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

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

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

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

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

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

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

    面对地下水超采,我们应该怎么办呢?

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

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

    水土保持与边坡防护

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

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

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

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

    (作者单位:中国地调局水环所)

    超采地下水给我们带来了什么

    地调局航空物探遥感中心近期完成了“大范围高陡斜坡活动性InSAR监测”数据的外业核查,对四川省岷江与小金川流域的20余处InSAR集成处理所发现的典型高陡斜坡,从坡体边界、活动范围和变形强度上予以实地查证。

    该工作是四川茂县大型滑坡灾后大范围隐患排查的延续,是在利用InSAR技术提取山区坡体形变信息,识别典型活动坡体的基础上进行的。在此之前,大规模的InSAR监测采用Sentinel-1卫星SAR数据,综合InSAR时序分析技术与基于GACOS的大气校正方法提取山区坡体形变信息,完成了包含四川阿坝、绵阳、德阳和甘肃陇南在内的4万平方公里范围调查,识别出岷江流域的典型活动坡体50余处。

    本次实地勘查的20余处坡体主要集中在汶川县、茂县、理县与小金县等地,整体滑移以及局部滑移幅度明显,海拔普遍达到3000-3500米,垂直距离达1500-2500米,河谷地带村镇密集,坡顶活动区多为零散分布的自然村,一些大型坡体上作物种植密集,为古滑坡和泥石流冲沟形成。实地调查发现了坡体上建筑物拉裂破坏、盘山道路剪切破坏和狭窄河谷地带桥梁挤压破坏等现象。

    调查表明,通过InSAR技术可有效提取植被稀少地区,村庄、道路和裸露岩体分布条件下高陡边坡的变形信息,用于滑坡灾害的早期识别与活动状态表征。大范围InSAR数据整体处理突破了以往针对单体滑坡监测范围有限的瓶颈,可实现数万平方公里内不同边坡活动状态的有效识别,用于指导地方开展实地监测与群防群策,为大型滑坡体的预警与防治提供技术支撑。

    理县杂谷脑河沿岸典型滑坡分布

    理县杂谷脑河沿岸典型滑坡分布

    小金县波萝村坡体下移引发谷底拱桥挤压破坏

    小金县波萝村坡体下移引发谷底拱桥挤压破坏

    航空物探遥感中心完成四川茂县周边地区大型滑坡InSA...

    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

    近日,中国地质调查局海口海洋地质调查中心(以下简称“海口中心”)生态修复综合调查团队在爱斯维尔期刊《Heliyon》上发表研究成果。该成果揭示了海南岛昌化江流域土壤侵蚀强度及时空分布特征,预测了未来水土流失发展趋势,为昌化江流域实施环境管理和水土保持工作提供了科学依据,同时促进了热带-亚热带地区和其他强降水地区土壤侵蚀的研究。 

    研究区域概览图

    昌化江流域位于海南岛西北部,是海南岛第二大河流。流域内地貌复杂多样,以山地丘陵为主,平原细小而分散,地形起伏变化明显,总体呈“东南高西北低”的倾斜趋势,从海拔30m的西北平原到海拔1654m的东南山区,形成了地形起伏较大的地理环境。此外,流域平均年降水量为1353.7毫米,其中90%以上的降水集中在夏季。

    总的来说,昌化江流域具有更复杂的地貌特征(山地、丘陵和平原)、更集中的降水分布模式和更多样化的土地利用类型,这些地理和气象因素对土壤侵蚀过程有显著影响。此外,昌化江流域各市县具有不同的社会发展背景,水土保持政策和水土保持管理措施参差不齐,同时由于城市建设的不合理扩张和土地的不科学利用,流域的土壤保持能力下降,进而引发了水土流失及一系列相关的生态问题。因此,开展昌化江流域土壤侵蚀研究,不仅有助于研究华南地区水土流失的空间分布特征,还可以根据不同地理特征的属性,进一步深入分析水土流失灾害的形成机制和导致灾害发生的主要因素。

