中国可燃冰勘查利器——海马号无人潜水器

新华社发

勘查团队在祁连山南缘钻探发现“可燃冰”。

冀 业摄（资料图片）

近日，俗称“可燃冰”的天然气水合物成功获批为中国第173个矿种。这虽然是业界和公众意料之中的事，但还是引起了广泛关注和热烈讨论，人们由此预见，可燃冰作为一种战略性绿色能源，在中国获得了相应的法律地位，必将在勘查和开发利用方面迎来新的发展机遇。

可燃冰被誉为“未来能源、洁净能源和21世纪能源”，这一方面在于其有能量密度极高、非常洁净等特质，另一方面在于其分布范围广、资源量巨大，可以为人类提供持久能源支持。对于环境资源压力巨大的中国来说，可燃冰更是承载着变革能源结构、实现绿色可持续发展的梦想。20多年来，中国科技工作者不懈努力、忘我奋斗，不仅系统提出了被实践证明正确的可燃冰成藏理论，而且形成了具有国际先进水平的可燃冰资源综合勘查高新技术体系，为可燃冰的开发和利用奠定了坚实基础。

中国储量家底知多少

在标准状况下，1立方米可燃冰可释放出164立方米天然气和0.8立方米的水，能量密度是天然气的2-5倍、是煤的10倍。这是人们对神奇的“冰火”津津乐道的主要原因之一。这样一种能量密度极高的物质，在地球上储量非常丰富。国土资源部天然气水合物重点实验室总工程师刘昌岭研究员介绍说，如果把全球可燃冰的储量折算为有机碳资源，其有机碳占总量的比例超过53%，而煤、石油、天然气三者有机碳之和仅占26.6%，也就是说，前者是后三者之和的约2倍。国际上广泛引用的可燃冰储量数据来自美国科学家科温沃登，他预测全球储量为21万亿吨油当量，与美国能源部2011年发布的数据大致相当。

具体到中国，可燃冰的储量如何呢？中国地质调查局副局长王昆给出了一个数字：约800亿吨油当量。他强调，这是根据天然气水合物资源类型及赋存状态，结合地质条件对中国海域可燃冰源量的初步预测量。冻土区是陆域可燃冰的可能成矿区，而中国是世界上第三冻土大国，冻土区总面积达215万平方公里，具备良好的可燃冰赋存条件和资源前景。据科学家初略估算，陆域可燃冰远景资源量至少有350亿吨油当量。王昆介绍，总体上看，中国可燃冰分布广、类型多、储量非常丰富。目前，已在南海发现两个超千亿立方米的矿藏，圈定11个成矿远景区、25个有利区块。

四个勘查阶段迎头赶上

与一些国家从上世纪70年代就投入可燃冰勘查研究相比，中国在可燃冰资源调查研究方面起步无疑是较晚的。据刘昌岭介绍，如果从1995年原地质矿产部设立可燃冰调研项目开始算起，不过20多年，而这20多年又可以分为四个阶段。

一是预研阶段。主要开展对国外调查研究情况的调研跟踪、文献整理等工作。这个阶段有两个标志性年份。1995年，“西太平洋水合物找矿前景与方法的调研”“中国海域水合物勘测研究调研”等项目设立，中国地质科学院矿产资源研究所和广州海洋地质调查局等机构参与其中，对水合物在世界各大洋中的形成、分布等方面进行了初步研究，明确指出了中国近海海域具有水合物成藏条件和资源远景。1998年，在国家“863”计划支持下，“海底水合物资源探查的关键技术”前沿性课题研究顺利启动。此外，中科院兰州冻土研究所开展了实验室合成天然气水合物研究，并通过书籍翻译将外国可燃冰领域研究进展系统介绍进来。

二是前期调查阶段。1999年，国土资源部启动了“西沙海槽区天然气水合物调查与评价”项目，首次在该区域发现了可燃冰存在的重要标志。在东沙群岛南部和台湾西南等海域，调查团队也发现了蕴藏可燃冰的证据和标志，并综合利用多种海底调查手段，包括海底取样和摄像等，对这些证据和标志进行了研究分析，初步确认了可燃冰的存在。

三是专项调查阶段。此阶段从2002年持续到2010年，参与调查的众多科研院所和大学与中石油、中石化等历时8年，实施了与可燃冰相关的4个专项，优选了南海的数个海域，开展了可燃冰调查与评价，并获得了可燃冰实物样品，取得了重大突破。与此同时，中国陆域可燃冰调查也在大力推进，初步结果显示，祁连山和漠河盆地等冻土地区具备较好可燃冰成矿条件和找矿前景。

四是“127”工程国家专项阶段。2011年，“127”工程天然气水合物专项设立，按照“海路并举，先易后难”的思路，加强对南海、东海等海域和陆域冻土区的调查研究，查明中国海陆可燃冰家底，并为进一步开展资源评价和开发做好准备。上述专项实施的目标之一是实施赶超战略，使中国可燃冰勘查等技术与国际先进国家同步，为商业开发打好基础。

推进理论和技术装备创新

四个阶段，22年努力，中国不仅摸清了可燃冰家底，而且实现了一系列勘查理论和勘查技术、装备的创新。实际上，注重创新的引领作用，把地质调查过程变成科技创新的过程，全面提升科技创新解决资源环境基础地质问题的能力，也是中国地质领域工作的指导思想。

