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    加拿大矿山。 张锦洪 摄

    澳大利亚矿石港口

    目前,世界各国高度重视关键矿产(也译为“危机矿产”),国际机构、政府部门、行业组织和科研院所均从不同侧面开展了专项调查或研究。

    关键矿产是出于资源、经济、环境、技术等各种原因而导致供应上可能存在一定障碍和风险的矿种,具有重要性、战略性、稀缺性、动态性等特点,是现代化经济体系建设急需、生态文明建设必需、新能源等新兴战略产业发展特需的矿种。

    世界主要国家管理关键矿产在战略、清单、风险、政策等方面都有各自的经验,对我国关键矿产的研究和管理工作具有借鉴意义。

    1 战略管理

    当前,世界范围内对关键矿产的理论研究、评估方法、产业政策等方面的管理,已经上升到全局、系统、长远的战略高度,逐步形成了各个国家或地区关键矿产发展战略。

    美国:将确保关键矿产安全和可靠供应上升为联邦战略

    2008年,美国国家科学研究委员会发布《矿产资源、关键矿产和美国经济》研究报告。2011年,美国能源部发布《关键矿产战略》研究报告。2017年,美国总统特朗普签署《关于确保关键矿产安全和可靠供应的联邦战略》总统行政命令,强调关键矿产是对美国经济和国家安全至关重要的非燃料矿产或矿物原材料,如果没有这些矿产资源,将会对美国经济和国家安全产生重大影响。

    研究数据表明,美国拥有大约价值6.2万亿美元矿产资源储量,但每年仍进口近70亿美元矿产品,美国军工部门每年需要进口75万吨矿产品,包括夜视镜使用的镧、光学跟踪设备使用的铍、防弹衣使用的镍和阿帕奇直升机使用的银。调查表明,美国90%的制造业高管对能否及时获得所需关键矿产表示担忧。美国地质调查局数据表明,42种非燃料矿产中,有11种净进口依存度高于90%,而且国外生产高度集中,对新兴技术来说是不可替代的矿种。因此,美国将确保关键矿产安全和可靠供应上升为联邦战略。

    欧盟:以安全获取关键原材料为目标

    欧盟于2008年发起《原材料倡议》,提出以安全获取关键原材料为目标的关键矿产战略。2010年,欧盟定义“关键原材料”是经济意义重要的、供应风险高的非燃料矿产或矿物原材料。欧盟委员会(欧盟唯一有权起草法令的机构)于2012年起6年内先后发布《为欧洲未来福祉提供原材料》《迈向循环经济》《关于欧盟循环经济行动的报告》《投资智能、创新和可持续发展工业——重新制定欧洲工业政策战略》《关键原材料和循环经济报告》,均涉及关键矿产发展战略。

    其中,关键矿产发展战略要点包括:支撑欧洲工业政策,提振欧洲工业竞争力;加强新矿山开发,增加关键原材料产量;促进关键矿产有效利用和再循环,将循环经济作为欧盟优先领域;提高欧盟各国各机构和广大投资者对关键原材料潜在供应风险和发展机会的认识;在贸易谈判、处理纠纷过程中重点关注关键矿产进口依存度,在实施《2030年可持续发展议程与目标》中充分发挥关键原材料的作用。

    欧盟成员国也相继制定关键矿产发展战略。比如:《法国战略金属计划(2010)》《德国原材料战略(2010)》《荷兰原材料政策(2011)》《葡萄牙地质资源和矿产资源国家战略(2013-2020年)》《瑞典关键矿产发展战略》《芬兰矿产资源战略(2010)》等。

    英国:提出以关键矿产为重点的自然资源联合战略

    英国《资源安全行动计划(2012)》是一项自然资源联合战略,详细介绍英国政府认识到关键矿产的重要性和必要性,加强国家资源战略和关键矿产的评估研究,为企业提供解决关键矿产供给风险的行动框架,建立一个在政府与现有伙伴关系基础上的关于自然资源问题的行动计划。2018年7月,英国政府发布《国家规划政策框架》强调,促进关键矿产的可持续利用,为国家发展的需要提供足够的矿物供应,并对此制定专门的规划和政策。

    澳大利亚:战略强调抢抓机遇、发挥优势、延续繁荣

    澳大利亚是一个大宗矿产品主要出口国,2018~2019年度,资源和能源出口总额将创下2520亿澳元的新高。该国2013年发布研究报告《高科技世界的关键矿产:澳大利亚供应全球需求的机会》,分析了澳大利亚关键矿产的资源潜力,认为关键矿产是对全球及主要经济体发展至关重要的矿产资源。2018年,澳大利亚“资源2030工作组”发布近20年来最新一份国家资源声明《澳大利亚资源:确保子孙后代的繁荣》研究报告。研究报告高度重视电池产业和其他关键矿产下游产业,进一步强调寻找生产、加工和出口新材料的机会。

    日本:战略要求高度重视海外矿产资源可靠供应

    2012年,日本政府发布《矿产资源安全战略》,其战略重点是安全有效地从世界各资源国家获取关键矿产,战略要求是政府高度重视海外矿产资源的可靠保障。在《矿产资源安全战略》指导下,日本当年就与越南签署了在越方境内联合勘查稀土的协议。

    2 清单管理

    近年来,世界各国关于关键矿产评估方法的研究比较活跃,并在实际操作中运用相关模型形成了关键矿产的目录清单,成为关键矿产管理的重要手段和基本方法。

    国外关键矿产目录概况

    2011年,美国能源部分析了风能涡轮机、电力汽车、太阳能电池和节能照明设备所需要的14种关键矿产。2016年,美国国家科学技术委员会发布《关键矿产的评估方法和初步应用》研究报告,确定了32种关键矿产目录,其中对铂族金属的研究更加充分,对硅以及有关合金高度重视,在关键矿产目录中突出铂族金属、硅及有关合金的排序。2018年,美国内政部公布新的关键矿产目录共35个矿种,与2016年目录相比增加了砷等非金属,以及铀、锂、铷、铯等高技术产业应用广泛且发展前景看好的矿产。

    2010年,欧盟发布关键原材料评估方法,决定建立关键原材料目录,并且每3年一次更新目录。2011年评估出14种关键原材料,2014年评估出20种关键原材料,2017年从61个原材料中评估出27种关键原材料。

    澳大利亚资源能源和旅游部结合自身国情和矿情发布关键矿产目录,评估分为一类和二类资源关键性指数。2013年,澳大利亚地质调查局确定了稀土、铂族金属、钴、镍、铬、锆、铜、铟等22种关键矿产目录。

    英国地质调查局在2011年和2012年研究矿产资源供应风险指数,并定期进行关键矿产目录更新。英国地质调查局的评估方法不断改善,2015年确定了稀土元素组、锑、铋、锗、钒、镓、锶、钨、钼、钴、铟等40种关键矿产目录。

    国外目录清单主要特征

    一是关键矿产目录中的矿产种类,大多数大宗矿产不在目录之中。而铜和铝这两种20世纪的大宗金属,在21世纪仍将有较大的需求量,主要原因是能源产业发展的驱动,特别是电动汽车和输配电、电缆等领域的需求。这在一定程度上也表明,随着全球的经济发展和技术进步,经济结构调整和产业结构升级,所需要的矿产种类在发生变化。

