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    “矿产品市场——大宗矿产”分论坛现场

    在享受了10年的贸易盛宴之后,矿产品供应商如今已经是蔫头耷脑了。

    受世界经济缓慢增长的影响,全球矿业发展势头放缓,矿产品价格、贸易等指标出现了震荡收缩,矿产品贸易高利润时代宣告终结,但矿业持续增长的总态势难以改变。

    中国已经成为世界上最大矿产品生产国、消费国和贸易国。研究表明,近10年来出口和投资的快速扩张,刺激了矿业类大宗商品的巨大需求,其他矿产品需求占全球市场的份额也快速上升。

    由于中国的经济增长模式仍然依赖投资,中国对矿产品的需求仍将十分强劲。记者从2016中国国际矿业大会上获取的信息显示,过去5年,中国矿产对外贸易持续发展,矿产品进出口贸易总额近5万亿美元,增长81%。

    从矿产品使用强度的历史经验与国际比较看,发达国家曾处在矿产品消费高峰平台期很长时间。新形势下,我国经济发展进入新常态,对主要矿产品仍有强大而稳定的需求。有专家表示,中国主要矿产品消费整体上仍将至少有15年的高峰平台期。

    上述观点在某种程度上的确可暖一暖心窝。不过,中国需求减弱影响矿产品价格暴跌也是不争的事实,尽管最低点已经过去,部分产品正从供大于求向供需平衡转变,但由于实体经济没有好的回暖迹象,未来3年内矿产品价格难有大幅攀升的可能。

    矿产品需求增速放缓

    矿产品消费与一国的经济发展阶段密切相关。

    “全球矿产品消费2011年达到顶点,2012年开始往下掉,到2016年初进入低谷,中国需求对全球矿产品的变化影响非常大。”中国地质科学院矿产资源研究所“一带一路”中心副主任陈其慎在2016中国国际矿业大会上表示。

    2013年全球经济增速下降,矿产品价格波动以及矿业的快速增长造成成本上升,全球矿业进入发展“寒冬期”。

    全球矿业经过10年黄金周期的快速增长,把整个矿产品价格和需求推到了顶峰。在这个过程中,中国需求对全球矿产品消费发挥了拉动功能。陈其慎称,中国推动城镇化建设,带动对原材料的大量需求,也带动了国际矿业走向高峰。

    中国经济现在面临5年~10年转型期或去产能期,很难再现过去10年对矿产品的强劲需求。在此情况下,中国经济对未来矿产品市场拉动不会像上一个周期那么强劲,矿产品市场发展和繁荣将依赖于中国以外的其他国家。

    不过,现阶段还没有办法找到哪个国家取代中国对矿产品市场的拉动。在这种情况下,全球矿业的复苏将是一个漫长的过程,尽管全球矿业最低点已经过去,但是“寒冬”可能要维持比较长时间。

    今年以来,我国煤炭、铁矿石、油气、有色、非金属等矿产资源行业在政策去产能、市场去产能、企业联合冻结产能等因素推动下,大力推进供给侧改革,已显示出积极成效。

    煤炭市场供需失衡局面有所改善,市场环境发生了积极变化,全国煤炭产量降幅超过消费降幅,且价格回升,但是行业资金紧张、经营困难等问题依然突出。

    铁矿石价格脱离了2013年以来单边下跌行情,出现了触底反弹、合理回归、理性上涨局面。但是,全球供大于求的格局没有明显变化,国内矿山生存发展面临更大的困难。

    有色金属工业总体保持稳定运行势头,但是矿山产量持续回落,矿山固定资产投资持续下滑,且不同金属品种之间分化运行特征突出。

    非金属矿产在去产能、调结构的推进下,主要矿产品产量、销量、价格等指标基本保持稳定或有所回升态势,行业运行质量趋于改善,但是部分矿种,例如萤石、石墨等,产能过剩迹象依然比较突出。

    全球油气供需格局多极化日益明显,供需差距减小,并且在结构上出现了“弃油求气”的征兆。

    从总体上看,中国矿产资源市场供需基本面有了一定程度的调整。陈其慎表示,中国工业化进程已基本结束,进入后工业时代,矿产品需求收窄是必然的事。

    中国经济发展速度跟世界上所有发达国家发展历程都一样,都会放缓,虽然经济还会不断增长,但是增长速度会放慢,全球经济周期性变化是不可逆转的大趋势,矿产资源消费也不例外。

    以钢、铜、铅、锌消费为例,1950年以来,全球消费趋势明显可划分为三个周期:第一个周期(1950年~1974年),消费量快速增长,年均增长率分别为钢5.8%、铜4.8%、铅4.9%和锌4.5%;第二个周期(1974年~1994年),消费滞胀期,年均增长率仅分别为钢0.19%、铜1.8%、铅0.2%和锌0.9%;第三个周期(1994年~2014年),消费增长又一次加速,年均增长率分别为钢3.9%、铜3.4%、铅3.5%和锌3.4%。

    从1995年到2012年,铁矿石、铝、煤炭、石油等资源性产品,都是中国因素在拉动。此间,中国在承接全球化产业转移中实现了经济高速增长,中国人口占世界的1/5,强大的发展动能决定了其对矿产品的旺盛需求,所以中国拉动世界消费是必然的。

