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    中国可燃冰勘查利器——海马号无人潜水器

    新华社发

    勘查团队在祁连山南缘钻探发现“可燃冰”。

    冀 业摄(资料图片)

    近日,俗称“可燃冰”的天然气水合物成功获批为中国第173个矿种。这虽然是业界和公众意料之中的事,但还是引起了广泛关注和热烈讨论,人们由此预见,可燃冰作为一种战略性绿色能源,在中国获得了相应的法律地位,必将在勘查和开发利用方面迎来新的发展机遇。

    可燃冰被誉为“未来能源、洁净能源和21世纪能源”,这一方面在于其有能量密度极高、非常洁净等特质,另一方面在于其分布范围广、资源量巨大,可以为人类提供持久能源支持。对于环境资源压力巨大的中国来说,可燃冰更是承载着变革能源结构、实现绿色可持续发展的梦想。20多年来,中国科技工作者不懈努力、忘我奋斗,不仅系统提出了被实践证明正确的可燃冰成藏理论,而且形成了具有国际先进水平的可燃冰资源综合勘查高新技术体系,为可燃冰的开发和利用奠定了坚实基础。

    中国储量家底知多少

    在标准状况下,1立方米可燃冰可释放出164立方米天然气和0.8立方米的水,能量密度是天然气的2-5倍、是煤的10倍。这是人们对神奇的“冰火”津津乐道的主要原因之一。这样一种能量密度极高的物质,在地球上储量非常丰富。国土资源部天然气水合物重点实验室总工程师刘昌岭研究员介绍说,如果把全球可燃冰的储量折算为有机碳资源,其有机碳占总量的比例超过53%,而煤、石油、天然气三者有机碳之和仅占26.6%,也就是说,前者是后三者之和的约2倍。国际上广泛引用的可燃冰储量数据来自美国科学家科温沃登,他预测全球储量为21万亿吨油当量,与美国能源部2011年发布的数据大致相当。

    具体到中国,可燃冰的储量如何呢?中国地质调查局副局长王昆给出了一个数字:约800亿吨油当量。他强调,这是根据天然气水合物资源类型及赋存状态,结合地质条件对中国海域可燃冰源量的初步预测量。冻土区是陆域可燃冰的可能成矿区,而中国是世界上第三冻土大国,冻土区总面积达215万平方公里,具备良好的可燃冰赋存条件和资源前景。据科学家初略估算,陆域可燃冰远景资源量至少有350亿吨油当量。王昆介绍,总体上看,中国可燃冰分布广、类型多、储量非常丰富。目前,已在南海发现两个超千亿立方米的矿藏,圈定11个成矿远景区、25个有利区块。

    四个勘查阶段迎头赶上

    与一些国家从上世纪70年代就投入可燃冰勘查研究相比,中国在可燃冰资源调查研究方面起步无疑是较晚的。据刘昌岭介绍,如果从1995年原地质矿产部设立可燃冰调研项目开始算起,不过20多年,而这20多年又可以分为四个阶段。

    一是预研阶段。主要开展对国外调查研究情况的调研跟踪、文献整理等工作。这个阶段有两个标志性年份。1995年,“西太平洋水合物找矿前景与方法的调研”“中国海域水合物勘测研究调研”等项目设立,中国地质科学院矿产资源研究所和广州海洋地质调查局等机构参与其中,对水合物在世界各大洋中的形成、分布等方面进行了初步研究,明确指出了中国近海海域具有水合物成藏条件和资源远景。1998年,在国家“863”计划支持下,“海底水合物资源探查的关键技术”前沿性课题研究顺利启动。此外,中科院兰州冻土研究所开展了实验室合成天然气水合物研究,并通过书籍翻译将外国可燃冰领域研究进展系统介绍进来。

    二是前期调查阶段。1999年,国土资源部启动了“西沙海槽区天然气水合物调查与评价”项目,首次在该区域发现了可燃冰存在的重要标志。在东沙群岛南部和台湾西南等海域,调查团队也发现了蕴藏可燃冰的证据和标志,并综合利用多种海底调查手段,包括海底取样和摄像等,对这些证据和标志进行了研究分析,初步确认了可燃冰的存在。

    三是专项调查阶段。此阶段从2002年持续到2010年,参与调查的众多科研院所和大学与中石油、中石化等历时8年,实施了与可燃冰相关的4个专项,优选了南海的数个海域,开展了可燃冰调查与评价,并获得了可燃冰实物样品,取得了重大突破。与此同时,中国陆域可燃冰调查也在大力推进,初步结果显示,祁连山和漠河盆地等冻土地区具备较好可燃冰成矿条件和找矿前景。

    四是“127”工程国家专项阶段。2011年,“127”工程天然气水合物专项设立,按照“海路并举,先易后难”的思路,加强对南海、东海等海域和陆域冻土区的调查研究,查明中国海陆可燃冰家底,并为进一步开展资源评价和开发做好准备。上述专项实施的目标之一是实施赶超战略,使中国可燃冰勘查等技术与国际先进国家同步,为商业开发打好基础。

    推进理论和技术装备创新

    四个阶段,22年努力,中国不仅摸清了可燃冰家底,而且实现了一系列勘查理论和勘查技术、装备的创新。实际上,注重创新的引领作用,把地质调查过程变成科技创新的过程,全面提升科技创新解决资源环境基础地质问题的能力,也是中国地质领域工作的指导思想。

    中国地质调查局基础调查部副主任邱海峻指出,根据国际上的研究,可燃冰在全球主要分布有两类地区:一类是水深300米—3000米的海底,在海底以下0米—1500米的沉积物中产出;另一类是陆上冻土区。成功进行可燃冰勘查,光靠上述大体模糊的判断显然是不够的,必须摸索出适合中国海域和陆域地质特征的探测理论和方式。

    刘昌岭指出,中国科学家根据可燃冰成矿原因,创新性提出“渗漏型可燃冰”概念,并将可燃冰划分为“扩散型”和“渗漏型”等几种,总结出各自的特点,指出它们在南海北部具有密切的成藏关系,具备形成的地质条件,并揭示出该地区形成了南北成带状的可燃冰富集规律。

    工欲善其事,必先利其器。可燃冰勘查离不开先进的装备,而4500米级深海遥控潜水器海马号就是中国可燃冰勘查的一大利器。它历时6年研发而成,实现了一批关键技术突破,包括本体结构、浮力材料、液压动力和推进、作业机械手和工具、观通导航、控制软硬件、升沉补偿装置等,是中国迄今为止自主研发的下潜深度最大、国产化率最高的无人遥控潜水器系统。该潜水器研发成功后迅速转化为应用,在南海北部陆坡发现了海底活动性“冷泉”,实现了南海天然气水合物资源调查领域的突破性进展。

    在可燃冰勘查过程中,中国科学家摸索出一套成熟的调查技术和特效探测技术。刘昌岭举例说,针对可燃冰赋存的相关地貌、沉积矿物等,勘查人员集成了一套可燃冰综合探测系统,综合“地质、地球物理、地球化学”等调查手段,该技术已成为服务海域可燃冰常规勘探的主打技术。

    《 人民日报海外版 》( 2017年11月25日 第 08 版)

     

    人民日报:“冰火”勘查诠释中国地质速度(“瞄准世...

    为将加强廉洁文化建设作为一体推进不敢腐、不能腐、不想腐的基础性工程抓紧抓实,1月2日,中国地质调查局成都地质调查中心(以下简称“成都中心”)组织全体中层干部和地调项目负责人共93人,举行集体廉洁宣誓仪式。与会人员佩戴党员徽章,在领誓人的引领下,面对国旗、党旗,右手紧握举至胸前,进行了庄严的宣誓,向党和国家郑重作出四点承诺。

    仪式正式开始之前,还播放了一段精心制作的《爱莲说》短视频,从廉洁的角度再赏《爱莲说》,旨在引导大家如莲般“出淤泥而不染,濯清涟而不妖”,积极倡导洁净纯朴的生活态度,守住道德底线;“中通外直,不蔓不枝”,倡导正直刚正的处世原则,不越法律红线;“香远益清,亭亭净植”,倡导坚强自重的高尚品德,筑牢思想防线。

    这次宣誓,一方面加深了党员干部,特别是关键少数的廉洁自律意识,促使他们以身作则守纪律,做到带好头、带好队,推动成都中心党风廉政建设向纵深发展;另一方面营造了廉洁氛围,特别是表达了对廉洁的共同追求,构建向好向上的工作环境,增强凝聚力、向心力,彰显成都中心对廉洁的重视对腐败零容忍。

    成都地调中心全体中层干部和地调项目负责人集体廉洁宣誓

    廉洁宣誓化于心、风清气正践于行

    搬运地灾监测仪器

    向白格滑坡后缘进发

    在野外进行水文地质试验

    赶赴调查工作区

    在扎西康进行物探测量

    野外的午餐

    为老挝地质人员进行地层产状测量培训

    川藏铁路沿线主要活动断裂运动速率GPS测量

    汉源五峰—龙马溪组剖面采样

    今年恰逢五四运动100周年。“以中立不倚之精神,肩兹砥柱中流之责任……以青春之我,创建青春之家庭,青春之国家,青春之民族……”100年过去,先辈的嘱托言犹在耳。走在新时代的大路上,吾辈青年亦当不负青云之志,永存赤子之心。让我们去听、去看自然资源部中国地质调查局成都地质调查中心地质青年们努力奋斗的故事。

    誓把悬湖变清江

    四川是全国地质灾害最重的省份之一,因处在青藏高原和四川盆地过渡带, 受地形、地貌、地质构造条件和暴雨、地震等诱发因素频发影响,使之成为地质灾害的多发区、易发区。

    2018年10月~11月,川藏交界处的白格滑坡先后两次堵塞金沙江,形成堰塞湖,蓄水量持续增加,湖水位持续上涨,形势非常危急。

    在部、局党组的统一部署下,成都地调中心地质灾害应急调查突击队徒步20多个小时到达白格滑坡后缘。在不断遭遇暴风雪、冰雹、路面结冰等恶劣状况,以及边坡雷达搬运困难、缺水缺粮、温差较大、通信中断等情况下,应急调查突击队的地质青年们毫不畏惧,顶风冒雪,翻山越岭,摸清了沿岸高隐蔽性强变形的灾害点,提交了《沿岸40公里地质灾害隐患调查报告》。

    在堰塞湖救灾一线,地质青年们有的通宵研判滑坡变形,有的操作仪器、分析监测数据,24小时轮班值守,共发布96期边坡雷达小时报、8期边坡雷达监测简报、43期北斗监测简报,为指挥部和专家组的处置决策提供了第一手变形监测资料,提出了多条防范建议。他们还与施工现场实时保持联络,成功发布预警1次、预报12次、通报73次,在发生垮塌前通知现场施工人员停工和撤离,保证了堰塞坝泄流槽施工人员零伤亡。

    让百姓喝上幸福泉

    乌蒙山区位于云贵高原与四川盆地接合部,山高谷深,地势陡峻,为典型的高原山地构造地形,生态环境极其脆弱,降水时空分布极不均匀,旱季经常出现溪沟断流、井泉干涸、居民无水可吃的状况。有时,为了日常的生活用水,上百户人家每天要步行到几公里以外的水井排队挑水。缺水问题成为制约当地经济发展的瓶颈。

    为解决缺水区百姓饮水难问题,中国地质调查局设立了乌蒙山区水文地质环境地质调查项目。尽管野外地质工作极其枯燥、异常艰辛甚至极端危险,但想到乌蒙山区还有300万人没有用上安全洁净用水,成都地调中心的地质青年不敢停下脚步,只为了不辜负百姓们深沉的渴望。