    二是关键矿产目录中的矿产种类,非金属矿种数量不多但相对集中。主要包括天然晶质石墨、萤石、重晶石、硅藻土、滑石等少数几种特种非金属。与金属矿产相比,非金属矿产的开发利用仍然存在很大程度的不足,这需要材料技术方面的重大创新与突破。

    三是关键矿产目录中的矿产种类,相似度非常高的矿种是“三稀金属”。主要包括稀土、锂、钴、镍、锰、钨、铍等稀有、稀土和稀散金属。这些都是未来国际竞争的重要矿种,是高新技术发展的关键矿种,是生态文明建设的必需矿种。

    四是一些国家或地区将不少特种金属合金列入关键矿产目录。合金元素指的是在冶炼金属的过程中加入一定数量的一种或多种金属或非金属元素从而获得材料的特殊性能,如提高强度、改善抗氧化性能、提高塑性和工艺性能等,而这些添加进去的辅助性元素材料就叫作合金元素。

    五是关键矿产目录是动态的,不同关键矿产的危机性也是动态的。这主要取决于技术的进步和产业的调整。比如,欧盟委员会关键矿产目录,原则上每3年调整一次,每次调整时,可能增删一些关键矿产的种类,也可能对一些关键矿产的危机性进行调整。比如锂,在早期一些关于关键矿产的研究报告中,或者将锂排除在外,或者评估锂的危机性较低,但随着电动汽车的发展,近期一些关于关键矿产的研究,均将锂列入目录之中并加以重点分析和研究。

    3 风险管理

    近年来,全球范围内围绕关键矿产竞争日趋激烈,并呈现复杂化、扩大化的态势。强化关键矿产风险因子管理,成为各国政府矿政管理的重点工作。

    重点矿种是关键矿产管理重中之重

    美国地质调查局研究的42种非燃料矿产中,国内资源或产能无法满足国内需求的矿种有11种,包括铼、铂、钯、钛、锰、铬、锂、锆、钽、铌、铑,都是在现代社会发挥重要作用的关键矿产。

    未来的资源冲突和供给风险则可能更多地集中于对某些非燃料矿产的竞争,比如锂、镍、钴等,其原因是这些危机性十分突出的重点矿种的广泛运用,使得一批又一批新兴技术成为可能或现实。例如:锂是电动汽车的重要燃料。研究预测,2035年全球锂需求量可能比2017年增长30倍,未来关于锂资源的市场竞争将非常激烈。由于电池中含镍钴锰三元材料,未来镍需求量也将会大幅度增加。而钴作为一种非常稀缺的矿产,2016全球钴消费中用于电池生产的钴的比例上升至46.5%。

    净进口依存度是关键矿产管理的基本因子

    美国地质调查局认为,净进口依存度是量化一个国家对某种矿产品来自国外的消费量,可以观察国外来源的关键矿产的潜在供应中断风险。2017年,美国地质调查局提供了90多种非燃料矿产和原材料的生产、消费和进口依存度数据,将这些数据合并为每种矿产品的“净进口依存度”,对美国关键矿产进行分析,并提出满足美国关键矿产需求的建议。

    生产集中度是关键矿产管理的重要指标

    生产集中度,是指某个行业的相关市场内若干家最大的排名靠前的企业所占市场份额的总和,是对整个行业的市场结构集中程度的测量计算,是市场实力的重要量化指标。在美国等国家或地区关键矿产评估方案中,生产集中度是主要指标。

    根据美国地质调查局的数据,全球70%的锂资源储量在智利、玻利维亚和阿根廷,锂矿生产的国家集中度已经远远高于10年前水平,由此导致锂矿供不应求,价格维持强势。另外,2017年刚果(金)钴矿资源占全球钴储量和产量的50%和60%。

    地缘政治是关键矿产风险的一个瓶颈

    地缘政治是根据各种地理要素和政治格局的地域形式,分析和预测世界或地区范围的战略形势和有关国家的政治行为,把地理因素视为影响甚至决定国家政治行为的一个基本因素。在世界范围的关键矿产竞争中,地缘政治往往发挥出难以预测的作用。对于政府主导自然资源海外投资尤其是关键矿产投资的国家而言,总体上看,更加关注地缘政治而非市场意义,使地缘政治成为关键矿产供给中断的突发风险和管理瓶颈。以钴为例,当前全球最大的钴供应国刚果(金),政局时有动荡,政府治理指数扭曲,导致钴供应风险加大。

    综合协调是关键矿产风险减缓的有效途径

    一是各国政府在关键矿产竞争中扮演着重要角色。美国于1970年颁布相关法律,强调提振美国矿产资源产业,促进国内矿业发展,积极开展循环利用;1980年又提出确保涉及国家安全和经济发展的关键矿产的稳定供应;近几年特朗普签署总统行政命令,高度重视关键矿产问题。其他各国政府矿政部门在关键矿产管理也中积极作为,其主要职能是确定关键矿产目录清单,开展关键矿产调查评价,简化矿业权审批程序,营造良好投资环境,促进关键矿产勘查,鼓励关键矿产开发。

    二是学术界在关键矿产研究中发挥出基础性作用。关键矿产是全球矿产资源政策研究的热点课题。比如:美国国家科学研究委员会2008年发布研究报告和矿种目录;白宫成立危机原材料研究小组,主要职能是推进关键矿产基础研发,促进关键矿产供应多样性,提供关键矿产市场风险信息,建立联邦基金,评估市场风险,提供决策支撑。

    三是矿业界将矿产勘探开发的重点向关键矿产转移。2014年,英国石油公司BP公司发布研究报告,其特点是从能源消费角度予以考虑,分析未来可能出现的新能源消费路径,加大关键矿产勘探开发的投入。

    4 政策管理

    目前,世界范围内的关键矿产管理政策,可以概括为扩大国内供给、稳定全球供应、加强循环利用、推进技术研发等4个方面。

    扩大国内供给

    一是加强国内关键矿产资源评价。美国开展了现代历史上首次关于关键矿产的全国地质调查。欧盟提出建立原材料战略数据库,通过有效畅通的数据来支撑矿产资源评价。利用欧盟资助的各类项目,提供有关地质信息,以支持获取关键矿产的空间土地利用计划。2010年欧盟特设改善矿产资源开采框架条件工作组,实施相关计划,其目标都是评价尚未查明储量的矿产资源,重点是关键矿产。

    二是鼓励开展国内关键矿产勘查。美国强调查明关键矿产新的来源,确保美国矿业公司和生产企业可以采取电子方式获得美国国土范围内最先进的地形、地质和地球物理数据。欧盟鼓励成员国增加国内采矿业投资,加大关键矿产勘查力度。

    三是简化关键矿产矿业权审批流程。美国要求精简矿业权租让和许可程序,加快关键矿产资源准入速度,推动勘探、生产、加工、回收和冶炼进程。欧盟鼓励成员国制定矿产资源政策,使得矿产资源勘查和开发审批流程更加有效、清晰、易懂,简化行政程序。

    稳定全球供应

    稳定全球供应是世界主要国家保障关键矿产供应的重要手段。提高国外来源的关键矿产保障程度,是各个国家对关键矿产关注的重点,也是关键矿产管理的要点。美国政府明确提出,改变关键矿产依赖国外供给的格局,欧盟的主要目标是加大国外关键矿产供给力度。稳定全球供应、降低国外供给风险,成为各国关键矿产管理的重要任务。