    美国、加拿大、日本、韩国等都经历了同样的过程。美国1935年开始的产业递进,从纺织到建筑,到黑色金属,再到有色金属,都经历了对矿产品需求的递增。日本也是这样,由产业演进转化为资源演进,在完成工业化后,铜、镍需求量持续增长,而钢铁需求却逐渐下降,原因在于钢铁用于城市化建筑的使命基本完成,而铜、镍之所以在继续增长,主要是用于将来高速发展的行业。

    “每类资源对应一个产业,这个产业高速发展的时候,就会对这种资源产生大量需求。”陈其慎表示,中国经济增速放缓,对全球矿产品市场的影响是显而易见的。

    不过,在本届中国国际矿业大会上,来自世界各国的矿业届代表依然对中国这个全球最大的矿产品消费市场充满期待。一位来自非洲的矿业届代表表示,“中国正在进行改革,正从以基础设施建设为主的增长模式转换成消费驱动增长模式,虽然前面可能会遇到波折,但这艘超级油轮不会停止探索的行程。”

    矿产品难回价格高点

    来自中国国土资源经济研究院的研究报告显示,2016年上半年,世界经济增长低于预期,传统矿产需求触及阶段性“天花板”,支撑大宗矿产品价格和矿业金融市场向好的基本面虚弱,矿业复苏动力衰竭。

    首先,受美国收紧货币政策、新兴经济体债务负担加重等因素影响,主要机构普遍都在下调今年世界经济增长的预期;其中,世界银行把今年初对全球经济增长的预期从2.9%下调到2.4%,IMF把今年初对全球经济增长的预期从3.4%下调到3.2%。

    其次,美国、欧洲等发达国家单位GDP资源使用强度已经进入低值平台区间,煤炭、粗钢、铜等传统矿产消费与经济发展处于脱钩状态,需求总规模呈现相对稳定状态。中国是本轮矿业“黄金十年”的主要贡献者,传统矿产单位GDP资源使用强度已经或即将进入峰值平台区间,对资源需求拉动的贡献基本到位。

    此外,其他新兴经济体和发展中国家,例如巴西、印度、南非等,正面临艰巨的结构性调整和债务负担加重等因素影响,其经济下行压力继续加大,直接约束传统矿产消费规模扩张。从现在世界和主要国家经济发展状况看,全球煤炭、粗钢、铜等传统矿产需求总规模分别触及38亿~39亿吨油当量、16亿~17亿吨、2200万~2300万吨的“天花板”水平。

    今年上半年,尽管全球大宗矿产品价格和矿业金融市场有所好转,但是支撑大宗矿产品价格持续回暖的基本面仍很虚弱。

    2016年上半年,全球大宗商品市场出现了近几年难见的普涨行情。黄金价格从2016年1月份最低的1062美元/盎司一度上涨至5月初接近1300美元/盎司,涨幅近23%;铁矿石价格从2016年1月份最低的39美元/吨,最高涨到了4月下旬的68美元/吨,涨幅超过70%,但仍处于历史相对较低水平;铜矿价格从2016年1月份最低的4300美元/吨的水平,最高上涨至3月下旬5000美元/吨左右的价格,涨幅约为16%。

    从矿产品市场的基本面来看,目前令人失望的宏观经济数据,并没有根本性改变需求不足的现实,供过于求的局面并未改变。

    分析称,今年上半年大宗原材料商品价格反弹的动力主要来自周期性补库存需求、美元指数高位回落带动资产再配置、前期商品价格暴跌而有内在反弹修复要求等方面的因素驱动。从长期看,经济结构调整将使得矿产品需求增速不可能像过去那么强劲,去产能和供给侧改革也将使得大宗矿产品价格继续承压。

    受经营业绩影响,今年一季度五大国际石油公司上游投资平均下降25.9%,力拓2016年削减投资至50亿美元。伴随投资缩水,主要矿业公司不断宣布减产计划,例如必和必拓宣布削减2016财年铁矿石产量1000万吨,使得本财年预期产量降为2.6亿吨;淡水河谷将2016年铁矿石产量预期削减约10%,至3.4亿~3.5亿吨。智利作为全球最大的矿山铜生产国,1月~5月铜产量约230万吨,同比减少5.3%。

    研究表明,大宗矿产品需求在经历多年高速增长后已经开始集体下滑。实际上,在上世纪70年代,大宗矿产品就已经经历过这样的周期性需求下降。1973年的石油危机打击了全球经济,当时美国和欧洲等发达国家的矿产品需求出现扎堆式集体下滑;特别是美国,危机后的10年,其一次能源、钢铁、铜、铝、铅、锌等大宗矿产消费均呈现停滞增长状态。

    当前,中国基础设施高速建设时代已经基本结束,经济“三驾马车”对资源需求的拉动作用正在减弱,并导致2015年中国大宗矿产消费出现史无前例的集体下滑。其中,2015年中国一次能源消费量约28.7亿吨油当量,比2014年下降了3.4%;钢铁消费量于2013年到达顶峰,2014年和2015年合计下降幅度接近韩国2014年粗钢消费总量(5783万吨),降幅之大远超预期;2015年,精炼铜、精炼铅、精炼锌消费量分别约为1080万吨、380万吨、630万吨,比2014年分别下降4.3%、9.0%、1.2%。

