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    近日,中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(以下简称“物化探所”)组织专家赴黑龙江省哈尔滨市,对“松辽盆地及周缘基础地质调查与成果集成”项目开展野外质量综合检查。

    检查组实地抽查了2个大地电磁测点和3个重力测点,并重点检查了仪器布设等。在室内,检查组对照年度项目设计,听取了项目汇报,并检查了已开展野外工作的原始技术资料和有关管理资料,主要包括野外工作阶段性总结、仪器一致性/性能试验、野外记录本、质量和管理检查报告、实际材料图等资料,并就野外数据资料对项目组成员质询。检查结束后,专家组一致认为,项目各项工作均符合规范及设计要求,数据质量良好,资料完整,野外管理规范,项目负责人在统筹组织实施、质量管理、安全体系建设等方面发挥了核心作用,项目质量管理体系运行有效,总体质量评定为优秀级。

    项目实施以来,取得了高质量某县幅1:25万区域重力及盆地1:100万、格架剖面大地电磁测深原始数据,为松辽盆地三维地质模型构建和构造格架、断裂体系、基底结构等研究提供了重要的本底资料。

     

    “松辽盆地及周缘基础地质调查与成果集成”三级项目...

    春天是东北最好的季节,一场透彻心扉的春风吹过,吹醒了大兴安岭皑皑白雪下沉睡的大地,吹绿了广阔平坦的松辽盆地,吹化了蜿蜒千里的辽河。伴随着新一轮找矿突破战略行动的全面铺开,中国地质调查局沈阳地质调查中心(以下简称“沈阳地调中心”)基础地质调查团队聚焦找矿突破需求,积极统筹谋划,主动担当作为,服务东北地区13个大型资源基地建设,为东北地区新一轮找矿突破战略行动提供基础地质支撑。基础团队长期从事野外一线的基础地质工作,为了探寻地学奥秘,他们不畏丛林沼泽、不惧严寒酷暑,调查一个个露头、分析一组组数据、绘制一张张图件。他们以孜孜不倦、坚持真理、以苦为乐的地质调查精神,取得了一系列的丰硕成果,向人们展现了白山黑水的地质史卷,让人们领略了沧海桑田的地壳变迁。

     图1沈阳地调中心基础团队合影

    近年,基础团队聚焦找矿突破需求,积极统筹谋划,主动担当作为,在前寒武纪变质基底、中亚造山带与古生物调查研究、数据更新与综合编图等传统优势学科方面成效显著,为服务东北地区新一轮找矿突破战略行动提供了强有力的基础地质支撑。

    变质基底调查崭露头角,创新性成果明显

    该项工作带头人主要由沈阳地调中心基础地质室陈井胜副主任、赵辰和张超三位博士组成,近年主要致力于地球古老克拉通岩石圈早期构造演化样式及变形特征(以华北克拉通东部陆块冀东地区、鞍-本地区等为研究重点)、华北克拉通古元古代辽-吉造山带构造演化等。通过地质填图和基金项目工作的开展,近年取得系列创新性成果。

    团队赵辰博士毕业于中山大学,置身于华北克拉通太古宙构造体制研究中。面对常年和爱人两地分居的状况,并没有影响他坚定的地调科研脚步。通过他主持的国家自然科学基金青年基金和1:5万区调项目,在华北冀东地区取得了多项创新成果。厘定出冀东安子岭花岗绿岩带为典型的穹脊构造样式,冀东太平寨高级变质区为卵形构造域,为古板块重建以及探索板块构造在地球上的启动与演化机制提供新的构造地质学证据。

    在张立东研究员和邢德和正高级工程师都曾是基础地质室的“老主任”,通过他们主持的“辽东-吉南地区区域地质调查”二级项目,创新提出了“辽-吉古元古代造山带”是我国保存最好的古元古代洋板块地层系统,重新厘定了硼矿等矿产资源产出的建造构造特征,为新一轮找矿突破战略行动提供了新资料。目前,两位先生虽已退休,却还在为沈阳地调中心的发展奉献着余热和提供技术上的指导。

    陈井胜博士毕业于吉林大学,通过主持“华北克拉通北部燕辽大规模辉绿岩床群侵位机制及古环境与古地貌响应”联合基金项目,发现华北克拉通北部燕辽地区存在多期次基性岩浆活动,这些岩浆活动总体与全球13-14亿年哥伦比亚超大陆裂解事件有关,使得我国元古代构造岩浆活动与全球构造事件接轨迈出了坚实的一步。而这一成果背后,也是他强忍着岳父岳母常年卧病在床、自己父母身体也不乐观的情况下的艰辛付出。

    沈阳地调中心基础地质室主任汪岩正高级工程师,同时任基础地质室党支部书记,平日大部分时间需要处理基础地质室的全面工作,而这并没有影响他地调科研的步伐。通过主持的“松辽盆地西缘扎赉特-巴林左旗区域地质调查”二级项目,在内蒙古东南部阿鲁科尔沁旗双胜镇一带新发现古元古代一套变质杂岩,为中亚造山带南部的微地块的成因和演化历史研究提供了新证据。

    团队钱程硕士和张超博士,家里孩子小,没人帮忙照顾。但是通过主持的“大兴安岭成矿带突泉-翁牛特地区地质矿产调查”二级项目的开展,取得了系列创新性地质成果,如新厘定出了“龙江-乌兰浩特微地块(27-14亿年)”,为兴蒙造山带前寒武纪结晶基底构造格局的厘定提供了新资料。而这些成果的取得都是和他们的爱人和家庭默默奉献和坚定支持密不可分的。

    另外,沙特阿拉伯地盾精细填图项目是沈阳地调中心基础团队首次走出国门,与世界先进的地质填图方法技术接轨迈出的重要一步。陈井胜博士与团队成员李斌、尤洪喜、孙巍和江斌等人员克服了全新的填图理念、地质条件和恶劣气候带来的不便,他们舍小家为大家,在异国他乡传递着中国基础地质人的精神。目前已完成了3幅1:10万地质图的野外数据采集和地质图说明书的编写工作。这不仅是基础团队个人业务能力的展示,更是团队协作的胜利,为沈阳地调中心建立国际化区域地质调查队伍、培育国际化地学人才、打开国际化区域地质矿产调查市场奠定了坚实基础。

    精细解剖中亚造山带构造格架,造山带团队接力再奋进

    中亚造山带精细解剖工作是一项长期的、艰巨的、繁重的事业,伴随着沈阳地调中心的不断发展,一代又一代地质人在探索中不断前进。在上世纪80-90年代,以唐克东研究员为代表的沈阳地调中心老一代专家,组织我国北方有关科研、教学和生产单位联合进行基础地质研究,为东北地区构造格架的建立和古亚洲洋的演化历史研究做出了突出贡献,《1∶100万东北地区构造体系图及其说明》、《中国北方板块构造文集》(第一集-第五集)等大量论著的出版与发表,建立了西拉木伦加里东弧-陆碰撞褶皱带和东乌珠穆沁加里东陆缘活动带,将锡林浩特杂岩解体为俯冲-增生杂岩和陆缘火山-碎屑岩南北两带,当前许多重要地质问题的主体认识依然遵从这一时期的综合研究成果。

    到了二十世纪初,面积性地质调查工作逐渐加快,1∶5万区域地质调查和1∶25万区域地质调查修测工作的开展,为解剖中亚造山带构造格架奠定了基础,以张立东、付俊彧、刑德和、汪岩、杨晓平正高级工程师等为代表大区专家,在林西-巴林左旗-法库新发现晚二叠世-早三叠世蛇绿构造混杂岩,提出了“双向俯冲”模式,确定了古亚洲洋的最终闭合位置及时限;解体了华北板块北缘构造带和扎兰屯岛弧带的物质组分,复原了洋壳的俯冲过程;完成了东北亚地区主要构造单元划分,提出了古亚洲洋构造域是古生代造山带镶嵌一系列微陆块的基本格局。

    随着区域地质调查工作的持续开展与综合研究工作的不断深入,中亚造山带研究团队的年轻一代接过前辈手中的火把继续在探索之路奋进。如,张超、钱程、秦涛、杜继宇、李斌、那福超、马永非、时溢、张丽等技术骨干,他们以精细解剖中亚造山带构造格架为目标,联合国内外科研单位青年学者,从图幅尺度区域地质调查工作扎进露头尺度的精细研究工作,先后申请国家自然科学基金项目,辽宁省自然科学基金项目和东北区创基金项目等多项科研项目,并取得了一列原创性研究成果:解剖了法库-昌图-公主岭-双河镇地区的构造混杂岩,明确了古亚洲洋南部大陆边缘系统组成和结构;将原划“扎兰屯地块”重新厘定为早古生代弧盆系;新识别出一系列古老微地块等。他们以年轻人最具有的创造能力和创新潜力,持续推进精细解剖中亚造山带构造格架工作;他们以火热的热情和坚毅的信念,接过前辈手中的大旗,用自己的青春书写新时代的地质印记。

    发挥传统优势学科作用,古生物团队持续发力

    地层古生物是沈阳地调中心的优势学科,研究团队具有优良的传承和深厚的积淀。自1962年建所以来,特别是上世纪60-90年代,老一代专家们为东北地区区域地层系统的建立和各门类生物化石的研究做出了突出贡献,《东北地区古生物图册》等大量地层古生物论著的出版与发表,在古生代腕足类动物群、安加拉植物群,中生代林家植物群、羊草沟植物群、热河生物群、黑龙江鸡西—龙爪沟生物群以及木化石等研究领域取得了突出成绩,展现了沈阳地调中心在该领域曾处于国内一流水平、部分研究居国际领先地位。该时期是沈阳地调中心地层古生物团队的辉煌四十年,团队人才济济,生物门类齐全,涌现出多个分支学科的专家。如:黄本宏、郑少林、张武三位研究员是古植物学界顶级专家;张立君研究员不仅是介形类专家,而且掌握东北地区大量区域地质资料,被称为“活地图”;王五力研究员既是是叶肢介类等无脊椎动物专家,又是大地构造专家;谷峰老所长擅长双壳类,苏养正研究员擅长腕足类,郭胜哲擅长珊瑚、蜓类等。他们足迹遍布东北,为东北地区基础地质研究以及能源矿产寻找发挥了重要作用,有力支撑了东北老工业基地和国家的现代化建设。

    上世纪末至本世纪初,沈阳地调中心地层古生物研究持续取得了一些新成果,有关早期被子植物及银杏类化石的研究曾合作在美国《Science》及英国《Nature》杂志共发表了3篇论文,木化石研究成果也受到国内外学术界的广泛重视。以上成果曾多次获得国家及省部级奖励。

    二十一世纪早期,沈阳地调中心地层古生物研究团队张立东、邢德和、陈树旺、丁秋红、郑月娟等研究员成为中流砥柱。他们在辽西地区开展了1:5万北票等4幅区调,取得了一系列的原创性成果,出版了《辽西义县组-冀北大店子组火山-沉积地层对比》、《辽西中生代珍稀化石及其生物群地质图集》等专著,发表了一系列地层古生物论文,将地层古生物研究推向另一个高潮。然而,即便如此,受上世纪末期地质行业大萧条的影响,地质人才断层、流失严重,导致沈阳地调中心的地层古生物学科逐渐没落。

    可喜的是,随着新一轮的地质调查工作的开展,大量古生物化石点的新发现和一系列新进展新认识的取得,促进了新一代地层古生物研究团队的成长,如:张渝金、张德军、公繁浩、黄欣等。他们不忘初心,坚持专业,长期工作在野外第一线,为与国内、国际学科研究前沿接轨而努力。基础地质室副主任张渝金正高级工程师,作为沈阳地调中心新一代古生物人的代表,联合沈阳地调中心古生物学者和沈阳师范大学古生物学院、中科院南京地质古生物研究所青年老师们,针对国家需要导向,积极申请项目,开展东北地区的地层和古生物工作。先后申请国家自然科学基金项目、科技部国家创新平台项目、辽宁省自然科学基金项目和中心区创基金项目等多项科研项目,并取得了一系列原创性成果:新发现大量古生物化石新材料,建立了8个新属种化石,建立3个孢粉植物组合序列,首次证实了我国东北地区中侏罗世末曾存在寒冷期等,建立了晚中生代温室气候期古大气二氧化碳浓度变化等方面取得一批原创性重要成果,为我国东北地区侏罗纪植物群演化、地层划分和对比研究做出了重要贡献。

