大数据是新一轮信息技术革命与经济社会发展融合的产物。在全球信息化快速发展的背景下，大数据与云计算、物联网、人工智能等新技术相结合，已经上升为国家战略，处于国家基础性战略资源的重要地位。

作为继物联网、云计算、移动互联网等一系列智能化技术后的又一次创新，区块链集成了分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术，创造了数据和信息流通在互联网时代的新型应用模式。地质大数据具有多元化、海量、异构的特点，且极具价值。加强地质大数据知识产权保护，促进地质大数据深度挖掘和广泛应用，是地质工作的重中之重。目前以水印技术、数据出版、数据加密与跟踪技术为核心的地质大数据产权保护体系正在逐步构建，如何结合新兴区块链技术，快速推进与完善数据共享与产权保护体系建设是个值得探究的重要问题。

区块链技术的优势

区块链（BlockChain）本质上是一种链式数据结构。区块链技术是一种集体维护一个可靠数据库的技术方案。区块链包括三个基本要素，即：区块（Block，记录一段时间内发生的交易和状态结果，是对当前账本状态的一次共识）、链（Chain，由一个个区块按照发生顺序串联而成，是整个状态变化的日志记录）和交易（Transaction，一次操作，导致账本状态的一次改变）。随着应用场景的不断丰富，区块链逐步发展为一种去中心化基础架构与分布式计算方式，其利用加密的链式区块结构来验证与存储数据、分布式节点共识算法生成与更新数据，同时支持自动化脚本代码来编程与操作数据。

与传统中心集成化管理的网络相比较，区块链拥有明显的优势。

区块链智能合约运行机理

从技术原理上来看，区块链是一项全新的“分布式记账系统”，是分布式数据存储、点对点传输等技术的集成体，具备去中心化、时序性、不可篡改、可编程性等特征，因此造就了其成本低廉、安全性高、透明性强、扩展性大等诸多优势。

大数据时代的到来为地质信息化建设提供了良好的发展机遇，但真正落实到数据的共享利用与产权保护等方面，仍存在种种技术壁垒和思维瓶颈。

目前，阻碍地质大数据使用的首要问题还是数据共享，它的核心是观念问题。由于地质数据的专业性、复杂性和高知识密度等特点，一些地质数据及产品（地质图等）生产者、开发者或产权所有者担心自己的成果共享后权益得不到保障，不愿意将相关数据及成果进行共享，导致数据保存在书架、库房或计算机硬盘上，未能共享出来发挥数据最大价值，数据产权拥有者也不能获得应有利益和权益。

在互联网中，利用区块链技术可以将数据及产品等按虚拟数字资产等方式进行加密传输，数据和产品一经产权拥有者发布后，通过互联网传播，采用分布式记账系统，永久宣布数据产权者的产权，并可以按需进行交易，数据使用者使用记录等也将详细记录，充分保护了产权拥有者知识产权，可以有效打消产权拥有者顾虑，解决数据共享中“不愿共享”的理念问题。

区块链在地质大数据知识产权保护中的应用探讨

地质大数据应用所涉及的过程一般为数据获取、数据存储、数据更新、产品的专利或产权认证、交易等。从本质上讲，可将地质数据当作一种无形资产，利用区块链对数字货币、资产交易与管理、数据存储与验证方面的核心技术，实现对地质信息资源的存储、确权、授权和实时监控。

1. 地质大数据的区块链架构探索

基于区块链的应用模式，结合地质大数据应用的参与主体多元化、多层级的特点，可构建公共链、联盟链、私有链融合共生的地质数据共享区块链架构。其中，公共链针对地质调查中公共开放的数据资源，应用主体为社会公众、各类企业和科研人员；联盟链针对以单位形式参与地质数据共享的组织机构，如地调机构、科研院所、高校等，共享数据涉及核心地质数据资源、自主研发的软件和技术等；私有链针对机构内部对涉密数据的交换共享目的。

基于此架构模式，可在地质数据公共链、联盟链及私有链内部构建去中心化、可信任的共享交换环境，同时引入数据交互审计节点，便于不同链网之间交互信息、自动互转，形成跨链模式的资源信息共享。

这种混合型架构模式是一种目前理论上可行的大数据区块链框架，可构建地质大数据去中心化、可信任的共享交换环境，为地质数据信息的共享、交换与相应的产权保护提供实现基础。

2. 区块链在地质知识产权保护中的应用探讨

由于区块链的共识机制重构了信任体系，消除了对中间机构的信任风险，运转过程算法化、智能化，区块链在地质知识产权保护中具备实施的技术可行性。地质知识产权保护大致可分为产权确权、产权交易两个方面，以地质图为例，区块链在其具体的确权与交易的应用场景描述如下。

（1）地质数据产权确权

由于区块链技术能够在每一次数据记录中加盖时间戳，且因其去中心化、去信任化等特征，保障了数据记录不易被篡改，整个区块链系统的可靠性高，因此区块链技术能够在地质数据知识产权确权和保护中发挥作用。

（2）地质数据产权交易

产权交易技术基础是区块链的智能合约技术。该技术在区块链可编程性基础上设计，核心是存储于区块链上的一组编码，它规定了产权交易的预定义状态、转换规则、触发合约的条件、特定情景下的应用措施、违约条件及违约责任等。

智能合约无需第三方介入执行，其编码程序类似于普通计算机程序的“if x then y”语句构成，即当条件x发生时，智能合约自动执行程序，产生y的结果，无需第三方的监督执行。

以一幅地质图为例，某智能合约规定“在某个时间点前，此地质图的购买者甲支付一定金额数字货币给地质图所有者乙，则甲能获取乙的这幅地质图”，那么单位甲于规定时间内支付足够额度的数字货币时，就能自动获取乙的这幅地质图的公钥和网络地址，从而使用这幅地质图。

由此可见，智能合约最显著的特征为其自动执行性。另外，因合约无需仲裁机构督促执行，不会因为合约双方对条款有的不同理解而造成麻烦，也排除了跨境产权交易中法律、语言、政治经济政策差异所产生的影响，可促进知识产权交易低成本的同时更加便捷、高效、准确地执行。

其他行业的应用案例

区块链技术的研究与应用近年来呈现了爆发式增长的态势，已延伸到金融科技、数字资产交易、物联网应用、供应链管理、知识产权保护等多个领域，引起了政府部门、金融机构、科技企业和资本市场的广泛关注。