    陈其慎表示,中国的城市化率已经接近60%,对大宗产品需求增长进入尾声,从2013年开始,中国矿产品需求从过去10年快速上升将转到未来平移,再转到下滑。当然,中国不同的产业发展形势,将决定相应的矿产资源需求形势,但价格不可能达到原来高位猛涨的程度。可以预测,未来中国矿业产值将往下走,届时矿业将开始进入夕阳产业。

    不过,从全球形势来看,发展中国家,比如印度和东盟大宗矿产品的需求正在上升,但短期内很难抵消中国的趋势。因此,全球矿产品消费量不可能下降,只有价格下降,没有绝对量的下降。据分析,中国铜、铝消费量基本达到了顶点,而印度和东盟钢、铜、铝的需求在2020年以前不会大规模、大幅度上升,钢需求量也仅在1亿吨的水平,而中国钢消费量达到8亿吨,所以,印度和东盟对矿产品需求根本起不到拉动作用。

    陈其慎认为,矿产品消费总量没有往下跌的过程,只会往上走,只是不同矿产价格波动非常大,从近期全球的需求来看,矿产品供应量基本上持平,但是价格下来了,这就说明一个问题,矿产品价格主要受供需的形势转变影响,而不是由绝对量的多少来决定。

    “本轮全球经济危机可能还将持续3年~5年,中国经济转型不可能3年~5年完成,即使矿业复苏,矿产品价格也难以回到上一个周期高点。”陈其慎表示,因为世界上没有第二个经济体会在这么短的时间内有像中国这样的发展力度和发展速度。

    需求减弱,矿产品市场回暖尚需时日

    “海马”号深海遥控水下机器人是“863”计划海洋技术领域“4500米级深海作业系统”重点项目的研制成果,也是我国“十二五”深海技术装备重大科研成果,实现了我国在大深度无人遥控潜水器自主研发领域零的突破。自2015年正式投入海洋地质调查应用以来,已连续多年顺利完成多项任务,取得了在南海北部陆坡首次发现“海马冷泉”、成功打捞大型设备等具有里程碑意义的重大成果,填补了多个调查领域的空白。

    正如“海马”这个名字一样,它既像一匹踏实勤劳的骏马,驰骋于大洋深处;又像中国海洋调查事业中一匹“黑马”,带领着科研人员屡建“大功”,是科研成果迅速转化的优秀典范。

    “海马”号一举成功

    自然资源部中国地质调查局广州海洋局技术方法所ROV技术室副主任陈宗恒向记者介绍说,自20世纪50年代美国人把摄像机密封起来送到海底开始,世界上在无人遥控潜水器领域的研发使用已有了半个多世纪的历程,而我国才刚刚起步。为了打破这一海洋探查和资源开发关键技术装备被少数发达国家垄断的局面,国家863计划海洋技术领域于2008年启动了“4500米级深海作业系统”重点项目,主要任务就是研发实用化的作业型4500米无人遥控潜水器。

    这一项目由广州海洋局牵头,联合上海交通大学、浙江大学、海洋化工研究院、同济大学和哈尔滨工程大学等单位,历经6年,最终突破了深海无人遥控潜水器核心技术。2014年,“海马”号三次下潜到南海中央海盆最深处4502米的海底,圆满完成了预定的海试作业任务,并通过了114项考核指标的现场考核和海试验收。

    陈宗恒回忆起这个过程直叹不容易。当时,国内大深度作业型ROV的研发尚属空白,基本无经验可循,项目组的中青年技术力量缺乏深潜器相关研究基础,只能从零开始。ROV系统要在4500米的深海工作,每个零部件都要适应高压力和腐蚀性的工作环境,任何一个环节的缺陷都可能成为致命弱点。而在材料和工艺方面,国内的技术水平存在先天不足的缺陷,每一根电缆、每一颗螺丝都有可能影响到整个系统的运行,成千上万根电缆和螺丝都要一一挑选和测试,系统设计更不用说,一个拳头大小的耐压密封灯罩都要经过十多轮的设计和改进才能最终满足使用要求,难度可见一斑。

    6年间,团队成员翻译和查阅文献超过1000篇,进行了大大小小上千次试验。作为广州海洋局主要参与“海马”号研发的工作者,陈宗恒驻扎上海交通大学项目组累计时间长达3年。最终,这套系统的国产化率超过了90%,突破了4500米作业级无人遥控潜水器控制系统、重型升沉补偿器、4500米级浮力材料、4500米级升降装置和系列化作业工具等核心技术,不仅打破了国外的垄断,还达到了国际同类产品的先进水平。

    陈宗恒谈到,“海马”号具有国际上所有无人遥控潜水器的常规功能,能够应用于海洋工程、救助、打捞、考古和海洋观测、科学考察作业等众多领域。通俗来说,如果我国海域发生了类似2010年墨西哥湾海上钻井平台爆炸导致的严重海上漏油事故,“海马”号能够像当时起到关键作用的无人遥控潜水器那样潜入水下执行艰巨复杂的长时间排险作业任务,制止原油泄漏。如果要打捞某个沉到海底的飞行器,“海马”号有能力执行如1999年7月在大西洋海底打捞自由钟7号同样的任务。最值得一提的是,“海马”号能够进行清晰的海底拍摄,并通过电缆光纤实时回传高清图像。“就像在大洋深处长了一双眼睛一样,可以根据看到的内容进行高效率的作业。”

    “海马”号在“海马冷泉”进行取样(上图为贻贝,下图为碳酸盐结壳)

