近日，由自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头承担的“富钴结壳合同区资源勘探与评价”项目，在中国大洋事务管理局与中国大洋协会的指导下，顺利完成富钴结壳勘探合同第一个五年阶段成果报告编制，已提交国际海底管理局（ISA）。这标志着我国已圆满完成国际海底富钴结壳勘探合同第一个五年活动方案阶段性目标任务。

自1997年起，我国对太平洋5个海山区的28座海山开展了富钴结壳资源调查，在此基础上，2014年，中国大洋协会与国际海底管理局签订了为期15年的国际海底富钴结壳勘探合同，矿区位于西北太平洋麦哲伦海山区，面积为3000平方千米，我国对这一矿区拥有专属勘探权和优先开采权。

作为我国富钴结壳资源调查的主要力量，广州海洋局牵头富钴结壳勘探矿区申请方案编制及后续勘探工作。自2014年以来，广州海洋局联合自然资源部第二海洋研究所、长沙矿山研究院有限责任公司、北京矿冶科技集团有限公司等机构，先后在合同区开展了资源勘查与评价、环境调查与评价、采矿技术开发与试验、选冶技术开发与评价、资源开发利用综合评价等工作，圆满完成了第一个五年阶段目标任务，取得了多方面成果：

一是圈定矿化区15个，获得了不同类型的资源量，为下一步区域放弃奠定了基础。实施中国大洋32、36、41、41B和51等5个调查航次，在采薇海山群和嘉偕平顶山群圈定矿化区15个，获得合同区推断的资源量和标示的资源量。

二是形成一套适用于不同勘探阶段的技术方法体系，勘探技术方法手段显著提升，高精尖装备得到常态化应用。根据勘探实践，编制了大洋富钴结壳资源勘查规范和规程（国标），成功拓展了多波束回波勘探技术在富钴结壳资源勘查与评价中的应用，开发了1.5米钻机、6米钻机等新型勘查装备和富钴结壳原位高频声学厚度探测系统，无人遥控潜水器（ROV）和载人潜水器（HOV）在富钴结壳勘探中得到常态化的应用，近海底观测装置得到长足的发展，勘探效率和勘探精度显著提高。

三是完成了部分区域的大比例尺地质图件编制，提出了三阶段富钴结壳成矿模型。完成合同区海山群部分区域大比例尺地质编图工作，阐明富钴结壳分布与水深、地形之间的关系，初步揭示了富钴结壳分布特征，进一步摸清富钴结壳分布规律和控矿因素，提出了富钴结壳铁锰矿物相形成、微量元素的富集和后期改造的三阶段成矿模型，有力的指导了富钴结壳勘探实践。

四是初步揭示了合同区及其邻域的生物多样性以及种类分布特征、海山流场结构特征，并积累了大量环境基线数据。利用锚系、CTD采水、浮游生物分层拖网和浮游生物垂直拖网、箱式取样器、多管取样器、大型生物诱捕系统、底栖生物撬网、ROV和HOV等手段，采集获取大量海水、浮游生物、底栖生物、沉积物、沉降颗粒物等样品，通过观测及样品分析获取各类地质基线和环境基线数据。通过对海底视频资料和样品的研究，初步分析了合同区底栖生物群落的构成、生物多样性和成带分布特征。利用获取的流场数据，初步分析了合同区海山近底层流速变化规律。

五是完成富钴结壳开采系统方案设计和海上采掘功能试验以及富钴结壳可选冶性评价工作。根据富钴结壳矿床、矿体特征和地质、地形特性，完成了年开采量100万吨系统方案设计，研制了富钴结壳规模取样装置，并完成了海上采掘功能性试验。采用选冶联合工艺对富钴结壳矿进行加工，开展了富钴结壳工艺矿物学、可选冶性评价、多种选矿方案对比等研究，形成可选冶性评价报告。

六是初步开展了富钴结壳资源开发和综合利用评价工作。通过对富钴结壳有关金属市场进行持续跟踪，建立了富钴结壳开发利用的技术和经济评价模型。开展了初步概略评价和前景预测研究。

此外，5年来为来自发展中国家的10名国际学员提供了系统培训工作，为构建人类命运共同体做出了贡献。

后续，广州海洋局将继续在中国大洋协会的组织下，在合同区开展一般勘探和详细勘探工作，开展第二个五年勘探工作，以支撑富钴结壳勘探合同的履行。

杨经绥在国际会议上作报告

杨经绥在智利开展现代洋壳调查野外工作

2015年春节期间，杨经绥率团队在智利开展野外工作

杨经绥与白文吉研究员在俄罗斯乌拉尔野外

对杨经绥来说，科学研究也如同攀登，心中怀有信念和热爱，付出更多的汗水，才能登上一座座山峰，看到常人无法看到的独特风景。

2017年11月28日，中国科学院公布2017年院士增选结果，中国地质科学院地质研究所研究员杨经绥光荣当选。

杨经绥发现和厘定了我国柴北缘、东秦岭和西藏松多等3条高压/超高压变质带；厘定了东昆仑阿尼马卿和西昆仑库地蛇绿岩组合，为建立高原北部古板块体制的演化作出重要贡献。他建立的“蛇绿岩型（罗布莎型）金刚石”，为世界开启了研究深地幔物质的重要新窗口。

杨经绥从事地质科学研究已经整整40年。40年里，他大部分时间和精力都投入在青藏高原的崇山峻岭中，爬上了数不清的山峰。对他来说，科学研究也如同攀登，心中怀有信念和热爱，付出更多的汗水，才能登上一座座山峰，看到常人无法看到的独特风景。

从书本到野外

青藏高原给了他最好的淬炼

1977年，杨经绥从长春地质学院地质勘探系毕业，分配到中国地质科学院地质研究所工作。那时的他血气方刚，大学期间系统而刻苦的学习，让他装了满脑子地质学知识。可对地质学研究来说，野外实践尤其重要。刚刚走出校门的杨经绥，最需要的就是到野外一线去历练，把从书本上学到的知识投射到岩石上，真正走进大自然的地质王国。