    研究结果表明,在空间维度上,土壤侵蚀较严重的区域主要分布在昌化江流域上游南部和东北地区、中游西南地区和下游北部地区。其中,位于昌化江流域上游东南部的五指山市,水土流失面积最大,水土流失程度最严重。在时间维度上,昌化江流域侵蚀总面积呈逐年减少趋势,2021—2022年减少幅度大于2020—2021年。

    2020 年至 2022 年海南省昌化江流域的水土流失等级

    另外,在基于土地利用类型、坡度和土壤类型建立特征模型的基础上,通过叠加分析发现:一是轻度水土流失主要集中在林区,林地具有较好的水土保持能力;二是轻度、中度和强度侵蚀主要发生在耕地和坡度为0–5°的区域;三是建筑用地区域和坡度为8°-15°的区域更容易受到强烈侵蚀,尽管它们覆盖的面积较小;四是当坡度大于15°时,与林区的重叠范围较大,坡度不再是导致水土流失的主要因素。由此可见,林地显著减轻了水土流失的影响,应继续采取退耕还林、退牧还草的政策。同时,应特别关注施工区和坡度为8°–15°的区域,采取科学的水土保持措施和生态修复措施,降低水土流失强度,全面保护昌化江流域生态环境。此研究结果为增强土壤保持水土能力、提高不同土壤的抗侵蚀性提供了理论依据和数据支撑;作为一种有效的水土流失监测方法,也较大程度提高了昌化江流域的水土保持工作效率。

    该研究由海口中心生态修复综合调查团队李习文等人合作完成,得到中国地质调查项目(海南岛昌化江流域生态修复支撑调查:DD20220956)的资助。

     
    海口中心在热带流域土壤侵蚀评价及发展趋势研究方面...

    近日,中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所贵金属分析团队铂族元素新分析方法论文《锑试金富集-190Os同位素稀释剂内标法结合经验系数激光剥蚀电感耦合等离子体质谱分析地球化学样品中超痕量铂族元素》(Isotopic spike 190Os as internal standard and empirical coefficient LA-ICP-MS combined with Sb fire assay for the determination of ultra-trace platinum group elements in geochemical samples)在国际顶级期刊《Talanta》发表,该成果标志着郑州综合利用所铂族元素分析技术达到国际一流水平。

    铂族元素(铂、钯、钌、铑、锇、铱)作为重要的地球化学和环境化学元素,以其独特的物理化学性能应用于众多现代科技领域。然而,铂族元素在自然界中丰度低且分布不均匀,具有块金效应,其含量的准确测定是分析化学界的难题。

    该新分析方法大幅度降低火试金流程中铂族元素的空白值,创造性地提出在锑试金配方中定量加入190Os同位素稀释剂作为内标元素,通过锑试金使地球化学样品中铂族元素与同位素稀释剂中190Os充分交换平衡从而制备成基体完全匹配的锑片。应用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)直接测定了锑片中的195Pt、105Pd、101Ru、103Rh、193Ir、189Os和190Os的质谱强度并结合独特新颖的校正方法从而定量地分析了地球化学样品中的铂族元素,为铂族元素战略性矿产找矿和地球系统科学研究提供了技术支撑。

    该研究成果在国家自然科学基金(22106148)、地质调查项目(DD20243355)等项目的支持下完成。

    9.30.1

    郑州综合利用所铂族元素分析研究成果在国际顶级期刊...

