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4000米永磁电动钻机

自然资源部新一轮找矿突破战略行动先进适用勘查技术...

近日,中国地质调查局西安地质调查中心编著的《西准噶尔宝贝地区成矿地质条件与找矿预测》一书出版发行。

该书主要介绍了新疆西准噶尔宝贝地区区域成矿地质背景、建造构造特征和区域地质构造演化,论述了区域地球物理、地球化学和遥感影像及异常等特征,对开展的大比例尺地面高精度物探测量和大比例尺土壤地球化学测量所圈定异常进行了优选和评价,对研究区重要矿床和矿产地的成因类型、成矿地质条件、资源潜力和找矿模型进行了论述,研究了区域优势矿产成矿规律,圈定了寻找铜、金等矿产的找矿靶区及成矿远景预测区。

该书内容丰富,资料翔实、图文并茂,实用性和可读性较强,对区域地质找矿工作具有重要的参考价值,可供从事区域地质、岩石、矿床、地球物理、地球化学等方面的勘查人员、科研人员和大专院校师生参考使用。

 

《西准噶尔宝贝地区成矿地质条件与找矿预测》出版发...

地质灾害防治是事关人民群众生命财产安全的大事。2024年,我国全面推动地质灾害风险防范体系建设,提升基层地质灾害风险防御能力,在防灾减灾领域交出了一份高质量的答卷。

地灾之殇

我国是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一。截至2024年底,全国共登记地质灾害隐患点28.4万余处,1200多万人的生命财产安全笼罩在滑坡、崩塌、泥石流等灾害的阴影之下——残酷的数据时刻警示着我们地质灾害防灾减灾的紧迫性。

据统计评估,我国崩滑流地质灾害高易发区面积约为128万平方公里,中易发区面积约为279万平方公里,两者合计约占国土总面积的42%,比例之高可能超出大部分人的想象。

为何我国的地质灾害会如此广泛?一方面,我国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位,构造和地震活动等内动力地质作用都会引发地质灾害。另一方面,我国气候类型复杂多样,季风气候显著,暴雨、洪水、旱涝急转、温度骤变等不良气候因素导致突发地质灾害频繁发生。除了自然因素,近年来,我国山区城镇化建设、道路通讯设施、重要基础设施等人类工程活动的规模、范围和强度日益增大,也加剧了地质灾害风险。

知己知彼,百战不殆。为打好地质灾害防治这场攻坚战,全国各地陆续部署开展了地质灾害风险调查,以查明孕灾地质条件、隐患点及风险区分布发育特征、承灾体情况和风险等级等情况。截至2024年底,我国已有27个省份全面完成1∶5万地质灾害风险调查工作,部分省份甚至开展了精度更高的1∶1万精细化调查。在此基础上,各省(区、市)持续开展多轮次的地质灾害排查,动态掌握地质灾害风险隐患底数。

调查结果显示,我国地质灾害呈现以下特点:一是点多面广,类型多样,分布范围广泛;二是重大地质灾害往往具有隐蔽性,难以提前发现;三是突发性强,受到强降雨等作用的影响,很短时间内发生失稳、滑坡、山体变形以及泥石流。值得注意的是,近年来,受全球气候变化影响,我国多年不遇、突破极值的强降雨天气有常态化趋势,造成链式地质灾害多发群发,对今后的地质灾害防治工作提出了更高要求。

以防为主

2024年7月,湖北省秭归县沙镇溪镇三星店村香山路张家红屋场发生滑坡。因提前避险撤离群众并封闭道路,无人员伤亡,避免直接及间接经济损失约5000万元。

8月,陕西省岚皋县城关镇四坪社区王家湾凌晨2时突发滑坡。因相关部门提前研判、组织转移,受威胁人员成功避险。

9月,受连续强降雨天气影响,云南省河口县河口镇南屏社区子丫小组地质灾害隐患点发生滑坡。由于受威胁群众提前两天转移避险,未造成人员伤亡。

近年来,随着对地质灾害了解的不断深入,人们愈加清晰地认识到,只有防得严,才能守得住。《全国地质灾害防治“十四五”规划》明确指出,“坚持以防为主、防抗救相结合”,把“从注重灾后救助向注重灾前预防转变”“从减少灾害损失向减轻灾害风险转变”的工作理念贯穿地质灾害防治全过程。

实现主动防治的第一步就是找到“隐患在哪里”,其中遥感综合识别技术功不可没。自然资源部于2020年起组织实施全国地质灾害隐患综合遥感识别工程,建立了广域地质灾害隐患综合遥感识别技术体系,试点形成了“InSAR形变聚集区提取、遥感灾害特征解译、成灾风险地质分析、实地核查验证入库”工作方法,指导四川、云南、甘肃等地建立了省级地质灾害隐患遥感识别技术队伍。相关示范工作覆盖全国地质灾害高中易发区19个省713个县(市、区),共识别疑似地质灾害隐患4.6万余处,各省市组织相关专业调查力量陆续进行实地核查,反馈数据显示目前已核查点位的总体确认识别正确率达到52.2%,让我国地质灾害防御的“安全网”更加密实牢固。

为回答地质灾害“什么时候发生”,全国累计建设地质灾害自动化监测预警点6.7万处,2024年成功预报灾情42起,避免676人可能因灾伤亡,避免直接经济损失2380多万元;有效预警险情116起,避免潜在经济损失近2亿元。在“七下八上”的关键期,各地自然资源部门将72小时、24小时地质灾害气象风险预警与短临预警信息滚动发布相结合,实现了“省级预警到县、市级预警到乡、县级预警到村”。

除了“技防”筑牢预警防线外,“人防”网络同样坚实有力。2024年,全国共有27.8万名群测群防员在汛期投身地质灾害防治工作。他们穿行在地质灾害隐患点之间,以敏锐目光捕捉山体、地面的细微变化,站在了守护生命、守护家园的第一线。

四海同心

想要托起关乎千万民生安危的重担,离不开从中央到地方的协调联动,共同发力。

为完善地质灾害隐患识别技术,中国自然资源航空物探遥感中心试点航空遥感、机载LiDAR与无人机倾斜摄影测量技术应用,在中小规模以及植被覆盖区隐患识别工作中积极应用实景三维、遥感智能解译等新技术。此外,我国自主设计研制的陆地探测一号L波段干涉SAR卫星已于去年正式投入地质灾害业务化应用,进一步增强了我国地质灾害隐患遥感识别的能力。

作为地质灾害防治工作的重要支撑力量,中国地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心)基本建成国家地质安全监测预警网,建立了国家级地质灾害监测预警数据库,研发了多项先进的监测预警设备和技术方法,实现了地质灾害未来72小时滚动预测,2024年完成各类趋势预测近40份,发布不同时段风险预警近400期。

在四川,中国地质调查局成都地质调查中心高质量完成“7.20”四川汉源山洪、“8.03”四川康定山洪泥石流等重大地质灾害防御工作,提出的相关防灾减灾建议被地方政府采纳,推动从“灾后被动响应”向“灾前主动防御”的转变。

在重庆,有关部门和单位综合降雨、水文和地质条件、已查明地灾隐患点等信息,构建了小流域地质灾害风险源一体化管控“一张图”;结合人口居住、房屋分布等情况,逐流域提前圈定不同预警等级条件下需要提前避险转移的人员,形成了避险转移“一张图”。

一组组精确的数据,一件件鲜活的事例,都在诉说着“人民至上、生命至上”的故事。这,是我国地质灾害防御工作者的不变初心,更是他们迈向更高水平防灾减灾的坚定承诺。

与地质灾害赛跑——2024年全国地质灾害防御工作回眸

受全球气候变化影响,近年来极端暴雨引发的突发性、群发性地质灾害,给当前防灾减灾工作带来巨大挑战。4月25日,自然资源部召开了2025年全国汛期地质灾害防治工作视频会议,指出今年全国气候年景总体偏差,极端天气气候事件总体呈多发强发态势,地质灾害防治形势依然严峻复杂。

极端气候条件下,我国地质灾害形成分布与成灾模式将呈现哪些新的特点?地质灾害防灾减灾工作面临哪些新的挑战?对此,记者近日采访了中国工程院院士、自然资源部地质灾害技术指导中心首席科学家殷跃平。

殷跃平在乌蒙山区指导地质灾害调查

极端气候下,地质灾害防范应综合施策

记者:

地质灾害隐患点是如何调查识别的?

