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    时值第48个世界地球日活动周,地质调查科普网站正式上线运行。该网站是国内地学领域第一个以地质科学普及为主要功能的门户网站,网站内容集地质科普知识、地质成果科普化信息宣传、重大科技新闻和地质知识应用为一体,成为中国地质调查局服务职能的重要延伸,有利于进一步扩大地质行业的社会影响力。

    一、 地质调查科普网应时上线

    地质调查科普网是由地调局办公室、科外部主管,地调局地学文献中心开发运维的成果、知识和资讯平台,地学文献中心履行地调局科普办公室职能的主要工作内容。

    1. 地质调查科普的迫切需求

    “科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置”。科普已经成为一项重要的国家战略。

    地质调查事业是国民经济产业链的上游行业,是社会发展的基础,不仅容纳了影响国民经济多个部门的地质知识体系,也孕育地质旅游、宝玉石等地质文化,孕育了“三光荣”、“四特别”等甘为人梯、无私奉献的优良行业精神。但当前,科技人员对地质科学普及对地质调查工作的重要性认识不到位,还没有认识到地质科普是地质调查工作的另一块重要阵地,对扩大地质工作的社会影响力,在材料、环保、城镇建设、居民消费等方面服务国民经济发展发挥着举足轻重的作用。

    中国地质调查局作为国家公益性事业单位,在国家经济建设、城市建设、生态文明建设、预防地质灾害、减少人身和财产损失、认识地球和探索宇宙奥秘等方面发挥着重要作用,取得了一系列突破性科技成果。但是,科普和科技并未两翼齐飞。地质科普工作还不能满足社会公众的需求,也没能发挥让公众了解科技成果的作用。因此,地质调查工作迫切需要一个向社会传播地质知识、展示行业成果和文化魅力的有效平台。

    2. 网站定位

    贯彻2016年全国科技创新大会、国土资源系统科技创新大会、中国地质调查局科技创新大会精神,落实《中国地质调查局“十三五”科技创新发展规划》,依托地质百年知识积淀和地质调查科技成果,汇聚科普资源,聚焦青少年、城镇乡劳动者、公务员和领导干部三大群体需求,从科普产品、科普活动、成果展示、信息交流等方面建设差异化的地质学科传播体系,基本满足社会公众对地质调查科学知识、技术水平和成果应用等方面的知识需求。

    1.科普资源集成平台。在互联网、大数据、自媒体等信息环境下,网络平台成为最重要的科学传播平台,地质调查科普网要发挥地质领域科普产品、资讯、知识应用信息集成作用。

    2.地质行业对外展示的窗口。通过网站将地质行业的知识体系、重要工作进展科普化表述、地质人物、地质故事有体系的呈现给社会公众,成为展示地质行业的特点、成绩和文化魅力的窗口。

    3.实施差异化精准科普服务的产品集群和素材库。在泛知识环境和自媒体时代,瞄准特定群体、社群的科普成为一种大趋势,但是万变不离其宗,传播永远离不开科普知识素材,科普网在加强科普素材的集成加工的同时,加大自媒体环境下的应用建设,开发针对不同社群的APP、微信号、互动游戏等。

    二、 地质调查科普网栏目特点

    地质调查科普网启用全新的主题设置进行构架设计,凸显地学知识生活化、地质科普差异化设计理念。网站整体以“地调科技成果宣传”为主线,用科普化的视角和语言展现地质调查科技成果。

    1. 资讯信息快速通道

    采用实时抓取技术,及时获取国内外地质行业和地调局各单位的最新资讯信息,通过审核后在相关资讯类别中展示。

    2.地质行业的知识窗口

    根据公众地质地质知识不同层次的需求特点,做成不同类型的知识产品:科普专题、地质百科、工具书、政策解读、知识搜索,热点知识展示在科普专题栏目,普通地质知识通过地质百科、工具书、政策解读、知识搜索及地质图片库为公众服务。

    3.地质调查科普展示-科普产品系列栏目

    集合图集、名师讲堂、科普作品等资源,展示地调局系统具有地学特色的原创科普作品。同时通过成果提交和在线投稿窗口,为各计划、工程和项目组提供国家地学类重点项目科普成果汇交和科普征文提交和集中展示提供平台和相应服务。

    4.通俗化的地质调查成果——重大进展

    围绕地质调查工作的六大服务领域,汇聚热点信息,以网页专题形式及时展示十大计划的科普目标和阶段性成果;展现地质调查工作的过程性和连续性。

    5.地质行业形象的专题窗口:文苑史话系列

    围绕地质学史、地质奇闻、工作故事,就科学奇闻、机构变迁、历史故事、人物事迹、学科发展演化等,设计地质趣闻、地调那些事、地质人三个专题栏目,从行业形象、地质精神、地质文化等方面展现地质事业的发展历程和文化特质。内容既有丁文江、李四光等行业典范事迹,也有普通地质人的吊丝情怀,亦有地质工作中奇妙发现。

    三、 地质调查科普网运维设想

    在后续的开发运维中,地质调查科普网坚持科学普及与科技创新两翼齐飞的原则,结合《中国地质调查局“十三五”科技创新发展规划》,推动技术创新与科学普及互动发展。一是坚持面向科技前沿、经济建设主战场和国家重大需求的原则,通过“三深”等地质高科技的知识普及,提升公众在主要科技领域的知识素养;二是坚持地质科技成果科普化原则,加大地质调查项目科普成果的集成、开发,积极服务地质调查成果转化和传播,扩大地质工作的社会影响力;第三加大面向特定群体的公共微信号、APP应用互动游戏等差异化科普应用开发,发挥科普平台的信息集成和服务应用的作用;第四是加大地质调查科普网与科普中国、科学大院、果壳、央视科技等科普平台的交流合作,提升地质调查科普网的社会影响力。

    地学文献中心将致力于科技创新和科学普及深度融合的一体化服务平台建设,力争把地质调查科普网打造成为地调局科技成果普适化宣传和推广应用的窗口。

     

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    地质调查科普网首页

     

    地质调查科普网文苑史话栏目展示

     

    地质调查科普网在地调局网站上的位置图

     
    地质调查科普网站正式上线

    11月16日,中国地质调查局郑州综合利用所召开全所职工大会,学习传达党的十八届六中全会精神和河南省十次党代会精神。所领导班子成员、全所职工共80余人参加了此次会议。郑州综合利用所所长冯安生主持会议。

    会上,党委书记、所长冯安生、党委副书记、纪委书记杨绍文先后带领参会人员共同学习了《中国共产党第十八届中央委员会第六次全体会议公报》、人民日报社论《坚定不移推进全面从严治党》和《认真学习贯彻省十代会精神》有关内容。

    会议指出,党的十八届六中全会是在中国共产党成立95周年、红军长征胜利80周年的历史节点,在全面深化改革、决胜全面建成小康社会的关键时刻召开的一次重要会议。这次全会明确了习近平总书记的核心地位、正式提出“以习近平同志为核心的党中央”,对维护党中央权威、维护党的团结和集中统一领导,对全党全军全国各族人民更好凝聚力量抓住机遇、战胜挑战,对全党团结一心、不忘初心、继续前进,对保证党和国家兴旺发达、长治久安,具有十分重大而深远的意义。省十次党代会是在党的十八届六中全会胜利闭幕、加快中原崛起、河南振兴富民强省进入关键时期召开的一次十分重要的会议。

    会议强调,全体职工要把学习宣传贯彻落实十八届六中全会精神和省十次党代会精神作为当前和今后一个时期研究所的一项重大政治任务。要切实增强政治意识、大局意识、核心意识、看齐意识,以高度的政治自觉和行动自觉,坚决维护习近平总书记的领导核心地位,确保始终与以习近平同志为核心的党中央保持高度一致。要认真学习贯彻全会通过的《准则》和《条例》,把加强和规范党内政治生活作为全面从严治党的根本性基础工作,把强化党内监督作为全面从严治党的重要保障,切实履行好党委主体责任和纪委监督责任,推动全面从严治党各项要求落到实处、取得实效。

    会议要求,各支部要把学习六中全会精神和省十次党代会精神作为加强理论武装的重要任务,纳入“两学一做”学习教育范围,制定学习计划和方案,推动支部党员、干部全面准确掌握会议精神。要把学习六中全会精神、省十次党代会精神与推动研究所各项工作放在同等重要的地位抓紧抓好,抓出实效。

     

    郑州综合利用所学习传达十八届六中全会精神

    一、背景

    (一)国际发展动向

    基于20世纪科学技术的迅猛发展,人类活动已经扩展到世界各个角落,实现全球合作、促进全球发展逐步成为各国的共识。全球范围内的发展中国家和发达国家在享受全球发展带来巨大收益的同时,也付出了资源、环境以及社会方面的高昂代价。人类生产活动不仅在全球范围内破坏着自身赖以生存的生态环境,同时由于过度开发,人类赖以发展的自然资源也正以惊人的速度减少。联合国给出的《千年生态系统评估》(2005年)报告指出:“由于人类活动的干预,2/3支持地球生命系统运转的自然资源已被严重破坏,几近耗光。人类赖以生存的生态系统有60%处于不断退化状态,支持能力正在减弱。未来50年内,这种退化也许还将继续。”随后,世界自然基金会(WWF)的《地球生命力报告(2008年)》针对人类对自然资源需求的生态足迹,指出“人类对自然资源的需求超出了地球承载力的近1/3。美国和中国的国家生态足迹最大,各消耗约21%的全球生物承载力。美国人均生态足迹量9.4全球公顷,可覆盖4.5个地球;中国人均生态足迹量2.1全球公顷,覆盖1个地球。”而据《中国生态足迹报告(2008)》,2003年中国人均生态足迹量1.6全球公顷,低于2.2全球公顷的全球平均生态足迹。有关度量指标除生态足迹(人类需求)、生命地球指数(自然状况)外,还有碳足迹、水足迹。一些发达国家已形成“经济(Economy)-能源(Energy)-环境(Environment)”协调发展的“3E”模式,而2009年的达沃斯论坛传出了“水资源破产”的预警。

    (二)我国中长期经济、社会发展的趋势预测

    在发展的大潮席卷全球的同时,我国经济社会发展遭遇了前所未有的契机与巨大的挑战。1970年以来,世界人口增长近60%,耕地、草地面积相对稳定,基于灌溉、化肥的农业增产,与人口增长相对平衡。与此同时,中国耕地数量历经20世纪80年代缓慢减少和1999~2003年迅速减少两个阶段后,进入基本受控状态。据相关数据统计,21世纪上半叶世界人口将增长70%,而人均耕地、草地面积将会减少;日益增长的人口与持续减少的耕地、草地之间的矛盾依靠先进的农业科学技术可得到缓解,人地关系预计不会到达崩溃的程度。虽然中国对改善目前形势、确保更好的发展有充分的信心,但形势依然严峻。世界银行公布的一份《解决中国的水稀缺》(2009年)的报告中列举中国“每年有约250亿立方米的水因受污染而不能使用,有240亿立方米的地下水被超采,水危机导致的经济损失占GDP的2.3%,不容忽视”(我国水利部公布的地下水超采数据为120亿立方米/年),由此可见我国保证资源可持续利用的任重道远。

    (三)国家当前和近期需要

    国家发改委2008年做出的关于《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》实施中期情况的报告中,提出“十一五”后两年难以有效解决的全局性、战略性重大问题:①能源资源利用问题。②生态环境保护问题。③空间开发结构优化问题。④粮食安全保障问题。⑤城镇化健康发展问题。⑥人力资源开发问题等。并要求及早谋划好与之相关的“十二五”时期发展战略。这6个问题同时也是6个前瞻性研究题目,而前5项均与国土资源和国土空间的调控有关。

    从长远看,国土资源和空间战略目标将以可持续性、生态化、低碳化、信息化、全球化为依归。

    (四)经济与矿产资源全球化、区域化

    随着世界经济或结束剧烈震荡进入缓慢复苏期,包括矿产资源全球化在内的经济全球化已成为当今世界不可逆转的发展趋势,各国的市场化改革与经济结构调整此起彼应,各国展开抢占下一轮发展经济制高点的竞争愈益激烈。在2009年全球经济复苏的曙光出现时,“后危机时代”世界经济的新格局正在形成。作为全球经济复苏的“主推手”——中国在世界经济舞台上的角色也在悄然发生变化。APEC作为亚太区域经济合作论坛起着对话和交流的作用,中国-东盟自由贸易区(CAFTA)即将面世,同时与南盟(SAARC)的区域合作开始提上日程,东北亚的中日韩自由贸易区的进程要慢一些,上海合作组织(SCO)则以地区安全为重心,并进一步深化区域经济合作。

    (五)国土安全隐患

    在经受全球发展冲击而引发资源、环境的国际纠纷不断的同时,我国的国土资源和空间由于历史、自然等原因也面临重大安全隐患。中印边界问题由来已久,印度除侵占我国藏南部分领土并设立所谓“阿鲁纳恰尔邦”外,还觊觎南疆阿克赛钦地区;国外和新疆的“东土耳其斯坦”分裂势力和恐怖组织妄图将新疆从中国分离出去;我国管辖海域近一半与邻国有争议,南海“九段线”虚多实少,主权深受侵蚀;钓鱼岛的主权争议,与那国岛、冲之鸟礁的军事开发问题都对我国东海海疆构成挑战。此外,自然灾害频发、生态环境破坏、资源衰退和骤减、国际金融抢滩我国资源开发等也成为国土资源安全的胁迫因素。

    二、起点

    (一)我国快速工业化、城镇化

    改革开放以来,随着我国工业化的快速发展,城镇化水平也逐年提高。2008年我国的GDP总值达到30万亿元(相当于4.3万亿美元),成为世界第三大经济体,而人均GDP 仅3266美元,只及世界中等偏下收入水平,国土经济密度以倍数增长;工业化率达48.6%,正处在工业化中期、以传统工业为主的产业结构,遭遇资源“瓶颈”;城镇化率只及45.7%,低于世界平均水平,城市群规划建设开始提上议事日程;市场化程度达60%,已超过市场经济临界水平;国际化程度,我国已全方位对外开放,深度融入全球经济一体化;科技创新能力居发展中国家前列,总的仍处于世界中等水平。据世界经济论坛2009年9月公布《2009~2010全球竞争力报告》,中国(大陆)列全球第29位(比2008年晋级1位),继续领跑“金砖四国”。作为人口、经济总量“双庞大”、结构复杂、非均衡性突出的发展中大国,中国积极参与国际竞争,如应对得当,有可能继续保持上升势头。

