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    为加强安全技能培训,着力提高全体干部职工风险防范和应急避险能力,5月12日,中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所邀请河南省红十字培训中心丁利娟讲师来所授课,开展野外常见伤害事故防护措施、心肺复苏及日常应急防护知识等专题培训。

    培训中,丁利娟老师以“为生命护航”为主题,利用自己深厚的专业知识,丰富的实战经验,同时结合应急保障服务及实例,围绕交通事故伤害、运动损伤、烧烫伤、中暑、失温、晕厥及野外动植物、昆虫伤害等方面进行了讲解,同时,重点就心肺复苏、野外作业常见伤害预防及救护、野外救生物品保障等展开深入分析讲解。通过理论授课与现场情景演练,清楚直观地展示了心肺复苏操作技术、除颤器(AED)的使用、其他意外伤害急救处理技巧。培训后,研究所有关项目人员结合野外工作实际,就蜱虫、蜜蜂等伤害救治等进行了专业答疑咨询。

    此次应急救护知识普及培训,具有很强的针对性和实用性。通过培训,广大干部职工更好地掌握了基本应急救护知识和技能,深刻认识到日常工作生活中急救知识的重要性,不仅普及了救护常识,还提升了应对突发情况和意外伤害的自救和互救能力,为广大干部职工特别是出野外人员提供了有力的生命安全保障。

     

     
    郑州综合利用所开展应急救护知识专题安全培训

    生命至上,安全第一。第19个“安全生产月”活动在今年6月如期展开,“消除事故隐患,筑牢安全防线”,要坚持预防为主,防范化解风险隐患。自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所环境室的工作人员长期在野外开展工作,面对复杂多变的野外环境及偶然性,我们时刻保持良好的安全意识,保障个人人身安全。

    乌蒙山地区水文地质调查项目组长期在四川省凉山彝族自治州昭觉县金曲乡、特布洛乡、哈甘乡等贫困山区开展工作。工作区地形坡度大,切割深,山路崎岖,路况复杂;气候变化较大,雨季时有连续的大雨;少数民族地区情况复杂,有自己的风土民情,会汉语汉字的当地人很少。面对这些存在安全隐患的问题,项目组一直把安全生产放在第一位,采取各种措施来保证野外工作的安全。

    1.大凉山地区交通不便,从雷波县、美姑县经由昭觉县至西昌没有高速,仅有一条两车道的S307省道,且大货车较多,车速较快,交通事故频发。为保证野外用车安全,项目组要求司机慢行,不赶路,不疲劳驾驶,不与其他车辆抢道。

    2.及时关注天气预报,雨天避开土泥路,以防发生滑坡、滚石、山洪、泥石流等地质灾害对人员和车辆造成伤害。

    3.野外工作期间,时刻提醒劳务派遣人员注意安全,不要冒险。经过小溪、杂草、灌木丛和树林时,提防毒蛇和蚂蟥,避免被咬伤。车上常备蚊虫叮咬药、跌打损伤药、蛇药、打狗棒等。

    4.天气较热时,多喝水,并且注意不要长时间在外,以防中暑。

    5.大凉山地区卫生条件较差,项目组成员在外就餐时,选择较为干净的餐馆,购买食品时注意查看生产日期,避免发生食物中毒事故。

    6.项目组成员尽量避免夜间外出,以防发生不测。

    7.出野外时,每日打开北斗系统报平安。

    8.山路复杂多弯道下坡,提醒司机检查车辆状况,尤其是刹车是否灵敏。

    9.野外工作时,项目组成员尊重当地彝族村民的习俗,沟通时耐心友好,避免发生冲突。

    常年野外工作十分艰辛,在为祖国地质事业做出贡献的同时,我们必须把安全生产摆在重要位置,树牢安全发展理念,消除事故隐患,筑牢安全防线。

    消除事故隐患,筑牢安全防线

    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。

    走近资源王国 实现人与自然和谐发展

    近日,自然资源部中国地质调查局成都矿产综合利用研究所引进的显微镜共焦激光拉曼光谱仪完成安装、调试及人员操作培训。

    激光共焦拉曼光谱是用来分析物质组分﹑结构等的一种有效光谱分析手段,可以探知分子的组分,结构及相对含量等,可用于物理、化学、生物医学、材料科学、环境科学、石油化工、药物、食品、刑侦、地质和珠宝等领域,进行岩矿鉴别、包裹体研究、相变及极端条件下矿物的反应研究,特别适合于材料微结构的研究,其最大的优点是样品无损伤测试。激光拉曼光谱仪的引进填补了成都综合利用所无损鉴定的空白,拓宽了该所分析技术的研究领域,有助于更好的服务于地质矿产勘查研究工作。

    成都综合利用所激光拉曼光谱仪投入使用

    广东韶关某尾矿库在表层修复后进行覆绿(左侧),较原来(右侧)生态条件有了较大改善

    内蒙古西部某煤矿应用大量水资源覆绿

    10月1日,自然资源部发布的矿业九大行业《国家绿色矿山建设规范》将正式施行,《规范》涉及矿区规划布局、资源开发、资源综合利用、节能减排、科技管理、数字化矿山、企业管理、社会责任等多个方面的内容,并着重对矿区生态环境保护和治理提出了要求。那么,如何才能更好实现矿区“与周边自然环境和景观相协调、因地制宜实现土地可持续利用、区域整体生态功能得到保护和恢复”等目标?记者日前采访了国内多位地质环境修复领域的专家,一次有关矿山环境修复的专业性讨论就此展开。

    生态恢复是矿山环境改善的主要途径

    纵观煤炭、冶金、有色、黄金、化工、非金属、砂石、水泥、陆上石油天然气开采业等九大行业《国家绿色矿山建设规范》,人们会发现保障矿山环境是所有工作的核心和出发点。而其中,既包括生产过程中的降低环境侵扰,更包括勘探开发之后的矿山环境复原。

    “我认为,生态修复是矿山环境改善的主要途径。”中国地质调查局矿产资源研究所陈明研究员是在一次出差前夕接受的采访。这段时间,他北上南下,考察了一个又一个矿山及其生态环境修复的项目。

    他告诉记者,在过去的数十年间,我国经济飞速发展,但粗放型发展也带来了明显的生态问题。如今,矿山生态环境保护的滞后效应已经凸显出来。以往矿产资源的采掘、选矿及冶炼过程对矿山环境的破坏是多方面的,最直接的是采空区地面塌陷、山体滑坡、泥石流、水土流失、植被破坏和景观破碎,此外还包括对大气、地表和地下水以及土壤环境的影响。“其负面效应不但有看得见的物理变化,还有看不见的化学变化。”

    陈明算了一笔经济账:“我国大约有80万座矿山,其中约40万座矿山因生态环境破坏而需要修复或恢复。即使按每座1000万元的保守成本估算,全部修复一遍也需要4万亿元资金。如此沉重的负担是中央和各级地方财政都难以承受的。”

    如何更加科学地弥补矿山领域的生态欠账?

    陈明认为,矿山环境的改善途径有两类不同观念:生态恢复和环境修复。前者主要依靠生态系统的自我恢复能力,成本低但周期较长,可持续性好;而后者主要依赖人工干预,成本高但速度快,可持续性则要看修复手段和理念是否合适。

    “近些年,我主要从事土壤污染修复方面的研究。我认为,矿山大都面积大、位置偏、污染严重,改善环境更适宜采用‘以生态恢复为主,工程修复为辅’的方式。即,对生态系统停止人为干扰,以减轻负荷压力;同时,在关键节点辅以人工措施,使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展。”

    对此,国家地质实验测试中心的刘永兵研究员表示认可:“生态恢复并不是置之不理,不是放任自流,而是要有整体的规划设计。矿山系统是一个复杂的巨系统,生态恢复要抓要害、分主次,在关键节点上采用人工治理修复。但在不同的地方,自然条件不一样,人工干预的尺度要区别把握,但总体上还是要以生态恢复为主。”

    “生态恢复充分利用了自然界的自我修复能力,可以大大降低成本。”陈明强调。

    充分考虑自然生态原貌,避免过度修复

    在《有色金属行业绿色矿山建设规范》中有着这样明确的要求:“矿山经地质环境治理后的各类场地应安全稳定,对人类和动植物不造成威胁;对周边环境不产生污染;与周边自然环境和景观相协调;恢复土地基本功能,因地制宜实现土地可持续利用;区域整体生态功能得到保护和恢复。”

    那么,西部干旱区和东部执行同样的标准是否合理?近段时间,陈明考察了国内不少矿山,而越看越感到这是一个需要进一步探讨的问题。

    “8月中旬我去内蒙古乌海进行调研,看到那里的煤矿排土场被修复得绿草如茵,高压水枪不停地喷水。当时一位修复公司的员工是这样告诉我的:‘这里种植养护的每一棵树、一小片草,一年需要花费的资金却相当可观。如果哪天资金跟不上,出现断水现象,用不了多久,这些草全都得枯死。’”当地人的话给了陈明很大触动,进而他在西部的新疆、内蒙古、青海了解到,矿山绿色生态环境修复的要求与东部城市相同,验收标准也一样。

    “在那样气候干旱、水资源极其缺乏的地区,开矿之前本就是戈壁。开矿后虽然需要修复,但如此修复,不但前期投入很大,后期维护的成本也非常可观。更要命的是,这样的修复是不可持续的。”面对记者,陈明的表述充满忧虑。

    “于是我想,在一些位置偏远、自然环境恶劣、人迹罕至的地方,矿山修复是否必须不计成本、不惜代价?”

    思考后的答案是否定的。

    他认为,就像农业生产需要因地制宜一样,矿山修复也应该充分考虑到当地的自然条件。“不问是否可持续发展,单纯追求临时的绿化效果,非要把百千年来一直是戈壁滩的地方变成绿洲,是不是有‘过度修复’的嫌疑?”

    陈明认为,如果是可持续的,修复工作值得做;如果不可持续,仅能维持短暂的绿色,那就不一定值得了;尤其是在经济运行相对困难的时期,更应慎重。“不是说这些地方不需要修复,而是要真正做到因地制宜地,把握好最符合生态需求的‘度’。”他希望有关部门能够细化相关设计要求及验收标准,让不同气候等自然条件下的矿山修复工作更科学、更合理。

    刘建东是江苏省地质勘查技术院党委书记、院长,他的观点是:采用生态恢复还是人工修复应结合当地经济水平、城市发展规划和场地周边环境等因素综合考虑,还应进一步将一些被认为是废弃物的有用资源充分利用起来。他说:“在中东部一些矿业城市、老工业基地的市区、近郊,就应该进行高标准的治理和修复——先做前期规划,再大规模投入,通过实施工程治理项目,修复矿山生态环境。”

    刘建东认为,我国东部一些矿山城市,自然条件较好,人口密集,而且这些地方在长期矿业发展的背景下,生态环境大都遭受了严重的伤害,修复矿山环境直接关系老百姓的生活质量和当地的经济发展,需要高标准的土壤修复和绿化工程。这方面,阜新、徐州、铜陵等矿业城市都做得非常好。

    而在西部一些偏远矿山,地处戈壁荒原,修复成绿洲显然不太现实。但当地产生的扬尘可能影响到东部,因此适度控制是必须的。可以通过检测大气pm10值作为环境修复的衡量标准。“现在,用固土技术控制扬尘,在排土场上喷洒一层由黏土矿物等物质调配的胶凝材料,让表层土壤形成薄薄的硬壳,就能保证纳米级、微米级的沙粒不形成扬尘。”

    江苏华东基础地质勘查有限公司总经理钱美平告诉记者:“这样的固体技术每平方米的成本就一两块钱,比大规模栽树种草种花要便宜得多,在西部应该是可行的。”

    “矿山环境修复理应做到成本与效益兼顾。”钱美平还建议,国家有关部门可在普查工作的基础上,研究制定“全国一盘棋”的矿山环境修复规划,“制定相关政策和制度,因地制宜地设立修复目标和修复内容,选定恰当的技术路线,相关的验收标准也要进一步细化,要按照不同地域的自然环境和矿山品种分门别类,区别对待。”

    用综合技术应对矿山环境中的复杂问题

    那么,要想重建矿山自然生态系统、恢复其原本的面貌,需要重点进行哪些工作?

    陈明认为,不仅要进行治理清除危石、降坡削坡、平整土地、治理空采区和塌陷区、消减堆积的尾矿、恢复植被等比较直观的工作,还要选择相应的技术,修复土壤和水体,消除重金属污染等。而这方面,我国矿山环境修复中做得还远远不够。

    重金属污染的危害已是众所周知。刘永兵告诉记者,重金属会引发头痛、头晕、失眠、健忘、神经错乱、关节疼痛、结石、各种癌症等疾病。摄入过量的镉,容易导致高血压和心脑血管疾病,引起骨钙的大量流失,造成肾功能失调。铅元素进入人体后很难被代谢,可造成新生儿先天智力低下;对老年人造成痴呆、脑死亡等。甚至过量的铁也会损伤细胞中的脂肪酸、蛋白质和核酸等,并导致钙镁等元素的失衡。

    “因此,在矿山环境治理过程中,只关注物理变化,而不关注化学变化,是不全面的。”刘建东认为,从全国多目标地球化学调查结果看,全国的主要土壤重金属异常大都与矿山有关。某些流经矿山的江河,河道两侧的农田土壤污染可以延伸至下游20至50公里范围内,有的甚至达到百公里以上。流域性的重金属污染甚至达到上千公里。“与矿区地质灾害相比较,重金属的危害面积更大,受损人群更广,治理难度也更大。”

    “看得见的地质灾害明枪易躲;而看不见的地球化学灾害则暗箭难防。正因为重金属污染需要通过专门的采样和分析测试才能被检测到,所以一旦被发现,往往已经造成不可逆转的损害。”陈明认为,矿山环境恢复的复杂性决定了矿山生态修复需要用系统论作为指导思想,采取综合手段解决物理、化学和生物的问题。“要根据不同地域和不同类型矿区制定不同的标准,从技术而言,更要针对每个矿山、每片场地以及不同污染类型的农田对症下药,开出不同的药方,研制出不同的药剂,突出不同的方案。”