    10月15日,2024中国国际矿业大会在天津开幕。会上,自然资源部对外发布《中国矿产资源报告(2024)》(以下简称《报告》)。《报告》显示,截至2023年底,全国已发现173种矿产,去年新发现矿产地124处。

    《报告》着重介绍了2023年以来中国在地质矿产调查评价、矿产资源勘查开发、矿山生态修复、绿色矿山建设等方面的新进展,矿产资源政策法规新变化、矿产资源管理等方面的新举措,科技创新等方面的新动态,以及“一带一路”国际地质矿产合作的新成果。

    《中国矿产资源报告(2024)》 。新京报记者 张建林 摄

    截至去年底,我国金矿储量增长2.4%

    数据显示,在我国已发现的173种矿产中,能源矿产有13种,金属矿产有59种,非金属矿产有95种,水气矿产有6种。2023年,我国油气勘查在塔里木、准噶尔、渤海湾等大型含油气盆地的新层系、新类型和新区带获得重大突破,非油气矿产勘查中,煤、铜、金、锂、磷等取得重大进展。

    在能源矿产方面,截至2023年底,中国煤炭储量较2022年底增长5.6%,石油、天然气剩余探明技术可采储量分别增长1.2%和2.6%。

    在金属矿产方面,截至2023年底,中国铁矿储量较2022年底增长4.1%,钒矿储量增长40.2%,铅矿储量增长13.8%,锌矿储量增长30.1%,铝土矿储量增长4.7%,锡矿储量增长16.9%,钼矿储量增长32.3%,锑矿储量增长24.1%,金矿储量增长2.4%。

    在非金属矿产方面,截至2023年底,中国菱镁矿储量较2022年底增长2.2%,萤石储量增长24.4%,钾盐储量增长15.3%,钠盐储量增长8.7%,重晶石储量增长12.4%,高岭土储量增长4.0%,晶质石墨储量增长23.9%。

    此外,《报告》提到,全国新发现矿产地124处,其中,大型44处、中型52处、小型28处。新发现矿产地数量排名前5位的矿产分别是建筑用灰岩(16处)、石墨(10处)、水泥用灰岩(9处)、建筑用花岗岩(7处)、普通萤石(6处)。

    我国矿产地质勘查投资实现三连增

    2023年,中国地质勘查投资1138.20亿元,较上年增长12.7%。其中,油气地质勘查投资937.48亿元,增长13.8% ;非油气地质勘查投资200.72 亿元,增长7.7%,连续第三年实现正增长。

    非油气矿产勘查中以煤炭(19.72 亿元)、金矿(14.04 亿元)、铜矿(8.71 亿元)、铅锌矿(8.63 亿元)、铁矿(5.52 亿元)为主。与2022年相比,投入增长的矿产主要有镍矿、铅锌矿、铜矿、钼矿、金矿、铁矿等,投入减少的矿产主要有石墨、磷矿等。

    《报告》指出,省级地质勘查基金投入38.74 亿元,其中矿产勘查投入25.95亿元。实施矿产勘查项目563个,投入资金较多的是金矿、铜矿、煤炭、铁矿和地热。

    在采矿业固定资产投资中,除黑色金属矿采选业固定资产投资减少以外,其他皆有较大幅度增加。其中,煤炭开采和洗选业比上年增长12.1%,石油与天然气开采业增长15.2%,黑色金属矿采选业下降6.8%,有色金属矿采选业大幅增长42.7%,非金属矿采选业增长16.2%。

    2023年,我国基础地质调查工作程度也进一步得到提高,重要矿产资源调查评价取得新进展。例如,1:5万区域地质调查工作程度提高到46.1%,1:5万矿产地质调查圈定找矿靶区96处,完成全国地下水资源年度评价和储存变化量调查,持续推进海域基础地质调查、矿产资源调查以及大洋地质调查等工作。

    去年能源矿产产量创历史新高

    在能源安全稳定供应能力上,2023年一次能源生产总量为48.3亿吨标准煤,比上年增长4.2%。能源生产结构中,煤炭占 66.6%,石油占6.2%,天然气占6.0%,水电、核电、风电、光电等非化石能源占21.2%。能源消费总量为57.2亿吨标准煤,增长5.7%,能源自给率为84.4%。