中国地质调查局基础调查部副主任邱海峻指出，根据国际上的研究，可燃冰在全球主要分布有两类地区：一类是水深300米—3000米的海底，在海底以下0米—1500米的沉积物中产出；另一类是陆上冻土区。成功进行可燃冰勘查，光靠上述大体模糊的判断显然是不够的，必须摸索出适合中国海域和陆域地质特征的探测理论和方式。

刘昌岭指出，中国科学家根据可燃冰成矿原因，创新性提出“渗漏型可燃冰”概念，并将可燃冰划分为“扩散型”和“渗漏型”等几种，总结出各自的特点，指出它们在南海北部具有密切的成藏关系，具备形成的地质条件，并揭示出该地区形成了南北成带状的可燃冰富集规律。

工欲善其事，必先利其器。可燃冰勘查离不开先进的装备，而4500米级深海遥控潜水器海马号就是中国可燃冰勘查的一大利器。它历时6年研发而成，实现了一批关键技术突破，包括本体结构、浮力材料、液压动力和推进、作业机械手和工具、观通导航、控制软硬件、升沉补偿装置等，是中国迄今为止自主研发的下潜深度最大、国产化率最高的无人遥控潜水器系统。该潜水器研发成功后迅速转化为应用，在南海北部陆坡发现了海底活动性“冷泉”，实现了南海天然气水合物资源调查领域的突破性进展。

在可燃冰勘查过程中，中国科学家摸索出一套成熟的调查技术和特效探测技术。刘昌岭举例说，针对可燃冰赋存的相关地貌、沉积矿物等，勘查人员集成了一套可燃冰综合探测系统，综合“地质、地球物理、地球化学”等调查手段，该技术已成为服务海域可燃冰常规勘探的主打技术。

《 人民日报海外版 》（ 2017年11月25日 第 08 版）

新疆天山以北的准噶尔盆地东部延伸着一块广袤戈壁——卡拉麦里，这里以其独特的地理位置、大漠落日、雅丹地貌、荒漠草原构成一幅雄伟的西部画卷。

这里是我国唯一温带荒漠有蹄类野生动物集中分布区，是全球极度濒危物种——普氏野马的原生地、世界规模最大的野放栖息地和繁育地，也是我国现存蒙古野驴种群数量最大、分布最集中的地区，记录到的鹅喉羚种群占全球种群的1/4。这里还有盘羊、猞猁、赤狐、草原雕等珍稀濒危野生动物约260种，因此，卡拉麦里又有“观兽天堂”的美誉。

“踏青腿”的“荒漠活化石”——普氏野马

行驶在卡拉麦里南部戈壁，可以看到一群似马非马、似驴非驴的有蹄类动物。这是普氏野马。它们三五成群，或觅食或奔跑。普氏野马有6000万年进化史，比大熊猫的历史还悠久，是国家一级重点保护野生动物，是世界上原有300多种野马中唯一幸存下来的物种，被称为“荒漠活化石”。

目前，全世界有2000多匹普氏野马，我国有700多匹，其中新疆有512匹，近70%在卡拉麦里自然保护区。普氏野马体型似家马，但头部所占比例大，咀嚼肌非常发达，没有长长的额毛，鬃毛较短且直立，背部有一条黑色脊线，小腿下部呈黑色，俗称“踏青腿”，这是普氏野马最显著的特征。

1985年，我国启动“野马回乡”计划，让野马完成野化、回归自然。历经40年人工繁育，种群数量不断增加，放归后的野马仍然延续祖辈的优秀基因，重新绽放着生命的绚烂。

“双面性格”的“狂奔高手”——蒙古野驴

在卡拉麦里经常可以看到与普氏野马体型相似的有蹄类动物，比起野马它们头小、耳朵长，好动擅跑，无“踏青腿”，这就是与普氏野马亲缘关系很近的另一种马科动物——蒙古野驴。蒙古野驴是国家一级重点保护野生动物，分布区东起蒙古二连浩特沿中蒙边界狭长地域至新疆北部盆地。卡拉麦里现有全国80%以上的蒙古野驴，数量近4000匹。

蒙古野驴能够在短时间内达到60公里以上的速度，这种出色的奔跑能力，使它们在面对危险时能迅速逃脱。野驴视觉、听觉和嗅觉非常灵敏，生性胆小却又脾气十足，既是“胆小鬼”又是“大犟种”，具有典型的“双面性格”。卡拉麦里是蒙古野驴的天然“竞速场”，一条条纵横交错的“驴径”，见证了它们在沙漠、戈壁、低丘里恣意狂奔的盛况。

“荒漠精灵”和“换装高手”——鹅喉羚

在野马、野驴遍布的准东戈壁，还有一群动物被称为奔跑在荒漠里的“优羚”——鹅喉羚。因发情期雄羊喉部膨大，似公鹅头，故而得名。鹅喉羚尾巴比黄羊长，也称“长尾黄羊”。它们身形矫健、四肢细长、善于疾驰，是荒漠半荒漠地区指示物种，属于国家二级重点保护野生动物。目前，新疆拥有15-20万只鹅喉羚，其中卡拉麦里约有1万余只。