    近3年,成都地调中心水文地质环境地质团队在乌蒙山区共施工探采结合井26口、引泉工程7处,日供水量达6400立方米,缓解了6.33万缺水群众的饮水难问题。

    “青藏精神”闪耀新时代光芒

    20多年前,成都地调中心首批地质青年踏上青藏高原为祖国寻找宝藏。20多年后,成都地调中心第三代青藏人依旧奋战在羌塘、喜马拉雅。

    他们在悬崖峭壁间不露惧色,跨过一道道狭窄的深沟;他们已经习惯坚持走完每一条路线,风雨无阻;他们已经习惯爬上一座又一座雪山、翻越一个又一个高峰,无畏风雪;他们更喜欢在无人的角落,默默地给家人打个电话,一身铁骨,满腹柔情。

    正是这一代又一代的地质青年,从西藏的阿里、那曲再到青海的沱沱河,付出了难以想象的代价,填补了地质调查史上的空白,打破了“破碎”的高原这一认识,并取得了系列钻井创新技术成果,为我国高原基础科学研究提供了重要资料。

    正是这些地质青年厘定了错那洞穹窿,抢占了喜马拉雅碰撞造山过程关键性地质体研究新阵地,发现了超大型铍稀有金属矿,再造了扎西康,开创了西藏寻找稀有金属矿的历史,助推了西藏山南地区铍钨锡多金属资源勘查基地建设,为我国寻找战略性关键矿产提供了后备保障。

    踏上“一带一路”新征程

    从湄公河沿岸到南海之滨,从缅甸的实皆断裂到印尼巽他群岛,从越北的斋江穹窿到老挝波罗芬高原,有这样一群年轻的地质追梦人,他们既可以越丛林、踏泥泞,征服一座座高山,也可以英姿飒爽、风度翩翩,活跃在“地学外交”舞台。

    他们就是成都地调中心开展境外地质调查的地质青年们。

    按照中国地质调查局的布局与分工,成都地调中心肩负东南亚、南亚两大区域的地质调查工作。境外地质室16人的年轻团队,出色地完成了局党组交办的各项任务。他们承担的《老挝沙耶武里地区1∶20万地质地球化学填图》得到老挝能源矿产部部长嘉奖令,获得“卓越贡献奖”,老方表示此业绩将铭记于老挝国家史册。

    2018年11月15日,中国—东盟地学合作中心成立,中国与东盟国家地学合作开启新篇章。截至目前,与中国地质调查局签订合作谅解备忘录的东盟国家达到7个、南亚国家达到3个。

    成都地调中心这样的团队还有很多。

    基础地质研究室的地质青年们凭着对地球科学的热爱、对地质事业的热情,取得了可喜的成绩。2018年,他们在龙门山成矿带研究取得了创新性进展,进一步深化了西南三江特提斯演化基础研究,新发现双江一带蓝闪石具进变质和退变质两种成分环带的高压变质岩;提出了原—古特提斯洋连续演化的认识,揭示了古生代的成矿地质背景,对基础地质研究以及未来中深部地质找矿等均具有重要意义。这一成果得到业内专家高度赞誉。他们对罗平生物群的研究持续十余载,目前已将其打造成国际古生物学研究平台。

    页岩气团队十年如一日深入四川地质条件复杂区,为祖国寻找页岩气,首次在滇东北向斜新区获得页岩气重要发现,开拓了近2000平方千米页岩气勘探新区;与企业合作,调查发现川西南犍为—沐川地区有望开拓油气勘探新领域。

    站在历史新节点上,牢记行业责任,紧握时代机遇。作为新时代地质青年,我们愿意为祖国的地质事业奉献青春、挥洒热血,传承发扬好“责任、创新、奉献、合作、清廉”新时代地质文化。我们有决心、有能力为建成世界一流新型地质调查局、为提高国家资源保障程度、为建设美丽中国作出新的贡献,同时收获属于自己的梦想与荣光。

    奋斗的青春最美丽

    为进一步深化“两学一做”学习教育,充分发挥在职党员参与社区建设、服务群众的先锋模范作用,结合地调局沈阳中心实际,近日,中国地质调查局沈阳地质调查中心党委组织在沈全体党员深入皇姑区三台子街道中航社区地研锦隆家园小区,开展了“在职党员进社区”义务服务活动。

    沈阳中心党委高度重视“在职党员进社区”义务服务活动,把此次活动做为“两学一做”学习教育深入开展和作风建设的一个载体,组织在沈党员干部30余人到中航社区地研锦隆家园小区进行义务劳动清理建筑垃圾、园区内杂草、杂土、杂物,在进入盛夏之季为居民提供洁净的活动环境。

    结合义务服务活动,在七一到来之际,沈阳中心党政领导班子成员带队,组织党办、人事教育处等部门同志分别对社区内17名困难党员、老党员进行了走访慰问,送去慰问金、送去党的温暖和组织的关心。

     

     

    地调局沈阳中心组织开展“在职党员进社区”义务服务...

    一、背景

    (一)国际发展动向

    基于20世纪科学技术的迅猛发展,人类活动已经扩展到世界各个角落,实现全球合作、促进全球发展逐步成为各国的共识。全球范围内的发展中国家和发达国家在享受全球发展带来巨大收益的同时,也付出了资源、环境以及社会方面的高昂代价。人类生产活动不仅在全球范围内破坏着自身赖以生存的生态环境,同时由于过度开发,人类赖以发展的自然资源也正以惊人的速度减少。联合国给出的《千年生态系统评估》(2005年)报告指出:“由于人类活动的干预,2/3支持地球生命系统运转的自然资源已被严重破坏,几近耗光。人类赖以生存的生态系统有60%处于不断退化状态,支持能力正在减弱。未来50年内,这种退化也许还将继续。”随后,世界自然基金会(WWF)的《地球生命力报告(2008年)》针对人类对自然资源需求的生态足迹,指出“人类对自然资源的需求超出了地球承载力的近1/3。美国和中国的国家生态足迹最大,各消耗约21%的全球生物承载力。美国人均生态足迹量9.4全球公顷,可覆盖4.5个地球;中国人均生态足迹量2.1全球公顷,覆盖1个地球。”而据《中国生态足迹报告(2008)》,2003年中国人均生态足迹量1.6全球公顷,低于2.2全球公顷的全球平均生态足迹。有关度量指标除生态足迹(人类需求)、生命地球指数(自然状况)外,还有碳足迹、水足迹。一些发达国家已形成“经济(Economy)-能源(Energy)-环境(Environment)”协调发展的“3E”模式,而2009年的达沃斯论坛传出了“水资源破产”的预警。

    (二)我国中长期经济、社会发展的趋势预测

    在发展的大潮席卷全球的同时,我国经济社会发展遭遇了前所未有的契机与巨大的挑战。1970年以来,世界人口增长近60%,耕地、草地面积相对稳定,基于灌溉、化肥的农业增产,与人口增长相对平衡。与此同时,中国耕地数量历经20世纪80年代缓慢减少和1999~2003年迅速减少两个阶段后,进入基本受控状态。据相关数据统计,21世纪上半叶世界人口将增长70%,而人均耕地、草地面积将会减少;日益增长的人口与持续减少的耕地、草地之间的矛盾依靠先进的农业科学技术可得到缓解,人地关系预计不会到达崩溃的程度。虽然中国对改善目前形势、确保更好的发展有充分的信心,但形势依然严峻。世界银行公布的一份《解决中国的水稀缺》(2009年)的报告中列举中国“每年有约250亿立方米的水因受污染而不能使用,有240亿立方米的地下水被超采,水危机导致的经济损失占GDP的2.3%,不容忽视”(我国水利部公布的地下水超采数据为120亿立方米/年),由此可见我国保证资源可持续利用的任重道远。

    (三)国家当前和近期需要

    国家发改委2008年做出的关于《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》实施中期情况的报告中,提出“十一五”后两年难以有效解决的全局性、战略性重大问题:①能源资源利用问题。②生态环境保护问题。③空间开发结构优化问题。④粮食安全保障问题。⑤城镇化健康发展问题。⑥人力资源开发问题等。并要求及早谋划好与之相关的“十二五”时期发展战略。这6个问题同时也是6个前瞻性研究题目,而前5项均与国土资源和国土空间的调控有关。

    从长远看,国土资源和空间战略目标将以可持续性、生态化、低碳化、信息化、全球化为依归。

    (四)经济与矿产资源全球化、区域化

    随着世界经济或结束剧烈震荡进入缓慢复苏期,包括矿产资源全球化在内的经济全球化已成为当今世界不可逆转的发展趋势,各国的市场化改革与经济结构调整此起彼应,各国展开抢占下一轮发展经济制高点的竞争愈益激烈。在2009年全球经济复苏的曙光出现时,“后危机时代”世界经济的新格局正在形成。作为全球经济复苏的“主推手”——中国在世界经济舞台上的角色也在悄然发生变化。APEC作为亚太区域经济合作论坛起着对话和交流的作用,中国-东盟自由贸易区(CAFTA)即将面世,同时与南盟(SAARC)的区域合作开始提上日程,东北亚的中日韩自由贸易区的进程要慢一些,上海合作组织(SCO)则以地区安全为重心,并进一步深化区域经济合作。

    (五)国土安全隐患

    在经受全球发展冲击而引发资源、环境的国际纠纷不断的同时,我国的国土资源和空间由于历史、自然等原因也面临重大安全隐患。中印边界问题由来已久,印度除侵占我国藏南部分领土并设立所谓“阿鲁纳恰尔邦”外,还觊觎南疆阿克赛钦地区;国外和新疆的“东土耳其斯坦”分裂势力和恐怖组织妄图将新疆从中国分离出去;我国管辖海域近一半与邻国有争议,南海“九段线”虚多实少,主权深受侵蚀;钓鱼岛的主权争议,与那国岛、冲之鸟礁的军事开发问题都对我国东海海疆构成挑战。此外,自然灾害频发、生态环境破坏、资源衰退和骤减、国际金融抢滩我国资源开发等也成为国土资源安全的胁迫因素。

    二、起点

    (一)我国快速工业化、城镇化

    改革开放以来,随着我国工业化的快速发展,城镇化水平也逐年提高。2008年我国的GDP总值达到30万亿元(相当于4.3万亿美元),成为世界第三大经济体,而人均GDP 仅3266美元,只及世界中等偏下收入水平,国土经济密度以倍数增长;工业化率达48.6%,正处在工业化中期、以传统工业为主的产业结构,遭遇资源“瓶颈”;城镇化率只及45.7%,低于世界平均水平,城市群规划建设开始提上议事日程;市场化程度达60%,已超过市场经济临界水平;国际化程度,我国已全方位对外开放,深度融入全球经济一体化;科技创新能力居发展中国家前列,总的仍处于世界中等水平。据世界经济论坛2009年9月公布《2009~2010全球竞争力报告》,中国(大陆)列全球第29位(比2008年晋级1位),继续领跑“金砖四国”。作为人口、经济总量“双庞大”、结构复杂、非均衡性突出的发展中大国,中国积极参与国际竞争,如应对得当,有可能继续保持上升势头。

