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    煤矸石制砖

     

    紫金山尾矿库

     

    矿产资源是重要的不可再生自然资源,是国家经济建设的基础物质材料,其保障程度关系到国民经济长期稳定发展和国家安全。我国是世界上矿产资源种类齐全、储量丰富的少数国家之一。

     

    据统计,我国90%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产原料都来自矿产资源。目前,我国已发现172种矿产,探明有储量的矿产168种,已探明矿产资源储量潜在价值约占世界矿产总价值的14.6%,居世界第3位。

     

    然而,我国矿产资源人均占有量仅为世界人均占有量的58%,列世界第53位。面对国民经济建设的巨大需求,我国矿产资源储量严重不足。

     

    令人欣慰的是,“加强矿产资源节约和管理”被写入“十三五”规划纲要,其中特别提到,大力推进绿色矿山和绿色矿业发展示范区建设,实施矿产资源节约与综合利用示范工程、矿产资源保护和储备工程,提高矿产资源开采率、选矿回收率和综合利用率。这意味着,矿产资源综合利用已被列入国家规划层面。

     

    实际上,近些年来,国土资源部一直在鼓励和推进矿产资源综合利用,并联合国家发改委,于2011年推动了首批40个矿产资源综合利用示范基地建设;截至2014年底,分4批确定了661家国家级绿色矿山试点单位,35家矿山通过验收。

     

    中国国土资源经济研究院不久前发布的《中国矿产资源节约与综合利用报告(2015)》(下称《报告》)称,近5年来,我国尾矿年排放量高达15亿吨以上。虽然尾矿利用增速明显高于排放增速,但利用量仍赶不上新增量。为此,国土资源部等职能部门紧扣国家建设生态文明社会战略,在“十二五”期间,对矿产资源综合利用集中发力,连续出台引导性和激励性政策,增强政策执行的落地效果。

     

    据中国国土资源经济研究院相关负责人介绍,《报告》旨在让全社会全面了解我国矿产资源节约与综合利用的年度工作进展和发展趋势,帮助矿山企业掌握相关法规政策、技术装备和标准规范,提高资源开发利用的效率和效益。

     

    推进矿产资源综合利用是一项功在当代、利在千秋、利国利民的大事。这份《报告》的出台,呼应了国家生态文明建设的战略需要。不难看出,大力推进矿产资源节约与综合利用,将成为矿业领域生态文明建设长期坚持的方向。

     

    现状:综合利用潜力巨大

     

    众所周知,中国矿产资源禀赋具有“三多三少”的特点,即贫矿多富矿少,低品位难选冶矿石所占比例大;大型-超大型矿床少,中小型矿床多;单一矿种的矿床少,共生矿床多。

     

    《报告》称,多年来,矿业开发重经济效益、轻生态保护,加之监管手段单一等因素与上述因素的交互作用,导致了中国矿业整体粗放式经营的现状。同时,“十二五”期间,矿产品价格整体进入下行通道,伴随着矿业领域产学研结合的进一步深化, 矿业企业对开采回采率、选矿回收率、共伴生矿产综合利用率等“三率”进行挖潜,既达到降本增效的目的,也进一步减轻了安全环保方面的压力。

     

    《报告》列举了当前面临的两大状况:资源开采难度加大,开采回采率稳中有升。2003年到2013年是矿业高速发展的黄金十年,十年里,中国矿业的产值翻了四翻。大规模的资源开发,使我国主要矿山的开采深度逐渐加深,开采品位逐渐降低;矿体形态、产状变得复杂;资源开采难度进一步加大,但开采回采率处于较高水平,部分矿种表现为稳中有升。如2014年,地采铁矿采出品位同比下降0.4个百分点,开采回采率同比提高2.3个百分点,贫化率同比下降0.3个百分点。

     

    资源选别难度加大,选矿回收水平总体向好。在原矿入选品位降低、矿物嵌布粒度细、大多呈共伴生状态的情况下,选矿回收率基本保持稳定或略有提高;在原矿入选品位不变的情况下,选矿回收率明显提高。如2013年,铜矿的入选品位同比下降0.04个百分点,选矿回收率同比却提高0.15个百分点,选矿回收水平总体较好。

     

    尾矿利用增速明显高于排放增速,但累积堆存数量巨大,综合利用大有可为。据《报告》提供的最新统计数据显示:我国尾矿和废石累积堆存量近600亿吨,其中废石堆存438亿吨,75%为煤矸石和铁铜开采产生的废石;尾矿堆存146亿吨,83%为铁矿、铜矿、金矿开采形成的尾矿,这部分尾矿中,稀贵金属含量比较丰富,综合利用价值较高。

     

    《报告》指出,近5年来,我国尾矿年排放量高达15亿吨以上。虽然尾矿利用增速明显高于排放增速,但利用量仍赶不上新增量,并且受矿业市场影响,与“十一五”期间相比,尾矿利用增速出现大幅下降。数据显示:我国尾矿综合利用率仅为18.9%,主要用于充填开采和建材。

     

    废旧金属大量沉淀,再生有色金属产业快速发展。再生金属的回收利用,可大大减少矿产资源的开发强度,是资源循环利用的重要环节。据统计数据显示,2011年~2013年,铜、铝、铅、锌再生总量连续3年突破1000万吨,产业规模不断扩大,资源综合利用水平不断提高。2013年,再生有色金属主要品种(铜、铝、铅、锌)总产量约为1073万吨,同比增长3.3%。其中,再生铜产量约275万吨,与2012年持平;再生铝产量约520万吨,同比增长8.3%;再生铅产量约150万吨,同比增长7.1%;再生锌产量128万吨,同比下降11.1%。

     

    大宗矿产品价格下跌,部分矿产的综合利用产值回落。2012年以来,国内经济增速放缓,大宗资源产品需求下降,价格回落;全国矿产资源(非油气)综合利用产值略有增长,但增速明显回落;部分矿种综合利用产值出现下降。2014年,全国矿产资源(非油气)综合利用产值虽高达1285亿元,但同比仅增长2.8%,增幅与2013年持平。其中,2014年金矿、磷矿和铁矿的综合利用产值大幅下降,同比降幅分别为45.9%、61.6%和42.9%。

     

    成果:突破多项技术难点

     

    在具体政策方面,国土资源部等职能部门紧扣国家建设生态文明社会战略,在“十二五”期间,对矿产资源综合利用集中发力,连续出台引导性和激励性政策,增强政策执行的落地效果。

     

    《报告》指出,“十二五”期间,相关职能部门加强矿产资源节约与综合利用制度建设,政策法规不断完善。

     

    一是在继续实施《资源综合利用目录》、《中国资源综合利用技术政策大纲》、《资源综合利用企业所得税优惠目录》的基础上,相继发布实施了《“十二五”资源综合利用指导意见》等,对提高资源利用效率进行了多方位部署;二是国土资源部不断加强制度创新,充分发挥规划的龙头作用,制定并实施了《矿产资源节约与综合利用“十二五”规划》、《国土资源节约集约利用行动计划》,连续发布了《矿产资源节约与综合利用鼓励、限制和淘汰技术目录》和《矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录》,加快提高矿山领域资源利用效率。

     

    二是矿产资源开发利用逐步由秩序监管转向开发秩序与合理利用监管并重,监管体系初步建立。

     

    三是构建标准体系,连续发布22个矿种“三率”最低指标要求。2015年4月1日,国土资源部发布的《矿产资源综合利用技术指标及其计算方法》(DZ/T0272-2015)正式实施。该行业标准界定了固体非能源矿产资源综合利用过程中的主要技术指标,为全面评价资源节约与综合利用提供了指南。

     

    至今,国土资源部已发布4批共22个矿种的“三率”最低指标要求,基本形成了重要矿种的“三率”指标体系,由此,矿山企业开发利用矿产有了“最低要求”和节约与综合利用的“红线”,也有了矿产开发利用方案和矿山设计的依据。

     

    通过综合利用示范基地建设,探索资源节约集约利用新模式。截至2014年底,在矿产资源综合利用示范基地建设方面,累计投入中央财政资金148.8亿元、企业配套资金949.87亿元。实现了八大综合利用关键技术的突破,形成了九大资源开发和产业发展新模式,成功探索矿业转型升级新路径。

     

    发布新修订指标,新一轮国土资源节约集约模范县(市)创建工作启动。活动自2012年启动以来,两届共产生202个模范县(市)和10个模范地级市。各地在创建中形成的45种的典型模式和79种机制,有力地推动了国土资源的节约集约利用。

     

    绿色矿山建设试点单位增至661家,35家矿山通过验收。2014年8月,《国家级绿色矿山试点单位验收办法(试行)》印发,明确绿色矿山九大基本条件。截至2014年底,我国共分4批确定了661家国家级绿色矿山试点单位,35家矿山通过验收。

     

    技术装备目录相继发布,鼓励资源综合利用的重大装备自主研发。近年,国家先后两次修改并发布了《重大技术装备自主创新指导目录(2012年版)》和《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2014年版)》。

     

    科技进步成为攻关的主要载体。近年来,我国产学研结合的步伐进一步加快。据统计,目前已有133个大专院校和科研院所参与到40个示范基地的平台建设,联合设立了41个研究中心、10个重点实验室、7个院士工作站、6个博士后工作站或人才培养基地,共设立科研项目203个,获得国家级科技进步奖、省部级科技进步奖40余项。

     

    产学研的有机融合促进了不同层面的技术攻关,突破了多项资源综合利用产业化技术难点,将一批低品位、共伴生和难利用资源变成了经济可采资源,经济效益显著。

     

    如在矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录(第四批)中,中国黄金集团公司所属长春黄金研究院,研发了极高浓度氰化尾液3R-O新技术及成套装备,适用于需要对高浓度或极高浓度含氰、重金属、硫氰酸盐、二氧化硫等污染物的废水、废气、矿浆等进行综合治理的黄金、电镀等行业;研发的环保型浸金试剂推广应用技术,提高含金矿石及尾矿中金的回收率。

     

    甘肃省早子沟金矿有限责任公司开发的含砷、锑复杂难处理金矿高效提金综合新技术,解决了泥化严重、含锑、砷复杂金矿的资源综合回收利用难题。

     

    新疆白银矿业开发有限公司研发的低品位铜钼矿柱机联合分选技术,解决了低品位铜钼矿的分选难题。

     

    据了解,矿产资源综合利用示范基地建设以来,共形成八大成果:

     

    一是低渗、超低渗油气资源开发利用水平进一步提高,平均单井产量由原来的2吨提高到8吨~10吨,提高3倍~4倍,使一次井网采收率提高3%~5%,在世界上率先实现了对低渗透、超低渗透油藏的效益开发。

     

    二是油页岩等非常规能源实现规模化、产业化开发利用,为我国能源资源的开发找到了新途径。

     

