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    雷晓东(右)向专家介绍野外工作情况。

    “我们在延庆的工作区域有一片正好位于2022年冬奥会的场馆规划区,通过测量,如果这片区域的地热资源符合开采要求,未来有可能为冬奥会冬季供暖需求提供清洁能源,为绿色办奥运提供支撑。”雷晓东满怀期待地说。

    新年刚过,北京市地勘院物探研究室副主任雷晓东又接到了新的任务,1月17日,他所负责的延庆地区地热资源调查工作刚刚通过野外评审验收,剩下的主要是内业了。“我们在延庆的工作区域有一片正好位于2022年冬奥会的场馆规划区,通过测量,如果这片区域的地热资源符合开采要求,未来有可能为冬奥会冬季供暖需求提供清洁能源,为绿色办奥运提供支撑。”雷晓东满怀期待地说。

    2008年7月,雷晓东从中国地质大学(北京)水文学与水资源专业毕业,进入北京市地质勘探院华清地热公司工作。刚一报到,他就前往内蒙古大草原,参加刚启动的《内蒙古东乌旗海勒斯台陶勒盖地区铅锌多金属矿普查》项目,主要工作任务是开展地球物理勘探,寻找隐伏矿产资源。

    在大学里,雷晓东学的是水文地质,对地球物理勘探工作并不熟悉,因此在报到之前,他就买了许多物探专业书籍,专业上有什么不会的就学,不懂的就问,出发前他就做好了迎接挑战的准备。

    项目组工作区域位于乌珠穆沁草原,与蒙古国接壤,水草丰茂、牛羊遍野,小说《狼图腾》的故事就发生在这里,被喻为草原上最后的“天堂”。风景虽然优美,但是对地质工作者来说,困难也不少,交通不便,补给困难,夏天的烈日蚊虫、冬天的暴雪狂风,都在考验着刚参加工作的雷晓东。

    那段时间雷晓东从未有一日懈怠过,每天早晨5点多钟就起床,吃过早餐带上干粮,出野外采集高质量数据,往往要忙到天黑后才能回到驻地,晚上他还主动承担起数据处理任务。稍后空闲,他又捧起专业书籍,结合实际工作中遇到的问题一本本地啃。这样一干就是三个多月,雷晓东的辛勤努力和付出,让他有了飞跃性的进步,也得到了领导和同事们的一致认可,从一个物探新人迅速成长为项目组的技术骨干。

    单位里比雷晓东年轻的同事都喜欢叫他“东哥”,提起他,大家总是异口同声地说:“东哥爱学习。”因为不是物探专业科班出身,雷晓东特别注重这方面的知识,他读了地球物理前辈刘光鼎院士、汪集旸院士、刘士毅先生以及其他多位著名学者的书,每天坚持看两篇专业论文、每周一篇英文论文,认真翻看单位物探前辈写的报告。工作之余,他还积极与国内物探领域的专家交流,主动向他们学习,与中国地质调查局的刘士毅先生就结下了深厚的情谊,并发表了多篇学术论文。除了专业书籍外,雷晓东还爱看历史书籍和名人传记,坚持学习英语,每天睡觉前和早起后,总会先看上几页书。

    学习积累是一个长期的过程,往往一到关键时刻就能显现出作用来。2009到2010年,北京市地勘局引进了两套价值昂贵的进口勘探设备GDP-32Ⅱ型多功能电法工作站,主要用于地热资源勘探。当时大家谁都没有接触过这套设备,雷晓东勇敢站了出来,带领其他年轻的技术人员,认真研究使用方法,很快就掌握了操作方法,为后期的地质勘探与地球物理研究和实践工作提供了强有力的技术支撑。

    原来的时候,物探数据采集和处理分别由外业和室内人员完成,室内数据处理的结果经常不能及时反馈给外业工作人员,造成了工作失误。为了提高工作效率,雷晓东严格要求自己,白天采集的原始数据,晚上一定要处理完毕、形成图件、分析研究,以便更好地指导并及时调整第二天的工作。

    每次单位有新来的同事,雷晓东总不忘分享自己的工作经验:“眼过千遍,不如手过一遍,再仔细的观察也不如实地测量来得精准。”2011年,在实施《北京城市地质土壤调查与评价》项目时,为了取得合格的样品,雷晓东和同事深入密云、平谷和门头沟部分人迹罕至的深山中取样,至今手上还留有当时工作时的伤疤,“只是受了点轻伤,最可怕的是迷路,有些地方GPS会发生信号漂移,下山的时候一下子就找不到方向了,那样的情况下,就算是在北京也很危险,幸运的是,我们摸索着走了一段,又找到路了。”这些在野外遇到的危险,雷晓东很少讲,怕家人知道了担心。

    天道酬勤,2014年,雷晓东考入中科院地质与地球物理研究所攻读博士学位,2015年,他顺利通过了地球物理勘探专业高级工程师资格认证。

    “你们现在在什么位置?”2016年深秋,在前往延庆项目工作组的路上,雷晓东不停地打着电话询问,在田野间找了很久,还是没有发现工作小组的身影,过了一会儿才知道,原来当天上午的工作很顺利,原本要一天才能完成的工作只用了半天,大家决定抓紧时间转移到下一个测量点。

    北京市地勘局党委的杜钰记得大约半年前,项目小组在大兴区工作,她随着领导去探访,往往是他们刚赶到一个地点,得知项目小组已经完成工作赶往下一个地点了,“花了两三个小时,我们愣是没有找到。”最后,领导放弃了,直接到项目组的驻地等着队伍收工。很多时候就是这样,项目任务重,时间紧,地质队员在野外必须争分夺秒开展工作,为了保证质量还要反复观察,很少能停下来歇息。

    半个小时后,雷晓东赶到了新的测量点,工作组的厢式货车停在空旷的田野边,同事用铁锨铲出一个直径50厘米深5厘米的圆坑,雷晓东边用铁锤沿着坑边一根根敲入铁钎,边说:“用这种多功能电法工作站找地热资源,是目前用得最多也是最成功的方法。”而在不远处的野鸭湖附近,还有另一组地质队员,正带着仪器进行氡气测量。

    2016年,北京市地勘院开展了涉热业务整合重组,成立了物探研究室,年轻的雷晓东挑起大梁,全面主持业务工作。

    我们生活的地球是一个巨大的热库,从地表往下正常增温梯度是每1000米增加25~30摄氏度,我们熟知的温泉就是以水为介质把地球热量带到地表,现在也可以用钻探手段将地下几千米的热水引上地表,因此浅层地温能和水热型地热资源是可持续开发的重要清洁能源。2008年北京奥运会时,鸟巢国家体育场就使用了可再生地热能源,当时被认为是绿色奥运的重要部分,而目前京津冀地区采用浅层地温能供暖制冷面积占全国利用浅层地温能供暖制冷总面积的20%,是我国浅层地温能开发程度最高的地区之一。延庆地区具有丰富的浅层地热资源,地热水出水温度最高可达65摄氏度,能够达到供暖要求,在减少污染物排放上有着明显的优势。一谈起熟悉的工作,雷晓东就格外兴奋,“我们也希望通过对延庆这一区域的地热资源调查,找到最优质的开采区,不仅是为2022年的冬奥会也为整个北京提供清洁能源,为首都的蓝天贡献一份力量。”

    伟大的事业往往离不开无数平凡个体的默默奉献,进行地热资源勘测时,多功能电法工作站往往只留下一个人看守仪器,监测数据,其他的组员则四散开去,开始各种测量。深秋的野外寒风刺骨,裹着军大衣还直哆嗦,“留守的组员不能离开,虽然挨冻,唯一的好处是离车近,能喝上口热水,在外面跑线的就只能啃几口干粮对付一下了。干地质工作吃这样的苦是经常的,大家都已经习惯了,就想着尽快把工作做完做好。”雷晓东说。

    不辞风霜为地热

    以矽卡岩型铅锌矿床为主的岩浆-热液型Pb-Zn矿床是世界上重要的铅锌矿床类型,提供了全球约11%的铅锌资源量。这类矿床的成岩成矿过程在时间上具有特征的多期多阶段性。然而,对于这一成矿过程各阶段流体是由单一岩浆流体独立演化而成,还是岩浆房在不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果,目前还存在较大的争议。

    纳如松多矿床位于冈底斯北缘多金属成矿带中段,是带内矿化类型最丰富、勘探开采程度最高的大型岩浆-热液型铅锌矿床。目前在该矿床内已识别出隐爆角砾岩型、矽卡岩型、矿层型和脉型四种矿化型式,控制铅锌资源量超160万吨(平均品位:Pb 5.32%、Zn 3.84%)。矿床内不同类型矿化均发育多个成矿阶段和不同的矿物组合,使之成为研究上述科学问题的理想对象。基于此,中国地质科学院地质研究所刘英超研究团队对纳如松多铅锌矿床进行了系统的野外调查和详细的岩相学观察,并结合原生流体包裹体显微测温和LA-ICP-MS原位成分分析、HCh热力学模拟计算等方法,取得了以下重要认识:

    一是纳如松多最具规模的矽卡岩型矿化和隐爆角砾岩型矿化是同期热液流体产物,二者的成矿流体均为岩浆热液来源。流体包裹体显微测温和原位成分分析表明,矽卡岩型矿化成矿前流体具有高温高盐度特征,富含较高的Na、K、Pb、Zn元素;矽卡岩型矿化和隐爆角砾岩型矿化成矿期流体性质相似,均具有中高温低盐度特征,且富含相似的Na、K、Pb、Zn元素(图1)。此外,两种矿化形式的成矿流体具有较高的Zn/Na、K/Na和Mg/Na比值以及较低的Ca/K比值,具有和岩浆流体一致的Cl/Br比值,表明纳如松多矿床的成矿流体来源于岩浆热液。矽卡岩型矿化和隐爆角砾岩型矿化发育在同一成矿系统内。