    (二)对国土开发程度与资源、环境承载力的不同估计

    1.综合评估:总体上尚未超载,西北和北方部分地区超载

    据中国21世纪议程管理中心编著的《发展的基础——中国可持续发展的资源、生态基础评价》(2003年),中国“水资源和水环境的人口承载力在15亿~18亿人之间,但将从南到北大规模转移;而土地对食物的承载能力略有盈余,在未来50年内都不会超出其边界;能源与矿产资源供需失衡的形势将更加严峻,10亿吨燃煤造成的污染已接近环境的承受极限,6种大宗矿产(铁、锰、铬铁矿、铜、铝、钾盐)现已供不应求。”而《中国工业发展报告——资源与环境约束下的中国工业发展》(2005年)认为:“中国经济增长越来越接近于资源和环境条件的约束边界。”《中国至2050年区域科技发展路线图》(2009年)把“资源环境承载力已接近饱和”列为4个基本国情之一。

    就人口发展与资源承载能力而言,《国家人口发展战略研究报告》(2008年)指出,中国人口发展总体上没有超越自然资源承载能力,但是局部地区和部分资源已出现资源紧张和供需失衡现象。现有的经济发展规模和人口数量均在水土资源承载力范围之内,但区域之间极不平衡,西北部和北方部分地区超载严重。

    2.分区域评估

    1)海岸带开发不足。海岸带是连接陆地与海洋的纽带,是开发海洋资源、发展海洋经济的依托。我国拥有1.8万多千米的大陆海岸线,海岸带面积达38万平方千米,约相当于沿海省(区、市)面积的1/4。专家指出,我国沿海诸省(区、市)每1000平方千米陆域的海岸线资源量,基本上与欧洲主要国家和美国处于同一水平上,但开发程度却远比那些经济发达国家为低。

    2)沿海地区局部已过度开发。在自然条件较好的东部沿海地区过度开发严重,珠三角9市土地开发强度15.9%,超过了日本三大都市圈,也超过国土面积相当的荷兰;包括安徽在内的环长三角地区,国土面积(约34万~35万平方千米)与德国、日本相当或相近,开发强度(约15%~16%)超过德国(12.8%)、日本(15.0%)。海洋资源过度开发造成开发利用密度高、生态环境退化严重的局面,需要实行绿色保护的海洋政策,解决可持续开发利用问题。(《2010~2020 中国海洋战略研究》,2009)

    3.分资源门类评估

    由于长期森林过伐、草地过牧、坡地滥垦、矿产乱采,超过限度,使我国的自然资源遭到不同程度的破坏,虽然近年施行了禁止乱砍滥伐、退耕还林、限制矿产开采等措施,我国的资源破坏现象有不同程度好转,总体上仍不乐观。

    我国超限开发的典型例子还包括近海水产过度捕捞,年产量峰值可达1400万吨,超限额75%,导致海洋生态系统和水产资源严重退化,产量减少,水产品个体变小。

    在水环境方面,水与环境超载,形势严峻。根据水利部2009年发布的最新数据,我国水资源总体上已经过度开发,其中黄河水资源利用率>60%,海河>98%,内陆河流域>40%。过度的开发,不仅威胁或损害河流健康,还使某些主要功能丧失。不少地方水环境开始退化,出现了水质恶化、地下水位下降、河湖干涸、湿地消失的现象,所有这些都是出现水危机的先兆。

    4.国土的粗放开发和资源、环境承载力评价

    中国当前正经历新一轮重化工业化及与其相克相生的“资源瓶颈”,资源除总量大、人均少外,在国土开发利用中的矛盾也很突出,总的资源开发强度与国土经济密度不对称,开发过程中的粗放、分散、重复、低效、退化等问题(表1)日久年深,有的积重难返。

    表1我国国土资源开发利用中的倾向性问题一览表

    人口基数大和粗放式强度开发加重了国土的负担,对人口、经济密集区的资源、环境承载力有必要做出科学评价。国家部署主体功能区规划,根据自然条件适宜性开发,控制开发强度,调整空间结构,也以资源环境承载能力为基本依据。关于环境承载力,“十五”后期由清华大学承担的宁波市环境承载力研究,从资源供给能力、环境纳污能力、人类支持能力3个角度来量化环境承载力,建立了评价指标体系。厦门大学对厦门海岸带也做了生态安全压力分析。资源、环境承载力评价的综合度更高,相应的难度也更大。对此,中国地质调查局在汶川地震灾后重建规划工作中有实战性演练,正组织“环渤海湾重点地区环境地质调查及脆弱性评价”项目,将扩及全国海岸带资源、环境承载力调查监测和风险评估,其重要性不言而喻。

    5.对国土面貌演变方向的两种预计

    基于当前国土资源的利用现状,对未来国土面貌演变方向有以下两种预计。

    1)从低收入转为中等收入国家的提升期是包括公共服务在内的现代服务业加速发展期、国土面貌向良性转变期,人均GDP 3000美元是对资源环境的边际压力的转折点。中国发展高层论坛2004年年会的总结讲话指出这一时期的6个基本特点:“消费结构升级,工业化进程加快,城市化速度上升,人口大量转移,国土面貌日新月异,社会财富迅速增加。”其中,“国土面貌日新月异”是良性预期。2005年,我国荒漠化和沙化土地面积实现中华人民共和国成立以来首次“双缩小”,“破坏大于治理”转为“破坏与治理相持”;2008年,电力弹性系数首次小于1(低于GDP增速),都顺应和促进这样的转变。

    2)《新一轮全国国土规划前期研究(中国地域空间、功能及发展)》综合报告(2006年),“第一章背景——剧烈变化的‘国土’”指出了我国国土开发和建设布局无序及空间失控态势的严重,包括:地域(空间)开发利用严重无序,建设用地过度扩张;许多地区资源环境压力过大,而支撑体系太弱;不少城市盲目攀比,贪大求洋,超前定位;一些快速发展地区环境状况令人担忧;生态退化问题依然严重,由此招致“国土安全和资源保障的危机”。这里所说的“剧烈变化”非“良性”一词所能道破。2009年9月《科技日报》关于“建设低碳城市”的对话栏目中有专家指出:“我们75%的地面水已经被污染,国土变得枯黄”,就是相应的写照。

    国土面貌是广域性土地利用/覆被变化(LUCC,全球变化的中枢和核心主题之一)的反映,尤以人口增长胁迫下的LUCC为甚。我们终需这样的系统观测和研究成果为基础给出说明。

    三、基点

    (一)大国土

    1.活动半径

    日本前首相田中角荣1972年为中日邦交正常化访华,在与毛泽东主席会谈时曾说:“一个民族的能力水平与活动半径成正比。”其着眼点在于国家的对外开放和国际化程度。

    一个国家的国土资源和空间管理及于领土、领空、领海和管辖海域(“准国土”或“国土化海域”),我们要上天、入地、下海,所要求的技术、工程和管理能力水平也与活动半径相关。

    “大国土”指现有国土全方位的内涵深化(包括系统化、整体化、聚合化、空间化)和管理(包括监督管理)到位:在国家层面上加强统筹协调,但不因“大国土”而扩张国土空间;在部门层面上加强内融外联,也不借以扩大职能范围。

    2.内涵假设

    “大国土”即广义的国土:一是国土资源与国土空间(或地域空间)的统一;二是自然国土与人文国土的统一;三是覆盖陆海、充斥立体空间的“三维国土”;四是统筹国内地球表里诸圈层的“多圈层国土”;五是宏观和中观层面上的“和合国土”。

    (1)国土资源与国土空间

    国土资源指土地、水、矿产、生物、海洋、大气等实体性资源,它们又占有各自的区位或地域,即空间性国土。而国土资源管理现状,既有重实体资源、轻空间的倾向,如把国土(空间)规划视同“国土资源规划”;也有重空间、轻实体资源的倾向,表现为土地管理的重数量、轻质量,区域地质调查的重陆轻海。

    在适当的地形地貌条件下,农业用地的耕作层、建设用地的工程持力层都是实体,农业、建筑业等活动先选址、后丈量,基本程序是由实体到空间;探矿权首先是带有虚拟性的“空间试用权”,而采矿权是资源的用益物权,矿业过程是由空间到实体。由此可见国土资源的实体性和空间性同等重要,不可分割。

    中国社会科学院黄皮书《2006年:全球政治与安全报告》认为,国家强弱更多取决于综合国力,其构成中科技力、人才力和信息力各占25%,自然资源和资本各占12.5%。自然资源的权重只占1/8,在当前阶段可能估低了,如果加上国土空间(区位)要素更要考虑提高。

    (2)自然国土与人文国土

    中国作为人口众多的文明古国,对国土垦殖和开发的历史悠久,但空间上极不均衡。开发强度,是指一个区域建设空间占该区域总面积的比例。作为发展中国家的中国,2008年全国平均开发强度达到3.48%,超出一度预计2010年达到3.23%的强度值很多,特别是东部沿海的一批城市已进入强度开发或超强开发,上海、无锡达到29%~30%,而东莞、深圳高达38%~40%,已臻于极限值,人工生态系统置换了自然生态系统。按照这样的发展速度,2020年全国开发强度达到3.91%的预计值也有可能被突破,国土人工化的趋势难以逆转。资源、资产、资本“三资合一”也是人文超过自然的国土。

    另据吴霁虹指出,在全球化背景下的信息社会中,不同于土地、劳动力和资本要素的知识、商业生态网络、组织流程等已成为创新活动的“新生产要素”,实现全球联系和思想交流的商业生态网络正成为新的“虚拟地产”。IBM 2008年的企业价值超过1577亿美元,然而其土地、建筑物、实验室等有形资产只占9.1%,基于空间和时间动态地创造价值的组织流程相当于“创新工厂”。由此可见,“人文国土”的未来发展具有很大的空间。

    (3)“三维”国土

    科技部2008年推出基础科学研究和前沿技术探索的“三深战略”,包括“深空(宇宙空间)”“深海(公海大洋基底)”“深蓝(信息安全)”三大纵深领域,“三深”没有“深陆”。在国土资源战略的“三维国土”构架中,“深”含“深陆”“深海”,它们同属岩石圈、水圈富于探索价值的人类未知领域;“空”首先是地面以上100~110千米的“领空”或“近空”,其次是外层的“深空”或“公空”(图1),概称“陆、海、空、深”。2009年9月,我国第一个集数据、软件于一体的三维地理空间信息系统——数字地球(中国)问世。

    图1“三维”国土示意图

    国土、资源、地质各有其自然演变和随人类社会农业、工业、科技革命的变异过程,并谋求可持续发展——时间维的过去、现在和未来。以46亿年计的地球历史可谓“深时”。这是“三深”向“四深”的发展。

    《浙江省信息化测绘体系建设发展战略》(2008年)首次提出了基于“时间维-对象维-方法维”的测绘体系概念模型,是对信息化测绘体系的基本构成与内涵的创新性探索,这也是“国土资源战略研究”吸收地方成果的一个范例。

    (4)“多圈层”国土

    大国的“陆、海、空、深”是互相影响的“多圈层”国土。1760年英国工业革命以来,世界各国累计开采、消费了3万多亿吨(以标煤计)化石能源,近250年间从地球岩石圈向大气圈释放出数以万亿吨计的CO2(土地利用/覆盖变化也贡献了>30%的份额),扰乱了地球各圈层之间的平衡,导致全球气候变暖。同时,还要看到海洋-大气相互作用的重要影响,还有生物圈中土壤碳库(可抵消全球5%~15%的碳排放量)的储碳潜力。就碳排放大国而言,也可以看作“大国土”结构问题。

    钱正英在《我国的江河整治问题》(1981年)中曾经建议:“对国土整治进行统一规划,水利建设纳入国土整治的统一规划。”