    强化深海作战力

    “从立项到设计,从模型到设备,六年努力,‘海马’号一举成功,达到世界同类深海遥控潜水器的技术水平。这是我们自己研制的,驰骋在我国大洋深处的骏马。”陈宗恒动情地说。

    陈宗恒介绍,深潜器是挺进深蓝最重要的技术装备手段,深海遥控潜水器是世界上数量最多、技术最成熟、应用最广泛、类型最复杂、最经济实用、功能最强大的一类潜水器。与载人潜水器相比,深海遥控潜水器具有无可替代的优势:一是适应性强、功能强大,几乎可以应用于所有海洋开发活动,受海况和海底环境影响小,推进系统和机械手功率大,覆盖海底作业链各个环节,在海洋地质调查中应用前景广阔,可大幅提升调查能力;二是作业灵活、经济高效,可根据不同的海底作业任务进行功能扩展配置,收放便捷,不需要专门支持母船,占用甲板空间和作业人力等资源少,建造、运行和维护成本低;三是无载人风险,可在母船实时遥控操作,不需水面工作艇支持;四是能够长时间驻留海底,母船通过脐带缆提供电能,可无限时地执行高强度、复杂的海底定点作业任务。

    “海马”号的优势显而易见。但是,目前美、日、俄、法等国家已经拥有从先进的水面支持母船到可下潜3000至11000米的潜水器系列装备。“海马”号是不是已经落后?陈宗恒解释,海底4500米的深度可以覆盖我国98%的海域,以及绝大部分国际海域多种资源富集区。研制这一深度级别的深海作业系统,能够满足目前我国深海探查和作业的需求。

    2015年3月,“海马”号随母船“海洋六号”开赴南海,对海底“冷泉”活动和与天然气水合物赋存相关的微地貌特征展开勘查。陈宗恒介绍,“海马”号第一次下潜就取得了重大发现,在南海北部陆坡西部海底首次发现了与天然气水合物相关的双壳类生物群、甲烷生物化学礁、碳酸盐结壳、菌席和气体渗漏等活动性“冷泉”标志,获取了高清视频和实物样品,同时记录了海底温度异常和超高甲烷含量异常。“海马冷泉”是在我国管辖海域内由我国自主研发的深海高科技探查装备第一个发现的海底活动性“冷泉”,这充分证明了“海马”号强大的作业能力,该“冷泉”也因此被命名为“海马冷泉”。

    2018年4月底,广州海洋局“海洋六号”科考船与中国科学院深海科学与工程研究所“探索一号”科考船分别搭载“海马”号和“深海勇士”号,对南海珠江口盆地西部海域“海马冷泉”区进行联合科学考察。期间,“海马”号开展对海底“冷泉”的综合探查及取样作业;“深海勇士”号查明海底“冷泉”的分布范围、区域性特征、地形特征,并进行取样等作业。这次联合科考取得了“一加一大于二”的超预期多方面科学技术成果,为国产深海技术装备的业务化运作起到了先行示范作用。

    这几年来,“海马”号马不停蹄拓展功能,强化深海作战力,“‘海马’号一次下潜可以完成结壳取样、海底钻探、生物取样、海底摄像、测流、声学测厚等多种作业,功能非常强大,海马’号的作业工具已经武装到了牙齿。”陈宗恒说。

    “大海捞针”不再是难题

    “海马”号不仅应用于南海的调查作业,更远赴太平洋,在太平洋海山区开展富钴结壳资源调查活动。

    大洋调查与南海调查作业最大的区别是远离国门,出现故障只能自力更生解决。2015年6月11日,“海马”号第一次大洋试潜,前右垂直螺旋桨就出现了液压油渗漏的故障。作业人员顶着烈日仔细检查每一处可能的故障点,只用了不到两个小时就排除了漏油故障。然而在接下来的潜水中,“海马”号又出现了漏水的警报。检查和维修再次上演。此番征程,“海马”号利用携带的作业工具完成了对海底多金属结核样品和生物样品的抓取,获取了大量的高清晰海底视频资料。这是我国首次成功将自主研制的4500米级无人遥控潜水器应用于富钴结壳合同区调查,填补了我国在海山区资源和环境调查手段方面的一项空白。

    在随后的大洋调查中,“海马”号配备了结壳钻机、强力爪、温盐传感器、富钴结壳实时在线测厚系统等调查设备,成功实现了近海底高清视频拍摄、声学在线实时测厚、定点精确岩芯取样等多项海底任务,并成功实现了中国ROV第一钻,开展了国内首创的富钴结壳声学测厚工作,创造了我国深海作业的多项新纪录。

    此外,“海马”号“大海捞针”的本领同样令人刮目相看。科考人员将生物诱捕器和海流探测设备搭载至海底,进行精确布放,待海底作业任务完成后,根据布放的定位点,成功搜寻,再操纵ROV机械手通过自制的带缆挂钩轻松勾住布放设备,整个动作一气呵成。借助高精度水下定位系统和图像声呐搜索系统,以往令人望而却步的“大海捞针”不再是难题。

    “海马”号经过多年的大洋矿产资源调查,以及不断的技术升级,逐步形成了基于ROV作业平台,集高清光学视像、高频声学厚度探测、强力爪和钻机等多种取样工具为一体,适用于富钴结壳精细探测的技术方法体系,大大提高了富钴结壳探测效率和精度,展现了ROV在大洋科考中强大的工程应用能力。