    (二)对国土开发程度与资源、环境承载力的不同估计

    1.综合评估:总体上尚未超载,西北和北方部分地区超载

    据中国21世纪议程管理中心编著的《发展的基础——中国可持续发展的资源、生态基础评价》(2003年),中国“水资源和水环境的人口承载力在15亿~18亿人之间,但将从南到北大规模转移;而土地对食物的承载能力略有盈余,在未来50年内都不会超出其边界;能源与矿产资源供需失衡的形势将更加严峻,10亿吨燃煤造成的污染已接近环境的承受极限,6种大宗矿产(铁、锰、铬铁矿、铜、铝、钾盐)现已供不应求。”而《中国工业发展报告——资源与环境约束下的中国工业发展》(2005年)认为:“中国经济增长越来越接近于资源和环境条件的约束边界。”《中国至2050年区域科技发展路线图》(2009年)把“资源环境承载力已接近饱和”列为4个基本国情之一。

    就人口发展与资源承载能力而言,《国家人口发展战略研究报告》(2008年)指出,中国人口发展总体上没有超越自然资源承载能力,但是局部地区和部分资源已出现资源紧张和供需失衡现象。现有的经济发展规模和人口数量均在水土资源承载力范围之内,但区域之间极不平衡,西北部和北方部分地区超载严重。

    2.分区域评估

    1)海岸带开发不足。海岸带是连接陆地与海洋的纽带,是开发海洋资源、发展海洋经济的依托。我国拥有1.8万多千米的大陆海岸线,海岸带面积达38万平方千米,约相当于沿海省(区、市)面积的1/4。专家指出,我国沿海诸省(区、市)每1000平方千米陆域的海岸线资源量,基本上与欧洲主要国家和美国处于同一水平上,但开发程度却远比那些经济发达国家为低。

    2)沿海地区局部已过度开发。在自然条件较好的东部沿海地区过度开发严重,珠三角9市土地开发强度15.9%,超过了日本三大都市圈,也超过国土面积相当的荷兰;包括安徽在内的环长三角地区,国土面积(约34万~35万平方千米)与德国、日本相当或相近,开发强度(约15%~16%)超过德国(12.8%)、日本(15.0%)。海洋资源过度开发造成开发利用密度高、生态环境退化严重的局面,需要实行绿色保护的海洋政策,解决可持续开发利用问题。(《2010~2020 中国海洋战略研究》,2009)

    3.分资源门类评估

    由于长期森林过伐、草地过牧、坡地滥垦、矿产乱采,超过限度,使我国的自然资源遭到不同程度的破坏,虽然近年施行了禁止乱砍滥伐、退耕还林、限制矿产开采等措施,我国的资源破坏现象有不同程度好转,总体上仍不乐观。

    我国超限开发的典型例子还包括近海水产过度捕捞,年产量峰值可达1400万吨,超限额75%,导致海洋生态系统和水产资源严重退化,产量减少,水产品个体变小。

    在水环境方面,水与环境超载,形势严峻。根据水利部2009年发布的最新数据,我国水资源总体上已经过度开发,其中黄河水资源利用率>60%,海河>98%,内陆河流域>40%。过度的开发,不仅威胁或损害河流健康,还使某些主要功能丧失。不少地方水环境开始退化,出现了水质恶化、地下水位下降、河湖干涸、湿地消失的现象,所有这些都是出现水危机的先兆。

    4.国土的粗放开发和资源、环境承载力评价

    中国当前正经历新一轮重化工业化及与其相克相生的“资源瓶颈”,资源除总量大、人均少外,在国土开发利用中的矛盾也很突出,总的资源开发强度与国土经济密度不对称,开发过程中的粗放、分散、重复、低效、退化等问题(表1)日久年深,有的积重难返。

    表1我国国土资源开发利用中的倾向性问题一览表

    人口基数大和粗放式强度开发加重了国土的负担,对人口、经济密集区的资源、环境承载力有必要做出科学评价。国家部署主体功能区规划,根据自然条件适宜性开发,控制开发强度,调整空间结构,也以资源环境承载能力为基本依据。关于环境承载力,“十五”后期由清华大学承担的宁波市环境承载力研究,从资源供给能力、环境纳污能力、人类支持能力3个角度来量化环境承载力,建立了评价指标体系。厦门大学对厦门海岸带也做了生态安全压力分析。资源、环境承载力评价的综合度更高,相应的难度也更大。对此,中国地质调查局在汶川地震灾后重建规划工作中有实战性演练,正组织“环渤海湾重点地区环境地质调查及脆弱性评价”项目,将扩及全国海岸带资源、环境承载力调查监测和风险评估,其重要性不言而喻。

    5.对国土面貌演变方向的两种预计

    基于当前国土资源的利用现状,对未来国土面貌演变方向有以下两种预计。

    1)从低收入转为中等收入国家的提升期是包括公共服务在内的现代服务业加速发展期、国土面貌向良性转变期,人均GDP 3000美元是对资源环境的边际压力的转折点。中国发展高层论坛2004年年会的总结讲话指出这一时期的6个基本特点:“消费结构升级,工业化进程加快,城市化速度上升,人口大量转移,国土面貌日新月异,社会财富迅速增加。”其中,“国土面貌日新月异”是良性预期。2005年,我国荒漠化和沙化土地面积实现中华人民共和国成立以来首次“双缩小”,“破坏大于治理”转为“破坏与治理相持”;2008年,电力弹性系数首次小于1(低于GDP增速),都顺应和促进这样的转变。

    2)《新一轮全国国土规划前期研究(中国地域空间、功能及发展)》综合报告(2006年),“第一章背景——剧烈变化的‘国土’”指出了我国国土开发和建设布局无序及空间失控态势的严重,包括:地域(空间)开发利用严重无序,建设用地过度扩张;许多地区资源环境压力过大,而支撑体系太弱;不少城市盲目攀比,贪大求洋,超前定位;一些快速发展地区环境状况令人担忧;生态退化问题依然严重,由此招致“国土安全和资源保障的危机”。这里所说的“剧烈变化”非“良性”一词所能道破。2009年9月《科技日报》关于“建设低碳城市”的对话栏目中有专家指出:“我们75%的地面水已经被污染,国土变得枯黄”,就是相应的写照。

    国土面貌是广域性土地利用/覆被变化(LUCC,全球变化的中枢和核心主题之一)的反映,尤以人口增长胁迫下的LUCC为甚。我们终需这样的系统观测和研究成果为基础给出说明。

    三、基点

    (一)大国土

    1.活动半径

    日本前首相田中角荣1972年为中日邦交正常化访华,在与毛泽东主席会谈时曾说:“一个民族的能力水平与活动半径成正比。”其着眼点在于国家的对外开放和国际化程度。

    一个国家的国土资源和空间管理及于领土、领空、领海和管辖海域(“准国土”或“国土化海域”),我们要上天、入地、下海,所要求的技术、工程和管理能力水平也与活动半径相关。

    “大国土”指现有国土全方位的内涵深化(包括系统化、整体化、聚合化、空间化)和管理(包括监督管理)到位:在国家层面上加强统筹协调,但不因“大国土”而扩张国土空间;在部门层面上加强内融外联,也不借以扩大职能范围。

    2.内涵假设

    “大国土”即广义的国土:一是国土资源与国土空间(或地域空间)的统一;二是自然国土与人文国土的统一;三是覆盖陆海、充斥立体空间的“三维国土”;四是统筹国内地球表里诸圈层的“多圈层国土”;五是宏观和中观层面上的“和合国土”。

    (1)国土资源与国土空间

    国土资源指土地、水、矿产、生物、海洋、大气等实体性资源,它们又占有各自的区位或地域,即空间性国土。而国土资源管理现状,既有重实体资源、轻空间的倾向,如把国土(空间)规划视同“国土资源规划”;也有重空间、轻实体资源的倾向,表现为土地管理的重数量、轻质量,区域地质调查的重陆轻海。

    在适当的地形地貌条件下,农业用地的耕作层、建设用地的工程持力层都是实体,农业、建筑业等活动先选址、后丈量,基本程序是由实体到空间;探矿权首先是带有虚拟性的“空间试用权”,而采矿权是资源的用益物权,矿业过程是由空间到实体。由此可见国土资源的实体性和空间性同等重要,不可分割。

    中国社会科学院黄皮书《2006年:全球政治与安全报告》认为,国家强弱更多取决于综合国力,其构成中科技力、人才力和信息力各占25%,自然资源和资本各占12.5%。自然资源的权重只占1/8,在当前阶段可能估低了,如果加上国土空间(区位)要素更要考虑提高。

    (2)自然国土与人文国土

    中国作为人口众多的文明古国,对国土垦殖和开发的历史悠久,但空间上极不均衡。开发强度,是指一个区域建设空间占该区域总面积的比例。作为发展中国家的中国,2008年全国平均开发强度达到3.48%,超出一度预计2010年达到3.23%的强度值很多,特别是东部沿海的一批城市已进入强度开发或超强开发,上海、无锡达到29%~30%,而东莞、深圳高达38%~40%,已臻于极限值,人工生态系统置换了自然生态系统。按照这样的发展速度,2020年全国开发强度达到3.91%的预计值也有可能被突破,国土人工化的趋势难以逆转。资源、资产、资本“三资合一”也是人文超过自然的国土。

    另据吴霁虹指出,在全球化背景下的信息社会中,不同于土地、劳动力和资本要素的知识、商业生态网络、组织流程等已成为创新活动的“新生产要素”,实现全球联系和思想交流的商业生态网络正成为新的“虚拟地产”。IBM 2008年的企业价值超过1577亿美元,然而其土地、建筑物、实验室等有形资产只占9.1%,基于空间和时间动态地创造价值的组织流程相当于“创新工厂”。由此可见,“人文国土”的未来发展具有很大的空间。

    (3)“三维”国土

    科技部2008年推出基础科学研究和前沿技术探索的“三深战略”,包括“深空(宇宙空间)”“深海(公海大洋基底)”“深蓝(信息安全)”三大纵深领域,“三深”没有“深陆”。在国土资源战略的“三维国土”构架中,“深”含“深陆”“深海”,它们同属岩石圈、水圈富于探索价值的人类未知领域;“空”首先是地面以上100~110千米的“领空”或“近空”,其次是外层的“深空”或“公空”(图1),概称“陆、海、空、深”。2009年9月,我国第一个集数据、软件于一体的三维地理空间信息系统——数字地球(中国)问世。

    图1“三维”国土示意图

    国土、资源、地质各有其自然演变和随人类社会农业、工业、科技革命的变异过程,并谋求可持续发展——时间维的过去、现在和未来。以46亿年计的地球历史可谓“深时”。这是“三深”向“四深”的发展。

    《浙江省信息化测绘体系建设发展战略》(2008年)首次提出了基于“时间维-对象维-方法维”的测绘体系概念模型,是对信息化测绘体系的基本构成与内涵的创新性探索,这也是“国土资源战略研究”吸收地方成果的一个范例。

    (4)“多圈层”国土

    大国的“陆、海、空、深”是互相影响的“多圈层”国土。1760年英国工业革命以来,世界各国累计开采、消费了3万多亿吨(以标煤计)化石能源,近250年间从地球岩石圈向大气圈释放出数以万亿吨计的CO2(土地利用/覆盖变化也贡献了>30%的份额),扰乱了地球各圈层之间的平衡,导致全球气候变暖。同时,还要看到海洋-大气相互作用的重要影响,还有生物圈中土壤碳库(可抵消全球5%~15%的碳排放量)的储碳潜力。就碳排放大国而言,也可以看作“大国土”结构问题。

    钱正英在《我国的江河整治问题》(1981年)中曾经建议:“对国土整治进行统一规划,水利建设纳入国土整治的统一规划。”

    第33届国际地质大会中国代表团建议探索“外层空间”新领域,测绘瞄着“地-空-天一体化”目标,都是超出地球圈层范围的深空探索。

    (5)宏、中观层面的“和合”国土

    以城镇化进程中的土地资源管理为例,在城乡分割体制下的土地二元配置和使用,造成城镇和农村“两栖”人口的“双重占地”,导致“两不经济”的结果,加剧了城乡用地和人地关系的紧张局面,必须实行以城乡一体化为目标统筹城乡用地的战略转变。这既有利于人际和谐、人地和谐,也促进城乡融合,以臻于“和合(和谐+聚合)”境界。统筹陆海、区域(行政区、经济区、气候区等)、城乡、“三生(生活、生产、生态)”空间等,都是形成疏密有序的“和合”国土之路。

    而国家所提倡的保护耕地的实质是保住耕作层的综合生产能力平衡,节约集约利用土地,以土地总和效益最大化为目标,都寓意于提高多元一体化程度的综合或集合,“和”“合”并用,相辅相成。

    3.陆、海、空关系

    (1)“滨海之国”与“滨、近海之国”

    大国土涉及陆海关系,美国区域规划协会称美国为“滨海之国”,是离海岸线80千米的范围,在这个占国土面积13%的区间集中了美国51%的人口、57%的国民收入。实际上这只限于美国本土,美国又是多海洋国家,除了滨海的阿拉斯加州、夏威夷州,还有5片海外属地(岛域或群岛),其管辖海域散布在大西洋、太平洋和北冰洋,比上述区域要大得多。就美国本土而言,我们把它看作“半环形的滨海(湖)之国”(东北角是五大湖区)。中国的陆海情况与它迵然不同,总体上是东南向临海的“滨、近海之国”。从大国土着眼,我们在看重沿海省(区、市)的同时还要看到近海省。近海省按区位可分3类:①中部近海省,涵盖中部地区6省;②西部近海省,有贵州、云南;③3个近海边疆省,即吉林(临海最近距离15千米)、黑龙江(临海最近距离<100千米)和云南(临海最近距离<500千米)。按此设想,现有沿海省(区、市)加3类近海省(区、市)共有24个,占全部省级单位的77%,这就能让更多的内陆省共享海洋资源,既有利于海洋共同开发和国土均衡,也有利于扩大内需和(海)港-腹(地)一体化,沿海省(区、市)和近海省(区、市)依托地缘关系共筑“和合国土”。

    (2)深陆和深海

    大国土包含“深陆”,现代科学技术的发展使人类向地壳深部、深海大洋和洋壳的探索成为现实。表2列举了我国实施的部分大陆深钻和超深钻。此外,山东新汶矿业集团的一处矿井深1350米,是亚洲最深矿井;清华大学与四川二滩水电开发公司合作,在锦屏山覆盖层深2500米以下的引水隧洞旁建筑极深地下暗物质探测实验室。