    第33届国际地质大会中国代表团建议探索“外层空间”新领域,测绘瞄着“地-空-天一体化”目标,都是超出地球圈层范围的深空探索。

    (5)宏、中观层面的“和合”国土

    以城镇化进程中的土地资源管理为例,在城乡分割体制下的土地二元配置和使用,造成城镇和农村“两栖”人口的“双重占地”,导致“两不经济”的结果,加剧了城乡用地和人地关系的紧张局面,必须实行以城乡一体化为目标统筹城乡用地的战略转变。这既有利于人际和谐、人地和谐,也促进城乡融合,以臻于“和合(和谐+聚合)”境界。统筹陆海、区域(行政区、经济区、气候区等)、城乡、“三生(生活、生产、生态)”空间等,都是形成疏密有序的“和合”国土之路。

    而国家所提倡的保护耕地的实质是保住耕作层的综合生产能力平衡,节约集约利用土地,以土地总和效益最大化为目标,都寓意于提高多元一体化程度的综合或集合,“和”“合”并用,相辅相成。

    3.陆、海、空关系

    (1)“滨海之国”与“滨、近海之国”

    大国土涉及陆海关系,美国区域规划协会称美国为“滨海之国”,是离海岸线80千米的范围,在这个占国土面积13%的区间集中了美国51%的人口、57%的国民收入。实际上这只限于美国本土,美国又是多海洋国家,除了滨海的阿拉斯加州、夏威夷州,还有5片海外属地(岛域或群岛),其管辖海域散布在大西洋、太平洋和北冰洋,比上述区域要大得多。就美国本土而言,我们把它看作“半环形的滨海(湖)之国”(东北角是五大湖区)。中国的陆海情况与它迵然不同,总体上是东南向临海的“滨、近海之国”。从大国土着眼,我们在看重沿海省(区、市)的同时还要看到近海省。近海省按区位可分3类:①中部近海省,涵盖中部地区6省;②西部近海省,有贵州、云南;③3个近海边疆省,即吉林(临海最近距离15千米)、黑龙江(临海最近距离<100千米)和云南(临海最近距离<500千米)。按此设想,现有沿海省(区、市)加3类近海省(区、市)共有24个,占全部省级单位的77%,这就能让更多的内陆省共享海洋资源,既有利于海洋共同开发和国土均衡,也有利于扩大内需和(海)港-腹(地)一体化,沿海省(区、市)和近海省(区、市)依托地缘关系共筑“和合国土”。

    (2)深陆和深海

    大国土包含“深陆”,现代科学技术的发展使人类向地壳深部、深海大洋和洋壳的探索成为现实。表2列举了我国实施的部分大陆深钻和超深钻。此外,山东新汶矿业集团的一处矿井深1350米,是亚洲最深矿井;清华大学与四川二滩水电开发公司合作,在锦屏山覆盖层深2500米以下的引水隧洞旁建筑极深地下暗物质探测实验室。

    表2 我国实施的大陆深钻、超深钻一览表

    海洋正逐步成为人类的第二生存空间、食品生产基地、化石能源和新能源开发基地、新的水资源开发基地、新的医药资源开发基地,又是全球交通和物流通道。美国《面向21世纪海上合作战略》(2007年)认为:在世界所有国家中,美国和中国是海洋利益最大的国家(实际上两者缺乏可比性)。大国土中涵盖的深海指的是水深超过500米的海域,我国把深海资源开发列为超前部署领域,尚处于发展的中级阶段。表3概列出海平面以下的分层化。

    表3中所列海平面200米以下的深层水,保持低温、洁净,具有多种功能,在美国、日本、韩国开发利用这类较深的优质海水,已形成产业。

    (3)近空和“地空”

    城市高层建筑林立。全国大城市中现有5000多座50层以上的高层建筑。上海环球金融中心建成世界第一高楼,在高密度的建成区中出现了不同产权单元在空间上层层叠加的现象,并愈益普遍化。这一层近地空间简称“地空”。表4列出了近空分层的高度以及各层对应的主要功能。

    表3 海平面以下分层化表

     

    表4近空分层化表

     

    我国利用低空(地表以上100米)风能发电居世界第四位,而“高空”(地表以上200米)风能尚未开发,这两层空域均在“地空”范围内。在更高空还有丰富、稳定的风能资源,其开发利用与航空飞行不兼容,待进一步研究。

    城市在向空中“长高”的同时还向地下延深。我国有10个城市已使用或正在建设地铁,另有8个城市提出或筹建地铁,到2020年建设城市轨道交通线路将达到2000~3000千米,表明城市“地铁时代”已经来临。

    “地空”和地下工程呼唤城市三维地质调查、三维地籍测绘和管理。

    4.城市“三维”地质调查和“三维”地籍测绘与管理

    地空和地下工程呼唤城市的三维地基调查和三维测绘调查,现在我国有6个城市在试点,上海、北京已经验收。

    “上海市三维城市地质调查”项目按“中心城-新城-郊区”3个规划功能区,建立“基岩地质层-第四纪地质层-工程地质层”3个层次的地质结构模型,使三维可视化地质信息系统、地面沉降防治、地下空间与地质环境容量评价、地球化学调查与农用地分等定级相对接,特别是搭建起大型、综合、动态的地理地质信息平台,可望打破多源、异构、多维数据形成的“信息孤岛”互不相通的僵局,实现全市地质信息由分散到集中管理、由平面到三维显示、由单项专业应用到多元服务的转变。另在全市地下工程普查的基础上,从黄浦区着手地下地籍调查,构建“地上地籍图-地下地籍图-地质图”系统,为地下空间管理提供有效支持。

    “北京市多参数立体地质调查”项目(2009年通过评审)推出的智能化三维地质信息管理与服务系统,为城市规划、建设和管理提供了全方位的科学依据。

    在完成6个城市试点的基础上,将考虑另33个超大城市的“三维”地质调查。

    深圳市国土与房产局正启动“三维地籍”的专项研究,这是有关城市“三维”地籍测绘和管理研究,在国内外尚处于探索阶段。而历来以二维宗地为核心、以“四至”为边界的传统地籍,都建立在宗地内产权主体同质化的基础上,而城市土地的立体化利用则以垂直方向上、产权主体的多元化为前提,即地表、地上、地下空间可以分层开发并分属不同权利人,这就形成以六面体或多面体为基本单元的“三元产权体”,在空间形态上表现为复杂的产权簇或产权层,需要有相应的“三维地籍”测绘为支撑的“三维地籍”管理。此外,《物权法》要求实行不动产统一登记制度,而任何不动产都占有一定的空间域,系统的三维地籍研究为在一个统一的技术框架下处理土地和房产的登记问题提供了可能。

    上海市地质调查研究院研究地下空间资源管理与权籍调查关键技术,也有初步成果。

    从城市空间要素立体化趋势中可引出一种新型的财产权,即空间权,它与建设用地使用权相分离,成为一项独立的物权(参见《民法》第七百七十三条、第八百三十二条),在我国台湾省已建立起比较完整的空间权制度。

    住宅产业规划到2020年基本做到“户均一套房、人均一间房、功能配套、设备齐全”。在产业层面,青岛“海尔地产”为节能省地提出“小户大家(小户型、大社区),和谐住区”的理念。即通过5个空间结构把家庭做大:家居空间紧凑化,环境空间功能化,会馆空间场所化,商业空间生活化,网络空间无域化(建设数字化网络社区,用网络服务来解决物理空间解决不了的问题,使得生活无域化——与“虚拟地产”相联系)。而微观上的空间意识将会有助于模式和设计创新。

    (二)大资源

    1.内涵假设

    “大资源”即广义的自然资源及其组合开发利用。

    一是单门类自然资源及其多形态的综合利用,多功能的优选利用(如在农业用地中, 对耕作层既是“土壤水库”又是“土壤碳库”的合理利用),非常规资源和新资源的递进或接替利用。

    二是包括土地、水、矿产、生物、海洋、大气等在内的多门类自然资源及其优化组合和综合管理(如水、土资源综合管理,海洋综合管理)。

    三是大资源以土地、能源为根本,我国的耕地和宜居建设用地都是稀缺资源,要在统筹生活、生产、生态空间的前提下节约集约和多元利用土地,新能源比传统能源的范围大大拓宽,要在尽可能清洁利用化石能源的同时研发低碳导向下的替代能源。

    四是确立、推进基于生态系统的国土资源管理和海洋综合管理,与经济、社会、生态建设相互交融,并探索资源、资本、资产“三位一体”的复合式管理方式,使资源开发利用的技术链、产业链、价值链层层相扣。

    五是融入经济全球化,积极利用包括国际海域在内的境外资源和公共资源。

    2.大资源与大能源

    中国在2012年将成为世界最大能源消费国。在21世纪上半叶,能源在我国矿产资源中仍居首位。在低碳导向下的大能源发展离不开大资源、大地质的支撑(表5)。

    3.单项管理案例

    水利部基于我国人多水少、水资源时空分布不均、与生产力布局不相匹配的突出水情和严峻的水资源形势,从2009年开始实行最严格的水资源管理制度。这比实行最严格的土地管理制度晚13年,但所规定的“三道红线”——开发利用“红线”即控制用水总量;水功能区限制纳污“红线”即控制入河排污总量;用水效率控制“红线”即遏制用水浪费——是对水量、水质和水耗的综合调控,体现了水资源和水环境管理的相对统一,起点高于只设“一道红线”的土地管理制度,也可以说把土地管理、利用的两个最严格制度“合二而一”了。

    2009年瑞典斯德哥尔摩大学和德国波茨坦气候研究所的科学家量化分析了“蓝水”和“绿水”,其中,“蓝水”是来自河流和地下含水层的水资源,占35%,“绿水”则是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸发而消耗掉的水资源,占65%;科学家们根据分析结果提出了应该大力研发绿水资源利用技术,由此可见土壤水作为“大资源”的一个分支兼及“大土地”“大地质”领域,应予以重视。

    表5 大能源战略及其资源、地质支持一览表

    :①第33届国际地质大会中国地质代表团得到启示:“非传统能源越来越受到重视,能源多样性是今后出路所在。可再生型能源可能是未来能源的主体。”

    4.综合管理案例

    中国工程院2007年关于《东北地区有关水土资源配置、生态与环境保护和可持续发展的若干战略问题研究》指出,基于东北是我国水土资源搭配最好的地区,可以建成全国最大的优质商品粮基地,而东北地区过去的垦荒,实际上是占用了林、草、湿地。目前的生态与环境状况,已到了临界状态。因此得出一条基本结论:“东北地区土地利用的总体格局应当是:耕地总量不再增加,林、草、湿地不再减少,城市和工矿用地合理控制”;并指出东北“西部地区的农业发展方向必须是农牧结合,以牧为主;农作物……以雨养农业为主,在缺水地区不宜种植水稻”等,在宏观上都有道理。但一年后,即2008年推出的《吉林省增产百亿斤1斤商品粮能力建设总体规划》中规划投资62亿元引嫩入白、以稻治碱,用5年时间在该省西部新增255万亩基本农田。这反映出国家战略研究与地方战略行动脱节,见仁见智,有待实践检验。

    多门类资源的综合管理,如作为复合式资源和空间的海洋综合管理,已成为国际趋势。其核心思想是从分散的行业管理转向跨行业、跨学科和跨部门的、基于生态系统的海洋综合管理。20世纪90年代中期,厦门市率先建立了海洋综合管理体制,成为有关国际组织部署的东亚海洋防污和管理的示范区,但推广不易。国家海洋局受权“综合管理中国海域”已10多年,尚难到位。对此,《2010~2020中国海洋战略研究》第五章中有具体建议。