    加强循环利用

    当前,全球关键矿产最终产品的回收率很低,许多情况下不到1%。世界各国都在研究制定和积极实施关键矿产最终产品回收利用的措施,形成全产业链的高效回收利用,推进循环经济。欧盟于2015年提出《迈向循环经济》报告,2017年提出《关于欧盟循环经济行动的报告》,2018年提出《关键原材料和循环经济报告》,大多涉及关键矿产最终产品的回收利用。

    推进技术研发

    目前的研究,以减少关键矿产使用强度、寻求替代技术突破等创新创造为主,重视基础性研究,促进清洁能源发展,拓展关键矿产供应多样性。美国地质调查局全面开展全球评估,确定关键矿产新的资源,关注矿产品使用效率、替代、回收等技术。日本经济产业省与资源开发企业和大学合作,促进关键矿产的高效使用和循环利用。欧盟《原材料倡议》提出后,已经实施56个项目,其中技术类项目2.67亿欧元,包括勘探、开采、选冶、替代性、废弃物处理等技术;非技术类项目2830万欧元;国际合作750万欧元。

    启示与建议

    加强关键矿产调查研究及勘查工作

    鉴于国际经验,建议我国提高对关键矿产工作的重视程度,加强关键矿产的调查研究及勘查工作。

    一是建议组织专门力量,进行关键矿产目录编制研究。对此,要建立专责小组,确定关键矿产评价指标体系,提出关键矿产清单,尽快形成我国关键矿产目录。同时,加强对备选关键矿产的形势分析,加强跟踪监测、预警和研判,有针对性地提出关键矿产的发展战略和产业政策。

    二是抓好关键矿产潜力调查评价与规划。建议针对重点地区、重要成矿带加强关键矿产资源潜力调查评价,加强关键矿产成矿理论模型研究,摸清我国关键矿产资源潜力,并以此为基础做到关键矿产资源潜力调查工作制度化。

    三是加大关键矿产勘查力度。建议将关键矿产勘查作为今后“找矿突破战略行动”的主攻矿种,进一步创新找矿机制,采取积极有效的激励措施,吸引社会资本对关键矿产勘查的投入。对此,要重视理论及方法、机制创新等研究,着重加强绿色勘查工作,为提高关键矿产国内保障能力奠定扎实的资源基础。

    四是制定相应的关键矿产矿业权制度。建议在深化矿产资源管理制度改革过程中,充分发挥市场在资源配置中的决定性作用,优化矿业权出让流程,完善矿业权出让收益标准,降低企业矿业权获取和持有成本,加快关键矿产地质调查成果的应用转化,尽快将找矿靶区转化为可以向社会出让的探矿权。

    五是加强关键矿产全流程和生命周期管理。建议确立跨部门协调机制,由资源管理部门、产业管理部门乃至境外投资促进部门采取统一政策和目标导向,确保关键矿产的安全稳定供应。同时,要采取多种政策手段加强技术研发工作,重点是关键矿产的高效利用和循环利用以及替代品研究,提高国内关键矿产资源的勘查开发和利用效率。

    六是优化境外关键矿产资源战略布局。加强对国外关键矿产战略布局研究和前期基础调查,引导企业“走出去”获得矿权。尤其要关注“一带一路”沿线国家集中度高的关键矿产,如南美铜、锂矿,非洲的镍、铜及钴矿等,要作为战略布局的重点。

    作者单位:中国地质调查局发展研究中心(自然资源部矿产勘查技术指导中心)

    从战略高度谋划对策保障供应

    首次发现的疑似黑烟囱的块状物。  

    2015年3月,“海马”号ROV在珠江口盆地西部海域发现海底巨型活动性海底冷泉——“海马冷泉”,并通过取样证实了“海马冷泉”海底浅表层存在高纯度天然气水合物。这一发现是我国南海天然气水合物资源调查的一个重大突破。

    但是,要说到我国第一次发现海底“冷泉”现象的话,时间要追溯到2004年。

    那一年,中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋四号”船连续在东沙海域发现多种天然气水合物存在的间接和直接证据,包括第一次通过海底摄像发现了海底“冷泉”。

    从1999年开始,广州海洋地质调查局开展天然气水合物资源勘查,几乎每年都有新的发现。从最开始的多道地震寻找到BSR(似海底反射),紧接着发现地球化学异常,然后通过海底摄像发现疑似碳酸盐岩结壳、双壳类贝壳,其后又采集到了海底碳酸盐岩结壳、黑烟囱、双壳类贝壳等实物样品。

    回想当年发现海底“冷泉”的过程,至今记忆深刻。2004年5月19日,“海洋四号”起航,连续第三年在珠江口东部海域实施天然气水合物调查航次。航次技术负责是我和盛堰。出航前,时任广州海洋地质调查局总工程师黄永样提出要求:“这几年,水合物调查连续都有新发现,今年必须再上一个台阶。”

    5月22日,经过三个站位的平淡工作之后,在第四个站位海底摄像发现了大量疑似碳酸盐岩结壳的海底块状物,拖网采集上来的样品,发现了一些固结的泥块,形状上特别像黑烟囱,中间有管状空洞。尽管现场不能马上确定这些就是海底甲烷气上升时形成的碳酸盐岩结壳,但大家预感到我们的工作正不断地靠近水合物。接下来的几天,我们按计划网状铺开进行站位调查。

    5月30日,又有新的发现了。通过重力活塞取样采集的5.8米柱状样品,散发出很强的臭鸡蛋味。根据经验,大家意识到“这个站位肯定有戏”。果然,通过现场气态烃测试分析结果显示,柱状样从上至下,甲烷含量迅速增大,其中390~410厘米处样品甲烷浓度超过50ppm,是表层的10倍左右。

    作为技术负责,我马上跟大家商议,决定在这个点增加调查,寻找更多的证据。最直接的手段还是海底摄像。由于海底摄像拖体没有动力,随船漂移,被动地在海底拖行,在3000多米的水深下,这样的作业方式犹如在海底放风筝,很难把海底摄像准确投放到取样位置。正因如此,第一次海底摄像作业中,一个多小时过去了,什么也没有发现。

    由于摄像系统电池限制,不得不回收系统更换电池再进行第二次作业。这一次,我们总结经验,特别是对船舶漂移轨迹以及风流的方向进行了综合研究分析,重新布置了海底摄像下放点以及船舶移动的轨迹方向。刚开始,摄像画面中的海底仍然平淡单调,大约过去了半个小时,突然有人兴奋叫起来:“快看,白白的。”大家的注意力全集中到了20寸的屏幕上。过了一会儿,类似的东西又出现了。“白白的,那就是双壳类。”有人兴奋地叫了起来。摄像画面上隐隐约约可以发现贝壳的形状,而且是一窝一窝的。一会儿工夫,摄像系统负责人张锦炜提醒大家,电池耗完了,必须马上回收系统。

    由于在甲板监控室看到的图像是经过压缩的,不太清楚。大家期待系统回收后再仔细查看高清原始图像。等待海底摄像回收上来时已是5月31日凌晨1点多了,但大家都没有睡意,第一时间用录像机看回放,很快找到了“白白的贝类”那一段。大家紧盯着屏幕,“对啊,那就是双壳类,一窝一窝的”。随着摄像机在海底移动,可以看到双壳类贝壳不同形状的分布,而且还发现一窝窝贝类旁边,海底呈现出白白的斑状。“那就是菌席!”实验测试工程师陆红锋兴奋地告诉大家。真是高潮一波接着一波。