这时，青藏高原的群山发来了遥远的呼唤。1978年正是全国铬铁矿会战的尾声，杨经绥参加了西藏藏北东巧铬铁矿和蛇绿岩填图及雅鲁藏布江蛇绿岩和罗布莎铬铁矿调研项目，他第一次来到青藏高原，就与这片大山结下了一生的不解之缘。

杨经绥无疑是幸运的，青藏高原虽然气候严酷，工作条件艰苦，但其地质的独特性、复杂性，作为野外地质工作的历练场，是再好不过的了。杨经绥满腔热血地投入野外工作中，跑路线、看剖面、填图、写报告，高寒缺氧的环境并没有难住他。这在一定程度上得益于他的知青经历。入学长春地质学院之前，杨经绥曾在北大荒从事了5年生产劳动。茫茫荒原，天寒地冻，练就了他健壮的体质，馈赠给他勇气和毅力。杨经绥曾说，经历过北大荒岁月，他对任何恶劣的自然条件不再有畏惧感。

项目负责人白文吉特别器重这个工作勤奋、踏实的小伙子，经常鼓励他，指导他。这让杨经绥很快成长起来，熟练掌握了一项项专业技能。短短几年的时间，他已经从初出茅庐的书生变成能够在野外独当一面的青年地质科技工作者。

项目结束后，杨经绥从西藏回到北京，但他很快就等来了再上高原的机会。1980年，中国与法国合作开展青藏高原地学研究项目同时，来自全国的地质精英组成了18个青藏高原地质调查分队，准备全面开展高原地质研究。得知这一消息后，杨经绥马上跑去找刚刚被任命为第一分队队长的姜春发。“姜老师，我在西藏东巧铬铁矿区填过图，很喜欢和向往高原工作，也不怕吃苦，让我加入您的团队吧。”杨经绥诚恳而充满期待地说。姜春发对杨经绥的人品和工作态度已有耳闻，痛快地答应了这个主动请缨的年轻人。

这一去就是5年。杨经绥在人烟稀少的高原，从事东、西昆仑蛇绿岩研究，探索曾经浩瀚的大洋，如今成为莽莽昆仑山的地质构造背景。在旁人看来艰苦而寂寥的工作，杨经绥却说“干得很过瘾”。是啊，昆仑山口、帕米尔、红其拉甫、阿里……光是这些名字，就有种天高海阔的豪迈。几辆车，几个人，带上帐篷、汽油、日用品，一跑就是几个月。最长的一次，他们在野外连续工作8个月。

在神奇美丽的边疆，杨经绥找到了施展才华的宽广舞台。“搞地质研究，看再多教科书，都不如去野外现场看一看。但光在野外跑，也不行。必须带着思考，带着科学问题跑。”随着对东、西昆仑上这一带了解的加深，杨经绥脑子里产生了一个个地质科学问题，他一边在野外工作，一边寻找问题的答案。

项目结束时，项目组合作的专著《昆仑开合构造》获得了当年原地矿部科技进步三等奖。姜春发把杨经绥的名字放在了作者中的第二位。“姜老师，我们7个人，我年龄最小，排在第二个不合适吧？”杨经绥一度谦让。姜春发说：“这个排名顺序是按照对项目贡献的大小，而不是年龄大小。”

走出校园后，杨经绥一脚踏入的野外，就是青藏高原，一晃就是8年。这段时期，杨经绥谦虚地称之为实习阶段。通过“实习”，他加深了对岩石、构造的认识，熟悉了青藏高原的地质环境，增长了见识，为之后的地学研究打下了坚实的基础。披荆斩棘的地学研究利剑，经过淬炼，锋芒初露。

解密特提斯

海外留学给了他全球的视野

1986年，杨经绥被公派留学加拿大，在达霍西大学吉姆霍尔教授的指导下，攻读博士学位。

早在两年前，霍尔教授就认识了这个来自中国的年轻人。1984年，杨经绥到塞浦路斯参加国际科学钻探培训班。他和来自印度和埃塞俄比亚的两名学生一组进行地质填图、写地质报告，吉姆正是指导老师。杨经绥过硬的基本功和严谨的科学作风让吉姆印象深刻。

再次见到杨经绥，吉姆问他：“你的论文打算做中国的青藏高原还是塞浦路斯呢？”杨经绥并没有马上回答。他用3个月的时间查阅各种英文文献，了解国际地学界岩石和构造领域的研究情况。当时，关于青藏高原的研究很少，文献多数来自国内。而关于塞浦路斯的研究，前人已经做了很多工作，已经有大量的论文发表，研究比较深入。塞浦路斯拥有全球最经典的古特提斯洋地质遗迹，记录了完整的地质层序和特提斯洋的历史。研究古特提斯洋形成和关闭的过程，有望对地球上大陆和海洋的形成产生新的认识。青藏高原，也是古特提斯洋的一部分。选择塞浦路斯，便于与国际同行之间的交流，也便于导师的指导。而选择塞浦路斯，也意味着必须要在前人研究的基础上取得新的发现，挑战性很强。吉姆认可了他的选择。

1987年，杨经绥再次来到塞浦路斯。吉姆帮他联系了当地一户人家，让他住在家里面。每天一大早，杨经绥就骑着山地车上山去，一个接着一个地看地质剖面，详细记录地质特征。有一天下山时，山地车速度很快，不小心撞到一道坎，连人带车都飞了出去。杨经绥的膝盖摔破了，山地车也摔坏了。那里距离他住的地方还很远，正发愁怎么回去时，幸好一辆卡车路过，停了车。车上下来一个当地人，在了解了杨经绥的困难之后，答应帮他修车。好心人把杨经绥带到家里，在车库里帮他修好了山地车。“真没想到一个中国年轻人会骑着自行车，在我们国家的大山里辛苦地研究地质，太了不起了。”

