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    在群山褶皱间丈量山河,在岩层深处探寻宝藏,有这样一群人,他们以罗盘为笔、以岩心为纸,将青春与热血镌刻进祖国的地质脉络——他们是地矿行业最平凡的坚守者,也是新时代地质精神最生动的诠释者。《中国矿业报》特开设“平凡人 平凡事”栏目,深入挖掘新时代地质精神的富矿,全方位展现新时代地质工作者的风采,大力弘扬“爱国奉献、开拓创新、艰苦奋斗”的优良传统。

    有这样一位默默耕耘的奉献者,三十余年来,他以矢志不渝的信念和吃苦耐劳的品质,书写着对地质工作的热爱与忠诚,诠释着新时代地质工作者的责任与担当。他就是——中国地质调查局武汉地质调查中心规划处副处长、教授级高级工程师彭轲。

    恪尽职守,以敬业诠释责任担当

    怀揣着对地质事业的满腔热忱,彭轲2007年加入了中国地质调查局宜昌地质调查中心(武汉地调中心前身)。

    在日常工作中,彭轲负责的工作涵盖了地质调查项目管理的方方面面。从项目立项论证、实施方案审查,到质量检查、年度考核,再到结题验收、成果评审,以及外协业务管理、差旅费报销审核等,每一个环节都至关重要,容不得半点疏忽。

     

    彭轲(图中)在一线指导

    “规划处承担着地调项目全过程管理职责,每一项工作都不能马虎。我们慢一秒、松一尺,项目进度就慢一分,质量就可能差一寸。”白天,彭轲部署、组织协调项目工作;夜晚,他常加班加点完成其他工作。

    今年,彭轲的左手手臂肌肉僵硬,活动受到限制,但面对繁忙的工作,他总是想着坚持下,说不定过几天能恢复了,就这样一直到情况严重到无法忽视,他才前往医院治疗。然而,即便在身体抱恙的情况下,他对工作的热情和专注丝毫未减,依然坚守岗位,认真完成每一项任务。

    当被问及临近退休为什么还这么拼时,彭轲的回答朴实而真挚:“说句心里话,临近退休想少干点儿、过得舒服点儿是人之常情,但这要看在哪个工作岗位上,看自己良心上是否过得去。规划处工作多、杂、急,加上近几年又有两位老同志退休,人手更为紧张。我不干,别人就要多干,甚至可能导致事情不能按时完成。我总觉得,不管干什么工作,一定要对得起自己的良心。”这番话语没有华丽的辞藻,却字字铿锵,道出了一位老地质工作者对工作的执着与坚守,以及那份沉甸甸的使命感。

    守正创新,以钻研应对全新挑战

    2016年,对于彭轲来说,是职业生涯中的一个重要转折点。这一年,他从熟悉的业务岗位转到了管理岗位。这一转变,意味着全新的挑战。“最大的感触是要学的东西多、干的事情杂,挑战一点都不比业务岗位小。在管理岗位,涉及的工作面广,各领域的工作都必须会、必须懂,这也需要学习能力和钻研精神。”回忆起初到管理岗位时的感受,他的语气中带着一丝感慨,但更多的是迎难而上的坚定。

    面对新岗位的要求,彭轲没有丝毫退缩。他深知,只有不断学习,才能胜任这份工作。于是,他一头扎进知识的海洋,从项目实施的各环节管理要点,到外协业务管理的时间节点安排;从制度制定,到资质申报和维护,他都用心钻研,力求做到尽善尽美。

     

    彭轲在野外采集岩石样本

    由于多年从事项目工作,彭轲对项目人员在工作中面临的困难和压力感同身受。工作部署上,他始终坚持以人为本,设身处地为项目组着想。在不违背原则和保证质量的前提下,他总是积极为项目组出谋划策。比如,在质量检查或验收前,他会提前与项目负责人沟通,根据项目特点列出检查或验收的资料清单、重点工作事项,帮助项目组提前做好准备,避免走弯路,大大提高了工作效率。这种既坚持原则又充满人性化的管理方式,赢得了项目人员的一致好评。

    在彭轲看来,管理工作不仅是对事务的统筹协调,更是对人的理解和关怀。他用自己的行动,将管理工作变成了凝聚团队力量、推动项目发展的重要纽带,为地质调查工作顺利开展提供了坚实的保障。

    情系地质,以拼搏镌刻无悔年华

    回顾30多年的地质生涯,彭轲有许多难忘的经历,其中最深刻的当属1998年冬天的湘西岩溶地区1∶5万水文地质调查。为了弄清花垣县排碧乡小龙洞的岩溶发育及联通情况,他和同事们在十几公里外的消水洞(落水洞),用工业盐和食用一品红做了2次示踪试验,接收点在岩溶排泄口。

    在那个通信不便的年代,他们在潮湿寒冷的溶洞里一待就是50天,每天只能以米饭加咸菜充饥。然而,这些困难并没有让他们退缩。白天,他们小心翼翼地进行试验操作,记录各项数据;夜晚,在昏暗的灯光下,他们整理资料、分析数据,为揭开岩溶地区的地质奥秘不懈努力。

     

    工作中的彭轲

    如今回想起来,彭轲感慨万千:“都不知道当时自己是怎么熬过来的。”但正是这段艰苦的经历,不仅磨练了他的意志,更让他对地质工作的热爱愈发浓烈。

    “我已经参加工作35年了,到中心工作也有18年了,过两年我就要退休了。自参加工作以来,我一直从事地质工作,对地质事业有着深厚的感情。我非常珍惜目前的工作岗位,也非常珍惜每一天的工作时间。对我个人而言,主要还是希望守好最后一班岗,为中心发展多出一份力。”彭轲的话语中充满了对地质事业的不舍与眷恋。即使即将告别工作岗位,他依然心系地质事业的发展,希望能在有限的时间里,为单位、为地质事业贡献更多的力量。

    深耕行业,以热忱赋能事业发展

    除了对自身工作的坚守,彭轲还十分关注地质行业的发展和青年地质工作者的成长。在他看来,地质工作是一项基础性工作,是探寻资源的“先行军”,对国家经济社会发展具有无可替代的支撑作用。它不仅帮助人们深入了解地球的结构、物质组成以及地质现象的成因和发展规律,从而更好地认识和改造自然,还能通过地质勘探发现和利用各种矿产资源,满足人类的物质生产和生活需要,同时在促进经济发展、推动社会进步、加强环境保护、实现可持续发展等方面发挥着关键作用。

    面对当前单位发展中面临的困境,彭轲有着清晰而深刻的认识。他认为,地调项目和成果转化必须“两手抓”“两手硬”。地调项目是主责主业,成果转化是最终结果,二者相辅相成,缺一不可。只有做好地调项目,产出优质成果,才能实现成果转化,为单位发展开辟新道路。同时,他也敏锐地察觉到目前中心地调项目实施过程中存在的问题,如找矿工作专业技术队伍力量不足、人才队伍青黄不接等。他深知,只有解决这些问题,才能提升地调项目的质量和水平,推动地质事业高质量发展。

     对于武汉地调中心众多青年地质工作者,彭轲满怀期望。他看到了青年一代学历高、知识面广、有干劲、能吃苦的优点,但也清楚他们在实践经验等方面的不足。因此,他鼓励青年地质人要虚心向老专家学习,传承老专家们在长期实践中积累的宝贵经验;要善于从问题中总结经验教训,举一反三,以问题整改推动工作提质增效;要刻苦钻研地质业务,将扎实的理论知识与丰富的野外工作经验紧密结合起来。

    “在当前实施新一轮找矿突破战略行动的大背景下,年轻一代生逢其时,施展能力的空间很广阔,但重任在肩,面临的问题挑战也不少。希望他们能够抢抓机遇、乘势而上,在实践锻炼中快速成长、担当大任,推动地质调查事业迈上新台阶、取得新突破。”彭轲的话语中,饱含着对青年一代的殷切期望,也寄托着他对地质事业未来发展的美好憧憬。

    三十余载地质路,彭轲用脚步丈量大地,用汗水浇灌梦想,用行动诠释了吃苦耐劳、矢志奉献的精神。他是地质工作者的榜样,更是地质事业的脊梁。相信,在未来的日子里,他的精神将激励更多的地质人砥砺前行,继续书写属于地质事业的辉煌篇章,让地质之光在新时代熠熠生辉

    地质路上的坚守者——记中国地质调查局武汉地质调查...