荒漠是鹅喉羚的“大舞台”。哪里有水就去哪里，往往以小群居的方式适应荒漠环境。它们自带一身保护色，并且会随着季节变化“换装”。一旦发现危险，就会竖起尾巴，亮出白色的臀部，快速逃跑，晃动的白色就是羊群独特的预警信号。

苍穹之下，鹅喉羚与普氏野马、蒙古野驴等野生动物一起，在卡拉麦里野生植物丰富的乐园里纵情驰骋，共同构筑成我国最典型的温带荒漠生态系统。

大自然的旷野生灵在这里繁衍生息，亿万年的时光变幻在这里留下精彩纷呈的印记。近年来，卡拉麦里有蹄类野生动物数量实现大幅增长，野生动物重要栖息地和种群数量不断恢复扩大，这得益于一代代保护区管理人员的辛勤付出，也离不开常年奋战在这里的广大地质、林草、气象、动植物等工作者的默默守护与支撑。

2022年，卡拉麦里国家公园创建申请正式获批，在不久的将来，这里即将成为新疆首个国家公园。如今的卡拉麦里，蓝天、白云、远山、戈壁、草原和万物生灵融为一体，正在书写一幅人与自然和谐共生的美好画卷！

●关键矿产之所以关键，是由于它们在高科技领域的广泛应用。随着社会进步和经济发展，各国对关键矿产的需求在不断增加，甚至可以说是急剧攀升。国际上，关键矿产并无统一、严格的定义，各国各机构一般根据经济重要性和供应风险等因素确定。

●各主要国家针对矿产资源，尤其是战略性新兴产业所需关键矿产纷纷制定并发布战略报告。西方主要经济体厘定的关键矿产清单具有高度耦合性、大多数关键矿产以共伴生矿产形式产出。

●从世界供需形势、我国矿产资源探明储量和资源禀赋特点入手，关键矿产可划分为主导型、技术和条件制约型、市场制约型和资源短缺型四类。

●我国应提升主导型关键矿产的国际话语权，加强短缺型关键矿产勘查，加大开采和冶炼技术研发，延伸产业链并研发高精尖高附加值新材料。

国外关键矿产清单对比

美国、欧盟、英国等主要国家和地区在全球经济贸易版图中占据主导地位，近年都相继发布了关键矿产战略或清单。

美国

美国着眼于国家发展对于矿产资源的需求，早在20世纪70年代中期，曾发布《国家安全研究备忘录设立的特别小组：关键进口材料》研究报告，其中就将铝土矿、铬和铂等矿产列为关键矿产。2008年，随着战略性新兴产业的快速发展，美国又开始了新一轮的关键矿产研究，美国能源部、美国国防研究所、美国国家研究理事会等机构都分别发布了关键矿产研究报告。

近年来，逆全球化趋势加剧，2017年，美国政府签署了《保障关键矿产安全可靠供应的联邦战略》行政令，强调保障美国关键矿产的稳定供给。2018年2月，美国内政部发布《关键矿产清单》（草案），列出了美国对外依存度高，且对美经济发展和国家安全至关重要的35种关键矿产。清单内容包括关键矿产品在美国的主要应用部门、最大生产国、最大供应国以及典型应用实例。2019年6月，美国商务部发布名为《确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略》的报告，从科技研发、保障供应链安全、国际贸易、地质调查、矿业政策和人力资源等方面，提出了保障关键矿产供应的61项具体措施。

近年来，美国不仅加大力度在本国，甚至全球开展稀土资源的找矿勘查，而且与澳大利亚联合成立稀土矿业公司，试图快速攻克稀土元素分离的科技问题，但这些行动仍然需要较长时间才能见到效果。

欧盟

鉴于关键矿产对于欧盟制造业的战略重要性，欧盟于2008年启动了《原材料倡议》，关键矿产清单制定就是该倡议的一项重要成果，目的在于保障欧盟关键矿产的安全、可持续、可获得的供应。到目前为止，欧盟关键矿产清单共更新了3版，关键矿产种类数量从2011年的14种一直增加到2017年的27种，清单内容更为详尽，包括欧盟关键矿产主要生产国及占比、欧盟主要进口国及占比、欧盟供应来源及占比、进口依存度及替代指数、生命周期结束回收率（指废旧金属回收量与欧盟需求量的比值）等。

欧盟主要从供应风险和经济重要性等两个维度确定其关键矿产种类，其关键矿产清单主要为欧盟在贸易、创新和工业等方面的战略和政策制定提供参考和依据，以加强欧盟工业的竞争力。欧盟关键矿产清单每3年更新一次，以反映出生产和市场的变化以及技术研发的进步。

英国

英国曾于2011年和2012年发布了风险矿产清单，2015年更新了清单，是目前英国最新的风险矿产清单，共41种矿产/矿产组。与美国和欧盟不同，英国的风险矿产清单仅从供应风险指数的单一维度评价。英国认为，由于一些矿产的储量和生产高度集中，这些矿产可能受到地缘政治、资源民族主义、矿工罢工、自然灾害和基础设施可用性等导致的供应中断，进而给国家经济和国防安全带来重要影响。值得指出的是，英国所列出的铜、铅、锌、金、铁、钼和铝等在国际上通常不属于关键矿产，仅英国在这些矿产的供给方面存在风险。

