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    中国地质调查局岩溶地质研究所承担了2017年广西科学技术厅重点研发计划“广西南宁岩溶发育规律对地下工程建设影响应用研究”,项目于2017年9月正式获批,项目执行期3年。

    本项目以南宁市覆盖型岩溶区为研究对象。针对地下空间勘查、设计与施工过程中遇到的岩溶问题,查明地表水与地下水的相互转换关系,圈定地下水补、径、排区域,建立岩溶发育三维地质模型。查明岩溶塌陷发育地质背景,从“岩土-水-气压”相互作用入手,建立岩溶塌陷水动力监测网,探索地下空间可接受风险与可容忍风险的阈值,建立风险预警模型,进行地下空间利用适宜性区划以及地下空间保护、治理分区,为南宁市建设中的地质环境需求提供技术支撑。

    岩溶所将全力配合广西重点研发计划工作的实施与开展。岩溶所完善的试验条件与分析设备、一流的人才队伍可为城市地质调查、城市地下空间开发、城市地下工程建设提供技术支持与安全保障。

    岩溶所承担2017年广西重点研发计划

    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

    SYZX系列绳索取芯液动锤

    3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

     

    今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

    60年,一甲子,岁月峥嵘,成就辉煌。

    作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构,中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作,通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等,60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项,150余项获国家、省部级以上奖励。其中,国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项,国家创造发明奖和新产品奖6项,省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项;拥有国家专利93项,中国专利优秀奖4项。如今,勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

    我国成立首个探矿工程科研机构,开启国产钻探装备自主研发新征程

    新中国成立之初,国家确定了地质工作“大发展,大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段,其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期,当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术,而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进,钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年,我国第一个五年计划进入实施的第四个年头,工农业大发展,急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

    1957年1月,原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所(以下简称“勘探所”)成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

    建所初期,为发展适合我国国情的勘探设备,勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作,随后,岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等,及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间,勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如:率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机;用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验,并获成功;在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作,并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力,我国的地质勘探装备开始自给,探矿技术水平空前提高,使得白云鄂博、大冶铁矿,白银厂多金属矿,淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

    与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年,勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究,次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少,价格昂贵,生产难度大,为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年,勘探所开始了人造金刚石钻头的研究,并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后,勘探所与河南省地质局合作,在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年,小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末,我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

    此外,在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷,坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进,向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展;工程地质和水文水井钻探设备,实现了多样化,钻进工艺日趋完善;坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

    钻探服务领域扩大,钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

    随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展,我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

    20世纪70年代前的钻探技术,主要用于地质找矿和地下资源开采,而进入80年代,则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如:山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程,西藏羊八井地热开采,广东珠江口番禹大桥基桩施工,北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工,以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

    根据市场急需,勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托,1991年开始了采卤对接井钻井技术研究,与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工,到1995年末,共完成5对对接井,成功率达到100%。两井高精度直接对接成功,使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说:“这项技术开发成功,解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功,不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径,也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

    80年代初,为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要,勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套,研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术,以及大口径桩检测仪,目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺,其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

    1993年,勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年,第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年,勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具,并用此设备完成了70多条管线铺设工程,包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等,至目前已形成高效环保的GBS系列(5T-320T)钻机及配套施工技术体系。

    冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位,至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤,品种达20多个,几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注,吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表,有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

    随着钻探技术服务领域的扩大,钻探工程面临的地质条件越复杂,施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本?勘探所根据生产需要及施工条件,将新技术、新方法进行配套,先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD-3型岩芯钻机》,结束了我国钻探方法单一的局面,使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时,勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作,使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

    钻探技术迎来发展新机遇,科学钻探体系进一步丰富

    1999年,新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

    在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下,勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究,并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米(Φ76毫米 N级口径)示范孔的工程施工,创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆,在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故,标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成,同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

    全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点,尤其在斜孔施工方面极其方便,可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取芯作业的效率及安全性大大增加,钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计,提高了钻探工作效率,减轻了工人的体力劳动,提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发,并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

    在地调项目的支持下,勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统,实现了地下导航高精度定向技术的重大突破,也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始,勘探所与中国机械进出口总公司合作,实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程,到2010年12月共完成了56口井的定向钻井,获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施,勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

    2001年4月18日,受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米,孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题,勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新,攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题,配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达+液动潜孔锤+绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究,至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明,采用液动锤钻进施工,钻进效率提高54%,延长回次进尺178%,大幅度减少了施工周期、降低了施工成本,为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用,并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录,使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前,YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品,不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录,使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

    2007年10月22日,勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井(北井)钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井,以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果,为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中,综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术,为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年,勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程,目前进展顺利。

    2008年至今,勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)。期间,勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术,在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中,9米超长半合管的应用创世界纪录。

    大力推进科技创新,多项钻探技术领跑世界

    随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进,中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作,更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标,充分发挥科技创新的引领支撑作用,强力推进科技进步、人才成长和团队建设,自主研发了一批高精尖钻探技术设备,使我国在多个钻探领域领跑世界。

    勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目,针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况,对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关,先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备,突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系,也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年,该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

    勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平,配套高精度仪表及钻参系统,满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求,既可用于深孔岩芯钻进,也可用于我国浅部石油勘探,以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探,既可以打丛式井,又可以钻进定向孔。目前,该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外,勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等,填补了国内多项钻探领域的技术空白。

    钻探过程中,孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况,勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究,攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题,填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故,其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全,同时简化了钻孔结构、优化套管级数,大大降低了钻探成本,被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用,完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务,单次护壁长达21米,护壁深度达到2000余米。

    自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程,取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系,2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同,共计145口井。2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕,该项目计划在2015年~2018年施工74个采卤水平井组,单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通,真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实;在施工中大胆创新,克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难,积累了处理复杂问题的丰富经验。

    60年风雨路,勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上,近些年来,勘探所取得了4项国际领先技术成果:高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术;1项国际先进钻探技术体系:2000米以内地质岩芯钻探技术体系;2项国内领先技术:3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机;实施了4项科学钻探工程:牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

    步入新时代,继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

    党的十九大召开,中国特色社会主义步入新时代。新时代,世界抱以新期待。

    步入新时代,勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量:一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求,对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议,形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案,为我国入地计划的实施打下了基础,为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题,综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等,探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术,以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标,力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用;“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障,确保井组的平行,解决地热勘查开发关键技术难题,为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高救援效果和效率,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

    六十载峥嵘岁月,笔墨春秋著华章;六十年风雨征程,薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前,继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内,力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

    做新时代地质钻探装备与技术研发的领航者

    为获取深部(>3000m)地应力数据,中国地质调查局地应力测量与监测重点实验室研究团队通过国际合作,将基于钻孔岩芯的非弹性恢复地应力测试方法(简称ASR法),成功应用于塔里木盆地深部地应力测量,获取了塔里木盆地7千米深部地应力实测数据,该结果是迄今为止ASR法在全球报道的最深地应力实测数据。这标志着我国在地应力测试领域已跻身世界先进行列,该方法在超深钻孔中的首次成功应用,为我国深地探测、深部资源勘探开发和地震等深部地球动力学研究中地应力数据的获取提供了新途径,对增强我国深部地应力探测能力、推动“三深一土”国土资源科技创新战略实施具有重要意义。

    深部地应力探测是国土资源“十三五”科技创新规划“深地探测”的重要领域之一。地壳深部地应力大小和方向信息是地震等地球动力学基础研究、深部资源勘探开发及地下工程稳定性评价等领域的重要基础数据。然而,随着深度的增加,地下的温度和压力同步升高,传统的地应力测试方法(如水压致裂法等)受温度和压力条件限制,深部(>3000m)地应力信息的获取变得非常困难。而基于钻孔岩芯的非弹性恢复地应力测试方法(Anelastic Strain Recovery method,简称ASR法),是近年来发展起来的基于定向岩芯的深孔地应力测量方法,其原理基于岩石是一种黏弹性体,具有流变性。岩芯脱离地应力场的作用(钻取后),除了立即发生弹性应变恢复外,还随时间发生非弹性(滞弹性)应变恢复,因此通过测量应力释放后岩石的非弹性恢复应变,结合岩芯的非弹性应变恢复柔量,可确定原位地应力状态。与其它基于钻孔岩芯的地应力测量方法相比,ASR法是具有完善理论基础的三维地应力测量方法,具有成本低、效率高且不受钻孔深度和温度限制等优点,同时该方法在钻井现场建立实验室,缩短了岩芯钻取后到开始测量的时间,保持了岩芯近原位状态(矿物含水等),可更真实反映原位地应力状态。

    相关研究成果以“Stress state measured at ~7km depth in the Tarim Basin, NW China”(塔里木盆地~7km深部地应力实测)为题,于2017年7月3日发表在英国Nature出版集团旗下的学术期刊Scientific Reports上(www.nature.com/articles/s41598-017-04516-9)。

    本项研究得到了国家自然科学基金、中石化和国家重大专项经费的资助,论文自发表以来得到了国际同行的报道和关注,日本京都大学(http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/170703_1.html)、客観日本网站(即将上线)和美国威斯康星大学麦迪逊分校(即将上线)新闻媒体分别以日语和英语对研究成果进行了积极和正面的报道,地质力学研究所孙东生博士为论文的第一作者和通讯作者。

     深部岩芯(6955.52m)非弹性恢复应变实测曲线

    中国地质调查局地应力测量与监测重点实验室在深部地...