    他,曾是一名军人,近20年奋战在地质找矿一线,矢志不渝,为国为民。

    她,曾是一名环保卫士,长期坚守在环保一线,兢兢业业,秉公执法。

    他和她连在一起,是全国文明家庭璀璨星河中亮眼的一颗。

    他保国——深山里埋头找矿

    凌晨三点的内蒙古朱日和无人区,砂砾在狂风的裹挟下持续不断地撞击着帐篷。张贵林紧紧攥着对讲机,眼睛一刻不离地紧盯钻机仪表盘。这是深冬野外找矿的一瞬,也是他地质生涯的寻常一夜。自1999年穿上军装,从武警黄金部队战士成长为中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心的一名地质尖兵,24年间,他的生命刻度始终与旋转的钻杆同频。

    “只有国家这个大家好,我们这个小家才会好。”张贵林接受本报记者采访时说,自己是农村孩子,父辈的言传身教、清贫朴实的家庭教育是他从军的最初印象。入伍后,张贵林被分配到原武警黄金部队钻探中队,钻探施工就成为了他“干一行爱一行”的坚守。由于动手能力比较强,加上反复琢磨、精益求精的拼劲,第二年张贵林就凭着过硬的技术被破格提拔当上了班长。之后的每一年,中队钻探总量第一、单班进尺第一的纪录一直被他保持着,直到四年半后他被保送上了军校。

    作为地质找矿部队,长年与大山为伴,与戈壁为伍,是最普通的常态。钻探施工有一个特点,只要钻机一开动,直到整个工程结束之前,是不能停工的。大家每天坚持早上6点前起床、组织早操和训练,准备上山施工所需的材料物资,施工作业“四班三倒”,吃住都在钻探机台上。

    “往地下打钻,就是睁着眼睛干看不见的活儿。”在内蒙古朱日和矿区,钻机穿透复杂地层时突然孔内坍塌导致卡钻,张贵林裹着军大衣一头冲进零下20多摄氏度的寒夜。砂轮溅起的火星灼伤手臂,维修设备的油渍喷溅满脸,调配冲洗液的泥浆沾满全身,这样惊心动魄的井故处理,在他完成的12万米钻探施工任务中如同家常便饭。

    从红格尔到朱日和,在中蒙边境无人区,他和战士们全部剃着光头戴着大墨镜,每天任凭沙尘暴肆意打在脸上;零下20摄氏度的冬天,雪一下就有半米多深,战士们帽子上鼻子上全吊着冰条;驻扎的帐篷经常被吹翻,机台吃的饭里面经常夹杂着一层沙子……在包头大青山柳坝沟和哈达门沟矿区,没路没水没电没手机,不管是野外施工作业的艰辛,还是扛着一二百斤的设施跋山涉水的艰难经历都让人难忘。

    “必须把兄弟们平安带回家。”每当新兵出队,他总把这句话挂在嘴边。“安全事故防不胜防,可我们的兄弟们都还很年轻,每个人后面都代表着一个家庭……”与风沙较劲、同岩层对话,回忆起和战士们一起野外找矿的那些岁月,面前的这个40多岁的硬汉一度哽咽,几次说不出话来。3次荣立三等功的军功章背后,镌刻着24年零事故的平安纪录。

    “得有钉钉子的精神,能吃苦的作风,爱钻研的韧劲,才能把本职工作干好。” 张贵林以自身的实际行动、务实的工作作风和真诚的共事心态去带队伍,赢得了同志们的特别认可和较高的威望,他所在的中队也成为了攻坚克难且战斗力最强的“铁军”。

    普查、调查、勘查,每一个矿区从开始到结束。10多年如一日,张贵林和战士们的足迹踏遍辽宁、内蒙古、河南、山东、吉林、浙江等省,没有一个人打退堂鼓,没有一个人掉队,他们转战朱日和无人区等20多个矿区,破解多个矿区复杂地层钻探施工难题,为祖国找到一个又一个宝贵的矿藏。

    转制改革后,张贵林在安全和保密处工作,先后被评为优秀党员、优秀党务工作者、原武警黄金部队转制改革5周年先进个人、优秀管理人才等荣誉。“最美的家成就最好的我。”都说男儿有泪不轻弹,可谈到妻子侯亚萍,张贵林再一次情绪失控:“妻子是他的爱人,更是他们一家的恩人。”

    她卫家——工作家庭一肩挑

    每天清晨5点晨跑,6点准备早餐,7点送孩子上学,8点准时出现在环保执法现场……像这样严丝合缝的生活,难以想象侯亚萍坚持了十多年。她说自己不敢生病,不敢耽误一点时间,怕一旦错过了,后边所有的事情就都跟不上溜了。

    巧合的是,这个“80后”从小就出生在一个军人家庭。她说,从爷爷那辈开始,男孩必须当兵成了家里不成文的“规定”。对于军人的天生好感,让她日后慢慢成了大家口中亲切的“军嫂”。当被问及怎么看待“军嫂”这个称呼?侯亚萍微笑着说,“一个军嫂半个兵,我们只是战场不同。他保国,我卫家,其实都是在为家国奉献。”

    由于工作原因,婚后的18年时间夫妻俩一直两地分居。聚少离多的日子里,照顾家庭的责任全压在了侯亚萍的肩上。2007年,因过度劳累,他们的第一对“龙凤胎”没能保住;2009年,爱情的结晶再一次降临,却赶上剖腹产后大出血,请假陪产的张贵林到家第三天就接到了归队命令,挺进无人区开展钻探任务。然而,谁知这一走,侯亚萍竟然在医院住了一个多月才康复出院,更没有想到的是,等他再回来的时候,孩子已经一岁多了。女儿出生时,侯亚萍独自带着六岁的儿子在医院做的剖腹产手术……

    侯亚萍的母亲患有重度脑梗,她就每天奔波于单位和医院之间。远在四川农村的公公因为患病行动不便,她就主动把公公接到了自己身边尽孝伺候,婆婆突发心脏病住院手术第一时间赶赴病床前陪伴照顾。2013年,弟弟侯海龙在海军某部因公牺牲,年仅28岁就离开了……侯亚萍强忍着悲痛,独自承受着一切,不敢告诉年迈的父母。她就像一个从不停歇的永动机,把家里照顾得妥妥当当、井井有条。

    工作中的她更是一心扑在事业上,作为一名环保工作者,长期在河北省魏县环保局工作。说到环保,一般人的认知恐怕都会止于“上管天下管地,中间管着水土和空气。”涉及到建筑工地有扬尘,涉及到餐饮有油烟治理,涉及到污水有偷排偷放……侯亚萍结合身边的日常生活举例说,无论刮风下雨,一线执法人员只有到现场才能了解最真实的情况。 “只要企业不放假,环保就不放假。即使企业放了假,烟花爆竹声一响,执法那也是说走就走。”面对个别顽固的企业,哪怕是骚扰电话、门上喷漆、威胁恐吓,侯亚萍却从未屈服。

    爱岗敬业的侯亚萍先后被评为魏县“身边好人及道德模范”“巾帼建功标兵”、邯郸市“最美军嫂”“十大德善模范”“中国网事 感动河北网络人物”等称号,2019年当选魏县第八届妇联执委委员,2021年当选邯郸市第十届妇女代表。转制后,侯亚萍随调至廊坊市广阳区政府办公室从事政务督查工作,她依然爱岗敬业,尽显本色。

    十几年来,不管遇到多大的困难,坚强的侯亚萍从没在家人面前掉过一滴眼泪。因为心中有爱,肩上有责,再苦再累再难自己都咬紧牙关,为这个家撑起一片祥和的天空。没有国家的安定,就没有小家的祥和。只要想到这,侯亚萍觉得付出再多也是值得的。

    能感受到多少爱,就有多幸福。她说,过去、现在,还是将来,自己都会义无反顾、毫不犹豫地选择“张先生”。平凡无奇的婚姻,没有因长期的分离而淡漠,却因爱的淬炼而变得不同凡

    响。凭着坚守和信任,他们一步步走得更加坚定。

    正如张贵林家客厅储物柜上那个为数不多的玉饰摆件,那是他们结婚十周年纪念物——紧握的两只手下面立着一颗心,底座刻着“执子之手,与子偕老”。也许这就是爱情最真的模样。

    他们家——热心公益传递爱

    “机台上什么时候完工啊?”“快了、 快了。”

    “爸爸什么时候回来呀?”“快了、快了。”

    “家里怎么样?”“没事,都挺好。”

    长大后,我渐渐懂得,爱有时候是一种谎言。

    采访过程中,张贵林的第三个泪点,是关于孩子。

    2022年单位转制后的团聚工程,终于让这个家庭团聚了。张贵林有了更多的时间弥补孩子。从“向电视机里的军人喊爸爸”,到妈妈口中的爸爸,再到生活中的爸爸,爸爸的形象现在变得更加清晰。

    从牙牙学语到蹒跚学步,从幼儿园到小学、初中,由于工作原因,常年在外的张贵林错过了很多孩子宝贵的成长过程,妻子侯亚萍也只能给孩子们比别人少得多的陪伴。但他们在用实践教导孩子们做诚实善良忠孝之人,以微薄之力去帮助身边有需求的人。

    夫妻俩都是单位邻里“小有名气”的书法家,孩子们现在可以和父母一起从书香中感受文化的熏陶。现在有时间了,孩子想学琴,张贵林就和孩子一起学,现在弹古筝弹得有模有样。

    小时候的侯亚萍生活在农村,连县城也没有去过,等上了大学才有机会看外面的世界。2002年的一次支教活动,起初她就是单纯地想给孩子们传递一下城市是什么样,世界的另一面是什么样。后面,他们一家的公益事业一发不可收拾。

    多年来,夫妇俩一有时间就带着孩子到敬老院送关怀,陪老人聊天话家常、送必需品;疫情期间主动请战投入抗疫一线,入户排查,积极捐款并筹措资金;在经济条件不宽裕的情况下资助贫困学生20余名……最感动的是看到资助的西藏日喀则小朋友寄回的照片,五星红旗下孩子的笑脸让他们切实感受到了真情的传递。

    致力于公益事业的不仅有他们和两个孩子、他们的姐弟亲人也都在向社会传递爱,身边的许多同事、社会爱心人士不断加入他们成立的爱心团队。帮助他人不仅是一种善举,更是一种自我提升和成长的过程。珍惜生活,感恩所有。侯亚萍说,在给社会传递爱的同时,世界也会对我们温柔以待。

    人生如旅,生活如诗。心怀大爱的侯亚萍还是一个诗人。所有生活的美好、苦涩、欢乐与悲伤都转化为文字,让她在另一方天地里找到乐趣和满足。她的多部作品在全国文学期刊发表,30余篇作品入选中国黄金时代诗歌大词典、中国好诗等书籍,并获得中国好诗首届全国青春诗晚会中国十大桂冠诗人奖。现在她喜欢带着孩子一起在优美的文字中畅游,诉说生活的美好。

    各自坚守,相互扶持。彼此信任,相濡以沫。许多人眼里,他们应该是“家庭”想象中最美的样子。但他们说,只要是自己的家,再平凡也是最美的。

    就像侯亚萍《炊烟里的爱歌》诗中说:“奔波里的疲累,甜蜜的玫瑰,才是家的味。”

    如今的他们正发挥小家的力量,让爱与奉献传递给更多的家庭。

    全国文明家庭 | 他保国 她卫家——记中国地质调查局...

