“年轻的时候什么工作都要做一点，现在年轻科技工作者学历很高，在某一个专业领域钻研得很深，但是也应该具有战略性的长远的思维，应该做到‘博观而约取，厚积而薄发’。”

——中国科学院院士、著名地质学家

沈 其 韩

1950年 

一名年轻的地质工作者 

怀抱炽热的爱国情怀 

投身于 

新中国找矿事业中 

辽宁鞍山 

湖北大冶 

山西中条山 

... 

他走南闯北、不知疲倦 

沉浸在为国家寻获矿产的 

巨大喜悦中 

 

中国科学院院士、著名地质学家沈其韩

回首当年

他激情澎湃：

“如果一辈子能够跑十几个地区

帮助建立十个八个矿山

也就很知足了。”

1984年，沈其韩在实验室用显微镜观察岩石薄片

1956年

他响应“国家需要”

迎来职业生涯的转变：

从热火朝天的

地质找矿一线

转入

当时相对冷僻的

地质科学研究

1985年，沈其韩（左4）在内蒙古野外进行地质观察

“我上大学的时候，

地球化学根本没有学过，

年代学也不知道，

都是在工作中边做边学起来的。”

知不足而后学

他在

变质岩石学

前寒武纪地质学

等研究领域

奋发图强

1991年10 月，沈其韩（左1）在北京密云观察变基性岩脉的特征

到了1980年

努力终得回报

他的研究成果屡次获得

地质矿产部科技成果奖

和国家自然科学奖

得到国际地质学界的

广泛关注和认可

2006年7月，沈其韩在黑龙江五大连池火烧山北侧考察

如今

这位年逾九旬的老人

仍在地质科学研究道路上

不倦跋涉

他对科学的热爱和求索之心

仿若大地上最寻常的岩石

历经风雨

坚韧如初

他是中国科学院院士、著名地质学家

沈 其 韩

 

破译地球的秘密

——记中国科学院院士、地质学家沈其韩

2019年1月，在2018年度国家科学技术奖励大会上，自然资源部项目《中国最古老大陆的时代和演化》荣获国家自然科学二等奖，这项成果是研究团队三代科学家近30年研究的结晶，获奖团队中就有时年96岁高龄的沈其韩院士。

在70多年的地质生涯中，沈其韩把所有的精力投入到早前寒武纪地质、变质岩石学和同位素年代学及铁铜矿产等研究中，在基础研究和应用研究方面作出了重要贡献。一年多之前，年逾九旬的沈其韩还坚持每天上午到办公室，翻阅报纸，了解国际国内重大事件，除了矿产新闻外，他格外关心的是土地污染治理和三农问题等。他还请助手把国内外有关寒武纪地质研究的论文打印出来，一篇篇仔细阅读，认真做摘要。正是这种精益求精的钻研精神，让他在90多岁时依然保持着出色的科研能力，再次摘下国家自然科学奖的桂冠，彰显着他为国家科技进步而努力奋斗的初心。

满腔热情为国找矿

1922年4月27日，沈其韩出生于江苏淮阴。1941年秋，在堂兄资助下，19岁的沈其韩经上海转浙西，偷渡日伪封锁线，终于在冬天抵达重庆。沿途祖国美丽的山河、破败的城镇、苦难的民众，给沈其韩留下了深刻印象。他渴望国家早一点强大起来。

1942年夏，沈其韩考入重庆大学地质系。上课时，沈其韩对岩石学非常感兴趣，尤其敬佩教授矿物学的王炳章先生。经过4年学习，沈其韩成为重庆大学那一届地质系仅有的7名毕业生之一。

1946年6月，沈其韩考入南京的中央地质调查所岩石学研究室，室主任是著名变质岩专家、中国科学院院士程裕淇。前辈地质学家身上那种严谨的工作态度、扎实的知识素养、开阔的学术视野、服务大局的工作意识、炽热的爱国情怀，深深地影响着沈其韩。

新中国成立后，国家重点发展重工业以尽快实现社会主义工业化，钢铁成为最急需的资源。发展工业，找矿先行，地质工作者们迅速行动了起来。

1952年，在湖北省黄石市铁山区成立了新中国第一支大型地质勘探队——大冶资源勘探队，后改称为429勘探队。沈其韩作为业务骨干参与组织铁山矿区和领导金山店矿区的后期详勘工作。他们白天到山野测量，夜晚在室内整理资料，很快完成了整个矿区精细的地形图。在两年多的时间里，沈其韩没有回过家，日夜都待在山上。1954年3月，勘探队向地质部提交了《湖北大冶铁矿地质勘探报告》，估计总储量高达亿吨以上。

从1950年起，从辽宁鞍山铁矿、湖北大冶铁矿到山西中条山铜矿，沈其韩走南闯北，不知疲倦，沉浸在为国家找到矿产资源的巨大喜悦之中。回首当年，年过九旬的沈其韩依然非常激动：“当时地质勘查工作非常辛苦，几乎都是白天黑夜地干，一个地质队、一两千人、三十几台钻机，就想着赶紧找到矿提交报告。一两年时间矿山就建立起来了，让我很有成就感。我当时就想，如果一辈子能够跑十几个地区，帮助建立十个八个矿山，也就很知足了。”

投身寒武纪地质研究

不过，沈其韩为国家建立十个八个矿山的愿望很快就被迫放弃了，另一个重要的领域正等待着他。

沈其韩在山西找矿劲头十足，这个时候，程裕淇院士向他发出召唤，让他回到地质研究所搞岩石学研究。向来服从工作安排的沈其韩内心有些不情愿：“我觉得找矿挺好的，我就留在山西算了。”

让沈其韩改变主意的只有4个字“国家需要”，国家需要他去找矿，他无怨无悔地奔波在湖北、山西各地。现在，国家需要一些有实际工作经验的人来搞基础研究，为将来的找矿工作做指导，那么，他也会竭尽全力，绝不辜负国家的期许。

变质岩石约占地壳总体积的27.4%，广泛地分布于早前寒武纪结晶基底及其以后的各种重要的地质构造单元中，绝大多数本来是见不到的，但是由于后来的构造运动，一些变质岩露出地表，带来深部地壳的各种信息。地质学家通过破解这些变质岩，研究地壳演化的历史。变质岩石学是岩石学的重要分支，但是相关研究一直进展缓慢，直到上个世纪初，变质岩研究才有所突破，而中国的变质岩研究当时还是一片空白。

程裕淇院士敏锐地意识到变质岩研究的重要性——除了能够了解早期地壳的演化、通过原岩恢复推断原岩的形成环境和构造背景外，还有助于利用变质岩来找矿。就这样，1956年秋天，沈其韩跟随程裕淇院士开始了长达60年的早前寒武纪地质、同位素年代学和变质岩区工作方法研究。

寒武纪是地质划分的一个年代，时间大约是距今5.4亿年至5.1亿年之间。在寒武纪开始后的数百万年时间里，包括现生动物几乎所有类群祖先在内的大量多细胞生物突然出现，这就是令古生物学家和地质学家百思不得其解的“寒武纪生命大爆发”。但凡所有的大爆发，之前一定有一段长期的力量积蓄储备期，地球上所有的矿产资源也正是形成于这个时期。剧烈的构造运动造成地壳抬升，将覆盖在变质岩之上的岩层剥蚀掉，使得变质岩得见天日。因此，沈其韩的研究便以早前寒武纪地层学为对象，试着从古老的变质岩中去推断地球演化的过程，解读地壳深处的信息。

在地质学家的眼里，一块看起来很普通的石头，或许比等量的黄金还要珍贵。从热火朝天的地质找矿一线转入到相对冷僻的基础研究领域，沈其韩迅速沉下心来，一步一个脚印，踏踏实实地开始工作。

博观约取获硕果

“我上大学的时候，地球化学根本没有学过，年代学也不知道，都是后来在工作中边做边学起来的。”知不足而后学，沈其韩格外关注新技术新方法在实际工作中的运用。后来的实践也证明，没有同位素地质年代学，前寒武纪研究寸步难行。通过向国外专家学习，引进国际上最先进的测定同位素的仪器设备，使得中国的寒武纪地质研究在起步较晚的情况下奋起直追，不断收获累累科研硕果，逐渐缩小与国际寒武纪地质研究的差距。