通过对美国、欧盟和英国等西方发达国家和地区关键矿产战略及其所列清单的初步分析，可以发现以下特点：

西方主要经济体关键矿产清单具有高度耦合性

虽然美国、欧盟、英国等国家和地区在进行矿产资源关键性评价时所采用的方法各不相同，但他们的结果却具有高度耦合性，对于某一国家较为关键的矿产，对于其他国家同样较为关键。这背后反映出发达经济体对新一轮工业革命中诞生的战略性新兴产业和高新技术产业的高度认同，而这些产业同样是我国未来崛起的重要支柱性产业。

美国、欧盟和英国的关键矿产清单具有较高的重合性，在50种关键矿产中有16种被3个国家和地区同时认定为关键矿产，占32%；有15种同时被两个国家或地区认定为关键矿产，占30%。

由36个市场经济国家组成的政府间国际经济组织——经济合作与发展组织的一份报告，研究了不同国家和地区之间关键矿产的关联度。从中可以看出，对于美国经济越重要的关键矿产，对于除美国之外的经合组织国家同样越重要，这里只有一个例外就是重晶石，对美国的经济重要性明显高于对其他经合组织国家的经济重要性，主要是由于重晶石大量应用于美国的石油工业。而对于欧盟经济越重要的关键矿产，对于经合组织国家同样越重要，由于相同的原因，重晶石是一个例外。

西方主要经济体关键矿产来源分析

梳理美国、欧盟、英国等国家关键矿产清单可以看出，其主要生产国和主要进口来源国有一半甚至一半以上都是我国。其中，美国35种关键矿产中，13种关键矿产的最大供应国是我国，占比达到了37%；我国还是19种关键矿产的最大生产国，占比超过50%。虽然从1993年以来，美国开始多元化矿产资源进口，但我国仍然是其矿产品进口的重要来源国。英国2015风险矿产清单显示，我国在其所列矿产的生产上占据主导地位，41种矿产中我国是23种矿产的全球最大生产国，占比超过50%。

在欧盟，从大多数关键矿产全球供应的角度来看，我国是最具影响力的国家。如：稀土元素、镁、钨、锑、镓和锗等21种关键矿产的最大来源国是我国，占比超过50%；其中，锑、镁、铋等矿产的我国进口份额超过80%。

大多数关键矿产以共伴生矿产的形式产出

西方主要经济体矿产清单显示，仅有个别关键矿产通常作为主要矿产品开采（包括铂族金属、锑、锂和钨矿等），其他关键矿产大多属于共生和伴生矿产，往往作为副产品开采回收。如：从铁矿开采中回收稀土元素、在锡矿开采中回收铟、从铜镍矿开采中回收钴、从铅锌矿开采和煤矿燃烧中回收锗、镉和铊。

从清单来看，每类矿产都是一类元素共伴生组合，最内核的主要矿产的外围是伴生矿产。例如：与锌矿伴生的主要有镉和铟（75%～100%）、锗（50%～75%）、银（25%～50%）、镓、锡、铜和金（0～25%）。

我国关键矿产类型分析

西方国家厘定的关键矿产与我国以往称呼的三稀矿产（稀有、稀土和稀散矿产）以及后来称呼的战略新兴矿产具有很大的耦合性。我国是关键矿产大国，除了个别矿产外大多数资源丰富，产量较大。从世界供需形势、我国矿产资源探明储量和资源禀赋特点入手，关键矿产可划分为主导型、技术和条件制约型、市场制约型和资源短缺型四类。

主导型

我国该类型矿产的储量和产量通常居于世界前三位，属于我国的优势矿产，能够满足国内需求，在国际上也处于主导优势，甚至一些矿产在一定程度上可以影响国际市场。这类主导型矿产主要有锗、铟、重稀土、轻稀土、钨、天然石墨、锑、镁、镓、钒、铋、重晶石、萤石、钪、钛、锶、砷、碲、汞、镉、氟、钡。据相关数据统计，2018年我国稀土储量4400万吨，占全球的36.7%，更为重要的是，我国拥有完整的产业链。稀土提炼需要经过开采、提纯和还原三个步骤，我国几乎掌握全部核心技术。设备方面，稀土资源相关生产线和大型设备的厂家基本都在我国，几乎全世界所有的稀土加工都是由我国完成。

技术和条件制约型

关键矿产在我国储量较大，但因技术和其他条件制约回收利用率较低，导致产量较小，主要有锂、锡、铷、铍、铌和锰。

我国盐湖卤水型锂资源丰富，这类型锂矿分别占我国锂资源储量和查明资源储量的89.8%和85.1%，但是普遍具有较高的镁锂比值，开采和提取难度大。

另外，我国硬岩锂（即伟晶岩型锂辉石矿）资源丰富，找矿潜力大，尤其近年在川西甲基卡一带和西昆仑大红柳滩探明多个超大型矿床。但由于这些矿产地处偏僻，交通困难，电力不足，近期难以大规模开采。

我国曾经是锡资源大国，但由于经济社会的快速发展，目前需要从国外进口30%。值得指出的是，在我国已探明锡资源中，约有100多万吨由于锡石超细粒度和赋存状态等问题，尚未回收利用，包括湖南省柿竹园矿床40万吨、内蒙古黄岗矿床46万吨和大顶17万吨。