殷跃平:

防范地质灾害,首先要调查识别出隐患点在哪里,这是防灾减灾最重要的基础工作。我国自20世纪90年代以来系统开展了全国地质灾害的面上调查和详细调查,目前正在地质灾害高风险地区开展精细调查。这些调查工作动用了全国水工环地质勘查队伍力量。

随着科学技术的进步,地质灾害调查手段也越来越先进,以卫星遥感、无人机和地面勘查相结合的“空-天-地”一体化技术成为标配。同时,经费投入也成倍激增。例如,早期的面上调查阶段,每个县投入平均10万元,详细调查阶段每个县投入平均在百万元,而现在的精细调查阶段,每个县投入大约要千万元。由于地质作用过程在不断变化中,每年汛期或强震发生后,还要专门开展应急排查工作。

地灾隐患点的调查识别具有动态性。目前,在册纳入全国防灾减灾具自然属性的地质灾害隐患点大约有28.4万处。此外,还有记录在册的180多万处因开挖切脚等导致稳定性降低的风险斜坡,构成了每年的人为性地质灾害隐患点。

以滑坡为例,从防治和减灾救灾角度,传统上把地质灾害体分为三种类型。一种是不稳定斜坡,开裂变形等现象显著,稍遇降雨等就会失稳滑动,我们定义其安全系数小于1.0,由于滑动成灾特征明显,相对来说防范难度不大。另一种是稳定斜坡,即使在暴雨、地震等外力作用下,也不易发生整体滑动,安全系数大于1.2,通常不作为防灾减灾的重点。第三种是欠稳定斜坡,安全系数介于1.0~1.2之间,在非汛期等正常条件下,发生整体滑动的可能性较低,但在久雨、暴雨、地震等因素作用下,安全系数极易低于1.0,也会失稳滑动形成灾害,实际上是具有高隐蔽性的不稳定斜坡,这就是我们通常说的“地质灾害隐患点”,成为每年我们防灾减灾要重点关注的对象。

记者:

极端气候下,地灾隐患点识别面临哪些新问题?

殷跃平:

我们目前面临三个方面的新问题。

第一是小体积成大灾。早期的隐患点识别对象主要为体积达十万立方米至百万立方米级的大中型灾害体,其变形特征较为明显,易于识别。但是,目前每年发生的地质灾害绝大多数体积在10万立方米之下,为小型、微型灾害体。我们对最近5年的地质灾害做了统计,在西南山区、东南山区和北方山区95%以上都是小微型灾害体。灾害体体积量级变小,发生地质灾害的隐蔽性、随机性就更强,准确识别难度在量级上也就加大了。

第二是远程成灾模式。我们目前对隐患点的识别评估,基本上偏重于稳定和不稳定极限平衡的静力学范畴,而对于滑动后的远程成灾风险的动力学评价明显不足。例如,今年在四川筠连发生的高位滑坡灾害,实际上滑动后转化为碎屑流,成灾范围达1800米,超出了滑源区距离的数倍,导致距离滑坡体较远的村庄被摧毁。最近几年,发生了多起高位远程地质灾害,例如2017年在四川茂县,滑坡转化为碎屑流,滑动2800米后掩埋了新磨村,导致70余人遇难。

第三是未知风险源识别。极端暴雨常态化导致了原本属于稳定的斜坡转化为欠稳定或不稳定斜坡,尤其对小微型灾害体的扰动非常明显。2023年汛期,北京西郊遭受了百年罕遇暴雨的袭击,在北京市房山区记录到4天之内降了1025.5毫米,远超过北京多年平均降雨约600毫米的量值,导致了房山、门头沟地区发生了1200多处群发性的小微型流滑地质灾害。2024年,广东、福建、湖南、广西等南方地区因极端降雨也发生了群发性小微型流滑地质灾害,特别是湖南资兴县,6月单日降雨量达643毫米,引发了19300多处群发性小微型地质灾害。

记者:

面对这些新问题,如何提高地灾隐患点精准识别与科学评价能力?

殷跃平:

针对这三个新问题的防灾减灾,我们逐渐探索出了一些新办法。

首先,对小微型地质灾害隐患点,应从易灾地质结构角度进行识别,实行“点+面”双控。例如,从地质结构上,华南地区花岗岩全强风化斜坡、西南地区岩溶煤系复合地层斜坡、华北地区推覆构造斜坡、西北地区黄土-红层二元结构斜坡等都是地质灾害的易发易灾区。

其次,从成灾地貌上,上陡下缓的靴状地貌、滑坡下部的沟谷地貌、高陡危岩带等都易于形成远程灾害。

再次,应开展不同降雨工况下,甚至地震工况下的,中型、小型和微型地质灾害隐患点评估厘定和风险分级评价。对近年来的多起特大灾害的复盘分析表明,即使是安全系数大于1.2的稳定斜坡,在罕遇暴雨的作用下,也会形成新的灾害,这也就是每年汛期大量地质灾害发生在隐患点之外的重要原因。

我们对2024年汛期福建、广东、湖南的群发性小微型地质灾害进行复盘,发现即使是安全系数大于1.8的超稳定全强风化花岗岩斜坡,在罕遇暴雨作用下,也会失稳滑动,特别是切坡建房未支护的斜坡更易失稳成灾。

记者:

我国地质灾害监测预警方面取得了哪些成效?

殷跃平:

在调查识别隐患点的基础上,需要对灾害发生的时间做出及时的判断。目前,在全国地质灾害隐患调查识别的基础上,主要采用“群测群防”的方式进行监测预警。

“十四五”以来,我国地质灾害科技减灾的能力显著提升,并对6.6万处地质灾害隐患点安装了监测预警仪器。但是,由于地质灾害隐患点主要散布于运行环境复杂的广大农村山区,受技术精度的限制,这种监测预警仪器主要适用于大变形的短临预警。同时,这些隐患点威胁对象一般仅为数户人家,受经费的限制,监测点主要采用主剖面的方式布设,对灾害体面上的控制精度仍然有限,因此称之为普适型监测预警仪。近三年来,普适型监测预警仪已成功预报灾情约150起,涉及可能伤亡人数3000余人,并有效预警险情近600起,紧急撤离约1.1万人,成效非常显著,推动了我国地质灾害从群测群防体系向“人防+技防”相结合的监测预警体系提升。

记者:

极端气候下,地质灾害监测预警面临哪些挑战?如何提高复杂山区重特大地灾隐患的专业监测预警能力?

殷跃平:

经过多年努力,威胁百人以上的滑坡基本得到控制。但是,泥石流成为对人民生命财产威胁最大的地质灾害灾种。

我统计了一下,目前威胁人数大于100人的泥石流隐患点约有4800处,其中威胁人数大于1000人的泥石流沟有240多处。受极端气候变化的影响,对泥石流的监测预警难度也更大,造成的重特大地质灾害风险更高,特别是在西部高寒山区,无法利用现有的普适型监测仪器作出及时预警。

2024年8月3日,四川康定姑咱镇发生山洪泥石流灾害,从海拔5000米高山启动后形成山洪泥石流灾害,致使雅康高速康定至泸定段日地1号隧道至2号隧道间桥梁垮塌和姑咱镇日地村房屋冲毁,27人死亡。据了解,当时,姑咱镇日地沟沟口的降雨量仅25 毫米左右,并未达到泥石流发生阈值。

这是由于西部高山区易形成地形雨,降雨量从沟口到半山腰再到沟顶差别很大,沟口降雨量虽然仅几十毫米,但后山可能已达到特大暴雨等级。

实际上,针对这些地区高位泥石流的专业化监测预警设备的研发已经较为成熟,关键是认识上的问题。泥石流大多发生在高陡偏远山区,通常对其调查勘查精度不够、成灾动力学机理研究不深、监测预警技术适配性较差、工程防治等级偏低,这也是每年汛期重特大泥石流灾害易发高发的原因。因此,对于威胁百人、数百人,甚至千人以上的西部高山或极高山区的泥石流灾害点,必须走更加专业化的监测预警之路,即“技防”为先、“人防”辅助。就像疑难杂症仅靠社区医院是不行的,必须依靠三甲医院的力量。

记者:

极端气候下,如何提高地质灾害综合防灾减灾能力?

殷跃平:

除了极端气候的影响,人类工程活动范围的扩大,也加大了地质灾害发生的潜在风险。尤其是复杂山区的城市、乡镇和居民点建设的扩张,切坡建房和切坡修路的范围扩大,令原本稳定的坡体变得不再稳定,遇极端气候更易诱发地质灾害,在某些地区甚至出现“切坡就滑”的现象。

在防灾减灾体系中,调查评价和监测预警仅是防灾减灾救灾体系中的一环,要与避让搬迁和工程治理相结合。针对当前灾害“中心”向乡村转移的现状,要加强农村国土空间规划中地质安全风险评估,特别是农民切坡盖房,要指导进行简易治理,可以采取修建矮挡墙等降险措施,屋后还要留出一定的避让距离,以降低灾害潜在风险。

在一些矿区,人口迅速增加,地质灾害风险明显增高。要针对村庄、居民点,开展“以人为本”的精准调查,加强易灾地层的隐患点与崩塌滑坡易发区带双管控,应运用新理论新技术,科学划定地质灾害红线,该搬迁避让就搬迁,该监测预警就安装设备,该治理就做好工程治理。只有用科学的态度和方法,才能正确处理好国家能源安全与人居环境安全的关系。