1. 金融领域

区块链在金融领域的应用场景主要有数字货币转账、支付、借贷；跨境支付与结算；证券发行与交易；供应链或贸易金融等。分布式账本技术保证了数字货币支付流通的安全可靠、公开透明；交易结算的自动化和瞬时效果。目前的主要应用案例有： Circle点对点消费金融网络和BTCjam比特币借贷平台；Ripple公司的区块链跨境支付与外汇结算系统；招商银行的区块链跨境直联清算业务系统；提供投票、交易、众筹等各种定制性开发功能的以太坊（Ethereum）智能合约平台。

2. 数字资产管理领域

区块链提供不可逆转、安全和有时间戳的记录，可以登记、清除、控制和跟踪数字知识资产，并通过智能合约建立和执行数字知识资产协议来提供使用证据、许可证、独家分销网络和传输付款记录。目前，在数字资产管理方面，逐渐浮现出众多利用区块链技术进行数字知识资产管理的平台和公司，例如原本公司的Primas版本保护平台，中国电信天翼创投的微位科技所创造的数字身份认证平台，通付盾公司的区块链身份认证识别体系，美国Binded公司的艺术作品版权登记平台、Monegraph数字知识资产登记系统等。

3. 物流供应链领域

区块链技术可保证物流中商品防伪认证、智能化供应链管理、合同认证加密、物流货运全程跟踪，提供全方位、高效、精准的物流管理服务。未来的智慧物流全过程，包含原材料供应链、生产供应链、运输供应链、销售供应链、金融平台都会受到区块链技术浪潮的推动。

此外，区块链在医疗卫生方面的应用主要体现在医疗电子病历管理、医疗耗材、药品供应链管理和医疗数据隐私保护；在电子政务方面的应用主要为土地确权登记、市民身份认证、政府信息共享传播与民众无记名投票等。

展 望

基于地质大数据应用现状，结合地质调查“十三五”信息规划目标任务和世界一流地质调查局对信息化建设要求，针对区块链技术在地质调查中应用需求，提出以下建议与思考。

1. 提高战略认知，加强顶层设计

面对区块链技术带来的网络技术变革，我们应提前布局，早做规划。在地质大数据共享层面，系统解决“不愿共享”（理念）、“不能共享”（保密）和“不会共享”（技术）的“三不”问题，建立包括区块链技术、水印技术、数据跟踪与加密技术、数据出版技术等的地质大数据知识产权保护技术体系，解决地质大数据不愿共享问题；积极接受保密部门指导，按涉密数据管理要求和地质数据共享管理相关办法，认真做好数据分级分类工作，确保“涉密数据不上网，上网数据不涉密”，解决数据不能共享问题；积极研发地质大数据共享技术，持续推进国家地质大数据共享服务平台——地质云建设，加大相关培训，解决地质大数据不会共享问题。同时，在离线数据使用方面，从制度上加强地质大数据知识产权保护，合理利用法律及相关政策对数据滥用、产权侵犯等行为进行管理与惩戒，促进数据在风险可控原则下最大程度的开放。

2. 积极开展区块链技术研究与应用示范

目前，大数据已上升为各国基础战略资源与核心创新要素，区块链等新兴技术研究和应用逐渐从金融领域扩展到其他行业，证明该技术具有一定的适用性。我们应认真学习新技术，了解其优势与不足，结合地质大数据特点及地质信息化具体应用需求，紧紧抓住互联网中地质大数据知识产权保护需求，加强区块链技术研究与探索，不断挖掘区块链与地质大数据管理的契合点，突破瓶颈，促进区块链等新技术与地质信息化应用结合，开创网络环境中地质数据知识产权保护新模式。

3. 做好风险评估，确保利弊了然于胸

新兴技术是把双刃剑，区块链技术的去中心化、自主性和自治性在带来便捷的同时，也存在着种种潜在风险与未知挑战。应深入探索相关技术，做到综合完善的研判分析，重点针对结构化数据与非结构化数据的不同应用场景做出具体的区块链技术应用研究，综合评估区块链技术对在线/离线地质数据的应用风险。针对地质调查领域的专业性与特殊性，整合区块链技术的优缺点。培养忧患意识和底线思维，真正将信息化技术运用起来，为地质调查工作创造价值。面对信息化浪潮，只有不盲目跟从，结合地质调查实际需求深入思考谋划，针对地质信息化建设中主要矛盾和薄弱环节，补短板、强弱项，真正将新兴技术为我所用，以务实高效的工作推动高质量服务，才能拨云见日，长远发展。

自然资源部中国地质调查局地学文献中心近期出版的内部刊物《国外地质调查管理》2020年第11期对《Nature》杂志2020年2月号发表的一篇题为《通过矿物碳化封存二氧化碳》的述评文章进行了报道，以期为支持和促进我国应对气候变化的行动提供参考和借鉴。

碳捕集与封存（Carbon Capture and Storage，简称CCS）是指将大型发电厂所产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。这种技术被认为是未来大规模减少温室气体排放、减缓全球变暖最经济、可行的方法。文章指出，碳捕集与封存技术对于实现《巴黎协定》减缓气候变暖的目标具有关键作用。目前大多数正在进行的CCS项目都是将CO2注入沉积盆地，但此方法捕集时间可能过长，存在二氧化碳泄露的风险。另一种方式是，将捕集的碳注入活性岩石中来封存，激发CO2的矿化作用，从而永久固碳，这样碳返回大气的风险可忽略不计。

文章对矿物碳化封存二氧化碳的原理、目前完成的实验和现场研究进行了详细的论述，研究分析了矿物碳化的潜力（指出洋中脊的理论封存能力约为100～250万亿吨CO2——这比所有化石燃料燃烧所产生的CO2量还大），重点阐述了使该技术更具成本效益以及探索二氧化碳矿化的限制因素和全球适用性方面的进展。文章就矿物碳化CCS技术的未来指出：（1）在向沉积盆地注入CO2不可行的情况下，原位矿物碳化可以提供一种安全和经济的选择，需要大量努力来通过矿物碳化加速二氧化碳封存的部署。（2）更大规模应用原位碳矿化的最大障碍不是技术，而是对CCS的经济鼓励措施。（3）已经确定了碳矿化的最优选项，但是只有通过加深对这种方法局限性和应用潜力的认识，才能实现其更广泛的适用性。