回到住处时，天色已晚。杨经绥远远地望见他借宿那户人家的老妈妈正在门口焦急地眺望。看到杨经绥，她眼泪流了出来，“到了时间还没回来，我担心你出了什么事。”“我没事，就是摔了一跤，车子已经修好了。”杨经绥一边安慰老妈妈，心中一股暖意涌了上来。

过了段时间，吉姆来检查杨经绥的工作，在看了他的各种记录和成果后，对他野外工作的扎实大加赞扬。反过来，导师严谨的治学态度、科学的培养方式、和善正派的为人，也给杨经绥很多有益的影响。

杨经绥的博士论文《塞浦路斯古海底构造重建》，在前人研究的基础上，提出了自己新的认识，得到了学术界的肯定。海外留学生涯，给了他地学研究的全球视野，使他把握到研究领域最前沿的脉动。他的剑，磨得更锋利了。

毅然返高原

在我国发现两条超高压变质带

1994年春节，杨经绥在大洋对岸收到时任中国地科院地质所所长许志琴发给国外留学人员的新春贺信。许志琴在信里说，所里正在与法国合作开展青藏高原研究项目，祖国需要人才，欢迎他们回来参加。

看到信后，杨经绥思绪万千，激动不已。青藏高原，那是他魂牵梦萦的地方，是他熟悉而热爱的地方。当年，自己还有一些问题没搞清楚，如今增长了知识，回去一定要解开谜题。

4个月后，杨经绥就坐上了回国的飞机，又从北京直奔东昆仑。那又是一段过瘾的时光，故地重游，杨经绥的眼里却看到了比过去更丰富的东西。同时，他也感受到了团队良好的科研氛围，每个人都很努力、很敬业。“我一直认为，搞科研，一方面要找到兴趣点，另一方面要有良好的团队。许志琴院士带领的青藏高原研究团队，正符合我的期待。更重要的是，我的事业在中国。”于是杨经绥对许志琴说：“我想回来，正式参加你们的项目。”许志琴听了非常高兴。

杨经绥的选择是正确的。1995年，地质研究所破格评杨经绥为研究员，1996年他开始带研究生，1998年被聘为地质研究所副所长，1999年成为博士生导师。2003年，杨经绥获得中央组织部、人事部、宣传部、教育部、统战部、科学技术部六部委颁发的“留学回国人员成就奖”。2007年，他荣获“何梁何利科学与技术进步奖”。

每一年，杨经绥和同事们都有很长一段时间奔波在青藏高原的野外。他们去的都是人迹罕至的地方，甚至无人区。危险时刻躲藏在他们身边。1997年在可可西里，科研团队突遇暴风雪，温度极低，气压下降，几乎所有人都被强烈的高原反应击倒。到了夜里，一位同事突然昏迷，情况危急，急需输液，可蜷缩在车里，液体怎么也输不进体内。为了挽救同事的生命，杨经绥二话不说，爬到车顶，高举起吊瓶，在凛冽的风雪中站了一个小时，直至同事病情好转。2004年秋天，杨经绥和他的科研小组在野外作业时，不幸遭遇车祸。他受了重伤，断了五根肋骨和一根锁骨。在危难之时，他首先想的是别人，让医生先抢救别的伤员。在敦煌医院重症病房里，他还念念不忘工作。

就在他们经历艰险的时候，新的发现也悄悄到来了。1996年，杨经绥和同事在柴达木盆地北缘鱼卡发现了榴辉岩，在柴达木盆地北缘都兰发现榴辉岩和含柯石英片麻岩，建立了中国西部一条长350千米的早古生代超高压变质带，开辟了西部超高压变质岩研究的新热点。

“榴辉岩和柯石英是板块碰撞时在超高压条件下形成的。温度不能太高，压力却要很高。基于当时的发现，我推测我国大陆沿着中央造山带发生过两次碰撞，一次发生在5亿年前，一次在2亿年前。但是推测需要证据来支撑。”杨经绥说。

2002年，支撑他推测的证据终于被找到了。那年春节期间，杨经绥和同事采用激光拉曼谱方法，对从秦岭取回来的几千个样本进行研究，从中发现典型的超高压矿物——金刚石。秦岭金刚石的发现，为中国西部的超高压变质带延至东秦岭提供了关键性的科学证据。杨经绥等人据此提出了沿中央造山带存在4000千米的早古生代和印支两期超高压变质作用事件的巨型超高压变质带的大思路，在国内外引起了很大反响。柴北缘和东秦岭两条超高压变质带，已被国际超高压权威标注在新的全球超高压变质带分布图上，为推进超高压变质带研究和中国关键构造问题的解决做出重要贡献。

罗布莎突破

深地幔研究领跑世界

杨经绥心里，还有一个谜没有解开。1980年，西藏罗布莎铬铁矿，选矿时选出了金刚石。此事曾轰动一时，多数人不相信，认为地质背景完全不对，不可能出现金刚石。还有几名外国专家专程来考察，认为选出的金刚石是混染的。

当年，杨经绥和老师白文吉就在罗布莎，亲身经历了这件事。明明就是金刚石！杨经绥意识到，把这件事情研究清楚，将真相大白于天下，有可能会带动重大理论突破。他在心中暗下决心，一定要弥补自己和白老师当年留下的遗憾，重回罗布莎。

2006年，杨经绥如愿承担了罗布莎铬铁矿研究项目。这一次，他们很快就又发现了金刚石，而且是在原矿石里发现的。可消息传出去，国际地学界依然是一片质疑声。澳大利亚的科学家来了，日本的科学家也来了，要取回样品自己验证。当他们也选出金刚石，在自己的实验室里做微量元素分析后，终于相信了中国科学家的发现。他们就像发现新大陆般惊喜万分，回国后，在各种会议上为罗布莎的金刚石正名。铬铁矿里金刚石等超高压矿物的发现，把过去认识中浅部的地质运动，一下延伸到400公里深。