殷跃平院士谈极端气候下地质灾害防灾减灾策略

水资源是人类生存的基础性资源,地下水是水资源的重要构成,尤其在我国北方是主要的供水水源,是维持生态环境的关键因素,对确保民众饮水安全、粮食安全和生态安全等具有非常重要的作用。非常遗憾的是,我国并不是地下水资源丰富的国家,许多地区多年平均地下水开采量超过多年平均地下水可开采量,造成地下水超采。

从已查明的情况看,全国地下水资源状况不容乐观。全国地下水开采总量已逾1100亿立方米,北方部分地区供水总量中逾七成为地下水;21省(自治区、直辖市)平原区分布有地下水超采区,其中19省(自治区、直辖市)分布有严重超采区。地下水超采区在我国平原区的分布面积总共约30万平方公里。

地下水超采造成的地下水水位连续降低、含水层疏干、地面沉降、水质变差、海(咸)水入侵等一系列生态与环境问题,危及供水安全、粮食安全和生态安全,严重制约经济社会的良性发展。

一是降落漏斗不断扩大,含水层不再含水。华北平原太行山前平原区的浅层地下水水位连续多年降低,南以石家庄石德铁路为界、北以邢台市为界、东部至宁晋泊-大陆泽地带的地下水水位埋深一般为30.0m左右,部分区域大于40.0m,第一含水组已基本处于疏干状态。深层地下水水头变化受开采影响很大,华北平原在开采强烈的中部和东部平原区下降幅度较大。

二是地面沉降撼动我国大地。由于地下水超采,地面沉降迅速发展并逐步蔓延,在沿海地区尤为突出。地面沉降可造成水库大坝、河堤、楼房等建筑物裂缝、坍塌,成为重要的地质灾害,经济损失巨大、社会影响深远。

三是海(咸)水入侵毁万亩良田。在滨海地区,人类过量开发利用地下水资源引起的地下水水位大幅降低,破坏海水与地下淡水界面间原有的动态平衡,致使咸淡水界面向靠近大陆方向移动。海水入侵的特征是隐蔽性、多样性和周期性,灾害一旦发生,将引起地下水水质恶化,影响区域内的地表植被生长,致使生态退化;使部分农田遭到不同程度的盐渍化,导致土地生产力下降、作物减产,灌溉机井报废,农田沦为荒地;还会造成工业生产和人民生活用水困难等多种问题。此外,深层地下水长期超采还有可能导致浅层咸水入侵深层淡水。

四是平原河道断流甚至干涸,整体生态环境趋于干化。20世纪60年代,太行山前平原区包气带厚度为3~5m,由于浅层地下水位降低,致使包气带厚度增大至如今的10~40m,中部平原区由2m增大至5~10m,引发了土壤干化、植被枯萎、生态恶化等问题。地下水位降低也会加速湖泊湿地范围的萎缩进程,不仅加剧了气候环境干化,还导致一些水生及滨水生物群落的减少或者消失。

面对地下水超采,我们应该怎么办呢?

首先要建立水资源的统一管理体制,加强地下水保护。加强地下水管理工作,必须建立取水许可制度,实现开采量控制,达到地下水采补平衡。地下水开发利用与保护具有复杂性,需全局统筹,在现有水资源管理制度上进行必要改革。随着社会发展对水资源需求的日益增加,实行水务工作统一部署管理迫在眉睫。

其次要加强水土保持工作,涵养水源。地下水补给是水循环的重要组成,水土保持工作是实现地下水补给的重要措施之一。工程措施与生物措施并重,层层拦蓄,充分涵养水源,减少地表水土流失,实现对地下水的补给,进而保障水资源的可持续利用。

水土保持与边坡防护

再次要节约用水,科学用水,降低对地下水需求与依赖。对于工业用水需大幅提高水的重复利用率,推广先进节水技术;推进清洁生产战略,加快污水资源化步伐,实行排污收费制度;通过价格和政策调控,鼓励工业使用再生水。对于农业用水,实施节水优先战略,积极调整种植模式,适度发展旱作农业和种养结合等模式;推广节水灌溉技术,择优发展喷灌、微灌、水肥一体化等规模化高效节水灌溉。针对民众生活,要提高城镇供水效率,杜绝“跑、冒、滴、漏”;全面推广使用节水器具和设备;加强节水的宣传工作,提高全民节约用水的自觉性和自主意识;实行计划用水和定额管理,以经济手段为杠杆促进节水工作的开展。

第四是完善地下水监测网络,为科学开采地下水提供数据支撑。地下水动态监测是一项长期的水文地质工作,为实现水资源的科学管理,要求监测数据真实、准确、完整,这对于识别区域水文地质条件,实现社会经济的可持续发展具有重要作用。

最后要因地制宜建造拦蓄工程,加强地下水回灌。除了在有条件的地区修建地表水库进行拦蓄之外,在没有合适的地形条件或是工程造价太高、蒸发损失大而不适合建地表水库的地方,选择地下含水层条件较好的地区,利用人工回灌储存地下水以备后用,是值得重视的手段。

面对不容乐观的地下水超采现状和已经造成的危害,我们应当警醒。地下水不是“取之不尽,用之不竭”的,改善和保护地下水资源刻不容缓,不要让一时的发展透支子孙后代的幸福。

(作者单位:中国地调局水环所)

超采地下水给我们带来了什么

近日,由中国地质调查局南京地质调查中心技术研发与应用室研发的“井中测量光纤布设装置及方法”获英国发明专利授权。

光线测量技术作为一种新型精密测量技术,在地面、道路、建筑物以及堤坝的沉降变形监测领域中,能够连续提供高精度形变、温度等测量数据。该项发明解决了钻孔中布设光纤,尤其在深孔中布设光纤存在的垂直导向困难问题,在钻孔缩径、坍塌、堵塞等情况下,能够重复无损布设光纤。

在成本高昂的深钻作业中,该技术的经济价值与社会价值更为凸显,具有较好的应用推广前景。

 

南京地调中心“井中测量光纤布设装置及方法”获英国...

牵头建设地质实验测试技术标准体系,获批国家标准物质100余种,制定国家标准和行业标准近20项,推动发布地质实验测试国家标准100余项、行业标准200余项……近日,拥有八位女将的国家地质实验测试中心计量标准化研究室荣获“中央和国家机关三八红旗集体”称号,成为本次评选中自然资源部系统唯一获此殊荣的团队。 

 

计量标准化研究室成员合影

心里有杆秤

4月2日见到团队负责人许春雪时,她正和两位同事在实验室进行磷矿石标准物质的研制实验:样品称量,混酸分解,观察记录,熟练而专注……而这仅是计量标准化研究室科研团队的一个日常片段。白大褂、实验室,在记者看来,这样的工作有些枯燥,但胜在安逸。

“不枯燥,更不安逸!”爽朗的许春雪几句话便戳破了记者的想象:“研制国家标准物质需要投入大量的时间、精力,加班是常态,更何况我们还需要自己去野外选采标样,每年都会有两三个月的外业。”

在该中心一间大会议室中,记者见到了团队的其他成员,活泼开朗,细致干练,温和内敛,沉静端庄……外表气质各具特色,交流互动却又默契和谐。

说起加班,成员们谈起了几场硬仗。

在实施全国土壤污染状况详查专项时,团队牵头承担了农用地土壤成分和重金属可提取态监控样品制备和标准物质的研制工作。“时间很紧迫,仅有两个月的时间。因为这些标准物质是要作为监控样,在全国范围内推广使用的,也就是说,专项中十几万件土壤样品,都要用这些研制的监控样品来做监控。”在非常有限的时间内,要把海量的数据统计出来,确保认定结果准确可靠,还要沟通协调参与协作的10家实验室进行一些必要的补测试和验证,难度可想而知。为了按时高质量完成任务,团队的几位成员基本上周末都在加班,每天都得到晚上十点十一点才能回家。

“那段时间大家都累病了,可谁也没提休息,就在这个会议室中,桌子上全是样品资料,我们把药都堆在桌子中间,互相提醒吃药。”光是回想起那个场景,研究室副主任安子怡心里就热腾腾的,“别看病着,但每个人都干劲十足。大家心里都有杆秤——支撑我们的,是姐妹般的情谊,更是身上沉甸甸的责任。”

高度的责任感换来了闪光的荣誉:她们高质量完成52种农用地土壤标准物质和8万余件土壤详查统一质量监控样品的研制,受到生态环境部、自然资源部和农业农村部三部委联合表扬。项目成果获2022年度自然资源科技进步奖二等奖,团队中的许春雪、安子怡、田芹、陈宗定4人获得全国农用地土壤污染状况详查表现突出个人荣誉称号。

“我们的工作就是为地质测试制定‘标尺’,为自然资源调查监测评价特别是矿物、土壤和水等分析样品,提供可溯源的高准确度计量标准,有效保证分析数据的高质量和可靠性。”许春雪进一步解释说,国家质量基础设施(NQI)是建设质量强国、推动高质量发展的重要技术支撑。而计量、标准和合格评定则是NQI的三大支柱——计量是基准,是控制质量的基础;标准是依据,用以引领质量提升;合格评定是手段,控制质量并建立质量责任。“这三者构成一条完整的链条。在自然资源调查监测评价中,实验测试是一项基础性工作,开展计量、标准、检验检测等质量基础设施建设,确保相关样品分析数据的准确可靠,可为自然资源的高质量发展奠定扎实基础。”