当地时间2017年5月23日，美国地质调查局网站发布了2018财年预算信息，预算总额为9.22亿美元，较上一财年缩减了1.378亿美元。2018财年预算重点放在对美国地质调查局核心科学使命的支持与效率提升上，以确保美国地质调查局继续致力于前沿研究，并向利益相关方和决策者提供准确的科学数据，促进对公共土地和水域的管理，保护国家的健康、安全和繁荣。

在对美国一次能源保障方面，美国地质调查局的预算重点放在评价能源和关键矿产资源的发现、质量、供应和使用上。2018财年为“能源和矿产资源核心使命”提供了7440万美元。美国地质调查局将继续对能源资源进行评价，并提供公开的科学数据和工具为能源政策的商议提供指导，同时为开展可靠的资源管理（包括石油、天然气、煤炭、地热、铀和天然气水合物等能源资源）提供科学决策支持。预算使美国地质调查局能够重点了解国家重要矿产资源的成因和分布，特别是在阿拉斯加、美国中部地区和东南部地区。

在对美国公共土地管理支持方面，美国地质调查局通过为地质灾害预警和快速响应提供科技支撑、生产高分辨率的地理空间数据、应对新兴入侵物种和疾病、解决水资源问题、为地球资源卫星（Landsat 9）地面系统的开发提供支持等工作，为美国内政部对公共土地的管理提供支撑。美国地质调查局还将开展资源开采对环境影响的研究，认识矿产资源与环境的相互作用以及对人类和生态系统健康的影响，同时将继续开发和应用新的方法来预测、检测和认识赤潮所产生的毒素对人类健康的影响。此外，还将继续研究与饮用水有关的污染物和病原体。

在“自然灾害核心使命”方面，2018财年预算为1.111亿美元。美国地质调查局将继续保持对自然灾害研究、监测、响应和减灾的能力。通过国家地震系统（Advanced National Seismic System）监测全国的地震情况，美国地质调查局将快速发布地震损失和态势感知信息来支持应急响应。美国地质调查局还将继续开展对火山的野外调查，并报告火山监测对策和火山灾害评价结果，同时继续向公众传递地震和火山信息。2018财年预算还支持开发、测试先进的科学设备和方法来促进滑坡监测、评估和预报，同时对大型天然火灾的灾后泥石流灾害开展评价。

在“核心科学系统使命”方面，2018财年投入的预算为9300万美元。美国地质调查局将继续开展“三维高程项目”（3D Elevation Program）获取全国高分辨率雷达高程数据，为制作地形图提供支持，为保护基础设施和自然资源以及提高公共安全提供帮助。通过尖端技术提高测绘精度，可以为能源开发、交通和管道基础设施项目、城市规划、洪水预报、应急响应和防灾减灾提供精确规划。作为“阿拉斯加填图计划”的一部分，美国地质调查局还将继续采集高分辨率干涉合成孔径雷达高程数据，同时还将开发更有效的方法来更新水文数据和制作地形图。

在“生态系统核心使命”方面，2018财年预算为1.321亿美元，用于支持生态系统调查、健康、发展和监测。美国地质调查局将为鱼类和野生生物管理、水的过滤和污染控制、土壤健康、植物授粉、减少野火等其他自然灾害的影响等提供科学支持，还将为“合作研究单位”（Cooperative Research Units）组织提供资助，支持资源管理科学团队间的交流。美国地质调查局将继续通过为鼠尾草草原、草原火灾与干旱的相互作用以及野生动物与入侵物种相互作用等问题提供科学支持，实现长期保护和管理战略，还将针对具有较高治理经济成本和生态成本的入侵物种研究、改进检测和控制方法，包括亚洲鲤鱼、外来蚌类、海鳗、棕树蛇和缅甸蟒蛇等，并进一步开发野生动物疾病风险评估、监测和管理工具。

在“水资源核心使命”方面，2018财年预算为1.73亿美元。该预算将用于建立一个由8000多个水位标尺组成的网络。这项持续性的研究工作对保护国家水资源至关重要。2018财年，美国地质调查局将继续与其他联邦机构、州、地方和部落合作，测量和分析用水量信息，为水资源管理者提供水资源分布和用途信息，还将关注干旱研究，包括确定雪融水在水循环中的重要性，该研究可以在干旱期间提供区域和全国范围内水资源的可用性和利用动态情况。

在“土地资源核心使命”（以前称为“气候和土地利用核心使命”）方面，2018财年预算为1.128亿美元。对这个核心使命重新命名反映了其工作重点是满足土地管理者的实际需要。2018财年，美国地质调查局将继续执行“地球资源卫星计划”（Landsat program），包括与NASA密切合作，开发Landsat 9卫星地面系统。美国地质调查局将完善地面系统的设计并采购必要的设备，同时实现初步的运行能力以便用户能够获取全部Landsat卫星存档数据。

此外，美国地质调查局还将编制大陆尺度的干旱自然规律图，对从古至今的干旱范围和级别进行量化，并研究干旱对陆地和水生物种及其他自然资源的影响。这些模型将使水资源管理者能够对不同的土地利用和水资源管理策略的潜在影响进行评估，同时根据气候变化对鱼类和野生动植物资源的影响，为部落地区的规划和调整提供进一步的支持。

美国地质调查局2018财年预算网址为：

https://www.usgs.gov/about/organization/science-support/budget-planning-and-integration?qt-science_support_l3_landing_pages=0#qt-science_support_l3_landing_pages。

 

编者按 今天是第六个全民国家安全教育日。资源安全事关国家的主权、生存和发展，是国家安全体系中的重要组成部分。而其中，矿产资源与国家经济社会发展关系极为密切，保障其安全的重要性不言而喻。在开展绿色勘查的同时，下大力气推进矿产资源的节约与综合利用，是现阶段提高国家资源保障能力、维护国家资源安全的有效手段。今天，让我们共同了解一下近年来我国在矿产资源节约与综合利用方面的最新进展。

地质技术人员找矿途中

昆仑山腹地地质勘查现场

我国是矿产生产和消费大国，夯实国家矿产资源安全基础，需要坚持不懈地开源节流。其中，在矿业领域推进资源节约与综合利用，对实现我国经济社会可持续发展具有重要的战略意义和现实意义。

