿产资源研究所），从一名实习研究员干起。之后，他一直在各个项目区通过地球物理的手段研究岩石圈结构等地球科学问题。

2000年，国土资源部“十五”专项研究计划“大型矿集区深部精细结构探测研究”启动，吕庆田参与其中。自此，他的学术方向开始了明确的变化——执着于探向地球深部。

为什么要探测深部、认识深部？“两大因素使然。”吕庆田说。

一是当时全球的矿产勘查都在向深部500米以下进军，我国起步已晚，必须加速赶上。

二是深部因素对成矿的控制作用逐渐被认识到，如幔源岩浆、新生地壳熔融、拆沉与底侵和深大断裂对成矿金属类型和矿床分布的一级控制等。

但深部地质结构、物质性质不清，控矿要素不明确等原因，让勘查深度难以突破，拓展深部资源遇到严峻挑战。为此，吕庆田带领团队先后承担了“十三五”重点研发计划项目“华南陆内成矿系统的深部过程与物质响应”、深部探测专项第3项目等20余项深部金属矿勘查技术和应用研究工作。

2016年5月30日，习近平总书记在“科技三会”上指出，“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。同年，我国酝酿启动深地国家科技重大专项，瞄准国际地球科学前沿进行布局。吕庆田积极参与其立项和申报工作，并负责相关内容的编写。

此后近十年，吕庆田带领团队，以我国东部长江中下游成矿带和西部东准噶尔成矿带为探测对象，在成矿系统理论框架下开展了多尺度地球物理综合探测和研究，在陆内成矿系统的三维结构、深部找矿思路和找矿发现等方面取得重大进展。

选择我国东部长江中下游成矿带和南岭成矿带，以及铜陵、庐枞、于都—赣县等典型矿集区，吕庆田带领团队在成矿带岩石圈层次、矿集区地壳结构层次、矿床（田）精细探测层次，部署开展了三个层次的“入地”探测研究工作。

三个层次的探测研究工作，在揭示区域成藏成矿控制因素、开辟找矿新空间的同时，把握地壳活动脉搏，为提升区域地质灾害监测预警能力提供技术支撑。吕庆田说：“加强地球深部探测，对我国资源能源安全和减灾防灾意义重大。”

发展陆内成矿理论

解开地球深部成矿奥秘

岩石圈结构、物质和深部过程对成矿系统具有关键控制作用，但存在诸多认知“盲区”。

对此，综合20多年开展的综合探测研究，吕庆田带领团队创新性开创了以多尺度探测为特色的成矿系统研究新领域，提出陆内成矿系统受岩石圈拆沉、地壳属性和块体边界控制的新认识，发展了陆内成矿理论。相关成果在“十三五”国家重点研发计划深部探测专项中被充分吸纳。

“比如，以往认为成矿作用大都发生在板块边缘，与板块边缘造山作用密不可分，如洋—陆俯冲造山、陆—陆碰撞造山，而对于大陆板块内部的成矿作用及深部动力学机制却鲜有了解。”吕庆田说，他带领深部探测专项第3项目组在长江中下游成矿带经过4年努力，解开了大陆板块内部成矿的“深部奥秘”。

他们在长江中下游成矿带发现了岩石圈增厚、拆沉和软流圈隆起的关键证据，建立了陆内成矿的深部动力学模型。更为重要的是，他们获取了陆内下地壳和岩石圈地幔俯冲的清晰图像。

“这些发现诠释了为什么在长江中下游这个狭窄的带内，形成了数百个金属矿床。”吕庆田进一步解释说：“与板块边缘成矿类似，大陆内部在远程应力的作用下，也可以发生大陆俯冲，俯冲导致壳幔强烈相互作用，最终沿俯冲带形成大陆内部的巨型成矿带。”

前期扎实的探测研究工作，为钻探验证奠定了良好的基础。庐枞矿集区深部异常验证钻孔取得了深部重大找矿线索，发现了高强度的铀矿化，深部铀矿化为交代碱性岩复合型铀矿的新认识据此被提出。这一发现对庐枞深部找铀具有重大的理论和实际意义，并被推广到华南陆内造山等成矿系统的研究中。

创新深部探测技术

让矿集区结构“透明化”

知道深部有矿，怎么找？当时，国内外都没有多少经验可以借鉴。“

对深部矿产勘查来说，不仅需要突破精度、灵敏度更高的各种传感器技术，提升野外测量设备的稳定性，还要发展新的数据解释技术，把观测的数据转换为‘透视’地下的图像。”吕庆田说。

这一目标，在他带领深部探测专项第3项目组开展长江中下游成矿带深部探测试验时实现了。他们形成了一套针对大型成矿带岩石圈结构探测的技术解决方案，发展了多种地球物理数据处理与解释技术。

通过骨干剖面的反射地震探测和重磁数据的全三维反演，项目组揭示了庐枞、铜陵矿集区的地壳结构框架，发现了一批新的断裂，建立了该地区的三维地质模型，初步实现了矿集区的“透明化”，为认识成矿作用和助力深部找矿起到了关键作用。

“希望我们在长江中下游成矿带、矿集区到矿田的探测模式和技术思路可以推广到其他成矿带去。”吕庆田这样表示。为此，他带领团队经过长期实践探索，提出了稀疏地震剖面、地表地质约束的三维重、磁交互反演地质建模方法，并以此为物性反演初始模型，采用求取置信区间确定物性变化、通过逻辑拓扑实现岩性识别，完善了岩性填图技术，为矿集区结构“透明化”提供了技术手段。

在以上成果基础上，他带着团队经过进一步研究，形成“三维结构+成矿模式+综合信息”相融合的深部找矿“三元”预测方法——通过提取已知矿床地质属性特征，通过三维证据权方法、专家系统、机器学习算法，实现深部成矿预测的自动化和定量化。

利用该方法，他带领团队在安徽庐枞矿集区井边—巴家滩预测区深1500米～1740米之间，发现累计厚97米的高品位铀矿化体；在新疆伊吾县戈壁滩，发现拉伊克勒克大型隐伏斑岩—矽卡岩铜铁矿床，获得333+334铜资源量118.8万吨。矿集区“透明化”探测和“三元”成矿预测方法的有效性得到验证。

目前，“三元”成矿预测方法已推广应用到安徽、新疆、江西、山东等地区，取得了良好深部找矿效果。

研发系列勘探设备

推动我国勘探技术进步

多年的深部探测实践，让吕庆田越来越深刻意识到，突破“卡脖子”核心技术，降低对外依赖，对保障国家资源安全意义重大。强烈的使命感、责任感使吕庆田和他带领的研发团队担起了“十二五”国家863计划“深部矿产资源勘探技术”研发任务。

作为该计划重大项目首席专家，吕庆田带领团队先后突破了高精度微重力传感器技术、铯光泵磁力仪传感器技术、宽带感应式电磁传感器技术等10项关键核心技术。其中，微重力传感器的突破使我国成为国际上为数不多的可以自主生产高精度重力仪的国家。

