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    党的十九大以来,科技体制改革成为推动我国经济社会高质量发展的重要支点之一。2017年国务院印发《深化科技奖励制度改革方案的通知》,其中提出,科技进步奖评选要围绕创新性、应用效益和经济社会价值,定标定额,以鼓励科技人员潜心研究。

    在2018年国土资源科学技术奖评选中,自然资源部充分适应新形势、新要求,共评选出63项获奖成果,其中一等奖7项。从本次获奖的项目成果来看,科研人员围绕用科技解决资源环境约束、提升国土空间管理治理能力等,创新开展了丰富且卓有成效的实践,多个项目成果体现了产学研合作、中央-地方协调联动的公益性地质工作。

     

    成矿规律研究思路和就矿找矿基本思路

    自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”),在2018年度国土资源科学技术奖评选中硕果累累,共斩获2个一等奖、1个二等奖3个奖项。“全国一共7个项目成果获得一等奖,资源所一家单位就占有两席,确实厉害!”有专家在接受记者采访时也不由发出了赞叹。

    “全国重要矿产和区域成矿规律研究”项目是资源所本次获得一等奖的项目之一。记者近日专程来到资源所,采访了该项目的负责人——该所稀有稀土贵金属研究室主任王登红研究员。王登红表示,该项成果得益于部、局科技创新体制机制改革的引导与促进,更是团队合作的结晶。

    据了解,“全国重要矿产和区域成矿规律研究”项目是我国首次在国家层面开展区域成矿规律科学研究的工作,有效保障了“全国重要矿产潜力评价”工作的顺利完成。其相关成果不仅为摸清我国铁、铜、铝土矿、钾盐等重要矿种的矿产资源家底提供了理论指导,填补了成矿规律研究方面的一系列空白,开创了众多全国乃至全世界科技创新、理论创新、技术创新的先河,是我国矿产资源领域一项里程碑式的科研成果,更是为深部找矿、整装勘查、“三稀”矿产资源调查实现新突破提供了有力地科技支撑。

    项目培养了研究生24人,发表论文168篇,出版专著11部,其中《中国重要矿产和区域成矿规律》获得了第六届中华优秀出版物奖,也成为了目前唯一一部获此殊荣的地质矿产类图书。

    立足国家战略需求不断创新

    “在开展这项研究工作之前,成矿规律研究曾被很多人认为是‘拍脑袋的艺术’。这个项目起点高、涉及面广、难度大,是我国矿床学界有史以来罕见的一项全国性系统工程。”王登红介绍说,在此之前,大范围地开展成矿规律研究工作尚无先例,因此项目开始之初整个团队背负着“不小的压力”。

    亚瑟·柯斯勒曾说:“天才的主要标记不是完美而是创造,天才能开创新的局面。”艰巨的任务摆在王登红面前,对于他所带领的这样一支平均年龄不到40岁的朝气蓬勃的队伍来说,有压力,但对应的也是更大的创造的空间。经过8年的科技攻关,一系列创新成果如汩汩涌泉,为发展我国成矿学理论、提升成矿预测和潜力评价水平发挥了重要作用。

    据了解,在工程技术方面,该项目首次研发了统一的技术要求,集成创新了成矿规律研究思路和方法,设计并实现了全国23个主要矿种多要素编图的综合图例及编图标准化,弥补了行业空白,为指导全国的成矿规律研究提供了技术规范。

    在成矿规律方面,该项目重新划分了全国3个级别的成矿区带,首次实现了陆域和海域国土面积成矿带划分的全覆盖,系统总结了16个成矿省和17个单矿种(组)的全国性成矿规律,显著提升了我国成矿规律研究总体水平。

    在成矿理论方面,该项目提出了华南中生代新“三源成矿”理论,阐明了华南成矿省区域成矿规律和地球动力学新机制,建立了华南成矿省区域演化模式;提出了低温成矿域多期成矿模式,发现和探讨古老板块两侧对称成矿机制,显著提升了对区域成矿规律的研究程度和认知深度。

    在成矿预测方面,该项目提出了矿产预测类型、白钨矿趋势线等若干新概念、新认识,建立了典型矿床的描述性模式、成因模式和评价找矿模型,为指导找矿预测提供了理论基础,为矿产资源潜力评价提供了科学依据。此外,该项目还提出了“矿产预测类型”的概念及其划分方案,有效指导了找矿预测;提出了“五层楼+地下室”等找矿勘查模型,拓展了找矿思路,为深部探测提供了理论指导等。

    该项目成果还创新了同位素年代学测试技术方法,首次构建了中国成岩成矿年代学谱系。

    中国工程院院士裴荣富对该项目成果高度评价,认为该研究提出的“五层楼+地下室找矿模型”,对于指导深部找矿具有重要意义,可有效地指导找矿勘查部署工作;首次通过精确的同位素年代学资料刻画出中国矿床的成矿演化历史轨迹,构建了中国成岩成矿年代学谱系,为建立区域成矿谱系和深化区域成矿规律研究提供了方法和实现的途径。

    重视人才培养传帮学带

    团队——这是记者在采访中听到最多的一个词,不管是王登红自己,还是与他一起工作的同事、学生,总会不自觉地把项目成果和荣誉归结于集体智慧,记者能够感受得到,这决不是客套。

    王登红带领的这个科研团队秉承着一种精神:他们敲山问石、倾尽心血奔赴在祖国的崇山峻岭、戈壁荒漠之中,掘地求宝;他们不畏酷暑严寒、风沙雨雪,以星空为伴,与大地为侣,只为在大自然中找到造福人类的矿产资源;他们怀着一颗为国家为民族的胸怀、为理想为信念的意志、不怕苦不怕累的精神,任劳任怨,数十年如一日,一心只为地质事业,不做出成效决不回头。

    据了解,截至目前,这个团队开展过野外地质调查的矿产地已经有600余处,在全国各地几乎都留下了他们的足迹,提出了23个主要矿种的矿产预测类型划分方案,厘定出了388个矿产预测类型,指导了23个单矿种(组)成矿带划分和成矿规律研究,总结了17个成矿省的成矿规律……

    俗话说,以身作则胜于口头训诲。一个团队的成功离不开一个优秀的带头人,王登红就是这样一个用实际行动影响身边人的典型。用他学生的话来说,“王老师不仅知识渊博,为人也十分温润谦和,深受同学们的尊敬和喜爱。”作为自然资源部中国地质调查局评选的首批“杰出地质人才”之一,王登红为多个项目的主要成员,确实很忙,但他也从不忘记自身的责任和使命,尽心尽力为年轻人搭建平台。他常常挂在嘴边的一句话说:“你们这些年轻人赶快成长起来吧,国家需要你们。”

    “经过王老师修改的报告和论文常常是满满的注释和建设性的意见,大到报告和论文整体的课题把控,小到语句的表述,甚至是标点符号,他都会改出来。”从2009年到资源所工作,加入王登红团队已近10年的黄凡博士对此深有体会:“我刚到资源所时,被王老师安排出野外学习,本以为正值暑期,可以提前回京,于是在野外只待了一星期就返回单位了。王老师知道后,严厉地批评了我,当时我才明白王老师对待工作上的事从不含糊,交代的工作一定要认真完成。”

    团队成员刘丽君博士也讲了一个故事。她说:“王老师在做颈椎手术期间,看到核磁共振造影剂药物里含有稀土元素,眼睛瞬间就发光了,生病之余还查阅了该药物的相关资料,从一件药品的使用拓展到一种资源的开发利用和现状,这充分体现出一个科学家的家国情怀和触类旁通的科学素养。他就是这样一位心怀家国的科学家,以老百姓的视角想着怎么把科研工作运用到生活中,怎样跟老百姓生活密切相关。”

    团队成员代鸿章博士回忆起跟王登红一起出野外的情景时说:“王登红老师是一个工作起来忘记自己身体疼痛的人,别人身体不适他会很紧张很关切,自己身体不适却只会闷声忍着。有一次,我们在海拔4500米左右的川西甲基卡矿区开展野外工作,刚上山王老师就开始安排工作,讨论问题时并没有觉得他有什么不正常,但仔细观看就会发现,他因为高原反应而嘴唇发乌、脸色苍白,同学们让他原地休息,他却说自己没事。”