近年来，自然资源部按照中央生态文明建设、节约优先战略总体要求，着眼于我国资源相对不足、环境容量有限、节约资源潜力巨大的基本国情，在矿产资源节约与综合利用领域特别是在矿产资源节约与综合利用现状调查、示范引领、推广先进适用技术等方面进行了大量探索和实践，取得了预期成效。

在生态文明建设大格局中统筹推进矿产资源节约与综合利用工作

按照中央生态文明建设、节约优先战略总体要求，在自然资源等主管部门、行业协会和矿山企业等单位的共同努力下，以节约资源和绿色发展为根本遵循，我国矿产资源节约与综合利用工作进行了实践探索，通过“摸清情况、示范引领、建立标准、强化监管、激励约束”等系列措施，有序推进。

实施矿产资源节约与综合利用工作的核心是提高矿产资源“三率”，关键是采用先进技术。

——2011年~2012年实施矿产资源综合利用“以奖代补”和示范工程项目，采取经济手段激励矿山企业提高矿产资源合理开发利用水平，奖补矿山企业1045家、示范工程408个。

——“十三五”期间实施40个矿产资源综合利用示范基地建设。

——2012年~2013年，首次在全国范围内部署开展煤、石油、天然气、铁、锰、铜、铅、锌、铝等22个重要矿种“三率”调查与评价工作。

——2012年开始，在全国层面开展矿产资源节约与综合利用先进适用技术遴选推广工作。2012年~2017年完成6批次334项先进适用技术的遴选与推广；2018年~2019年增选了一批新技术，最终形成《矿产资源节约与综合利用先进适用技术目录（2019年版）》，该目录共包含360项技术。

目前，矿产资源综合利用工作基本形成了“政府主导、企业主体、部门联动、社会参与”的工作格局，矿产资源节约集约利用取得预期成效。

实施的主要措施有：

一是建立统筹协调机制，加大矿产资源节约与综合利用工作力度。自然资源与发改、工信、财政、科技等部门统筹资源配置、税费减免政策和科技发展，发挥政策联动和组合配套效应，共同促进我国矿产资源合理开发利用，部门内部强化规划、勘查、开发、储量管理各环节的协调，实现综合勘查、综合评价、综合开发、综合利用。

二是探索建立开发利用水平调查评估制度，摸清矿产资源开发利用水平。包括：科学设计调查评估体系，真实反映矿产资源开发利用水平。为制定激励约束政策提供科学依据。

三是完善技术标准体系，促进矿产资源开发利用。与生态保护红线制度和自然资源管理体制改革要求相衔接，将资源节约与综合利用指标纳入开采准入条件，严格禁止高污染、严重浪费资源和缺乏综合利用设计者进入。根据地区资源和环境承载力情况，在满足资源安全和经济发展的前提下，研究矿产资源开发总量和强度控制的新制度、新政策，进一步研究完善“三率”指标体系，完善我国矿产资源开发利用技术标准体系。

四是加强先进适用技术推广应用力度。通过政府引导与市场机制相结合，扶持技术服务平台建设，引导鼓励大型矿业集团建立面向全球的专业技术推广服务机构，保护技术创新行为，为矿业技术创新形成产业化发展模式提供有利环境；将先进技术推广与调查评估成果相关联；建立技术目录更新制度，通过评价和矿山反馈，评估技术使用情况和问题，及时增加和调整过时的技术内容；加大对战略新兴矿产、清洁能源矿产开发利用相关技术研发和推广的支持力度等。

五是加强矿产资源开发利用监管，推进资源管理方式转变。扎实做好矿业权人勘查开采信息填报公示系统建设，加强引导，推动管理方式根本转变，构建“企业自律、社会监督、政府监管”的共同治理新格局。

开展矿产资源“三率”调查，摸清重要矿产利用现状，完善“三率”指标体系

按照《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《找矿突破战略行动纲要（2011~2020年）》的要求，2012年，原国土资源部部署开展矿产资源“三率”（开采回采率、选矿回收率、共伴生资源综合利用率）调查与评价工作，在全国范围内开展煤、石油、天然气、铁、锰、铜等22个重要矿种“三率”调查与评价。该调查共有30个省（区、市）、7家行业协会以及5大油气公司等万余人直接参与。

通过2012年~2013年的矿产资源“三率”现状调查，对我国矿产资源利用有了初步认识和基本判断。取得的主要成效为：

一是建成了我国重要矿产矿山“三率”数据库。首次全面系统地获取了全国矿山“三率”基础数据。在统一调查指标、统一调查规范、统一时间节点的基础上，调查了全国22个矿种当年全部在产的19432座矿山（油气田），最终获取了2.2万条、220万字段准确可信的基础数据。

二是调查结果显示，经过多年发展，我国矿产资源利用水平总体显著提高。

“十五”之前，我国矿产资源开发水平状况不明。实施矿产资源“三率”调查以后，与1995年、1999年抽样调查结果相比，黑色金属矿山、有色金属矿山、黄金矿山、非金属矿山开采回采率略有提高，煤炭开采回采率基本稳定。有色金属矿山中铝土矿开采回采率提高幅度较大，主要原因在于集约化程度提高后，地下开采产能占比大幅下降；黑色金属矿山、黄金矿山、非金属矿山选矿回收率基本稳定，有色金属矿山选矿回收率稍有提升。铅矿、锌矿、铝土矿、镍矿、钨矿等有色金属矿产由于集约化程度提高，平均选矿回收率提高。

我国矿产资源的典型特征是单一矿产少、共伴生矿产多。矿产资源“三率”调查结果表明，20种矿产中含有共伴生组分的59种，其中的38种组分已被不同程度回收利用。我国金属、非金属矿共伴生矿综合利用率为52.07%。

三是查清了矿业固体废弃物的排放、利用与堆存现状，废石与尾矿排放增速下降，利用率提高。据不完全统计，截至2017年，我国矿山废石与尾矿堆存量已超过600亿吨。全国85%以上的地市堆存有20个矿种矿业固体废弃物，其中50个地市矿业固体废弃物堆存量超过1亿吨，37个地市废石堆存量超过1亿吨，16个地市尾矿堆存量超过1亿吨。