    表2 我国实施的大陆深钻、超深钻一览表

    海洋正逐步成为人类的第二生存空间、食品生产基地、化石能源和新能源开发基地、新的水资源开发基地、新的医药资源开发基地,又是全球交通和物流通道。美国《面向21世纪海上合作战略》(2007年)认为:在世界所有国家中,美国和中国是海洋利益最大的国家(实际上两者缺乏可比性)。大国土中涵盖的深海指的是水深超过500米的海域,我国把深海资源开发列为超前部署领域,尚处于发展的中级阶段。表3概列出海平面以下的分层化。

    表3中所列海平面200米以下的深层水,保持低温、洁净,具有多种功能,在美国、日本、韩国开发利用这类较深的优质海水,已形成产业。

    (3)近空和“地空”

    城市高层建筑林立。全国大城市中现有5000多座50层以上的高层建筑。上海环球金融中心建成世界第一高楼,在高密度的建成区中出现了不同产权单元在空间上层层叠加的现象,并愈益普遍化。这一层近地空间简称“地空”。表4列出了近空分层的高度以及各层对应的主要功能。

    表3 海平面以下分层化表

     

    表4近空分层化表

     

    我国利用低空(地表以上100米)风能发电居世界第四位,而“高空”(地表以上200米)风能尚未开发,这两层空域均在“地空”范围内。在更高空还有丰富、稳定的风能资源,其开发利用与航空飞行不兼容,待进一步研究。

    城市在向空中“长高”的同时还向地下延深。我国有10个城市已使用或正在建设地铁,另有8个城市提出或筹建地铁,到2020年建设城市轨道交通线路将达到2000~3000千米,表明城市“地铁时代”已经来临。

    “地空”和地下工程呼唤城市三维地质调查、三维地籍测绘和管理。

    4.城市“三维”地质调查和“三维”地籍测绘与管理

    地空和地下工程呼唤城市的三维地基调查和三维测绘调查,现在我国有6个城市在试点,上海、北京已经验收。

    “上海市三维城市地质调查”项目按“中心城-新城-郊区”3个规划功能区,建立“基岩地质层-第四纪地质层-工程地质层”3个层次的地质结构模型,使三维可视化地质信息系统、地面沉降防治、地下空间与地质环境容量评价、地球化学调查与农用地分等定级相对接,特别是搭建起大型、综合、动态的地理地质信息平台,可望打破多源、异构、多维数据形成的“信息孤岛”互不相通的僵局,实现全市地质信息由分散到集中管理、由平面到三维显示、由单项专业应用到多元服务的转变。另在全市地下工程普查的基础上,从黄浦区着手地下地籍调查,构建“地上地籍图-地下地籍图-地质图”系统,为地下空间管理提供有效支持。

    “北京市多参数立体地质调查”项目(2009年通过评审)推出的智能化三维地质信息管理与服务系统,为城市规划、建设和管理提供了全方位的科学依据。

    在完成6个城市试点的基础上,将考虑另33个超大城市的“三维”地质调查。

    深圳市国土与房产局正启动“三维地籍”的专项研究,这是有关城市“三维”地籍测绘和管理研究,在国内外尚处于探索阶段。而历来以二维宗地为核心、以“四至”为边界的传统地籍,都建立在宗地内产权主体同质化的基础上,而城市土地的立体化利用则以垂直方向上、产权主体的多元化为前提,即地表、地上、地下空间可以分层开发并分属不同权利人,这就形成以六面体或多面体为基本单元的“三元产权体”,在空间形态上表现为复杂的产权簇或产权层,需要有相应的“三维地籍”测绘为支撑的“三维地籍”管理。此外,《物权法》要求实行不动产统一登记制度,而任何不动产都占有一定的空间域,系统的三维地籍研究为在一个统一的技术框架下处理土地和房产的登记问题提供了可能。

    上海市地质调查研究院研究地下空间资源管理与权籍调查关键技术,也有初步成果。

    从城市空间要素立体化趋势中可引出一种新型的财产权,即空间权,它与建设用地使用权相分离,成为一项独立的物权(参见《民法》第七百七十三条、第八百三十二条),在我国台湾省已建立起比较完整的空间权制度。

    住宅产业规划到2020年基本做到“户均一套房、人均一间房、功能配套、设备齐全”。在产业层面,青岛“海尔地产”为节能省地提出“小户大家(小户型、大社区),和谐住区”的理念。即通过5个空间结构把家庭做大:家居空间紧凑化,环境空间功能化,会馆空间场所化,商业空间生活化,网络空间无域化(建设数字化网络社区,用网络服务来解决物理空间解决不了的问题,使得生活无域化——与“虚拟地产”相联系)。而微观上的空间意识将会有助于模式和设计创新。

    (二)大资源

    1.内涵假设

    “大资源”即广义的自然资源及其组合开发利用。

    一是单门类自然资源及其多形态的综合利用,多功能的优选利用(如在农业用地中, 对耕作层既是“土壤水库”又是“土壤碳库”的合理利用),非常规资源和新资源的递进或接替利用。

    二是包括土地、水、矿产、生物、海洋、大气等在内的多门类自然资源及其优化组合和综合管理(如水、土资源综合管理,海洋综合管理)。

    三是大资源以土地、能源为根本,我国的耕地和宜居建设用地都是稀缺资源,要在统筹生活、生产、生态空间的前提下节约集约和多元利用土地,新能源比传统能源的范围大大拓宽,要在尽可能清洁利用化石能源的同时研发低碳导向下的替代能源。

    四是确立、推进基于生态系统的国土资源管理和海洋综合管理,与经济、社会、生态建设相互交融,并探索资源、资本、资产“三位一体”的复合式管理方式,使资源开发利用的技术链、产业链、价值链层层相扣。

    五是融入经济全球化,积极利用包括国际海域在内的境外资源和公共资源。

    2.大资源与大能源

    中国在2012年将成为世界最大能源消费国。在21世纪上半叶,能源在我国矿产资源中仍居首位。在低碳导向下的大能源发展离不开大资源、大地质的支撑(表5)。

    3.单项管理案例

    水利部基于我国人多水少、水资源时空分布不均、与生产力布局不相匹配的突出水情和严峻的水资源形势,从2009年开始实行最严格的水资源管理制度。这比实行最严格的土地管理制度晚13年,但所规定的“三道红线”——开发利用“红线”即控制用水总量;水功能区限制纳污“红线”即控制入河排污总量;用水效率控制“红线”即遏制用水浪费——是对水量、水质和水耗的综合调控,体现了水资源和水环境管理的相对统一,起点高于只设“一道红线”的土地管理制度,也可以说把土地管理、利用的两个最严格制度“合二而一”了。

    2009年瑞典斯德哥尔摩大学和德国波茨坦气候研究所的科学家量化分析了“蓝水”和“绿水”,其中,“蓝水”是来自河流和地下含水层的水资源,占35%,“绿水”则是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸发而消耗掉的水资源,占65%;科学家们根据分析结果提出了应该大力研发绿水资源利用技术,由此可见土壤水作为“大资源”的一个分支兼及“大土地”“大地质”领域,应予以重视。

    表5 大能源战略及其资源、地质支持一览表

    :①第33届国际地质大会中国地质代表团得到启示:“非传统能源越来越受到重视,能源多样性是今后出路所在。可再生型能源可能是未来能源的主体。”

    4.综合管理案例

    中国工程院2007年关于《东北地区有关水土资源配置、生态与环境保护和可持续发展的若干战略问题研究》指出,基于东北是我国水土资源搭配最好的地区,可以建成全国最大的优质商品粮基地,而东北地区过去的垦荒,实际上是占用了林、草、湿地。目前的生态与环境状况,已到了临界状态。因此得出一条基本结论:“东北地区土地利用的总体格局应当是:耕地总量不再增加,林、草、湿地不再减少,城市和工矿用地合理控制”;并指出东北“西部地区的农业发展方向必须是农牧结合,以牧为主;农作物……以雨养农业为主,在缺水地区不宜种植水稻”等,在宏观上都有道理。但一年后,即2008年推出的《吉林省增产百亿斤1斤商品粮能力建设总体规划》中规划投资62亿元引嫩入白、以稻治碱,用5年时间在该省西部新增255万亩基本农田。这反映出国家战略研究与地方战略行动脱节,见仁见智,有待实践检验。

    多门类资源的综合管理,如作为复合式资源和空间的海洋综合管理,已成为国际趋势。其核心思想是从分散的行业管理转向跨行业、跨学科和跨部门的、基于生态系统的海洋综合管理。20世纪90年代中期,厦门市率先建立了海洋综合管理体制,成为有关国际组织部署的东亚海洋防污和管理的示范区,但推广不易。国家海洋局受权“综合管理中国海域”已10多年,尚难到位。对此,《2010~2020中国海洋战略研究》第五章中有具体建议。

    (三)大地质

    1.内涵假设

    大地质基于经济、社会与时俱进和地质工作功能最大化,不断扩大服务领域、贯穿于生产和生态建设的全过程。

    一是为经济、社会发展打好三个(应用)基础,即资源基础(开源、节流)、环境基础(保护、修复和防灾减灾)和工程基础(岩土工程),都有旺盛需求,为夯实资源和工程基础服务的地勘、工勘已商业化, 作为环境基础前期工作的“全国土壤现状调查与污染防治大计划”(2006年)正在实施中。

    二是大地质工作即大地质产业,它跨三次产业,即为“一产”服务的农业地球化学调查和供水水文地质勘察,融入矿业(现属“二产”)的矿产勘查和融入工程业的工勘作业,隶属“三产”的地质科学研究和信息服务,分别拉长产业链,不自成独立体系,大地质≠大地矿(对1991年提出的“地矿产业”要反思),按这个产业定位,现行地勘行业管理的覆盖范围还要加宽。

    三是基于国家财政支持、走在商业性地质工作的前面的公益性地质工作要做大,其信息供全社会共享,基于市场和地勘基金的商业性地质工作规模更大。

    四是地学研究多元化,地球科学正从传统的分散的单学科研究向地球系统科学研究转变,地质科学也要向地球系统科学即“大地学”拓展。

    五是适应“矿产资源全球化”的发展趋势,在立足国内的同时,“走出去”开拓境外地质工作,为利用“两个市场、两种资源”不失时机地做好前期服务。

    2.大地质与大地学

    基于地质科学的大地质和基于地球科学的大地学,其研究对象相同而研究领域不同。大地学的包容面广于大地质,但有交融态势(表6)。

    表6 大地学与大地质研究方向的概略比较表

    由表6可见,两者的共同点比较多,有向地球系统科学合流趋势,但在学科上仍显示出整体和局部相包含关系的脉络。“大地质”栏中未列举的海洋、陆地地表过程恰是“大国土”关注的热点领域。

    3.大地学——科技和信息服务

    公益性地质工作以地质图件为窗口面向全社会服务。英国地调局2006年发起的《全球1∶100万数字地质图计划》,产生于矿产资源全球化催生地质调查全球化的背景,旨在推进各国既有地质图数据网络化和国际共享。为保护市民避免遭受地震、海啸、滑坡和火山爆发等地质灾害的威胁,由联合国发起在日本神户通过的《2005~2025兵库行动框架》,有关信息和知识都要及时传输到全社会。

    2008年我国地理信息产业已形成测绘服务、遥感服务、地理信息系统、卫星导航4大支柱产业,总产值>600亿元;2009年增速20%,从业人员达40万人,机构>1万家;预计到2010年达到800亿~1000亿元,带动相关产业增长5000亿元。目前,全国唯一、初具规模的黑龙江省地理信息产业园2007年在哈尔滨开园,已建起国际地理空间数据加工基地和高新技术企业孵化器,前景看好。《北京空间信息产业调研白皮书》披露,该产业应用领域扩大到数字奥运、政府共享平台、数据库、防灾减灾等方面,国际合作领先于全国。

    四、浅释

    “三大”之间是有内在联系的,以“四面体”(图2)示意:A代表“大土地”,B代表“大海洋”,它们是“大国土”的两个主要载体,C代表“大资源”,D代表“大地质”作为基础置于底面。

    图2“三大”内在联系示意图

    (一)“四面体”扫描

    “大国土”与“大资源”有交叉重叠,宜各有侧重:“大国土”重在空间,以地表面、海平面为通用界面;“大资源”重在物质和能量,以水土、生物、能源和矿产为载体;“大地质”连同“大测绘”提供科学支撑和信息服务。三者构成一个统一、聚合的“四面体”。我国陆地空间虽大、资源品种虽多,但受结构性矛盾的深度制约,难题不少。

    定格国土空间区位的“大土地(A)”和“大海洋(B)”,其中“大土地”“七山二水一分田”,又派生出:A 高原和山地型土地结构(平原少,后备耕地少,开发成本高),A-C中低产型耕地、草地结构(优质耕地、草地少,又是少林国家)和大江河与中小湖泊型的陆地水域结构(淡水少);“大海洋”“三海两链半纷争”,源于A-B单面陆缘海与陆中海型海洋结构,而中国是世界上拥有邻国最多的国家(共29个,其中15个直接相邻),于本国资源禀赋弊多利少;“大资源(C)”“门类多、总量大、人均少、时空分布不均衡、相互匹配不理想”,又派生出煤基型化石能源结构(高碳、高硫空间)和低品位型非煤大宗矿产结构(富矿少)等。

    (二)“三大”的必然性和价值取向

    “三大”既是科学理念,又是顺应必然趋势的战略定位(表7)。作为人口过量的资源大国和经济大国,必须从大处着眼,针对国土开发中长期存在的几个倾向性问题(表1),集中多方面智慧谋划与经济、社会发展相适应的“大格局”(表8),使“三大”的组合优势得以充分发挥。

    表7“三大”的必然性一览表

    表8营造国土、资源的“和合”大格局一览表

    以上大格局,有的正在形成,有的受体制和机制束缚,施展不开。现行体制、机制问题如表9所列,要有序、分期研究解决。

    提出“三大”,旨在落实科学发展观,融合部门职能,加强统筹协调。经济、社会发展对资源环境的需求与时俱进、因人而异(表10),要瞻前顾后、留有余地。

    表9 “三大”的体制、机制问题一览表

    表10 人对“三大”的阶梯式需求一览表

    资源“瓶颈”有两重性,要以“三大”为杠杆,与经济发展互动,形成供、需“双向制约”,同时,还受生态、社会、政治等“多重制约”(表11)。

    表11 供需双向和多向制约一览表

    下一步,“三大”的研究领域再向“五维”拓宽,“五维”除时间维、空间维外还包括市场维、环境维、文化维。

    (三)推进“三大”的路径选择

    对于推进“三大”的路径可从以下几方面着手:

    1)把“国家可持续发展国土资源战略研究”项目持久化、常态化,提高研究内容的战略含量,从国家层面加强对重大问题的协调力度。

    2)编制部门战略规划,或加强部门发展规划的战略引导,向“三大”提升。

    3)有条件地实施部内整合,发挥基础地质调查、测绘、国土信息和经济研究工作对土地、矿产资源和海洋管理的全面支撑作用。

    4)基于“智能地球”(中国),搭建国土资源管理信息化的综合平台,从小到大,分步实现多门类资源的信息交流和共享。

    5)加强跨部门协调,在政企分开、所有权与行政权分离的前提下,逐步推进“非全能”、服务型的大部门制。

    6)在现行法规基础上适时启动国土资源和空间的综合立法。

    (四)几点困惑

    1)国土、资源管理和地质工作中积累下来的矛盾比较多,化解矛盾要有一个过程,现在是不是推出“三大”的合适时机?