    应芬兰地质调查局邀请, 6月28日至30日,中国地质调查局党组成员、总工程师,中国地质科学院党委书记、副院长严光生率团访问芬兰,与芬兰地调局副局长佩卡∙努米举行会谈,听取芬兰地质学家专题报告,考察赫尔辛基市区地下工程。

    与佩卡•努米会谈期间,双方就深入推动两局务实合作达成一致意见,并续签了地学方面谅解备忘录。在专题研讨中,我方人员介绍了中国地下空间开发利用现状和城市地质调查计划,芬兰地调局相关专家就地下矿藏基岩建模、高放射性核废料储存基岩建模、浅层地热资源评价和城市地球化学调查等方面作了专题报告,双方专家进行了深入交流和探讨,为确定后续合作奠定了基础。

    在芬兰地调局专家的陪同下,严光生考察了赫尔辛基地下污水处理厂、市中心燃煤发电厂的地下储煤场和城市地下公交枢纽等闻名世界的地下工程,学习了解赫尔辛基城市地下空间利用的经典案例。

    局科外部、南京中心、物化探所和地科院相关同志陪同出访。

    与芬兰地调局副局长续签两国地学方面谅解备忘录

     

    严光生率团访问芬兰地调局
    我国煤矿资源丰富,长期开发形成了巨大的可利用特殊地下空间,为发展地下生态城市创造了得天独厚的条件。据调查,我国现有煤矿地下空间约139亿立方米,到2030年,预计将达到241亿立方米,长度约160万千米,可绕赤道40圈。

    开发利用废弃煤矿地下空间,既可以避免煤矿采空区被充填造成极大的特殊地下空间浪费,又可以缓解地面城市发展面临的土地紧缺等问题,可为废弃矿井企业提供一条转型脱困和可持续发展新路径,不断推动资源枯竭型城市的转型发展。

    煤矿井下可利用空间的类别 

    煤矿经过长期开采会产生大量的地下空间,这些空间主要包括井筒、巷道、硐室和采空区。

    井筒是指在井工采矿或地下工程建设,从地面向矿体开凿的垂直或倾斜一类工程,垂直的工程称为立井,倾斜的工程称为斜井。井筒是矿井通达地面的主要进出口,是矿井生产期间提升运输煤炭(或矸石)、运送人员、材料和设备以及通风和排水的咽喉工程,是整个矿井结构最“牢固”的地方。

    巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。一般来说,巷道空间上呈条带状,绵延数公里,断面形式为拱形和矩形。开拓巷道服务年限最长,服务于全矿井,准备巷道服务年限其次,服务于矿井的一个区域,回采巷道服务时间最短,基本随着采矿活动的结束而坍塌消失,很少能够保留下来。采矿活动结束,将对准备巷道和回采巷道进行封闭,封闭之后的空间会直接淹没在矿井积水或有毒有害气体中。因此,判断巷道可利用性时,需要考虑空间环境的恶劣性,再对其进行有针对性地改造、修复甚至直接放弃。

    井下硐室主要有排水泵房、变电所、避难硐室等。这些硐室空间大,直径一般在8米,直立高度一般为50米。煤矿井下硐室在设计之初普遍采用了高强支护材料和特殊的结构形式,服务年限一般较长,结构较为牢固。因此,矿井关停后,井下硐室的空间可利用性较好。

    采空区一般是指将地下煤炭开采完成后留下的空区。由于煤炭的赋存一般呈层状煤层出现,因此可以形成大片连续的采空区。一般来说,煤矿开采过程中,采空区顶板需要在特定时间自动垮落或被强制垮落,形成垮落区。顶板岩石会重新充填采空区,因此,煤矿采空区的空间利用局限性很大。

    煤矿地下空间的优缺点 

    废弃煤矿地下空间主要有三大优点:一是防护性和安全性优越。煤矿地下空间具有天然抗灾性,对于防御战争的空袭、核冲击、抗御地震破坏等明显优于普通浅层城市地下空间。二是空间环境条件较稳定。由于埋深较大,煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,受外界影响小,冬暖夏凉。三是节省投资。由于煤矿地下空间在形成过程中已经进行了开拓和加固,因此废弃煤矿地下空间在开发利用时只需要稍加改造、加固和修缮即可,较新建地下工程空间可以节省大量投资。四是有利于就业安排,具有很好的社会效益。煤矿地下空间开发利用对于废弃矿井转型发展提供新的生命,可以缓解当地的就业问题,促进社会稳定,为资源枯竭型城市的转型发展提供新的思路。

    尽管煤矿地下空间具有上述优点,但在开发利用时需要考虑几个问题:

    一是煤矿地下空间结构稳定性和可靠性。在开发利用之前,需对围岩和支护结构进行全面评估,并采取措施进行修复和加固以提高其稳定性和可靠性。二是矿井地质条件与井下环境问题。煤矿地下空间埋深较大,地质条件复杂,地下水、地压、地热、瓦斯及其他有害物质等都会对其可利用性产生重要影响,在开发利用时需要额外注意并采取相应措施。三是提升运输及基本维护费用问题。煤矿地下空间埋深较大,地质环境复杂,二次开发利用时候,通风、进出口提升、巷道运输、排水以及照明等日常维护成本较高。而且,煤矿地下空间一般出口较少,在二次利用时提升运输能力稍显不足。

    煤矿地下空间开发利用的模式 

    基于煤矿地下空间的基本特点,研究人员和工程技术人员开发出多种二次利用模式,主要包括:

    地下储库。煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,为此,利用煤矿地下空间作为地下储库最为适宜,这也是目前其最主要的开发利用模式。煤矿地下空间可以用来储存炸药、雷管等易爆有毒危险品,甚至作为地下水库等。

    博物馆、地下旅游和文娱活动场所。以煤矿地下空间作为博物馆、地下旅游和文娱活动场所在国内外已有较多实例。例如,德国鲁尔工业区的埃森煤矿在关停后改造成地下矿井博物馆,开展煤矿采矿科普教育、矿井旅游等活动,取得巨大成功,并于2001年被联合国教科文组织评为世界文化遗产。国内唐山开滦煤矿是2005年批准建设的全国首批28家国家级矿山公园之一,并被评为国家AAAA级旅游景区。

    开滦国家矿山公园运煤小火车 

    抽水蓄能电站。由于煤矿地下空间体积大且埋深较大,可以将其改造成抽水蓄能电站的地下水库,并将地面矿坑改建抽水蓄能电站的地上水库。在用电低峰的时候,利用便宜、多余的电力,将地下水库的水提升到地表水库中;在用电高峰时段再将地表水库的水向下排放到地下水库发电。目前,德国鲁尔区普斯波(Prosper-Haniel)煤矿正在建设一个抽水蓄能电站,将其埋深1200米、绵延26公里的井巷系统改造成一个100万立方米容积的地下水库。

    地下生态城市示范区。由于煤矿地下空间具有环境清洁、隔音隔震、天然抗灾等优势,可以构建地下宜居城市、地下房地产、地下轨道交通系统等,打造地下生态城市示范区。

    变废弃矿石为可利用资源 

    □田 敏

    矿产资源在我国的国民经济发展中起着举足轻重的作用,我国95%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料等都来自矿产资源。

    早期受科技水平的限制,人们对矿石中矿物的使用具有单一性粗放性,矿石中低含量矿物或伴生矿物均作为废矿被抛弃,造成极大的浪费。经过长期的科学研究,矿物加工领域的工程师们已经取得了巨大进步,大量低含量或复杂伴生的可利用矿物能够被综合回收。但据不完全统计,全世界每年排出的矿业固体废物仍然在100亿吨以上。