    一个在工作上无私奉献、笃定忘我的人,生活中又是什么样呢?刘丽君对记者说:“在生活中,王老师对学生的关心是无微不至的,但在野外共处时的点点滴滴却更让人感动。我觉得王老师不仅是老师,更像是一位慈父。每次和王老师一起出野外的时候,他总是走在前面,先查看地形地貌,害怕大家不熟悉路况,出现什么意外,不仅自己的东西自己拿,还抢着跟大家一起背地质样品。他就是这样宽以待人,严以律己,希望学生们能多学一点,也尽可能地为学生们遮风挡雨。”

    王登红就是这样一个热爱地质事业的人,他的学生说:“老师都这么努力,身为学生的自己有什么理由不去奋斗呢?”在他的学术指导和言传身教下,团队中的年轻人得到了充分锻炼,取得了优秀的成绩。

    据了解,在王登红培养的学生中,有很多人荣获了程裕淇优秀研究生奖、优秀学位论文等奖励,还有一些人在找矿勘查实践中取得了较大突破,于扬博士就是一个很典型的例子。在王登红的指导下,于扬在赣南通过6年坚持不懈分季度的采样监测,基本查明了离子吸附型稀土开采对环境尤其是水环境影响的各种因素,建立了稀土矿山环境评价的理论模型与SMAIMA工作方法体系,即:野外调查(S)-实验测试(M)-特征分析(A)-指标体系构建(I)-模型研究(M)-综合评价(A),为矿山环境评价和治理提供了新的技术平台。

    随着团队的不断壮大,团队间的业务交流就显得尤为重要,该团队建立并实施了周例会制度。据代鸿章介绍,此想法产生于王登红给年轻人修改文章的过程中,他考虑到团队中成员普遍较年轻,参加工作的时间较短,且每个人遇到的问题不同,如一一单独解答,费时费力且效率不高。因此,他提出,要建立一套长期高效的业务交流机制,于是每周的例会就这样开始了。据了解,团队每次例会内容丰富、主题鲜明、目标明确,大家在交流中发现问题,分享经验。更加难能可贵的是,经过多年如一日的坚持,这项交流活动已经成为了王登红团队的一个传统和特色,甚至在全资源所都起到了很好的示范作用。

    继往开来再创佳绩

    古人云,千人同心,则得千人之力。就是这样一个不到20人的团队,他们齐心协力取得了一个又一个成就,用自己的言行践行着“责任、创新、合作、奉献、清廉”的新时期地质工作者核心价值观。虽然,有时候因为常年在野外工作,他们错过了很多所谓的“机会”,但那并不妨碍他们默默无闻奉献自己的青春,也不影响他们在自己的工作岗位上创造奇迹。

    “我们做地质工作是为了勘查野外地质情况,为下一步的矿业开发提供第一手准确的信息,而不是为了追逐名利。”“我们要及时把科研成果转化成能造福百姓的实实在在的东西,做地质工作就是要造福人类。”当记者问到如何在工作中去找到心理平衡时,团队成员们基本都用王登红的这两句话进行了回答。

    立足基层、服务基层,他们以自己的实际行动参与精准扶贫工作,为推动当地经济社会的发展贡献着自己的力量,他们始终牢记自身职责使命,以“找大矿、找好矿、好找矿”为宗旨,以国家重大战略需求为导向,在平凡的工作岗位上尽心尽力,扎根于人民大众的生活中。

    王登红表示,新时代,团队还有更多的事要做,下一步团队要在两个方面继续努力:一是全国重要矿产成矿规律研究,要动用全国地质工作者之力,系统总结自新中国成立以来的钨、锡、铜、金等18个矿种的成矿规律,继续研编《中国矿产地质志》,进一步完善成矿系列理论体系,提升我国在地质矿产资源领域的研究水平,指导地质找矿取得新突破,为我国经济社会发展提供矿产资源安全保障,为中央、各级地方政府制定矿业发展规划提供技术支撑;二是全面了解、掌握我国“三稀”资源现状、成矿规律、供需形势、主要应用领域和利用技术及其发展趋势,分析“三稀”金属矿产开发利用关键技术研发需求,指导“三稀”金属成矿区带远景调查和重要找矿远景区调查评价,实现找矿新突破,建立“三稀”矿产资源勘查、开发评价指标体系,为国家提供“三稀”资源后备基地,促进我国战略新兴产业发展。

    采访时记者还了解到,为贯彻落实中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于进一步完善中央财政科研项目资金管理等政策的若干意见》和《国务院关于优化科研管理提升科研绩效若干措施的通知》等精神,促进国家、部局科技创新政策的落地生效,资源所正在修订相关管理办法,包括简化财务报销流程、强化科研项目绩效评价等,对像王登红这样的优秀团队给予倾斜,加大项目成果奖励力度,不断加强人才队伍建设,充分做到为科技人员“松绑”,全力保障他们开展科技创新,全身心投入地调科研工作,培养一支坚强有力的科研团队,孕育产生一批具有宏观影响的重大成果和整装成果。

    资源所青年科研人员是资源所发展的主力军。该所以学科建设为核心,以体制机制创新促进人才队伍建设,依托重点实验室这一科技创新平台,通过举行青年座谈会、聘请专家讲座等形式,为青年科研工作者搭建展示自己及成果的舞台,增强学术氛围,激发青年创新活力,提升科技创新能力,助力资源所各项事业的高质量发展。

    剑炼八年终成利器——“全国重要矿产和区域成矿规律...

    2017年10月16日,第三届全国国土资源标准化技术委员会成立大会暨第一次工作会议在北京召开,会上宣读了新一届全国国土资源标准化技术委员会及其10个分技术委员会换届及组成方案。水文地质、工程地质、环境地质分技术委员会(SAC/TC93/SC2)由33名委员组成。殷跃平任主任委员,熊自力、郝爱兵和李文鹏任副主任委员,孟晖任委员兼秘书长。秘书处设在中国地质环境监测院。

    回顾第二届水工环地质分技术委员会工作,自2011年1月19日分技术委员会成立以来,由于领导重视、多方协作,在推动重要标准制修订、标准体系顶层设计、建立会前会中会后审查制度、密切与地质灾害防治协会合作,提供标准化技术支持、加强科研等方面取得了显著进展。

    工作成效主要体现在,一是针对标准标龄过长,不适应经济社会的发展和技术更新问题,制修订了《地下水质量》国家标准和水文地质、工程地质、环境地质系列行业标准,保障了地质环境保护与合理利用工作的规范有序开展。二是配合《关于加强城市地质工作的指导意见》,开展城市地质调查工作,制定了《城市地质调查规范》行业标准,为开展京津冀、长江经济带、泛珠三角等城市群地质综合调查提供了支撑;三是建立健全地质灾害调查评价、监测预警、综合治理等防治地质灾害体系,制定了《滑坡防治工程勘查规范》、《滑坡防治设计规范》2项国标,《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》、《地质灾害排查规范》《地质灾害危险性评估规范》、《地面沉降调查与监测规范》、《矿山地质环境监测技术规程》等7项行标。四是支撑地下水监测工程,制定了《地下水监测井建设规范》,《地下水监测网优化设计规程》,《地下水监测网运行与维护规范》等系列标准,保障了地下水监测工程的建设和运行。

    6年来,分技术委员会审查了标准25项,其中3项国标和18项行标已经发布4项报批中,为地质环境保护和地质灾害防治提供了有力支撑。

    新一届分技术委员会将贯彻落实《国土资源深化标准化工作改革实施方案》的总体要求,在矿山地质环境、岩溶地质环境和地热方面完善标准体系建设,强化标准制修订、实施与监督,做好标准培训贯标工作,加快标准化与各项业务工作的深度融合,发挥技术支持作用和基础保障作用。 


    国土资源-水工环地质部分标准目录(发布日期:19982-201710月) 

    序号

    标准名称

    标准代号

    发布日期

    实施日期

    第一部分  国家标准

    1

    地热资源地质勘查规范

    GB11615-2010

    2010/11/10

    2011/02/01

    2

    天然矿泉水地质勘探规范

    GB/T13727-2016

    2016/08/29

    2017/03/01

    3

    滑坡防治工程勘查规范

    GB/T32864-2016

    2016/08/29

    2017/03/01

    4

    地下水质量标准

    GB/T14848-2017

    2017/10/14

    2018/05/01

    第二部分  行业标准

     