过去研究地球深部的运动，都是在实验室里模拟，找不到样品来研究、来证实。如今终于有了看得见摸得着的岩石，来讲述地球演变的故事。美国一位院士撰写文章指出，杨经绥团队发现的罗布莎型金刚石，或者说蛇绿岩型金刚石，为世界地学界打开了一扇研究深地幔矿物和作用的窗口。2015年，国际地科联批准了国际地球科学研究计划“金刚石与地幔再循环”项目（IGCP-649）。

杨经绥的全球视野，让他提出全球化的研究思路，即从全球尺度选择不同时代和地区的代表性蛇绿岩，查明金刚石等强还原超高压矿物群在古今大洋岩石圈中的空间展布、赋存状态及其形成和保留机制，探讨和揭示全球不同构造背景的地幔物质组成和深部地质作用。在这一思路指导下，他们的团队得到中国地质调查局和国家基金委支持，分别开展了塞浦路斯特罗多斯、阿尔巴尼亚、缅甸、土耳其和俄罗斯等地的蛇绿岩和铬铁矿调查取样。

中国地质调查局地质研究所地幔研究中心团队通过蛇绿岩型铬铁矿这个窗口，研究地幔过渡带深度的矿物群，探讨铬铁矿的深部成因，为蛇绿岩铬铁矿的研究提供了新的思路。目前，我国的研究在国际上处于领先和领跑地位，带动了多国科研人员参与合作。杨经绥说：“例如，我们目前与美国、德国、法国和英国科研人员开展广泛和深入合作，每年我们都有研究人员去国外开展地质调查，取回不少样品，进行实验室合作研究，以我为主发表了合作论文。有些国家的科研人员已经用我们提出的研究思路，申请到了科研项目，并且邀请我们为项目指导。”

2017年，杨经绥带领各国科学家在古巴采集了近3吨蛇绿岩和铬铁矿样品。运用现代高科技分析测试手段，它们可能揭开古加勒比大洋的裂解和关闭历史，同时可以探讨铬铁矿的成因，探讨深地幔矿物和深部物质的循环和侵位。明年，“金刚石与地幔再循环”项目计划去澳大利亚和新加里多尼亚举办研讨会并进行野外调查取样，将首次取得南太平洋小岛上的铬铁矿。杨经绥说：“我们十分期待，来自地球南半球的样品会带来什么样的惊喜和奥秘。”

40年的科研生涯，杨经绥在自己的专业领域里，向着心中坚定的方向一步步攀登。如今，他已经带着一个中国科学家的自豪，登上了深地幔研究的世界高度。但他依然没有松懈，因为更美的风景在更高更远处。

近日，中国地质调查局青岛海洋地质研究所在二氧化碳水合物农业应用方面取得新进展，“二氧化碳水合物微肥制备装置与制备方法”获得国家知识产权局授权（专利号：202010276863.7）。

在“双碳”目标的大背景下，各行业都在积极探索碳减排及碳中和路径，其中海底二氧化碳封存被认为是一种有效的碳中和路径。然而，人们不应忽视二氧化碳是植物进行光合作用制造有机物质的重要原料，是一种奇特的肥料——气肥，在农业领域扮演着关键的角色。据估算，如果现在全国30亿亩农田（含复耕）都使用二氧化碳气肥，最高可消耗20亿吨二氧化碳。因此，大田作物可能成为工业二氧化碳重要的消费市场。由农业生产承担部分碳中和是一项重大创新。

目前，农业生产使用的二氧化碳气肥中，固体气肥的生产工艺复杂，液体气肥的运输与使用不安全，气体燃烧法易产生氮氧化物和硫化氢等有害气体。针对上述问题，该发明提出了一种二氧化碳水合物微肥制备装置及制备方法，合成原料简单，合成流程短且不涉及化学反应，安全性好；合成的二氧化碳水合物微肥含二氧化碳储气量高，自保护效应好，便于储存和运输，微肥分解后无污染、无残渣，施用后不会改变土壤的性质。

该发明专利具有良好的应用前景，将工业排放的二氧化碳与含微量元素的水溶液制备成固态二氧化碳微肥，既能给作物通过光合作用必需的二氧化碳，又能提供作物生长必需的微量元素，同时还达到了碳中和的目的，有利于高效农业与国民经济可持续发展。

自然资源部中国地质调查局西安地质调查中心同位素实验室成立于2014年，从锆石U-Pb定年业务慢慢拓展到独居石、斜锆石、榍石、磷灰石等其他含铀副矿物的U-Pb定年，以及原位微区微量元素和Sr-Nd-Hf同位素测定。

2023年，实验室迁往长宁新区新基地，建立千级前处理超净实验室，在原位微区分析测试业务基础上，开发全岩Sr-Nd-Hf同位素比值测定方法，并于2024年5月正式对外开放，接收样品。

本实验室Sr-Nd-Hf同位素溶液的纯化采用DGA树脂，上样介质为饱和硼酸溶液，一柱分离Sr、Nd、Hf同位素溶液（图1），淋洗体积88mL，时长8小时。Sr、Nd、Hf的淋洗酸分别为5N HNO₃、3.5N HNO₃+0.2N HF、1.85N HCl。上机测试采用浓度匹配、标样间插校正法。实测国际标样AGV-2，RGM-2，BCR-2的Sr、Nd、Hf同位素比值，均与推荐值一致。

如有测试需求，请联系：魏老师（13772546295，同微信）、汪老师（13324517306，同微信）。

近日，由《地球》杂志社联合国家地质实验测试中心策划的《地球》“健康地质”专题特别期刊（2024年第1期）出版，中国科学院院士王焰新为期刊撰写卷首语。

“健康地质”专题共包含9篇健康地质科普论文，其中8篇由国家地质实验测试中心健康地质调查与研究团队撰写：《大地质与健康中国》《健康地质：人类健康视角下的地质大调查》《地质环境与健康宜居》《土壤与人体健康》《矿物与人类健康》《地下水资源与健康》《微量元素与健康》《离子型稀土矿山“健康诊断”与“疾病治疗”》。