    (三)大地质

    1.内涵假设

    大地质基于经济、社会与时俱进和地质工作功能最大化,不断扩大服务领域、贯穿于生产和生态建设的全过程。

    一是为经济、社会发展打好三个(应用)基础,即资源基础(开源、节流)、环境基础(保护、修复和防灾减灾)和工程基础(岩土工程),都有旺盛需求,为夯实资源和工程基础服务的地勘、工勘已商业化, 作为环境基础前期工作的“全国土壤现状调查与污染防治大计划”(2006年)正在实施中。

    二是大地质工作即大地质产业,它跨三次产业,即为“一产”服务的农业地球化学调查和供水水文地质勘察,融入矿业(现属“二产”)的矿产勘查和融入工程业的工勘作业,隶属“三产”的地质科学研究和信息服务,分别拉长产业链,不自成独立体系,大地质≠大地矿(对1991年提出的“地矿产业”要反思),按这个产业定位,现行地勘行业管理的覆盖范围还要加宽。

    三是基于国家财政支持、走在商业性地质工作的前面的公益性地质工作要做大,其信息供全社会共享,基于市场和地勘基金的商业性地质工作规模更大。

    四是地学研究多元化,地球科学正从传统的分散的单学科研究向地球系统科学研究转变,地质科学也要向地球系统科学即“大地学”拓展。

    五是适应“矿产资源全球化”的发展趋势,在立足国内的同时,“走出去”开拓境外地质工作,为利用“两个市场、两种资源”不失时机地做好前期服务。

    2.大地质与大地学

    基于地质科学的大地质和基于地球科学的大地学,其研究对象相同而研究领域不同。大地学的包容面广于大地质,但有交融态势(表6)。

    表6 大地学与大地质研究方向的概略比较表

    由表6可见,两者的共同点比较多,有向地球系统科学合流趋势,但在学科上仍显示出整体和局部相包含关系的脉络。“大地质”栏中未列举的海洋、陆地地表过程恰是“大国土”关注的热点领域。

    3.大地学——科技和信息服务

    公益性地质工作以地质图件为窗口面向全社会服务。英国地调局2006年发起的《全球1∶100万数字地质图计划》,产生于矿产资源全球化催生地质调查全球化的背景,旨在推进各国既有地质图数据网络化和国际共享。为保护市民避免遭受地震、海啸、滑坡和火山爆发等地质灾害的威胁,由联合国发起在日本神户通过的《2005~2025兵库行动框架》,有关信息和知识都要及时传输到全社会。

    2008年我国地理信息产业已形成测绘服务、遥感服务、地理信息系统、卫星导航4大支柱产业,总产值>600亿元;2009年增速20%,从业人员达40万人,机构>1万家;预计到2010年达到800亿~1000亿元,带动相关产业增长5000亿元。目前,全国唯一、初具规模的黑龙江省地理信息产业园2007年在哈尔滨开园,已建起国际地理空间数据加工基地和高新技术企业孵化器,前景看好。《北京空间信息产业调研白皮书》披露,该产业应用领域扩大到数字奥运、政府共享平台、数据库、防灾减灾等方面,国际合作领先于全国。

    四、浅释

    “三大”之间是有内在联系的,以“四面体”(图2)示意:A代表“大土地”,B代表“大海洋”,它们是“大国土”的两个主要载体,C代表“大资源”,D代表“大地质”作为基础置于底面。

    图2“三大”内在联系示意图

    (一)“四面体”扫描

    “大国土”与“大资源”有交叉重叠,宜各有侧重:“大国土”重在空间,以地表面、海平面为通用界面;“大资源”重在物质和能量,以水土、生物、能源和矿产为载体;“大地质”连同“大测绘”提供科学支撑和信息服务。三者构成一个统一、聚合的“四面体”。我国陆地空间虽大、资源品种虽多,但受结构性矛盾的深度制约,难题不少。

    定格国土空间区位的“大土地(A)”和“大海洋(B)”,其中“大土地”“七山二水一分田”,又派生出:A 高原和山地型土地结构(平原少,后备耕地少,开发成本高),A-C中低产型耕地、草地结构(优质耕地、草地少,又是少林国家)和大江河与中小湖泊型的陆地水域结构(淡水少);“大海洋”“三海两链半纷争”,源于A-B单面陆缘海与陆中海型海洋结构,而中国是世界上拥有邻国最多的国家(共29个,其中15个直接相邻),于本国资源禀赋弊多利少;“大资源(C)”“门类多、总量大、人均少、时空分布不均衡、相互匹配不理想”,又派生出煤基型化石能源结构(高碳、高硫空间)和低品位型非煤大宗矿产结构(富矿少)等。

    (二)“三大”的必然性和价值取向

    “三大”既是科学理念,又是顺应必然趋势的战略定位(表7)。作为人口过量的资源大国和经济大国,必须从大处着眼,针对国土开发中长期存在的几个倾向性问题(表1),集中多方面智慧谋划与经济、社会发展相适应的“大格局”(表8),使“三大”的组合优势得以充分发挥。

    表7“三大”的必然性一览表

    表8营造国土、资源的“和合”大格局一览表

    以上大格局,有的正在形成,有的受体制和机制束缚,施展不开。现行体制、机制问题如表9所列,要有序、分期研究解决。

    提出“三大”,旨在落实科学发展观,融合部门职能,加强统筹协调。经济、社会发展对资源环境的需求与时俱进、因人而异(表10),要瞻前顾后、留有余地。

    表9 “三大”的体制、机制问题一览表

    表10 人对“三大”的阶梯式需求一览表

    资源“瓶颈”有两重性,要以“三大”为杠杆,与经济发展互动,形成供、需“双向制约”,同时,还受生态、社会、政治等“多重制约”(表11)。

    表11 供需双向和多向制约一览表

    下一步,“三大”的研究领域再向“五维”拓宽,“五维”除时间维、空间维外还包括市场维、环境维、文化维。

    (三)推进“三大”的路径选择

    对于推进“三大”的路径可从以下几方面着手:

    1)把“国家可持续发展国土资源战略研究”项目持久化、常态化,提高研究内容的战略含量,从国家层面加强对重大问题的协调力度。

    2)编制部门战略规划,或加强部门发展规划的战略引导,向“三大”提升。

    3)有条件地实施部内整合,发挥基础地质调查、测绘、国土信息和经济研究工作对土地、矿产资源和海洋管理的全面支撑作用。

    4)基于“智能地球”(中国),搭建国土资源管理信息化的综合平台,从小到大,分步实现多门类资源的信息交流和共享。

    5)加强跨部门协调,在政企分开、所有权与行政权分离的前提下,逐步推进“非全能”、服务型的大部门制。

    6)在现行法规基础上适时启动国土资源和空间的综合立法。

    (四)几点困惑

    1)国土、资源管理和地质工作中积累下来的矛盾比较多,化解矛盾要有一个过程,现在是不是推出“三大”的合适时机?

    2)“三大”是从国家层面立意的,眼下设想“三大”的高度还不完全上得去。

    3)“三大”的容量放大了,没有现成的抓手,有待于实践中探索。

    (该文原载《国土资源战略与构建保障和促进科学发展新机制(2009年度)》、国土资源部信息中心《国际动态与参考》2010年第1期(总第439期)。本文为国土资源管理改革与战略高层论坛上的演讲。演讲于2009年11月19日。郭文华、刘丽、陈静、李政制作图表,王凌云整理。)

     
     
    国土资源战略研究的起点和基点
     

     

    一、什么是林下经济 

    林下经济就是在林下空间发展起来的种植业、养殖业、采集业和森林旅游业等产业,如林下种菜、林下养鸡、林下种菇、林下观光等。

    要理解林下经济,首先要明白什么是林下空间。通俗来说,树冠以下就是林下空间。

    二、为什么要发展林下经济 

    2012年,国务院办公厅出台《关于加快林下经济发展的意见》,明确提出要加快发展以林下种植、林下养殖、相关产品采集加工和森林景观利用等为主要内容的林下经济。原国家林业局随后出台了《全国集体林地林下经济发展规划纲要(2014-2020)》和《全国集体林地林药林菌发展实施方案(2015-2020)》,引导各地因地制宜发展林下经济。2020年,国家发展改革委、科技部、财政部、自然资源部等10部委联合印发《关于科学利用林地资源促进木本粮油和林下经济高质量发展的意见》,从科学利用林地资源、引导构筑高效产业体系、全面提升市场竞争能力等方面对新时期林下经济发展做出安排。我国正处于林业产业迭代升级阶段,发展林下经济具有以下重要意义:

    拓宽群众致富渠道,巩固脱贫攻坚成果。 

    发展林下经济,能够有效解决群众就业问题,增加群众收入来源,有效发挥其自身劳动力价值,实现自力更生,增收致富,巩固脱贫攻坚成果,推进乡村振兴战略。

    促进乡村产业结构转变,提高产业综合效益。 

    合理发展林下经济,有机结合经济发展、森林资源保护、林业产业水平提升等各项工作,促进传统林业经营方式转变和林业配套产业发展,实现森林生态系统的良性循环,拓展林业产业发展路子,增加林业产业总产值。

    增强群众生态保护意识,助力生态文明建设。 

    随着林下经济发展效益的逐步显现,能够引导社会资本的高度关注和资金持续投入,增加群众对国土绿化、实施乡村振兴战略和推动生态文明建设的认同感和参与感,使“绿水青山就是金山银山”的发展理念更加深入人心。

    满足人民对美好生活的向往,促进人与自然和谐发展。 

    科学合理地发展林下经济,能够有效增加绿色、有机、健康的野菜、山珍、木本粮油等优质林产品;同时,实施森林生态旅游开发项目,不仅可以强化资源保护,还能为人民生产生活提供更加美好的生态环境,从而更好地满足人民群众对美好生活的向往,促进人与自然和谐发展。

    三、林下经济发展现状 

    2020年12月6日,国家林业和草原局发布消息称,全国林下经济经营和利用面积已达6亿亩,林下经济总产值超过9000亿元,从业人数超过3400万,林下经济取得显著的经济效益和社会效益。

    经过多年发展,我国林下经济取得了丰硕成果。在我国东北地区,早在2011年林业方面的收入总金额就达到8.65亿元,林下经济已逐渐从传统林木种植发展为林间养鹿、林下种参药、林间养蛙等多种经济模式。在我国南方地区,林下经济衍生出鲜果采摘、体验种植、竹排漂流等多种园区娱乐项目,林区慢生活体验逐步形成新兴旅游模式。2017年,北京市开始建设林下经济基地示范园区,主要发展亲子采摘、森林观光、幼苗种植等,取得了显著的经济效益和生态效益。

    在取得成绩的同时,我们也要看到,林下经济还存在一些问题,如:①农民对林下经济的认知还在“伐木取材”阶段,对生态循环林业更是“一头雾水”;②林场交通、电力、水利等基础设施薄弱;③对林下经济的研究不够充分,林下种植技术还不完善;④缺乏政府引导与宣传,以及相关龙头企业的带动;⑤政策扶持力度有待加强。

    林菌模式 

    林禽模式 

    林草模式 

    林药模式 

    四、林下经济的主要模式 

    依据区域自然条件、林地资源状况、经济发展水平、市场需求情况等差异,林下经济主要呈现林禽、林药、林菌、林草等四种主要模式。

    1.林禽模式 

    该模式主要是指在郁闭的林下对鸡、鸭、鹅等家禽进行养殖,在养殖时可以采用自然放养或周边设置围栏进行圈养。采用该模式进行养殖,树木可以起到通风、降温作用,有效避免了家禽疫病产生和传染,为家禽提供更健康的栖息环境。家禽活动不会对树木造成破坏,可提高生态系统的稳定性。同时,家禽粪便是优质的有机肥料,可为树木生长持续提供充足营养。