从1980年开始，沈其韩在地质科学研究上进入盛产期，他在早前寒武纪研究领域取得了一系列重大进展，研究成果屡次获得地质矿产部科技成果奖和国家自然科学奖。中国寒武纪地质研究的突飞猛进也引起了国际地质学界的广泛关注和认可，相关的研讨会和各种科学合作项目也有条不紊地推进起来。

回忆一生的科研事业，沈其韩认为，年轻的时候什么工作都要做一点，现在年轻科技工作者学历很高，在某一个专业领域钻研得很深，但是也应该具有战略性的长远的思维，应该做到“博观而约取，厚积而薄发”。

沈其韩说，他亲自经历了变质岩石学和前寒武纪地质学研究从落后到发展的过程，当前地质科学在飞跃发展，变质岩石学和前寒武纪地质学也应紧随时代的脉搏，不断前进。他勉励年轻地质工作者，紧紧抓住学科发展规律和国家需求，坚定信心，在学科的理论思维和实践应用等方面不断创新前行，为国家作出重要贡献。

从某种意义上来说，地质学家是这颗星球上最智慧的人之一，他们能够从一块岩石标本乃至一粒矿物晶体中看到整个造山带的动力学过程，推测出地球过去46亿年漫长历史中发生的故事，寻找到蕴藏于地球深处的各种丰富的矿产……斗转星移，寒来暑往，沈其韩院士已经在地质科学路上跋涉了70多年，时光把他从一位热血青年雕塑成一位世纪老人，但他对地质科学的热爱和执着追求科学真谛的心却从未改变过，正像这大地上随处可见的一块块岩石，历经风雨，坚韧如初！

5月19日至26日全国科技活动周期间，自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所按照科技部、中央宣传部、中国科协确定的“科技强国 科普惠民”活动主题，结合单位特色，开展了系列科普活动。科普活动主要分为科学家“走出去”送科技进校园，以及中小学生和市民“走进来”两个部分。 

在“走出去”活动中，青岛海洋所积极响应当地政府在科技活动周活动期间征集科学使者送科技进社区（校园）活动，多个科普报告入选青岛市科技局进校园活动清单。科研人员以科学使者的身份走进校园，把科学知识和科研成果以通俗易懂的语言讲解给学生，还带着标本、模型等教具请小学生观察古生物和岩石样品并进行互动小实验，极大地提高了学生学习海洋学和地质学知识的兴趣，达到了开阔学生视野，拓展学生知识面，锻炼学生科学思维的科普目标。

在“走进来”活动中，青岛海洋所举办了一场“探索深海、深地资源奥秘”的专题科普展，科普活动在海洋地质科技馆、学术报告厅和阳光球场三个场地同时展开，来自青岛市39中、57中、南京路小学、燕儿岛路小学、福州路小学、福林小学、格兰德小学、朝城路小学、镇江路小学、宁夏路小学以及青岛市市民千余人参加了活动。在海洋地质科技馆，科普志愿者使来的每一位都能够体会到地球演化的奥秘、感受到蓝色国土的无穷魅力。在阳光球场布置了“可燃冰”深海专题科普展区和探索“松科二井”深地专题科普展区，向广大中小学生和市民展示实验合成的“可燃冰”样品、3D打印分子模型和“松科二井”地下七千多米的岩芯，能够体验“深海”和“深地”情景的虚拟现实（VR）装置。现场还设置了“画出你心目中的海洋世界”和签名活动区，学生们纷纷用画笔描绘出五彩缤纷的大海，有美丽的海洋生物、庞大的海上帆船、潜艇，以及海底的岩石，五彩缤纷的画纸展现出了孩子丰富的想象力。

此外，青岛海洋所还在学术报告厅送出4场内容丰富的科普报告。青岛海洋地质研究所袁红明高级工程师做了“关爱湿地 美丽中国”的报告，卜庆涛博士做了“海洋新能源-可燃冰”的科普报告，青年科学家刘锐博士、朱晓青博士分别为小学生和高一的学生做了关于地球演化的“化石的故事”和“石头记”的科普报告。

 

 

 

 

 

中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心（以下简称“指挥中心”）是中国地质调查局直属正局级公益一类事业单位，主要承担自然资源综合调查、区域基础地质调查、多金属矿产资源勘查、国土空间生态修复、海洋与海岸带地质调查、应用地质调查等任务，向社会提供地质调查数据、资料和成果等公益性服务。

指挥中心博士后科研工作站与中国地质大学（北京）博士后流动站联合培养博士后研究人员。因科研工作需要，现招收博士后研究人员3-5名，有关事项公告如下：

一、招收条件

1.具有良好的政治素质和道德修养，遵纪守法，无不良记录。

2.获得博士学位不超过三年或将于2022年7月前毕业的博士研究生，年龄在35周岁以下，身体健康。

3.具有扎实的理论基础、较强的科研能力和良好的敬业精神。

4.具备全脱产从事本站研究工作的条件。

二、招收计划

 

三、在站待遇 

1.博士后在站期间，视同指挥中心在职人员管理，享受指挥中心新聘人员同等薪资福利待遇，安排住宿或按月提供租房补助。

2.指挥中心为博士后研究人员提供必要的科研条件和办公条件。

3.博士后在站期间，户口迁移依据全国博管办相关文件及北京市有关规定执行。

四、招收流程

（一）申报时间

自本公告发布之日起，至2022年5月25日17点止。

（二）申报材料

1.《中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心博士后申报审批表》（见附件1，正反面打印）。

2. 两位相关学科领域博士生导师的《专家推荐信》（见附件2），其中一位必须是本人的博士生导师；海外留学人员需提交一名外籍专家推荐意见。

3.博士学位证书及毕业证书复印件或博士学位论文答辩委员会决议书（需加盖学位办公室公章），或预期于2022年7月前取得博士学位的证明；国外获得博士学位的留学人员，还需提交教育部留学服务中心开具的国外学历学位认证书。

4.身份证复印件（正反面复印）。

5.博士论文以及两篇学术研究代表作。

以上材料电子版请发送至boguanban2021@163.com（邮件名：研究方向+姓名）

（三）招收程序

本着“公开招收，择优录取”的原则，公开、公平、公正地招收博士后研究人员。本站对申报材料进行初审，再组织相关领域专家对初审合格者进行考核，择优招收，具体时间另行通知。初审未通过者，不再另行通知。申报材料恕不退还。

五、联系方式

中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心教育培训处

地 址：北京市西城区红莲南路55号（邮编100055）

联系人： 石老师

电 话：010-63395776

传 真：010-59305666

邮 箱：boguanban2021@163.com

 

附件1:中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心博士后申报审批表 

附件2:专家推荐信 

为深入贯彻落实习近平总书记关于制止餐饮浪费行为的重要批示精神，按照局关于做好节约粮食、制止餐饮浪费行为工作方案要求，近日，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心（以下简称“水环中心”）各党支部相继召开了“厉行勤俭节约、反对餐饮浪费”专题组织生活会，认真对标对表，深入自查自纠。领导班子成员以普通党员身份参加了所在支部的专题组织生活会，并列席指导分管部门和联系支部开好组织生活会。

会上，各党支部集中学习了习近平总书记关于制止餐饮浪费行为的重要批示、《党政机关厉行节约反对浪费条例》和《关于厉行节约反对食品浪费的意见》精神及《中国地质调查局关于做好节约粮食制止餐饮浪费行为工作方案》，号召全体党员坚决落实党中央关于过“紧日子”的要求，深入贯彻中央八项规定及其实施细则精神，认真落实反对浪费相关规定要求，提高思想认识和政治站位，切实增强勤俭节约、反对餐饮浪费的政治自觉、思想自觉和行动自觉。

随后，各党支部紧扣组织生活会主题，紧密联系思想工作生活实际，采取“一人谈、众人帮、支委带头、逐一开展”的方式，严肃开展了批评与自我批评。支部党员围绕杜绝公务活动用餐浪费、推进单位食堂节俭用餐、带头传承勤俭节约传统美德、推行科学文明的餐饮消费模式等内容，深入查摆了支部和自身在思想认识、工作作风、行为习惯和作用发挥方面的不足和差距，深刻剖析了问题根源，从杜绝餐饮浪费、节约用水用电用纸、养成理性消费观念等方面，提出了针对性的改进措施。全体党员本着对党的事业、对工作、对同志、对自己高度负责的态度，自我批评勇于自我解剖、不惧揭短亮丑，相互批评真刀真枪点问题、真心实意指不足，对待批评意见虚心诚恳接受，并积极回应表态，切实做到了见人见事见思想，达到了红脸出汗、排毒治病、沟通思想、促进成长的预期目的。

