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    对大多数人来说,青藏高原的美,在于碧空如洗的蓝天、一望无际的草原、风光旖旎的湖泊……但在中国地质调查局地质研究所大陆动力学研究室主任李海兵研究员的眼里,青藏高原的美隐藏在从古至今一次次的大地脉动中。“三十多年来,我一直从事青藏高原变形构造、活动构造与地震机制研究。地质研究不仅是我的工作,更是一份职责与使命。”

    行走在“世界屋脊”之上

    青藏高原是中国最大、世界海拔最高的高原,是印度洋板块与欧亚板块互相作用的结果。距今4500万年以前,印度洋板块向北方推进与欧亚板块发生强烈碰撞与挤压,在上新世末至第四纪初出现强烈的新构造上升运动,形成了目前的“世界屋脊”。

    自从1988年大学毕业被分配到地质所工作,李海兵就与青藏高原结下了不解之缘。在高原地区工作要面临各种风险。最危险的一次是2003年在藏北阿里无人区工作期间,他因感冒引发肺水肿,被送到医院抢救了几天才脱离危险。最惊险的一次是遇到山洪暴发,在洪水即将冲到帐篷的关键时刻,他将珍贵的野外样品从帐篷里转移出来。忆及往事,他没有后怕或犹豫,“我坚信地质工作的主战场在野外”。

    李海兵(左三)在野外工作现场。

    近年来,地质研究所举办大学生地学夏令营,带领来自全国地质院校的大学生开展地质研学。这些大学生们对李海兵印象深刻:“李老师知无不言,许多世界前沿的科学认知以及最新的理论成果,都拿出来和我们探讨。”“他在给我们讲授知识时,总是‘手舞足蹈’、两眼放光,而且想要将他研究多年、处于世界前沿、现在在课本上还见不到的成果都教授给我们。”“无论我们提出什么样的问题,李老师总是鼓励赞赏我们,并一步步引导我们,为我们耐心解答。”学生们说,在他身上看到了地质学家对地质的那种炽烈的热爱和对后辈的慷慨无私之情。

    对地质的热爱始终支撑着李海兵。在工作中,他敏锐把握国家战略需求和世界科技发展态势,提出战略性、前瞻性、创造性的研究构想,引领原创性重大理论与实践问题的研究和关键领域攻关,只为揭开青藏高原的神秘面纱。

    30年来,李海兵多次组织开展青藏高原强地震应急调查,确定了阿尔金、东昆仑、龙门山、鲜水河等青藏高原主要断裂带的几何展布,研究了断裂的运动速率和强地震复发周期,总结出青藏高原不同块体的地质、地貌、断裂组合和地震活动特征,提升了对青藏高原强震活动性、活动规律的认识,在汶川地震机制及破裂过程、青藏高原大型断裂带构造变形与活动历史、主要断裂带强地震复发周期和动力学过程等方面取得了重要的创新性成果,得到国内外同行的广泛关注和高度认可,为国家防震减灾政策制定提供了基础和依据。

    地震应急科考“先锋兵”

    自2001年11月东昆仑可可西里发生8.1级大地震以来,我国青藏高原及周边地区进入地震活跃期,持续发生多次破坏性强震。昆仑山、新疆、汶川、玉树……每当大地震袭来,李海兵总是第一时间奔赴地震灾区,开展地震应急科学考察,为抗震救灾和防震减灾提供第一手资料。

    频发的余震、破裂的山体和地表、垮塌的建筑物从未阻挡住他前进的步伐。2008年汶川大地震发生后,李海兵和汶川地震地表破裂带调查及科学钻探选址考察队在汶川、北川、青川等地进行为期30天的同震地表破裂带研究。白天,他们沿着地震破裂带认真勘察,走访当地群众,不放过任何一处可能的地震活动遗迹;晚上则在帐篷内加班加点,裹着睡袋打个盹儿就开始新一天的工作。在如此巨大的工作压力和严酷的工作环境下,他一直以饱满高昂的工作热情影响和感召着考察队全体成员,通过细致认真的勘查和扎实严谨的分析,及时形成对发震机制的认识,为上级分析研究余震灾情提供了重要依据。

    作为国家重大科技专项汶川地震断裂带科学钻探工程的总地质师,李海兵通过组织实施汶川科钻工程,发现和确定了汶川地震两阶段破裂过程和两种不同的滑移机制,识别出龙门山断裂带易发生大地震的粘滑型断裂和不易发生大地震的蠕滑型断裂,发现了世界上最低的断层有效摩擦系数(≤0.02),第一次记录到大地震后断裂快速愈合信息,完善了地震断裂理论,对认识大地震孕震机制和地震周期具有重大意义。

    坚守初心矢志报国

    作为一名新时代地质工作者,李海兵深知自己肩负的责任和使命,“我时刻都在提醒自己要立足科技前沿、围绕国家重大需求开展研究,切实把履行责任、担当作为转化为具体的工作和行动,为经济社会发展作出贡献”。

    近两年来,李海兵带领团队,在鲜水河活动断裂带开展了1∶5万专题地质调查和填图工作。2020年,他参加了中国地质调查局领导的地质安全风险评价工作,为川藏铁路建设提供调整优化建议,得到了自然资源部、中国地质调查局的充分认可和表彰,相关成果入选了中国地质学会2020年十大科技进展。“这些成果都表明,基础地质研究可以有效服务国家需求。”李海兵语调略带自豪地表示。