    图1 纳如松多铅锌矿床不同矿化阶段流体包裹体成分的箱式图解

    二是纳如松多铅锌矿床各阶段成矿流体是由岩浆房在不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果。与成矿前流体相比,成矿阶段和成矿后阶段流体中的Cs/(Na+K+Mn+Fe)和Rb/Sr比值要高1~2个数量级,而流体中的Sr/(Na+K+Mn+Fe)比值存在相反的演化趋势(图2)。进一步通过HCh模拟计算的矿物组合和金属络合物相态发现,随着水岩反应的进行,成矿前热液流体中铅、锌金属络合物在所有温压条件下仍旧存在过饱和状态,无法以硫化物的形式沉淀;成矿期热液流体中的铅、锌络合物呈持续降低的趋势,并伴随有金属硫化物沉淀(图3)。表明成矿前和成矿期的热液流体并非是单一的岩浆流体独立演化形成,而是由岩浆房不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果,且成矿期的热液是经历了更加强烈的结晶分异作用的岩浆房出溶的流体所形成。

    图2 纳如松多铅锌矿床矽卡岩型矿化流体包裹体元素比值与均一温度关系图解

    三是重建了纳如松多铅锌矿床成矿流体演化及金属迁移沉淀过程。岩浆房早期出溶的超临界流体上升过程中始终保持高温状态,当运移到近地表1 km深处穿过气-液相线时,流体发生相分离形成高盐度的液相(42 wt % NaCl equiv)和低盐度、低密度的气相。随后这种高盐度流体运移到碳酸盐岩地层,并发生水岩反应形成进化矽卡岩阶段的石榴子石、辉石等矿物。这种由气相组成的小密度气流柱聚集在岩浆顶部,在上升过程中随着压力的骤降,在典中组火山岩地层中发生隐爆作用形成角砾岩筒。随着下伏岩浆房持续冷却和不断地分离结晶,晚期出溶的热液流体沿着不同的冷却路径上升。流体发生急剧的降温降压,当冷却到400℃时,浅地表岩石由塑性转变为脆性,外界条件由静岩压力变为静水压力,此时的流体穿过气-液相饱和曲线,热液流体发生沸腾作用,分离成大约4.5 wt % NaCl equiv的液相和低盐度的气相。此后,富含金属物质和硫的成矿流体向外围地层迁移,在岩浆顶部的隐爆角砾岩筒内胶结火山岩角砾,形成隐爆角砾岩型铅锌矿化;在远端碳酸盐岩地层中发生接触交代作用形成矽卡岩型矿化。

    图3 HCh热力学模拟矽卡岩不同阶段pH、Eh值、矿物组合及金属络合物图解

    该研究通过对冈底斯北缘多金属成矿带内纳如松多铅锌矿床开展原生流体包裹体显微测温和原位成分分析、热力学模拟计算等工作,揭示了岩浆-热液型铅锌矿床各阶段成矿流体是由岩浆房在不同演化阶段出溶的多期次流体脉冲各自演化的结果,研究结果对岩浆-热液型铅锌矿床的流体演化过程提出了新认识,对该类矿床的找矿勘查提供了新依据。

     
     
    岩浆-热液型铅锌矿床多期流体脉冲与成矿取得新认识

    SYZX系列绳索取芯液动锤

    3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

     

    今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

    60年,一甲子,岁月峥嵘,成就辉煌。

    作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构,中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作,通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等,60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项,150余项获国家、省部级以上奖励。其中,国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项,国家创造发明奖和新产品奖6项,省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项;拥有国家专利93项,中国专利优秀奖4项。如今,勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

    我国成立首个探矿工程科研机构,开启国产钻探装备自主研发新征程

    新中国成立之初,国家确定了地质工作“大发展,大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段,其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期,当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术,而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进,钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年,我国第一个五年计划进入实施的第四个年头,工农业大发展,急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

    1957年1月,原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所(以下简称“勘探所”)成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

    建所初期,为发展适合我国国情的勘探设备,勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作,随后,岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等,及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间,勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如:率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机;用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验,并获成功;在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作,并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力,我国的地质勘探装备开始自给,探矿技术水平空前提高,使得白云鄂博、大冶铁矿,白银厂多金属矿,淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

    与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年,勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究,次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少,价格昂贵,生产难度大,为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年,勘探所开始了人造金刚石钻头的研究,并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后,勘探所与河南省地质局合作,在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年,小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末,我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

    此外,在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷,坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进,向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展;工程地质和水文水井钻探设备,实现了多样化,钻进工艺日趋完善;坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

    钻探服务领域扩大,钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

    随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展,我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

    20世纪70年代前的钻探技术,主要用于地质找矿和地下资源开采,而进入80年代,则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如:山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程,西藏羊八井地热开采,广东珠江口番禹大桥基桩施工,北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工,以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

    根据市场急需,勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托,1991年开始了采卤对接井钻井技术研究,与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工,到1995年末,共完成5对对接井,成功率达到100%。两井高精度直接对接成功,使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说:“这项技术开发成功,解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功,不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径,也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

    80年代初,为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要,勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套,研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术,以及大口径桩检测仪,目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺,其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

    1993年,勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年,第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年,勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具,并用此设备完成了70多条管线铺设工程,包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等,至目前已形成高效环保的GBS系列(5T-320T)钻机及配套施工技术体系。

    冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位,至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤,品种达20多个,几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注,吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表,有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

    随着钻探技术服务领域的扩大,钻探工程面临的地质条件越复杂,施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本?勘探所根据生产需要及施工条件,将新技术、新方法进行配套,先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD-3型岩芯钻机》,结束了我国钻探方法单一的局面,使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时,勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作,使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

    钻探技术迎来发展新机遇,科学钻探体系进一步丰富

    1999年,新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

    在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下,勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究,并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米(Φ76毫米 N级口径)示范孔的工程施工,创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆,在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故,标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成,同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

    全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点,尤其在斜孔施工方面极其方便,可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取芯作业的效率及安全性大大增加,钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计,提高了钻探工作效率,减轻了工人的体力劳动,提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发,并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

    在地调项目的支持下,勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统,实现了地下导航高精度定向技术的重大突破,也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始,勘探所与中国机械进出口总公司合作,实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程,到2010年12月共完成了56口井的定向钻井,获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施,勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

    2001年4月18日,受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米,孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题,勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新,攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题,配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达+液动潜孔锤+绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究,至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明,采用液动锤钻进施工,钻进效率提高54%,延长回次进尺178%,大幅度减少了施工周期、降低了施工成本,为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用,并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录,使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前,YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品,不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录,使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

    2007年10月22日,勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井(北井)钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井,以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果,为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中,综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术,为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年,勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程,目前进展顺利。

    2008年至今,勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)。期间,勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术,在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中,9米超长半合管的应用创世界纪录。

    大力推进科技创新,多项钻探技术领跑世界

    随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进,中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作,更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标,充分发挥科技创新的引领支撑作用,强力推进科技进步、人才成长和团队建设,自主研发了一批高精尖钻探技术设备,使我国在多个钻探领域领跑世界。

    勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目,针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况,对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关,先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备,突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系,也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年,该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

    勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平,配套高精度仪表及钻参系统,满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求,既可用于深孔岩芯钻进,也可用于我国浅部石油勘探,以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探,既可以打丛式井,又可以钻进定向孔。目前,该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外,勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等,填补了国内多项钻探领域的技术空白。

    钻探过程中,孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况,勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究,攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题,填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故,其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全,同时简化了钻孔结构、优化套管级数,大大降低了钻探成本,被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用,完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务,单次护壁长达21米,护壁深度达到2000余米。

    自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程,取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系,2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同,共计145口井。2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕,该项目计划在2015年~2018年施工74个采卤水平井组,单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通,真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实;在施工中大胆创新,克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难,积累了处理复杂问题的丰富经验。

    60年风雨路,勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上,近些年来,勘探所取得了4项国际领先技术成果:高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术;1项国际先进钻探技术体系:2000米以内地质岩芯钻探技术体系;2项国内领先技术:3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机;实施了4项科学钻探工程:牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

    步入新时代,继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

    党的十九大召开,中国特色社会主义步入新时代。新时代,世界抱以新期待。

    步入新时代,勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量:一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求,对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议,形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案,为我国入地计划的实施打下了基础,为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题,综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等,探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术,以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标,力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用;“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障,确保井组的平行,解决地热勘查开发关键技术难题,为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高救援效果和效率,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

    六十载峥嵘岁月,笔墨春秋著华章;六十年风雨征程,薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前,继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内,力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

    做新时代地质钻探装备与技术研发的领航者

    清洁能源助力粤港澳大湾区建设

    粤港澳大湾区城市建设一角

    港珠澳大桥

    首张标准地图亮相、开展陆海统筹地质调查试点、出台19条重磅助力措施,近段时间以来,围绕粤港澳大湾区建设,广东省自然资源厅“重拳”连出,吸引了社会各界关注的目光。

    据了解,粤港澳大湾区建设在全国及全球发展中处于重要地位,至少包括广东省内的珠三角地区9个地级以上城市以及香港、澳门2个特别行政区,陆域面积约5.6万平方公里。

    作为中国开放程度最高、经济活力最强的区域之一,粤港澳大湾区占全国国土面积不到1%,人口数量约占全国总人口的5%,但其经济总量却达到了约10万亿元。一些专家学者和商界人士形象地将粤港澳大湾区定义为全球第四大湾区,列居美国纽约湾区、旧金山湾区以及日本东京湾区之后。

    粤港澳,从自然地理、人文历史角度看,是先天存在、不可分割的,但受全球政治、经济格局的变化,其中的人文社会关系、空间关系、价值观都曾经发生重大变化。2月18日,《粤港澳大湾区发展规划纲要》正式发布,湾区建设翻开了崭新的篇章,世界为之瞩目。