科普论文分别从土壤、矿物、地下水、矿山等不同方面，介绍了各种地质体和化学元素在地表的迁移富集规律及其对大众健康的影响，使读者能够更好地理解地质与健康问题的内在联系，对健康地质学科有更加清晰的科学认识，从而对于国家建设生态文明、倡导人与自然和谐共生、走可持续发展之路产生更强烈的情感共鸣。

《地球》杂志2024年第1期封面

稀有金属成矿作用与花岗质岩浆的高度分异过程密切相关，受锆石“高U效应”和继承核的影响，对高分异花岗岩时代的准确限定一直是成岩成矿年代学研究中的难点。

得益于更低的封闭温度和普通铅含量，独居石和榍石被认为在记录演化晚期低温花岗岩结晶年龄和成因信息上具有独特的优势。鉴于此，中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心与德国弗莱堡大学和中国地质大学（武汉）合作，选取独居石和榍石对原特提斯北秦岭岩浆弧高分异花岗岩开展了精细的年代学和矿物学研究。新的年代学结果对单个岩体给出了更为集中的形成年龄，并且识别出弧岩浆从北向南年轻化的趋势；独居石微量元素反映岩浆经历了高度演化，榍石微量元素则记录了一期重要的壳-幔岩浆相互作用。据此提出原特提斯商丹洋在早古生代（ca.440Ma）曾经历了显著的俯冲-后撤（subduction roll-back）过程，并伴随着大规模的幔源岩浆底侵、地壳深熔和高温麻粒岩相变质作用（图1）。该成果展示了独居石和榍石在揭示高分异稀有金属花岗岩成因方面的广阔应用前景。

相关论文在国际知名地学期刊《Lithos》最新一期在线发表。 

图1 原特提斯商丹洋早古生代俯冲-后撤过程

土壤资源的前世今生

郭俊刚 赵恒勤

前世

你可知道，松林下松软芬芳的泥土和坚硬巨大的岩石原来是一样的呢。大自然鬼斧神工，又历经数亿年，悄然将坚硬的岩石变成了肥沃的土壤。

早在几十亿年前，地球的表面都是岩石。地壳表面裸露的岩石，受到风力和水力的侵蚀，在物理、化学、生物、气候等多种因素综合作用下，逐渐被破碎和分解。山一样大的石头变成了小块，小块又变成了细粒。在岩石由大变小、由粗变细的过程中，不仅仅是个头变化了，同时岩石也变成了一种叫“成土母质”的物质，这个过程就叫作风化。要注意的是成土母质还不是土壤。时间又过了数亿年，成土母质在水、空气、腐殖质和微生物的帮助下，逐步形成真正的土壤。成土母质的性质决定了土壤的类别，所以在我国有东北的黑土地，有西北的黄土高原，有云贵川的红土，还有中原的棕色土壤。土壤的垂直剖面从下往上通常可划分为“土壤母质层”“底土”和“表土”三个部分，其中“表土”和“底土”合称为“土体”，是土壤的主要部分，土壤的顶部则是由动植物残体腐烂转化而成的“腐殖质层”。大自然需要300年到1000年的时间才能形成大约2.5厘米厚的土壤。

今生

时间来到了人类文明，人类利用和改造世界的能力不断增强，对矿产资源的大规模开发利用，也对土地资源造成了伤害，土壤环境严重恶化，已经威胁到人类的生存与发展。

一、土地的压占和破坏

根据有关部门测算，至2009年底，全国有1亿多亩历史遗留工矿废弃地尚未复垦。在全国11.23万座矿山的开采活动中，每年约有300万亩土地遭受毁损。在新增被损毁的土地之中，耕地或其他农用地高达60%以上。耕地的减少，导致失地农民的增多，土地利用效率降低，生态环境恶化，对社会经济的可持续发展造成严重影响。

二、土壤污染

土壤污染包括矿产资源开发利用造成的土壤酸化和土壤重金属污染。

土壤酸化是指酸性物质使土壤变酸的过程。一部分是矿物开采过程中，硫化矿床从地下开采到地表后，矿石中的硫元素会转化为硫酸根离子，硫酸根离子随同降雨、地表径流等水体进入土壤，导致土壤酸化；另一部分是在矿物加工利用过程中，如煤炭燃烧所产生的二氧化硫、氮氧化物等大量酸性气体，进入大气后遇水形成酸雨，使土壤环境被酸化。

随着矿产资源的开发利用，进入到土壤中的铜、铅、锌、铬、镉、汞、砷等重金属超出土壤承载能力，影响植物正常生长，诱发植物发生病变甚至死亡，也会在植物体表或体内积累，通过食物链进入人体，诱发人类的疾病。

未来

伴随着“绿水青山就是金山银山”号角的吹响，我们必须采取一定的措施，将矿产资源开发利用对环境造成的损害降到最低。通过矿山土地复垦，增加可耕地数量，提高土地质量，改善生态环境；通过开采工艺的改进，充分利用采空区和废弃巷道，减少地表塌陷和废石排放；通过生产设备和生产工艺的改进和优化，实现对矿产资源的高效节约集约利用，减少废弃物排放。

目前，已经涌现出一些重金属修复技术，比如利用钝化剂使重金属的形态趋于稳定，利用超富集作用的植物吸收土壤中的重金属。重要地块被污染又不易治理的话，直接给土壤搬个家，将污染土壤移走，将清洁土壤移来。

土壤是我们人类赖以生存的资源，要把生态文明理念贯穿到整个土地资源和矿产资源的开发利用过程中不仅要注重土地数量的保持，还要注重土地利用质量的提升，实现经济效益、生态效益和社会效益的统一。