会议同时围绕将厉行节约融入日常、坚决反对餐饮浪费行为开展了座谈研讨，各支部党员同志主动思想，畅谈感悟体会，踊跃发言，积极建言献策，提出了适量取菜盛饭、餐后剩余打包、建立办公用品台账、下班随手关灯、打印纸尽量双面打印、合理安排野外工作节约差旅费用等建设性的意见和建议。支部书记结合支部查摆存在的问题、党员群众反映的问题、谈心谈话指出的问题、会议提出的意见建议等，梳理形成了问题清单，建立了整改台账，为下一步深入落实习近平总书记重要批示精神、推动建设节约型单位奠定了坚实基础。

一粥一饭，当思来处不易；半丝半缕，恒念物力维艰。通过本次专题组织生活会，水环中心全体党员进一步深刻认识到了餐饮浪费现象的严重危害性和厉行节约的极端重要性，切实增强了厉行节约、反对浪费的自觉性、主动性和坚定性。大家纷纷表示，要以身作则，从自身做起，从点滴做起，珍惜每一餐饭，节约每一粒粮，科学点餐，理性消费，文明用餐，自觉践行“光盘行动”，坚决抵制“舌尖上的浪费”，以实际行动示范带动身边人树牢勤俭节约意识、践行节俭节约风尚，共同营造爱粮节粮、杜绝浪费的良好氛围。

“锂”从山中来，仗剑走天涯

 邓伟 李成秀 冀成庆 徐莺 周雄

1.“锂”的家族群

1）锂（Li）

锂的克拉克值为30ppm，是较分散而又广泛分布的元素，主要在岩浆结晶作用的晚期阶段富集在伟晶岩中；花岗岩中含量最高，其次是碱性岩。矿床中经常与铍、铷、铯、钽等有益元素共生。

目前，已知含锂的矿物有150多种，呈独立矿物形式的有30多种，主要工业锂矿物有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石、铁锂云母等。川西稀有金属矿集区中的锂资源基本以锂辉石形式产出。

锂辉石，化学成分LiAl[Si2O6]。一般Li2O含量7%左右；晶体呈柱状、板状、针状，颜色可呈无色、灰白、淡紫、淡绿、淡黄、宝石绿色；条痕白色；摩式硬度6.5-7；比重3.03-3.22。

含锂矿物特征

2）铍（Be）

铍的克拉克值为6ppm，为显著的亲石元素。在花岗岩及霞石正长岩中的含量较高，在岩浆分异过程中富集于岩浆残液中，经常固结集中在岩石圈最上部，在地壳深部含量减少。

世界上已发现的铍矿物和含铍矿物有60多种，常见的矿物约有40多种，主要的工业矿物有绿柱石、硅铍石（似晶石）、羟硅铍石、金绿宝石（铍尖晶石）和日光榴石。

绿柱石，化学成分Be3Al2[Si6O18]，一般BeO含量13%左右；晶体一般呈柱状，呈绿色、黄色、浅蓝色、红色；条痕白色；玻璃光泽或树脂光泽；性脆；硬度7.5-8；比重2.65-2.91。

含铍矿物

3）铌（Nb）和钽（Ta）

铌和钽的原子构造类似，因此，两者在物理化学性质、地球化学性质及矿物学性质方面都很相近。铌、钽经常共生，在岩石和绝大多数矿物中铌和钽的含量此消彼长。在成因上与碱性岩有关的矿物中铌相对富集，与花岗岩有关的矿物中钽相对富集。

铌在地壳中的丰度为3.2ppm，钽的丰度为2.4ppm。由于铌、钽的地球化学迁移行为不同，铌开始早、收敛晚，钽主要富集于晚期。所以铌矿物种类多，分布广；而钽的变种少，分布不广。目前，已知的铌、钽矿物和含铌、钽矿物有130多种，常见的有30多种。如铌铁矿-钽铁矿、钽铁矿、铋铁矿、褐钇铌矿、易解石、铌易解石、铌铁金红石、烧绿石、锰钽矿、重钽铁矿、黄钇钽矿、细晶石等。铌钽矿物基本呈黑-棕红色，半金属光泽、油脂光泽，少数为金刚光泽；比重大，因此可用重选方式得以富集；化学成分极为复杂。

含铌钽矿物

4）铷（Rb）和铯（Cs）

铷在地壳中的丰度为90ppm。目前没有发现铷的独立矿物，呈分散状态，常以类质同象混入物出现在含钾矿物中。工业来源主要从富含铷的锂、铍、钾的矿物中提取。如锂云母中含Rb2O3%、微斜长石（天河石）中含Rb2O0.3%、铯榴石中含微量铷等。

铯在地壳中的含量为20ppm。含铯的矿物有10多种，但铯的主要来源还是稀有金属伟晶岩中的铯榴石和锂云母。除此之外，铯还分散在其他矿物中，如绿柱石、黑云母、天河石和堇青石等。

含铷铯矿物

铯榴石，化学式Cs[AlSi2O6] nH2O。一般含Cs2O30%左右，晶体往往呈立方体、粒状及致密块状，无解理；颜色为无色、白色，有时带灰、粉红、浅紫等色颜色；性脆，硬度6.5-7；比重2.67-3.03。

2.“锂”从哪里来

1）传统矿山

在您印象中矿山是什么样的？答案也许是偏远、荒凉、破旧的厂房，艰苦的条件，又或许是漫天尘土、泥浆满地、污水四溢，像这样又或许是那样……

2）绿色矿山

随着时代的发展和绿色矿山建设的推进，如今的矿山早已不再是从前的样子。先进的设备、一流的技术、现代化的厂房，一座座“花园式”的矿山正拔地而起。清洁生产，循环用水，大家再也不用担心环境污染了！

3）“石头”变“电池”

石头是如何变为电池的呢？锂辉石矿经过采矿进入选矿厂，选矿厂采用物理方法分选出含锂矿物，含锂矿物经过冶金处理成为碳酸锂产品，再由产业部门深加工，最终脱胎换骨成为电池。

3.崭新“锂”程

1） 锂之应用——走入寻常百姓家，健康美好新生活

随着科技的快速迭代升级，锂在日常生活中的应用越来越常见。含丁基锂的橡胶轮胎更加耐用，寿命比原来提高了4倍以上，让驾车出行更加安心；锂动力电池驱动的新能源汽车逐渐进入普通家庭，成为城市代步、环保出行的首选之一；锂电池和其他锂产品在娱乐设备上也得到广泛应用，为我们的休闲娱乐生活开启了无限可能性；锂的应用在家中随处可见，它为我们提供了便捷舒适的智能生活。

厨房里，添加了锂的电磁炉面板等玻璃制品，可以使其变得更轻、更结实、更耐溶。锂盐可为蔬果进行“健康护理”，防止西红柿腐烂和小麦锈穗病，让人们吃得放心、吃得安心。锂在医学保健方面也有新的应用，不仅可以强身健体，还能防治疾病，是人体健康的“守护者”。国外研究发现，锂与阿尔茨海默病存在关联，一款为中老年市场打造的天然矿泉水“锂水”就此诞生。而锂的用途还在不断拓展中，从交通工具到健康护理，锂的应用遍布我们生活的每个角落，改写了每一个人的生活方式。

新世纪崭新的“锂”程指日可待。

2） 铍之应用——让医疗成像、诊断和激光医学走到科技前端的金属材料

铍，是仅次于锂的轻金属，主要是以铍铜合金和铍金属的形式广泛应用于航空、医学等领域，是新兴产业发展必需的战略性矿产资源。目前，世界上只有美国、中国、俄罗斯等国具有工业规模的从铍矿石开采、提取冶金，到铍金属及合金加工的完整铍工业体系。

①提高X射线成像效果

因为铍金属既可以稳定地处理高温阻抗，又可以实现对X射线的高度透明，铍箔在医疗和科研X射线设备当中已经使用了很长时间。铍箔作为窗口来穿透聚焦的X射线，同时可以保持X射线发生管那一侧的真空环境。

