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    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

    侯贺晟,男,39岁,博士,专业技术七级。专业方向:深地震反射剖面与深部结构

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    建立了贯穿东北以深地震反射剖面为骨干的岩石圈精细结构,揭示出东北盆岭地区深部动力学环境,为探讨陆内大型油气盆地形成机制提供了新的视野。过松科二井深地震反射剖面揭示了盆地基底受古大洋板块俯冲拼合遗迹,在松辽盆地深部及周缘发现疑似上古生界反射信息,为解决松辽盆地深部结构问题及深层油气勘探提供支撑。

    实现转化应用和有效服务情况:

    在局科外部、办公室等部门多次专题会议指导下,与项目业务骨干完成了《松科二井成果报告》,《松科二井成果简介》等报告、图册的编写,对松科二井的新闻报道及宣传起到积极作用。制作科普视频1部,获得中国地质学会“第二届优秀科普产品”称号。多次在重大国际会议上介绍东北地区深部结构探测最新研究成果。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    系统总结了松辽盆地及周缘深地震反射资料采集、处理与解释技术,为该区深部调查提供技术支撑。贯穿东北地区的深地震反射剖面,对提升东北地区岩石圈结构演化、深化对古生代以来的盆地演化具有重要意义。运用震磁联合调查解释技术,重点研究了四深1井、松科二井地壳精细结构,分析了上古生界分布态势,为该区深部油气地质工作提供科学依据。

    促进人才成长和团队建设情况:

    担任研究生导师,指导硕士2名,合作培养博士1名。作为二级项目负责人,注重人才建设和研究生培养。项目组团队年龄和学科结构合理,包括中科院院士2人、正高级职称25人、副高级22人,来自地科院、中国地质大学(北京)等院校36名研究生,参与了科二井相关课题研究。初步形成了地质与地球物理相结合,产学研紧密配合,多学科、多方法的深部探测调查团队。

    侯贺晟

    矿产勘查技术-地球物理技术论坛现场

    “杨文采院士是地球物理学家,中国大陆科学钻探主要参与者,中国地质科学院地质研究所研究员。2005年当选为中国科学院院士。杨文采在泛函分析的基础上建立了一个对各种勘探地球物理方法都适用的反演理论框架,改进了多种地震反演方法。以混沌理论、非线性地震反演方法,开拓了非线性地震反演的新方向,将该理论与方法应用于矿产勘查及建设工程基础调查,对大陆科学钻探主孔岩性构造进行了预测,后续的岩心钻探结果基本证实。”9月22日下午,当记者来到2016中国国际矿业大会矿产勘查技术-地球物理技术论坛现场,论坛主持人——中国地质调查局总工程师严光生对演讲嘉宾的介绍,把我们的思绪带到了地球深部的研究世界。在中国地质调查局首次设立的勘查技术论坛上,与会嘉宾围绕空中、地面、地下深部勘查技术等方面进行了充分的探讨。

    关于雅江地球科学的话题

    “在松潘-甘孜复理石盆地,三叠纪沉积主要是大陆边缘斜坡的浊积岩相矿床,这里有与浊积岩相矿床相似的泥岩和灰岩,位于被深水覆盖的大陆坡上的三叠纪浊流环境。雅江地区的复理石沉积包括一些结晶基地岩石穹窿,表现为出露的复理石盆地的根。2003年,一家石油公司在这里进行了勘探,发现了很多宝藏,比如初露的复理石盆地的根。在里面有各种各样的红色层级,慢慢渗透到表面上来,老旧的层级和新的层级重叠在一起。第一层级含有一些结晶的岩石,我们把它称作新鲜的盆地。矿体之上的复理石岩表面结构有的像海绵一样,有的像水晶一样透明。”杨院士通过PPT上面图像,给我们揭示了地层深部的一个个奥秘。

    “为什么锂出现在雅江复理石残留盆地中?锂怎样变成锂辉石矿?锂辉石矿怎样抬升接近地表,成为可开采的矿?”为了回答这些问题,杨文采为我们分析了雅江盆地的构造演化和锂辉石矿化的成因。

    “首先,我们利用三维密度成像方法对地壳结构进行分析,得到各层构造的密度分区图;用重力数据推断出雅江复理石盆地的动力学过程,将其划分为3个不同的阶段:第一个阶段在新生代之前,雅江地区的构造演化与松潘-甘孜地块是相同的。但是在新生代的时候,雅江地区的地壳结构发生了很大的变化,大洋板块往下,两个大地板块汇聚到一起,大海变得越来越小,很多层级在这个阶段形成了,所以松潘甘孜和钱塘江辐射到西边的古特提斯洋中。古特提斯洋的海水在俯冲过程中向下渗入地幔,锂的密度远远轻于海水中的钠和钾,难以在俯冲过程中向下渗入地幔。古特提斯洋的海水中的锂可以累积在海底,在俯冲过程中沉积在复理石盆地中,为后来锂辉石矿化提供了物质来源。在第二阶段,当海水一直流下来的时候,岩石变湿,温度开始变高,造成岩石圈部分发生了熔融,形成了地壳当中的岩浆房。因为地壳岩石的固结和重结晶变质,上面形成丰富的锂矿沉积,继续稳固并向下方蔓延。锂辉石矿在复理石盆地底部形成,受到冲蚀的地表物质填充了盆地,形成了巨厚的复理石沉积。上地壳流变得更加密集,形成三种不同的结构,下地壳流能够腐蚀其它地壳,在中地壳流变成物质向上挤出,使得中地壳增厚。在第三阶段,青藏高原的下地壳流东行到雅江复理石盆地,后造山热流上涌产生低粘度下地壳流,使复理石盆地得到抬升和冲蚀 ,雅江地区变成一个残留复理石盆地,锂辉石沉积在近地表出露。”