    地调科研工作的过程也是人才培养和团队形成的过程。作为团队领军人物,李海兵组织并领导团队开展地球科学研究,积极树立协同发展思维,充分发挥团结合作精神,通过项目培养聚集了一批青年人才。团队成员近年来一直活跃在青藏高原活动构造与断裂作用研究第一线,先后主持和参加了多个国家科技支撑项目、国家自然基金重点和面上项目、973项目以及多轮地质调查项目,取得了一系列重要的研究成果,得到国内外同行的广泛关注和高度认可,成为国内外活动构造、断裂作用与地震机制研究的一支重要力量。团队成员马晓丽因在推动我国地震灾害评价体系建设和促进中外科研合作交流等方面的突出贡献,荣获第十届“黄汲清青年地质科学技术奖”、中国政府友谊奖;潘家伟、郑勇入选中国地质调查局首批图幅地质填图科学家名单;李海兵团队入选自然资源部(原国土资源部)重点领域创新团队。

    今年五一前夕,李海兵荣获了“全国五一劳动奖章”。他将这份荣誉视为一种激励,将奋楫扬帆、赓续前行,在青藏高原上书写更宏伟的篇章。

    (来源:《旗帜》2023年第9期;作者系中国矿业报记者)

     
    旗帜网:聆听大地脉动的地质人

    考察组对冒沙现象取样

    太平镇砖混房屋倒塌严重

    考察组向村民了解地表破裂情况 本版图片由地科院雅安地震野外科学考察组提供

    双石镇在地震的破坏下已成废墟

        从雅安地震发生的那一刻起,各种媒体上有关地震成因的推测、分析、判断甚至争议就非常热烈。4月22日下午,中国地质科学院召开雅安地震院士专家研讨会,从地质学的角度也对雅安地震的发震机制进行了分析和研讨。希望,他们的思索能够为人们带来一些启示。

      1.地震2小时后,地质科学家到达震中,判断为逆冲断裂

      中国地质科学院的专家应该是最先进入震区的科学工作者。

      4月20日8时2分,四川省雅安市芦山县发生7.0级强震,得知讯息,正在四川工作的大陆构造与动力学国家重点实验室李海兵研究团队的4名成员:司家亮、云锟、张佳佳、王焕,立即从成都奔赴雅安芦山。仅仅两个小时后——10点钟,他们就从地震现场向位于北京的实验室发回了照片。

      照片可清晰地看到地震造成的破坏,乱石满地、房屋倒塌、道路损毁。当然,科学工作者的第一反应还是尽力搜集地震破裂造成的地表显示,寻找能够反映这次地震原因的蛛丝马迹。

      据前方调查的信息,此次地震的发震断裂为天全—大川逆冲断裂,为龙门山山前断裂——“安县/灌县断裂”的南段,位于宝兴和雅安之间。安县/灌县断裂的中段曾在汶川大地震时发生80公里的破裂。

      4月20日下午,李海兵研究员与司家亮等人在雅安地震重灾区芦山双石镇集结,组成科考队沿天全—大川逆冲断裂行进。据观察,地表未发现明显的破裂,但有大量地震喷沙和冒水现象。此时已经到了晚上,他们决定,第二日再奔赴宝兴,因为逆冲断裂上盘的破坏性可能更大,能够观测到的科学现象也会更多。但问题是,当时同为地震重灾区的宝兴堪称“孤岛”——由于地震造成的山体崩塌十分严重,大量巨石滚落导致交通中断,车辆无法通行。

      等待救援人员打通道路?

      心情急切的李海兵决定徒步赶去宝兴,尽管两地相距约40公里。

      21日早上8点,他们从芦山出发,经灵关,步行10多个小时赶到了宝兴县城。虽然此时已是晚上7点,但李海兵等人还是冒着余震穿行在宝兴县城查看灾情。大家的感觉是:尽管芦山至宝兴县城沿途的山体滑坡十分严重,但宝兴县城内建筑物破坏程度并不严重。

      就在同一天下午2点,中国地质科学院由副院长董树文带队的野外科学考察组也赶到了成都,随后,他们分为三个组分头工作。按计划,他们将对灾区的灾后重建选址进行相关地壳稳定性评估工作,同时对重要活动断裂进行考察,特别是将监控并高度关注新的地应力异常。

      22日上午,科考队与国土资源部在雅安市的前线指挥部会合,并研讨了下一步工作。中午12点,董树文带领的第一组继续从雅安经芦山前往双石镇。考察发现双石镇地表破裂现象不明显,但有比较集中的串珠状沙冒现象,与房屋的挤压破裂方向基本一致,方向大约北东40°;在双石镇中心人民医院后方桥头,房屋全部损毁,房基水平右行错动2~3厘米,未垮塌的房屋墙壁上均出现两组张性的X节理,钝角方向对着垂向;再往东南方向走,直到双河村林峡组,沿途一直有沙冒现象,且多为黑沙,初步判断为深部煤系地层所致。