    2.林药模式 

    林药模式主要是在黄太平等果树下种植黄芪、赤芍、板蓝根、苍术、桔梗等中草药的一种模式。在果药模式中种植药材时,为了将管理流程简化,提倡采用半野化的栽培方式,在我国林下已得到广泛种植。

    3.林菌模式 

    林菌模式利用了木耳、蘑菇等食用菌具有喜阴怕光等生长特性,而林荫空气湿度大、光照强度低、昼夜温差小等特征正好为食用菌提供了最佳生长场所。在林下种植食用菌,可以有效避免夏季大棚内温度过高、不易调节等问题,有效提高食用菌的存活率,且食用菌栽培工作较简单,能大大降低生产成本。林菌模式主要原料是玉米秸秆、麦秸秆等,可以减少燃烧秸秆产生的环境污染问题。

    4.林草模式 

    林草模式是在退耕还林的速生林下种植牧草或保留自然生长的杂草,用以饲喂畜禽。森林环境中富含的二氧化碳有利于保证牧草的生长状态,较为开阔的林下空间还可为畜牧动物生长提供活动场所。洁净、新鲜的牧草可直接被动物啃食,进食过程中排出的粪便可给牧草生长提供养分。

    探索地质奥秘 解锁自然神奇

    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

     

    绿水青山就是金山银山,这是习主席在十九大报告中提出的。每每听到这句话都让我不禁回想起多年前在青海贵德县进行野外地质考察时的情景。

    那里平均海拔3500米,远离城市的喧嚣,蓝天白云、牛羊成群。没有了城市的钢筋水泥,换来了青草碧天。在那里我听见了风的呼声,感受到了草的呼吸,遇见了淳朴的牧民。高原山地的天气变幻莫测,早上还是艳阳高照、晴空万里,午后就变得阴沉起来。即使是八月夏季,也会寒风凛冽,冰雨交加。不过不用担心,半晌过后又会阳光明媚,天空中还出现了美丽的彩虹。

    作为用脚步丈量着祖国大地的地质工作者,在人迹罕至的山峰,在湍湍流淌的溪流,在寒风凛冽的峡谷,面对这样的景色时,让我感叹着大自然的鬼斧神工的同时,更多的是让我思考如何合理有效地勘探自然资源,如何把这美丽的景色留给后人欣赏。

    青藏高原是地球上最洁净的地区之一,是我国及南亚、东南亚地区的江河源头,守护好这里的绿水青山意义重大。20195月,青海省已经出台了水资源、矿产资源和野生动物资源的保护管理条例,针对三大自然资源进行保护利用。身为新时代的地质工作者,不仅要把地质工作的专业落到细处,还应该围绕国土开发、保护、合理利用的长期目标,避免地质环境恶化和资源浪费。

    此生有幸来到青藏高原地区做地质调查,在高原青山中留下了我的足迹,这里的绵延山谷、高原草场也在我的生命中留下不可磨灭的记忆。

    高原青山上的地质人

     

    数百套地学科普书刊送到了孩子们的手上


    30多年前,郝诒纯教授在扫描电镜实验室内指导当时的博士生郑洪


    拿到书的孩子迫不及待地看了起来

    学生作品 《父母的手》 《心中的自我》

     
    地质专家走进教室与学生面对面交流

    3月8日,一群包括多位国内知名古生物学家在内的地质科学家走进了位于北京大兴西红门附近的蒲公英中学,他们不仅带来了数百套地学科普书籍,更将地质科学理想和科学精神的种子,播撒到了这片特殊的园地。

    1 地球科普书籍成为学生奖品

    如果将镜头聚焦到此时的蒲公英中学,中国古生物学界的人也许很快就会发现几张熟悉的面孔:中国古生物化石保护基金会的理事长陶庆法、副理事长黄新燕,中国第一名古生物学博士、毕生致力于高校古生物教学的万晓樵教授,中国地质大学博士生导师张建平教授、李四光地质科学奖基金会秘书处胡光晓、《化石》杂志主编郭建崴……

    专家们的到来,源于中国古生物化石保护基金会组织的“走近地球科学”蒲公英中学公益捐赠活动。下午3点多,白发苍苍的专家和笑容稚嫩的同学们共同围坐在学校的空场上。

    天很蓝,在有些热情的阳光和风中,校园里的树摇曳得像一幅画。

    捐赠仪式由基金会陶庆法理事长开场,他向同学们讲述了我国的古生物资源在世界上的知名地位,介绍了最著名的几个古生物化石群——热河生物群、澄江动物群、关岭动物群,还谈到了我国在古生物科学研究方面的一些令世界瞩目的重大成就。他希望,小小的科普书籍,能为孩子们打开一扇了解地球历史、资源奥秘的窗口,激发同学们从小开始爱科学、学科学、用科学。

    当一套六册的《地球大视野丛书》和《拨动宇宙和弦的科学巨人》《化石》杂志等书刊,沉甸甸地放到了同学们的手上,会场上响起了热烈的掌声。

    学校校长郑洪代表孩子们对中国古生物化石保护基金会及各位科学家表示感谢,她说,这些科普书是地学知识的载体,是宝贵的教育资源,我们一定要珍视它、用好它。学校决定把它们作为孩子们的奖品,小队长、小组长、小干事和有着明显进步的学生都可以得到,这也说明只要肯努力,就能拥有这些好看的书。

    学生们整齐的队列中,一位刚刚上台接受捐赠的小男生,已经迫不及待地翻开了手中的《化石》杂志,旁边的几名孩子使劲抻着头,盯着书里面精美的彩色插图。

    2 校长是中国地质大学古生物博士

    许多人都知道,毕业于哈佛大学的旅美华人郑洪是蒲公英中学的校长,这个专门为打工者子弟开设的学校便是由她一手创办起来的。

    但许多人并不知道,这位身量高挑、语调平和的女士也是中国地质大学的校友。而今天到访的客人中就有她在中国地质大学攻读博士时的师兄和师弟。数十年没见,同学间的稔熟亲切一点都没淡化,他们亲热地回溯着过去学习生活中的点点滴滴,也追忆着自己的老师——郝诒纯院士。

    郝诒纯,我国著名古生物学家,长期致力于生物地层学、古生物学和微体古生物学科研和教学,曾经主持完成《松辽平原白垩—第三纪介形虫》《西宁民河盆地中侏罗世—第三纪地层及介形虫、轮藻化石》《塔里木盆地西部晚白垩世—第三纪地层及有孔虫》《冲绳海槽第四纪微体古生物群及其地质意义》《中国的白垩系》《有孔虫》等重要著作。郑洪便是她带的第一位女博士,专门从事微体古生物方面的研究。

    “foraminifera”,当郑洪时隔多年再次吐出这个颇有韵律的词汇,她的记忆也仿佛飞回了那个完全沉浸在古生物科研和教学中的遥远时代。Foraminifera,即有孔虫,是一类古老的原生动物,5亿多年前就产生在海洋中,至今种类繁多。“那时,我们天天就研究这些肉眼看不到的古生物。”

    如今一头银发的万晓樵教授也是郝诒纯院士的博士,毕业于1986年,早郑洪一年,是名副其实的师兄。他还记得那时的郑洪,学习刻苦,有着超前的学术思想,不仅课堂学习成绩名列前茅,学位论文研究亦是同学的榜样。直到现在,她所写的《河南禹县晚古生代小有孔虫动物群》论文,还会被其他研究者引用。

    “上世纪80年代,我们就开始应用电子扫描显微镜和计算机了。那时的计算机可真大,我们用起来都特别小心。”至今,郑洪都忘不了郝老师的音容笑貌、让人尊崇的为人,以及令人感叹的超前性思维。“老师可真不简单,那么早就将计算机技术引入微体古生物学研究,设计建立了微体古生物微型计算机辅助研究系统,完成了新生代浮游有孔虫自动化鉴定软件,把鉴定效率提高了好几十倍。”

    今天,万晓樵为自己的师妹带来了一份特殊的礼物——《大地的女儿:郝诒纯院士纪念文集》。里面收录了一张郑洪与老师的合影。画面上,慈祥的郝诒纯教授正在扫描电镜实验室内指导郑洪进行化石分析、制片和鉴定,年轻的郑洪沉静而专注。

    尽管多年的研究和教学生活带给郑洪一系列有关晚古生代有孔虫化石以及生态地层学的研究成果,但她还是在1992年时选择离开中国地质大学,进入哈佛大学继续深造,学习公共管理,并从此旅居美国。

    3 科学精神的另一种诠释

    正如当初出国的选择令许多人有些意外,今天的郑洪再次用行动告诉大家,人生是可以有很多选择的,不同的轨迹,也会有着同样的精彩。

    从微体古生物研究的微观世界中走出来的郑洪,将目光放到了更广阔更复杂的人类大社会中。她觉得,有些社会责任更需要有人来承担、付出。于是,她在年逾半百时回国投身公益,创立了北京市第一所被政府认可的农民工子弟中学——蒲公英中学。目的很简单:要把接受合格教育的权力还给农民工子女。

    2003 年,郑洪等人在对北京市周边地区进行了一次调查,发现北京城乡接合部居住着大约50万学龄流动儿童,其中大部分在200多所被统称为“打工子弟学校”的未经注册的民办学校上学;这些学校的办学性质无一例外是营利性的,多以家庭小企业的模式运作,教育质量难以保证;更重要的是,这些学校都是小学,造成了在义务教育阶段中应有的初中教育对数十万流动青少年而言是缺失的。正是这样沉重的现实,促成了她创办公益学校的行动。

    科研工作者大都有着超越常人的坚毅和韧性,郑洪也是如此,甚至,在已持续12年的公益办学上,她拿出了比从事科学研究更多的毅力和勇气。没有校舍,租用废弃工厂改造;缺少教职员工,联系志愿者授课;缺乏最基本的硬件,四处筹集资金……她说,我们许多设施可以简化,但最不能马虎的就是图书馆,我们要给予孩子们知识,更要教给他们做人做事的道理。

    这是一所什么学校?一位志愿者如此评价:若论校舍等“硬件”,蒲公英中学实在简朴得不能再简朴了;然而若论办学理念等“软件”,蒲公英中学又领先得让人刮目相看。

    现在的蒲公英中学,虽然有些简陋,但又是那样花团锦簇、“五脏俱全”,几乎每个角落都由学生自己动手用绘画装饰了起来,健身房、乐队活动室、计算机房、图书阅览室,都会定时向同学们开放。我们参观时,绘画小组的学生们正在老师的带领下,按照设计图纸往一栋房子的外墙上画着花草的图案,旁边,另一队学生谈笑着欢快地经过,构成了一幅健康、活泼、积极、向上的校园图景。

    从一无所有走到现在,参加捐赠活动的各位嘉宾都很佩服郑洪的勇气与能力,而这样的勇气和坚持,又何尝不是科学精神的另一种表现呢?