    值得注意的是,我国能源消费结构持续优化,2013年至2023 年,我国煤炭消费占一次能源消费总量中的比重从67.4%下降至55.3%,清洁能源占比从10.2%提高到17.9%;矿产资源节约集约与综合利用稳步推进。

    此外,能源矿产产量创历史新高。2023年,煤炭产量为47.1亿吨,比上年增长3.4%,消费量增长5.6%。原油产量2.09亿吨,增长2.1%,连续5年保持正增长,消费量增长9.1%。天然气产量2324.3亿立方米,增长5.6%,连续7年增产超100亿立方米,消费量增长7.2%。

    《报告》也提到,矿产资源法律法规与管理制度得到进一步完善。十四届全国人大常委会第十次会议对《矿产资源法(修订草案)》二审稿进行了审议。自然资源部完善了绿色矿山建设工作机制,建立常态化的矿产资源开发利用水平调查评估制度;规范矿业权人勘查开采活动事中事后监管;进一步明确相关法律责任,营造公平竞争的市场环境。

    同时,矿产资源领域也产出了一批重要成果。我国积极推动国家重点研发计划等国家科技计划项目实施,区域成矿找矿理论及关键技术装备研发不断取得新突破,新发布实施了地质矿产领域国家标准10项、行业标准59项。

    新京报:去年我国新发现矿产地124处

    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

    4月30日,河北省劳动模范、先进工作者和先进集体表彰大会在石家庄召开,中国地质科学院水文地质环境地质研究所马峰同志荣获“河北省先进工作者”荣誉称号。

    马峰同志现任水环所地热研究室副主任、自然资源部地热干热岩勘查工程技术研究中心副主任,2021年获自然资源部科技领军人才,是国家重点研发计划项目首席科学家。他长期致力于地热资源勘查评价与开发相关技术研究与攻关,针对深部碳酸盐岩热储实现了增产改造,成功实现目标热储产能大幅度提高。牵头编制了“雄安新区地热资源预可行性勘查评价技术要求”,支撑了雄安新区地热开发利用规划制定和矿权出让。他于2021年获自然资源部科技领军人才,国家重点研发计划项目首席科学家。

    马峰始终坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指引,心怀“国之大者”,践行使命担当,以坚持不懈的姿态前行,以敢于创新的精神发展,用心用情用力书写了地热地质工作精彩答卷。

     
    水环所马峰荣获河北省先进工作者荣誉称号

    党的十九大提出的“全面实施绩效管理”,是对政府治理理念和方式的重大改革,为全面贯彻落实改革精神,自然资源部中国地质调查局将以积极适应财政一级预算单位的管理要求,全面推进预算绩效管理,提高财政资源配置效率和使用效益,提升地质调查服务供给质量。

    一、实施预算绩效管理是我国财政体制改革的大趋势

    预算绩效管理实质是预算管理的深化,它将绩效管理理念嵌入传统的预算管理,以预算支出结果为导向,注重支出的效率和责任,通过实施绩效目标管理、绩效运行监控、绩效评价实施、绩效结果应用等管理活动,提高财政预算支出效率和效益。

    (一)市场经济国家实践证明,实施绩效管理是提高财政资金使用效果的有效方式。

    如何高效率使用财政资金,不断提高社会公众对财政支出的满意度,是一个世界性的课题。20世纪70年代以后,英国、美国、澳大利亚等国开始实施绩效预算改革。经不断改进和完善,目前世界上有50多个国家建立了绩效预算管理框架,世界银行和亚洲发展银行等国际组织在发展援助领域也已开展绩效评价工作。通过这一途径,在公共资金使用效率和公共服务水平方面取得显著成效,大幅度提高了社会公众对政府的满意度。主要启示如下:(1)实施预算绩效管理是提高财政资金使用效率的有效方式;(2)政府的支持和有效的法律保障,建立有利的制度环境至关重要;(3)预算绩效管理是一个全流程的管理体系,以绩效目标为核心,以过程监管重点,以绩效评价结果的应用为保障,从而保证了管理体系有效运行;(4)绩效评价指标要简单、实用。