    滑坡防治工程勘查规范

    DZ/T0218-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    滑坡防治工程设计与施工技术规范

    DZ/T0219-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    泥石流灾害防治工程勘查规范

    DZ/T0220-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    崩塌、滑坡、泥石流监测规范

    DZ/T0221-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    地质灾害防治工程监理规范

    DZ/T0222-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    浅层地热能勘查评价技术规范

    DZ/T0225-2009

    2009/07/29

    2009/07/31

     

    矿山地质环境保护与治理方案编制规范

    DZ/T0223-2011

    2011/07/07

    2006/08/31

     

    滑坡崩塌泥石流灾害调查规范(150000

    DZ/T0261-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    集镇滑坡崩塌泥石流勘查规范

    DZ/T0262-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    地面核磁共振法找水技术规程

    DZ/T0263-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    地质灾害灾情统计

    DZ/T0269-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    地下水监测井建设规范

    DZ/T0270-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    区域地下水位监测网设计规范

    DZ/T0271-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    水文地质调查规范(150000

    DZ/T0282-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地面沉降调查与监测规范

    DZ/T0283-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地质灾害排查规范

    DZ/T0284-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    矿山帷幕注浆规范

    DZ/T0285-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地质灾害危险性评估规范

    DZ/T0286-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    矿山地质环境监测技术规程

    DZ/T0287-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    区域地下水污染调查评价规范

    DZ/T0288-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    地下水水质标准

    DZ/T0290-2015

    2015/10/26

    2016/01/01

     

    地质遗迹调查规范

    DZ/T 0303-2017

    2017/03/06

    2017/05/01

     

    城市地质调查规范

    DZ/T 0306-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

     

    地下水监测网运行维护规范

    DZ/T 0307-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

     

    区域地下水质监测网设计规范

    DZ/T 0308-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

    第三届全国国土资源标准化技术委员会成立大会暨第一...

    2017年10月16日,第三届全国国土资源标准化技术委员会成立大会暨第一次工作会议在北京召开,会上宣读了新一届全国国土资源标准化技术委员会及其10个分技术委员会换届及组成方案。水文地质、工程地质、环境地质分技术委员会(SAC/TC93/SC2)由33名委员组成。殷跃平任主任委员,熊自力、郝爱兵和李文鹏任副主任委员,孟晖任委员兼秘书长。秘书处设在中国地质环境监测院。

    回顾第二届水工环地质分技术委员会工作,自2011年1月19日分技术委员会成立以来,由于领导重视、多方协作,在推动重要标准制修订、标准体系顶层设计、建立会前会中会后审查制度、密切与地质灾害防治协会合作,提供标准化技术支持、加强科研等方面取得了显著进展。

    工作成效主要体现在,一是针对标准标龄过长,不适应经济社会的发展和技术更新问题,制修订了《地下水质量》国家标准和水文地质、工程地质、环境地质系列行业标准,保障了地质环境保护与合理利用工作的规范有序开展。二是配合《关于加强城市地质工作的指导意见》,开展城市地质调查工作,制定了《城市地质调查规范》行业标准,为开展京津冀、长江经济带、泛珠三角等城市群地质综合调查提供了支撑;三是建立健全地质灾害调查评价、监测预警、综合治理等防治地质灾害体系,制定了《滑坡防治工程勘查规范》、《滑坡防治设计规范》2项国标,《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》、《地质灾害排查规范》《地质灾害危险性评估规范》、《地面沉降调查与监测规范》、《矿山地质环境监测技术规程》等7项行标。四是支撑地下水监测工程,制定了《地下水监测井建设规范》,《地下水监测网优化设计规程》,《地下水监测网运行与维护规范》等系列标准,保障了地下水监测工程的建设和运行。

    6年来,分技术委员会审查了标准25项,其中3项国标和18项行标已经发布4项报批中,为地质环境保护和地质灾害防治提供了有力支撑。

    新一届分技术委员会将贯彻落实《国土资源深化标准化工作改革实施方案》的总体要求,在矿山地质环境、岩溶地质环境和地热方面完善标准体系建设,强化标准制修订、实施与监督,做好标准培训贯标工作,加快标准化与各项业务工作的深度融合,发挥技术支持作用和基础保障作用。 


    国土资源-水工环地质部分标准目录(发布日期:19982-201710月) 

    序号

    标准名称

    标准代号

    发布日期

    实施日期

    第一部分  国家标准

    1

    地热资源地质勘查规范

    GB11615-2010

    2010/11/10

    2011/02/01

    2

    天然矿泉水地质勘探规范

    GB/T13727-2016

    2016/08/29

    2017/03/01

    3

    滑坡防治工程勘查规范

    GB/T32864-2016

    2016/08/29

    2017/03/01

    4

    地下水质量标准

    GB/T14848-2017

    2017/10/14

    2018/05/01

    第二部分  行业标准

     

    滑坡防治工程勘查规范

    DZ/T0218-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    滑坡防治工程设计与施工技术规范

    DZ/T0219-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    泥石流灾害防治工程勘查规范

    DZ/T0220-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    崩塌、滑坡、泥石流监测规范

    DZ/T0221-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    地质灾害防治工程监理规范

    DZ/T0222-2006

    2006/06/05

    2006/09/01

     

    浅层地热能勘查评价技术规范

    DZ/T0225-2009

    2009/07/29

    2009/07/31

     

    矿山地质环境保护与治理方案编制规范

    DZ/T0223-2011

    2011/07/07

    2006/08/31

     

    滑坡崩塌泥石流灾害调查规范(150000

    DZ/T0261-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    集镇滑坡崩塌泥石流勘查规范

    DZ/T0262-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    地面核磁共振法找水技术规程

    DZ/T0263-2014

    2014/09/22

    2014/12/01

     

    地质灾害灾情统计

    DZ/T0269-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    地下水监测井建设规范

    DZ/T0270-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    区域地下水位监测网设计规范

    DZ/T0271-2014

    2014/11/05

    2015/01/01

     

    水文地质调查规范(150000

    DZ/T0282-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地面沉降调查与监测规范

    DZ/T0283-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地质灾害排查规范

    DZ/T0284-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    矿山帷幕注浆规范

    DZ/T0285-2015

    2015/06/11

    2015/10/01

     

    地质灾害危险性评估规范

    DZ/T0286-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    矿山地质环境监测技术规程

    DZ/T0287-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    区域地下水污染调查评价规范

    DZ/T0288-2015

    2015/09/06

    2015/12/01

     

    地下水水质标准

    DZ/T0290-2015

    2015/10/26

    2016/01/01

     

    地质遗迹调查规范

    DZ/T 0303-2017

    2017/03/06

    2017/05/01

     

    城市地质调查规范

    DZ/T 0306-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

     

    地下水监测网运行维护规范

    DZ/T 0307-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

     

    区域地下水质监测网设计规范

    DZ/T 0308-2017

    2017/09/15

    2017/11/01

    第三届全国国土资源标准化技术委员会成立大会暨第一...

    2018年12月3日,为更好地面向国家重大需求,推进科技创新引领新时代地质调查工作,自然资源部中国地质调查局武汉地质调查中心泛珠三角工程首席黄长生一行7人,应邀前往中国科学院武汉岩土力学研究所开展学术交流与业务合作调研。 

    交流座谈会上,中科院岩土所薛强副所长围绕“资源、能源、环境领域国际一流的研究机构”战略定位,介绍了中科院岩土所面向国家重大工程需求、面向国民经济主战场,在环境岩土、特殊土力学、城市地下空间开发、深部资源探测等领域提供的全套解决方案。黄长生介绍了武汉地调中心业务发展、中南地质科技创新中心建设、长江流域水文地质与水资源调查、粤港澳大湾区及海南生态文明试验区综合地质调查、武汉多要素城市地质调查等方面的工作情况和取得的重要成果。

    中科院岩土所刘磊副研究员系统讲解了固体废弃物安全处置与生态高值化技术,重点就温纳-偶极探测技术、好氧通风降解技术、多参数一体化远程在线监测系统等自主研发技术,以及在生活垃圾原位隔离、市政污泥固化稳定、矿山生态修复、污染土及河湖底泥处置多领域的应用情况。张先伟副研究员汇报了岩土所在特殊土方向科学研究、土体性质分析、指导工程应用的研究成果,提出了双方在土力学结合地质调查支撑服务地方发展的合作设想。李琦研究员介绍了岩土所自主研制的重大试验设备,包括岩石动三轴试验系统、微米CT、核磁共振成像、真三轴、岩石渗透-流通反应-波速成像室内测试系统。