    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

    编者按 

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

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

     

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

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

    吕庆田2017年参加在美国阿拉斯加举行的 EarthScope会议。

    加强地球深部探测

    破解资源环境及灾害问题

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

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

    为什么要探测深部、认识深部?“两大因素使然。”吕庆田说。

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

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

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

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

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

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

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

    发展陆内成矿理论

    解开地球深部成矿奥秘

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

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

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

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

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

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

    创新深部探测技术

    让矿集区结构“透明化”

    知道深部有矿,怎么找?当时,国内外都没有多少经验可以借鉴。“

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

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

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

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

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

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

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

    研发系列勘探设备

    推动我国勘探技术进步

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

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

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

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

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

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

    收获“深地”成果

    一路艰辛成为美好回忆

    系列重大成果的取得并不是一帆风顺的。

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

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

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

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

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

     
    中国自然资源报:“入地”之旅怎么走?他给出了答案


        “七一”前夕,正在太平洋执行中国大洋第29航次科考任务的 “海洋六号”组织了一场特别的主题教育活动——新党员入党宣誓、老党员重温入党誓词。24位共产党员面对鲜艳、庄严的党旗,背靠大海,头顶蓝天,响亮而庄严地宣誓:为共产主义奋斗终身!安静的太平洋海面上,共产党员的入党誓词显得格外响亮。这是海洋六号自2011年首次执行大洋航次以来每年都要组织开展的主题活动之一。今年,他们再次以这种特殊的方式庆祝中国共产党建党92周年,同时提醒党员在海外执行任务应尽的义务,践行自己的誓言。

        广州海洋地质调查局“海洋六号”船从5月28日出航至今,已在太平洋上航行工作了将近1个月的时间。但对“海洋六号”此次执行的中国大洋第29航次科考任务来说,这还不到整体航程的1/4,它还要继续在茫茫大洋上工作120多天。

        这已经是“海洋六号”的第3次大洋远征,从2011年首次执行中国大洋第23航次科学考察任务以来,它先后承担中国大洋科考、天然气水合物资源调查等多项国家重点任务,并出色完成了为我国载人潜水器“蛟龙号”5000米海试警戒、保障以及7000米海试选区等任务。2012年作为“蛟龙号”7000米深潜试验联合编队成员,“海洋六号”为“蛟龙号”海试提供详实、准确的环境测量数据,圆满完成海试警戒保障任务。获得了“蛟龙号载人潜水器7000米级海试先进集体”,全国“工人先锋号”、广东省直“青年文明号”等一系列荣誉。

        大洋科学考察是在远离祖国大陆的太平洋上进行海洋地质调查工作,以此次大洋科考活动为例,需要远洋航行约25000海里,历时160天,科考项目涉及多项学科和专业技术方法,探索性强、精度要求高。由于航海作业时间长, 气候海况和工区环境复杂多变,海上作业难度较大,科考队员常常面临晕船、孤独寂寞、思亲痛苦等多重身心考验。

        如何让全体科考队员始终保持旺盛的战斗力,确保航次任务的顺利完成,是“海洋六号”新时期党建工作的重要课题。在此次随船采访期间,记者欣喜地看到:通过积极开展“临时党委建在船上”的实践探索,“海洋六号”将临时党委建在远洋科考第一线, 让党旗在太平洋上高高飘扬,将科考业务工作与党建工作紧密结合,为全面完成科考任务提供了坚强有力的组织和政治保障。

        肩负使命,远征大洋,把临时党委“建”到船上

        本航次,“海洋六号”实行的正是临时党委领导下的首席科学家负责制。航次首席科学家由广州海洋地质调查局副总工程师何高文担任,他同时也兼任临时党委书记。

        何高文说:“把临时党委建到船上,是广海局自20世纪80年代以来20多年大洋科考工作传承和发展的经验,实践证明也是推进基层组织工作的有效经验。早在2011年,海洋六号船首航大洋时,广海局党委就决定成立了“海洋六号”船大洋第23航次临时党委。临时党委的主要职责是对整个航次的领导、监督、协调,为航次的实施提供思想保证和组织保证,全力支持首席科学家工作,确保航次任务的顺利开展。”

        何高文介绍:针对大洋地质科考的特点,“海洋六号”临时党委成员由首席科学家和甲板、轮机及调查三个部门的主要负责人及部分参航单位人员共同组成,实现“一岗双责”。临时党委参与研究制定安全制度、调查工作计划,在每个航段和重要工作时段及时召开党委会议,同时每两天定期召开一次党委扩大会议,针对工作重点、难点问题,汇聚集体智慧,研究部署工作,落实活动安排,做到党建与业务工作同部署、同研究、同落实,实现了党的工作无缝覆盖,有效地应对了海上生产的复杂问题,充分发挥了政治核心作用和战斗堡垒作用。

        如在第一航段作业期间,“海洋六号”深海浅钻设备意外发生故障,作为唯一能够定点取样并且直接获取规则的海底岩心样品的取样工具,深海浅钻可以说是海洋六号船结壳资源调查最重要的设备之一。如果无法及时排除故障,将极有可能影响到整体工作安排。面对难题,临时党委一方面迅速调整作业计划稳步开展其他工作,一方面充分发挥共产党员的模范带头作用,由年轻党员于彦江、胡波、田烈余等组成维修攻关小组加班加点进行抢修,不仅最终顺利攻克了难题,而且保证了第一航段任务的如期圆满完成。

        攻坚克难,创先争优,“品牌”主题活动激发爱党爱国热情

        俗话说,海上行船七分险。在远洋航线、海况复杂多变的深海大洋中安全航行并实施海洋地质调查,是对调查船及科考队员的能力、技术和意志的全面考验。为提高科考队员的专业素质和调查能力,临时党委把创先争优融入各项工作,开展了形式多样的“比、学、赶、超”活动,全面提高科考队员的素质和能力,从而确保各项科考任务的完成。

        在本航段,“海洋六号”临时党委充分发挥团队中人才资源优势,开设海上讲堂,请参航的技术专家做专题讲座,开展了《大洋科考的国际新形势》等多场讲座,促进了不同专业间的互相学习,活跃了整体学术氛围;而为应对机器突发故障和海上外来安全威胁,临时党委组织科考队员开展岗位练兵、消防安全突击检查和逃生演习等,提高船员抢险排难能力和应对危机能力。

        特别值得一提的是,在广海局党委、团委的倡议下,由临时党委具体实施和组织,“海洋六号”成立了大洋科考29航次青年突击队,以“党有号召,我们有行动,最重的担子我们挑,最危险的地方我们闯,最紧急的关头我们上,最困难的时刻我们到,最艰苦的地方我们去,最需要的时候我们在”为宗旨,让年轻的海洋地质人承担起更重的担子。每当遇到机器故障、险情时,青年突击队员总是冲锋在前,奋力抢修,仅在第一航段中就排除排烟管、生物拖网等故障十几次。

        远洋航次时间长,远离祖国,如何凝聚人心保持战斗力,是“海洋六号”临时党委面对的又一重要课题,临时党委成员、船长孙雁鸣介绍说:“因地制宜地开展主题活动,是我们保障科考顺利开展摸索的有效工作手段。在远离祖国的远洋科考船,我们已形成了七一重温入党宣誓、国庆向祖国问好等各种富有特色的主题教育活动形式。这些内容丰富、形式多样的主题活动,可以极大激发我们科考队员爱党爱国热情。”

        今年“七一”前夕,临时党委还组织进行了“七一座谈会”、“十八大、党章知识问答竞赛活动”,使全体党员受到了一次精神上的洗礼,增强了使命感、责任感和凝聚力。

        此外,海洋六号还利用在远洋途中的各种契机,开展了集体向祖国问好的征文活动,号召每一位科考队员结合自己的工作岗位,书写对祖国的祝福。这些活动既充分展示了这支科考队伍良好的精神风采,同时也为每一位科考队员留下了一份宝贵的精神财富。

        坚持以人为本,加强人文关怀,通过文化建设不断丰富大洋科考内涵和成果

        长达100多天的孤船远征,远洋科考队员往往心理疲惫、思乡情浓。坚持以人为本、加强人文关怀,为大洋科考提供源源不绝的精神动力,是临时党委的又一关键任务。

        “海洋六号”临时党委非常关注队员的身心健康,采取各种措施调节海上生活,舒缓烦闷情绪:成立以各部门长为委员的伙食委员会,密切关注队员的饮食要求,不断改善伙食,提高后勤服务质量;利用船上的电视系统播放录像,临时党委成员、船长孙雁鸣亲自担任网络版主,每日摘抄新闻上传到船域网上,沟通信息;每逢佳节倍思亲,今年端午期间,临时党委特地在直升机平台上举办了端午晚宴,慰藉了科考队员们的思乡之情,让大家度过了一个难忘的端午之夜;搭建了简易的海水泡澡池,装备了新的卡拉OK点唱系统,让队员在工作之余放松心情……丰富的活动、周到的服务使“海洋六号”团队温馨如家、队员身心愉快。

        为加深社会公众对海洋地质事业的了解,传播中国开拓深海大洋、履行国际义务、发展海洋科学的价值和意义,“海洋六号”邀约主流媒体记者随船远航,并充分利用腾讯微博等新媒体发布信息。如在今年,本报就派出4名记者随船采访,与远洋科考队员们一起经历狂风巨浪,首次全程对中国大洋第29航次科考活动进行独家报道,使“海洋六号”在万里之外的茫茫大洋上一举一动都备受国人关注。