    “通过以上分析,我们得出结论。”杨文采介绍,当海洋中的盐水向下渗透,穿过俯冲带,富锂盐水在浮力影响下集聚在海底;之后在雅江复理石盆地底部,岩浆热液作用导致锂矿化,产生最初的锂辉石矿体;当地壳增厚上升,并风化和冲蚀之后,锂辉石沉积才能抬升到近地表,成为具有开发价值的能源资源;对围岩和矿体进行化学分析的测试,验证了锂矿成矿作用模型。复理石盆地在全世界广泛分布,它们其中的一些盆地已经抬升,锂辉石具有开发潜力。

    航空地球物理勘查技术快速发展

    “熊盛青是中国国土资源航空勘探遥感中心副主任、总工程师、博士生导师,长期从事航空地理遥控技术研究和科学管理工作,荣获国家省部级科技奖,出版多部专著。”主持人把下一位嘉宾请到了台上。

    “‘十二五’以来,能源和矿产资源更加呈现刚性需求,国家持续加强了战略性资源的地质调查与勘查工作,航空物探工作量保持在每年约50万公里~60万公里。通过推进‘空地一体化’战略,各地加大了对航空物探异常的查证,全国新发现了一批矿床和矿产地。”熊盛青教授介绍,国家“863”计划主题项目《航空地球物理勘查技术与装备》等的实施,促进了我国航空物探自主创新,形成了以自主研发仪器为主的现代化航空物探技术体系,尤其是航磁全轴梯度测量技术、航空重力测量技术和航空电磁测量技术得到快速发展。

    “在航空地理物理勘查技术方面,我国取得了多项进展。”熊盛青说,首先,航磁测量技术实现多参量测量,航磁全轴梯度勘查系统实现工程化应用;其次,研制成功航磁三分量测量系统样机,试验飞行取得了可靠的数据,为开展航磁矢量测量奠定了坚实基础;第三,研制集成无人机航磁测量系统,初步达到实用化;第四,航空重力勘查技术的理论和装备研发取得突破,研制出新型航空重力测量系统,填补了国内空白。新型航空重力仪广泛应用于陆海油气调查和勘查,在黄海、渤海、新疆、塔里木等陆海区域油气调查中得到广泛应用,获取了大量高精度航空重力数据。

    “在航空电磁测量技术方面,时间域测量技术发展迅速,开始工程化应用。”熊盛青介绍了系统的发展:直升机时间域航空电磁勘查系统目前已达到实用化,攻克了磁矩、噪声、深度等关键技术,用于金属矿产勘查和地下找水,在河南、内蒙古和黑龙江等地开展了矿产勘查、水文地质勘查应用,发现多处航空电磁异常,获取了高精度的电性参数信息。固定翼时间域航空电磁勘查系统试飞成功,并获取可靠数据,为实用化奠定基础。

    先进的技术要在实践中得到证实。在谈到航空地球物理勘查技术应用取得了哪些实现效果时,熊教授介绍:一是被广泛用于中国航空航天领域,2011年以来,在重点成矿区带和重要油气盆地开展了1∶5万高精度航空物探调查和综合地质研究,为找矿快速突破提供了丰富的异常信息、基础资料及综合研究成果,完成航空物探测量300万千米以上,覆盖面积100万平方千米以上;发现异常23000处,划分找矿预测区491处;查证航磁异常938处;发现铁、铜、铅、锌、铀等金属矿产地118处。二是空地一体化助推找矿突破。航空重力测量在新疆进行油气空间探测,提出塔里木盆地前寒武系发育“裂-坳沉积体系”烃源岩的新认识;优选5处重点油气预测区块,为区域油气调查评价与战略选区提供参考信息。三是编制出版了首套中国陆域航磁-地质构造-矿产预测系列图、全国航磁油气调查成果图,为深化全国大地构造研究、油气资源远景评价做出了贡献。基本摸清全国铁矿资源潜力,预测全国铁矿资源量约1935亿吨、已探明储量601亿吨、资源潜力约1334亿吨。

    “以满足国家需求为导向,以国际先进水平和增强生产能力为目标,以关键技术研究为突破口,以提高航空物探测量系统整体性能和测量精度为重点,在技术水平与调查能力等方面得到快速发展。”熊盛青向与会者介绍了航空地球物理探测技术的明确发展目标:提高探测分辨率、探测深度和探测效率,发展航磁矢量测量和全张量测量技术,自主研制勘查系统,全面实现航磁多参量测量;研制适用于资源勘查和环境监测的新型高能量分辨航空伽马能谱测量系统;大力发展航空重力和航空重力梯度测量技术,实现仪器和软件的国产化;开发大磁矩时间域航空电磁测量系统,探测深度达到800米~1200米,为深部找矿和环境调查提供新的技术手段等。