    为了解决这些问题,科研人员通过长期研究,将废石变成了可利用资源。首先,科研人员利用高倍显微镜研究废石的矿物组成,探究其内部结构,尤其是不同矿物之间的连接架构,同时还要仔细了解不同矿物的生长粒度,分析每一种矿物内部的晶格形态。比如,标准石英矿物是由4个氧原子和两个硅原子组成的硅氧四面体,在分析该废石石英矿物时必须考虑其在自然界中是否受外力影响,氧原子被其他矿物如铝原子替换形成类质同相现象。因此,随着对废石中矿物性质的深入研究,将为下一步不同矿物分离奠定坚实的基础。

    玻璃制品在人类的生活中无处不在,其主要是以高品质石英矿物作为原料。石英矿物中的主要成分二氧化硅含量不同则制作的产品也不同,达到90%以上的可以制作玻璃器皿,达到98%以上时可以制作精密的光学产品,达到99.9999%以上时可以作为目前具有高科技性质的芯片原料。江西钨矿属蚀变规模不大的石英脉型钨矿床,废石中矿物含量达到40%~70%的为石英矿物。其内部晶型发育良好,杂质含量极低,具备成为制备高品质石英的原料。经过破碎-分级-物理除杂-化学除杂,利用石英无磁性、硬度较高耐磨性、耐腐蚀性、巨变温差下产生裂隙性等性质,可以生产出高品质石英原料的产品。

    废石中除石英矿物外,还有含量分别在10%~20%的萤石、长石、云母等矿物,萤石是无机盐工业的重要原料,长石在陶瓷工业具有举足轻重的作用,云母天然形态呈现片状,具有良好的弹性、韧性,广泛应用于电器、橡胶、塑料、造纸等行业。针对这几种矿物的不同晶体结构,采用具有针对性络合试剂,通过浮选工艺可以有效地分离,获得不同高纯度优质产品通过变废为宝,再次应用在不同的工业领域,创造更高的经济价值。

    通过采取综合利用技术,将几乎90%的废石变成可以利用的资源,从而实现“变废为宝”,既能产生重要的经济价值,又可以彻底解决土地污染,可谓一举多得。

    钨矿共伴生组分的综合回收 

    □张红新 赵恒勤

    世界钨矿资源储量比较丰富,发现的钨矿物和含钨矿物有20余种,但具有开采价值的只有黑钨矿和白钨矿,黑钨矿约占全球钨矿资源总量的30%,白钨矿约占70%。钨矿资源特点之一是共伴生矿床多,综合利用价值大。我国许多钨矿床伴共生有益组分多达30多种,主要有锡、钼、铋、铜、铅、锌、金、银等。

    根据矿石赋存状态的差异,有些共伴生组分可以在选矿过程中分离,比如锡、铜、铅、锌、萤石等,有些需要在冶炼过程中分离,比如金、银、铟、镓、铼、钪等稀有元素。对钨共伴生组分的综合回收方法的选择则需要根据矿石性质差异采用合适的工艺流程和设备进行分离,主要的分选方法有拣选法、重选法、磁选法、浮选法等,由于钨矿共伴生组分较多,几乎涵盖了所有的选矿方法。

    拣选法。根据物料中不同颗粒之间某些易被检测的物理特性差异,通过对颗粒的逐一检测和鉴别,然后以一定外力使欲拣颗粒分离出来的一种选矿方法。对颗粒进行逐一检测和鉴别,以及依靠外力分离欲拣颗粒,这是拣选不同于其他选矿方法的独特之处。手选是最古老、最简单的拣选。它是根据物料颗粒之间颜色、光泽、密度、硬度、形状等物理性质的差异进行分选的。手选法在黑钨矿中应用较多,通过手选可分选出黑钨矿和石英初级产品。

    重选法。根据矿物密度不同而分离矿物的一种选矿方法,进行重选时除了要有各种重选设备之外,还必须有介质,重选过程中矿粒受到重力(如果在离心力场中则主要是离心力),设备施加的机械力和介质的作用力,这些力的组合就使密度不同的颗粒产生不同的运动速度和运动轨迹,最终可使它们彼此分离。通过重选法可以得到密度较大的锡石。

    磁选法。基于被分离物料中不同组分的磁性差异,采用不同类型的磁选机将物料中不同磁性组分分离的一种选矿方法。在磁选过程中,强磁性矿物所受磁力最大,弱磁性矿物所受磁力较小,非磁性矿物不受磁力或受微弱的磁力。在磁选过程中,矿粒受到多种力的作用,除磁力外,还有重力、离心力、水流作用力及摩擦力等。当磁性矿粒所受磁力大于其余各力之和时,就会从物料流中被吸出或偏离出来,成为磁性产品,余下的则为非磁性产品,实现小同磁性矿物的分离,通过磁选法可以获得黑钨矿。

    浮选法。根据矿物颗粒表面物理化学性质的差异,从矿浆中借助于气泡的浮力实现矿物分选的过程。现代的浮选过程一般包括:磨矿,先将矿石磨细,使有用矿物与其他矿物(或脉石矿物)解离;调浆加药,调整矿浆浓度适合浮选要求,并加入所需的浮选药剂,以提高效率;浮选分离,矿浆在浮选机中充气浮选,完成矿物的分选;产品处理,浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。通过浮选法可获得共伴生组分中的铜、铅、锌、硫等有色金属。

    有些稀散元素,由于其含量极低,常常以载体形式依附于其他矿物,比如金、银和铜、铅、硫结合紧密,通过以上选矿方法难以有效回收,需要在后续冶炼过程中回收。

    以上所述方法通常需要组合使用,然后再选择合适的设备,才能将各种矿物得到有效的回收。通过综合利用,在钨矿利用的同时,也综合回收了其他伴生组分,一方面提高了资源的利用率,增加了矿山企业的经济效益,另一方面也减少了金属矿物的排放,降低了环境污染。

    石英矿床类型及用途 

    □张亮 刘磊

    石英资源是一种重要的非金属矿资源,可作为加工玻璃砂、工业硅等原料,是冶金、化工、玻璃、陶瓷、铸造、橡胶等行业的重要原料,也是电子信息产业、光伏、新能源产业和有机硅新材料产业发展的基石。自然界石英矿床成因多种多样,目前常见可供开发利用的石英矿床工业类型有天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英七类。

    天然水晶 天然水晶为透明的大型石英结晶体矿物,主要成分为二氧化硅。水晶多是在岩洞、岩石裂缝或节理、断层中自然生长形成的,其生长条件比较苛刻,必须同时满足4个条件:充裕的生长空间,能够提供富含二氧化硅的热液,一定的温度和压力,足够生长时间。我国天然水晶资源分布广泛,其中以江苏东海地区最为丰富。

    天然水晶 

    天然水晶矿床储量小,开采条件差,资源匮乏,价格昂贵,难以满足大规模工业生产的需要。但由于天然水晶的色彩丰富,晶莹剔透,美丽纯正,目前主要用作雕刻各种工艺品。

    石英砂岩 石英砂岩是经过沉积作用固结的砂质沉积岩,其石英和硅质碎屑含量一般>95%,副矿物多为长石、云母和黏土矿物,胶结物一般为硅质。目前,我国石英砂岩在各省均有分布,其中云南大关、盐津、彝良及四川沐川等地区资源较为丰富。

    石英砂岩矿床一般规模较大,地质产状稳定,开采条件较好。同时,矿石硬度一般相对较低,天然粒度适中,易于破碎分级和大规模工业化生产。但由于石英砂岩胶结物成分比较复杂,因此通常用于生产日用玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、白炭黑、有机硅等领域。

    石英岩 石英岩通常是由石英砂岩或其他硅质岩经区域变质作用或热接触变质作用而形成的变质岩石,伴生矿物除长石、云母和黏土矿物以外,往往还含有微量的电气石、赤铁矿和锆石等。与石英砂岩相比,石英岩其矿石更加致密坚硬。我国石英岩资源十分丰富,开发利用量大,主要分布在安徽凤阳等地区。

    石英岩矿床具有规模大、地质产状稳定、开采条件较好等优点,其矿石一般致密均匀,块度好,比较适合日用玻璃砂、浮法玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、石英板材等SiO2含量 99%左右传统应用领域产品大规模工业化生产。