在重磁、电磁、地震、井中勘探仪器和钻探设备方面，他们研制出高精度地面数字重力仪、大功率多功能电磁探测系统、4000米地质岩心钻探成套技术装备等18套急需的勘探地球物理仪器设备，形成了从地面到地下的系列仪器装备。

在地球物理方法数据处理和解释方面，他们完善了直流电阻率与极化率三维反演方法、重磁三维约束反演方法等20多项地球物理数据处理解释方法，研制出多参量地球物理数据处理与反演软件系统、金属矿地震处理解释新技术与软件系统2套大型软件系统，形成了多功能三维电磁正反演与可视化交互解释软件系统、金属矿地下物探数据处理解释系统等8个专用软件系统。

“这一轮的技术研发，使我国在地球物理勘查技术领域极大地缩小了与国外的差距，大幅度降低对国外勘查设备和解释软件系统的依赖，一定程度上打破了国外在此领域的仪器设备垄断，大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力和国际竞争力。”吕庆田说。

他带领的团队因此荣获2022年自然资源科学技术奖特等奖，获得发明专利授权66项、实用新型专利授权45项、软件著作权105项。现在，相关成果广泛应用到矿产勘查、国防、科研和工程等领域，替代国外进口，解决国家重大需求，极大促进了我国金属矿勘探技术的系统提升、整体跨越和进步。

收获“深地”成果

一路艰辛成为美好回忆

系列重大成果的取得并不是一帆风顺的。

“我带着深部探测专项第3项目组在庐枞、铜陵矿集区开展三维立体探测施工的时候困难重重。在野外，我们遇到的最大困难是各种看不见的电磁和振动干扰，这些干扰来自各种电线、工厂、高速路和居民生活区。”吕庆田苦笑着说，因为反射地震的数据采集要记录地下几十千米反射上来的信号，需要绝对的安静。

为了获得高信噪比的数据，项目组不得不在夜深人静的时候采集数据。有时，他们还需要设置警戒，或与周边的工厂协调暂时停工。这需要他们和当地相关部门和百姓反复沟通。

“技术上的难题、施工上的困难、与当地相关部门协调等，多年下来，大家都成了多面手。”吕庆田笑着说。

20多年在深地探测领域的不懈努力和学术积累，让吕庆田及其团队先后获得国家科技进步奖一等奖、二等奖各一项；国土资源科学技术奖一等奖3项，二等奖1项。他本人于2009年入选国家“新世纪百千万人才工程”国家级人选，2019年入选自然资源部高层次科技创新人才第二梯队人才和科技创新团队（负责人），2023年获得第十八次李四光地质科学奖（科研奖）。他先后为国家培养了18位硕士、20多位博士和10多位博士后，带领的深部资源探测研究团队于2018年入选自然资源部高层次科技创新团队。

“与6000多千米的地球半径相比，我们的研究还仅仅停留在地球的表皮。”吕庆田说，“我毕生奋斗的方向就是带领团队拓展深部空间，认识地球深部运行规律，发现更多的资源。为了在这个方向走得更远，我们比以往任何时候都更加需要弘扬李四光等老一辈科学家的精神，坚持真理、严谨求实、锐意创新，以李四光先生的崇高精神为标杆，主动服务国家发展战略需求，积极投身地球科技创新前沿，努力为建设科技强国贡献力量！”

为持续推进地球物理装备现代化建设，提高找矿勘探中中浅层（3000米以浅）地球物理探测分辨能力，助力新一轮找矿突破战略行动，8月25日至8月29日，中国地质调查局成都地质调查中心勘查室联合装备处在甘肃省陇南市某已知矿区对时频电磁系统进行了首次应用试验。

此次交付的时频电磁系统是近些年来电磁法的创新性成果，填补了中浅层（0~3000米）电磁探测的空白。与传统的天然场源电磁法相比，时频电磁法采用人工地面布设大功率场源，利用变频方波电流激发深部地质体，在地面进行电场、磁场分量观测，同时获得时间域和频率域电阻率。此外，还可以利用Cole-Cole模型并参数机器学习计算得到频率域极化率，二者相互约束，能够获得更加准确的地下地质结构，近些年在油气资源勘探、固体矿产勘查中该方法发挥了重要作用，尤其对硫化物矿床勘查有较好的应用效果。

本次应用培训试验选择已知矿床，从野外工作流程、仪器操作、野外数据处理等方面进行了全方位启用培训。同时，操作人员对比已知矿床，就反演结果与厂家开展了交流研讨并一致认为时频电磁法抗干扰能力强，在保证探测深度的同时大大提高了纵向分辨率，纵向探测分辨率能够基本达到米级，误差达到μV级，无论从定性还是定量方面都有较大的提升。

下一步，该系统会尽快投入到“上扬子西缘成矿带战略性矿产调查”“西南三江成矿带战略性矿产调查”等中心重点工作中，最大限度地发挥其探测深度大、分辨率高、抗干扰能力强的优势，努力让地球物理勘查在“新一轮找矿突破战略行动”发挥更大更有效的作用。

野外采集

野外培训

电阻率、极化率反演效果

江西赣州是一片壮怀激烈、神奇光荣的红土地，这里的每一寸土地都闪耀着历史与传统的光辉。

时代翻到了2020年这一页。此前，由于经济底子薄、基础条件差、贫困人口多、贫困范围广、贫困程度深，赣州成为全国较大的集中连片特殊困难地区、江西省脱贫攻坚主战场。今年4月26日，江西省政府举行新闻发布会，宣布于都等7个县（区）退出贫困县序列。至此，赣州市11个贫困县全部退出，赣南革命老区实现整体脱贫摘帽。

在这场史无前例的脱贫攻坚战中，一支奇兵——自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所出现在深壕坚堡前，从专业入手，从技术切入，干起了别人不善干的大事来：脱贫要治贫，治贫要助贫，穷根不除，还要返贫。

发展实体经济，把赣州建设成为全国稀有金属产业基地和先进制造业基地，是脱贫治穷的关键一招。但是，赣州又不能走传统的老路子，村村办矿，家家炼石，把资源优势折腾成生态劣势。经过深入地县情、乡情、村情调查，郑州综合利用所决定用创新思维从六方面持续发力：

——将钨、稀土、萤石等特色优势矿产资源进行深度研发利用；

——将矿山固体废弃物进行广泛综合利用；

——推动金属矿、非金属矿新技术研发；

——对矿山环境进行综合调查，经过治理后形成“绿色产出”；

——进行固废资源综合调查评价，力争变废为宝，产生效益；

——编制矿业产业规划和绿色矿山标准，使区域经济健康、绿色地向前发展，不走弯路。

由此可见，郑州综合利用所对扶贫工作就像经营自己的“责任田”那样充满深情，“谋矿已非从前样，春风化雨焕容光”。

于都润鹏矿业经改造后的生产现场图

科技薪火燃一片

赣州于都润鹏铅锌矿是一复杂共伴生的多金属矿。长期以来，由于矿床共伴生组分多、分离难度大，导致主要有价组分回收率偏低，精矿产品也因品位低，经济效益大打折扣。

找到症结后，郑州综合利用所决定利用技术研发优势帮助矿山解决“心头之患”。他们夜以继日地进行技术攻关，先后研发了铅锌优化分离技术、尾矿重选收硫技术、铅锌混合浮选技术、铅锌混浮精矿压力浸出短流程技术等多项技术。其中，铅锌优化分离技术通过药剂配制创新和工艺条件优化，可使铅回收率提高6.72个百分点，达83.45%，银回收率提高10个百分点以上，达64.84%，增加年直接经济效益523.74万元。