    录像回放了一遍还不够,我们继续再倒回去重看。没有想到,又有新发现。在一窝窝贝壳画面过去后,突然发现屏幕有个气泡状的东西冒出来。再倒回去,速度再慢一点,气泡越来越清楚了。“这是冷泉!冷泉!”陆红锋兴奋地叫了起来。气泡从海底泥缝隙中冒出来,在海水中运动一段距离后就“融化”了。我们反反复复回看,一个个数着,画面中总共有三个气泡冒了出来。第一次看到海底“冷泉”这个特别的标志,仿佛看到水合物一般,大家高兴得像中了彩票一样。

    受当时海底视像观察清晰度、无法定点观测等限制,在视频中捕捉到海底“冒泡”已经很不容易。在这个站点,我们调查发现了海底“冷泉”周围的菌席、双壳类贝壳,以及地球化学甲烷含量异常。在一个站位点,发现了水合物多证据并存,由此我们确定这里的海底一定有天然气水合物存在。其后,中德联合航次“太阳号”在这里进行了调查,并确定这里为水合物高富集的重点目标点,时任“太阳号”航次的德方首席科学家埃文·休斯教授把这个站位点命名为“海洋四号点”。到2013年,广州海洋地质调查局在这一区域成功钻获天然气水合物实物样品。

    (作者系中国地质调查局广州海洋地质调查局生产调度处副处长,教授级高级工程师。2003-2005年,“海洋四号”船天然气水合物资源调查航次技术负责。主要从事多波束测量技术研究)

     
    第一次发现海底“冷泉”

    “读大学的时候,老师告诉我,分析是地球化学研究的眼睛。自1983年8月从成都地质学院岩矿分析专业毕业后,我一直在物化探研究所中心实验室从事地质分析实验测试技术的研究工作。在超过30年的时间里,我努力将地球化学研究这双‘眼睛’擦得更亮。”在采访中,张勤这样介绍自己。

     

    看起来年轻,语速快,活力四射,这是1962年出生的张勤留给人的印象。

     

    张勤,国土资源部地球化学勘查监督检测中心主任、技术二级岗,凭借对学科发展方向的把握和突出的科研成果,在地质分析尤其是地球化学样品分析领域名气不小。

     

    在他的带领下,实验室学术科研成就硕果累累。尤其是在分析仪器研发、标准物质研制、分析方法技术研究及推广等方面,其成就堪当国际先进水平。

     

    从第一台到世界领先

     

    “可以说,30多年来,我见过、用过地球化学分析的各种仪器。从调试、维修到改造,我都想亲自参与。”

     

    说到分析仪器研发,原子荧光光谱仪算是张勤团队标志性的科研成果。

     

    从1983年第一台气体发生-双通道无色散原子荧光光谱仪的安装调试,到2016年世界领先水平的全自动双通道原子荧光光谱仪的问世,张勤经历与见证了国产原子荧光光谱仪30多年的发展历程,在原子荧光光谱仪(法)的研究领域具有较大影响力。

     

    1983年,物化探所与西北冶金地质研究所合作,成功研制了世界上第一台气体发生-双通道无色散原子荧光光谱仪。张勤负责XDY-1型和WYD-1型仪器生产样机的总调试和XDY-1型双道原子荧光仪第一台样机的性能测试。后来,该仪器由北京地质仪器厂和江苏省宝应无线电厂批量生产,在全国销售约400台,产生了巨大的社会经济效益。

     

    1985年,张勤带领团队研制了应用低压汞灯新光源测定超痕量汞的新方法。该方法具有检出限低、干扰少、设备简单、经济和便于普及推广等优点,技术和装置售出近200套。1986年起,该方法成为物化探所中心实验室测定痕量汞的常规分析方法,已分析样品十几万件,并被国内100多家实验室广泛应用于科研生产中。

     

    1993年,张锦茂(张勤进入中心实验室后的老师)、张勤等创新提出了“氩氢火焰低温自动点燃分析技术和装置”国家实用新型专利技术,彻底改变了氢化物的原子化机理,提高了分析灵敏度,降低了测定检出限,为仪器最终取得突破性进展奠定了基础;成功研发了气体发生-单通道原子荧光光谱仪,性能指标达到国际领先水平。该仪器由仪器研制中心产品化,形成了XGY系列气体发生-原子荧光光谱仪,现已生产销售400多台套,在各大分析实验室得到了广泛应用。

     

    2016年,新一代全自动气体发生-原子荧光光谱仪诞生。该仪器拥有20多项专利技术,具有独立知识产权,有望成为世界领先的新一代原子荧光分析仪器。

     

    据张勤介绍,目前,由原子荧光光谱研发团队研究建立的地球化学样品中痕量As、Sb、Bi、Hg、Se、Ge等元素的分析方法,已成为1∶50000地球化学普查、1∶250000地球化学勘查和1∶250000多目标地球化学调查等地质样品多元素配套分析方法必采用的重要方法技术。

     

    谈及仪器研发,他淡淡一笑。“1996年,我34岁,当实验室副主任,搞仪器研发是被‘逼’出来的。”“其实,最初坚持搞仪器研发,最实际的是为了解决分析应用方面的问题。当时设备落后,能够分析的元素种类并不是很多——努力研发仪器就是为了完成更多元素的分析检测,以争取更多的市场工作量,增加整体收益。”

     

    “但是30多年来,原子荧光光谱(AFS)研发团队一直保持4~6人,至今已研发成功原子荧光系列仪器多套,获得国家实用新型专利20多项。”张勤介绍说。

     

    为样品分析质量监控保驾护航

     

    富硒土地资源是当下农业开发利用的热点,其分布由地质背景和土壤性质决定。

     

    1999年,在中央财政支持下,中国地质调查局开始组织实施全国多目标区域地球化学调查,并陆续为我国东、中部平原盆地的主要农业产区给出答案。截至2014年底,该项工作完成调查面积188万平方千米,基本覆盖了我国东、中部平原盆地等主要农业产区,获得了我国长期以来最为系统、精度最高的土壤各项元素指标数据3000余万个。

     

    在调查基础上,工作人员从地质地球化学角度系统研究了土壤中有益和有害元素的迁移、转化、富集规律,弄清了这些元素从哪里来又到哪里去,并对生态环境的变化趋势进行了预警预测研究。截至目前,全国多目标区域地球化学调查已系统分析土壤有益、有害元素等各项指标54种。

     

    在实施全国多目标区域地球化学调查过程中,张勤承担完成了地质大调查项目“多目标地球化学调查系列标准物质研制”。该项目研制完成的15个水系沉积物标准物质、12个土壤标准物质、10个生物标准物质,已被批准为国家一级标准物质,在全国地质、环境和食品检测等领域得到广泛应用。

     

    另外,作为原子荧光光谱仪研发的资深专家,张勤还参加制定了国家标准《GB/T21191-2007原子荧光光谱仪》,行业标准《DZ/T 0130-2006地质矿产实验室测试质量管理规范》中的《DZ/T 0130.4-2006区域地球化学调查(1∶50000和1∶200000)样品化学成分分析》、《DZ/T 0130.5-2006多目标地球化学调查(1∶250000)土壤样品化学成分分析》等,为地质样品分析质量监控保驾护航。

     

    方法研究连结硕果

     