    脉石英 主要是在岩浆热液作用下形成的,通常呈致密块状构造,其矿物成分单一,几乎全部为石英,SiO2含量一般在99%以上。脉石英矿床规模一般不大,产状陡,厚度一般在几米至几十米,长度一般为十几米至几百米,一个矿区可由一条矿脉或由多条矿脉组成。

    脉石英矿床资源储量规模一般相对较小,开采难度相对较大,但由于其杂质含量少、资源品质稳定等特点,因此多将其用于制备SiO299%~99.9%的硅微粉、低铁石英砂、光学玻璃、半导体等高品质石英产品。

    粉石英 通常由硅质母岩在特殊的地质构造条件下(温湿的古气候、地形平缓古地理、水力作用等)风化解体而成的沉积风化型矿床,石英含量通常为95%~98%,有的可高达99%以上。该类矿床在我国南方分布较多,如贵州贵定、江西莲花、渝东云峰山等。

    与石英岩和石英砂岩相比,该类矿床规模相对较小,其主要优点是自然白度高,天然疏松多孔,容易超细粉碎加工,可作为陶瓷原料、硅微粉填料等。

    天然石英砂 天然石英砂是由花岗岩、石英岩、石英砂岩和脉石英等母岩经过自然界长期风化而形成的一种以石英为主要矿物成分的砂状石英矿物原料,其伴生矿物包括长石、岩屑、云母、黏土矿物及锆英石、电气石、钛铁矿和角闪石等重矿物,主要为海相沉积砂矿床和河湖相沉积砂矿床。

    该类矿床规模一般较大,其主要优点是通常具有天然适中粒度和角形因数,开采简单,是加工铸造用石英砂产品理想原料,但该类矿床缺点是杂质成分比较多,如果杂质充分去除可用于SiO2含量99%左右所有石英产品加工。

    滨海石英砂开采现场 

    花岗岩石英 指由于岩浆作用固结成岩形成的大颗粒花岗岩或花岗伟晶岩(白岗岩)中的石英。该类矿床中的石英品位多在25%左右,矿物杂质主要来自石英颗粒中的流体包裹体级晶格杂质元素。该类矿床为生产高纯石英的主要原料,目前主要产自美国北卡罗来纳州Spruce Pine地区。

    和谐共生 资源综合利用大有可为

    土耳其当地时间2017年12月4日17点50分,由地调局勘探技术所承担的世界上规模最大的天然碱对接井溶采钻井工程“土耳其卡赞天然碱溶采项目地下工程”成功完成H074井组精确对接,标志着该工程全部74个井组(包括74口水平井和148口垂直井合计222口井)顺利完工。本合同工期33个月,实际工期27个月,工期提前了6个月,大大节约了工程成本。本工程系统地应用了勘探技术所自主研发的“高精度受控定向钻井技术”和“高精度定向钻进中靶导向系统”两项核心技术,大规模采用了无线随钻测量技术,这两项技术的采用,犹如在地下进行精准的“穿针引线”,将两口或多口井在地下矿层中精准引导,直接对接连通成功率达到100%,受到土方业主和甲方的高度好评。

     
    “地下穿针引线”技术使世界最大天然碱溶采项目实现...

    祝辞:

     

    在地勘业身处“严冬”的大形势下,江苏省地矿局却依靠“地质立局”的战略思维,迎来了稳增长、调结构、促改革、惠民生、防风险的满园春色。雄兵百万、风雨如磐的地勘队伍改革发展,犹如两万五千里长征,有使命感的悲怆、归属感的彷徨,更有成就感的荣光。我们期待通过“落实五大发展理念,破解地勘改革难题”的“走转改”采访调研,发现更多具有引领效应的成功典范,以助推社会强大的共鸣和舆论支持。

     

    感言:

     

    “善谋者行远,实干者乃成。”实现“十三五”奋斗目标任务艰巨,责任重大,使命光荣。我们应把创新发展的眼光放得更为长远,把艰苦奋斗的脚步踩得更为坚实有力。凝心聚力,团结奋斗,努力完成今年目标和任务,为“十三五”发展开好局、起好步,促进全局改革发展大业行稳致远、再创辉煌!

     

    ——江苏省地矿局党组书记兼局长 潘正勤

     

    观察透视:

     

    惊涛骇浪袭来之际,地勘业不乏中流砥柱,江苏省地矿局正是转型升级、行稳致远的典范之一。中央提出要更加注重供给侧结构性改革,强调此为适应和引领新常态的重大创新。该局正是沿着这一改革路径,通过体制机制改革,激发了微观主体活力和技术创新能力;通过充分发挥市场的决定性作用,达到调整产业结构、转变发展方式之目的。

     

    礼赞,江苏地质人;礼赞,中国地质人!

     

    成立八大中心,完善地质公共服务体系

     

    研制成功飞艇式航空磁测系统,被注册为“国家自然科学基金”依托单位

     

    延长产业链,创建“互联网+地质技术”新平台

     

    进军可再生能源,为建设生态大省做贡献

     

    一项调查显示,2010年以来,全国地勘资质单位数量从800家增至2574家;非油气勘查从业人员由24万人增至59.8万人;勘查业人均货币量由2001年约1万元增至2011年的9.88万元。但从2012年起,勘查业各项经济指标呈整体下滑之势,预计今年人均货币量将跌至5万元以下。

     

    而在江苏省地矿局,却是另一幅春光明媚的立体式改革画卷:4200名职工享受着“十二五”圆满收官的归属感与成就感。

     

    拿2015年与2010年比较,全局实现到账收入36.29亿元,增长60.05%;收入增加值11.93亿元,增长66.9%;人均货币量94.5万元,增长39.6 %;利润增长50%,实现国有净资产翻一番目标;人均年收入9.92万元,增长51 %;“十二五”期间,共计发放“江苏地矿爱心救助基金”240多万元,帮扶救助600多人次困难职工。

     

    为何反差如此巨大?日前,借“走转改”采访调研之机,记者走访了江苏省地矿局和其麾下的省地质工程有限公司、省地质环境院和南通分院等多家地勘单位,以探求“十二五”圆满收官和改革发展、行稳致远的“谜底”。

     

    谜底一:坚守地矿主业

     

    挺进转型升级

     

    在最近召开的全局工作会议上,面对济济一堂的院长、书记和总工程师们,江苏省地矿局党组书记兼局长潘正勤用铿锵有力、坚定自信的口吻说:“‘十二五’时期,是全局地质工作持续加强,地质服务领域不断拓展的5年;是地矿经济持续快速发展,经济实力显著增强的5年;是融入地方、服务地方,为国土资源当好技术支撑的5年;是人才队伍结构改善,科技创新力不断提升的5年;是‘走出去’开疆拓土,国际化运营成效良好的5年;是‘顾长远、强基础、抓投入、提质量、增效益’,各项工作快速推进的5年;是各级领导班子审时度势、把握大局,构建风清气正政治生态的5年;是注重‘幸福地矿’建设,职工精神文明、物质文化水平持续提高的5年。全局如期完成了‘十二五’主要发展目标,为‘十三五’改革发展打下了坚实基础!”

     

    众所周知,自2012年遭受“市场严寒”以来,绝大部分地勘单位陷入了“产能”严重过剩、经济迅速下滑的谷底。而该局之所以获取“十二五”圆满收官,与多年来坚守地矿主业、成功转型升级和做大地矿经济大为有关。

     

    处于“资源小省”、“生态大省”和“经济强省”的江苏省地矿局,就坚守地矿主业而言,可谓是先知先觉、抢抓市场先机。早在“十五”时期,审时度势、未雨绸缪的局领导班子,就率先提出了回归地矿主业、打造地质服务业的“地质立局”战略目标。经过两届局领导班子“一张蓝图绘到底”,从而赢得了地矿经济稳步增长、地质服务满足需求的“十二五”辉煌。

     

    5年来,壮大地矿实体经济,强化市场主体培育,全局综合实力和竞争优势明显增强。伴随地质公共服务体系的逐年拓展,工程勘察测绘产业持续提升,以岩土公司、基桩公司、山水资源集团为代表的工程施工业快速增长,带有“互联网+”明显标识的隧道与地下工程公司、地热能源公司等一批新兴产业的诞生,标志着调整结构与转型升级渐入“效率驱动”、“创新驱动”的佳境。

     