她自豪地告诉记者,到目前为止,团队已经负责和牵头研制了上百项国家标准物质、国家标准方法及行业标准方法,填补了多项地质空白,研究成果也被广泛应用到了新一轮找矿突破战略行动、全国土壤污染状况详查、国家地下水调查监测评价等重大专项工作中。

事业的重量

与普通化学分析测试的工作不同,实验测试中心的工作人员首先是地质人,要亲自从野外采集标准样品进行研究制备。

在云南拉伯进行长江流域丰水期水样和悬浮物采集时,雨水冲段道路,许春雪等人被困在工作区三天三夜。晚上她们就住在老乡家的木屋中,房屋简陋,门锁是坏的。看着外面那陌生的黑沉沉的夜,许春雪不敢睡实,满耳都是呼呼的风声。

在她的记忆中,咸菜米饭的日子都没有身边的跳蚤和不时撞到身上头上的大蛾子恐怖。“洗手间离得特别远,在山脚,要去就得从山上跑下山,很不方便。”看得出,那段经历让她毕生难忘。

野外的惊险说也说不完:云南药王山,汽车行走在盘山路上,大大小小的石块从山上流星般飞落,噼噼啪啪地砸在车的前方;内蒙古陈巴尔虎旗,GPS没有信号,在一望无际的大草原上找不到路;吉林乌拉图噶,相互拉拽着爬上山头,用大榔头一下一下地砸石头取样……

团队9位成员,蔡若伦是唯一的男生。在这位2019年大学毕业的大男孩眼里,姐姐们实在是太强了:“不说做实验、搞研究,单说野外采集运送几十、上百公斤样品时那种敢拼敢闯的劲儿,就让我不得不服。”

“我们地质找矿的采样不同,他们是采几块,我们一次最少要采50公斤,这还是一个点位的,如果是多个点位,那数量就做乘法。”由于体力上的限制,在这些女将眼中,最苦恼还都不是野外的危险,而是采集到的样品的重量,“不管地面情况多么崎岖复杂、有没有路,都得想办法运回来”。

印象最深的是在河北唐山附近的一处稀散金属采样点,她们一次采了两个点的岩石样品。由于采样点在深山沟里,不通路,这100公斤矿石她们硬从山沟里连背带拉,来来回回跑了好几趟,才弄到路边的。“其实每次采样的艰辛程度都差不多,都是大家一起扛回来的。”

“每一个标准物质研制完成需要大约3年的时间。”许春雪介绍说,“这个过程的工作量是巨大的,这就要求科研人员需要有丰富的实验操作经验、熟练的数据处理能力,同时还要有足够的细心,耐得住性子。”

近些年,团队肩上的担子更重了。她们依托“典型矿产标准物质研制”等课题,组织多家地质行业实验室,共同研制了金属矿产、水系沉积物、土壤岩石和地下水等23个系列共计74种国家标准物质。其中,黝铜矿、金红石、模拟页岩气、土壤碳形态等标准物质填补了国际空白,锂辉石、钛铁矿物相、稀土矿石等战略性矿产相关标准物质填补了相关矿物类型空白,为国家新一轮找矿突破战略行动的全面开展奠定了基础。

奋飞的群雁

作为女性,肩上往往还有家庭的重担,需要花更大气力去平衡工作和家庭,特别是孩子的照顾问题。

许春雪觉得,工作、事业重要,团队成员们的身心健康、家庭幸福也同样重要。作为管理者,她想了不少办法,比如把出差的工作细致划分,让大家尽量出短差,调配衔接好。不过,急难险重的活儿来了,大家就只能暂时把小家放一放,“一是让家里人多承担,二是团队一起上,互相关照。”

更多的时候,许春雪自己会冲在前面。有一段时间,活儿比较紧张,她早出晚归,孩子老看不见妈妈便在家吵着要,老公拗不过,只好带着孩子找到单位。一见面,孩子抱着妈妈就哭了。“许姐的老公特别支持她,从没有怨言,还经常会在院里等她下班。我们经常被迫吃狗粮。”一片笑声中,过往的苦涩化成了回忆中的轻松一刻。

“我们团队的特点就是敢闯敢拼,比业务能力,拼项目成果,看论文数量质量……”宋辛祎是和蔡若伦同一年加入团队的新兵。她觉得,姐姐们不仅是业务上的领路人,更是人生的榜样。

“她们太拼了,特别励志。”蔡若伦说。

田芹,为了工作两地分居自己独自带孩子,结果不仅自己成为单位最年轻的正高,而且孩子也培养得特别优秀;陈宗定,为了读博把年幼的孩子托给家人照料,在城里与人合租房子学习。榜样在前,蔡若伦也主动选择了继续深造之路——攻读中国地质大学(北京)地质学专业研究生,即将毕业。

年纪最大的孙德忠是团队中唯一的“60后”,毕业于南京大学化学系化学专业。她说,在个人爱好中实现人生的价值是幸运,更是幸福。她特别感谢2000年命运的一次转折——本是从中国地质科学院管理岗分流进入测试中心,她却找到了最适合的位置——专业对口、兴趣对口,人生唰地一下亮了。从那以后,她逐渐成为单位无机分析方面的技术担当,成为团队中牵头制定国标行标数最多的业务骨干。

专注于热爱,是对自己最好的犒赏。

“我们这个团队,以80后、90后为主体,有高级职称者占到了7位。”许春雪告诉记者,团队还承担着全国自然资源与国土空间规划标准化技术委员会勘查技术与实验测试分技术委员会主任委员单位和秘书处的日常工作,推动发布地质实验测试国家标准300余项。“目前秘书处的日常工作主要由刘亚改负责,她在标准化管理方面很有经验,而且踏实认真、井井有条,这几年做得卓有成效。”

目前,团队目前正围绕新一轮找矿突破战略行动,开展铍矿石、煤系样品等20种战略性矿产标准物质的研制,以期填补国内外相关研究领域空白;正在推动20项实验测试行业标准的报批发布,为部局标准化工作提供实验测试技术支撑;同时持续开展对地下水分析测试质量监控评估,支撑服务国家地下水监测工程,确保水质结果准确可靠。

与计量标准化研究室“三八红旗集体”的见面会在开心的合影中落幕了。“还差一个,孙慧中,正在休产假。”许春雪遗憾地补充道。

离开实验测试中心时,阳光和暖,清风拂面。中国地质科学院大院里面的丁香花开了,空气里是香甜的味道。小小的丁香,每一朵似乎都不甚起眼,但她们一团一簇地聚集在一起,芬芳四溢,就成了春天中一道清新宜人的风景。

春天里的绽放 ——记“中央和国家机关三八红旗集体”...

近日,自然资源部中国地质调查局召开2025年汛期地质灾害防御包片蹲点驻守工作视频会议,全面部署局年度汛期地质灾害防御支撑工作。在自然资源部的统一领导下,2025年度汛期地质灾害防治支撑工作也于本周正式启动。

中国地质调查局各有关单位派出专家团队分赴各省,全力以赴做好地质灾害防御包片蹲点驻守技术支撑,并协同各省自然资源主管部门,进一步加强央地协同防灾,指导开展地质灾害风险研判、监测预警和避险防控,保障人民群众生命财产安全。

以北京市为例,4月16日,由中国地质环境监测院、北京市地质灾害防治研究所等单位组成的专家队伍,前往房山区金鸡台村进行了汛期前的地质灾害勘查。中国地质环境监测院正高级工程师陈红旗告诉记者,常见的地质灾害主要包括崩塌、滑坡和泥石流。崩塌是指陡坡上的岩石或土体在重力作用下突然从高处快速崩落,滚动或者翻滚下来,并堆积在坡脚或沟谷中的现象。滑坡是由于暴雨、地震等自然因素或者开挖山坡坡脚等人为活动影响,山坡上的土体或岩体沿着一定的柔软面或柔软带,整体顺坡而下滑动的现象。泥石流则是由于暴雨、冰雪融水或水塘溃决等丰富水量快速下泻,沿途带走山坡上或沟谷中的松散土石,并向下游快速流动,出沟口后因为地形开阔,动力减弱,泥石便堆积下来,这一流动过程中可携带巨大石块,冲撞力非常大,常常给人类生命财产造成很大危害。

此次专家勘查的金鸡台村正是一个地质灾害隐患较为发育的地区,区内山体呈北东—南西走向,属燕山区褶皱带,构造断裂发育。北京市地质矿产勘查院地灾防治部主任南赟介绍,金鸡台村全村共有威胁居民点的地质灾害隐患点8处,滑坡、崩塌、地面塌陷和泥石流的情况都有,在汛期极有可能在暴雨的作用下对村民产生威胁。因此,有关部门对这里开展了地灾治理,新建了拦渣坝、挡土墙、排水渠等。