    (二)绩效管理是我国公共财政改革方向,相关法律规定日趋完善。

    财政部分别于2004年、2009年和2011年下发了关于绩效评价的文件,对部门预算和项目预算两个方面的绩效评价工作制定了具体规定,并推行了试点。2014年,全国人大颁布修订后的新《预算法》中明确提出对财政支出实行绩效问责的要求,为我国预算体制由传统预算向绩效预算转型奠定了坚实的基础。2015年以来财政部围绕“建立预算绩效管理机制”陆续印发文件,财政支出的绩效管理有了制度的硬约束。今年9月印发的《中共中央国务院关于全面实施绩效管理的意见》(以下简称《意见》),要求加快建成全方位、全过程、全覆盖的预算绩效管理体系,绩效管理范围将逐步覆盖到各级预算单位和所有财政资金,绩效评价重点将由项目支出拓展到部门整体支出和政策、制度、管理等方面。

    经过十多年推行和试点,绩效管理和评价进入政策应用阶段,操作越来越规范,地位越来越重要,取得了阶段性成效:(1)全过程预算绩效管理模式初步建立,中央部门绩效理念逐步增强,使绩效评价工作得以快速推进;(2)中央财政已经初步构建起以项目支出为主的一般公共预算绩效管理体系,为全面实施预算绩效管理奠定了良好基础;(3)绩效评价范围明显扩大,中央财政推动重点评价和全面自评“点面”结合,绩效评价资金规模超过1万亿元;(4)预算透明度明显增强,绩效目标、绩效自评和重点绩效评价结果的公开得到全国人大、审计部门高度认可,社会公众反响较好,政府公信力得到较大提升。

    (三)地质调查绩效管理工作取得积极进展。

    1.地质调查管理中以绩效管理为核心的理念已初步形成。经过多年的绩效管理改革试点,财政部力推绩效评价,使地质调查产品作为财政支出的公共产品,需要强调产品的绩效,这一认识逐步形成。2014年以来,中国地质调查局推出地质调查项目管理新理念和新标准,树立重实效的成果评价新理念,改变过去单纯或主要以发表SCI论文等评价成果的观念,发挥成果评价“牛鼻子”的作用,引导地质调查为经济社会发展做出更大贡献。建立了以“五问”为核心的成果评价新标准,使地质调查项目要突出“绩效”的理念进一步强化。

    2.实行目标责任制,与预算绩效管理的要求一致。中国地质调查局坚持“五问”成果新标准,开展了地质调查改革的整体设计。项目管理和单位管理中实行目标责任制,建立激励约束机制。这些举措,与绩效管理的目的是一致的,为全面实施预算绩效管理奠定了坚实的基础。

    3.开展绩效管理试点,项目绩效管理体系框架基本形成。中国地质调查局作为绩效管理的试点单位,按照财政部有关文件要求在绩效管理方面进行了积极探索,取得积极进展。一是初步研究提出了地质调查项目绩效目标指标框架,结合地质调查工作特点,把“五问”具体化为可操作的效益指标,形成《地质调查项目绩效指标体系》和《地质调查项目绩效评价指南》,为地质调查项目绩效管理提供了评价方法、指标和标准。二是在项目管理制度中对绩效评价做了要求,并开展了绩效目标申报和绩效评价培训,使绩效管理进入了实际操作。三是开展了项目绩效评价试点,发现了绩效评价的薄弱环节与存在问题,为进一步完善绩效管理奠定了基础。

    二、全面实施地质调查预算绩效管理面临新机遇

     

    (一)国家高度重视预算绩效管理。

    党的十九大报告提出“建立全面规范透明、标准科学、约束有力的预算制度,全面实施绩效管理”。作为我国未来改革和发展的纲领性文件,标志着“全面实施绩效管理”已经上升为新时代中国特色社会主义思想、新方略、新举措,为财政管理改革和创新也指明了方向。