    未来沈阳地调中心地层古生物团队将以“部辽西中生代地层系统野外科学观测研究站”和“古生物陈列馆”为主要平台,合作建立沈阳地调中心的地层古生物工作基地,在人才培养、学术研讨,科普宣传等方面,积极与各大地质院校、研究院所、地方或国家地质博物馆等单位交流合作,以提升沈阳地调中心地层古生物学科的影响力。

    智能驱动与数据更新,综合地质编图工作持续跟进

    沈阳地调中心基础团队有这样的三位老同志,他们是付俊彧、杨晓平和汪岩三位同志,都是地质矿产正高级工程师,具有丰富的野外调查、综合研究与地质编图经验,是沈阳地调中心基础地质和综合编图的学科带头人。他们先后于80年代末-90年代初参加工作,三十多年的地质调查研究风霜雪雨,斑白了他们两鬓,常年的野外地质生活给他们留下了深深的印迹,书架上、收纳箱中保存的一本本专业著作以及工作心得,记录了几十年区域地质矿产调查工作的峥嵘岁月,特别是东北地区著名的三道湾子金矿、三合屯金矿都是他们在1∶5万区域地质调查工作中发现的找矿线索,并顺利转变为勘查目标,成就大、中型金矿床。特别是汪岩和杨晓平同志,爱人都在齐齐哈尔工作,两地分居已十年有余,但这丝毫没有影响他们前进的脚步。作为为地质奉献了青春和智慧的老兵,他们现在依然在东北大地上奋笔疾书,为了找寻地质演化的真象,跑遍了东北大地每个角落,实时跟踪实施项目的进展,形成了500余份大比例尺剖面和素描图,开展了多次野外交流会,集成了500余幅1∶5万区调成果,参考了2000余篇文献,带领包括宋维民、刘英才、张广宇、那福超、庞雪娇、陈井胜、钱程、张超、张渝金、唐振、施璐等一众年轻的地质骨干,编制出版了《中华人民共和国地质图(东北)(1:1500000)及说明书》、《东北地区1∶150万大地构造相图及说明书》、《中国东北及邻区1∶250万地质图及说明书》;完成了东北地区1∶50万无缝整合的地质图空间数据库建设;按照洋板块地质学思想编制了大兴安岭成矿带和东北地区1∶100万地质图、1∶200万洋板块地质构造图、1∶200万岩浆岩地质图、1∶200万变质岩地质图等,并在此基础上编著并出版了《大兴安岭古生代“洋板块地质”研究进展》;编著并即将出版《中国区域地质志▪大兴安岭志》、《中国区域地质志▪东北志》。这些综合编图与研究成果,对古元古代辽吉洋、古生代古亚洲洋和中-新生代滨太平洋构造演化过程及其对矿产资源、能源的控制作用研究起到了至关重要的作用,开启了大兴安岭及东北地区洋板块地质综合研究之先河,极大提高了东北地区成矿基础地质背景的认知水平。

    几十年如一日的坚守,三位老同志之间团结互助,对待工作尽心竭力,协同提高业务水平;在团队建设中一直以身作则、以踏实的工作作风为年轻人做出榜样,不忘沈阳地调中心“老带新”、“传帮带”的光荣传统,在业务上悉心指导年轻技术人员,促进年轻技术人员的成长,为形成研究室精诚团结、协作共进的学术氛围、造就研究室高凝聚力奋发向上的业务团队作出了表率。那些经过岁月锤炼的经历、镶嵌在地质图及研究报告中汗水、对青年人成长的悉心指导,一直是沈阳地调中心区调人代代传承的精神宝藏。

    在熠熠生辉的成果背后,是所有基础团队成员付出的艰辛和汗水。他们有父母,想为日益衰老的父母多锤几次背;他们有家庭,也想为日夜操劳的妻子分担家务;他们有子女,更想为可爱灵动的孩子讲故事、盖被子。在茫茫林海、在崇山峻岭、在荒茫沙地,纵然荆棘满目、浑身泥泞、满面尘土,经历了基础地质调查工作的高峰和低谷,他们的眼中始终有光,心中始终坚信,执着坚守、孜孜不倦地献身东北地区基础地质调查工作。正如古人谚语所言:“不经一番寒彻骨,怎得梅花扑鼻香”,经过多年的辛勤劳作,近年基础团队成果显著,先后完成1∶5万区域地质填图80余幅(其中全国特优图幅2幅、优秀图幅6幅)、1∶25万区域地质填图2幅,编制小比例尺综合图件与说明书5套,撰写科技论文100余篇,出版专著6部,获批国家基金8项、科技平台课题3项。这些成果系统总结了东北地区大地构造单元划分及不同断代大地构造演化与成矿作用的关系,为新一轮找矿突破战略行动提供了大量的基础地质资料。

    目前,沈阳地调中心按照中国地质调查局三性工作定位进一步梳理东北地区基础地质工作的发展方向,继续充实发展“基础团队”,在以往工作的基础上,分专业更加细致建实基础团队下设的“前寒武纪变质基底调查研究团队(带头人:陈井胜、赵辰、张超)”、“中亚造山带调查研究团队(带头人:张超、杜继宇)”、“中生代构造岩浆作用调查研究团队(带头人:张渝金、张海华)”、“地层古生物调查研究团队(带头人:张德军、张渝金)”和“数据更新与综合编图团队(带头人:付俊彧、杨晓平)”,提升不同断代、不同构造域影响下的成矿地质背景综合认知水平,进而建实“中国地质调查局东部大陆边缘研究中心”和“自然资源部辽西中生代地层系统野外科学观测研究站”。

    相信在中国地质调查局党组的坚强领导下,在沈阳地调中心党委的正确带领下,在基础团队“老带新、传帮带”精神的感染下,充分发挥党员的先锋模范带头作用,始终坚信“心有所向,行则将至”!“找矿求突破,基础在先行”,乘着“新一轮找矿突破战略行动”的东风,基础团队在今后的工作中将会大有作为,为沈阳地调中心发展和东北老工业基地全面振兴做出更大贡献。

    找矿求突破 基础在先行——沈阳地质调查中心基础地质...

    由中国地质环境监测院等单位联合承担的云南省重大科技专项“乌蒙山区重大地质灾害易灾机理和风险防控研究”项目日前正在稳步推进。在殷跃平院士的带领下,项目组全面开展了以镇雄县为重点的乌蒙山区地质灾害研究工作。

    据悉,该项目于今年5月启动实施。经过4个多月的努力,项目组在地质灾害发育分布特征与智能识别、复合易滑地层结构孕灾模式、汛期和冬季失稳机理、煤炭开采与乡村人居环境安全等方面取得了初步进展,特别是直接参与了镇雄县等汛期地质灾害防灾减灾的科技支撑工作。

    镇雄县位于上扬子地台乌蒙山区腹地,扬子褶皱基底经过多期构造运动,形成了特有的强烈褶皱地貌形态,主要的易灾地质结构包括区域褶皱控灾构造、软硬相间孕灾地层和上陡下缓远程成灾地貌的组合。项目组初步构建了涵盖地形、地质、扰动、监测等多模态数据特征的乌蒙山区地质灾害隐患智能识别样本库,支撑了乌蒙山区地质灾害精准调查与智能识别模型研究。同时,分别在煤层采动区典型滑坡布设深部科学观测钻孔19个,重点监测滑坡深部变形、温度、渗压和浅表层温度、含水率等参数。截至8月底,已完成5个深部观测孔的光纤光栅阵列传感监测系统建设与数据采集工作,为科学分析采动区滑坡失稳机理提供有效监测数据。在开展现场调研工作期间,项目组联合地方政府开展了重大地质灾害风险会商,现场指导了多起突发重大地质灾害险情处置,提出了镇雄县煤炭资源开采区采动山体灾害监测预警方案,为采动山体灾害科学防灾减灾提供技术支撑。

    下一步,项目组将针对镇雄等地区冬季特大地质灾害高发问题,加强高寒山区久雨久雪滑坡失稳机理与风险预警研究。围绕乌蒙山区煤层采动区薄层状碎裂基岩滑坡失稳机理问题,进一步研究典型易灾地质结构模型。开展乌蒙山区地质灾害数据规律统计与孕灾背景图层标准化处理,研发灾害区域智能化识别算法。

     

    环境监测院(技术指导中心)科技支撑乌蒙山区汛期地...

    贝岭镇幅野外调查现场。广东省佛山地质局供图 

    “要用科技创新改造、支撑和引领地质调查”“牢固树立调查过程就是研究过程的理念”“只有科学家才能负责填图,填图质量由科学家终身信誉保障”……

    瞄准能源资源调查,强化对生态文明建设和自然资源管理的支撑服务,2019年召开的第三次全国区域地质调查工作会议,提出了从填图理念到技术标准、从工作布局到组织方式、从评价标准到成果服务的六大改革措施。历经5年实践,我国区域地质调查改革取得一系列新进展、新成果。

    站在新起点,日前召开的第四次全国区域地质调查工作会议明确提出,进一步全面深化区域地质调查改革任务,大力提升区域地质调查工作程度、调查精度和工作广度,力争到2035年实现从区调大国到区调强国的历史性跃升。

    为什么“改”:

    经济社会发展对地质工作提出新要求,需要区域地质调查率先改革探索

    区域地质调查工作是地质工作的先行,是地质科技创新的源泉。

    1910年,我国第一幅地质图《直隶地质图》的发表,拉开了中国区域地质调查事业百年发展的序幕。历经一个多世纪,在几代区调工作者的共同努力下,我国区域地质调查工作不仅形成了全国宏观地质构造格架认识,有力保障了国家矿产资源安全,而且有效服务了重大工程建设和国家重要战略规划实施,取得了一批具有重大影响力的原创性引领性基础地质研究成果,为新中国从站起来到富起来作出了彪炳史册的贡献。

    步入新时代,国家对地质工作提出了新要求,地质工作面临的形势发生了广泛而深刻的变化。作为地质工作基础和先行的区域地质调查,改革发展势在必行。

    首先,国家对地质工作的需求,需要区域地质调查先行改革发展,将能源资源安全保障工作摆在优先、突出的位置,并做好对生态文明建设和自然资源管理的支撑服务。这就要求区调工作从一般性调查向多圈层交互作用的调查研究融合转变,工作不仅聚焦在重点成矿区带,同时也要加强重要经济区、重点海域、重大地质问题区(含重大工程区)调查,开展更加精细的调查研究。

    其次,其自身发展也亟待加快转型升级步伐。尽管我国陆域中比例尺和海域小比例尺区域地质调查已基本实现全覆盖,但调查精度有待进一步提高,服务方向也有待从单纯服务找矿向破解制约资源环境“卡脖子”的基础地质问题转变。

    与此同时,随着科学技术的发展与进步,地球系统科学理念以及大数据、云计算等技术深刻影响着区域地质调查工作的工作方式、方法。现代“星空地”立体调查技术体系的构建,为区域地质调查从以人工地表观测为主向多技术、多方法综合调查转变提供了技术支撑。大数据、区块链、物联网、云计算等的快速发展和应用,令区域地质调查从数字填图向智能化填图转变成为可能。

    站在新的历史起点,2019年召开的第三次全国区域地质调查工作会议,吹响了区域地质调查工作改革发展的冲锋号。中国地质调查局聚焦加快工作布局调整、技术标准体系推广、人才队伍和业务平台建设、一体化产品公开服务、数据更新体系建设、新管理机制落地,推进地质调查与科学研究一体化,着力提升区调破解重大资源环境问题的能力。

    “改”得怎么样:

    着眼破解重大资源环境问题,创新区域地质调查工作方式、方法

    改革激发活力,改革释放潜力。

    5年来,中国地质调查局聚焦新时代党和国家需求,着眼破解重大资源环境问题,解放思想、开拓创新、攻坚克难,推动区域地质调查改革取得了一系列新进展、新成效:区域地质调查改革一揽子举措落地实施,推动区域地质调查工作程度广度精度持续提升,基础地质研究取得多项创新成果,技术标准改革稳步推进,“线上+线下”成果服务更加高效便捷,以创新能力、质量、实效、贡献为导向的区域地质调查人才评价体系初步构建。

    科技在进步、方法在更新,区域地质调查的对象及要素也大大拓展。其技术标准和工作规范迫切需要调整与更新完善。

    中国地质调查局基础调查部统一部署,通过填图试点、方法体系构建和规范的修订与制定,于2019年、2021年先后完成《区域地质调查技术要求(1∶50000)》和《覆盖区区域地质调查技术要求(1∶50000)》及系列方法指南的制定,经过应用和完善后,形成了《区域地质调查规范(1∶50000)》和《覆盖区区域地质调查规范(1∶50000)》。这两个行业标准已由自然资源部发布,于2024年10月1日正式实施。至此,我国新一代区域地质调查规范和技术方法体系基本形成,结束了长达近30年没有更新区域地质调查规范、缺少调查和填图方法体系的局面。

    新发布的《区域地质调查规范(1∶50000)》和《覆盖区区域地质调查规范(1∶50000)》,从顶层设计开始,较好地解决了长期以来我国区域地质调查面临的理念、思路和方法等问题,首次构建了从基岩区到覆盖区一整套的区域地质调查规范,填补了覆盖区区域地质调查规范和技术要求的空白,初步形成重点成矿区带、能源盆地、重要经济区与新型城镇等不同地区技术指南,对推动我国的区调工作从山区走向平原、从单一服务资源型转向综合服务资源、环境及生态型起到重要作用。同时,在破除以往的“点—线—面”网格式填图工作量的硬性要求外,新规范还注重解决实际问题,科学规范工作量;强调地质实体的圈定,真实反映地质体特征,并建立归纳、提炼的填图单元(如侵入岩的岩套),以提升研究和认识程度。

    另外,新规范提出专题地质填图理念、思路和方法,即以解决特定问题或满足社会特定需求为目的、区域地质调查(填图)与科学和应用研究融为一体的、多学科相结合的地质调查与填图,推动科研与地质调查的融合。

    地质图是区调工作最重要的产品,也是推进区调改革向深向实的重要抓手。近年来,中国地质调查局聚焦需求、解决问题、创新表达、科学家填图等区调改革新理念,持续推进优秀图幅评选,不仅对区调改革起到重要的示范引领作用,同时也增强了填图人员的自信。

    2024年全国区域地质调查优秀图幅共评选出2幅特优图幅、13幅优秀图幅。

    其中,特优图幅广东贝岭镇幅由广东省佛山地质局完成。中国地质调查局地质填图科学家、广东省佛山地质局副总工程师邓飞介绍,该图幅紧扣区域地质调查的目标任务和基本原则,突出地质实体的填绘,详细表达了岩性岩相及各类蚀变,结合断层发育的数值模拟结果对断裂构造进行了分级表达,客观科学地展现了多个构造层的物质组成和变形特征。为探索区域地质调查的范式变革,团队还利用图幅岩矿鉴定成果,开发了粒度智能分析软件并投入使用。在查明成矿地质背景的基础上,图幅新发现稀有稀土矿(化)点24处,并首次在东南沿海火山岩带发现火山黏土型锂矿。依托填图成果设立的锂矿资源调查评价项目,已结合钻探控制含矿层分布范围和厚度,打造了区域地质调查成果快速转化支撑找矿的成功范例。

    中国地质调查局武汉地质调查中心完成的湖北总路咀幅,也获评特优图幅。中国地质调查局地质填图科学家、武汉地质调查中心正高级工程师田洋表示,在区域地质调查改革发展的新征程上,调查工作与科学研究结合得更紧密了,图幅表达的内容也更加丰富了。总路咀幅填图,瞄准扬子陆块早期陆壳生长与演化这一前沿科学问题,新发现10余处太古宙花岗质岩石,完善了地层—岩浆—构造事件格架,重塑了大别山早前寒武纪基底演化格局,同时为深化认识大别地区战略性矿产区域成矿规律提供了基底信息。

    充分利用地球物理、地球化学、遥感及钻探等技术方法,成为当前区域地质调查工作的发展方向。此次被评为优秀图幅的查哈阳农场四队幅,工作区位于大兴安岭及松嫩盆地西缘盆山结合带。中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心通过创新建立“剥离”覆盖层基底地质填图技术方法体系,有效解决了东北浅覆盖区地质填图和采样难题。

    得益于深度学习算法应用和中央处理器(GPU)算力不断提升,智能地质填图探索已取得一系列突破。

    中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心调查信息化室主任李丰丹在第四次全国区域地质调查工作会议上介绍,目前已形成了面向地质填图全过程、基于深度学习的填图对象识别以及人工智能地质图生成技术方法,能够应用于预研究、野外调查、综合研究等工作阶段,有利于提高填图精度、研究程度和工作效率,也有助于提高填图科学性,在解决重大问题过程中发挥作用。取得的示范成果,展现出人工智能在未来地质填图中的应用潜力。

    下一步怎么“改”:

    以陆块聚散与资源环境效应为主线,推进新一轮国家地质填图

    改革只有进行时,没有完成时。

    党的二十届三中全会对进一步全面深化改革、推进中国式现代化作出战略部署,擘画了进一步全面深化改革的宏伟蓝图。对标新形势、新要求和新使命,进一步全面深化区域地质调查面临新的机遇和挑战。

    2023年,新一轮找矿突破战略行动推进大会明确要求,“基础地质调查是找矿突破战略行动第一阶段必须要做好的基础性工作”“要尽快加强基础地质调查工作,填补我国矿产基础地质工作程度总体偏低的短板”。正视关键矿产供给保障的区调短板,加强重点成矿区带和能源盆地区域地质调查,守住国家能源资源安全底线,无疑是区调工作的重中之重。

    与此同时,陆域,我国地质构造复杂,地质灾害频发,风险隐患底数仍未查清,资源、环境、生态、空间、灾害等多要素关键地质问题相互交织,急需加强以地球多圈层演化协同研究为主的地质填图工作;海域,1∶25万海洋区调覆盖率与全面建设现代化海洋强国的要求相差甚远,急需进一步提升海洋区调的精度与广度。

    为彻底扭转工作程度总体偏低和精度不高的被动局面,第四次全国区域地质调查工作会议就进一步全面深化改革作出部署,下一阶段围绕标准更高、精度更细、效率更快、质量更优的工作要求,以陆块聚散与资源环境效应为主线,重点谋划推进新一轮国家地质填图,全力推进“一个计划”,协同构建“一个机制”,全面建设“四个体系”。

    中国地质调查局基础调查部相关负责人介绍,聚焦战略性矿产安全、能源转型、区域协调发展、海洋强国建设和原始理论创新五大服务领域,新一轮国家地质填图将重点开展重点成矿区带填图、能源盆地填图、重要经济区与新型城镇填图、重点海域填图和重大地质问题区填图,形成“五区”填图格局,系统解决制约全国资源与环境的关键基础地质问题。同时,布局陆域大地电磁、地球化学、地应力观测“三网”建设,以及地球物理、地球化学专项调查,进一步深化深部地质作用对成山、成盆、成藏、成矿、致灾等地质演化过程的认识;加快建设全国数字地质图“一张图”服务系统平台,为全社会提供优质产品服务。

    第四次全国区域地质调查工作会议强调,构建从中央到地方权责清晰、运行顺畅、优势互补、充满活力的央地合作、统筹部署、协同创新、成果共享的新机制。中国地质调查局要以快速提高国家区域地质调查工作程度为己任,推动与地方、企业和高校的需求对接、项目对接,推动形成全国区域地质调查“一盘棋”工作格局。各地要担起提升本地区区域地质调查工作程度的责任,将区调工作与促进地方经济社会发展紧密结合。央地合作开展新技术、新方法联合攻关、试点示范与推广应用,央地企共同推进数字成矿区带、数字盆地建设等,及时将各方调查成果汇入国家数字地质图平台。

    第四次全国区域地质调查工作会议还提出,加快打造国际化现代化技术方法和标准体系、用户友好的优质服务产品体系、高标准严要求的高水平管理体系和高素质高水平的人才队伍体系;强化预研究、预填图,做到野外路线填图带着问题填、有针对性地填,提高野外填图效率和填图质量。

    锚定现代化,改革再深化。

    夯实“百年区调”根基,中国的区域地质调查事业再次踏上新的征程,用下一个阶段的改革发展成果,擦亮这块“百年老店”的金字招牌。

    夯实地质工作之基——我国区域地质调查改革发展纪略

    近日,中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所组织专家赴贵州省黔东南州黄平县,对地质调查三级项目“南方页岩气重点调查区地球物理综合调查”开展了野外质量检查。

    本次检查采取野外实地检查、室内资料查阅相结合的方式开展。专家组赴野外实地检查了微测井和大地电磁测深野外施工现场,核查了浅地表钻孔井深、地球物理点放样标识等相关内容。在室内,专家组听取了项目组关于项目阶段性进展及成果的汇报,对照任务书和年度设计,检查了野外原始资料,围绕滇黔桂地区页岩气地球物理探测技术和取得的主要进展开展了深入交流。专家组一致认为,项目采集的数据翔实可靠,记录规范清晰,原始资料整理及时、完整,符合规范及设计要求,项目质量管理体系运行有效,总体质量评定为优秀级。

    项目实施以来,采用“统筹谋划、动态优化、逐点细化”的工作模式,克服了工农关系复杂、地形条件差等施工难点,精心组织野外方法技术试验和数据采集工作,初步确定了黄平坳陷的基底断裂体系和宏观构造格架,明确了坳陷中部牛蹄塘组埋深约为2000-3000米,为页岩气有利区圈定、井位优选和黔南-桂中页岩气资源接替基地建设提供可靠依据和技术支撑。

    “南方页岩气重点调查区地球物理综合调查”三级项目...