②使低辐射成为可能

铍箔仍是CT扫描和乳腺X射线成像等高分辨率医学成像设备中必不可少的材料。在新一代乳腺癌X射线成像设备中使用低辐射扫描可以得到更精细的肿瘤分辨率，使许多早期可治疗阶段的乳腺癌被及时发现，治愈乳腺癌成为可能。

③改善X射线光管强度和稳定性

作为成像技术的前端科技，铍持续为满足X射线光管高强度、稳定性、抗高温、X射线穿透率等性能要求。

④光学激光器的小型化

使用氧化铍的医学激光器可以帮助眼科医生为数百万患者恢复或改善视力。具有高导热、高强度、介电性能的氧化铍是唯一能控制微小高功率气体激光器的材料。

⑤简化外科手术

铜铍连接器将精确的电信号传送到精密手术器械和最新的非侵入性外科技术的监测装置当中。这种技术减少了对病人的创伤和感染风险，同时加快了愈合和恢复的过程。

⑥分析血液

铍还用于分析HIV和其他疾病的血液分析设备部件当中，给医生和病人提供所需的精确性和可靠性数据。

3） 铌之新应用——冉冉升起的电子材料之星

铌行业全球市场集中度非常高，目前全球最大的铌矿企业是巴西矿冶公司(CBMN)，占据全球市场80%-85%的产量，主要从事铌产品的开发、工业化和商业化运营，是世界上唯一一家可以生产全系列铌产品(包括标准铌铁、特殊牌号铌铁、真空铌铁、真空镍铌、铌金属和五氧化二铌)的企业，对铌价格的走势具有较强的影响力，控制着全球铌产品扩产计划的进度。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料之一。

2019年，材料领域国际顶级期刊《自然材料》发表了复旦大学修发贤团队的最新研究论文《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》。文章显示制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料——砷化铌纳米带，电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。此次制备出的材料砷化铌纳米带的电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。业内表示，导电材料是电子工业的基础，现在最主要的材料是铜，已经大规模运用于晶体管的互连导线。

4）钽之新应用——人体“亲金属”的神奇医学材料

钽作为一种金属材料，具有优异的力学性能和抗疲劳特性，因此被广泛应用于医学领域，尤其是在骨科领域。它可以替代人体骨组织，起到承重作用，目前已在临床取得显著疗效。钽金属材料在与人体组织结合时，具有强度、生物相容性和稳定性等优点。因此，它比传统金属材料的人工置入物更具有优势，在医学领域的发展前景十分广泛。

研究和临床应用表明，多孔钽金属具有比金属钛和钛合金更好的骨融合和骨传导性能，运用钽金属材料制作的仿生骨骨组织长入良好，骨性生物固定优良。未来，利用3D打印高致密度和高力学性能钽金属核心技术，将为我国在高端骨科植入物、医疗器械和难熔金属工业部件发展领域做出积极的贡献。

不仅如此，将钽金属与其他金属材料结合应用在临床医学中也取得了十分重要的突破。很多金属材料因其独特的性能可用于医学领域，但是由于缺乏生物相容性，不能将其优点很好地应用在临床。为此，科研人员想到将耐腐蚀性强且稳定的钽金属涂覆在这些金属材料的表面，使那些有独特性能但原先忌于低生物相容性而不能用于临床的金属材料重新用于临床，并取得显著疗效。

5）铷之应用——超视距精确授时，极佳光电传感器件制造

全球独立铷矿床非常少，下游应用供应链受限，已成为全球对该元素发展的约束要素。铷是自然界一种最大光电效应的稀有分散元素，其合成材料在智能制造中逐渐开始发力。

铷因其极佳的光电效应，在光电管、红外辐射仪表、太阳能光电池等器件制造方面均实现了重大革命性变革。据外媒报道，太阳能电池在通往最高效率的道路上正在不断改进中。德国国家可再生能源实验室研究人员开发了一种新的太阳能电池，为了改善用于吸收可见光的钙钛矿与用于吸收红外线的铜、铟、镓和硒的混合物两层之间的接触，研究小组在它们之间添加了一层铷原子，团队让电池的峰值效率达到24.16%。

铷基设备材料精准计时功能助力集群医用设备同步获取精确时间信号。近年来，基于星载铷钟开发的网络同步时间服务器在国内卫生部门得到良好的推广，为医院提供标准的网络时间统计信息服务，也为局部辐射区域近万台网络客户端提供精度小于5毫秒的时间同步服务器，较大程度地改善了全区医疗机构网络系统，包括：医护人员的办公PC及医疗设备、走廊、大堂子钟系统等授时操作的统一性，充分实现了大数量集群精确医疗设备同步作业中时间的精准性保障。

铷基量子传感器有望用于诊断房颤。心房颤动（AF）是一种导致心率异常的疾病，发作时心脏中传导的电生理信号易出现紊乱行为。目前，常规用于检测房颤的心电图受到灵敏度、时间等诸多限制。据一项发表于《应用物理学快报》的研究，科学家利用原子磁强计，通过基于铷的量子传感器接受信号，成功对导电率与生物组织相近的溶液进行电磁感应成像，可测出高导电性的区域。这项技术实现了非屏蔽环境下的小体积成像，且灵敏度较传统技术提高了50倍，为房颤的快速临床诊断带来了希望。

固体废弃物如何变身宝藏？

邓杰 邓善芝

几个世纪以来，人类社会的快速发展基于对自然资源的使用与消耗。尤其是第三次工业革命以后，生物科技与产业革命的迅速发展，使人们对能源和矿石的需求量激增。同时，为满足迅速增长的社会需求，各行各业纷纷扩能扩产。2012年，国际民间组织“全球足迹网络”（GFN）及英国智库“新经济基金会”提出“地球生态超载日”的概念。“地球生态超载日”是指地球当天进入了本年度生态赤字状态，已用完了地球本年度可再生的自然资源总量。据测算，约从1970年起，人类对自然的索取开始超越地球生态的临界点。从过去数十年来看，几乎每隔10年这一天的到来就会提前1个月。

资源过度开采和废弃物的无节制排放，造成越来越严重的生态环境问题。人类用碧海蓝天换来了现代社会的方便快捷和科技的快速发展。随着人们经济水平的提高以及对自身健康的重视，环境的重要性被越来越多的人认识。如何在保障人类需求的前提下，尽可能保护和改善环境，寻求资源环境和谐发展的解决方案，成为时下人们关注的重点。为节约资源、提高现有资源的利用率，资源综合利用的概念逐渐被人们所熟知。

在资源开发利用及使用消费过程中，不可避免会产生伴生矿石、围岩及选矿尾矿等，比如钨矿中伴生的铜、铅、锌等含有稀有分散元素的矿物，氧化矿中的碳酸盐和硅酸盐类脉石、有机物生产中产生的废水、生活中的废旧金属和电池等，这些生产和生活废弃物中含有大量的有价金属、有机及无机盐类矿物质资源，将其直接排放到环境中，不仅会造成大量的宝贵资源白白流失，还会影响耕地质量、污染空气和水源，破坏生态环境。在资源开发利用和消费过程中，针对这些伴生矿物资源和生产生活中的废弃物开展回收利用，使其重新资源化，从而最大限度地实现现有资源的高效利用，可以称之为资源的综合利用。

如何实现资源的综合利用？现阶段，资源的综合利用主要从三方面开展：

一、在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用。

煤炭被人们誉为“黑色的金子”“工业的粮食”，它是18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤矸石是与煤伴生的一种含煤高岭土，过去采煤过程中产生的大量煤矸石一直被作为大宗固体废弃物堆放在煤矿周围。正如犹太经典《塔木德》中所说：“世上没有废物，只是放错了地方。”煤的伴生矿——煤矸石也是如此。煤矸石综合利用的途径很多，除了传统的利用途径，如回填煤矿采空区、铺路、土壤改良、做建筑材料和发电等。最新研究表明，煤矸石还可以作为下游精细加工业的原料。如，煤矸石经处理后可以作为橡胶填料，获得与炭黑相当的补强效果；还可以制备聚硅酸铝铁，用于处理造纸综合废水等；此外，煤矸石可以用于陶瓷、耐火材料、橡胶工业、涂料、塑料、4A分子筛、铝硅铁合金等十多个行业。