     

    驰骋在大洋深处的骏马

    2017年1月20日,夏潭1井试验性抽水时,一位行动不便的老大爷执意让晚辈抬着到了井场,如品酒般细细地品尝着甘甜的井水,久久不愿离去,连声赞叹:“水好,好水!”当地从此实现了几代人梦寐以求喝上安全放心水的愿望。

    这是武汉地质调查中心按照中国地质调查局精准扶贫工作总体部署,在江西省赣州市赣县区五云镇夏潭村精心组织实施的“夏潭饮水示范工程”。

    承担这个光荣使命的是夏潭饮水示范工程建设团队,这是武汉地质调查中心为该工程量身定制的水工环专业团队,战斗力强,团队主要成员有中国地质调查局优秀人才陈立德教授、邵长生硕士、杨艳林博士、路韬硕士和张傲博士。他们虽然平均年龄只有35岁,却是一个专业性极强的高学历团队,曾先后承担过“长江中游城市群地质环境调查与区划”、“长江中游城市群地质环境综合调查”、“长江中游城市群咸宁-岳阳和南昌-怀化段高铁沿线1∶5万环境地质调查”等地质调查项目,发表专业论文32篇,出版专著(含合著)7部,获国土资源科学技术二等奖4项,获中国地质调查成果一等奖1项……

    这一次夏潭饮水示范工程,虽然困难重重,但该团队依然是使命必达。

    聚焦“三步走”战略

    夏潭村位于赣南老区,是国家级贫困村,人口1326人,人均耕地0.75亩,人多地少,而且村内无工业企业,无矿产资源,农作物种植结构单一,产业基础薄弱。原来,夏潭村村民生活用水主要是使用简易水管从溪流或陈年老井中直接取水,细菌、农药残留、牲畜养殖直排等因素导致水质无法保障,简易取水管在雨季也容易被冲断或堵塞了。因此,长久以来“用水难”一直是萦绕在村民心头的一大痛点,“特别想喝上干净的自来水”成为最为迫切的需求。夏潭村离赣州市很近,但还是因为缺水,限制了当地土地有效开发利用,特别是经济作物种植和乡村旅游发展。缺水,特别是缺乏卫生干净的安全饮用水,成为夏潭村整体脱贫和提高村民生活质量的瓶颈。

    夏潭1井出水,村民争相品尝甘甜的井水

    “江西省赣县、于都县1∶5万水文地质调查”是武汉地质调查中心承担的“长江中游城市群咸宁-岳阳和南昌-怀化段高铁沿线1∶5万环境地质调查”二级项目下的一个子项目,夏潭村位于该子项目工作区内。按照中国地质调查局《支撑服务赣州六县精准脱贫攻坚地质调查实施方案(2016~2020年)》整体部署,实施精准地质扶贫解决夏潭村安全饮水问题成为该二级项目2016~2017年重点工作任务。

    武汉地质调查中心对此高度重视,专门成立了赣南地质扶贫工作领导小组,抽调精干技术人员,组建工作专班,高效落实资金和工程设备保障,以解决夏潭村安全饮水为突破口,全力实施“夏潭饮水示范工程”建设,这也是团队的任务目标。

    针对基础工作,团队实施了“三步走”战略。

    一是在前人工作基础上,开展重点地区1∶5万地质环境综合调查,对长江中游城市群资源环境条件和重大地质问题进行系统梳理和综合研究,编制完成了《支撑长江中游城市群发展地质调查报告》、《长江中游城市群资源与地质环境图集》,参与编制了《长江经济带国土资源与重大地质问题图集》、《支撑服务长江经济带发展地质调查报告》,为长江经济带规划建设提供了有力支撑,相关成果已得到各级政府高度重视。

    二是系统总结了长江中游城市群岩溶塌陷重点区分布状况与发育特征,研究了区内岩溶塌陷的影响因素和成灾机理,梳理了区内岩溶塌陷的首要因素、岩溶塌陷的其他表现形式,及岩溶塌陷的诱发因素等。

    三是开展了长江中游河湖演化及其地质环境效应研究,系统梳理了江汉-洞庭盆地已有研究成果,开展了大量的野外地质调查和测试数据分析,扬弃了以阶地分析和冰川论为基础建立的各自独立的江汉盆地和洞庭盆地第四系地层系统。基于冲积扇研究并识别出宜昌砾石层、白沙井砾石层与上覆网纹红土之间的不整合关系,开展了江汉-洞庭盆地周缘更新统划分与对比,进而建立了江汉-洞庭盆地统一的第四系地层格架。基于江汉-洞庭盆地第四系研究,进一步提出网纹红土层与下伏砾石层所代表的沉积环境的重大变化是长江三峡续接贯通的环境效应,并据此提出了长江三峡续接贯通的时限相当于网纹红土层或网纹泥砾层底界年龄,大体相当于早-中更新世之交。相关成果成为长江流域地球科学系统研究成果的重要组成部分。

    找水打井见真功

    当所有的基础工作准备就绪,2016年10月,团队由二级项目负责人陈立德教授领衔,开启了夏潭找水打井之路。然而,这条路走得异常艰难。

    夏潭村及周边广泛分布寒武系下统牛角河组变余凝灰质细砂岩,是典型的基岩裂隙水弱含水地层分布区,一般的探采结合井单井出水量每天仅30吨左右,只能满足不超过400人的用水需求。而夏潭村现有村民1300余人,结合夏潭村旅游发展规划,则需要解决不低于2000人的安全饮水问题,这意味着需要至少找到一口单井出水量为每天200~300吨的探采结合井。上世纪80年代开展的赣州地区1∶20万水文地质调查资料表明,在夏潭村一带没有发现有供水意义的构造变形迹象。因此,要完成找水打井的任务,困难是显而易见的。