    对此,钱美平的观点是:在矿山环境修复领域,地球化学工程技术大有作为,且具有相当的优势。“当前,各地物理修复、化学修复、生物修复都已经有了不少比较成熟的技术,如煅烧、淋滤、电渗、植物吸附重金属、微生物吞噬有机污染物等等,已经形成了许多成功的案例。但矿山作为面积较大、污染情况较为复杂的区域,更适应采用综合修复的手段,而且情况越是复杂,各种修复方法越应兼顾。”

    “我们重点要做的是真正当好环境修复师,让绿水青山回归,让原有的生态系统得到更好的恢复,为实现我国‘到2020年基本形成绿色矿山格局’的目标做出贡献。”陈明如是说。这是地质环境工作奋斗的航标,也是每一位老百姓的期望。

    让绿水青山回归

    编者按:作为自然资源的重要组成部分,矿产资源与山水林田湖草资源共同构筑起一幅多彩而珍贵的大自然画卷。在这幅地球馈赠的大自然画卷里,矿产资源不仅要有内在气质,还要有外在颜值,在有力支撑经济社会发展能源资源保障的同时,更注重绿色发展高质量发展的时代担当。对于地矿行业而言,开源是一方面,依靠科技创新和技术进步的“节流”,即矿产资源综合利用,也是不可或缺的另一方面——既提高了资源的利用效率和可持续性,又减少了尾矿排放及环境影响。

    “既要金山银山也要绿水青山”。珍惜自然资源,珍惜矿产资源,方可守护好我们的绿水青山、金山银山。从“三位一体”的综合地质调查,到全国重要矿山“三率”综合调查与评价,新发展理念已在地矿领域落地生根,并贯穿于地质勘查、选矿富集、冶金提取、材料加工的整个矿产开发利用过程。作为专注于矿产资源综合利用的科研单位,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所多年来致力于矿产资源综合利用技术、装备的研发、推广,厚植工艺矿物学、难选冶金属矿产高效利用、非金属矿合理利用和二次资源循环利用等优势学科,在矿产资源综合利用及技术经济评价等方面走在了全国前列。

    值此第49个世界地球日之际,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所干部职工围绕“珍惜自然资源 呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”的主题,结合自身矿产资源综合利用工作的实际,从尾矿资源化利用、智能选矿技术研发、矿山地质环境保护、固体废弃物的处置、综合地质调查等方面进行了研究梳理、总结提炼,形成了多篇实用且具有科普价值的文章,现精选一部分,以飨读者,敬请垂注!

    不可或缺的矿产资源综合利用

    张艳娇 刘红召

    矿产资源综合利用目前已作为国策贯穿于地质勘查、选矿富集、冶金提取、材料加工整个资源开发利用过程,强调在开采利用矿床中主要矿产资源的同时关注共生、伴生矿产资源的利用效率。我国已探明的矿产储量中共、伴生矿占很大比例,全国25%的铁矿、40%的金矿、80%的有色金属矿及大多数煤矿都有共、伴生矿产。开展综合利用工作,既提高了资源的利用效率和可持续性,又减少了尾矿排放及环境影响。对部分资源而言,综合利用工作至关重要、不可或缺。

    山东石榴石矿选矿厂改造

    自然界中有部分元素,在地壳中含量很低,大都呈分散状态,很难形成独立的经济矿床。有独立矿物的,可以选矿富集目的矿物再冶金提取。没有独立矿物的,就只能选出其载体矿物再分离提取。这其中,如果载体矿物恰好是该矿床的主矿产,伴生组分可以随着主矿产的选矿富集而富集,其选矿回收成本最低,回收率相对也较高,在冶金提取主金属时作为副产品回收;如果载体矿物不是矿床的主矿产,但也能选矿富集,则伴生组分就可以回收,但需要论证经济可行性。还有一种情况,伴生有用组分分散在脉石矿物中,无法选矿富集,直接冶金加工成本昂贵,目前综合利用的可能性就很小。

    以金属铼为例,它具有高熔点、高硬度、抗蠕变性、抗腐蚀性以及良好的塑性,广泛应用于热电偶、金属涂层和电子工业。用于制造航空发动机涡轮叶片和发动机喷管,是其他金属不能替代的。此外铂-铼催化剂在石油催化裂化重整过程中极为重要。铼是自然界储量最少的金属之一,在地壳中丰度大约为10-9。世界上已探明铼储量2500吨,基础储量近10000吨,我国铼的保有储量237吨。铼没有具有开采价值的独立矿物,主要以类质同象形式分布在辉钼矿和斑铜矿中。开采利用钼矿床和铜矿床时,辉钼矿和斑铜矿的选矿提纯过程也就是铼的选矿富集过程。辉钼矿选矿中钼要富集数百倍,往往在钼精矿中才会检测分析铼的含量。铼随辉钼矿或斑铜矿进入精矿产品后,由于铼氧化物极易升华,在钼精矿焙烧和铜的冶炼过程中,铼与钼或铜分离进入烟灰和废酸,再通过离子交换或者萃取的方式从烟气淋洗液和废酸中提取。我国著名的钼产业基地栾川及金堆城,其选矿产品钼精矿中每吨均含有几十克铼,但长期没有合适的回收技术而无法综合利用。2015年,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所研究成功从钼冶炼的烟气淋洗液中回收铼的工艺,在栾川钼业公司与金堆城钼业公司推广应用,从而使宝贵的铼资源能够在这两家企业回收利用,并由此给企业带来了可观的经济效益。

    共伴生矿产同主矿产资源一样,都是大自然赐予人类的礼物。开展综合利用便是我们接受并珍惜这份分量虽小但极其宝贵的礼物。

    合理处置被放错位置的资源

    吕振福

    联合国环境规划署定义自然资源为“在一定的时间、地点条件下,能够产生经济价值,以提高人类当前和未来福利的自然环境因素和条件。”自然资源通常包括矿产资源、土地资源、水资源、气候资源与生物资源等。作为自然资源的一部分,矿产资源是人类赖以生存的重要基础,是国民经济健康发展的物质保障。矿产资源产业是基础产业,对国民经济发展起到了重要支撑作用,同时不可避免地会产生矿业固体废弃物。如何正确认识和合理处理这些被放错位置的资源?

    矿业固体废弃物通常包括废石和尾矿。废石主要指采矿环节采出的、低于工业品位且未能进入选矿等后续作业的固体物料。尾矿是选矿分选作业的产物之一,是入选物料富集得到精矿和中矿后的固体废弃物。尾矿包括物理选矿产生的固体废弃物,也包括堆浸工艺、全泥氰化工艺提取金、铜等金属后产生的固体废弃物。

    尾矿和废石的排放水平与矿产资源共伴生矿多、品位低的特征分不开。平均入选原矿品位在一定程度上决定了废石和尾矿排放水平。原矿品位低、剥离的废石品位更低,使得矿山废石量巨大。中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所“全国重要矿山‘三率’综合调查与评价”项目对2011-2015年全国代表性矿山的废石、尾矿产生情况大数据进行了系统研究,结果表明:一方面我国经济社会发展对矿产资源的需求巨大,另一方面我国矿产资源具有富矿少、贫矿多,独立矿产少、共伴生资源多的特点;我国不仅矿产品产量居于世界第一位,在生产矿产品的同时,排出矿业固体废弃物也非常之巨量。

    废石与尾矿都具有潜在的资源属性。随着技术进步、经济发展,越来越多的废石和尾矿被用于采矿采空区充填、直接用作建材或者用于生产建筑材料。采矿废石、选矿尾矿的综合利用具有越来越好的前景。根据“三率”调查统计,我国20种典型矿产矿山当年排放的废石中有17.77%被消耗利用,当年排放的尾矿中有18.97%被消耗利用。

    2015~2017年,“22种重要矿产资源节约与综合利用调查”项目通过开展1300座尾矿库取样、分析测试,在其中的210座尾矿库中发现具有综合回收潜力的有价组分。如果对这些组分加以回收利用,潜在经济价值达349亿元。

    上述发现的具有综合回收价值的尾矿多为上世纪五六十年代排放的有色金属尾矿,说明技术的时空特征和尾矿的二次资源特征。从二次资源的角度考虑,合理处置和保护固体废弃物更加重要。

    废石与尾矿都具有环境扰动属性。废石和尾矿处置不仅占用土地,而且可能产生有机和无机污染物,并通过土壤、水体、空气和生物链传导。从技术上讲,当前技术经济发展水平条件下排放的废石和尾矿,不可能实现100%再利用。相比较而言,妥善处置可能比试图利用更加迫切。因为矿山废石和尾矿引发的环境问题必须认真面对和妥善解决,同时如果处置和保护得好,在若干年之后废石还有可能成为资源。

    我国尾矿、废石要加强减量化、无害化和资源化工作,需要加强尾矿和废石的分类处置、有效保护、合理利用的标准化工作和技术创新。通过技术经济、环境效应和资源属性三位一体的综合评价方式来确定废石和尾矿是选择利用,还是选择处置和保护。通过不断加强技术创新,提高矿产资源开采回采率、选矿回收率和综合利用率,促进废石和尾矿的源头减量化。

    矿石分拣机器人助推选矿技术智能化

    彭团儿 郭珍旭 陈明文 张继民 贾宇航

    矿石分拣机器人——智能光电拣选机是可以代替人工手选分拣矿石的智能化自动执行工作的机器装置,是集光、电、气、机为一体的具有感知、分析、推理、决策和控制功能的新型高端智能装备。它利用矿石表面特征、导电性、磁性、放射性及矿石对射线的吸收和反射能力等物理特性差异,借助各种探测仪器和执行机构实现矿石中有用矿物和废石分选。矿石分拣机器人可以拓展分拣物料的品种、粒度范围,提高分拣速度和精度,改善劳动条件。

    我国从上世纪60年代开始研制矿石拣选设备,70年代到80年代有了较大进展,但拣选理论和装备技术的发展远远落后于重磁电浮等传统选别技术,只停留在小试和工业试验阶段;90年代后期,光电选别装备——色选机在大米、杂粮等粮食加工领域快速发展,国内制造企业开始半学习模仿半自主开发色选机;从2000年开始,进口设备的市场份额大幅减少,国产光电色选机技术快速发展,色选机的规格、功能越来越丰富,多通道选别、二次复选、双面镜头检出、特殊波长光源等技术逐渐成熟;2012年后,随着矿石拣选预处理技术、高精度快速分拣、大颗粒拣选、规模化处理等行业瓶颈技术的突破,智能光电色选机逐步在非金属矿领域逐步推广应用。

    滑道式智能光电拣选试验机

    履带式智能光电拣选试验机

     

    智能拣选机工作原理及结构组成

    各种智能拣选机的组成都基本相同,主要由给料系统、照射及探测系统、信息处理系统和拣选执行系统四大功能部件组成。智能光电拣选机工作时,被选物料从顶部的料斗进入机器,通过振动器装置的振动,被选物料沿通道下滑,加速下落进入分选室内的检测识别区域,并从传感器和背景板间穿过。传感器将获得图像及数据信息经信息系统处理得出矿块品位或特征量化数据,做出决策输出信号,驱动机械打板或电磁阀工作分拣出目标颗粒至接料斗的废料腔内,而好的被选物料继续下落至接料斗成品腔内,从而达到选别的目的。

    给矿系统由料槽、给料机、滑槽、输送带等组成,使矿块呈单层、单列、多列均匀地给到机器的照射和探测系统。一般采用多级给矿,第一级控制给料量,第二、三级使矿石排队,矿块呈单层稳定离散状态,且矿块间拉开一定的距离。探测系统则通过敏感元件测定不同矿物的光学、磁学、电学或放射性环境下吸收、散射或反射特征参数作为选别依据。信息处理系统主要任务是对来自检测系统的矿块射线活度和光电信号经放大、降噪、整形、分析、转换后得出矿块品位或特征量化数据,与预定值比较后进入主控单元,做出决策,确定是否给执行机构发出命令。执行机构主要有机械挡板或高压气流两种,根据信息处理系统的命令通过使目标矿粒偏离正常运动轨迹,实现拣选分离。

    智能拣选机分类

    根据检测系统中矿物与不同波长电磁波作用吸收、散射或反射特征差异,拣选方法可以分为放射性分选法、中子吸收法、荧光法、X射线吸收法、紫外荧光法、光电法、红外法等。在各种拣选方法中,应用较多的主要是光电分选和X射线分选。根据X射线照射矿石后的不同特征反应,X射线分选法分为X射线荧光法、X射线激光法、X射线反射法、X射线吸收法等。光电法主要通过高分辨率传感器,在可见光条件下对原料进行颜色识别并剔除,从而实现分选。目前国内成熟的光电拣选机主要包括滑道式和履带式两种。

    滑道式拣选机利用斜槽滑道导矿,矿石在沿滑板平面下落完成检测和分离过程,适用于形状规则性的物料,不易翻转、干燥的块矿,具有结构简单、紧凑实用的特点。履带色选机使用皮带对矿石进行加速,使其稳定通过照射检测区域,具有给料平稳、输送物料种类多、色选精度高、破损小、产量高、带出比小、对物料的损伤相对轻微、破损小等特点,并且速度可控,产量可调整,可以具体根据客户的生产实际进行设计,但造价相对比较高。

    智能光电拣选实验室

    中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所依托原国土资源部公益性行业科研专项——《基于CCD技术智能光电拣选装备及矿石分选工艺研究》项目,建立了0.5吨/小时~2吨/小时规模智能光电拣选实验室,分拣矿石适宜粒度范围为2~25毫米,适用于钾长石、石英、滑石、硅灰石、方解石、蛭石等非金属矿分拣。项目采用智能光电拣选工艺与传统选矿工艺相结合,研发出光电拣选原矿预处理技术、中粗粒预选抛尾与湿法磨矿磁选精选联合选矿、花岗伟晶岩分质分类差异化分选、光电拣选与干法磨矿联合制粉等绿色节能选矿技术,对河南嵩县、方城、栾川,山西运城,内蒙古察右后旗、乌兰察布市等地钾长石矿进行拣选试验。

    根据项目研究成果,中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所在所属原国土资源部矿产综合利用野外试验基地建设5~8吨/小时规模工业试验生产线,目前已投入使用。核心设备LS1200双层智能光电拣选机具备二次复选功能,单台机器即可完成尾矿扫选或精矿精选,实现预选抛尾或直接获得合格颗粒精矿。工业化智能光电拣选机检测识别系统采用云技术相机,深度识别微小而精细的杂质,实现高清扫描、精准识别及高速运算,高速动态捕捉并实时分析显示物料,真正实现分拣目标实时可视化。执行机构采用专用新型高频电磁阀,超低耗气量,实现最优带出比,超高打击精度,拥有完美的自修复系统,维护成本低,使用寿命100亿次以上。光源系统采用高性能LED光学系统设计、光控技术,免维护,降低能耗35%。