    2018年9月25日正式公布的《关于全面实施预算绩效管理的意见》,这一顶层设计围绕“全面”和“绩效”两个关键点,旨在破解当前预算绩效管理存在的突出问题,以全面实施预算绩效管理为关键点和突破口,推动财政资金聚力增效,提高公共服务供给质量,增强政府公信力和执行力。

    (二)中国地质调查局升级为中央一级预算单位为全面开展绩效管理提供了契机。

    根据《财政部关于明确中国地质调查局等单位为一级预算单位的通知》,中国地质调查局升级为中央一级预算单位。一级预算单位是预算管理的独立单元,在财政部有独立的账户,能够相对独立地提供产品和服务,因此也是财政支出绩效考核的独立单元。一级预算单位在预算资金安排上有更大的空间,这为地质事业改革发展和中国地质调查局建设创造了新的机遇和保障。同时,中国地质调查局对地质调查预算绩效负有更大责任。

    中国地质调查局升级为一级预算单位,机遇挑战并存。不仅是预算级次和财务管理权责的变化,而且还涉及体制机制、业务管理、队伍发展等很多方面,是一次重大改革。要开展顶层设计,统筹考虑业务与预算一体化管理等问题,开展全面绩效管理正是解决这些问题的有效途径。因此,升级为中央一级预算单位为全面开展绩效管理提供了契机。

    (三)实施地质调查预算绩效管理有良好基础。

    理念基础。经过多年的绩效管理改革试点,地质调查项目管理中以绩效管理为核心的理念已初步形成。“五问”标准的提出,使地质调查项目要突出“绩效”的理念进一步强化。

    制度和技术基础。在目标责任制和地质调查绩效目标申报和绩效考核方面,出台了系列办法和文件,形成地质调查项目绩效评价指标体系和地质调查项目绩效评价指南等,为全面实施地质调查绩效管理提供了制度基础和评价方法、指标和标准等技术基础。

    管理实践(试点)基础。绩效管理相关制度已进入实际操作。在项目立项、项目年度考核与结题评审验收中,都有绩效目标和绩效指标的考核。绩效目标指标体系,绩效评价指标体系都投入应用。《地质调查项目绩效评价指标体系框架》和《地质调查项目绩效评价指南》为开展项目绩效目标申报和项目绩效评价抽查提供给了规范和技术支持,这些活动,对全面实施绩效管理提供了实践基础。

    综上所述,推行地质调查全面绩效管理是对国家政策和中央一级预算单位要求的回应,最终目的是促进地质调查工作的高质量发展,更好地服务于经济社会发展和自然资源管理工作。因此,中国地质调查局需要顺势而为,以适应一级预算单位管理要求为契机,全面实施绩效管理。

    三、难点和问题分析

    (一)难点

    (1)地质调查工作的产出难表达。主要原因有二:一是由于地质调查工作是获取地质信息,其产品具有信息产品的特点。信息产品一般由信息的形式(载体)和信息反映的内容(实质)两部分构成,形式(载体)包括成果报告、地质图件、专著或文章等;内容(实质)包括能源资源靶区、数据及其反映的现象和规律、理论和技术方法、标准和决策建议等,真正有价值的是信息的内容。在产出表达中,形式和内容不加区分地混用,导致地质调查的产出表达混乱。二是实物工作量具有投入和产品双重性。一方面,提交用户使用的不是实物工作量,因此不能算作产品;另一方面,实物工作量需要按照规范要求完成,它上面包含了很多重要的信息,它的数量和质量必须符合规范要求,对地质调查产品形成起重要作用,因此在绩效考核中,把他作为产出指标进行考核是非常必要的。