在尾矿重选收硫技术方面，该所提出采用重选回收替代浮选回收硫系统，使硫精矿品位保持在45%以上，硫的回收率增加20个百分点，年直接经济效益达90万元；运用铅锌多金属矿混合浮选工艺技术，使混合精矿各主要组分回收率大幅提高，铜达到93.69%，铅达93.55%，锌达91.94%，金达91.81%，银达97.66%，硫达93.19%，整体技术经济效果明显提升；运用浮铅尾矿锌硫混合浮选-分离技术，将流程改为先选铜铅，再锌硫混选，再进行锌硫分离，使锌回收率提高了0.63个百分点，电机功率下降150千瓦，吨原矿节约成本4.43元，实施后每天多产生效益1万余元，年增经济效益近330万元。经过多项技术改造，润鹏铅锌矿终于“滋羽鹏飞”。

接着，郑州综合利用所又把目光瞄向了宁都县河源锂辉石矿。该矿生产的是电动汽车电池的原料，市场前景广阔，但由于矿山锂元素回收率不高，经济效益并不理想。

通过研究，郑州综合利用所的专家们发现，造成锂回收率不高的原因是矿泥影响了药剂功能的发挥。为此，他们开展攻关，反复对比药剂，试图找到对锂辉石更为敏感的“高效捕收剂”。终于，功夫不负有心人，他们成功研发了一种名为“EL”的高效捕收剂，使浮选精矿氧化锂回收率提高11.3%。经测算，矿山通过选矿工艺的革新，不仅节约了资源，还可年增利润1200万元，抱上了一个大金娃娃。

江西铁山垅钨矿细泥中钨的回收一直是矿山亟待解决的技术难题。一般情况下，钨选厂细泥产率约为7%~9%，钨在矿泥中的损失率达20%。郑州综合利用所根据钨细泥尾矿矿物特性，结合离心机选矿机、悬振锥面选矿机等设备优缺点，开发出了“筛分-离心机预选-悬振锥面选矿机精选”的全重选工艺流程。该工艺可再次回收废弃矿泥中的残矿，最后得到WO3品位为23.43%、回收率达到41.62%的黑钨精矿。

在扶贫过程中，又一个难题横亘在郑州综合利用所面前：赣州会昌锡矿储量即将消耗完毕，需要尽快研发技术从锡尾矿中回收锡等有价组分。该所知难而进，通过设备组合优化、工艺条件控制和药剂创新，开发出了“锡石尾矿尼尔森重选抛尾——粗精矿浮选富集工艺技术”。这组工艺技术设计新颖，连接顺畅，要件闭环，最终抛尾量达到76.67%，大幅减少了进入浮选作业矿石量，重选抛尾也降低了细泥对浮选的影响，减少了浮选药剂用量，获得锡石精矿品位达9.73%，作业回收率47.88%，相当于提高现场锡石回收率的9%~10%。

赣州兴国县高岭土矿是当地一宝，但由于产品含铁高，销售价格低，花了力气但不挣钱。郑州综合利用所通过分析发现，该矿的铁赋存在云母中，采用传统磁选工艺很难分离出来。于是，他们结合现有工艺，引入超导磁选技术，大幅提高了磁场强度，实现了含铁云母的分离，铁含量由1.25%降低到0.52%，白度由74.5提高至93.4，产品价格由240元/吨提升至1400元/吨，为矿产品升级换代带来希望。

赣南高岭土矿分选后尾矿量较大，长期堆积在矿山周围，对环境影响很大。郑州综合利用所认为，这些都是放错地方的“垃圾”，完全可以变废为宝。工艺矿物学和综合利用技术评价结果表明，高岭土尾矿中主要含有石英、长石、云母、高岭石等矿物，其中石英含量高、资源禀赋好，晶体通透。于是，他们研发了“高温煅烧-水淬-重选-磁选-浮选-酸浸”工艺，把尾矿中有益组分进行分选，获得二氧化硅品位达99.85%，回收率达到35%；又把二次剩余尾矿用来制备轻质高强陶粒，充当建筑材料，实现了“吃干榨尽”。

就这样，郑州综合利用所在扶贫3年中，攻克了一个个工矿企业的“老大难”问题，正所谓“科技薪火燃一片，青山远望小康家”。

浮锌尾矿重选回收硫技改实施现场

睿智英才盈彩笔

人无远虑，必有近忧。

赣州市及所辖县域矿产资源丰富，山脉纵横，历史上就是办矿要地，目前大中小矿山百余座，矿点千余处，稀土、钨等矿产在全国乃至世界具有重要地位。

要谋划全市经济社会发展战略，既要充分发挥本地区的资源优势，又要积极推进“五位一体”总体布局，使矿业和其他产业协调发展。根据地方政府的迫切需求，郑州综合利用所集中科技力量，编制了4份市县矿业产业发展专项规划和1项产业发展专题报告。

知宝在其一，用宝在其二，惜宝在其三。《赣州高岭土矿资源产业发展规划（2017~2021年）》总结了国内外高岭土矿资源开发利用及产业发展现状，针对赣州高岭土矿资源特点及产业发展实际，分析了赣州发展高岭土矿资源产业的优劣势，提出了规划期内高岭土矿资源产业的总体定位、发展目标及主要任务，重点发展高岭土精深加工和陶瓷产业，建议建设崇义高岭土产业园、兴国（泉州）五金卫浴产业园和寻乌陶瓷产业基地等3处高岭土矿产业聚集区。地方政府对该规划极为赞赏。

接着，《赣州硅石矿资源产业发展规划（2017~2021年）》也问世了。该规划总结了赣州市硅石矿资源开发利用及产业发展现状，分析了赣州发展硅石矿资源产业的前景，提出了规划期内硅石矿资源产业的总体定位、发展目标及主要任务，重点发展石英砂、石英玻璃、石英板材等产业，建设石城硅石产业园、信丰粉石英产学研基地、上犹玻纤生产基地等6处硅石矿产业聚集区。此规划一旦实施，可安排数千人就业。

《于都县矿业产业发展规划(2016~2020年)》是地域性的专项规划。郑州综合利用所在全面总结于都县优势矿产资源及开发利用现状、矿业产业发展现状和存在问题的基础上，分析了矿业产业发展的前景，提出了规划期内产业发展的目标任务、产业布局和十大重点工程，通过延伸钨、铅锌、萤石等重点矿种产业链和优化产业布局和结构，推动矿业及延伸产业快速发展。