二、对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用。

除矿石中的伴生资源外，矿石资源生产加工过程中还会产生大量的废弃物资源。以铜矿尾矿为例，研究表明，铜尾矿中除了可以回收有价金属元素铜之外，还可以回收非金属组分石榴子石、硅灰石等，并将剩余部分作为植物培养基等原料进行利用，实现铜尾矿的减量化和资源化。部分有色金属尾矿的主要成分为SiO2，且包含大量钙、镁等元素的氧化物，和市场上普遍运用的建筑材料的化学组成非常相似。尾矿用作建筑材料时加工方式比较简洁，能够有效解决成本和能耗问题。

三、对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

除开展矿山资源的综合利用之外，再生资源回收利用也是开展资源综合利用的重要方面。发展再生资源回收行业可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节，大量减少污染排放和能源消耗，也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。中国是全球公认的制造业大国，然而近些年随着人口红利日益消失，以及环保成本的不断抬升，我国资源的对外依存度逐渐走高。在此背景下，大力发展再生资源回收利用产业，具有积极重要的战略性意义。

现阶段，资源环境和谐发展之路仍然崎岖且漫长，人类需要开展更多的探索与实践。相信在不久的未来，资源综合利用方法和途径会越来越多，资源环境和谐发展之路必将越来越顺利。

带你了解这朵“云”——地质云

戴新宇

“地质云1.0”闪亮登场，魅力初现

“地质云”是自然资源部中国地质调查局主持研发的一套综合性地质信息服务系统，集地质调查、管理、共享、服务四大功能于一身，面向社会公众、地质调查技术人员、地学科研机构、政府部门提供丰富的各类地质信息服务。经过“地质云”研究开发团队艰辛付出，2017年11月6日，“地质云1.0”闪亮登场，迈出了“地质云”建设三步走的第一步。

“地质云1.0”刚上线运行，就受到地质调查科技工作者的青睐，局系统内外正式用户达4000多人，日均访问量突破6000次，在地质调查管理和应急事件服务上体现出精准、快捷的特点。例如，在2017年11月18日西藏林芝市米林县发生6.9级地震后，“地质云”首次启动了应急服务工作机制，在2小时内线下完成震区地质图数据制作，仅用10小时就为应急救灾在线提供了震区区域地质图、国家地质资料馆藏涉及震区的地质资料，以及林芝地区卫星遥感影像图、震中300公里范围地质钻孔、林芝专题地质文献库等系列地质信息产品。毫无疑问，“地质云1.0”实现了地质调查数据共享破冰，为75个国家核心地质数据库的互联共享和2382个信息产品提供社会化服务。

“地质云2.0”华丽转身，飒爽英姿

在2018年10月18日召开的中国国际矿业大会上，“地质云2.0”宣布正式上线，完成“地质云1.0”云上数据资源和系统功能的全面升级，完成手机版地质云APP国家地质大数据共享服务平台研发，通过数据资源整合和信息系统集成，全面提升地质调查数据采集、汇聚、处理、分析、共享与服务能力，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力，及时、有效地满足政府部门、行业用户、社会公众等各类用户对地质信息的多元需求，以信息化带动地质调查现代化。

“地质云3.0”鲲鹏展翅，大展宏图

“地质云”建设三步走设想2020年上线运行“地质云3.0”。为此，地质云研发团队的科研人员做足了功课，全力以赴助推云平台、大数据、智能化“三位一体”建设应用迈上新台阶，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力支撑，建成分布式地质大数据中心，并在以下九个方面提供全方位综合地质服务：

一是升级完善“在线化”调查系统、研发升级重要专业应用系统，初步实现在线化调查，构建立体式地质信息感知体系。二是显著扩大中大比例尺实体数据共享资源，精准开发地质信息系列产品，提供地质信息专题服务，提升“地质云”服务门户访问便捷性，加快构建地质信息共建共享云生态，基本实现在线化服务，显著扩大地质信息线上共享服务规模。三是升级地质调查业务管理系统，完善地质调查业务管理大数据辅助决策系统，强化在线化管理，支撑地质调查业务管理高效运行。四是推行地质调查在线化办公，支撑远程办公、便捷办公。五是通过攻关实现智能区调矿调、智能识别、智能管理、智能数据搜索引擎等智能地质调查技术突破，示范构建智能化工作模式。六是建立完善地球科学“一张图”大数据体系，更新维护国家核心地质数据库。七是采取优化地质调查网络、规范化运维“地质云”节点体系、加强网络安全建设等措施，建实地质调查基础设施与网络安全体系，保障安全稳定运行。八是完善地质调查信息化制度标准体系，支撑自然资源信息化建设。九是加强信息化人才队伍建设与国际合作，提升中国地质调查局在国内外的影响力。

这就是中国地质调查局功能强大的地质云（Geocloud）！神奇的地质云（Geocloud）！

 

 

①宝石学专业研二学生彭晖正在为标本拍照

②何明跃对标本库的资源如数家珍

③刘皓向记者展示最新一代标签

④赵鹏大院士采集的标本

当人们都在为到来的“人类世”而兴奋不已时，地质工作者们依然在默默地耕耘着。因为在他们看来，无论关于地球的过去还是未来，还有更多的奥秘等待他们去探索。而他们探索这些奥秘的线索之一，就是岩矿化石。近日，历经20年、两代负责人和数百位标本资源数字化人员不懈努力的国家科技基础条件平台——“国家岩矿化石标本资源共享平台”终于建成，记者采访了该平台的建设者们。

一块化石改写地球历史

当记者来到位于中国地质大学（北京）逸夫楼地下一层和二层的国家岩矿化石标本资源库时，首先展现在记者眼前的，是“松科一井”的全部岩芯标本。

“松科一井”是在松辽盆地布孔、为研究白垩纪气候变化的超深钻、科学钻，两段总共2600米的岩芯，都保存在这里。“松科一井”发现的微体古生物化石，反映了几百万年前古气候的变化，地质工作者以此来推测未来气候的演变。“‘松科一井’发现有孔虫的化石，从而揭示松辽盆地至少存在海相沉积。而在此之前，地质界普遍认为松辽盆地是陆相沉积。有句话说‘一粒种子改变世界’，用在我们这就是‘一块化石改写地球历史’。”国家岩矿化石标本资源共享平台负责人、中国地质大学珠宝学院党委书记何明跃教授介绍。

的确，岩矿化石提供了古生物和古环境演化的线索，是地质工作者探索远古、预知未来的重要依据，每一个岩矿化石之中都可能藏有破解地球谜团的密码。也正因为如此，将岩矿化石标本资源整合共享，成为中国地质大学（北京）众多院士专家的愿望。

1999年，在杨遵仪、王鸿祯、郝诒纯、翟裕生、莫宣学、叶大年、茅绍智等一批院士和老教授的倡导下，由中国地质大学（北京）牵头、原校长吴淦国教授负责，何明跃教授具体组织实施，从国家层面开展了跨单位、跨部门的岩矿化石标本资源整合与数据库建设工作。标本资源整合后，2003年他们开始将标本资源信息化，并提出“共享平台”概念，从而进入“国家岩矿化石标本库”阶段。2011年，何明跃教授接过接力棒，进一步开展标本资源整合与共享工作，带领由中国地质大学（北京）牵头，联合中国地质博物馆、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所、中国科学院南京地质古生物研究所、中国地质科学院矿产资源研究所、中国地质大学（武汉）、吉林大学、北京大学、成都理工大学、昆明理工大学、河南省地质博物馆、自贡恐龙博物馆等20余家我国重要岩矿化石保存单位进行地学标本资源整合与共享。

此外，在共享平台建设过程中，陆续有个人、专家、科学家向平台捐赠收藏的标本，很大程度上起到了抢救标本的作用。如今，两代负责人和数百位标本资源数字化人员经过20年的不懈努力，终于在最近被科技部与财政部发文批准为国家科技资源共享平台——“国家岩矿化石标本资源共享平台”。

一个平台展现地球古今

看完标本库的岩芯、矿物和化石，这里的杨眉老师向记者介绍了共享平台的具体情况。

共享平台的岩矿化石标本产地覆盖34个省（区、市）及行政区，以及美国、俄罗斯、加拿大等91个国家，具有科学价值的化石、矿物、岩石、矿石标本，有17.8万余件实物和数据库。同时，平台构建了九大模块、150余个专题：古生物化石群专题20个（云南澄江动物群、北京周口店及山顶洞古人类遗址、豫西华夏植物群、自贡恐龙动物群、河南汝阳盆地恐龙动物群等）、典型矿床专题80个（内蒙古包头市白云鄂博铁铌稀土矿床、江西省德兴市斑岩铜矿床、甘肃省金川铜镍硫化物矿床等）、地学专题3个（天津蓟县中上元古界地层剖面等）、3000种系统矿物学数据库及查询系统、珠宝玉石专题39个、岩矿化石精品图片库4个、原创科普视频10个、3D矿物精品24个，以及基础地理、基础地质、地学科普专题等。“每一件标本背后都有一个故事，它们共同记录了地球演化进程中无数精彩的瞬间。”何明跃说。