    如何以自然资源工作支撑粤港澳大湾区建设,成为业界、学界、政界共同关注的议题,更成为广东自然资源系统上下为之助力奋战的“头号工程”。

    自然资源领域借势而动

    近年来,习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动粤港澳大湾区建设,使之成为新时代推动形成全面开放新格局的新举措,也是推动“一国两制”事业发展的新实践。

    业内普遍认为,建设粤港澳大湾区的意义至少体现在4个方面:一是有利于建立与国际接轨的开放型经济体制,构筑更高发展水平的区域参与国际经济合作与竞争;二是有利于推进“一带一路”建设,通过内外并举双向开放,构筑丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路对接融汇的重要支撑区;三是有利于丰富“一国两制”实践内涵,促进港澳融入国家发展大局,保持港澳长期繁荣稳定;四是有利于提升珠三角的核心带动力,带动粤东西北、泛珠三角地区的发展,优化全国区域发展格局。

    业内专家表示,自然资源系统要乘势而上、借势而动,讲好建设大湾区的故事,为建设国际一流湾区作出自然资源系统应有的贡献。

    事实上,早在2017年3月国务院政府工作报告提出研究制定粤港澳大湾区城市群发展规划重大战略决策之后,地质调查工作就已开始着手为湾区建设铺路搭桥。

    当年7月,粤、港、澳三地政府签署《深化粤港澳合作推进大湾区建设框架协议》。在这期间,为支撑服务大湾区规划建设,中国地质调查局迅速行动,会同原广东省国土资源厅、广东省地质局等单位,利用最新调查资料和以往成果,对大湾区自然资源与环境条件进行了系统梳理总结,编制了《粤港澳大湾区自然资源与环境图集》和《支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集》,提出了规划建设的地球科学建议。

    同年,中国地质调查局会同广东省地质局、广东省海洋与渔业厅、原广东省国土资源厅等单位,开展跨专业、跨学科、跨部门合作,组织编制完成《粤港澳大湾区自然资源与环境图集》,并送往国家有关部委及相关地方政府。图集涵盖土地规划利用管理需要重视的资源环境条件、城镇和重大工程规划建设适宜性、产业规划布局需要考虑的能源与资源条件、生态环境保护需要重视的资源环境状况和防灾减灾需要重视的重大问题,包括6部分内容、图件55幅。

    2018年,中国地质调查局牵头,依托泛珠三角地区地质环境综合调查工程,会同广州市规划和自然资源局、广东省地质局等单位,在对最新的水工环地质调查资料和成果进行梳理和总结的基础上,以粤港澳大湾区三极之一的广州市为重点,编制《支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集》,提出了助力大湾区绿色生态农业发展、清洁能源产业发展、用水安全、旅游产业发展和提升防灾减灾能力等5方面的地质工作建议。

    直到日前,经广东省政府同意,广东省自然资源厅印发《广东省城市地质工作实施方案》,对全省城市地质工作作出全面部署。该方案明确了2020年完成广东国家级、省级城市地质调查示范,2025年实现广东地级以上城市地质工作全覆盖的总体目标。

    记者获悉,粤港澳大湾区91%以上区域适宜城市群与基础设施建设。大湾区内地热资源丰富,区域地下水资源潜力巨大,区域地质遗迹资源众多,为加快大湾区建设提供了坚定的自然资源保障。

    调查发现,粤港澳大湾区在地质演化历史过程中,因内、外动力地质作用,形成了丰富多样、类型齐全的地质遗迹,拥有省级以上地质遗迹65处,其中世界级4处、国家级22处、省级39处;涵盖基础地质、地貌景观和地质灾害三大类,包括地层剖面、地质构造、古生物化石、典型矿山、典型地貌、水体景观、火山遗迹、海岸带、地震遗迹和地质灾害遗迹等14种类型。

    据悉,目前,广东省自然资源厅已向自然资源部报告,积极争取开展粤港澳大湾区陆海统筹地质调查试点工作。在前期工作的基础上,综合考虑各市地质特点和发展阶段等因素,选择广州、佛山、河源、惠州、中山、江门新会、清远清城等7个地区作为试点区域。

    此外,4月16日,广东省标准地图正式发布使用。此次发布的176幅标准地图不仅实现了全省21个地市、121个县级行政区域均有一幅标准地图,其中,粤港澳大湾区的标准地图,也首次公开亮相。

    记者也从《粤港澳大湾区水鸟生态廊道建设规划(2018~2025年)(讨论稿)》了解,至2025年,广东拟建成粤港澳大湾区水鸟生态廊道,实现大湾区珍稀野生水鸟的种群数量增长,分布范围扩大,水鸟生境显著改善的总体目标。

    该规划将利用湾区沿海滩涂,打通整个湾区沿海的水鸟走廊,使“水域、海岸、丘陵、入海口”有机结合,建立集合“点(湿地公园)、线(自然水道)、面(湾区沿海)”为一体的空间布局。

    十九条措施全力助推湾区建设

    今年以来,广东省自然资源厅把助力粤港澳大湾区建设作为全系统的“头号工程”加以推动。6月初,广东厅印发《广东省自然资源厅关于印发贯彻落实〈广东省推进粤港澳大湾区建设三年行动计划(2018~2020年)〉具体措施的通知》,出台了涵盖国土空间规划、用地用海用矿用林等重点领域的19条“含金量”颇足的重磅措施。

    一是今年基本完成省级国土空间规划编制。该通知要求,今年要基本完成省级国土空间规划编制,设置珠三角专章,推动城市合理分工、功能互补,构建优质生活圈。2020年要基本完成市县镇级的国土空间规划编制,鼓励各市打破行政区划限制,因地制宜编制功能片区国土空间规划,强化区域、城乡、陆海自然资源的统筹规划和整合利用。

    “为保障规划严格实施,我们将探索开展国土空间规划地方立法研究,同时通过空间留白、负面清单等形式增加规划弹性。”广东厅有关负责人表示,将探索“减量规划”实施政策,争取自然资源部每年下达一定数量的周转建设用地规模,实施建设用地复垦区“拆二留一”。

    二是明年底全面完成宅基地使用权确权登记颁证。在自然资源资产产权制度建设方面,广东将探索城市地下空间竖向开发、分层赋权,建立地下空间使用权取得、流转和登记制度。探索海域使用权立体分层设权,加快完善海域使用权出让、转让、抵押、出租、作价出资(入股)等权能。2020年底全面完成房地一体的农村集体建设用地和宅基地使用权确权登记颁证。

    三是鼓励试行“先招后拍”“带项目出让”。“鼓励产业用地试行‘先招后拍’‘带项目出让’方式供地。率先实施产业用地标准化出让和‘带设计方案’出让,加快项目落地建设。”

    广东厅有关负责人表示:“我们将大力推进自然资源供给侧结构性改革,探索自然资源供应新模式,通过建立工业用地全生命周期管理机制,对项目在用地期限内的利用状况实施全过程动态评估和监管。”

    在海洋资源方面,要加快开展无居民海岛使用权市场化出让试点工作,加快推进海砂新砂源选址和市场化,探索实行海砂采矿权和海域使用权打包统一出让。

    四是保障现代产业、重大平台及基建等用地需求。推动珠三角各市国家高新区扩容和各类专业性园区、产业转移工业园转型升级。支持广深港澳科技创新走廊“十核多节点”等科创载体、平台、合作区和电子信息、汽车、智能家电、机器人、绿色石化5个世界级产业集群建设。统筹用地用海用林规模和指标,对纳入粤港澳大湾区建设的重大平台、国家重要科技基础设施、重点基础设施互联互通项目和民生工程的用地需求予以优先保障。对经营性基础设施建设项目,探索以土地作价出资入股方式供地。

    五是推动立法完善“三旧”改造政策体系。广东厅有关负责人介绍:“我们将加快推进“三旧”改造地方立法工作,争取今年9月底前将《广东省旧城镇旧厂房旧村庄改造管理办法》送省司法厅审查并按程序提请省政府以政府规章形式出台。”

    此外,还将探索“三旧”改造专项规划和控制性详细规划管理体系,推行改造用途管制和容积率转移制度,试行以“区片地价”替代单个地块评估价,支持以农村集体经济组织申请将集体土地转为国有,并将土地使用权返还给原土地权利人。借鉴香港城市更新的“强制售卖”制度,探索建立维护社会公共利益和大多数产权人利益的“三旧”改造拆迁补偿矛盾纠纷司法裁决制度。

    六是乡村振兴相关项目允许“点状供地”。为进一步深化自然资源重点领域改革,推进用地用海用林并联审批,探索容缺受理、容错审批机制。持续实施不动产登记“双提升”行动,今年底前实现“一窗受理”,所有地级以上市城区范围全面实现“互联网+不动产登记”。推动佛山南海区“三块地”改革在土地增值收益分配、集体土地整备、集体和国有用地“混合开发”等方面深化改革探索,今年全面完成南海“三块地”改革试点工作。对列入乡村振兴相关规划和行动计划的建设项目,允许根据实际需要保留集体用地性质,通过“点状供地”方式落实项目用地。

    海洋产业结构不断优化

    粤港澳大湾区建设与海洋产业密切相关,如何推动海洋经济发展核心区建设成为重要内容之一。

    近期,广东厅发布了《2018年广东省海洋经济发展报告》《2018年广东省海洋灾害公报》,经初步核算,2018年全省海洋生产总值1.93万亿元,比2017年增长9%,高于同期全省地区生产总值2.2个百分点。海洋生产总值占全国海洋生产总值的23.2%,占全省地区生产总值的比重为19.9%,海洋经济已成为广东经济发展新增长极,广东也成为我国海洋经济发展的核心区之一。

    该报告显示,广东海洋产业结构不断优化。2018年,广东海洋三次产业结构比为1.7∶37.1∶61.2,一、二、三产业增加值分别为328.5亿元、7169.9亿元和11827.5亿元,同比增速分别为3.0%、5.9%和11.2%。主要海洋产业保持稳定增长,滨海旅游业、海洋交通运输业、海洋化工业、海洋油气业、海洋工程建筑业、海洋渔业成为广东海洋经济发展的支柱产业。