    彩虹无人机大幅度提高作业质量

    “石文研究员现任中国航天空气动力技术研究院无人机飞行器总体设计师,是这个领域里著名的专家,长期从事飞行机的总体和气动力设计实验阶段,技术经验丰富。作为总体和气动力技术负责人,牵头突破了多项关键技术,取得了很多丰硕成果。”严光生总工程师的介绍,把与会者带到了无人机的世界。

    “我们知道,航空物探既是一个长时间的枯燥工作,也是一个超低空飞行的危险工作。而无人机没有驾驶员,能够自主飞行,尤其是比较长航时的远程,它可以昼夜飞行,现在达到连续飞行50多个小时,未来几年可以中低空飞行100多个小时,过两年航程可以达到1万公里,一次出动作业时间大幅度增加,作业效率大幅度提高。”谈到无人机的发展,石文研究员信心满满。

    “近些年来,我们在无人机发展方面取得了显著成效:2013年,我们与中国地调局物化探所和航遥中心合作,将无人机用于航空物探,航磁和航放的技术改装和初期试验,2014年进行了改进,2015年进一步完善,实现无人机平台与航磁航放系统集成,解决了无人机航磁航放系统总体、气动、电磁兼容综合集成等方面的技术问题;在国内外首次实现搭载多参数航空物探载荷的中小型无人机航空物探综合站。”

    石文介绍,在关键应用方面,解决了超低空地形跟随技术;通过电子地图的加载与显示,解决了规划过程中航迹点添加、编辑、作业区域确定、航线间距等问题;对于一些要跨越的大高度山体障碍,通过提供友好的人机交互界面、航迹点编辑、辅助工具等,方便了任务航迹规划,增强了危险点自动提取与高度切换航迹点添加功能;突破低成本、超低空飞行远程测控技术,通过海事卫星、超短波电台等技术手段,成功实现大范围、超远距离的数据实时通信。

    先进的技术需要成果的验证,石文介绍,在黑龙江嫩江县多宝山整装勘查区,CH-3航空物探系统在大比例尺作业飞行中具有较大优势,数据采样密度较大,具备较强的实际作业能力。2015年,在新疆喀什地区开展了1∶2.5万航磁应用示范工作,设计工作量10000测线公里,实际完成工作量11651测线公里,超额完成了任务,测线分布均匀,保持比较好,满足了设计要求。

    “我们愿开放心态,与国内无人机同行及地质调查部门开展广泛合作,促进共同发展,以突破传统概念制约和提倡创新为主题,将航空物探需求和工业部门的技术潜能及发展相互结合,为无人机成为我国未来的主力航空物探装备之一做出应有的贡献。”石文表示。

    电磁探测技术须向三维进军

    “林品荣是中国地质科学院的高级教授,主要从事电磁技术探测研究,组织承担了国家重大的仪器设备和863的一些重点项目,对我国自主大深度、多功能电磁探测系统进行了研究并进行推广。”随着严光生总工程师的介绍,又把与会者带入了一个三维探测的世界。

    “我们知道,电磁探测技术以获取的参量多,探测深度大,在地质调查和深部探测研究中得到广泛应用,特别是在多金属矿产、地下水资源、油气资源和深部地质结构探测等方面发挥越来越大的作用。”

    林品荣教授首先介绍了国外这方面发展的情况:加拿大凤凰地球物理公司开发了以30KW为主的V8多功能电法系统,在我国的地质调查中应用效果较好,超过了200套;加拿大矿泰公司开发了大功率的激电与音频大地电磁测深相结合的全景三维分布式电磁法系统等。这些系统的人工源电磁法部分,受发射功率和探测深度的限制,主要适用于中浅部(2000米内)的资源勘查。目前国外正在向更大的大功率或级联式的大功率大深度全三维电磁探测方向研究发展。

    林品荣介绍,在国内,中国科学院地质与地球物理研究所开发了可控源音频大地电磁测深与大地电磁测深相结合的SEP系统。中南大学开发出超过100KW的广域电磁法系统。中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所在国家“863”重点项目支持下,开发出60KW的国产大功率多功能电磁法系统(DEM-V),实现了时间域激电、频率域激电、可控源音频大地电磁测深、音频大地电磁测深的测量,填补了国内空白,并取得了良好的应用效果。

    “总体来讲,国内开发的仪器大部分是样机,基本上是适用于一维二维探测。而地下地质体大多呈现二维三维的分布,所以说现有技术不能满足地下三维地质体的精细勘查。基于这种现状,我们提出研发大功率、大深度勘查的三维电磁探测技术,满足复杂条件下的二三维探查需要。”林品荣提出了三维电磁探测技术的研究目标。

    “矿产勘查技术-地球物理技术论坛”侧记

    大陆科学钻探工程(松科二井)完井暨学术研讨现场会现场。 (资料图片)

    7018米!5月26日,我国在松辽盆地实施的全球首个钻穿白垩纪陆相地层钻井——“松科二井”完井,一举成为亚洲国家实施的最深大陆科学钻井

    上天入地,人类对于未知世界的探索从未停止。近日完井的“松科二井”成功创造了深部钻探4项世界纪录,这意味着,我国“向地球深部进军”取得了又一重大进展。

    在地球深处打孔绝非易事

    为更加深入地了解地球内部结构,人类从20世纪60年代起,开始科学钻探,期间遇到了一系列世界难题

    凡尔纳著名的科幻小说《地心游记》,描绘了主人公在地心游历的神奇经历。但目前而言,要想更深入地了解地球内部结构,最直接有效的方式就是打一口科学钻探井,让人类的视线范围能够深入到地球内部。