    如今,面对“十三五”关键期的严峻考验,该局计划充分发挥工程物探、测绘地理信息的技术优势,发挥隧道与地下工程技术中心的高层次科研团队、拥有自主知识产权等优势,以城市地质综合服务(尤其是城市综合管廊和海绵城市建设)、地下空间开发利用、轨道交通等为主攻方向,打造岩土工程升级版,培育地下工程新业态,实现勘查、施工企业向综合服务业的全面转型升级。

     

    至于“十二五”实施“走出去”战略,该局同样取得了重要进展:累计完成产值12.3亿元,实现收入10.5亿元,年经济规模从“十一五”末的1亿元左右增至近5亿元。

     

    如今,江苏地质人在50多个国家留有“走出去”的辛勤足迹,涵盖地勘、矿产贸易、水文地质、工程地质、基础施工及桩基检测、打井供水、市政工程、农业设施等多个领域。全局共有5家地勘单位取得了商务部对外经营权,在澳大利亚、莫桑比克、安哥拉、坦桑尼亚、肯尼亚、玻利维亚、泰国等地设有境外企业或办事机构。旗下苏玻公司则通过股份重组,成功转让55%股权,吸纳社会资本5225万元。

     

    江苏省地质工程有限公司被公认为“海外劲旅”,在外奔波20余年的俞正尤总经理说:“‘十二五’为海外市场快速发展、转型升级的5年,公司经营模式由单一的工程项目变为多业并举,年产值和年利润分别增长25%,职工年均收入由9.6万元增至16万元,并实现了外经、外贸、外资的‘三管齐下’。去年,新签海外项目合同额1亿美元。今年,将重点开拓‘一带一路’沿线市场,力争实现进出口贸易额翻一番的目标。”

     

    谜底二:强化服务职能

     

    满足公共需求

     

    “十二五”期间,该局之所以步入业界“第一方阵”,与砥砺奋进的“服务科学发展、建设幸福地矿”的改革主题大为有关。

     

    5年来,该局不失时机地抓住加速推进工业化、城乡一体化发展,沿海发展,生态大省和城市基础建设等战略机遇,紧紧围绕“强化能力建设、有效履行地质工作职能;转变发展方式、着力培育产业发展基础”的工作主线,大力实施“地质立局、创新强局、人才兴局、市场主体培育和走出去发展”的五大战略,切实为经济社会发展和生态文明建设提供资源、环境、工程三大基础保障,为国土资源事业当好地质技术支撑,从而绘就了“三保障一支撑”的精彩画面。

     

    画卷一:基础性公益性接连突破

     

    5年中,该局拓展基础性、公益性地质工作渠道,实现了年规模递增16%的发展速度。其中,有《江苏1︰5万丁三圩等九幅区调》、《江苏省沿海经济区地质环境调查评价——连云港15万亩滩涂资源综合质量调查》在内的一大批基础地质、环境地质调查项目;有承担参与的《南通市主城区地下空间调查与评价》和徐州、镇江、苏州多城市地质调查等一批专题项目;有独立完成的一批地理国情普查、土地确权测绘等项目,为“生态大省”、海绵城市建设和地下空间开发,起到了“地质先行”的作用。同时,为了全面担当地质公共服务职责,该局还参编完成了《江苏省资源志》和《江苏省地质矿产志=初稿》等工作。

     

    画卷二:资源勘查开发“权”上开花

     

    5年中,该局投入近2亿元资金,承担完成了70余个矿产勘查项目,涉及铁、铜、钼、金、银、金刚石、金红石等10多个矿种,实现了太和磷矿、青龙山石榴子石矿等找矿突破。

     

    与此同时,该局稳步推进矿业权运作与矿业开发贸易新布局:现拥有37项省内矿权、17项省外和境外矿权,探矿权面积达2000余平方公里;成功出让4个矿业权,出让金额4920万元,并适时开展了玻利维亚锰矿、硼砂矿等资源开发贸易工作。

     

    画卷三:广义地质叫响“江苏品牌”

     

    5年中,该局共完成工程地质项目25000余个。其中,有参与完成的港珠澳大桥、大连湾跨海交通工程、南京地铁等一批重大基础设施的工程勘察任务;有承担完成的南京牛首胜境、南京麒麟科创园青龙山沿线、京沪高铁沿线等一批地质环境整治工程等。

     

    同时,该局积极开展地热能资源调查和地下空间开发利用研究,共计完成20余处地热勘查选址和一批地热井施工,城市地下管线探测取得一批成果。圆满完成的市、县、区地下水源地勘查、应急水源地规划和东海、赣榆、高淳等多地抗旱打井任务以及涟水扶贫井选址施工,赢得了社会公众的广泛赞誉。

     

    画卷四:地质服务体系应运而生

     

    以“地质工作专业领域广覆盖和省域服务全覆盖”为目标的江苏省地矿局,切实加强先期成立的“四大院”——江苏省地质环境勘查院、江苏省水文地质海洋地质勘查院、江苏省地质勘查技术院、江苏省地质测绘院的地质公共服务体系建设,同时,全力推进各综合大队的地质公共服务体系建设。

     

    其间,该局主动取得中国地质调查局的热情支持,与南京地调中心签订战略合作协议。在回归基础性、公益性“地质工作主战场”的同时,主动跟进国家生态文明建设、国土资源管理需求项目。积极融入国土资源部与省国土资源厅中心工作布局,加强与政府部门的业务合作,借落实“三保障一支撑”职能,切实提升自身的地质公共服务体系建设。

     

    2015年,该局又在南京、常州、镇江、苏州、徐州、连云港、南通、淮安等8个省辖市,组建了“地质灾害应急地质环境保护技术中心”,大力提升和切实履行标准规范、调查评价、监测预警、应急避险和排查抢险等地质灾害防治职能,赢得了当地政府与社会公众的广泛认可。就其全力构建地质公共服务体系而言,仅此一项就走在了全国前列。

     

    谜底三:地质立局为本

     

    引领社会需求

     

    记者来到被史学家誉为“中国近代第一城”的南通市,想通过“解剖”省地质环境勘查院南通分院这只“麻雀”,探究通过“地质立院”构建地质公共服务体系的成功之路。

     

    成立20余年的南通分院,坐落在繁华闹市区。一出写字楼电梯,就看到“南通分院”和“地质灾害应急地质环境保护技术中心”的醒目标识。

     

    作为军人的后代,谈吐自如的王琦院长兼任中心主任。王琦院长自誉“前人栽树,后人乘凉”,称“地质立院”和地质公共服务体系,已进入枝繁叶茂、开花结果的新时代。

     

    陶行知先生说,要想成就大事,须把小事做实做细做透。地质人做服务、闯市场、打品牌也同样如此。早些年,靠“水工环”起家的南通分院,先从交朋友做起,不惜提供各类无偿技术服务,以引领对地质工作的认可和社会需求。

     

    陪同记者采访的省地质环境勘查院院长施春华,回忆拓展服务领域的酸甜苦辣,眼睛里透出坚毅神色。那时,他任南通分院院长,因积劳成疾动了肝脏大手术。何以致此?他语气坚定地说:“只为地质人的尊严!”

     

    就这样,矢志不渝的地质人依靠坚强信念和诚信劳作,将地质公共服务体系的一株株参天大树根植于国土、水利和城建等领域,根植于社会文明进步的“需求土壤”。

     

    论其精细服务,有小故事佐证。一次,一水井有热流涌动。对地下水“烂熟于胸”的南通分院,当即判断为周边印染厂循环水泄漏所致,并采取了环保措施,排除了人们的恐慌心理。久而久之,“谁家有难题,就找地质人”,成了政府部门和普通百姓的“第一选择”,成了不可多得的“江苏地矿品牌”效应。

     

    去年金秋,南通分院又在1998年、2008年两轮地质大调查的基础上,经政府部门邀请,启动了第三轮全市地下空间与水资源调查评价,为申请“地下管廊”和“海绵城市”试点做准备。由于启动快速、技术上乘,得到省市政府部门的高度赞赏。

     

    服务做深做透了,市场自然不愁了,技术水平也大步跟进了。采访中,王琦院长从设备库拎出两样东西:小匣子装有加拿大进口的测水探头,可有效解决“静水位”、“动水位”的勘查难题;手提箱则装着“一袭白衣”、玲珑精巧的无人机。

     

    南通,有一望无际的大海、滚滚东逝的长江水,还有江边一字排开的5座“宝山”,均为地质人的用武之地。记者随院长们登上曾为抗倭战场的狼山,穿越几条山间小道,查看“望江亭”等两处地质灾害隐患点。

     

    “这山间小道,多是地质人踩出来的。”王琦院长说。对啊,构建地质公共服务体系也是如此,世间本无路,人走多了便成了路!