      与此同时,由地质力学所张岳桥研究员带队的第二组从成都出发,经邛崃市、大川镇和太平镇一线到双石镇,沿途进行了震区地面破坏情况考察工作。初步结果表明:邛崃至大川间未发现地面有明显破坏,从大川附近开始出现建筑物破坏情况;大川至太平一线,沿途可见少量滑坡和崩塌,并有水泥路面破坏与变形现象,显示出较明显的近东西向挤压变形特点;在太平乡,建筑物破坏增多,常见无框架支撑的单层砖房倒塌现象,同时,土石路面出现裂缝和路基局部垮塌现象,并有平行北东向沟谷方向的小型张裂缝发育,但未见明显的同震地表破裂标志。从太平镇至双石镇,房屋破坏情况有进一步加重趋势,并在双石镇观察到水泥桥梁发生近东西向挤压变形破坏和地裂缝发育。

      由地质力学研究所副所长侯春堂带队的第三组则直接从雅安赶往芦山前线指挥部,参加了15时国土资源部抗震救灾远程会商视频会。

      晚上,地科院运送仪器的车队从北京赶到了灾区与调查组会合。

      2.从地质角度分析,雅安地震与汶川地震存在关联

      地科院身处北京的地质专家们,热切期盼着同事们从前方传来的一切信息。同时,他们也在紧张地研究着有关雅安地震的一系列科学问题。

      4月22日下午,中国地质科学院召开雅安地震院士专家研讨会。十余位与地壳稳定性研究相关的院士专家围坐在一起,高悬的大屏幕上显示的是一道从东北向西南斜劈在地壳上的巨大裂痕——这次地震、也是汶川地震的祸首——龙门山断裂带。

      龙门山断裂带位于青藏高原东缘,与四川盆地相交,长约500公里,宽达70公里,由3条大断裂构成,自西向东分别是龙门山后山断裂、龙门山主中央断裂、龙门山主边界断裂。这里也是地震多发区。

      在一幅《汶川地震及其余震分布图》上,密密麻麻的红点堆积在龙门山断裂带的北部和中部——汶川地震后不到一个月时间里,这里发生的余震次数就超过了万次。专家介绍说,5年前,由于汶川地震释放的能量巨大,龙门山断裂带北部中部近300公里的地方都发生了破裂,但是西南段的约100公里却没有破裂。

      这次破裂的恰好是当年比较稳定的地段。专家们根据现有资料初步判断,雅安地震与汶川地震的发生机理很相近,但汶川地震西南段以逆冲为主、东北端为右旋走滑断裂,雅安地震则为逆冲断裂。由于震级的差异,汶川地震的持续时间约90秒,雅安地震的持续时间约27秒,当然,两者的地表显示也差异较大。

      国家地震局拥有我国地震研究的主要科技力量,院士专家们对他们的观点十分重视。恰好当天上午,地科院的多位专家参加了国家地震局组织的一次紧急会商会,并带回了一些地震专家对雅安地震的解读。

      中国科学院院士、中国著名地球物理学家陈运泰认为,从震源位置、机制和震级大小看,雅安芦山地震是汶川地震强余震,是汶川地震破裂向西南方向的发展。而且,他5年前曾在一份政府内参中特别提到汶川西南100公里左右的宝兴一带可能发生七级左右强余震。

      雅安地震发生后,陈运泰院士研究团队根据现有数据资料对这次地震的破裂过程做了动力学模拟,推测的结论是:雅安地震破裂沿走向30公里,沿断裂层面40公里,最大错距离为1.6米,由于地震能量靠近地表基本消耗完毕,因而地表不会产生明显的同震破裂。

      这样的推测与地科院地质科学家在现场的观测情况基本一致,不过专家们也提出,由于地震现场科考的许多信息还没有充分采集和传递,判断模型与实际情况的吻合程度还需要更多的时间以便获得较多的详细的一手资料。

      现在地震科学界对于雅安地震是否为汶川余震的争议比较突出。对于陈运泰院士的观点,也有一些人持反对意见。理由主要为:两次地震之间的时间间隔较长,且这次地震与汶川地震的余震区有一定距离,两地之间有个中间段是没有地震的。

      据地震专家的判断,在这两次发震断裂的中间存在着一个地震障碍体。

      地科院的院士专家对此也进行了讨论。有专家提出,汶川大地震的方向是从汶川向东北方向展开,主要沿龙门山断裂带中央断裂的中—北段以及前山断裂的中段展布,而芦山地震则位于龙门山断裂带南端,在靠东侧的另一条断裂带上,是不是可以考虑雅安地震是龙门山断裂带上一次新的主震。

      院士专家们认为,是否为余震可能需要进一步的研究,但有一点是肯定的,两次地震在地质上具有明显的相关性,受力条件、孕育过程非常相似。他们还特别提出,研究地震的一大关键是对地震构造背景的准确认知,应该把活断层特别是发震的是哪条断裂搞清楚,要把地块是如何运动的搞清楚,最好建立地质模型。