    科学钻探始于20世纪60年代,分为大洋钻探和大陆钻探,已有许多国家在洋底和大陆打了近百口深浅不一的科学钻孔。根据钻孔的深度,可分为浅钻(小于2000米)、中深钻(2000米至5000米)、深钻(5000米至8000米)和超深钻(大于8000米)四级。

    最早进行大陆钻探的国家是前苏联,全世界最深的钻孔也在前苏联,是位于贝加尔湖的科拉超深钻孔。这个超深钻孔从1970年开钻,钻探了将近20年,在1989年到达距地壳12262米的深度,成为目前地球上最深的“地眼”。

    但是,由于科拉钻探的科学目标不明确,欧美科学家更喜欢举世闻名的德国KTB深层岩芯项目(1987至1994年)产生的数据。KTB是德国在德国中部进行的大陆科学钻探,重点研究大陆中、下地壳,工程历时近15年,最终孔深达到9101米。来自12个国家的400多位科学家在此执行了200多项地学研究项目。

    我国的“松科二井”于2014年4月开钻。中国地质调查局副局长李金发说,“我们最终打到了7018米,穿过了整个白垩纪地层。利用获得的岩心,我国科学家们在全球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”。

    要知道,这绝非易事。往地壳深处钻探,会遇到一系列世界难题。首先,在高温高压的地下环境下,能否确保钻机的配件和电子元件正常工作。其次,在高温高压条件下,井壁岩石容易破碎,会造成井壁垮塌、卡钻等井下事故。此外,地质学家要求自井深2865米至井底连续采取岩心用于研究,这需要保证取出的深部岩心完好无缺。所以,表面上看是打一口井,实际上却是在考验一个国家的经济实力、基础工业实力和整个科技的发展水平。

    “松科二井”现场副总指挥朱永宜表示,经过艰难攻关,“松科二井”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,创造了311毫米大口径连续取心最长、3种不同口径单回次取心最长4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;还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。

    恐龙时代的旅行

    在白垩纪,恐龙曾一度成为地球霸主。而实施“松科二井”的最主要目的,是要探究这一时期内重大地质事件、烃源岩的生成与古环境和古气候变化的奥秘

    作为地质历史中典型温室气候时期的代表,距今6500万年至1.45亿年的白垩纪是地质记录保存最为完整的时期。那个时候,恐龙曾一度成为地球的霸主。

    中国科学院院士、“松辽盆地大陆科学钻探工程”首席科学家王成善说,实施“松科二井”的最主要目的,就是要探究白垩纪时期内重大地质事件、烃源岩的生成与古环境和古气候变化的奥秘。所以,它被国际科学界称为恐龙时代的旅行。

    白垩纪既是恐龙的大繁殖时期,也是它们发生大灭绝的时期,要解开白垩纪的谜团,必须整合研究陆相沉积记录。作为世界上发育时间最长的陆相湖泊盆地,松辽盆地有着完整的演化历史——8000万年的历史,4000米厚的白垩纪连续沉积地层,这些集聚着历史痕迹的数字背后,是那个时代遗留给人们的馈赠。由于松辽盆地的地层中保存了最能反映全球或局部气候变化与环境的高分辨率沉积记录,因此,它成为开展白垩纪陆相沉积研究的理想对象。

    凭借“松科二井”获取的连续完整地质记录,我国首次重建了相对连续的白垩纪—古近纪界线附近的陆相气候记录。根据记录可以看出,由于大规模火山喷发导致剧烈的升温和二氧化碳浓度上升,造成了松辽盆地中的部分物种,包括恐龙的灭绝。在随后的短时间内,小行星的撞击使原本不稳定的生态系统发生崩溃。

    专家表示,“松科二井”通过首次实现对白垩纪最完整、最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,建立了白垩纪的重要地质历史档案,为研究白垩纪古气候演变提供了重要科学依据,证实了气候快速变化是导致恐龙灭绝的诱发因素,这对于研究和预测未来全球气候变化意义重大。

    探索油气资源接替潜力

    在松辽盆地深部凹陷带3350米以深地层中,地质学家证实了该地区深部存在有利的页岩气层系,这将为我国在该区域实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展,提供重要依据

    “松科二井”所在的松辽盆地是当今世界最大的典型陆相沉积盆地之一,也是我国最主要的含油气盆地,保存了白垩纪最完整、最连续的陆相地层。正是在这里,诞生了著名的大庆油田。目前,大庆油田开采的油气资源深度大约在3000米以内。

    而此次“松科二井”钻井深度达到7018米,在松辽盆地深部凹陷带3350米以深地层中,地质学家发现了页岩气气测异常43层,累计厚度102米;其中,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。由此,完整揭示了深部页岩气资源的潜力,证实了该地区深部存在有利的页岩气层系,将拓展我国深部能源勘查开发的新空间。

    专家表示,这将为我国在这一区域实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展,提供重要依据。

    同时,“松科二井”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米至7018米,科学家发现了温度150℃至240℃的高温干热岩体以及2层含高放射性元素的异常地层,其热流值为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。