我国已探明铷资源量巨大，但绝大多数是天河石型，提取和回收利用难。尽管在广东省河源地区新发现以云母为赋存矿物的大型铷矿，但品位低。

铍是我国长期依赖从美国进口的矿产。其实，我国并不缺少铍矿，仅在湖南省柿竹园和香花岭两个矿区拥有含铍矿物数十种，铍资源丰富，亟待厘定资源量，创新选矿和提取技术，保障有效开发利用。

此外，白云鄂博是全球第二大铌矿床，迄今尚未综合利用。我国锰矿相对丰富，尤其在贵州—湖南—重庆毗邻区探明近10万吨锰，但大规模开发难度不小。

市场制约型

该类型矿产在我国储量较大，但是由于较高的开发成本和市场需求极其有限，造成大量矿产资源难以开发利用。

市场制约型矿产主要包括铼、镓、钪、碲等稀散矿产资源。以铼为例，主要作为钼矿的副产品回收利用，国家公布的保有储量237吨。我国潜在铼资源量丰富，而我国目前每年消耗仅10吨左右。正是由于市场规模较小，绝大多数企业不回收铼，以至于造成巨大的资源浪费。

资源短缺型

该类型矿产在我国没有足够的资源储量，需要从国外进口，主要包括镍、钴、铂族元素和铬等矿产。

关于关键矿产管理的思考

关键矿产之所以关键，是由于它们在高科技领域的广泛应用。随着社会进步和经济发展，各国对关键矿产的需求在不断增加，甚至可以说是急剧攀升。鉴于目前国内外形势，提出以下思考：

强化宏观管理力度，提升主导型关键矿产的国际话语权

主导型关键矿产是中国的巨大财富，可以为中国科技和军事现代化提供关键材料，政府应当加强宏观管理力度，全面提升对此类矿产的治理能力。对于稀散金属等小矿种应该通过合理的国家储备和减免税收等政策，拉动企业有效回收资源。对外销售矿产品以及相关的不同类型衍生材料，国家应当建立统一标准和价格，防止国内企业相互压价，廉价销售，以此提高中国此类关键矿产的国际话语权。

加强短缺型关键矿产勘查，充分利用两种资源和两个市场

利用两种资源和两个市场是世界各国发展的必由之路。作为一个发展中大国，中国必须系统化常态化开展短缺型关键矿产资源潜力评价，发现和探明新资源。例如：在大兴安岭南段脉状银铅锌矿与锡矿为同一成矿系统，与南美玻利维亚锡矿带具有类似性，找矿潜力巨大，在该地区开展系统研究和勘查，有望发现一批锡矿资源，满足中国发展的需求。中国尚未发现富含钴的砂岩型铜矿，绝大多数铬、镍和钴矿都与基性—超基性岩浆作用有关。而在中国地质历史过程中，曾经历过不同时代的洋陆转换、大洋开裂、俯冲、岛弧拼贴和大陆碰撞等地质事件，发育有几十条不同时代的基性—超基性岩带，通过地质调查、系统研究和找矿勘查，查明资源潜力，有望发现和探明这些短缺型关键矿产。

加大开采和冶炼技术研发，提高资源利用率

中国矿产资源禀赋特点之一就是共伴生矿产多，选冶难度大，绝大多数关键矿产尤为突出。尽管中国的选冶技术在许多方面处于国际先进甚至领先地位，但仍然有很大提升空间。例如：上述难选冶锡矿和天河石中的铷，高镁锂比值盐湖锂资源。对于难选冶的固体矿产，首先必须深入开展矿物学研究，查明物质组分，了解赋存状态，为开发和选冶提供坚实的基础。针对一些难点问题，应当加强基础矿物学研究，破解难选冶资源的分离和选冶技术，充分利用已探明的资源，变废为宝。

延伸产业链，研发高精尖高附加值新材料

尽管中国大多数关键矿产丰富，并具有资源优势和初中级材料加工能力，但在高端材料和新型材料研发方面仍然薄弱。当前，中国正处于产业结构调整和转型时期，强化创新，研发核心技术，驱动快速发展是新时代的重要任务。鉴于此，应当充分开发关键矿产新性能，研发出应用于航空航天、军事、交通和通信等领域的新材料，推动中国战略性新兴产业快速发展。

（作者单位：中国地质调查局中国地质科学院资源所，中国地质调查局发展研究中心）

人们知道地球的自转周期并非标准的24小时整，而是每天都有着微弱的变化。更为奇妙的是，处于地球最中心的固态内核，有着和外部圈层不一样的自转周期，也就是地球内核的差速旋转现象。地球中心的地核的主要成分是铁合金，分为液态的外核和固态的内核两个主要圈层。外核的对流是地球磁场的来源，其施加在内核上的电磁力矩驱动了内核的差速旋转。同时在万有引力的作用下，固态且不均一的内核和地幔之间也有重力耦合效应，这将影响内核差速旋转的状态。然而无论是通过地球动力学的模拟还是地震学的观测，地球内核差速旋转的速度和模式的确定，都极具挑战性。这一问题的解决将对地球深部的动力学过程和地核地幔的耦合机制提供全新的约束，有助于我们理解地球深部圈层的运行机制。该研究成为深地科学的重点探索任务。