    三是页岩气勘探开发试点取得突破,展现了我国页岩气良好的勘探开发前景,推动建立了页岩气勘探评价、分段压裂等技术体系规范。

     

    四是创新“以矸换煤”绿色开采方式,消除了传统煤炭开采的弊端,达到了减少占地、减轻塌陷、减少污染、增加资源的“三减一增”效果,实现了煤炭开发方式的重大变革。

     

    五是钒钛磁铁矿等资源综合利用关键技术取得新突破,在解决钒钛磁铁矿提钒难题的同时,实现了钒废水和废渣的全部利用。

     

    六是有色伴生多金属资源实现高效综合回收,比如江西铜矿通过采选规模化、设备大型化、采选高效化,运用高效选矿技术,实现了含铜0.25%~0.3%低品位矿石的综合利用。

     

    七是难利用固体钾盐开采和低品位胶磷矿选矿关键技术实现突破,比如青海盐湖示范基地利用老卤(废液)溶采盐湖中低品位固体钾矿,既节约了淡水资源,又减少了废液排放,盘活了近2亿吨钾盐资源。再比如云南磷矿首次将浮选柱应用于胶磷矿选矿,攻克了世界性难题,开发了具有自主知识产权的选矿新技术,入选品位由23%降至20.9%,在全国可盘活近30亿吨资源,极大地提高了我国磷矿资源的保障能力。

     

    八是低品位砂岩型铀矿勘探开采达到世界先进水平,可带动我国铀矿资源的高效利用。

     

    问题:政策机制亟待完善

     

    有资料显示,一些重点大型煤炭矿区采区回采率达到80%以上,金属矿山露天开采回采率达到85%以上,地下回采率达到80%以上;不少矿山铁矿选矿回收率达到85%左右,有色金属选矿回收率达到80%,磷、硫达到60%;50%以上的钒,22%以上的黄金、50%以上的铂、钯、碲、镓、铟、锗等稀有金属来自于综合利用。

     

    毋庸置疑,矿产资源的综合利用,既增强了矿山企业的经营活力,又提高了我国矿产资源可持续发展的保障能力。

     

    但是,也有数据表明,随着矿产资源大规模勘探和开发,我国矿产资源的综合回收率不超过50%,总体利用率约为20%,全国共伴生组分综合回收率在40%~70%的国有矿山企业不足40%。有色金属矿产资源综合回收率为35%,黑色金属矿产资源综合回收率仅为30%,比发达国家低20个百分点。

     

    全国现有2000多座金属矿山尾矿库,存有尾矿约60亿吨,每年新增排放固体废弃物约3亿吨,而平均利用率只有8.3%。我国目前综合利用搞得比较好的国有矿山仅占30%左右,部分进行综合利用的国有矿山为25%左右,完全没有进行综合利用的占45%。全国有20万个集体、个体矿山基本上不搞综合利用。

     

    我国作为发展中大国,矿产资源供应总量的大幅提高仍难以满足经济快速发展的需求。更为严重的是,全球政治经济格局深刻变化和全球资源竞争日趋激烈,导致了利用国外资源的难度增加。所以,在工业化过程中,必须通过矿产资源节约与综合利用,来改善和缓解供需矛盾。这个矛盾解决好了,才能加快中华民族伟大复兴的进程,早日实现“中国梦”。

     

    但是,就目前而言,我国矿产资源综合利用工作与发达国家和地区相比,仍存在着很大差距,主要表现为:一部分企业和地方对矿产资源节约与综合利用意识不强,积极性不高;综合利用优惠政策不到位,对矿床中共(伴)生组分勘查、综合评价不够,工业部门利用矿物有用组分单一。

     

    其次,综合利用矿山比例低,众多中小矿山综合利用水平更低,共生、伴生有用组分利用指数低,有用组分回收少;适用于我国资源特点的综合利用技术欠缺;综合利用所得产品科技含量和附加值低,效益不佳等。

     

    上述问题的存在,导致了矿产资源的大量闲置和浪费。

     

    尽管矿产资源节约与综合利用工作取得了一定的成绩,但在法制建设、标准体系、市场调节、技术研发与应用、激励约束等环节还存在制约因素。

     

    ——矿产资源相关的法规制度建设还有待完善。特别是当前矿产资源法中对矿产资源保护与合理利用的要求过于原则,缺乏操作性,政策制度没有形成合力,各类规划之间尚未实现有效衔接。

     

    ——矿产资源利用技术的创新尚不能满足新要求。技术攻关能力不够、转化率不高,技术研发与企业需求之间衔接不够,成为制约我国矿产资源合理开发利用的主要因素之一。

     

    中国国土资源经济研究院相关负责人认为,要有效解决上述问题,必须从以下五个方面入手:

     

    一是加快矿产资源开发管理体制改革,理顺矿产资源开发管理体制,打通矿产资源管理与矿业管理,实现统一监管,有效解决资源粗放利用和环境扰动问题。对矿山企业的矿产综合利用方案进行严格审查,规定在开发立项时没有资源保护与综合利用方案的,不予颁发或者缓发采矿许可证;大力加强矿产资源储量管理,建立资源综合利用申报认定制度、统计制度、公报制度和信息网络。

     

    二是完善矿产资源管理法律法规建设。加快推进《矿产资源法》的修改进程,解决包括产权归属和矿业权设置等在内的矿产资源保护与合理利用等相关法律问题,为资源综合利用、发展循环经济提供法律保证,坚决打击浪费矿产资源的“败家子”行为。

     

    三是加快技术攻关与技术推广平台建设,持续开展对呆滞矿、难处理矿的利用技术研究。加大对重大采选冶技术、矿产综合利用技术、循环利用技术等的研究与开发力度;对二次资源进行勘查、评价、开发和利用,培养一批“种子”企业进行推广。

     

    四是完善综合利用的经济激励政策。做好矿产资源规划,制定切实可行的、有利于促进矿产资源领域发展循环经济的政策,将综合利用纳入国家优惠政策范围。

     

    五是加强行业自律和舆论监督,提高矿山企业合理开发利用资源的自觉性和责任感。鼓励引导同类矿种的中小型矿山、选矿企业与资源综合利用已取得成功的大、中型企业“联姻”,以解决综合利用的资金、技术难题。

     

    近山不可枉烧柴

    贝岭镇幅野外调查现场。广东省佛山地质局供图 

    “要用科技创新改造、支撑和引领地质调查”“牢固树立调查过程就是研究过程的理念”“只有科学家才能负责填图,填图质量由科学家终身信誉保障”……

    瞄准能源资源调查,强化对生态文明建设和自然资源管理的支撑服务,2019年召开的第三次全国区域地质调查工作会议,提出了从填图理念到技术标准、从工作布局到组织方式、从评价标准到成果服务的六大改革措施。历经5年实践,我国区域地质调查改革取得一系列新进展、新成果。

    站在新起点,日前召开的第四次全国区域地质调查工作会议明确提出,进一步全面深化区域地质调查改革任务,大力提升区域地质调查工作程度、调查精度和工作广度,力争到2035年实现从区调大国到区调强国的历史性跃升。

    为什么“改”:

    经济社会发展对地质工作提出新要求,需要区域地质调查率先改革探索

    区域地质调查工作是地质工作的先行,是地质科技创新的源泉。

    1910年,我国第一幅地质图《直隶地质图》的发表,拉开了中国区域地质调查事业百年发展的序幕。历经一个多世纪,在几代区调工作者的共同努力下,我国区域地质调查工作不仅形成了全国宏观地质构造格架认识,有力保障了国家矿产资源安全,而且有效服务了重大工程建设和国家重要战略规划实施,取得了一批具有重大影响力的原创性引领性基础地质研究成果,为新中国从站起来到富起来作出了彪炳史册的贡献。

    步入新时代,国家对地质工作提出了新要求,地质工作面临的形势发生了广泛而深刻的变化。作为地质工作基础和先行的区域地质调查,改革发展势在必行。

    首先,国家对地质工作的需求,需要区域地质调查先行改革发展,将能源资源安全保障工作摆在优先、突出的位置,并做好对生态文明建设和自然资源管理的支撑服务。这就要求区调工作从一般性调查向多圈层交互作用的调查研究融合转变,工作不仅聚焦在重点成矿区带,同时也要加强重要经济区、重点海域、重大地质问题区(含重大工程区)调查,开展更加精细的调查研究。

    其次,其自身发展也亟待加快转型升级步伐。尽管我国陆域中比例尺和海域小比例尺区域地质调查已基本实现全覆盖,但调查精度有待进一步提高,服务方向也有待从单纯服务找矿向破解制约资源环境“卡脖子”的基础地质问题转变。

    与此同时,随着科学技术的发展与进步,地球系统科学理念以及大数据、云计算等技术深刻影响着区域地质调查工作的工作方式、方法。现代“星空地”立体调查技术体系的构建,为区域地质调查从以人工地表观测为主向多技术、多方法综合调查转变提供了技术支撑。大数据、区块链、物联网、云计算等的快速发展和应用,令区域地质调查从数字填图向智能化填图转变成为可能。

    站在新的历史起点,2019年召开的第三次全国区域地质调查工作会议,吹响了区域地质调查工作改革发展的冲锋号。中国地质调查局聚焦加快工作布局调整、技术标准体系推广、人才队伍和业务平台建设、一体化产品公开服务、数据更新体系建设、新管理机制落地,推进地质调查与科学研究一体化,着力提升区调破解重大资源环境问题的能力。

    “改”得怎么样:

    着眼破解重大资源环境问题,创新区域地质调查工作方式、方法

    改革激发活力,改革释放潜力。

    5年来,中国地质调查局聚焦新时代党和国家需求,着眼破解重大资源环境问题,解放思想、开拓创新、攻坚克难,推动区域地质调查改革取得了一系列新进展、新成效:区域地质调查改革一揽子举措落地实施,推动区域地质调查工作程度广度精度持续提升,基础地质研究取得多项创新成果,技术标准改革稳步推进,“线上+线下”成果服务更加高效便捷,以创新能力、质量、实效、贡献为导向的区域地质调查人才评价体系初步构建。

    科技在进步、方法在更新,区域地质调查的对象及要素也大大拓展。其技术标准和工作规范迫切需要调整与更新完善。

    中国地质调查局基础调查部统一部署,通过填图试点、方法体系构建和规范的修订与制定,于2019年、2021年先后完成《区域地质调查技术要求(1∶50000)》和《覆盖区区域地质调查技术要求(1∶50000)》及系列方法指南的制定,经过应用和完善后,形成了《区域地质调查规范(1∶50000)》和《覆盖区区域地质调查规范(1∶50000)》。这两个行业标准已由自然资源部发布,于2024年10月1日正式实施。至此,我国新一代区域地质调查规范和技术方法体系基本形成,结束了长达近30年没有更新区域地质调查规范、缺少调查和填图方法体系的局面。