    目前,人类对于干热岩的开发利用主要集中在发电领域——利用干热岩发电技术可大幅降低温室效应和酸雨对环境的影响,且不受季节与气候制约。据科学家们的保守估计,地壳中干热岩(通常指3千米至10千米深处)所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍,若能开采出2%,就相当于我国2010年全国一次性能耗总量(32.5亿吨标煤)的5300倍。

    同时,“松科二井”项目的推进,建立起我国地层对比的“金柱子”,创建了完整的松辽盆地陆相层标准剖面,为发展我国区域性和全球地层对比研究提供了重要的陆相“标尺”。同时,“松科二井”还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、后期伸展反转的陆地盆地演化新机制,为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论指导。

    人类对地球的探索永无止境。相信在科学家们的不懈努力和探索下,我们未来将会打通更多探秘地球深部的通道,了解更多的地球奥秘。

    经济日报:掘地七千米,“钻透”白垩纪

    侯增谦(右)在野外。

    侯增谦(后排右四)和团队成员、国际同行在野外考察。

    侯增谦在青藏高原。

    侯增谦带领团队一头扎进青藏高原,潜心研究20年,取得了重大突破,颠覆了国际流行的“碰撞难以成大矿”的传统认识,建立了青藏高原“大陆碰撞成矿理论”,回答了大陆碰撞如何成大矿的理论问题,“为青藏高原实现重大找矿突破提供了重要理论指导”。这项成果不仅获得了国家科技进步特等奖,而且在国际矿床学界产生了强烈反响。

    2017年11月28日,备受瞩目的两院院士增选结果揭晓,中国地质科学院地质研究所研究员侯增谦当选为中国科学院院士。

    侯增谦从事矿床学研究已有四十载,长期扎根于青藏高原,在大陆成矿理论、矿床成矿模型和勘查评价方法三方面取得系统性的创新成果,在国内外产生了重要影响。侯增谦的履历见证了他的成长历程:先后主持完成国际地学计划IGCP项目1项、国家973项目2项,“杰青”基金、重点基金、科技攻关等重要项目十余项,荣获国家科技进步奖特等奖1项、一等奖1项,部级一等奖4项,同时还获国土资源部首届杰出青年和领军人才、全国先进工作者、李四光地质科学奖等多项荣誉;主编国际英文期刊专辑4部,在Geology、EPSL、Economic Geology等国际地学主流刊物发表SCI论文167篇。此次当选中国科学院院士,既是同行专家对他科研成果的充分肯定,也是对他人生信条的高度认可。

    谨遵师训、严以修身,心系青年、兼容并包

    1978年夏天,17岁的侯增谦考入了河北地质学院。四年的时光,他从懵懂少年成长为优秀大学毕业生。随后,他带着对地球科学的热忱,考入了中国地质大学(北京),师从池际尚、莫宣学、邓晋福三位老师,继续攻读硕士和博士学位。三位导师对他的科研生涯影响至深,他们的科学精神和人生态度,成为指引侯增谦前行的灯塔。

    提起池际尚院士,侯增谦总是恭敬地称“池先生”:“池先生是那种又红又专的大科学家,她在美国拿的博士学位,新中国一成立就放弃国外的优越生活回国了。池先生人品高尚,业务精湛,造诣高深,对我影响极大”。而对于莫宣学院士和邓晋福教授,他有更多的机会随行左右,至今仍保持着与两位导师的紧密联系。“莫老师是一位襟怀坦荡、行事大器、和蔼可亲的学术大家,邓老师是一位思想深邃、知识渊博、治学严谨的著名教授,是他们教会了我如何做人、做事、做学问”。除了这三位恩师,还有一位老师对侯增谦的科研生涯有着极大的影响和帮助:“李廷栋先生虽不是我的导师,但对我影响很大。他是地科院的老院长,时刻心系地科院的发展和青年人才的成长”。侯增谦谈到,自己正是在李廷栋、陈毓川等老先生们的亲切关怀下成长起来的地科院一代新人。当他39岁第一次申请国家973项目的时候,正是李廷栋先生的不断鼓励和鼎力支持,才使他在强手云集的竞争中脱颖而出,从此以侯增谦为首的一批年轻人开始在青藏高原的广阔舞台上建功立业。

    先生们和蔼可亲、始终心系青年成才的高尚品德,对侯增谦的影响是深远的。自1999年招收第一位博士生以来,侯增谦招收的研究生已多达几十人。熟悉侯增谦的人知道,他对每位学生的成长都倾注了大量心血,和他一同出过野外的学生更是深有体会。白天带着学生一起野外踏勘,晚上回到营地后,他还会组织学生对当天的学习进行自由讨论,生怕学生忽略掉一些重要的地质现象,形成误解误判,耽误了成长。他尽管非常期待学生尽早成才,但并不鼓励学生为了写文章而做研究,他认为“一切研究工作都应该以解决问题为前提,你的研究如果不能创新,那就解决实际问题,不然就没有意义了”。