北京大学地球与空间科学学院宋晓东教授和特聘副研究员杨翼博士最新的研究结果揭示了地球内核近七十年来的差速旋转模式的变化。该研究利用在同一震源重复发生的天然地震追踪地球内核的旋转模式。重复地震的地震波在同一个台站接收到的记录通常具有相同的波形，然而当地震波采样到地球内核时，却会显示出不一样的波形和到时（例如图1），这是由于内核的旋转导致其内部的不均匀结构发生了横向移动，两次地震记录有着空间中的同样路径却采样到了不同的内核结构。通过分析长期的波形的变化模式，就可以推断出内核旋转的模式。令人惊讶的是，近十余年来，这种地震信号的时变现象在全球的地震波路径上统一消失了。经过更精确的分析得出了地球内核的差速旋转在2009年就接近停止并开始缓慢地反向。类似的反向旋转现象在上世纪70年代初期也有出现，意味着内核的旋转很可能存在周期为六七十年左右的震荡模式。

同时，在地磁场强度和地球日长（自转周期）变化的信号中，甚至在全球平均海平面和气温变化当中，也存在着同样的六七十年周期的信号，并且它们在相位上也存在着一定的对应关系。地磁场的变化意味着外核流体运动模式的变化，日长的变化代表着地幔和地壳旋转的角速度变化，而全球海平面和气温变化源自地表（和大气圈）的变化。由此可见地球的内核、外核、地幔和地表之间，由于电磁和重力等耦合效应，形成了一个周期为六七十年、从内核到浅表的耦合共振系统，这对于揭示地球作为一个系统的运行机制有重要意义（图2）。

该成果于2023年1月23日正式发表在《自然.地球科学》(Nature Geoscience)上，研究论文题为“Multidecadal variation of the Earth’s inner-core rotation”，同刊发表的研究简文题为“Rotation of the Earth's inner core changes over decades and has come to near-halt”。杨翼博士为两篇文章的第一作者，宋晓东是北大讲席教授为两篇文章的通讯作者。

该研究是中国地质科学院和北京大学地空学院共建的“自然资源部深地科学与探测技术实验室”（SinoProbe Laboratory）的成果，受到科技部“地球系统与全球变化”重点专项、自然科学基金地震联合基金和青年基金、以及博士后面上基金的资助。

“自然资源部深地科学与探测技术实验室”于2021年2月经自然资源部批复并正式挂牌，依托中国地质科学院建实。主要目标是联合我国有关部门研究力量，组织实施国家深地领域研究任务，推进国际合作，打造国家级深地领域研究平台。实验室聚焦深部结构探测、深部物质探测、深部资源探测和深部过程等前沿，搭建深地科学数据、探测技术与装备和实验测试支持等平台。实验室面向国际开放与合作，向全球招聘科学家，与国际组织和机构、大学合作研究。前期深部探测实验专项（SinoProbe-1，2008-2014)已奠定了扎实的基础，储备了技术装备和人才队伍，在国际上产生良好的反响。

北京大学地球与空间科学学院设有5个本科生专业（地质、地球化学、固体地球物理学、空间科学与技术、地理信息系统）。地球科学与空间科学既是一门基础科学，又是一门在现代国防和国民经济建设中有着广泛应用的科学。北大地质学及地球物理学均为我国同类专业中历史最悠久的学科，地空学院是我国地球科学科研和人才培养的重要基地，承担着为国家现代化建设输送高级专门人才的重任，对我国现代科学发展和国民经济建设发挥了重要作用。

浙江省金村新貌

近日，中国地质学会印发《关于开展2020年度地质文化村（镇）申报（第一批）工作的通知》,拉开了全国首批地质文化村（镇）评选工作的大幕。

根据《地质文化村（镇）建设工作指南（试行）》，现阶段将打造“地质﹢生态旅游”“地质﹢生态农业”“地质﹢自然教育”“地质﹢生态康养”“地质﹢创新创意”以及“地质﹢综合服务”6种地质文化村（镇）建设模式。那么，作为落实乡村振兴战略的具体举措，以及支撑服务脱贫攻坚的重要抓手，地质文化村（镇）在建设过程中，如何实现“地质﹢”落地？记者近日采访了中国地质调查局地质环境监测院地质遗迹调查专家董颖。

浙江省白雁坑村崩塌堆积地貌

1.将地质遗迹保护与美丽乡村建设结合起来，地质文化村的建设理念应运而生

地质文化村（镇）的建设，始于地质遗迹调查工作的开展。

据董颖介绍，由自然资源部中国地质调查局部署、中国地质调查局地质环境监测院牵头组织实施的《全国重要地质遗迹调查》项目，在全国发现了大量、珍贵的地质遗迹资源。这些地质遗迹，凝结了大自然亿万年的神奇造化，记载着丰富的地球历史信息，是重要的不可再生自然资源。随着地质遗迹保护和开发工作的推进，如何使分散分布、无法作为地质公园进行开发的、省级以下的地质遗迹点实现有效保护，逐步提上日程。

2013年，《全国重要地质遗迹调查》项目组在浙江省嵊州市通源乡白雁坑村发现了大面积分布的凝灰岩质巨石堆积体，为火山喷发和后期崩塌等地质作用形成的典型地质遗迹，周边还有骆驼峰、神仙洞、石笋岩、高山湿地等独特的地质遗迹景观。而且，白雁坑村还处于“全球重要农业文化遗产”——会稽山古香榧群的核心区。崩塌地貌、高山湿地、千年香榧林、万年巨石阵，在白雁坑村交汇融合，形成了“石中有榧、榧中有村”的独特景致。