    (2)地质调查效益难表达、难量化。也就是在一个工作周期结束后,很难确定地质调查工作取得的直接效益,尤其无法定量测算。地质调查具有基础性、公益性和效益后续性特点。它是通过地质填图、地质科研等手段获取地球地质信息,认识和掌握地质规律,为矿产勘查、工程建设和保护人居环境提供支撑服务的基础性、公益性工作。它的产品是在后续产业发挥作用,因此,它的效益(经济效益、社会效益等)也是在后续产业中得到体现,本身的效益难直接评价。

    (二)存在的问题

    (1)预算绩效管理的理念滞后。目前,还存在有“重分配轻管理、重支出轻绩效”的错误意识,未牢固树立“花钱必问效,无效必问责”的绩效意识,认为预算绩效管理可有可无,存在应付心理。

    (2)项目的绩效目标和指标填写不规范。由于前述两个难点,导致项目负责人在填报绩效目标申报表时,经常存在三个方面的主要问题:一是项目的绩效目标没有很好地分解到绩效指标。绩效目标泛泛,难落实到具体指标;二是产出指标填写混乱,既有形式(载体),也有内容;三是效益指标往往根据自己的理解填报,五花八门,难量化,难考核。

    (3)运行机制欠缺。《意见》要求要建立“全方位、全过程、全覆盖”的预算绩效管理体系。这个体系是由制度体系、组织体系和评价方法技术体系构成的以实现预算绩效目标为核心的有机运行机制。目前,地质调查管理存在的主要问题是预算、业务管理等没有形成以绩效目标为核心的一体化有机运行机制。

    四、对策建议

    (一)开展顶层设计,建立地质调查预算绩效管理体系。

    开展顶层设计,以绩效管理为核心,建立“全方位、全过程、全覆盖”的地质调查预算绩效管理体系。一是深化改革组织机构,必须有局领导牵头,相关部室参加。建议纳入“关于落实一级预算单位管理要求优化提升地质调查管理能力工作方案”一并推进。二是推动全面实施预算绩效管理格局、管理链条和管理体系三个维度工作:构建地质调查“项目-部门和单位-政策”全方位预算绩效管理格局;建立“绩效目标、绩效运行、绩效评价、结果应用”等全过程绩效管理链条,构建事前、事中、事后绩效管理闭环系统;完善“所有财政资金”全覆盖预算绩效管理体系。三是健全完善制度体系,包括项目、单位和政策绩效管理办法等。

    (二)健全完善全面预算绩效管理机制。

    健全完善系统化、标准化、模块化的地质调查项目绩效评价指标体系(见下表),把预算管理、业务管理、目标责任制等过程管理和结果管理纳入到指标体系中,建立起以绩效目标为核心的绩效管理新机制。

    绩效评价是绩效管理的关键环节。(下表)是根据财政部文件中提供的项目绩效评价指标体系的框架的简化形式,其中一、二、三级指标是规定好的,四级指标可根据不同部门特点具体建立。通过这个指标体系,既可利用各管理环节的成果,又可使各环节的管理统一到绩效管理中,从而建立起以绩效目标为核心的绩效管理新机制。其实质是以绩效目标为核心,将预算管理、技术管理等紧密结合,形成一个有机的绩效管理体系。既可提高管理效率,又可提升管理效果。

    (三)深化研究,修订完善绩效评价方法和标准体系。

    目前,中国地质调查局初步形成了地质调查绩效指标框架和评价指南,但与新形势和新要求还存在很大差距,需要结合新形势和新要求深化研究项目绩效评价方法、指标和标准体系,构建单位预算绩效评价方法、指标和标准体系,并结合实际应用,不断更新完善。

    鉴于目前项目负责人还存在不熟悉项目绩效目标申报指标体系和绩效评价指标体系,填报不规范等问题,要加大培训宣传力度,尽快推广绩效目标申报和评价技术。

    (作者单位:自然资源部中国地质调查局发展研究中心)