    智能光电技术在典型矿种分选中的应用

    河南方城某风化花岗岩钾长石矿主要类型为斑状二长花岗岩和中粗粒花岗岩;主要矿物为斜长石、微斜长石、石英;杂质矿物主要为磁铁矿、黑云母。其中,高品位长石呈肉红色,致密块状,部分白色石英呈大颗粒分布在钾长石矿石中,造成矿石总体长石含量低,产品附加值低。为获得高附加值钾长石,传统选矿方法采用磨矿后在酸性或中性环境下浮选分离长石石英,磨矿能耗高,浮选废水造成一定环境污染。根据长石石英颜色差异及解离粒度,采用智能光电拣选对5~15毫米粒级原矿进行分拣,原矿K2O含量6.3%,Na2O含量3.1%,分拣后获得颗粒长石精矿K2O含量9.7%,Na2O含量3.7%,精矿产率53.6%,回收率82.7%。通过拣选工艺实现粗颗粒长石石英分离,提高湿法制备钾长石粉原矿品质,降低废石入磨量,实现中低品位钾长石高值化利用。

    5~8 t/h智能光电拣选工业试验生产线

    河南嵩县某低品位石英脉型金矿属脉幅窄、贫化率高的矿脉,由于金与黄铁矿呈密切伴生关系,根据判定矿石黄铁矿与脉石矿物颜色和晶体形态差异,采用光电分选技术对不均匀成矿矿脉、均匀成矿矿脉的边界与围岩进行处理,使低于工业品位的低品位金矿通过预选抛废可以经济利用,预选抛尾产率37.37%,尾矿金属量损失率10.18%。该技术可部分取代效率低而成本高的选择性开采方法,提高采矿效率,提高资源利用率。

    自20世纪70年代以来,计算机技术、信息技术、自动化技术与传统制造技术迅猛发展,形成了先进制造技术,促进拣选装备技术向精密化、自动化、智能化、图形化、可视化、集成化快速发展,智能拣选逐渐成为科研院所关注和研究的焦点。以人工智能为代表的智能拣选装备技术作为一种低成本、环保高效的分选工艺,有望成为继重选、浮选、电选、磁选之后又一重要的工业化选矿方法,并在有色、黑色、稀有、放射性、贵金属元素的矿石以及非金属矿领域得到广泛应用。建立和发展完善的低品位矿石拣选资源化利用知识体系已经成为选矿行业发展的主要攻关方向之一。

    (该研究为原国土资源部公益性行业科研专项——《基于CCD技术智能拣选装备及矿石分选技术研究》)

    综合地质调查谱地质新篇

    马亚梦 谭秀民 赵恒勤

    当前,我国矿产资源供需矛盾日益突出。因此,要加大勘查力度,实施找矿突破战略行动。随着矿产资源全球化配置,需要统筹协调的问题逐渐增多,单一传统的资源调查方式已不能适应当今的新时代、大格局。在此大背景下,助推单一资源调查向地质资源潜力、技术经济条件、地质环境影响“三位一体”综合地质调查转变,形成资源环境综合评价及勘查开发布局对策建议显得尤为重要。

    何为“三位一体”

    “三位一体”的综合地质调查是秉承“绿色矿业”的理念,以问题和需求为导向,按照“综合部署、科技引领”的原则,进行的逐层深入研究。其基本研究内容是以资源基地为研究对象,全面梳理资源基地资源、环境、技术经济相关数据及研究成果,在资源条件调查与潜力评价、地质环境条件调查与影响评价、技术经济调查评价的基础上开展的综合评价。

    相较于以往着重于地质找矿的单一传统的资源调查方式,“三位一体”的综合地质调查更加突出成果的集成,在推进实施过程中需要遵循自然规律与经济规律,统筹部署好相关工作,完成新发现大型资源潜力基地从资源基地到适应经济新常态的产业基地的转变,其主要包括:

    地质资源潜力——注重矿集区各类地质勘查资料的收集整理、二次开发和综合分析,注重矿集区找矿预测研究,总结成矿地质背景、成矿规律和控矿因素,开展重点区域靶区优选、野外查证、成矿预测工作。

    地质环境影响——调查评价矿山地质环境现状,着重分析评价地质环境容量,预测矿产资源开发对环境造成的影响及危害;探索矿产资源开发地质环境影响变化机制及防控技术创新,提出矿产资源绿色开发地质环境防治的对策建议。

    技术经济条件——注重资源的综合开发技术研究,提高矿产资源综合利用水平;评估矿集区资源开发利用的前景,对资源开发的经济效益、社会效益、环境效益等做出科学评价和预测,推进当地资源开发的资源-经济-环境的协调发展。

    怎样“勘查开发”

    党的十九大报告中指出,“人与自然是生命共同体,人类必须尊重自然、顺应自然、保护自然”,“为把我国建设成为富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国而奋斗”,这为我们矿产资源勘查开发工作指明了方向。

    现阶段,制约我国矿业经济发展的因素主要有以下几个方面:自然条件严酷,基础设施落后;矿产资源勘查投入不足,勘查程度普遍较低;矿产选冶加工技术研究滞后。因此,在资源环境综合评价的基础上,提出科学的资源勘查开发布局对策建议,不断提高地质工作服务经济社会发展的主动性和能动性,有助于将找到的矿产资源合理、有序、高效、集约、生态地开发出来。其主要内容是:依据矿集区成矿规律与成矿预测,结合国家和区域相关产业政策,划分矿集区勘查、开发基本区块;理论与实际相结合,构建资源勘查开发布局评价指标体系;建立评价标准,评价勘查、开发各区块的优劣度,提出适宜、科学的勘查开发布局对策建议。

    划分勘查开发区块——根据勘查区和开发区划分的依据,划分矿集区勘查、开发基本区块。勘查区的划分依据包括:不存在法律和其他禁止勘查的情况;矿集区成矿规律与成矿预测最新成果,包括矿床、矿点、矿化点及异常分布,找矿靶区分布等;整装勘查区勘查规划划定的预查普查区;矿产资源规划划定的重点勘查区。开发布局划分的依据包括:不存在法律和其他禁止开发的情况;区内存在已探明并具有一定资源储量规模的矿床;区内有一定的基础设施条件,区域范围有一定的工业基础;矿产资源规划划定的矿产资源开采区域。

    构建评价指标体系——评价的基本框架和指标体系的主体构成具有共同性和通用性,主要依据《矿产资源基地综合地质调查技术要求》中的矿产资源基地综合地质调查评价指标。此外,评价指标体系也应遵循因地制宜的原则,有关评价内容需要根据评价对象所处的经济地理和社会环境的不同而有所区别。也就是说,我国东、中部的矿产资源基地和西部矿产资源基地,在布局评价的指标设计上应该有所不同。

    勘查开发布局评价——主要包括评价指标的权重确定,评价指标的评分标准,评价指标的计算等。评价指标权重一般采用层次分析法来确定,把复杂事情分成若干有序层次,确定每一层次中各元素的相对重要性次序的权重;通过对各层次的分析,进而导出对整个问题的分析,即总排序权重。评价标准是指各级评价指标评价值的判别标准,起着一把尺子的作用,一个评价指标处于什么状态,用这把“尺子”去衡量,就可以清楚这个指标的状态是好还是坏。

    规划布局对策建议——根据区块评价的结果,借鉴国内外已有大型矿产资源基地的开发经验和管理措施,提出适宜的矿产资源基地勘查开发工作布局、资源规划、资源管理的政策建议。唤起全社会资源忧患意识,加强地质矿产勘查工作,实行开源与节流并重、开发与保护并重的方针,依靠科技进步,提高矿产资源勘查、开发利用水平,加强矿业规划管理,促进矿业经济可持续发展,为社会主义现代化强国建设提供安全、稳定、经济、可靠的资源保障。

    蕴藏在尾矿中的宝藏

    王威

    尾矿具有环境危害性和资源性的双重属性。近年来,尾矿的资源属性受到我国各级政府和生产企业的高度重视,尾矿资源化的发展趋势日益清晰,尾矿综合利用将是21世纪矿产综合利用范围最广、潜力最大的领域。因此,从国内尾矿资源的实际出发,开展系统调查评价,厘清尾矿利用、保护和处置的边界和先后次序,提出规模化消纳、资源化利用、无害化处置总体解决方案,实现尾矿资源化利用的同时,最大限度地消除其对周边环境的威胁,有着十分重要的经济效益和社会意义。

    尾矿是矿石经粉碎、选冶形成精矿后的剩余部分。我国尾矿来源按行业划分主要包括黑色金属尾矿、有色金属尾矿、稀贵金属尾矿和非金属矿尾矿。

    根据《中国矿产资源节约与综合利用报告(2016)》,截至2015年度11月底,我国在用或者未治理尾矿库有9565处,尾矿累计量超过200亿吨,占地约100万亩。矿石空场填充是尾矿利用的重要方式,占尾矿利用总量的53%,金矿石、铜矿山的尾矿及其他有色和稀贵金属矿山、铁矿山是尾矿充填利用的主要方向,分别占尾矿利用总量的18%、23.6%和11.4%。

    虽然我国尾矿综合利用起步较晚,但由于各级政府和生产企业的高度重视,我国矿产资源综合利用及矿山环境治理已经快速起步并取得了很大成绩,但还需进一步加强尾矿资源化利用领域研究,提高有价组分综合利用水平,丰富尾矿资源化利用的方法途径,实现尾矿利用由“削足适履”到“量体裁衣”的转变。

    中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所在地质调查项目支持下,开展铜、铅、锌、钼、金和萤石矿山尾矿调查评价,完成了1300个尾矿库的调查,形成了尾矿综合利用特征大数据,同时,发现了一批稀有稀散组分高的尾矿。栾川地区尾矿库中赋存高于工业品位的钨金属量>5万吨(估算),达到大型规模;在其他尾矿库中还发现了高于或接近工业品位的金1.1316吨,银114.3604吨,钴3581.4吨,铅36.152万吨,锌21.294万吨,萤石26.685吨(估算)。筛选其中42个尾矿库尾矿进行综合利用技术研发和评价,发现有38个尾矿库尾矿综合利用技术经济合理,这说明尾矿资源化具有广阔的前景。

    铁尾矿、铜尾矿和黄金尾矿分别占我国尾矿的51%、19%和13%,是我国主要的尾矿类型。铁尾矿的综合利用主要体现在铁矿物的回收利用、用作建材原料、用做土壤改良剂和微量元素肥料、进行生态恢复等。铜尾矿综合利用主要有铜尾矿再选、用于矿井充填或复垦土地、用于生产建筑材料等。金尾矿的综合利用主要体现在有价元素的综合回收、生产各种建筑材料、井下充填、复垦造田等。

    由于我国前期选矿技术水平的制约和“单打一、重主轻副”的思想等多种原因,我国尾矿中不仅含有可提取的金属组分,而且存有大量可用的以硅酸盐矿物、碳酸盐矿物为主甚至可直接提取的非金属组分,是我国矿产资源的新的宝藏。

    开展典型尾矿资源综合利用技术研究和推广尾矿资源产业化利用技术研究与推广,不但可使原来资源枯竭或资源不足的矿山焕发青春,而且还能够重新成为新的资源基地,以开辟新的材料科技领域,推动科技进步,同时也可以解决环境污染、改善生态环境,具有巨大社会效益、经济效益和环境效益。虽然我国在尾矿综合利用领域开展了很多研究,但仍缺乏关于尾矿的系统调查评价,尾矿综合利用依然停留在单一的综合利用模式,没有形成区域性整体利用模式。因此,亟须开展系统调查评价,厘清尾矿利用、保护和处置的边界和先后次序,提出规模化消纳、资源化利用、无害化处置总体解决方案,实现尾矿资源化利用的同时,最大限度地消除其对周边环境的威胁。

    揭秘日常生活中的高岭土

    赵恒勤 谭琦

    高岭土,俗称“瓷土”、“观音土”,是一种铝硅酸盐矿物,也是人们日常生活中必不可少的一种矿物材料,其中最广为人知的是用来制作陶瓷。

    我国是世界上最早发现和利用高岭土的国家,远在3000年前的商代所出现的刻纹白陶,就是以高岭土制成。江西景德镇生产的瓷器名扬中外,国际上通用的高岭土学名-Kaolin,就是来源于景德镇东郊高岭村边的高岭山。高岭土在陶瓷中主要用来做坯胎,将高岭土用于陶瓷坯胎中在我国陶瓷史上具有划时代的意义,高岭土在釉料中的作用主要是提高釉料的熔融温度和悬浮性,使釉水不宜沉淀。

    我国历史上闻名的“唐三彩”和“青花瓷”均采用高岭土来制作坯体。唐三彩的釉质,主要成分是硅酸铅,而呈色剂则是在釉料中加入各种不同的、适量的金属氧化物所形成的。青花瓷是我国陶瓷中的珍品,也是瓷器的主流品种之一。目前,陶瓷考古界和科技考古界较为认同的“青花”是指利用含钴的矿物作为着色颜料在白瓷坯上绘画,经上釉后在高温下一次烧成(非低温铅釉)而呈现蓝色装饰的釉下彩瓷器。青花瓷的制作工艺复杂,整个工艺流程主要分为瓷土加工工艺-制坯工艺-釉与料工艺-装饰工艺-烧成工艺等5个部分。其中高岭土主要用于制作瓷胎,高档青花瓷对于高岭土原料要求很高,要求Al2O3含量>21%,Fe2O3+TiO2<0.5%。

    现代人们的日常生活中也处处可见高岭土制品,比如日用陶瓷、建筑卫生陶瓷等。我国是世界上最大的日用陶瓷和建筑卫生陶瓷生产国和消费国,且产品逐步被世界认可和接受。近年来,其生产工艺技术进步迅速,整体已接近世界先进水平,但存在过度消耗高岭土资源、中低档产品居多、污染环境等问题。随着陶瓷行业的不断发展,优质的高岭土资源日趋枯竭,对陶瓷生产质量造成很大影响,故中低品位高岭土成为陶瓷行业的接续矿物资源。