    黄长生一行对中科院岩土所依托国家重点实验室开展基础研究,依托长江经济带固废产业技术研究院开展技术开发与集成,通过中宜生态土研究院实施技术输出及成果转化的全链条形式表示赞赏。并就压性构造带找水、岩石破裂应力空间拓展过程与岩土所科技人员展开学术探讨。黄长生一行还参观了岩土力学与工程国家重点实验室、能源与废弃物地下储存研究中心实验室、污染泥土科学与工程湖北省重点实验室。

    双方认为,要充分发挥各自优势,围绕粤港澳大湾区、长江经济带等国家重大战略,强强联合、共谋发展,多角度推动战略合作,并探讨了优先合作领域。

    武汉地调中心与中科院武汉岩土力学所开展业务交流

    2020年10月29日,自然资源部中国地质调查局“海域油气资源调查工程”科普活动在中山大学珠海校区顺利举行,中国地质调查局青岛海洋地质研究所油气地质室吴飘博士后、李森博士后为中山大学海洋学院本科生分别做题目为《海洋古环境与石油的形成》、《探东海盆地“身世”、寻“龙宫”深部宝藏》的科普报告。

    吴飘博士后首先介绍了现代海洋的特征及物理化学条件,然后从白垩纪大洋缺氧事件、古近纪三次骤冷事件方面引入了古海洋条件的讨论,并将海洋古环境的研究内容总结为洋流、海洋物理化学条件、海洋古生物及沉积作用四个方面,接着从烃源岩和干酪根的形成过程角度还原了海洋石油的形成过程,最后分析了不同海洋沉积相的特征及其与石油勘探的关系。

    李森博士后通过引入东海的神话传说吸引同学们的兴趣,介绍东海陆架盆地的区域地理概况以及蕴藏丰富的石油与天然气资源。在介绍海域油气勘探的时候,借助CT扫描、核磁共振等检查技术形象比喻地震勘探对地下地质结构与油气资源的解剖。随后向海洋学院本科生介绍了青岛海洋所拥有的“海洋地质九号”综合调查船的基本情况以及地球物理等资料的采集能力。重点讲解了通过针对性地震资料采集、处理技术,获取了东海陆架盆地较好的二维地震数据资料,有力支撑东海陆架盆地深部中生界油气资源勘探与评价工作。

    报告结束后,李森博士后以亲身经历向参加讲座的同学分享了自己从本科一直到博士阶段的求学心得,并勉励大家拥抱朝阳,努力奋斗。本次科普活动让中山大学海洋学院同学们了解了海洋石油形成的基本原理以及海域油气勘探技术,展示了我国海洋油气资源调查研究的创新性成果,激发了大家参与探索海洋、建设海洋强国的决心。两位博士的科普报告得到了中山大学海洋学院师生的一致好评。

     

     

    青岛海洋所组织专家走进中山大学作“海洋油气”科普...

    2020年9月19日,以“决胜全面小康、践行科技为民”为主题的全国科普日活动在全国范围内同步启动。9月26日,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所与青岛市科学技术协会、青岛市教育局、青岛水族馆联合举办了一场“走进可燃冰实验室”大型实景科普直播活动,活动通过青岛海洋科普联盟科普直播室、中国矿业报社Bilibili平台“矿世奇谈”直播间面向全网直播。

     

    活动当天,以自然资源部天然气水合物重点实验室主任、海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室主任、自然资源部首席科学传播专家吴能友研究员为首的科研团队14名科研人员,带领观众走入9个天然气水合物子实验室,介绍前沿科学知识,带大家领略了科技的魅力。

     

    在两位主持人的引领下,观众们从“海洋地学之光”雕塑开始开启了认识可燃冰之旅。吴能友研究员首先介绍了自然资源部天然气水合物重点实验室的定位、研究方向,以及“多学科结合、多尺度融合、直接面向应用”的特色,目前实验室已经发展成为国际上重要的天然气水合物勘探开发研究核心基地之一。吴能友研究员向观众们预告了科技人员将通过声光电等高科技手段揭秘可燃冰、展示来自我国海域真实的可燃冰样品、进行可燃冰点燃实验等参观内容,让观众对接下来的旅程充满期待。

    观众们跟随镜头最先进入的是水合物XRD(X射线粉晶衍射)和CT实验室,孟庆国老师首先通过形象的图片介绍了可燃冰微观晶体5种主要的笼形结构,这5种笼子按照一定的组合方式就形成了可燃冰I型、II型和H型三种典型的晶体结构类型。孟老师用科学小装置展示了光的衍射现象,每种晶体在X射线的照射下,都有形成专属于自己的衍射谱图,就像每个人的指纹一样。科学家就是用XRD仪器作为眼睛,去“观察”可燃冰的微观世界。接下来,李承峰老师用一张人手部的X射线透射光片介绍了医用CT探测人体内部构造的功能,实验室的X-CT也是一样的原理,它利用不同密度物质对X射线吸收能力的差异来探测可燃冰物质内部信息。李老师向观众展示了可燃冰在有孔虫腔体中、沉积物空隙中以及裂缝中分布的CT影像。

     

     

    纯有孔虫壳体介质中甲烷水合物生成前(a)和生成后(b)的微观分布图

     

    甲烷水合物在南海沉积物中生长过程微观分布的CT图像

    在NMR核磁共振实验室,孟庆国老师同样从医用核磁共振检测入手,介绍实验室利用核磁共振成像原理观察可燃冰分解过程。在声学和电学实验室,陈杰老师敲击岩心激发声波展示接收的波信号,赵金环博士用不同浓度的盐水点亮灯泡,这些简单而有趣的小实验帮助观众理解科学家应用超声波和电学成像法探测水合物的技术手段。

    做完声学与电学小实验,最激动人心的时刻来了!李彦龙和孟庆国老师在低温实验室隆重地向大家展示了科学家们千辛万苦从海底采集的可燃冰样品,让大家见到了这位沉睡在海底的“神秘朋友”。除了展示自然条件形成的可燃冰样品,他们还介绍了实验室人工制备和保存可燃冰的方法,并在现场点燃了实验室特地为本次直播活动合成的可燃冰,熊熊火焰在“冰”上“跳舞”的奇观,让人叹为观止!李彦龙老师还用量筒中的沉积物做了水的渗流实验,生动直观地让观众认识到砂质沉积物和泥质沉积物不同的渗透能力,从而理解了在两种储层中开采可燃冰的难易程度。

    点火实验结束之后,主持人带大家来到激光拉曼实验室,郝锡荦博士从天空为什么是蓝色的讲起,介绍空气中的氧气和氮气分子的瑞利散射现象,以及光的另一种特殊的散射现象-拉曼效应,正如每个人的指纹是不同的,不同的物质都有属于自己特征的拉曼光谱。正是利用这个原理,科学家用激光照射水合物样品,就可以鉴定水合物的类型。郝博士展示了南海和祁连山水合物样品的拉曼光谱,观众们也可以轻松地鉴别出二者的不同。

     

     

    在低温扫描电子显微镜实验室,孙建业博士向大家展示了低温扫描电镜在水合物实验测试中的应用。同学们熟悉的光学显微镜一般最高能将样品表面放大到几百倍,而扫描电镜则可以放大到几千至上万倍,让科学家细致观察物质的微观表面形貌。我们虽然用肉眼看不到南海岩心样品中的水合物,而在低温扫描电镜下,可燃冰就清晰地呈现在我们眼前了。

    低温扫描电镜下南海水合物微观形貌特征(分散型) 

    在黑暗的深海底部,没有阳光,却繁衍着大量的微生物,孕育着另一片生命的绿洲。在微生物实验室,李晶博士讲解了她培养和研究与甲烷关系密切的微生物-产甲烷菌和嗜甲烷菌的工作,原来研究这些细菌不仅可以深化我们对水合物成藏机理的认识,对它们进行DNA解码还可以为海底生态系统研究提供信息。

