探索资源环境和谐发展之路

邓杰 邓善芝

资源的综合利用，主要是指在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用；对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用；对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

资源综合利用的重要性

矿产资源综合利用不仅是解决矿产资源短缺的重要途径，而且是实现矿业经济可持续发展战略目标的现实选择，对有效利用和合理保护自然资源起着积极的推动作用。矿产资源综合利用是矿产开发的一项重要政策，也是合理开发、保护环境、维护生态平衡的一种有效手段。在矿产资源综合利用过程中，倡导低碳经济不仅有利于缓解我国经济发展的资源约束矛盾，调整优化结构和转变经济发展方式，而且对于减少污染排放、改善环境质量具有重要意义。

1.矿产资源低碳开发

就我国有色金属工业来说，每年排出废石上亿吨、尾砂7000多万吨，占用大量土地；数亿吨废水只有少部分复用或处理达标后排放。有色金属材料生产过程的许多材料含有一定量的有毒金属，如汞、镉、钍等，产生的废弃物已成为环境污染的重要因素之一。有色金属采选回收率仅为50%～60%；矿产资源综合利用率达70%的矿山仅占7%，综合利用率达50%的矿山不到15%，75%的综合型矿山企业综合利用率不到2%～5%；选矿回水利用率65%～70%；尾矿综合利用率为20%左右；冶炼的资源综合利用率为40%～60%，许多共、伴生矿没有综合回收；工业水重复利用率为72.8%；固体废物资源综合利用率为7%～8%；SO2的利用率约70%左右，致使每年排放大气中的SO2高达50余万吨。因此在有色金属工业的采、选、冶、加工过程中，对尾矿及“三废”进行综合利用显得格外迫切。

2.再生资源回收利用

除开展矿产资源的综合利用之外，发展再生资源回收利用也是非常重要。

发展再生资源回收行业，可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节，大量减少污染排放和能源消耗，也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。业内预计，到2020年末，我国再生资源回收行业整体产业链产值将达3万亿元。

资源综合利用的途径

综合利用固体废物生产的产品包括：利用煤矸石、铝钒石、硼尾矿粉、锅炉炉渣、冶炼废渣、化工废渣及其他固体废弃物生产建材产品、电瓷产品、肥料、土壤改良剂、净水剂、作物栽培剂；利用制糖废渣、滤泥、废糖蜜、淀粉废渣、造纸污泥等生产造纸原料、建材产品、酒精、饲料、肥料、赖氨酸、柠檬酸、核甘酸、木糖，碳化硅、饲料酵母，及多种有机糖类。

综合利用废水（液）生产的产品包括：利用化工、纺织、造纸工业废水、制盐液（苦卤）及硼酸废液，生产银、盐、锌、纤维、碱、羊毛脂、多种无机盐类、粘合剂、酒精、香兰素、饲料酵母、肥料、制冷剂、阻燃剂、燃料等；利用酿酒、酒精、制糖、制药、味精、柠檬酸、酵母废液生产饲料、食用醋、酶制剂、肥料、沼气，以及利用糠醛废液生产的醋酸钠；利用石油加工、化工生产中的废硫酸、废碱液、废氨水以及蒸馏或精馏釜残液，生产硫磺、硫酸、硫铵、氟化铵、芒硝、硫化钠、环烷酸、肥料，以及酸、碱、盐等无机化工产品和烃、醇、酚有机酸等有机化工产品。

再生资源生产的产品包括：回收生产和消费过程中产生的各种废旧金属、废旧轮胎、废旧塑料、废纸、废玻璃、废旧家用电器、废旧电脑及其他废电子产品 ，从中提取金属（包括稀贵金属）非金属和生产的产品；利用废棉、废棉布、废棉纱、废毛、废丝、废麻、废化纤、废旧聚酯瓶和纺织厂、服装厂边角料，生产造纸原料、纤维纱及织物、无纺布、毡、粘合剂、再生聚酯产品；利用废轮胎等废橡胶、废塑料生产的胶粉、再生胶、轮胎、防水材料、橡胶密封圈、塑料制品、建材产品、装饰材料、保温隔热材料；利用杂骨、皮边角料、毛发等生产骨粉、骨油、骨胶、明胶、胶囊、磷酸钙及蛋白饲料、氨基酸、再生革、生物化学制品。

城市矿产垃圾：放错地方的资源

据测算，每回收利用1万吨再生资源，可节约自然资源4.12万吨，节约煤1.4万吨，减少6万吨～10万吨垃圾处理量；每利用1万吨废钢铁，可炼钢8500吨，节约铁矿石2万吨，节能0.4万吨标煤，少产生1.2万吨废渣，减少86%的空气污染。

在“城市矿产”回收体系当中，垃圾分类处理是废弃资源再生回收利用中重要的一个环节。通过分类投放、分类收集，把有用物资，如纸张、塑料、橡胶、玻璃、瓶罐、金属以及废旧家用电器等从垃圾中分离出来回收利用，既提高垃圾资源利用水平，又可减少垃圾处置量。按照一般城市特点，我们将城市可能产生的垃圾进行分类，主要分为：动物尸体、人畜粪便、可回收垃圾、餐厨垃圾、有害垃圾和其他垃圾。

垃圾分类处理大致分为三个步骤：湿垃圾（有机垃圾）在有机垃圾加工利用厂被加工成有机肥或有机复合肥，用于绿化或农业施肥；干垃圾（无机垃圾）在生活垃圾分拣中心被进一步细化分类为废纸张、废塑料、废玻璃、废金属等可回收利用成分，再由相应的再生利用厂进行再生利用；有害垃圾在有害垃圾分拣处置站分拣，可回收利用物送去回收利用，残渣进行焚烧或安全填埋处理。

对垃圾进行分类收集，有以下诸多优点:

一是减少占地。生活垃圾中有些物质不易降解，使土地受到严重侵蚀。垃圾分类，去掉能回收的、不易降解的物质，能减少垃圾数量达60％以上。

二是减少环境污染。废弃的电池中含有金属汞、镉等有毒的物质，会对人类产生严重的危害；土壤中的废塑料会导致农作物减产；抛弃的废塑料被动物误食，会导致动物死亡。

三是变废为宝。中国每年使用塑料快餐盒达40亿个，方便面碗5亿~7亿个，一次性筷子数十亿支，这些占生活垃圾的8％~15％。1吨废塑料可回炼600公斤柴油。回收1500吨废纸可生产1200吨纸。1吨易拉罐熔化后，能炼结成1吨很好的铝块，可减少开采20吨铝矿。生产垃圾中有30％~40％可以回收利用，应珍惜这个本小利大的资源。

石墨，缘何脱颖而出？

曾小波 徐明

2008年，英国曼彻斯特大学两位学者因发明石墨烯材料获得诺贝尔奖，在全球引发“石墨热”；欧盟宣布石墨烯入选“未来新兴旗舰技术项目”，并设立专项研发计划；日本将石墨作为重要战略性矿产资源进行储备；美国将石墨列为高新技术产业的关键矿物原料，实行立法保护。2015年10月，习近平总书记考察访问英国莫彻斯特大学石墨烯重点实验室；2015年10月，华为与曼彻斯特大学石墨烯研究所签订石墨烯合作战略协议；2016年，《全国矿产资源规划》将晶质石墨列为我国战略性非金属矿产资源。

石墨烯晶体结构模型

石墨到底是一种什么样的资源，为什么会在众多矿产资源中“脱颖而出”？在中国经济面临新常态、产业转型升级的关键时期，晶质石墨资源开发及高科技利用将会带来怎样的机遇与挑战？

一、晶质石墨是什么

石墨，别称“石涅、石黑、石螺、石黛、画眉石”，是C元素的结晶矿物之一，素有“黑金子”的美称，呈钢灰色、黑灰色，具半金属光泽，有滑感，易污手。

石墨分为天然石墨和人造石墨，天然石墨可分为晶质石墨和隐晶质石墨。晶质石墨特别是大鳞片晶质石墨是高端石墨产品的重要原料，工业价值较大。

中国石墨矿产分布及生产加工基地示意图

二、晶质石墨的战略地位

1.晶质石墨的性质

晶质石墨具有金属和非金属两种特性，同时是碳结晶矿物，具有优异的导电、导热、自润滑、耐高低温、高化学稳定性、密封、抗辐射及可塑性型强等特点，使其在光学、微电子、热力学等方面具有独特的优异性能。

2.晶质石墨的主要产品

耐火材料：鳞片石墨大量应用于冶金工业中的石墨坩埚和镁碳砖生产等。

高纯石墨：高纯石墨材料要求C≥99.9% ，用于核能、半导体等高新技术产业的材料，则要求C≥99.99 %。

铸造工业用石墨：用石墨作铸模涂料，增加铸件的光滑度，减少铸件的裂纹和孔隙。对石墨原料的要求一般粒度0.074mm，含碳70%～80％。

柔性石墨：具有较高的化学稳定性、耐高低温、耐腐蚀、耐辐射、导电、导热、安全无毒，且具有良好的柔韧性、自粘性和润滑性，广泛应用于石油、化工、冶金等领域。

胶体石墨：拉丝用石墨乳粒度小于10μm，含碳98%～99％；模锻用石墨乳呈鳞片状，含碳要求在80%～99％以上，粒度＋0.15μm。

锂离子电池负极材料：目前成熟应用的主要是碳石墨材料，是电子、新能源汽车等新兴产业的关键性材料。

各向同性石墨材料：是核能、半导体、电火花加工等高新技术产业发展急需的高端石墨产品，大量用于单晶硅、多晶硅等半导体材料的制造设备。

电气工业用石墨：利用石墨制作电极、电刷、碳棒、碳管、阳极板、石墨垫圈等。对石墨原料的要求为粒度43μm，含碳94%～97％。

石墨烯：是目前发现的最薄最轻、硬度最高、韧性最强、导热性和导电性最好的纳米材料，被誉为“21世纪的新材料之王”。

3.晶质石墨的战略地位

晶质石墨是多种工业必需的关键性原料：在航空航天方面，用于制造远程导弹或者航天火箭推进器的材料、宇宙航行设备的零部件等；在国防军工方面，用于制造新型潜艇的轴承，生产国防用高纯石墨、火药、石墨炸弹、隐形飞机和导弹的鼻锥等；在化工方面，用于制作热交换器、反应槽、凝缩器、燃烧塔、吸收塔、泵等设备，用于石油化工、湿法冶金、酸碱生产、合成纤维、造纸等工业；在电子方面，用来作电极、电刷、碳棒、碳管、水银整流器的正极、石墨垫圈、电话零件、电视机显像管的涂层、电磁屏蔽的导电塑料等；在新能源汽车方面，可用于锂离子电池负极材料；在核能工业，高密度的高纯石墨和氟化石墨，用作核反应堆中子减速剂和防原子辐射的外壳；在光伏产业，石墨烯是一种较好的储氢材料，用于制作大比电容的超级电容，提高锂电池的充放电效率，石墨烯也是太阳能电池较好的备选材料。

晶质石墨将带动新能源、新材料等领域的技术革命。石墨烯将带来诸多工业革命性的技术进步，是未来科技竞争的核心。计算机及互联网领域的技术革命：石墨烯芯片的主频可达1000GHz，是普通晶硅电脑芯片的数百倍；通信领域的技术革命：石墨烯制成的天线以1000GHz的频率正常工作，远超目前常规的天线；新能源工业技术进步：石墨烯制成的超级电容器，充电时间只需1 毫秒，新能源汽车电池有望充电10分钟，连续开行1000公里；国防军工：石墨烯强度比钢强200倍，是现有测试材料中轻度最强的，这将带来武器工业的技术革命。