    压力就是动力。团队技术人员立即行动,通过研究分析现有资料、实地踏勘,确定了实施地面调查和物探调查解译相结合的工作思路,地面调查和物探相继展开。赣南植被发育,杂草、密灌丛生,技术人员披荆斩棘,跑遍了夏潭村及周边的每一条山间小路、每一条溪沟,详细观察了乡村公路边和村民房屋后面的每一处切坡。

    功夫不负有心人,在陈立德的带领下,团队终于在村西北1千米处发现了基岩破碎现象,经延伸追查和推测,又在村边不起眼的一处小竹林里发现了约1平方米大小的断层破碎带露头,这时确定了以寻找构造裂隙水作为夏潭村饮水示范工程的找水方向,根据地面调查情况圈定了2处水源勘查靶区,提出了物探部署建议。随后开展的地面物探勘查进一步查明、验证了夏潭村北西向基岩破碎带的走向、产状和破碎深度,结合物探解译,分别在夏潭村东、西两侧初步推荐了多个地下水源钻探井位。团队完成这一系列工作仅仅只用了不到20天的时间!

    接下来的工作是对地面调查和物探调查圈定的井位实施钻探,然而这时团队却有意放慢了工作节奏,因为他们有了更多的考量,如何做到实施数量较少钻探工作量又达到找水目标,从而最大限度地发挥资金的效益;工程不仅仅是打井和找到优质的地下水,如何统筹考虑高位水池、配套管网建设和后期运行维护的成本,要费用低,好管理,让夏潭村百姓用得起、愿意用,归根到底让百姓高度满意,在他们看来这才是衡量饮水示范工程成功与否的标尺!

    数天时间里,团队技术人员们拿着地质图、物探解译报告和遥感影像资料,反复攀爬在村子周围的山头上,在夏潭村北面最高的山顶上,有时一呆就是4个小时,渐渐理出了头绪:长村水库位于夏潭中心村下游约500米,夏季洪水期水位上涨,水库水位线距中心村就几十米远,长年的水产养殖和牲畜养殖直排已造成水质富营养化,水质差。如果在村子东面打井,长期抽排地下水可能沟通井水与库水之间的水力联系,井水水质可能会受到长村水库的影响;物探调查推荐的村西井位,距离村子南面、西面的山头近,但村子南面的山头高度低,不能保证自然供水压力,村子西面的山头山体单薄、强风化层厚度大余20米,也不宜建高位水池;村北的山头是最佳的位置,夏潭中心村就在山脚下,相对高差50米,山体厚实,是高位水池建设的最佳选择。但是,初步的地面调查和物探解译成果推荐的井位距村北山头平面500多米,相对高差80米,铺设上水管网要越过村西的水沟和县级公路,工程建设、运营管理和维护成本高、难度大,如果要二次抽水,势必进一步推高百姓用水成本。由此看来,单纯从水量丰富、打井找水成功率高这个角度推荐的井位并非最佳选择。

    如何化解这个矛盾成为团队要攻关的难点。为此,他们奔波于武汉、南昌和赣州之间,与物探工作组技术人员一起反复研究物探资料,虚心求教熟悉赣州地区地质情况的水文地质专家。根据物探资料中存在北西向异常的显示,在听取了专家的意见和建议后,技术人员立即再赴野外开展了补充调查,通过反复观察和研究野外地质现象,最终查明在夏潭村西沿溪沟一线存在一条北西向次级断层。如果在该断层上盘沿北西方向部署探采结合井,井位则位于村北山坡的下部,距离拟建高位水池平面距离不足200米,而且地形简单,如果找水打井成功,夏潭饮水示范工程建设、运营、管理的综合成本则会大幅降低40%以上,团队分析认为,虽然有一定的技术风险却无疑是最理想的选择。

    团队技术人员凭借扎实的基础地质功底、长期的野外地质调查工作实践和科学严谨的态度,反复交流研讨、统一思想后,果断放弃原有推荐井位,毅然决定选择技术风险较大但建设运营综合成本低、水质有保障的夏潭1井和夏潭2井井位。同时,为降低高位水池建设成本、延长高位水池使用寿命,通过对拟建高位水池山顶一带的工程地质条件分析研究,将高位水池建设方案优化为下沉式水池结构,并在水池顶部配套绿化植被,这一优化调整将更有利于保障水质和口感。

    说干就干。经过钻探取芯、试抽、扩孔、洗井、再试抽、成井、水质检测等,2017年1月20日夏潭1井完钻终孔并成功见水,当水汩汩而涌时,全村兴奋了,奔走相告,纷纷涌向井口品尝这甘甜的井水,就出现了文章开头的一幕。在这之后不到两个月的时间里,再传喜报,3月12日夏潭2井也完钻终孔并成功见水。夏潭1井井深124.8米,单井水量大于200吨/天;夏潭2井井深127.4米,单井水量为220吨/天。两口井水量均满足了工程设计要求,水质也都达到生活饮用水标准,保证了夏潭村全体村民生活用水、特色农业种植用水和远期乡村旅游发展用水需求,彻底改变了当地用水状况。

