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    近期,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心(以下简称“水环中心”)地质灾害监测预警技术与装备研发团队在地质灾害监测预警与应急处置领域获得5项国家发明专利授权。这些专利从监测预警、数据处理到应急保障,多维度构建起地质灾害防控技术体系,为保障人民生命财产安全发挥重要作用。

    一是“一种泥石流监测预警方法及装置”,凭借“立体监测网络 + 多维度参数判定”的创新设计,有效提升了泥石流感知、监测、预警的准确性、稳定性与精度,能够排除暴雨、大风等环境因素的干扰,大幅降低误报、漏报率,为山区泥石流防治筑牢“精准导航”防线。

    二是“一种低功耗地质灾害预警救灾方法、系统及装置”, 以“图论选路 + 电量感知”为技术核心,通过多维度评估筛选出 “最优待选节点”,显著降低预警系统整体功耗,提高单个预警单元 “存活率”,确保极端环境下信息传输的连续性和稳定性,让预警信号在“关键时刻不缺席”,为避险争取宝贵时间。

    三是“一种滑坡裂缝位移自适应监测系统及方法”,将自适应监测方法融入滑坡裂缝监测,借助无线监测网络实现多监测点远程监控,达成裂缝位移监测的高精度、多频次、自适应数据采样,既增强了裂缝位移监测的灵活性,又提升了滑坡数据采集的可靠性与精确性。

    四是“一种数据处理方法、装置、电子设备及存储介质”,聚焦滑坡监测数据中缺失数据的处理难题,在无需完整原始数据的情况下,可实现对滑坡监测数据时间序列矩阵中缺失数据的有效补全与位移趋势预测,进一步优化滑坡监测数据的处理效率与预测准确度。

    五是“用于投放或回收地质灾害应急监测设备的机械绳”, 依靠独特结构设计,使绳索具备“姿态可调、刚度可控”的能力,即便在强风、暴雨等极端天气下也能保持稳定,有效提升突发地质灾害应急监测设备投放的稳定性和可靠性,为应急设备精准投放与回收提供关键支撑工具。

    上述5项国家发明专利已在重庆、西藏、云南等地质灾害高易发区实现成功应用。下一步,水环中心研发团队将持续深化地质灾害关键技术研发,有力提升地质灾害监测预警科技水平。

     

     

     

     

    水环中心在地质灾害监测预警领域获得五项国家发明专...

    2021年新春伊始,中国地质调查局武汉地质调查中心在国际地质科学联合会(IUGS)的机关刊物《Episodes》上发表《中国北方大阳岔小阳桥剖面:新的全球奥陶系底界辅助层型》(英文)。该研究成果由武汉地调中心汪啸风研究员牵头,联合丹麦、德国、意大利和俄罗斯等国地层古生物专家组成的中欧合作团队,在过去30多年研究积累和近5年对我国北方小阳桥剖面高精度岩石、生物、层序、事件和化学地层研究及其与加拿大绿岬金钉子剖面、美国劳森湾辅助层型剖面等综合对比基础上形成。2019年10月,国际奥陶系分会曾表决通过了该研究团队的建议,确认中国北方小阳桥剖面为新的全球奥陶系底界辅助层型剖面和点(ASSP),从而解决了长期存在的全球寒武-奥陶系界线划分与对比问题,为准确定义和划分对比全球寒武系-奥陶系界线提供了可靠、且易于识别的标志。

    受全球疫情影响,原定于2020年8月在吉林长春召开、国际地科联秘书长、国际地层委和国际奥陶系分会主席均参加的“全国地层会议暨小阳桥剖面揭牌仪式”被迫搁浅,然而该研究团队的研究工作从未停止。新发表的成果通过全球相关剖面高精度的综合对比,进一步说明中国小阳桥寒武系-奥陶系界线层中保存和记录了当前世界上已知最为完整的牙形石、笔石、疑源类和三叶虫序列以及在碳同位素、层序、海平面升降事件和磁性地层等方面相关数据和重要的事件标志,从而弥补了20 多年前所定义的绿岬金钉子及劳森湾辅助层型剖面所定义的全球寒武系-奥陶系界线的缺陷和问题,成为新的全球寒武-奥陶系界线划分的纽带和对比标志。

    这是武汉地调中心继宜昌黄花场中奥陶统暨大坪阶底界金钉子剖面之后,所取得的又一重要科研成果。该成果的发表进一步说明,科学无止境,“金钉子”作为全球地质年代划分的基础和标志,它的竖立并不意味该类项研究的终结,而应该是“后金钉子”时代攀登和创新的开始。该成果的在2021年地科联机关刊物上发表,表明该期刊对此项研究成果的高度肯定和重视,也意味着中国地质调查局在全球寒武系-奥陶系界线研究领域的国际领先地位。

    论文相关信息:Wang Xiaofeng, Stouge Svend, Maletz Jörg, Bagnoli Gabriella et al., 2021. The Xiaoyangqiao section, Dayangcha, North China: the new global Auxiliary Boundary Stratotype Section and Point (ASSP) for the base of the Ordovician System. Episodes. https://doi.org/10.18814/epiiugs/2020/020091

    华北大阳岔小阳桥剖面:奥陶系底界新的全球辅助界线层型剖面和点位”研究成果文章首页

    武汉地调中心在IUGS机关期刊发表最新全球寒武-奥陶系...

    近日,由自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头承担的“富钴结壳合同区资源勘探与评价”项目,在中国大洋事务管理局与中国大洋协会的指导下,顺利完成富钴结壳勘探合同第一个五年阶段成果报告编制,已提交国际海底管理局(ISA)。这标志着我国已圆满完成国际海底富钴结壳勘探合同第一个五年活动方案阶段性目标任务。

    自1997年起,我国对太平洋5个海山区的28座海山开展了富钴结壳资源调查,在此基础上,2014年,中国大洋协会与国际海底管理局签订了为期15年的国际海底富钴结壳勘探合同,矿区位于西北太平洋麦哲伦海山区,面积为3000平方千米,我国对这一矿区拥有专属勘探权和优先开采权。

    作为我国富钴结壳资源调查的主要力量,广州海洋局牵头富钴结壳勘探矿区申请方案编制及后续勘探工作。自2014年以来,广州海洋局联合自然资源部第二海洋研究所、长沙矿山研究院有限责任公司、北京矿冶科技集团有限公司等机构,先后在合同区开展了资源勘查与评价、环境调查与评价、采矿技术开发与试验、选冶技术开发与评价、资源开发利用综合评价等工作,圆满完成了第一个五年阶段目标任务,取得了多方面成果:

    一是圈定矿化区15个,获得了不同类型的资源量,为下一步区域放弃奠定了基础。实施中国大洋32、36、41、41B和51等5个调查航次,在采薇海山群和嘉偕平顶山群圈定矿化区15个,获得合同区推断的资源量和标示的资源量。

    二是形成一套适用于不同勘探阶段的技术方法体系,勘探技术方法手段显著提升,高精尖装备得到常态化应用。根据勘探实践,编制了大洋富钴结壳资源勘查规范和规程(国标),成功拓展了多波束回波勘探技术在富钴结壳资源勘查与评价中的应用,开发了1.5米钻机、6米钻机等新型勘查装备和富钴结壳原位高频声学厚度探测系统,无人遥控潜水器(ROV)和载人潜水器(HOV)在富钴结壳勘探中得到常态化的应用,近海底观测装置得到长足的发展,勘探效率和勘探精度显著提高。

    三是完成了部分区域的大比例尺地质图件编制,提出了三阶段富钴结壳成矿模型。完成合同区海山群部分区域大比例尺地质编图工作,阐明富钴结壳分布与水深、地形之间的关系,初步揭示了富钴结壳分布特征,进一步摸清富钴结壳分布规律和控矿因素,提出了富钴结壳铁锰矿物相形成、微量元素的富集和后期改造的三阶段成矿模型,有力的指导了富钴结壳勘探实践。