《兴国县非金属矿产业发展规划(2016~2020年)》具有异曲同工之妙。郑州综合利用所在全面总结兴国县优势非金属矿产资源及开发利用现状、产业发展现状和存在问题的基础上，分析了非金属矿产业发展的前景，提出了规划期内非金属矿产业的总体定位、发展目标及主要任务，明确了萤石、高岭土等优势非金属矿的产业布局、产品方向和重点项目，构建以萤石氟化工产业为龙头，高岭土陶瓷产业、水泥建材产业等为重点的非金属矿产业集群。

接着，郑州综合利用所又完成了《兴国县矿泉水地热产业发展前景分析报告》，通过调研兴国矿泉水、地热资源现状及现有2家矿泉水企业开发利用现状，分析了产业发展的前景，提出了产业发展的主要工作和建议，为兴国县矿泉水、地热产业开发指明了发展方向。

看起来，郑州综合利用所做的都不是“分内事”，不过他们深知，谋贫困区之发展蓝图，规划才是主轴和引领。

红色老区竞风流

在矿产资源丰富地区如何科学、绿色办矿，既有序开发金山银山，又留住绿水青山，是当前绕不过的大问题。

为此，郑州综合利用所的专家团队帮助地方政府根据本区域的矿产资源特点，谋划好绿色矿业发展示范区和绿色矿山建设。首先，他们结合地域地貌特点开展了赣州优势矿产绿色矿山建设标准体系研制，研究编制了《钨矿绿色矿山建设规范》《萤石矿绿色矿山建设规范》《离子型稀土绿色矿山建设规范》《普通建筑用砂石粘土绿色矿山建设规范》等4项赣州市绿色矿山建设地方标准，并通过细化相关指标要求，有效增强了标准的适用性和可操作性。

可喜的是，《钨矿绿色矿山建设规范》《萤石矿绿色矿山建设规范》2项标准已于2020年5月1日正式实施，为赣州市钨、萤石矿资源绿色开发提供了标准依据。它们是赣州市首批市级地方标准，也是江西省首批生态文明市级地方标准。该标准的广泛运用，使当地绿色矿山的建设、评估、认定和核查等工作有了可循之规。此外，《离子型稀土绿色矿山建设规范》和《普通建筑用砂石粘土绿色矿山建设规范》目前也已完成标准送审稿，有望在年内完成审查后发布。

江西铁山垅钨矿有限公司黄沙矿区是一个有着近百年开采历史的老矿山，以生产优质黑钨精矿而闻名，在第二次国内革命战争时期曾为苏区作出过重大历史性贡献。郑州综合利用所充分发挥技术和人才优势，为其绿色矿山建设提供规划指导，编制了《江西铁山垅钨矿有限公司黄沙矿区绿色矿山建设方案》。经过绿色矿山建设，该公司基本实现了矿区环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化和矿区社区和谐化，顺利进入国家绿色矿山名录库，成为赣州矿业的一张名片。

对历史遗留的矿山生态环境问题，郑州综合利用所应地方政府的要求，积极开展各类地质环境问题调查。于都地区历史上是办矿重点区域，专家组通过遥感图像解译，并深入矿山“梳头发”，共调查国土面积1921平方千米、各类矿山180座，基本查清了存在的各种地质环境问题，编写了《于都南部区域废弃矿山地质环境问题恢复治理建议》和《于都南部废弃钨矿山环境综合治理可行性调查报告》，受到了当地政府的高度重视。

有道是，弃矿复绿已开头，红色老区竞风流。赣州市境内老矿区颇多，生态环境欠账绝非毕一役之功就能解决，但郑州综合利用所矢志与地方政府紧密配合，在“十四五”期间将脚踏实地，一茬一茬接着干，在这片红土地上复绿、造绿、兴绿，打造出一个新型矿区。

 

吕庆田作学术报告

“地球物理”四个字对于吕庆田来说，有一种特别的意义。

1981年，在老师的建议下，懵懵懂懂的他来到了长春地质学院，开始了应用地球物理专业的学习。1988年硕士毕业后，他被分配到中国地质科学院矿床地质研究所，从一名实习研究员干起。从此，便是大半生无怨无悔地付出。

寻找深部资源宝藏

深入地球内部是人类一直以来的梦想。然而，想要了解地球深部，却是异常艰难。厚厚的固体地球介质、复杂的地质条件，挑战着人类的认识的极限。了解地球深部如此艰难，我们为什么还要进行深地探测？

在吕庆田看来，两大因素促使我们必须探测深部。

其一，国家资源保障的现实需求。地表或浅层矿产发现的机会越来越小，立足国内，实现资源自给，资源勘查必须要往深走。向深部要资源能源，提高资源储备、缓解资源能源紧缺，是保障国家安全和可持续发展的战略选择。

其二，认识地球深部运行规律。“金属的富集及矿床的形成、地震的发生、山脉的隆升等，最终还是受地球深部各种物理、化学和动力学过程的控制。目前我们对这一复杂的过程尚不十分清楚。只有通过对重要成矿带、地震多发区进行精细探测，就像‘CT’扫描一样，才能逐渐揭示地球深部的‘庐山真面目’。”吕庆田说。

在国家重大需求和科学探索双重背景下，近20年来，吕庆田和他的团队以我国东部长江中下游成矿带和西部东准噶尔成矿带为探测对象，在成矿系统理论框架下开展了多尺度地球物理综合探测和研究，在陆内成矿系统的三维结构、深部找矿思路和找矿发现等方面取得重大进展。

“以往认为，成矿作用大都发生在板块边缘，与板块边缘造山密不可分，如洋—陆俯冲造山、陆—陆碰撞造山，而对于大陆板块内部的成矿作用及深部动力学机制却鲜有了解。”吕庆田和他的团队经过不懈努力，在长江中下游成矿带发现了独特的地壳和上地幔结构特征，发现了大陆内部块体边界控制岩浆—流体活动的反射地震证据，建立了陆内成矿的深部动力学模型。

在矿集区深部结构和成矿过程方面，他们发现了壳/幔边界基性岩浆底侵的反射地震证据，提出了“多级岩浆系统”结构模型；发现了隐伏在庐枞火山岩之下的两个侏罗纪盆地；精细刻画了庐枞、铜陵等多个矿集区的精细结构和断裂系统空间展布，对认识成矿过程意义重大。

“我们认为，这些发现可以诠释为什么在长江中下游这个狭窄的带内，形成近百个大中型金属矿床。与板块边缘成矿类似，大陆内部在远程应力的作用下，在组成块体之间也可以发生大陆俯冲，俯冲导致壳幔强烈相互作用，最终沿块体边界形成大陆内部的巨型成矿带。”吕庆田说。

如何开展深部找矿，这是吕庆田及团队面临的另外一个重大现实问题，目前国内外尚没有现成的经验可以借鉴。他们认为，与地表找矿类似，深部找矿必须先搞清楚地下三维结构，即了解地层、岩浆岩和构造的空间分布。经过反复探索，他和他的团队提出了地质信息约束下的重、磁三维地质建模技术，初步实现矿集区的“透明化”。