    2)“三大”是从国家层面立意的,眼下设想“三大”的高度还不完全上得去。

    3)“三大”的容量放大了,没有现成的抓手,有待于实践中探索。

    (该文原载《国土资源战略与构建保障和促进科学发展新机制(2009年度)》、国土资源部信息中心《国际动态与参考》2010年第1期(总第439期)。本文为国土资源管理改革与战略高层论坛上的演讲。演讲于2009年11月19日。郭文华、刘丽、陈静、李政制作图表,王凌云整理。)

     
     
    国土资源战略研究的起点和基点

    科技创新与科学普及是实现创新发展的两翼。地质报国不仅意味着形成高精尖科技成果,也意味着与地质调查业务发展相适应的科普能力,同时,地质事业转型发展也需要以全社会科学文化素质的提升作为支撑。作为我国首部地学科普规划,《中国地质调查局科学技术普及规划(2017~2020年)》将为我国专业领域科普工作带来哪些积极而深刻的变化?

    “科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置;没有全民科学素质普遍提高,就难以建立起宏大的高素质创新大军,难以实现科技成果快速转化。”科普工作正以一种前所未有的高度全面铺开。作为基础知识学科,地学科普一直都是国家科普工作的重要内容。

     

    中国岩溶地质馆第47个世界地球日科普活动

    国土资源部党组高度重视地学科普工作,指出实现国土资源科技创新,必须努力营造讲科学、爱科学、学科学、用科学的良好社会氛围,厚植国土资源科技创新的群众基础。中国地质调查局党组也明确提出,要用科技创新改造、支撑、引领地质调查,要把科学普及工作摆在更加突出的位置,同时要求地质调查每个计划、每个工程和每个项目都要设立科技创新与科学普及目标任务,并实行一票否决考核制。

    在近日召开的2018年全国地质调查工作会议期间,中国地质调查局发布了《中国地质调查局科学技术普及规划(2017~2020年)》(以下简称《规划》),明确了中国地质调查局2020年、2025年两个阶段的科普工作目标和重点任务。

    记者从中国地质调查局科技外事部了解到,2017年,局系统深入贯彻落实全国科技创新大会、国土资源科技创新大会、中国地质调查科技创新大会有关精神,共同推进科普工作,明确了各单位重点工作中的科普目标任务,对相关项目的科普工作进行了总体部署,并通过开展有关活动,取得了较好效果,有力支撑了地质调查科技创新工作。

    “这次发布的《规划》是中国地质调查局发布的首个地学科普规划,其中将有关重点任务进行了细化分解,将有助于局系统各单位、各项目组充分理解科普工作的重要意义,并根据实际情况创新手段、拓宽渠道,将科普工作做得更好。”中国地质调查局科技外事部有关负责人表示。

    新时代要有新要求

    新时代国家对地质调查工作提出了新的更高的要求。作为地质调查公共服务的重要组成部分,地学科普工作也必须在新形势下创新突破,通过各种方式介绍地学知识、推广科学技术应用、倡导科学方法、传播科学思想、弘扬科学精神,为提升全民地学素养作出贡献。

    “随着经济的发展和社会的进步,社会公众对地质知识的需求日益增长。青少年对地球深部奥秘、生命起源与演化等前沿科学问题兴趣浓厚,农民群体对地质灾害应急避险技能需求明显,城镇居民继续关心节约集约利用资源,对地质旅游的需求凸显,公务员群体始终关注地质工作服务经济社会发展、支撑科技强国建设的功能与作用等。”中国地质调查局科技外事部相关负责人表示,加强科普工作是提升地质调查公共服务能力和满足社会公众对地学知识需求的现实需要。

    而且,围绕服务国家能源资源安全保障和国土资源中心工作,公益性地质调查工作近年来逐步实现了战略性结构调整,在能源资源等领域取得了具有重大影响的成果,例如天然气水合物试采成功、新区新层系油气突破、地球深部探测、城市地质、“地质云”信息服务等重大成果和重点工作备受社会关注。地学科普工作的任务就是要进一步向社会公众解读重大成果和重要部署,进一步挖掘新时期地质工作者核心价值观的先进事迹,传播地质科学思想和科学精神,扩大地质调查工作的社会影响。

    “近几年,中国地质调查局科普能力建设不断提升,地质调查科普产品体系建设、人才队伍建设等稳步推进,科普产品的种类、数量也在不断增加。但在新形势下,地质调查科普工作也还存在很多薄弱环节,如科普产品和平台单一、相关人员科普意识能力不强、激励考核机制不健全等等,这些问题都亟待解决。”该负责人表示。

    据了解,本次发布的《规划》提出,新时期地质调查科普要围绕国家重大需求,聚焦解决重大资源环境问题和地球系统科学问题的科技攻关,打造科普产品体系和传播平台体系,建立科学普及与地质调查科学研究融合发展机制,促进地质调查重点业务领域和重大成果方向的科学普及工作,提高地质调查公众服务水平,把中国地质调查局建成在国内外有重要影响的地学科普服务机构。

    具体来说,到2020年,要在天然气水合物、地球深部探测等领域达到国际先进水平,成为我国科学普及示范基地;构建相对完备的科普产品体系,打造有社会影响的科普传播平台,建成一定规模的高素质科普人才队伍,在天然气水合物、地球深部探测等领域,进入世界先进行列,部分科学知识进入我国中小学教辅内容。到2025年,要形成与地质调查业务发展相适应的科普能力,重点业务方向科普水平进入世界先进行列,成为具有国际影响的地学科普机构;建成完善的科普产品体系和科普平台体系,创建5~7个科普品牌,推动“李四光科普讲坛”成为国内地学科普最有影响的传播平台;科技人员的科普能力得到显著提升等。

    科技创新引领科普

    “地质调查科普怎么做?做什么内容?”这两个问题时常会给从事地质调查科技工作的研究人员带来困扰。地质调查成果具有专业性和基础性特征,在社会化传播推广、科学普及、扩大公众影响力的过程中,既要注意避免过多生僻的专业词汇,还要注意创新形式,才能达到较好的效果。特别是伴随信息技术的普及与发展,公众对科普传播方式也提出了便利化、体验化的新需求,这对于地质科技人员的科普能力也提出了新的要求。

    针对这一问题,《规划》依托地质调查重点工作,将地质调查科普的重点任务进行了细化,从一定程度上解决了“地调科普做什么、怎么做”的难题。《规划》明确,要围绕“三深一土”科技领域、“七大地质科技攻坚战”重点方向、地质调查“十大计划”业务领域、行业精神与文化领域等四个方面开发重点科普产品。

    例如,依托深地、深海、深空和土地地球化学调查等有关工程,围绕社会关心的深部能源资源、城市地下空间、深海地质调查、航空地球物理探测、土壤污染与安全利用等多个主题,编写实物资料专题画册等科普图书、撰写相关主题科普文章、制作科普视频作品和奥秘动画及虚拟现实产品(人机互动产品)等,向青少年、社会公众、公务员等特定群体量身定制科普产品,普及有关知识。

    而针对地质调查“十大计划”业务领域和天然气水合物调查研究、北方新区新层系油气资源调查、南方复杂构造区油气页岩气调查、西藏羌塘油气调查、砂岩型铀矿调查、陆相盆地页岩油调查等“地质科技攻坚战”,除制作传统的图书、文章、视频等科普产品外,还可组织专门的讲座、活动,让有关专家针对社会工作关心关注的问题答疑解惑,凸显地质调查工作的基础性、公益性和战略性地位对经济社会发展的支撑作用,解读相关地质调查成果的战略意义。

    《规划》还特别提出,要围绕地质领域两院院士、李四光学者等人才,以及天然气水合物、页岩气、青藏高原地质调查、极地地质调查等科技创新团队,地质学历史上的先进人物、知名重大事件,编制地质人、地质重大成果事迹报告科普图书,撰写地质人才专访、地质人物报道等科普文章,开发李四光、徐霞客、丁文江等地质人系列音像制品,传播科学思想,弘扬新时期地质工作者核心价值观,塑造地质行业形象,扩大地质行业宣传影响力。

    打造高效传播平台

    本次发布的《规划》将打造具有社会影响力的科普传播平台作为了一项重要的内容。

    《规划》明确,要创建以“李四光地质科普讲坛”和重要科普日活动精品为代表的地质调查科普活动品牌。据了解,针对地质调查重大突破性成果,特别是“三深一土”“七大科技攻坚战”中社会关注的热点问题,中国地质调查局将定期组织地质调查工程首席等权威专家,面向社会公众举办科学普及讲座,打造具有广泛社会影响的“李四光地质科普讲坛”。而针对世界地球日、全国防灾减灾日、全国科技活动周、全国土地日、全国科普日等重大科普活动日,中国地质调查局将与协会学会、地方政府、学校等合作,组织开展面向社会公众的地质科学普及活动,共同举办地学夏令营和地质调查社会实践活动等,解读地质调查成果,普及地球科学知识。

    据了解,近几年来,地质调查科普基础设施建设不断加强,中国地质调查局系统共建成了1个全国科普教育基地和14个国土资源科普基地。本次《规划》还明确提出,“十三五”期间将重点在地质调查扶贫区、特色领域优先建设10个地质调查科普基地。同时,加强已有14个国土资源科普基地建设,进一步完善科普功能,在海洋地质、环境地质、矿产资源、勘查技术等领域新建3~5个国土资源科普基地。此外还将开展科研基地科普功能建设,建设完善重点实验室、野外科学观测研究基地的科普功能设施,合理规划新建科研基地的科普空间。

    在科普媒介平台建设方面,《规划》也明确,将在“地质云”框架下,依托中国地质调查局地学文献中心建设完善“中国地质调查科学普及网”,并依托直属单位网站建设地质科学普及专栏。同时还将开发中国地质调查科学普及微信公众平台,研发全国重要地质遗迹信息平台、岩矿识别APP等地质服务专题应用平台。

    此外,《规划》还提出,要建设《国土资源科普与文化》科普期刊,围绕地质调查重大成果、重大业务方向等,组织发表科普文章;还将在《中国矿业报》开设科学普及专栏,解读地质调查重大成果,传播地质知识和地质科学精神。

    建立多项保障机制

    为更好做好地质调查科普工作,《规划》还明确了多方面的保障激励措施,这里面包括了工作机制、考核机制、奖励机制、经费来源等多个大家关心的问题。

    《规划》明确提出,要加强科普人才队伍建设,围绕地质调查重要业务领域,发挥工程首席、项目负责人在科学普及工作中的示范带头作用,建立地质调查首席科学普及传播专家团队。“十三五”期间,优先在天然气水合物等战略性能源资源、“三深一土”、海洋地质、地质灾害、环境地质等专业领域遴选首席科学普及传播专家。《规划》还要求,中国地质调查局系统每个单位至少有1名专(兼)职人员负责科学普及工作,全体科研人员也均要作为地学科普的兼职人员开展相关工作。此外还将在中国地质调查局系统举办科普培训班,提高地质科技人员的科普创作、科普活动策划、科普讲解等方面的能力。

    而在工作体制机制方面,《规划》明确,要实施地质调查项目与科普工作同规划、同部署、同考核、同验收的项目科普制度,要求所有地质调查工程、项目都要设立科学普及目标与具体任务,在项目周期内至少开展一次科普活动,至少完成科普文章、科普图书、科普画册或科普视频等一件科普产品。同时,要求中国地质调查局系统各单位每年度要对科普工作进行统计与总结并提交报告。

    《规划》还特别提出,要加大激励引导力度,设立中国地质调查局地质科技奖科普专项奖。将评选和奖励优秀地质科普成果,激励和引导地质科研人员从事科普作品创作和科学传播活动;积极推荐科普成果申报国家、国土资源科技奖励;对于在科普工作中成绩突出的单位和个人还将予以通报表扬。此外,《规划》还提出,中国地质调查还将加强与中国科协等部门合作,争取更多的政策支持;鼓励、引导地质科研人员参与科普工作,各单位将科普工作成效纳入个人年度考核内容。探索建立科普工作成果纳入职称评定、人才评选考察内容的机制;探索建立科普工作成效纳入重点实验室等科技平台建设重要内容的机制。

    在科普经费方面,《规划》明确,将科普基地建设、科普活动组织等工作纳入单位年度工作重要内容及地质调查项目年度任务,确保经费投入。同时在地质调查项目中部署科普研究任务,开展地质调查科普规划、科普产品框架体系、传播平台体系研究,谋划重点科普产品布局。

    排兵布阵,地学科普将这样成为创新发展另一翼

    6月28日,全国“两优一先”表彰大会在北京举行,自然资源部中国地质调查局所属中国地质科学院矿产资源研究所研究员唐菊兴荣获“全国优秀共产党员”称号。

    西藏自治区墨竹工卡县的甲玛矿床,西藏阿里改则县铁格隆南铜多金属矿,一次次重大找矿突破,凝聚着唐菊兴的心血。以满足国家急需为己任,自1995年第一次进入西藏,唐菊兴就将研究目标紧紧锁定在青藏高原。

    “立足本职工作,找矿立功;面向国家需求,发现更多铜等大宗矿产资源;埋头苦干,默默奉献,坚定理想信念,这些就是地矿领域党员‘践行宗旨’的最好体现。”唐菊兴告诉《中国自然资源报》记者。

    唐菊兴(右二)与其团队成员在西藏多龙矿区。 林 彬 摄

    创新:紧盯国家需求

    “铜是我国急缺的大宗矿产,对外依存度超过75%。西藏经历了大洋俯冲—大陆碰撞的板块构造演化过程,既是地球科学创新发展的新高地,也是铜找矿突破前景好的重点区。”谈及为何近30年一直坚持在青藏高原找富铜矿,唐菊兴坦言,国家需求与找矿前景在西藏的高度重叠是重要原因。