    四是初步揭示了合同区及其邻域的生物多样性以及种类分布特征、海山流场结构特征,并积累了大量环境基线数据。利用锚系、CTD采水、浮游生物分层拖网和浮游生物垂直拖网、箱式取样器、多管取样器、大型生物诱捕系统、底栖生物撬网、ROV和HOV等手段,采集获取大量海水、浮游生物、底栖生物、沉积物、沉降颗粒物等样品,通过观测及样品分析获取各类地质基线和环境基线数据。通过对海底视频资料和样品的研究,初步分析了合同区底栖生物群落的构成、生物多样性和成带分布特征。利用获取的流场数据,初步分析了合同区海山近底层流速变化规律。

    五是完成富钴结壳开采系统方案设计和海上采掘功能试验以及富钴结壳可选冶性评价工作。根据富钴结壳矿床、矿体特征和地质、地形特性,完成了年开采量100万吨系统方案设计,研制了富钴结壳规模取样装置,并完成了海上采掘功能性试验。采用选冶联合工艺对富钴结壳矿进行加工,开展了富钴结壳工艺矿物学、可选冶性评价、多种选矿方案对比等研究,形成可选冶性评价报告。

    六是初步开展了富钴结壳资源开发和综合利用评价工作。通过对富钴结壳有关金属市场进行持续跟踪,建立了富钴结壳开发利用的技术和经济评价模型。开展了初步概略评价和前景预测研究。

    此外,5年来为来自发展中国家的10名国际学员提供了系统培训工作,为构建人类命运共同体做出了贡献。

    后续,广州海洋局将继续在中国大洋协会的组织下,在合同区开展一般勘探和详细勘探工作,开展第二个五年勘探工作,以支撑富钴结壳勘探合同的履行。

     
     
    我国国际海底富钴结壳勘探合同首个五年任务完成

    当地时间9月18日,正在西太平洋工作区进行调查的“海洋六号”科考船传来好消息,我国自主研制的“海马”号4500米级深海遥控潜水器(ROV)在西北太平洋维嘉平顶山进行了第三次下潜作业,“海马”号上搭载的ROV结壳钻机、“强力爪”和结壳厚度声探仪等新近研制的设备各显神通,钻取了富钴结壳岩芯样品,抓到了重达60多公斤的“钴元宝”,采集了结壳厚度在线实测记录。同时,使用生物诱捕器和机械手,获取了丰富的深海生物样品。

    据悉,本次作业是“海马”号第二次投入大洋应用。2015年7月,“海马”号曾在采薇平顶海山结壳资源合同区首次应用成功,获取了丰富实测资料和实物样品,填补了我国在海山区复杂地形中应用空白。在连续3天的作业中,“海马”号在1600~1800米深的复杂海底环境下,首次利用自主研制的ROV钻机在维嘉平顶山钻进80多厘米,成功揭示了“海底黑金”富钴结壳的实际厚度。“强力爪”是为抓取巨大块状样品研制的专用工具,这次抓取到的超大富钴结壳样品形似“元宝”,长68厘米、宽32厘米、高33厘米,重达62公斤,是“海马”号迄今为止抓取的最大的块状样品。

    据本航段首席科学家助理,来自国家海洋局第二海洋研究所的张东声介绍,本航段“海洋六号”科考船还承担着合同区生态环境调查的任务。在本次作业中,“海马”号利用自主研制的取样工具,在海底成功获取海绵、海蛇尾、海百合、钩虾、合鳃鳗等生物样品,尤其是采集到游泳能力非常强的合鳃鳗弥足珍贵,为进一步研究海山生物多样性提供了宝贵的生物标本。

    据广州海洋地质调查局高工、ROV专业负责人陈宗恒介绍,“海马”号是我国第一台自主研发并投入大洋应用的系统规模最大、国产化率最高的深海遥控有缆潜水器,其优势在于可以根据调查任务的需要,灵活配置搭载设备,从而打破了以往进口ROV设备在使用中受制于人的不利局面。“海马”号拥有多视角的高清观察系统、多种类型的取样工具、高精度的声学探测设备和多参数环境调查设备,实现了精确、精准、精细海底探查,显著提升了我国的深海作业能力。三年来,“海马”号在南海“可燃冰”探查取得了发现“海马冷泉”等突破性贡献,在太平洋富钴结壳资源勘探、技术方法验证、新装备试验、游泳生物取样等方面发挥重要作用。本航段“海洋六号”将继续使用“海马”号进行相关作业。

    “海马”号西太平洋采样取得重大收获

    乌拉山南麓,钻机的轰鸣声唤醒沉睡的山谷。3年来,在海拔1700米的内蒙古自治区包头市哈达门沟矿区,中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心金矿调查评价项目负责人杨彪,带着一支由技术骨干和地质实习生组成的队伍,一直在奋战。

    哈达门沟金矿是乌拉山—大青山成矿带上重要的超大型金矿床,杨彪和他的前辈们已先后在该地区勘查各类矿床和矿点300余处,发现矿脉群8个、金矿脉70余条,累计为国家探明黄金资源储量百余吨。

    1980年,地质队员王守礼在溪流中发现含金石英脉,揭开了这个超大型金矿的面纱。40多年后,他的学生杨彪正站在老师当年标注的“100号脉”坐标点,指挥钻机向地下1000米挺进。

    钻探平台上,20米高的井塔轰鸣着,声音震得人耳膜发颤。杨彪贴着钻探机长王江陵的耳朵吼:“坐标必须精确到厘米级!”哈达门沟矿区,矿脉如游龙般隐入地下千米,如何精准捕捉“黄金脉络”?

    “差之毫厘就可能与矿脉擦肩。”杨彪近乎偏执的严谨,让布设在哈达门沟金矿100号脉地区的106个钻孔,有86个见矿,见矿率远超行业平均水平。

    “十四五”规划纲要提出,加强战略性矿产资源规划管控,提升储备安全保障能力,实施新一轮找矿突破战略行动。“‘十四五’时期,中心在哈达门沟矿区共实施钻探施工1.4万余米,累计探获金资源量10余吨。”呼和浩特自然资源综合调查中心党委书记杨志刚介绍。

    杨彪抚摸着岩心箱里闪着金属光泽的标本告诉记者,单孔成本动辄百万元,必须做到“针尖对靶心”。为了提高钻孔的见矿率,每一个山头都要来回爬上几遍,反复核对图纸和测量仪器。“找到金矿的背后,都是上百次踏勘、上千组数据分析。”杨彪说。

    在破碎地层中追寻黄金脉络,并不容易。“就像用吸管在豆腐里取芝麻,稍有偏差成本就要增加10多万元。”王江陵指着布满划痕的钻杆说。面对岩心采取率不足60%的困境,团队探索“双管定向钻进+泡沫护壁”工艺,将取芯率提升至92%。这项写入《深部岩金勘查技术规范》的创新,已在25个重点矿区推广。

    在成矿带展布研究室,三维地质模型正实时更新勘探数据。“这是找矿人的‘数字罗盘’。”来自中国地质大学的实习生张晓展示着物探反演系统。通过融合重力、磁法、电法等多元勘探技术,团队成功突破复杂破碎地层钻探瓶颈,将勘探深度延伸至地下1500米。墙上悬挂的全国金矿分布图显示,哈达门沟所在的乌拉山—大青山成矿带,已成为我国黄金战略储备的重要支点。