作为科技部国家科技资源共享平台的一级平台，岩矿化石标本资源实物及数据库和专题数据库及数据产品通过在“国家岩矿化石标本资源共享平台”网站发布共享，并将元数据发布在国家科技基础条件平台，用户可在门户网站通过资源中英文名称、产地、样品编号、资源形成时代、保存单位、库存位置号等11个查询条件，快速查询检索标本资源共性描述及图片信息。平台还提供标本资源信息及实物共享，同时提供地学特色专题展示、学术交流与科普教育等服务。目前，平台日访问量1万以上，累积访问量达3300余万，实现了岩矿化石标本资源的有效整合、合理保护、充分共享和高效利用，为科技创新、专业教学、人才培养、人工智能研发及科学普及等提供了重要支撑。

为加强国内外交流和共享，共享平台还设立了全球岩矿化石标本资源保存机构名录，含国外335家、中国37家标本保存机构的网络平台链接。

同时，作为我国最大的地学标本平台，何明跃和他的团队研究制定了岩矿化石描述标准52个、技术规程39个，出版了《矿物、岩石、矿石标本资源及矿床描述标准》《无脊椎动物化石标本资源描述标准》《脊椎动物、植物、牙形类化石及旧石器标本资源描述标准》《岩矿化石标本资源收集整理保存技术规程》，指导全国标本资源保存单位进行岩矿化石标本资源分级分类整理、鉴定、描述、数字化建设。

“在整合资源的过程中，我们的一个理念是，数据质量最重要。例如：标本描述标准由100多位科学家参与制定、研讨、评审、试用、修改完善，最后出版，形成标准和规范。”何明跃还介绍，正是有了精确的标本描述，为后期平台建立专题提供了翔实的基础资料。因此，平台的专题、视频含金量高、科普性强。

一项事业传承地学精神

在化石标本库里，记者看到一件华夏植物群的化石标本，它的采集者是中国地质大学（北京）古植物学退休教授杨关秀。一直从事地层古生物教学和科研工作、对我国二叠纪古植物及生物地层作了长期的调查和研究的她，也是标本库的第一代建设者。“杨老师退休后还惦记着她的标本，2008年开始到她坐着轮椅，用几年时间整理完了1000多件标本。她常说，心愿了了就好了。”杨眉老师说。

是的，这里每一件标本的身上，都凝聚着地质人心血。记者在标本库里看到，几乎每一件标本，都有“三代”标签：“第一代”是手写标签，“第二代”是打印表格标签，“第三代”是带有二维码的打印标签。它们，不仅是时代发展的见证，也是一代代标本库建设者精神力量的传承。

就在记者采访的当天，何明跃收到了国家科技基础条件平台中心颁发的第六届“共享杯”大学生科技资源共享服务创新大赛优秀指导教师奖，他指导的研究生团队制作的参赛视频也获得了一等奖。“我们的参赛作品基本上年年都获奖，而且很多是一、二等奖。”何明跃自豪地说，“这是一个让学生了解现状成果和未来趋势的过程，他们在做数据产品的过程中获得了国际视野，并得到锻炼。”而这些视频，都是共享平台中各个专题的精品内容。

何明跃的学生、宝石学研究生二年级的刘皓在标本库工作已经有几年了，标本库的工作对她的学业有不小的帮助。像她这样的年轻学生还有很多，标本数字化过程中，需要对岩石、矿石、矿物进行拍照、鉴定和描述，他们在参与共享平台建设的过程中，也逐渐沉淀和提升了专业素养。多年来，这里已经培养了100多名研究生。

经过20年的不懈努力，共享平台终于建成，但这并不是终点。对于未来，何明跃还有更多的思考：下一步，他们要走入基层，到更有特色的地方，如中国重要古生物群、世界金钉子剖面、国家大型超大型矿山等，进一步发掘优质标本资源；把英文网站做起来，与国外专业标本网站互联互通，努力建成一个现代化、国际化、开放型的地学领域岩矿化石数据中心；深化信息服务，开发标本库人工智能，初步设想基于图像识别法，研发手机识别岩石、矿物、珠宝、化石的功能；通过公众服务，促进全国标本库的标准化建设……同时，何明跃也坦言，目前我国地学标本库建设方面还存在一些问题。例如，基层单位技术力量薄弱；在成果评价机制和转化方面，建库人员的积极性和获得感还需要提升等等。

何明跃常说，岩矿化石是地球科学的“根”。而他们的工作，就是保护好这个“根”。我们希望，越来越多的人关注和投入到地学标本采集和保护事业中，从而让地球科学这棵“大树”更加枝繁叶茂。

相关链接

国家岩矿化石标本资源共享平台有哪些资源？

化石标本资源：模式化石及典型化石群标本8.2万件，其中模式化石标本1.1万件。典型化石标本主要有：我国境内古人类化石、云南澄江动物群、辽西热河生物群、山东山旺生物群、豫西华夏植物群、自贡恐龙动物群、河南栾川恐龙动物群、黑龙江嘉荫恐龙动物群等20多个国内重要化石群及重点地区地层古生物化石标本，国外典型地层古生物标本，以及北京周口店、河北阳原、河南三门峡、内蒙伊盟、山西运城、贵州西部发现的旧石器标本。其中包含“世界上第一朵盛开的花”——辽宁古果、“世界上第一只飞起的鸟”——中华龙鸟、北京周口店古人类化石及云南澄江动物群化石标本等享誉世界的珍贵标本。

矿物标本资源：整合了中国新矿物标本、稀有的矿物晶体晶簇标本、典型矿物标本及部分国外典型矿物标本2万件，含1500余种矿物。其中，国外产出的矿物标本占36%。

岩石标本资源：整合了国内外典型岩石标本5.8万件。主要有：青藏高原及其邻区的岩石，中国高压、超高压岩石分布带的榴辉岩，中国东部中新生代玄武岩及其地幔岩包体，峨眉山大火成岩省超基性岩等标本资源，天津蓟县中上元古界地层剖面，浙江长兴二叠—三叠系界线层型灰岩剖面等典型剖面的岩石标本，以及国外典型岩石标本。

矿石标本资源：整合了100多个中国濒危矿床和大型、超大型、特色矿床和400多个典型矿床的金属、非金属和能源矿石标本1.7万件。

 

英国海滩实景玻璃门

英国滑坡事故应急

●英国地质调查局未来10年科学计划提出了去碳化与资源管理、适应环境变化、多重灾害与风险等三大科技挑战。

●通过监测与预测、地质环境压力研究、资源环境恢复力研究和环境治理等工作，为人类社会基础设施和生物系统突发变化的脆弱性提供创新解决方案。

●开展多重灾害系统研究、灾害数据采集和可视化、灾害风险分析和风险的传播等工作，帮助提高自然灾害发生时的生存率和恢复力。

●继续开展海底观测站、火山观测站和地质灾害全球信息基础设施等其他研究基础设施的建设。

2018年10月，英国地质调查局更新并细化了2014年发布的《通往地球之门——英国地质调查局未来10年科学计划》。多年来，英国地质调查局在应用地球科学领域，在感知、认识和预测地球活动方面，为全球提供先进的研究解决方案，并在过去4年里取得了如下进展：位于柴郡和格拉斯哥的英国地球能源观测站的两个试验台使用高性能传感器系统和数据智能，实现从3D地质图和模型产品向实时地球科学数据信息转变，同时还为发展中国家处于各种复杂环境中的社区提供科学的全球化支持。