四是规范了矿产开发“三率”指标计算方法。制定《矿产资源综合利用技术指标及其计算方法》，规范统一了行业评价指标，为“三率”调查评价提供了统一的计算方法，为客观评价当前技术经济条件下的资源综合利用水平，提供了科学依据和技术标准。

五是制定了矿产资源合理利用“三率”指标要求。依托“三率”调查工作，研究制定并发布试行了煤炭、铁等124种重要矿产资源开发“三率”最低指标要求，实现了在产矿山所涉及矿种全覆盖目标，构建起我国矿产资源完整的“三率”指标体系。

六是初步建立了矿产资源开发利用水平调查评估制度。2015年9月，中共中央、国务院印发了《生态文明体制改革总体方案》，将健全矿产资源开发利用管理制度作为推进生态文明建设的重要内容，明确提出要建立矿产资源开发利用水平调查评估制度。2016年12月，原国土资源部、财政部等5部委发布《矿产资源开发利用水平调查评估工作方案》，开展矿产资源开发利用水平调查评估试点工作，重点开展了黑龙江、浙江、江西、山东、河南、湖南和宁夏7省区9个矿种试点工作。试点工作取得预期成效，为做好调查评估工作打下了坚实基础。

推广先进适用技术，让技术创新成为引领矿业发展的新动力

为贯彻落实创新驱动战略，推动科技创新，促进矿产资源节约和高效利用，提高资源节约集约利用水平，近年来，先后印发了《关于推广先进适用技术提高矿产资源节约与综合利用水平的通知》和《关于推进矿产资源全面节约和高效利用的意见》，建立了矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录制度。一批取得明显资源、经济、环境效益的采选技术工艺入选推广目录。它所倡导的矿产资源利用技术创新，正成为矿业发展的新动力，有效推动了矿业绿色发展。

矿产资源节约与综合利用先进适用技术的使用，提高了资源利用水平，进一步增强了资源保障能力。据统计，通过先进适用技术的推广和应用，盘活石油可采储量33.1亿吨，按目前国内生产规模，可供开采15年；盘活天然气1645亿立方米、煤矿8亿吨；盘活铁矿资源40.74亿吨，约相当于新增了6%的国内铁资源量；盘活磷矿资源21.2亿吨，约相当于新增了10%的国内磷资源量；盘活钾盐1.44亿吨，约相当于新增了近30%的国内氯化钾资源量。

如长庆油田应用致密油开发技术，有效盘活30亿吨致密油资源。延长石油利用陆相页岩气压裂新技术，盘活鄂尔多斯盆地页岩气地质储量1654亿立方米、石油地质储量640万吨。该技术在国内相似盆地陆相页岩气开发中推广，可有效实现油气开发过程中的节水、节能、减排和储层保护。

如低钛型钒钛磁铁矿技术的应用，将攀西钒钛磁铁矿钛的经济可利用品位下降5%，回收率由20%提升至30%以上，盘活钒钛磁铁矿资源量13亿吨，相当于新增了2%的国内铁资源量，实现了攀西地区钒钛磁铁矿资源的高效利用。

又如金川公司研发铂族元素综合回收技术，将金川镍矿中伴生的铂、钯的回收率从49%提高到70%，银、铱、钌、铑的回收率从1%~3%提高到44%，使我国铂族元素的回收工艺水平大幅提高。

先进适用技术的推广使用，使矿山企业资源节约能力不断增强，从而推动资源产业绿色发展。例如开磷集团应用“磷石膏充填无废高效开采技术”，矿山年生产能力由200万吨提升至800万吨。每年新增经济效益2.2亿元、处理磷石膏工业固体废弃物335万吨、处理采矿废矸100万吨，减少磷石膏堆存占地约200亩，节省各项费用5000余万元，实现了较好的环境效益和经济效益。

先进适用技术推广应用所产生的环境效益主要表现在节地、节能、节水及固废利用等方面。据不完全统计，2012年~2017年，我国推广应用先进适用技术共节地5.1万亩；节能104亿度、节水8.3亿吨，利用固废量在原基础上增加6.33亿吨。2017年，我国煤矿矿区土地复垦率达到49%，矿井水利用率达到72%，煤矸石综合利用率达到67.3%。

同时，先进技术装备的广泛应用，促进资源生产效率大幅提升，也为企业带来了经济效益。

10年来，在自然资源主管部门、行业协会和矿山企业等单位的共同努力下，我国矿产资源节约与综合利用工作进行了前所未有的探索实践，取得了新成效。

展望未来，新形势下人民对美好生活的新期待、经济社会高质量发展、碳达峰碳中和、矿业科技快速发展等对矿产资源消费提出了新的更高要求，需要不断夯实矿产资源安全基础。我国矿产资源节约与综合利用工作前景广阔，大有可为。

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。

中外专家一起查看天津地热勘探井岩芯 。 关晓琳 摄

9月20日~21日，自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、吉林大学、中国地质大学（武汉）主办的地热国际研讨会在“中国温泉之都”天津召开。来自中国、美国、法国、新西兰等国家的200多位地热专家，分享了地热资源勘查开发利用的典型案例和最新科研成果，共同探讨了地热开发利用现状与趋势，为正在崛起的地热产业注入新活力。

多样化、高效梯级利用：世界地热能开发利用水平逐年提高

地热能是蕴藏在地球内部的热能，通常分为浅层地热能、水热型地热能、干热岩型地热能。国际能源署（IEA）、中国科学院和中国工程院等机构的研究报告显示，世界地热能基础资源总量为1.25×1027焦耳（折合4.27×108亿吨标准煤）。其中，埋深在5000米以浅的地热能基础资源量为1.45×1026焦耳（折合4.95×107亿吨标准煤）。地热能以其清洁、高效、可再生的优势，在未来清洁能源发展中占有重要地位，有望成为能源结构转型的新方向。目前，全球有效开发利用地热资源的国家已达80多个。地热能开发利用方式呈现多样化、高效梯级利用的特点——直接利用（供暖、康养、旅游、种养殖等）和发电。

在直接利用方面，截至2015年底，世界开发利用浅层地热能的地源热泵总装机容量约为5万兆瓦，占世界地热能直接利用总装机容量的71%左右；水热型地热能供暖装机容量为7556兆瓦，占世界地热能直接利用总装机容量的10.7%。