    夜幕降临,营地亮起星星点点的灯火。90后技术员李媛正用光谱仪做最后检测,“黄金储备关乎国家金融安全,我们多找一克,底气就厚一分。”数据显示,我国近年深部找矿成果丰硕,在新一轮找矿突破战略行动中,仅甘肃安坝里北、内蒙古哈达门沟和黑龙江塔河宝兴沟3个矿区就新增金资源量168吨。

    当最后一班钻工完成交接,杨彪习惯性摸出助听器——这是长期暴露在110分贝噪声环境留下的“勋章”。从参与“攻深找盲”科技攻关,到如今带领团队实现深部找矿突破,这位80后工程师的听力阈值已下降40分贝。“地质人的耳朵听不清悄悄话,但听得懂大地的语言。”他笑着对实习生说。

    数据记录着这群地质人用脚步丈量出的奇迹:累计施工5.8万米岩心钻探,在700米以深地层锁定22个见矿钻孔;建立的“空—地—井”三维勘探体系,将找矿深度从300米推进至1500米。

    链接

    新一轮找矿突破战略行动扎实推进

    矿业是经济社会发展的重要基础产业,矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全。“十四五”时期,国家实施了新一轮找矿突破战略行动,累计投入资金近4500亿元,取得一批重大成果。全面摸清有查明资源储量的163种矿产的数量、分布和开发利用状况,油气、铜、锂等战略性矿产资源勘查开发取得重大突破。

    我国金矿资源丰富,主要分布在内蒙古、山东、河南、云南、陕西、甘肃等地。其中,山东的胶东半岛、河南的小秦岭、陕西的秦岭地区以及云南的哀牢山地区是重要产区。20世纪50年代至70年代,勘查主要依赖地质填图和地表采样,发现了多个大型金矿。80年代至90年代,随着技术进步,勘查深度和精度提升,发现了更多隐伏矿床。进入21世纪,勘查技术进一步革新,一些现代技术相继应用,深部找矿和复杂地质条件下的勘查取得显著成果。

    老资源基地焕发生机,山东胶东金矿等新增储量可观;新资源基地相继崛起,辽宁大东沟金矿有望成为又一个世界级金矿。我国金矿勘查经历了从传统方法到现代技术的转变,未来将继续向深部找矿、绿色勘查和智能化勘查方向发展。

    编辑手记

    向技术要矿产资源

    一部找矿史,是矿产资源勘查技术的创新史,也是向技术要资源的生动写照。

    浅层矿藏越来越少、向绿的需求越来越高、全球矿产供应链震荡,新技术愈发成为找矿突破的关键。

    向深地发展。山东省地矿局第六地质大队利用三维可视化技术构建多尺度模型,深入“洞察”地下3000米的地质结构,精准揭示深部地质结构和矿体的形态。

    向深海突破。“开拓二号”海试水深突破4000米,取得大量深海多金属结壳与结核样品,为未来深海矿产资源的开发奠定基础。

    向深空探寻。我国首台太空采矿机器人在模拟月壤的环境下实现了行走、锚固,甚至采样,打开了开采近地星体矿产资源的想象空间。

    这些找矿新技术新装备提高了找矿的效率和准确性,进一步推动了矿产资源的开发利用。向技术要资源,我国地质工作者勇于担当,新一轮找矿突破战略行动定能有更大收获。

    人民日报:用厘米级精度捕捉“黄金脉络”(身边的经济故...

    近日,中国地质调查局北京探矿工程研究所研发的“一种钻探取样器内岩心温压实时采集装置”获国家实用新型专利授权(专利号ZL202121966882.9)。

    该装置内置于天然气水合物保温保压取样器具中,可全过程测量、记录水合物保温保压钻探中样品的温度与压力数据,具有测量精度高、整体功耗低、高度集成化等特点,可精确获取水合物样品原状温压特征参数,能够为取样工艺改进及岩心测试分析提供参考,也有助于提高水合物资源评价和成藏机理分析的精确性。

    该装置于2021年6月在南海进行了海试应用,对钻探取样过程中的温度、压力数据进行了实时记录,形成了温度压力变化曲线,验证了技术性能。

     
    探矿工程所“一种钻探取样器内岩心温压实时采集装置...
      2015年2月5-6日,物化探所廊坊开元高技术开发公司举办原子荧光光谱仪用户研讨会,共有来自环境监测、质检、疾控、自来水、水文、地质、冶金等不同领域的26家单位实验室的70余人参加会议。

      会上,物化探所中心实验室主任、开元高技术开发公司总经理张勤研究员为到会的分析工作者讲解了气体发生-原子荧光光谱法(仪)的原理及应用;公司销售与技术服务人员就原子荧光仪器的日常维护及常见故障处理做了详细讲解。与会人员就XGY-1011A型原子荧光光谱仪的使用、操作技术进行了交流座谈,参观了公司仪器生产线。

      在研讨会上,张勤研究员着重介绍了最新研发的“全自动间歇式气体发生——氢火焰双通道无色散原子荧光光谱仪”。该新型仪器特点是气体发生采用间歇式的反应模式,外供氢气新技术,系统实现双通道无色散全自动化;创新采用“间歇式反应气体液体自动加入控制系统”、“一种无排放大体积自动快速气体发生装置”、“一种用氢火焰原子荧光光谱仪的外供氢气控制与技术”等自主研发的十八项专利技术,大大提高了仪器的稳定性和测量精度,降低了测定过程中酸的用量和还原剂用量,并实现了砷、锑等元素价态的直接分析。同时,通过过去两年的努力,公司可望在2015年实现对XGY系列原子荧光光谱仪的升级换代,推出拥有完全独立知识产权的,以新专利新技术为核心的“单通道半自动”、“单通道全自动”、“双通道半自动”、“双通道全自动”共四种型号的新产品,以满足不同领域不同类型的需求,为用户提供更大的选择空间。

      与会代表表示,此次研讨学习收获很大,对原子荧光光谱仪的新技术应用与发展前景有了更真切的了解;有的代表表示,廊坊开元高技术开发公司新仪器的研发和生产对原子荧光光谱仪的发展与应用将会开启一个新的局面。




    物化探所廊坊开元高技术开发公司举行原子荧光光谱仪...

    近年来,科技创新已经成为推动区域经济转型升级的核心支撑要素。“十二五”期间,国土资源部把强化科技创新平台建设摆在实施创新驱动发展战略、建设创新型国土资源的突出位置,围绕节约集约利用资源和找矿突破战略行动需求,在矿产资源综合利用先进适用技术和数字地质调查理论技术方法研究与推广平台建设上,取得了较大的进展。

     

    技术推广平台让资源利用效率更高

     

    低品位、共伴生、难利用矿多是我国矿产资源的基本特点。新中国成立以来,我国在石油、天然气、煤炭、金属、化工等重要矿产采、选和综合利用方面,取得了一系列先进适用技术,但技术的转化率和普及率低。如何提高矿产资源的利用效率,增强保障能力,是近年来矿产资源管理的重大问题之一。

    因此,建立健全先进适用技术推广发布制度,分批发布矿产资源节约与综合利用先进适用技术,发挥其导向和示范作用尤为重要。据中国国土资源经济研究院相关人士介绍,先进适用技术不仅包含矿山开发利用的采、选、废弃物处置全流程的技术和装备,而且还涵盖矿山信息化建设等领域,汇集了当前适合我国矿产资源开发利用的先进技术。专家表示,先进适用技术推广平台建设,以企业和科研院所为基础,以提高矿产资源利用“三率”为核心,以网络为媒介,打通了矿山企业对先进适用技术信息获取的渠道,实现了“两个找到”,即让有需求的矿山找到先进技术,让先进技术找到适用矿山。

    ——建立先进适用技术推广发布制度。推广先进适用技术是提高矿产资源开采回采率、选矿回收率和综合利用率的关键环节。2012年,国土资源部印发了《关于推广先进适用技术提高矿产资源节约与综合利用水平的通知》(国土资发〔2012〕154号),明确了重点领域先进适用技术的推广工作,建立了先进适用技术推广发布制度,搭建宣传、交流和推广平台,并强化了推广先进技术的监督管理。