4.晶质石墨的需求

未来，传统领域石墨需求保持稳定，新兴产业石墨需求将快速增长，需求增长集中在晶质石墨。据中国地质调查局预测，2020年晶质石墨需求将达到95万吨，新兴产业需求占比将超过45%，其中，新能源和新能源汽车领域需求约23万吨，核电领域需求约14万吨，高端制造和电子信息等领域需求10万吨以上。预测到2030年，晶质石墨需求将达到135万吨，新兴产业需求占比将进一步提高。

三、晶质石墨产业发展机遇与挑战

1.我国石墨资源丰富，资源保障程度高。

据美国地质调查局（USGS）统计，2017年，全球石墨储量2.7亿吨，80%集中分布于土耳其、巴西和中国。矿石种类上，晶质石墨主要分布在中国、乌克兰、斯里兰卡、马达加斯加、巴西等国；隐晶质石墨矿床主要分布于土耳其、印度、韩国、墨西哥、奥地利、中国等地。多数国家只产出某一类型石墨，中国是少数几个石墨资源种类齐全的国家之一。

中国石墨资源丰富，总保有量长期位居世界前列，其中晶质石墨资源量约2.6 亿吨。晶质石墨以大、中型矿居多，占矿产地总数的70%，全国晶质石墨保有矿物储量约88%集中分布于大型矿中。目前，我国已形成六大石墨生产加工基地，产量占全国的80%以上，其中晶质石墨主要产地有黑龙江鸡西、黑龙江萝北、山东平度、内蒙古兴和等；隐晶质石墨主要产地有湖南郴州、吉林磐石等。

2.晶质石墨深加工技术相对落后，尚未成为资源强国。

长期以来，我国晶质石墨深加工技术相对落后，大量出口低附加值产品，高端深加工产品主要依赖进口，开发利用粗放。

石墨产品一般分为高纯石墨（固定碳含量>99.9%）、高碳石墨（94%~99%）、中碳石墨（80%~93%）和低碳石墨（50%~79%）四大类，国内企业主要生产低碳、中碳石墨产品，高碳和高纯石墨产品较少。球化石墨、柔性石墨和氟化石墨等深加工产品占比有限，深加工技术相对落后。出口的石墨产品80%为初加工产品，同类产品进出口价格相差悬殊，如球化石墨进口价格是出口价格的两倍以上。

石墨矿石中含有大量的杂质矿物，晶质石墨矿石的品位较低，一般为3%~15%，但可浮性很好。在选矿过程中，需采用多段磨矿多段选别，通过筛分或水力旋流器分级，及时将已解离的大鳞片石墨分离出来，避免受到反复磨损。

我国中小型采选企业数量多，生产规模小而散，技术设备落后，采富弃贫、采易弃难等现象突出，晶质石墨利用率仅为40%，资源浪费严重。

四、结语

晶质石墨不仅应用于耐火材料、电极电刷、铅笔、铸造、密封、润滑等传统工业领域，更是高端装备制造、新能源、新材料等战略性新兴产业及核电领域的关键资源，被誉为“21世纪支撑高新技术发展的战略资源”，素有“黑金”美誉。随着技术发展和应用领域的不断拓展，晶质石墨资源的战略地位越来越受到重视。

我国是世界石墨资源大国，第一大石墨生产国、出口国和消费国，但长期以来石墨加工技术落后，大量出口低附加值产品， 高端深加工产品主要依赖进口，资源优势未能转化为技术和经济优势。未来，随着我国石墨资源战略地位凸显，科学利用和保护天然石墨资源，开发深加工技术和发展高端产品，将成为石墨产业发展的必然趋势。

近日，由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所（以下简称“物化探所”）研发的“一种基于CNN的频率域低频拓展多尺度全波形反演方法”获国家发明专利授权。该专利的取得，进一步增强了物化探所地震勘探“采集、处理、解释”一体化技术体系的完备性，为基础地质调查、能源资源勘查与评价等提供技术支撑。

本发明针对全波形反演易于陷入局部极小值的问题，提出了一种利用卷积神经网络（CNN）的多尺度全波形反演方法。基于先验地质信息建立层速度模型，通过卷积神经网络训练样本数据，从实际高频地震数据中预测可靠的低频数据，由低频数据开始进行多尺度全波形反演，有效避免了反演易于陷入局部极小值的问题，实现了对反演速度模型的准确获取。

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。

2020年6月5日，为做好以“美丽中国 我是行动者”为主题的世界环境日和以“保护红树林 保护海洋生态”为主题的世界海洋日科普活动，自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所围绕活动主题，与自然资源部中国地质调查局地学文献中心一起承办了中国地质调查局第十六期“李四光地质科普讲坛”。自然资源部首席科学传播专家、青岛海洋地质研究所副总工程师印萍研究员主讲 《防治灾害 保护环境---人与自然和谐共生》的科普讲座。活动通过微吼融媒体平台向全网直播，讲座吸引了全国多地观众。

印萍研究员从认识海洋讲起，地球表面的70%以上被海水覆盖，一望无际的海水之下不仅有坦荡的深海平原，还有高耸的海山、此起彼伏的丘陵、以及绵长的海岭和深邃的海沟，地壳之下更是“暗流涌动”，整个海洋蕴藏巨大的能量和动力，同时，人类对海洋的开发和利用也给海洋增加了环境和生态的压力。

在认识海洋之后，印萍研究员详细讲解到，在复杂的地质环境和内外动力的作用下引发了许多的海洋灾害和环境问题，利用大量的图片、影像和动画重点介绍了地震、火山、海啸、海底滑坡、台风、风暴潮等灾害类型，一幅幅海洋灾害的画面触目惊心，让观众意识到各种海洋灾害的发生给人类和地球环境带来了巨大的灾难。此外，海洋生态环境问题也面临着人类活动的严重影响，围填海快速改变海岸的自然属性，滨海湿地锐减造成生态环境退化，海洋环境的污染更是人类面临的巨大挑战，尤其是海洋微塑料对海洋生态环境将产生深远的影响，全球气候变暖和海平面的上升加剧了全球极端气候事件的频率、强度和影响范围，加强海洋保护刻不容缓。