    熊盛青准备上飞机执行珠峰高程航空重力和遥感综合测量任务

    熊盛青

    教授级高级工程师,博士研究生导师,现任中国自然资源航空物探遥感中心首席科学家,我国第三代航空地球物理探测技术体系策划和主要创建者。首批“国家高层次人才特殊支持计划”科技创新领军人才、全国杰出专业技术人才、“新世纪百千万人才工程”国家级人选,国家工程师奖、全国创新争先奖状、李四光地质科学奖、黄汲清青年地质科学技术奖获得者,享受国务院政府特殊津贴。主持和参加国家专项、国家863计划重大项目等30多项。获国家科技进步奖特等奖1项、二等奖2项,第一作者出版专著19部,发表论文100余篇。兼任中国地质大学(北京)、成都理工大学和长安大学特聘教授与博导,中国地球物理学会常务理事和航空航天专业委员会主任等学术职务。

     

    马克思曾说,社会的劳动生产力,首先是科学的力量。在我国加快建设现代化产业体系、推进中国制造向中国创造转变的过程中,有突出创新能力、可解决复杂难题的工程师队伍必不可少。首批“国家卓越工程师”称号获得者,自然资源部中国地质调查局中国自然资源航空物探遥感中心首席科学家熊盛青便是其中的典型代表。

    熊盛青是我国航空地球物理勘探技术领域的领军人物,我国第三代航空地球物理探测技术体系策划和主要创建者。在创新的道路上,他带领团队屡次突破,打破国外关键技术垄断,实现了我国航空物探技术装备从进口到国产的飞跃;填补了青藏高原航磁空白,建立了全地域、多尺度、高精度的航空地球物理综合勘查技术体系。

    熊盛青(中)与执行青藏高原航空重磁探测的技术团队

    “我很幸运,赶上了我国航空地球物理勘探事业飞速发展的黄金时期。”采访中,熊盛青多次提到“幸运”二字,记者的感受是,能够赢得幸运之神的眷顾,与他心无旁骛的持续耕耘不无关系。他做事严谨认真,思考问题视角宏阔,勇于突破,特别对专业怀有一种执着的追求,即只要符合国家的战略需求,他会毫不犹豫地坚定做下去。他顽强而执着地坚持自己的理想,在选择的十字路口,在现实利益面前,从未动摇方向。

    “搞地质工作苦”是外界普遍的看法,采访熊盛青之后,完全颠覆了记者的刻板印象。41年间他将毕生激情倾注于事业,在挑战与超越间乐此不疲,不断攀登一个又一个科技高峰并乐在其中。令他感到非常欣慰的是,团队的科研成果极大减轻了地质工作人员野外作业的艰辛,为“中国创造”汇聚了力量。

    年少展现 学习禀赋 

    很多人问熊盛青,为什么他可以通过重重考验,被组织委以重任,成为当时“地矿”系统最为年轻的总工,并且不负众望,不断创新突破,取得诸多令人瞩目的成果。“对事业的无尽热爱”是他孜孜以求的核心动力,然而,更多具体答案并非那么容易找到。不可否认,回望一个人成长的时代和环境,必定有助于增加对他的了解。

    记者想要说明的是,熊盛青小时候的经历虽然有其独特之处,但总体上是他所成长的时代和地域的一个缩影。我们今天看来可能会认为罕见的,恰恰是那个时代背景下人们生活的常态。

    1963年,熊盛青出生于湖南省益阳市桃江县的农村。他还不满五岁便上小学,由于年龄小,家人并未抱什么期待。没想到从入学起,熊盛青就表现出浓厚的学习兴趣,成绩始终名列前茅。放学后,懂事的熊盛青从小就开始帮家里分担各种家务,从打猪草到砍柴,水稻插秧,田地除草,几乎所有的农活他都干过。

    初中学校的位置离家较远,只有不到十岁的熊盛青,每天需要赤脚走二三十里山路往返。“平时我们一年四季都是光脚上学,把鞋背到学校,到老师那里洗洗脚穿上鞋,放学后再背回去。”要是赶上雨雪天气,山路更加难行。“像雨伞、雨鞋这些用品,普通家庭买不起,下雨时一般都是戴着斗笠,披着蓑衣。”熊盛青回忆道。学校没有食宿条件,尤其是天寒地冻的冬季,无法带饭加热,只能早饭后去上学,直至放学回到家才能再吃一顿饭。常常忍饥挨饿,上初中不到一年,小小年纪的熊盛青就得了胃病。即便在这种情况下,也并未影响他的学习成绩。初中毕业后,他在家劳动了一年,通过规律饮食和劳动锻炼,慢慢地把他的胃也养好了。上高中可以住校,熊盛青的温饱问题得以解决。

    当时有一句流行语是“学好数理化,走遍天下都不怕”。熊盛青的数理化成绩都非常突出。1979年全国高考的录取率为6%,位列“文革”后恢复高考录取率的倒数第二,那时的高考真可谓是“千军万马过独木桥”。“报志愿的时候,我爸说他不懂,请物理老师帮忙参考。”没想到熊盛青去报志愿时,物理老师不在。那时很难获得关于报考院校的信息,只有墙上贴了一些招生简报。“地质工作搞不好,一马挡路,万马不能前行!”成都地质学院(2001年更名为成都理工大学)招生海报上的这句话,吸引了熊盛青的注意力。而且那时地质跟师范、农林业一样,属于免收学费专业,可以给家里减轻经济负担,于是熊盛青毫不犹豫报考了成都地质学院。“后来,我的物理老师也鼓励我,他说和传统地质工作相比,航空物探找起矿来又快又好。”

    把孩子送到大学校园,是每个家长都期待的时刻。但在熊盛青成长的年代,这样简单的愿望也会显得奢侈。那时没有直达火车,要从湖南经贵州再到成都。在株洲火车站,家长帮熊盛青找到几个去成都地质学院上学的同伴,不再送他,这样就可以省些路费。“我爸给我送到车厢的连接处把箱子一放,然后我坐在箱子上面一直坐了20多小时,到了成都。”

    第一次离家,进入成都地质学院放射性物探专业就读的熊盛青,学习依然出类拔萃,一直是校三好学生。毕业时,他大学期间所学36门课程平均90分以上,在全专业59名学生中,他的总分排名在前列。作为优秀毕业生,他被学校分配到了北京,来到了中国自然资源航空物探遥感中心(简称航遥中心)。

    回忆起自己的求学过程,熊盛青感慨地说“小时候确实吃了不少苦,但也是我人生的一笔宝贵财富,遇到什么困难也就难不住我了。”正是小时候的这种磨炼,造就了他坚忍不拔、锐意进取的意志。

    熊盛青参加“国家工程师奖”表彰大会

    奋发有为 备受器重 

    该如何理解航空地球物理勘探(简称航空物探)?熊盛青介绍,就是把专用物理探测仪器装载在飞机上,从空中探测地球磁场、电磁场、重力场和放射性场等各种“场”的变化,研究地球的内部结构、寻找矿产资源等,具有宏观、快速、高效、经济、不受地面条件限制等特点。航空物探是地质勘探的重要方法之一,广泛用于各种金属、非金属矿产,石油天然气的勘探,以及区域构造和大地构造等方面的研究。

    “在航空物探和遥感手段出现之前,找矿主要靠地质队员的双腿,而航空物探就相当于地质调查领域的‘空军’,发挥着战略侦察的作用。只有我们尽力缩小找矿的范围,在地面开展工作的地质队员才能少跑腿、少打钻,少一些辛苦。”熊盛青讲解道,航空物探的探测效率是地面方法的10倍至100倍,成本则仅有十分之一左右。

    不积跬步,无以至千里。1983年进入航遥中心后,熊盛青跟着师父到野外去搞飞行测量,获取数据,然后进行数据处理。之后一步一个脚印,学习数据分析和地质解释。也许在老一辈专家眼中,熊盛青这位年轻后辈虽然性格内向,言辞不多,但是具有湖南人那种“吃得苦、耐得烦”的特质,不仅善于学习,尤其身上有股难得的坚韧劲,对待每一件事都非常认真、纯粹、笃定。前辈们都很愿意去教他。

    1991年,年仅28岁的熊盛青已经作为副负责人承担国家重点攻关项目了。作为项目负责人的师父为了给他“压担子”,平时较少插手具体研究工作,在这样的锻炼下,熊盛青成长很快。

    在负责科研工作中,熊盛青发现了自己的不足,意识到需要加强自己的知识更新和储备,于是报考了中国地质大学的博士研究生。熊盛青的成绩达到了统招分数线,但他选择了定向培养,单位对于熊盛青作出上学深造的决定给予了充分支持,他也成为航遥中心送培的我国航空物探领域的第一位博士。

    20世纪90年代初,正是全国下海经商潮如火如荼的时候,熊盛青却甘守寂寞,潜心“充电”。他幽默地说“大家都下海,我选择了上山。”攻读博士研究生的三年,是熊盛青最为充实忙碌、极大开阔专业视野的三年。其间,他在科研创新方面的能力也极大提升,所负责的国家攻关课题圆满完成,后来还获得了省部级奖励。1997年毕业时,他的博士学位论文也获得优秀博士论文奖。

    求学期间,熊盛青事业与学业齐头并进,亦取得了可圈可点的工作成果。1995年,熊盛青被单位提拔为总工助理,并交给他一项特别的任务,即为单位做一份人才工程规划。熊盛青用一年时间,制定出航遥中心关于人才引进、人才培养的具体方案,并且付诸实施。以该方案为蓝本,此后不断补充完善,在航遥中心发挥了重要作用。1996年,熊盛青又被破格提拔为主任助理、副总工。

    完全出乎熊盛青意料的是,1997年他刚刚完成博士学业重返岗位,1998年3月,上级组织就任命他为单位总工程师,成为“地矿”系统内最年轻的总工。在航遥中心这个汇聚了数百名专家的高科技单位,熊盛青德才兼修,以不折不扣的实干精神获得了大家的广泛认可。

    当时航遥中心与国外矿业和石油公司的合作开始增加后,跨国公司往往要求合作方有完整的质量管理标准。就任总工后,熊盛青马上着手建立符合ISO9001国际标准的质量管理体系,全面规范航空物探和遥感勘查工作,于1999年3月率先在全国地勘系统通过了质量管理体系认证,实现质量管理与国际接轨。

    熊盛青(右三)在北京人民大会堂国家科技奖奖励大会现场

    不负冀望 担当重任 

    作为现代化高科技手段,航空物探技术也是各国科技实力比拼的热点。“航空物探就相当于为地球做CT。搭载物探仪器的飞机飞越大地,地下数千米以内的地质结构和矿藏情况就能被‘透视’。”熊盛青比喻道。“把探测的数据生成图像后,专家们要据此判断一个区域成矿的可能性。不同矿产物理性质不同,我们利用这种区别来找到不同的矿藏。我们的目标是追求快速和精准,尽量缩小寻找的范围,那么获取数据的仪器设备的作用非常关键。”

    中国航空物探起步于20世纪50年代,通过前人的不懈努力,已经从中低精度测量发展到了高精度测量,但曾经,高分辨率综合测量核心技术和关键设备却被几个发达国家掌控,成为制约我国航空物探技术发展与应用的“卡脖子”问题。

    工作伊始,熊盛青第一次参加野外勘查,到柴达木盆地寻找钾盐矿藏,就感受到了仪器设备的关键作用。钾盐是农业种植中钾肥的主要原材料,是农业生产不可或缺的矿产资源,探明优质钾盐矿藏,具有重要的战略意义。“当时我们引进了一套国外的仪器,我刚好赶上了这套系统正式用于生产。”在学习数据采集,熟练仪器操作的过程中,熊盛青切身感受到,“我发现我们引进的设备实际上是国外快淘汰的,而先进的肯定是买不来的,所以必须靠自己做。”熊盛青和他同事们曾试图仿制国外仪器,结果发现内部都是“黑匣子”。这更加坚定了他走自主研发之路的决心。

    2006年,“发展航空地球物理勘查技术”被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,这对该领域发展意义深远。就在同一年,我国将“航空地球物理勘查技术系统”列为“十一五”国家高技术研究发展计划中的重大项目,这是当时原国土资源部国家科技项目中级别最高、经费最多、难度最大的一个科研项目。43岁的熊盛青担任了该项目的首席专家和总体专家组组长。

    “规划特别清晰”,在立项时该项目就给科技部评审组留下了深刻的印象。基于累积数年的思考,熊盛青牵头制定了航空物探装备研发详细的“路线图”。熊盛青回忆道,“当时我们确定的目标是,希望能够通过两到三个五年规划的时间,自行研制出相关的仪器设备和软件,实现航空物探装备国产化。”

    根据规划的“路线图”,一支跨学科跨行业的“航空地球物理与遥感地质创新团队”应运而生。在科技部与原国土资源部中国地质调查局的支持下,研究队伍由国内产—学—研25家单位、51个研究团队、近500名跨领域跨专业的科研人员组成。这支庞大的科研队伍为了共同的梦想,开始攻坚克难的征程。

    从基础原理到结构设计,再到仪器研制和系统集成,一个个难题不断被破解。让熊盛青印象最为深刻的一项突破,意外来自偶然的交流。一位从事其他领域研究的科研团队负责人,发愁于测量中总有消除不掉的噪声,但熊盛青却敏锐地发现,对方想要过滤的“噪声”,正是航空物探测量所需的重要信息。“我们迅速达成了合作意向,开展反向研究,把‘噪声’探测放大,就成了我们需要研制的仪器。”上机测试的结果令人惊喜,目前这台仪器与进口同类仪器的测量水平相当。