    ——建立科学规范的遴选机制。为确保能够评选出具有时代特色、符合形势需求,真正代表行业先进水平、具有影响力的先进技术,首先明确重点推荐范围,科学设定推荐条件,规范推荐评选程序,然后在各省(自治区、直辖市)国土资源主管部门和有关中央企业组织推荐基础上,组织国内各行业资深专家从创新性、先进性、适用性、成效显著性和推广可行性五方面进行评选。最后,对专家优选出的先进技术,在国土资源部门户网站公示,公开征求各省级国土资源主管部门和社会的意见,经部领导审定后公告发布。

    ——构建了分领域和环节的先进适用技术体系。2012~2015年,共发布四批210项矿产资源节约与综合利用先进适用技术,涵盖了能源、金属和非金属等各个领域的采矿、选矿及综合利用等开发利用环节。其中,油气类30项,包括特超稠油藏、致密砂岩气、低渗透油藏等高效开发技术;煤炭类45项,包含以矸换煤充填开采、煤层气抽采利用、保水开采、干法选煤等煤炭资源高效开采和清洁利用技术;金属类94项,包含低品位资源利用、尾砂充填、共伴生资源高效复选、高压辊磨机超细碎、尾液处理等技术;非金属矿产41项,包含低品位磷矿、固体钾盐、含铀硼铁矿等高效利用技术等。

    ——搭建先进适用技术推广信息共享平台。先进技术发布后,搭建推广信息平台,采取多种形式的宣传,力求推广效能达到最大。一是举办多场现场推广会或经验交流会,并利用国际矿业大会的平台,加强管理部门、科研院所、行业组织、矿山企业之间的交流,促进产、学、研平台建设。二是在媒体开设先进技术推广专栏,对先进技术进行全面介绍,扩大宣传面。三是在国土资源部门户网站开设先进技术信息共享平台,设立综合利用最新动态、通知公告、综合利用知识普及、政策法规、标准规范和先进技术介绍6个专栏,将先进技术信息及综合利用最新进展及时向社会发布。集中展现先进适用技术的推广政策、工作进展和先进典型,完整介绍推广技术的适用范围、技术参数和典型案例,实现矿山企业快速查询。

    ——建立先进适用技术激励约束机制。进一步明确政策支持措施,将先进技术作为先进技术推广应用示范矿山和国土资源节约集约模范县(市)创建的考核内容,并通过经济手段支持先进适用技术的应用。同时,强化监督管理,将先进适用技术推广工作与矿产资源开发利用监管、“三率”考核、矿山地质环境保护等工作紧密结合,鼓励和引导先进适用技术的应用,逐步淘汰落后技术和产能。

    专家表示,先进适用技术推广普及后,将极大提升我国资源利用效率和保障能力。国土资源部提供的资料显示,油气资源推广应用特超稠油藏、高含水油藏及低渗透油藏高效开采技术,预计可新增可采储量近27亿吨;煤炭资源推广应用充填开采、薄煤层机械化开采等技术后,预计可盘活我国煤炭资源140亿吨;金属矿产推广应用充填开采、矿石超细碎、低品位资源高效选矿及废弃物综合利用等技术,预计60亿吨难利用铁矿资源将得到有效利用;化工矿产推广应用低品位磷矿浮选和固体钾矿高效利用技术,预计将盘活我国低品位胶磷矿近17亿吨,盘活固体钾盐1.7亿吨。

     

    数字平台让地质调查工作更加便捷

     

    数字地质调查理论技术方法研究与推广应用是《中国地质调查局中长期发展规划纲要(2011~2015年)》和国土资源部《国土资源信息化“十二五” 规划》的重要内容之一。地质调查主流程信息化团队经过近8年的持续集成研发和推广应用,逐步形成了比较完整的地质矿产调查全流程数字化理论、技术方法和自主软件平台。

    据了解,自2008年开始,数字填图系统全面升级与扩展到数字地质调查系统,使数字地质调查系统贯穿整个地质矿产资源调查全过程,涵盖地质调查、地质填图与三维建模、矿产资源勘查、矿体模拟、品位估计、资源量估算、矿体三维建模、矿山开采系统优化等内容,并出版了《数字地质调查技术理论研究与应用实践》等5本专著。中国地质调查局发展研究中心提供的资料显示,2010年,我国数字地质调查系统开始进入新的发展阶段,形成了具有自主知识产权的数字地质调查GIS基础平台和智能数字地质调查系统,逐步实现了从数字化转向智能化、从2D走向3D的地质调查。初步形成了天地一体的野外地质调查工作、管理、安全保障和泛在服务模式。主要取得了以下九大突破性成果:

    ——创建了中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程无缝数字过程及理论方法。基于“3S”技术,创建了PRB粒度理论与技术方法、地质路线(PRB)双重三维建模技术、第三代地质图数据模型技术、不同阶段数据继承与数据流池技术、三级野外与室内数据综合一致性约束技术、不同阶段数据业务流程耦合三维模型技术、野外地质编录图件同步增量覆盖技术、地质调查DGSGIS中间件等综合技术方法和理论,开发了数字填图系统、探矿工程编录系统、数字地质调查综合平台、资源量估算与矿体三维建模系统。在中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程,实现了从野外数据采集到最终成果的数字化、信息化和部分智能化;并在保持全过程数据模型的一致性和继承性等体系方面,从体系架构上支持了地质矿产调查勘查全过程无缝数字过程,并在国内外同类软件系统保持领先水平。

    ——建立了覆盖基础地质调查和矿产调查过程的《固体矿产勘查数据库内容和结构》标准,把数据库建设流程与具体地质矿产勘查业务工作充分地融合在一起,形成新的工作模式。数据库基本内容涉及矿产地质填图、探矿工程、地球化学勘查、地球物理勘查、重砂测量、遥感地质调查、矿产检查、资源量估算、区域地质图与地质矿产图、成矿规律与矿产预测等综合研究等,涉及数据模型表格339个,约3499个数据项。首次对涉及的要素类、表、实体进行了统一表述,规范标准数据模型的统一描述,充分体现了数据库、数据字库、要素类、数据表的层次关系与结构。

    ——对PRB理论从二维向三维进行扩展和完善,创建了地质填图PRB双重三维构模技术,建立了浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术。通过对地质填图PRB核心技术从二维到三维的扩展研究,提出了地质填图PRB双重三维构模技术,实现了地质填图过程从二维到三维的提升。同时,通过地表地质调查数据,能够快速构建工作区初始三维地质模型,集成地表地质、地球物理、钻孔等数据,形成了“地质路线+ 轮廓线重构与变异函数+晶胞模型+块体模型”的浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术体系,并开发形成地质、地球物理、钻探多专业数据约束的三维地质建模工具。

    ——面向数字地质调查特点和需求,形成了智能化地质调查DGSGIS底层自主平台。针对数字地质调查应用的需求,强化地质调查业务流程数字无缝性,形成了桌面和移动的智能地质调查 DGSGIS平台。通过底层框架的独立性构建,使数字地质调查软件平台可以跨平台保持无缝连接。该软件平台开始对其他专业系统提供基础平台支撑,在地下水、地球物理、地球化学等领域以公益形式推广应用。

    ——建立了集成国内外主流资源储量估算方法与业务流程的地质矿产勘查从野外到矿产资源评价(靶区圈定)、资源储量估算及矿体三维建模一体化的软件体系。该成果创建了野外数据采集、成果综合、资源储量估算和矿体三维建模与表现的全过程信息化和数字流程,为资源量估算和矿体三维显示提供了有效工具和平台,与目前国内外市场同类软件相比,其最大的特点是计算机数字化流程与业务流程完全一致,从槽井坑钻野外数据采集到资源量计算和矿体三维显示无缝连接、零数据交换,使得在具体应用中,充分体现了提高效率和成果精度、节省大量人力和物力所带来的优势。