记者看到,除了上述治理工程,地灾监测部门还在区内布设了雨量计、含水率仪、次声仪、泥水位计和雷视一体泥石流监测仪等设备。这些监测设备的数据可以实时在线传送到监测部门的地质灾害智能监测预警系统,专业技术人员可以第一时间做出研判,通过对致灾体变形动态的监测,可以及时分析其稳定性,研判后立即预警。此外,金鸡台村设有群测群防员,在汛期每天都要对易发生地质灾害的重点位置,如山坡、道路两侧等至少巡查一次。一旦发现危险情况,群测群防员就要迅速上报,政府相关人员根据灾情险情及时启动应急预案,做好险村险户的避险转移,避免或减轻灾害造成的人员和财产损失。

“北京市地质灾害防治研究所近年来,完成了全市地质灾害隐患点的精细调查,通过汛期三查动态掌握隐患点风险底数,自2013年起通过两期工程建设对重要地质灾害隐患开展专业监测,正在开展监测系统提升工程,提升监测网覆盖范围和系统决策指挥功能,初步建成‘点线面、长短临’的预警模式,并成功应对‘23·7’和2024年多场强降雨过程,围绕突发地质灾害开展了大量的科学研究和科学普及工作,有力支撑了地方地质灾害防范工作。” 南赟介绍。

对于地灾现场勘查,陈红旗告诉记者:“我们通过对地质现场的实地勘测,对这些地貌、岩性和构造的各种情况进行分析,同时也要结合这里降雨、地表水等自然诱发因素和开挖坡脚等人为诱发因素,以及村民居住情况来进行综合研判,由此,才可以做好对这一地区的地灾隐患的勘查。”

以上只是各省市积极开展地质灾害防治支撑工作的一个缩影。据了解,2024年,中国地质调查局高效运行汛期常态驻守与机动防御工作机制,统筹协调24家局属单位派出专家,圆满完成春节雨雪冰冻天气、“五一”强降雨等47次敏感时段高风险地区部级地质灾害防御响应行动,有力支撑了云南镇雄“1.22”山体滑坡、广东梅大高速“5.1”塌方等15次重特大灾害事件应急救援任务,地质灾害防御支撑工作取得显著成效。

中国地质调查局有关负责人表示,将坚持人民至上、生命至上,以科技创新为引领,发挥国家队优势,切实做好地质灾害监测预警网建设与运维,加快研发智能监测预警设备,提升隐患识别、风险评估与监测预警精准度,加强地质灾害成灾规律机理研究,提出防治对策建议,筑牢人民生命财产安全防线。

 北京市地质灾害防治研究所的专家在进行地灾监测设备的检测。北京市地质灾害防治研究所供图
2025年度汛期地质灾害防治支撑工作启动
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    八月下旬的内蒙古勒马戈山矿区,一场聚焦“生态保护与资源勘查协同发展”的草原湿地绿色找矿装备示范调研活动拉开帷幕。30余台/套适用于草原覆盖区典型场景的绿色找矿技术装备整齐排列,与周围广袤的草原相得益彰,吸引了来自全国各地的百余名代表驻足观摩、深入交流。

    生态优先,绿色勘查迈出新步伐

    草原、湿地具有涵养水源、调节气候、维护生物多样性等不可替代的生态功能,是我国重要的自然生态系统。数据显示,我国草地绿地面积达28600多万公顷,约占陆域国土面积30%;湿地面积也稳定在5635万公顷以上。我国许多成矿带位于草原湿地范围内——草原湿地生态系统需要保护,矿产资源也需要勘查开发,如何平衡两者之间的关系考验着地质工作者的智慧。

    “传统矿产勘查往往伴随着修路、开挖探槽等破坏性作业,对草原湿地生态造成长期影响。现在,绿色找矿技术装备的推广应用正在改变这一状况。”在活动现场,行业地勘单位、装备技术企业的代表望着参展装备发出了由衷的感慨。

    近年来,地质工作者坚持“生态优先、保护优先”的原则,将“绿水青山就是金山银山”的理念贯穿地质勘查全过程,以绿色勘查积极推动行业转型升级。“绿色勘查要求运用科学、高效环保的方法、技术、工艺和设备等,最大限度地减少或避免对生态环境造成的不利影响,并对受扰动的环境进行修复。”中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心讲解员介绍道,“这次,我们带来了无人智能化空天地一体综合地质勘查平台、多旋翼无人机航磁勘查系统、航空物探遥感地面保障车等一系列生态效益显著的装备。”

    此次活动中,中国地质调查局相关局属单位、紫金矿业集团、中国地质装备集团有限公司、山东中勘机械有限公司、深层探索(北京)科技有限公司等单位共展示各类技术装备30余台/套。这些装备安装拆卸快捷、移动搬运方便、作业绿色环保,是草原湿地绿色勘查技术装备创新成果的代表。

    据自然资源部新一轮找矿突破战略行动办公室装备组介绍,2024年,自然资源部党组和中国地质调查局党组围绕新一轮找矿突破战略行动作出一系列重大部署,对加快科技攻关、推进绿色勘查和技术装备建设等提出明确要求。此次选定勒马戈山工作区开展草原湿地绿色找矿技术装备示范,正是为了打造草原湿地找矿技术装备样板。“实施绿色勘查是践行习近平生态文明思想的具体行动保障,也是保障国家能源资源安全的重要举措。我们希望通过此次活动推动构建统筹生态环境保护与找矿突破的现代化装备体系,为新一轮找矿突破战略行动提供坚实装备支撑。”

    图为全液压便携式模块化钻机 本报记者 潘冰 摄

    技术创新,找矿装备实现绿色升级

    此次活动展示的技术装备分为AI智能找矿、航空物探遥感、地面物化探、地质钻探、分析测试等五大板块,覆盖了草原湿地绿色找矿的全流程。

    在AI智能找矿板块,具有自主导航、障碍识别、人员跟随等功能的全陆域多足智能重载机器人备受瞩目,独特的“下肢”机构和不破坏工作区生态的作业方式令参观代表印象深刻。作为国内唯一一套用于地质勘查的空天地一体化测试平台,无人智能化空天地一体综合地质勘查平台可通过机臂的变结构设计实现飞行和地面驾驶模式的灵活切换,被形象地称为“无人飞车”。卫星靶向超弱核磁共振AI数字技术将AI技术应用于自然资源探测领域,属国内首创。

    航空物探遥感板块展示了一系列空中“黑科技”:集成光泵磁力仪、姿态仪、高精度定位系统、高度计、无线数据传输等多个模块的多旋翼无人机航磁勘查系统,探测范围广、受限因素少,穿梭在中高山、深切割等高危探测区域的无人直升机重磁勘查系统,突破整机重量“卡脖子”技术难题、精度指标达国际先进的小型轻量化航空重力测量系统,深部矿产勘查利器、工程地质调查的“好帮手”——直升机时间域航空电磁测量系统,不受接地条件限制、高精度同步、探测深度更深的半航空瞬变电磁探测系统……

    地面物化探装备呈现接收精度高、勘探深度大、异常源定位准等特点。首先映入眼帘的是来自紫金地球物理科技(北京)有限公司的震旦三维激电系统,其探测深度是常规激电探测深度的2~3倍,可达1500米,达到国际先进水平。由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所自主研发的分布式多参数电磁探测系统,关键技术指标达到国际先进水平,实现了我国电磁探测由二维向三维的跨越式发展,可完全满足国外同类产品的国产化替代需求。此外,还有高温超导瞬变电磁探测系统、地电化学测量仪、地气测量仪等。

    在绿色钻探板块,中国地质调查局北京探矿工程研究所带来了总重仅20公斤、背包即走的新能源电动钻机,采用全液压驱动、模块化结构设计的反循环多工艺钻机。中国地质装备集团有限公司、山东中勘机械有限公司在野外搭建了多功能全液压车载钻机、全液压便携式模块化钻机、全液压履带钻机,并现场演示了污染少、扰动小、效率高的“微创”式钻探工艺。

    高效实用是分析测试板块的主题。据国家地质实验测试中心、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心、斯派克公司等单位介绍,随着绿色勘查的兴起,野外现场分析测试技术装备正朝着更高效、更易编录、响应更快的方向发展。此次展出的多种设备,如固体矿产车载野外现场分析平台、集装箱营地、台式X荧光光谱仪、弯晶X荧光光谱仪,在实际工作中都能显著提高地质、化探与钻探样品施工效率,助力项目组及时调整工作部署。

    活动当天虽然下着雨,却丝毫没有冲淡现场的热烈氛围。大家笑着说:“草原的天气就是这样变幻莫测,这场雨来得正好,让我们有机会更全面地了解装备性能。”

    协同发力,守护草原湿地绿色未来

    今年正值“绿水青山就是金山银山”理念提出20周年。从江南到塞北,从城市到乡村,“两山”理念对全社会各项事业发展都具有重要指导意义,地质行业也不例外。

    此次活动的举办场地——勒马戈山矿区,正是地质人践行“两山”理念的一次典范。项目运用微粒子测量技术快速圈定成矿远景区,通过地面物化探精细测量缩小靶区,再以车载或模块化钻机进行高效验证,同时借助大功率激电测深与AI技术评价深部找矿潜力,不仅取得了显著的找矿成果,还建立了基于小流域本底调查的环境评价技术,实现了资源勘查与生态保护的统一。