    随着自主研发的航空物探关键仪器陆续研制成功和投入应用,第三代高分辨率综合航空物探测量技术体系逐步建立。熊盛青负责的863重大项目荣获国家科技进步奖二等奖。

    从“十一五”的重大项目,到“十二五”的重点项目,再到“十三五”国家深地专项中7个项目组成的项目群,国家对航空地球物理技术研发越来越重视,资金投入力度也越来越大。

    通过连续3个“五年规划”的科技攻关,熊盛青带领团队系统性解决了航空地球物理探测理论、技术与工程难题,在国产化航空物探遥感仪器及软件研发和应用上取得了一系列重大创新成果,实现了关键仪器全系列自主研制,航空物探技术装备的工程化应用,填补了多项国内理论、技术和装备空白,打破了国外技术封锁和垄断,实现了我国航空物探技术装备从进口到国产的飞跃。国产的航空物探技术装备,已成为国家地质调查的重要装备,仪器性能指标整体达国际先进水平,大大推动了我国矿产勘查能力的综合化和现代化。

    多年来,熊盛青主持和参加国家863计划重大项目等30多项,先后获得国家科技进步奖特等奖1项、二等奖2项,省部级科技奖15项,第一作者出版专著19部,发表论文100余篇;先后荣获国家工程师奖、全国创新争先奖状、全国杰出专业技术人才、首批“国家高层次人才特殊支持计划”科技创新领军人才、李四光地质科学奖等诸多奖项和荣誉。

    熊盛青(右)与仪器专家段树岭教授研讨相关问题

    中国创造 走向世界 

    实现航空地球物理技术的国产化,不仅需要性能先进的硬件,设备的高效运转同样离不开软件技术的支撑。熊盛青带领团队进行数据处理、信息提取方法的研究和软件开发,最终打造出支持二次开发的GeoProbe Mager地球物理软件平台。

    “我们把航空物探应用的整个流程,从数据输入、数据管理,到数据处理、信息提取,以及到最后成图,全部搭建在这个平台上。不仅打破国外软件的技术垄断,实现了航空磁力、重力、电磁和伽马能谱数据及地面重磁电数据的同平台处理与综合解译,而且支持用户自行开发插件,形成模块插入原软件系统,与平台原有的其他功能同步应用,从而形成符合多样化需求的改进优化和定制服务。”熊盛青介绍,该软件目前已经升级到4.0版本,推广了1800多套。

    熊盛青带领团队打破国外软件技术垄断,自主研制的GeoProbe Mager 4.0 软件系统

    GeoProbe软件优异的专业功能和高度的实用性引起了许多国外同行的关注。尽管目前只有中文版本,但在国外同行的要求下,已经有多个国家的专业人士获得了软件使用权并参加了相应的培训。熊盛青团队正在筹划制作国际版本的软件,让中国人的原创成果更好地融入全球航空物探遥感工作,让中国科技更多地服务世界。

    “扫面”探测 透视地球 

    走进熊盛青的办公室,除了满屋的书籍和资料,最引人注目的就是一幅挂在墙上的特殊“地图”,这就是全国航磁图。“红色区域代表磁场比较强,越向蓝色演变,说明磁场越弱。”熊盛青讲解道,“这片‘红得发紫’的区域就是鞍山铁矿,青藏高原雅鲁藏布江这条带是板块碰撞区域,磁场也明显更强。”

    这是由熊盛青主编出版的《中国及毗邻海区航磁系列图》中的一种,是我国首次陆海统编、种类最多、精度最高的全国航磁系列图之一,已居于国际领先地位。该系列图是国家“十四五”规划的重点出版物,是我国航空物探领域数十年调查和科研成果的集成,也是他主编的第三版全国航磁图。通过对全国航磁资料的研究和地质解释,他和团队编制出版了《中国陆域磁性基底深度图》《中国陆域断裂及岩浆岩分布图》《中国陆域区域构造图》《中国陆域磁性铁矿资源潜力预测图》等系列航磁地质解释图件,为找矿勘查部署、透视地球内部结构、研究“成矿、成藏、孕灾”等地质规律提供了重要的区域地球物理基础资料和地球科学研究成果。

    这套航磁系列图的绘就完成,是我国几代地质工作者共同努力的结果。20世纪末,我国几乎实现了陆域航磁勘查全覆盖,但青藏高原中西部的110多万平方千米,由于层峦叠嶂、高寒低压,航空探测存在飞机作业难、精准定位难、航磁仪器正常运行难等障碍,仍是未知的处女地。

    初生牛犊不怕虎。当时,仅30多岁的熊盛青针对特殊复杂环境提出有效解决方案,带领团队克服重重困难实施野外作业。最终,解决了长期制约高原航空地球物理勘查的关键技术难题,突破飞行“禁区”,获取了青藏高原中西部高精度航磁数据,填补了我国陆域航磁最后一块空白区,实现了我国陆域航磁全覆盖,并获得青藏高原地质构造方面的许多新发现和新认识。其中,青藏高原中西部油气、金属矿产和地热资源远景评价成果,有力地支持了青藏高原的找矿勘查部署和找矿突破,并荣获国家科技进步奖二等奖。

    自主研制的国内首套航磁矢量勘查系统

    自主研制的国内首套航磁全轴梯度勘查系统

    聚焦找矿 勇当先锋 

    “科技创新必须‘落地’。”技术研发中,熊盛青追求先进性与实用性的平衡统一,“就像木桶效应讲的,单一技术指标就算是国际领先,如果整体技术指标不上去,不能转化应用,实际意义也不大。”

    熊盛青介绍,“以需求和实用为导向,对于新技术新方法开发,我们采取边研发、边应用、边完善的模式。”近20年来,高分辨率综合航空地球物理勘查技术与装备的研发和推广应用取得了显著的找矿效果,有力支撑了上一轮全国找矿突破战略行动的实施。

    “大冶铁矿深部富矿体、山东齐河富铁矿、新疆东天山铜镍矿、秦岭华阳川地区铀矿……”谈起航空物探技术助力找矿突破的案例,熊盛青如数家珍。几十年来,我国发现了数万处的航空物探异常,依据航空物探异常支撑发现了数以千计的矿床。熊盛青带领团队完成的基于全国磁测资料的矿产资源潜力评价摸清了全国铁矿资源“家底”,为找矿勘查部署和找矿勘查实践发挥了重要作用。

    国家“十四五”规划和2035年远景目标对战略性矿产找矿提出了新要求,明确要“实施新一轮找矿突破战略行动”。根据国家战略,熊盛青针对面临的新问题和新要求,在大量研究和实践基础上,提出了航空地球物理支撑战略性矿产找矿突破的思路。沿着这个思路,熊盛青领衔制定了中国地质调查局“星空地海井探测观测监测技术体系建设方案”,作为自然资源部专家指导组副组长、中国地质调查局勘查技术方法组组长,指导新一轮找矿突破战略行动。

    自主研制的航空重力系统应用于2020珠峰高程测量

    躬行践履 协作共进 

    透过舷窗,俯瞰世界最高峰珠穆朗玛峰的巍峨壮美,回忆起当时的景象,熊盛青至今记忆犹新。“我参加了珠峰航空重力测量5个架次中的首飞,围着珠峰飞了6个半小时。”曾经有强烈晕车晕机反应的熊盛青,经过常年的锻炼,已经对野外作业安之若素。

    2020年5月,熊盛青登上了中国地质调查局航空物探遥感综合调查飞机“航空地质一号”。机上装载的是包括我国自主研制的航空重力仪等国产化设备在内的先进装备。这一次,他的任务是参与珠穆朗玛峰高程测量,提供重力测量等关键数据。

    此次飞行,为珠峰高程测量历史写下了浓墨重彩的一笔。首先是海拔高,飞行高度为9800米~10250米,接近调查飞机10500米的极限高度。其次,飞行难度大。在珠峰地区,不仅山峰高耸、地形起伏,而且天气变化剧烈,因此要万分警惕来自众多风口的巨大侧向风。此次飞行首次获取了珠峰地区高精度航空重力、航空摄影和激光雷达数据,创新形成了适合高寒高海拔复杂地区要求的航空物探遥感综合测量方法技术体系,填补了国内空白,并达到国际领先水平,标志着我国具备了全球全地域航空探测能力。

    熊盛青回忆起第一次执行飞行任务的情景,“航空物探需要低空飞行,因为距离探测目标越近,可探测到的地下空间范围就越大,得到的数据就越精确。” “飞行高度六七十米,正好是大气层中气流运动最强烈的区域,机身颠簸得特别厉害。飞了还不到1小时,我就吐得七荤八素,整个航程4小时飞下来,感觉自己把苦胆都吐出来了。”再次试飞,情况依然如此。“师父本来想培养我专门搞仪器研发,那么必须在勘探过程中实际操作仪器。”如果当初没有强烈的晕机反应,熊盛青可能会踏上不同的专业主攻方向。

    担任航遥中心总工程师20多载,熊盛青自觉与时代发展同频共振,将自己的科学追求融入服务国家经济社会发展中,带领团队在航空地球物理勘查和遥感领域取得系统性、创造性和实用性成果。回首往昔,熊盛青总结道,做科研首先且最重要的是瞄准国家需求,这样才能准确把握专业的发展方向;其次,要善于合作,能够团结各方力量,取长补短形成合力;第三,要有激情、有热情、有恒心。

    作为团队的负责人,熊盛青不但自身技术过硬,统筹把握专业发展方向,还极为擅长发现问题、解决问题。每当各个小组的技术难题汇集给他,他总能精准抓住问题的关键,提出解决问题的思路。

    创新之道,唯在得人。熊盛青强调,每项成果的取得,都离不开庞大团队的高效协作。如何调动团队的积极性,把每个人的专长和优势与团队的发展结合起来,让每个人都能在合适的位置上发挥最大的作用,需要知人善任和巧妙的管理智慧。他明白,要协调一个多学科、多专业、不同年龄结构组成的团队并不容易。技术出身的他拿出科研攻关中那股务实的劲头,“做事先做人,什么事都先带头做起来。”

    熊盛青十分重视年轻人的成长,不断压担子、交任务,使他们在实际工作中锻炼成长,增强团队的战斗力和竞争力。在熊盛青的带领下,“航空地球物理与遥感地质创新团队”入选首批国家重点领域科技创新团队。该团队有1人入选“国家高层次人才特殊支持计划”领军人才,15人先后入选自然资源部、中国地质调查局等省部级人才工程。

    “科研对我来说既是一个艰辛,也是一个享受的过程,特别是当一个个难题被攻克时,那种喜悦感便油然而生。”作为航遥中心首席科学家,熊盛青求索的脚步无暇停歇,他正以服务新一轮找矿突破战略行动为目标,致力于推动中国地质调查局地球系统“三测”技术体系的建立。

    《中华英才》半月刊:熊盛青:科研探索之路其乐无穷

    历时34天,由中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心承担的“柴达木盆地大门口深层卤水资源调查评价”项目(简称“大门口项目”)日前圆满完成年度大地电磁测深(MT)工作。

    该项目以深层卤水钾矿资源为主要探索目标,旨在圈定找矿靶区,并提交卤水氯化钾(KCl)潜在资源量。项目团队严格遵循“物探先行、钻探验证、研究跟进、成果集成”的工作原则,圆满完成了大地电磁测深(MT)的开工试验、实施、收工试验,并搜集了3条剖面和102个点位的数据,所有数据质量均达到了优秀级别。经过prMT预处理和MTpioneer二维反演,项目团队成功获取了三条剖面的电阻率和相位断面图。项目团队结合工作区已有的重磁、测井、地震、钻探等综合解释成果,对大地电磁测深法(MT)的反演结果进行了综合建模,摸清了重点评价区的地层电性特征、基底、主要构造的空间展布规律以及目标层的顶、底板范围。

    此次大地电磁测深法(MT)的实施,是西宁中心首次自主开展物探任务,具有开创性意义。锻炼培养了一支装备精良、技术精湛的物探团队,为后续的水文钻探部署提供了坚实的物探依据,为新一轮找矿突破战略行动贡献了积极力量。西宁中心将以更加饱满的热情和更加专业的技术,继续推进各项工作任务实施,不断推动现代化地质调查事业高质量发展。