地热能发电是地热能利用的重要方式。2015年，世界水热型地热能发电装机容量为1.26万兆瓦。冰岛地热发电量占到全国总发电总量的30%，而且全国90%的房屋采用地热供暖。美国地热发电装机容量已达3500多兆瓦，正在实施的地热能前沿瞭望台工作计划到2050年将实现为1亿家庭提供绿色用电。

目前，干热岩型地热能的开发利用正处于试验研究阶段，它是未来地热能发展的重要领域。美国、法国等国家经过近40年的探索，在干热岩勘查评价、热储改造和发电试验等方面取得了重要进展，积累了一定经验。相比而言我国起步较晚，2012年，科技部设立国家高新技术研究发展计划( 863计划），开启了中国干热岩的专项研究；中国地质调查局和青海省地勘局在青海共和盆地组织开展了干热岩调查评价。

中低温地热供暖为主、发电为辅：中国地热能产业体系已现雏形

在政策引导和市场需求推动下，中国地热资源利用已经形成了以中低温地热供暖等为主、发电为辅的格局。尤其是在水热型地热能利用方面，以年均10%的速度增长，已连续多年位居世界首位。截至2017年底，水热型地热资源供暖建筑面积超过1.5亿平方米，浅层地热能实现供暖（制冷）建筑面积超过5亿平方米。

中国地质调查局水文地质环境地质部副主任吴爱民系统阐释了中国地调局联合国家能源局、中国科学院和国务院发展研究中心等机构发布的《中国地热能发展报告（2018）》白皮书。他介绍说， “十二五”期间，中国地质调查局组织全国60多个单位3000多名技术人员，完成了全国地热资源调查，对浅层地热能、水热型地热能和干热岩型地热能资源分别进行评价。结果显示，我国大陆336个主要城市浅层地热能年可采资源量折合7亿吨标准煤，可实现供暖（制冷）建筑面积320亿平方米；水热型地热能年可采资源量折合18.65亿吨标准煤；初步估算中国大陆埋深3~10千米干热岩型地热能基础资源量折合856万亿吨标准煤,其中埋深在5500米以浅的基础资源量折合106万亿吨标准煤。鉴于干热岩型地热能勘查开发难度和技术发展趋势，埋深在5500米以浅的干热岩型地热能将是未来15~30年中国地热能勘查开发研究的重点领域。

在上世纪70年代我国著名地质学家李四光倡议开展“地热会战”的京津冀区域，正凭借地热资源禀赋和开发基础，成为中国最大的地热城市群。截至2015年底，京津冀年利用浅层地热能建筑物供暖制冷面积为8500万平方米，约占全国的20%。天津市是中国中低温地热资源利用最好的城市之一，现有地热开采井466眼，地热供暖面积3500万平方米，占全市集中供暖面积的8％，主要用于供暖、生活用水和特殊用途等。河北省雄县供暖建筑面积达460万平方米，满足县城95%以上的冬季供暖需求，创建了中国首个供暖“无烟城”，形成了水热型地热能规模化开发利用“雄县模式”。

尽管我国地热能产业体系初步形成，但我国地热能发展也存在不充分、不协调的深层次问题，亟待解决。

一是对地热能资源勘查评价和科学研究不充分。我国进行过两次全国性地热能资源评价，仅对少数地热田进行了系统勘查，研究基础薄弱，分省、分盆地资源评价结果精度较低，与发达国家相比存在明显差距。二是对地热能产业发展初期扶持的政策不充分。目前，中央和地方政府出台了一些财政和价格鼓励政策，对加快浅层地热能开发利用及促进北方地区清洁供暖具有积极的引导作用，但政策不完善，执行不到位、不充分。三是地热能产业发展不协调问题依然突出。四是地热能资源管理制度不协调，缺乏具体可落地的管理手段和措施。

增强型地热系统：国际干热岩勘探开发的前沿成果令人耳目一新

增强型地热系统（EGS），即通过水力压裂等储层改造手段从低渗透率、低孔隙度的高温岩体中提取热量的工程，是从地球深部抽取地热能量的一个复杂过程。从1973年美国芬顿山EGS项目至今，已有8个国家形成了31项EGS示范工程，累计发电装机容量约为12.2兆瓦。

深部地热探测与干热岩资源开发正成为全球地热资源开发的热点和制高点，也成为这次研讨会广泛热议的话题。

本次地热国际研讨会吸引了美国地质调查局地质矿产能源与地球物理科学中心主任科林·威廉姆斯、美国地热能前沿瞭望台（FORGE）计划干热岩项目首席科学家约瑟夫·摩尔、法国苏尔茨干热岩商业化发电项目首席科学家阿尔伯特·金特尔等国际知名专家，他们结合干热岩勘探开发工程案例，介绍了地热（干热岩）EGS场地勘查选址、钻完井、高温测井、压裂造储、大地热流数据收集、地热田三维建模、注采开发诱发微震等技术问题以及研究新成果和新认识。

中国地质调查局水文地质环境地质调查中心张森琦分享的干热岩勘查成果令人振奋。2013年以来，中国地质调查局与青海省联合推进青海重点地区干热岩型地热能勘查，在共和盆地圈定出14处隐伏干热岩体，在盆地外围圈定出4处干热岩体，总面积3092平方公里。在其中一处干热岩体——恰卜恰干热岩体实施的勘探孔，3705米孔底深处的温度达到236℃。

与会各国专家表示，干热岩勘查与开发需要攻克许多难题，以美国地热能前沿瞭望台“FORGE”计划为例，主要有：高温结晶岩中的水平井钻进技术、低成本钻进技术、硬岩钻探新型完井方法和裂隙网络压裂技术、利用原生裂隙的应力场调整方法、诱发地震的预测和管控、热—力学—化学模型、微震事件与有效储层改造的平衡等。

在高温钻井方面，国外已形成了可满足260℃的完整的高温钻完井技术体系；美国等国家在探索试验激光钻井、热熔钻井、脉冲放电钻井等技术，其中任何一种技术开发成功，都将引起干热岩钻井的革命性变化，明显降低钻井成本。

在高温固井和高温测井方面，国外形成了适用温度高达350℃的固井核心技术，而且主要掌握在斯伦贝谢等几大国际油服公司手中。据悉，相关仪器设备如高温测井仪器售价高昂，外国公司不对外销售仪器，仅提供技术服务，而且服务价格很高。