通过研究和探索，吕庆田和项目组提出了基于三维结构、区域成矿模式和示矿信息的“三元”深部找矿方法，并利用这一思路在新疆、长江中下游多处取得深部找矿突破。比如，在新疆伊吾县拉伊克勒克戈壁滩发现了隐伏大型斑岩—矽卡岩矿床，获得333﹢334铜资源量101.5万吨，预测该矿床具有超大型铜矿远景。

长江中下游成矿带多尺度深部探测试验，形成了一套解剖大型成矿带成矿系统结构的技术解决方案，发展了多种地球物理数据处理与解释技术，为国家“创新2030—地球深部探测”重大项目的实施提供了技术储备。

创新深部资源探测技术

如何“看透”地球内部，精准发现深部资源，技术创新最为关键。

“对深部矿产勘查来说，不仅需要突破精度、灵敏度更高的各种传感器技术，提升野外测量设备的稳定性，还要发展新的数据解释技术，把观测的数据转换为‘透视’地下的图像。”吕庆田说。

面对我国矿产勘查技术在探测深度、精度和分辨能力等方面与国外差距较大的现状，强烈的使命感、责任感使吕庆田和他带领的研发团队担起了“十二五”国家863计划“深部矿产勘探技术”重大研发任务。

研发团队克服重重困难，先后突破了高精度微重力传感器技术、铯光泵磁力仪传感器技术、宽带感应式电磁传感器技术等10项关键核心技术，技术指标总体接近或局部超过目前国际先进水平。微重力传感器的突破使我国成为国际上为数不多的可以自主生产高精度重力仪的国家。

在重磁、电磁、地震、井中勘探仪器和钻探设备方面，他们研制出高精度地面数字重力仪、大功率多功能电磁探测系统、4000米地质岩心钻探成套技术装备等18套急需的勘探地球物理仪器设备，形成了从地面到地下的系列仪器装备。

在地球物理方法数据处理和解释方面，他们完善了直流电阻率与极化率三维反演方法、重磁三维约束反演方法等20多项地球物理数据处理解释方法，研制出了多参量地球物理数据处理与反演软件系统、金属矿地震处理解释新技术与软件系统2套大型软件系统，形成了多功能三维电磁正反演与可视化交互解释软件系统，金属矿地下物探数据处理解释系统等8个专用软件系统。

“这一轮的勘查技术研发，使我国在地球物理勘查技术领域极大缩小与国外的差距，大幅度降低对国外勘查设备和解释软件系统的依赖，一定程度上打破了国外在此领域的仪器设备垄断，大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力和国际竞争力。”吕庆田说。

向地球深部进军

几十年的不懈努力和学术积累，吕庆田及其团队取得了丰硕成果，收获了不少荣誉。先后获得国家科技进步一等奖、二等奖各一项；国土资源科学技术奖一等奖3项，二等奖1项；入选新世纪百千万人才工程国家级人选。他带领的深部资源探测研究团队入选自然资源部高层次科技创新团队。此外，他还为国家培养了一批深部资源探测人才，为深部资源领域的研究和调查作出了突出贡献。

“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”，这是习近平总书记在2016年5月30号“科技三会”上发出的号召。

“相比于西方国家，我国的深部探测工作起步较晚，在探测技术和实际探测覆盖面积方面与西方国家差距较大，加强地球深部探测，对我国资源能源安全和减灾防灾意义重大。”吕庆田说。

当前，我国正在酝酿启动“创新2030—地球深部探测”重大项目。未来，我国的地球深部探测将紧密围绕国家资源能源重大需求，瞄准国际地球科学前沿进行布局。

“入地中国梦”的大幕刚刚拉开，向地球深部进军即将全面启动。吕庆田及团队正在积极准备，迎接未来更大的挑战。

虽然人类直接钻探深度在不断加深，但与6000多公里的地球半径相比，我们还仅仅只停留在地球的表皮。如何拓展深部空间，认识地球深部运行规律，发现更多的资源，是吕庆田毕生的奋斗方向。

为落实《国土资源部安委办关于配合北京市开展安全隐患大排查大清理大整治专项行动的通知》精神，进一步落实安全生产责任，强化安全生产措施，确保安全生产无事故。12月5日至6日，地调局探矿工程所检查组对所部机关、良乡基地、周口店基地、八家嘉园单身职工宿舍、对外出租房屋开展了防火消防专项安全检查。

12月5日，检查组前往八家嘉园单身职工宿舍进行防火消防专项检查，检查内容包括燃气管网、电线插座完好情况、违规使用大功率电器情况、堆放杂物情况、屋内设施完好情况等。随后前往出租房屋进行防火消防专项检查，对其进行安全生产和防火消防教育，检查其用火用电情况、消防通道、安全出口、消防器材是否年检、有无违章设置员工宿舍等。

12月6日，检查组前往良乡基地、周口店基地对冬季防火消防情况（森林防火、消防器材、边坡稳固等情况）、安保值班情况、用电用水设施维护及安全制度落实情况、成品库原料库等重要部位安全防护情况、车间工人宿舍安全管理情况、基地基本生活设施完好情况、食堂餐饮卫生情况、车间安全生产措施落实情况、实验室安全制度落实情况、施工现场安全管理情况进行了全面检查。

通过为期两天的防火消防专项检查发现，八家嘉园单身职工宿舍个别房间杂物堆积严重，厨房地面及燃气设备清洁维护不及时。对外出租房屋电表箱存在电线拥挤问题，已经提醒商户整改。周口店基地车间有个别工人在车间作业时未带安全防护，存放氧气瓶库房未安装防护栏、防爆开关、防暴灯；锅炉房北侧水房老旧电机拆除不及时，水房内部脏乱，水箱进水处未密闭等问题。

检查组要求，指出的问题要立即整改，各项制度要坚决落实，安全管理人员要起到示范作用，严格要求自己，带动周围职工自觉做好安全生产工作，确保安全生产无事故。

2017年10月9日-13日，由中国分析测试协会主办的第十七届北京分析测试学术报告会暨展览会(BCEIA 2017)在北京国家会议中心盛大举办。地调局实验测试中心负责承担的《波谱-能谱复合型X射线荧光光谱仪的研发与产业化》（项目编号2012YQ050076）研发团队受邀参加了此次展览会设置的第二届国家重大科学仪器设备开发专项阶段成果展，并受到广泛关注。

研发团队本次主要展出的仪器是“CNX-808WE型波谱-能谱复合型X射线荧光光谱仪”及核心关键部件“HYY-G 60/100型大功率高频高压发生器”，该套仪器是实验测试中心2012年牵头承担的国家重大科学仪器设备开发专项阶段成果，既体现了波谱和能谱的特点，又扩展了X射线荧光光谱仪的分析领域，是集波谱、能谱、元素分布分析（三项分析功能）于一身，搭建了从厘米级总体分析到毫米级分布分析的桥梁。具有制样简单、分析精度高、准确度好、成本低、相对环保、能同时对多元素快速分析等优点，能满足环境与地质调查、钢铁、建材、矿山、新材料等分析领域的需要。

展会期间，实验测试中心展台多次受到科学院/工程院院士、国家科技部、中国分析测试协会领导以及国内外专家学者的驻足关注，并提出了很多关于创新性研究和产业化开发的相关话题，项目研发团队负责人给予了详细解答，并进行了深入交流。