     
     
    以奋斗之姿聚力再出发

    摘要:揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境,在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩,桐柏志留纪超高温变质作用可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,并在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点。同时,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分。

    1.项目概况

    “重大构造事件与成矿制约”项目隶属于“关键地质问题综合调查”工程,包括5个子项目:“秦岭一大别造山带构造事件调查及1:5万填图试点”、“兴蒙造山带关键地区构造格架及廊带地质调查”、 “秦祁昆结合部构造事件调查及增生杂岩专题填图试点”、“华南造山带基底地质调查及1:5万填图试点”和“东天山沙泉子幅和狼山儿驼庙幅1:5万填图试点”。

    2.成果简介

    2014年取得的研究成果与进展如下:

    (1)揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境。研究表明,结合部二叠系自北 向南表现为一套潮间一潮下带、陆缘斜坡相沉积组合,自东向西表现为三角洲、滨海相和陆缘斜坡相沉积组合。三叠系具有自北向南水体逐渐加深且沉积中心向南迁移的特征。古水流分析表明,研究区内三叠系碎屑物主要来自于北侧。 揭示出秦祁昆结合部蛇绿混杂岩的岩石组合特征,天峻南山蛇绿混杂岩主要是由橄榄岩、枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、灰岩、泥岩、粉砂岩共同构成,与上覆二叠系碎屑流沉积为不整合接触; 拉脊山六台水库一带蛇绿混杂岩主要由枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、蛇纹岩共同组成,与上覆志留系河流三角洲相沉积之间为不整合接触。提出泥盆纪一三叠纪秦祁昆结合部火山-岩浆-沉积作用形成于活动大陆边缘,是特提斯洋向北持续发生俯冲-增生造山作用的结果 (图1)。

    (1)在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩。由泥质麻粒岩与大理岩、钙硅酸盐岩和片麻岩组成的变质表壳岩,以透镜体的形式产于经历了三叠纪超高压变质的新元古代正片麻岩中。泥质麻粒岩由石榴子石、矽线石、斜长石、钾长石、反条纹长石、石英、黑云母、白云母和金红石组成,麻粒岩峰期变质的温度和压力条件约为940°C和1.2GPa。锆石U-Pb定年结果给出了1845Ma的207Pb/206Pb年龄加权平均值。结合其他研究结果推 测,扬子板块北缘经历了古元古代的增生造山作用。在桐柏造山带中发现含假蓝宝石的基性麻粒岩(图2),通过锆 石U-Pb年龄、岩石学和相平衡模拟研究,确定桐柏麻粒岩经历了志留纪超高温变质作用,峰期温压条件为大于20C和8~10kbar。具有逆时针的P-T演化轨迹,变质时代为440~415Ma。桐柏志留纪超高温变质作用,可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。

    (3)完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,发现桐柏杂岩体中的早期南北向拉伸线理和深熔作用,提出桐柏变 质-深熔地体的三维结构,在高压榴辉岩带与蓝片岩带之间韧性剪切带的糜棱岩中获得3组锆石年龄,分别为2400Ma、 2000Ma和1800Ma。

    (2)在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点(图3 ),重新厘定了叠布斯格组岩石组成,填制出系列新生代大型逆冲断层、右行断裂和正断裂,揭示出白垩纪低角度拆离断层及上盘白垩纪拆离红盆,华北板块与阿拉善地块的边 界断裂。在叠布斯格杂岩中识别出3期褶皱,分别对应早古生代华北与阿拉善地块的拼贴、晚古生代古亚洲洋关闭和三叠纪左行走滑3个阶段。

    (3)兴蒙造山带关键地区构造格架与廊带地质调查取得重要进展,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分,提出 了新的构造单元划分方案。在西拉木伦河附近识别出三叠纪与碰撞相关的花岗岩,进一步限定西伯利亚和中朝古陆的 碰撞造山过程。

    (4)在东天山和北山发现一系列前寒武纪岩石(0.9 Ga和1.4 Ga),揭示出中亚造山带中古老地壳的形成和演化历
    史。在敦煌地块发现约440 Ma的高压基性麻粒岩,表明北山与塔里木板块在早古生代发生了碰撞造山。在塔里木板块 北缘(博斯腾湖南)发现约800Ma的高压麻粒岩,其很可能形成在塔里木板块与Rodinia超大陆的碰撞造山过程中。

    (5)研究表明,华夏地块古元古代基底曾经遭受麻粒岩相变质改造,具有顺时针样式P-T轨迹,经历1.93Ga和 1.87Ga两期构造热事件,存在古元古代末期的紫苏花岗岩。

    3.成果意义

    (1 )西秦岭楔晚古生代一中三叠世 活动大陆边缘的确定为中国南、北两大板块构造体质转换和秦岭、祁连、昆仑 造山带相互耦合过程研究提供了直接证据,同时将指导该区的地质找矿工作。

    (2)在苏鲁超高压变质带识别出古元古代超高温泥质麻粒岩,为苏鲁造山带及扬子板块北缘古元古代的构造演化 历史提供了制约。桐柏造山带秦岭群中含假蓝宝石基性麻粒岩的发现确定其经历了志留纪超高温变质作用,为秦岭-大别造山带早古生代的构造演化提供了制约。同时,也表明超高温变质作用可能比传统认识中的更为普遍。

    (3)桐柏变质-深熔地体三维结构的研究,将该造山带的岩浆和变质事件从早中生代碰撞造山到晚中生代伸展隆升 的演化连接起来,使人们更深人认识地壳深熔作用在造山带演化过程中的作用和重要性。

    (4)狼山地区古生代以来多期构造事件是阿拉善地块和华北板块之间受不同构造域影响的直接结果,同时也反映 了阿拉善和华北边界的位置和性质。

    (5)东天山-北山一系列前寒武纪岩石和敦煌地块约440Ma的高压基性麻粒岩的发现表明,东天山-北山造山带中的古老微陆块具有相同的前寒武纪地壳形成与演化历史,它们并不是来源于塔里木克拉通,这为揭示中亚造山带南部的构造演化和古老微陆块的起源提供了重要制约。

    (6 )华夏地块古元古代岩浆及变质事件的识别,为理解华夏地块基底生长与再造过程提供了地质依据。基底韧性 剪切带的几何学和运动学,是理解华南中生代陆内变形样式的关键,并为建立华南中生代陆内造山与南北陆缘板块碰 撞或古太平洋板块俯冲的动力学关系提供了约束。(中国地质科学院地质研究所 张泽明 张进 闫臻 周喜文 贺振宇 刘建峰 李建华 梁凤华 向华供稿)


    华南、中央和北方造山带研究取得重要成果

    “年轻的时候什么工作都要做一点,现在年轻科技工作者学历很高,在某一个专业领域钻研得很深,但是也应该具有战略性的长远的思维,应该做到‘博观而约取,厚积而薄发’。”

    ——中国科学院院士、著名地质学家

    沈 其 韩

    1950年 

    一名年轻的地质工作者 

    怀抱炽热的爱国情怀 

    投身于 

    新中国找矿事业中 

    辽宁鞍山 

    湖北大冶 

    山西中条山 

    ... 

    他走南闯北、不知疲倦 

    沉浸在为国家寻获矿产的 

    巨大喜悦中 

     

    中国科学院院士、著名地质学家沈其韩

    回首当年

    他激情澎湃:

    “如果一辈子能够跑十几个地区

    帮助建立十个八个矿山

    也就很知足了。”

    1984年,沈其韩在实验室用显微镜观察岩石薄片

    1956年

    他响应“国家需要”

    迎来职业生涯的转变:

    从热火朝天的

    地质找矿一线

    转入

    当时相对冷僻的

    地质科学研究

    1985年,沈其韩(左4)在内蒙古野外进行地质观察

    “我上大学的时候,

    地球化学根本没有学过,

    年代学也不知道,

    都是在工作中边做边学起来的。”

    知不足而后学

    他在

    变质岩石学

    前寒武纪地质学

    等研究领域

    奋发图强

    1991年10 月,沈其韩(左1)在北京密云观察变基性岩脉的特征

    到了1980年

    努力终得回报

    他的研究成果屡次获得

    地质矿产部科技成果奖

    和国家自然科学奖

    得到国际地质学界的

    广泛关注和认可

    2006年7月,沈其韩在黑龙江五大连池火烧山北侧考察

    如今

    这位年逾九旬的老人

    仍在地质科学研究道路上

    不倦跋涉

    他对科学的热爱和求索之心

    仿若大地上最寻常的岩石

    历经风雨

    坚韧如初

    他是中国科学院院士、著名地质学家

    沈 其 韩

     

    破译地球的秘密

    ——记中国科学院院士、地质学家沈其韩

    2019年1月,在2018年度国家科学技术奖励大会上,自然资源部项目《中国最古老大陆的时代和演化》荣获国家自然科学二等奖,这项成果是研究团队三代科学家近30年研究的结晶,获奖团队中就有时年96岁高龄的沈其韩院士。

    在70多年的地质生涯中,沈其韩把所有的精力投入到早前寒武纪地质、变质岩石学和同位素年代学及铁铜矿产等研究中,在基础研究和应用研究方面作出了重要贡献。一年多之前,年逾九旬的沈其韩还坚持每天上午到办公室,翻阅报纸,了解国际国内重大事件,除了矿产新闻外,他格外关心的是土地污染治理和三农问题等。他还请助手把国内外有关寒武纪地质研究的论文打印出来,一篇篇仔细阅读,认真做摘要。正是这种精益求精的钻研精神,让他在90多岁时依然保持着出色的科研能力,再次摘下国家自然科学奖的桂冠,彰显着他为国家科技进步而努力奋斗的初心。

    满腔热情为国找矿

    1922年4月27日,沈其韩出生于江苏淮阴。1941年秋,在堂兄资助下,19岁的沈其韩经上海转浙西,偷渡日伪封锁线,终于在冬天抵达重庆。沿途祖国美丽的山河、破败的城镇、苦难的民众,给沈其韩留下了深刻印象。他渴望国家早一点强大起来。

    1942年夏,沈其韩考入重庆大学地质系。上课时,沈其韩对岩石学非常感兴趣,尤其敬佩教授矿物学的王炳章先生。经过4年学习,沈其韩成为重庆大学那一届地质系仅有的7名毕业生之一。

    1946年6月,沈其韩考入南京的中央地质调查所岩石学研究室,室主任是著名变质岩专家、中国科学院院士程裕淇。前辈地质学家身上那种严谨的工作态度、扎实的知识素养、开阔的学术视野、服务大局的工作意识、炽热的爱国情怀,深深地影响着沈其韩。

    新中国成立后,国家重点发展重工业以尽快实现社会主义工业化,钢铁成为最急需的资源。发展工业,找矿先行,地质工作者们迅速行动了起来。

    1952年,在湖北省黄石市铁山区成立了新中国第一支大型地质勘探队——大冶资源勘探队,后改称为429勘探队。沈其韩作为业务骨干参与组织铁山矿区和领导金山店矿区的后期详勘工作。他们白天到山野测量,夜晚在室内整理资料,很快完成了整个矿区精细的地形图。在两年多的时间里,沈其韩没有回过家,日夜都待在山上。1954年3月,勘探队向地质部提交了《湖北大冶铁矿地质勘探报告》,估计总储量高达亿吨以上。

    从1950年起,从辽宁鞍山铁矿、湖北大冶铁矿到山西中条山铜矿,沈其韩走南闯北,不知疲倦,沉浸在为国家找到矿产资源的巨大喜悦之中。回首当年,年过九旬的沈其韩依然非常激动:“当时地质勘查工作非常辛苦,几乎都是白天黑夜地干,一个地质队、一两千人、三十几台钻机,就想着赶紧找到矿提交报告。一两年时间矿山就建立起来了,让我很有成就感。我当时就想,如果一辈子能够跑十几个地区,帮助建立十个八个矿山,也就很知足了。”