    ——建成了以北京、大区、省级三级体系组成的中国地质调查信息网格结点体系(分布全国 20个结点群),成为国内最大的行业网格之一。基于本体理论,按照资源聚合器标准规范,进行统一的数据描述与组织,提供统一的发现、集成整合与发布,数据量已达TB级。在整合公开地理信息资源基础上,通过地质调查信息空间和物理空间智能叠加,构建从地理空间向知识空间的地质调查智能空间平台,以多比例尺地质图数据、地质工作程度等200余种地质专题数据服务为中心,以“天地图”等地理信息为衬托,面向专业和非专业人士提供了主要由13个功能模块构成的 “5+1”服务模式工作流。通过各专业结点的特色服务,体现出具有高效性、及时性、易得性和多元化等时代特征的新一代地学信息服务模式。

    ——提出与发展了基于网格环境下海量数据空间分析与处理服务、多源空间数据集成应用、空间信息分布式协同计算等多项关键技术,为我国网格技术的应用实践提供了开创性示范实例。

    ——面向以大数据、云计算、智能感知服务、第四范式与泛在服务为特点的地质调查智能空间平台改造与升级。开展以智能感知、非结构化数据的挖掘和知识发现为核心的技术方法研究,初步构建地质调查智能空间平台原型系统,形成天地一体化地质调查、管理和智能服务体系雏形;以大数据技术为依托,初步形成智能地质调查非结构化数据发现与挖掘服务雏形,实现了地质大数据的一键式存储、组织、管理、快速检索与智能挖掘等。推进野外地质调查工作向智能流程的再造,为地质调查信息化流程提供后台支撑平台服务,创新地质调查方式和服务方式。

    ——与时俱进,把新一代信息技术融入数字地质调查体系,构建了智能地质调查体系,提供现代地质调查工作、管理与服务的新模式。基于大数据和云计算等新一代信息技术,把智能设备、北斗系统充分融入数字地质调查系统,集成开发了基于大数据技术和北斗卫星技术的应用数字地质调查系统,为构建“野外地质调查工作+管理+安全保障服务”的天地空一体化服务体系架构和模式奠定基础。

    ——创建了天地空野外地质调查工作现场管理调度、野外现场技术指导与专家会诊、艰苦地区安全保障服务一体化新模式,建立了多通信技术与网格技术的协同集成技术、适合“野外地质工作+管理+安全保障服务”的静动态北斗4级组网技术、野外地质调查安全保障主动服务技术。

    数字地质调查理论、技术方法与软件平台的应用为现代化野外地质工作各个环节提供了全方位技术支撑;创新了野外地质工作、管理和服务模式,推动了我国地质调查从数字化走向智能化和智慧化的快速发展,培养了一批跨学科的技术人才,取得了显著的社会效益。据了解,“数字地质调查系统”已在地质调查实际生产和许多矿业公司中全面应用。从2006年开始,成果已广泛应用于全国区域地质调查、矿产远景调查、矿产资源调查评价及危机矿山接替资源调查等专项及矿区勘探等领域。目前,成果推广应用单位超过1000家、人员超过15000人,涉及全国地质、冶金、有色、核工业、建材、化工、煤炭等行业部门、高校科研部门和国内大型矿业公司。创立的数字填图技术与方法已被多个大学列入本科生教学课程。

     

    数字地质调查理论技术方法与软件平台

    科技创新平台建设叫好又叫座

    编者按:党中央、国务院高度关注地质灾害防治工作。每到汛期,国务院领导同志都会专门为此作出重要批示,要求加强地质灾害巡查和预警预报,确保人民群众的生命财产安全。国土资源部党组每年汛期都会召开专题会研究地质灾害防治工作,并适时召开全国地质灾害防治电视电话会议,坚持“不死人、少伤人、少损失”的工作目标,倾尽全力做好地质灾害的预警和预测,大力推进现代科技在地质灾害防治工作中的应用,用科技助力基层地质灾害防治工作。今天本报推出陕西省商洛市镇安县地质灾害防治“五化模式”,以期让更多人受益。

    地质灾害一旦发生,对人民群众的伤害无法估计。

    2017年6月24日6时左右,四川茂县叠溪镇新磨村突发山体高位垮塌。造成46户农房上百人被掩埋。这是今年最惨重的一次灾害。

    根据国土资源部地质灾害应急指挥中心《全国地质灾害通报》数据,2016年全国共发生地质灾害9710起,共造成370人死亡、35人失踪、209人受伤,直接经济损失31.7亿元。众所周知,我国地质灾害隐患点数量多、分布广、危害大。中国地质环境监测院提供的数据显示,截至2016年底,全国共调查确认地质灾害隐患点28.3万处,威胁人员1782万,威胁财产4000多亿元。

    为进一步提高地质灾害防治科技水平和信息化水平,促进行政管理与技术支撑相融合,提升基层地质灾害防治能力,中国地质环境监测院在国土资源部和中国地质调查局的领导下,依托公益性地质灾害调查项目,与地方政府合作在陕西镇安示范建立了管理支撑层级化、数据采集智能化、监测手段多样化、预警预报及时化和信息服务一体化的地质灾害防治“五化模式”。

    记者从中国地质环境监测院了解到,陕西镇安“五化模式”取得了初步成效,得到地方政府的高度认可,在商洛市一区六县全面推广。国土资源部副部长凌月明在2017年全国汛期地质灾害防治工作视频会议上提出,将陕西省商洛市监测预警体系建设等典型做法作为年度推广重点。

    何谓地质灾害防治“五化模式”

    为解决地质灾害防治工作中存在的问题,提高地质灾害防治科技水平和信息化水平,支撑服务国土资源部地质灾害防治管理工作,2012年以来,中国地质环境监测院在陕西省、商洛市、镇安县各级政府和国土资源主管部门的大力支持下,开展了镇安县地质灾害防治体系建设与示范。通过示范研究,创建了地质灾害防治“五化模式”,为贯彻落实全国地质灾害防治“十三五”规划提供了有益探索。

    █ 管理支撑层级化——

    一是建立层级化的行政管理与技术支撑融合体系。以辖区为单元,以地质灾害群测群防县、镇(办)、村三级网络和监测点体系建设为抓手,夯实县、镇(办)、村三级行政管理部门职责,建立技术支撑单位、县级地质环境监测站和镇办国土资源所三级技术支撑体系,形成“三层管理、三级支撑”,促进行政管理与技术支撑相融合,充分发挥专业技术人员的支撑作用,推动地质灾害群测群防向群专结合转变。

    二是健全地质灾害防治工作制度。建立“党委领导、政府防治、部门协作、公众参与、上下联动”的共同责任机制,编制完善地质灾害身份证制度、增销号制度、部门防灾工作责任制度、带值班制度、灾险情速报制度、零报告制度和监测人员管理制度等,规范地质灾害群测群防运行与管理。

    █ 数据采集智能化——

    一是群测群防点监测数据采集智能化。基于智能手机,研发“地质灾害群测群防数据采集系统”,解决了群测群防定量监测数据、宏观观测现象、灾情险情信息快速规范化、智能化采集与适时上报,实现地质灾害预警信息接收和群测群防员GPS定位管理等功能。

    二是地质灾害野外排查数据采集智能化。基于平板电脑,研发“地质灾害野外调查数据采集系统”,采用移动3S技术和语音录入等技术,基于地质灾害野外调查“一张图”,实现野外工作导航定点、调查表填写、拍照记录、实体勾绘、平剖面图绘制、调查路线记录等功能,解决地质灾害排查和群测群防“一表两卡”等信息野外现场规范化、智能化采集与管理。