    参观到这里,可燃冰的微观探测体验就告一段落了。主持人带领观众来到了冷泉研究室,徐翠玲博士介绍了海底冷泉的概念,冷泉探测标志,如声学剖面上的气泡羽状流、特征生物群落等,向观众展示了海底机器人抓取到的冷泉碳酸盐岩实物样品,冷泉周围生长的巨蛤、贻贝、管状蠕虫、盲虾、毛瓷蟹等生物,主持人代表观众和徐博士探讨了巨蛤能不能吃、为什么海底白色的生物居多等有趣的话题。

    毛瓷蟹和贻贝

    巨蛤

    最后,观众随着镜头来到了地震数据处理中心,徐华宁主任用一段“海洋地质九号”实施地震测量的动画给观众介绍了如何利用地球物理方法快速寻找海底可燃冰藏,他展示了经过处理的赋存可燃冰地层的地震剖面,漂亮的剖面展示了科技人员高超的处理水平,赢得了网上同行的称赞。徐主任用通俗易懂的语言讲解了水合物储层的反射特征,他热情地鼓励观众认真听讲,成为一名水合物地震勘探小专家。

    含水合物储层的BSR剖面

    帅气的陈强博士是从事水合物试开采技术研究的专家,他用动画的形式向大家介绍了水合物开采方面存在的技术难题和破解方法,他自信的话语让我们对未来可燃冰的开发应用充满了信心。

    水平多分支井试采工艺示意图

    本次的“云上参观可燃冰实验室”让观众们行程满满,收获多多,大家走进各种各样的实验室,见识了各种各样先进的仪器设备,跟随科学家为可燃冰做了一个全面透彻的体检,了解了可燃冰是什么物质,可燃冰的结构、性质和形成条件,到哪里寻找可燃冰,用什么样的手段寻找以及怎样安全高效地开采可燃冰等科学知识。活动展示了我国海洋地质调查研究的创新性成果,展现了科学家风采,引发了网友对海洋科学、可燃冰的兴趣,让广大科技爱好者更加了解可燃冰这种新能源,唤起了大家关心海洋,保护海洋的责任感和意识,激发了大家参与探索海洋、建设海洋强国的决心。

    本次活动中青岛海洋地质研究所首次在移动端开展移动场景大型科普直播,活动得到了青岛水族馆的大力支持,共吸引5万多观众在线收看,体现了青岛海洋科普联盟的组织力量,为联盟成员合作开拓海洋综合研学实践领域提供了优秀案例。

    青岛海洋所成功举办“走进可燃冰实验室”大型实景科...

    尽管相比于美国、日本、中国、印度、韩国等国家和地区,欧洲在天然气水合物的勘查开发,尤其是试采和促进天然气水合物产业化进程等方面存在一定的差距,但其利用技术、装备等的研发优势积极参与了全球范围内的天然气水合物研发和应用工作。

    近日,自然资源部中国地质调查局地学文献中心编写完成了《欧洲天然气水合物勘查开发技术研发现状及未来展望》专题情报研究报告,系统全面梳理了欧洲相关学术、产业机构在天然气水合物勘探、生产、监测几个重要方面的技术方法装备研发和应用进展,以下几点值得我国的天然气水合物研发工作借鉴参考:

    一是天然气水合物成藏过程的建模对模拟软件的时间和空间分辨率提出了更高的要求,并建议将天然气水合物作为一个独立的物理相态予以考虑。

    二是地球物理调查是获得天然气水合物储层、游离气分布和相关运移通道横向成像的关键技术。其中,地震方法和海洋可控源电磁方法是海域天然气水合物资源调查和评价的主要方法,两种方法所获数据的联合解释大大提高了天然气水合物资源评价结果的可靠性。

    三是钻井过程本身仅仅作为井筒最终建造的一部分,既可以用于天然气水合物勘探,也可以用于天然气水合物生产。油气行业最先进的钻井方法包括旋转钻井、连续油管钻井、喷射钻井和套管钻井。这些钻井方法均可以用于钻直井或定向井。根据天然气水合物的独有特性,应注意井筒与地层之间的密封问题、地层稳定性问题、水平井应力机制与传统页岩油气水平井的可能不同等。

    四是用于识别和量化天然气水合物的最常用测井技术包括电阻率、声波、电阻率成像测井。其他也在使用的测井技术还包括电磁、核磁共振、孔隙度、密度和自然伽马射线测井等。最常用的测井方式包括随钻测井、随钻测量、电缆测井等,其中随钻测井在天然气水合物勘查上已得到广泛使用,其特点包括在钻井过程中可直接测量物理特性,以避免钻井和取心可能导致的天然气水合物分解;实现钻孔全覆盖,如用于成像和裂缝检测;获取取心前天然气水合物分布的信息,以优化取心和其他井下测量。

    五是天然气水合物的开发利用面临甲烷气体泄漏、地面沉降变形等环境问题和地质灾害,建立可全面覆盖生产场地及周围区域的综合监测预警系统至关重要,涉及的关键技术装备包括声呐系统、分布式光纤传感器、远程通信、电池组,以及着陆器、水下机器人(ROV、AUV)、水下滑翔机等平台。这些技术装备需要在极端高压、低温、腐蚀性等环境及能量供应限制的情况下稳定运行,以实现长期、高效、准确的监测。    

     
    地学文献中心编写完成天然气水合物专题情报研究报告

    说起氦气,人们对它的认识大多来源于中学的化学课。殊不知,氦,作为熔点和沸点最低的已知元素,在军工、航天、核工业、深海潜水及民用高科技等领域具有广泛用途,是关系国家安全和高新技术产业发展的一种重要战略性稀有气体资源。

    据统计,全球的氦气资源长期供不应求,年需求量约为2亿立方米,但年产量仅有1.7亿立方米。我国目前氦气年需求量约为2200万立方米,但勘查开发程度极低,资源情况不明,仅四川自贡威远气田进行了小规模提氦利用。我国氦气供应长期依赖进口,资源安全形势十分严峻。

    可喜的是,自然资源部中国地质调查局在渭河盆地组织开展的氦气资源调查工作发现,渭河盆地不仅有水溶氦,还存在便于利用的游离态富氦天然气藏,有望构建我国氦气资源基地。

    我国对氦气资源的研究程度低,资源家底不清

    氦气开始进入人们的视线,始于1868年。那一年,法国天文学家彼埃尔·让桑(Pierre Janssen)和英国天文学家约瑟夫·洛基尔(Joseph Lockyer)几乎同时分别独立发现太阳光谱里有一条陌生的明亮黄线,其后,洛基尔将其命名为氦。

    氦是一种无色、无味、不燃烧也不助燃的稀有惰性气体。由于其特殊的物理、化学性质,尤其是其化学惰性和沸点极低的特征,使得氦气成为低温学领域的无价之宝。比如:氦的低溶解度、低沸点以及化学惰性,使其清洗和密封火箭和宇宙飞船的液体氢燃料系统十分有效。在电子工业中,氦气在半导体、液晶面板和光纤线制造中起着重要作用,可实现零部件的快速冷却,也可在电焊、硅晶片生产中用作保护气。在现代分析测试检测仪器中,氦气在气—液和气—固色谱分析中是最常用的载体气。在超低温冷却方面,氦广泛应用于核反应堆的冷却介质和清洗剂,在超导冷却方面,应用于核磁共振设备、超导量子干涉器、粒子加速器、磁悬浮列车、电能的存储等,其中最大的消费群体是医院的核磁共振设备。

    地球上的氦气含量极为稀少,最主要的来源不是空气而是天然气。富氦烃类天然气中最高可含7.5%的氦,是空气中的1.5万倍。可是,这种含高氦的天然气矿藏并不多,这是因为天然气中的氦气是铀之类的放射元素衰变的产物。一般而言,只有在天然气矿附近有铀富集时,氦气才能在天然气中汇集。

    根据美国地质调查局的数据,目前全球的氦气资源量估计达519×108立方米,储量仅74.25×108立方米。美国是世界上氦资源最丰富的国家,虽然已大规模开采60多年,但氦气资源量仍占世界总资源量的40%以上。根据美国地质调查局2016年的调查报告,美国、卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯共计拥有世界88%的氦资源,中国的资源量仅为11×108立方米。中国西部大型叠合盆地及东部郯庐断裂带已发现广泛的含氦天然气显示,但研究程度低,资源家底不清。到目前为止,只有四川省自贡的威远气田曾提到氦利用,其中的氦含量为0.2%左右,而且现在已经基本枯竭。