     

    南通共有38处地质灾害隐患点,由人工目测改为综合数据处理,无人机可是派上了大用场。不难想像,老一辈地质人手提地质锤、怀揣罗盘表的艰苦模样。时下,新一代地质人操纵无人机的潇洒与洒脱,自然令世人羡慕不已了。

     

    如今,靠“地质立院”、探索地球奥秘的执著精神,靠“服务起家”、倡导先进技术的创新理念,艺高胆大的省地质环境勘查院又率先敲开了“地下空间三维数据库”的大门。

     

    而江苏省地矿局又创造了怎样全景式的科技创新画卷呢?

     

    谜底四:科技引领市场

     

    人才兴局为魂

     

    科技创新,为调整结构、转型升级的重要引擎。“十二五”期间,为有效实施“地质立局、创新强局、人才兴局、市场主体培育和走出去发展”的五大战略,该局不断加大科技投入,累计投入3.8亿元,占年经营收入的2.9%,确保了飞艇和机载航空磁测系统、航空放射性测量、岩矿分析测试、三维激光扫描系统、测绘、物化探仪器、水域浅层地震、基础施工和包含高密度硼不锈钢乏燃料储存格架生产技术、地热能源技术等一大批“新式武器”的推广应用。

     

    为了转型升级、提质增效,该局格外重视推广应用新技术和新方法:通过强化“产学研”合作,构建“江苏省隧道与地下工程技术研究中心”和“江苏省地热能源学会”;与河海大学合作兴建“江苏省重大基础设施安全保障协同创新中心”,与一批高校共建研究生培养基地与工作站等。

     

    科技成果显著,是该局“十二五”成就的最大亮点。该局因研制成功飞艇航磁系统和机载航磁系统,被注册为“国家自然科学基金”依托单位;“无人飞艇综合航空地质调查系统关键技术研究”项目,入选2014年度国土资源部公益性行业科研专项。另外,该局主编参编了《江苏省岩土工程勘察规范》、《江苏省地源热泵系统工程勘察规程》等一批技术规范标准,还有10项国土资源部地质灾害防治行业标准等。该局所参与完成的《江苏省地质勘查基金项目预算标准(露采矿山地质环境治理)》,获得国土资源部科技进步二等奖;所创造的“江苏省可再生能源建筑应用评估方法研究(浅层地温能部分)”、“三维城市地质数据模型的建立与应用研究”、“地铁隧道盾构施工地质风险管控与对策研究”等一批科研成果,被权威部门评定为“达到国内先进水平”或“省内领先水平”。

     

    同时,“基于旋翼机平台的航磁测量系统”、“核燃料贮存格架贮存套管焊接工艺装备”等,获得了国家专利。二七二队核工业南京建设集团有限公司和解放军理工大学等单位联合申报的“国防工程精确爆破技术创新及应用”项目,荣获2015年度“国家科学技术进步”二等奖。“高效超精密切割磨料砂加工技术开发”项目,入选2014年度“江苏省前瞻性科研专项”。研制成功并即将定型生产的核电站“整体骨架+模块化贮存套筒”式乏燃料贮存格架,填补了国内一项空白。

     

    科技进步硕果累累,缘于该局始终把“人才兴局”放在“五大战略”之首。5年来,逐步提高人才层次和地质类专业人才比例,新招录各类应届毕业生653人;各类专业技术人员占职工总数的65.79%(“十三五”计划达到75%),拥有研究员级高级工程师39人、高级工程师414人、工程师780人、各类执业资格师500多人,另有4人入选省“333工程”第三层次人才。

     

    伴随“十二五”科技创新和人才进步,全局共拥有涉及国土资源、建设、测绘、环境、水利、商务、国家实验室等门类的120多项资质或认证,涉及矿产勘查、地质环境、岩土工程勘察、测绘、环境工程、基础施工、路桥施工、爆破、土石方、环保、水利工程、分析测试、境外工程等多个领域;共发表科技论文700余篇,获得专利20项,主编参编各类标准规范20项,获得国家计算机软件著作权7个;共获省、市级“科技进步奖”、“科技成果奖”21项,获部、省、市各级“优秀工程勘测奖”300余项,获QC成果20余项、省级“文明工地”3个;共评选局级优秀科技成果87项、优秀勘测报告154项、“文明工地”49个等。

     

    作为隧道与地下工程公司的创始人、省地矿局第一地质大队队长田开洋说得好:“创新发展,为地勘单位与时代共振的动力源。经过转型升级的实体化运作,一大队创造了以隧道与地下工程公司为抓手、以混合所有制为立足点的城市轨道交通安全风险咨询业的创新平台。坚信‘互联网+’将在打造地勘单位全新产业链条中发挥竞争优势。”

     

    就这样,江苏省地矿局以“五大发展理念”为统领,以“地质立局”、科技创新和人才进步为载体,全力运行“用服务引领需求,用技术创造供给”的新模式和紧扣百姓生活、经济发展和政府决策需求的“任督二脉”,进而创造出独具“江苏地矿”特色的行稳致远新路子。

     

    江苏省地矿局大院中,有一栋雪松怀抱的褐红色小楼。每每看见她,敬重、仰慕和崇拜的情愫油然而生。作为中央地质调查所的诞生地,今年将迎来百岁诞辰。而作为承担生态与文明进步、传统与传承使命的江苏地质人,又将以“效率驱动”、“创新驱动”的新步履,发挥“地质,本色无敌”的创造力,踏上民族复兴、“两个百年”的理想征程!

     

    编辑辣评:

     

    坚守主业,强化服务,地质立局,科技引领——江苏省地矿局在逆市寒冬中如何实现“十二五”圆满收官,作者在探究之后,为我们揭开了一个又一个谜底。改革催生发展,行稳更能致远。先知先觉的江苏省地矿局,“一张蓝图绘到底”,绘出“三保障一支撑”画卷,绘出“地质立局”画卷,绘出“科技创新”画卷,为国家和社会提供最优质服务的同时,也获得了自身更加广阔的市场发展空间。如今,“效率驱动”、“创新驱动”依然是他们的“法宝”,在民族复兴、“两个百年”的新征程上,我们期待江苏省地矿局迈出更加开拓创新、行稳致远的铿锵步履。

    江苏省地矿局“十二五”调整结构、转型升级纪实一

    9月10日,由中国地质调查局勘探技术研究所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着这一世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕。来自业主方土耳其CINER集团、总承包方中国天辰工程有限公司和地调局勘探所代表共约60余人参加了开钻典礼。

    卡赞天然碱矿地下工程是地调局勘探所自2003年进入土耳其进行对接井施工所承担的首个海外EPC项目。该工程由地调局勘探所承担设计与施工,主要采用“慧磁”技术。该项目共计施工采卤水平井组74组,每组分别由1口水平井和2口垂直井组成,单井总数达222口。该工程旨在为卡赞天然碱矿年产250万吨纯碱厂提供卤水。“慧磁”技术是地调局勘探所在深入调研技术前沿基础上,瞄准国际先进水平,提出了研发高精度定向对接井仪器设想,并在中国地质调查局的支持下,依托地质大调查项目自行研制成功的高精度磁中靶引导系统。“慧磁”在土耳其对接井工程中成功应用,创造性的设计并实现了多井组的连通,真正实现了地下“穿针”技术,使地调局勘探所的地下对接连通井技术在国内外处于主导地位。

    目前,地调局勘探所在国土资源部公益性行业科研专项经费项目支持下,正在开展深孔高温磁中靶系统“慧磁”的升级,其成果将促进定向钻进中靶系统在煤层气开采、页岩气开采、天然气水合物开采、稠油开采、水溶性矿产开采以及矿山救援等领域的广泛应用。

    在国家“一带一路”战略中,土耳其作为一个横跨欧亚大陆的重要节点具有显著的地理位置。地调局勘探所将立足土耳其,在做好土耳其天然碱工程的同时,积极推动“慧磁”定向中靶引导系统等优势技术向其他国家推广应用,加快实用新技术的研发,落实地调局建设国际一流地调局的宏伟目标,使地调局勘探所的工程技术走向世界。