    三是地质灾害隐患点三维遥感数据采集智能化。基于微型无人机,研发单点多角度倾斜摄影飞行控制系统,快速获取群测群防点三维地形和高精度遥感影像,提高地质灾害隐患点边界范围、变形部位和受威胁对象的调查识别精度和效率,为创新编制清晰直观、通俗易懂的群测群防防灾避险图提供支撑。

    █ 监测手段多样化——

    一是建立手段多样化的群测群防监测技术方法体系。设计发明激光测距监测法,改进传统埋桩法和埋钉法,集成应用裂缝伸缩仪法、裂缝报警器法、上漆法和简易雨量法等方法,形成了一套包括7种手段在内的地质灾害群测群防监测技术方法体系,扩展了施测对象和监测范围,提高了监测精度,并且具有建设成本低和操作简便等特点。

    二是建实手段多样化、定量化的新型群测群防监测网络。综合利用7种监测手段,通过监测网点布设,建实地质灾害群测群防监测网络,实现对地质灾害隐患点前缘陡坎、后缘裂缝、坡体裂缝、房屋开裂和降雨量等定量化监测,跟踪掌握隐患点变形发展趋势。同时,结合区域自动化雨量监测和重要隐患点专业监测,进一步推进群专结合。

    █ 预警预报及时化——

    一是群测群防监测数据预警预报及时化。基于互联网,建立“地质灾害信息管理系统”,在接收到监测员手机上报监测数据后,自动分析相邻变化量、累计变化量和灾险情信息,触发相应预警等级时,第一时间自动向监测员和相关负责人发送预警信息;在接收到社会公众报送的灾情险情信息后,第一时间向上报人和相应片区负责任人发送预警信息。

    二是地质灾害气象预警及时化。通过国土资源与气象部门合作,实时共享自动化雨量站监测数据,分析预警等级,并根据站点辐射范围向区内群测群防监测员及相关负责任人定向发送预警信息。同时,结合气象部门提供的降雨预测信息,及时制作地质灾害气象预警产品,有针对性地发送预警信息,并通过电视或网络面向社会公众发布。

    █ 信息服务一体化——

    一是地质灾害防灾减灾工作全过程信息化、一体化。利用地质灾害数据采集系统、信息管理系统和地灾地图等软件,实现地质灾害防治数据采集、集成管理、挖掘分析和发布服务全流程信息化、一体化。

    二是地质灾害综合防治信息管理服务一体化。依托地质灾害信息管理系统,整合地质灾害调查评价、监测预警、综合治理、应急等综合防治信息,基于地质灾害防治“一张图”,实现数据互联互通、一体化管理,有效服务地质灾害防灾减灾工作。

    三是地质灾害防灾减灾信息发布服务一体化。基于互联网和地灾云平台,引入二维码技术,落实地质灾害身份证制度;结合微信二维码扫描、野外采集系统二维码扫描和地灾地图等,打造“掌上地灾服务中心”,实现防灾减灾信息发布服务一体化,助力地质灾害防治实现“全民参与、全民防灾”,切实提高基层防灾减灾意识和能力。

    四是“县-市-省-全国”四级地质灾害数据库动态更新一体化。完善建立地质灾害标准化数据库,利用地质灾害数据采集系统,自动更新县级地质灾害数据库;建立“县-市-省-全国”四级地质灾害数据库自动更新机制,试点实现了自下而上的数据库联动更新,为全国地质灾害动态数据库建设提供支撑。

    “五化模式”取得五大成效

    应该说,“五化模式”的诞生,是适时而为。

    近年来,经过各方的努力,尽管我国地质灾害防灾减灾工作取得显著成效,但是防治形势依然严峻。《全国地质灾害防治“十三五”规划》明确提出“全面建成地质灾害综合防治体系,全面提升基层地质灾害防治能力,加强地质灾害防治信息化工作,强化科学研究,创新技术水平”。2017年,国土资源部要求“依靠科技创新和信息化手段,加强群测群防与专业监测融合,提高预警的准确性和时效性”。

    面对新形势、新要求,地质灾害防治存在四个方面需要进一步解决的问题:一是地质灾害群测群防作为重要的防灾减灾措施,存在监测手段少、监测精度低、预警分析难等问题;二是地质灾害专业调查与行政管理数据库不一致,数据库动态更新难;三是地质灾害调查评价、监测预警、搬迁避让、工程治理和应急等工作相对独立,数据分散管理;四是地质灾害防治成果社会化服务程度不够。

    因此,建立一套科学的、全国统一的地质灾害防治模式刻不容缓。可以说,“五化模式”为全国地质灾害防治工作提供了样板。2017年5月25日~26日,在全国地质灾害监测预警现场研讨会上,该模式得到了国土资源部环境司相关领导的充分肯定和各省国土资源厅(局)的高度评价,并被认为有必要在全国推广。

    地质灾害防治“五化模式”是依靠管理创新、科技创新和信息化手段,结合地方防灾减灾需求进行的有益尝试,有力提升了基层地质灾害防治能力。

    一是探索建立了中央与地方合作分工的防灾减灾新模式。国家公益性事业单位承担科技创新和技术支撑,构建地质灾害防治技术业务体系,地方政府负责体系建设、制度建设与运行。

    二是以信息化建设为手段,促进地质灾害防治行政管理与技术支撑深度融合,推动基层地质灾害调查评价、监测预警、综合治理和应急综合防治“四大体系”融合,实现群测群防与专业监测融合。

    三是通过科技创新,借助野外智能采集系统和二维码技术,解决了长期存在的专业调查与行政管理数据库不一致和数据库动态更新难的问题,打通了自下而上的“县-市-省-全国”四级数据库动态更新通道,实现地质灾害防治信息实时采集、实时传输和实时更新。

    四是通过技术革新,解决传统监测手段少、监测精度低、预警分析难等问题,提升群专结合监测预警科技含量,实现适时采集、动态分析、及时预警,提高了预警预报准确性和时效性。

    五是基于云平台和“掌上地灾服务中心”,推动全民参与地质灾害防灾减灾,实现防灾减灾社会化、公众化和普及化。

    “五化模式”为地灾防治提供样板

    “海洋六号”科考船使用最新研制的6米深海岩芯取样钻机在西太平洋海底成功实现5.86米富钴结壳岩芯取样。

    “海洋六号”在南极开展多道地震勘探。

    近日,中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋六号”科考船在西太平洋实现了海洋地质调查多项突破:“海马”号在西太平洋富钴结壳矿区首次搭载ROV钻机作业,首次开展富钴结壳厚度在线声学原位探测,首次在富钴结壳矿区开展6米深海钻机应用……

    从多金属结核到富钴结壳,从热液硫化物到深海稀土资源,从南海到南极……几年来,广州海洋地质调查局“海洋六号”科考船和远洋调查研究团队秉持“科学、责任、和谐、进取”的科考精神,克服了常人难以想象的重重困难,不断开拓新领域,探寻深海大洋海底矿产资源,先后执行了10个航次的科学考察,总航程20万公里,历时近1000天,近600人次参加,谱写出中国远洋科学考察和深海资源调查的宏伟篇章。