最后，印萍研究员讲述了海洋灾害防治与环境保护，加强海洋调查研究、监测、预警是减灾防灾和生态环境治理的基础。海洋调查和监测需要多平台、多学科和多手段的结合，我国针对海洋灾害预警与防治已实施很多有效举措，加强海啸的监测和预警更需要全球合作。她呼吁公众积极了解海洋，认知海洋灾害，掌握逃生知识。希望大家行动起来，为保护海洋环境和防治海洋灾害，实现人与海洋的和谐共处尽一份力。

讲座结束后，江西赣县五云中心小学的同学们为本次活动制作了手抄报，表达了他们对海洋的关心，分享了他们保护环境的做法。他们提到美丽中国，每个人都应该是行动者，保护海洋里的生物，保护红树林，要从自己的日常生活的点滴做起，还要动员说服家人、亲戚、朋友注意环保，尽量减少对生态环境的损害，比如购买能够长期使用又无毒的食品包装，养成捡拾和收集垃圾的行为习惯等。

中意联合开展地震科学考察

云南省怒江傈僳族自治州泸水县维拉坝河泥石流沟安装的激光夜视可视化视频监测仪

汶川地震发生后，成都地调中心对龙门山地区的地质构造特别是地震活动构造有了新的认识，选取葛仙山—白鹿—小鱼洞—虹口—映秀—耿达一线作为观察的主要剖面，以逆冲推覆构造等为重点建设了龙门山野外培训基地。目前，该基地已开展多批次野外培训，提高了地质人员对构造地质现象的观察综合分析能力。 刘宇平 文/图

阅 读 提 示

5月12日，汶川地震10周年。10年间，汶川地震灾区从毁灭走向重生；10年间，地质科研工作者坚守在这片大地，监测地壳运动，预警地质灾害。在汶川地震10周年和第10个全国防灾减灾日到来之际，让我们一起分享地震和地质灾害研究的最新成果。

丈量地壳形变

——龙门山断裂带高精度GPS观测结果综述

唐文清

汶川地震发生后，中国地质调查局成都地调中心在中国地质调查局的部署下，利用高精度GPS对汶川地震所在的龙门山断裂带及其相邻青藏高原东缘的地壳运动进行了持续监测，获得了青藏高原东缘现今地壳形变位移参数、主要活动断裂的运动速率和位移量、相邻块体的运动速率和应变参数等，为防灾和减灾、地壳稳定性分析以及工程建设提供了基础数据。

开展了汶川地震和芦山地震应急观测，为抗震救灾提供及时服务

汶川地震应急观测结果显示，龙门山前山断裂以东四川盆地的同震水平位移量为（98.78～361.91）±（3.3～10.82）毫米，垂直方向上的位移量为-37.1～28.1毫米，除成都表现为明显下降外，其余均为上升，上升幅度在9.38～28.1毫米之间。龙门山汶川—茂县和平武—青川断裂以西地区测站的水平位移量为81.75～823.85毫米。发震构造龙门山断裂带以右旋走滑—挤压作用为特征，地震动力来源于印度板块连续向北的推挤作用和扬子地块对青藏高原向东运动的阻挡作用，致使龙门山断裂带上能量积累并最终释放。

对芦山地震周围地区GPS测站开展的应急观测，得到芦山震区周围的GPS测站坐标绝对位移量，以及震区周围地震前后地壳位移变化。监测数据显示，芦山地震造成了龙门山断裂带南段前山断裂西侧上盘36～50毫米左右的位移，东侧方向下盘10～20毫米左右的位移。芦山地震前后，龙门山断裂带南段后山断裂、中央断裂、前山断裂运动速度分别为49.66±3.90毫米/年、79.58±3.33毫米/年、50.94±3.91毫米/年；断裂性质分别为左旋走滑拉张、右旋走滑挤压、左旋拉张走滑。

在汶川震区周边建立GPS监测网，系统开展现今地壳及活动断裂带高精度GPS监测

近年来，成都地调中心在汶川地震周围地区新建了65个测站，完成了2267个时段（天）的观测，建立了较为完善的青藏高原东缘GPS动态监测网。

通过对现今地壳及活动断裂带进行高精度的GPS监测，揭示了青藏高原东缘地壳现今运动总体趋势：青藏高原东缘地壳现今运动速度场表现为由西部大东部小、中部大四周小的特点；由北至南、由西向东运动速度矢量方位角度逐渐变大，地壳现今运动呈现出涡旋结构特征，围绕东喜马拉雅构造顺时旋转。

2008~2014年监测表明，川青地块、华南地块、川滇地块、印支地块运动速度分别为17.02±0.60毫米/年、8.77±1.51毫米/年、13.85±1.31毫米/年、6.84±0.74毫米/年，运动方向分别为99.5度、120.3度、142.9度、153.3度，地块呈现出顺时针旋转特征。川滇地块、川青地块运动速度相对较大，是活动性较大的块体；华南地块、印支地块运动速度相对较小，为相对稳定块体。监测还发现，鲜水河断裂、龙门山断裂、安宁河断裂、则木河断裂、小江断裂、红河断裂运动速率分别为7.30±1.25～8.30±1.26毫米/年、10.07±0.97～11.79±0.89毫米/年、0.96±0.74～2.98±1.73毫米/年、2.03±0.49～3.20±0.73毫米/年、3.45±0.40～6.02±0.50毫米/年、6.23±0.56毫米/年；鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂性质为左旋走滑，而龙门山断裂、红河断裂为右旋走滑。