在地热监测方面，实验性项目主要集中在地热井流体监测、热储改造诱发微地震监测、地热开采环境影响监测等方面。法国公司在莱茵地堑地区实施的苏尔茨增强型地热系统采用光纤传感技术进行了持续多年的温度监测，取得许多新认识。

政策激励科技创新：典型国家地热发展的有益经验值得借鉴

会议报告显示，世界主要资源国促进地热能产业可持续发展的许多激励政策和具体做法，对我国推进地热能产业加快发展具有重要的借鉴意义。

一是立法先行，理顺地热能管理体制机制。为了支持地热能产业发展，发达国家普遍通过立法来确立地热能法律属性，明确管理权责主体，理顺政府管理体制机制。

二是政策激励，推进地热能规模化开发利用。发达国家地热能产业发展具有鲜明的政府引导与政策引领特征。美国、德国等国家均出台了包括税收抵免在内的多项税收优惠政策，对地热能开发利用项目给予一定比例的财政补贴。

三是科技创新，推动地热能高效勘探开发利用。世界地热能发展典型国家均重视科技创新，通过加大科研经费投入、设立重大科技研发计划、组织联合研发团队等方式，持续推动地热能勘探开发利用颠覆性技术攻关，助力地热能产业提质增效。

四是国际合作，助力发展中国家地热能较快发展。发展中国家也高度重视地热能产业发展，通过吸引国外资金和先进技术开发利用本国地热能。

产学研用协同攻关：打造中国地热能全产业链

我国地热能资源雄厚，市场空间广阔，发展趋势良好，是极具发展潜力的朝阳产业。如何用好地热能这一“充电宝”，构建地热能全产业链，为我国高质量绿色发展和生态文明建设高质量发展注入“能量”，是行业内外一直关注且迫切需要解决的问题。专家们在演讲中纷纷对此提出建议。

中国科学院院士汪集旸在报告中抛出了“地球充电/热宝”新概念，引起与会者极大兴趣。他认为，可以将弃风弃光所产生的能量，以及分散在城市中的发电厂、污水处理厂余热等各种“废热”能量集中起来储存于地下并按需求取出加以利用。这种地热与其他可再生能源互补综合利用、实现较高能源使用效率的“地热+”模式，为我国北方地区可再生能源综合利用提供了新思路。

吉林大学许天福教授特别对我国干热岩地热产业发展提出建议。他说，干热岩资源潜力大，研发周期长，政府要加大投入，以高校与科研院所为依托，与企业紧密合作，实现“产学研用”联合攻关。在我国西部青海、西藏地区，加强高温花岗岩型干热岩EGS工程示范基地建设，使我国在该技术领域尽快达到国际同等水平。在我国东部华北平原、松辽盆地等地区，推进沉积盆地型干热岩示范基地建设。依托EGS示范基地，实现干热岩开发利用关键技术的集成及验证，研发单井封闭性干热岩高效换热开发技术等。

自然资源部中国地质调查局副局长王昆在讲话中提出的三项重点工作可谓及时回应了人们的关切。他表示，中国地调局将重点对目前还不具备商业开发条件、技术尚不成熟的深部地热能和干热岩组织科技攻关，近期重点开展3个方面工作：

一是加快推进深部地热资源勘查。中国地调局将深部地热勘查开发摆在与天然气水合物勘查开发同等重要的战略位置，加大资金投入和工作力度，部署开展全国深部地热资源勘查。根据北方地区冬季清洁供暖的需要，优先启动北方主要城市深部热储探测，推进地热资源高效开发利用。

二是实施干热岩资源勘查与试验性开发科技攻坚战。以青海共和盆地为试验区，联合地方政府、企业和科研院所，多方协作，研究热源机制，突破干热岩探测、高温硬岩钻探、储层建造、发电等关键技术，力争实现试验性发电，建成中国首个干热岩勘查开发示范工程和研究基地，为中国干热岩商业化、产业化开发积累经验。

三是搭建地热勘查开发科技创新平台，深化国际合作交流。组织实施地球深部探测计划，打造雄安新区和青海共和地热资源勘查开发国际交流合作平台，建立地热勘查开发国家级重点实验室，联合发起国际地热大科学计划。

中国地热勘探开发利用的第二个春天已经到来。

2011年6月25日，南岭于都银坑科学钻探开钻。 资料图片

绵亘起伏的南岭，巍峨壮丽，蕴藏着丰富的矿产资源，自古便有开采矿石的记载。新中国成立后，一代又一代地质工作者不懈探索，在南岭地区找到了钨、锡、金、银、铜、稀土等国家急需的矿产资源。

共和国从来没有忘记曾经为革命付出巨大牺牲的赣南老区。近年来，自然资源部中国地质调查局怀着对老区人民的无限热忱，在赣南矿业扶贫的征途上竭尽全力，善作善成，谱写了一曲攻坚克难、精准扶贫的壮歌。

红土地上“锡”生辉

在中国革命史册上，江西省会昌县是一个红色的县城，这里蕴藏着丰富的矿产资源，也是国家扶贫开发重点县、罗霄山区集中连片特困地区县。

会昌岩背锡矿矿区毗邻广东省和福建省，位于武夷山脉与南岭山脉的交汇处和江西会昌、安远、寻乌三县交界处。这是一座有着30年开采历史的老矿山，追溯它的发现与勘探，江西地矿人可谓立下了不朽功勋。

1981年，物化探队701分队在赣南地区化探扫面时，在锡坑迳地区圈出锡异常区，原地质矿产部将其立项为《江西省会昌县岩背矿区锡矿普查》。为了探明其产状，由909大队负责钻探施工，在矿区东西向各打了一个300多米深的钻孔，却没有收获。时任江西地质科学研究所所长的吴永乐与总工程师李崇佑、分队长朱焱龄等人组织大家探讨研究，决定在露头上打一个钻孔。这一打，就是80多米厚的矿体，拉开200多米距离后再打一个孔，又见到了100多米厚的矿体，而且品位很高，这让在场的人振奋不已。

最后探明储量锡10.1万吨左右，伴生银100多吨，是一座斑岩型大型锡矿。

当时江西地质科学研究所有个中英合作的科研项目，英国人辛普森随项目组来到矿区考察，看到如此罕见的重大发现，惊叹道：“找到这么大的矿，你们队员可以拿到多少钱？”