    卡赞开钻仪式

    检查卡赞矿区第一孔开钻前准备工作

    检查贝巴扎里矿区施工现场

    “中国技术”扎根土耳其
      6月8日,镇江城市地质调查项目成果通过专家评审验收,获优秀级。该项目是继苏州城市地质调查之后,江苏地调院承担并完成的第2项综合性城市地质调查项目,也是江苏省国土资源厅推进全省城市地质工作的又一里程碑。

      本项调查紧密围绕镇江经济社会发展规划,把工作重点聚焦在城市地质资源与环境问题,通过3年奋战,全面分析评价了城市规划区内地基承载条件、地下水资源、地质灾害隐患、地表水土环境以及浅部地温能、地质景观资源情况,为镇江城市未来发展规划提供了详实而准确的地质基础资料。

      地基承载力是城市建设首先考虑的地质要素,“万丈高楼凭地起”,基础不牢,地动山摇。本项目的地下空间资源调查专题即担负了为镇江未来新城市规划选址的重任。通过对地面以下50米空间地层勘查以及对6万余份钻孔资料的分析,获取了城市工程建设目的层的岩土体结构特征、层序成因类型、空间分布规律、物理力学性质、稳定性等数据信息。依据地基承载力条件完成了对低山、岗地、平原漫滩等地貌区的建设适宜性评价,详细勾画了软地基、液化砂土和地下岩溶空洞的分布范围,是城市建设中避免地下工程开挖事故的重要地质参考资料。此项工作还建立了镇江城市三维工程地质结构模型,可为城市道路、工厂、社区、商业中心、地下轨道交通等设施的规划建设提供便捷的地质条件虚拟展示。

      地下水是水资源的重要组成部分。目前,镇江城市供水取自长江,但在发生水危机时,地下水可作为市民生活用水的主要水源,保障社会稳定。本次系统调查了区内地下水赋存类型、资源量、分布特征,评估了可利用程度。就保障城市供水,论证了对城市周边的九华山、乔家门、四摆渡等多处岩溶地下水的联合采供方案,并提出了尽早建立应急水源地的建议,此项工作对于镇江城市供水安全最有重要意义。

      镇江境内多山,人地相互作用强烈,是我省地质灾害多发城市。本次通过调查核查,进一步明确了城市规划区内滑坡、崩塌、地面塌陷等地质灾害隐患的空间分布和发育现状,划分出三级地质灾害易发区,并结合具体灾害隐患点编制了针对性的防治措施建议,为国土部门在地质灾害防治、矿山环境整治以及老城区“退房还山”行动中提供了重要技术支撑。

      浅层地温能是指蕴藏于地面以下约200米范围内岩土体中的热能资源。由于该地下空间内的全年温度变化较小,可用于建筑空调。其具有无污染、可持续利用的特点,是理想的绿色能源,目前在许多城市已发利用。本次工作基本查清了浅部地层温度场的分布特征、地质储热条件,评价了浅层地温能的资源量和开发利用潜力,为城市环保清洁能源开发战略规划提供了地质依据。

      水和土是与人类生活联系最为紧密的环境要素,优质的水土环境构成我们健康的生活空间,为我们提供安全的食品。本次通过高密度采集分析测试,对市区土壤和外围的农田土壤进行了全面体检。调查表明,全区农田环境总体质量良好,90%以上农田达到绿色食品种植选区要求,但局部存在Cd、Hg、Pb、Zn等重金属污染,养分元素含量存在明显的地区间差异。城市区土壤受人类活动和工矿企业排放影响明显,出现重金属在局部区域的富集,以Cd、Cu、Hg、Pb、Zn较突出。此外,还发现适宜富硒土壤资源开发农田面积近7000公顷,可用于开发富硒大米、茶叶等发高经济附加值的农产品。

      镇江是著名的旅游城市,享有“城市山林”美誉,就是因为市内多山多水,风景秀丽。本次通过对构成城市景观主体的山、石、水、洞等地质景观的调查,共梳理出具有较高观赏性的险峰、岩层剖面、泉、洞穴景观100多处,总结归纳出7大资源类型、圈定7大地质景观区,提出2处景观石资源保护区。此外,还对三山景区、南山景区、韦岗温泉等一批成熟旅游资源的地质文化内涵进行了发掘,结合镇江山水花园城市建设和旅游规划,提出了多项关于保护开发地质景观资源的对策建议。

      镇江城市地质调查紧密围绕镇江城市发展中的实际需求,部分成果已服务于当地经济建设。2012年,项目率先在韦岗地区开展调查,当地长期受采矿活动影响,地质环境十分脆弱,项目组通过对地质构造、地下水以及地质灾害等因素的综合调查评价,把全区划地质环境质量划分为4个等级,提出了未来街道集中区的选址建议。依据该项成果,当地政府果断对位于地质灾害危险区内的大杨林村进行了整体搬迁,彻底解决了人居和采矿矛盾,深得群众好评。

      镇江城市地质调查项目受到当地政府部门的高度重视,经市国土资源局牵头,市发改委、财政局、住建局、规划局、城管局、交通局、水利局、农委、环保局等政府部门均参加了对本项目的领导协调工作,为各项成果的取得发挥了积极作用。镇江市国土资源局负责人表示,本次工作是第一次系统性综合性地质家底摸查,成果内容丰富,信息量巨大,亮点多,应用面广,将成未来镇江数字国土、数字城市的重要组成部分,也将是本部门行政管理的有力支点,下一步将继续加强与各部门的协作,充分挖掘镇江城市地质调查所提交的这座知识“富矿”,深入推进相关成果的社会化服务。要不了多久,市民就可以在家中通过网络获取房屋周边的地基条件、岩石构造,土壤污染等地质环境信息。


    江苏省国土资源厅厅长李侃桢与镇江市常务副市长张洪水进行成果移交
    城市地质调查绘就山水镇江

    近日,由中国地质调查局岩溶地质研究所承担的地质调查二级项目“渝中湘南岩溶塌陷区综合地质调查”利用地质雷达在重庆市中梁镇启动岩溶塌陷易发村屯隐患快速排查工作,圈定村民房屋地面脱空范围,探测道路安全隐患,为地方管理部门提供技术支撑。

    岩溶塌陷是重庆市中梁山地区主要地质灾害之一。自2010年以来,已发生岩溶塌陷300余起,导致地面建筑物损毁,威胁行人、车辆安全,加剧地下工程突水突泥灾害,造成井泉干枯、含水层污染,已成为重庆市岩溶区城市发展、重大工程建设和美丽乡村建设面临的突出地质环境问题。

    土洞是岩溶塌陷的雏形,通过地质雷达给地下土层做“B超”,可以快速有效地识别地下埋深5米以内的土洞,圈定塌陷隐患的位置和规模,实现“发现隐患、监测隐患、处治隐患”的目的。岩溶塌陷易发村屯地质雷达探测工作共完成测线7400余米,圈定隐患点2个,为将在如何保障岩溶区地质安全方面起到非常好的示范和带动作用,为“三查”体系的实施提供技术支撑。

     

     

    岩溶所利用地质雷达为重庆市排查塌陷隐患

    编者按:

    习近平总书记在十九大报告中指出,要加快生态文明体制改革,建设美丽中国。加强城市地质工作正是落实新发展理念、建设美丽中国的重要举措。

    在近日召开的全国城市地质工作会议上,代表们畅谈如何加强城市地质工作,分享在本单位贯彻落实会议精神的思路,提出具有建设性的意见和建议:政府要高度重视、转变发展理念方式、强化资源整合、强化精准服务、加强宣传交流……中国地质调查局副局长王昆在总结中提出,要做好传达贯彻,坚持创新引领,狠抓落实,并加强指导。

    “这是一次对推动城市地质调查发展具有标志性意义的会议。”国土资源部规划司司长庄少勤感慨道。对于如何推动城市地质工作,他也给出了自己的建议:树立新时代的地质资源观;构建新的城市地质调查体系;促进形成新的土地利用方式;形成数据互动的信息平台;构建城市地质工作的新机制;构建新时代的法律法规体系。

    现选登部分代表的发言,以期为相关部门决策提供参考。

    分组讨论现场  武海炜 摄

    观点一:城市地质调查将大有作为

    福建省国土资源厅总规划师周锦来:

    城市地质工作的开展非常有必要。一是有助于城市建设规划,了解哪些地方可以开发、哪些地方不适合开发;二是有助于节约集约用地,科学开发地下空间;三是有助于整个城市的建设安全,比如,了解城市土壤的安全性等。

    山东省国土资源厅副厅长李树民:

    开展城市地质工作可以有效避免城市规划中的盲目性。一是使重大项目的选址更加具有科学性,减少资源浪费和决策失误;二是有利于地下水及地热资源的保护和利用;三是推动优质农田的发现和保护;四是对地下空间的开发和利用意义重大。

    甘肃省国土资源厅副巡视员赵玲房:

    此次会议召开得很及时,无论是对于国土资源事业的发展还是对社会的发展都有很大的帮助。具体到甘肃省来说,目前地勘队伍面临找矿空间基本没有的困境,会议提出的城市地质工作正好为他们指明了方向,扩展了领域。

    南京地调中心科技处处长程光华:

    城市地质工作的内容主要包括一个调查、三个评价、一个监测、一个系统。调查即在一定尺度下,对地层、岩石以及各种水文工程参数等全要素的调查。评价分别是:全空间下的全资源评价,区分哪些可用、哪些不可用;全环境评价,包括生态、水土等环境评价;关键要素评价,摸清楚哪些是该地区需要保护的。在上述评价的基础上,监测资源、环境变化情况等,一旦变化超过阈值就要进行调整。最后,建立一个各部门都能应用的三维可视化系统,使城市“智能化”。目前,我们缺少一支长期为城市地质工作服务的队伍——这也是地勘单位的出路。

    观点二:工作向前推进仍有待解难点

    北京市规划和国土资源管理委员会地质与矿产资源管理处副处长付立恒:

    在北京市开展城市地质工作的过程中,我们发现了一个难点,即地质资料的汇交。开展城市地质工作需要很多资料做支撑,但目前缺乏相关资料的汇集整理,急需在这方面加大力度推进。

    福建省国土资源厅总规划师周锦来:

    城市地质工作的开展还存在局限性:一是影响力不够,很多地方都没有意识到城市地质工作的重要性;二是调查与地方需求结合不够紧密,很多调查材料都没有得到充分利用;三是政策层面支撑不够,政府应该加大支持力度。

    中国地调局水环所所长石建省:

    城市地质工作要避免几个倾向:一是单纯的技术导向,只考虑纯业务,不考虑应用;二是单纯的行政导向;三是过分求全,忽视各自的重大关键问题。

    我建议,除了规范之外,尽快编制一些工作手册,推荐优秀工作方法;建立统一的信息化平台,在地质云建设的基础上,将所有的城市地质工作都统一到一个平台;形成长效机制,确保项目、资金、技术单位的稳定性;做好结合,包括中央地方技术队伍的结合等。

    中国地调局环境监测院副院长张作辰:

    总体方案提出,城市地质工作要实现地级以上城市全覆盖,这种说法是对的。但是真正适合做城市地质工作的城市比我们想象的要少得多。城市地质调查成果是给地方政府用的,地方政府对其认识程度决定了地调成果发挥的效力;而地方真正的需求城市地质工作的时候是发展遇到问题的时候,感到没有城市地质调查成果支撑城市运行就会遇到困难。此外,每个城市处在特定的地质单元,其城市地质工作内容是独一无二的。地方政府应明确对各类地质调查的需求,同时作为出资主体做好资金安排。

    观点三:结合自身发展特点开展工作

    杭州市国土资源局副局长赵春:

    杭州是经济大市、资源小市,城市地质工作的开展非常有必要。目前,杭州的城市地质工作主要是围绕地下空间建设开展的,也取得了一些成果。接下来,我们将深化城市地质工作:一是要与城市需求相匹配,强化地下空间的利用;二是要与绿色生态要求紧密结合起来,坚持人与自然和谐相处;三是要优化国土开发格局,统筹地上地下开发。

    地质研究所副所长高锦曦:

    城市地质工作对于中国地调局地质所来说,是一个新的领域,但之前我们也做过一些相关工作。一是凭借科研力量,开展地质构造研究,支撑雄安新区建设;二是开展活动断裂探测工作,助力城市地震研究;三是开展了三维地质调查,摸清地下结构。今后,我们非常愿意与各地政府合作,继续开展城市地质工作。

    北海市副市长李克纯:

    对于北海市的城市地质工作,我有以下建议:一是重点加强在地下水资源开发利用、海绵城市对地下空间利用的需求等领域的项目实施;二是尽快编制项目发展规划,服务北海“向海经济”发展;三是优先开展城市地质工作,北海市政府将为相关项目的顺利开展提供高效率、全方面的服务和支持。

    北京探矿工程研究所党委书记付晶泽:

    在城市地质工作中,北京探矿工程研究所大有可为。比如,在金刚石钻探工具、钻井化学材料等方面的研发取得了一些成绩,为城市地质工作的推进提供了技术支撑。

    山西省国土资源厅巡视员王晓立:

    山西在城市地质工作方面有一定基础,特别设立了浅层地温能示范点。目前,山西正在编制相关方案,并专门立项投入50万元资金。我们将按照国土资源部的要求,一项一项做好对接,同时建议中央资金倾斜。

    观点四:多路径发力才能确保目标实现

    广州海洋局党委书记、副局长温宁:

    城市地质工作要做好,需要做到以下几个方面:一是领导要高度重视,起到关键的带动作用;二是吃透城市地质工作会议精神,明白怎样去开展工作;三是要统筹规划,做到可持续发展。

    青海省国土资源厅总工程师韩生福:

    对于青海省城市地质工作的发展,我有以下建议:一是应该让政府部门认识到地质工作的重要性,争取政府部门的支持主导;二是加强宣传城市地质成果,让大家了解地质工作的重要作用;三是对西部地区实施政策倾斜及资金支持;四是把西宁市作为中国地调局实施城市地质调查工作的示范城市,以此推动青藏高原的其他城市地质工作。

    四川省国土资源厅副厅长朱明仓:

    对于接下来的工作,我建议:扩大试点示范,加快进展进度;确立相关法律,出台相关文件;加大对西部的资金支持,探索建立资金投入长效机制;撬动社会资金,出台激励机制政策;加大科技集中攻关,如地底层构造、复杂的地质条件等。

    四川的很多城市都处在地震带上,加强城市地质工作对四川的城市建设具有特殊的意义。目前,我们在发展城市地质工作方面取得显著成效。如,各级政府部门意识有所提高;城市的经济化管理水平、科学化管理水平及可持续发展的理念不断提升等。

    江西省国土资源厅副厅长侯克常:

    我希望国土资源部、中国地调局能在江西设立一个城市地质工作示范区,范围是赣江新区。目前,合作方案初稿已经出炉,先期安排资金1亿元,申请中央财政出资六七千万元,其余的依靠地方筹集。

    同时,希望以国务院办公厅名义发文,协调各方共同推进;实行差别化政策,加大对江西等经济欠发达地区的支持。

    黑龙江省国土资源厅副厅长吴迪:

    黑龙江的城市地质工作开展得比较早。哈尔滨市于2007年投资5000万元(市财政1500万、省财政3500万)开展相关工作。我建议,对于经济欠发达地区,中央财政支持的量大一点,同时明确资金渠道;此外,不同的城市,标准不能都一样,要因地制宜地制定标准。

    安徽省国土资源厅规划处处长黄发儒:

    指导意见战略定位高,但在推进层面不应只是由国土资源部门来做,建议上升到国家政府层面,这样力度更大,效果会更好。

    此外,要理顺关系。此次会议明确在地方执行层面由规划处来牵头,这样更有利于成果转化应用。

    内蒙古自治区国土资源厅副厅长陈伟:

    我们计划制订一个推动城市地质工作的方案,各方推动形成合力,把城市地质工作作为地勘转型发展的一种方式,在地勘基金里拿出一部分资金做引导,选择一两个城市开展试点示范。

    河南省国土资源厅副厅长张兴辽:

    一是提高站位,加强政府部门间的合作,首先是国土资源部门间协作,然后扩展到住建、发改等部门。二是统筹布局,先慢后快,集中力量先把示范点的方法、路径、要求制定得详细规范。三是开展综合研究,把各部门的有关地下工程的资料汇总,增强成果的针对性。

    中国地调局航遥中心主任韩子夜:

    城市地质工作由两部分组成。首先是城市,城市的主导者是政府,政府应明确本地的需求、问题;其次是地质工作,主体是地调单位,要根据城市需求拿出看家本领,做好服务支撑,注重高技术手段的应用。总之,做好城市地质工作,需要城市和地调部门结合好,缺一不可。

    摸清城市根基 呵护美丽家园