    在分析方法技术研究方面,张勤提出了溶出计时电位法的新定义、新分类及新校正公式,首次研发了COSC法测定痕量元素新的分析方法;提出了测定痕量铊元素新的吸附-解脱体系;提出了测定痕量硒和锗的新分析方法,使常规VG-AFS法测定元素数由4个增加到6个。

     

    1998年,他在国内首先引进“将ICP-OES/MS用于地球化学样品中多元素常规分析”,对ICP-OES/MS在地质实验室的引进推广应用起到了关键性的推动作用,为地质与地球化学研究提供了重要的技术支撑。

     

    他承担完成的地质大调查项目优秀级成果“勘查地球化学样品中测试方法技术和质量监控系统的研究”,以现代大型分析仪器ICP-MS、XRF和ICP-OES为主体,结合其它多种专用仪器与技术,创新提出了地球化学样品76种元素配套方法及分析质量监控系统。该成果已在1∶20万区域化探扫面39元素分析、多目标地球化学调查54元素分析及76元素地球化学填图计划中得到具体应用,多种分析方法已被全国地质实验室推广采用,取得了巨大的社会经济效益。该项目成果获2011年度国土资源科学技术奖一等奖。

     

    目前,我国在地球化学样品分析方面开展了大量的工作,但相应的标准制订严重滞后。

     

    据悉,公益性行业科研专项《地球化学调查元素配套分析方法标准化研究》已经在张勤主持下有序开展,将制定地球化学调查样品中76种元素配套分析方法。“该项目研究成果将会申报成为地质行业标准,为地球化学样品的分析测试提供技术和标准支持。该系列标准的制定将推动地球化学调查样品分析工作的快速发展。”张勤表示。

     

    独一无二的技术服务

     

    张勤说,中心实验室最大的特点是研究开发的新分析方法和技术全面应用于科研生产中。“我们的实验室面向社会开放,我们最优质高效的地质分析技术服务向社会开放。这恐怕在世界范围内都是独一无二的。”

     

    张勤曾应邀两次在国际会议上做专题发言,在全国地矿行业(地质、冶金、有色等实验室)做专场技术讲座和技术推广也超过上百场次,接待来实验室短期参观、无偿学习的实验室上百家,达上千人次。这些都为“勘查地球化学样品中76元素测试方法技术和质量监控系统的研究”等研究成果及ICP-MS、XRF和ICP-OES等新方法新技术在地矿行业的推广应用,以及推动现代分析技术在国土资源领域的广泛采用做出了贡献。

     

    据张勤介绍,中心实验室除了承担物化探所勘查地球化学专业的各类样品分析外,还大量承担了国家级地质研究所、地质院校所的973、863、行业基金、国家专项等科研项目中各类样品的分析任务;同时,为巴西、哥伦比亚、蒙古、欧盟等完成76元素国际地球化学填图样品分析任务,提供了巨量的优质分析数据,为地质科研做出了显著贡献。

     

    “我是妻子眼中的‘路人甲’。我的时间全部用来做好‘器械销售’、‘技术推广’、‘售后服务’这些角色了。”说到自己的时间分配,张勤有些无奈。

     

    经过53年的发展,如今的中国地质调查局物化探所已建立了具有国际一流水平的化学分析实验室,拥有许多现代分析设备,如HR-ICP-MS、ICP-MS、ICP-AES、XRF、GC-MS、AAS、AES等;具用76种元素的分析能力;研制了一系列高质量的标准地球化学物质,如土壤、水系沉积物、岩石、植物等,这些标准物质均可用于地球化学填图的分析质量监控工作。

     

    队伍建设与人才培养是一个部门能够持续发展并保持专业领域领先地位的核心动力。中心实验室现有专业技术及管理人员共29人,其中研究员1人、教授级高级工程师5人、高级工程师7人、工程师8人、初级职称4人、技术工人4人。

     

    今日之实力已远非张勤初任负责人时能比。

     

    而他本人先后承担“863计划”、部重点科技公关项目、公益性行业科研专项项目和地质大调查项目等10多项,发表论文100余篇,参加编写出版专著4部,参与制定国家标准1项、行业标准2项,获国家专利30多项。

     

    他还入选了“国土资源高层次创新型科技人才培养工程——科技领军人才”培养计划;获中国地质科学院新华联突出贡献奖。这一切来之不易。在以地质研究和找矿工作为重点的国土资源系统,分析测试专业常被人当作就是为地质和找矿工作提供分析数据的“服务性”专业,因此,在分析测试领域能获得这两个荣誉的比例极低。

     

    “其实,很多引进的仪器,在国内国际的同类实验室中都有。关键在于怎么用创新的思路去用。”张勤说,中心实验室的仪器设备等硬件设施在国内地质分析实验室算不上是最好的,但是中心实验室却做出了许多“第一次”;多种方法技术不仅在地质实验室得到了推广应用,也引领了有色、冶金、石油等其他相关分析实验室的技术发展。原因就在于,中心实验室是立足实际样品的分析需要,创造性地进行新方法新技术的开发,科研与实际生产完美结合——这是中心实验室最显著的特色,也是建设国内领先、国际一流的地球化学分析测试研究中心所必须具备的。

     

    张勤在实验室

    擦亮地球化学研究的“眼睛”


      张勤,男,1962年5月生,四川汉源人,中共党员,二级研究员。自1983年8月从成都地质学院岩矿分析专业毕业后,一直在物化探研究所中心实验室从事地质分析实验测试技术的研究工作。先后承担“863计划”、部重点科技公关项目、公益性行业科研专项项目和地质大调查项目等10多项,发表论文100余篇,参加编写出版专著4部,参与制定国家标准1项、行业标准2项,获国家专利三十多项。获得国土资源部科技领军人才、中国地质科学院新华联科技奖等荣誉;科研成果先后获国土资源科学技术奖一等奖1项(排名第一),国土资源科学技术奖二等奖、中国分析测试协会“CAIA奖”二等奖、中国地质调查局地质调查成果奖二等奖等奖项7项。先后被国内三所大学聘为研究生导师,已指导硕士、博士研究生9名。

      谢学锦院士曾说过“分析是地球化学研究的眼睛”,而张勤研究员30多年来一直从事地质样品分析的研究和生产工作,努力将地球化学研究的这双“眼睛”擦得更亮。在分析仪器研发、标准物质研制、分析方法技术研究及推广等方面取得了创新性成果,为推动现代分析技术在国土资源领域的广泛采用做出了突出贡献。

      仪器研发——国产原子荧光光谱仪发展的见证人与主要开发者

      从1983年第一台气体发生-双通道无色散原子荧光光谱仪的安装调试到2016年世界领先水平的全自动双通道原子荧光光谱仪的问世,张勤研究员经历与见证了国产原子荧光光谱仪30多年的发展历程,在原子荧光光谱仪(法)的研究领域具有较大影响力。

      1983年物化探所与西北冶金地质研究所合作,研制成功了世界上第一台气体发生-双通道无色散原子荧光光谱仪,张勤研究员完成了XDY-1型和WYD-1型仪器生产样机的总调试和XDY-1型双道原子荧光仪第一台样机的性能测试,该仪器由北京地质仪器厂和江苏省宝应无线电厂批量生产,在全国销售约400台,产生了巨大的社会经济效益。

      1985年研制了应用低压汞灯新光源测定超痕量汞的新方法,具有检出限低、干扰少、设备简单、经济和便于普及推广等优点,该技术和装置售出近200套。自1986年起,该方法就成为物化探所中心实验室测定痕量汞的常规分析方法,已分析样品十几万件,并在国内被100多家实验室广泛应用于科研生产中。