    提出氦气弱源成藏理念,论证了渭河盆地富氦天然气成藏条件

    近年来,中国地质调查局组织开展了《渭河盆地氦气资源远景调查》项目,由中国地质调查局西安地调中心牵头,渭河能源公司(陕西金奥能源公司)、陕西省地质调查院、陕西地矿总公司第二综合物探大队、西北大学、长安大学、西安石油大学、中石油东方地球物理公司等单位参加完成。项目组在广泛调研国内外氦气资源研究进展的基础上,系统研究了渭河盆地基础地质、氦气成藏机理、成藏条件及资源前景,取得了一系列新进展、新成果。

    渭河盆地位于秦岭造山带与鄂尔多斯盆地之间。在渭河地区广泛分布燕山期富铀花岗岩,其分布面积达近万平方千米。在现今渭河盆地基底的深部10千米~20千米,沿深大断裂带分布有10个隐伏(花岗岩)岩体。这些富铀花岗岩是盆地壳源氦气的主要源岩,通过铀、钍衰变源源不断地向盆地输送壳源氦气。

    地壳中铀、钍元素的丰度低、半衰期长,因此壳源氦生气强度极低,为典型的弱源气。按照油气地质理论,壳源氦不存在集中的生气高峰,生气速率极低,难以发生突破“压力封存箱”的大规模集中排气。但现实是,确有富氦天然气藏存在,并被工业利用。而常规的油气理论难以解释氦气成藏机制。项目组通过在渭河盆地开展氦气调查工作,认为“有效氦源岩、高效运移通道(断裂、不整合)、载体气藏(适度,“载体气”又是“稀释气”)是氦气成藏的基本条件”;提出了“成岩温压与变质温压下氦行为差异与氦气成藏及古老克拉通基底蕴藏的巨量氦因克拉通破坏的构造作用而释放、运移到浅层聚集成藏”的理念”;初步建立了氦气成藏模式。

    项目组认为,壳源氦气相对于常规油气为典型的弱源气,但由于地质体的巨大和地质时间的漫长,壳源氦气生成总量是巨大的。氦气常以甲烷或二氧化碳气藏中的伴生气产出,因其稀有性,工业品位0.1%即可成为矿藏,且成藏与地下水关系密切。综合分析认为,氦气在深部氦源岩处能溶解于水而运出,运移至浅部遇到天然气藏时脱溶成藏,并在气藏附近水体形成溶解氦低浓度漏斗,使水溶氦不断向气藏附近迁移而进入气藏,大大提高了氦气的运聚系数。而气藏在盖层处又因低分压难溶于水、不易扩散,而有利于保存。这一分析,从理论上认识了氦气弱源成藏机理,明确了氦气在氦源岩处“运得出”、遇到气藏“脱得出”,在气藏中“保得住”的高运聚系数富集机制,解答了氦气为何能克服溶解与消耗、提高运聚系数形成富氦天然气藏的疑惑,为氦气资源勘查提供了理论依据。

    渭河盆地是否具有天然气前景一直是众多学者关注的问题之一,核心是是否存在烃源岩。前人认为,盆地深部不存在晚古生代煤系地层。但项目组根据区域地质背景、地热井气样分析及地球物质测量成果,特别是地震测量成果,论证了渭河盆地前新生代基底局部残留晚古生代煤系地层,为渭河盆地天然气勘探带来了希望。由于氦气不能单独成藏,只有在甲烷等载体气藏中聚集、积累,才能形成富氦天然气藏,从而为氦载体气成藏提供物质基础。

    渭河盆地不仅存在水溶气资源,也存在富氦天然气藏

    自然界气体赋存状态有游离态、溶解态、吸附态及水合态,不同赋存状态氦气资源的工业利用前景和经济性具有天壤之别。项目组对已有资料进行分析研究发现,渭河盆地不仅存在水溶气资源,也存在游离态氦及伴生气资源,即富氦天然气藏。

    资料显示,渭河盆地地下水资源丰富,有渭北岩溶溶隙裂隙水、秦岭山前构造裂隙水和盆地中部新生界孔隙裂隙水。其中,渭北岩溶溶隙裂隙水中未见氦气显示,秦岭山前构造裂隙水和盆地中部新生界孔隙裂隙水均有氦气显示。除渭北岩溶溶隙裂隙水外,盆地4000米以浅地热水总静储量达14781.2×108立方米。剔除固市断凹(渭南生物气区)张家坡组的储量数据后的总静储量达14200.57×108立方米。根据气水比1∶10和氦气含量1.5%计算,盆地内4000米以浅的水溶氦气资源量达21.3×108立方米。若按供热季单井日产水1000立方米,年生产100天计,250口地热井每年就可提供2.5×104立方米伴生氦气资源综合利用,就量而言已经达到半个威远气田。但水溶气的性质决定了其处于量大却难用的处境。

    众所周知,目前还没有发现独立的氦气藏,而工业利用的氦,是与载体气(烃类或二氧化碳、氮气)一起以游离态赋存于地层圈闭中,形成富氦天然气。那么,渭河盆地是否存在富氦天然气藏或游离态氦,成为目前氦气资源前景评价的关键。可喜的是,现有调查资料初步表明,渭河盆地氦源岩和高效运移通道(断裂)发育,具有载体气成藏形成条件,特别是伴生于甲烷气中的富氦天然气,是目前勘探工作的重点。

    通过近年的研究,项目组探索提出了“地质指方向,地震、重力、电法探结构、识断裂(高效运移通道)、找圈闭,磁法识别磁性岩体(氦源岩),化探异常圈定目标区,气测录井标定富集层段”的氦气调查技术方法。应用这一调查方法,通过物探、化探工作,项目组基本查明了富氦气区地层层序和构造格架,重点刻画了隐伏花岗岩体(氦源岩)、断裂发育特征。渭河盆地(鄂尔多斯周缘盆地)与目前广受关注的坦桑尼亚富氦区具有相似的地质背景,均为古老克拉通上的新生代裂谷盆地。渭河盆地不仅有长期稳定的古老基底可作为氦源,同时具有大量富铀花岗岩作为氦源岩,较坦桑尼亚富氦区具有更好的氦源条件。同时,花岗岩即是重要的氦源岩,也可以成为储集岩。

    根据调查成果,项目组初步圈定了华州—潼关、户县—蓝田和武功—咸阳等3处远景区。

    我国具有氦气资源前景,亟需加大工作力度

    研究认为,我国(特别是西北地区含油气盆地)氦气资源成藏基本条件良好,分布广泛,层位众多,具有资源潜力,但研究程度低(作为资源研究更少),家底不清。渭河、塔里木、柴达木、银额等盆地局部地区具有资源前景。在柴达木盆地北缘检测出壳源氦气含量为0.21%~0.72%;发现马北、东坪(花岗岩基岩气藏)等气田氦气资源前景良好。认识到塔里木盆地巴麦隆起及周缘具有良好氦气前景。

    尽管渭河盆地地热井发现了氦气资源赋存的良好信息,但项目组指出,由于缺乏专门的氦气评价钻探工作,目前还无法评价其工业价值,无法对深部可能含气层进行验证和产能测试,急需在远景区开展网度地震勘探,寻找有利圈闭,为钻探提供目标;通过钻探工作发现或验证目标层段的含气性;开展地热井氦资源专项调查,探索现有地热井条件下伴生气资源的有效利用;针对氦气资源的勘查技术手段基本空白,探索有针对性的地球物理探测方法、有效的测井解释模型、钻探和气藏测试工艺等。此外,由于氦气多以伴生资源形式产出,氦气的提取、提浓、提纯工艺需要继续探索完善,急需形成多种资源综合开发利用技术,以提高多种低丰度伴生矿产的经济价值。

    同时,加强国家公益性队伍对氦气资源调查工作的组织引领,联合油气企业开展主要天然气田氦气资源调查评价,是全国氦气资源调查尽快取得突破的快捷有效途径;建议修订石油天然气储量规范,在氦气成藏远景区开展的油气勘探中进行氦气兼探工作,具有综合利用价值时,氦气需与天然气同时提交储量。

    氦的应用

    ①核潜艇气冷核反应堆与深潜呼吸气

    ②火箭及航天飞机燃料加压剂

    ③核电站气冷核反应堆

    ④航空合金弧焊保护气

    ⑤半导体硅晶片制造保护气

    ⑥光纤制造保护气

    ⑦核磁共振成像仪超导冷却剂

    ⑧潜水呼吸混合气

    点亮新希望

     