宜兴保磷矿基地选矿厂实现零排放

周文雅 吕振福

磷矿是地球上不可再生的非金属矿产资源，是一种重要的化工矿物原料，是保证粮食安全不可替代的矿产资源。

根据《全国矿产资源规划（2016—2020年）》，我国规划有3个磷矿资源基地：滇中、贵州开阳-瓮福、湖北宜兴保。中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所46种重要矿产资源开发利用水平调查项目组2019年奔赴湖北宜兴保磷矿基地进行开发利用水平调查，考察基地内资源的可持续保障情况、开采选别技术水平、尾矿废石的排放情况。

2018年全国共有磷矿采矿权证288个，湖北宜兴保磷矿资源基地有磷矿采矿权证62个。磷矿是湖北在全国最具比较优势的矿种，查明资源储量74.96亿吨，位居全国第一。为了提高生产效率和产品质量，大部分企业都会优先使用高品位磷矿，以避免不必要的原材料消耗、减少产生的废渣、提高磷矿的利用率。中低品位的磷矿石一般要通过一些特定的选矿技术，得到磷含量较高的精矿，才能用于后续的生产。宜昌的磷矿资源具有明显的夹层结构，中层为富矿，上下两层均为贫矿。特殊的矿层结构加上历史原因，宜昌当地采富弃贫的现象普遍。

湖北省磷矿资源管理暂行办法要求对磷矿必须“全层开采，全部入选”；对开采规模实行总量控制；对磷矿石(粉)实行凭准运单运输的准运制度；逐步重组和关闭生产能力在 15 万吨/年以下的磷矿企业，提升资源利用水平。宜昌市继续减少磷矿石开采计划，2018年在1300万吨的基础上又缩减了300 万吨。一系列措施，有效保障了湖北磷矿资源的可持续发展。

2018年，湖北宜兴保磷矿基地内磷矿企业有62家，在产企业54家，均采用地下开采，运营期间采掘废石不出坑，回填采空区，既可降低采空区上方的开裂、沉降变形，又防止固体废弃物对环境的污染。由于基地磷矿实行开采总量控制，基地内总设计采矿能力3212.5万吨，实际采出矿石1440.795万吨，平均采矿产能利用率46.02 %。

湖北宜兴保磷矿基地选矿厂普遍采用重介质旋流器进行磷矿选别。磷矿原矿破碎后进入重介质旋流器，品位高的磷矿颗粒在旋流器中下沉，成为精矿产品；品位低的磷矿颗粒在旋流器中上浮，随溢流水排出，成为尾矿产品。所有生产废水净化后全部循环使用，完全实现零排放。

宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿废石70.94万吨，年利用磷矿废石95.87万吨，磷矿废石累计积存量为194.26万吨，2018年磷矿废石利用率为135.14% 。

宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿尾矿41.32万吨，年利用磷矿尾矿37.32万吨，平均磷矿尾矿利用率为90.32 %，累计磷矿尾矿积存量为95.89万吨。

磷矿属于不可再生资源，缺乏相应的替代品种，被列为我国重要的战略资源，在国家粮食生产安全中占有极其重要的地位。湖北宜兴保磷矿资源基地资源储量大，2016年湖北远安发现一特大型磷矿床，初步探明储量达4.29亿吨，是我国首次发现的单一矿区最大规模磷矿，后备资源丰富。湖北对磷矿实行开采总量控制性管理，可有效保障我国未来磷的供应能力，保障我国粮食安全，助力中国磷业发展。

材料界的“百变星君”——石墨

郭理想 张然 刘磊

地球上的碳分布非常广泛，既可以分布于地壳表层，又可以存在于地壳深部甚至是地球内部更深处的地幔中。此外，碳还是地球上生物体的基本组成元素之一。同时，其存在的状态也很多样，氧化态、还原态以及单质形式的碳均能在各种自然和人为环境中存在。截至目前，自然界中已发现的由碳单质构成的物质有三种：第一种是价值斐然、人尽皆知的钻石，第二种是与我们的日常生活密切相关的石墨，第三种是尚存争议且人们知之甚少的卡宾碳。

石墨最早由德国矿物学家A.G.Werner（1749~1817）命名。自然界中产出的石墨外观呈现出钢灰色或黑色，形状主要有鳞片状和土状两类，还有部分以块状形式产出。其化学成分主要是碳，天然产出的石墨成分纯净的很少，其中常包含SiO2、Al2O3、FeO以及粘土、沥青等杂质。

石墨矿床的形成需要具备以下两个主要条件：大量的碳，即碳质要集中，它们是形成石墨的主要原材料；合适的热力学条件，例如相当高的温度，好比是工厂中用于生产的机器需要合适的工作参数和加工环境。

全球石墨资源分布广泛，美国地质调查局最新发布的《世界矿产品概要2019》中的数据显示，全球范围内的石墨储量主要分布在土耳其、中国、巴西、莫桑比克、坦桑尼亚、印度、越南等国。其中晶质石墨主要分布在中国、巴西、莫桑比克、乌克兰、马达加斯加等地，隐晶质石墨主要分布在土耳其、印度、墨西哥等地。

我国是传统的石墨生产和消费大国。石墨属于不可再生资源，是我国的优势矿种，我国在2016年12月将晶质石墨列入国家战略性矿产目录。根据自然资源部最新发布的《中国矿产资源报告2019》显示，我国晶质石墨查明资源储量为4.37亿吨，主要分布在黑龙江、山东、内蒙古、吉林和湖南5个省（区）。我国已发现的石墨矿床总体上可分为三种类型：区域变质型，如黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿、山东省青岛市莱西南墅石墨矿、内蒙古自治区乌兰察布市兴和石墨矿等；接触变质型，如湖南省郴州市鲁塘石墨矿，吉林省吉林市磐石烟筒山石墨矿等；岩浆热液型，如新疆维吾尔自治区昌吉苏吉泉石墨矿，巴音郭楞蒙古自治州尉犁县托克布拉克石墨矿等。