      1993年张锦茂、张勤等创新提出了“氩氢火焰低温自动点燃分析技术和装置”国家实用新型专利技术,彻底改变了氢化物的原子化机理,提高了分析灵敏度,降低了测定检出限,为仪器最终取得突破性进展奠定了基础。研发成功了气体发生-单通道原子荧光光谱仪,性能指标达到国际领先水平。该仪器由仪器研制中心产品化,形成了XGY系列气体发生-原子荧光光谱仪,现已生产销售了400多台套,在地质等分析实验室得到了广泛应用。

      2016年张勤研究员带领研究团队研发成功了拥有二十多项专利技术、具有独立知识产权的新一代全自动气体发生-原子荧光光谱仪,该仪器有望成为世界领先的新一代原子荧光分析仪器。

      标准物质研制与标准制订——为地质样品分析质量监控保驾护航

      张勤研究员承担完成的地质大调查项目“多目标地球化学调查系列标准物质研制”,研制完成了15个水系沉积物标准物质、12个土壤标准物质、10个生物标准物质,已批准为国家一级标准物质,在全国地质、环境和食品检测等领域得到广泛应用。

      参加制定国家标准《GB/T21191-2007原子荧光光谱仪》,参加制定行业标准《DZ/T 0130-2006地质矿产实验室测试质量管理规范》中的《DZ/T 0130.4-2006区域地球化学调查(1:50000和1:200000)样品化学成分分析》和《DZ/T 0130.5-2006多目标地球化学调查(1:250000)土壤样品化学成分分析》。

      分析方法技术研究——保证分析数据科学、准确的技术基础

      张勤研究员提出了溶出计时电位法的新定义、新分类及新校正公式,首次研发了COSC法测定痕量元素新的分析方法;提出了测定痕量铊元素新的吸附-解脱体系;提出了测定痕量硒和锗的新的分析方法,使常规VG-AFS法测定元素数由4个增加到了6个,并在科研生产中推广采用。

      1998年在国内首先引进将ICP-OES/MS用于地球化学样品中多元素常规分析,为ICP-OES/MS在地质实验室的引进推广应用起到了关键性的推动作用,为地质与地球化学研究提供了重要的技术支撑。

      承担完成的地质大调查项目优秀级成果“勘查地球化学样品中76元素测试方法技术和质量监控系统的研究”,以现代大型分析仪器ICP-MS、XRF和ICP-OES为主体,结合其它多种专用仪器与技术,创新提出了地球化学样品76种元素配套方法及分析质量监控系统。该成果已在1:20万区域化探扫面39元素分析、多目标地球化学调查54元素分析及76元素地球化学填图计划中得到具体应用,多种分析方法已在全国地质实验室推广采用,取得了巨大的社会经济效益。该项目成果获2011年度国土资源科学技术奖一等奖。

      张勤研究员正在承担公益性行业科研专项项目“地球化学调查元素配套分析方法标准化研究”,总经费663万元,该项目研究成果将会申报成为地质行业标准,为地球化学样品的分析测试提供技术和标准支持。

      技术服务——为地质研究提供巨量基础数据

      张勤研究员自1999年至今担任中心实验室主任兼技术负责人,带领和组织中心实验室全体科研人员将研究开发的新的分析方法和技术全面应用于科研生产中,特别是将实验室面向社会开放,为社会各界提供优质高效的地质分析技术服务。中心实验室除了承担本所勘查地球化学专业的各类样品分析外,还大量承担了国家级地质研究所、地质院校所承担的973、863、行业基金、国家专项等科研项目中各类样品的分析任务,以及为巴西、哥伦比亚、蒙古、欧盟等完成76元素国际地球化学填图样品分析任务,提供了巨量的优质分析数据,为地质科研做出了显著贡献。十六年来实验室技术服务总收入1.5亿元,累计产生净效益7000多万元,完全满足实验室的可持续发展。张勤研究员在分析方法的确定、质量监控系统的制定、分析质量的控制和审核以及实验室的全面运行管理方面做出了巨大的贡献,使中心实验室在国内外地质分析行业具有较高的知名度,为地质科研起到了重要的技术支撑作用。

      技术推广——积极推动行业进步

      张勤研究员应邀在国际会议上做专题发言两次,在全国地矿行业(地质、冶金、有色等实验室)做专场技术讲座和技术推广近百场次,接待来实验室短期参观、无偿学习培训的实验室达上百家,有千人次。为“勘查地球化学样品中76元素测试方法技术和质量监控系统的研究”等研究成果及ICP-MS、XRF和ICP-OES等新方法新技术在地矿行业的推广应用,以及推动现代分析技术在国土资源领域的广泛采用做出了突出贡献。

      科学研究没有止境,张勤研究员一直满怀激情与创新精神在科研的道路上披荆斩棘,为中国的地质事业贡献着自己的力量。



    张勤
        11月8日至11日,由地大武汉紧缺矿产资源勘查协同创新中心和地大北京“大型-超大型矿床”计划项目办公室联合主办的“资源•环境•经济”栾川论坛在河南省栾川县“矿产资源与地质环境产学研基地”召开。

      中国科学院院士赵鹏大、莫宣学、王成善,国土资源部科技与国际合作司司长姜建军、地质环境司司长关凤峻,河南省国土资源厅厅长盛国民、地质矿产勘查开发局局长张锦同,洛阳市副市长尚朝阳、张世敏以及中国地质调查局、中国地质科学院、中国地质大学(北京)、河南省国土资源科学研究院、地质环境监测院以及我校等单位的专家学者出席论坛。



      赵鹏大、王成善、关凤峻、盛国民为栾川矿产资源与地质环境产学研基地正式揭牌。

      地大武汉党委副书记成金华作大会主题报告,报告主要围绕中国矿业城市现状、中国矿业城市面临的问题、中国矿业城市经济持续发展路径、矿业城市生态文明问题等展开。

      赵鹏大院士作了题为《非传统矿产资源研究》的学术报告。

      与会者围绕“提高矿产资源合理、科学开发利用和地质环境保护水平,促进资源、环境和经济社会可持续发展”的主题开展研讨,并赴三道庄-南泥湖斑岩-矽卡岩型钼钨多金属等矿田实地考察,为栾川“把脉”矿业经济发展。

      据悉,栾川矿产资源与地质环境产学研基地是紧缺矿产资源勘查协同创新中心协同相关科研机构、高校、企业等单位,合作开展基础地质调查与研究、地质找矿与开发、地质环境调查评价与治理规划的平台,也是实现地质调查成果转化、培养地质科技领军人才的平台。目前,产学研基地内建有院士办公室、典型矿石展示厅、卫星遥感中心、多媒体教室、学术报告厅、实验室、教学实习基地等,能满足科研、教学与生产实践的需要。

      地大武汉紧缺矿产资源勘查协同创新中心计划立足产学研基地,依托栾川地区地质现象齐全、矿产资源丰富集中的优势,协同各单位在人才培养、学术交流、科技成果推广等方面加强协同攻关。
    中国地质大学举行两校“资源·环境·经济”栾川论坛

        国庆是喜庆的日子,举国欢腾;国庆是人们期盼的日子,大家有长假,但正在太平洋执行大洋科学考察任务的海洋六号船国庆不休假。国庆前,还在太平洋执行大洋23航次科考任务的海洋六号遭遇了严重的设备故障,摄像系统的水下电源在一次调查中被烧毁,国庆长假中,海洋六号的科考队员们抢修设备,并完成了结壳区最后的任务。