    此外在人们日常生活中用到的各种纸张中也不乏有高岭土的身影。高岭土作为造纸涂布颜料的主体组分,其特性对造纸生产可操作性和涂料特性以及成纸质量有很大影响。国外发达国家高岭土主要用于造纸行业。高岭土既可用于填料,也可用于涂料,在造纸中的要求要比陶瓷用高岭土高。此外,高岭土还能用来制备化肥、农药、杀虫剂载体等。

    我国高岭土资源储量丰富,总储量约30亿吨,主要分布在广东、广西、福建、江苏、江西、湖南、河南、山西和内蒙古等省区,可划分为煤系高岭土、软质高岭土和砂质高岭土三种类型。其中煤系高岭土储量约17亿吨,主要分布在我国北方地区。软质高岭土为热液蚀变型,主要分布在苏州。砂质高岭土属风化型或沉积型矿床,主要分布在南方亚热带多雨地区。根据不同的资源类型,采用不同的加工工艺,煤系高岭土主要采用破碎-磨剥-煅烧-超细解聚-分级,部分磁选工艺,应用方向是油漆、涂料、造纸、橡胶、电缆、陶瓷等;砂质高岭土和软质高岭土主要采用捣浆-螺旋除砂-旋流器分级-离心机分级-磁选-漂白-洗涤-压滤-干燥等工艺,陶瓷土主要采用磁选除铁增白,造纸涂料土主要靠漂白除铁增白。

    现在我国多数高岭土企业的现状是:规模较小、产量不大、产品质量不高,与美国、英国、巴西等国相比,存在较大的差距,甚至全国高岭土总产量不及国外一个高岭土大公司的产量。因此,我们应在资源合理利用与保护、产品和市场开发、工艺技术和装备以及管理和政策支持等方面,共同努力,尽快使我国由高岭土资源大国变为高岭土产业强国。

    高寒荒漠区金属矿产资源开发中的矿山地质环境保护

    张永康 曹耀华 谭秀民

    青藏高原东北部、柴达木盆地西南缘铁铜等金属矿集区,是我国西部地区重要的铜、铁、铅、锌、镍多金属成矿带,目前已发现大型、超大型铁、铅锌、铜、镍等矿产资源多处,其中夏日哈木镍矿资源丰富,镍资源量达106.24万吨,有望成为继甘肃金昌镍矿之后我国又一“镍都”。

    该地区平均海拔在3000米以上,属于典型的高寒、干旱内陆高原盆地气候,区内地势陡峻,沟谷深切,地貌以戈壁滩、沙丘、高山为主,地表处有厚1米左右的土层覆盖,底下为岩石及沙石层,土壤类型主要为灰棕漠土。植被覆盖率一般小于15%,呈现典型的高寒荒漠景观。

    高寒荒漠区金属矿产资源的开发历史悠久。随着国家对紧缺矿产资源需求量的增加,该区丰富的铁铜镍等金属矿产资源的进一步开发将对国民经济发展起到重要作用,可为国家经济安全提供有力保证,带动交通、通信等基础设施发展,提供一定数量的就业岗位,促进工业化和城镇化建设,为更好地实现西部地区脱贫攻坚提供经济支撑。

    金属矿产资源的开发一般包括采矿、选矿、冶炼三个过程。以往粗放式的采、选、冶过程对生态环境的影响主要有矿山地质灾害、地形地貌景观破坏、土地资源破坏、含水层破坏和水土环境污染等。

    那么,高寒荒漠区矿山地质环境灾害如何防治?

    建设绿色矿山

    我国历来重视环境保护。习近平总书记指出:“既要绿水青山,也要金山银山;宁要绿水青山,不要金山银山;而且绿水青山就是金山银山。”这为矿业开发环境保护指明了方向。2017年,原国土资源部、原环境保护部等六部委联合出台了“关于加快建设绿色矿山的实施意见”,详细阐述了绿色矿山的建设。

    绿色矿山是指在矿产资源开发全过程,既要严格实施科学有序的开采,又要将对矿区及周边环境的扰动控制在环境可控制的范围内;对于必须破坏扰动的部分,应当通过科学设计、先进合理的有效措施,确保矿山的存在、发展直至终结,始终与周边环境相协调,是融合于社会可持续发展轨道中的一种崭新的矿业形象。绿色矿山建设是一项复杂的系统工程,代表了一个矿业开发利用总体水平和可持续发展潜力,以及维护生态环境平衡的能力。它着力于在科学、有序、合理开发利用矿山资源的过程中,最大限度保护和恢复治理矿山环境。

    加强矿山地质环境防治

    在高寒荒漠区,这样一个矿产资源丰富、动植物资源丰富、环境又极为恶劣的区域,结合矿山开发对地质环境造成的影响,建议从以下几方面进行矿山地质环境防治及保护:

    针对新建矿山,应按照“加快建设绿色矿山的实施意见”精神,建设绿色矿山,从源头保护矿山地质环境,实行过程控制的保护性开发措施。

    针对已发现的矿山地质灾害,应加强治理与监测工作,加强对不稳定边坡监测和移动规律认识,消除和减小不稳定边坡崩塌滑坡灾害可能对过往行人和车辆的威胁。

    针对高寒荒漠区矿山开发过程中主要造成的影响是土地资源破坏和地形地貌景观破坏这一现状,加强土地资源的保护,尽量减少对原生态土地的占用与破坏,特别是尽量减少对表层土壤的破坏,以地下开采为主,采取以钻代槽、浅钻的绿色勘查技术,对于必须破坏部分土地时,必须对表层土采取保护措施以防止表层土散失和退化。

    锡铁山铅锌矿废石堆上的人工林

    采取封育、地表植被重建,在草皮的种属选择、工艺的采选上要与矿区所处的地理位置、气候条件、土石环境相匹配,以确保植被重建的成效;废石、废矿渣堆覆土绿化;废石、废矿渣堆积台面整治,压实台面,加固边坡、衬砌护坡,在有效部位建设拦挡工程,设计相应的排水、防水工程;地质探槽治理,采取土方回填。

    开展人工现场调查、遥感监测工作,动态掌握矿产资源勘探开发活动对土地资源的破坏类型、面积及破坏程度等,同时监测监督矿山地质环境治理恢复工作情况。

    建设矿山公园

    在青海西部大柴旦地区,西部矿业股份有限公司锡铁山铅锌矿分公司在矿山地质环境保护方面就是一个优秀的典范。该矿山位于青海省柴达木盆地北缘戈壁滩上,常年刮风,沙尘暴天气时有发生,降水量稀少,植被稀少,难以存活。整个矿区及周围只有少许骆驼草和麻黄草生长。经过改造,该矿山在废石堆、厂区内种植了大量杨树、柳树、红柳和草皮,在厂区形成了具有防风固沙能力的人工林,绿化覆盖率达到了可绿化区域面积的80%以上,改变了矿区小环境,降雨量增加,风沙天气逐年减少,逐步形成了适宜人居住的环境。

     

    珍惜矿产资源 助力生态文明

    核心提示

    搞清楚“隐患在哪里”是我国地质灾害防治工作的核心问题之一。2019年,自然资源部部署开展了基于综合遥感技术的地质灾害隐患识别示范工作,力争3~5年内掌握全国地灾隐患“底数”。

    去年,首轮“国家级”大规模地灾隐患综合遥感识别将全国地灾高中易发区8450处疑似隐患“揪”了出来,其成果得到充分认可。但专家也指出,地灾隐患综合遥感识别技术不能“包治百病”,需要科学认识,因地制宜。要通过多层次多技术手段的综合运用,人防﹢技防,方能最大限度保障人民群众生命财产安全。

    “天”——在卫星层次,用InSAR和高分辨率光学遥感技术开展广域普查
    “空”——在航空平台层面,用无人机机载LiDAR和三维摄影测量技术开展局部详查
    “地”——地面专业人员有重点的进行调查复核,以及地面勘查和监测
    名词解释

    ◆InSAR:合成孔径雷达干涉测量,是指利用雷达卫星获取的相位信息,通过干涉测量的方式实现地表形态与形变测量的雷达遥感应用技术。特点是观测范围大,精度高,快速高效,可发现正在“活动”的隐患,特别是一些微小缓慢,人不易觉察的地表变形。

    ◆高精度DEM:即数字高程模型,指分辨率和精度在米级的三维地形数据。特点是精细刻画地表三维形态变化,与光学遥感、InSAR等联合使用,有助于识别灾害体的位置、范围、朝向、坡向等形态信息。

    ◆高分辨率光学遥感:即一般意义上的“遥感”,主要通过可见光谱段对地观测成像,是目前遥感应用最广泛的影像数据。高分辨率遥感影像可直观地反映地表覆盖、地物类型等要素,揭示与隐患相关的地表特征,如裂缝、鼓丘、滑塌等现象。

    ◆LiDAR:一般指三维激光扫描,通过激光雷达对地观测,获取精细三维地形数据。特点是可穿透植被,清晰看到斜坡结构、断层裂缝等地表信息。

    浩瀚宇宙,卫星凝视着地球,以“上帝视角”记录着地表的动态变化;山峦之上,无人机悄然掠过,精准“透视”出高山峡谷的旧伤新痕;边坡危岩,专业人员“按图索骥”,结合孕灾规律和地质条件靶向核查。

    上述天空地作业,均指向同一个目标——识别地质灾害隐患。

    小试牛刀

    全国地灾高中易发区迎来“体检”

    京城五月,繁花似锦,绿意盎然。

    位于北四环边上的奥运大厦6层,此刻却充斥着紧张的气氛:中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心的技术团队争分夺秒解译着卫星遥感数据,赶在汛前,将全国121万平方千米地质灾害高中易发集中连片区疑似隐患“揪”出来,为各地防灾减灾提供参考。这是他们第二年开展“国家级”大规模地质灾害隐患识别。

    我国地质灾害点多面广,滑坡、崩塌、泥石流等致灾因素众多。一个无法回避的现实是,全国每年新发生的地灾70%都在已查明的隐患点范围之外。其中,滑坡最为常见,占全国灾害发生次数和影响程度的92%以上。

    消除“盲区”,解决“隐患在哪里”始终是“防”的难题。

    “2017年6月24日四川茂县新磨村高位远程滑坡和2018年金沙江白格滑坡的发生让业内清晰地认识到,仅靠传统的调查排查和群测群防手段很难对高位、高隐蔽性的滑坡隐患进行早期识别,必须借助现代对地观测技术,尽可能全面的从广域尺度上探测和发现隐患点。”中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心遥感技术研究所负责人葛大庆说。

    为攻克防灾“卡脖子”环节,2019年,自然资源部部署开展了基于综合遥感技术的地质灾害隐患识别示范工作,目标两个:一是论证规模化开展隐患识别的技术可行性与应用效果;二是推动构建国家级和省级隐患识别中心,形成“1﹢N”的分级组织模式,由国家级隐患识别中心统筹全国尺度上的普查识别和技术引领,省级中心负责本省详细调查与现场核查,力求在3~5年内掌握全国地灾隐患的“底数”。其中,国家级隐患识别中心主要依托航遥中心推进隐患识别业务。

    经过充分论证与应用实践,确立了综合应用空天地多源遥感观测技术,以“形态、形变、形势”为识别内容的重大隐蔽性地灾隐患早期识别技术思路,形成了包括专题信息提取、隐患特征识别、野外核查验证的业务流程,丰富了地灾调查评价业务工作方式。

    葛大庆介绍,地灾隐患综合遥感识别技术就是通过高分辨率光学遥感影像与高精度DEM进行潜在灾害体“形态”调查,揭示地质背景、几何形态、地表覆被变化等成灾要素;以不同分辨率lnSAR监测获取斜坡体地表“形变”信息,表征活动状态,判别变形部位、滑移规模和活动阶段;以长时序InSAR形变数据、地质资料、威胁对象等综合分析变形活动的发展趋势以及致灾“形势”,判别疑似隐患,并最终经现场核查验证完成识别确认。

    “综合遥感识别从技术上体现了多源遥感手段的互补,降低了单一技术有效识别不足的概率。同时充分利用孕灾背景、基础地质条件以及已有隐患状况,从信息解译、判断、现场核查与最终确认上体现综合性,避免信息不足带来的认识偏颇。”葛大庆强调。

    2020年该项工作有了实质性进展。

    在自然资源部部署下,航遥中心组织相关力量对全国地灾高中易发区10省市开展地灾隐患综合遥感识别,覆盖黄河上游、四川强震区、藏东南地区、滇西北地区、三峡库区五类典型地灾分布区,面积118万平方千米。

    “此次识别聚焦大型活动性灾害隐患,以滑坡、不稳定斜坡为主,兼顾泥石流、崩塌等其他类型。同时,以人为本,突出对村庄、集镇等人口聚集地区和重大基础设施威胁严重的隐患。”葛大庆告诉记者。

    在识别层次上,一是发挥摸底的作用,对于“人迹罕至、人不能至”的地区,以及其他工作薄弱区或者空白区,综合遥感识别作为先行手段,为地面调查指明“靶区”;二是体现动态监测作用,通过技术手段揭示与灾害发育相关的“变化”特征,对于地面工作程度较高的地区,与大比例尺调查并行,互为补充。

    在工作模式上,实行分级协同。即由航遥中心牵头组织相关技术单位进行隐患识别,为省市提供疑似隐患识别成果。各地核查时首先将疑似隐患与已有隐患库对比,现场核查主要针对新发现的隐患,并根据危险性和危害程度开展相应的防灾工作。

    经过4个多月作业,全国地灾高中易发区221个县区8450处疑似隐患被“揪”了出来。经地方核查,识别正确率在30%以上。其中,青海、四川、湖北分别达到了76.5%、69.9%和62.86%,特别是四川省,核查确认的隐患近半为新增隐患,很好地体现了综合遥感技术发现未知隐患的作用。

    统计显示,2020年在罕见极端天气等多种因素影响下,全国地灾发生数比2019年增加26.8%,地灾造成的死亡(失踪)人数减少37.9%。这份守护人民群众生命和财产安全的答卷上,留下了综合遥感识别技术的印记。

    “地灾隐患综合遥感识别是一项非常有意义的探索性工作。”成都理工大学副校长、地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室常务副主任许强如是评价:

    其一,通过示范区域研究,基本构建了一套基于综合遥感技术的地灾隐患识别技术方法体系和流程。其二,从单一技术手段到多种手段的综合运用,形成了统一认识并对各类技术的优点和局限性有了比较清楚的认知。其三,地勘队伍在技术推广应用中,思想观念和工作方法有了明显改变。其四,识别了一批新的地灾隐患,尤其是滑坡,这是实实在在的成果。

    甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院灾防院院长王岩对此深有体会。去年“8·13”陇东南特大群发地灾后,航遥中心下发了一批隐患分布图,灾防院对张家川县113个疑似隐患点进行了野外调查验证,确定地灾隐患80处,全部为滑坡,其中新增地灾隐患70处。

    “综合遥感识别技术能准确判断出斜坡是否变形,为技术人员判定滑坡灾害提供了可靠依据,同时加强了工作区地灾隐患点调查程度,补充完善了隐患点数据库。希望这类遥感核查项目能辐射更多的县区,相关技术能普及到地勘单位,提高技术人员对灾害的辨识率。”王岩说。

    广泛实践

    地方“自选动作”有声有色

    目前,地灾隐患综合遥感识别技术已被广泛接受,四川、贵州、陕西、重庆、甘肃等省市陆续开展识别任务,落实《地质灾害防治三年行动实施纲要》规定任务。技术力量雄厚的省份积极尝试“自选动作”,探索形成了具有地方特色的防灾减灾方式。

    “多灾多难”的四川,便是其中之一。

    四川省国土空间生态修复与地质灾害防治研究院副院长马志刚介绍,去年四川在全国开展示范工作的基础上,部署实施了省级地灾隐患综合遥感识别与监测项目,分片区对川北、川西南、川西、川东川南开展了InSAR监测和光学遥感筛查,发现和圈定了一批高位地灾隐患点;查明了重要城镇及交通沿线、地灾高易发区等重点地段的地灾情况。同时,选取了重大地灾隐患点或处于持续变形的重大工程治理点开展遥感追踪监测评价。

    记者了解到,和国家示范工作相比,四川省级地灾隐患综合遥感识别有4方面特点:

    一是分层级部署。在国家部署“面”的基础上,增设了“重点地段”和“重大地灾隐患点”两个层次,实现了综合遥感识别工作的粗细结合。二是多手段应用。为克服高密度植被覆盖区InSAR识别效果较差的技术短板,增加了“机载LiDAR”和无人机航空摄影,发挥其可穿透植被或高精度的优势。三是全灾种解译。将泥石流纳入隐患识别范围,实现了突发地灾滑坡、崩塌、泥石流等全灾种的解译分析。四是双路径分析。将找出存在形变且未登记在册的隐患点和查找正在变形的登记在册的隐患点作为识别的两个路径,一体化考虑,为地灾风险评价、汛前隐患排查提供了重要靶区。

    “目前四川已将地灾隐患识别纳入常态化防灾工作,并将解译成果作为地灾风险调查、汛前排查、重要强降雨天气后隐患排查的工作依据,实现了从被动应急救灾到主动防灾的转变。”马志刚说。

    “天无三日晴”的贵州,2016年在全国率先引进了综合遥感识别技术中的InSAR 开展地灾隐患的早期识别。5年来,全省共监测发现疑似滑坡形变区2000余处,经核查确认新发现地灾隐患600余处。

    “InSAR也抓住了一些地表变形不明显的在册地灾隐患点,帮助我们加强管理,采取综合防治措施,该治理的治理,该搬迁的搬迁。把‘隐患在哪里’问题又向前推了一小步。”贵州省地质灾害应急技术指导中心研究员刘秀伟告诉记者。

    近年来,贵州积极将技术逻辑与行政逻辑结合。去年9月,水城县发耳镇发生大滑坡,方量达80余万立方,InSAR和地面监测同时捕捉到地表动态,适时发布了预警信息,政府及时将受地灾隐患威胁的群众及重要财产转移到安全区域,把损失降到了最低。

    “事实上,2017年我们就监测到了发耳滑坡隐患。专家调查分析认为滑坡形变在可承受范围内,暂时不用大规模搬迁,通过持续监测和防控既能保证群众安全,又可保障当地生产经营活动有序开展,最大限度降低隐患对社会的负面影响。”刘秀伟介绍,3年来当地经济社会发展有序,老百姓生产生活如常,技术保障为行政决策提供了强有力地支撑。

    记者了解到,目前贵州地灾防治管理模式从以隐患点为主要管理对象,逐渐转变为以隐患点和风险斜坡为对象的“点面双控”风险管理。今年年底,全省以县为单元的精度优于1∶5万的地灾风险斜坡详细调查将全面完成。

    “斜坡与隐患点不同,‘病’不算重,常规设备监测投入大,管控效果不理想,但风险又不得不防。”刘秀伟说。对此,贵州正积极探索将InSAR运用到风险斜坡管控中,力争使该技术从地灾隐患识别迈向监测预警,提高风险斜坡的综合管控能力,为“灾害什么时候发生”探路。

    科学认识

    地灾隐患综合遥感识别技术不能“包治百病”

    多地实践证明,地灾隐患综合遥感识别成果可“指导排查,辅助调查,引导勘察”,提高了调查的针对性,减少了地面工作量,部分解决了“隐患在哪里”的难题。

    但专家同时强调,地灾隐患识别是多种技术手段、多学科知识的综合运用。综合遥感识别技术有其局限性,不可能“包治百病”,现有的技术手段仍难以识别前期没有明显变形或变化很快的突发性灾害隐患,这一点务必要科学理性地认识。

    “每种技术都有优势和短板,实操中须要因地制宜。”葛大庆说,比如,光学遥感容易受云雾天气和分辨率影响,大规模应用中往往难以获取亚米级的遥感数据,解译对专家经验和知识依赖度较高。

    “有的观点认为,综合遥感识别就是应用InSAR技术,这也是不对的。”葛大庆进一步阐释,InSAR能敏锐捕捉地表的动态变化,与光学遥感影像综合运用,可在植被覆盖度较低、高陡地区大范围普查,识别高位、隐蔽性的灾害隐患。比如在地层内部有损伤,地表持续活动的四川强震区,效果就很好。

    但是,InSAR会受到观测角度、植被状况、地形结构、水汽以及数据处理技术的影响和制约,普适性存在一定局限。同时,对于事前没有明显变形迹象,或者变形过程极短的突发性地灾,因其超出了雷达卫星有效观测的能力范围,InSAR很难发挥作用。比如2019年7月23日贵州水城县突发的特大山体滑坡,事前未出现明显变形迹象,InSAR未探测到变形信息。此外,在广东、浙江、福建等植被覆盖率较高的地区,光学遥感、InSAR等技术适用性受限,漏识率也较高。

    “天空地一体化防灾,以广域普查﹢局部详查﹢重点核查的方式分层次开展,是识别和防范地灾隐患最科学有效的方式。”许强认为。

    “天”指在卫星层次,用InSAR和高分辨率光学遥感技术开展广域普查;“空”指在航空平台层面,用无人机机载LiDAR和三维摄影测量技术开展局部详查;“地”即地面专业人员有重点的进行调查复核,以及地面勘查和监测。

    “通常,我们会用两种或多种技术手段背靠背地做,然后相互校验和补充。如果两种方法的结果能对上和相互检验,地灾隐患就可以确认了。”许强说。

    2015年,许强团队通过InSAR发现川西某村寨的山后有一处正在变形的大型滑坡区,由于最高海拔达到了4600米,人工没法上去调查复核,一直没能确认。3年后,在四川省支持下,团队运用LiDAR和三维摄影测量对该区域进行了航飞,经多种技术手段比对分析最终确认了蠢蠢欲动的滑坡隐患。

    多名业内人士指出,专业知识决定了技术应用的深度。在地灾防治领域,地质专家好比“医生”,InSAR、LiDAR等技术手段应用,如同为疑似隐患点做“CT”“B超”。是否患“病”,“病”征如何,最终还得依靠“医生”根据各种测试结果综合判定。如果不掌握足够的地质知识,对灾害形成条件、发育特征、成因机理等不了解,很难用好先进技术。

    扬长补短

    人防技防一起上,天上地下一起看

    甘肃立节北山老滑坡“苏醒”、四川洪雅突发高位远程崩滑、湖南安化切坡建房引发山体滑坡……今年以来,全国已发生200余起地灾,随着汛期的到来,地灾防治工作迎来大考。

    如何牢固树立以人民为中心的思想,进一步提升防灾减灾能力?——“多层次多技术手段综合运用,人防﹢技防”是专家们的一致观点。

    许强指出,近年来我国地灾防治工作取得显著进步,一是构建了一套具有中国特色的地灾群测群防体系,解决了我国地灾点多面广的问题;二是现代技术的有效运用,包括综合遥感技术、监测预警、计算机信息技术等,成效显著;三是引入了风险防控的理念,从以群测群防为代表的自发性防灾,发展到理论化防灾、技术化防灾、体系化防灾逐渐成熟。但是,地灾防治工作也面临瓶颈,最突出的就是对第三类隐患——具有突发性失稳破坏的潜在不稳定斜坡,目前还很难依靠技术手段提前发现。

    “地灾隐患可分为三类,第一类是正在变形的区域。第二类是历史上曾出现过变形破坏、有损伤的区域。第三类就是潜在不稳定斜坡,即历史上从未出现变形破坏,目前也无明显变形迹象,但其稳定性相对较差,暂时处于基本稳定或欠稳定状态,一旦外部条件发生变化,比如一场强降雨或人工开挖坡角就有可能突发地灾。”许强阐释。

    记者了解到,对于第一类隐患,InSAR和高分辨率光学影像能很好地进行识别。第二类隐患,运用LiDAR 最为有效,并可以三维摄影测量辅助。而第三类隐患,靠遥感技术已无能为力,必须动用物探、钻探等手段,把斜坡地下结构和含水状况查清楚才能判断其稳定性,但潜在不稳定斜坡点多面广,防不胜防。

    “现阶段,第三类隐患还主要依靠群测群防来防范,当然我们也正在研发航空物探技术,希望能快速查明地下结构,评价其稳定性。”许强说。

    今后一段时期,地灾防治可以从哪些方面发展突破?

    许强建议,一是要构建航空遥感联盟,搭建信息共享平台,整合全国航空遥感力量,尽快实现航空遥感数据的全国全覆盖。二是要发展航空物探,尽可能多地将潜在不稳定斜坡的地下结构和含水状态搞清楚,把第三类隐患找出来。

    葛大庆认为,提高综合遥感识别能力,找到更多地灾隐患,一方面要着力发展专业目标的遥感卫星,强化源头的有效观测与数据保障,进一步提升卫星监测的频率、精度和针对性。“地灾隐患识别目前主要用欧空局哨兵-1号卫星C波段数据,以及日本ALOS-2卫星L波段数据,但受卫星观测周期和范围限制,一些地方还不能有效覆盖,分辨率也不够,限制了可识别的范围、规模和精度。”葛大庆说。

    另一方面,大规模业务化识别工作要进一步提高遥感识别信息处理的自动化和智能化水平,尽可能将专家知识转为模型或者方法,提升智能识别“去伪识真”的本领,降低人员劳动强度。此外,还要加快培养具有地灾专业知识,又掌握遥感、InSAR以及地理信息技术的人才。

    马志刚指出,现阶段地灾源头管控理念还有待提升,“‘源头管控’虽然是旧词新用,但在地灾防治上是一个全新的认识,是推动地灾‘早期防’到‘源头控’观念转变的重要变革。”

    近年来,四川按照以防为主、防治结合的方式开展了地灾易发县县域地灾风险评价、隐患识别分析等工作,初步摸清了隐患和风险的家底,获得了较为丰富的基础性成果资料。但是,扎实推进基础工作并不代表地灾“防”的工作就做好了,如何依托现有成果和技术把地灾隐患“管起来”,最大限度地降低灾害风险是当前的难题。

    对此,马志刚提出两点建议,一是加快构建地灾隐患点、风险区双控新格局。充分运用地灾易发县县域地灾风险评价、遥感识别监测等成果,选择重点区域开展风险管控试点,形成“识别、监测、管控”结合的风险管控体系,不断提高地灾隐患识别和风险管控能力。

    二是努力做好科技防灾。在加大群专结合监测预警体系建设的同时,重点建立一个综合监测预警平台,构建一套地灾监测预警管理体系,培养一支技术团队,形成“风险提前管控,空天地隐患识别,气象风险动态预报、专业设备持续监测、信息平台实时预警,现场人员动态核查”的监测预警新局面。

    (绘图 陈舒)

    地灾隐患识别:寻找大地上的“潜伏者”

    黄铁矿是地壳中最常见的硫化物之一,热液矿床中的黄铁矿常发育多阶段多世代的复杂结构。含砷黄铁矿与金成矿密切关系,但由于黄铁矿的As含量变化导致其反射率差异较小,在光学显微镜下难以观察,如何快速且非破坏性揭示黄铁矿成分和结构的不均一性是后续研究的重要基础。

    中国地质调查局矿产资源研究所朱乔乔副研究员和谢桂青研究员,与国际矿床学家、矿物学家Cook NJ合作,以湖北狮子立山矿床中的黄铁矿为研究对象,发现数字图像处理技术中的伽马增强法能够放大黄铁矿颗粒尺度反射率的差异,且增强后的照片与背散射电子照片(BSE)在亮暗程度上呈镜像关系(图1)。相比传统的方法(化学蚀刻和染色法),此方法具有操作简便(在常见的数字拍照软件上即可实现)、效率高和无损伤的优势,这一发现将极大地推进黄铁矿和其他矿物结构和成分的研究,减少对于扫描电镜的依赖性,从而节省大量的实验经费。

    同时,研究还发现As进入黄铁矿可以导致其拉曼光谱曲线中的谱峰位置发生偏移(图3),且As的含量与其峰值的偏移量呈明显的线性关系(图4),因此,提出利用激光拉曼光谱仪来确定黄铁矿中As含量的方法。这一发现扩展了激光拉曼光谱仪在金矿找矿勘查和环境研究中的应用,特别是有助于利用可移动式(手持)激光拉曼光谱仪在野外现场快速确定金属元素含量较高的黄铁矿,进而开展金矿找矿勘查和环境样品的采集。

    图1 黄铁矿镜下照片(a为反射光照片;b为伽马增强的反射光照片;c为BSE照片;d为电子探针面扫描)

    图2 黄铁矿镜下照片(a、d为反射光照片;b、e为伽马增强的反射光照片;c、f为BSE照片)

    图3 矿物尺度黄铁矿As含量变化与拉曼光谱曲线的对应关系

     

    图4 黄铁矿As含量与拉曼光谱峰值变化的线性关系
     

    上述成果受到国家自然科学青年基金(41702093)、杰出青年基金(41925011)和国家重点研发计划课题(2016YFC0600206)的资助。

    资源所在黄铁矿非破坏性研究方法上取得重要突破

    自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所自主研发的“一种钻头用自动化高频焊接装置”获国家实用新型专利授权(专利号:ZL201920521738.0)。

    该装置可为石油、地质勘探用的取心或全面钻头提供高质量的焊接。通过温度监控和旋转散热,使钻头在焊接过程中保持均匀受热,降低金刚石热损伤;通过机械定位工装,提高焊接定位精度,减少人为因素对焊接强度稳定性的影响,进而提高钻头寿命和切削能力。

    探矿工程所“一种钻头用自动化高频焊接装置”获国家...