      3.地应力监测数据,能够在一定程度上反映地震孕育发展

      说起地震研究,许多人都会想起一个名词——地应力。

      地质力学认为,地壳内的应力活动是使地壳克服阻力、不断运动发展的原因;地壳各处发生的一切形变,如褶皱、断裂等都是地应力作用的结果。

      我们从过往专家对龙门山断裂带地震多发的解释中很容易就能找到地应力的“影子”:青藏高原以每年10~15毫米的速度向东流动,在龙门山一带受到坚硬的四川地块的阻挡,积聚了大量的构造应力,形成了断层。该断层在不断受到青藏高原挤压的情况下,成为逆冲运动的多发区,因而易于发生地震。

      地应力监测首次与地震联系起来应该是在2001年。2001年11月14日昆仑山发生8.1级地震,当时正在昆仑山活动断裂带中段西大滩附近进行两个测点地应力监测的中国地质科学院地质力学研究所廖椿庭研究员,获得了一组珍贵的震前震后地应力数据。数据显示,昆仑山大地震前后断裂附近地应力大小和方向均发生较大变化,震前地应力高度集中,而震后地应力大小降低约2/3。

      从此,地应力监测走上了地震监测和研究的舞台。

      现在,人们普遍认为:地震的过程也是地应力释放的过程。正是根据这样的思路,许多人认为汶川特大地震应该已经把龙门山断裂带积蓄的能量释放得差不多了,并推测汶川地震后四川百年内都不会再有强震。

      其实这样的推测与地质工作者的地应力监测结果恰恰相反。

      据参会的廖椿庭介绍,他曾在几年前进行一个名为“龙门山地质构造断裂带及其与汶川蕴震动力条件分析”的课题时,选择了三个点作为地应力测量点:一个在鲜水河断裂与龙门山断裂交界处的康定,一个在发震的映秀,还有一个就在宝兴县城。然而,测出的结果让廖椿庭都大感意外——原本估计最不稳定的康定测点,地应力值最低,而应该“平稳”的宝兴测点,最大水平主应力值却最高。当时,廖椿庭研究团队曾在科研报告中对这一现象进行了描述,并建议继续关注。随后,地质力学所在雅安宝兴建立了长期地应力实时监测台站。

      那么,我们在雅安的地应力监测台站是否记录下了雅安芦山地震的信息?

      据专家介绍,雅安地震发震前不久监测曲线显示出跳跃,这引起了监测人员的注意,随即他们进行了跟踪分析,遗憾的是,由于缺乏确切的实例参考,综合分析尚未完成就发生了雅安地震。地震导致断电,数据也一度中断。但震后搜集的数据显示,发震时有两个方向的地应力值大幅增加。

      院士专家们研究了来自宝兴等处的地应力应变监测台站的实时监测数据,认为地应力测量数据在一定程度上反映出地震的发生和发展,这一点非常重要,但现在的问题是:一是,许多重要的数据还没能上升为科学的认识和规律,还需要加强资料分析和综合研究;二是,当前已有的各个台站的监测资料还比较分散,数据的共享和集成还很薄弱;三是,由于地应力监测工作与其他地震监测手段还没能密切结合,发挥的作用还十分有限。

      4.数值精确预报地震需要多部门多学科的通力合作

      地震预报是地震研究一个重要内容,更是一个人类期待解决的目标。

      就在雅安地震的前几日,深部探测技术与实验研究专项“岩石圈三维结构与动力学数值模拟”项目负责人、中科院院士石耀霖在深部专项成果交流会上,谈到了地震预报的问题。当时他说,地震预报也应该像气象预报那样,从基于前兆的经验预报逐渐转变为基于物理机制的数值预报,而其中的关键物理量就是——应力。

      地震发生后不久,他又很快发表了自己对雅安芦山地震的一些认识。

      他谈到,汶川地震强烈,断裂带长达近300公里,几乎整个龙门山断裂带都发生了破裂,但是西南段却有约100公里没有破裂。于是很多人都提出疑问:这一段落会破裂吗?破裂规模会有多大?什么时候破裂?

      他引用了地质力学研究所秦向辉等人的观测结果:“对比分析2003、2008和2010年在宝兴、康定地区4个钻孔的水压致裂应力测量资料,初步揭示汶川地震后断裂西南段现今地应力环境与地震危险性。研究结果表明:龙门山断裂西南段,尤其是康定地区,地震后仍然积累有较高的地应力,震后应力调整以积累为主;龙门山断裂西南端的最大水平主应力已经达到断层活动应力临界下限值,断裂活动进入临界状态,未来具有发生逆断层活动的可能性;结合地应力测量结果、地震地质等资料认为,龙门山断裂西南端具有潜在大震危险性,值得重点关注和研究。”

      显然,地应力监测显示,西南端一段没有地震破裂,但这一段落也是主应力积累率最高的部位之一。而且,汶川地震的发生,使从映秀西南到雅安这一段的龙门山断层发生类似机制的逆掩断层的地震危险增加。

      然而问题是,对于地震什么时候会发生,现有资料还难以回答,因为只有少量不深的钻孔应力测量资料,我们在数值预报探讨中还无法在雅安芦山地震前作出确切的预报。至少我们应该能回答另外两个问题:该段落现今地应力的绝对值究竟是多少?是否已经临近了岩石的强度?