    4 给孩子拥有科学梦想的权利

    在学校楼道中有许多学生的绘画作品,其中有一副是由54幅小画组成的,每一幅都是一只伸出的手,背后是白云朵朵的蓝天。“这些都是孩子们画的自己的父母的手,它的寓意是:无论我们父母是做什么工作的,给了我们什么样的生活,他们都是用勤劳的双手为我们撑起了一片蓝天。这也是告诉孩子们要感恩。”来自美国的志愿者赵镜女士自告奋勇地为大家介绍。

    “这幅作品曾拿到今日美术馆展出。当时一位参观者询问我们的学生,为什么有一小幅画中的手残缺不全,回答问题的恰好是这幅画的小作者,她毫不避讳,更没有自卑,坦坦然然地讲起了自己父亲的故事。这就是我们希望达到的目标——每一位孩子都能身心健康,快乐地成长,充分焕发潜能,在社会中创造出自己的价值、拥有幸福的品格。现在这个孩子已经工作了,还开了自己的微店。”

    另一幅令人印象深刻的绘画作品来自一位男生。上面画了他所去过的一些地方,但旁边的心声却是“妈妈你为什么不来陪我?”“我知道你为什么不来陪我”。到现在,老师和同学们也不知道他到底“知道”了什么。其实,他是一位弃儿,因唇裂被父母抛弃,从小便被修女抚养长大,现在正在意大利专门学习绘画。

    行走在校园中,看到的每一幅图画背后都是一颗纯净的心,在社会各界和学校老师们爱心之光的折射下,是那样精美剔透,光彩夺目。

    赵镜告诉我们,现在看来,这些学生活泼阳光、自信纯净,但刚刚入学的时候情况要严峻得多。学校只能容纳200多名学生,而每年报名的孩子都会有五六百人,没办法就得用考试的方法择优录取。结果让人大跌眼镜——及格率竟然不到1%,平均分只有30多分。这让郑洪更加忧心忡忡——不是因为孩子们的基础差、水平低,而是这反映出低收入打工者流动状态下对孩子影响是巨大的,他们得不到好的生活质量还在其次,最重要的是他们缺失了应有的教育,特别是从小学到中学阶段的正规学校教育。事实也证明了她的判断,孩子们并不笨,进入蒲公英中学后,学生们的学习和各种能力都突飞猛进,初中毕业时学校参加北京市的统考,每年及格率都在97%以上。

    校园没有操场,校舍简陋,宿舍更谈不上舒适,但老师孩子们都无比热爱这里。因为,这里孕育的是自信,是一个个大写的人。

    “科学不仅是有趣的天地,更能给我们不一样的人生。”

    “或许现在我们的同学们中就坐着未来的科学家呢。”

    “如果说我们是蒲公英的种子,那梦想就是风,会把我们带到不同的地方,生根发芽,开花结果。”

    ……

    小小的蒲公英学校、郑洪校长和她的孩子们,感动了每一位到访的地质科学界嘉宾。他们希望自己能为这里带来更多与科学有关的东西,不仅仅是地球知识,更有学校外面的广阔世界,以及成为参天大树的希望和梦想。

    5 科普是关乎国家民族未来的大事业

    捐赠仪式上,得益于国土资源部宣教中心工会主席张静的介绍,许多学生第一次了解了世界地球日的源起和宗旨,也知道了国土资源部已经推行多年的“节约资源、保护环境,做保护地球小主人”活动。

    孩子们纷纷响应,发出“节约资源、保护环境行动宣言”,表达了自己的对地球妈妈最质朴的承诺:“我们要做节约资源的小小宣传员、做保护环境的小卫士、做保护地球的小主人,从身边的小事做起,让我们的校园更洁净,让我们的地球更多一份美丽……”

    在捐赠仪式之后,学校还安排了一个“与科学家面对面”的环节,把每一位地质学家都请到了教室中,由学生自由提问,尽可能地满足他们对科学和科学家的好奇。

    “地球有多少年的历史啊?”

    “请问恐龙之前地球上是否还有其他的生物?”

    面对一个个简单而稚嫩的问题,科学家们都细心耐心地逐一回答。生动风趣的表达让学生们逐渐忘却了害羞和紧张,好奇心像开了闸的洪水,倾泻而出。

    科学的起点就是好奇心,可以想象,这些被有趣科学知识拨动心弦的孩子们,将会激发出怎样的好奇心,去探索、认识我们的地球家园,从另一个角度看待我们的世界。

    “科学家身上也担负着重要的社会责任,最主要的就是科普!”万晓樵说。

    作为一名经历丰富的“老地质”,万晓樵曾经在原地质部第三石油普查大队工作过6年,深深理解科学知识对个人发展有着怎样至关重要的作用。但他同时更认为,科普是一个大事业,事关国家民族的未来。科学家和科学教育工作者,必须真正走出象牙塔,走向社会,走向大地,走进校园,走进孩子们的内心,播撒科学知识和科学精神的种子。“科普需要一点一滴地做、一步一步地走。就我个人而言,将会尽力而为。”

    看来,就这些地质科学家而言,这次的“蒲公英之行”只是他们地学科普工作的一个小小节点。未来,更多的科普行动还将汇集起来,传送到社会的一个个角落。

    “玫瑰,玫瑰,红红的玫瑰,我们就是玫瑰,就是玫瑰,一张一张红红的脸蛋,映着阳光分外美……”我知道,捐赠仪式上蒲公英中学合唱团清脆悦耳的歌声,和他们纯洁可爱的笑脸,将成为我们心中久久难忘的一道彩虹。

    本文图片由黄新燕、郭子元、周飞飞摄

    科学让你飞得更远

    201731日,晴空万里,艳阳高照。位于郑州市高新技术开发区长椿路22号的国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心高新区基地院内,“郑州所高新区实验室改造项目”在这里如期举行。

    高新区实验室改造领导小组及相关人员,以及各参建单位的领导、参建工人代表五十余人参加了此次开工仪式。

    近两年来,在部、局领导的关怀和支持下、在研究所党委及基建领导小组的领导下,郑州综合利用所完成了该项目可研报告的编制、评审与批复手续;完成了初步设计及概算、深化设计等的评审批复程序,在参建各方的共同努力和积极配合下,项目开工的前期准备工作,已按照规定要求全部完成。该工程改造总建筑面积2645.18m2,总投资1149万元,合同工期180天,改造后包括化学分析测试实验室、洁净实验室、学术交流室,定位为国内一流的高新区实验室改造工程正式启功。该实验室的改造对郑州综合利用所的未来发展,具有非常积极的意义,为建设一流地调局和一流研究所提供了重要基础条件,为研究所从事科研活动和开发航天分子筛等高新功能材料提供了有力平台。

    开工仪式上,高新区实验室改造领导小组要求各参建单位,精心组织、精心管理、精心施工,遵循施工规范,以施工图纸和施工合同为依据,注重安全管理,强化环境保护意识,高标准,严要求,打造精品工程,保质保量、顺利完成各项改造任务。

    郑州综合利用所高新区实验室改造项目正式开工

    我国西部地热资源丰富,西部大开发战略又为甘肃地热资源的开发提供了十分有利的机遇。自20世纪末,甘肃省地矿局二勘院通过综合研究,筛选热储有利地段,先后在兰州城关区、西固区、平凉等地成功确定了50多个地热探采井,取得了宝贵的地质、水文、矿产等方面资料,填补了甘肃地质和地热资源勘探领域的多项空白。

    在开发过程中,二勘院将地热勘查开发作为综合发展的亮点产业,以市场为导向,依靠高科技,突出特色,走产业化道路,并将地热勘探触角伸向全国各地,开创了地热开发利用的新局面。

     

    K1地热勘探试验井验收现场 

    地热勘查取得重大突破 

    2016年底,正当全国多地陷入重度雾霾之际,12中旬,由甘肃省地矿局二勘院实施的兰州市城区地热资源勘查取得重大突破,K1地热勘探试验井成井深2502米,经10天抽水试验,单井涌水量始终保持在每日2160立方米,实测井口出水温度达73摄氏度,居甘肃省之首。

    兰州市城区地热资源勘查项目,是兰州市国土资源局委托二勘院承担的2015年兰州市探矿权、采矿权使用费和价款支出项目。经2015年开展物化探地面调查、地温场测量等勘查和论证,优选秀川为“七里河断陷盆地”地热钻探靶点,于2016年7月在此施工K1勘探试验井。在12月5日至15日的抽水试验中,利用测井和钾钠地热温标综合判定热储温度介于80~115摄氏度。经初步检测,该地热水矿化度为每升15.8毫克,属咸水,水中富含有多种微量元素。依据现行国标“理疗热矿泉水水质标准”,锶含量达到命名矿泉水浓度,偏硅酸、硼酸含量达到矿泉水浓度,矿化度、温度、氟等指标均达到有医疗价值浓度。从地热水水温和水质来看,除发展建筑供暖以及温室养殖等外,还可用于开发理疗、洗浴等服务项目。

    12月15日,兰州市国土资源局组织省内知名专家对该项目进行了验收。专家组认为,K1地热井是迄今甘肃省取得的单井涌水量最大、出口水温最高的地下热水井,是具有突破性找矿成果的地热勘探试验井。首次证明了“七里河断陷盆地”分布有丰富的热水资源,对帮助查清兰州以“七里河断陷盆地”为单元地热田的热水资源赋存特征,认识和确定盆地内马滩-崔家大滩一带导热断裂具有重要的地质意义,对提升“七里河断陷盆地”整装地热田地热资源勘查评价水平提供了重要的水文地质依据,同时也为今后在同类或相似地区寻找地下热水积累了成功经验。

    卧薪尝胆蓄势待发 

    地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源,其功能多,用途广,不仅是一种洁净能源,而且对防污治霾,促进绿色发展以及地热产业在新常态经济下健康可持续发展有着积极的意义。

    2000年,地勘单位改革实行“属地化管理,企业化经营”改革,经营思路明显解放,服务领域大幅拓展。二勘院党委审时度势,将地热勘查开发列为今后综合发展的亮点产业之一,着力培育和扶持,成立了“地热开发与利用技术研究所”,开启了地热勘查开发研究的漫漫征程。

    “工欲善其事,必先利其器”。要在地热勘查市场有所作为,必须先练内功,关键要逐渐积累资料和经验。由于以往没有专项的地热研究资料,二勘院选择了地热前景较好、地质工作程度较高的兰州盆地作为先期研究的重点区域,收集了相关地质资料。通过资料回炉,尤其注重区域物化探资料和水文地质调查资料综合研究,根据观音寺-大涝池、榆中胡家营、窑街煤矿、兰石厂、兰铁西站等周边地区地热异常点显示结合兰石厂钻孔测温,分析了地热地质条件,提出兰州断陷地热资源前景,并在2000年9月在甘肃地质学会水文专业学术交流会上介绍了《从地温场特征探讨兰州地热资源前景》的论文。

    在收集研究资料的同时,2001年下半年,二勘院自筹资金开展了“兰州盆地地热勘查研究”工作。外业勘查包括1∶10万区域重力调查、1∶2.5万重力剖面测量、大地电场岩性测深等。通过深部物探工作,圈定了兰州盆地的基底形态和主要构造。同时,统计整理了兰州170多眼水文地质普查孔的水化学资料,结果表明,区内地下水二氧化硅组分及钻孔中地下水水温都存在较明显的异常。通过大量的地面调查和综合资料研究,初步圈出了兰州七里河地热异常区。推测认为兰州盆地属盆地型地热异常区,具有中低温地热田勘查开发的良好前景。