    在座谈交流环节,来自全国草原湿地覆盖面积较大省份的自然资源主管部门、林草主管部门、行业地勘单位,中国地质调查局相关局属单位,以及地勘技术装备企业的代表围绕草原湿地绿色装备支撑服务新一轮找矿突破战略行动展开深入研讨交流。

    尽管地质条件和资源禀赋不同,但各地推进绿色勘查、守护绿水青山的愿望是一致的。近年来,内蒙古、四川、西藏、甘肃、青海、新疆等地不断加强绿色勘查工作监督指导,严格执行生态修复要求;同时,各地积极推广“空-天-地”一体化技术,支持绿色钻探工艺研发及应用,开展绿色勘查示范项目,全力探索绿色可持续发展之路。

    与会代表一致认为,此次展示的AI智能找矿装备、绿色先进钻探技术装备等,是我国自主创新研发的重要技术成果,标志着我国地质勘查技术迈上了新台阶。它们在草原湿地环境中的推广应用,将带动地质勘查行业整体向绿色化、智能化、现代化转型,显著提升行业核心竞争力,实现地质勘查行业高质量发展。

    “通过这次活动,我们了解了很多新理念、新技术、新装备,重塑了对绿色勘查的认识,也更加坚信以最小的生态环境损害实现绿色勘查是完全有可能的。”甘肃省地质矿产勘查开发局参会人员表示。

    活动结束后,这些新型绿色找矿技术装备将踏上新的征程,奔赴不同的工作区——无需搭桥修路,不再留下车辙和伤痕,在美丽的草原湿地之上,书写人与自然和谐共生的新篇章。

    守护好草原湿地金山银山

    地球是一个直径为6000多千米的实心球体,从地面到地球中心的距离比从北京到海南岛2倍的距离还要远。地球由地壳、地幔、地核三部分构成,整个结构就犹如一颗半熟的鸡蛋:蛋壳好比地球的地壳,其物质状态为固态;蛋白好比地球的地幔;蛋黄好比地球的地核,物质状态为液态。地表以下平均每100米温度升高约3℃。科学家研究显示:地核与地幔边界的温度大约为3700℃,而地核内部温度可能高达5000℃,几乎与太阳表面一样炽热。因此,地球内部蕴藏着惊人的热量,其中一部分地热资源便以干热岩的形式埋藏于其中。

    一、干热岩是什么?

    早期,干热岩通常是指温度高于200℃,埋藏于距地面2000米以下的无裂隙的岩体,主要是各种变质岩或结晶岩类岩体。伴随着干热岩勘测和开发的深入,干热岩的概念有了更为广泛的外延。只要岩体温度高,埋藏深度合理,内含流体较少(或不含流体),能用各种技术手段提取其中的热量,均可称为干热岩。

    干热岩属于地热资源的一种,被誉为“来自地球母亲的温暖”。地热资源是一种来自地球内部的热能资源,温泉便是我们日常生活中最熟悉的地热资源。关于地热的来源,有多种假说。一种假说认为,地热主要来源于地球内部放射性元素衰变释放出的热能。还有一种假说认为,地热来源于地球自转产生的旋转能以及化学反应、岩矿结晶释放的热能。而在地球的发展演化过程中,产生的热能总量超过地球散逸的热能,巨大的地热能便储存于地球内部,等待人们去开发。

    相比当前已开发利用的各类能源,干热岩具有无可比拟的优势。与煤炭、石油和天然气等传统化石能源相比,干热岩是一种清洁的可再生能源,不会产生污染环境的有害物质。与太阳能、风能、核能等新能源相比,干热岩的稳定性好,不受季节气候昼夜条件的限制。此外,干热岩的成本低,干热岩发电的成本仅为风力发电的一半,只有太阳能发电的十分之一,和煤炭发电的成本相当。

    干热岩是无处不在的资源,分布几乎遍及全球,从理论上说,随着地球向深部的地热增温,任何地区达到一定深度都可以开发出干热岩,因此干热岩又被称为是无处不在的资源。但就现阶段来看,由于技术和手段等限制,干热岩资源专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。因此,当前的干热岩开发更多地着眼于这些地区,它们位于全球板块或构造地体的边缘,构造活动剧烈,是地球释放内部能量的主要区域,地热资源十分丰富。

    我国干热岩分布广泛,特别是东北地区、华北平原、东南沿海地区、西北地区均具有丰富的干热岩资源,具有很大的开发潜力。以高温干热岩体的发现地青海共和盆地为例,其干热岩理论资源量折合标准煤6303.05亿吨,以其2%作为可开采资源量计算,折合的标准煤是中国2016年能源消耗的3倍。

    干热岩不但储量丰富,还可以循环利用。开发干热岩时,加热产生水蒸气的过程会使岩石温度降低,但地心的炽热岩浆会重新加热这些岩石,从而实现干热岩的周期性循环利用。

    二、“石头”也可发出电来?

    目前,人们对干热岩的开发利用,主要集中在干热岩发电。干热岩开发利用的核心是建立增强型地热系统(EGS工程)。首先从地表往干热岩体中打一眼井(注水井),将井口封闭后,注入高压清水,此时井底能够产生非常高的压力,该压力足以将致密的岩石压裂形成复杂缝网,或将岩体中的天然裂隙扩张形成更大的裂缝;随着清水的不断注入,裂缝不断增加、扩大,并相互连通,最终形成一个体积庞大的人工热储(类似一个巨大的鸟窝)。在距注水井合理的位置再钻几眼采出井,通过控制井眼轨迹,使采出井能够贯穿压裂缝网。整个EGS工程,通过注水井(回灌井)将低温水注入到人工产生的、张开且连通的缝网中,低温水与高温岩体接触被加热,然后通过采出井便将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面,取出的水、汽温度可达150~200℃,通过热交换及地面循环装置用于发电,冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。

    以法国东部阿尔萨斯地区的一座干热岩发电站为例,工作人员在这里钻了三眼深井,一直钻到地表5000米以下的基岩中。发电时,用水泵以每秒100升的速度从中间的注水井向地下灌冷水,这些冷水被干热岩加热成约200℃高温的水蒸气,从另外两眼生产井抽出地面,送入一个热交换器,并在热交换器中驱动涡轮机发电。整个转换过程消耗的总电量,只相当于发电站发电量的20%。

    增强型地热系统的开发和利用主要是建造两个子系统:地下人工储层和地面发电系统,二者都需要多项技术的运用和集成。其中,创建地下人工储层是目前研究的焦点。

    三、我国干热岩勘查开发现状

    我国干热岩资源潜力巨大,开发前景广阔,是极具潜力的战略能源,但是我国干热岩勘查与开发起步晚,在干热岩形成机制、分布情况、热储特征、评价方法、勘查开发技术等领域仍存在较多尚未解决的问题。

    为推动我国干热岩勘查开发,2013年以来,中国地质调查局先后在东南沿海地区、松辽平原地区、华北地区和青藏高原等重点地区实施了干热岩勘查。2014年,中国地质调查局与原青海省国土资源厅共同组织实施的青海共和盆地干热岩勘查钻获干热岩,填补了我国一直没有勘查发现干热岩资源的空白。2017年5月在共和县恰卜恰镇完井的GR1干热岩勘探孔再获温度新高,取得了一批重要成果,为我国进一步开展干热岩勘查开发研究打下了重要基础。在此基础上,中国地质调查局围绕国家清洁能源需求,加大力度在青海共和推进干热岩资源的试验性开发。

    干热岩开发利用的技术原理虽然简单,但实际应用过程中仍存在大量的技术性难题,例如在干热岩中钻井,对钻杆、钻头的寿命以及具有“钻井血液”之称的泥浆稳定性都是极大的挑战;而地层中含有大量的矿物质,在干热岩开发中,被气化的矿物质会重新在井壁结垢,类似血管中的“血栓”,沉积时间一久很容易将开采通道堵死。面对众多的技术性难题,科研人员唯有加快技术探索的步伐,才能在这场国际能源竞赛中拔得头筹!

    (作者单位:自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所)

    来自地球深部的绿色能源

    摘要:

    矿业是保障我国现代化建设能源资源安全的战略基础,新时代生态文明建设对矿业发展方式提出了更高要求。但国内矿业发展空间不足、动力不足,正处于绿色化、国际化、治理现代化的转型关键期,正在经历由大到强的蜕变,发展面临提升发展活力、推动绿色转型升级、建设现代化矿业市场体系、参与全球矿业治理等任务及要求。

    党的十八大以来,中国地质调查局紧扣国家能源资源安全主题,在以公益性地质调查支撑能源矿产勘查及转型、支撑战略性新兴矿产找矿、以新技术实现资源节约集约高效利用、精准对接服务矿业绿色转型升级及科技创新支撑深部找矿方面取得了一系列成果,为我国矿业转型发展奠定了坚实基础。

    Abstract:

    Mining industry is the strategic basis for ensuring energy and resources security in China's modernization drive , and the construction of ecological civilization in the new era puts forward higher requirements for its development mode.However, the development of domestic mining industry is insufficient in space and motive force and in the critical period of transformation of greening, internationalization and modernization of governance. It is undergoing transformation from big to strong. The development of domestic mining industry is facing the promotion of development vitality, promotion of green transformation and upgrading, construction of modern mining market system, and participation in global mining governance.