    新发布的《区域地质调查规范(1∶50000)》和《覆盖区区域地质调查规范(1∶50000)》,从顶层设计开始,较好地解决了长期以来我国区域地质调查面临的理念、思路和方法等问题,首次构建了从基岩区到覆盖区一整套的区域地质调查规范,填补了覆盖区区域地质调查规范和技术要求的空白,初步形成重点成矿区带、能源盆地、重要经济区与新型城镇等不同地区技术指南,对推动我国的区调工作从山区走向平原、从单一服务资源型转向综合服务资源、环境及生态型起到重要作用。同时,在破除以往的“点—线—面”网格式填图工作量的硬性要求外,新规范还注重解决实际问题,科学规范工作量;强调地质实体的圈定,真实反映地质体特征,并建立归纳、提炼的填图单元(如侵入岩的岩套),以提升研究和认识程度。

    另外,新规范提出专题地质填图理念、思路和方法,即以解决特定问题或满足社会特定需求为目的、区域地质调查(填图)与科学和应用研究融为一体的、多学科相结合的地质调查与填图,推动科研与地质调查的融合。

    地质图是区调工作最重要的产品,也是推进区调改革向深向实的重要抓手。近年来,中国地质调查局聚焦需求、解决问题、创新表达、科学家填图等区调改革新理念,持续推进优秀图幅评选,不仅对区调改革起到重要的示范引领作用,同时也增强了填图人员的自信。

    2024年全国区域地质调查优秀图幅共评选出2幅特优图幅、13幅优秀图幅。

    其中,特优图幅广东贝岭镇幅由广东省佛山地质局完成。中国地质调查局地质填图科学家、广东省佛山地质局副总工程师邓飞介绍,该图幅紧扣区域地质调查的目标任务和基本原则,突出地质实体的填绘,详细表达了岩性岩相及各类蚀变,结合断层发育的数值模拟结果对断裂构造进行了分级表达,客观科学地展现了多个构造层的物质组成和变形特征。为探索区域地质调查的范式变革,团队还利用图幅岩矿鉴定成果,开发了粒度智能分析软件并投入使用。在查明成矿地质背景的基础上,图幅新发现稀有稀土矿(化)点24处,并首次在东南沿海火山岩带发现火山黏土型锂矿。依托填图成果设立的锂矿资源调查评价项目,已结合钻探控制含矿层分布范围和厚度,打造了区域地质调查成果快速转化支撑找矿的成功范例。

    中国地质调查局武汉地质调查中心完成的湖北总路咀幅,也获评特优图幅。中国地质调查局地质填图科学家、武汉地质调查中心正高级工程师田洋表示,在区域地质调查改革发展的新征程上,调查工作与科学研究结合得更紧密了,图幅表达的内容也更加丰富了。总路咀幅填图,瞄准扬子陆块早期陆壳生长与演化这一前沿科学问题,新发现10余处太古宙花岗质岩石,完善了地层—岩浆—构造事件格架,重塑了大别山早前寒武纪基底演化格局,同时为深化认识大别地区战略性矿产区域成矿规律提供了基底信息。

    充分利用地球物理、地球化学、遥感及钻探等技术方法,成为当前区域地质调查工作的发展方向。此次被评为优秀图幅的查哈阳农场四队幅,工作区位于大兴安岭及松嫩盆地西缘盆山结合带。中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心通过创新建立“剥离”覆盖层基底地质填图技术方法体系,有效解决了东北浅覆盖区地质填图和采样难题。

    得益于深度学习算法应用和中央处理器(GPU)算力不断提升,智能地质填图探索已取得一系列突破。

    中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心调查信息化室主任李丰丹在第四次全国区域地质调查工作会议上介绍,目前已形成了面向地质填图全过程、基于深度学习的填图对象识别以及人工智能地质图生成技术方法,能够应用于预研究、野外调查、综合研究等工作阶段,有利于提高填图精度、研究程度和工作效率,也有助于提高填图科学性,在解决重大问题过程中发挥作用。取得的示范成果,展现出人工智能在未来地质填图中的应用潜力。

    下一步怎么“改”:

    以陆块聚散与资源环境效应为主线,推进新一轮国家地质填图

    改革只有进行时,没有完成时。

    党的二十届三中全会对进一步全面深化改革、推进中国式现代化作出战略部署,擘画了进一步全面深化改革的宏伟蓝图。对标新形势、新要求和新使命,进一步全面深化区域地质调查面临新的机遇和挑战。

    2023年,新一轮找矿突破战略行动推进大会明确要求,“基础地质调查是找矿突破战略行动第一阶段必须要做好的基础性工作”“要尽快加强基础地质调查工作,填补我国矿产基础地质工作程度总体偏低的短板”。正视关键矿产供给保障的区调短板,加强重点成矿区带和能源盆地区域地质调查,守住国家能源资源安全底线,无疑是区调工作的重中之重。

    与此同时,陆域,我国地质构造复杂,地质灾害频发,风险隐患底数仍未查清,资源、环境、生态、空间、灾害等多要素关键地质问题相互交织,急需加强以地球多圈层演化协同研究为主的地质填图工作;海域,1∶25万海洋区调覆盖率与全面建设现代化海洋强国的要求相差甚远,急需进一步提升海洋区调的精度与广度。

    为彻底扭转工作程度总体偏低和精度不高的被动局面,第四次全国区域地质调查工作会议就进一步全面深化改革作出部署,下一阶段围绕标准更高、精度更细、效率更快、质量更优的工作要求,以陆块聚散与资源环境效应为主线,重点谋划推进新一轮国家地质填图,全力推进“一个计划”,协同构建“一个机制”,全面建设“四个体系”。

    中国地质调查局基础调查部相关负责人介绍,聚焦战略性矿产安全、能源转型、区域协调发展、海洋强国建设和原始理论创新五大服务领域,新一轮国家地质填图将重点开展重点成矿区带填图、能源盆地填图、重要经济区与新型城镇填图、重点海域填图和重大地质问题区填图,形成“五区”填图格局,系统解决制约全国资源与环境的关键基础地质问题。同时,布局陆域大地电磁、地球化学、地应力观测“三网”建设,以及地球物理、地球化学专项调查,进一步深化深部地质作用对成山、成盆、成藏、成矿、致灾等地质演化过程的认识;加快建设全国数字地质图“一张图”服务系统平台,为全社会提供优质产品服务。

    第四次全国区域地质调查工作会议强调,构建从中央到地方权责清晰、运行顺畅、优势互补、充满活力的央地合作、统筹部署、协同创新、成果共享的新机制。中国地质调查局要以快速提高国家区域地质调查工作程度为己任,推动与地方、企业和高校的需求对接、项目对接,推动形成全国区域地质调查“一盘棋”工作格局。各地要担起提升本地区区域地质调查工作程度的责任,将区调工作与促进地方经济社会发展紧密结合。央地合作开展新技术、新方法联合攻关、试点示范与推广应用,央地企共同推进数字成矿区带、数字盆地建设等,及时将各方调查成果汇入国家数字地质图平台。

    第四次全国区域地质调查工作会议还提出,加快打造国际化现代化技术方法和标准体系、用户友好的优质服务产品体系、高标准严要求的高水平管理体系和高素质高水平的人才队伍体系;强化预研究、预填图,做到野外路线填图带着问题填、有针对性地填,提高野外填图效率和填图质量。

    锚定现代化,改革再深化。

    夯实“百年区调”根基,中国的区域地质调查事业再次踏上新的征程,用下一个阶段的改革发展成果,擦亮这块“百年老店”的金字招牌。

    夯实地质工作之基——我国区域地质调查改革发展纪略

    第49个世界地球日的主题是“珍惜自然资源 呵护美丽国土—讲好我们的地球故事”,为配合科普活动周宣传活动的开展,引导社会大众树立“绿水青山就是金山银山”和“人与自然和谐共生”的理念,中国地质调查局地质研究所积极履行社会公益责任,于2018年4月26日和27日两天免费开放,向公众宣传普及地球科学相关知识。

    科普活动分别在国家科技资源共享服务平台(原“国家科技基础条件平台”)北京离子探针中心和地质所本部举行。4月26日上午,北京离子探针中心北清路生命科学园实验研究基地迎来了前来参观交流的北京大学地球与空间科学学院、中国地质大学(北京)地球科学与资源学院、地球物理学院的本科生、研究生一行20多人。来地质所本部参观的是北京北锣鼓巷小学六年级的学生和老师,共39人。

    在离子探针中心,车晓超助理研究员向同学们作了一场题为“月球雨海纪年代学研究”的科普讲座,借助内容丰富、观赏性极强的多媒体演示,从月球起源、撞击物质来源、雨海纪晚期大轰炸事件等几个方面给大家介绍了月球年代学研究的意义和最新成果。然后在范润龙高级工程师、包泽民助理研究员、王培智助理研究员等的讲解下,大家参观了北京离子探针中心的两台核心仪器—“高灵敏度、高分辨率二次离子探针质谱计(SHRIMP)”和飞行时间二次离子质谱(TOF-SIMS)自主研发平台。最后颉颃强副研究员作为讲解员,引导大家参观了收藏大量珍稀样品的小型陈列室。

    在地质所本部,科普活动分为四个环节展开。首先是地质题材展板展出,薛怀民研究员、童英研究员等把枯燥且专业性极强的岩浆、岩浆作用和岩浆物质同我们的日常生活联系在一起,引起了师生们很大的兴趣;刘勇助理研究员通过展板向师生们展示了地质人的野外生活。随后姬书安研究员作了一场题为“恐龙的生活习性是如何恢复的”的科普讲座,他从什么是恐龙、恐龙化石的发现、恐龙形态和习性的恢复、鸟与恐龙的关系等方面,图文并茂、深入浅出地为北锣鼓巷小学师生上了一堂生动的古生物课,并就恐龙的知识开展了趣味问答。管烨研究员则借助于三维视频,给大家科普了如何使用三维的方法揭示地球的奥秘。最后,旷红伟教授和董汉文副研究员分别给大家讲述了地质所陈列的蓟县剖面典型岩石和来自地球上地幔的岩石的故事。

    整个活动中,科研人员和三个学校师生间开展了密切的交流和互动,讲解人员耐心细致地回答了师生们提出的问题。通过本次科普活动,同学们学习到了地质年代学和地层古生物学的知识,对地球科学有了进一步的认识,激发了大家爱护地球家园、保护自然环境的意识和责任感。