    同时,广东重点支持的海洋六大产业领域加速发展。2018年,省财政设立专项,支持海洋电子信息、海上风电、海洋生物、海工装备、天然气水合物、海洋公共服务等海洋六大产业领域创新发展,新技术、新成果不断涌现。

    此外,广东厅还将制定实施海洋六大产业三年行动方案,加快惠州埃克森美孚、湛江巴斯夫等涉海重大建设项目用地用海审批。推动粤港澳合作建设现代海洋产业基地,支持深圳建设全球海洋中心城市,广州建设国家海洋高新技术产业基地、南沙新区科技兴海产业示范基地,江门建设大广海湾粤港澳合作用海示范区。加强海洋经济对外合作和金融创新,支持引导金融资源和社会资金投向海洋经济发展领域。

    与此同时,广东海洋创新能力不断增强。省财政支持海洋创新专项48个,全省共建成涉海涉渔科研机构24个,形成以企业为主体,产学研紧密结合的海洋科技创新体系,带动超过40亿元社会资本投入海洋科技创新领域,有52项创新成果得到转化应用。海洋绿色发展持续深化,出台了广东省严格保护岸段名录,制定加强滨海湿地保护严格管控围填海实施方案,启动大亚湾等重点海域总量控制工作,编制《广东省美丽海湾建设总体规划(2019~2035年)》,大力实施海岸带综合示范区试点建设。

    在政策支持集群作用下,广东的海洋产业集聚效应明显,有力地支持了粤港澳大湾区建设。据了解,广东全省14个沿海地级以上市,从区域上分成珠三角海洋经济优化发展区、粤东海洋经济重点发展区和粤西海洋经济重点发展区,出台了广东省严格保护岸段名录,制定加强滨海湿地保护严格管控围填海实施方案,启动大亚湾等重点海域总量控制工作,编制《广东省美丽海湾建设总体规划(2019~2035年)》,大力实施海岸带综合示范区试点建设。

    下一步,广东将继续把海洋作为高质量发展的战略要地,大力发展海洋经济,扎实推进海洋强省建设和海洋生态文明建设,深化海洋自然资源供给侧结构性改革,助力全省经济高质量发展,持续推进粤港澳大湾区海洋经济高质量发展。

    决战“头号工程”

    董树文,男,63岁,博士,专业技术二级,中国地质调查局中国地质科学院地球深部探测中心首席科学家。专业方向:构造地质学

    解决资源环境问题或基础地质问题情况:

    长期从事构造地质与深部地质研究。通过主持完成深部探测专项等项目,探索构造地质与地球物理结合,在中生代陆内造山机制和大地构造研究领域取得系统性创新成果,包括:建立中生代“东亚汇聚”模式,揭示“燕山运动”动力机制;揭示中生代陆内变形与陆内成矿深部过程;推动深部探测,提升对地壳结构与大地构造认知水平。

    实现转化应用和有效服务情况:

    陆续发现了500-2000米深度的2个特大型、9个大型隐伏矿床,在我国勘查程度最高的成矿带实现“第二找矿空间”突破;出版专著6部,主编国际期刊专辑3部,发表论文210余篇:其中SCI收录103篇(含第一和通讯作者40篇),他引3903次;深部专项被两院院士评为“中国2011年度十大科技进展”。

    促进科学理论创新和技术方法进步情况:

    系统提出了“东亚多板块汇聚”模式,总结了我国东部、东亚地区的晚中生代构造变形与成岩成矿的内在规律,发展了“燕山运动”的内涵与概念。提出南北大别地体的划分意见(1991,1993);首次提出大别山UHP岩石新成因——大陆点碰撞与UHP变质作用的新观点(1999);提出大别山造山带差异隆升与UHP岩石双阶段折返的模式——反向加楔退拔机制(1996,1998)。

    促进人才成长和团队建设情况:

    担任研究生导师以来,共计培养博士研究生12名,硕士研究生8名;以董树文教授作为首席的团队被授予国土资源部首批创新团队称号;董树文教授在首个聘期内为“地球深部探测重大项目”的顺利推进做出了重大贡献,同时在国家地球深部探测中心组建和国家实验室筹建工作中做了大量的组织工作,培养和锻炼了人才队伍。

     

    董树文

    “如何推进地热研究领域最前沿的理论研究向成果转化、全面促进雄安新区地热能高效利用?”这是10月30日在雄安新区召开的中国地质学会地热专业委员会2017年年会暨雄安新区地热勘查开发学术研讨会与会专家研讨的主要内容。

    在这次为期2天的会议上,中国工程院院士卢耀如、曹耀峰,中国科学院院士汪集旸,国土资源部、中国地质调查局、河北省国土资源厅、河北省煤田地质局、河北省地矿局、雄安新区管委会等单位的30多位相关专家学者以及行业地勘单位的300多名代表就如何促进地质产业持续健康发展、支持雄安新区绿色发展进行了广泛深入的探讨。

    会议现场

    “雄安新区自南西向北东,地下水源热泵适宜性逐渐变好,核心区范围均为适宜性区和较适宜区。土壤源热泵仅在北部部分区域出现适宜性中区,核心区大部分为适宜性好区。”中国地质调查局地热资源调查研究中心副主任王贵玲表示,雄安新区水热型地热资源的主要利用项目为供暖、洗浴、种植、养殖、旅游疗养等,其中绝大部分用于供暖。雄县为开发利用程度最高的地区,安新和容城开发利用程度较低,均具有巨大的开采潜力。

    王贵玲还建议,雄安新区在农村地区,适合以浅层地温能利用为主,中深层水热型地热开发为辅;在中心城区,适合以规范化的水热型地热集中供暖为主,浅层地温能用于大型公共建筑的供暖和制冷;在城乡结合带,可利用浅部砂岩热储用于种植、养殖等产业。

    “雄安新区中深层和浅层地热资源都十分丰富,接下来将持续推进雄安新区地热资源规范化开发,将雄安新区建成地热能利用的全球样板。”曹耀峰院士在大会上提出,中石化在河北雄县,经过8年的建设,建成供暖能力450万平方米,城区基本实现了地热集中供热全覆盖,成为我国第一个“无烟城”,成功打造了技术可复制、经验可推广的“雄县模式”。主城区采用供热以中深层地热为主,浅层地热、再生水余热、垃圾发电余热为辅,在中心建筑密度高的商业区域考虑燃气等清洁能源为补充的“地热+”多能互补方案,可解决雄安新区的供热制冷需求。

    记者了解到,与其他能源相比,地热资源具有资源量大、供应稳定、分布广泛以及开发利用清洁环保的特点,是一种现实并富有竞争力的资源。2017年2月,国家发改委、国家能源局、国土资源部联合发布《地热能开发利用“十三五”规划》。这是国家首个地热产业规划,是地热产业发展的里程碑。这个规划出台后,各省也纷纷编制出台本省的地热利用“十三五”规划,作为国家规划的有效补充。

    “构建绿色透明雄安,打造地热利用样板。”王贵玲表示,未来几年,雄安新区地热勘查将按这一目标,从探测、评价、开发利用等技术创新着手,开展专项研究,建设浅层地温能开发利用、深部第二空间地热资源探测等示范基地,布设地热井10余口。

    “雄安新区模式”有望成为全球样板

     

    十大地质科技进展

     

    1.发现地球上最早的大型多细胞生物化石

    中国地质调查局天津地质调查中心朱士兴研究员带领前寒武纪研究团队,在华北燕山地区高于庄组中首次发现大量分米级的碳质宏观化石,研究确证它们是迄今发现的最大的前寒武纪多细胞真核生物化石,大约距今15.6亿年,把多细胞生物在地球上出现的时间从多数人认为的距今6.35亿年往前提前了近10亿年。这一发现是地球早期生命演化研究领域中一项重大科学成果,对早期地球环境演化与生命过程的研究具有重要价值。部分研究成果论文《华北15.6亿年前高于庄组分米级的多细胞真核生物》于2016年在国际著名刊物《自然·通讯》上发表。

    2.山东矿床成矿系列及找矿方向研究取得新进展

    山东地质科学研究院于学峰团队承担的山东省地质勘查基金项目,对山东全省域内以固体矿产为主的各类矿产形成的地质环境、成矿作用及地质特征等进行了全面研究和总结;首次在山东全域内建立从前寒武纪到新生代全时段内的31个矿床成矿系列,并划分了81个代表性矿床模式;首次建立了从中太古代迁西期至新生代喜马拉雅期的山东矿床成矿谱系;对山东省金、铁、煤等近30种重要矿产进行了成矿远景预测;首次研究编制了山东省矿床成矿理论系列分布图。该成果是对山东省主要矿床的全面总结,将为山东省矿产资源勘查研究提供有力的科学依据。

    3.完成铀矿大基地资源扩大与评价技术研究

    核工业北京地质研究院承担的铀矿大基地资源扩大与评价技术研究围绕我国铀矿大基地及外围地区开展科技攻关,完善发展了伊犁盆地南缘、二连盆地中部、鄂尔多斯盆地东北部砂岩型铀矿和相山矿田、诸广南部地区热液型铀矿成矿理论;创建了砂岩型铀矿深部有利砂体和层间氧化带前锋线识别定位技术体系;构建了热液型铀矿深部成矿构造、成矿地质体和铀矿化信息探测的技术评价体系;查明了5大铀矿基地铀成矿关键控矿因素及空间定位规律;建立了地质、物化探综合勘查技术方法,拓宽了铀资源找矿的新层位、新区域、新深度;实现了铀矿资源新的重大突破。该成果及时推广应用于我国地区热液型铀矿、砂岩型铀矿找矿勘查工作中,已取得显著找矿成果,具有广泛的应用前景。