    作为地质研究所所长,侯增谦同样对所内年轻人倾注了大量心血和精力。生活上,看到刚留所年轻人收入低、租房困难,他跟所班子成员商量后,制定周转房政策,优先年轻人居住,解决了许多年轻人的现实困难,解除了他们的后顾之忧;工作上,他更是不断地给年轻人创造机会,鼓励年轻人积极进取、勇挑重担,同时要求他们脚踏实地、着眼长远;为了尽快提高所内年轻人的业务水平,他主持制定了地质所青年海外研修计划,为年轻人出国深造开辟“绿色通道”。支持青年才俊申请“杰青”基金和“优青”基金,侯增谦更是不遗余力。他多次组织试讲会,不厌其烦地帮助他们提炼科学问题、完善研究方案、提升成果水平。“年轻人是我们所的未来,只有年轻人真正成长起来了,我们所才有未来,我们行业才有未来”——这是侯增谦一直坚信并践行的理念。

    这一理念,也体现在侯增谦科研团队的建设中。作为地质所矿床学团队带头人,他秉承“学术自由、兼容并包”的团队建设思路,从不要求团队成员必须保持与他一致的学术观点,团队成员之间常因学术问题争得面红耳赤。因此,他的团队成员大都是直来直往的脾气。这种开放自由的学术氛围,成为团队不断前进的动力源泉。

    着眼大局、不计得失,志存高远、脚踏实地

    39岁成为国家973项目的首席科学家,对于一般人,这已是难以逾越的高度,但侯增谦并没有因此沾沾自喜、停滞不前,而是脚踏实地、低调前行。他相继主持了第二轮973项目、国家自然基金重点项目和重大国际合作项目,目前还在负责一个资金超亿元的国家重点研发计划深地资源项目,在学术探索的道路上没有一刻懈怠。这些项目的成功实施,不仅让他取得了大量的学术成果,同时也拥有了着眼大局的胸怀和眼界。

    973项目和重点研发计划项目,如同科技界的“大兵团作战”,参加人员和参加单位众多。作为首席科学家和项目负责人,不仅要有令人敬佩的学术水平,还需要有较强的组织协调能力,才能让项目高效有序地运转。良好的大局意识是做好组织协调的核心,有时要把个人和团队的利益放在大局之后。当年组织第一轮青藏高原973项目时,为了让这个极具科学意义的项目顺利启动,侯增谦与王二七研究员由竞争申请变成合作研究,最后共同承担了这一项目,从而建立了一支长期致力于青藏高原地球科学研究的科研大团队,走出来一批青藏高原地学研究的院士专家。又如他正在负责的国家重点研发计划深地资源项目,为了让更多单位参与进来,让更多的年轻人走向前台、承担重任,侯增谦放弃了做课题负责人的机会,仅在一个课题做普通参研人员。正是这种不计个人得失的大局意识,让他成功地组织了一个又一个大项目。涉及领域广,是大项目的另一个显著特征。如何把不同专业领域的成果有机集成起来,并不是一件容易的事。为此,侯增谦边组织项目实施边学习其他领域知识,不断更新知识结构,不断扩展知识储备,不断提升多学科交叉综合和集成创新能力。“如今,在做自己领域研究时,会自然而然地从其他领域寻找启发及证据,也算是组织大项目的意外收获吧”,侯增谦如是说。

    如何带领研究团队走上国际地学前沿,一直是侯增谦的不懈追求。与美国、加拿大及澳大利亚等矿业强国比,我国矿床学研究起步晚、基础弱,存在较大的差距,要实现从追赶到引领的跨越,谈何容易。这些年来,侯增谦带领团队,始终围绕国际前沿开拓进取,从最初的寂寂无名,如今已在国际地学界有了较大影响力。近五年,他和团队在Geology、EPSL、Economic Geology等国际权威地学期刊上连续发表了20多篇高水平文章,在国际矿床学界掀起了一股“中国旋风”。在国际经济地质学会(SEG)2017年度大会上,侯增谦团队三人获邀做专题召集人,一人受邀做主旨报告。这些成绩的取得,跟侯增谦拥有开放的国际视野是分不开的。他始终认为:“做研究不能关起门自己干,不能做井底之蛙,必须要与国际同行多合作交流,请进来,走出去,这样你的工作才有可能做到国际前沿”。他是这么说的,也是这么做的。由于工作繁忙,他本人无法长时间出国交流,就鼓励团队的年轻人多去国外见见世面。目前,他团队的大部分年轻人包括研究生都有长时间的出国研修经历,与美国、澳大利亚、加拿大等国家的诸多大学及研究所保持密切的合作关系。在走出去的同时,他还不忘把国际一流的矿床学家请进来,与团队成员一起做更密切的合作研究。国际著名的铅锌矿床学家David Leach教授,近年来每年都会来北京,与侯增谦团队开展3个月左右的合作研究。2011年,他联合David Leach、Jeremy Richards和Richard Goldfarb三位国际著名矿床学家申请的“东特提斯碰撞成矿作用”IGCP项目获得国际地科联资助,在国际上掀起了特提斯成矿作用的研究热潮。

    思维敏捷、学风严谨,立足创新、厚积薄发

    对于侯增谦为何能取得如今的科研成就,他的团队成员是这样评价的:“侯老师做科研有三个最让人佩服的地方,一是科研敏锐性强,二是学风严谨,三是立足国家需求注重原创性研究。”这也是与侯增谦有过合作研究的同行专家的共识。