    研究青藏高原的近30年,唐菊兴迎来了找矿理论创新的一次次突破——

    建立碰撞造山带斑岩成矿系统“多中心复合成矿”理论模型、“四位一体”勘查模型和空—地—深部三种技术结合的空间定位技术组合,在冈底斯东段的甲玛矿区实现西藏碰撞造山带斑岩—矽卡岩型矿床的找矿重大突破。在他的理论指导下实施勘查,甲玛已发展成为我国最大的矽卡岩型铜多金属矿床,累计探明铜资源量超1000万吨,同时还有共伴生金305.5吨、银15840吨、钼106.2万吨。

    发现冈底斯成矿带存在俯冲型铜金成矿作用,建立相应的斑岩铜金矿成矿模式,实现岛弧型铜金矿找矿的重大突破。冈底斯中段的雄村是曾进行过预查并被认为前景不大、类型不清的矿点。2003年,唐菊兴及其团队受邀主持对冈底斯中段矿点的勘查工作,通过对该区矿床地质特征与全球俯冲型斑岩成矿模式的对比研究,提出了雄村是岛弧型斑岩铜金矿床的创新认识,确立了该类铜金矿找矿标志、构建了勘查模型、形成了针对该类矿床的“大比例尺地质填图+高精度磁测+地球化学勘查”评价方法组合,实现了西藏与大洋俯冲有关的斑岩铜金矿找矿重大突破。

    目前,雄村已成为西藏首例岛弧型超大型斑岩铜金矿集区,矿区铜资源量已突破238万吨。

    突破“强烈隆升地区浅成低温热液矿床难于保存”的认识,发现斑岩—浅成低温热液铜金成矿系统,在西藏高原腹地的班公湖-怒江地区实现找矿重大突破。2013年,唐菊兴及其团队受邀在班—怒成矿带西段的铁格隆南开展勘查和研究,提出了火山岩覆盖是该矿床得以保存的新认识,创建了斑岩—浅成低温热液铜金矿床勘查模型,研发了有效的“高精度AMT测量+短波红外光谱蚀变填图+指针矿物学分析”的勘查技术组合。

    在该理论和技术方法的支持下,铁格隆南也在沉寂几十年后变身为西藏首例千万吨级斑岩—浅成低温热液铜金矿床,且至目前矿体仍未圈闭、深部仍未见底,被列为2013年全球铜矿勘查的最大发现。唐菊兴的这一成果也引起了国际矿产勘查界的高度关注。

    科研:聚焦行业发展

    “我突破了当初的预测目标。”2020年10月22日,青藏高原固体矿产勘查领域首个3000米科学深钻在甲玛铜多金属矿区胜利竣工,验收仪式上唐菊兴露出开心的笑容。

    原来,早在2006年整合甲玛矿区资源、主导矿区开发后,中国黄金集团就委托唐菊兴和他的团队系统开展矿区成矿理论、勘查技术方法研究,2007年中国黄金集团举办的西藏甲玛铜多金属矿勘查开发最新进展暨地质探矿研讨会,认为甲玛具备成为世界级铜矿的潜力,预测其铜资源量有望超过1500万吨。

    将国家科研项目与企业科研项目融合、成矿理论与找矿技术方法结合,是唐菊兴近30年一直坚持的科研路线。

    以西藏甲玛矿区科研为例,唐菊兴先后在此开展了青藏高原南部增生造山成矿系统发育机制等理论研究项目,实施了中国黄金集团委托的西藏墨竹工卡县甲玛铜多金属矿床地质特征及找矿方向研究等项目,实现了矿产勘查从理论创新到技术方法体系研发、找矿突破的有机衔接:发现了矿区具有多个隐伏斑岩成矿中心,建立了“多中心复合成矿”理论模型,发现了甲玛矿区由斑岩—矽卡岩—角岩和独立金矿体四种矿体类型组成(四位一体)。基于新的“四位一体”勘查模型,集成创新“岩石—土壤地球化学、遥感高光谱和高精度地球物理探测”技术组合的三维地质建模空间定位技术,成功解决了富金铜矿体空间定位问题。深部科钻实施后,更揭示出“多中心”斑岩—矽卡岩复合成矿作用是控制矿区厚大富铜钼金银矿体形成的关键因素。

    正是在这一系列理论和技术方法的支持下,中国黄金集团逐年加大甲玛矿区探矿增储的投入力度,使这个20世纪50年代初已发现的中型铜矿,一跃成为国际闻名的世界级铜矿。

    沿冈底斯成矿带至班公湖—怒江成矿带,唐菊兴在主持或主要参与国家973、国家重点研发计划、自然科学基金等研究项目时,先后接受中国黄金集团及其所属西藏华泰龙矿业开发有限公司等多家企业委托,形成了“大比例尺地质填图+高精度磁测+低检测限地球化学勘查+多波段光谱和指针矿物分析”评价方法组合。

    这一路线打通了从成矿理论到找矿成果的转化通道,使我国铜矿勘查呈现出前所未有的喜人局面。据统计,近30年来,唐菊兴及其带领的团队主持和主要参与勘查评价矿床提交金属资源量/储量铜3968万吨,改变了我国铜矿主要分布在东部的格局,使西藏查明的铜资源储量占到全国铜矿保有资源储量的一半以上。

    育人:瞄准未来大势

    国家的未来在年轻人。秉承这一理念,唐菊兴在坚守青藏高原科研的同时,将育人放在与科研同等重要的位置。据统计,自获得硕士、博士生导师资格后,唐菊兴已培养博士、硕士研究生76人,还有10名博士生、26名硕士生在读。

    “唐老师经常告诉我们做地质工作就要吃得了苦、爬得了山,只有亲力亲为当好‘爬山匠’,掌握第一手资料,才能有发言权,才会有创新的可能。”唐菊兴的学生王豪说。

    正是在他扎根西藏,“上山扛设备、下山背石头”的示范带动下,团队成员们个个常年奔走在青藏高原上,成为一支理论与实践紧密结合、活力四射的队伍,涌现出郎兴海、宋扬、王立强等一批青年地质学者。

    其中,多龙研究团队所在的“西藏主要成矿带大型—特大型矿床勘查评价科技创新团队”入选自然资源部科技创新团队计划,原在多龙从事学习和研究的学生已全部博士毕业,多人晋升高级职称,获国家自然科学基金、省级科技基金项目资助,入选自然资源部、中国地质调查局青年人才计划等。

    在甲玛从事研究和学习的研究生也相继毕业。近年来,由唐菊兴作为项目首席主持的国家重点研发计划深地项目,在甲玛矿区完成的青藏高原固体矿产首个3000米科学深钻,清晰地揭示了碰撞造山环境下斑岩成矿系统的精细地质结构,为丰富和完善深部探测技术奠定了坚实基础。项目成果荣获中国地质调查局、中国地质学会2020年度十大地质科技进展。

     

    奋战高原 找矿报国

    中外专家一起查看天津地热勘探井岩芯 。 关晓琳 摄

    9月20日~21日,自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、吉林大学、中国地质大学(武汉)主办的地热国际研讨会在“中国温泉之都”天津召开。来自中国、美国、法国、新西兰等国家的200多位地热专家,分享了地热资源勘查开发利用的典型案例和最新科研成果,共同探讨了地热开发利用现状与趋势,为正在崛起的地热产业注入新活力。

    多样化、高效梯级利用:世界地热能开发利用水平逐年提高

    地热能是蕴藏在地球内部的热能,通常分为浅层地热能、水热型地热能、干热岩型地热能。国际能源署(IEA)、中国科学院和中国工程院等机构的研究报告显示,世界地热能基础资源总量为1.25×1027焦耳(折合4.27×108亿吨标准煤)。其中,埋深在5000米以浅的地热能基础资源量为1.45×1026焦耳(折合4.95×107亿吨标准煤)。地热能以其清洁、高效、可再生的优势,在未来清洁能源发展中占有重要地位,有望成为能源结构转型的新方向。目前,全球有效开发利用地热资源的国家已达80多个。地热能开发利用方式呈现多样化、高效梯级利用的特点——直接利用(供暖、康养、旅游、种养殖等)和发电。

    在直接利用方面,截至2015年底,世界开发利用浅层地热能的地源热泵总装机容量约为5万兆瓦,占世界地热能直接利用总装机容量的71%左右;水热型地热能供暖装机容量为7556兆瓦,占世界地热能直接利用总装机容量的10.7%。

    地热能发电是地热能利用的重要方式。2015年,世界水热型地热能发电装机容量为1.26万兆瓦。冰岛地热发电量占到全国总发电总量的30%,而且全国90%的房屋采用地热供暖。美国地热发电装机容量已达3500多兆瓦,正在实施的地热能前沿瞭望台工作计划到2050年将实现为1亿家庭提供绿色用电。

    目前,干热岩型地热能的开发利用正处于试验研究阶段,它是未来地热能发展的重要领域。美国、法国等国家经过近40年的探索,在干热岩勘查评价、热储改造和发电试验等方面取得了重要进展,积累了一定经验。相比而言我国起步较晚,2012年,科技部设立国家高新技术研究发展计划( 863计划),开启了中国干热岩的专项研究;中国地质调查局和青海省地勘局在青海共和盆地组织开展了干热岩调查评价。

    中低温地热供暖为主、发电为辅:中国地热能产业体系已现雏形

    在政策引导和市场需求推动下,中国地热资源利用已经形成了以中低温地热供暖等为主、发电为辅的格局。尤其是在水热型地热能利用方面,以年均10%的速度增长,已连续多年位居世界首位。截至2017年底,水热型地热资源供暖建筑面积超过1.5亿平方米,浅层地热能实现供暖(制冷)建筑面积超过5亿平方米。

    中国地质调查局水文地质环境地质部副主任吴爱民系统阐释了中国地调局联合国家能源局、中国科学院和国务院发展研究中心等机构发布的《中国地热能发展报告(2018)》白皮书。他介绍说, “十二五”期间,中国地质调查局组织全国60多个单位3000多名技术人员,完成了全国地热资源调查,对浅层地热能、水热型地热能和干热岩型地热能资源分别进行评价。结果显示,我国大陆336个主要城市浅层地热能年可采资源量折合7亿吨标准煤,可实现供暖(制冷)建筑面积320亿平方米;水热型地热能年可采资源量折合18.65亿吨标准煤;初步估算中国大陆埋深3~10千米干热岩型地热能基础资源量折合856万亿吨标准煤,其中埋深在5500米以浅的基础资源量折合106万亿吨标准煤。鉴于干热岩型地热能勘查开发难度和技术发展趋势,埋深在5500米以浅的干热岩型地热能将是未来15~30年中国地热能勘查开发研究的重点领域。

    在上世纪70年代我国著名地质学家李四光倡议开展“地热会战”的京津冀区域,正凭借地热资源禀赋和开发基础,成为中国最大的地热城市群。截至2015年底,京津冀年利用浅层地热能建筑物供暖制冷面积为8500万平方米,约占全国的20%。天津市是中国中低温地热资源利用最好的城市之一,现有地热开采井466眼,地热供暖面积3500万平方米,占全市集中供暖面积的8%,主要用于供暖、生活用水和特殊用途等。河北省雄县供暖建筑面积达460万平方米,满足县城95%以上的冬季供暖需求,创建了中国首个供暖“无烟城”,形成了水热型地热能规模化开发利用“雄县模式”。

    尽管我国地热能产业体系初步形成,但我国地热能发展也存在不充分、不协调的深层次问题,亟待解决。

    一是对地热能资源勘查评价和科学研究不充分。我国进行过两次全国性地热能资源评价,仅对少数地热田进行了系统勘查,研究基础薄弱,分省、分盆地资源评价结果精度较低,与发达国家相比存在明显差距。二是对地热能产业发展初期扶持的政策不充分。目前,中央和地方政府出台了一些财政和价格鼓励政策,对加快浅层地热能开发利用及促进北方地区清洁供暖具有积极的引导作用,但政策不完善,执行不到位、不充分。三是地热能产业发展不协调问题依然突出。四是地热能资源管理制度不协调,缺乏具体可落地的管理手段和措施。

    增强型地热系统:国际干热岩勘探开发的前沿成果令人耳目一新

    增强型地热系统(EGS),即通过水力压裂等储层改造手段从低渗透率、低孔隙度的高温岩体中提取热量的工程,是从地球深部抽取地热能量的一个复杂过程。从1973年美国芬顿山EGS项目至今,已有8个国家形成了31项EGS示范工程,累计发电装机容量约为12.2兆瓦。

    深部地热探测与干热岩资源开发正成为全球地热资源开发的热点和制高点,也成为这次研讨会广泛热议的话题。

    本次地热国际研讨会吸引了美国地质调查局地质矿产能源与地球物理科学中心主任科林·威廉姆斯、美国地热能前沿瞭望台(FORGE)计划干热岩项目首席科学家约瑟夫·摩尔、法国苏尔茨干热岩商业化发电项目首席科学家阿尔伯特·金特尔等国际知名专家,他们结合干热岩勘探开发工程案例,介绍了地热(干热岩)EGS场地勘查选址、钻完井、高温测井、压裂造储、大地热流数据收集、地热田三维建模、注采开发诱发微震等技术问题以及研究新成果和新认识。

    中国地质调查局水文地质环境地质调查中心张森琦分享的干热岩勘查成果令人振奋。2013年以来,中国地质调查局与青海省联合推进青海重点地区干热岩型地热能勘查,在共和盆地圈定出14处隐伏干热岩体,在盆地外围圈定出4处干热岩体,总面积3092平方公里。在其中一处干热岩体——恰卜恰干热岩体实施的勘探孔,3705米孔底深处的温度达到236℃。

    与会各国专家表示,干热岩勘查与开发需要攻克许多难题,以美国地热能前沿瞭望台“FORGE”计划为例,主要有:高温结晶岩中的水平井钻进技术、低成本钻进技术、硬岩钻探新型完井方法和裂隙网络压裂技术、利用原生裂隙的应力场调整方法、诱发地震的预测和管控、热—力学—化学模型、微震事件与有效储层改造的平衡等。

    在高温钻井方面,国外已形成了可满足260℃的完整的高温钻完井技术体系;美国等国家在探索试验激光钻井、热熔钻井、脉冲放电钻井等技术,其中任何一种技术开发成功,都将引起干热岩钻井的革命性变化,明显降低钻井成本。

    在高温固井和高温测井方面,国外形成了适用温度高达350℃的固井核心技术,而且主要掌握在斯伦贝谢等几大国际油服公司手中。据悉,相关仪器设备如高温测井仪器售价高昂,外国公司不对外销售仪器,仅提供技术服务,而且服务价格很高。

    在地热监测方面,实验性项目主要集中在地热井流体监测、热储改造诱发微地震监测、地热开采环境影响监测等方面。法国公司在莱茵地堑地区实施的苏尔茨增强型地热系统采用光纤传感技术进行了持续多年的温度监测,取得许多新认识。