    4.完成新疆首个煤层气开发利用先导性示范工程

    新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队在阜康市白杨河矿区建成新疆第一个煤层气开发利用工程《新疆阜康市白杨河矿区煤层气开发利用先导性示范工程》项目。该项目是新疆首个低阶煤煤层气开发利用工程,项目施工中针对阜康煤层“高倾角、厚煤层、高渗透”特点,开展了煤层气“钻、压、排”勘探开发技术应用,成功应用丛式井钻井技术,首次在煤层气井压裂中大规模应用复合压裂液,形成了适应示范区地质特点的五段双控排采法,建成了全国自动化程度最高的排采自动化系统,成功完钻新疆煤层气领域第一口“U”型水平井和第一口“L”型顺煤层井,建成新疆首个日处理能力达10万立方米的煤层气CNG站。项目形成的“丛式井钻井、复合压裂液压裂、五段双控排采、排采自动化系统”等关键技术系列对新疆煤层气的开发意义重大,为国家科技重大专项实施提供了技术基础和试验基地。

    5.完成我国“三稀”资源战略调查与评价

    中国地质科学院矿产资源研究所王登红研究团队,在地质调查专项资助下,基本摸清了我国“三稀”资源储量,实现了战略研究→战略侦查→找矿突破三跨越,首次搭建了“三稀调查成果数据库”大数据平台,确定了“三稀”矿产调查部署选区;深化了离子吸附型稀土成矿理论,构建了稀土矿区水环境质量评价指标体系,提出了离子吸附型稀土资源储量动态计算和稀土矿单元素圈矿方法;改进了风化壳型稀土矿勘查技术,加大了勘查深度;初步实现了矿山环境监测“空-天-地-人”一体化,全方位服务矿政管理,提高了“三稀”矿政管理科技含量。

    6.元坝超高深含硫生物礁大气田高产稳产技术取得重要进展

     

     

    由中国石油化工股份有限公司西南油气分公司承担的元坝长兴组气藏开发动态跟踪分析及合理配产研究项目在超深层小礁体气藏精细描述技术、超深层小礁体水平井部署设计及优化调整技术方面具有创新性,在高含硫气田(藏)的推广应用前景广阔。本项目形成了复杂生物礁气藏精细描述、超深小礁体气藏水平井设计与优化、有水生物礁气藏开发技术政策优化等超深高含硫生物礁气藏高产稳产关键技术。项目成果应用于元坝气田开发建设,取得显著成效:建成了世界上第一个埋深近7000米的高含硫生物礁大气田,混合气产能达40亿立方米/年。气藏于2014年12月10日正式投产,截至2016年年底,累产混合气46亿立方米,对保障“川气东送”长期稳定供气,促进中西部产业结构调整和沿江区域经济发展意义重大。

    7.地质灾害综合防灾减灾方法技术取得新进展

    中国地质环境监测院殷跃平研究员团队联合中国地质科学院、南京大学等9家单位,提出了暴雨型和水库型典型地灾成灾模式,开发基于GPU高性能计算技术的高速远程滑坡风险评估分析软件系统;构建山洪灾害判别标准与防治区划等级系统和地震—地灾链评估指标体系及信息发布平台;集成创新地灾防治方法,发明高寒浓雾山区地灾可视化监测预警、光纤监测传感器以及特大型滑坡应急治理系列关键技术;为国家重大工程和城镇化建设减灾防灾战略提供了科技支撑;及时指导了灾区地灾应急处置和灾后重建,推动了防灾理论和技术方法的发展和地灾减灾防灾标准化体系的建设。

    8.古老油气系统源灶多途径成烃机理与成藏研究取得新进展

    中国石油勘探开发研究院张水昌研究团队瞄准古老油气系统油气形成与分布这一重大科学问题和勘探前沿问题,依托古老油气系统源灶多途径规模成烃机理与成藏项目,开展攻关研究,在深层古老烃源岩发育机制、高成熟—过成熟阶段生气潜力、有机—无机复合生烃以及天然气成因判识方法等方面取得原创性研究进展。研究成果有效指导深层油气勘探,为四川盆地震旦—寒武系新增天然气探明储量2200亿立方米、控制储量2038亿立方米,为塔里木盆地2013年以来新增油气地质储量21.9亿吨提供了重要支撑。实现了塔北哈拉哈塘奥陶系、塔中寒武系盐下、乐山—龙女寺震旦系—寒武系古隆起周缘的油气发现和储量增长,有力推动和促进了国内最大海相整装大气田的高效探明。

    9.完成青藏铁路沿线高温地热资源调查评价

    青藏铁路沿线高温地热资源调查评价项目在12个主要热显示区开展了多种工作方法与手段调查,初步了解各主要热显示区的地质构造、水文地质、地球物理及地球化学特征。对各热显示区采用了天然热流量和积存热量两种方法进行了资源量计算。其中续迈等7个中温地热显示区按照500米开发深度,按照居室供暖的方式考虑开发利用,计算供暖面积达114万平方米以上。初步评价古堆地区地热发电潜力可达110兆瓦,该项目的突破性进展,将为我国高温地热发电提供新的契机。在12个热显示区中选出了5个热显示区(玉寨、吉达果、宁中、古露)热储面积较大、温度较高,作为进一步勘查的高温后备基地。本成果来自于西藏自治区地质矿产勘查开发局地热地质大队承担的青藏铁路沿线高温地热资源调查评价项目。

    10.完成新一代高精度南海地质地球物理图系编制

    中国地质调查局广州海洋地质调查局杨胜雄、邱燕、朱本铎等研究团队创新编制了《南海地质地球物理图系(1:200万)》(中英文对照)并撰写了《南海海洋地质与矿产资源》专著。创新性编制了三维地形图和晕渲地形图,系统命名了245个海底地理实体;首次采用叠置法和透视法编制地质图,发现了中生代安第斯山型隆起带在南海的延伸区域;重新圈定了南海中—新生代沉积盆地范围;精细刻画了南海主要构造边界,全面深化提升了我国对南海的地质科学认识,为下一步与周边国家共同开展南海研究、开发利用南海资源提供了丰富的地质依据。同时,该图系以科学的方式宣扬了中国的南海主张,是履行海洋大国责任的重要体现。

     

    十大地质找矿成果

     

    1.新疆新源县卡特巴阿苏发现特大型金(铜)矿床

    新疆新源县卡特巴阿苏金(铜)矿床位于那拉提—红柳河缝合带内,成矿带属于那拉提—红柳河金—铜—镍—铅锌—玉石—白云母成矿带。卡特巴阿苏金(铜)矿床的发现证实了“中亚金腰带”已延伸到我国新疆。矿床勘查工作历经了异常查证—预查—普查—详查及勘探等工作,规模由异常点→矿化点→小型→大型→特大型金矿床。矿床控制长约3000米,宽40-300米;金矿体45条,铜矿体17条;金矿储量78.73吨,平均品位3.13克/吨,铜4.83万吨,平均品位0.53%;外围找矿潜力大,有望突破百吨。该项目由新疆美盛矿业有限公司投资,勘查工作由新疆地矿局第一区域地质调查大队完成。该矿床具有很大潜在的经济价值,进一步勘查、开发将会产生很大的经济效益和社会效益,对拉动地方经济增长,促进地方的稳定和发展具有重要的意义。

    2.山东省莱芜市张家洼发现大型矽卡岩铁矿

     

    山东省莱芜市张家洼矿区位于泰莱凹陷东北部,是典型的矽卡岩型矿床。本次勘查工作投入钻探27955.60米/26孔及相应测试、研究工作,发现15个铁矿体,主矿体4个,其中主矿体Ⅱ3矿体走向控制长1280米,倾向延伸1060米,赋存标高-520~-1030米,矿体平均厚度16.98米,TFe平均品位46.68%,mFe平均品位40.68%。新增(333)铁矿石资源量1.065亿吨,累计查明(333)铁矿石资源储量1.265亿吨。新增伴生铜矿石量0.5920亿吨,伴生铜金属量8.446万吨,铜平均品位0.14%。新增伴生钴矿石量0.316亿吨,伴生钴金属量0.631万吨,钴平均品位0.02%。查明该矿床属于接触—交代成因的大型铁矿,为矿山可持续发展提供了接替资源。本成果来源于山东正元地质资源勘查有限责任公司承担的山东省莱芜市张家洼矿区深部及外围铁矿普查项目。

    3.新疆阿克陶县奥尔托喀讷什地区发现我国最富锰矿床

    新疆阿克陶县奥尔托喀讷什锰矿的发现,是迄今我国最富的锰矿床,且厚度大、品位高、埋藏浅、易采选、远景规模大。奥尔托喀讷什锰矿床由4个工业矿体组成,均位于玛尔坎土山背斜北翼,严格受层位控制,呈似层状、透镜状产出,产状与围岩产状基本一致。累计获得锰矿石资源/储量(121b+122b+331+332+333) 868.65万吨,矿床平均品位Mn 36.70%。本次重大发现填补了西昆仑山地区锰矿找矿的空白,有望成为我国超大型富锰矿战略资源基地。该成果来自于中国冶金地质总局西北地质勘查院承担的新疆阿克陶县奥尔托喀讷什锰矿勘查项目。

    4.新疆察布查尔县洪海沟探获特大型铀矿

    “新疆察布查尔县洪海沟铀矿勘查”是由中核集团地矿事业部核工业二一六大队实施的重大找矿成果。该成果是应用我国自主建立的“六位一体”的层间氧化带砂岩型铀矿成矿理论和模式找矿的典范,在含矿砂体沉积微相、新技术方法组合探索以及新层位找矿等方面均取得重大进展。首次在头屯河组发现工业铀矿带,铀资源总量接近特大型,为矿山建设提供了重要资源保障,砂岩型和煤岩型铀矿体共存也为我国“铀煤兼探联采”提供了理想的试验基地。该矿床的发现过程中首次引进浅层地震手段对含矿层展布、砂体规模、小型断裂分布、目的层埋深等进行了较精细的研究,有效地指导了钻孔布设;砂岩型铀矿勘查深度首次接近1000米,不仅展示伊犁盆地新层位和深部找矿的良好前景,而且对新疆其他盆地找矿具有重要的现实意义。