        此外,临时党委鼓励科考队员们利用工作之余,开展科考日记和“共享日记、家书”活动。如在中国大洋23航次科考期间,“海洋六号”60多名队员120天远

        航共创作400多篇日记,真实而富有感情地记录科考途中的工作、生活和情感,记录下远洋的重重磨难、成功喜悦以及对祖国家人的大爱真情。

        今年,临时党委还策划了“海洋六号不得不说的故事”系列征文等活动,目前已收到科考队员创作的作品四十余篇。这些新闻报道和日记,既是远洋科考的客观记录,也是富有特色的海洋地质精神文化成果,丰富着科考工作的内涵,充分展现了中国海洋地质工作者为维护国家海洋权益,开拓海洋资源,提高资源保障能力而无私奉献、奋发向上、顽强拼搏的精神风貌。
    党旗在太平洋上高高飘扬

    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

    吕庆田作学术报告

    “地球物理”四个字对于吕庆田来说,有一种特别的意义。

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

    寻找深部资源宝藏

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

    在吕庆田看来,两大因素促使我们必须探测深部。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

    创新深部资源探测技术

    如何“看透”地球内部,精准发现深部资源,技术创新最为关键。

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

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

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

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

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

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

    向地球深部进军

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

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

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

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

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

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

    科技创新人物 吕庆田:探向地球深部

    “在矿床学家中,能够管理一个部门地勘队伍的不多;退休之后,仍然跑野外、布设钻孔的专家更少;80岁了还在爬山,下坑道,布设2000米、3000米深钻,并且都打到矿了,还有这样的老专家吗?有!陈毓川院士就是这样的老专家!”

    这是一份颁奖词的开场白。在不久前召开的第十四届全国矿床会议上,中国地质学会矿床地质专业委员会颁发了首届终身成就奖,我国著名矿床地质学家、中国工程院院士陈毓川是两位获奖者之一。

    在发表获奖感言时,陈毓川院士说:“我能取得今天的成绩,要感谢党、感谢国家、感谢人民、感谢团队。只要我还能出野外,就一定要到生产一线,继续发挥我的余热,为国家和人民的需求投入终身。”要知道,这位“八零后”院士今年已经84岁高龄了,但他依然活跃在矿床地质工作一线,无论是到野外开展矿产资源勘查研究,还是主持编撰《中国矿产地质志》,他无时无刻不在用自己兢兢业业的精神影响着身边的人。

    作为一名长期从事矿床地质、地球化学、区域成矿规律、成矿预测研究及矿产勘查工作的专家,陈毓川院士多年来躬耕野外一线,取得了丰硕的研究成果。他深入研究广西大厂超大型锡多金属矿床,为指导找矿、总结成矿规律做出了重要的贡献;他系统地研究了宁芜、庐枞、南岭及全国区域成矿规律及找矿方向,提出了宁芜玢岩铁矿成矿模式,在国内开拓了区域矿床成矿模式研究领域;他总结了华南花岗岩有色、稀有矿床及陆相火山铁矿成矿规律,促进了全国火山岩区及花岗岩区地质找矿;与中国科学院院士程裕淇等研究提出了矿床的成矿系列概念,极大地丰富和发展了我国区域成矿理论。这些科研成果,被广泛应用于生产一线,并指导地质找矿实践,推动了找矿的重大突破。

    更为难能可贵的是,陈毓川院士作为我国地质矿产事业发展的优秀领导者和组织者,曾长期在地矿部门担任领导职务,负责固体矿产勘查工作、全国金矿找矿工作、全国重要矿产潜力评价工作等,均取得突出成就。他始终心系地矿事业改革发展,多次向中央领导建言献策,提出加强地质找矿工作、发展我国矿业、科学有效地推进国有地勘队伍的体制改革、建设一流科研院所的对策和建议。特别是在国家地质工作处于低谷期间,于2003年联合37位院士向时任国务院总理温家宝提出了加强地质工作的具体建议,得到中央高度重视。《国务院关于加强地质工作的决定》的出台,对我国地质找矿事业的健康发展发挥了重要作用。

    在第十四届全国矿床会议期间,《中国矿业报》记者对陈毓川院士进行了专访,请他就矿床学研究工作的发展趋势、矿业发展与环境保护、科学精神培养等方面的问题进行了深入解读。陈毓川院士提出的真知灼见,对业界去思考和探索矿床学科的发展有着很重要的参考意义。

    陈毓川院士在第十四届全国矿床会议上作报告 张欣 摄

    《中国矿业报》:作为一名老专家,您在矿床学研究方面取得了很多重要的成果,而且,您目前也仍然还在开展相关的研究工作。您对矿床学研究工作未来的发展趋势有何见解和判断?

    陈毓川:矿床学的发展要从国家发展的需求和学科本身发展的需求两方面来考虑,这两者是完全可以结合的,因为矿床学研究是一个不断进行的过程,它是为国家不断发展服务的。矿床学本身并不是孤立存在的,它是地球科学领域众多分支学科中的重要组成部分,与其它分支学科是相关的。因此,从总的发展趋势来看,矿床学研究工作的视野要更加开阔,要与地球科学其它分支学科更为紧密地结合,开拓新的研究领域。我认为可以从三个方面予以考虑:

    第一,矿床学研究必须要有时间、空间的三维概念,要点面结合。任何一个矿床都不是孤立存在的,是与周围的矿床有关系的,其联系点就是地质构造环境及相关的地质成矿作用。因此,搞矿床学研究的人不能简单地在某一个矿床内观察研究、取点样品,然后回室内测测成份、测测品位、测测年龄,必须要把矿床形成的地质构造环境和区域地质构造环境及其相关的地质成矿作用结合起来考虑,探讨矿床之间的空间及成因联系,以及空间里时间演化与矿床演变的关系。

    第二,矿床学研究必须要跟经济结合起来,脱离了经济评价,研究成果无法应用。从事矿床学研究的根本目标就是要为国家和社会发展提供物质基础。因此,研究成果既要讨论矿床的成因、形成过程、规律等,又要考虑这个矿在经济方面——规模上、品位上、应用的范围上,是否也适合国家的需求,这是非常关键的一点。

    陈毓川院士在野外开展工作

    第三,矿床学研究必须考虑环境问题。目前,国家将环境保护工作放在非常重要的位置,因此搞矿床学研究的人必须考虑矿产资源初期勘查、勘查完毕矿山建设、开发完毕治理恢复等三个阶段的环境问题。将矿床研究和矿山环境结合起来,这与社会的发展阶段息息相关,每一个不同的社会发展阶段对于环境保护的要求是不一样的。因此,在新时代,找矿的、采矿的、研究矿的人都要共同考虑环境问题,要做到绿色勘查、绿色开发、绿色恢复。以目前科学技术水平来看,通过努力实现矿业与环保双赢是可以做到的。

    这三大方面是矿床学可以有所创新的方向。第一方面的创新是科学性的,通过探索研究会不断有新的东西出来,指导新的找矿突破;第二方面的经济评价是矿床学科必须积极主张的;第三方面的环境问题符合目前国家生态文明建设的发展方向。

    《中国矿业报》:您对目前我国矿床学人才的培养有哪些建议?

    陈毓川:矿床学的发展,最重要的基础就是人才。矿床学人才培养是一个连续的过程,涉及到多个环节,必须要通盘考虑。

    第一个环节是学校的培养,这是人才培养的起步阶段,必须要与野外实践紧密结合起来,目前有些高校忽略了这一点。青年学生的主要任务就是把基础知识学扎实,包括书本知识和野外实践知识。但是,现在很多大学生、研究生毕业后到了野外一线干不了活儿,这就是课内的实践做得不够造成的。因此,地学类的高校有必要增加学生的野外实习时间,而且要把宏观和微观相结合、书本和实践相结合提升到一定的高度。

    第二个环节是生产单位的培养,无论是科研单位、勘查单位,还是矿山单位,都是矿床人才培养的“第二所大学”。对于刚从学校毕业的学生来说,无论到任何单位,都要结合所在单位的实践开展工作。从单位层面来说,不管是搞基础研究还是找矿勘查,都要结合具体的项目,给新同志设定目标,而且不要随意变化这个目标,要给人才成长创造一个相对稳定的环境。

    第三个环节也是对生产单位提出的要求,组织领导要合理。各个单位要善于在实践中发现人才,要给予这些人才适当的条件,保障其发展成长。对于优秀的、出众的人才,一定要重点培养,除了创造相对稳定的成长环境,还要在待遇上充分考虑,要为他们配备合适的团队,帮助他们寻找稳定的合作者,还要给他们“出难题”,把真正难解决的问题交给他们,给他们创新和探索的机会。

    《中国矿业报》:您认为如何培养地球科学研究的科学精神?