    与侯增谦讨论过科学问题的人,都会对他敏锐的洞察力产生深刻印象。他总是一语切中问题要害,并能从大家的讨论中总结、提炼出真正的科学问题。有人说这是一种天赋,侯增谦自己却认为:多读国外参考文献,多到野外实地观察,多倾心思考思辨,就会拥有这种能力。听过侯增谦学术报告的人,还会产生另一个印象:内容大气。他的报告常常涉及变质岩、火成岩、构造、地球物理、矿床学等多个学科,而且能把多个学科看似纷乱无章的信息有条不紊地讲成一个让人“脑洞大开”的故事。一位地球物理学家在听过他的项目汇报后说:“我一直在想,地球物理获得的那些认识,到底是怎么通过地质现象反映出来的,听了你的报告,我获得了很大启发。”

    对于学风的严谨性,和侯增谦一起写过文章的同事和学生更有发言权。每一块样品、每一个数据,侯增谦都要求真实准确,以保证科研结果的真实性和准确性。对于论文也是如此,不要说文章的逻辑与论证,甚至图件中每一条线的粗细、长短都不能有丝毫的差错。正是这种严谨的学风,使侯增谦面对冗杂的事务,还能够沉下心去做研究,不浮不躁,有条不紊。

    洞察敏锐、学风严谨和求实创新的科学品质,铸就了侯增谦在成矿学上的不凡成就。早在上世纪80年代,侯增谦跟随莫宣学院士进入素有中国“百慕大三角”之称的西南三江地区,在研究义敦岛弧古代海底热液成矿作用取得重要进展的同时,他清醒地意识到,要真正揭开海底热水成矿之谜,必须遵照“将今论古”原则,开展“古今对比”研究。为此,他抓住在日本做博士后的机会,对日本黑矿进行了实地考察,对冲绳海槽现代海底黑烟囱和热水成矿进行了观察研究。2001年,侯增谦在国际矿床学权威杂志《Economic Geology》上发表了专题研究论文,2002年在地质出版社出版《古代与现代海底热水成矿作用》专著,大幅度提升了我国海底热水成矿领域的研究水平,在矿床界产生了重要影响。

    从日本回国后,侯增谦将研究目光从古今海底投向了青藏高原。这次研究方向的转移调整,缘于侯增谦对另一重大科学问题的洞察和着迷。大洋板块俯冲产生大规模成矿作用已是地质界的共识,而大陆碰撞能否产生大规模的成矿作用? 这不仅是一个悬而未决的重大理论问题,也是一个亟待解决的找矿战略问题。在前人研究基础上,经过广泛阅读和深入思考,侯增谦敏锐地将研究突破口锁定在青藏高原——全球最典型的碰撞造山带和研究碰撞成矿的天然实验室。随后,他带领团队一头扎进青藏高原,潜心研究20年,取得了重大突破,颠覆了国际流行的“碰撞难以成大矿”的传统认识,建立了青藏高原“大陆碰撞成矿理论”,回答了大陆碰撞如何成大矿的理论问题,被同行专家评价为“系统阐明了大陆碰撞带成矿系统的发育机制”,“为青藏高原实现重大找矿突破提供了重要理论指导”。这项成果不仅作为核心理论成果之一,获得了国家科技进步特等奖,而且在国际一流矿床学杂志发表,在矿床学界产生了强烈反响。国际著名矿床学家R. Kerrich院士在国际地科联官方杂志《Episodes》上撰文,高度评价这项成果是“喜马拉雅大陆碰撞成矿的开拓性的集成创新成果,具有广泛影响和深度创新”,“将造山成矿的传统观点提升到了一个全新的理论高度,必将推动成矿学的未来发展”。

    将自己的基础研究和国家需求结合起来,实现自己的人生价值,是池际尚院士那一代科学家的一个共同特点,侯增谦将其总结为“池际尚精神”。正是在这种精神感召下,侯增谦从学习岩石学步入地球科学大门,到多年潜心研究成矿理论和资源勘查,不变的是基础研究服务国家需求的理想和追求。他常常说:我们的科研成果要对找矿勘查工作起到指导作用,这是我们科研工作的意义所在。正是因为他对科研实用性的坚持,他的学术成果不但有成矿理论的重要突破,还实现了指导找矿的重大突破。早在1998年,侯增谦带领团队多次赴藏东玉龙和西藏冈底斯等地开展实地考察,敏锐地发现大陆碰撞造山带是斑岩铜矿形成的另一重要环境,随即对碰撞环境斑岩铜矿形成机制开展了系统研究,建立了碰撞型斑岩铜矿新模型,完善了斑岩铜矿成矿理论。理论研究与勘查评价相结合,侯增谦率先系统论证了青藏高原冈底斯带具有巨大的成矿潜力,于2001年在《中国地质》上撰文提出冈底斯带有望成为“西藏第二条斑岩铜矿带”,引起了国家相关部门的高度重视。中国地质调查局以此为主要理论依据,部署实施了大规模的矿产勘查;西藏地勘局据此调整战略方向,将勘查重点转向斑岩铜矿。随着理论深化,他又带领团队建立了勘查模型和评价方法,为冈底斯带大型—超大型铜矿的重大突破提供了有力支撑。2008年,他又率先提出青藏高原东北缘发育一条上千公里的巨型铅锌矿化带,并构建了褶皱逆冲系铅锌成矿新模型。针对青海多才玛找矿困局,他按照“褶皱逆冲系成矿”新思路,带领团队开展矿区构造—岩相填图和物探测量,提出“逆冲推覆构造控矿+音频大地电磁测深定位”找矿方法和具体钻探建议,指导青海矿勘五院发现了厚大富矿体,控制铅锌资源量达到620万吨,一跃成为超大型矿床。