石墨的用途也颇为广泛。石墨具备良好的导电、导热、润滑、耐磨，以及耐高温、抗腐蚀、防辐射等诸多优良性能，能用于制造各种产品，被广泛用于国民经济的各个行业，可谓是材料界的“百变星君”。在传统行业中，石墨可作为耐火砖、坩埚、增碳剂等，应用于耐火材料和钢铁工业。由于洁净钢及超低碳钢的发展，以及节能降耗的要求，开发低碳耐火材料已成为必然趋势，石墨在炼钢领域的用量正逐步降低。

在新能源领域，石墨可作为锂离子电池的负极材料。负极材料对石墨性能要求较高，通常需要将石墨球形化以后，提纯到99.9%以上。在核能领域，天然石墨也发挥着重要作用，球床式高温气冷堆的球形燃料元件中，天然石墨占据64%的比例。

石墨烯是近年来的热点新型碳材料。英国曼彻斯特大学的物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年首次发现了石墨烯，他们也因此荣获了2010年的诺贝尔物理学奖。我国目前已经实现以天然石墨为原料，通过氧化石墨-还原法制备石墨烯粉体的工业化量产过程，并在防腐涂料、导热膜等领域有较好的应用效果。未来石墨烯在新能源汽车、海洋工程、能源发展、高端装备、环境治理等领域的应用将进一步深入，有望成为各个重大领域不可或缺的应用材料。

“工业味精”——锡矿的开发利用

田敏 张红新

地壳中锡的平均含量只有0.004%，属于比较稀贵的金属。目前已发现锡矿物和含锡矿物50余种，其中具有工业意义的主要矿物为：锡石、黄锡矿、圆柱锡矿、硫锡铅矿、辉锑锡铅矿。地球上锡矿主要呈带状分布在东南亚和东亚两大锡矿带，东南亚锡矿带北起缅甸的掸邦高原，沿缅泰边境向南延伸到印度尼西亚。东亚锡矿带西起中国云南个旧，延伸至广西，南起朝鲜，经中国延伸至俄罗斯。中国居于东亚锡矿带的主要区域，因此成为全球锡资源储备第一大国。近年来数据显示，全球锡储量共约480万吨，中国拥有150万吨，印尼80万吨，巴西70万吨，玻利维亚40万吨，澳大利亚37万吨。

我国锡矿资源分布较为集中，主要分布在云南、广西和湖南三个省（区），三个省（区）锡精矿产量合计约占全国总产量的90%。目前，世界上有20多个国家开采锡矿，自1993年以来中国锡精矿产量一直居于世界第一。

我国锡矿资源按照矿物组成不同分为三类：原生锡矿、砂锡矿和其他类型锡矿石，储量分别为92.88%、0.80%和6.32%。原生锡矿主要分布在广西和云南，合计占总累计查明储量的83.06%。目前，工业生产中锡矿选厂根据资源类型的不同，共有7种方法处理矿石，分别为重选、单一浮选、浮-重-浮、浮-磁-重、重-浮-磁、重-磁-浮、重选-浮选，重选法处理矿石量最多，单一浮选法处理的原矿品位最高。我国资源量最大的原生锡矿和砂锡矿主要采用重选工艺，使用的机械设备有跳汰、摇床、溜槽及离心机等重选设备。我国虽然锡矿储量丰富，但品位较低，主要集中在0.1%~1%之间。国内矿山企业着力提高锡矿伴生资源综合利用水平，通过科学制定选矿工艺，回收共伴生组分11种元素，包括镉、硫铁矿、镍、铅、锑、铁、铜、钨、锌、铟、银。

锡最大的优点是可以100%回收，符合环保、节能、节约资源的国家战略，国家不断出台多项政策鼓励扩大锡的应用领域。近几年，我国电子产品出口日益增多，在欧盟《关于报废电子电器设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》发布实施后，欧洲将强制步入无铅化电子时代。中国电子无铅化趋向势在必行，预计我国在锡焊料领域中消费量年增长率将在10%左右；塑料工业生产因环保要求，将扩大锡热稳定剂的使用；硫酸亚锡作为新型绿色环保水泥的添加剂，在近几年发展较快。随着我国汽车、钢铁、机械制造业和矿山工业的发展，锡的使用量会逐步增加，锡产业将迎来长期良好的发展前景。

你了解氟中毒吗？

冯乃琦 张永康 曹耀华

氟在自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关，主要分布在人的骨骼、牙齿、指甲和毛发中。氟是与人体健康密切相关的必需微量元素，但若摄入过量就会引起氟中毒，氟污染还可以使动植物中毒，影响农牧业生产。我国地方性氟中毒病区分布广、病情重，遍及29个省、市、自治区。全国有病区县1314个，病区村10万余个，受威胁人口超过1亿人。

一、什么是地方性氟中毒？

地方性氟中毒，是指在自然条件下，人们长期生活在高氟环境中，主要通过饮水、空气或食物等摄入过量的氟而导致全身慢性蓄积性中毒。

二、地方性氟中毒的危害是什么？

地方性氟中毒是一种慢性全身性疾病，主要表现在牙齿和骨骼上。对牙齿的损害主要表现为氟斑牙。主要危害为7~8岁以下的婴幼儿，一旦形成残留终生。

对骨骼的损伤会引起氟骨症，主要表现腰腿及全身关节麻木、疼痛、骨关节变形，出现弯腰和驼背，最后发生功能障碍，乃至瘫痪。另外还可能对神经系统产生障碍，对肌肉、肾脏、甲状腺、甲状腺旁腺等产生不同程度的损害。

三、大气、土壤和水中的氟是从哪里来的？

大气中的氟：大气中氟的人为来源主要是工矿业的生产过程和煤炭燃烧的排放，以气态和颗粒形式将氟化物释放到环境中。

土壤中的氟：土壤中氟的来源主要有3个途径：岩石中含氟矿物的风化；火山喷发进入大气的含氟化合物经干湿沉降进入土壤；人类工业活动。据估计，我国磷肥厂一年排放10多万吨氟，砖瓦厂排氟量达50万吨以上。此外，钢铁、制铝、化学磷肥、玻璃、陶瓷、氟化工等工业以及燃煤过程中排放的含氟三废，数量也极高。