2008~2012年监测表明，汶川地震的影响主要涉及川青地块、华南地块、北川滇地块以及鲜水河断裂、龙门山断裂、安宁河断裂北段。川青地块、北川滇地块主要表现为运动大小改变，而华南地块则为运动方向改变；鲜水河断裂活动速率减少了3～4毫米/年、龙门山断裂速率增加了9～10毫米/年、安宁河断裂北段速率增加约9毫米/年。地块旋转特征及断裂性质未发生根本变化。

通过监测研究，研究人员认为青藏高原东缘地壳运动是多种构造动力作用的结果。青藏高原东缘地壳运动动力来源主要有三方面：一是印度板块向北运动，为青藏高原地壳的变形、运动提供了动力。二是深部下地壳和上地幔的物质流动是引起上地壳运动的作用力。三是相邻地块间相互推挤、碰撞，其间作用与反作用力也是地块平动、旋转及断裂挤压、走滑动力来源之一。地壳运动受“挤出—阻挡—旋转”机制控制，地块及断裂活动是地壳运动在地表的综合体现。

地震地质灾害:

中意对比研究进行时

葛华

“5·12”汶川地震后，对地震地质灾害的研究逐渐成为国内外研究的热点。

中国和意大利均是世界上受地震地质灾害威胁严重的国家，尤其是自“5·12”汶川地震后，中国和意大利境内均发生了多次中强地震事件，诱发了大量地震地质灾害。由于中意两国地震地质条件的差异，其地质灾害效应也存在一定差异。为更深入开展地震地质灾害研究，中国地质调查局和意大利国家环境保护研究所于2015年签署了地学合作谅解备忘录，选取各自国家的代表区域开展《正断层与逆冲断层地震诱发地质灾害对比研究》。中方由中国地质调查局成都地调中心负责对接。

通过近两年工作开展，双方以互访、会议研讨、联合考察等方式，在项目合作方面取得了有效推进和成效。一是中意双方进一步增强了合作和了解，意大利国家环境保护研究所专家对成都地调中心积极应用ESI（环境地震影响评价）方法对芦山地震影响进行评价给予高度认可；二是中意双方对意大利中部亚平宁中央断裂带安奎拉地震区及卡斯特鲁奇震区进行了联合考察，对正断层环境下地震地表破裂和典型崩滑灾害特征进行了对比分析，同时对意大利古地震探槽研究方法进行了交流；三是共同撰写了合作研究阶段性报告，合作提交研究论文1篇，并将在成都理工大学举办的汶川地震10周年学术研讨会上作口头报告交流。

2018年，该项工作将继续深化与意大利国家环境保护研究所在不同活动构造背景下地质灾害效应合作研究，进一步对比总结不同活动构造背景下地质灾害效应，联合开展ESI评价。

捕捉地质灾害的“蛛丝马迹”

——地质灾害监测仪器研发支撑防灾减灾

 范基姣 王晨辉 金枭豪

中国地质调查局水环地调中心针对三峡库区的地质灾害监测、预警，先后研发了岩体裂缝测缝计、压力盒、预应力锚索测力计、水平孔多点位移计、钻孔测斜仪、地下水位计、水流量计、全站仪、GPS、雨量计等几十种监测仪器，对灾害体位移变形、应力、应变和影响因素等进行了长期监测，获得了准确详实的监测数据。应用监测数据，结合地质相关因素分析以及地质灾害预警预报相关理论，对灾害体变形阶段、变形状态以及变形趋势进行准确判断，为地质灾害成功预警奠定了坚实基础。

随着监测技术、监测预警方法和预警理论的不断发展，尤其是群测群防技术、专业监测技术、物联网技术的发展，使我国地灾监测预警水平提升到一个新的高度。

2008年以来，水环地调中心基于群测群防技术、专业监测技术、物联网技术，研发了近30多种地质灾害监测预警技术，申报取得20多项国家专利和软件著作权，显著提升了我国地质灾害自动化监测预警能力和防灾技术水平。

该中心研发的监测预警仪器在2012年度《舟曲灾后重建防治规划区地质灾害监测预警项目》《重要地质灾害隐患监测示范（辽宁）》，2013年度《5·10岷县特大冰雹山洪泥石流灾后恢复重建地质灾害监测预警工程》《北京市突发地质灾害监测预警》，2014年度《云南省地质灾害监测预警示范区建设》，2015年度《湖南省地质灾害专业监测示范》，2016年度《乌东德水电工程枢纽区地质灾害监测预警》，2017年度《广东江门地质灾害监测预警》等项目中获得了大量应用，在全国范围安装与推广10多万台（套）。2008年“5·12”四川汶川地震、2010年“4·14”青海玉树地震、2013年“4·20”四川雅安芦山地震、2015年西藏中尼边界“4·25”地震的抗震救灾工作中应用这些监测设备，多次成功预警。

特别是在雅安芦山地震发生后，在重灾区宝兴县冷木沟和教场沟安装布设了13套自动化监测预警设备，实现了对两条泥石流沟的全方位、实时、自动化监测预警和远程可视化视频监控，并在2013年5月23日成功预警，避免了人员伤亡和财产损失。

今后，水环中心将依托专业监测技术优势，以多手段、立体化监测技术为目标，以专业化、信息化、智能化监测为抓手，按照中国地质调查局要求，升级、整合监测技术，支撑服务山水林田湖草系统监测。

评 论

减轻灾害风险，地质人行动起来

艾 子

每一年的5月12日，人们悲怆的回忆就会被唤醒。

那是一个震动全国的午后，来自龙门山断裂带的巨大能量释放，摧毁了四川汶川地区的田园美景和幸福生活，为中华民族历史留下了惨痛的一笔。

10年时光倏忽而过。今天，人们为重生后汶川的幸福安康而欣慰，也为付出艰辛的各行各业劳动者而赞叹，但人们更希望悲剧不再重演，因为任何灾后的救助和恢复都比不上灾前最大程度的预防和抵御。