    打造饮水工程示范

    2017年1月21日,国土资源部党组成员、副部长凌月明视察了夏潭村饮水示范工程,实地查看了夏潭1井的抽水情况,详细询问了水量、水质及引水入户方案等情况,对武汉地调中心承担的夏潭村饮水示范工程取得的成果给予了充分肯定,希望武汉地调中心再接再厉,不负众望,继续推进夏潭村饮水示范工程建设,切实惠及贫困区人民群众,助力国土资源精准扶贫工作。

    部领导寄予厚望和当地村民的期盼,更加坚定了团队继续做好后续工作的决心,打造饮水示范工程。按照夏潭饮水示范工程设计和实施方案,在取得打井找水成功的基础上,将着手建设高位水池、取水泵房和管网设施,随着工程的推进,团队成员经常驻守在夏潭村,为施工人员提供技术指导,监督工程安全、质量和进度。为确保工程质量,团队还划定了两条红线:一是对任何形式的不规范施工和质量问题必须“零容忍”;二是严禁团队成员以任何理由接受宴请。团队成员也是这样做的,因施工不规范或质量不合格就坚决责令返工,将隐患消除在萌芽,坚决高标准严要求施工,这让当地百姓深切感受到团队严谨的科学态度和强烈的责任心。

    示范工程建设中,团队紧紧抓住高位水池建设和供水管网铺设这两个关键环节,制订了一套精细的推进实施方案。高位水池建设是饮水示范工程最关键的环节,建设质量事关整个工程的成败和工程的使用寿命,团队成员轮流盯紧现场,严格把关,严格检查验收高位水池砖砌外模制作、钢筋配置及混凝土现场浇筑等每个细节,保证了示范工程关键设施的建设质量。在铺设供水管网时,他们选用质量最好的PE管材,严格热熔焊接技术要求,以超过规范的更高要求进行试压,保证了供水管网铺设质量。为了便于运行期间的管理和维护,在铺设规格为63毫米和50毫米的次级管网时,他们采用规格为100米长的管材,大大减少了热熔焊接的数量,降低了供水管道出现问题的几率,同时也更有利于后期的管理和维护。

    饮水示范工程先后完成了两个泵房及配套设施、100立方米下沉式高位水池的建设,还完成了7000多米主供水管网和5000多米次级管网铺设及试压等工作。目前,团队正抓紧实施管网入户、安装智能水表等收尾工作,为实现夏潭村“一户一表一龙头”既定目标进行最后的冲刺,同时着手整理全套工程设计、施工和后续使用管理技术资料,为及时将饮水示范工程移交夏潭村民委员会、投入正常运行做好支撑与服务。

    示范工程在找水打井、建设施工期间,中国地质调查局党组副书记、副局长王研,中国地质调查局副总工程师、总工室主任徐学义,中国地质调查局副总经济师、财务部主任严兴华等先后亲临现场指导工作,解决实际问题,这些极大鼓舞了团队士气。

    2017年6月29日,国土资源部中国地质调查局在江西赣州召开“支撑服务赣州七县脱贫攻坚地质调查工作推进会暨脱贫攻坚地质调查协调联动领导小组会议”,会议代表实地考察了夏潭饮水示范工程并给予高度肯定,认为该项工程实现了“精准扶贫、引水到户”的目标任务,切实惠及了贫困地区人民群众,是贯彻落实中国地质调查局“延长地质工作产业链,破解最后一公里难题”的成功示范。

    夏潭村全体村民喝上了干净、放心的自来水,由衷地感谢国土资源部的定点帮扶,感谢中国地质调查局武汉地质调查中心实施的饮水示范工程,并对项目组在工程实施过程中,心系村民、勇于担当和对工程质量的严格要求交口称赞。

    建设团队用实际行动传承了地质工作者“三光荣”“四特别”精神,自觉践行“责任、创新、合作、奉献、清廉”新时期地质工作者核心价值观,而且并没有就此满足,如今又有了新目标。

    下一步,他们将紧密结合二级项目工作任务和赣南人民群众安全用水需求,在开展赣南其他地区1∶5万水文地质调查工作过程中,合理部署地下水探采结合井,从根本上解决季节性缺水和水质性缺水地区百姓安全饮水问题。同时,团队将结合地方需求和水文地质调查工作要求,注重工作区矿泉水和地热资源的调查评价,为赣南地区经济社会发展提供更强地质技术支撑,在国土资源赣南精准地质扶贫工作中再创佳绩!