    地质所在第49个世界地球日科普活动周向公众开放

    近日,由中国地质科学院矿产资源研究所中国工程院院士陈毓川组稿主编的《中国矿产地质志·重要成矿理论卷》已正式出版发行。该卷是对我国代表性成矿理论、成矿规律及找矿预测研究的系统总结和高度概括。内容既包括了海相成矿理论又有陆相成矿理论;既有金属矿产研究成果又有非金属矿产研究成果;既有区域成矿规律总结又有典型矿床案例剖析,是一部集成矿理论、预测方法和找矿实践于一体的,可读性强,参考价值高的理论专志。该志书还对我国首个区域成矿模式——玢岩铁矿成矿模式、青藏高原盐湖成矿模式、中国陆相油气成矿理论、青藏高原碰撞造山成矿模式、“幔汁成矿理论”等的来龙去脉进行了详细介绍。

    矿床成矿理论对科学有效的找矿勘探具有重要意义,由我国地质学家从中国自身的地质特征和成矿特点出发,破藩篱,摒成见,原创的成矿理论和重大研究成果,不仅是理论创新的具体体现,更是在找矿勘查实践中发挥了重要作用,为世界矿床成矿理论创新和保障矿产资源安全贡献了中国智慧,是《中国矿产地质志》的重要组成部分,故辑录成册,以志传世。本志是各位专家长期在野外一线工作的辛勤劳动结晶和重要原创成果,有效指导了勘查实践,取得了丰硕的找矿成果。如,发育于长江中下游断陷盆地中的玢岩铁矿成矿模式的提出具有两个主要创新点:一是不限于个别矿床及矿床类型的研究,而是把盆地火山-侵入活动过程中先后形成有内在成因联系的各类矿床、矿床类型构成一个自然整体,称之为玢岩铁矿。这是1979年程裕淇为首的集体提出矿床的成矿系列概念的重要思维之一,是矿床成矿系列的雏形,二是绘制了玢岩铁矿理想成矿模式,这是区域矿床成矿模式,开拓了区域矿床成矿模式研究领域,并有效指导铁矿找矿勘查取得重要突破。

    我国矿产的人均资源占有量远远落后于世界平均水平。随着社会经济的迅速发展,矿产资源大量消耗,包括锑在内的有些传统优势矿种也已濒危,石油、天然气、铜、铬、富铁、钾盐等大宗矿产仍然高度依赖进口,面临“卡脖子”的严峻形势,严重影响到社会经济的可持续、高质量发展,亟需寻找各类矿产资源。本志书的出版,不单是为了铭记国人取得的辉煌成就,更是为了在今后的找矿勘查中继续发挥其重要作用,尤其是在新一轮找矿突破战略行动中作出新的更大贡献。

     

     

    玢岩铁矿理想成矿模式

    《中国矿产地质志·重要成矿理论卷》出版

    为深入贯彻习近平生态文明思想、党的二十大和党的二十届三中全会精神,全面落实新时代地质工作的新要求,促进水文地质学科的发展,10月25日至27日,“2024年全国水文地质学术年会暨守护生命之源:水循环与自然生态系统保护修复学术研讨会”在厦门召开。本次会议由中国地质学会主办,中国地质学会水文地质专业委员会、中国地质科学院水文地质环境地质研究所(以下简称“水环所”)、福建省厦门地质工程勘察院、天津华勘集团有限公司联合承办。

    会上,来自国内外知名院校、科研机构、企业的专家学者围绕水文地质领域的关键科学问题和重大需求,深入探讨水文地质科学的前沿方向和发展趋势,为推动生态文明建设和水文地质事业高质量发展献言献策。

    会议表示,水既是宝贵的资源,又是重要的地质营力和活跃灵敏的环境要素。山水林田湖草沙之所以是生命共同体,关键在水。只有水这个要素,集渗透性、流动性、溶解性和生命支撑于一体,通过蒸发蒸腾、降水浸润、吸附渗透和地表地下流动,将其他责任要素紧密联系在一起,相互作用、滋养万物。地质工作服务生态文明建设,应当紧紧抓住水这个关键要素。

    水环所在会上发言表示,在全球气候变化、土地和自然生态、水资源的破坏性使用及其管理不善,流域水循环、全球水文循环面临着前所未有的压力,变得更加不稳定和不可预测,全球水资源供应不再可靠,水及其循环是人类命运共同体利益、是全球的共同利益,是水资源(节约)、水热能(开发)、水环境(治理)、水生态(保护修复)、水灾害(防治)乃至水文化等的重大战略科技问题。厦门新基地于近期启用,水环所将积极构建“厦门+正定”一所两翼科技创新基地新格局,坚持“四个面向”,坚持以水及其循环介质紧密相关的地球系统科学为主线,守正创新,夯实水文地质和环境地质科技创新之根,重塑水环所现代化科技创新体系,抢占水工环战略科技制高点。

    交流会期间,香港大学教授焦赳赳、自然资源部第三海洋研究所研究员蔡峰、厦门大学教授陈能汪、长安大学教授王文科、中国地质科学院水文地质环境地质研究所研究员王贵玲等,分别围绕海岸带水文地质研究、海滩修复理论与实践、海陆界面氮循环与全球气候变化、旱区地下水与国家水网、中国地热资源成因模式等内容作大会报告。

    10月26日,8个分会场报告同期举行。会议议题涵盖变化环境下的水循环与资源保护利用、地下水环境质量与生命健康、地下水—自然生态系统相互作用与保护修复、水土资源平衡配置与国土空间生态修复、水—碳循环与全球环境演化、地热资源探测与绿色利用、特殊类型区水循环与生态地质环境问题、水工环技术方法与智能化服务体系应用等。

    10月27日,与会代表一同走进筼筜湖,现场考察、实地感悟感悟习近平生态文明思想的孕育、发展和完善,“厦门实践”带来的鹭岛蝶变。

    与会代表一致认为,此次会议为广大水工环地质工作者提供了一个高水平的交流平台,对于促进水工环科技进步、推动水工环地质理论和技术方法创新具有重要意义。各部门、各行业要充分发挥水工环地质在资源利用、环境保护、灾害防治等方面的重要作用,发挥自我优势和协同创新,为全面推进美丽中国建设、加快推进人与自然和谐共生的现代化提供地学支撑。

    全国水文地质2024年学术年会现场 

     
    2024年全国水文地质学术年会在厦门召开

    中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所研发的“介电常数测量装置及其系统”近日获国家发明专利授权。

    介电常数是介质对电磁波传播速度的影响因素,它表征一种物质在外加电场情况下储存极化电荷的能力。在地下空间探测和岩石物理研究中,使用探地雷达测量目标体介电常数,可精准判定目标的位置及反射体性质。但介电常数测量可能会受到多种因素的影响,如温度、湿度、频率、赋存空间等。因此,在进行介电常数测量时,需严格控制外界干扰,以确保测量结果的准确性和可靠性。

    该发明设计了一套针对高频探地雷达测量目标体介电常数的装置及其系统,实现了对目标体快速、无损、高分辨的动态测量,可真实反映土壤、岩石、水样有机污染物等的介电常数分布和数值,将为资源环境调查、地下空间探测等领域提供有效的地球物理技术支撑。

     

     
    物化探所探地雷达快速无损测量介电常数技术获国家发...

    大数据是新一轮信息技术革命与经济社会发展融合的产物。在全球信息化快速发展的背景下,大数据与云计算、物联网、人工智能等新技术相结合,已经上升为国家战略,处于国家基础性战略资源的重要地位。

    作为继物联网、云计算、移动互联网等一系列智能化技术后的又一次创新,区块链集成了分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术,创造了数据和信息流通在互联网时代的新型应用模式。地质大数据具有多元化、海量、异构的特点,且极具价值。加强地质大数据知识产权保护,促进地质大数据深度挖掘和广泛应用,是地质工作的重中之重。目前以水印技术、数据出版、数据加密与跟踪技术为核心的地质大数据产权保护体系正在逐步构建,如何结合新兴区块链技术,快速推进与完善数据共享与产权保护体系建设是个值得探究的重要问题。

    区块链技术的优势

    区块链(BlockChain)本质上是一种链式数据结构。区块链技术是一种集体维护一个可靠数据库的技术方案。区块链包括三个基本要素,即:区块(Block,记录一段时间内发生的交易和状态结果,是对当前账本状态的一次共识)、链(Chain,由一个个区块按照发生顺序串联而成,是整个状态变化的日志记录)和交易(Transaction,一次操作,导致账本状态的一次改变)。随着应用场景的不断丰富,区块链逐步发展为一种去中心化基础架构与分布式计算方式,其利用加密的链式区块结构来验证与存储数据、分布式节点共识算法生成与更新数据,同时支持自动化脚本代码来编程与操作数据。

    与传统中心集成化管理的网络相比较,区块链拥有明显的优势。

    区块链智能合约运行机理

    从技术原理上来看,区块链是一项全新的“分布式记账系统”,是分布式数据存储、点对点传输等技术的集成体,具备去中心化、时序性、不可篡改、可编程性等特征,因此造就了其成本低廉、安全性高、透明性强、扩展性大等诸多优势。

    大数据时代的到来为地质信息化建设提供了良好的发展机遇,但真正落实到数据的共享利用与产权保护等方面,仍存在种种技术壁垒和思维瓶颈。

    目前,阻碍地质大数据使用的首要问题还是数据共享,它的核心是观念问题。由于地质数据的专业性、复杂性和高知识密度等特点,一些地质数据及产品(地质图等)生产者、开发者或产权所有者担心自己的成果共享后权益得不到保障,不愿意将相关数据及成果进行共享,导致数据保存在书架、库房或计算机硬盘上,未能共享出来发挥数据最大价值,数据产权拥有者也不能获得应有利益和权益。

    在互联网中,利用区块链技术可以将数据及产品等按虚拟数字资产等方式进行加密传输,数据和产品一经产权拥有者发布后,通过互联网传播,采用分布式记账系统,永久宣布数据产权者的产权,并可以按需进行交易,数据使用者使用记录等也将详细记录,充分保护了产权拥有者知识产权,可以有效打消产权拥有者顾虑,解决数据共享中“不愿共享”的理念问题。

    区块链在地质大数据知识产权保护中的应用探讨

    地质大数据应用所涉及的过程一般为数据获取、数据存储、数据更新、产品的专利或产权认证、交易等。从本质上讲,可将地质数据当作一种无形资产,利用区块链对数字货币、资产交易与管理、数据存储与验证方面的核心技术,实现对地质信息资源的存储、确权、授权和实时监控。

    1. 地质大数据的区块链架构探索

    基于区块链的应用模式,结合地质大数据应用的参与主体多元化、多层级的特点,可构建公共链、联盟链、私有链融合共生的地质数据共享区块链架构。其中,公共链针对地质调查中公共开放的数据资源,应用主体为社会公众、各类企业和科研人员;联盟链针对以单位形式参与地质数据共享的组织机构,如地调机构、科研院所、高校等,共享数据涉及核心地质数据资源、自主研发的软件和技术等;私有链针对机构内部对涉密数据的交换共享目的。

    基于此架构模式,可在地质数据公共链、联盟链及私有链内部构建去中心化、可信任的共享交换环境,同时引入数据交互审计节点,便于不同链网之间交互信息、自动互转,形成跨链模式的资源信息共享。