      石耀霖院士说,雅安接近7级地震的发生,对于我们来说,不是什么意外的事情。但是,在没有地壳深部(10-20公里)基于观测应力(包含孔隙流体压力)的实测资料、断层强度的资料的情况下,我们仍然没有充分的定量的力学根据判断地震发生的时间——几年?几十年?几百年?就这两天见到的余震目录资料,目前的雅安芦山地震似乎还没有释放出这100公里断裂带内积蓄的能量,但是下一次接近7级地震发生在何时,尚缺乏资料作出估计。

      最后他谈到,作为数值地震预报的探讨,目前还不在于我们是否做了预报,更重要的是预报的根据。其中,地应力绝对值的测量和相对变化的可靠测量,具有非常重要的意义。

      这是一位地球物理学家对地应力的认识。参加本次雅安地震院士专家研讨会的三位院士同样对地应力研究颇为推崇,他们认为:地质学家在地震观测和预报方面具有自身的特点,特别是采用地应力测量的手段对地质体进行监测,但地应力只是地震研究中诸多方法中的一项,加强是一方面,但更重要的还是要与其他手段相结合,这需要我们的科学界打破部门界线、学科界线,通力合作。

      面对地震后令人心痛的雅安,面对电视中无数双饱含痛楚和期待的眼睛,我们衷心地希望,有一天人类能攻克地震预报的难关,让人们远离地震的魔影。 

     

     

    用科学解剖地震 用合作赢得希望

    王登红
     
      创新区域成矿规律与系列研究

      王登红  中国地质科学院矿产资源研究所稀有稀土贵金属研究室主任

      主要从事矿产地质工作,重点研究区域成矿规律与成矿预测、成矿系列与成矿体系、地幔柱与成矿、块状硫化物矿床、伟晶岩矿床与造山作用、铂族元素矿床、南岭区域成矿规律、三稀矿产资源战略等基础科学问题。

      通过对新疆阿勒泰成矿带各类矿床及成矿地质环境的研究,总结了区域成矿规律,建立了区域矿床成矿系列及成矿演化的区域成矿谱系,为指导找矿提供了重要依据。

      主持完成了我国新生代成矿作用的研究。在深入研究广东三水盆地、三江成矿带等地新生代矿床及成矿规律的基础上,首次系统地研究总结了全国新生代成矿作用,编制了成矿系列图。

      在完成国土资源部“中国成矿体系及区域成矿评价”重大综合研究项目中,为建立与完善全国的矿床成矿系列及大陆成矿体系起到了重要作用,在建立矿床成矿系列组等方面取得创新成果。这是我国区域矿床研究领域的重大成果。

      参与主持了“全国重要矿产和区域成矿规律”项目的研究工作,作为全国矿产资源潜力评价的重要组成部分,在矿产预测类型、单矿种和区域成矿规律、成矿年代学等方面取得一系列重要成果。

      通过对国内外600多处矿产地的调查研究,为“成矿系列理论”向“成矿体系理论”的发展、“五层楼+地下室”理论与模型的建立与推广、“离子吸附型稀土成矿理论”的继承与创新、贵州大竹园超大型铝土矿区钨和锂的发现与合理利用付出了大量心血,为贵州务正道地区铝土矿地质找矿的重大突破提供了理论指导。与课题组成员一起在国内率先系统研究并建立了“中国成矿体系”,被认为是具有重要意义的跨世纪性创新成果。

      完成科研报告20多份,专著近20部,国内外发表第一作者论文120多篇。先后获国土资源科技成果一、二等奖、国家科技进步奖二等奖、中国地质学会“十大地质找矿成果”奖、黄汲清青年地质科学技术奖、中国地质科学院新华联科技奖——突出贡献奖、中国矿物岩石地球化学学会侯德封奖等奖项,获国土资源部首批百名优秀青年科学家、十大杰出青年、首届“全国野外科技工作先进个人”称号,入选新世纪百千万人才工程国家级第一批人选。

      通过20多年的工作,带出了一支以成矿规律研究和三稀矿产资源调查为特色的专业队伍;在新疆阿舍勒铜矿深部潜力评价与预测、西藏甲玛铜多金属矿床勘查、四川甲基卡锂辉石矿床找矿突破等方面作出了贡献;通过《中国矿产地质志》的工作,将为国家、部门、人民大众和专业人士提供一整套产品及服务。




    胡健民

      探索华北和南极地区构造奥秘

      胡健民  中国地质科学院地质力学研究所研究员

      是特殊地区地质填图工程首席专家,主要从事大陆构造变形与演化研究,在燕山变形带、华北克拉通元古代构造格局与演化、鄂尔多斯地块基底组成与演化及南极地质研究等方面取得重要成果。

      造山带构研究方面,通过大巴山构造带及武当山地区构造变形研究,将南秦岭构造带划分为东南南秦岭和北西南秦岭。通过构造解析与大比例尺地质填图,确认燕山板内造山带中生代构造变形过程,揭示出燕山早中生代变形特征。

      华北克拉通中新元古代构造研究方面,发现分布在狼山地区的原中元古代渣尔泰群时代为新元古代,狼山群是华北北缘重要的成矿带,这项成果具有重要的理论意义和实际价值。率先发现鄂尔多斯基底古元古代基底2030 Ma 左右的U-Pb同位素证据,为研究华北克拉通形成与演化具有重要意义。