地震是地壳运动的一种自然现象，无法消除，但逐步减少地震带给人类社会的损失却是可以做到的。也就是说，我们要增强和提升预防、解决、应对地震等自然灾害的意识、机制和能力。其中，既有社会应急救援体系的完善，也有对地震等自然灾害规律的清晰认知。

所幸的是，地质工作者始终在向着这样的目标奋力前行：从以探索地震机制为主要目标的科学钻探，到对活动构造与地震关系的全面调查；从对震区地壳活动断裂带长期不懈地高精度GPS监测，到收集四川、云南等省地下8000米~2万米的应力和能量动态演化信息；从对汶川地区进行古地震带研究，到开展新构造运动变形与地质灾害的InSAR观测……人们从地质科学的角度，不断探索着与地球灾害有关的自然奥秘，并正在把成果应用于防灾减灾社会体系，转化为人类抵御灾害实实在在的本领。

10年过去了，各种灾害仍然活跃在我们身边。联合国环境规划署有关数据显示，21世纪以来，全球各地灾难的频率和强度都在增加，仅2017年，毁灭性的自然灾害如洪灾飓风和地震就影响了数百万人。就在数日前，青海玉树、云南永善还相继发生地震，用一种特殊的方式提示着人们——“行动起来，减轻身边的灾害风险”。

风险始终存在。面对“减轻灾害风险”这样关乎人类发展的大课题，地质人唯有在探索的路上走得更远。

沿海地区土地受海水侵蚀发生海岸崩塌

国家海洋局近期发布的《2016年中国海平面公报》显示，2016年中国沿海海平面比2015年高38毫米，达1980年以来的最高位。而且，中国沿海近五年的海平面均处于30多年来的高位。受气候变化和海平面上升累积效应等多种因素的影响，辽宁、河北和海南等省的海岸侵蚀范围加大，辽宁、河北和山东等省的海水入侵较重，高海平面加剧了浙江、福建和广东等地的风暴潮与洪涝灾害。

是什么原因导致了近年来海平面的快速上升？面对海平面上升带来的各种危害，应如何应对？记者近日走访了中国地质调查局相关海洋地质专家。

全球气候变暖是海平面上升的根本因素

“全球气候变暖是海平面上升的最根本因素。”中国地质调查局广州海洋地质调查局海洋环境地质与工程地质调查所副所长、教授级高级工程师夏真告诉记者。

据夏真介绍，工业革命以来，人类大量使用燃料导致温室效应，全球气温逐渐上升，直接导致海水膨胀、极地冰盖和冰川融化，从而引起全球海平面上升。据研究，当温度为25摄氏度时，水温每增加1摄氏度，100米厚的海水层就将膨胀约0.5厘米。菲律宾马尼拉海域热膨胀导致海平面上升的因素所占比重约为1/3。此外，全球气候变暖导致格陵兰冰原和南极冰盖，以及山地冰川的加速融化也是造成海平面上升的主要原因之一。据估计，过去十年格陵兰冰原平均每年融化约3.03万亿吨，南极冰盖平均每年融化1.18万亿吨，格陵兰冰原所拥有的水量足以让海平面上升约7.62米。此外，许多小型陆地冰川也在加速融化，尤其高山冰川的融化速度明显超过大型冰盖，山地冰川融化在海平面上升的所有因素中所占比重约达1/3。

2016年我国沿海地区的海平面高位上升，有全球气候变暖引起海平面上升的背景，同时更是受到2015~2016年的极端厄尔尼诺—拉尼娜事件影响。中国地质调查局青岛海洋地质研究所副总工程师、海岸带综合地质调查工程首席专家印萍表示，受2015年夏季开始并在冬季达到最强的厄尔尼诺事件影响，包括我国沿海在内的西太平洋海面温度降低，海平面上升幅度小，总体低于往年水平；2016年夏季受拉尼娜事件影响，西太平洋岸海水温度持续升高，海平面达到了历史新高。这是自上世纪80年代以来最强的厄尔尼诺—拉尼娜事件，导致我国沿海海平面异常，处于近30年来的最高位。

中国地质调查局泥质海岸带地质环境重点实验室主任、天津地质调查中心二级研究员王宏则指出，具体到某一地区，海平面上升的原因还有地质因素（新构造下沉）、人为因素（抽取地下水引起的地面下沉）等局地因素，在多种复杂因素的共同作用下，引起相对海面上升。

据夏真介绍，广东沿海的湛江市、海康城月镇、东莞麻涌、潮州南龙湖、汕头北下棠、潮阳西北西胪、海丰可塘等地均发生不同程度的地面沉降。其中，湛江市地面沉降最大区累计可达110.35毫米。珠三角沿海地区软土地基分布广泛、厚度大，也易造成地面沉降。

此外，专家们还表示，区域海平面变化还受局地海温、海流、风、气温、气压、降水和径流变化等水文气象要素的影响，气温和海温升高、气压降低，海平面会突然升高。如低气压、强台风引起增水或风暴潮现象，风暴潮将海水推入封闭港湾也会导致海平面异常升高。

海平面的加速上升加剧了海洋灾害致灾程度

海平面的加速上升，已经成为海岸带的重大灾害。

印萍指出，海平面上升将直接导致沿海地区低地被淹没和土地资源损失。而与海平面上升相伴的，还有台风强度、频率增加和降雨增多，从而加剧沿海地区风暴潮、海岸侵蚀、洪涝、泥石流等灾害，并引起河口内涝、海水入侵、土壤盐渍化、湿地生态系统退化等一系列问题。长期海平面上升还会影响城市排水系统、海堤和港口码头等安全标准。我国环渤海、长江三角洲和珠江三角洲沿海低地和河口地区受海平面上升和风暴潮影响最大。