未来10年，英国地质调查局将迎接三大科技挑战：去碳化与资源管理，将为减排和能源生产、利用、分配的合理化，探讨地球科学解决方案；适应环境变化，将在自然环境和建成环境中，探寻可帮助我们适应环境变化的地球科学；多重灾害与风险，将调查地质灾害（干旱、洪水、山体滑坡、地震和火山爆发）如何影响人类的生命及财产安全，并提供能够确保恢复力和可持续性的解决方案。英国地质调查局预计未来10年将获得超过6亿英镑的资金用于开展各项研究活动，使最新科学战略能够提供专业、公正、创新的科学解决方案，在政府、公众、行业中发挥更重要的作用。

1 去碳化与资源管理

在英国及其他地方，实现电力生产、供热、交通运输和工业等领域去碳化是一项重大挑战，涉及关注地下和地球科学，如碳捕获、利用与封存，地下储能，地热能，低碳关键原材料和放射性废物处理。英国地质调查局将研究不同去碳化技术的可行性，同时对矿产与能源管理的需求进行审查。本项挑战确定了5个主题和17个子主题：

地质处置——放射性废物。高强度放射性废物（高放废物）的长期安全管理对核工业发达国家来说是一项日益严峻的挑战，并且随着核能在未来能源结构中发挥重要作用以应对能源去碳化，这一挑战将持续存在。对高放废物进行长期管理最主要的方法是深部地质处置，英国地质调查局正与合作伙伴着手解决关键的科学问题，包括应力状态、埋存历史，以及断层和裂缝的产生和行为带来的影响。其中，选址问题和地质环境息息相关，需要确定和评估可能对储库体及其周围地质、地表环境的长期完整性带来影响的地球科学因素，对论证选址安全性至关重要；需要了解近场（地质特征、水文地质动态）和远场（板块构造、气候）过程，以综合理解地下演变过程，以便对高放射性废物的长期安全性进行科学合理的评估。

地质处置——碳捕获与封存。碳捕获与封存技术被广泛认为是英国实现去碳化目标的关键技术。主要挑战包括降低碳捕获与封存经济模型的不确定性，降低整个供应链的风险，以及调查公众对碳捕获与封存的态度。这项工作中最根本的是要选择和表征那些能够预计实现永久密闭的地质场所，英国地质调查局将继续领导二氧化碳储库的选址和表征方面的工作，以识别英国可供封存开发者使用的场址资源。预计二氧化碳封存的部署速度将在未来20年内迅速增加，同期，随着油气田停产，预计石油和天然气基础设施将可用于二氧化碳封存。在不久的将来，了解未来封存需求（时间、地点、数量）和基础设施再利用的机会，可能是重中之重。

能量储存。包括储热、盐穴储能、地层储能、抽水储能。其中，在地层储能方面，将热量、气体或水注入多孔地层用于储热或储气，以减缓可再生能源生产的短暂波动带来的影响，并提高其供应的安全性。地质资源研究将与热量、水文地质、机械、化学和微生物研究同时进行，利用格拉斯哥和柴郡的英国地球能源观测站及其他地方的设施，评估一系列注入剂、压力、循环率的密闭性能、优化效果和发生泄漏的可能性。关于抽水储能，将开展适当的地质、岩土工程和地震学研究，以了解不同规模抽水储能的资源潜力。

清洁能源—供热—制冷。包括浅层地热、深层地热、海上选址三大内容。其中，在浅层地热方面，英国在利用浅层地下能源方面具有相当大的潜力，如开采低位热能、制冷和跨季节蓄热、开发区域供热网络、减少国内天然气消耗、缓解燃料短缺等方面。英国地质调查局通过利用格拉斯哥的英国地球能源观测站和其他设施，将开展对地质和水文地质系统以及热能性质的研究，以准确描述相关资源，并验证系统的潜在性能以支撑管控。而在深层地热方面，英国也具有开发此类资源的潜力，英国地质调查局将通过资源调查以及对烃源岩的裂缝、地球化学、水文地质、热性能的详细理解，将对直接从岩浆中提取热量以提高转化为电能的效率进行研究，来降低该行业的风险。

低碳世界的地球资源。一方面，英国地质调查着重研究烃类层系中的常规和非常规能源，将继续提供陆上和海上烃类层系的地质填图，并继续优化资源利用的热量、水文地质、机械、化学和微生物研究。同时，将继续开展降低未来勘探成本的大数据分析。如果政府允许开展此项活动，则柴郡的英国地球能源观测站还将进行一系列与页岩气水力压裂相关的实验和基线地下研究。另一方面，将研究低碳经济所需的关键金属，如一些金属原材料（钴、重稀土元素和铂族金属）等对低碳能源转型（电力和运输方面）发挥重要作用的主要金属的来源、迁移进行研究。同时，将利用现有的海洋钻探基础设施重点研究在岩浆热液矿床中的关键金属及其与全球构造的联系，进而实现对未来开发深海监测站点（“潜水艇”）的目标。此外，还将开展原材料库存及流动方面的课题研究，包括初级和二次资源的分布地点、产量与产地、精炼与消耗地点，以及初级（开采）资源与二次（可循环）资源如何交互，将继续全面监测全球矿产生产、贸易流量、矿产统计数据以及相关的分析和情景开发，包括循环经济、原材料供应安全和关键问题，除了国内，重点关注英国和欧洲。

2 适应环境变化

适应是对环境变化的响应，致力于降低人类社会基础设施和生物系统对突发变化的脆弱性。例如：即使温室气体排放量在相对较短的时间内稳定下来，全球变暖及其影响仍将持续很多年，必须加以适应。在发展中国家，适应气候变化尤其重要，因为它们可能首当其冲受到全球变暖的影响。在本项挑战中确定了四个主题和15个子主题，包括地质环境压力、表征资源恢复力、监测和预测、环境治理等方面：

其中，在地质环境压力方面，英国地质调查局将启动一些研究，探究水、陆地和海洋资源以及相关生态系统之间的多种压力是如何通过地上、地下环境系统，从而交互和级联的。这将促使包括水文地质学、土壤科学和滑坡建模在内的传统科学领域结合到一起，也将促进应用新的地表和地下监测技术、传感器技术和建模方法，研究未来如何可持续地管理这些压力组合。同时，作为可持续发展的一部分，将开发一种全系统化的方法途径来利用和管理地下空间。通过与世界各地增长型城市（包括英国、印度、越南）开展合作，该方法将有助于释放城市地下空间的经济潜力并最大化地为城市地下空间提供服务，不仅关系风险管理，也关乎增长所需的资源。此外，海洋对英国至关重要，蓝色经济既为资源勘查、经济活动提供了新的机遇，也为环境可持续性与海洋生物资源研究提供了机遇。英国地质调查局将制定一项名为“潜水艇”的新提案，将应用先进的勘探和环境自主机器人技术，以提高英国在最大限度利用海底地质环境方面的能力。

在表征资源恢复力方面，英国地质调查局将开展调查、数据收集、建模和解译，以评估变化和减缓不良情况。在整合所有海洋部门数据的基础上提供工具，为不同的应用型问题提供解决办法，为有效传播海洋空间数据提供协助，以支持海洋空间规划的制定并协助制定政策。同时，将在水质和水量、废物管理、交通和能源基础设施开发等方面对地下条件进行评估，从而为英国国内外铁路、公路、管道、隧道基础设施以及农村地区恢复力的发展提供支持。

在监测和预测方面，英国地质调查局将开发综合环境监测和传感系统，这些系统经过优化，可以测量与环境变化相关压力的参数和性质，以及测量这些压力如何随着时间的推移影响不同的环境区划。开发的系统将能够容纳下不同类型的环境数据（物理、化学、生物、行为）并包含对这些数据各种形式的表征（定量、定性、可变频率、精度和准确性）。同时，开发必要的工具来表征环境特征，以及测量变化和对干预措施的响应。

在环境治理方面，英国地质调查局将开发面向政策制定者和执行者的信息传播方法，为环境变化的减缓、适应、环境恢复力方面有效决策的制定提供支持。这是英国地质调查局科学研究的服务“前线”，涉及新的社会科学进展、新的伙伴关系，以及与公众、政府和机构的互动，为政策的制定和实施、经济的增长、民生福祉的增进提供支持。

3 多重灾害与风险

自然灾害（干旱、洪水、滑坡、地震和火山爆发）对经济增长、建成环境、生活和生计具有重大影响。世界范围内正在收集有关自然地质灾害的数据，并且在整合这些数据之后，可以进行更好地预测，而与社会科学家合作将使灾害信息转化为决策者和公众需要的风险信息。《英国地质调查局未来10年科学计划》在这方面确定4个挑战主题和10个子主题。