 

 

 

“锂”从山中来，仗剑走天涯

 邓伟 李成秀 冀成庆 徐莺 周雄

1.“锂”的家族群

1）锂（Li）

锂的克拉克值为30ppm，是较分散而又广泛分布的元素，主要在岩浆结晶作用的晚期阶段富集在伟晶岩中；花岗岩中含量最高，其次是碱性岩。矿床中经常与铍、铷、铯、钽等有益元素共生。

目前，已知含锂的矿物有150多种，呈独立矿物形式的有30多种，主要工业锂矿物有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石、铁锂云母等。川西稀有金属矿集区中的锂资源基本以锂辉石形式产出。

锂辉石，化学成分LiAl[Si2O6]。一般Li2O含量7%左右；晶体呈柱状、板状、针状，颜色可呈无色、灰白、淡紫、淡绿、淡黄、宝石绿色；条痕白色；摩式硬度6.5-7；比重3.03-3.22。

含锂矿物特征

2）铍（Be）

铍的克拉克值为6ppm，为显著的亲石元素。在花岗岩及霞石正长岩中的含量较高，在岩浆分异过程中富集于岩浆残液中，经常固结集中在岩石圈最上部，在地壳深部含量减少。

世界上已发现的铍矿物和含铍矿物有60多种，常见的矿物约有40多种，主要的工业矿物有绿柱石、硅铍石（似晶石）、羟硅铍石、金绿宝石（铍尖晶石）和日光榴石。

绿柱石，化学成分Be3Al2[Si6O18]，一般BeO含量13%左右；晶体一般呈柱状，呈绿色、黄色、浅蓝色、红色；条痕白色；玻璃光泽或树脂光泽；性脆；硬度7.5-8；比重2.65-2.91。

含铍矿物

3）铌（Nb）和钽（Ta）

铌和钽的原子构造类似，因此，两者在物理化学性质、地球化学性质及矿物学性质方面都很相近。铌、钽经常共生，在岩石和绝大多数矿物中铌和钽的含量此消彼长。在成因上与碱性岩有关的矿物中铌相对富集，与花岗岩有关的矿物中钽相对富集。

铌在地壳中的丰度为3.2ppm，钽的丰度为2.4ppm。由于铌、钽的地球化学迁移行为不同，铌开始早、收敛晚，钽主要富集于晚期。所以铌矿物种类多，分布广；而钽的变种少，分布不广。目前，已知的铌、钽矿物和含铌、钽矿物有130多种，常见的有30多种。如铌铁矿-钽铁矿、钽铁矿、铋铁矿、褐钇铌矿、易解石、铌易解石、铌铁金红石、烧绿石、锰钽矿、重钽铁矿、黄钇钽矿、细晶石等。铌钽矿物基本呈黑-棕红色，半金属光泽、油脂光泽，少数为金刚光泽；比重大，因此可用重选方式得以富集；化学成分极为复杂。

含铌钽矿物

4）铷（Rb）和铯（Cs）

铷在地壳中的丰度为90ppm。目前没有发现铷的独立矿物，呈分散状态，常以类质同象混入物出现在含钾矿物中。工业来源主要从富含铷的锂、铍、钾的矿物中提取。如锂云母中含Rb2O3%、微斜长石（天河石）中含Rb2O0.3%、铯榴石中含微量铷等。

铯在地壳中的含量为20ppm。含铯的矿物有10多种，但铯的主要来源还是稀有金属伟晶岩中的铯榴石和锂云母。除此之外，铯还分散在其他矿物中，如绿柱石、黑云母、天河石和堇青石等。

含铷铯矿物

铯榴石，化学式Cs[AlSi2O6] nH2O。一般含Cs2O30%左右，晶体往往呈立方体、粒状及致密块状，无解理；颜色为无色、白色，有时带灰、粉红、浅紫等色颜色；性脆，硬度6.5-7；比重2.67-3.03。

2.“锂”从哪里来

1）传统矿山

在您印象中矿山是什么样的？答案也许是偏远、荒凉、破旧的厂房，艰苦的条件，又或许是漫天尘土、泥浆满地、污水四溢，像这样又或许是那样……

2）绿色矿山

随着时代的发展和绿色矿山建设的推进，如今的矿山早已不再是从前的样子。先进的设备、一流的技术、现代化的厂房，一座座“花园式”的矿山正拔地而起。清洁生产，循环用水，大家再也不用担心环境污染了！

3）“石头”变“电池”

石头是如何变为电池的呢？锂辉石矿经过采矿进入选矿厂，选矿厂采用物理方法分选出含锂矿物，含锂矿物经过冶金处理成为碳酸锂产品，再由产业部门深加工，最终脱胎换骨成为电池。

3.崭新“锂”程

1） 锂之应用——走入寻常百姓家，健康美好新生活

随着科技的快速迭代升级，锂在日常生活中的应用越来越常见。含丁基锂的橡胶轮胎更加耐用，寿命比原来提高了4倍以上，让驾车出行更加安心；锂动力电池驱动的新能源汽车逐渐进入普通家庭，成为城市代步、环保出行的首选之一；锂电池和其他锂产品在娱乐设备上也得到广泛应用，为我们的休闲娱乐生活开启了无限可能性；锂的应用在家中随处可见，它为我们提供了便捷舒适的智能生活。

厨房里，添加了锂的电磁炉面板等玻璃制品，可以使其变得更轻、更结实、更耐溶。锂盐可为蔬果进行“健康护理”，防止西红柿腐烂和小麦锈穗病，让人们吃得放心、吃得安心。锂在医学保健方面也有新的应用，不仅可以强身健体，还能防治疾病，是人体健康的“守护者”。国外研究发现，锂与阿尔茨海默病存在关联，一款为中老年市场打造的天然矿泉水“锂水”就此诞生。而锂的用途还在不断拓展中，从交通工具到健康护理，锂的应用遍布我们生活的每个角落，改写了每一个人的生活方式。

新世纪崭新的“锂”程指日可待。

2） 铍之应用——让医疗成像、诊断和激光医学走到科技前端的金属材料

铍，是仅次于锂的轻金属，主要是以铍铜合金和铍金属的形式广泛应用于航空、医学等领域，是新兴产业发展必需的战略性矿产资源。目前，世界上只有美国、中国、俄罗斯等国具有工业规模的从铍矿石开采、提取冶金，到铍金属及合金加工的完整铍工业体系。

①提高X射线成像效果

因为铍金属既可以稳定地处理高温阻抗，又可以实现对X射线的高度透明，铍箔在医疗和科研X射线设备当中已经使用了很长时间。铍箔作为窗口来穿透聚焦的X射线，同时可以保持X射线发生管那一侧的真空环境。

②使低辐射成为可能

铍箔仍是CT扫描和乳腺X射线成像等高分辨率医学成像设备中必不可少的材料。在新一代乳腺癌X射线成像设备中使用低辐射扫描可以得到更精细的肿瘤分辨率，使许多早期可治疗阶段的乳腺癌被及时发现，治愈乳腺癌成为可能。