      华北地区新构造与活动构造研究获得进展。主持完成我国华北地区1:250万活动构造图,确定了华北活动构造格架、重新厘定了新生代地层序列与地层格架,特别是建立了完整的青藏高原东北缘、华北板块西南缘新生代磁性地层序列,准确标定了这个区域新生代地层年代学;系统调查研究了华北地区主要活动构造带的构造特征与动力学背景和演化规律,为在华北地区开展趋于稳定性评价、地质灾害等奠定了良好的地质基础。

      南极地质考察方面,独立完成我国在南极内陆第一张中比例尺地质图——《东南极格罗夫山地区1:50万地质图》;主持完成拉斯曼丘陵地区1:25000地质图;首次在南极普里兹构造带发现高压镁铁质麻粒岩,对南极格罗夫山地区地质构造进行了研究;在南极格罗夫山地区开展冰下地质研究,证实格罗夫山地区发现的高压镁铁质麻粒岩物源区在普里兹构造带,进一步证实泛非期普里兹构造带为碰撞造山带;搜集到南极陨石348块。

      主持完成《1:5万覆盖区区域地质调查工作指南(试行)》,已经被用于指导我国覆盖区区域地质调查工作的实施。主持完成《特殊地质地貌区填图试点工作要求(试行)》,正在“特殊地质地貌区填图试点”各子项目试行。参与完成《城市地质调查工作指南》、《城市地质调查技术要求》,对推动我国正在进行的城市和城市群地质调查工作的规范化进行起到重要作用。

      已经形成了一个以华北克拉通及华北板块构造演化为研究对象的研究团队。近5年来,第1与通讯作者发表SCI论文10篇,获国土资源部2等奖1项、地质调查成果1等奖1项2等奖2项。组织形成了华北新构造—活动构造与前寒武纪构造研究团队。




    张永双

      破解青藏高原复杂工程地质问题

      张永双   中国地质科学院地质力学研究所研究员

      紧密围绕国家重大工程规划和建设,在青藏高原及周边复杂工程地质问题、地震工程地质和地灾等方面取得重要研究成果。

      一是结合青藏高原及周边重大工程规划和建设,特别是滇藏铁路、川藏铁路等生命线工程规划中迫切需要解决的关键地质问题,创新性地将第四纪地质、活动断裂、地壳稳定性与工程地质问题研究有机结合,提出了区域构造尺度的地壳稳定性与工程尺度的工程地质稳定性相结合的研究思路。

      二是积极参与地震地灾应急调查、震后地灾防灾减灾技术攻关,提出了重建选址活动断裂和地表破裂的避让宽度计算方法,探索了基于InSAR技术的地震地灾快速识别方法和工作流程,为灾后重建选址、灾情快速评估和抢险救灾工作部署提供了技术支撑。

      三是引领了活动构造带地灾调查工作。以地震地灾为切入点,在大量地质调查基础上,总结了活动断裂地灾效应的主要表现形式和致灾模式,为地灾防治技术规范的编制提供了重要理论基础。

      注重从重大工程建设和防灾减灾工作遇到的疑难问题中提炼和深化科学问题,并开展地质调查、试验和综合研究,再将成果应用于指导工程实践,取得了显著的社会效益和经济效益。

      一是根据地质调查和研究成果,对滇藏铁路某隧道场址方案提出优化建议,被铁路规划部门采纳,预计节省投资概算4.3亿元;研究提出的三江地区蚀变软岩工程判别指标和判别方法,在铁道设计部门得到推广应用,潜在经济效益显著。

      二是针对亚洲埋深最大、延伸最长的大瑞铁路高黎贡山隧道选址和岩爆问题,基于实测地应力和岩石力学试验数据,完成了多工况的岩爆模拟试验和评价,提出了工程地质环境与岩爆机理有机结合的灾害链学术思想,成功指导了造山带深埋长隧道岩爆预测及设计。

      三是积极参加地震地灾的应急调查和排险工作,通过地灾调查、应急排查和理论成果转化,降低了地灾可能造成的大量人员伤亡和经济损失。

      先后主持国家级或省部级科研项目20余项,发表论文142篇,其中第一作者论文63篇(含SCI/EI收录论文21篇);以第一作者出版专著3部,先后获第六届黄汲清地质科技奖、新华联科技奖等各类科技奖励10余项;入选首批国土资源部科技创新领军人才计划。

      作为国际工程地质协会新构造与地质灾害专委会秘书长,注重人才培养和梯队建设,为青年技术人员参与国际交流活动搭建平台,起到了很好的带头示范作用。




    孙继朝

      全力守护全国地下水资源

      孙继朝  中国地质科学院水文地质环境地质研究所副总工程师

      长期从事地下水资源与水环境问题研究,是水文地质研究领域的学术带头人、主要含水层水质综合调查工程首席专家。参与组织完成了《新一轮全国地下水资源评价》,为水资源开发利用规划、《地下水污染防治规划》编制和《水污染防治行动计划》的制定提供基础资料支撑;编制了地下水资源和地下水环境图件,为长江经济带、京津冀协同发展战略地下水资源与环境问题等提供服务。