    投身寒武纪地质研究

    不过,沈其韩为国家建立十个八个矿山的愿望很快就被迫放弃了,另一个重要的领域正等待着他。

    沈其韩在山西找矿劲头十足,这个时候,程裕淇院士向他发出召唤,让他回到地质研究所搞岩石学研究。向来服从工作安排的沈其韩内心有些不情愿:“我觉得找矿挺好的,我就留在山西算了。”

    让沈其韩改变主意的只有4个字“国家需要”,国家需要他去找矿,他无怨无悔地奔波在湖北、山西各地。现在,国家需要一些有实际工作经验的人来搞基础研究,为将来的找矿工作做指导,那么,他也会竭尽全力,绝不辜负国家的期许。

    变质岩石约占地壳总体积的27.4%,广泛地分布于早前寒武纪结晶基底及其以后的各种重要的地质构造单元中,绝大多数本来是见不到的,但是由于后来的构造运动,一些变质岩露出地表,带来深部地壳的各种信息。地质学家通过破解这些变质岩,研究地壳演化的历史。变质岩石学是岩石学的重要分支,但是相关研究一直进展缓慢,直到上个世纪初,变质岩研究才有所突破,而中国的变质岩研究当时还是一片空白。

    程裕淇院士敏锐地意识到变质岩研究的重要性——除了能够了解早期地壳的演化、通过原岩恢复推断原岩的形成环境和构造背景外,还有助于利用变质岩来找矿。就这样,1956年秋天,沈其韩跟随程裕淇院士开始了长达60年的早前寒武纪地质、同位素年代学和变质岩区工作方法研究。

    寒武纪是地质划分的一个年代,时间大约是距今5.4亿年至5.1亿年之间。在寒武纪开始后的数百万年时间里,包括现生动物几乎所有类群祖先在内的大量多细胞生物突然出现,这就是令古生物学家和地质学家百思不得其解的“寒武纪生命大爆发”。但凡所有的大爆发,之前一定有一段长期的力量积蓄储备期,地球上所有的矿产资源也正是形成于这个时期。剧烈的构造运动造成地壳抬升,将覆盖在变质岩之上的岩层剥蚀掉,使得变质岩得见天日。因此,沈其韩的研究便以早前寒武纪地层学为对象,试着从古老的变质岩中去推断地球演化的过程,解读地壳深处的信息。

    在地质学家的眼里,一块看起来很普通的石头,或许比等量的黄金还要珍贵。从热火朝天的地质找矿一线转入到相对冷僻的基础研究领域,沈其韩迅速沉下心来,一步一个脚印,踏踏实实地开始工作。

    博观约取获硕果

    “我上大学的时候,地球化学根本没有学过,年代学也不知道,都是后来在工作中边做边学起来的。”知不足而后学,沈其韩格外关注新技术新方法在实际工作中的运用。后来的实践也证明,没有同位素地质年代学,前寒武纪研究寸步难行。通过向国外专家学习,引进国际上最先进的测定同位素的仪器设备,使得中国的寒武纪地质研究在起步较晚的情况下奋起直追,不断收获累累科研硕果,逐渐缩小与国际寒武纪地质研究的差距。

    从1980年开始,沈其韩在地质科学研究上进入盛产期,他在早前寒武纪研究领域取得了一系列重大进展,研究成果屡次获得地质矿产部科技成果奖和国家自然科学奖。中国寒武纪地质研究的突飞猛进也引起了国际地质学界的广泛关注和认可,相关的研讨会和各种科学合作项目也有条不紊地推进起来。

    回忆一生的科研事业,沈其韩认为,年轻的时候什么工作都要做一点,现在年轻科技工作者学历很高,在某一个专业领域钻研得很深,但是也应该具有战略性的长远的思维,应该做到“博观而约取,厚积而薄发”。

    沈其韩说,他亲自经历了变质岩石学和前寒武纪地质学研究从落后到发展的过程,当前地质科学在飞跃发展,变质岩石学和前寒武纪地质学也应紧随时代的脉搏,不断前进。他勉励年轻地质工作者,紧紧抓住学科发展规律和国家需求,坚定信心,在学科的理论思维和实践应用等方面不断创新前行,为国家作出重要贡献。

    从某种意义上来说,地质学家是这颗星球上最智慧的人之一,他们能够从一块岩石标本乃至一粒矿物晶体中看到整个造山带的动力学过程,推测出地球过去46亿年漫长历史中发生的故事,寻找到蕴藏于地球深处的各种丰富的矿产……斗转星移,寒来暑往,沈其韩院士已经在地质科学路上跋涉了70多年,时光把他从一位热血青年雕塑成一位世纪老人,但他对地质科学的热爱和执着追求科学真谛的心却从未改变过,正像这大地上随处可见的一块块岩石,历经风雨,坚韧如初!

    院士沈其韩:破译地球的秘密

    2018年5月26日,自然资源部中国地质调查局在黑龙江省安达市松科二井工程现场召开大陆科学钻探工程(松科二井)完井暨学术研讨现场会。中国地质调查局副局长、松科二井工程领导小组组长李金发宣布松辽盆地大陆深部科学钻探工程即松科二井超额完成预定目标,胜利完井。中国地质调查局党组成员、总工程师严光生发布松科二井工程成果。

    松科二井工程是自然资源部中国地质调查局组织实施的科技创新重大工程,也是国际大陆科学钻探计划的重要组成部分。松科二井于2014年4月13日开钻,历时4年多时间,完钻井深7018米,成为亚洲国家实施的最深大陆科学钻井和国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井,也是全球首个钻穿白垩系陆相地层的科学钻探井。工程攻克了超高温钻探和大口径取心等关键技术难题,获取了415万组24TB的深部实验数据,超额完成了预定目标任务,取得了地质科技四项重大突破与进展。

    现场会气氛热烈

    一是创造了深部钻探技术四项世界纪录,实现了两项重大突破。创造了311毫米大口径连续取心最长、三种不同口径单回次取心最长四项世界纪录。在世界上首次研发并成功应用大口径一次取心成井等技术,将钻进速度提高了2倍。成功研发了抗高温钻探技术,创造了国内最高温度(241℃)条件下钻进的新纪录。二是发现了松辽盆地深部页岩气和地热能两种清洁低碳能源具有良好的勘探开发前景。在盆地深部断陷沙河子组和火石岭组(3350米以深)地层中发现页岩气气测异常43层,累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%。在井深4400米~7018米发现150℃~240℃高温干热岩体和2层含高放射性元素铀异常地层。三是获得了白垩纪陆地古气候演变规律的三项重要证据。首次在全球实现了对白垩纪(距今1.45亿~0.65亿年)最完整、最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,发现了大规模火山爆发排放二氧化碳引发陆相气候剧烈波动的重要信息。四是取得了基础地质研究三项重大进展。建立了松辽盆地陆相地层标准剖面——“金柱子”,构建了盆地早期基底双向汇聚、后期伸展反转的陆内盆地演化新机制,提出了多期海侵事件造成盆地有机质更加富集的新认识。

    松科二井工程的胜利实施,为地球深部探测提供了关键技术和装备,拓展了松辽盆地深部页岩气、地热能等清洁能源勘查开发的新空间,引领了全球白垩纪陆相古气候研究,显著提升了我国在地质历史古气候研究领域的国际影响力。

     

    中国矿业报:入地7018米,亚洲大陆科学钻井之最!

    2019年9月10日至12日,全国区域地质调查专家委员会副主任李荣社教授等一行到共和-略阳地区区域地质调查项目礼县测区、合作测区现场指导填图工作。10日下午,指导组与项目组全体人员在武山基地进行了座谈,听取了项目组人员就合作、礼县测区取得的主要工作进展及阶段性成果的汇报,并就填图工作中遇到的疑难问题给予了详细解答。

    指导组在礼县测区室内查看了测区1:5万实际材料图及1:1万关子镇构造混杂岩带专项地质图,对目前填图工作存在的相关地质矿产问题提出了宝贵的指导意见。同时指出,区调填图的核心是实体(岩性-构造)填图,图面表达必须依据野外地质事实,尤其强调要将混杂岩中岩块的运动学机制表示出来,不平均使用工作量,突出重点并着重开展点上的精细研究工作,以便于在面上铺开。应当深刻领悟地学知识活学活用,不能照本宣科,生搬硬套。同时,建议项目组运用不同波段合成的遥感影像开展地质体和构造解译、无人机填图等先进技术手段,提高项目执行的工作效率,着重解决图幅内重大科学地质问题。

    随后,指导组前往工区野外现场进行指导,就复杂的构造混杂岩带填图方法、研究现状等实地为大家系统仔细的讲解,着重指出了糜棱岩的识别、剪切带糜棱岩与片麻岩(老基底)的区分、糜棱岩与韧性剪切带的互相从属关系等特征进行了细致入微的讲解。剪切带糜棱岩化是细粒化、强韧性变形的变质变形的过程,一般剪切面理倾角较陡,岩石在较高温压条件下发生统一的韧性剪切变形及重结晶,岩石之中发育“旋转碎斑”、“云母鱼”、“S-C组构”、“矿物拉伸线理”、“鞘褶皱”等显著特征,这些特征能反应剪切带的运动学方向,相关信息应在地质图上正确予以表达。另外指导组还现场讲解了如何识别“基质”、“岩块”特征,如何研究其运动学方向,手把手指导全体技术人员关于构造混杂岩带野外素描图的绘制等工作,提醒项目组在对远洋沉积岩开展微体古生物的年代学研究。

    在合作测区,指导组进行了实地检查和现场指导,指出要将已经填绘出的多期构造在空间上进行配套,确定导矿构造、容矿构造之间的接触关系;此外,还对项目组识别出的海底火山进行了检验确认,指导项目组划分火山岩相,在剖面和平面上对海底火山进行详细研究。

    此次指导组一行为项目组人员传达了自然资源部中国地质调查局最新的区调要求和规范,肯定了项目组所取得的成果并指出了存在的问题。指导组的现场指导和启发,使项目组成员在正确客观识别和分析各种地质现象、信息等方面得到了较大提升。

     

     

    全国区域地质调查专家委员会一行到共和-略阳项目现场...

    松辽盆地大陆深部科学钻探工程——松科二井  谷兰丁 摄

    “我宣布,松辽盆地大陆深部科学钻探工程即松科二井超额完成预定目标,胜利完井!”