③改善X射线光管强度和稳定性

作为成像技术的前端科技，铍持续为满足X射线光管高强度、稳定性、抗高温、X射线穿透率等性能要求。

④光学激光器的小型化

使用氧化铍的医学激光器可以帮助眼科医生为数百万患者恢复或改善视力。具有高导热、高强度、介电性能的氧化铍是唯一能控制微小高功率气体激光器的材料。

⑤简化外科手术

铜铍连接器将精确的电信号传送到精密手术器械和最新的非侵入性外科技术的监测装置当中。这种技术减少了对病人的创伤和感染风险，同时加快了愈合和恢复的过程。

⑥分析血液

铍还用于分析HIV和其他疾病的血液分析设备部件当中，给医生和病人提供所需的精确性和可靠性数据。

3） 铌之新应用——冉冉升起的电子材料之星

铌行业全球市场集中度非常高，目前全球最大的铌矿企业是巴西矿冶公司(CBMN)，占据全球市场80%-85%的产量，主要从事铌产品的开发、工业化和商业化运营，是世界上唯一一家可以生产全系列铌产品(包括标准铌铁、特殊牌号铌铁、真空铌铁、真空镍铌、铌金属和五氧化二铌)的企业，对铌价格的走势具有较强的影响力，控制着全球铌产品扩产计划的进度。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料之一。

2019年，材料领域国际顶级期刊《自然材料》发表了复旦大学修发贤团队的最新研究论文《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》。文章显示制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料——砷化铌纳米带，电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。此次制备出的材料砷化铌纳米带的电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。业内表示，导电材料是电子工业的基础，现在最主要的材料是铜，已经大规模运用于晶体管的互连导线。

4）钽之新应用——人体“亲金属”的神奇医学材料

钽作为一种金属材料，具有优异的力学性能和抗疲劳特性，因此被广泛应用于医学领域，尤其是在骨科领域。它可以替代人体骨组织，起到承重作用，目前已在临床取得显著疗效。钽金属材料在与人体组织结合时，具有强度、生物相容性和稳定性等优点。因此，它比传统金属材料的人工置入物更具有优势，在医学领域的发展前景十分广泛。

研究和临床应用表明，多孔钽金属具有比金属钛和钛合金更好的骨融合和骨传导性能，运用钽金属材料制作的仿生骨骨组织长入良好，骨性生物固定优良。未来，利用3D打印高致密度和高力学性能钽金属核心技术，将为我国在高端骨科植入物、医疗器械和难熔金属工业部件发展领域做出积极的贡献。

不仅如此，将钽金属与其他金属材料结合应用在临床医学中也取得了十分重要的突破。很多金属材料因其独特的性能可用于医学领域，但是由于缺乏生物相容性，不能将其优点很好地应用在临床。为此，科研人员想到将耐腐蚀性强且稳定的钽金属涂覆在这些金属材料的表面，使那些有独特性能但原先忌于低生物相容性而不能用于临床的金属材料重新用于临床，并取得显著疗效。

5）铷之应用——超视距精确授时，极佳光电传感器件制造

全球独立铷矿床非常少，下游应用供应链受限，已成为全球对该元素发展的约束要素。铷是自然界一种最大光电效应的稀有分散元素，其合成材料在智能制造中逐渐开始发力。

铷因其极佳的光电效应，在光电管、红外辐射仪表、太阳能光电池等器件制造方面均实现了重大革命性变革。据外媒报道，太阳能电池在通往最高效率的道路上正在不断改进中。德国国家可再生能源实验室研究人员开发了一种新的太阳能电池，为了改善用于吸收可见光的钙钛矿与用于吸收红外线的铜、铟、镓和硒的混合物两层之间的接触，研究小组在它们之间添加了一层铷原子，团队让电池的峰值效率达到24.16%。

铷基设备材料精准计时功能助力集群医用设备同步获取精确时间信号。近年来，基于星载铷钟开发的网络同步时间服务器在国内卫生部门得到良好的推广，为医院提供标准的网络时间统计信息服务，也为局部辐射区域近万台网络客户端提供精度小于5毫秒的时间同步服务器，较大程度地改善了全区医疗机构网络系统，包括：医护人员的办公PC及医疗设备、走廊、大堂子钟系统等授时操作的统一性，充分实现了大数量集群精确医疗设备同步作业中时间的精准性保障。

铷基量子传感器有望用于诊断房颤。心房颤动（AF）是一种导致心率异常的疾病，发作时心脏中传导的电生理信号易出现紊乱行为。目前，常规用于检测房颤的心电图受到灵敏度、时间等诸多限制。据一项发表于《应用物理学快报》的研究，科学家利用原子磁强计，通过基于铷的量子传感器接受信号，成功对导电率与生物组织相近的溶液进行电磁感应成像，可测出高导电性的区域。这项技术实现了非屏蔽环境下的小体积成像，且灵敏度较传统技术提高了50倍，为房颤的快速临床诊断带来了希望。

固体废弃物如何变身宝藏？

邓杰 邓善芝

几个世纪以来，人类社会的快速发展基于对自然资源的使用与消耗。尤其是第三次工业革命以后，生物科技与产业革命的迅速发展，使人们对能源和矿石的需求量激增。同时，为满足迅速增长的社会需求，各行各业纷纷扩能扩产。2012年，国际民间组织“全球足迹网络”（GFN）及英国智库“新经济基金会”提出“地球生态超载日”的概念。“地球生态超载日”是指地球当天进入了本年度生态赤字状态，已用完了地球本年度可再生的自然资源总量。据测算，约从1970年起，人类对自然的索取开始超越地球生态的临界点。从过去数十年来看，几乎每隔10年这一天的到来就会提前1个月。

资源过度开采和废弃物的无节制排放，造成越来越严重的生态环境问题。人类用碧海蓝天换来了现代社会的方便快捷和科技的快速发展。随着人们经济水平的提高以及对自身健康的重视，环境的重要性被越来越多的人认识。如何在保障人类需求的前提下，尽可能保护和改善环境，寻求资源环境和谐发展的解决方案，成为时下人们关注的重点。为节约资源、提高现有资源的利用率，资源综合利用的概念逐渐被人们所熟知。

在资源开发利用及使用消费过程中，不可避免会产生伴生矿石、围岩及选矿尾矿等，比如钨矿中伴生的铜、铅、锌等含有稀有分散元素的矿物，氧化矿中的碳酸盐和硅酸盐类脉石、有机物生产中产生的废水、生活中的废旧金属和电池等，这些生产和生活废弃物中含有大量的有价金属、有机及无机盐类矿物质资源，将其直接排放到环境中，不仅会造成大量的宝贵资源白白流失，还会影响耕地质量、污染空气和水源，破坏生态环境。在资源开发利用和消费过程中，针对这些伴生矿物资源和生产生活中的废弃物开展回收利用，使其重新资源化，从而最大限度地实现现有资源的高效利用，可以称之为资源的综合利用。