    高位水池建设现场

     

    清泉喷涌润民心

    北京时间2016年12月31日傍晚,我国科考船“海洋六号”在南纬61度的南极半岛附近海域打响了多道地震调查“首炮”,这是跨越2017年新年的“礼炮”,是我国时隔26年后,再一次系统开展综合性海洋地质地球物理调查的国家专项南极科考调查的开始。

    十秒一炮

    此刻,南极正处夏季,清晨,阳光灿烂,海面气温摄氏2°左右,精心选择的工区海况良好。在“海洋六号”首席科学家助理兼本次南极科考技术负责赵庆献的指挥下,年轻的中国科考队员们将连接在巨大钢架上的一组气枪高压震源投入南极冰海之中,震源以十秒一次的频率将高压空气向水中发射出“气炮”产生振动,形成的声波可以被船后拖带的1200多米长的电缆接收,经过分析处理后,从而测量出这一海域的海底地层结构特征。

    接下来的40多天里,“海洋六号”还将在这一海区开展多波束、浅剖、地热、温盐深测量,以及重力柱状取样等科考调查项目。中国地质调查局广州海洋地质调查局副总工程师、“海洋六号”首席科学家何高文说,和26年前由“海洋四号”执行的首次同类调查相比,此次调查无论是在研究区范围,还是科学考察的深度与精度上,都将实现跨越式的进步与提升,填补多方面的空白。

    1990年至1991年,执行中国第7次南极科学考察的“海洋四号”科考船在极其艰苦的生活、工作条件下,完成了对南设得兰群岛以南海域系统的区域地质调查,初步获得了南极半岛海域的区域地质资料,并初步掌握了布兰斯菲尔德海峡的区域地质结构。“海洋六号”的此次科考正是以26年前的调查成果为基础,研究范围大幅扩展,从而有望实现对南极半岛海域从海沟到岛弧、再到弧后盆地这一完整的“沟弧盆体系”的详细勘察。

    研究范围的拓展,反映出我国极地海洋地质地球物理调查进步的一个方面。赵庆献介绍说,作为最重要的多道地震任务,和26年前采用模拟信号电缆、铺设9道信号通道相比,此次调查采用了遍布电子模块的数字信号电缆,信号通道则达到了96道,按照道间距12.5米计算,“海洋六号”在船尾拖带着的这条1200米长的多道地震电缆,将在南极半岛海域排列出一张“大网”,清晰扫描出这片海域海底以下1000米深度的地层结构。

    在海底取样方面,26年前“海洋四号”的重力柱状取样能力非常有限,而“海洋六号”最大取样作业能力可以达到18米深。同时,还新增了多波束测量、热流测量等一系列调查手段,将在南极半岛海域获取一系列关于海底地形地貌、地层结构、海底温度、海水温度盐度变化等高精度数据,进而得出关于这一海域完整而立体的海底面貌和特征 。

    直面冰海

    这是“海洋六号”的南极海域“处女航”,这艘4600多吨、已经有7岁船龄的科考船此刻正在远离祖国一万多海里的南极冰海执行科考任务。

    这是中国地质调查局首次组织的南极海域科学考察。进入新世纪以来,中国地质调查局已连续资助了四轮有关南极的地质研究项目,先后有28人次参加了南极地质科学考察。这次“海洋六号”的南极首航,将对南极半岛附近海域开展一次系统性地质地球物理调查,科考人员以广州海洋地质调查局为主体,同时还汇集了来自中国地调局系统内其他机构,以及国家海洋局、高等院校等海洋地质、海洋科学调查与研究的精英人才,他们中大多数都是“八零后”甚至“九零后”,有不少人还是第一次在南极海域进行科学考察。

    挑战是显而易见的。南极是一块陌生的海域,这里地理环境复杂,气候变化万端,突如其来的风浪和常年的寒冷低温都是“海洋六号”和这支海洋地质科考队伍所没有经历过的。此外,由于这一领域整体尚属国内空白、国际公开资料稀少状态,没有现成的经验可以照搬、照套,需要科考队员们自行摸索。

    “电缆的平衡不仅取决于海水的温度,还取决于海水的盐度,否则就会失衡,调查结果就达不到最佳效果。这个度怎么把握,我们只有纸面的数据,没有实际的经验;在以前的海洋调查中也从没有遇到过浮冰,这次虽然准备了预案,但是效果如何还要等实践来检验。”赵庆献说。

    迈向未来

    南极,这块位于地球最南端的大陆,至今仍显得如此神秘而迷人。终年覆盖的冰雪和企鹅、鲸鱼、海豹一起,构成了它最突出的特征与标志。但在科考人员看来,这里还蕴藏着更多的与地球和人类息息相关的科学奥秘有待挖掘和破解。

    “人类之所以高度重视极地研究,一个重要原因就是南极和北极都最为‘敏感’,也最为单纯,它们也是影响全球环境变化的最重要的调节器。从全球变暖到冰雪融化、海平面上升,人类生存与极地变化息息相关。”何高文说。

    在“海洋六号”此次航程中,来自同济大学的肖文申就承担着与海洋环境变化相关的课题。他说,通过对南极的研究,可以对比研究人类活动对地球影响的情况,“这里是我们其他区域环境演化最好的地质参考坐标和衡量基准。”

    “海洋六号”首席科学家助理、广州海洋地质调查局矿产所付少英博士说,“海洋六号”的工作就类似于给南极半岛附近海域的海底地质“做CT”“抽验血”“量体温”,多管齐下,最终形成详实的地层结构报告,给后续的极地与全球环境和地质演变研究提供基础数据。

    目前,中国正在从极地研究大国向极地研究强国迈进,需要更多的科学工作者,更多的专业领域参与研究。“从第一次开展南极专项海洋地质地球物理调查到第二次,隔了26年,但我相信,下一次的间隔不会这么长,积累了经验的‘海洋六号’将做好再次探查极地的充分准备。”何高文说。

    1.安装定深器IMG_5942

    安装定深器

    国定电缆

    调整参数

    确定地震测线起点位置

    “海洋六号”奏响南极新年第一炮

    奏响南极海洋科考“新年首炮”