    政策激励科技创新:典型国家地热发展的有益经验值得借鉴

    会议报告显示,世界主要资源国促进地热能产业可持续发展的许多激励政策和具体做法,对我国推进地热能产业加快发展具有重要的借鉴意义。

    一是立法先行,理顺地热能管理体制机制。为了支持地热能产业发展,发达国家普遍通过立法来确立地热能法律属性,明确管理权责主体,理顺政府管理体制机制。

    二是政策激励,推进地热能规模化开发利用。发达国家地热能产业发展具有鲜明的政府引导与政策引领特征。美国、德国等国家均出台了包括税收抵免在内的多项税收优惠政策,对地热能开发利用项目给予一定比例的财政补贴。

    三是科技创新,推动地热能高效勘探开发利用。世界地热能发展典型国家均重视科技创新,通过加大科研经费投入、设立重大科技研发计划、组织联合研发团队等方式,持续推动地热能勘探开发利用颠覆性技术攻关,助力地热能产业提质增效。

    四是国际合作,助力发展中国家地热能较快发展。发展中国家也高度重视地热能产业发展,通过吸引国外资金和先进技术开发利用本国地热能。

    产学研用协同攻关:打造中国地热能全产业链

    我国地热能资源雄厚,市场空间广阔,发展趋势良好,是极具发展潜力的朝阳产业。如何用好地热能这一“充电宝”,构建地热能全产业链,为我国高质量绿色发展和生态文明建设高质量发展注入“能量”,是行业内外一直关注且迫切需要解决的问题。专家们在演讲中纷纷对此提出建议。

    中国科学院院士汪集旸在报告中抛出了“地球充电/热宝”新概念,引起与会者极大兴趣。他认为,可以将弃风弃光所产生的能量,以及分散在城市中的发电厂、污水处理厂余热等各种“废热”能量集中起来储存于地下并按需求取出加以利用。这种地热与其他可再生能源互补综合利用、实现较高能源使用效率的“地热+”模式,为我国北方地区可再生能源综合利用提供了新思路。

    吉林大学许天福教授特别对我国干热岩地热产业发展提出建议。他说,干热岩资源潜力大,研发周期长,政府要加大投入,以高校与科研院所为依托,与企业紧密合作,实现“产学研用”联合攻关。在我国西部青海、西藏地区,加强高温花岗岩型干热岩EGS工程示范基地建设,使我国在该技术领域尽快达到国际同等水平。在我国东部华北平原、松辽盆地等地区,推进沉积盆地型干热岩示范基地建设。依托EGS示范基地,实现干热岩开发利用关键技术的集成及验证,研发单井封闭性干热岩高效换热开发技术等。

    自然资源部中国地质调查局副局长王昆在讲话中提出的三项重点工作可谓及时回应了人们的关切。他表示,中国地调局将重点对目前还不具备商业开发条件、技术尚不成熟的深部地热能和干热岩组织科技攻关,近期重点开展3个方面工作:

    一是加快推进深部地热资源勘查。中国地调局将深部地热勘查开发摆在与天然气水合物勘查开发同等重要的战略位置,加大资金投入和工作力度,部署开展全国深部地热资源勘查。根据北方地区冬季清洁供暖的需要,优先启动北方主要城市深部热储探测,推进地热资源高效开发利用。

    二是实施干热岩资源勘查与试验性开发科技攻坚战。以青海共和盆地为试验区,联合地方政府、企业和科研院所,多方协作,研究热源机制,突破干热岩探测、高温硬岩钻探、储层建造、发电等关键技术,力争实现试验性发电,建成中国首个干热岩勘查开发示范工程和研究基地,为中国干热岩商业化、产业化开发积累经验。

    三是搭建地热勘查开发科技创新平台,深化国际合作交流。组织实施地球深部探测计划,打造雄安新区和青海共和地热资源勘查开发国际交流合作平台,建立地热勘查开发国家级重点实验室,联合发起国际地热大科学计划。

    中国地热勘探开发利用的第二个春天已经到来。

    干热岩勘探开发燃起来

    9月10日,由中央广播电视总台和教育部共同主办的2018年“寻找最美教师”评选结果揭晓:中国科学院院士、中国地质大学(武汉)殷鸿福教授荣获“2018最美教师”光荣称号。

    83岁的殷鸿福教授是中国科学院院士、著名地层古生物学家、地质教育家,拥有国际影响力。他先后倡导和开创了古生物地理学等一系列分支学科,提出了中国的地球生物学学科体系和发展战略;他领导科研团队克难攻坚,使浙江煤山被确立为全球地质年代划分的一个标准——即“金钉子”。他从小就立志于中国的地质事业,曾获科技部野外科技突出贡献奖。他扎根地学教育,用初心成就生命演化之美,在中国高等教育的园地里,辛勤耕耘,默默付出,谱写了立德树人、无私奉献的美丽篇章。

    投身地学寻求真知

    1935年3月15日,殷鸿福出生于浙江舟山,在家乡读小学。1952年,在好奇心的驱使下,17岁的殷鸿福考入了北京地质学院地质学专业,开始了他的地质勘探生涯。1953年5月26日,他在《中国青年报》发表名为《正确选定志愿,使我学习得好》的文章。他写道:“我以自己终身做一个地质工作者给祖国服务,而感到幸福和自豪。”从此,他把一颗初心交给地质事业。

    1956年,殷鸿福大学毕业后,师从著名地质古生物学家杨遵仪教授攻读研究生。为了撰写论文,他在贵州山区工作时,曾发着39度的高烧,带病搜集资料。他用这些亲自收集的资料,在论文中向当时由权威定下的雷口坡组属于拉丁期的标准挑战。后来,在掌握大量第一手资料的基础上,又首先提出了华北三叠纪海侵。

    1961年,殷鸿福从北京地质学院研究生毕业后留校任教,正式开始地质教学与科研的旅程。在没有科研经费的情况下,他硬是从自己每月40元的生活费中挤出钱来搞一些力所能及的研究,一张35毫米的胶片要拍4页材料,每周数次到离学校很远的图书馆查资料,风雨无阻。在这期间他复习和初步学习了英语、德语、俄语和法语,做了几千张学术卡片,记下了几十本学习笔记,拍摄了几十卷胶卷的资料,撰写了近十篇当时无法发表的研究论文。

    1978年,43岁的殷鸿福晋升为武汉地质学院讲师。社会大环境稳定了,地质研究才可能有序开展。时间不等人,他一头扎进科学的海洋里从事古生物与地质研究。由于他专业扎实,1980年便晋升为副教授。1980年3月至1982年3月,他作为高级访问学者赴美访学。在美国期间,他先后在美国自然历史博物馆、史密斯逊研究院工作,并先后在纽约科学院、耶鲁大学等25所大学和研究所讲学。当时很多人渴望出国,他的一些科研合作者极力挽留他,他都婉言谢绝了。

    1985年,年过半百的殷鸿福带队赴秦岭山区工作。为了追索二叠-三叠系界线,一天,他带病爬海拔4000米以上的岷山,下山时因体力不支,摔倒在乱石丛中,一条腿粉碎性骨折。但是依靠顽强的毅力,两年后他又重新活跃在野外工作中。

    1993年12月,是殷鸿福人生中最为难忘的日子,他凭着多年的研究积累,当选为中国科学院院士。在巨大的荣誉面前,他从容镇定。

    将“金钉子”定址中国

    殷鸿福院士和学生在一起

    殷鸿福院士在野外考察

    从上世纪60年代初开始,殷鸿福就在贵州开始从事三叠系地层学和古生物双壳类和腹足类的研究,并取得了高水平的成果,建立了贵州省三叠系生物地层框架,并把嘉陵江组的时代定为早三叠世。

    全球界线层型剖面和点(GSSP)俗称“金钉子”,是全球确定唯一的点位,作为国际地层对比的标准。它被视为一个国家地层科研水平的反映,许多学者都以争取在其本国国土上建立界线层型为荣。距今2.5亿年前的古、中生代之交的二叠-三叠系界线研究,由于是三颗断代界线金钉子之一,并且在界线处发生了地球历史上最大规模的集群绝灭,该界线的研究备受国内外学者的重视,并成为国际地质界研究的热点。

    直到上世纪80年代中期,国际二叠-三叠系界线划分一直采用伍氏耳菊石出现作为三叠系的开始的观点。殷鸿福自上世纪70年代开始,就在华南广大地区开展了二叠-三叠系界线的研究。通过对国内外资料的分析研究,他认为耳菊石的地理分布具有局限性,不宜作为全球的对比标准,并在1986年于意大利召开的国际二叠-三叠系界线工作会议上,提出以微小欣德牙形石的首次出现作为三叠系开始的标志。1993年,殷鸿福以全票当选界线工作组主席,在加拿大卡尔加里召开的国际二叠-三叠系界线工作组会议上,确定了4个国际二叠-三叠系界线层型候选剖面,其中浙江长兴煤山位居榜首。1996年,他联合中、美、俄、德九名投票委员, 在国际刊物上联名推荐以煤山D剖面27c层之底作为全球二叠系-三叠系界线层型剖面和点。

    1996年国际上一些人抵制煤山。殷鸿福为争取煤山剖面所在地浙江长兴县正式开放,进行了大量工作,争取了多数科学家的支持。1999年9月,国务院正式批准开放长兴县。自1999年10月至2000年11月,先后对煤山剖面进行了界线工作组、三叠系分会、国际地层委员会三轮投票,均以很高赞成率获得通过。并在2001年2月由国际地质科学联合会确认,正式树为全球层型剖面和点位(GSSP)。该成果获得国家自然科学二等奖。

    多年来,殷鸿福经过对三叠系的研究,提出了中国及东亚地区拉丁期发生过大海退。从上世纪80年代中期开始,他又率队开赴条件艰苦、交通不便的秦岭山脉及其相邻的四川松潘、甘孜地区进行三叠系研究。经过近十年的努力,系统重建了秦岭地区三叠纪地层系统,并在秦岭地区首次发现了海相拉丁阶及上三叠统,重塑了秦岭晚古生代裂陷史和印支期运动史,这些成果对于正确认识秦岭山系的地质演化及指导该区三叠系中所蕴含的丰富的金矿床的勘查具有重要的理论和实际价值。几十年来,殷鸿福在中生代双壳类和腹足类等方面做了大量的系统分类和属种鉴定工作,累计发表描述逾300个化石属种,图版80幅。

    从古生物学到地球生物学的转身

    殷鸿福于1982年最早向国内介绍用古生物地理论证微板块和地体的活动,组织我国地史时期古生物地理的研究,并于1988年出版了《中国古生物地理学》专著,该项成果在收集了大量翔实的资料包括1万多个物种和21.7万个计算数据的基础上,系统地提出了地史时期热、温、寒带生物区系的区别标志;论证了中国各时代的古生物地理区划,为我国板块活动的研究提供了重要的依据。1994年《中国古生物地理学》英文版由牛津大学出版社出版后,在国际古生物学界引起了高度重视,国际著名期刊《科学》发表书评予以高度的评价,2000年该书获湖北省自然科学一等奖。

    从达尔文、莱伊尔时代开始,地质学界和生物学界一直以渐变论占主导地位。上世纪70年代末,美国学者提出了持生物演化突变观的间断平衡论,殷鸿福于1982年撰文向国内同行介绍这一演化理论。他认为这一观点符合科学研究的量变到质变规律,并结合自己多年来在华南二叠系、三叠系研究中获得的大量实际材料和证据,于1988年作为第一作者出版了《地质演化突变观》一书,从地质事件及古生物演化角度论证了地质历史中的突变性。著名科学家钱学森曾两次来信与他探讨问题,并指出:“地质演化突变观说明了马克思主义哲学的正确性。”

    殷鸿福主编的《扬子及其周缘东吴-印支期生态地层学》,是我国第一部生态地层学专著。该书提出了为盆地分析服务的一整套生态地层学理论和方法,并成功地应用于扬子区二叠-三叠系的实践。他系统地提出了应用古地磁、构造、沉积、地球化学、古生物地理和古气候进行古海盆的活动论复原方法,并以秦岭和华南为对象探索活动论的古海洋恢复和盆地演化。

    古生物学不能光盯着大型古生物,而忽略肉眼难以分辨的微生物。大规模的微生物活动会对环境产生重大影响。事实上,地球刚开始形成的时候没有氧气,正是因为微生物的活动,才使空气中的氧气逐渐增多,使高级生命的形成成为可能。煤、油、气资源,碳循环,海洋赤潮和湖泊污染都与微生物有关。上世纪80年代末,殷鸿福首先将地质微生物活动与矿床学结合起来,主持了微生物成矿的研究。经过多年来的实践,提出了生物-有机质-流体成矿系统的理论体系。

    实干彰显“美丽”风范

    殷鸿福在教学和科研中,不管山有多高,路有多远,都要亲自到野外考察。他常对学生们说:“科学是实事求是的,我不亲自去野外考察,怎能拿出充分的证据让别人相信我的论证呢?”他到过世界屋脊、茫茫戈壁、云贵高原、西南边陲、秦岭山区、南海之滨,他住过帐篷,也住过条件极差的小客栈,他吃过许多常人难以想象的苦,他的足迹踏遍了祖国的山山水水,这一切都是为了收集宝贵的第一手资料。

    创新是科学研究的源泉。渊博的知识、开放的思想、勤奋地工作,使殷鸿福具有不断创新的动力。上世纪80年代,殷鸿福刚从美国访学回国时,在没有科研经费的情况下,仅靠科技处拨付的5000元资助,组织十几位专家白手起家,团结奋斗,进行古生物地理学研究工作,最后出版了《中国古生物地理学》这一在国内外具有重要影响的研究成果。

    殷鸿福深信:十年树木,百年树人,教书育人是教师的天职。在地质教育方面,早在1964年初他就与人合作出版了我国第一部《古生态学教程》。他曾先后担任了原地矿部古生物学课程指导委员会主任和教育部地球科学教学指导委员会主任等职,积极倡导古生物学及地质学的教育改革。

    殷鸿福作为院士,多年来坚持给本科生授课。除指导了一批又一批的大学生外,他还培养了约50名博士和硕士。殷鸿福在培养研究生时,总是身体力行、言传身教,并十分注意选题的前沿性,使学生一开始就站在较高的起点。在研究过程中,他一方面要求学生重视野外地质实践以掌握扎实的第一手资料,另外又能放手让学生自己去“闯”,以培养学生的创新精神,最后他严格把关,对于一些细小的学术问题都从不马虎,以培养研究生严谨的科学作风。