    陈毓川:以我从事矿床学研究工作几十年的经验来说,有三点体会:

    第一,必须要树立目标。目标分为国家、人民、家庭和个人四个层面,都很重要。从事科学研究工作,必须把国家和人民的需求放在第一位,这是我们工作的方向和取得进步的最大动力。人的一生是很曲折的,但不能因为挫折就低沉下去,仍然要坚持自己的目标不放弃。具体到工作上,我们必须要给自己设定长期目标和短期目标。科技工作者必须要明确地知道自己每个阶段需要干什么、应该干什么、正在干什么,这样才有前进的动力。

    第二,必须要探索创新。这是科学精神的核心,尤其是对于地质学来说,未知的东西太多,特别需要探索创新的精神。科研工作的核心是实事求是,一定要到一线去学习调查研究,与地质对象直接接触,进行可靠的论证,注重探索的过程,真理一定是一线地质工作者总结出来的。科学探索是没有止境的,地球系统的复杂性也决定了地学研究的成果是阶段性的,因此一定要充分学习和尊重前人的研究成果,即使是自身取得了成绩也不能沾沾自喜、止步不前,必须要有不断探索创新的精神。

    陈毓川院士在野外探勘

    第三,必须要团队合作。个人的能力是有限的,科学精神的培养必须要依靠集体,如果没有团队成员间的通力合作,创新的难度会增大很多。地球科学是一门复杂的科学,这也决定了要取得创新的成果就必须依靠团队的力量,只有整个团队同心同德、相互关心、取长补短,才能共同前进。

    《中国矿业报》:与先进的矿业国家相比,您认为我国的优势和差距存在于哪些方面?

    陈毓川:很多发达国家从300年前就开始工业化进程,从那时起矿业也受到前所未有的重视。我国的现代矿业基本从新中国成立时才开始起步,在短短几十年时间内发展到现在的水平,是非常不容易的。与国外相比,我们有优势也有劣势。

    目前来看,在局部领域,例如航空重力、某些钻探工具、岩矿测试等方面,我们还存在一定的差距,一些先进的设备仍然依赖从国外引进。在矿业市场建设与管理方面,我国尚有较大的差距,但在找矿勘查领域,可以说我国大部分的技术都较为先进。因为社会主义制度的优越性,国家高度重视和大力支持,并成立了专职的队伍、专职的机构开展地质勘查工作。例如,石油勘查技术,我认为我国是远远超过国外的;再例如,铜矿、铁矿、钨矿以及其它一些优势矿产资源的找矿勘查技术,我们的技术力量也是处于领跑地位的。

    我国的地球科学发展具有自身明显的特色:一方面,在国家的大力支持下,我们可以快速引进国外的先进技术;另一方面,我国的科技工作者又能结合国家的实际情况进行新的创新,而且这种创新越来越多。例如,我国科学家提出来的陆相成油理论、焦家式金矿成矿模型等,都是根据我国的地质环境实际情况提出来的新东西,并且在全国范围内得到了很好的推广应用。再例如,在上世纪六十年代提出的钨矿“五层楼”找矿模式,到现在为止还在指导找矿;上世纪七十年代提出的宁芜地区玢岩铁矿成矿模式,是我国乃至世界首个完整的区域性成矿模式,这些研究成果对于指导找矿是非常有帮助的。

    在区域成矿规律的研究方面,我国也有自己的优势,有很多创新的理念。例如,成矿系列的概念。这个理论强调要将区域内所有矿床作为一个整体来研究,考虑时间、空间、成因等三个因素,研究对象是在同一个时代、同一个地质构造环境、同一个成矿作用三位一体条件下形成的有成因联系的矿床组合。目前来看,这是矿床学研究未来的一个发展方向,这对于研究矿床的发展演化是很有意义的,能够更好地总结成矿规律,反过来又能更好地研究解释地球演化过程中物质变化和成矿物质变化的过程。

    《中国矿业报》:目前,环境保护已是我国矿业界普遍关注的一个重要问题,您认为如何协调好矿业开发和环境保护之间的关系?

    陈毓川:从我国目前的科学技术水平来看,环境保护和矿业开发是完全可以实现双赢的。前面已经讲到,对于环保的要求必须适应我国社会的发展阶段,因此千万不能搞“一刀切”。但从目前的情况来看,过于严苛的环保要求已经对我国矿业的健康发展造成了影响,甚至说已经影响到国家的资源能源安全。例如,据我了解,今年我国黄金产量较去年很可能要下降,因为划定在保护区内的很多金矿已经停产了。

    当前,国际形势动荡不定,我国很多大宗矿产品的对外依存度也越来越高,在这样的背景下我们更应该加强自身的资源储备和自主供应能力,这是保障国家资源能源安全和经济安全的根本。因此,在矿产资源问题上,我认为国家不能减少人才物力的投入,应该将矿产勘查工作放在一个相对重要的位置上,保持一定强度的勘查工作,在鼓励市场资本进入的同时,政府也要主导必要的投入,靠“两条腿走路”。同时,在充分利用好国外矿产资源的情况下,保证国内一定的生产水平和资源储量增加的水平。

    在环保问题上,我们要坚持“绿水青山就是金山银山”的理念,但也要根据我国经济社会发展的实际情况,摒弃那些不切实际的做法。对此,我提几点建议:第一,从实际情况出发,由国家按照统一的标准划定各类保护区,不宜再由各个部门按照各自不同的标准来划定,保护区的范围也不宜太大;第二,要对划定的保护区进行分级,要分出次序、区别对待;第三,在大部分的保护区内要允许进行基础的地质调查和矿产调查,因为地质调查是摸清地质情况的基础工作,而使用现在先进的物探化探方法开展矿产调查,对保护区的环境也几乎是没有影响的;第四,通过调查工作,如果在保护区内发现重要的矿产资源,要允许在一定范围内进行必要的勘查工作,如果勘查确认是国家亟需且具备开采价值的矿产资源,要允许严格按照绿色矿山的标准进行建设和开发,对于非紧缺矿产资源,作为资源储备进行登记备案。

    其实,在环境保护方面,地质工作是大有可为的。例如,地质调查工作可以将全国的地质环境情况摸清楚,这是开展环保工作的基础;水工环地质工作可以对各个地区的水文地质环境有一个全面的了解,调查结果对开展工程地质、地质灾害防治等有重要意义;城市地质工作,对于城市地下空间的合理利用、城市环境的改善等都非常有用。地质工作对于保持好国家的地质环境、自然环境都具有重要的作用,自然资源部、自然资源部中国地质调查局等已经开展了大量的工作。国家也应该把地质工作放在一个重要的位置,因为这对于资源能源、环境保护、基础建设等方面都有着很重要的基础性作用。

    “只要我还能出野外,就一定要到一线”

    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

    弈棋落子,首重布局。2016年11月8日,中国地质调查科技创新大会暨纪念中国地质调查百年学术研讨会召开,中国地质调查局确立了以科技创新改造、支撑和引领地质调查的总体布局,确定了到2050年地质科技创新发展的“三步走”战略目标。《中国地质调查局党组关于深化地质科技体制改革提升地质科技创新能力的指导意见》等20余个配套制度相继出台,地质科技创新政策措施不断完善。

    大政既定,三军疾进。2017年是中国地质调查事业走过第一个百年风雨历程、迈向第二个百年辉煌旅程的起始之年,也是中国地质调查局贯彻落实“三深一土”国土资源科技创新战略、建设世界一流新型地调局的开局之年。一年来,中国地质调查局上下一心,始终坚持瞄准国家重大需求、聚焦制约重大资源环境问题和地球系统科学问题解决的关键科技问题,促进科技创新与人才培养、团队建设相结合,与制度创新相结合,与科学普及相结合,与地质调查相结合,着力提升科技创新能力,一系列突破性成果受到全国乃至世界瞩目。

    无论是海域天然气水合物试采取得圆满成功,还是湖北宜昌鄂宜页1井钻获高产古老页岩气流;无论是全面支撑服务雄安新区规划建设,还是支撑服务赣南、乌蒙山定点扶贫;无论是地质调查综合信息服务平台“地质云1.0”正式上线服务,还是海洋地质八号、九号、十号下水形成“九船探海”的新格局;无论是西藏发现超大型铍锡钨稀有金属矿床,还是青海共和盆地钻获高温干热岩……一项项成果,显示出地质调查科技创新的强大动力。

    2017年1月9日,2016年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂召开,中国地质调查局参与的4个项目分获国家自然科学奖、国家科技进步奖和国际科学技术合作奖,囊括了国土资源系统本年度获奖的全部奖项,获奖数量创历史新高。10月23日,2017年度国土资源科学技术奖获奖成果揭晓,中国地质调查局参评的24项成果中有16项成果获奖,其中一等奖6项,占此次一等奖获奖项目的46%。以国家重大战略需求为导向,以解决国家能源、矿产、环境、灾害和基础地质问题为目标,地质科技创新的强大生命力正在不断彰显,“五问”“五不唯”的成果与人才评价标准得以印证。

    使命呼唤担当,使命引领未来。在科技创新的改造、支撑和引领下,中国地质调查事业正焕发出蓬勃生机,我国建设世界一流新型地质调查局的步伐正在加快,目标指日可待。

    新理论、新认识:引领能源、矿产、环境调查实现突破

    破梗阻、解难题,地质调查与科学研究深度融合,地质科技创新释放出的新动能和新活力不断迸发。

    站在历史的新起点,地质调查工作面临着前所未有的机遇和挑战。2017年,中国地质调查局聚焦“六大需求”,积极推进并实施“十大计划、60 个工程、300 多个项目”,并为每个计划、工程和项目都设立了科技创新目标。

    海域天然气水合物资源勘查工程自实施以来,把科技创新摆在核心位置,从天然气水合物形成的稳定条件、气体来源、气体运移、储集条件及其时空演化匹配五大要素出发,对天然气水合物成藏系统进行深入研究,揭示了南海北部大陆边缘天然气水合物成藏地质条件及控矿机制、异常特征及响应机理、富集特征及分布规律。在此基础上形成了南海北部陆坡天然气水合物成矿区带、成藏控制因素、成因模式以及动态成藏过程等重要理论成果,初步形成“高热流背景弧后盆地水合物成矿理论”,在天然气水合物资源勘查中发挥了重要指导作用,也为试采提供了重要的理论指导。