何不将地质遗迹保护与美丽乡村建设结合起来？地质文化村的建设理念应运而生。

2013年，项目组与原浙江省国土资源厅和原绍兴市、嵊州市国土资源局等相关单位多次会商，共同研讨探索白雁坑地质文化村建设思路，并开展了通源乡地质文化特色村地质环境资源调查与评价、通源乡地质环境保障示范工程可行性研究等一系列工作。经过反复研讨，专家们探索性地把地质遗迹资源、特色农业资源、文化旅游资源等组合起来，将地质文化与乡村文化、地质故事与村庄故事、农业地质与农耕文化、环境地质与村民生活相互融合，最终形成了《嵊州市通源乡地质文化村建设方案》。2014年，在中国地质调查局、原浙江省国土资源厅和地质专家的指导下，白雁坑村开启了全国首个地质文化村的建设之路。

经过3年多的建设，一个集地质遗迹保护、特色农产品产销、文化与旅游资源开发于一体的地质文化村初步建成。在这里，地质调查成果直接转化为“四有四可”应用成果：依托丰富的地质遗迹资源，建设开放式科普展示区，做到“有物可看”；以种类丰富的特色农产品以及历史悠久、独特有趣的民风民俗为依托，精心打造高山农家特色菜及农特产品，做到“有品可尝”；用通俗易懂的语言介绍当地地质遗迹资源、特色农产品资源，编写科普读物，并收集整理200余篇描写白雁坑的诗文，做到“有文可读”；培养当地村民的地质文化兴趣，制作科普视频和宣传影片，扶植具有当地特色的曲艺表演，做到“有声可听”。

在地质文化村建设项目的推动下，嵊州市对白雁坑村及附近区域的道路交通、电力、污水处理等基础设施进行了提升，并实施了整村亮化工程，新建了停车场，硬化了村内道路，还对5000平方米土地进行了补植绿化，改造农房7000平方米，并打造了20家集星空露营、品质居住、文化休闲、健身康养、农事体验于一体的民宿。

整齐排列的农家小楼与古色古香的民俗住宅交相辉映，村内的石板路一直延伸到山脚的游客步道，沿途有讲述亿万年间地球故事的科普长廊。随着地质文化村的建设，白雁坑村这个原本不起眼的小山村渐渐成了周边的热门旅游目的地。仅地质文化村建成的头一年，该村就接待游客2万人次，全村增收1000万元。到2018年，该村农副产品增销2000万元以上，农户直接增收近800万元，人均收入达5万元以上。

江西省高多村的科普长廊

江西省高多村通天岩

2.地质文化村示范建设带动美丽乡村建设，村庄美了、农民富了

白雁坑村的变化也带动了周边村镇建设地质文化村的积极性。“我们与当地部门在白雁坑村进行调研时，附近村镇的领导带着介绍资料找到我们，让我们也帮他们规划建设地质文化村。”董颖说。

看到地质文化村建设为当地带来的经济、社会和环境效益，项目组决定将试点范围扩大。2017年，项目组根据调查成果在全国开展了地质文化村试点选点调研，最终确定浙江省仙居县金村、江西省兴国县高多村、陕西省宁强县落水洞村作为2018年地质文化村建设的示范村庄。

“之所以选择这3个村作为示范村，是因为它们在地质资源、地理位置、乡土人情等方面各具特色，也具有一定的代表性。”董颖详细介绍了3个村的建设情况。

浙江金村以丘陵山地为主，广泛分布中生代火山岩，发育有峰、嶂、一线天、拟形石等火山岩景观类型。金村北侧一个山坡分布了大量的崩塌巨石，其体量非常可观，重达千吨以上的巨石比比皆是；六都坑溪，是典型的V字形峡谷；村西山脚下自然出露的泉水长年不断，水质达到“偏硅酸类矿泉水”的标准。

江西省高多村拥有典型的丹霞地质遗迹。其中，高多村的通天岩，不仅出露大型斜层理等原生沉积构造，而且表面还发育棋盘状、龟背状、玫瑰状的后期风化裂隙。

陕西省落水洞村地处大巴山深处，被誉为“世界最美天坑”的禅家岩镇地洞河天坑群就坐落于此。地洞河天坑呈脚掌状，开口面积约18万平方米，最大深度340米，主要发育有天坑、地下河、洞穴、峡谷等地质遗迹，并分布多处瀑布群。

而这些，都是可以讲出“地质故事”的资源。

除此之外，这3个村还有着独具特色的农业资源和旅游资源。比如：金村有100多亩山地油菜花、古河故道、天然矿泉水、梯田等；高多村拥有富硒土地、湿地、河流、千年古樟树等特色资源；落水洞村人文气息浓厚，保留了较为完整的陕南羌族传统习俗。

通过地质文化村建设，将这些独特的“卖点”与地质遗迹资源融合起来，乡村便展现出别样的魅力。

比如，金村构建了以地质旅游景点、中小学生研学路线、地质专业科考路线和地质特色农产品为主题的地质文化体系。“村里建设了‘金村故事墙’，介绍金村的地质地貌格局和演化，讲述最早先民定居的历史，以及基于村民生活现状分析人类改造自然、利用自然的过程。”董颖介绍说。目前，金村已建成村庄科普研学文化区、果蔬园林采摘区（滑坡灾害防治区）、火山地质休闲健身游览区。