    项目验收现场。 赵金花 供图

    矿产资源,是大自然给人类的珍贵馈赠。正是基于对这一馈赠的开发利用,人类才得以从原始的茹毛饮血时代,逐步进入到自给自足的农业时代,进而步入依靠工业化生产满足自身物质、精神需求的现代社会。但要找到矿产并不容易,必须用一定的技术才能使其现出真身。日前,通过科技部验收的“十二五”国家863计划“深部矿产资源勘探技术”重大项目,就是一套能让深部矿产现身的技术。

    要有一组“透视眼”该多好

    矿,其实就是石头,只是这些石头中含有足够多的人类想利用的元素。专业说法称之为有益元素的丰度,即矿石品位,用以区别矿产的贫富程度。

    受地质运动、元素富集条件等因素影响,各类元素在不同岩体甚至同一岩体中的丰度差别很大。因此,人们以现有经济技术条件下开发能获利为标准,确定了不同矿产可开发的丰度值,将其称为工业品位。如果达到工业品位的岩石集中连片分布在一定区域,人们就将其称为矿体。根据集中连片分布的平面面积、空间体积的大小,人们将矿体按规模分为小型、中型、大型、特大型、超大型等不同级别。

    要找到蕴藏在岩石内部的矿产困难重重:

    一是对裸露的岩石,人们可以通过以前积累的经验判定,并将裸露出的矿称为露头矿。但对蕴藏在岩石内部的矿产分布区域、空间边界、矿体形状及走向等,人们仍无法作出结论。

    二是岩石裸露部分所占比例往往很小,山区的岩石往往会被树叶、杂草等覆盖,而山脚下和平原地区的岩石则被厚厚的土层覆盖,有的甚至厚达上千米。

    三是同一矿种的矿体在不同地区不同岩石、甚至同一地区同一岩石中赋存形态、分布规律都是有区别的。对此,业内常说“世界上没有完全相同的矿”。

    更严峻的是,随着工业化程度的逐年加深,人类对矿产资源的需求日益旺盛,而露头矿却越来越少。不得已,人们将找矿的目光投向地球深部。据统计,一个世纪来,全球矿产勘探深度已由最初的地表延伸到地下500米以深。其中,人类开发矿产的最大深度是南非的Western Deep Level金矿,其最深点已到地下4800米处。

    虽说深部的矿更大更富,但勘探发现的难度也更大。因为,无论是对岩石内部还是覆盖层以下的情况,人们既看不到也摸不着。

    要是有双能穿透覆盖层或岩石的“透视眼”该有多好!

    于是,人们总结已探明矿体与地质运动间的关系,以及其赋存规律、控矿要素等,形成了系列矿产勘查理论,通过应用物理、化学等手段形成了矿产勘探方法技术,逐步提高了对深部矿产的勘探能力。

    这次通过科技部验收的深部矿产资源勘探技术,其实就是中国地质人打造的一组“透视眼”,其透视深度可达2000米。有了这组“透视眼”,我国向地球深部进军、发掘深矿产资源潜力的能力得到了进一步提升。

    五方面提升矿产探测透视力

    这组“透视眼”具备强大的探测透视力,在电性结构探测技术、密度与磁性结构探测技术、速度结构探测技术、钻探及井中探测技术等方面取得创新,涉及重磁、电磁、金属矿地震、井中探测及钻探等5个方面。

    在重磁勘探技术与装备方面,突破了高灵敏度微重力测量传感器和铯光泵磁场传感器核心技术;成功研制了地面高精度数字重力仪、地面高精度绝对重力仪,初步实现了产业化。动态激发核磁共振磁传感器和铯光泵磁传感器核心技术取得重大突破,研制成功两型磁力仪样机;开发出国际一流的重磁数据处理反演解释技术和软件系统,实现了复杂地表条件下的重、磁、电、震、地—井联合等多参量三维联合反演解释技术。

    在电法及电磁探测技术与设备方面,攻克了高灵敏度宽频感应式电磁传感器技术及检测标定技术,使电磁传感器在一致性、稳定性和重复性上达到国外同类产品水平;研发成功高灵敏度三分量磁通门传感器,技术指标达到国际同类产品水平;研制出分布式多参数电磁探测系统、大功率伪随机广域电磁探测系统和长周期分布式大地电磁观测系统,改变了我国多功能电法仪器高度依赖国外的现状;创新电磁方法体系,构建了适合任意复杂模型的大规模三维电磁正反演与可视化解释软件平台。

    在金属矿地震探测及处理解释技术与装备方面,研制出适合复杂山地条件的小型化扫频可控震源和轻便分布式遥测金属矿地震勘探采集系统。该系统在轻便主站、混合遥测交叉站和小型可控震源技术等方面具有很强的创新性,同时兼具大型地震采集系统的高分辨、高保真地震信号实时采集功能和超万道采集能力;研发的金属矿地震处理、解释新技术与软件系统和三维地震数据采集与观测系统设计软件,代表了国内最为完善和领先的金属矿地震数据采集和处理解释方法技术体系。

    在地下与井中地球物理探测技术与装备方面,实现了井中电磁波大功率脉冲调制等多项关键技术创新,突破了3000米小口径多参数测井仪器的耐高温高压技术和实用工艺;研发了大功率坑—井—地三维电磁成像系统、井间电磁波层析成像系统、井中多道激发极化仪、大深度小口径多参数测井仪等4种地下和井中探测仪器,技术指标总体达到国际同类产品水平,部分达到国际领先水平;创新了地下和井中探测方法技术体系,构建了功能齐全的地下物探数据处理、反演解释软件系统。

    在大深度、小口径岩心智能钻探技术与装备方面,自主研制成功4000米地质岩心钻探成套装备和自动化智能化钻探技术,实现了系列技术和工艺的创新;建立了典型孔内工况判别准则和优化钻进模型,研发出了岩心钻探智能化钻进监控硬件系统和软件系统。

    还需进一步精细打磨

    “深部矿产资源勘探技术”重大项目,是2014年在科技部支持下正式启动的。4年来,在自然资源部中国地质调查局矿产资源研究所的组织下,18个单位、300多名科技人员联合攻关、持续创新,终于打磨出这组“透视眼”。

    有了这组“透视眼”,我国全面突破了2000米以浅矿产资源勘探方法、技术、装备障碍,形成了从地面到地下、从结构探测到物性探测、适应复杂地质条件的立体探测技术体系。今后,我国向地球深部进军、实现深部矿产勘探突破有了有力技术支撑。

    对这双组透视眼,参加验收的专家给予了高度评价:经过4年研发,在关键技术攻关、仪器设备研发与完善、地球物理方法创新和软件研制等方面形成了系列成果,大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力,提升了国际竞争力。

    但无论是参加验收的专家,还是参与研发的科技人员都表示:这组“透视眼”并不是万能的,还需要实施一系列后续项目,做进一步的精细打磨。

    首先,虽然我国的深部矿产地球物理勘探技术体系已经建立,但仍有一些技术指标与国外先进水平存在差距。在重磁探测方面,绝对重力仪的精度仍需进一步提高,动态激发核磁共振磁传感器和铯光泵磁传感器等仍需攻关。在电磁探测方面,电磁传感器的灵敏度、频带范围和噪声水平还需进一步提升、仪器系统的全三维观测能力及软件的多参数联合反演解释能力有待加强。在金属矿地震勘探方面,适合于金属矿探测的三维高密点长排列采集技术、弱信息提取技术、综合解释技术等还不完善。在井中探测方面,仪器设备的发射功率、噪声水平、接收灵敏度等尚有提升空间。在钻探方面,需要进一步研究更大深度、更高智能化的地质岩心钻探技术与装备。

    其次,我国深部矿产资源勘查技术与装备的产业化和商品化程度与国外相比尚有较大差距。国外由于技术研发起步较早,产学研一体化链条完善,目前已实现了高度商品化。国外CG-5、GSM等重磁仪器,V8、GDP-32等电磁仪器,Sercel428等地震仪器仍在我国占据市场主流。而我国的核心技术与装备刚刚研发成功,成果的商品化、产业化程度还较低。因此,需要进一步提升仪器工艺和实用化水平,包括:轻便性、稳定性、抗干扰能力、制作工艺等,同时还要与高新技术企业加强合作,加速实现技术和装备研发成果的商品化。