    这种混合型架构模式是一种目前理论上可行的大数据区块链框架,可构建地质大数据去中心化、可信任的共享交换环境,为地质数据信息的共享、交换与相应的产权保护提供实现基础。

    2. 区块链在地质知识产权保护中的应用探讨

    由于区块链的共识机制重构了信任体系,消除了对中间机构的信任风险,运转过程算法化、智能化,区块链在地质知识产权保护中具备实施的技术可行性。地质知识产权保护大致可分为产权确权、产权交易两个方面,以地质图为例,区块链在其具体的确权与交易的应用场景描述如下。

    (1)地质数据产权确权

    由于区块链技术能够在每一次数据记录中加盖时间戳,且因其去中心化、去信任化等特征,保障了数据记录不易被篡改,整个区块链系统的可靠性高,因此区块链技术能够在地质数据知识产权确权和保护中发挥作用。

    (2)地质数据产权交易

    产权交易技术基础是区块链的智能合约技术。该技术在区块链可编程性基础上设计,核心是存储于区块链上的一组编码,它规定了产权交易的预定义状态、转换规则、触发合约的条件、特定情景下的应用措施、违约条件及违约责任等。

    智能合约无需第三方介入执行,其编码程序类似于普通计算机程序的“if x then y”语句构成,即当条件x发生时,智能合约自动执行程序,产生y的结果,无需第三方的监督执行。

    以一幅地质图为例,某智能合约规定“在某个时间点前,此地质图的购买者甲支付一定金额数字货币给地质图所有者乙,则甲能获取乙的这幅地质图”,那么单位甲于规定时间内支付足够额度的数字货币时,就能自动获取乙的这幅地质图的公钥和网络地址,从而使用这幅地质图。

    由此可见,智能合约最显著的特征为其自动执行性。另外,因合约无需仲裁机构督促执行,不会因为合约双方对条款有的不同理解而造成麻烦,也排除了跨境产权交易中法律、语言、政治经济政策差异所产生的影响,可促进知识产权交易低成本的同时更加便捷、高效、准确地执行。

    其他行业的应用案例

    区块链技术的研究与应用近年来呈现了爆发式增长的态势,已延伸到金融科技、数字资产交易、物联网应用、供应链管理、知识产权保护等多个领域,引起了政府部门、金融机构、科技企业和资本市场的广泛关注。

    1. 金融领域

    区块链在金融领域的应用场景主要有数字货币转账、支付、借贷;跨境支付与结算;证券发行与交易;供应链或贸易金融等。分布式账本技术保证了数字货币支付流通的安全可靠、公开透明;交易结算的自动化和瞬时效果。目前的主要应用案例有: Circle点对点消费金融网络和BTCjam比特币借贷平台;Ripple公司的区块链跨境支付与外汇结算系统;招商银行的区块链跨境直联清算业务系统;提供投票、交易、众筹等各种定制性开发功能的以太坊(Ethereum)智能合约平台。

    2. 数字资产管理领域

    区块链提供不可逆转、安全和有时间戳的记录,可以登记、清除、控制和跟踪数字知识资产,并通过智能合约建立和执行数字知识资产协议来提供使用证据、许可证、独家分销网络和传输付款记录。目前,在数字资产管理方面,逐渐浮现出众多利用区块链技术进行数字知识资产管理的平台和公司,例如原本公司的Primas版本保护平台,中国电信天翼创投的微位科技所创造的数字身份认证平台,通付盾公司的区块链身份认证识别体系,美国Binded公司的艺术作品版权登记平台、Monegraph数字知识资产登记系统等。

    3. 物流供应链领域

    区块链技术可保证物流中商品防伪认证、智能化供应链管理、合同认证加密、物流货运全程跟踪,提供全方位、高效、精准的物流管理服务。未来的智慧物流全过程,包含原材料供应链、生产供应链、运输供应链、销售供应链、金融平台都会受到区块链技术浪潮的推动。

    此外,区块链在医疗卫生方面的应用主要体现在医疗电子病历管理、医疗耗材、药品供应链管理和医疗数据隐私保护;在电子政务方面的应用主要为土地确权登记、市民身份认证、政府信息共享传播与民众无记名投票等。

    展 望

    基于地质大数据应用现状,结合地质调查“十三五”信息规划目标任务和世界一流地质调查局对信息化建设要求,针对区块链技术在地质调查中应用需求,提出以下建议与思考。

    1. 提高战略认知,加强顶层设计

    面对区块链技术带来的网络技术变革,我们应提前布局,早做规划。在地质大数据共享层面,系统解决“不愿共享”(理念)、“不能共享”(保密)和“不会共享”(技术)的“三不”问题,建立包括区块链技术、水印技术、数据跟踪与加密技术、数据出版技术等的地质大数据知识产权保护技术体系,解决地质大数据不愿共享问题;积极接受保密部门指导,按涉密数据管理要求和地质数据共享管理相关办法,认真做好数据分级分类工作,确保“涉密数据不上网,上网数据不涉密”,解决数据不能共享问题;积极研发地质大数据共享技术,持续推进国家地质大数据共享服务平台——地质云建设,加大相关培训,解决地质大数据不会共享问题。同时,在离线数据使用方面,从制度上加强地质大数据知识产权保护,合理利用法律及相关政策对数据滥用、产权侵犯等行为进行管理与惩戒,促进数据在风险可控原则下最大程度的开放。

    2. 积极开展区块链技术研究与应用示范

    目前,大数据已上升为各国基础战略资源与核心创新要素,区块链等新兴技术研究和应用逐渐从金融领域扩展到其他行业,证明该技术具有一定的适用性。我们应认真学习新技术,了解其优势与不足,结合地质大数据特点及地质信息化具体应用需求,紧紧抓住互联网中地质大数据知识产权保护需求,加强区块链技术研究与探索,不断挖掘区块链与地质大数据管理的契合点,突破瓶颈,促进区块链等新技术与地质信息化应用结合,开创网络环境中地质数据知识产权保护新模式。

    3. 做好风险评估,确保利弊了然于胸

    新兴技术是把双刃剑,区块链技术的去中心化、自主性和自治性在带来便捷的同时,也存在着种种潜在风险与未知挑战。应深入探索相关技术,做到综合完善的研判分析,重点针对结构化数据与非结构化数据的不同应用场景做出具体的区块链技术应用研究,综合评估区块链技术对在线/离线地质数据的应用风险。针对地质调查领域的专业性与特殊性,整合区块链技术的优缺点。培养忧患意识和底线思维,真正将信息化技术运用起来,为地质调查工作创造价值。面对信息化浪潮,只有不盲目跟从,结合地质调查实际需求深入思考谋划,针对地质信息化建设中主要矛盾和薄弱环节,补短板、强弱项,真正将新兴技术为我所用,以务实高效的工作推动高质量服务,才能拨云见日,长远发展。

    打通构建地质数据管理服务大格局的关窍

    玉矿专著《国透闪石玉和蛇纹石玉》于2017年6月在地质出版社印刷出版,书号ISBN 978-7-116-10369-6。

    《中国透闪石玉和蛇纹石玉》从综合反映我国玉石产地地质背景特征角度,对全国发现或报道的透闪石及蛇纹石质玉石60多处产地进行了野外特征实地调查、标本采集,开展了各产地玉石种类、矿物成分、结构构造、产出状态等方面研究,总结了不同玉石产地各类玉石产出的地质背景、形成条件及玉石特征,为人们寻找玉矿及玉石类别的对比划分、玉器收藏和鉴定及玉文化的深入研究等提供了较为翔实的珍贵地质资料。书中附有典型玉矿区(点)玉石产出的地质背景资料、相应图件及系列特征图片和测试分析数据等。

    本书可作为区域地质调查、基础地质综合研究、玉器研究鉴定等的教学参考书,适合地质矿产人员、地质考古人员、文博人员、文物考古者、珠宝玉器鉴定师、工艺美术雕刻师、玉器收藏爱好者及广大玉石爱好者等阅读参考,也是地质调查成果转化成大众地学科普的一部科普图书。

    玉矿专著《中国透闪石玉和蛇纹石玉》出版印刷

    唐颜师古曰:“志,记也。积记其事也。”我们所熟知的,古有三国志,今有各地方志,无一不是存史宝库,为我们传承历史、了解社会提供了很好的参考。

    中国地大物博,既有高耸入云的大山,也有大小不等的盆地,既有起伏不平的高原、丘陵,也有坦荡肥沃的平原。这样一个幅员辽阔、地形复杂的国土,似是一个构造精密的人体,需要我们一点点去探索,一步步去摸清。

    何其幸哉!在中国区域地质志项目组的努力之下,我们慢慢摸清了祖国母亲的脉络。福建、海南、湖南、河北、宁夏、贵州、江西、陕西、辽宁、天津10个省(区、市)正式出版的地质志书和地质图件(含数据库)日前已公诸于世,当代参考之,后代传承之。

    所谓十年磨一剑。这样一个阶段性的成果,耗费了以中国科学院院士李廷栋为首的项目组人员近十年的功力。在“中国区域地质志”成果发布会上,中国地质调查局党组成员、副局长李金发很激动,他说,地质志的编撰是国家地质调查史上具有里程碑意义的大事、喜事。

    这样一件大喜事,有着怎样的来龙去脉呢?为此,中国矿业报记者采访了中国区域地质志项目负责人、中国科学院院士李廷栋,为大家一探究竟。

    《中国矿业报》:大家都知道,我们第一代《区域地质志》出版于上世纪80年代~90年代。既然我们已经有了一部区域地质志,为何会考虑再编撰一部呢?

    李廷栋:在出版了第一代《区域地质志》之后,我国地质事业又迎来了蓬勃发展,获得了海量的基础地质资料,取得了丰硕的调查研究成果。根据中央提出的“创新驱动”和“加强基础研究”的发展战略,我们反思,地质基础研究和地质理论创新薄弱,地质综合研究和成果集成不够等一系列问题,严重阻碍了地质工作健康发展,滞后国家战略需求。同时,《国务院关于加强地质工作的决定》和《全国地质勘查规划》(2005-2020)要求,提高基础地质调查(研究)程度,建立地质图文更新机制,开展全国基础地质资料综合研究和成果集成工作,编制新一代全国系列基础地质图件。为此,2008年中国地质调查局下达了重编中国区域地质志的任务。

    与此同时,我们还考虑到通过编志,把海量地质、地球物理、地球化学、遥感等调查研究资料进行综合研究和集成,以志书和系列地质图件的形式,使之系统化、规律化、理论化,使之成为在国家经济社会发展中被广泛应用并具有宏观影响的大成果,奠定中国地质调查第二个百年的地质基础。

    中国区域地质志项目负责人、中国科学院院士李廷栋

    《中国矿业报》:根据需求,《区域地质志》编撰有着怎样的规划?