    情系高原、心怀国土,踌躇满志、整装待发

    自第一次踏入西藏,侯增谦已经扎根青藏高原研究20余年了。在西藏出野外的艰苦,只有去过西藏的人才能真正体会。每次去西藏,除了要适应高海拔带来的不适,还要留下力气爬山。为了适应高原工作环境,一般人到西藏出野外,都会先在海拔相对低一些的拉萨住两三天调整一下,而这两三天对侯增谦来说太过奢侈,他经常是中午到3700米的拉萨,下午就到了5000多米的野外。偶尔在拉萨停留一晚上,也是第二天就迅速开展工作。“我没有那个时间”,侯增谦说。他从2000年开始担任矿产资源所主持工作的副所长,2005年又担任地质研究所所长,每一天的时间都要用在刀刃上。遇上高原反应,他都默默忍受着,争分夺秒地开展工作,几年下来,对身体损伤较大,特别是记忆力下滑得厉害。

    在青藏高原最可怕的不是高原反应,而是感冒,严重的感冒甚至会要人命。有一次在沱沱河出野外时,侯增谦患上了感冒,幸好经常在野外工作的地质队员们非常有经验,给了他好几种感冒药,满满的一大把,一次性吃下去,也亏得他身体底子好,头天猛药一下,第二天感冒症状就好多了,同事们劝他休息,他说时间紧,不能耽搁,坚持跑完野外工作。尽管如此,侯增谦对青藏高原的眷恋并没有丝毫减弱,而是愈加强烈。如今,他即使再忙,也要每年去青藏高原出次野外。高原是他的福地,是他学术成长的地方,他对高原的感情已经融进了血液。

    侯增谦担任地质研究所所长也有十余年了。从地质所走出的中科院院士就有17位之多。管理好这样的研究所,本身就是个挑战。他常说:“地质所是一个有着辉煌历史的大所,作为地质所所长,既要深谋远虑,也要身先士卒,还要责任担当,必须常怀谦卑之心,公平公正办事,脚踏实地工作。”十年来,地质所创新能力不断增强,创新成果不断涌现,大批人才脱颖而出,国际影响力不断攀升。除了一批耀眼的科技创新成果外,这十年还出了3位院士、2位杰青和一批国家级人才工程入选者。更令人高兴的是,地质所已经凝聚和储备了一批非常优秀的青年才俊,为未来发展夯实了基础。

    提及如何平衡所务及科研工作时,侯增谦不无感慨地说:“做了所长后,我其实就变成了一个业余科学家,绝大部分时间都用在所务管理上了,只有晚上、周末和节假日才是我的科研时间,只是这些年对家人亏欠太多,放假的时候也没能好好陪他们。”侯增谦对能用来做研究的时间分秒必争,甚至有次住院期间都在阅读文献,他的夫人对前去探望的同事说:“刚到医院他就拿出这么一沓文献,一点儿都没有病人该有的样子,倒好像专门过来读书的。”

    谈及向地球深部进军,侯增谦踌躇满志。他说,作为地质科技工作者,自己有义不容辞的责任。同时,对我国矿床学发展,他也特别关注,并不断强调:“与西方矿业大国相比,我们尽管在某些研究领域处于领先,但整体上还有较大差距,未来我们的矿床学研究一定不能仅满足于在国际主流期刊上多发表几篇文章,我们一定要做大文章,发挥集群效应,把更多原创性成果展现给世界,在国际矿床领域发出我们自己的声音。”

    世界屋脊的眷恋

     

     

     

     

    武警黄金二支队日前邀请数十位国内地质行业知名专家集中研讨了内蒙古索伦山区矿调的技术难题。

     

    索伦山紧邻中蒙边境,位于著名的中亚增生造山带中段。索伦山构造带向西为天山-北山造山带,向东属兴蒙造山带,南临华北克拉通,所处大地构造位置十分关键。该地区地质构造出露较好,是古亚洲洋索伦缝合带的典型地段。

     

    为了提高部队遂行区矿调任务能力,深化部队调整转型发展,该支队以索伦山区域地质矿产调查这一典型项目为依托,通过聘请专家授课辅导、野外实地教学、室内研讨交流等形式,集中解决了地勘任务中遇到的疑难问题,为项目任务圆满完成和报告顺利提交奠定了基础。会议期间,专家教授结合最新研究成果,重点讲授了区域大地构造背景分析、沉积建造与大洋板块地层野外调查内容,交流了造山带填图中遇到的问题,提出了具体的解决办法。

     

    据悉,该支队在索伦山开展区调工作已有3年,地质填图取得较大进展。目前正在进行地质、测量、物探、化探、遥感、岩矿等多个学科的技术攻关,预计年内提交首个1∶5万区域地质矿产调查项目成果。下一步黄金部队有望将索伦山地区作为培训造山带填图的示范基地。图为与会专家在会场及野外进行研讨和实地调研。

    齐聚索伦山 集智破难题