    此外,我国目前研发的勘探地球物理仪器内部所用的高端关键元器件仍有相当部分依赖进口,部分高端电子元器件和传感器对我国高度禁运。目前,在中国市场上可以获取的一些高端元器件专用模块与芯片产品质量往往不稳定,使用这些“高端元器件”的仪器设备,会造成性能不稳定、甚至整体瘫痪。因此,我国还需要在芯片、FPGA、ARM、DSP、高位低速ADC、弱信号检测电路等核心电子信息技术方面进行研发,真正实现核心技术不受制于人。

    要真正实现我国深部矿产资源的透明化、立体化探测,任重而道远,仍需广大科研人员团结一心、再接再厉,为祖国的地质矿产勘查事业奉献力量。

    望向地球深部的“透视眼”

    日前,自然资源部天然气水合物重点实验室在水合物开采模拟相关研究领域取得重要进展,自主研发的“一种天然气水合物钻采工艺室内实验模拟方法”等八8项专利技术获得国家知识产权局批复。上述专利技术涉及天然气水合物开采室内仿真模拟、天然气水合物开采出砂管控、水合物全尺寸仿真井模拟及水合物基础研究等领域。

    其中,“一种天然气水合物钻采工艺室内实验模拟方法(ZL 2016 1 0169792.4)”公开了一种基于大尺寸全三维天然气水合物开采仿真系统的水合物开采过程监测、模拟新方法,该仿真系统是目前国内容积最大的天然气水合物仿真模拟装备,是目前国际上唯一一套可以模拟水合物储层钻采全过程及储层响应特征的模拟装备,目前该装置已经投入使用,为完成调查研究项目任务发挥了重要作用。

    “海洋天然气水合物分解区砂粒微观运移过程室内试验方法及装置(ZL 2016 1 0871343.4)”、“含水合物沉积物出砂-力学参数耦合过程模拟装置及方法(ZL 2017 1 0261562.5)”、“含水合物沉积物出砂过程模拟专用反应釜及其测试方法(ZL 2017 1 0261572.9)”、“水合物开采井管内砾石充填仿真系统(ZL 2017 2 1643378.9)”等4项专利技术是针对海洋天然气水合物开采过程中出砂过程参数测试、出砂对储层力学稳定性影响评价及井底出砂控制提出的具体解决方案,是天然气水合物开采出砂管理体系的有机组成部分。

    “海洋天然气水合物生产井井筒携砂规律仿真系统(ZL 2017 2 1642611.1)”、“现场尺度水合物开采井井筒流动安全保障模拟实验系统(ZL 2017 2 1641078.7)”等2项专利技术则是针对水合物开采井筒中水-气-泥砂-水合物组成的多相多组分流动过程提出了全尺寸的模拟方案,是目前在建的天然气水合物试采仿真井的关键核心技术之一,该技术将为后期多类型水合物开采过程模拟提供支撑。

    泥质粉砂水合物形成过程中孔隙水的赋存状态、分解过程中残余孔隙水饱和度的测定一直是困扰泥质粉砂水合物成藏机理、开采规律模拟的重要难题之一,“水合物专用低场核磁共振多探头定量测试系统(ZL 2017 2 1636975.9)” 采用多探头联用的方式实现了含水合物沉积物低场核磁共振测量信号定量标定与含水合物沉积物孔隙尺度行为测量分析一体化,用于定量分析水合物合成与分解过程中含水合物沉积物孔隙半径分布曲线的演化规律,方便了含水合物沉积物孔隙尺度行为特征研究,为含水合物沉积物基础物性参数变化微观机制探讨奠定了技术基础。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    自然资源部天然气水合物重点实验室新增一批专利技术

    6月28日,863计划资源环境技术领域办公室组织专家,在北京对本领域重大项目“深部矿产资源勘探技术”进行验收。验收组专家听取了项目首席专家的汇报,经过讨论、质疑,一致认为,项目圆满完成了目标任务,达到了全部考核指标要求,大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力,提升了国际竞争力。

    据介绍,该项目于2014年正式启动,由中国地质科学院矿产资源研究所牵头承担,自然资源部、教育部等所属的9家单位参与,执行周期4年,首席专家为吕庆田研究员,下设15个课题。

    研发的仪器设备

    项目组以提高深部资源探测技术的深度、精度、分辨率和抗干扰能力为目标,通过研究攻克高灵敏度电磁传感器等一批核心技术,研发大功率电磁探测、分布式遥测地震探测、高精度重磁探测方面急需的技术和装备,全面突破2000米矿产资源勘探技术,形成从地面到地下、从结构探测到物性探测、适应复杂地质条件的立体探测技术系统,为我国资源勘查走向深部提供了技术支撑;同时,创建具有国际先进水平的勘查技术研发平台、产品转化平台和示范应用基地,培养一批高水平的研发团队和研发人才,使我国矿产资源勘探技术总体达到国际先进水平,部分技术处于国际领先地位,从而实现了我国资源勘探技术的跨越式发展。

    经过4年的攻关和创新,该项目在重磁、电磁、金属矿地震、井中探测及钻探等五方面实现了仪器装备和方法技术体系的创新和突破,并初步实现了在地质、资源、环境、国防等工程领域中的应用。截至目前,研发、完善了18种我国深部矿产勘查急需的地球物理和钻探装备,多数达到实用化水平,形成了我国深部(2000米)矿产勘查技术体系,降低了对外依存度。其中,高灵敏度、宽屏带电磁传感器性能已达到国外同类产品水平;高精度数字重力仪突破了系列关键技术,指标达到国际先进水平,并实现了商品化;动态激发核磁共振磁力仪突破了多项技术难点,填补了国内技术空白;4000米地质岩心钻探成套技术装备中XJY950 钢级精密冷拔无缝钢管及由其制造的钻杆,达到国际先进水平;铯光泵磁力仪测量技术实现零的突破;地球物理多参数约束技术和软件系统引领国际;时空阵列广域电磁探测系统、大功率井-地电磁成像系统、分布式多参数高密度电磁探测系统在多个矿区进行了实地检验和应用,取得了良好应用效果。此外,共计申报发明专利58项,其中已授权23项;申报实用新型专利29项,其中已授权28项;申报外观专利1项,已授权1项;申报软件著作权73项。发表论文114篇,其中SCI论文49篇。多人入选国家、部委人才培养计划,培养博士35人、硕士155人。项目成果还参加了2017天津国际矿业大会,引起国内外专家高度关注。

    该项目的实施,极大缩小了我国在资源勘查领域与国外的技术差距,初步实现从“跟跑”到“并行”的技术跨越,培养了一批技术研发人才和研发基地,为未来拓展深部资源、保障国家资源安全提供了有力的技术支撑。

     

    “深部矿产资源勘探技术”项目通过专家验收

    日前,中国地质调查局青岛海洋地质研究所科研人员撰写的《天然气水合物实验测试技术》一书由科学出版社正式出版,该书为16开,308页,共45.6万字。

    该书是对青岛海洋所近年来天然气水合物实验测试技术研究成果的总结,力图全面系统地介绍天然气水合物的实验测试技术体系。全书分13章,重点探讨了X-衍射谱仪、X-CT、固体核磁共振及成像系统、激光拉曼光谱、低温扫描电镜、高压差示扫描量热仪(DSC)和稳定同位素质谱等现代分析仪器在水合物中的应用,详细介绍了天然气水合物结构参数、气体组成、地化参数、形态学、赋存状态、热力学及微观动力学等方面的实验测试技术与方法,探讨了水合物钻探现场样品的分析测试方法,并论述了天然气水合物模拟实验及测试技术现状与发展趋势。

    据悉,该书是国土资源部天然气水合物实验室继2012年出版国际上首部《天然气水合物实验技术与应用》专著后,再次出版的一部专论水合物实验测试技术的著作,首次将天然气水合物实验测试技术进行系统地归纳、总结,形成一套完整的测试技术体系,旨在为天然气水合物资源勘探、评价及相关理论研究提供重要的数据与基础信息。

    该书可供天然气水合物勘探、开发及相关理论研究的科研人员参考使用,也可供大专院校的相关专业的师生使用。

    青岛海洋所《天然气水合物实验测试技术》专著出版