水中的氟：萤石和磷灰石的溶解是地下水中氟的主要来源，黑云母、角闪石以及含蛭石、高岭石和蒙脱石的黏土矿物也是其来源之一。

四、地方性氟中毒有哪几种类型？

根据氟的来源和摄氟途径不同，将地方性氟中毒分为三大类：饮水型氟中毒、燃煤污染型氟中毒、饮茶型氟中毒。

五、地方性氟中毒临床表现有哪些？

氟中毒最突出的表现是骨骼和牙齿受损害。骨骼损害引起氟骨症，出现全身关节疼痛，四肢或躯干麻木，手足抽搐、僵硬，严重时还有关节活动困难，弯腰驼背，胸廓变形，甚至不能直立行走，丧失劳动能力。

六、影响氟中毒发病的主要因素有哪些？

一是摄氟量：摄氟量高，发病率高，病情严重。二是营养条件：蛋白质、钙和维生素有抗氟保护机体的作用。三是饮水中的化学成分及硬度。饮水中的钙和镁可降低人体对氟的吸收，促进氟从体内排泄，减少氟对机体的危害。饮水的碱度增强可使氟的活性增强，有利于氟的吸收和增加氟的毒性。四是抗氟元素的摄入，如钙、镁、铝、硼、锌、硒、铜、钼、铁等，可促进氟由体内排出或增强某些酶的活性，从而提高机体抗氟能力，降低氟的毒性。五是生活、饮食习惯与燃煤污染型和饮茶型地方性氟中毒有着极为密切的关系。

七、氟中毒的预防措施有哪些？

饮水型氟中毒病区预防的根本措施是降低水氟含量，使之达到生活饮用水卫生标准。

一是改换水源。在有条件的地区采用引水、打深井等措施，使病区群众改用低氟水源。二是在干旱地区，可利用物理、化学方法除去水中过量的氟，使之达到生活饮用水卫生标准的要求。常用的方法有混凝沉淀法、活性氧化铝吸附过滤法、骨炭过滤法等。三是饮茶型氟中毒病区要大力宣传高氟茶的危害，使病区广大群众认识到高氟对人体健康危害的严重性，自觉改变不良的饮茶习惯，增强自我防病能力。

八、地方性氟中毒该如何治疗？

地方性氟中毒由于发病机理不太清楚，目前尚未研究出根本有效的治疗方法，只能对症或缓解某些症状，减轻病人痛苦。

一是切断氟源，减少机体摄氟量。根据病区类型和特点，采取不同措施，把环境介质中的氟含量降到或控制在国家标准范围内，减少机体摄氟量。

二是减少机体对氟的吸收。利用某些元素与氟的亲和力与氟离子结合，形成新的难溶性盐，不能被机体吸收利用，如铝、硼、钙等元素。

三是促进体内氟的排泄。体内氟主要从肾脏排泄，某些药物和元素能促进氟从机体排出。如甘草和维生素C，两者对增强体内新陈代谢、加强利尿解毒有一定作用。

四是改善生活条件。生活条件和营养状况对地方性氟中毒的发生与发展有直接影响，改善生活条件，增强机体抵抗力，补充必要的营养，有利于减轻发病和提高疗效。

五是对症治疗。地方性氟中毒患者常出现疼痛、麻木、抽搐，以及消化系统、神经系统障碍等症状，可给以镇静、镇痛、助消化等药物，解除患者痛苦。

九、刷牙会导致氟中毒吗？

我国居民氟的适宜摄入量应在1.0到1.5毫克之间，可耐受最高摄入量为3毫克，超过此安全限值，氟就会在体内积蓄，引起氟中毒。我国牙膏含氟量标准是：成人牙膏0.05%～0.15%。如果使用1克的含氟牙膏（约1厘米长的膏体），每天刷牙2次，氟总量只为2～3毫克。刷牙后吐掉泡沫，已经吐掉了大部分的氟，剩下吞咽到体内的氟只是很少的一部分，不会对人体产生伤害。

对于儿童，特别是6岁以下的儿童，由于吞咽反射比较差，容易在刷牙时吞入牙膏，要注意防止氟摄入过量。一方面，儿童应该使用含氟量更少的儿童牙膏，并且每天刷牙不超过2次。另一方面，家长要监督孩子刷牙，鼓励他们吐出泡沫，不要吞咽。偶尔发生的吞入不用过于担心，因为即使是使用含氟1500毫克/千克的牙膏，1岁儿童也要一次服下33克才会达到可能中毒量。

自然资源部中国地质调查局南京地质调查中心王爱华研究团队负责的国家自然科学基金项目《陆源碎屑沉积物中沉积成因锶钡的提取方法及其比值的沉积环境判别（41572096）》取得重要研究进展，创新性新技术《Selective extraction of sedimentogenic Strontium and Barium in terrigenous clastic sediments》于2018年12月11日获得美国专利商标局的发明专利授权（专利号：US10151018B2）。

针对目前利用锶钡比进行沉积环境判别效果差且无法单独使用的现状，王爱华教授级高工主持的该项目通过对人工合成三角洲沉积物以及对长江、珠江、黄河、辽河三角洲以及渤海湾、苏北潮滩的表层和钻孔沉积物的锶钡赋存形态的连续提取分析，获得了可用于海陆相沉积环境判别的选择性提取沉积成因锶钡的理论依据和技术方法。该专利技术利用化学物相的分析方法剔除了沉积物中碎屑矿物成因的锶钡只选择性提取了与沉积时的地球化学环境相关的沉积成因的锶钡进行海陆相沉积环境判别，此项成果的取得不仅丰富了微量元素沉积地球化学理论和技术方法，而且可以广泛应用于第四纪古环境研究、海平面升降变化研究、油气勘查、沉积矿产勘探等沉积学相关领域。