    海底探宝,拓展我国资源战略空间

    深海蕴藏着地球上远未认知和开发的宝藏,目前已发现了多金属结核、富钴结壳、热液硫化物和深海稀土等矿产资源,成为世界各国竞相研究开发的对象。

    为了维护中国稀土资源大国地位和国际海底权益,2012年,中国地质调查局启动深海稀土资源前期研究。2013年,广州海洋地质调查局“海洋六号”船与远洋调查与研究团队率先在中太平洋开展了深海稀土资源调查,证实了深海沉积物中存在一种有别于陆地的“大洋型稀土”矿床类型。经过2014年~2016年的调查,在中、西太平洋分别圈定两个深海稀土资源远景区,潜在稀土资源量可观,并初步掌握了深海稀土资源分布特征,系统总结了一套行之有效的勘探技术方法。深海稀土资源的调查研究和深海稀土资源成矿远景区的圈定,为今后维护我国在国际海底区域海洋权益奠定了坚实基础。该成果也被评为2013年度中国地质调查十大进展之一。

    多金属结核富含钴、镍、铜、锰等重要的战略金属资源,自上世纪70年代末以来,我国主要在东太平洋开展了20多年的调查与研究,中国大洋协会于2001年成功获得了中国第一块多金属结核勘探合同区,之后经过十几年的调查与研究,查明了我国多金属结核勘探合同区的资源状况,确定了可能的试开采矿区,估算了合同区不同类型的资源量。

    2012年,“海洋六号”船执行中国大洋27航次科考任务时,在西太平洋海盆发现了大量高覆盖率、高丰度多金属结核,这些结核几乎均为非常完美的球状,且粒径较大,位于海底沉积物与海水界面较浅的位置;而之前发现的东太平洋多金属结核勘探合同区的多金属结核普遍为不规则的椭球状、碎屑状、菜花状、连生体等,大小不一,埋藏相对较深。海上现场对这些多金属结核进行化学元素分析,发现其钴元素高达0.5%,是东太平洋多金属结核钴元素的2~3倍,因此被称为富钴型多金属结核。

    2013~2016年,“海洋六号”船继续开展结核调查,并成功将多波束回波探测技术应用于结核勘探中,快速圈定了10多万平方公里多金属结核成矿远景区,初步估算了资源量,拓展了我国多金属结核战略资源空间。

    不仅如此,广州海洋地质调查局的海洋地质工作还很好地服务于我国的外交,为我国在大洋申请矿区奠定了重要基础。2011年,我国在西南印度洋成功获得第一块多金属硫化物勘探合同区;2014年在西太平洋成功获得第一块富钴结壳勘探合同区;2015年在东太平洋成功获得第二块多金属结核勘探合同区……截至目前,中国已经成为世界上同时拥有多金属结核、多金属硫化物和富钴结壳资源勘探合同区的国家之一。

    科技创新,构建一体化远洋勘探体系

    当今世界,海洋科考技术装备日新月异。广州海洋地质调查局远洋调查团队以科技创新为核心,不断探索新技术、新方法的应用,全面提升我国大洋资源及环境调查的能力和水平。

    “海洋六号”船是我国自主设计建造的一艘具有国内一流、国际先进水平的综合科学考察船,配置了先进的多道地震采集系统、深海水下遥控探测系统、全海深多波束测深系统、海底原位探测系统、水文调查系统等,安装了高精度的综合导航、水下定位和动力定位等多套系统和辅助设备,同时可为各种移动式调查设备提供测量和实验平台,能满足多学科、多手段综合调查要求。2009年10月入列后,广州海洋地质调查局迅速将“海洋六号”投入远洋调查之中,从2011年开始,已连续6年每年承担长达约200天的远洋调查任务。

    2014年,我国自主研发的 “海马”号无人遥控潜水器在“海洋六号”船通过海试验收。2015年,广州海洋地质调查局远洋调查团队将其应用于海山区富钴结壳资源调查,完成了对海底结壳和生物样品的抓取,获取大量的海底高清视频数据,填补了我国海山区资源环境调查手段的一项空白,提升了我国在这一领域的技术水平。

    此外,远洋调查团队还及时应用无人无缆遥控潜水器(AUV)、近海底声学深拖等一批高新尖海洋探测装备,获得了一大批高精度、高质量的野外调查资料,全面提升了我国远洋调查的能力和水平。他们紧跟国际技术发展趋势,不断革新技术方法应用,扩展“海洋六号”船配备的EM122多波束系统的用途,将多波束回波探测技术试验性应用于大洋航次调查中,大幅提高资源勘探效率,加速了我国矿区申请和区块优选进度。

    在茫茫太平洋开展科学调查,需要团队合作,船舶机械调查设备繁多、天气海况复杂,随时可能出现各种突发状况,困难极大、风险非常高。为合理组织安排生产,保障海上作业安全顺利,远洋调查团队多年来坚持规范管理,不断总结经验,对作业方法分门别类,制定作业流程,不断改进完善,逐步形成了一套依托于“海洋六号”船的远洋调查作业规程。

    重力柱状取样是远洋调查重要手段,其操作流程复杂,危险性高,起初需要十几人联合作业近一天才能完成一个站位,经过多年摸索改进,如今六七个人四五个小时就可以完成,安全性和工作效率都大为提高。

    “潜龙一号” 无人无缆遥控潜水器AUV是我国自主研发的高新设备,长约3米,重达数吨,系统复杂庞大,其收放流程和应急措施是考验作业母船和团队综合作业能力的两大难题。2013年~2014年,“海洋六号”作为作业母船第一次实施“潜龙一号”调查。AUV作业零经验的远洋调查团队科学组织、合理施工,成功实现了4级及以下海况潜器全天候安全布放与回收,成功率达到100%,为远洋调查大型设备收放作业提供了宝贵经验。

    通过对多种调查手段的综合运用,以及多学科专业技术力量的广泛融合,针对多金属结核、富钴结壳和深海稀土等大洋矿产资源调查,广州海洋地质调查局已形成了点、线、面相结合,以“海洋六号”船为依托,多学科、多方法、多手段立体化大洋矿产资源勘查技术方法体系。

    海底命名,维护中国海洋权益

    大海广阔无垠,但海水覆盖之下的海床并非同样平坦宽阔。海底地貌多姿多彩,既有地形平缓的平原,也有连绵起伏的海岭;既有高耸的海山,也有深邃的海沟。如同陆地的自然地理实体必须赋予名称一样,海底地理实体也应该赋予名称,也就是“海底命名”。

    对已确认的海底地理实体进行正式命名已成为国际惯例,这不但有利于海图的编制和海洋科学勘测、开发管理,而且体现着国家对命名海域的管辖权力或科学研究成果。根根据国际海底地名分委会制定的标准,如果一个海底地理实体完全或超过50%的面积位于国家的领海以外,则可向国际海底地理实体命名分委会(SCUFN)申报其命名提案,通过后编入到海底地名辞典中。

    中国在上世纪80年代开展大洋矿产资源调查,最初10年“海洋四号”等调查船利用单波束测深设备发现了一些地理实体,也作了暂时命名,如“海洋四号断裂带”“北部海山链”“东部海山区”等。但这些暂时命名缺乏统一规划,经常有一地多名或一名多地的现象。2007年开始,我国开展多金属硫化物资源调查,“大洋一号”和“李四光”号调查船在南太平洋、印度洋、大西洋等海域发现大批地理实体,但也没有正式命名。尴尬的是,中国富钴结壳合同区所在的两个海山早在1997年就由“海洋四号”进行了详细地形测量,我们采用代号方式暂时命名,没有正式命名,数年后被其他国家登记了新地名。

    2011年,中国大洋协会成立海底地理实体命名工作组,全面规划和命名大洋矿产资源调查区新发现的地理实体。广州海洋地质调查局地理命名团队在朱本铎教授的带领下,制定了详细的命名规划和命名规定,专门选择了能够体现中国传统文化的一批名字,积极投身大洋协会地理实体命名工作组的工作。命名工作也卓有成效,工作伊始当年就成功申报7个海底地名,鸟巢海丘、彤弓海山群、白驹平顶海山、徐福平顶海山、瀛洲海山、蓬莱海山、方丈平顶海山…… 一批富有诗意的名字,彰显着中国文化的魅力。此后,每年都有一批海底地名提案在国际海底地理实体命名分委会通过。至2016年,工作组命名163个新发现的海底地理实体,地名获国务院批准公布使用,其中63个海底地名获国际海底地理实体命名分委会核准。