    在湖北宜昌,传统认为该地区古老地层生油生气早,难以成藏。作为久攻未克的南方复杂地质构造区,科研人员长期研究攻关,创新提出古隆起边缘斜坡带页岩气成藏新模式。据此部署的鄂宜页1井,不仅在地层形成于约5亿年前的寒武系水井沱组获得了高产页岩气流,而且首次在形成于约6亿年前震旦系陡山沱组发现页岩气藏,这是迄今全球发现的页岩气藏中最古老的地层。

    在贵州六盘水,由单一煤层目标层拓展为煤层、炭质泥岩、致密砂岩多个目标层,从而对整个煤系中的煤层气、页岩气和致密砂岩气开展煤系气综合调查的新思路,指引探获煤系气资源量达366亿立方米,比单纯的煤层气提高了6倍,并创下西南地区煤层气直井单井日产量新高。

    不断取得的新理论认识,为大型矿集区开辟了找矿新领域。在扎西康铅锌矿集区,“伸展热穹窿控岩,张扭性断裂控铅锌,压扭性断裂控金,剪切构造控制铍锡钨的规律”成矿新模型的提出,指引发现了厚大的矽卡岩型铍锡钨稀有金属矿体,揭示出西藏喜马拉雅成矿带除铅锌金锑等矿种外,还具有铍、锡、钨等稀有金属矿产的巨大找矿潜力。

    《1∶5万区域地质调查技术标准》《1∶5万矿产地质调查》《1∶5万水文地质调查技术标准》等3项技术规范的调整试行,从工作内容、工作方式、工作方法、成果表达、产品设计和质量保障六个方面修订了新标准,使地质调查的过程成为科学探索的过程,回归地质调查本来面貌。

    科技创新,不仅为能源资源矿产调查打开了新局面,而且为城市地质调查和环境地质调查提供了方向指引。

    城市地质调查被写入今年的政府工作报告,在当前新型城镇化建设和生态文明建设的新形势下,中国地质调查局瞄准空间、资源、环境、灾害开展多要素的城市地质调查试点示范。在党中央、国务院设立河北雄安新区的决定公布之后,中国地质调查局党组立足服务国家战略,将雄安新区作为开展城市地质调查的第一个试点地区。提出构建世界一流的透明雄安的目标,打造地热资源利用的全球样板,建成多要素城市地质调查示范基地,为雄安新区规划建设运行管理提供全过程地质解决方案。中国地质调查局组织11家直属单位和河北省地矿局所属10家单位,投入钻机203台、工程技术人员1700多人,经过近2个月努力,完成勘探钻孔516个、总进尺5.5万米、水土样品采集测试4万余件、综合物探测井近1万米,获取了90余万条数据。8月23日,中国地质调查局向雄安新区临移交了地质调查第一阶段成果。

    资源环境承载力调查通过近几年的探索研究,提出了资源环境承载协调发展理论——以自然资源环境禀赋条件的优劣确定社会经济发展目标。在这一理论指导下,开展了地质环境、地下水资源和矿产资源3个单要素全国试评价,选取河北省、安徽省,以及6个地级市和7个县(市)进行了试点评价,为优化区域功能定位、调整产业布局提供了依据。

    新技术、新装备:锻造向“三深”进军的利器

    善其事、利其器。在地质基础研究连获突破的同时,调查技术、勘探技术、信息技术创新也在日新月异,为地质调查工作向深地、深空、深海进军提供了重要利器。中国地质调查局将“三深一土”科技创新战略逐一分解,科学编制深地探测、深海探测、深空对地观测创新总体方案,并分别设立了地质调查工程,予以支撑。

    针对我国目前深部资源勘探技术装备对外依赖度高、关键技术受制于人的现状,国家“863”计划重大项目《深部矿产资源勘探技术》,以提高深部资源探测技术的深度、精度、分辨率和抗干扰能力为目标,目前已成功研制出具有自主知识产权的39台套仪器设备系统。这些仪器设备的问世,极大缩小了我国在资源勘查领域与国外的技术差距,初步实现了从“跟跑”到“并行”的技术跨越。

    在深部地球物理勘查技术方面,研发了适合矿区复杂条件下的深部找矿关键技术,开发了地下物探联合反演软件,攻克了低飞航磁技术地面干扰难题,创新金属矿地震探测技术,构建了有效的深部找矿技术方法组合。在深部钻探技术方面,集成研发了小口径深孔复杂地层钻探技术方法,有效解决了页岩气调查东塘1井和胶东李家金矿深部钻探技术难题。在深井观测技术方面,测温技术成功应用于我国干热岩深井原位测温示范,为我国矿产资源快速勘查与地质环境监测提供了新的技术手段。

    海域天然气水合物领域,实现了防砂、储层改造、钻完井、勘查、测试与模拟试验、环境监测六大技术体系20项关键技术的自主创新。一系列勘查开发理论、技术、工程和装备自主创新助推我国完成这一领域由“跟跑”到“领跑”的历史性跨越。

    深海探测领域,“海洋地质八号”“海洋地质九号”“海洋地质十号”顺利下水,共同组成了我国深海探测的立体技术体系,也标志着我国海洋地质、地球物理及钻探等综合海洋地质调查能力跻身世界前列。“海洋六号”初步建立了基于多波束回波探测技术、海底摄像技术和箱式取样技术的“面—线—点”三位一体结核资源探测技术体系,极大地提高了深海资源探测的效率和精度。我国自主研制的4500米级作业型深海遥控机器人“海马”号在西太平洋富钴结壳矿区创下首次搭载钻机作业、首次进行富钴结壳厚度在线声学原位探测等多项深海作业新纪录,使我国在该领域的技术水平迈入国际先进行列。

    航空物探与遥感技术,是重要的现代化地质矿产勘查技术。目前,在我国重要油气盆地和成矿区带,采用先进的航天—航空—地面立体化的调查新方法、新技术,快速高效地获取航空物探遥感信息,极大提高了探测精度、探测深度和探测效率。研发了国产卫星几何辐射校正和多源卫星协同处理等国产卫星快速处理技术,极大提高了国产卫星数据处理精度和效率,实现了国土资源卫星业务化运行。

    2017中国国际矿业大会期间,中国地质调查局向社会展示了我国航空地球物理测量专用无人机飞行平台。正在研制的物探专用彩虹-4无人机飞行平台预计将于2018年试飞,2019年正式投入使用。这标志着我国无人航空物探领域装备将更加成熟和完善。

    为提升深空对地观测能力,中国地质调查局还启动了光学卫星星座建设项目,5米光学卫星工程的三颗卫星已完成正样产品研制。

    日前,我国地质调查综合信息服务平台“地质云1.0”正式上线服务。这标志着我国地质调查工作模式转型升级,基础地质数据与产品向社会提供集中服务,开创了互联网+地质调查全新时代和地质信息共享服务全新局面。相比普通的国内行业云平台,“地质云1.0”的目标更为远大,计划2021年~2025年建设成为全球地球科学重要研究平台,业务管理和信息服务等信息化水平全面达到世界一流,智能调查水平世界领先,为全球提供地质信息服务。

    新合作、新任务:大科学计划为国际地学贡献中国力量

    看前沿、怀世界,地质调查合作领域不断扩大,内容更加务实。

    瞄准国际地质科技前沿,地球化学和岩溶地质科技创新方面取得了国际地学界认可的成就。推进国际大科学计划的实施,中国的地质科学家向全球发出了合作邀约,我国地质调查开始以大国的胸怀、宏伟的计划、开放共享的格局,谋划一个更具有开创意义的地质调查新时代。

    由中国地质调查局引领的“化学地球”国际大科学计划,积极构建双边和多边国际合作网络,获得了国内外300余名科学家的积极响应与支持,与俄罗斯、美国等29个国家签订了合作协议,完成老挝、伊朗全球地球化学基准测量122万平方千米,绘制了3200万平方千米27个元素全球地球化学基准图。

    由中国地质调查局提出实施的“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划进展顺利,取得了积极进展。比如,中国地质调查局岩溶地质研究所牵头的IGCP661项目《岩溶系统关键带过程、循环与可持续性全球对比研究》成功获批,形成了40余个国家、200多名科学家组成的国际研究团队,以岩溶关键带为研究对象,致力于研究岩溶关键带的结构、形成与演化,关键带过程与碳水钙循环,关键带功能及其演变与可持续利用等科学问题。此外,还获批开展《岩溶关键带物质能量循环过程及可持续性探究》《中南半岛五国水文与环境地质合作编图》《全球气候变化影响表层岩溶带水溶蚀能力国际对比》等地质调查及研究项目。

    而由中国地质调查局提出的针对青藏高原地学研究的国际大科学计划在我国尚属首次。目前,中国地质调查局正在积极筹建青藏高原国际地学研究中心,将瞄准青藏青藏高原大陆边缘增生—碰撞造山与成矿过程、青藏高原隆升机制及其资源环境效应、西南“三江”复合造山与陆内构造转换成矿系统、青藏高原能源资源调查与科学钻探、青藏高原及邻区地热资源调查评价及控热机理、青藏高原地表演化动力学过程与地质环境效应、特提斯构造域图件更新与信息化服务等七大研究方向,全面提升青藏高原地球科学研究水平。

    多国合作、互助的地质科学研究模式已经形成;全面、系统的世界地球科学大数据即将为我国及世界更多领域、更多学科提供可学习和借鉴的经验;超越国界、空间和时域维度的地质调查创新研究进入实施阶段。中国地质调查局的目标是向全球提供学习、融合、发展的平台,将继承与发展、历史与未来、中国与世界有机统一,建立具有战略意义的全球地质科学宏伟格局。