    全面实施地质调查绩效管理的若干思考

    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

    今天上午,我国最新一艘海洋科考船——“海洋地质十号”综合调查船在广东东莞顺利下水,标志着我国海洋综合科考进入新的阶段。

    “海洋地质十号”船是我国自主设计建造的高精度多功能综合地质调查船。船长76米,宽15米,吃水5.2米,排水量3400吨,最大航速15节,航行能力为8000海里,可在无限航区作业。船上配备了我国首套自主研制的举升式海洋钻探系统。预计在今年年底,“海洋地质十号”将和“海洋地质八号”、“海洋地质九号”调查船一起入列、投入使用。

    ​中国地质调查局广州海洋局装备管理处副处长 柯胜边:由于海洋地质十号配备了较强的钻探功能,弥补了我们海洋地质调查方面钻探能力不足的短板,所以今后将有大量的钻探任务去完成,以提高我们调查的精度。

    “海洋地质十号”船和以往的科考船最大的不同,在于它是以地质钻探为主的综合调查船。那么船上到底有哪些先进设备呢?央视记者在“海洋地质十号”下水之前对它进行了探访,一起来看一下。

    央视记者 田琪永:我现在就在“海洋地质十号”的作业甲板上,目前这些设备都已经安装到位了,工作人员正在把脚手架和一些辅助性的设备进行拆除,为下水做准备。

    “海洋地质十号”船一共搭载了20台调查设备,包括地质、地球物理、海洋水文调查等三大类调查作业手段。其中最引人注目的,就是它装备的这台我国自主设计建造的举升式岩心钻机。

    中国地质调查局广州海洋局装备管理处副处长 柯胜边:“海洋地质十号”的钻机是举升式钻机,塔架的形式是门式的,第一是它比较轻便,第二是它通过液压缸举升,举升速度比传统的用绞车举升的速度更快,第三,通过波浪补偿系统可以在1.5米的幅度内进行波浪补偿,使钻探的精度更高。

    不仅如此,钻机井架采用开放式的结构,不但可以满足钻探的需要,还可以搭载其他的水下设备进行高精度作业。不仅是钻探能手,“海洋地质十号”也兼具常规海洋科考的调查设备,船上还装备了单波束、多波束、浅地层剖面测量系统、重力测量系统、海洋磁力测量系统等一系列科学调查设备,综合作业能力强。未来它将主要完成海洋钻探、海洋区域地质调查、海岸带环境地质综合调查等任务。

    今天下水的海洋地质十号,以及它的前辈海洋四号、海洋六号,还有前不久下水的海洋地质八号和海洋地质九号,都是海洋家族的科考船,它们之间又有何不同?

    “海洋四号”作为我国第一代海洋科学调查船,在海洋地质科考、南极科考还有大洋科考方面起到重要作用。“海洋六号”是我国自行设计建造的综合地球物理调查船,它弥补了海洋四号科考船的科考局限性,在调查能力和精度方面有了很大提升,同时它还配备了动力定位系统和水下定位系统,主要开展深海及大洋矿产资源科学调查。自2009年以来,“海洋六号”在太平洋、南极等海域进行了多次科学调查。

    ​“海洋地质八号”是一艘高精度的三维物理调查船,主要用于开展大面积区域调查工作,可以满足全海域水合物调查、区域地质调查和重点海域油气资源调查等任务的需要。

    “海洋地质九号” 是一艘地球物理地质综合调查船,将进行全海域基础地质调查、重点海域油气资源和天然气水合物资源调查等工作。

    与它们最大的不同,是“海洋地质十号”除了可以进行高精度的调查外,还具备钻探能力,它装备了我国首台自主设计建造的举升式海洋钻机。这些科考船将继续为我国海洋地质调查、海域矿产资源的勘探开发、海洋国土的规划等提供支撑,标志着我国海洋地质综合调查能力正跻身世界前列。

    央视:海洋科考船“海洋地质十号”综合调查船下水

    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
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