地质文化村建设，也带动了村庄整治和基础设施建设，令村容村貌发生了翻天覆地的变化。经过一年的打造和建设，金村这个曾经名不见经传的小山村，不仅成功列入“浙江省美丽宜居示范村建设工程”，2019年还被评为“华东最美油菜花村”。

3.打造“村新、景美、业盛、人和”的宜居宜业新农村，建设“特色版”美丽乡村

《乡村振兴战略规划（2018～2022年）》中的一个重要任务和要求就是“生态宜居”。在这样的要求下，利用、保护、培育乡村各类资源，紧密结合历史文化传承，建设、美化新型农村就是一种实现乡村振兴战略的有效途径。而以建设地质文化村（镇）的形式助力乡村振兴，让一方百姓靠山吃山、靠水吃水，通过优化布局，再认识乡村美、再体验乡土情，把有限的资源利用好、保护好，正是其中之意。

为此，2019年，自然资源部中国地质调查局将地质文化村（镇）建设列为重点工作之一，全面开启了地质文化村（镇）建设工作，并印发了《推进地质文化村（镇）建设总体工作方案》，明确在全国打造一批“空间开放、产业鲜明、生态宜居、文化丰富”的地质文化村（镇）。

为了科学、规范、有序推进全国地质文化村（镇）建设管理，中国地质调查局会同中国地质学会组织编写了《地质文化村（镇）建设工作指南（试行）》，并于今年5月发布执行。《指南》明确，地质文化村（镇）建设按照“地质为基、文化为魂、融合为要、惠民为本”的基本定位，打造“村新、景美、业盛、人和”的宜居宜业新农村、新乡镇。

其中，“地质为基”是指：地质资源是地质文化村（镇）建设的根基，地质演化史和人地和谐发展史是地质文化村（镇）建设的基础，地质特色是贯穿地质文化村（镇）建设过程的基调。“文化为魂”是以地质文化为主线，通过科普故事、文学创作、文艺表演等形式，把地质文化和乡村文化二者“串起来、用起来”，形成独具特色的地质文化。“融合为要”是实现地质知识与乡土文化深度融合，地质与旅游、文创、农业等产业融合，美丽乡村建设、宜居示范村建设、传统村落保护、精准脱贫等政策相融合；政府、企业、专业机构和村民等各类建设力量相融合。“惠民为本”是本着惠民富民的宗旨，改善村容村貌，实现环境优美；通过特色农副产品和文创产品销售、发展民宿、全域旅游等实现农民增收；让老百姓讲自己村上的地质故事，让村民实现物质上富裕、精神上富有。

今年，中国地质调查局将会同地方政府探索打造10处地质文化村（镇）示范样板。据董颖介绍，除浙江金村、江西高多村、陕西落水洞村外，福建省大田县杞溪村、福建省平潭县北港村、广西壮族自治区凤山县下牙村已于2019年进行了初步建设。目前，广东、山东、江苏、云南、河北、海南等地的多个村庄也已纳入地质文化村（镇）建设序列。这些村庄都有着相同的特点：地质资源、旅游资源丰富，地方政府的积极性高，基础设施建设齐全，生态环境优美……

在董颖看来，地质文化村（镇）就是美丽乡村的特色版。随着地质文化村（镇）的建设，更多望得见山、看得见水、记得住乡愁的美丽乡村画卷将在中华大地上徐徐铺开。

日前，自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所成功研制了火试金分离富集岩石矿物中贵金属元素金、铂、钯、钌、铑、铱的系列分析方法。该成果在《Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy》及《Analytical letters》等SCI杂志上发表，这标志着郑州综合利用所贵金属分析能力已达到国际领先水平。 

金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)、铑(Rh)和铱(Ir)属于贵金属元素，它们物理化学性质接近，是重要的地球化学和环境化学元素。然而，它们在自然界中丰度很低且分布不均匀，具有块金效应，准确测定其含量一直是分析化学中的难题。在国家重点研发计划(2016YFF0201604)，地质调查项目(DD20160339，DD20189263)，自然科学基金(21806149)等项目支持下，郑州综合利用所贵金属分析团队采用自制提纯的碱式碳酸铅和碳酸镍代替商品试剂氧化铅/氧化镍作为捕集剂，大幅度降低并稳定了试金流程中贵金属元素的空白值，避免了有毒有害试剂的使用，提高了分析方法的检出能力，建立了简便高效、环境友好的系列贵金属分析方法，并将实验方法成功应用于中国国家标准物质中的贵金属元素的测试，测定值与标准值一致。对岩石矿物中痕量、超痕量贵金属元素的准确分析具有重要指导意义。

《Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy》杂志创刊于1939年，是国际上光谱物理学研究领域顶级期刊，中科院SCI期刊大类分区-物理2区，IF=3.101。重点刊登原子发射光谱、原子吸收光谱、原子荧光光谱、质谱、能谱等光谱学诊断研究工作，在相关领域具有较大的影响力。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.sab.2019.105643；https://doi.org/10.1080/00032719.2019.1566348