      组织编写《区域地下水污染调查评价规范》和行标《地下水水质标准》,为我国首轮地下水污染调查评价提供技术依据。

      负责完成《珠江三角洲地区地下水污染调查评价》示范项目,编制了我国第一册区域地下水污染调查评价成果报告,为珠江三角洲地区经济建设及地下水环境重建提供了重要依据。

      负责组织全国地下水污染调查评价综合研究项目,在完成我国主要平原盆地440万平方千米调查基础上,总结了我国地下水质量总体尚好,存在“六高”特征,即:高铁锰、高硬度、高硫酸盐、高氟、高砷和高溶解性总固体;区域地下水已呈现“五化”及“三大类污染”,即:“盐化”、“硬化”、“硝化”、“酸化”和“多样化”;“氮污染、重金属污染和微量有机污染,有力支撑了我国《地下水污染防治规划》实施及《水污染防治行动计划》执法检查工作。编写了《关于全国地下水污染调查评价初步结果的报告》和《中国地下水质量与污染调查报告》,为多个省份的环保、水利和国土部门的规划以及项目的实施提供了重要技术支撑。

      近些年先后受水利部天津水利水电设计院、河北省建勘院、原铁道部第三设计研究院院等单位委托,先后承担完成了万家寨、龙口水利枢纽库区岩溶渗漏实验研究、新疆某引水隧洞水环境调查、岳城水库除险加固勘探示踪试验研究、河北省滦南县姜泡水源地勘探同位素水文地质研究,广东某水源地农药调查风险评价等社会项目。在对河北、山东和北京三省市地下水污染督查中,协助挖出了华北“第一井”;对腾格里沙漠地下水污染督查提供技术支撑。

      将国外微量有机分析技术引入地质行业,促进实验室建设,已建立了21个有机分析实验室,培养专业测试人员近百人,建立了质量监管体系,初步建立了地下水有机分析测试及质量控制技术体系。

      组织编写地质行业标准2部,获省部级科技成果奖七项,发表、合作发表论文90余篇,参与出版专著5部,发明专利一项。发表核心期刊论文百余篇。曾获“十五”全国国土资源管理系统先进工作者,主持进行的全国地下水污染综合调查评价项目中技术方法体系,获2014年中国地质调查局“十大地质科技进展”。




    成杭新

      全面摸清我国土地质量家底

      成杭新  中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所化探方法研究所主任

      是全国土地质量地球化学调查工作的主要策划者、组织者、学术领导者和成果综合集成者之一。作为《多目标区域地球化学调查与评价》、《土地质量地球化学调查与评价》计划项目的负责人、土地地球化学调查工程的首席专家,先后组织协调全国77家单位10万多人次,精心实施了全国土地地球化学调查工作;完成了全国调查成果的综合集成工作,主笔编写了《中国农业生态地球化学评价体系研究与成果集成》、《中国湖泊生态系统区域生态地球化学评价成果集成》等综合性成果报告;组织有关专家共同编写的《中国耕地地球化学调查报告》,全面报告了调查范围内我国无污染耕地、富硒特色耕地资源及污染耕地的国情现状,为土地质量地球化学调查成果支撑服务国家土地资源管理、土壤重金属污染防控和保障粮食安全提供了基础信息和决策依据。

      是成果转化应用和有效服务的积极参与者和推动者。先后参与编写了《关于我国土壤污染现状的报告》、《我国查明全国31个省会城市土壤环境质量现状》、关于《土壤污染防治行动计划(送审稿)》的有关意见、关于《土壤污染防治法(草案建议稿)》的有关意见等报告,为国务院决策、全国人大环资委立法提供咨询服务,为科技部“十三五”重大科技专项的设立提供背景材料。调查发现的富硒耕地资源调查成果为江西、湖南、海南、湖北、广西、四川、河北等省区开发富硒特色农产品提供了技术支撑,取得显著的社会经济效益。

      是生态地球化学学科的奠基者之一。与奚小环、杨忠芳等通过开展不同介质间元素迁移循环的基础研究,形成了以生态系统为研究单元,以物质在生态系统各环境要素中的循环和生态系统间的迁移为主线,以化学元素和有害物质对生物体的影响为中心的生态地球化学研究领域,提出并推动了生态地球化学理论和学科的建立和快速发展。

      是土地质量地球化学调查技术规范的主要制定者之一。先后主笔或参与了《多目标区域地球化学调查规范》(1:25万)、《区域生态地球化学评价规范》、《土地质量地球化学评价规范》、《生态地球化学预警技术要求》、《地球化学勘查图图式、图例及用色标准》等技术标准的编写工作,全面支撑了全国土地质量地球化学调查评价方法技术的统一和工作的有序推进。

      建立了中国地质调查局土地质量地球化学调查评价研究中心、中国地质科学院地球表层碳—汞地球化学循环重点实验室,形成了土地质量评价理论与方法研究、土壤碳—汞循环与全球变化、元素表生地球化学行为机理与效应研究、其他元素地球化学循环与土地质量4个团队,已成为支撑土地地球化学调查工程实施的核心团队之一。