    目前,殷鸿福已先后培养了5名长江学者和国家杰出青年科学基金获得者,有的先后担任了国际地球生物学会主任委员会委员、国际牙形石协会主席、国际三叠系分会副主席,3个国际IGCP项目的主席等职务。2人获得全国五一劳动奖章,2人是全国优秀科技工作者,1人入选了万人计划科技创新领军人才,5人获得了国家自然科学二等奖,1人获得全国首届创新争先奖。2人成为全国政协委员。

    殷鸿福一直关心学生的学习和生活,他经常助学,彰显名师爱心。这些年来,他向学校捐助的奖学金共计42万多元。此外,他还多次向不同学生和组织进行了捐助,他还向学校图书馆捐献了一大批极具学术价值的外文书刊。

    殷鸿福不仅努力从事地质教学与科研工作,还投身到科学普及工作中。他是武汉自然博物馆名誉馆长,多次担任各种科普活动和竞赛的顾问、评委会主席等,每年都会到大中小学从事科普讲座,累计达数十次,广受欢迎。他出版的《寻找恐龙的伙伴》《生物演化与人类未来》等科普书,曾二次获奖,有的还再版。在他看来,科学普及与科学教育、科学研究同等重要,参与科普工作,也是院士肩负的责任和义务。

    回首六十年的治学之路,2018年度全国最美教师殷鸿福有太多的感悟。他经常说道:“问道争朝夕,治学忌功利。”这一方面是对学生们的勉励,另一方面也是自勉。在教学与研究的道路上,他是意志坚定的攀登者,他总是把登上的山顶作为开辟新路的起点,一步步从宇宙洪荒的地球深处走来,使自己由沙粒逐渐演化成民族的脊梁。

     

    中国地学教育的“金钉子”

    2018年5月3日,借第49个地球日宣传活动周的余温未散,"五四"青年节即将到来之际,地调局天津地调中心团委联合科技处面向天津市高中地理教师开展了科普宣传活动,在天津市中小学教育教学研究室地理学科室组织高中地理教师培训后,现场为参训教师发放10种科普宣传册和17种教学用科普宣传挂图各200份,并布置展板进行科普宣传,受到地理教师的热烈欢迎。

    近年来,天津地调中心始终以中国地质调查局地质调查科普工作研讨会的会议精神为指导,坚持把科普和科研放在同等重要的位置,坚持科技创新和科学普及“两翼齐飞”,将科普工作理念从“低幼化”群体向更高层次人群转变,现形成以中学地理教师为合作对象,以初高中学生为主体,兼顾幼儿及社会科普工作的新局面,使受众不断了解自然资源知识、提高关爱地球意识。 2018年上半年,天津地质调查中心已组织开展科普进校园、师生走进中心、走近高中地理教师、科普讲座、发布“渤海湾西岸海岸带变迁”故事地图上线服务等多场科普活动,科普作品形式不断拓展,科研人员科普意识大幅度提升。参与宣传活动和科普产品制作的科技人员接近单位总人数1/3,受众总人数1000余人,共制作宣传册10种各700册、宣传展板10块2套、宣传挂图17张各200份,展示标本、设备百余种……

    准备科普宣传材料

    为地理教师发放科普材料(二)

     

    为地理教师发放科普材料 

    展板宣传

    天津地调中心面向天津市高中地理教师开展了科普宣传...

    今年4月22日是第49个世界地球日。世界地球日是宣传我国国土资源国情国策、提高公众节约集约利用资源意识、普及地球科学技术知识的重要平台。

    习近平总书记指出,“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置。没有全民科学素质普遍提高,就难以建立起宏大的高素质创新大军,难以实现科技成果快速转化。”

    中国地质调查局成都综合所结合工作实际,围绕今年的世界地球日主题“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”,策划开展一系列主题宣传活动。这些活动,充分利用地质科普特色优势,以丰富多彩的形式开展科普宣传,引导社会大众树立“绿水青山就是金山银山”和“人与自然和谐共生”的理念,向公众宣传地质工作新理念、新方法、新技术,引导全社会节约集约利用资源。

    下面,我们摘选该所推出的贵金属-黄金、新能源应用、尾矿库安全与维护等科普知识,以飨读者。

     

    贵金属的黄金世界 

     

     

    巷道采矿

    选矿、冶金专业是成都综合所的传统专业,主要从事矿产资源、化工产品、金属及合金材料、无机材料和“三废”治理及资源化等方面的开发利用技术研究,长期以来,承担了国家、部、省级多项重点研究课题和攻关项目,研究领域涉及黑色金属矿、有色金属矿、非金属矿、贵金属矿、稀土以及复杂多金属矿等不同矿种的开发与合理利用技术研究,获得多项国家、省部级科技成果奖。今年的“4·22”世界地球日,带来的是贵金属-黄金的科普介绍——

     

    金矿重选生产线

     

    大型露天采矿场

    黄金是怎么炼成的 

    金在地壳中的平均含量仅为1亿分之1.1,在1吨岩石中含有1~5克的金,就可以称之为“金矿石”而被开采。从如此低含量的矿石中提炼出金含量99%以上的产品,是极其困难的。

    一般来说,一块黄金的炼成,主要包括以下流程:采矿、选矿、冶炼(粗炼)、精炼等程序。

    采矿将含金矿石从其他岩石剥离、运输至加工场地。

    选矿采用重选、浮选等工艺,将金矿石含量从1g/t~5g/t,提高到40g/t以上,抛弃90%以上的杂质。

    冶炼采用预先处理、浸出、纯化富集等工序,通过物理、化学方法除去有害杂质,获得粗金产品。

    精炼采用高温氯化、溶解沉淀、萃取还原和电解工艺等将粗炼后的产品提纯,使产品的金含量应达到99%~99.9%以上,得到黄金成品金出售。

    金矿是如何形成的 

    黄金,在成为贵金属之前,它首先是一块石头。今天,自然界的金矿分为原生金矿和砂金两大类。

    金的年代久远,几乎可以追溯到地球形成初期。大约在26亿年前,地核中的金元素,慢慢到达地幔,再由火山喷发等形式来到地壳,这些最初的金矿源,在漫长的地质时代中活化、迁移、富集,形成原生金矿,又称之为“岩金”。

    地表浅层的岩金,经过千万年的风化与剥蚀,岩石变为砂土,含金的砂土被流水搬运,在此过程中,金子因比重大而沉积下来,形成砂金。

    黄金的主要用途 

    金的用途广泛,作为一种贵金属,黄金是人类最早发现和开发利用的金属之一。

    用作国际储备,这是由黄金的货币商品属性决定的。由于黄金的优良特性,历史上黄金充当货币的职能,如价值尺度、流通手段、储藏手段,支付手段和世界货币。

    用作珠宝装饰。华丽的黄金饰品一直是人的社会地位和财富的象征。

    黄金由于具有优良的物理化学性能,被大量运用于宇航、电子、电气工业中。宇宙飞船、人造卫星、火箭、导弹、飞机中的电器仪表。

    黄金由于具有较高的化学稳定性、无生理毒性和高的延展性,除用于药物以外,金与合金还用于医用材料。

     

    新能源应用前景广泛

     

    对保障国家能源安全意义非凡

    1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为:以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能(原子能)。

    新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源,称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。

    在我国可以形成产业的新能源主要包括水能(主要指小型水电站)、风能、生物质能、太阳能、地热能等,是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段,也是环境治理和生态保护的重要措施,是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。

    一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用。因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。

    新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指太阳能、风能、地热能、氢能等。

    按类别可分为:太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能、海洋能、小水电、化工能(如醚基燃料)、核能等。

    太阳能

    核能

    风能

    生物质能

     

    潮汐能

    新能源具有六大特点:

    一是资源丰富,普遍具备可再生特性,可供人类永续利用;比如,陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用,预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW,而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。

    二是能量密度低,开发利用需要较大空间;

    三是不含碳或含碳量很少,对环境影响小;

    四是分布广,有利于小规模分散利用;

    五是间断式供应,波动性大,对持续供能不利;

    六是除水电外,可再生能源的开发利用成本较化石能源高。

    新能源产业政策

    新能源的环境意义和能源安全

    能源需求的急剧增长打破了我国长期以来自给自足的能源供应格局。自1993年起我国成为石油净进口国,且石油进口量逐年增加,使得我国必须参与世界能源市场的竞争。由于我国化石能源尤其是石油和天然气生产量的相对不足,未来我国能源供给对国际市场的依赖程度将越来越高。

    国际贸易存在着很多的不确定因素,国际能源价格有可能随着国际和平环境的改善而趋于稳定,但也有可能随着国际局势的动荡而波动。今后国际石油市场的不稳定以及油价波动都将严重影响我国的石油供给,对经济社会造成很大的冲击。大力发展可再生能源可相对减少我国能源需求中化石能源的比例和对进口能源的依赖程度,提高我国能源、经济安全。

    此外,可再生能源与化石能源相比最直接的好处就是其环境污染少。

    未来的几种新能源

    波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年,电厂的发电成本虽高于其它发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。

    微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,利用微生物发酵,可制成酒精,酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点,用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。据报道,巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆,减轻了大气污染。此外,利用微生物可制取氢气,以开辟能源的新途径。

    第四代核能源:正反物质的原子在相遇的瞬间湮灭,此时,会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能,如果能够控制正反物质的核反应强度,来作为人类的新型能源,那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。

    新能源应用-新能源汽车

    什么是新能源汽车?

    1.串联式混合动力(增程式电动):车内只有一套电力驱动系统,包括电机、控制电路、电池,电动机直接驱动车轮,发动机则用来于驱动发电机给电池进行充电。

    2.并联式混合动力:车内有两套驱动系统,大多是在传统燃油车的基础上增加电动机、电池、电控而成,电动机与发动机共同驱动车轮。车内只有一台电机,驱动车轮的时候充当电动机,不驱动车轮给电池充电的时候充当发电机。

    3.混联式混合动力:主要靠电机,发动机为辅助的,电动机和发动机都能单独驱动汽车。

    新能源汽车优势

    节能:新能源汽车使用太阳能、电能等能源,有效减少石油资源的消耗;

    环保:新能源汽车能耗有效减少二氧化碳、一氧化碳、氮氧化物、二氧化硫、含铅化合物、苯并芘及固体颗粒物等传统汽车尾气中的污染物的排放,减少环境污染。

    健康:新能源汽车不会排放含铅化合物、苯并芘、固体颗粒物等对人体有害的物质。

    电池技术的瓶颈:

    一是锂电池价格贵。

    二是电池性能。锂电一次过充过放就能永久降低性能,一次严重的过充过放就能报废。

    三是电池组管理落后。

    四是充电,锂电池支持快速充电,尤其是动力锂电池,但是没有快速电源,用普通的220V充电的话,电流大得惊人。高压对汽车本身和充电器都是一种考验。

    电动车推动因素(DRIBING FACTORS FOR EV)1.能源战略安全; 2.有害物质排放PM2.5; 3.碳排放; 4.汽车产业发展

    中国未来新能源发展的战略发展阶段:

    第一阶段到2010年,实现部分新能源技术的商业化。

    第二阶段到2020年,大批新能源技术达到商业化水平,新能源占一次能源总量的18%以上。

    第三阶段是全面实现新能源的商业化,大规模替代化石能源,到2050年在能源消费总量中达到30%以上。

    新能源作为中国加快培育和发展的战略性新兴产业之一,将为新能源大规模开发利用提供坚实的技术支撑和产业基础。

    汽车新能源环境污染、能源紧张与汽车行业的发展紧密相联,国家大力推广混合动力汽车,汽车新能源战略开始进入加速实施阶段,开源节流齐头并进。

     

    尾矿利用大有可为 

     

    矿产资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。国内95%以上的一次性能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料都来自矿产资源。但由于我国贫矿多,单一矿少、共伴生矿多,矿石组成复杂、难选冶矿多的特点,以及多数矿山选矿设备陈旧、老化现象普遍,管理水平和选矿回收率低,矿产资源得不到充分利用。

    尾矿是选矿厂在特定经济技术条件下,将矿石磨细选取有用组分后所排放的固体废料,是矿业开发特别是金属矿开发造成环境污染的重要来源;同时,受选矿技术水平、生产设备的制约,也是矿业开发造成资源损失的常见途径。

    尾矿资源是金属和非金属矿山废弃物中数量最大、综合利用价值最高的一种资源。将尾矿丢弃不仅需要占用大量土地,给周围的生态环境造成很大的伤害,而且要投入处理和维护费用。而进行尾矿资源的综合回收与利用,不仅可以充分利用矿产资源,扩大矿产资源利用范围,延长矿山服务年限,也是治理污染、保护生态的重要手段,还可以节省大量的土地和资金,解决就业问题,造福于人类社会,实现资源效益、经济效益、社会效益和环境效益的有效统一。所以,在全球矿产资源供应紧张的局势下开发利用好长期累积的大量尾矿是我国矿业可持续发展的必然选择。

    尾矿中大多含有各种有色、黑色、稀贵、稀土和非金属矿物等,是宝贵的二次矿产资源,有待进一步开发、回收。例如,从铜尾矿中可选出铜、金、银、铁、硫、萤石、硅灰石、重晶石等多种有用成分;从锡尾矿中也能回收铅、锌、锑、银等金属元素。仅就从铁尾矿中回收精铁矿而言,全国铁尾矿品位平均 11%,最高达27%,如以回收品位达61%的铁精矿,产率2%~3%计算,每年从铁尾矿中就可增产(300~400)×104t铁精矿,相当于投资几十亿元建设的一个大型联合企业。

    攀枝花市区全景

    攀西地区优势矿产分布

     

    攀西地区尾矿综合利用的大胆尝试

    中国地质调查局成都综合所承担的地质调查二级项目“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”,聚焦生态文明建设,针对攀西地区矿山地质环境问题,对矿产资源集中开采区矿山开发引起的矿山地质环境问题及危害进行调查,并探索矿山废弃物资源综合利用途径,旨在实现废弃物资源化、减量化和无害化。

    攀西地区南部属于典型“岛状”南亚热带高原季风气候,干湿季分明,雨热同季,具有日照充足、气候温和、年温差小、日温差大、热量充沛的特点。由于海拔高、大气尘埃少、透明度大,该地区光照资源十分丰富。

    攀西地区生物资源复杂多样,拥有多种类型的生态系统。其中特色植物资源有50多种,包括国内特有种4种(攀枝花苏铁、越西木香、凉山乌头、凉山虫草)。珍稀树种有香杉、云南大山茶花、黄杉、肉桂、米的杉、榨树、棺木、银杏等;珍稀动物有大熊猫、牛羚、小熊猫、豹、岩羊、大鲵等35种。