    Since the 18th National Congress of the Communist Party of China, the China Geological Survey has been closely following the theme of national energy and resources security, supporting energy and mineral exploration and transformation, supporting strategic emerging mineral exploration, realizing resource conservation, intensive and efficient utilization with new technology, accurately docking services, green transformation and upgrading of mining industry, and supporting scientific and technological innovation. A series of achievements have been made in deep prospecting, which laid a solid foundation for the transformation and development of China's mining industry.

    支撑能源矿产勘查转型

    《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》明确提出,要推动能源结构优化升级,建设多轮驱动的现代能源体系。

    近年来,中国地质调查局将能源矿产地质调查放在更加突出的位置,瞄准服务国家能源安全保障、改善能源结构、支撑油气勘查开发体制改革的目标,加大了对页岩气、铀矿、天然气水合物、地热、锂矿和石墨等非常规及新型能源的调查力度,重点开展基础地质调查评价、重点区勘查示范、理论、技术及装备创新等工作,取得了一批地质调查成果,为我国现代能源体系的建立提供了坚实的基础。

    ——页岩气(油)调查实现重大发现或突破。一段时期内,我国南方油气页岩气突破均来自四川盆地、江汉盆地和苏北盆地等盆地内,盆地外复杂构造区一直未获重大突破或发现。中国地质调查局通过在四川盆地周缘、武陵山、滇黔桂、中扬子、下扬子地区开展基础地质调查工作,开辟了6万平方千米勘查新区,圈定了正安-酉阳、宜昌-长阳等10处页岩气调查远景区,基于重大突破和发现成果,优选了正安、秭归等14个页岩气有利勘查区块,支撑了新一轮页岩气招标工作。

    拓展9套盆地外复杂构造区新层系,取得新层系重大突破。在四川盆地、江汉盆地等盆地外,新发现震旦系陡山沱组、灯影组,寒武系岩家河组、天河板组,奥陶系宝塔组,志留系石牛栏组,二叠系栖霞组、龙潭组、大隆组9套油气页岩气新层系。安页1井首次发现志留系石牛栏组和奥陶系宝塔组含油气地层,同时首次在四川盆地外二叠系栖霞组发现厚达147米的含油气地层。秭地1井、秭地2井在武陵山地区震旦系陡山沱组发现页岩气,鄂阳页1井在震旦系灯影组发现礁滩相含油气地层,鄂宜页1井在寒武系岩家河组首次发现含油气地层,宜地2井在寒武系天河板组钻获裂缝性天然气,港地1井、泾页1井在二叠系大隆、龙潭组获得海陆交互相页岩油气新发现。

    中国地质调查局在贵州省遵义市正安县实施的安页1井

    发现3种新类型,取得油气页岩气调查新类型的重大突破。安页1井钻获志留系石牛栏组海相互层状泥晶灰岩与钙质泥岩,是我国首次发现的高产海相致密气藏。宜地2井首次发现天河板裂缝性天然气新类型。曲页1井在赣中和黔西六盘水二叠系煤系地层发现煤层气、页岩气、致密砂岩气“三气”共存模式。其中,贵州遵义安页1井、湖北宜昌宜地2井等12口井是国内重大油气页岩气突破与发现。安页1井一举获得二叠系栖霞组,志留系石牛栏组、五峰-龙马溪组和奥陶系宝塔组“四层楼”式天然气、页岩气重大突破。其中,石牛栏组含气地层累计厚68米,经压裂获超过10万立方米/日的高产稳产工业气流。安页1井油气调查的重大突破被认为是历史性、里程碑式的,对南方复杂地质构造区和贵州省油气勘查具有重要意义,圆了中国地质工作者和贵州省人民60多年的油气梦。此外,宜地2井钻获70米优质页岩,鄂宜页1井钻获水井沱组86米厚高含气页岩气层,鄂阳页1井在牛蹄塘组钻获页岩气流,均实现重大发现。

    ——海域天然气水合物获得重大发现。海域圈定6个天然气水合物成矿远景区,预测资源量达744亿吨;陆域圈定9个天然气水合物有利成矿区块,预测资源量350亿吨油当量;利用综合地质、地球物理和地球化学等多种调查技术手段,在西沙海槽、琼东南海域、神狐海域及东沙海域圈定6个远景区、19个成矿区带、25个有利区块,预测水合物远景资源量达744亿吨油当量;在青南藏冻土区优选出9个天然气水合物有利成矿区块,预测远景资源量达350亿吨油当量。

    在南海北部珠江口盆地首次钻获高饱和度水合物,首次钻探证实超千亿立方米级天然气水合物矿藏。在珠江口盆地东北海域钻获高纯度天然气水合物实物样品,控制面积55平方千米,控制储量达到1000亿~1500亿立方米。在南海北部神狐海域实施的19个钻孔均发现天然气水合物,控制面积128平方千米,控制资源量超1500亿立方米,其中通过钻探取芯落实的2个大型矿体,探明储量达400亿立方米,为海域天然气水合物试采提供了重要参考靶区。

    ——地热资源展现新前景。目前,已完成336个地级以上城市浅层地温能调查评价,浅层地温能资源每年可采量折合标准煤7亿吨,可用于建筑物供暖和制冷,实现建筑物夏季制冷面积326亿平方米、冬季供暖面积322亿平方米,提高浅层地温能高效利用每年可节煤2.5亿吨,减少二氧化碳排放6亿吨。全国地热水资源每年可采量折合标准煤18.65亿吨,以中低温为主,高温为辅,每年可开采量折合标准煤18.28亿吨;其余山地丘陵区中低温地热资源折合标准煤0.19亿吨,温泉多分布其中。高温地热水资源每年可采资源量折合标准煤0.18亿吨。

    战略性新兴矿产调查获突破

    近年来,中国地质调查局在锂矿、石墨战略性新兴矿产调查方面取得重大进展。

    通过开展四川甘孜甲基卡锂辉石矿调查,新发现锂辉石矿脉14条,新增氧化锂资源量 88.55万吨;新发现9处含锂盐湖,四川甲基卡地区新增锂矿资源量88.55万吨,平均品位1.41%,全区总资源量超过200万吨,为打造川西新能源产业基地夯实了资源基础。

    在西藏北部地区开展盐湖水化学地质调查,收集盐湖水化学地质资料,新发现结则茶卡、龙木错、查波错、扎仓查卡、捌仟错、仓木错、拉果错、当雄错和鄂雅错等9处含锂盐湖,引导和拉动商业性勘查,新增资源量1400万吨;在青海柴达木盆地东台吉乃尔、西台吉乃尔和一里坪等开展盐湖卤水锂矿调查,企业跟进勘查新增资源量1260万吨;在柴达木西部南翼山地区开展深层富锂卤水资源调查,估算资源量1200万吨,达到超大型卤水锂矿规模。

    石墨矿调查取得一批新进展。内蒙古、青海等地圈定石墨找矿远景区18处,新发现矿产地11处,探获资源量3000万吨。新疆奇台黄羊山晶质石墨矿是我国发现的首个超大型规模岩浆热液型晶质石墨矿,改变了岩浆热液型无石墨大矿的历史,估算石墨资源量2000万吨以上,平均固定碳含量7.01%,大鳞片晶质石墨含量30%~35%,有望形成1处新的晶质石墨资源基地。

    助力资源节约集约高效利用

    稀土选冶及盐湖提锂技术取得新突破,为资源开发利用提供了技术支撑。

    成功开发出脱泥-浮选技术和浮团聚磁选技术,并先后应用于冕宁稀土矿等,实现了技术转化,为该地区稀土资源绿色、高效开发提供了技术支撑。针对轻重混合型复杂稀土,研发出化学解理-选浸联合技术,成功实现了轻、重稀土的有效分离与富集。稀土精矿盐酸直接提铈技术等稀土分离提取工艺成功生产了氯化物、氧化物、氟化物、碳酸盐、高纯金属、稀土硅化物等系列产品。

    研发的太阳池提锂技术已成功应用于西藏扎布耶盐湖开发。该技术工艺利用青藏高原丰富的太阳能资源,让高锂碳酸盐型卤水在太阳池中只加热不蒸发,从而获得70%~90%的高品质碳酸锂精矿,再经简单加工即可得到工业级或电池级碳酸锂产品。这一工艺对环境影响较小。目前,利用该项技术已在扎布耶盐湖建成了5000吨工业级碳酸锂生产线。该技术以及中国科学院青海盐湖研究所的膜分离锂镁分离技术和青海盐湖集团的吸附法提锂技术共同促进了青藏高原盐湖锂矿开发利用。