“珠江三角洲绝大部分地区海拔高度不到1米，现有约13%的土地在海平面以下，若海平面再涨400毫米，那么珠三角1/4土地或变成海的一部分。”夏真介绍，渤海和黄海沿岸受海水入侵的威胁最大，珠江三角洲地区也多受海水入侵困扰。2014年珠江口共监测到咸潮入侵8次，影响最严重、持续时间最长的咸潮入侵达15天。辽宁、河北、天津和山东等沿海地区由于海平面上升出现了严重的土壤盐渍化。

海平面上升不仅会加剧风暴潮灾害，增加超级台风出现的频率，还会加大洪涝灾害的威胁。当遇到天文大潮和季节性涨潮时，本已升高的海平面威力大幅增加，使潮水暴涨，影响区域更广，危害更大，原有的防潮工程功能减弱，海潮甚至冲毁海堤，吞噬码头、工厂、城镇和村庄。2008年，热带风暴“纳尔吉斯”袭击缅甸，风暴潮、巨浪和高海平面共同作用，酿成严重灾害，超过12万人遇难，约200万人受灾。2014年，广东省海域共发生风暴潮3次，造成全省直接经济损失60.41亿元。王宏也指出，上海、广州及天津这样的沿海大城市和沿海低地地区，特别是包括辽东湾、渤海湾、黄河三角洲、莱州湾、苏北沿海、长三角、杭州湾、闽浙小海湾及珠三角等泥质海岸带地区，因海面上升，使得致灾大潮高水位和风暴潮危害增强，沿海地区被高水头海水淹侵的程度和发生频率大大增加。

海平面上升还造成海岸侵蚀严重。海平面上升，海洋动力作用加强，使得海岸侵蚀加剧，特别是砂质海岸受害更大。海水易对堤岸下的海砂冲刷侵蚀，造成海岸坍塌后退。资料表明，我国70%的砂质海岸被侵蚀后退，有的海岸每年“后退”数米甚至数十米。深圳惠深沿海高速公路土洋收费站附近280米长的岸段受侵蚀，2010~2014年最大侵蚀距离为18.7米，平均侵蚀距离9.5米，建在岸边的篮球场完全消失。汕头潮阳区龙虎湾岸段侵蚀严重，导致部分堤坝崩塌，建筑物严重损坏，部分房屋墙角被掏空成为危房。

科学应对海平面上升及其带来的各种危害

海平面上升虽然是缓发性海洋灾害，但随着全球气候变暖的加剧，对沿海地区经济社会发展以及公众的生产生活的影响越来越大。如何应对？

印萍建议，一是应加强海平面上升观测系统建设，开展海平面上升、风暴潮灾害预测和沿海地区灾害风险评估，制定风险区划和减灾防灾战略；二是提高河口三角洲和沿海低地平原区防洪排涝标准，海岸防洪堤、港口码头和沿海城市重大基础设施规划建设应充分考虑海平面上升因素，并根据海平面变化趋势及时调整防洪标准和采取措施；三是开展海岸生态系统建设和滩涂修复，扩大红树林等滨海湿地面积，开展滩涂修复和养护，提高海岸带自然生态系统应对海平面上升的能力；四是严格控制沿海地区地面沉降，减缓相对海平面上升；五是完善海岸带避让制度，预留海平面上升的海岸空间，避免在高风险的避让线内建设重大工程和重要基础设施等。

夏真指出，要充分考虑海平面上升影响，重新修订城市防潮排涝标准，减少海岸及海堤侵蚀冲刷程度，提升河道排涝能力，以适应海平面上升。加强地面沉降监测，合理开发地下水资源，有效控制地面沉降，减缓相对海平面上升。在咸潮影响严重区，根据海平面上升幅度及季节变化情况，合理调配淡水资源，调整供水对策，保障供水安全。合理开发利用海岸，避免大规模破坏生态系统的开发活动，为滨海湿地、红树林、芦苇等滨海生态系统提供良好的生存环境及发展空间，提高其抵御和适应海平面上升的能力。科学围填海，保护滩涂资源，减缓海水对海岸的侵蚀冲刷。加强侵蚀岸段治理，保护海岸。修建加高加固围堤或其他防护工程，在围堤外侧种植红树林水草等植被，开展生态修复，构建生态系统与围堤相结合的立体防护网；采用人工补沙或固沙工程，建设沿海防护林，维护海岸沙丘及沙滩，科学应对海平面上升影响。开展海洋环境应对气候变化的响应监测工作，加强风暴潮、海啸、咸潮、海岸侵蚀、海水入侵和土壤盐渍化等海洋灾害的立体化监测，建立监测数据实时采集、处理、风暴潮预报的信息服务网络系统，强化海平面上升和相关海洋灾害的预警预报服务，全面提高沿海地区防御海洋灾害能力。在沿海地区向公众大力宣传保护海洋的重要性，开展海平面上升危害的科普活动，增强公众对海平面上升以及风暴潮、咸潮等海洋灾害的防范意识，使大家自觉保护海洋环境，监督海岸带开发活动，避免无序非法用海。

王宏则建议，参照联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）的海面上升预测方法，做出不同的预案（包括最坏的）；在具体政策的制定上，汲取世界其他国家的经验，预先在保险业等相关领域开展调研与试点,例如提高海岸带开发的税收用于成立海面上升保险储备金等；广泛开展科普宣传，提高大众与传媒的认知。

中国地质调查局将开展海平面上升专题调查研究

中国地质调查局长期关注海平面上升调查研究工作，在我国海岸带重点岸段开展海平面上升灾害风险评估和区划，调查海堤标高和地面沉降速率，开展海平面上升、海岸侵蚀和风暴潮灾害调查，研究滨海湿地和岸滩修复技术，制定了重要沿海城市和临港工业区应急减灾方案等。在“十三五”开始实施的海岸带综合地质调查工程中，将开展应对海平面上升专题调查和战略研究，在全国重点海岸带地区开展涵盖海平面上升影响调查研究的海岸带环境地质工作，编制重点区灾害风险区划，支撑服务沿海区域建设规划、港口核电等重大工程安全、减灾防灾等国土资源管理工作。