    新方向、新目标:以党的十九大精神为引领,以科技创新为驱动力,加快推进地质调查事业发展

    思深方益远,谋定而后动。

    党的十九大作出了中国特色社会主义进入新时代的战略判断,提出了坚持人与自然和谐共生等一系列重要论述,对“加快生态文明体制改革,建设美丽中国”进行了全面部署,这都为地质工作指明了方向,提出了要求。

    中国地质调查局党组在学习党的十九大精神会议上提出,要尽快把认识和行动统一到党的十九大精神上来,把智慧和力量凝聚到十九大确定的各项目标任务上来,为推动地质调查事业改革发展、加快建设世界一流的新型地质调查局作出新的更大贡献。

    党的十九大报告提出,加快生态文明体制改革、建设美丽中国。这正是新时代、新使命、新征程赋予科技工作者的新任务。深入学习、贯彻落实党的十九大精神,必须紧密依靠科技创新,全面推动地质调查工作战略性结构调整,夯实生态文明建设的地质支撑,推进绿色发展;加强页岩气、天然气水合物等清洁能源和石墨、锂等战略性新兴产业发展所需矿种的调查研究与评价,保障国家能源资源安全;着力解决突出的地质环境问题,加强对荒漠化、石漠化治理、湿地保护和恢复等方面的科学研究,积极参与大气、水、土壤污染防治“三大战役”;聚焦地球系统科学问题,为实施重要生态系统保护和修复重大工程提供科学依据,提高防灾减灾保障能力。这些都为地质科技创新指明了方向和目标。

    创新是引领发展的第一动力,是建设现代化经济体系的战略支撑。科技是国之利器,是一个国家、一个民族发展的重要力量。在新时代、新要求的指引下,中国地质调查局将不忘初心、牢记使命,服务国家、造福人民,始终坚持以精准服务国家重大需求和国土资源中心工作为导向,始终坚持“以科技创新改造、支撑和引领地质调查”, 继承和发扬“三光荣”传统和李四光精神,践行“责任、创新、合作、奉献、清廉”新时期地质工作者核心价值观,把科技创新作为破解重大资源环境问题和地球系统科学问题的主要动力,以更加坚实的步伐将地质科技创新的蓝图变成现实,加快建设世界一流的新型地质调查局,逐步推动我国成为世界地质科技强国!

    2016年11月,多国科学家代表签署“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划支持函。

    2017年2月28日,“海洋地质八号”“海洋地质九号”调查船在上海下水。

    2017年5月18日,我国首次海域天然气水合物试采在南海神狐海域实现连续8天稳定产气,标志着试采圆满成功。

    2017年7月,中国地质调查局宣布鄂宜页1井钻获高产古老页岩气流。图为专家们在鄂宜页1井进行考察。

    2017年8月23日,中国地调局向雄安新区移交地质调查第一阶段地质调查成果。

     

     

    地质科技创新这一年

    建设中的“中国天眼”

    地质专家在FAST现场查勘溶塌崩塌堆积体

    2006年专家组初勘大窝凼

    技术人员检查桩孔

     

    9月15日,被誉为“中国天眼”的国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜(FAST)首席科学家、总工程师南仁东先生逝世,社会各界深切缅怀。就在一年前的今天,FAST在贵州省黔南州平塘县大窝凼落成启用。它是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜,其研制和建设体现了我国自主创新能力,实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越。半个月前,中国科学院公布了2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单(通用领域),FAST工程研究集体成功入围。作为建设在地质环境复杂地区的国家重点工程,其选址、勘察、设计、施工甚至投入使用,都离不开地质工作。为什么会选址在偏远的岩溶洼地?如何解决相关环境工程地质问题?……带着这些问题,记者近日采访了曾经参与过FAST规划选址、勘查设计和施工建设的中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平、中国地质环境监测院总工程师殷跃平、贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平等几位工程地质专家。

    2016年12月16日,FAST入选由《自然》杂志评出的2016年度重大科学事件。而刚刚公布的2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单,认为研究集体按期建成具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜FAST,在未来10~20年将保持世界领先地位,为我国在科学前沿实现重大原创突破提供了前所未有的机遇。其研制和建设体现了我国自主创新能力,实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越;拥有3项自主创新:利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址,自主发明主动变形反射面,自主提出轻型索拖动馈源支撑系统和并联机器人;研发了高强度高精度大跨度索网结构,高性能动光缆,大尺度高精度实时测量系统等一系列关键核心技术,取得多项技术突破,推动了我国众多高科技领域的科技进步与产业升级,在国家重大需求方面具有重要应用价值,将促进西部经济的繁荣和社会进步。这些成绩和荣誉的背后,是中国科学家和科研工作者以及建设者的智慧结晶。这其中,地质元素和构成必不可少。

    为什么选址在大窝凼天然喀斯特巨型洼地?

    选址工作跟进十多年,最后根据野外考察、模拟计算和综合评价优选台址

    FAST工程从初步的设想、选址、勘察、设计、施工至投入使用,历经20余年。1994年,中国科学院第一轮选址;2007年7月,国家发改委正式批复立项;2008年12月,FAST工程奠基;2011年3月,FAST正式开工建设;2016年9月25日,“中国天眼”正式落成,“天眼”开眼。

    在这20多年里,有一位科学家从中青年开始就伴随FAST一直走到现在。他,就是FAST观测台址系统总工程师、中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平博士。“利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址,是整个系统工程3项自主创新之一!”在他的办公室,聂跃平自豪地告诉记者。

    作为FAST选址的主要负责人,曾在贵州省地矿局科研所工作过的聂跃平对“中国天眼”落户贵州功不可没。

    1994年夏天,中科院原北京天文台(2001年国家天文台成立)副台长南仁东和彭勃博士等到中国科学院遥感与数字地球研究所咨询在全国范围内寻找适合建造大射电望远镜洼地事宜,之后便委托聂跃平到贵州做一次针对性的野外调查。同年8月至9月,聂跃平到平塘、普定等地进行了1个多月的实地调查,为在荷兰召开的LT大会提交了《中国贵州选址调查报告》,并得到大会充分肯定。随后,便开始了漫长的FAST探寻之路。

    1994年底,中国天文界以北京天文台为核心,组成LT(SKA)中国推进委员会,推荐聂跃平为台址评价组组长。根据选址要求,选择的洼地必须符合尽可能圆、既要交通方便又要相对隔离、台址稳定、没有无线电干扰等若干要求。

    聂跃平告诉记者,贵州虽然洼地众多,分布面积广泛,但要找到符合上述条件的洼地也十分困难。因此,根据以往在贵州的工作经验和岩溶洼地的发育规律,他选择在苗岭分水岭两侧的黔南州和安顺地区,应用遥感技术手段进行先期普查,然后在地形图上逐一标注,建立了300多个能够进行各种指标查询的洼地数据库,并完成了《大型射电望远镜中国贵州选址研究报告》博士后出站论文。在此基础上,聂跃平和中国推进委员会主任南仁东、副主任彭勃、国际LT中国代表吴盛殷、荷兰天文专家理查德先后到平塘、普定对部分洼地进行考察和电波干扰情况测量。1995年10月,LT第三次国际会议在贵州省贵阳市召开,会议代表到平塘、普定对洼地进行实地考察,对中国贵州选址给予了高度评价。

    1997年,LT(SKA)中国推进委员会提出了LT(SKA)中国工程概念先导单元,即由我国独立建造一面世界最大单口径球面望远镜的创新方案的初步设想。经过不懈的努力和扎实的研究工作,FSAT最终获得国家立项。

    聂跃平介绍,FAST是一个大科学工程,对洼地的要求随着工程的不断优化而改变,对洼地的直径要求从开始的300米、350米、400米直到500米,因此选址工作一直跟进了十多年。最后根据野外考察、模拟计算和综合评价,优选出平塘大窝凼洼地作为FAST观测台址。FAST立项后,选址组围绕FAST对台址的严苛要求,应用遥感、GIS、虚拟技术等,对大窝凼进行了台址的工程稳定性、水文工程地质、岩溶地质灾害、周边环境、工程开挖量等一系列工程问题展开了工程性研究,并向国家天文台FAST项目指挥筹备组提交了相关报告,肯定了大窝凼可作为FAST观测台址的可行性。

    “从1994年到现在,20多年过去了,我从中青年开始伴随FAST走到今天,经历了漫长的时间考验,也遇到种种困难。但是一想到能利用家乡的地利优势实现FAST工程,就感到无比欣慰!”对此,聂跃平感慨万千。

    FAST观测台址遇到的环境工程地质问题如何解决?