    肖序常

    肖序常,1929年10月出生,贵州安顺人。中国著名的构造地质学家。

    1952年毕业于北京大学地质系。同年赴甘肃白银厂641地质队工作。

    20世纪50年代后期,肖序常师从黄汲清。在黄汲清的指导下,参与《中国大地构造图》及《中国大地构造基本特征》一书的编著。60年代,在铬铁矿全国大会战的背景下,肖序常参加国家急需矿产铬铁矿的科研项目。70年代,板块构造学说由李春昱等引进中国,肖序常师从李春昱研究板块构造。与此同时,作为中法合作青藏高原科学考察的中方队长,引领了青藏高原地质学研究。80年代开始,肖序常先后任中国地质科学院地质研究所副所长、所长等职,进行多项国际合作交流,并先后赴法国南特大学及美国斯坦福大学地学系做短期访问学者及学术交流,获得国际地学界认同,曾任国际岩石圈委员会喜玛拉雅地区委员会(CC-1)副主席。

    1991年,肖序常当选为中国科学院学部委员(院士)。

    目前肖序常仍坚持在科研一线工作,并承担着国家重大科研项目的组织领导和业务指导。挂在肖序常心上的是对中国西部等地区短缺矿产——铬铁矿前景的评价及油气能源成藏地质背景,以及生油机理的研究,而这也是广大地质工作者的共同关注的问题。

    肖序常到过最高的海拔高度是6400米,这是他颇为自豪的一次野外经历。肖序常强调地质工作野外实际调查的重要性,按他的话“中国地质学家‘得地独厚’,应珍惜中国广袤、结构复杂多样的大地这一最好的天然实验室”,他也总是说,“做地质的,不跑野外,怎么行呢?深入野外是做地质的基本功,虽然很苦,但是苦中有乐。”60多年来,肖序常足迹踏遍了我国东南西北,直到耄耋之年,仍赴青藏高原。

    回顾肖序常的学术生涯,毕业之初,新成立的中国百废待兴,需要地质队员作为业务尖兵,奔向偏僻的角落为国家找矿,这个过程中,他与这个国家一起完成了成长。最重要的是,他始终能够站在更前沿的角度,接受世界地质学的信息和反馈,也让一个时代的世界地质学通过他来看中国地质学的发展。他的学生评价他说,有时他就像是一座桥,连接此岸和彼岸。

    少年出贵州

    也许只有时间才能告诉你事物的本来样子。就像1929年出生的肖序常、1919年出生的大姐肖序容、1928年出生的三姐肖序仪三位老人坐在你面前,你会发现,他们的容貌、说话神态,甚至他们的老年病,几乎都有共性。时间在这三位老人面前画了一个圈。

    1929年10月,肖序常出生于贵州省贵阳市南明区。出世前的11天,父亲肖灿牺牲于北伐战争中的湖南战场。母亲黄伯芬带着肖序常及其大姐肖序容、二哥肖序刚、三姐肖序仪回到距离贵阳100公里左右的家乡安顺。

    肖家在安顺当地曾经是一个大家族,肖家的入黔始祖于明末时期由湖南到贵州作为将军镇守边关,当地现有“将军坟”,每年清明等重大节日,肖家子孙会前往拜祭。而曾经的“将军邸”为了配合旧城改造,正被拆除,那处三进院子有着70多个房间,是肖序常度过了童年以及少年时光的地方。曾经这个大家族也其乐融融,现在离散于各地。

    肖家没落始于肖序常的祖父辈,肖序常父亲的英年离场,对那个家来说更是雪上加霜。

    好在母亲黄伯芬出生的家族也是安顺当地的大家族。其父黄志丞也就是肖序常的外公,是清末的举人,正当赴京考进士之际,清政府崩溃,举人制度瓦解,遂留在家乡。其伯父黄尧丞,也是肖序常的大外公,民国初在北京当议员,后返回贵州参与讨袁(世凯)、讨曹(锟)运动,并成为黔江中学落户安顺的推动者之一,这所学校也是肖序常后来就读的学校。其家族中还有一位有影响的重要人物,即“四八”烈士黄齐生,同为“四八”烈士的王若飞为其侄儿,他们分别是肖序常的远房外公和远房舅舅。

    这样的家族背景,让母亲黄伯芬作为女性可以去读书,并且顺利地读完了师范专业。这样的背景也让肖序常的童年与少年时光受益颇深。新、旧时代交替的年月里,黄伯芬当老师抚养子女。黄伯芬信奉“万般皆下品,唯有读书高”,回首往事,关于母亲黄伯芬给予的教诲,肖序常说:“母亲说过,可以不做大官,但一定要做大事。”

    长肖序常9岁的哥哥肖序刚如父般的引导和影响,让肖序常时刻希望能考进“名牌的进步大学”,先在贵州大学地质系读了一年书以后,1950年随大哥肖序刚从贵州到北京,并转考入北京大学地质系。

    自那以后,肖序常很少再回家乡。一共两次回家乡,第一次距离当初的离开有50年的跨度,第二次是2003年。用97岁大姐肖序容的话说,“走的时候,他还是学生,再回家乡,就是个科学家了”。

    风雨飘摇的年代里,姐弟四人的人生自分别后,逐渐分叉,每个人在随后的岁月里逐渐成长为独立的枝干。几十年过后往回望,个人际遇也自成系统,别有况味。

    肖序仪说:“我的弟弟老老实实,除了去野外爬山找矿作研究,就是天天在办公室,白天在办公室,晚上还在办公室,看书,读外国书、看中国书,研究他的地质,这是他的一辈子。”

    走出家乡的肖序常像那个年代的很多人一样,与新中国一起成长。通过地质与这个世界对话,产生联结,完成作为个人与国家、时代以及地质学的人生交代与使命。尽力满足国家建设与发展刚性需求的同时,与世界地质学保持了同步,在中国当代地质学史上留下了痕迹,完善了中国地质学的理论,也滋养了后人。

    为国家找矿

    今天看来,20世纪的中国对矿产资源的需求出现过两次高潮:第一次是在30年代,抗战前国民政府为建立自己的工业体系开展了矿产资源勘查工作;第二次是新中国成立后,由于西方国家的封锁,为建立新中国的工业体系,开展了大规模的矿产资源勘查开发工作。新中国工业体系初创时期的20世纪50年代到70年代,是中国矿产资源工业的黄金时代。

    肖序常于这个黄金时代里走出了自己的黄金时代。

    1952年8月,从重工业部中分设出来的地质部正式成立。也是这一年的8月,从北京大学地质系毕业的肖序常到达地质部直属的641地质队工作(甘肃白银厂),正式参加野外勘查工作。某种意义来讲,这是他职业生涯中的处女地。

    肖序常满腔热情地投入到新中国的找矿勘探工作中去。

    那时的大西北一片荒芜,各方面条件都极为艰苦,蔬菜、肉食极为匮乏,经常食用干菜或者咸菜,新鲜菜、肉很少见到;缺乏饮用水,饮水要从40~50公里以外的黄河运来,有一辆敞篷的大解放车资助地质队,因为所处的地方是大型硫化矿床,所以,矿区水硫酸根含量很高,饮后容易让人产生腹泻,长期饮用,则致使头发脱落;住宿不但没有像样的宿舍,还十分拥挤,地质、物探和测量等人员挤在60~70平方米的旧老君庙里。

    宋叔和等老同志的家都在南京,入冬年关,肖序常就对他们说,我们留下来,你们回家过年吧。但是后来年轻的地质人中,最终也就肖序常一个人留下来了。肖序常就带着两个工人在那儿填图,因为第二年要上钻,而没有大比例尺地质图就不能打钻,肖序常说:“所以要赶着把1:2000和1:5000的地质图填出来。只有打钻,才能搞清这个地方究竟有多少矿。”而那时候填图,也没有现在这些现代化的工具,肖序常他们就看望远镜测量。

    因为肖序常的坚持,在短时间内完成了矿区大比例尺地质填图,所以第二年初在矿区建立了小型岩矿鉴定分析室,短短数月内进行了岩矿鉴定、分析测试和综合研究等基础性研究工作,为1953~1954年白银厂含铜黄铁矿型大型铜矿床的顺利勘探,乃至尔后的开发,提供了确切的、有用的实际资料。

    肖序常和两名工人,三个年轻人守在一起过春节。快过年了,肖序常对两位工人说:“我们去县城把头发剪一剪吧。”

    坐在车里走了好长时间,终于到了距离白银100多公里的兰州市,坐在理发店里。一批两批三批,排在他们后面的人都剪完头发走了,还没给他们剪。肖序常就问那个老板怎么回事?老板说:“你们忙什么?你们不是刚放出来的吗?”

    理发店老板认为肖序常等三人是劳改队的。这让肖序常和工友们很生气。生气以后,也带来思考,反思自己的形象到底是哪里出了问题。但是自然环境那么恶劣,怎样去注意自己的形象?

    1954年3月,肖序常被地质部调回北京,4月在地质部地矿司有色金属处任职。

    1952年中旬至1954年3月,甘肃白银厂工作期间,肖序常工作认真、努力,升任工区组、外围填图组组长;与第一任夫人周天厚建立了恋爱关系。后,两人于北京结婚,育有两女。

    如今,白银厂早已是“白银市”,是新中国唯一一座以有色金属命名的地级市,因为找到了丰富的矿产,也被称为“铜城”,对于肖序常来说,那是他地质人生启航的地方。

    后来,肖序常又去了新疆、内蒙古、西藏等地方,每次出发与奔赴,都是因为国家的需要。

    他在这样的宏观背景里,不温不火地走着自己的道路,完成个人成长与国家使命之间的平衡。

    师承黄李

    也因为在白银厂时的表现和能力,1957年,28岁的肖序常迎来人生另一个大的转折,跟随黄汲清当学术助手。直到黄汲清年龄大了,肖序常当了接班人,再然后,肖序常也培养自己的学生。传帮带就这样走了下来。

    当黄汲清的助手,用肖序常的话说,某种意义上是转行了,因为他曾经是找矿的,而黄汲清是做地质(大地构造)的,但黄汲清的严谨治学精神对其有着深刻的影响。

    在黄汲清的指导下,肖序常参与了《中国大地构造图》及《中国大地构造基本特征》一书的编著。书中系统、详细地划分了中国大地构造的构造单元并论述了各构造单元的特征及其演化,总结了中国大地构造演化的旋回性,以及印支运动与燕山运动在中国大地构造演化过程中的重要性。对区域地质调查、普查找矿及某些重大基础地质问题的研究,均具有重要的指导意义。

    60年代,肖序常参加国家急需矿产铬铁矿的科研项目。在项目实施过程中,他结合中国实际情况,编著了《含铬基性、超基性岩地质构造特征》一书,从大地构造分析出发,对世界(国外为主)主要含铬基性、超基性岩的地质构造特征作了总结,对不同地质时期、不同大地构造阶段含铬基性、超基性岩产出特征、铬铁矿成因规律、赋存状态及找矿标志作了较详细的论述,铬铁矿一直是国家急缺矿产,此书是查阅了大量世界重要铬铁矿特征,并结合中国地质实际情况完成的著作,为铬铁矿战略部署及普查找矿等提供了较重要的科学依据。

    经历过“文化大革命”的人,都知道那不是一个能够安心工作的年代。也许肖序常自认为的“出身不好”恰恰成了能够保护他的原因。因为“出身不好”,所以他为人处事谨慎、小心、温顺,淡名薄利,很少有纷争,由此有了好人缘,让他在“文革”期间并没有受到太多冲击。

    十年里,虽然没有非常固定的任务,但是也有“抓革命,促生产”时需要进行的野外考察,业余时就多读书,此时因大哥肖序刚“一定要学好外语”的教诲而有的很好的英语基础,再次让肖序常的人生又有了新的机遇。中国很多学术因“文化大革命”而停滞不前,但是国际上在发展,他坚持听国际广播,看外文书,所以在那样的背景下,虽然行动上有所禁锢,但是思想领域,他一直与国际同步。

    20世纪70年代初,被誉为划时代地学革命的板块构造学说兴起,肖序常结合中国古造山带对板块构造“登陆”重要的依据——蛇绿岩、高压变质带及其大地构造意义以及有关成矿作用等,在《祁连山古蛇绿岩带的地质构造意义》(1978,地质学报),《藏南日喀则蛇绿岩及有关的大地构造问题》(1980,中法喜玛拉雅考察成果论文集),《喜玛拉雅岩石圈构造演化总论》(专著,1988)等论著中作了详细阐述。

    李春昱是国内较早接受并引入板块构造学说的地质学家,20世纪70年代肖序常开始跟随他从事中国板块构造的研究工作。这时候,板块构造学说引起了众多年轻人的兴趣,与此同时,高考制度恢复,70年代末期,肖序常开始带学生,那时候肖序常还没有招收研究生的资格,很多年轻人是奔着李春昱来的,李春昱年纪大了,肖序常就带学生一起跑野外。

    由此,肖序常挂在嘴边的有一个词:教学相长。他说,学生和老师一起成长,相互促进。肖序常带的第一批学生中的高延林,也认为与肖序常的关系“亦师亦友”。

    肖序常先后培养硕士生7名,博士生5名,如今他们已经在各自领域作出了成绩,成为佼佼者,其中高俊36岁就担任国家“973”计划项目首席科学家,2人获得国家杰出青年基金,1人获得国家优秀青年基金资助。