    5.新疆和田县火烧云一带发现超大型铅锌矿

    新疆地矿局第八地质大队在西昆仑地区喀喇昆仑山新疆和田县火烧云一带通过区域铅锌矿成矿规律研究和连续5年的勘查评价,发现并探明了一处超大型铅锌矿床。目前火烧云铅锌矿床共探求333+(334)?锌+铅金属量1894.96万吨,是中国第一、世界第七大的铅锌矿;矿床平均品位:铅4.58%、锌23.92%、铅+锌28.51%,为世界级铅锌矿床中罕见的高品位矿床。火烧云铅锌矿床具有矿体形态简单完整、产状平缓延伸稳定、埋藏浅、矿床规模大、品位高等特点。经济开发品质优异,适合露天开采。火烧云铅锌矿床不仅具有巨大的社会经济价值,同时兼具重要的理论研究价值。有关火烧云矿床成因类型、成矿规律的研究必将丰富、创新整个藏北铅锌矿带的成矿理论。该成果依托于新疆地矿局第八地质大队实施的新疆和田县火烧云矿区铅锌矿普查项目。

    6.广西平南县大洲发现大型稀土矿

    为了查明广西平南大洲矿区稀土矿资源量,广西地勘局第六地质队积极融入找矿突破战略行动,历时4年在该区开展了稀土矿勘查工作,累计完成1:1万地质测量106.5平方公里,矿区提交(333)资源量:稀土矿石量43532.7244万吨,全相稀土氧化物资源量53.0513万吨,离子相稀土氧化物资源量36.6543万吨,达到大型矿床规模。该矿床资源储量规模较大,矿石品质较好,矿石加工选冶性能良好,属易选矿石,矿床开采技术条件简单,开发经济效益显著。该成果依托于广西地勘局第六地质队实施的广西平南县大洲矿区稀土矿普查项目。

    7.山西省黎城县新发现大型煤炭资源矿床

    山西省地质勘查局二一二地质队通过对黎城县城周边已有地质资料、邻区煤矿的成煤地质环境和背景的综合研究、分析等综合手段,发现一处大型煤炭资源矿床,提交的煤炭资源量超过2.6亿吨。该项目为黎城县历史上发现的首个煤炭资源矿产地,其估算资源量达到大型井田规模,适宜建设中—大型煤矿企业,探明的各煤层煤类均为强黏结—特强黏结的焦煤及肥煤,均可作为炼焦用煤。开发本区煤炭资源,在为当地及周边地区提供能源的同时,也将促进本地区工业的发展,改善当地居民生活水平,对地方经济的繁荣将起到重要的作用,经济意义巨大。该成果依托山西省地质勘查局二一二地质队承担的山西省沁水煤田黎城县黎侯勘查区煤炭详查项目。

    8.陕西省府谷县马家梁-房子坪探获大型优质煤炭资源

    中国煤炭地质总局航测遥感局在陕西省地质勘查基金的支持下,在陕北石炭二叠纪煤田府谷矿区的西北部预测区内开展煤炭资源普查工作,取得重大找矿突破。在山西、太原组含煤岩系中共发现可采煤层5层,探获煤炭资源总量(333+334)320861万吨,其中333类资源量为100390万吨,占总资源量的31.3%。煤类以气煤为主,长焰煤次之,煤质优良,可广泛用于动力用煤、气化用煤、液化用煤及炼焦配煤等。该矿床的发现为国家规划的陕北能源化工基地和陕西省规划的煤电化载能工业园区提供了有力的资源续接保障,并对当地经济发展具有重大意义。该成果依托陕西省陕北石炭—二叠纪煤田府谷矿区马家梁—房子坪勘查区普查项目。

    9.准噶尔盆地玛湖凹陷探获大型油田

    新中国成立后发现的第一个大油田——克拉玛依油田经过半个世纪开发,面临后备资源不足的困境,与之相邻的玛湖凹陷是战略接替领域。以杜金虎为首席的中石油新疆油田勘探团队,针对制约砾岩勘探的资源、储层、成藏和技术四大世界公认难题,开展协同攻关研究,创建了碱湖烃源岩两段式高效生油模式,建立了凹陷区大型退覆式浅水扇三角洲砾岩沉积新模式,创立了凹陷区源上砾岩大油区成藏模式,创新了砾岩高效勘探技术。发现了5亿吨原油储量的玛湖大油田,奠定了世界第一大砾岩油田的地位,不仅实现了新疆几代石油人为祖国再找大油田的夙愿,也为世界资源潜力巨大的凹陷区砾岩勘探提供了成功经验,保障了我国国防军工建设对航天和国防稀缺油品的持续供给。该成果是我国砾岩油藏地质理论研究与勘探技术攻关的重大创新性成果,丰富发展了陆相生油与粗粒沉积学地质理论,是对岩性油气成藏理论的重要补充。

    10.贵州省松桃县桃子坪探获超大型锰矿

    贵州省地矿局103地质大队与中国地质大学(武汉)创新团队在贵州省松桃县桃子坪锰矿详查的过程中,运用所建立的锰矿裂谷盆地古天然气渗漏成矿系统理论和深部隐伏矿找矿预测模型,在贵州铜仁松桃锰矿国家整装勘查区中,圈定了桃子坪IV级断陷盆地分布范围,即桃子坪锰矿找矿预测靶区。钻探工程验证,成功发现了隐伏的厚大锰矿体。通过普查和详查地质工作,2016年6月,提交了备案的(332)+(333)锰矿石资源量1.06亿吨,圈定的锰矿石资源量位居亚洲第四、世界第十二位,成为贵州铜仁松桃锰矿整装勘查区新发现的又一个世界级超大型锰矿床,实现了我国锰矿这一战略紧缺矿产找矿的重大突破。

    中国地质学会2016年度十大地质科技进展 十大地质找矿...

    科技创新,我们在路上……

    1月9日,一年一度的国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。国土资源部有3个项目斩获2016年度国家自然科学奖、国家科学技术进步奖,一名合作专家获中华人民共和国国际科学技术合作奖。这是中共中央、国务院对国土资源科技创新成果的褒奖,也从一个侧面展现了国土资源科技创新在国家创新驱动发展战略中的沸腾活力。

    长期以来,地质科技创新始终是国家科技创新的重要组成部分,在能源与矿产资源勘探、认识和抵御自然灾害、保护地质环境等方面发挥了重要作用,而且对人类探索地球奥秘、促进自身可持续发展有着不可替代的作用。今天我们介绍的这几个获奖项目和个人亦是如此:有的解决了中国东部板内燕山期大爆发成矿这一世界级难题,有力推动了中国东部铜多金属的找矿突破;有的突破了全地壳探测技术和大深度金属矿勘查的技术屏障,首次在我国成矿带、矿集区开展深部探测,实现了深部找矿的突破;有的填补了航空重力测量等多项国内技术空白,实现了我国航空地球物理核心技术的跨越式进步;有的将中美科技合作实质化,推动了联合国教科文组织国际岩溶研究中心落户中国……

    每一项创新都是许许多多科技工作者扎根实践、持续探索的智慧结晶,而更加令人钦佩的则是科学家们一以贯之、始终坚守的科学精神。如今,国家科技创新号角嘹亮,国土资源系统“三深一土”旌旗猎猎,广大地质科技工作者唯有高擎自主创新大旗,斗志昂扬地继续前行。

     

    国家自然科学奖二等奖

     

    中国东部板内燕山期大规模成矿动力学模型

     

    主要完成人及单位

    毛景文(中国地质科学院矿产资源研究所)、陈斌(北京大学)、谢桂青(中国地质科学院矿产资源研究所)

    首席科学家:毛景文

    项目简介

    项目针对中国东部板内燕山期大爆发成矿这一世界级难题,通过15 年研究,获得了创新性成果,发展了成矿理论,有力地推动了找矿勘查实现重大突破。

    已知全球板内环境成矿规模小,通常与裂谷和地幔柱构造有关。但中国东部燕山期既未见这种构造环境,也不是以“沟弧盆”为特征的板缘狭长成矿带,而是宽达1000 多公里的大面积爆发板内成矿。该项目突破了板内成矿动力来自板内的传统认识,发现东部板内燕山期成矿受控于板缘块体之间的相互作用,建立了中国东部燕山期板内成矿动力学模型,被国际同行定义为为Mao et al’s模型。

    主要创新点

    多阶段叠加:发现燕山期板内大爆发成矿具有多阶段性,即华南与华北成矿时限基本一致,为中晚侏罗世至早白垩世(165±5Ma~135Ma)(以下简称早阶段)和早白垩世晚期至晚白垩世早期 (135Ma~80Ma) (以下简称晚阶段)两个阶段。在东北地区还发育了一个180Ma~ 165Ma时间段的成矿事件。

    多种构造体制叠合:发现早阶段形成于挤压构造体制,受控于古太平洋板块低角度斜向大陆俯冲,在大陆内部沿不同块体结合带发育斑岩铜矿系统,与板片撕裂诱发形成的壳幔混源岩浆有关;在大陆边缘弧后伸展区发育钨锡钼铅锌多金属矿,与软流圈地幔岩浆底侵诱发的壳源花岗岩相关,控矿构造为东西与北东向断裂的复合部位。晚阶段形成于伸展构造体制,与古太平洋板块沿北北东向走滑及后俯冲岩石圈减薄有关,成矿类型具有多样性,巨量矿产形成于伸展盆地。东北180Ma~165Ma成矿响应于鄂霍茨克洋板块向东南俯冲和碰撞。

    多种来源成矿物质聚集:查明成矿物质来源有幔源或壳幔混源或壳源,在空间上成矿物质来源有分区性和分带性,还发现部分矿床的形成过程有地幔流体参与。此外,创新性提出辉钼矿中Re 含量可以有效地指示物质来源。