    创新勘察方法,地下河洪涝灾害、断裂破碎带、巨石混合体、松动岩体、球冠状边坡等问题被逐一破解

    我国西南岩溶地区地质环境复杂,如何解决FAST观测台址遇到的环境工程地质问题?记者采访了中国地质环境监测院总工程师殷跃平,他也是这次杰出科技成就奖授奖建议名单中唯一一位中科院系统外的贡献者。“地表像是一口直径达500米的大锅,地下却是非常复杂的岩溶灾害体。”殷跃平开门见山地告诉记者。

    FAST观测台址选定大窝凼场洼地后,地质问题成了FAST建设成败的关键。2006年4月,殷跃平初次受国家天文台邀请,参加了FAST观测台址建设可行性论证技术组的工作。因其丰富的岩溶工程地质经验,2008年8月,受国家天文台的聘请,兼任了观测台址建设的地质总工程师。

    殷跃平告诉记者,FAST观测台址建设面临的第一个难题,就是地下河洪涝灾害。这里地处贵州高原到广西丘陵平原地区的斜坡地带,串珠状的峰丛峰林洼地非常发育。表面上看,它是一个完整的洼地,实际上大窝凼洼地底部(即锅底)50多米深发育有贵州最大的地下河——大小井岩溶地下暗河。

    “当时中国地质调查局正在组织实施的西南地区岩溶地下河地质大调查项目提供了很好的基础资料,前期调查表明,这条地下暗河一直流到了广西境内。它通过漏斗和落水洞将大窝凼与地下河建立了水力联系,这意味着地下水动态变化非常大,在极端暴雨的情况下,地下河水将上涨数十米。同时,在建设期间,土石方工程也将会改变洼地产流和径流条件,从而导致洪涝灾害。”后来,针对这一问题,可行性方案提出了新型的螺旋形加放射状截排水措施,并沿洼地底部设立了1公里长的泄洪隧洞,从根本上消除了FAST场地的洪涝风险。

    第二个问题就是断裂破碎带的地质工程问题。贵州的岩溶地下河往往与断裂带有关,技术人员现场工程地质勘察发现,长达十多公里的董当断裂带自北向南穿过,将大窝凼洼地切割成了东西两半。由此,东西二侧半球冠状的洼地工程地质条件将出现差异性,即随时间的推移,望远镜可能存在变形差异,而且断裂破碎带的软弱性也将带来地质工程问题,影响望远镜发射板的锚固安装质量。“望远镜有2400多个三角形反射块,像鱼鳞片一样。用锚杆与下面的地层固定,如果有断裂破碎带,注浆质量会下降。锚杆施工后,如果断裂带溶蚀严重的话,注浆时漏浆量会很大,导致抗拔力出现大的差异,影响工程质量。”于是技术人员专门在现场对断裂带进行了大量的锚杆拉拔实验,获得了注浆参数、锚固长度、设计锚固力等一系列参数。“比如注浆中加一些早强剂,防止它漏失,让它固定住,不会出现新的变形。”

    第三个问题是洼地西南侧分布数百万立方米的大型溶塌崩塌堆积体,正好位于望远镜圈梁附近,开挖扰动后将带来滑坡问题。“这些堆积体在大小井地下河系演化过程中,由岩溶动力侵蚀形成,具有一定的稳定性。但是,被切脚临空后,稳定性将会降低。我们通过抗剪试验和室内模拟,发现这种溶塌崩塌堆积体和传统的滑坡堆积体是不一样的。我把它称为‘巨石混合堆积体’,它与下伏基岩界面形成了点摩擦,有一定的嵌固性,抗剪强度要高,可以按照代换补强的思路,采用小口径组合桩群加注浆的措施对前缘进行加固,这样就构成了一个由巨石混合体和桩群构成的棱体,形成了拱圈效应,对巨石混合体起到了支挡作用,确保了望远镜的安全。”殷跃平展开当时的设计剖面图,向记者解释道。

    第四个问题就是古地下河的卸荷松动岩体稳定问题。殷跃平介绍,在大窝凼洼地3点钟到5点钟一带,出露有一古地下河通道,洞口岩体破碎,形成了大范围的松动岩体。如果在FAST观测台址建设和运行过程中,不对这些松动岩体进行加固的话,将会形成崩塌滚石灾害直接摧毁望远镜。因此,技术人员在对这些松动岩体进行系统防护的同时,还重点对12处稳定性很差的危岩体进行了清除或整体加固,避免了崩塌滚石灾害的发生。

    第五个问题就是开挖边坡的稳定性评价和加固问题。FAST观测台址并不是严格的球型洼地,施工建设过程中需要切凸补凹,形成均匀性很差的球冠状边坡。而这种边坡具有越向底部,应力越集中的特点,采用传统的平面分析方法就不行了,因此,他们提出了基于仓储理论等的三维评价方法,并取得了很好的效果。

    FAST观测台址的工程地质勘察评价,也探索出了一套新方法。在此之前,我国对平缓场地和山地的勘察方法较为成熟,并形成了国家标准,但对大型、特大型岩溶洼地的工程地质勘察经验很少,相应的规范标准更是空白。为此,FAST观测台址的建设形成和改进了很多勘察方法,为今后实施同类工程积累了经验。

    殷跃平还追忆了与南仁东教授一起在FAST观测台址建设现场工作的日子。他说:“南教授不仅亲自组织深入论证地质解决方案,而且多次与我们到洼地陡坡查看危岩滑坡等。他可谓惜时如命,白天与我们一起进行野外查勘、解决问题,晚上匆匆忙忙吃完饭,又伏案熬夜。南教授告诉我,他担任国际天文台主席等学术职务,每天晚上要处理数百封电子邮件。他是仰望星空的前沿科学家,亦是惟精惟一的卓越工程师。”

    如何解决开挖建设过程中遇到的岩土工程技术难题?

    4个阶段岩土工程设计不断优化,自主创新多种技术,工程设计获得多项国家专利

    在FAST之前,世界上最大单口径射电望远镜是美国Arecibo望远镜。如今,FAST台址开挖系统岩土治理规模是Arecibo的5倍,总体建设规模是Arecibo的近3倍。FAST台址岩土工程复杂程度远高于Arecibo,是世界上利用大型岩溶洼地建设的最大工程。如此复杂而庞大的工程,其岩土工程设计至关重要。FAST工程以全新的设计思路,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。其中,贵州正业工程技术投资有限公司是FAST工程台址开挖系统的核心技术团队。

    FAST工程台址开挖系统现场设计工程师、贵州正业工程技术投资有限公司第一勘测设计院岩溶地基研究所所长吴斌告诉记者,由该公司完成的FAST工程台址开挖岩土工程设计被中国勘察设计协会评为2015年全国优秀工程勘察设计奖工程勘察一等奖。该设计还获得了国家知识产权局发明专利受理及授权4项、实用新型专利授权7项。技术成果应用于FAST工程,系统解决了大型岩溶洼地,薄壳岩溶岩体精细开挖建设过程中,遇到的各种复杂岩土工程技术难题,为项目的安全运行奠定了可靠的基础。

    据了解,FAST台址洼地内地形起伏大、坡度陡,大型岩堆、溶蚀峰林、大型溶沟、溶槽、溶蚀裂隙密布,各种岩溶不良现象发育集中,工程地质及水文地质条件极为复杂。台址开挖系统设计按照动态设计原则分为方案设计、优化设计、施工图设计及现场设计4个阶段,历时3年半。通过4个阶段岩土工程设计的不断优化,实现了最初方案开挖投资1.85亿元,优化到最终开挖投资0.97亿元的最佳开挖效果。设计中,技术人员使用了BIM技术,开挖中心选择技术,下拉索促动器基础坐标解析技术,岩土工程信息平面表达技术,馈源塔及圈梁支撑柱位置优化技术,排水、防冲刷技术,螺旋检修道路优选技术,大型构建拼装场地及安装工程临时施工场地建造技术,岩堆、危岩、边坡综合治理技术以及生态保护技术。这些技术的运用,达到了国际领先水平。其中,国家发明专利“一种岩溶洼地排水系统”技术,在历经4个水文年的考验后,证明其排水性能良好,台址区未发生任何水患问题;而开挖中心选择技术则实现了台址开挖量最小,地质灾害治理费用最低等综合优化目标。

    贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平向记者介绍,他们自主创新过程中形成的大量关键技术已经汇总并将出版专著。专著全面系统地反映了FAST工程台址开挖系统建设所遇到的各种技术问题的研究成果,是迄今为止国内外大型岩溶洼地综合利用岩土工程方面集学术研究与工程应用为一体的第一本专著。

    正是有了地质人前期复杂而周密的工作,才保证了FAST系统工程的成功选址以及安全建设和运行。FAST运行1年来,正在为我国暗物质本质、宇宙进化、太空生命起源和寻找地外文明等研究提供着重要支撑,贵州正业工程技术投资有限公司也在不断对工程进行回访记录,未来他们还将关注FAST地区环境信息综合监测。相信有了地质人的“保驾护航”,FAST将会更加安全而有效地运行,为人类探索外太空提供更多的线索。

     
    解译“中国天眼”的地质密码

    12月6日,由国土资源部中国地质调查局指导,中国地质调查局成都地质调查中心主办的“2016年国外矿产资源调查勘查技术培训班”在成都如期开班,中国地质调查局党组成员、中国地质科学院书记、副院长王小烈、国土资源部科技与国际合作司姜建军司长和中国地质调查局成都地质调查中心副主任孙清元出席开班仪式。王小烈和孙清元分别在开幕式上致辞。来自国内地勘单位和矿业企业161多家单位190名代表出席了开班仪式,并将参加为期4天的培训。中国地质调查局科技外事部境外地质处刘大文处长主持开班仪式。

    王小烈在致辞中指出,本次培训班是我局自2011年以来举办的第五届,目的是立足公益性定位,发挥我局技术优势,为企业提供技术培训服务,提高我国矿业企业和地勘队伍、参与当前“一带一路”共建倡议“走出去”实现产能合作的勘查技术能力和水平。

    培训班精选专家,由来自国土资源部、中国地质调查局、商务部研究院、五矿进出口商会、有色地质调查中心、中国地质大学、中国冶金地质总局等单位和部门的领导、专家授课;授课内容针对性强,培训内容涉及矿产资源“走出去”形势、矿产勘查程序、国际储量分级标准和计算方法、国外矿产勘查报告通用标准以及遥感、物探、化探和钻探等专业方法技术。除勘查技术之外,本次培训首次增加了企业社会责任、矿业投资风险评估等内容,以增进境外矿业投资时、应关注和考虑专业技术之外的、影响矿业项目投资成功率的其他重要因素。

    开班仪式之后,国土资源部科技与国际合作司姜建军司长做了“关于境外矿产资源勘查开发的思考”的精彩讲座。

     

     

     

    培训班学员认真听讲

    王小烈出席开班仪式
    王小烈出席第五届国外矿产资源调查勘查技术培训班开...
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