在多重灾害系统方面，由于许多灾害过程，如地下水灾害、地磁感应电流或火山灰都集中在流体物理现象上，为此，英国地质调查局将推进英国和国际上对“单一”灾害过程（例如岩崩或地震）的监测、分析和特征描述方面的技术发展，同时对多重灾害表征和级联效应之间的交互作用进行多个科学家群体的整合研究，以更好地提供灾害现状报告或灾害预测，提供灾害或多重灾害的发生概率、分布和规模方面的定制信息。

在风险分析方面，英国地质调查局启动研究灾害或多重灾害对暴露人群、社区及其资产的影响、脆弱性等，该分析用于研究在灾害事件中什么事物是可能损坏或丢失的，侧重研究处于风险中社区的社会属性和经济属性，以及他们的房屋或基础设施等实物资产。

在风险的传播方面，英国地质调查局将启动研究，增进对处于风险中的社区或社会（或其代表）的了解，从而实现行动或行为模式的改变。这些研究的一个重点是与受灾害影响的社区合作，特别是开展国际合作。这项工作的开展可能需要物理和社会科学家越来越多地联手。

在多重灾害数据科学研究方面，英国地质调查局将在灾害或多重灾害事件及其过程和影响的相关观测或监测数据采集和管理方面进行创新，将通过欧洲板块观测系统和极限地球项目数据管理平台进行商业安排。其中，可视化将包括在面临复杂的多重灾害的发展中国家应用智能手机和众包技术。英国地质调查局强调对基础设施研究的重要性，强调大型研究基础设施有助于提高调查、监测和实验的能力，吸引全球科学和专业人才，并有助于创新、实现商业化、扩大就业和促进经济增长。通过建设和使用基础设施，将形成对基础科学的支撑，进而推进国家公益科学与研究线路的整合。这也意味着制图和建模将从静态3D到动态4D实现跃迁式变化，并将越来越多地发布实时数据。而所有以上挑战，尤其是全球性灾害和风险，需要统计、预测和预报、人工智能和创新数据存储各方面的计算机科学专家，需要更加关注社会科学并与社会科学家进行更加深入地融合交流。对此，英国地质调查局将探索招聘社会科学家的方式，以及拓展合作伙伴关系和新模式，例如外包和全民共享。

4 迎接地质调查科技挑战

“第四次工业革命”的特点是技术融合，包括对机器人技术、人工智能、纳米技术、量子计算、生物技术、物联网、5G移动数据、3D打印和全自动驾驶汽车的融合。为此。英国地质调查局将创建一个新的综合信息“操作系统”，以持续地为全球地球科学的云平台提供信息，彻底改变数据的提供、预测和预报模式——并支持上述三大科技挑战和其他世界级的地球科学挑战。同时，利用新的操作系统和知识将这些数据集结合起来，提供从城市到大陆边缘各种比例尺的地质系统尖端信息。英国不同地区的经济驱动力正在迅速发展，英国地质调查局将开发各种途径为特定地区的需求提供最适合的定制信息，同时确保国家的地球科学框架得到加强。在国际上，将在英国海外发展援助计划的范围内与伙伴国家展开合作。具体来讲，英国地质调查局将开展包括数据科学和数据基础设施、建模、区域地质调查、新一代英国国家地质模型、地球科学和社会等方面的战略研究工作。

其中，在数据科学和数据基础设施方面，通过新数据和采集技术，显著提高影像的拍摄和传输能力，以更好、更详细地表征环境和地质体，并提高时间分辨率。其中一些技术将是新颖的，需要新的遥测技术或转用其他领域及行业获取的技术，从更深的地下探测信息。

在区域地质调查方面，将在英国和国际上启动地区层面的项目，将与各地区特有的一系列工业和可持续发展挑战相关联。比如：东北走廊项目，该项目将支持矿产、基础设施（公路和铁路）、建成环境、可能的氢经济、碳捕获与封存和页岩气工业网络。这些定制项目将与英国的区域产业战略、地方增强基金以及工业利益相关者的需求密切相关。类似的以工业为重点的项目将在英国和其他国际区域开展。这类区域工作将在英国的国家层面进行协调，以确保数据集之间的一致性，保证连贯性和在国家尺度上理解一致。

在地质模型方面，将开发新一代英国国家地质模型，重点关注英国的浅层地下模型和基岩体元模型。这些模型将建立在现有数据的基础上，并结合正在进行项目的新数据，特别是聚焦区域的地质调查数据。例如：新的英国浅层地下模型旨在开发用于模拟浅层地下结构和性质的新方法。通过使用地貌形态测量和数据分析技术，将推动地球科学的发展，形成对当前浅层地下模型的支撑，以期为未来开发增强型模型，发布新产品。此外，一个结合浅层和深层、区域和国家的地质模型，将提供可供外部利益相关者用于改进决策的3D框架；而对地面和地下传感器网络的不断改进和开发部署，将能够使所提供的数据从3D走向4D。

（作者单位：中国地质调查局发展研究中心）

 

千峰环野立，一水抱城流，名满天下的桂林山水是碳酸盐岩经过千万年的溶蚀风化而留下的岩溶地质遗迹。近日，自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所姜光辉研究团队通过将无人机成像和3D打印技术结合，成功将桂林山水原封不动地缩小至一个可以放在口袋里的模型。

这个只有书本大小的模型的原形是位于桂林市七星区东郊的丫吉试验场，实际面积有5.87平方公里。但由于采用了高分辨率的无人机照相技术，高大的树木、房屋、登山小道在模型上都是历历在目。不仅如此模型中石峰的形态是等比例缩小，真实地保留了大自然千万年雕刻留下的印记。

将桂林山水缩小建立模型不仅可以满足游客一览众山小的愿望，也有重要的科研价值。地质学是一个强调形象化思维的学科，例如德国科学家魏格纳正是凭借观看世界地图，突发奇想，提出了大陆漂移学说。类似地，精确的模型可以帮助研究者迅速掌握全局，从整体来思考局部之间的联系。姜光辉研究员表示以后还要利用这一技术建造多尺度的模型。超大模型用来模拟桂林地貌的演化，将形成桂林地貌的千万年演化历史集中到一瞬间展示。微观模型则用来解释元素的迁移。地质模型的应用前景广阔。             

丫吉试验场地形3D效果模型

 

丫吉试验场地形3D打印模型

8月28日-30日，自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所邀请易智瑞（中国）信息技术有限公司专家对相关人员开展了ArcGIS软件技术培训，重点对ArcGIS10.6版本的新特性、地理数据库建设、高级制图技术、地图服务发布以及Portal配置和不同格式的数据转换进行了培训。

培训内容主要涵盖六个方面：一是ArcGIS10.6版本的架构和新特性介绍，ArcGIS软件在10.4之后发生了较大的变化，新增了Portal、大数据分析工具、Monitor等多种产品及工具，极大地提高了GIS的分析能力；二是ArcGIS数据建库及常用数据处理操作，包括GeoDatabase地理数据库构建，ArcGIS常见数据格式转换、数据投影变化、栅格数据配准、矢量数据校正、数据质量检查等；三是ArcGIS制图技术介绍及实际操作，包括地图符号库设计、图层标注、制图表达、比例尺图廓制作、页面设置打印输出等；四是ArcGIS Server地图服务发布流程，包括ArcGIS Server架构、服务发布流程、服务参数设置、服务切片管理、服务调用接口等；五是Portal的配置及使用方法，在Portal中发布托管服务，三维服务并分享资源给相应的群组，在Portal中进行智能制图；六是不同格式的数据转换，使用Map2Shp软件将MapGIS格式数据转化成ArcGIS格式，并在ArcGIS中进行符号化操作。

据悉，本次培训根据青岛海洋所海洋地质信息化建设实际需求，目的是进一步增强海洋地质成果图件编制的规范化，推进海洋地质数据库建设及服务效率，提高海洋地质成果图件编制、入库和服务水平。经过为期三天的培训，青岛海洋所科技人员基本掌握了ArcGIS软件制图、地图服务发布、Portal配置等技术方法，增进了我所科技人员对ArcGIS各组件功能和使用方法的认识，提升了科技人员使用ArcGIS进行地图制图、空间数据分析和发布服务的技术能力，达到了此次培训的目的，为海洋地质信息化建设质量和效率的持续提高进行了技术积累。