    李廷栋:新一代区域地质志编撰按照统一标准、总体规划、分阶段实施的思路,分省级、区级和全国3个层次编纂。整套系列成果将包括32个省(区、市)地质志,16个重要构造单元、成矿区带或经济区地质志和全国性专业地质志书,全部编纂工作计划于2021年完成。

    整套志书包括地质志六七十部,约1.2亿字,系列地质图件300余幅和新的全国1∶50万地质图数据库。目前,我们已完成26套,出版10套。以江西省为例,各个省级、区级地质志都包括一套志书、一套地质图件和一个数据库,其中图件包括:地质图、地质构造图、岩浆岩图、第四纪地质地貌图、航磁异常图和重力异常图。部分省区还编制了变质地质图、岩相古地理图、基岩地质图、海底地貌图等。

    《中国矿业报》:与以往相比,这部中国区域地质志的编撰,在哪些方面取得了比较突出的成效?

    李廷栋:通过海量资料的综合研究和重大地质问题的攻关,我们在地质科技创新上取得了诸多新发现、新认识,为地质理论创新奠定了基础,提供了支撑。

    首先,我们提出了洋板块地质学的学术思想,为认识中国大陆构造演化提供了新理论基础。我国存在大面积各个时代、各种类型的造山带,洋板块地质学的研究是破解造山带诸多地质难题的钥匙。

    我们针对洋板块地质学的核心问题进行了研究探索:一是在造山带研究中加强了洋板块地层系统的研究。从俯冲增生杂岩研究入手,来识别洋板块地层组合,包括海山、洋底高原、洋内弧、深海-半深海等不同构造环境形成的沉积地层,再造了造山带中洋板块从洋中脊形成到海沟消亡的全过程。二是根据蛇绿岩类型划分进行了造山带构造环境及其演化的研究。从板块裂离到聚合的各个阶段产生了不同类型的蛇绿岩,已发现60多条蛇绿岩带。我们强调,要建立不同类型蛇绿岩的鉴别标志,厘定蛇绿岩类型,重建这些蛇绿岩带所代表的洋盆构造性质,再造造山带洋盆构造系统。从洋盆演变、洋陆转换角度研究蛇绿岩,开辟了蛇绿岩研究的新思路。三是进行了洋陆转换过程的研究。重点研究了洋陆转化过程中沟-弧系统内沉积岩的物质来源、俯冲带岛弧岩浆岩的形成机制。前弧玄武岩、玻尼岩、埃达克岩、富铌玄武岩及高镁安山岩组合,是洋陆转化形成大陆初生弧的代表,是洋盆向大陆转化的标志性岩石组合,我们给予了重点关注。

    其次,在地层古生物的研究中获得众多新成果。一是按照地质发展历史进行了分阶段动态地层区划。地质志的编写涉及不同的地质时代,在不同地质历史时期,地层的分布发育特点随着时间迁移不断发展变化,因此,在地质志编写过程中,根据地质发展特点编制了不同地质阶段动态地层区划图。在“地质志工作指南”中我们分六个阶段进行了详细的地层区划。二是提出了我国中-新元古界划分的新方案。通过地质调查研究成果的总结对比,特别是在青白口系下马岭组及相当地层中获得1360Ma左右高精度年龄数据,提出中-新元古界新的划分方案和在蓟县系与青白口系之间建立两个待建系的建议,获全国地层委员会批准,并被纳入2014年新颁布的《中国地层表》。三是古生物的研究获得众多新成果。在全国地层古生物的调查研究中,获得许多重大的新发现、新认识和古生物的新属、新种。

    同时,重建了重要造山带岩浆岩的年代格架。依据5000多个锆石年龄数据,厘定出多期重大岩浆事件,重建了阿尔泰、准噶尔、天山-北山、秦岭-大别、柴北缘、昆仑、兴蒙、喜马拉雅等中国主要造山带和全国岩浆岩时空格架,探索了岩浆活动的构造背景及其与成矿作用的关系,为中国大陆物质组成和演化提供了新的证据。

    此外,提出中国大陆板块构造启动于新太古代的新认识。应用洋板块地质学的新思维,对华北克拉通早前寒武纪地质的研究成果进行了系统梳理和专题研究;在内蒙古新太古代色尔腾山群发现了代表洋板片俯冲熔融产生的富Nb玄武岩、高镁安山岩两类岩石组合;在辽吉构造带及其它地区相当岩层,也识别出代表洋盆地层系统的混杂岩组合,证明中国大陆板块构造体制始于新太古代。

    最后,强调了第四纪地质研究的环境意义。本次志书的编写,把第四纪地质作为单独的篇章进行论述并编制了相关的地质图件。通过河北省泥河湾盆地的专题研究,建立了华北地区第一个完整的新生代地层层序,确定了第四系与新近系界线位置,提出其生态环境演变过程。同时,还建立了我国华北全新世地层层序,并依据沉积特征及气候演变的阶段性,确定了全新统底界以新仙女木事件结束(年代为11700cal aBP)为标志,并以全新世气候适宜期起止时间为界划分了全新世内部各阶段划分方案。

    《中国矿业报》:全国城市地质工作会议召开以后,各地对城市地质的关注度与日俱增。请问《区域地质志》是否对城市地质工作有所帮助?

    李廷栋:我们这套《区域地质志》对城市地质工作的开展大有裨益。

    首先,我们在部分省(区)进行了城市地质调查研究,重点查明了城市地质条件、存在的地质问题与地质资源等,主要包括:地质结构、物质组成、地质过程及其与人类生产实践活动的相互影响等,补充了与城市规划、建设与管理等相关的地质工作内容,引导城市地质资源合理利用,规避城市地质安全风险,全面支撑城市规划、建设和管理,促进城市人地和谐。

    其次,我们在北京、上海、天津、重庆等地质志中增加了城市地质篇章,充分收集论述了基岩地质、深部地质、水文地质、工程地质、环境地质、第四纪地质与新构造活动等的调查研究成果,编制了相关地质图件,系统建立了城市地下三维结构和三维可视化城市地质信息管理决策平台以及面向公众的城市地质信息服务系统。

    《中国矿业报》:请问《区域地质志》的编撰对搭建协同攻关和人才培养具有什么意义?

    李廷栋:一是发展了地质调查与科学研究相结合的模式。地质志书的编纂工作在中国地质调查局和中国地质科学院的领导下,由地质研究所牵头,联合6个大区地调中心、广州海洋地质调查局和青岛海洋地质研究所、31个省(区、市)国土资源厅或地勘局及所属地调院、所,以及各有关地质院校,共同完成三个层次志书的编纂工作,形成了“1+6+33+n”地质调查与科学研究相结合的模式,开创了产、学、研联合攻关的新局面。密切了中央与地方、地调部门与科研院所、科研单位与地质院校之间的关系。

    二是搭建了科技人才培训的桥梁。通过9次成果交流会、30多次现场考察研讨和50多次协商、咨询会议,各学科专家和基层地质工作者互教互学,取长补短,使年轻的地质学家充实了基础知识,提高了地质鉴别能力,形成了40几个约800人组成的高素质综合研究与地质编图的科研群体。

    三是工作指南发挥了引领作用。为使地质志编纂工作有序、高效进行,我们编写了《中国区域地质志工作指南》,同时正在编制海洋地质志的工作指南。“指南”根据国内、国际有关规范、规定和地质新理论、新技术方法,结合我国地质构造研究程度,进行了地层、构造区划和岩浆岩分类分期,对地理底图、地层、岩浆岩、构造、第四纪地质、地球物理、地球化学、地质编图、地质数据库等应反映的内容、精度要求、工作方法等,都做了明确规定,提出了严格要求。“指南”不仅对编志工作“统一思想、统一标准、统一要求”发挥了指导作用,而且对地质行业开展地质综合研究与编图也提供了参考,发挥了引领作用。

     

    关于中国地质,这里有你想知道的

    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

    建设中的“中国天眼”

    地质专家在FAST现场查勘溶塌崩塌堆积体

    2006年专家组初勘大窝凼

    技术人员检查桩孔

     

    9月15日,被誉为“中国天眼”的国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜(FAST)首席科学家、总工程师南仁东先生逝世,社会各界深切缅怀。就在一年前的今天,FAST在贵州省黔南州平塘县大窝凼落成启用。它是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜,其研制和建设体现了我国自主创新能力,实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越。半个月前,中国科学院公布了2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单(通用领域),FAST工程研究集体成功入围。作为建设在地质环境复杂地区的国家重点工程,其选址、勘察、设计、施工甚至投入使用,都离不开地质工作。为什么会选址在偏远的岩溶洼地?如何解决相关环境工程地质问题?……带着这些问题,记者近日采访了曾经参与过FAST规划选址、勘查设计和施工建设的中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平、中国地质环境监测院总工程师殷跃平、贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平等几位工程地质专家。

    2016年12月16日,FAST入选由《自然》杂志评出的2016年度重大科学事件。而刚刚公布的2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单,认为研究集体按期建成具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜FAST,在未来10~20年将保持世界领先地位,为我国在科学前沿实现重大原创突破提供了前所未有的机遇。其研制和建设体现了我国自主创新能力,实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越;拥有3项自主创新:利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址,自主发明主动变形反射面,自主提出轻型索拖动馈源支撑系统和并联机器人;研发了高强度高精度大跨度索网结构,高性能动光缆,大尺度高精度实时测量系统等一系列关键核心技术,取得多项技术突破,推动了我国众多高科技领域的科技进步与产业升级,在国家重大需求方面具有重要应用价值,将促进西部经济的繁荣和社会进步。这些成绩和荣誉的背后,是中国科学家和科研工作者以及建设者的智慧结晶。这其中,地质元素和构成必不可少。

    为什么选址在大窝凼天然喀斯特巨型洼地?