如何实现资源的综合利用？现阶段，资源的综合利用主要从三方面开展：

一、在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用。

煤炭被人们誉为“黑色的金子”“工业的粮食”，它是18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤矸石是与煤伴生的一种含煤高岭土，过去采煤过程中产生的大量煤矸石一直被作为大宗固体废弃物堆放在煤矿周围。正如犹太经典《塔木德》中所说：“世上没有废物，只是放错了地方。”煤的伴生矿——煤矸石也是如此。煤矸石综合利用的途径很多，除了传统的利用途径，如回填煤矿采空区、铺路、土壤改良、做建筑材料和发电等。最新研究表明，煤矸石还可以作为下游精细加工业的原料。如，煤矸石经处理后可以作为橡胶填料，获得与炭黑相当的补强效果；还可以制备聚硅酸铝铁，用于处理造纸综合废水等；此外，煤矸石可以用于陶瓷、耐火材料、橡胶工业、涂料、塑料、4A分子筛、铝硅铁合金等十多个行业。

二、对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用。

除矿石中的伴生资源外，矿石资源生产加工过程中还会产生大量的废弃物资源。以铜矿尾矿为例，研究表明，铜尾矿中除了可以回收有价金属元素铜之外，还可以回收非金属组分石榴子石、硅灰石等，并将剩余部分作为植物培养基等原料进行利用，实现铜尾矿的减量化和资源化。部分有色金属尾矿的主要成分为SiO2，且包含大量钙、镁等元素的氧化物，和市场上普遍运用的建筑材料的化学组成非常相似。尾矿用作建筑材料时加工方式比较简洁，能够有效解决成本和能耗问题。

三、对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

除开展矿山资源的综合利用之外，再生资源回收利用也是开展资源综合利用的重要方面。发展再生资源回收行业可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节，大量减少污染排放和能源消耗，也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。中国是全球公认的制造业大国，然而近些年随着人口红利日益消失，以及环保成本的不断抬升，我国资源的对外依存度逐渐走高。在此背景下，大力发展再生资源回收利用产业，具有积极重要的战略性意义。

现阶段，资源环境和谐发展之路仍然崎岖且漫长，人类需要开展更多的探索与实践。相信在不久的未来，资源综合利用方法和途径会越来越多，资源环境和谐发展之路必将越来越顺利。

带你了解这朵“云”——地质云

戴新宇

“地质云1.0”闪亮登场，魅力初现

“地质云”是自然资源部中国地质调查局主持研发的一套综合性地质信息服务系统，集地质调查、管理、共享、服务四大功能于一身，面向社会公众、地质调查技术人员、地学科研机构、政府部门提供丰富的各类地质信息服务。经过“地质云”研究开发团队艰辛付出，2017年11月6日，“地质云1.0”闪亮登场，迈出了“地质云”建设三步走的第一步。

“地质云1.0”刚上线运行，就受到地质调查科技工作者的青睐，局系统内外正式用户达4000多人，日均访问量突破6000次，在地质调查管理和应急事件服务上体现出精准、快捷的特点。例如，在2017年11月18日西藏林芝市米林县发生6.9级地震后，“地质云”首次启动了应急服务工作机制，在2小时内线下完成震区地质图数据制作，仅用10小时就为应急救灾在线提供了震区区域地质图、国家地质资料馆藏涉及震区的地质资料，以及林芝地区卫星遥感影像图、震中300公里范围地质钻孔、林芝专题地质文献库等系列地质信息产品。毫无疑问，“地质云1.0”实现了地质调查数据共享破冰，为75个国家核心地质数据库的互联共享和2382个信息产品提供社会化服务。

“地质云2.0”华丽转身，飒爽英姿

在2018年10月18日召开的中国国际矿业大会上，“地质云2.0”宣布正式上线，完成“地质云1.0”云上数据资源和系统功能的全面升级，完成手机版地质云APP国家地质大数据共享服务平台研发，通过数据资源整合和信息系统集成，全面提升地质调查数据采集、汇聚、处理、分析、共享与服务能力，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力，及时、有效地满足政府部门、行业用户、社会公众等各类用户对地质信息的多元需求，以信息化带动地质调查现代化。

“地质云3.0”鲲鹏展翅，大展宏图

“地质云”建设三步走设想2020年上线运行“地质云3.0”。为此，地质云研发团队的科研人员做足了功课，全力以赴助推云平台、大数据、智能化“三位一体”建设应用迈上新台阶，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力支撑，建成分布式地质大数据中心，并在以下九个方面提供全方位综合地质服务：

一是升级完善“在线化”调查系统、研发升级重要专业应用系统，初步实现在线化调查，构建立体式地质信息感知体系。二是显著扩大中大比例尺实体数据共享资源，精准开发地质信息系列产品，提供地质信息专题服务，提升“地质云”服务门户访问便捷性，加快构建地质信息共建共享云生态，基本实现在线化服务，显著扩大地质信息线上共享服务规模。三是升级地质调查业务管理系统，完善地质调查业务管理大数据辅助决策系统，强化在线化管理，支撑地质调查业务管理高效运行。四是推行地质调查在线化办公，支撑远程办公、便捷办公。五是通过攻关实现智能区调矿调、智能识别、智能管理、智能数据搜索引擎等智能地质调查技术突破，示范构建智能化工作模式。六是建立完善地球科学“一张图”大数据体系，更新维护国家核心地质数据库。七是采取优化地质调查网络、规范化运维“地质云”节点体系、加强网络安全建设等措施，建实地质调查基础设施与网络安全体系，保障安全稳定运行。八是完善地质调查信息化制度标准体系，支撑自然资源信息化建设。九是加强信息化人才队伍建设与国际合作，提升中国地质调查局在国内外的影响力。

这就是中国地质调查局功能强大的地质云（Geocloud）！神奇的地质云（Geocloud）！

 

 

2019年1月19日，在新春佳节即将来临之际，自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所相关负责人带队赴广西桂林市灌阳县慰问仍工作在野外的勘探项目组人员，灌阳县委书记周春涌、副县长蒋红斌陪同慰问。

为了让湘江战役灌阳新圩阻击战酒海井牺牲的红军烈士入土为安，灌阳县委县政府于2017年8月启动了烈士遗骸勘探打捞工作。由于酒海井下地下河管道被垃圾堵住，影响了抽水和打捞工作。为了查明地下河管道的发育情况，灌阳县委县政府邀请岩溶所物探人员前往开展勘探工作。

慰问组深入野外，详细听取了项目组采用大功率充电法、高密度电阻率法、微动法及ultra pluseEKKO 地质雷达法进行野外数据采集情况。要求项目组发挥岩溶地质物理探测专业技术优势，为烈士遗骸的打捞提供理论依据，以纪念红军的长征精神，告慰九泉之下的红军烈士。叮嘱项目组在野外工作期间一定要确保安全，注意防寒保暖，并为项目组送上了慰问品。

灌阳县委书记周春涌对岩溶所给予的工作支持表示感谢，希望项目组能尽快查明地下河发育情况，让英雄烈士早日回家。

岩溶所工会主席，党委办公室、办公室等部门负责同志，以及灌阳县民政局、新圩镇领导参加慰问。