    学生就像肖序常的一面镜子。

    他们如同肖序常曾经的那样,常年奋斗在西藏、新疆。那是中国最荒凉、苍茫的地方,也是国际地学界关注的中国焦点。

    这支从黄汲清、李春昱传承走来的学术体系,在中国偌大的科研发展系统里,也算是行风稳健、作风清白。学生数量不多,科研成果却是显赫。

    1991年,肖序常被选为中国科学院学部委员。多年来,肖序常曾获全国科学大会奖,省、部级一等奖1项、二等奖2项,李四光地质科学奖,何梁何利奖等。

    总在前沿

    20世纪60年代后期到现在,肖序常一直参与青藏高原及新疆的野外地质工作。

    1979年的秋天,美国加利福尼亚理工学院地质地球物理系C·艾伦教授为团长、纽约州大学地质科学和环境研究系吴大铭教授为副团长的、由著名地质学家和地球物理学家组成的板块构造代表团一行十人抵达中国,他们的主要目的地是中国的西藏。

    因为肖序常的“三会”,即会英语、俄语、德语,肖序常作为中方代表人物带领与陪同。

    1980年年初,庆祝国际地质大会成立100周年暨第26届国际地质大会在巴黎召开,肖序常参与完成的《中国特提斯蛇绿岩及其构造意义》被选为中方三篇大会发言之一,当时正值中国科技界开放不久,论文宣读引起与会地质学家的高度关注。

    同样的时间里,中国地质界开始了大规模的中法合作,肖序常主持中法“喜马拉雅地质构造与岩石圈的形成和演化”合作研究项目,这是多学科喜马拉雅地学考察,历时三年,肖序常作为中方队长(法方负责人先后是Prost和C.J.Alleger教授等),多次深入青藏高原进行野外地质综合考察。

    此为新中国成立后中国地质向世界打开大门的标志性事件。肖序常由此迈进世界地学的大门,获得国际地学界的认同。

    20世纪80年代后期,肖序常先后在内蒙古、新疆以及青藏等地区进行地质科研工作,负责“305”项目中有关北疆地质构造演化项目(含中美北疆地质构造演化及油气地质背景研究)、IGCP-283项目及有关青藏高原构造演化等重大的国内、国际合作项目。

    20世纪90年代,正值中国地质行业发展的低谷期。1996年在北京召开的第30届国际地质大会,无疑是给中国地质工作者打了一剂强心针。时任中国国家主席的江泽民和时任国务院总理李鹏在会议期间接见了中外知名地质学家。肖序常为中国地质科学院代表团副团长,在大会上作了“青藏高原构造演化和隆升机制”的主题发言,大会共计4个主题发言,其中两个中方发言。

    “九五”期间,肖序常负责青藏高原西北缘岩石圈结构、构造演化多学科的探测研究项目,根据深地震反射探测和岩石学及地球化学等综合研究,对当前流行的青藏高原形成、隆升的“双俯冲”模式提出质疑:提出青藏高原西北缘后期(中、上新世后以来)的隆升是由于“岩石圈双向水平挤压”和“拆沉作用”引发的新认识和模式。并与同行一起首次在西昆仑康西瓦断裂带等地新生代火山岩中发现幔源包体和巨晶,为青藏高原西北缘岩石圈三堆结构、演化的研究提供了重要信息。

    目前挂在肖序常心上的是对西部等地区短缺矿——铬铁矿前景的评价及油气能源成藏地质背景,以及生油机理的深入研究……这也是广大地质工作者的共同关注的问题。

    用学生高延林的话说,“肖先生在学术上总是有很前沿的精神。他始终是一个弄潮儿”。对于地质的热爱,也让历经中国政治与经济浪潮的肖序常能够“任周边潮起潮落,我自岿然不动”。对于学生及后辈而言,这已成为一种精神的象征,“就像是一个平静的港湾”。

    因为肖序常所关注的恰都是世界地质学所关注的领域,比如青藏高原,比如无机生油机理,肖序常能很快地接收到这些前沿信息反馈出来的能量,并结合中国实际情况作出自己的评价和论证。这些再成为营养,滋养中国地质学人士,而他就像烟火的点燃者,烟火美丽芬芳自由燃放,他又去寻另一方向。

    这也许是众人称道他“淡泊名利、谦逊”的原因。某种意义上,似乎也回应了母亲当年的教诲:不一定要做官,但得做大事。

    1929年出生的肖序常,身体并不硬朗,2015年因为学生翟庆国的及时发现,他被送进医院,诊断为“脑血栓”。他的记忆力也出现了很大的衰退,他偶尔自嘲为“痴呆症”。

    但是这所有的一切,不影响他再去地质的海洋里抓捕跑在最前端的信息,如“无机生油”、石墨烯等,他说:“我们应该开辟新的方向,对传统的科学理论要有勇气和能力去质疑。”

    中国工程院院士多吉说:“80多岁的先生还这样关注前沿信息,并且尝试找出案例、提出论证,其实对于功成名就的人来说,这是有风险的。这件事情最大的益处是丰富科学认知,让后来的年轻人看到榜样、拥有平台。”

    也许只有如此,方能如肖序常所说,“科学才能进步”。

    (作者单位:中国地质调查局中国地质科学院地质研究所)

    ①上世纪60年代,肖序常(左一)与黄汲清一起讨论地质问题。

    ②1980年,肖序常(右一)与法国地质学家在西藏野外考察。

    ③1982年,肖序常(前排左一)与李春昱及研究生合影。

    ④2009年,肖序常(左三)在西藏野外考察。

     

    山高水远,你在路上

    即便已近90岁,医生叮嘱走路须持拐杖,但是肖序常依然每天都要去办公室。虽然家距离办公室并没有那么远,但是对于一个腿脚并不便利的老人来说,也需要走20分钟左右。

    肖序常的家在一幢老建筑楼的二层,没有电梯,好在到了中国地质科学院以后,可以坐上电梯,下了电梯,再走到自己在三楼的办公室。

    这个年龄,这样的身体,也许在办公室,并不一定有什么效率和产出,但是在不能去野外的情况下,在去办公室成为习惯的过程中,每天都在办公室里,也成为了一种寄托。就像他在办公室里总是会对学生或者其他晚辈说的那样:“做地质的,不去野外怎么行?”反映在此时的肖序常身上就是,怎么能不去办公室呢?那里有他多年地质工作的成果和痕迹:摊开的地质图、地质图上的放大镜,办公桌上那一摞摞的书等等。

    每次见,都像是第一次见。一样的事情再说一遍,就好像是按下了重说键。

    每次的情绪起伏点也一样,比如说哥哥肖序刚对其好以及不好的影响、去甘肃白银厂初涉为国找矿虽然艰苦但苦中有乐的自豪感、中法合作中美合作期间带队去国际地学界都关注的西藏时的见闻、铬铁矿寻找的担忧,以及蛇绿岩与无机生油之间关联论证的焦虑等等。如果说人的生命是一条直线,这些明显就是那条直线上隆起的各个部分。

    正是它们一起组成、构建了属于肖序常特有的一生。因为年龄,已有严重衰退或者受到严重损伤的记忆力里,它们就像是海洋里的石头,硬硬的,一直都在。

    肖序常会觉得他的学术生涯似乎是一个圆,因为到最后他的兴趣点又回到了他学术刚启程时的起点,都与油气有关。他实习是在玉门油田,历时5个月,还写了学术生涯中的第一篇论文,现在他最挂心的是蛇绿岩与石油之间的关联,他认为自然界中“费托效应”是存在的。

    使肖序常思想转变的是,上世纪90年代初在美国新墨西哥州召开的“国际大陆科学钻探”大会。会议期间,肖序常获悉前苏联乌克兰顿湟茨盆地前寒武纪结晶基地(深3000~4000米)花岗质岩石、角闪岩以及外喀尔巴阡山等火山岩中发现了较大油气田;对此,他与前苏联与会地学家就前寒武纪微体古生物及深部“排气作用(The Outgassing Function of the Earth)”以及非沉积地层(火成岩)成藏等进行了讨论,深受启发。

    鉴于油气需求量日益增长,肖序常认为应该尽快有权威论证出来。

    肖序常有一个手写的笔记本,它每天都摊开在他的办公桌上。肖序常说他希望能快点把相关的文章写出来,科学就要走出曾经成果的禁锢,勇于开拓新的方向。“最重要的是,天上飞的,地下跑的,以及水上航行的,没有油气怎么行?一个国家的发展没有油气,主要靠进口,怎么行?”

    2003年,肖序常获何梁何利基金会科学与技术进步奖之地球科学奖,奖金20万元。肖序常曾设想将所获奖金拿出来成立专项基金,以资助青年学子做科研,种种原因,设想未能实现。此为肖序常至今认为是遗憾的事情。

    类似想法在肖序常这里并不突兀。

    改革开放初期,因为“三会”,即会英语、俄语、德语,肖序常有各种去国外讲学、交流的机会。那时去国外的硬件,比如说大衣、皮箱等,都是单位暂借给他,但国外的讲学报酬,回国后他就捐了。

    女儿肖芹回忆说:“也许是钱的数额太大了,因为可以买一辆小汽车了。”时间进入21世纪,肖芹希望父亲能帮她凑一笔钱买一辆汽车,“发了工资就还”,虽然数目并不大,但是肖序常拿不出来。

    女婿张洪涛被肖序常认为“非常优秀,比我优秀”。一定意义上如同岳父对他的欣赏一样,张洪涛也一样敬重自己的岳父,“他是一个大科学家,大才子”,但是“他不是一个称职的父亲”。

    两个女儿的学习、工作等,肖序常没有很好地参与,更不要说扶助。张洪涛说:“可能对他来说,家庭生活可有可无。他这一辈子,就是做科学、做业务。”

    就像是一面鲜明的旗帜,爱国、爱人民曾经引导着老一辈人进行各种精神追求。要热爱、要奉献、要忍让、要吃亏、要大度等,也由此成为老一辈人的人生哲学。只是这样的旗帜,在互联网时代,在市场经济、消费主义盛行的今天,似乎正在被淡忘,而这样的精神追求和人生哲学,甚至被认为不合时宜。

    也或者说,在当下这个时代,人们并不知道怎样可以像肖序常那辈人那样,“即使遭遇种种,依然执着与热爱,且无怨无悔。”

    也如高延林参照老师一生的事迹,于某个夜晚思考时,问自己的一句话:“我做到了吗?谁做到了?”

    《中国科学报》 (2017-12-04 第8版 印刻)

    肖序常:山高水远路多花

    侯增谦(右)在野外。

    侯增谦(后排右四)和团队成员、国际同行在野外考察。

    侯增谦在青藏高原。

    侯增谦带领团队一头扎进青藏高原,潜心研究20年,取得了重大突破,颠覆了国际流行的“碰撞难以成大矿”的传统认识,建立了青藏高原“大陆碰撞成矿理论”,回答了大陆碰撞如何成大矿的理论问题,“为青藏高原实现重大找矿突破提供了重要理论指导”。这项成果不仅获得了国家科技进步特等奖,而且在国际矿床学界产生了强烈反响。

    2017年11月28日,备受瞩目的两院院士增选结果揭晓,中国地质科学院地质研究所研究员侯增谦当选为中国科学院院士。

    侯增谦从事矿床学研究已有四十载,长期扎根于青藏高原,在大陆成矿理论、矿床成矿模型和勘查评价方法三方面取得系统性的创新成果,在国内外产生了重要影响。侯增谦的履历见证了他的成长历程:先后主持完成国际地学计划IGCP项目1项、国家973项目2项,“杰青”基金、重点基金、科技攻关等重要项目十余项,荣获国家科技进步奖特等奖1项、一等奖1项,部级一等奖4项,同时还获国土资源部首届杰出青年和领军人才、全国先进工作者、李四光地质科学奖等多项荣誉;主编国际英文期刊专辑4部,在Geology、EPSL、Economic Geology等国际地学主流刊物发表SCI论文167篇。此次当选中国科学院院士,既是同行专家对他科研成果的充分肯定,也是对他人生信条的高度认可。

    谨遵师训、严以修身,心系青年、兼容并包

    1978年夏天,17岁的侯增谦考入了河北地质学院。四年的时光,他从懵懂少年成长为优秀大学毕业生。随后,他带着对地球科学的热忱,考入了中国地质大学(北京),师从池际尚、莫宣学、邓晋福三位老师,继续攻读硕士和博士学位。三位导师对他的科研生涯影响至深,他们的科学精神和人生态度,成为指引侯增谦前行的灯塔。

    提起池际尚院士,侯增谦总是恭敬地称“池先生”:“池先生是那种又红又专的大科学家,她在美国拿的博士学位,新中国一成立就放弃国外的优越生活回国了。池先生人品高尚,业务精湛,造诣高深,对我影响极大”。而对于莫宣学院士和邓晋福教授,他有更多的机会随行左右,至今仍保持着与两位导师的紧密联系。“莫老师是一位襟怀坦荡、行事大器、和蔼可亲的学术大家,邓老师是一位思想深邃、知识渊博、治学严谨的著名教授,是他们教会了我如何做人、做事、做学问”。除了这三位恩师,还有一位老师对侯增谦的科研生涯有着极大的影响和帮助:“李廷栋先生虽不是我的导师,但对我影响很大。他是地科院的老院长,时刻心系地科院的发展和青年人才的成长”。侯增谦谈到,自己正是在李廷栋、陈毓川等老先生们的亲切关怀下成长起来的地科院一代新人。当他39岁第一次申请国家973项目的时候,正是李廷栋先生的不断鼓励和鼎力支持,才使他在强手云集的竞争中脱颖而出,从此以侯增谦为首的一批年轻人开始在青藏高原的广阔舞台上建功立业。

    先生们和蔼可亲、始终心系青年成才的高尚品德,对侯增谦的影响是深远的。自1999年招收第一位博士生以来,侯增谦招收的研究生已多达几十人。熟悉侯增谦的人知道,他对每位学生的成长都倾注了大量心血,和他一同出过野外的学生更是深有体会。白天带着学生一起野外踏勘,晚上回到营地后,他还会组织学生对当天的学习进行自由讨论,生怕学生忽略掉一些重要的地质现象,形成误解误判,耽误了成长。他尽管非常期待学生尽早成才,但并不鼓励学生为了写文章而做研究,他认为“一切研究工作都应该以解决问题为前提,你的研究如果不能创新,那就解决实际问题,不然就没有意义了”。