    牛刀初试大显身手 

    为了使地热这个朝阳产业真正“热”起来,尽快发挥出应有的社会效益、环境效益以及经济效益,二勘院决定自筹资金实施风险探采结合井。

    2003年,经过前期对兰州市城区地热资源调查研究,二勘院决定在七里河区运通大厦院内实施地热探采井。地点确定后,在预设钻孔及周围开展了可控源音频大地电磁测深(CSAMT)和大地岩性测深工作,进行可行性论证,并形成了钻孔设计方案。7月底,由二勘院自主勘查、设计并投资的运通大厦地热井正式开钻,经过4个月的紧张施工,于12月25日圆满竣工。该井钻进深度2003.1米,成井深度1957.1米,涌水量504立方米/天,孔口水温60℃,矿化度4.6克/升,富含偏硅酸、偏硼酸、锂、锶、氟等多种微量元素,初步评价为优质医疗地热矿泉水,非常适宜洗浴疗养。从勘查到验证再到研究,完善了对热储条件的认识,切实提高了地热勘查开发的水平。

    运通大厦地热井在二勘院地热勘查史上有着特殊的意义。其井深与井口水温均创当时地热井甘肃省之最,它的成功验证了二勘院地热勘查的综合水平与能力,极大地提升了社会知名度。更为重要的是,运通大厦地热井作为兰州市第一口深层地热井,不仅在兰州地区的地热勘查工作上实现了重大突破,而且填补了兰州市区地质、构造、钻探、水文地质等多方面的空白,对未来调整能源结构、发展低碳经济将发挥巨大作用。运通大厦地热井成功实施,得到了社会和媒体的高度关注。甘肃省地矿局对这一成果作出高度评价:“兰州地热勘探取得重大突破,是地质科技工作者科学思维和大胆探索的结果”。由于运通大厦地热井取得的突出找矿成绩,该项目荣获了当年甘肃省地矿局“地质找矿特等奖”。

    开拓进取再创辉煌 

    作为新能源中固定储量最大、最稳定,具有极大开发潜力的地热能,其功能多、用途广,得到了全国各级政府的重视,大力开发势在必行。

    兰州运通大厦地热井成功开凿以后,在当地掀起了一股“地热”热潮。二勘院为促进地热勘查开发工作产业化,2004年在原研究所的基础上组建了“地热勘查开发总公司”,并在人、财、物方面进行了配备和补充。近年先后完成兰凯东岗物流、天庆深沟桥、安宁仁寿山等地热井勘查设计;完成青海省共和盆地、海晏盆地、贵德等地热物探勘查;完成贵阳市地下热水整装勘查物探工作,以及平凉、天水中滩等其它50余个商业性地热勘查工作。此外,还为其它十多个建设项目义务提交地热勘查开发可行性论证报告,力求将地热这种清洁环保资源向社会推广。

    2004年,二勘院在兰州市补充了可控源音频大地电磁测深(CSAMT)工作,并提交了《兰州市城区地热资源勘查报告》。2005~2006年,分别在兰恺物流中心、仁寿山(受三勘院委托)、雁儿湾院部等地进行了一系列物探勘查工作。2006年,在兰恺公司东岗物流中心打出的地热井。2007~2009年,开展了甘肃会展中心、什川疗养区、天庆通达(西固深沟桥)、九州创成园区等地的地热资源物探勘查工作。2009年,天庆房地产公司根据二勘院的设计方案在西固深沟桥成功实施了地热井,该井较以往在水温、水量上取得了较大突破。受安宁区城投邀请,二勘院专家根据前期勘查成果,编写施工设计,仁寿山地热井于2012年10月初成功开凿。2006年至2007年,配合甘肃省地质环境勘查院完成“甘肃省地热资源规划”,系统总结出甘肃地热资源敦煌-安西、河西走廊、陇西和陇东;北山-龙首山南缘、祁连山、西秦岭南带和南北构造带的分布规律。

    二勘院作为地热勘查开发的专业技术队伍,通过对地热能资源勘查开发的探索和研究,做出了有益的尝试。2012年完成的“兰州市浅层地温能潜力调查评价”项目,提出了兰州合理开发利用建议,编制了兰州市浅层地热能资源开发利用管理办法,为兰州地热勘查开发、改善兰州环境起到了积极的作用。这个项目使二勘院在浅层地温能开发利用领域迈出了关键的一步。

    地热研究硕果累累 

    在近期颁布的《可再生能源发展“十三五”规划》中,明确提出要在开展资源勘查的基础上加强地热能开发利用。“地热的春天要来了,甚至可以说是夏天。”中国工程院院士曹耀峰提出了重新认识地热的三句话:“地热在未来能源结构调整中贡献突出;地热在应对气候变化中贡献突出;地热在治理雾霾中贡献突出”。为了更好地发展亮点产业,面对新的形势,二勘院在地热勘查开发的实践过程中,特别注重科研工作。

    2002年,根据勘查研究成果编写了“兰州地热资源综合勘查报告”,并撰写了《兰州断陷盆地地热勘查与热储分析》和《区域重力在兰州地热勘查中的作用和热储分析》,分别发表于2004年《甘肃地质学报》和《西北地质》刊物上。

    2004年以来,二勘院综合研究了兰州市城区以往地质、水文地质成果资料,并结合可控源音频大地电磁测深、地震勘探、区域重力剖面调查等多物探成果,分析论证了兰州市城区地热地质条件,地热热储特征以及地热资源开采的可行性,并完成了《兰州市城区地热资源勘查报告》。与此同时,二勘院科研人员先后在《甘肃地质》(《甘肃地质学报》)、《西北地质》、《西北地震学报》、《水文地质与工程地质》、《物探与化探》、《中国地球物理》、《矿产与地质》、《地热能》等专业杂志发表地热研究论文30余篇。经过多年地面勘查到钻探验证再到勘查成果修正的过程,不断完善对地热地面勘查成果的认识,将地热研究逐渐走向深入。

    2016年7月,根据二勘院高工李百祥等人在《甘肃地质》发表的论文《张掖-民乐盆地地质构造特征与张掖市地热资源开发可行性分析》,某公司在张掖成功开凿地热井一眼,体现了资料二次开发研究的重要性。《青海共和盆地存在干热岩可能性探讨》一文预测成果,已被后来在3000米深的钻孔证实,孔底温度187℃,有热无水。这些成果为今后地热勘查开发提供了建设性的思路。

    近十年来,二勘院累计派出11人次参加了地热能、浅层地温能以及物探等专业培训班、7人次参加研讨(交流)会,组织技术会诊(省外)2次,通过大量学习、交流,有力地提高了二勘院地热研究人员科学研究水平。

    从“潜力股”到“金字招牌”

      

    “海洋六号”收缆起航

      

    “海洋四号”科考船在南极

     

    时隔26年,重返南极。

    这是两艘科考船的南极情缘,也是两名南极科考队员的人生故事。

    2016年12月28日14时,中国地质调查局广州海洋地质调查局所属的“海洋六号”船从智利最南端城市蓬塔起航,直奔南极,执行中国第33次南极科学考察“海洋六号”航次任务。参加科考的72位科考队员中,曾到过南极的仅有寥寥几人,何发光、邓希光是其中的两位。

    何发光:重返南极的见证者

    翻看着当年的老照片,中国地质调查局广州海洋地质调查局船舶大队大队长、在这次南极科考中担任“海洋六号”船指导船长的何发光,向记者讲述了26年前的南极故事:

    1990年10月到1991年5月,科考船“海洋四号”赴南极海域,作为中国第七次南极科学考察队的成员之一,在南极海域开展海洋地质与地球物理综合调查。这是我国在南极海域开展的第一次大规模的海洋地质与地球物理综合调查。当时,何发光刚刚从大学毕业,以见习二副的身份随船出航。

    何发光回忆道,“海洋四号”船只有3000多吨,比现在的“海洋六号”小了1/3。船上90多位科考队员,大多是4人一个房间,上下铺,没有独立的卫生间,没有造水机,淡水非常缺乏。到南极后,更是如此。为了节约用水,船上一大半以上的队友都剃了光头。

    何发光告诉记者,当时的生活条件比较艰苦,通信条件差,和家里联系主要靠写信,往来一次要一个多月。那时,观测气象变化主要依靠人工。有一次,极地突发气旋,而“海洋四号”正火速赶往锚地避险,由于风浪太大,抛下锚链后也一直没能稳住,情况万分紧急,只能拼命迎风顶住,直到最后关头,锚链咬住,船才稳住了。

    当年的经历,如今已经成为何发光最宝贵的人生记忆。他把这些照片存进手机,随身携带。2016年5月,在得知“海洋六号”被批准执行第33次南极科考航次任务后,已经50岁的何发光主动请缨,报名参加这一重大任务。在他看来,这不仅是对当年经历的一次回顾,更是对中国极地科考能力显著提升、极地科研欣欣向荣的亲身见证。

    何发光说,20多年来,广州海洋地质调查局一直有着重返南极的梦想。“海洋六号”入列后,很快开展了极地工作能力论证,论证结果认为具备在极地夏季浮冰区开展工作的条件。后来,又经过了几年大洋工作的磨练。到2015年,“海洋六号”南极科考工作开始筹备,获得国家极地主管部门批准后,船舶大队作了充分准备。

    如今的科考船“海洋六号”,不仅配备了现代化的通信联络设备,还可以定时接收卫星云图,大大提高了船舶的避险能力。在科考生活条件方面,更是有了很大改善,比如,开放了微信、网络电话等,科考队员们每天都可以和家里联系。船上装备有造水机,生活用水很方便。为了这次南极科考,还专门更换了登陆艇、救生艇,并专门为每位科考队员定制了整套的防寒服装、鞋帽等。

    26年过去了,何发光亲眼见证着我国科考船工作生活条件发生的显著改善。

    邓希光:新一代大洋南极科考中坚

    邓希光是广州海洋地质调查局矿产所的教授级高级工程师,现担任“海洋六号”船南极科考航次的首席科学家助理。他师从我国第一代“南极人”、我国南极地质科考事业开创者刘小汉。

    在攻读博士学位期间,邓希光于1997年11月~1998年1月,从智利蓬塔乘坐西班牙科考船出发,在西班牙科考站开展南极科考,并完成了题为《西南极南设得兰群岛中新生代火山岩基底沉积学及其大地构造制约》的博士论文。19年来,随着我国极地科考任务的持续开展,参与其间的他也已经成长为新一代的大洋南极科考中坚。这次南极科考中,他将率领一个10人团队完成登陆考察。

    在蓬塔港外抛锚期间,邓希光给“海洋六号”船科考队员们作了关于南极科考的科普讲座。他图文并茂地介绍了南极概况、区域地质研究现状、研究程度以及我国南极科学考察的主要情况,并展示了自己19年前参加南极考察的经历。

    邓希光说,南极是地球上至今未被开发、未被污染的洁净大陆,蕴藏着无数的科学之谜和信息,是科学研究的圣地,与全球环境变化、经济可持续发展、人类的生存和命运休戚相关。如今,我国南极科考的调查力量,调查深度和工作环境,都比以前有了很大进步。从早期的“向阳红十号”,到中期的“极地号”、“雪龙号”,到“海洋六号”科考船,特别是现在,新的极地科考船已经开工建设,反映出我国对极地工作的重视。

    自1984年组织第一次南极科学考察以来,我国已经完成了32次南极科学考察,建立了长城站、中山站、昆仑站和泰山站4个南极科学考察站,在极地冰川学、海洋学、地质学、生物生态学、大气科学、日地物理学等领域积累了大量观测数据,建立了极地科学数据和标本样品的共享平台,获得了一些重要的科学新发现,取得了一批高水平的科研成果。以2005年我国完成人类历史上首次从地面进入南极内陆冰盖最高点——冰穹A,2009年在该地区建成我国南极昆仑站为标志,中国极地考察正在由极地大国向极地强国迈进。

    跨越26年的南极情缘