    选址工作跟进十多年,最后根据野外考察、模拟计算和综合评价优选台址

    FAST工程从初步的设想、选址、勘察、设计、施工至投入使用,历经20余年。1994年,中国科学院第一轮选址;2007年7月,国家发改委正式批复立项;2008年12月,FAST工程奠基;2011年3月,FAST正式开工建设;2016年9月25日,“中国天眼”正式落成,“天眼”开眼。

    在这20多年里,有一位科学家从中青年开始就伴随FAST一直走到现在。他,就是FAST观测台址系统总工程师、中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平博士。“利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址,是整个系统工程3项自主创新之一!”在他的办公室,聂跃平自豪地告诉记者。

    作为FAST选址的主要负责人,曾在贵州省地矿局科研所工作过的聂跃平对“中国天眼”落户贵州功不可没。

    1994年夏天,中科院原北京天文台(2001年国家天文台成立)副台长南仁东和彭勃博士等到中国科学院遥感与数字地球研究所咨询在全国范围内寻找适合建造大射电望远镜洼地事宜,之后便委托聂跃平到贵州做一次针对性的野外调查。同年8月至9月,聂跃平到平塘、普定等地进行了1个多月的实地调查,为在荷兰召开的LT大会提交了《中国贵州选址调查报告》,并得到大会充分肯定。随后,便开始了漫长的FAST探寻之路。

    1994年底,中国天文界以北京天文台为核心,组成LT(SKA)中国推进委员会,推荐聂跃平为台址评价组组长。根据选址要求,选择的洼地必须符合尽可能圆、既要交通方便又要相对隔离、台址稳定、没有无线电干扰等若干要求。

    聂跃平告诉记者,贵州虽然洼地众多,分布面积广泛,但要找到符合上述条件的洼地也十分困难。因此,根据以往在贵州的工作经验和岩溶洼地的发育规律,他选择在苗岭分水岭两侧的黔南州和安顺地区,应用遥感技术手段进行先期普查,然后在地形图上逐一标注,建立了300多个能够进行各种指标查询的洼地数据库,并完成了《大型射电望远镜中国贵州选址研究报告》博士后出站论文。在此基础上,聂跃平和中国推进委员会主任南仁东、副主任彭勃、国际LT中国代表吴盛殷、荷兰天文专家理查德先后到平塘、普定对部分洼地进行考察和电波干扰情况测量。1995年10月,LT第三次国际会议在贵州省贵阳市召开,会议代表到平塘、普定对洼地进行实地考察,对中国贵州选址给予了高度评价。

    1997年,LT(SKA)中国推进委员会提出了LT(SKA)中国工程概念先导单元,即由我国独立建造一面世界最大单口径球面望远镜的创新方案的初步设想。经过不懈的努力和扎实的研究工作,FSAT最终获得国家立项。

    聂跃平介绍,FAST是一个大科学工程,对洼地的要求随着工程的不断优化而改变,对洼地的直径要求从开始的300米、350米、400米直到500米,因此选址工作一直跟进了十多年。最后根据野外考察、模拟计算和综合评价,优选出平塘大窝凼洼地作为FAST观测台址。FAST立项后,选址组围绕FAST对台址的严苛要求,应用遥感、GIS、虚拟技术等,对大窝凼进行了台址的工程稳定性、水文工程地质、岩溶地质灾害、周边环境、工程开挖量等一系列工程问题展开了工程性研究,并向国家天文台FAST项目指挥筹备组提交了相关报告,肯定了大窝凼可作为FAST观测台址的可行性。

    “从1994年到现在,20多年过去了,我从中青年开始伴随FAST走到今天,经历了漫长的时间考验,也遇到种种困难。但是一想到能利用家乡的地利优势实现FAST工程,就感到无比欣慰!”对此,聂跃平感慨万千。

    FAST观测台址遇到的环境工程地质问题如何解决?

    创新勘察方法,地下河洪涝灾害、断裂破碎带、巨石混合体、松动岩体、球冠状边坡等问题被逐一破解

    我国西南岩溶地区地质环境复杂,如何解决FAST观测台址遇到的环境工程地质问题?记者采访了中国地质环境监测院总工程师殷跃平,他也是这次杰出科技成就奖授奖建议名单中唯一一位中科院系统外的贡献者。“地表像是一口直径达500米的大锅,地下却是非常复杂的岩溶灾害体。”殷跃平开门见山地告诉记者。

    FAST观测台址选定大窝凼场洼地后,地质问题成了FAST建设成败的关键。2006年4月,殷跃平初次受国家天文台邀请,参加了FAST观测台址建设可行性论证技术组的工作。因其丰富的岩溶工程地质经验,2008年8月,受国家天文台的聘请,兼任了观测台址建设的地质总工程师。

    殷跃平告诉记者,FAST观测台址建设面临的第一个难题,就是地下河洪涝灾害。这里地处贵州高原到广西丘陵平原地区的斜坡地带,串珠状的峰丛峰林洼地非常发育。表面上看,它是一个完整的洼地,实际上大窝凼洼地底部(即锅底)50多米深发育有贵州最大的地下河——大小井岩溶地下暗河。

    “当时中国地质调查局正在组织实施的西南地区岩溶地下河地质大调查项目提供了很好的基础资料,前期调查表明,这条地下暗河一直流到了广西境内。它通过漏斗和落水洞将大窝凼与地下河建立了水力联系,这意味着地下水动态变化非常大,在极端暴雨的情况下,地下河水将上涨数十米。同时,在建设期间,土石方工程也将会改变洼地产流和径流条件,从而导致洪涝灾害。”后来,针对这一问题,可行性方案提出了新型的螺旋形加放射状截排水措施,并沿洼地底部设立了1公里长的泄洪隧洞,从根本上消除了FAST场地的洪涝风险。

    第二个问题就是断裂破碎带的地质工程问题。贵州的岩溶地下河往往与断裂带有关,技术人员现场工程地质勘察发现,长达十多公里的董当断裂带自北向南穿过,将大窝凼洼地切割成了东西两半。由此,东西二侧半球冠状的洼地工程地质条件将出现差异性,即随时间的推移,望远镜可能存在变形差异,而且断裂破碎带的软弱性也将带来地质工程问题,影响望远镜发射板的锚固安装质量。“望远镜有2400多个三角形反射块,像鱼鳞片一样。用锚杆与下面的地层固定,如果有断裂破碎带,注浆质量会下降。锚杆施工后,如果断裂带溶蚀严重的话,注浆时漏浆量会很大,导致抗拔力出现大的差异,影响工程质量。”于是技术人员专门在现场对断裂带进行了大量的锚杆拉拔实验,获得了注浆参数、锚固长度、设计锚固力等一系列参数。“比如注浆中加一些早强剂,防止它漏失,让它固定住,不会出现新的变形。”

    第三个问题是洼地西南侧分布数百万立方米的大型溶塌崩塌堆积体,正好位于望远镜圈梁附近,开挖扰动后将带来滑坡问题。“这些堆积体在大小井地下河系演化过程中,由岩溶动力侵蚀形成,具有一定的稳定性。但是,被切脚临空后,稳定性将会降低。我们通过抗剪试验和室内模拟,发现这种溶塌崩塌堆积体和传统的滑坡堆积体是不一样的。我把它称为‘巨石混合堆积体’,它与下伏基岩界面形成了点摩擦,有一定的嵌固性,抗剪强度要高,可以按照代换补强的思路,采用小口径组合桩群加注浆的措施对前缘进行加固,这样就构成了一个由巨石混合体和桩群构成的棱体,形成了拱圈效应,对巨石混合体起到了支挡作用,确保了望远镜的安全。”殷跃平展开当时的设计剖面图,向记者解释道。

    第四个问题就是古地下河的卸荷松动岩体稳定问题。殷跃平介绍,在大窝凼洼地3点钟到5点钟一带,出露有一古地下河通道,洞口岩体破碎,形成了大范围的松动岩体。如果在FAST观测台址建设和运行过程中,不对这些松动岩体进行加固的话,将会形成崩塌滚石灾害直接摧毁望远镜。因此,技术人员在对这些松动岩体进行系统防护的同时,还重点对12处稳定性很差的危岩体进行了清除或整体加固,避免了崩塌滚石灾害的发生。

    第五个问题就是开挖边坡的稳定性评价和加固问题。FAST观测台址并不是严格的球型洼地,施工建设过程中需要切凸补凹,形成均匀性很差的球冠状边坡。而这种边坡具有越向底部,应力越集中的特点,采用传统的平面分析方法就不行了,因此,他们提出了基于仓储理论等的三维评价方法,并取得了很好的效果。

    FAST观测台址的工程地质勘察评价,也探索出了一套新方法。在此之前,我国对平缓场地和山地的勘察方法较为成熟,并形成了国家标准,但对大型、特大型岩溶洼地的工程地质勘察经验很少,相应的规范标准更是空白。为此,FAST观测台址的建设形成和改进了很多勘察方法,为今后实施同类工程积累了经验。

    殷跃平还追忆了与南仁东教授一起在FAST观测台址建设现场工作的日子。他说:“南教授不仅亲自组织深入论证地质解决方案,而且多次与我们到洼地陡坡查看危岩滑坡等。他可谓惜时如命,白天与我们一起进行野外查勘、解决问题,晚上匆匆忙忙吃完饭,又伏案熬夜。南教授告诉我,他担任国际天文台主席等学术职务,每天晚上要处理数百封电子邮件。他是仰望星空的前沿科学家,亦是惟精惟一的卓越工程师。”

    如何解决开挖建设过程中遇到的岩土工程技术难题?

    4个阶段岩土工程设计不断优化,自主创新多种技术,工程设计获得多项国家专利

    在FAST之前,世界上最大单口径射电望远镜是美国Arecibo望远镜。如今,FAST台址开挖系统岩土治理规模是Arecibo的5倍,总体建设规模是Arecibo的近3倍。FAST台址岩土工程复杂程度远高于Arecibo,是世界上利用大型岩溶洼地建设的最大工程。如此复杂而庞大的工程,其岩土工程设计至关重要。FAST工程以全新的设计思路,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。其中,贵州正业工程技术投资有限公司是FAST工程台址开挖系统的核心技术团队。

    FAST工程台址开挖系统现场设计工程师、贵州正业工程技术投资有限公司第一勘测设计院岩溶地基研究所所长吴斌告诉记者,由该公司完成的FAST工程台址开挖岩土工程设计被中国勘察设计协会评为2015年全国优秀工程勘察设计奖工程勘察一等奖。该设计还获得了国家知识产权局发明专利受理及授权4项、实用新型专利授权7项。技术成果应用于FAST工程,系统解决了大型岩溶洼地,薄壳岩溶岩体精细开挖建设过程中,遇到的各种复杂岩土工程技术难题,为项目的安全运行奠定了可靠的基础。

    据了解,FAST台址洼地内地形起伏大、坡度陡,大型岩堆、溶蚀峰林、大型溶沟、溶槽、溶蚀裂隙密布,各种岩溶不良现象发育集中,工程地质及水文地质条件极为复杂。台址开挖系统设计按照动态设计原则分为方案设计、优化设计、施工图设计及现场设计4个阶段,历时3年半。通过4个阶段岩土工程设计的不断优化,实现了最初方案开挖投资1.85亿元,优化到最终开挖投资0.97亿元的最佳开挖效果。设计中,技术人员使用了BIM技术,开挖中心选择技术,下拉索促动器基础坐标解析技术,岩土工程信息平面表达技术,馈源塔及圈梁支撑柱位置优化技术,排水、防冲刷技术,螺旋检修道路优选技术,大型构建拼装场地及安装工程临时施工场地建造技术,岩堆、危岩、边坡综合治理技术以及生态保护技术。这些技术的运用,达到了国际领先水平。其中,国家发明专利“一种岩溶洼地排水系统”技术,在历经4个水文年的考验后,证明其排水性能良好,台址区未发生任何水患问题;而开挖中心选择技术则实现了台址开挖量最小,地质灾害治理费用最低等综合优化目标。

    贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平向记者介绍,他们自主创新过程中形成的大量关键技术已经汇总并将出版专著。专著全面系统地反映了FAST工程台址开挖系统建设所遇到的各种技术问题的研究成果,是迄今为止国内外大型岩溶洼地综合利用岩土工程方面集学术研究与工程应用为一体的第一本专著。

    正是有了地质人前期复杂而周密的工作,才保证了FAST系统工程的成功选址以及安全建设和运行。FAST运行1年来,正在为我国暗物质本质、宇宙进化、太空生命起源和寻找地外文明等研究提供着重要支撑,贵州正业工程技术投资有限公司也在不断对工程进行回访记录,未来他们还将关注FAST地区环境信息综合监测。相信有了地质人的“保驾护航”,FAST将会更加安全而有效地运行,为人类探索外太空提供更多的线索。

     
    解译“中国天眼”的地质密码

     

    从1916年中央地质调查所全面开启中国早期的地质调查工作算起,我国的地质调查工作走过了100年的历程。

    100年风雨兼程,一代又一代地质工作者,跋山涉水,不畏艰险,使我国不仅实现了陆域中比例尺调查全覆盖,而且开启了海洋区域地质调查的先河,推动我国地质事业从无到有,从弱到强,一步一步走向地质大国。期间,地质工作者完成的地质图件数以百万计。其中有些在传递地质信息的同时,也具有很强的艺术欣赏价值,堪称艺术作品。

    百年来地质制图的演变,实际上是中国地质事业发展历程的缩影。正值纪念中国地质调查百年,由中国地质调查局基础调查部、直属机关党委发起,全国地质资料馆联合中国地质图书馆从数百万馆藏图件中遴选出近千张,邀请书画家从艺术的角度进一步甄选出100余幅地质图件,举办了百年地质图艺展,以期通过展现百年地质制图发展的光辉历程,再现中国地质工作的发展历程,同时展示地质工作者良好的艺术素养与浪漫的工作情怀。

    1 初创(1935年前): 手绘制图彰显个人艺术修养---

    1903年,周树人(鲁迅)在其所著的《中国地质略论》中说道:“觇国非难。入其境,搜其市,无一副自制之精密地质图(并地文土性等图)非文明国”。1906年,顾琅、周树人合编完成《中国矿产全图》,我国才有了第一张矿产图。1910年《地学杂志》创刊号发表了邝荣光编制的1:250万《直隶地质图》,这是中国人自己编制的首张地质图。1911年《地学杂志》又发表了邝荣光编制的《真隶矿产图》。这3张地质、矿产图的编制和出版,标志着中国区域地质、矿产综合研究和地质测图及地质制图工作的开端。

     

    ▲直隶地质图(邝荣光)

    在我国地质事业开展的早期阶段,地质先辈们编制了多幅具有重要意义的代表性地质图,为日后中国地质制图打下了第一步基础。

    1914年,丁文江等赴滇、黔、川等省调查,沿途测制了多幅路线地质图、剖面图、以及广西、山东等地的矿区地质图,开创了中国野外实测地质图(填图)的先河。

    1919年,叶良辅等绘制的《北京西山地质图》,是中国人自己测制的第一幅1:10万地质图件;翁文灏完成的《中国地质约测图》,是中国学者自己编制的第一张全国地质图。在上世纪20年代,还相继编辑出版了3幅1:100万地质图。

    这一阶段的地质图件,几乎均为手绘,线条相对简单,以单色图件居多,多色图件绘制上色以水彩颜料为主,使用的纸张也较为粗糙。尽管当时地质制图没有绘制标准,比例尺多以文字描述为主,但手绘地质图件更多地体现了地质前辈们的个人艺术修养。

    ▲梁津绘制的《回头山地质及矿床图之二》,细节刻画到位,线条流畅,特别是大片的留白和起伏的山峦,使得画面主题突出,平实的画面充满了节奏的张力,与其说是一幅地质剖面图,不如说是一幅千里江山景。

    2 探索(1936 年至1954年): 向“规范化”迈出第一步---

    1936年黄汲清发表的《中国地质图着色及符号问题》、南延宗的《地质图上火成岩花纹用法之商榷》及1937年王炳章发表的《地质图符号着色及花纹商榷》,使中国地质编图、制图、野外测图向“统一化”和“规范化”迈出第一步。

    ▲熊永先、罗正远编制的《四川南部古兰珙县间地质图》,是一幅多色区域地质图,依据不同颜色与花纹区分地层与岩石,色彩以黄绿色调为主。图中非常细致地标注了地名,并对一些主要地名进行了中英双语标注。图例划分更为细致,有图框与经纬线,标注了经纬度,总体已非常符合标准地质图的要求。

    除了逐渐趋于标准的地质图外,还有许多生动有趣、绘制精美的手绘素描图,以地质人的视角展现了自然之美。

    ▲我国第一套河流地貌图集《嘉陵江流域地理考察报告上卷•地形图集》中的第24号图,是由我国著名的地质学家、地理学家和地质教育家李承三于1940年底在剑门关邓家坡处手绘,形象地描绘了剑门关地形之险要。

    值得一提的是,在这一时期,黄汲清、曾鼎乾、陈梦熊完成了我国首张1:300万全国地质挂图。1945~1948 年,中央地质调查所区域地质研究室在室主任黄汲清的组织带领下,编制了14幅1:100万国际分幅地质图,通过编制这些图件,系统总结和展现了1948年前全国地质调查研究成果,实现了全国地质图零的突破。这些图件适应了新中国第一个五年计划的需要,为“一五”计划中的地质工作规划和部署提供了重要的基础地质资料,并为以后的综合地质编图进一步奠定了坚实的基础。

    3 成长(1955年至1994年): 图面信息更丰富且印制更规范---

    随着国家建设和地质工作的迅速发展,1953年~1956年,国家相继成立了四个中苏合作的区域地质测量大队。通过中苏合作和我国地质前辈们的不懈努力,中国地质填图和地质制图发展到比较系统和完善的阶段,图面信息更加丰富多样,印制更加规范标准。这一时期,中国的地质制图有了飞速的发展。

    1954年出版的由黄汲清、谢家荣编著的《普查须知》,对野外测图中所需要的地层划分、地质代号使用、各种花纹符号和色标等提出了统一要求,从而为全国大比例尺地质图统一的表示方法提出了科学依据。

    黄汲清编辑指导的《中华人民共和国大地构造图》,是我国首份1:300万构造图。该图件被地学界公认为对亚洲地质构造研究作出了重要贡献,是亚洲构造研究史上具有划时代意义的经典著作。由李廷栋、李春昱和王鸿祯主编的1:500万《亚洲地质图》,以及由耿树方负责主编的1:400万《中华人民共和国地质图》,在参加第25届国际地质大会展览会时引起巨大轰动,外媒给予了高度赞扬。

    ▲亚洲地质图(李廷栋、李春昱、王鸿祯、范本贤等)

    此外,这一时期还完成了我国第一幅1:300万的中国水文地质图,对我国水文地质科学的发展起到了重要的推动作用;我国正式出版的第一幅全国性工程地质图,全面总结和概括了中国区域工程地质条件的基本特征;我国第一幅第四纪地质大型挂图和海底第四纪地质图,对国内第四纪地质进行了全面总结, 并将我国海洋方面有关资料首次在小比例尺挂图上展示,使人们对我国海陆第四纪地质有了一个较为完整的认识。

    在开展区调填图工作的同时,相关的专题研究同步进行,例如农业生态地质研究、环境地质研究、旅游地学研究等均开展专题填图工作。而在地质图件的表示方法、符号的形状、大小、颜色和结构,以及图式、图例等方面的统一具体要求,为地质信息的迅速传输和自动化编图创造了条件。同时,构图色彩的运用也更为大胆,描绘手法更为多样。

    ▲中央有色金属管理局中南分局地质勘探公司完成的《广东始兴石人嶂钨矿地貌素描图二》,尽管是单色绘图,但对树林间隐约显现的房屋都进行了精确描绘,对石人嶂的处理,运用了国画山水技法——皴法,使得画面真实且具有美感。

    ▲梁中将完成的《茂名油页岩田附近地形透视图》,绘图精美,前水后山,由动而静,宛若一幅大气磅礴远景油画,呈现了地学与美学的完美结合。

    4 飞跃(1995年至今): 进入数字填图和数字制图时代---

    “九五”期间,原地矿部部署了1:20万空间数据库建设试点项目。从2000年开始,中国地质调查局结合区域地质调查工作,开展了计算机辅助填图系统研制。

    1999年~2006年间,中国地质调查局在青藏高原及其邻区152万平方公里的区域内采用3S技术、按照统一的填图工作技术标准完成了多幅1:25万区域调查地质图件。这是一项具有划时代意义的重大工程,标志着我国可测陆地面积的中比例尺区域地质调查工作全面完成。

    从上世纪末本世纪初开始,中国地质调查局开展了1:25万、1:100万海洋区域地质调查工作,并制作了1:25万、1:100万标准分幅的区域海域地质图。

    ▲《中华人民共和国地质图(J48C004001 民和回族土族自治县幅)》,为2001年10月由中国地质调查局选择的作为西部地区数字地质填图的试点性图幅。通过1:25万民和县幅试点,建立和完善了1:25万整幅数字填图的“实战”技术要求,并为今后的数字地质填图技术培训、计算机野外辅助填图系统软硬件进一步开发与升级、国际交流提供了资料和依据。

    计算机辅助制图不仅改变了传统的地质编图方法,加快成图速度,减轻劳动强度,提高地质制图信息传输功能和载负功能的质量,而且使地质人员有充分的时间进行综合分析与思维,提高对区域地质发展和构造演化的认识。尽管如此,中国地质调查局仍希望广大野外一线地质工作人员在掌握现代编图方法的同时,不丢弃基本的地质图素描技能,于今年6月组织了“开启地调工作新百年,重拾地质工作基本功”的地质图素描技能展示活动,其中部分优秀作品也在这次展览中进行了集中展示。

    ▲优秀作品展示

    随着计算机制图和3S技术等的不断成熟、发展与完善,我国已拥有海量不同比例尺的、全国性和区域性的地质、矿产、水文、环境、物探、化探等精密地质图件与数据库,中国地质制图已经进入向信息化、电子化、网络化、大数据飞跃的新时代。

    这次展览将在线上线下同步进行,只要点击进入国家地质资料数据中心的网站(网址:http://www.ngac.org.cn/),即可欣赏近千件地质图件,尽享地质与艺术的“跨界之美”。

     
    走进百年地质图艺展,领略地质与艺术“跨界之美”
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