    王学求

      推动中国勘查地球化学走向世界

      王学求  中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所应用地球化学研究室主任

      在金矿勘查地球化学领域取得系统性国际领先性成果,在纳米尺度地球化学和全球尺度地球化学研究取得了创新成果,为解决资源环境问题以及中国勘查地球化学在国际上处于持续领先地位作出了重要贡献。将研究与生产密切结合,为矿产资源发现作出了重要贡献。据中国地质调查局的统计:“自1999年以来运用本团队所发展的地球化学方法及其所圈定的靶区,发现大型以上金矿16处、银矿3处、铜矿21处、铅锌矿7处、锡矿7处,总价值达上万亿元。这些矿产资源的发现和探明,大大提高了国家的资源保障能力,维护了中国矿业的稳定和可持续发展。”

      发现地球化学样品中大量存在<5μm的超微细金(亚微米—纳米金),研究证实超微细金具有极强的物理化学和生物活动性,可以在水系中长距离迁移,形成大规模区域地球化学异常,对金矿勘查作出了贡献。

      开创了覆盖区找矿的深穿透地球化学研究领域,发现纳米金铜晶体,研究证实纳米金属微粒具有极强的穿透能力和快速迁移能力,为元素从内生矿床向地表的垂向迁移提供了直接微观证据。

      作为全球地球化学基准委员会主席,领导并实施了迄今为止国际地球化学界最大规模的国际合作研究计划——全球地球化学基准计划,共有69个国家,169位科学家参加。建立了覆盖面积近3200万平方千米、约占全球陆地面积的22%的全球地球化学基准网,为全球资源评价和环境监测提供了定量参照标尺。提供了过去地球化学填图所没有包含的化学元素,如三稀元素、铂族元素、铀等远景区50余处;系统测定了不同地质时代岩石和土壤中的全碳、有机碳和二氧化碳含量,为自然界碳循环和全球变化提供了基础数据。

      以地球化学勘查与地球化学填图团队为基础,建立了联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心、国土资源部地球化学探测技术重点实验室。团队所发展的金矿勘查地球化学、深穿透地球化学、盆地铀矿地球化学理论和方法技术,为中国矿产勘查作出了突出贡献,在湖北、甘肃、贵州、陕西、新疆、四川等省区的金矿勘查和铀矿勘查中发挥了重要作用。

      主持国家“863”计划、“973”计划、地质调查和行业基金及国际合作项目10余项。获国家科技进步二等奖1项,国土资源部科技成果一等奖1项,地质调查成果二等奖1项。发表论文100余篇,SCI论文30余篇,论著3部,发明专利1项。先后获“国家百千万人才工程”国家级人选、国务院政府特殊津贴专家、国土资源部科技领军人才等荣誉。



    激活地质调查事业智力引擎

    近日,在国土资源部地裂缝重点实验室副主任于军的带领下,实验室一行6人对汾渭盆地地裂缝进行了为期3天的考察,分别对山西夏县典型地裂缝和西安地裂缝的地表变形特征和剖面特征、大型物理模型试验和地裂缝监测进行了现场考察。

    地裂缝是一种地表土破裂的地质灾害现象,我国地裂缝集中发育在汾渭盆地、华北平原和苏锡常地区。与苏锡常地裂缝成因机理不同,汾渭盆地地裂缝主要受构造控制,多沿构造断裂带展布。本次考察的山西夏县典型地裂缝主要位于中条山次级断裂上盘,地裂缝走向与断裂带基本一致。探槽揭露的地层剖面显示,控缝断裂两侧地层断距自下而上逐渐变小,可见最大断距可达4m,结合两处现场槽探及钻探等资料初步分析,其成因为同沉积断层控制下抽水等人类活动导致断层两盘地面差异沉降而形成的地裂缝。

    长安大学地质灾害防治研究院多年来在一直从事地裂缝调查、监测研究工作,并取得显著成果。长安大学地质灾害防治研究院彭建兵教授作了关于地裂缝的调查、监测、成因机理与防治对策的讲座。实验室成员参观了长安大学大型物理模型试验中心,并对西安F11地裂缝及其监测情况进行了现场考察,该处采用GPS和InSAR天地一体的监测系统,点面结合,垂向精度达1-2mm,实时跟踪监测地裂缝的活动变化。双方对地裂缝物理模型试验拟解决的关键问题以及现存在的主要难点进行了学习交流。




    国土资源部地裂缝重点试验室考察汾渭盆地地裂缝

        经国土资源部玉树地震应急专家组与玉树国土资源厅接洽,确定近期的工作重点是灾后重建地质灾害评估、地震断裂调查和避让选址,地质力学研究所三位专家承担了玉树地震断裂调查和避让选址工作。4月17日,三位专家随同部专家组对典型地震地质灾害会诊后,在玉树县禅古村附近发现了连续延伸长度477m的地震地表破裂带,三位专家对地震破裂进行了较精细的测量,总体走向310°~325°,呈左旋-逆冲特征,可见最大垂向位移57cm,水平位移30cm。在主破裂旁侧发育斜交的分支张裂缝,在地表断裂附近的禅古村房屋全部成为废墟。今后几天,三位专家将继续克服高原缺氧、天寒少电、通讯不畅等困难,完成震中区及其它部位地表破裂的应急调查工作。

    地震地表破裂与震后禅古村废墟

    破裂与巴曲跌水现象

    破裂之裂缝宽大10cm

    地震地表破裂调查

     

    地质力学研究所开展玉树地震断裂调查进展之一