    矿产集中分布于有限单元:发现大型矿集区在成矿区带面积约占5%,拥有资源量却达95%,而这些矿集区出现于上述构造有利部位。基于矿集区时空结构和物质的解剖研究,建立了8 个矿集区矿床模型,可用于指导找矿勘查。

    成果应用

    中国地质调查局运用东部燕山期板内成矿动力学模型和8个矿集区矿床模型开展找矿部署,实现了铜多金属矿找矿的重大突破。国土资源部矿产勘查技术指导中心运用板内成矿力学模型、矿集区矿床模型及找矿特征标志等科研成果开展了整装勘查区的找矿工作,在老矿山深部和外围找矿取得了重大突破。河南省地质调查院根据项目2006 年的新发现,探明了鱼库超大型钼矿(金属量171 万吨,相当于17 个大型钼矿),而且运用栾川矿集区模型,在豫西发现和探明了一批大型—超大型钼铅锌金银矿床。

    首席声音

    板内大规模成矿是一个世界级科学难题,我们的科研团队针对我国东部宽达1000多公里的板内燕山期大规模成矿作用开展了长期深入研究,突破了板内成矿动力来自板内的传统认识,发现东部板内燕山期大规模成矿受控于板缘块体之间的相互作用,创新性建立了板内成矿动力学模型,被国际同行定义为为Mao et al’s模型。成果被国内外著名科学家大量引用,并对多个创新点给予高度评价。

    项目研究发现了中国东部燕山期板内大规模成矿的3个特点,即两阶段叠加成矿,成矿有早晚两阶段,早阶段形成于挤压构造体制,巨量矿产聚集在北东向与东西向断裂的复合部位,晚阶段形成于伸展构造体制,巨量矿产主要形成于伸展盆地;多种来源成矿物质聚集成矿,在空间上成矿物质来源有分区性和分带性,还发现部分矿床的形成过程有地幔流体参与;辉钼矿中Re 含量可以有效地指示物质来源。项目建立了中国东部8个矿集区矿床模型,在找矿勘查实践中获得了突出成效。

     

    国家科技进步奖二等奖

     

    空地球物理勘查技术系统

     

    主要完成人

    熊盛青、王平、陈斌、周锡华、周坚鑫、葛良全、薛典军、段树岭、吴美平、林君、刘浩军、范正国、郭志宏、郭大海、葛晓立

    首席科学家:熊盛青

    主要完成单位

    中国国土资源航空物探遥感中心,成都理工大学,中国人民解放军国防科学技术大学,吉林大学

    项目简介

    我国能源资源勘查的重点已向复杂地质条件区、深部和新区转移,现有勘查技术难以满足要求。提高航空地球物理勘查系统的分辨率、探测深度和效率,实现快速精细化探测,是国内外航空地球物理勘查领域的重大理论与技术难题。项目依托“863”计划重大项目,结合地质调查任务,“产学研军”结合,51个科研团队联合攻关,自主研制出全套先进实用的航空地球物理勘查系统和技术,填补了多项国内空白,实现了工程化应用,显著推进了我国航空地球物理技术装备的跨越式发展。

    主要创新点

    解决了新型航空重力仪原理等4项理论和原理性问题,为航空物探仪器研制、方法技术研究及其应用提供了理论支撑。

    突破了时间域电磁大功率发射等20项关键技术,研制出9种核心仪器和8 种配套仪器,集成了6种航空物探单方法勘查技术系统。

    研制出支持二次开发的GeoProbe 地球物理软件平台,集成了重、磁、电磁和伽马能谱参数同平台处理的地球物理数据处理解释系统,实现了规模化工程应用。

    集成了航空重/磁/遥感综合勘查系统等3 套多方法综合勘查系统,创建了航空物探遥感综合勘查方法,形成了“空地一体化”快速找矿技术体系。

    成果应用

    地质矿产勘查中全面应用:项目研发的整体技术已在青海、河北和黄海等26个测区完成航空物探综合测量145.49万千米,勘探经费5.3亿元以上,经后续工作发现10多处大型铁多金属矿以及大量找矿信息。

    航空伽马能谱仪实现批量生产、环境辐射调查与评价应用:产品3 次击败国外同类产品中标,占2013年和2014年该产品市场份额的80%;开展了2009年朝鲜核试验和2011年日本核电站事故后的应急监测,为建立我国核应急立体监测体系作出贡献。

    软件全国推广应用:已在135家单位推广GeoProbe Mager软件738套,广泛用于生产、科研和教学工作,节省购置及升级费用1 亿元以上。

    技术标准和试验场推广应用:编制的《航空磁测技术规范》行业标准和《航空重力测量技术要求》等10 项技术要求已推广应用,研建的地球物理试验场为仪器校准、测试、方法研究和综合应用提供了科学基础条件平台项目研究成果主要体现在重大的间接和潜在经济效益。

    推广应用及效益情况:该项目整体成果已在全国地质矿产调查中全面推广应用,成为重要装备和技术。在全国26个地区获取了78万平方千米高精度航空物探遥感资料,发现航空物探异常6051处、找矿靶区246处、找油气有利区55处。经后续工作在青海、河北等地发现了肯得柯克等10多处大型铁、多金属矿,探获铁矿资源量30亿吨以上,间接经济效益6.8亿元,潜在经济效益1万多亿元,支撑了全国找矿突破战略行动。研发的软件已成为本行业数据处理与质量评价的通用软件。项目成果在辐射环境评价和军事等其他领域亦得到了应用。

    首席声音

    航空地球物理勘查是实现找矿突破最高效、最快速和绿色的现代化勘查技术,但因长期受制于国外对敏感高科技的封锁和垄断,该技术发展缓慢更难言大规模应用。为了突破这一瓶颈,项目组织国内51个科研团队联合攻关,开展了航空地球物理勘查理论、技术、装备、方法和应用全链条的创新研究,突破了新型航空重力仪原理等一批重大理论和原理性问题,攻克了航空磁力、电磁、重力等核心技术和装备研制的关键技术;自主研制出我国航空磁测、电磁、重力和放射性四种勘探技术装备等综合勘查系统和GeoProbe地球物理数据处理解释系统。项目填补了多项国内空白,获得61项自主知识产权,整体达到国际先进水平,初步实现了航空地球物理勘查技术系统的国产化和工程化应用,结束了航空物探装备长期依赖进口的局面。

     

    大别山东段深部探测与找矿突破

     

    主要完成人

    董树文、张怀东、蒋其胜、吴明安、张千明、徐小磊、李建设、吕庆田、周涛发、陆三明、陈国光、王炯辉、于广陵、储国正、王波华

    首席科学家:董树文

    主要完成单位

    中国地质科学院、安徽省地质矿产勘查局、华东冶金地质勘查局、安徽省公益性地质调查管理中心、中国地质调查局南京地质调查中心、合肥工业大学、五矿勘查开发有限公司、中国地质科学院矿产资源研究所

    项目简介

    大别山东段(含长江中下游和北淮阳地区)是东部最重要的矿产基地和工业走廊,成矿条件复杂,找矿长期徘徊。如何实现找矿突破,具有极大的挑战性和示范性。

    紧紧围绕突破深部探测技术、查清深部控矿因素和实现深部找矿突破的三大难题,中国地质科学院与安徽省地矿局、华东冶金地勘局等单位,组织数百名科技人员,产学研用合作,在国家“973”计划、科技支撑、中央及省财政专项等联合支持下,持续10余年完成了大别山东段深部探测4万平方千米、区域地质调查 12万平方千米、中—深钻孔775个,总进尺63万米,累计投入近10亿元。在成矿理论和勘查技术上取得新进展,实现了深部找矿突破。

    主要创新点

    突破了全地壳探测技术,揭示出深部多级控矿规律。应用以深地震反射为先导的综合探测技术,首次在我国成矿带、矿集区开展地壳结构探测,获得深部科学发现,揭示了壳幔界面(莫霍面)区域性撕裂控制成矿带、地幔流体通道控制矿集区,浅层多级地质界面控制矿床定位的深部机制;创新金属矿地震技术,创立了“流体—蚀变填图”新技术,构建了“综合探测、三维填图”的深部勘查技术体系,突破了大深度金属矿勘查的技术屏障。

    提出了区域“转换成矿”的新认识,丰富了陆内成矿理论。系统阐明了区域成矿的动力学背景,提出了晚侏罗世/早白垩世、早/晚白垩世之交由挤压向伸展转换背景下岩石圈拆沉—岩浆成矿的两期成矿作用新认识,建立了陆内不同构造环境下三套成矿系统、三种典型成矿模式,为深部找矿奠定了理论基础。

    建立了有效的找矿模型和深部勘查技术组合,连续发现深部矿床。断隆区“五通界面—褶皱转折端—斑岩岩体”“流体蚀变中心”和“激电+化探异常套合”勘查组合,发现姚家岭特大型锌金矿(500 米以深);断凹区“构造隆起+次火山岩”和“重磁同高定位置+反射地震定深度”的勘查技术组合,发现小包庄铁矿(1500米以深);北淮阳地区“斑岩型矿床”和“地球化学填图+流体—蚀变填图+电磁法”的勘查技术组合,发现600 米深世界第二的沙坪沟钼矿等。

    实现了深部找矿的突破,开辟了“第二找矿空间”。在大别山东段新发现500~2000米的大型—超大型隐伏矿床11个,包括世界级沙坪沟钼矿。探明资源量:钼263万吨、铜282万吨、锌304万吨、铅91万吨、金(含伴生金)144吨、铁6.4亿吨、银4.3万吨、钨9.7万吨、硫铁矿1.4亿吨。