    5月26日,在黑龙江省安达市松科二井工程现场,自然资源部中国地质调查局副局长李金发的话音刚落,雷鸣般的掌声在高耸的井架下响起。

    在“向地球深部进军”的号召下,松科二井这一亚洲国家组织实施的最深大陆科学钻井,也是国际大陆科学钻探计划(ICDP)实施的最深钻井,在地球探索领域树起了一座新的国际地标。

    国际同行竖起大拇指

    “值此松辽盆地大陆深部科学钻探工程——松科二井完井仪式召开之际,我谨代表国际地质科学联合会,向自然资源部中国地质调查局全体同仁表示衷心的祝贺!向本次工程的参与实施单位及全体工作人员表示诚挚的敬意!”在完井仪式上,国际地科联主席成秋明深情地说。

    成秋明指出,大陆深钻是地球科学里非常前沿和核心的、代表国家水平的工程。这次的项目取得了很多世界第一,从工程设计到施工完全是由中国科学家和工程技术人员自主设计,拥有自主知识产权,很了不起。松科二井工程的成功实施,为地球深部探测和科学实验研究提供了关键技术和装备,拓展了松辽盆地深部页岩气、地热能等清洁能源勘查开发的新空间,同时还引领了全球白垩纪陆相古气候研究,显著提升了中国在地质历史古气候研究领域的国际影响力。

    也正是因此,成秋明还代表国际地质科学联合会表态:国际地质科学联合会将会继续支持中国地球深部探测研究,并积极开展更多合作。

    与成秋明同样表示祝贺与期待的,还有国际大陆科学钻探计划。在仪式现场,国际大陆科学钻探计划运行支持部主任乌利希·哈尔姆宣读了来自总部的贺信。

    贺信将该项目誉为“灯塔”,盛赞其“不仅对中国大陆科学钻探,而且也对世界大陆科学钻探工作具有‘引领’作用”,并将项目的“灯塔”作用上升到“对中国和国际上所有的科学家,在科学上、技术上和国际合作上都是‘灯塔型’样板工程。”

    对项目在钻探工程和科学研究上的成就,贺信称:“松辽钻探项目在多方面取得杰出成就。如:钻探深度7018米,单个岩芯长度达40米,岩芯采取率超过95%。该项目取得的技术成就将长期影响中国和世界钻探工作,并将影响到参与该工作的科学家。”“有关松辽科钻的成果已经在国际重要期刊上发表,达到了科钻预期目标,体现了松科二井对社会的重要贡献,更让中国在国际科学界的作用举足轻重。”

    对项目成就的认可、赞誉,还体现在国际大陆科学钻探计划委员会今后的计划中。贺信表示,“在松科二井执行期间,国际大陆科学钻探计划委员会计划成立松辽深地实验室,这是我们首次长期利用ICDP资助并计划的。”

    更让国际大陆科学钻探计划兴奋的是,透过这一项目,他们看到了科学与工业结合的途径,相信松辽科钻将成为工业和科学成功结合的典范”。

    一个灯塔、一个样板、一个典范,中国地质人以松科二井为依托,在地学领域树起了一座新的国际地标。

    这座新的国际地标有多高呢?请看以三个之最:亚洲国家实施的最深的大陆科学钻井,国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井,全球最早钻穿距今约6500万年至1.45亿年的白垩纪陆相地层的科学井。

    其实,在此之前,松科二井就引起了国际地学界的关注,松科二井也多次占据国际大陆科学钻探计划(ICDP)组织网站首页中心位置。

    通往白垩纪的时间隧道

    白垩纪,是地球上海陆分布和生物界急剧变化、大西洋迅速开裂和火山活动频繁的时代,植物、动物界许多重大变革的影响,一直持续到现在,而国际地学界对相关问题的激烈争论,也一直持续到现在。

    解决争论的唯一办法,就是穿越到白垩纪,了解当时到底发生了什么。

    穿越显然是不可能,唯一的办法就是在地球上进行科学钻探,打一深孔然后再对岩心进行分析,一步一步去还原当时的真相。因此,松科二井也被国际科学界称为恐龙时代的旅行。

    在5月21日进行的成果鉴定会上,李廷栋、康玉柱、武强、侯增谦、杨经绥等院士及有关专家在深入研究松科二井的成果后认为,松科二井获得了全球最完整最连续白垩纪陆相地层记录、气候变化主要控制因素和气候波动重大事件等三项重要证据,首次实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,建立了白垩纪陆地古气候演变规律。

    通俗说,通过松科二井这一时间隧道,中国地质科学者基本还原了白垩纪的场景。

    “小行星撞击只是压死骆驼的最后一根稻草。”针对国际科学界目前争论最为激烈的白垩纪物种灭绝事件,中国地质大学(北京)的张来明用在松科二井的最新发现进行了说明:

    这次重建的白垩纪—古近纪界线附近的陆相气候记录表明,在小行星撞击地球之前约30万年,地球上的温度和大气中的二氧化碳浓度都明显升高,而这与德干高原火山喷发的时间高度一致。而根据陆相记录的研究还发现,在德干火山喷发之后、小行星撞击之前,松辽盆地约2/3的物种已经发生了绝灭。

    “这说明,德干火山喷发与小行星撞击的连续二次打击是造成恐龙等物种绝灭的原因。”张来明解释说,德干火山喷发导致剧烈的升温和二氧化碳浓度上升,破坏了生态系统的稳定性,造成了部分物种的绝灭;之后,短时间内小行星的撞击使原本不稳定的生态系统发生崩溃,形成了压垮骆驼的最后一根稻草。

    在为全球宏观气候变化研究提供实验室的同时,松科二井对松辽盆地深部宝藏的开发,同样提供了众多宝贵信息。以能源资源潜力为例,松科二井证实在盆地下存在有利的页岩气层系,发现页岩气气测异常层达43层、累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%,异常幅度与背景值的平均比值为14.77。同时,还首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层,在井深4400米~7018米发现温度150℃~240℃高温干热岩体。

    今后,随着后续研究的逐步深入,相信振奋人心的新发现会越来越多。通过松科二井这个时间隧道,中国地质科学工作者为人类还原一个完整的白垩纪,将不再是梦。

    向地球深部进军不停歇

    松科二井虽然完井,但中国地质人探索地球深部奥秘的步伐仍在继续。

    对此,中国地质调查局已作好了规划:深化地球深部探测理论技术研究和成果转化,组织实施好松辽盆地页岩油(气)、深层油气、砂岩型铀矿、干热岩等清洁低碳能源地质科技攻坚战,带动大庆油田接替资源的勘查开发;加快推进《地球深部探测重大项目》的申报,以及“地球深部探测与能源资源安全”国家实验室与“深部地下观测与实验”国家重大基础科学设施的建设工作;研发15000米国产超深钻探装备系列,做好我国超万米大陆科学钻探工程以及大型含油气盆地科学钻探工程的选址和实施工作。

    而这,与中国地质调查局始终站在人类命运共同体的高度,充分发挥中国的体制优势和自身的人才技术优势,积极开展地学领域前沿探索的传统,一脉相承。

    人类只有一个地球。人类要与自然和谐共处,就必须了解地球。而了解地球最有效的、最直接的办法之一,就是实施深部钻探、在典型地区建通往地球深部的时间隧道,去研究地震成因、火山喷发机理、地质灾害预警、地球气候演变、生命演化历史、深部地质结构和能源资源潜力等,为人类更加和谐地与自然相处提供科学的解决方案。

    于是,1968年,美国率先提出并实施了深海钻探计划(DSDP)。1985年,大洋钻探计划(ODP)开始运作。1998年,我国正式加入ODP,成为ODP历史上第一个“参与成员”。2004年,中国加入规模更加宏大、科学目标更具挑战性的综合大洋钻探计划(IODP),成为人类深入认识深海地质演化俱乐部中的一个重要成员。

    大陆钻探计划启动后,1996年2月,德国、美国和中国作为第一批成员,发起了国际大陆科学钻探计划(ICDP)。目前,ICDP已经实施了湖泊、陨石撞击和生物灭绝事件、研究火山和地热、断层带等几十个科学钻探项目。我国已成功申请到“大别—苏鲁”大陆超深钻、中国环境科学钻探青海湖工程、科钻一井和二井工程等多项ICDP项目,在大陆科学钻探领域方面取得令人瞩目的成绩。

    “大别—苏鲁”大陆超深钻是我国首例大陆钻探工程,2001年开工建设,至2005年完成钻探施工任务,是全世界穿过造山带最深部位的科学深钻,被国际地学界誉为超高压变质带大陆动力学的研究宝地。

    2005年7月21日,青海湖环境科学钻探开钻,到9月5日结束,历时47天,分别在青海湖东盆、南盆等5个地点钻取了13支岩芯,共548米, 取得岩芯323米。通过青海湖科学钻探研究,查明了青海湖湖盆形成演化,气候构造变化和青海湖波动的历史,达到了解东亚季风气候和内陆干旱化变迁的研究目的。

    2006年8月18日,在松辽盆地北部中央坳陷区开钻的中国白玺纪大陆科学钻探工程(松科一井)分两孔进行,称为“一井双孔”。2007年10月20日,松科一井顺利完钻,总取心进尺为2577米,心长共计2485米,为白玺纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化的后续研究奠定了坚实基础。

    松科二井于2014年开钻,目标是打穿松辽盆地白垩系,探索松辽盆地深部能源潜力,建立松辽盆地深部地层结构,寻求白垩纪气候变化地质证据,研发深部探测技术。松科二井到目前已完成钻井深度7018米,成为亚洲国家实施的最深科学钻探井。

    这一系列成果对人类的贡献,得到了来自国际地学界的高度赞誉,也提升了我国“向地球深部进军”的能力和水平。

    中国人常说“上天容易入地难”。深部钻探过程中会遭遇很多世界级难题,其中要解决地球的“三高”(高温、高压、高地应力)问题,就必须有好的钻探装备。正是通过以上系列科学钻探工程的实施,中国地质人在为国际地学研究贡献系列成果的同时,还带动了我国万米大陆科学钻探装备和1000米、2000米、3000米、4000米等系列钻探成套装备的研发与进步。

    现在,中国已进入到科学钻探与钻探装备互相促进、互相进步的新时代。而随着科学钻探和钻探装备间的良性互动、螺旋式上升,中国地质人向地球深部进军的能力也在不断提升,为人类提供更多了解地球的信息也必将越来越丰富,对人类命运共同体构建的贡献也必将越来越大。

    中国地质调查局在松科二井完井后形成的规划,就是中国地质人站在新起点、进入新时代的宣言。

    松科二井重大突破与进展一览

    一 创造了深部钻探技术

    四项世界纪录和两项重大突破

    1. 创造了四项世界纪录。

    311毫米大口径连续取心最长——1650米。

    311毫米口径单回次取心最长——30米。

    216毫米口径单回次取心最长——41米。

    152毫米口径单回次取心最长——33米。

    大幅提高了施工效率和岩心采取率(96.6%),缩短了施工周期,降低了成本,确保了全球最完整最连续的白垩纪陆相地层记录的获取和科学目标的实现。

    2. 创新了超深井大口径取心技术体系。

    在世界上首次研发并成功应用大口径一次取心成井和中空井底动力绳索取心等技术,将钻进速度提高了2倍。

    3. 攻克了超高温钻井技术难题。

    研发成功抗高温的水基钻井液、固井等系列技术,创造了国内最高温度(241℃)条件下钻进的新纪录,为解决超万米深部钻探面临的超高温难题做好了技术储备。

    二 发现了松辽盆地深部

    两种清洁能源具有良好的勘探开发前景

    1. 完整揭示了深部页岩气资源潜力。

    在松辽盆地深部凹陷带沙河子组合火石岭组(3350米以深)地层中发现页岩气气测异常43层,累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%,异常幅度与背景值的平均比值为14.77,证实了松辽盆地深部存在有利的页岩气层系,为实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展提供了重要依据。

    2. 首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层。

    在井深4400米~7018米发现温度150℃~240℃的高温干热岩体和两层含高放射性元素异常地层,热流值为84毫瓦/平方米,展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。

    三 获得了白垩纪陆地

    古气候演变规律的三项重要证据

    1. 首次实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画。

    建立了白垩纪重要地质历史档案,为研究白垩纪古气候演变提供了重要的科学依据。

    2. 首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史。

    发现了各个时间尺度陆相气候变化的主要控制因素,为研究地球气候系统在温室气候条件下演变机制找到了新证据。

    3. 发现了白垩纪气候波动重大事件。

    捕捉到大规模火山爆发排放二氧化碳引发陆相气候剧烈波动的重要信息,证实了气候快速变化是导致恐龙灭绝的诱发因素,对研究和预测未来全球气候变化意义重大。

    四 取得了基础地质研究三项重大进展

    1. 建立了地层对比的“金柱子”。

    创建了完整的松辽盆地陆相地层标准剖面——“金柱子”,为开展区域性和全球地层对比研究提供给了重要的陆相“标尺”。

    2. 建立了松辽盆地演化新模式。

    揭示了松辽盆地深部地质构造特征,发现了古大洋板块俯冲、聚合的深部证据,构建了盆地早期基底双向汇聚、后期伸展反转的陆内盆地演化新机制,为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论指导。

    3. 丰富了白垩纪陆相生油理论。

    首次发现了松辽盆地多次、短期海侵事件的新证据,提出了白垩纪海侵事件是有机质富集和烃源岩形成的重要因素之一的新认识,对松辽盆地深部油气勘探有重要的指导意义。

    中国自然资源报:树起地学领域新地标
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