据夏真介绍，广州海洋地质调查局自1998年开始，先后在广东大亚湾、大鹏湾、珠江口、北部湾广西近岸、福建平海—浮叶海域，以及海南乐东—陵水海域开展了海岸带环境地质调查研究，对海岸带的环境地质问题、滨海湿地（尤其是红树林）的生态环境、海岸侵淤及动力沉积作用、海水温度盐度和水质环境及海洋工程对环境地质影响等进行了较为系统的调查分析。近年来，为应对海平面上升影响及海岸带环境变化，广海局加强了对海岸带地区的地下水、咸水入侵及海滩稳定性监测，设立了《北部湾等重点海岸带综合地质调查》项目，在广西和海南沿岸有重点地选择调查基线，采用多学科立体式的调查技术，进行了约10余年的地质环境调查监测工作，建立了“三位一体”海水入侵监测系统，长期有效监测，定时采样分析；与海岸蚀淤监测剖面及调查基线结合，形成“陆海一体”监测体系。

王宏指出，要加强海岸带、特别是最易受海面上升影响的泥质海岸带地质工作；开展综合调查与监测，包括查明海岸线蚀淤、围海造陆区块稳定性、地下水位与水质变化、毗邻浅海区地质环境变化，以及新构造活动等，并重视相关基础科学研究。王宏强调，在地质历史时期海平面变化研究方面，国内的整体水平明显落后，尤其对于地质历史时期海面变化的背景情况、变化规律与预测研究几乎为空白，是当前亟待加强的研究领域。在应用地质方面，要主动介入海岸带重大工程（如围海造陆）的地质环境评价工作，提供高水平的公益性地质成果。

“南极作业时间宝贵，一天也不能错过。”科考船“海洋六号”船见缝插针，利用两次气旋之间仅24小时的作业时机，1月7-8日间顺利完成了3个站位的地质取样作业，获取到第一批宝贵的南极海底地质、海水等样品。至此，“海洋六号”已全面开展各项任务，部分任务进程过半，进展总体顺利。

从多道地震、多波束、浅层剖面测量，再到重力柱状取样、温盐深测量与采水，首次奔赴南极的“海洋六号”开展的海洋地质和地球物理科考调查，重心直指潜藏在数百米乃至数千米南极海域与海底的“深度奥秘”。

在南极“插管”取样

600公斤的圆形铅块排列成组，与空心钢管连接组合成的一枚巨大的“铁锥”，由钢缆牵引，投向南极冰海，200公斤的重锤相伴而至，在海底以加速度冲击，将空心管插入冰冷的海底泥，以钢制“莲花瓣”封口后，将几十万年沉睡的海底泥一管管牵引回船。7日傍晚，科考船“海洋六号”第一次在南极海域开展重力地质取样。

形象地说，重力柱状取样就是在南极海底进行“插管”取样。通过给海底表层“插管”取样，最多时能获取到海底十几米长的浅表层沉积物，也就是海底的“表层皮肤”样本。紧接着，负责试验分析的科考队员李强、何赵迅速将样品采集出来后，到船上实验室，对这些样品中所含的空气、水分以及沉积物的组成成分等多种信息做进一步现场分析。

首席科学家助理付少英说，后期，还将对这些样品做进一步的分析研究，通过结合这些信息，将可以真实再现数百万乃至数千万年南极的地质演化历史。

但严酷的极地环境和陌生的海域给首次在南极开展工作的“海洋六号”构成了极大挑战。在8日凌晨开展的九米长重力柱状取样中，由于遭遇坚固的海底沉积层，坚硬的钢管竟然被挤压如弯弓。但科考队凭借丰富的工作经验和顽强的意志，迅速适应了这一局面。通宵作战后，“海洋六号”成功从南极3550米水深处的海底取得了长达六米多的沉积物样本，这些珍贵的样品将带给我们丰富的南极海底信息。

给南大洋“量体温”

由24只取水容器环绕钢圈排列，组成一套自动取水装置。同时，还搭载着测量海水溶解氧以及两套多普勒海流剖面仪组合在一起。以钢缆牵引，投入南极冰海。以每间隔5秒的频率记录一次海水的温度、盐度和深度以及溶解氧的成分等数据。这是科考船“海洋六号”开展温盐深测量与采水工作。

按照预先设定的程序，取水容器到达预定深度后，即按顺序自动打开一管，采满水后随即自动关闭，这样，即可实现在预定的24个层位获取到分层海水样品。“海洋六号”1月8日开展的温盐深测量中，最深采集到了3550米水深的南极海底底层海水样品。

专业组长庞云天告诉记者，“海洋六号”船此次开展的温盐深测量，通过写入的程序控制整套采水器系统，能获得预定位置，由海面到海底预先设计深度的海水温度、盐度、声速、密度、溶解氧、流速及流向等一系列数据，结合对海水样品的室内化学分析，可以研究出这一区域海水的物理化学性质、水层结构和水团运动状况。

首席科学家何高文介绍，尽管南极海底都覆盖在冰冷的海水之下，但承载海水的海底表层受地心岩浆和板块运动影响，仍然具有温度，测量不同地层深度的温度，对于了解地壳运动和地质变化具有重要意义，“我们这次选择的海域是一个古老板块曾经活动的区域，在南极海域板块中具有独特性。”

通过给南极“插管”、“量体温”，以及“做CT”等先进的调查技术，“海洋六号”船执行的中国第33次南极科考航次，将获取到一大批关于南极海底地层结构、地质状况、环境变迁等基础数据，进一步开展科学研究，将为人类认识南极、了解南极积累丰富的资料。