    在钼铜冶炼淋洗液中稀散元素铼的综合回收和高效利用技术方面取得重大突破,并在国内多个大型企业成功转化,为我国航空发动机规模化生产提供了资源保障。

    为矿山生态修复出谋划策

    中国地质调查局“十三五”科技创新发展规划明确提出,将大型资源基地资源环境综合调查作为重要矿产资源领域4项主要任务之一,组织所属单位,发挥自身的专业技术优势,对占用大量土地的尾矿进行二次开发,提高尾矿综合利用率;对开发用量大、投资少、有销路的尾矿,通过实现规模经营和多品种开发的资源化、商品化使其变废为宝,真正成为经济商品中的一部分;对尾矿坝中的废水进行处理以达到国家标准,实现浮选废水适度净化后全部回用和零排放。对于未处理的采空区、废旧巷道等,利用井下采空区排放尾矿。积极开展土壤治理研究工作,构建矿山污染耕地土壤微生物治理技术模型,研究成果应用于耕地土壤重金属污染治理;组建土壤修复实验室,并部分建立土壤试验田,作为土壤治理技术的孵化与示范。此外,还通过精准服务“长江经济带”“皖江经济带”等国家和区域发展重大战略工程,以综合地质调查成果报告的形式涵盖所属区域矿山生态修复所需基础数据,并为其提供修复方案。

    为皖江经济带提供的调查报告提示发展需要关注的3个重大地质问题就包括皖江地区矿山环境问题,指出矿山开采与城市建设、生态保护的矛盾凸显,因采矿产生的地面塌陷、边坡失稳等地质灾害、“三废”污染、水土流失、压占毁损土地资源等生态环境问题日趋严重,建议对重点塌陷区开展塌陷现状及治理情况核查,并在回填基础上进行生态复垦;针对已闭坑的老井工开采矿山,加强对采空区的排查;对岩溶塌陷区进行水文地质条件详查,提出岩溶塌陷防治措施;矿山开采引发的崩滑流等地质灾害主要发生于露天开采矿山,建议对露天矿坑隐患点进行边坡加固,对废旧露天矿坑进行边坡改造、修复治理,对崩塌滑坡灾害点进行清理、测量、评价、修复;矿山废水排放和废渣堆置不当,给矿山周围的地表、地下水体造成了不同程度的污染,对矿区周围地表水影响较严重,建议对已占有、已污染土地进行试点修复工作,技术成熟后进行推广;对矿区影响范围内水土质量下降区域进行详查,理清污染途径,提出水土保护措施;关于矿山开采压占、毁损土地资源,建议开展毁损土地资源修复和治理,支撑矿山城市升级转型。

    推动矿山生态地质调查和绿色矿山建设,初步实现有效指导矿山开发、监管和保护;参与编制9项绿色矿山建设标准;建成并完善全国重要矿产矿山数据库和尾矿综合利用特征数据库,编制重要矿产固体废弃物分布图;调查我国部分尾矿库,形成固废综合利用新技术,筛选部分尾矿库开展可利用性评价。

    支撑引导老矿山深部找矿

    近年来,中国地质调查局在有资源潜力的现有老矿山部署深部找矿项目,紧密结合地方经济社会发展,以矿山企业投资为主体,对公益性地质工作给予适当支持,引领和拉动矿山企业跟进勘查,增加矿山可采资源储量,稳定和扩大矿山产能,延长矿山服务年限和保障职工就业,促进矿业城市(镇)经济社会持续发展和社会稳定。

    2012年~2014年,中国地质调查局共部署实施老矿山找矿项目188项,其中勘查类项目168项、找矿预测与方法技术研究类项目20项,共有115家地勘单位和143个矿山企业参与项目实施;累计投入经费22.3亿元,其中中央财政资金10.4亿元、地方财政资金550万元、矿山企业资金11.8亿元;实现老矿山深部和外围新区、新类型、新方向找矿重大突破,共55个矿山新增资源量达大中型规模,其中通过研究西藏罗布莎矿区含矿构造岩相带与矿体空间分布规律,配合重磁电综合解释,圈定深部找矿靶区,经钻探验证发现厚大隐伏矿体,实现铬铁矿找矿重大突破;新增铬铁矿资源量200万余吨,其中Cr-80矿体提交115万吨,是目前国内发现单体规模最大的铬铁矿体;在香卡山矿区深部发现6个铬铁矿富盲矿体,新增资源量25万余吨,预测深部仍有很好的找矿潜力;罗布莎铬铁矿的找矿突破深化了对区域空间成矿规律的认识,总结完善了有效的勘查方法,拓展了区域找矿空间,对缓解我国铬铁矿供需压力和提高资源保障能力具有重要的现实意义。

    尽管一路披荆斩棘,成绩显赫,中国矿业转型发展依然任重道远。在精准研判国际国内矿业发展形势的基础上,中国地质调查局提出,要紧扣国家能源资源安全,精准对接矿业转型发展,着力构建现代矿业发展服务体系,着力打造中国地质调查局在服务矿业转型发展中的权威和品牌,向矿业企业提供受欢迎、能解决实际问题、能满足企业需求的服务产品和平台。中国矿业报社作为这一战略性部署的具体实施者,在遵循“解放思想、大胆探索、聚焦需求、创建精品”这一原则的基础上,面向全球和中国矿业,打造“国际一流、国内顶尖”的矿业信息产品和服务平台,树立中国地质调查局服务矿业转型发展的品牌,强化智库型媒体功能,力求尽快建成中国矿业融媒体主平台,从2020年到2025年,打造中国矿业最权威的信息发布平台、较强国内和国际影响力的矿业资讯平台和专业化的咨询服务平台,向世界发出中国矿业声音,亮出中国观点,提供中国方案。

     
    中国地质调查工作服务矿业转型发展纪实

    建设长三角生态绿色一体化发展示范区是实施长三角一体化发展战略的先手棋和突破口。为更好支撑服务长三角一体化发展国家战略,2020年7月13日-7月15日,自然资源部中国地质调查局南京地质调查中心调研组一行5人分赴长三角生态绿色一体化发展示范区执委会和苏州市吴江区人民政府进行调研对接,执委会生态和规划建设组、吴江区政府领导及相关部门分管负责人分别出席对接会。 

    会上,调研组汇报了南京地调中心近年来地质调查工作支撑服务生态文明建设、重大区域发展战略实施情况及成效,提出了支撑服务长三角生态绿色一体化发展示范区地质工作思路,向执委会和吴江区政府分别移交了《支撑服务长三角一体化发展地质资源与环境图集》《支撑服务长三角一体化发展资源环境条件与重大地质问题分析报告》及相关调查成果报告,并围绕示范区建设存在的地质问题、需求等进行了务实、深入的交流研讨。

    示范区执委会和吴江区政府对南京地质调查中心主动支撑服务国家战略所取得的进展与成效予以了充分肯定,对主动支撑服务长三角生态绿色一体化发展示范区建设表示感谢,围绕示范区规划建设中生态修复、地下空间探测、清洁能源开发利用和地面沉降等地质工作提出了明确需求。

    本次对接交流进一步明确了地质需求,建立了联系机制,凝聚共识,形成合力,为地质工作精准支撑长三角生态绿色一体化发展奠定了基础。

     
     
    南京地调中心深化需求对接 积极支撑长三角生态绿色一...

    近日,北京探矿工程研究所将永磁电机驱动技术创新应用于深部钻机研发,已成功研制2000-7000米系列深部永磁电动钻机,实现高精度提下钻一体化作业,适用于环保标准高的草原、湿地及城市范围等地区。

    该永磁电机驱动技术有如下特点:一是有效解决了永磁电机失磁、退磁等技术难题。二是通过同步性联轴驱动,实现高效率直接驱动绞车,大幅简化绞车系统结构,显著降低钻机能耗和维保成本。三是实现高精度回转控制,精度达0.01Hz,具备零速悬停控制能力,大幅提升了钻机可控性。

    在安徽淮南,4000米永磁电动钻机应用开展灰岩水害地面区域治理工程,完成30余个近水平分支孔,钻探工作量超30000米,对比同井场4000米传统电动钻机,用电量降低24.8%,节能效果显著。

    永磁电动钻机与传统钻机用电量对比

    序号

    日期

    传统钻机用电量(kWh

    永磁电动钻机用电量(kWh

    1

    20232

    196980

    169260

    2

    20233

    186930

    142590

    3

    20234

    175140

    148230

    4

    20235

    233070

    163020

    5

    20236

    186000

    150150

    6

    20237

    235740

    167430

    7

    20238

    245310

    164430

    8

    20239

    200280

    141660

    合计

    1659450

    1246770

    在雄安新区,4000米永磁电动钻机应用实施地热井钻探工程,在极低速情况下实现不提钻快速处理孔内事故,有效提升了钻进效率。