    成果应用

    在我国勘查程度最高的地区,取得深部“第二找矿空间”的重大突破,具有极大的推广价值。中国地质调查局2007 年制定的全国深部找矿远景规划中运用和吸收了本成果,并在随后部署的深部找矿试点项目中推广应用。近年来,这套深部找矿技术的推广,促进了重点成矿带、矿集区的深部找矿突破,尤其在华南、长江中下游和东北老矿业基地,实现了一系列重大深部找矿突破,发现了一批深部资源,大幅度提高了我国资源保障程度。沙坪沟超大型钼矿的发现,改写了大别山北淮阳东段无大矿的历史,继而成为新的国家整装勘查区。

    深化大别山造山带前后陆成矿理论研究和创新,丰富了大陆成矿理论,发表代表性论文145 篇。其中 SCI 收录50篇;被CPCI-S数据库收录2篇;被EI 收录15篇;被CSCD 中国科学引文收录78篇。

    首席声音

    中国地质科学院与安徽省地矿局持续十余年探索深部探测技术实验,实现了大规模成矿带壳幔过渡带解耦的重大发现,成矿深部过程理论创新,在长江中下游成矿带“第二找矿空间”获重大突破,新发现500~2000米深度的11个大型、特大型金属矿床,揭示了中东部深部找矿的巨大潜力,拉开了我国深部找矿的序幕。

    该项目的核心成果是揭示了地壳与地幔过渡带撕裂解耦控制成矿带、地幔流体通道控制矿集区、特殊地质界面控制金属矿床等多级控矿序列的深部成矿规律,为深部找矿和预测提供科学依据;提出转换成矿概念,即主成矿期发生在由挤压向伸展转化的阶段,集中在147Ma~136Ma(斑岩—矽卡岩型铜金矿床)、133Ma~127Ma(火山热液型铁矿床),建立了找矿预测的时空结构;提出了“综合探测、三维填图”的深部找矿技术流程,完成了我国第一幅三维地质图,开辟了深部找矿勘查的新途径。

     

    中国国际科学技术合作奖

     

    克里斯·葛立夫

     

    人物简介

    克里斯·葛立夫(Chris Groves),1958年出生于美国肯塔基州,现为美国西肯塔基大学地理地质系霍夫曼环境研究所所长,美国伍德罗威尔逊国际研究中心中美关系部环境工作组副主任,联合国教科文组织国际岩溶研究中心理事会理事、学术委员会委员,国际水文地质学家协会(IAH)美国国家委员会主席。

    克里斯·葛立夫教授的主要研究领域为水文地质、岩溶环境,在对岩溶水文地质调查、动态监测、模型构建,岩溶区生态环境,及岩溶与全球气候变化研究方面,硕果累累,颇有造诣,积累了近30 年的理论和实践经验。

    与中国合作历程

    自1992年以来,克里斯·葛立夫教授先后来中国开展考察和合作研究40多次,帮助我国学者开展岩溶研究工作,培养人才,建立专业实验室,引进国际先进的仪器设备,推荐和引荐国际知名的专家、学者来中国开展合作研究,成功地将我国岩溶研究的地域优势转化为学术优势,使中国的岩溶研究处于国际岩溶学术界的引领地位,最终促成联合国教科文组织国际岩溶研究中心落户中国桂林。

    1992年至今,克里斯·葛立夫教授先后获美国国家基金委员会及相关部委资助,开展国际基金项目29项,西肯塔基大学基金项目22项;2006~2011年,克里斯·葛立夫教授作为首席科学家,组织实施的中美合作项目“中国环境健康项目”,不仅将中美科技合作实质化,更吸引了众多其他国家的专家学者参与其中,为中国岩溶学科建设作出贡献。

    长期致力于推动中国与美洲、欧洲和非洲相关的岩溶国家、著名专家,开展学术交流、合作,积极宣传中国岩溶研究特有的优势,尤其是中国岩溶发育的4大特点(碳酸盐岩古老坚硬、接受水热同期的季风气候影响、地壳间歇性抬升、未受末次冰期刨蚀),推荐和吸引了一大批的国际学术界知名的科学家来的中国,开展合作研究。

    以国际合作项目为依托,克里斯·葛立夫教授通过23年的不懈努力,为中国岩溶学科发展作出了突出的贡献:引荐国际学术界著名专家、学者,与中国岩溶研究团队交流、合作,通过理论知识讲授、技术方法和仪器设备使用培训、青年人才的联合培养,夯实中国岩溶研究的基础、提升岩溶学科发展能力;以美国国家发展署资助的中美国际合作科技项目“中国环境健康项目”为主要依托,为中国岩溶研究提供了一系列实质性的援助和支持,引进先进技术、赠送最新仪器设备;通过连续5个联合国教科文组织国际地球科学计划IGCP项目的组织实施,深度融合,成功地将中国岩溶研究由学习跟进、转变到齐头并进、最终先行引领;为联合国教科文组织国际岩溶研究中心落户中国桂林做出不懈的努力,为国际岩溶研究中心的申请、建立和运行作出重要贡献。

    克里斯·葛立夫教授是中美、中欧、中非交流合作的友好使者,他以真挚的情感、渊博的学识、辛勤的耕耘,通过20多年不懈努力,通过理论知识传授、技术方法培训,不仅培养一大批青年人才,为中国岩溶学科研究提供技术手段,注入强大的驱动力;依托一系列的国际合作项目,为中国西南岩溶区的资源环境问题的解决,提供了一系列实质性的援助和支持;成功地实现了中国岩溶研究由地域优势向学术优势的转变,实现了岩溶学科由学习跟进、齐头并进到先行引领的跨越式发展。

    获奖感言

    我很高兴可以获得中华人民共和国国际科技合作奖这一殊荣,这是一项非常有意义的奖项。

    国际合作在科学技术领域尤为重要,全球岩溶分布面积2200万平方千米,岩溶地下水是全球15亿人的饮用水源。自1992年我首次和中国科学家进行交流至今,世界岩溶事业有了飞速的发展,尤其是中国,作为一个岩溶大国,科技水平有了跨越式的发展,中国地质调查局岩溶地质研究所取得的各项成就足以站在世界前列。

    我们的合作主要集中在岩溶水文地质、地球化学及西南岩溶水资源领域,而这一区域也正是世界典型岩溶区之一。许多具有代表性的关键科学问题,在来自中国、美国、斯洛文尼亚、巴西等岩溶大国的科学家共同努力下都一一得到了破解,为全球岩溶区的社会经济发展起到了重要的支撑作用。

    我曾来到中国30多次,我们建立起了良好的伙伴关系,不仅仅是工作中,生活上也成为了真挚的朋友。我们在科技领域的交流毫无保留,这对多方有益,未来我们也将以这样的态度继续开展工作。随着2008年联合国教科文组织国际岩溶研究中心在桂林的成立,以及去年11月份“全球岩溶”国际大科学计划的正式启动,我们拥有了更好的国际合作平台。

    最后我想作为获奖者表达的是,感谢中国政府对于国际科技合作的重视,预祝更多国外的科学家的工作获得认可,欢迎更多国际伙伴来到中国和我们一同开展工作。

    科技,探索地球奥秘之光

    2016年11月2-4日,海岸带地质调查工作研讨会在青岛召开,中国地质调查局党组成员、副局长李金发出席会议并讲话。

    李金发强调,要充分认识海岸带地质调查工作的极端重要性。海岸带是我国城镇化程度最高、人口密度最大、经济最发达、工程建设活动最强烈的地区,也是我国发展潜力最大的地区,但是,部分地区的自然地质问题和生态环境问题日益严重,成为制约海岸带可持续发展的重要因素。海岸带是我国基础性地质调查工作程度相对较高的地区,但与发展建设和生态环境保护需求相比,还有很大差距。大力发展沿海经济、实现东部地区率先发展等国家重大战略部署对海岸带地质调查提出了新的更高要求,因此,加快提高海岸带地区基础地质和水工环地质工作程度,为城镇和重大工程规划建设、生态环境保护、土地利用管理等提供有力的支撑服务,意义十分重大。

    李金发要求,要坚持问题导向,聚焦重大需求,按照“陆海统筹、以陆促海、以北带南”的要求,认真谋划海岸带地质调查工作部署。陆海统筹,必须消除陆海屏障,克服陆海分割、专业分离的问题;以陆促海,必须努力克服陆域工作程度高海域工作程度低、支撑服务能力不平衡的问题;以北带南,就是要积极推广河北曹妃甸、江苏沿海等地区的经验和做法,带动其他地区海岸带地质调查工作。

    李金发表示,中国地质调查局将从三个方面构建海岸带地质调查工作的统筹推进机制。一是借鉴京津冀和长江经济带地质调查工作的组织实施模式,构建海岸带地质调查工作的中央与地方协调联动机制;二是加大海岸带地质调查工作整合推进力度,尽快制定海岸带综合地质调查工程与京津冀、长江经济带、泛珠三角等3个工程的整合方案;三是加强调查与研究的融合,提升海岸带地质调查科技水平。

    会议邀请了中国海洋大学、同济大学、南京师范大学、中国土地勘测规划院、国家海洋局海岛中心等单位的专家在海域沉积过程与海岸带管理、全新世海平面变化与地貌演化、海陆相互作用与沉积地球化学、海岛保护利用、陆海统筹土地利用规划研究、泥质海岸带地质调查成果与应用、海岸带资源开发利用与环境修复工程模式等方面做了专题报告;河北、山东、江苏、上海和浙江等省(市)代表交流了海岸带地质调查工作经验;天津地调中心、青岛海洋所分别汇报了中国海岸带地质调查成果和实施方案编制情况;海岸带相关项目汇报了工作进展和下一步工作安排。会议代表参观了青岛海洋科学与技术国家实验室、深海基地,现场考察了海岸带地质调查服务蓝色经济区规划建设情况。

    局总工室、基础部、水环部,沿海11个省(区、市)的国土资源厅、地勘局、地质调查院和环境监测总站,以及14家直属单位相关负责人参加研讨会。

     

     

     

     

     

     

     

     

    海岸带地质调查工作研讨会在青岛召开