    (一)

        9月29日,摄像系统发生系列故障,一波未平一波又起。摄像组负责人张锦炜带领一帮年轻人苦战了40多个小时…

        摄像系统出故障了,组织维修刻不容缓。以炜哥(摄像负责人张锦炜,高级工程师)为中心,刘哥、俊珠、黄宁、于彦江等第一时间来到现场参与检测、维修,何首席和刘助理也赶到可视化工作室了解情况。出了问题只有靠自己解决。我们先检查系统的水密和绝缘,确定没有异常,但发现对讲机时会对光纤通讯产生干扰,初步分析可能是由于水下接插件受到压力接触不良导致视频不稳定。已经凌晨5点,我和炜哥也连续工作超过了12个小时,由于进展不大,我们只能暂时休息,各自回去总结思考。

       休息了两三个小时,我们几个又爬起来继续工作。一觉醒来有了新想法:前一次焊接的那条缆出问题可能性最大。于是,我、刘哥、老许立即行动起来,很快把线拆了再重新焊接,里三层外三层地裹上了自粘胶带。为确保万无一失,每个环节我们都倍加小心,做好这条缆之后时钟已指向11:30。午饭之后顾不得休息,开始进行下水试验。200米,500米,随着设备的下放,我们的心一直悬着,终于设备下放到2000米以上,摄像头传来稳定的信号,海底世界清晰可见。正当大家准备庆祝维修成功的时候,系统突然停止了工作,不仅视频信号丢失,连光纤通路都指示不通。我立刻到绞车间测试绝缘,仪器显示绝缘值竟然为零!这就意味着:出现了更加严重的问题(电源短路)。

       真的是旧问题刚解决,新问题又来了。待摄像拖体回收后,大家一起将电源罐搬到修理间,打开罐体以后,所有人都傻眼了:全是水珠,电源罐进水了,摄像系统的水下电源被烧毁!我们遇到了出海以来最严重的设备故障。

       “自力更生,遇到困难绝不轻言放弃”。根据专业特长,大家分头解决电气问题和水密问题。刘哥和于彦江负责解决水密问题;我和炜哥负责重新制作电源与安装调试。很多同事都主动过来帮忙,柯部长亲自拆电源罐,王俊珠拿相机记录每一步的过程,许锦民耐心细致地做着清洗工作,海洋局一所的黄牧和浙大的潘杰也过来帮我标识接线柱,一时之间修理间人头攒动,忙碌但不失条理。我们先从最基本的电路查起,摸清了情况,我很自信:修复电源系统,没问题!吃过晚饭,我和炜哥挽起袖子就开始着手制作电源了,我们每一步都做好了充足的准备工作,拆线、焊接元器件、捆扎固定,一气呵成。到23:30,第一个电源已经全部制作完成,测试正常。但此时的我们感觉到头晕眼花。黄宁和俊珠看到我们这么疲惫,主动请缨制作另一个电源罐。

       10月1日,虽然很困,躺在床上却有些失眠,想起床又头痛眼神恍惚,迷迷糊糊睡到6:00,炜哥过来喊我起床继续抢修电源。黄宁和王俊珠连夜奋战,已经将另一个开关电源做好了。接下来则是进行电源安装、电源缆重新处理以及最后的测试,柯部长、许锦民、傅晓洲和我又忙碌了一上午。同步进行的水密检查和测试也在紧张地进行中,刘哥不到6点就开始清洁电源罐,更换密封件,之后把电源罐连同摄像拖体下放进行耐压和水密试验。午饭之后传来好消息,摄像拖体下放到3600米水深,水密性良好。

       中午1点,刘哥和炜哥将制作好的电源装进罐体,一切准备妥当了,整套系统可以下水试验了!这是一次凝聚所有人心血和希望的设备投放,在海山测站上,随着水深一米一米增加,拍摄时间的越来越长,摄像系统终于恢复了正常。我们悬着的心也终于放下了。

       国庆节到了,我们开心的不是可以过节放假了,而是设备正常了可以作业了。(胡波)

    (二)

       深海钱钻是大洋23航次的重头戏,海洋六号准备了2套钻机。其中1号浅钻完成了70次水下作业,为了检验另外一套浅钻的性能,国庆那天,2号钻机隆重登场,它能否延续前段时间1号浅钻的辉煌,能否承担完成接下来的浅钻任务,一切还待保障组于彦江等科考队员们的努力。

       2号浅钻是在国庆当天晚上登场的。一亮相,就给我们一个下马威,完全没有我们期望的那么给力。联机调试在雨中进行,由于空气潮湿,阵雨不断,光纤通讯时好时坏,四次清洗接头,才达到了工作要求。但是信号依然没有以前好,但还不至于影响工作的进行。

       联机调试完成后,开始作业。浅钻着底后,测试绝缘值很好,启动钻机,发现启动转速不正常。钻机空钻一段时间后,转速开始慢慢增加, 20分钟后,才接近正常值。但钻进能力偏弱,进尺困难。开始我们怀疑液压油路混入了空气,对系统进行排气后,有所改善。在第五个测站,钻透基岩后,进尺速度明显加快,判断应该为碳酸盐类的岩石,就尽量往下钻进。回收后,竟然取到一个1m多长的样品。第六个浅钻站位水深3780m,主要是为了检验浅钻在深水环境下的性能参数(浅钻最大工作水深为4000m)。该站位表层是结核,下面是沉积物,没有取到样品,但是证明了浅钻系统还是具备了深水作业能力,了解了深水对钻机性能的影响。经过6次下水作业,2号浅钻的性能得到检验,问题也得以发现,虽然没有1号浅钻性能那么稳定,但基本功能实现了,也顺利完成了最后的浅钻任务。(于彦江  机械工程师)

    (三)

       海底摄像故障排除,新浅钻性能也不错,分别完成了剩下的摄像和浅钻测站,本工区还有最后一个测站,那就是多管取样,三个月前的多管取样曾经历8次失败后才艰难获得成功,这一次顺利吗?

       浅钻作业完成后进行多管取样,是本调查区最后一个测站,大家希望能够在这个工区有一个完美的收工。回想在结核调查区,多管取样闹腾了半个航段,连续八次取样不成功,幸好最后还是把它折服了,摸准了它的脾气,掌握了较为成熟的作业程序。但是,时间又相隔了三个多月,多管取样设备在结壳区不同底质情况下,作业成功率会怎样呢?大家心里都没有底。

       “博士后技工”刘碧荣记性好,把第一个航段多管取样成功的几个关键环节和数据记得非常清楚,释放保险设置,收放缆速度、着底速度、离底速度等等都非常准确。13:30,多管取样出水,小刘第一时间向大家通报:成功了!设备回到甲板,八根管都有30-40cm样品,在土黄色的沉积物表面,管管都有3-4个结核,上面是半管左右清澈的上浮水(底层水)。沉积物样和水样均是原状原位,未受扰动和污染。管管样品都是宝贝,只见邓博士(邓希光 首席科学家助理)根据各管样品的大体特征,现场分配给了海洋局二所、大洋协会样品库、青岛所、一所、广海局等等,除大洋协会样品入库保留外,每个研究单位都分到了理想的样品进行生物、环境以及地质项目研究。这次多管取样的成功,是结壳区第一次多管取样,也是最后一个作业测站,为海山区结壳调查测站作业画上了一个完美的句号。