    攀西地区是我国重要的矿产资源富集区,埋藏有多种矿床,已探明有大型钒钛磁铁矿、铜、铅、锌、锡、煤等54种矿产。在仅占全国国土面积0.3%的区域里,蕴藏着全国13%的铁、69%的钒、93%的钛和13%的水能。

    攀西地区矿山开发共产生大大小小尾矿库147个,总占地面积1906.39公顷。尾矿的大量堆存易带来泥石流、滑坡、溃坝等地质灾害和环境污染。

    减少尾矿库环境影响的措施首先是尾矿资源化节约集约利用,控增量、减存量,以期从源头上减轻地质灾害的发生。不能综合回收利用的尾矿库闭库后采用覆土碾压形成隔水层,种植本地草本植物,修建纵横向的截排水沟,截留上游余水经排水廊道排往下游,加强尾矿库下游重点流域水质监测的工程治理措施,尽量减少尾矿淋漓废水。

    对于新建或老旧的含有害化学物质的尾矿库,必须按《防治尾矿污染环境管理规定》进行防渗漏处理,阻止尾矿水向地下渗透,避免造成库外水体污染等生态破坏及污染。

    对于尾矿库尾水可采取澄清后直接返回或经过处理后返回选厂循环使用,以节约水资源,降低企业生产成本,同时避免尾矿库尾水因得不到回收利用排到库外而污染库外水源。

    在中国地质调查局部署下,成都综合利用所组织实施了“攀西地区多金属矿产资源集中开采区地质环境调查”,针对攀西地区巨量堆存的尾矿,开展了尾矿可利用调查和综合利用技术攻关,成功研发了适宜攀西地区铜矿、钒钛磁铁矿和稀土矿等尾矿综合利用技术,为矿山地质环境保护与治理提供了新途径。

    从拉拉铜矿矿集区尾矿中综合回收了铜精矿、铁精矿和云母精矿,利用部分二次尾矿成功开发出多功能硅肥产品,实现尾矿减量40%以上。从白马矿集区钒钛磁铁矿尾矿中获得硫钴精矿、铁精矿、钛精矿及长石精矿,实现尾矿减量20%左右。从大陆槽矿集区德昌稀土尾矿中综合回收了稀土精矿、萤石、锶钡混合精矿,实现尾矿减量15%以上。

    攀西地区矿山规模化开采自上世纪60年代开始,尾矿的大量堆存带来了资源、环境、安全和土地等诸多问题。尾矿综合回收利用技术的突破,将实现资源化、减量化和无害化,对提高矿山节能减排水平,保护有限的矿产资源及土地资源,保护矿山地质环境具有重要的战略意义。

    香杉

    牛羚

    我国尾矿利用与维护现存问题

    一是综合利用意识淡薄,资源浪费现象严重。

    由于人们大多对我国的资源情况缺乏正确的认识,矿山企业盲目开采,采富弃贫的现象十分普遍。许多矿山企业,尤其是中小型矿山企业,没有充分认识到尾矿综合利用对矿山企业特别是对亏损矿山企业、资源枯竭型矿山企业可持续发展的重要性,仍然采用“高开采、低利用、高排放”的粗放型发展模式,为了追求短期经济利益,人为地缩短了矿山寿命,导致矿产资源巨大浪费与破坏。另外,某些矿床过分关注主矿产品的价值,忽视其共(伴)生组分,缺乏综合利用的意识。

    二是制度不健全,管理不规范。

    倡导尾矿资源综合利用的理念已经提出了多年,但我国对资源综合利用的政策和立法,仍缺乏完善的管理体系和严格的强制性法律法规及政策措施。一方面,鼓励利用尾矿资源的政策未落到实处,国家投入较少,开发尾矿的成本较高,企业的经济效益低,导致矿山企业对资源综合利用的积极性不高;另一方面,现行有关法律、法规对矿山尾矿、废石等固体废料的管理与利用只有原则规定,没有制定强制性措施,缺乏有效的监管。

    三是生产技术落后,资源利用率偏低。

    我国对矿产资源的综合利用起步较晚,欧美等发达国家早在20世纪60年代就已重视矿产资源的研究开发,生产技术逐渐成熟,一般有色金属综合利用率达80%~90%,目前的趋势是开展“无废工艺”或“无尾工艺”。受矿石品位低、呈多组分、矿物嵌布粒度细、生产技术落后等因素制约,我国大多数矿山综合利用指数低,有色金属矿产资源利用率为60%,比发达国家低10%~15%,共伴生有色金属综合利用率仅为40%,比国外低20%;综合回收率低,目前矿产资源总回收率仅为30%,以采选回收率计,铁矿约为67%,有色金属矿为50%~60%,非金属矿只有20%~60%,造成大量的资源损失于尾矿中;矿产资源综合利用技术水平不高,综合利用产品档次低,市场销路有限,经济效益不理想。另外,由于我国矿业企业的准入门槛低,大量不具备开发资质的企业进入矿业开发领域,部分矿山选冶技术工艺落后,一些小企业的资源采收率低于50%。

    四是资金投入不足。

    从工艺技术、设备研究到生产经营管理与产品制取,矿山尾矿等固体废料的综合开发利用与治理都需要投入大量资金,但多数矿山目前的经济状况难以开展这项工作,尤其是许多老矿山累积的问题较多,经费问题更难以解决,而无论是公共财政的专项支持、国家财税杠杆的政策倾斜,还是社会资本的积极参与,都与现实需求相差甚远,而且目前尾矿综合利用项目的融资渠道非常狭窄,通过各种金融工具进行专项融资也十分有限,从而影响了这方面工作广泛深入地开展。

    五是市场阻力问题。

    产品的市场问题也是制约尾矿资源化利用的一个重要因素。有些资源,如钛、钒、钨、稀土等,因为市场需求有限或价格低,从尾矿中回收相应矿产也都受到影响。另一方面,则是人为因素造成的障碍,如由于地方保护主义,新产品无法与当地产品竞争,市场拓展很有限。

    尾矿利用实验

    尾矿成分鉴定

    树立尾矿综合利用新观念

    矿产资源主管部门和矿山企业应当基于长远的战略考虑,立足循环经济发展模式,把尾矿资源综合利用作为实现矿业可持续发展的必要措施来认识。同时注重科学规划,树立尾矿资源整体利用的新观念。针对我国全民矿情意识差、违规开采严重的情况,有关部门要大力加强我国的矿情及相关法律、政策宣传和教育,让全民了解我国的资源情况,加深对资源综合利用、环境保护的认识,增强全民合理利用矿产资源的自觉性。

    完善尾矿综合利用的制度建设

    由于尾矿利用是集环境、社会、经济效益于一体的长期性、公益性事业,因此政府部门应强化政策导向,强化管理,加大政策扶持力度,制定优惠经济政策,将尾矿利用纳入国家和行业发展规划中。参照国外相关政策、措施并结合我国实际情况,制定相应税收及经济资助等办法。如:国家将可持续发展、资源节约型项目列为国债投资重点;设立尾矿资源综合利用专项资金,对尾矿综合利用和开发所需资金贷款给予贴息、低息、延长还贷期、减免所得税和增值税等优惠政策;引导和支持矿山企业及科研部门对尾矿综合利用的投入。

    同时,还应通过立法来促进尾矿资源的综合利用。1986年,我国颁发了《矿产资源法》,对矿产资源的合理开发和有效保护起到了积极的作用,但此项法规已不能完全适应新时期的要求。现阶段应研究可持续发展的法律、法规及《资源综合利用条例》、《资源综合利用专项规划》等,研究促进循环经济发展的政策和机制;尽快出台鼓励性和严格的强制性法律法规,使我国的综合利用工作纳入法制轨道,有效解决资源消耗高、综合利用率低、资源浪费和环境问题。

    加强技术革新

    尾矿矿物组分不同,其利用价值也就不同。应加强尾矿资源的工艺矿物学研究,尽可能开发高附加值产品。相关深度加工方法很多,如制造微晶玻璃、提纯,超微细粉碎,表面改性处理等。

    搞好尾矿综合利用,矿业公司还应加大科技攻关力度,充分发挥矿山设计研究所的研究能力,并与有关科研院所一起,“产、学、研”结合,开展尾矿利用研究,重点解决尾矿中伴生有价元素的回收技术,开发高附加值产品、高技术含量尾矿产品等,以提高尾矿综合利用的经济性。

    通过工程示范,推动尾矿利用发展

    尾矿开发利用是一项大型系统工程,涉及的行业多、技术面广,应在全国逐渐展开矿山选厂堆存尾矿综合利用的研究(包括金属与非金属矿物分选回收、尾矿作复合矿物原料用于玻璃、陶瓷、建材及农业肥料)、尾矿作土壤改良剂及微量元素肥料的研究、尾矿制微晶玻璃等高附加值新产品的示范工程,积累实践经验。

    引进市场机制

    在市场经济条件下,应该让“排尾主体”与“利尾主体”分离,成立具有独立法人地位的尾矿利用公司,在矿山企业与尾矿利用公司间建立起市场供需关系,改变某些中小矿山企业资金、技术上的劣势。通过“排尾主体”与“利尾主体”的分离,达到“利尾主体”与“受益主体”的统一,同时推动尾矿资源市场机制的运作,从根本上解决矿山企业尾矿资源利用问题。由于尾矿回收利用行业涉及资源化、公益性和流通性行业属性,这个行业是不能完全市场化的,所以,在引入市场化体制时,还应发挥政府部门的相关作用。

    随着科学技术的迅速发展,传统概念的矿山尾矿固体废料已从消极的环保治理转变为积极的资源化治理。多年的实践表明,将矿山尾矿作为复合矿物原料进行整体开发利用,正成为经济实用的新矿产资源来源。它不但可使原来资源枯竭或资源不足的矿山重新成为新资源基地,恢复和扩展生产,而且可以开辟新材料的科技领域,推动科技进步,同时也能解决环境污染、改善生态环境和整治国土,具有巨大的经济、社会和环境效益。目前,许多工业发达的国家已把矿业废料的开发利用作为矿山开发的新目标,把尾矿的综合利用及治理的程度作为衡量一个国家科技水平和经济发达程度的标志。因此,我们必须加速尾矿综合利用及治理的进程,树立长远的观念,把尾矿综合回收利用及治理作为保护有限的矿产资源、促进经济发展、保持矿业持续发展的必要措施。

    科技改变未来生活

    为响应习近平总书记关于“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要的位置”的重要指示,“钦杭成矿带德兴—歙县地区地质矿产调查”二级项目所辖 “赣东北樟树墩—皖南蛇绿混杂岩带区域地质专题填图” 子项目于2018年1月9日在德兴市第一中学开展了“走近地质,了解地球”的地质科普宣讲活动。

    活动内容丰富多彩,分为四个环节。一是播放“大陆起源”纪录片,生动介绍了亚欧大陆的起源和板块运动。二是地学知识讲座,从地质学的诞生发展、地球圈层构造、动力地质作用、岩石矿物、地质资源与环境等方面图文并茂、通俗易懂地展示了地学之美。三是互动交流,项目组从典型矿物、岩石、地貌等方面准备了26块展板、50余块标本和110张图片供同学们观察和交流,同时让他们亲自操作偏光显微镜,感受微观的神奇。四是科普知识有奖问答,活动现场十分活跃。

    通过此次科普宣讲活动,激发了同学们对于自然科学的兴趣、丰富了同学们的课外生活,营造了学科学、爱科学的良好氛围。同时,有效提升了中国地质调查局南京地质调查中心的影响力和知名度。

    走近地质 了解地球

    为贯彻落实习近平总书记在全国科技创新大会上关于“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要位置”的重要指示,根据国土资源部和中国地质调查局关于开展2017年科技活动周的通知,地调局水环中心开展了“科技强国 创新圆梦”科技活动周主题宣传系列活动 。本届科技活动周活动主题鲜明,精彩纷呈。

    首先,水环中心给在校大学生开展了“可燃冰”、“二氧化碳地质储存”、“地下水监测技术”等专题讲座,展示了地质科技知识和水环中心地质调查业务成果。

    其次,通过开放“国土资源部地质环境监测技术重点实验室”、“中国地质调查局二氧化碳地质储存重点实验室”、水环中心产品展室,让在校大学生意识到科技创新的重要性,提高了在校大学生爱科学、讲科学、学科学、用科学的热情。

    第三,应重庆市巫溪县国土部门邀请,水环中心在重庆市巫溪县白鹿镇开展了“地质灾害科普下乡,让山区人民远离灾难”科普培训。针对乡镇主体地质灾害群测群防工作就地质灾害点的认识、早期识别、简易监测、防范预案及临灾应急处置等方面进行了生动的科普讲解和指导,并结合近年来发生的典型地质灾害真实案例视频、图像资料播放,让基层地质灾害工作人员及群测群防监测员直观的看到鲜活的地质灾害案例和灾害造成的人员伤亡和财产损失,切实亲身感受地质灾害就在身边和地质灾害造成的巨大危害。

    水环中心2017年度全国科技活动周活动内容广泛,新鲜,圆满地完成了科学普及任务。

     

    水环中心圆满完成2017年全国科技活动周活动

    5月20-26日为2017年全国科技活动周,活动主题是“科技强国 创新圆梦”。为认真贯彻落实习近平总书记在全国科技创新大会上关于“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼,要把科学普及放在与科技创新同等重要位置”的重要指示,地调局武汉地调中心充分发挥科普基地资源优势,面向社会开放了“同位素地球化学开放实验室”“岩、矿化学分析实验室”及“龙化石博物馆”。

    5月26日,来自武汉市楚才小学50余名师生走进武汉地调查中心实验室,在技术人员的带领下兴致勃勃地参观了实验室的“高精尖”仪器设备。活动中,“粉末高压成型、溶液酸碱变色、电子称重物品”等直观的实验操作和现象,激发了同学们对科学知识的探索兴趣。他们争先恐后地要求亲手做实验,现场活动气氛高涨。走进实验室让同学们零距离“触摸科技”,在操作与体验中感受科学的魅力,开启了他们的科学梦想。

    “这真的是龙吗?它们怎么和电影上的龙不一样?怎么躺在石头上呢?……”当同学们怀着激动的心情走进博物馆时,眼前的化石让他们发出了一连串的疑问,在“一问一答”中,同学们认识了鱼龙、海龙、楯齿龙等惟妙惟肖的海生爬行动物,对栩栩如生、美丽的海百合化石表示惊叹,了解了生命从无到有、从低级向高级演化的过程。通过讲解恐龙的大灭绝事件,让同学们深刻地感知了恶劣环境对生物的生存造成的巨大影响,引导他们从小树立保护环境的意识。

    观察实验现象 

    争先恐后做实验 

    细心操作 

     

    参观恐龙化石 

    武汉地调中心开展实验室开放日活动