    作为地质研究所所长,侯增谦同样对所内年轻人倾注了大量心血和精力。生活上,看到刚留所年轻人收入低、租房困难,他跟所班子成员商量后,制定周转房政策,优先年轻人居住,解决了许多年轻人的现实困难,解除了他们的后顾之忧;工作上,他更是不断地给年轻人创造机会,鼓励年轻人积极进取、勇挑重担,同时要求他们脚踏实地、着眼长远;为了尽快提高所内年轻人的业务水平,他主持制定了地质所青年海外研修计划,为年轻人出国深造开辟“绿色通道”。支持青年才俊申请“杰青”基金和“优青”基金,侯增谦更是不遗余力。他多次组织试讲会,不厌其烦地帮助他们提炼科学问题、完善研究方案、提升成果水平。“年轻人是我们所的未来,只有年轻人真正成长起来了,我们所才有未来,我们行业才有未来”——这是侯增谦一直坚信并践行的理念。

    这一理念,也体现在侯增谦科研团队的建设中。作为地质所矿床学团队带头人,他秉承“学术自由、兼容并包”的团队建设思路,从不要求团队成员必须保持与他一致的学术观点,团队成员之间常因学术问题争得面红耳赤。因此,他的团队成员大都是直来直往的脾气。这种开放自由的学术氛围,成为团队不断前进的动力源泉。

    着眼大局、不计得失,志存高远、脚踏实地

    39岁成为国家973项目的首席科学家,对于一般人,这已是难以逾越的高度,但侯增谦并没有因此沾沾自喜、停滞不前,而是脚踏实地、低调前行。他相继主持了第二轮973项目、国家自然基金重点项目和重大国际合作项目,目前还在负责一个资金超亿元的国家重点研发计划深地资源项目,在学术探索的道路上没有一刻懈怠。这些项目的成功实施,不仅让他取得了大量的学术成果,同时也拥有了着眼大局的胸怀和眼界。

    973项目和重点研发计划项目,如同科技界的“大兵团作战”,参加人员和参加单位众多。作为首席科学家和项目负责人,不仅要有令人敬佩的学术水平,还需要有较强的组织协调能力,才能让项目高效有序地运转。良好的大局意识是做好组织协调的核心,有时要把个人和团队的利益放在大局之后。当年组织第一轮青藏高原973项目时,为了让这个极具科学意义的项目顺利启动,侯增谦与王二七研究员由竞争申请变成合作研究,最后共同承担了这一项目,从而建立了一支长期致力于青藏高原地球科学研究的科研大团队,走出来一批青藏高原地学研究的院士专家。又如他正在负责的国家重点研发计划深地资源项目,为了让更多单位参与进来,让更多的年轻人走向前台、承担重任,侯增谦放弃了做课题负责人的机会,仅在一个课题做普通参研人员。正是这种不计个人得失的大局意识,让他成功地组织了一个又一个大项目。涉及领域广,是大项目的另一个显著特征。如何把不同专业领域的成果有机集成起来,并不是一件容易的事。为此,侯增谦边组织项目实施边学习其他领域知识,不断更新知识结构,不断扩展知识储备,不断提升多学科交叉综合和集成创新能力。“如今,在做自己领域研究时,会自然而然地从其他领域寻找启发及证据,也算是组织大项目的意外收获吧”,侯增谦如是说。

    如何带领研究团队走上国际地学前沿,一直是侯增谦的不懈追求。与美国、加拿大及澳大利亚等矿业强国比,我国矿床学研究起步晚、基础弱,存在较大的差距,要实现从追赶到引领的跨越,谈何容易。这些年来,侯增谦带领团队,始终围绕国际前沿开拓进取,从最初的寂寂无名,如今已在国际地学界有了较大影响力。近五年,他和团队在Geology、EPSL、Economic Geology等国际权威地学期刊上连续发表了20多篇高水平文章,在国际矿床学界掀起了一股“中国旋风”。在国际经济地质学会(SEG)2017年度大会上,侯增谦团队三人获邀做专题召集人,一人受邀做主旨报告。这些成绩的取得,跟侯增谦拥有开放的国际视野是分不开的。他始终认为:“做研究不能关起门自己干,不能做井底之蛙,必须要与国际同行多合作交流,请进来,走出去,这样你的工作才有可能做到国际前沿”。他是这么说的,也是这么做的。由于工作繁忙,他本人无法长时间出国交流,就鼓励团队的年轻人多去国外见见世面。目前,他团队的大部分年轻人包括研究生都有长时间的出国研修经历,与美国、澳大利亚、加拿大等国家的诸多大学及研究所保持密切的合作关系。在走出去的同时,他还不忘把国际一流的矿床学家请进来,与团队成员一起做更密切的合作研究。国际著名的铅锌矿床学家David Leach教授,近年来每年都会来北京,与侯增谦团队开展3个月左右的合作研究。2011年,他联合David Leach、Jeremy Richards和Richard Goldfarb三位国际著名矿床学家申请的“东特提斯碰撞成矿作用”IGCP项目获得国际地科联资助,在国际上掀起了特提斯成矿作用的研究热潮。

    思维敏捷、学风严谨,立足创新、厚积薄发

    对于侯增谦为何能取得如今的科研成就,他的团队成员是这样评价的:“侯老师做科研有三个最让人佩服的地方,一是科研敏锐性强,二是学风严谨,三是立足国家需求注重原创性研究。”这也是与侯增谦有过合作研究的同行专家的共识。

    与侯增谦讨论过科学问题的人,都会对他敏锐的洞察力产生深刻印象。他总是一语切中问题要害,并能从大家的讨论中总结、提炼出真正的科学问题。有人说这是一种天赋,侯增谦自己却认为:多读国外参考文献,多到野外实地观察,多倾心思考思辨,就会拥有这种能力。听过侯增谦学术报告的人,还会产生另一个印象:内容大气。他的报告常常涉及变质岩、火成岩、构造、地球物理、矿床学等多个学科,而且能把多个学科看似纷乱无章的信息有条不紊地讲成一个让人“脑洞大开”的故事。一位地球物理学家在听过他的项目汇报后说:“我一直在想,地球物理获得的那些认识,到底是怎么通过地质现象反映出来的,听了你的报告,我获得了很大启发。”

    对于学风的严谨性,和侯增谦一起写过文章的同事和学生更有发言权。每一块样品、每一个数据,侯增谦都要求真实准确,以保证科研结果的真实性和准确性。对于论文也是如此,不要说文章的逻辑与论证,甚至图件中每一条线的粗细、长短都不能有丝毫的差错。正是这种严谨的学风,使侯增谦面对冗杂的事务,还能够沉下心去做研究,不浮不躁,有条不紊。

    洞察敏锐、学风严谨和求实创新的科学品质,铸就了侯增谦在成矿学上的不凡成就。早在上世纪80年代,侯增谦跟随莫宣学院士进入素有中国“百慕大三角”之称的西南三江地区,在研究义敦岛弧古代海底热液成矿作用取得重要进展的同时,他清醒地意识到,要真正揭开海底热水成矿之谜,必须遵照“将今论古”原则,开展“古今对比”研究。为此,他抓住在日本做博士后的机会,对日本黑矿进行了实地考察,对冲绳海槽现代海底黑烟囱和热水成矿进行了观察研究。2001年,侯增谦在国际矿床学权威杂志《Economic Geology》上发表了专题研究论文,2002年在地质出版社出版《古代与现代海底热水成矿作用》专著,大幅度提升了我国海底热水成矿领域的研究水平,在矿床界产生了重要影响。

    从日本回国后,侯增谦将研究目光从古今海底投向了青藏高原。这次研究方向的转移调整,缘于侯增谦对另一重大科学问题的洞察和着迷。大洋板块俯冲产生大规模成矿作用已是地质界的共识,而大陆碰撞能否产生大规模的成矿作用? 这不仅是一个悬而未决的重大理论问题,也是一个亟待解决的找矿战略问题。在前人研究基础上,经过广泛阅读和深入思考,侯增谦敏锐地将研究突破口锁定在青藏高原——全球最典型的碰撞造山带和研究碰撞成矿的天然实验室。随后,他带领团队一头扎进青藏高原,潜心研究20年,取得了重大突破,颠覆了国际流行的“碰撞难以成大矿”的传统认识,建立了青藏高原“大陆碰撞成矿理论”,回答了大陆碰撞如何成大矿的理论问题,被同行专家评价为“系统阐明了大陆碰撞带成矿系统的发育机制”,“为青藏高原实现重大找矿突破提供了重要理论指导”。这项成果不仅作为核心理论成果之一,获得了国家科技进步特等奖,而且在国际一流矿床学杂志发表,在矿床学界产生了强烈反响。国际著名矿床学家R. Kerrich院士在国际地科联官方杂志《Episodes》上撰文,高度评价这项成果是“喜马拉雅大陆碰撞成矿的开拓性的集成创新成果,具有广泛影响和深度创新”,“将造山成矿的传统观点提升到了一个全新的理论高度,必将推动成矿学的未来发展”。

    将自己的基础研究和国家需求结合起来,实现自己的人生价值,是池际尚院士那一代科学家的一个共同特点,侯增谦将其总结为“池际尚精神”。正是在这种精神感召下,侯增谦从学习岩石学步入地球科学大门,到多年潜心研究成矿理论和资源勘查,不变的是基础研究服务国家需求的理想和追求。他常常说:我们的科研成果要对找矿勘查工作起到指导作用,这是我们科研工作的意义所在。正是因为他对科研实用性的坚持,他的学术成果不但有成矿理论的重要突破,还实现了指导找矿的重大突破。早在1998年,侯增谦带领团队多次赴藏东玉龙和西藏冈底斯等地开展实地考察,敏锐地发现大陆碰撞造山带是斑岩铜矿形成的另一重要环境,随即对碰撞环境斑岩铜矿形成机制开展了系统研究,建立了碰撞型斑岩铜矿新模型,完善了斑岩铜矿成矿理论。理论研究与勘查评价相结合,侯增谦率先系统论证了青藏高原冈底斯带具有巨大的成矿潜力,于2001年在《中国地质》上撰文提出冈底斯带有望成为“西藏第二条斑岩铜矿带”,引起了国家相关部门的高度重视。中国地质调查局以此为主要理论依据,部署实施了大规模的矿产勘查;西藏地勘局据此调整战略方向,将勘查重点转向斑岩铜矿。随着理论深化,他又带领团队建立了勘查模型和评价方法,为冈底斯带大型—超大型铜矿的重大突破提供了有力支撑。2008年,他又率先提出青藏高原东北缘发育一条上千公里的巨型铅锌矿化带,并构建了褶皱逆冲系铅锌成矿新模型。针对青海多才玛找矿困局,他按照“褶皱逆冲系成矿”新思路,带领团队开展矿区构造—岩相填图和物探测量,提出“逆冲推覆构造控矿+音频大地电磁测深定位”找矿方法和具体钻探建议,指导青海矿勘五院发现了厚大富矿体,控制铅锌资源量达到620万吨,一跃成为超大型矿床。

    情系高原、心怀国土,踌躇满志、整装待发

    自第一次踏入西藏,侯增谦已经扎根青藏高原研究20余年了。在西藏出野外的艰苦,只有去过西藏的人才能真正体会。每次去西藏,除了要适应高海拔带来的不适,还要留下力气爬山。为了适应高原工作环境,一般人到西藏出野外,都会先在海拔相对低一些的拉萨住两三天调整一下,而这两三天对侯增谦来说太过奢侈,他经常是中午到3700米的拉萨,下午就到了5000多米的野外。偶尔在拉萨停留一晚上,也是第二天就迅速开展工作。“我没有那个时间”,侯增谦说。他从2000年开始担任矿产资源所主持工作的副所长,2005年又担任地质研究所所长,每一天的时间都要用在刀刃上。遇上高原反应,他都默默忍受着,争分夺秒地开展工作,几年下来,对身体损伤较大,特别是记忆力下滑得厉害。

    在青藏高原最可怕的不是高原反应,而是感冒,严重的感冒甚至会要人命。有一次在沱沱河出野外时,侯增谦患上了感冒,幸好经常在野外工作的地质队员们非常有经验,给了他好几种感冒药,满满的一大把,一次性吃下去,也亏得他身体底子好,头天猛药一下,第二天感冒症状就好多了,同事们劝他休息,他说时间紧,不能耽搁,坚持跑完野外工作。尽管如此,侯增谦对青藏高原的眷恋并没有丝毫减弱,而是愈加强烈。如今,他即使再忙,也要每年去青藏高原出次野外。高原是他的福地,是他学术成长的地方,他对高原的感情已经融进了血液。

    侯增谦担任地质研究所所长也有十余年了。从地质所走出的中科院院士就有17位之多。管理好这样的研究所,本身就是个挑战。他常说:“地质所是一个有着辉煌历史的大所,作为地质所所长,既要深谋远虑,也要身先士卒,还要责任担当,必须常怀谦卑之心,公平公正办事,脚踏实地工作。”十年来,地质所创新能力不断增强,创新成果不断涌现,大批人才脱颖而出,国际影响力不断攀升。除了一批耀眼的科技创新成果外,这十年还出了3位院士、2位杰青和一批国家级人才工程入选者。更令人高兴的是,地质所已经凝聚和储备了一批非常优秀的青年才俊,为未来发展夯实了基础。

    提及如何平衡所务及科研工作时,侯增谦不无感慨地说:“做了所长后,我其实就变成了一个业余科学家,绝大部分时间都用在所务管理上了,只有晚上、周末和节假日才是我的科研时间,只是这些年对家人亏欠太多,放假的时候也没能好好陪他们。”侯增谦对能用来做研究的时间分秒必争,甚至有次住院期间都在阅读文献,他的夫人对前去探望的同事说:“刚到医院他就拿出这么一沓文献,一点儿都没有病人该有的样子,倒好像专门过来读书的。”

    谈及向地球深部进军,侯增谦踌躇满志。他说,作为地质科技工作者,自己有义不容辞的责任。同时,对我国矿床学发展,他也特别关注,并不断强调:“与西方矿业大国相比,我们尽管在某些研究领域处于领先,但整体上还有较大差距,未来我们的矿床学研究一定不能仅满足于在国际主流期刊上多发表几篇文章,我们一定要做大文章,发挥集群效应,把更多原创性成果展现给世界,在国际矿床领域发出我们自己的声音。”

    世界屋脊的眷恋