“我们有工资啊。”队员的回答令辛普森百思不解，他啧啧地感叹：“我们要是找到了这样的矿，每个人至少要拿5万英镑。”

为了支援老区，原国土资源部把岩背锡矿作为重点扶贫项目，将多年积累的地质勘查资料无偿移交给赣州市进行开发，岩背锡矿成了县里最赚钱的企业，所产生的经济效益和社会效益，惠及老区乡亲。

但地质人没有止步，继续投入资金开展详细勘探，这是赣南地区实现边探边采的最早案例，也是矿业扶贫的重要标志。

春风又绿老矿山

铁山垅镇位于江西省赣州市于都县南部，全国九大钨矿之一——铁山垅钨矿就坐落于此。

离镇不远的地方，就是当年红军挖钨砂的露天采场。如今，采场前的山峰已被削去大半，对面是一片低矮的泥砖青瓦房，因年代久远，风雨侵蚀，大多已破烂不堪，残亘断壁随处可见。唯有一栋砖瓦结构的新房伫立在这片荒舍之间，显得格外醒目。

沿着泥泞的小路，走近这座建筑，记者发现正门墙面上挂着一牌匾，上面写着“中华钨矿公司旧址”。据说，这是百年钨业庆典时，县里拨专款在原址上修建的。史料记载，1931年初，铁山垅钨矿成立，一年后，红军在此基础上成立了“中华钨矿公司”。

站在“中华钨矿公司”原址上极目远眺，烟雨朦胧中，群山袒露着褐色的胸膛，似乎在诉说那一段不寻常的历史。可以想见，当年在一片沸腾的山峦中，军民组成挖矿运矿队伍，穿过国民党严密的层层封索线，用钨砂换来红军急需的布匹、药材、粮食等物资，让革命的队伍得以生存与壮大。

在这片旧居中，有一座特别的建筑，这是当年的红军医院。小院房屋虽旧，但柳枝吐绿，红梅绽放，还有一只尾巴长长漂亮的红嘴山雀在枝头啼唱，一片春意盎然的景象。追溯铁山垅那承载着红色基因的历史，今天的她如何焕发青春更值得人们探寻。

退休工程师刘洪禄回忆道：“以前国民党在民窿采矿时，就像打老鼠洞一样，采富弃贫，把巷道挖成了‘Z’字形。而现在用的是‘开天窗’方法。”据了解，在矿的上部没有民房设施，允许陷落的情况下，就可使用“开天窗”法，首先恢复原有的窿道，在外部打一个巷道，与原窿道相通，慢慢往上掏，靠矿的自重把矿挤出来，掏不动的时候，装炸药侧崩一下，孔也越掏越大。矿是破碎的，当天窗打开，应力释放，就达到了控制矿区地压，为下一步机械化开采创造了条件。在难采矿资源示范项目建设中，采用这种强制崩落围岩与诱导式出矿相结合的技术，取得了很好效果，受到中国地质调查局专家的好评。

2013年10月27日，矿产资源综合利用示范基地建设合作（共建）协议签字仪式在京举行。江西赣南钨矿资源综合利用示范基地被授牌，其共建时间为2011年~2015年。铁山垅便是江西赣南钨矿资源综合利用示范基地之一。在铁山垅实施的上坪矿区难采矿资源回收示范项目，每年可采矿12万吨，从2011年~2015年，共采矿80多万吨，盘活难采矿资源矿石量842万吨，钨金属量1.82万吨，伴生金属610吨，难采矿回采率达92.8%，潜在经济价值18亿元。

数据证明，赣南无愧于“世界钨都”的美誉。据悉，赣州的黑钨矿资源保有储量占中国的30%左右，其销售收入占全国钨工业销售收入的35%。

中国地质调查局通过实施钨矿调查评价及老矿山深部和外围找矿项目，为赣州市新增3万吨接续资源。

枯木逢春，旱苗得雨。盘古山钨矿、画眉坳钨矿、会昌岩背锡矿……一座座老矿山又迎来了它们的春天。

情注“银”坑深千丈

2011年6月25日，在赣南温馨的扶贫记忆里，创纪录的一页被掀开——孔深3000米的南岭于都银坑科学钻探开钻。这是原国土资源部《深部探测技术与实验研究专项》在南岭重要成矿带组织实施的第一口资源科学钻探井，也是在全国范围内施工的7口2000米~3000米钻探预导孔之一。孔址的确定，经过地质、矿产、地球物理探测等前期准备和专家的反复论证，以陈毓川院士领衔的科研团队作后盾，还有实力雄厚勘探队伍加盟，近3000万元国家科技专项资金支持，南岭科钻一开钻便令人瞩目。

为什么会把科钻放在于都银坑？赣南地质调查大队总工程师曾载淋解释道：“一是于都—赣县矿集区，处于南岭和武夷山两个成矿带交汇部位，两个成矿带之间的关系值得探究。二是在钨的背景下，产出丰富的银铅锌金矿，值得探索。三是银坑—青塘地区区域性推覆构造发育，对成岩成矿有什么控制作用？四是银坑一直是大家重点关注的重要找矿远景区，没有实现大的找矿突破，是不是研究没到位，需要深部揭露？”

2014年5月18日，一列来自中国地调局的“科技列车”，载着陈毓川院士率领的30多位专家教授驶进银坑，共同把脉会诊。专家们认为：勘查区内成矿地质条件优越，目前区内已提交一个中型金矿、一个中型银矿、一个中型铅锌矿、一个大型滑石矿，地质找矿和成矿理论研究工作均取得了重要的阶段性成果，根据现有工作程度控制，完全有望实现3~4处大中型金银铅锌铜矿产地、2~3处可供开发的大型矿产地的预期目标，将为赣南多金属矿区地质找矿发挥重要的指导和引领作用。

“科技列车”满载的智慧和深情，灌溉出南岭金银铅锌铜的璀璨矿花！

阳春三月，驰骋在春回大地的赣南，田野里油菜花黄灿灿一片，山坡上杜鹃花开得正艳，耳畔响起那曲熟悉的《映山红》，仿佛又回到了那个红色的革命年代——

“夜半三更哟盼天明，寒冬腊月哟盼春风。若要盼得哟红军来，岭上开遍哟映山红……”