       多管取样结束后,进行了三条测线的综合地球物理测量,于晚上23:30结束。本航次结壳调查工区任务全部完成,紧接前往大洋23航次第三个调查区,也是最后一个调查区。(刘方兰  首席科学家助理)

    国庆:海洋六号不休假

        你或许见过山,或许见过海,但是,大洋几千米以下的海山,你了解吗?在蓝色的海水下,也同样有高山、平原、峡谷、暗流,现在,请跟随“海洋六号”船,到中太平洋某海山一探虚实。

        当地时间8月23日,这是中国大洋23航次进行到近一半的时间,按照计划,海洋六号实施深海摄像。海底摄像这还是第一次出马,大家很关注。

        这些天,海况并不太好,浪花翻滚,远处一排排的白浪溅起飞沫。记者得知,当天风力4-5级,浪高2米,海上作业有些困难。

        年轻科考人员胡波是深海摄像作业的负责人之一,刚值完大夜班吃过早餐睡了不到一个小时就被叫醒,带着困意,到可视工作室协助调试海底摄像系统。后甲板的科考队员们也正忙碌地准备着: 吊放浅钻,换接系统接口,开机调试。

        直到中午12:30,海底摄像系统完成准备工作,从三层作业甲板下水,记者看到,这套系统仿如一个两米长,1米多高的飞艇,包括两个高精度水下摄像机和水下光源,以及高度计、倾角传感器和压力传感器,水下定位信标等。据正在现场指挥作业的摄像作业负责人张锦炜高级工程师介绍,经过10多年的多次改进,这套摄像系统已今非昔比,可以通过光电复合缆控制水下部分的电力供应和数据传输。也就是说,实现了甲板供电,甲板录制,作业时间不受限制。

        下水前,只见科考队员王俊珠满身油污趴在甲板上,用毛巾清洗摄像头后再用镜头纸进行擦拭。其后,A型架启动,海底摄像系统吊起,2组4位科考队员分两队从两侧用绳索将系统牵引稳定后,深海摄像系统入水。

        而在综合地球物理室内,导航定位组负责人彭朝旭、科考队员黄宁从上午8:30就开始为水下定位紧张忙碌,通过这套水下定位系统,可以准确地获知深海摄像系统所在的位置和深度,数据稳定,绝大部分时间效果令人满意,大家很高兴。

        下午,进行深海摄像作业期间,由于海上风向突然变化,光纤缆被海流牵引倾斜,被避免被磨损,首席科学家助理刘方兰紧急协调,后甲板与驾驶台密切配合,顺利将设备回收水面。其后又再次下放。

        “进行海底摄像作业时,对绞车操作要求很高,眼睛要时刻盯着摄像画面和绞车转轮,手要时刻握住绞车操作杆,将设备时刻保持在适当水深处,既要保证设备离海底很近,使摄像画面足够清晰,又要保证设备离底一定高度,避免触底。”首次参加远洋科考的李琦体会着,“连续进行了7个小时的绞车操作,在精力如此集中的情况下,对绞车操作员的精神和体力都是一个很大的考验,还好作业过程中有傅晓洲和炜哥(张锦炜高工)替换。”

        深海观山不易。进行水下定位、下放摄像系统、观测、记录,期间还要综合海流、风向等各方因素,更需要船舶驾驶、轮机配合,后甲板科考人员的高度协调,从上午8点,到晚上23时30分关闭海底摄像系统,“海洋六号”船科考人员们经过了15个小时的工作,完成了对中太平洋的一座平顶海山的首次探索之旅。

        由于本航次开展的富钴结壳调查,因此,所选择的海山为可能富集结壳的平顶海山。海底摄像要从水深1000多米的平顶海山的山顶处到水深3000多米的山脚。那就让我们跟随海底摄像一起探海遨游吧!

        打开系统,在海底摄像系统投射的灯光照射下,白色的“雪花”纷纷飘落,继续向下推进,高清摄像镜头传回的画面稳定、清晰。到海底了,摄像系统席卷着海流掀起了一阵浓雾很快沉静下来,一片灰白的画面上分布一些弯弯曲曲的纹路,间或有些孔洞,充满着神秘感,犹如上个世纪70年代黑白电视纪录片的画面。这就是我们第一眼看到的深海海底世界。

        此刻,正负责记录班报的董彦辉博士解释到,那些纹路应该是海底底栖生物爬过的痕迹。孔洞则可能是生物的藏身之处。

        “看,鱼,那姿态,真叫妩媚!”科考队员王俊珠提醒着我们。画面上,一条黑色的小鱼从我们的眼前扭动着腰躯游过。

        再深一些,海底又是另一幅景象了。凹凸不平的,犹如菠萝蜜表面圆润的黑色块状物,那就是深海富钴结壳,本航次科考的目标之一,低凹处覆盖着灰白色的海底沉积物。深海摄像带着我们安静掠过的前人从未到达的深处和海域,记者仿佛正俯身翱翔。

        几个小时过去了,灰白色的画面上,黑色结壳、海底沉积物交替或穿插出现,一朵摇曳的“花”出现在结壳的缝隙间,有着多次大洋科考经验的首席科学家助理邓希光博士解释到,那是深海红色珊瑚。

        “海洋六号”以两节的速度在中太平洋公海沿预定测线慢速行进,涌浪袭来,间或有些晕眩。科考队员李琦、傅晓洲等轮换操纵着万米光纤缆绞车,牵引深海摄像系统继续向深处进发。

        深海底下,深海摄像系统犹如一个外星来客,静静地缓慢的从距离海底几米的高处飞过,静寂的海底世界并没有被这群来自中国的海洋地质工作者打乱。

        一只色如血红的虾从镜头下游过。此刻画面上显示水深已达3000多米。操作绞车的工程师李琦、记录班报的宋维宇博士精神为之一振。

        时间已是8月24日晚上9点多,10分钟后,根据此前完成的多波束测深表明,此处已是海山底部,然后,结束深海摄像,回收系统,结束水下定位等等时,已是当天的11:30。

        在可视工作室观看深海摄像的首席科学家何高文对记者说,“深海摄像是开展大洋科学考察的一种重要的调查手段,它可以帮助我们直接观察海底地貌等情况,为其他采样作业手段选择合适的采样点提供依据,提高了采样的针对性;可以圈定结核、结壳的分布范围,此外,画面中关于海底生物的分布活动等情况,可以为环境学家们提供海区环境评价的基础资料。”

        从清晨到深夜,整整15个小时,科考队员们完成了对中太平洋某海山的深海摄像1条测线的作业。

        记者已随船科考半月,据记者观察,几乎每次深海作业,少则三、五小时,多则十几小时。科考队员于宗泽感慨到,“海上情况瞬息万变,气候、海浪、仪器甚至人的情感,不经意间就会出现这样或者那样的问题,整个航次也是在不断的发现问题大家共同解决问题中过来的。”如今,科考时间已近半,远洋科考队员在太平洋海域继续探索。

    深海摄像系统入水

    2、	神秘的海底世界(中太平洋海山上的富钴结壳与海底生物——红珊瑚)

    神秘的海底世界(中太平洋海山上的富钴结壳与海底生物——红珊瑚)

    神秘的海底世界(中太平洋海山上的海底沉积物与海底生物——深海红虾)

    深海观山记