    海底地理实体的命名工作创新性地提出我国海底地理实体的分级分类体系和命名方案,制定了国际海域海底命名的技术体系,为海底命名奠定了基础;首次提出海底命名地图的编制方法和地理实体的识别技术,并成功应用在向国际海底地理实体命名分委会提交的地名提案上,得到国际同行的认可,使我国的海底命名研究迅速提升到世界领先水平。

    勇闯南极,探索极地科考新模式

    2016年12月28日~2017年2月10日,“海洋六号”船与“雪龙号”极地科考船共同执行了中国南极第33次科学考察,全体科考队员一起迎风雪、战严寒,克服了南极海域陌生复杂、作业窗口极为有限、气候寒冷、海况急剧变化等极地冰海环境带来的严峻挑战,在精准预报的基础上,经过40多天的艰苦奋战,超额完成航次设计全部海洋调查及登陆考察任务。

    这是我国自1990~1991年首次开展南极南大洋综合地质地球物理调查后,时隔26年开展的第二次南极海域综合地质地球物理综合科学考察。此次南极科学考察,创下了我国南极海域地质地球物理实测的几个首次:首次对南极海域进行了大面积、高精度、高分辨率的地球物理调查,为研究南极地质演化与全球气候变化关系奠定了基础;首次开展了大范围、立体式的多波束海底地形探测,获取了南极海底近2万平方千米三维地形地貌高精度资料,可为我国后续科学考察和船舶航行提供水深数据;首次应用我国自主研发的地热探针,采获到南极海底地热流实测数据,填补了我国在高纬度寒冷海域相关探测空白。

    习近平总书记在全国科技创新大会上指出:深海蕴藏着宝藏,但要得到这些宝藏,就必须在深海进入、深海探测、深海开发方面掌握关键技术。2016年的国土资源系统科技创新大会也提出了“三深一土”的科技创新战略。向深海全面进军的号角已经吹响,广州海洋局远洋调查团队将在拓展我国在国际海底区域的资源战略空间、全力支撑国家海洋资源保障、维护国家深海权益、建设海洋强国的道路上继续前行!

    走向深海大洋:劈波斩浪探宝藏

    八月下旬的内蒙古勒马戈山矿区,一场聚焦“生态保护与资源勘查协同发展”的草原湿地绿色找矿装备示范调研活动拉开帷幕。30余台/套适用于草原覆盖区典型场景的绿色找矿技术装备整齐排列,与周围广袤的草原相得益彰,吸引了来自全国各地的百余名代表驻足观摩、深入交流。

    生态优先,绿色勘查迈出新步伐

    草原、湿地具有涵养水源、调节气候、维护生物多样性等不可替代的生态功能,是我国重要的自然生态系统。数据显示,我国草地绿地面积达28600多万公顷,约占陆域国土面积30%;湿地面积也稳定在5635万公顷以上。我国许多成矿带位于草原湿地范围内——草原湿地生态系统需要保护,矿产资源也需要勘查开发,如何平衡两者之间的关系考验着地质工作者的智慧。

    “传统矿产勘查往往伴随着修路、开挖探槽等破坏性作业,对草原湿地生态造成长期影响。现在,绿色找矿技术装备的推广应用正在改变这一状况。”在活动现场,行业地勘单位、装备技术企业的代表望着参展装备发出了由衷的感慨。

    近年来,地质工作者坚持“生态优先、保护优先”的原则,将“绿水青山就是金山银山”的理念贯穿地质勘查全过程,以绿色勘查积极推动行业转型升级。“绿色勘查要求运用科学、高效环保的方法、技术、工艺和设备等,最大限度地减少或避免对生态环境造成的不利影响,并对受扰动的环境进行修复。”中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心讲解员介绍道,“这次,我们带来了无人智能化空天地一体综合地质勘查平台、多旋翼无人机航磁勘查系统、航空物探遥感地面保障车等一系列生态效益显著的装备。”

    此次活动中,中国地质调查局相关局属单位、紫金矿业集团、中国地质装备集团有限公司、山东中勘机械有限公司、深层探索(北京)科技有限公司等单位共展示各类技术装备30余台/套。这些装备安装拆卸快捷、移动搬运方便、作业绿色环保,是草原湿地绿色勘查技术装备创新成果的代表。

    据自然资源部新一轮找矿突破战略行动办公室装备组介绍,2024年,自然资源部党组和中国地质调查局党组围绕新一轮找矿突破战略行动作出一系列重大部署,对加快科技攻关、推进绿色勘查和技术装备建设等提出明确要求。此次选定勒马戈山工作区开展草原湿地绿色找矿技术装备示范,正是为了打造草原湿地找矿技术装备样板。“实施绿色勘查是践行习近平生态文明思想的具体行动保障,也是保障国家能源资源安全的重要举措。我们希望通过此次活动推动构建统筹生态环境保护与找矿突破的现代化装备体系,为新一轮找矿突破战略行动提供坚实装备支撑。”

    图为全液压便携式模块化钻机 本报记者 潘冰 摄

    技术创新,找矿装备实现绿色升级

    此次活动展示的技术装备分为AI智能找矿、航空物探遥感、地面物化探、地质钻探、分析测试等五大板块,覆盖了草原湿地绿色找矿的全流程。

    在AI智能找矿板块,具有自主导航、障碍识别、人员跟随等功能的全陆域多足智能重载机器人备受瞩目,独特的“下肢”机构和不破坏工作区生态的作业方式令参观代表印象深刻。作为国内唯一一套用于地质勘查的空天地一体化测试平台,无人智能化空天地一体综合地质勘查平台可通过机臂的变结构设计实现飞行和地面驾驶模式的灵活切换,被形象地称为“无人飞车”。卫星靶向超弱核磁共振AI数字技术将AI技术应用于自然资源探测领域,属国内首创。

    航空物探遥感板块展示了一系列空中“黑科技”:集成光泵磁力仪、姿态仪、高精度定位系统、高度计、无线数据传输等多个模块的多旋翼无人机航磁勘查系统,探测范围广、受限因素少,穿梭在中高山、深切割等高危探测区域的无人直升机重磁勘查系统,突破整机重量“卡脖子”技术难题、精度指标达国际先进的小型轻量化航空重力测量系统,深部矿产勘查利器、工程地质调查的“好帮手”——直升机时间域航空电磁测量系统,不受接地条件限制、高精度同步、探测深度更深的半航空瞬变电磁探测系统……

    地面物化探装备呈现接收精度高、勘探深度大、异常源定位准等特点。首先映入眼帘的是来自紫金地球物理科技(北京)有限公司的震旦三维激电系统,其探测深度是常规激电探测深度的2~3倍,可达1500米,达到国际先进水平。由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所自主研发的分布式多参数电磁探测系统,关键技术指标达到国际先进水平,实现了我国电磁探测由二维向三维的跨越式发展,可完全满足国外同类产品的国产化替代需求。此外,还有高温超导瞬变电磁探测系统、地电化学测量仪、地气测量仪等。

    在绿色钻探板块,中国地质调查局北京探矿工程研究所带来了总重仅20公斤、背包即走的新能源电动钻机,采用全液压驱动、模块化结构设计的反循环多工艺钻机。中国地质装备集团有限公司、山东中勘机械有限公司在野外搭建了多功能全液压车载钻机、全液压便携式模块化钻机、全液压履带钻机,并现场演示了污染少、扰动小、效率高的“微创”式钻探工艺。

    高效实用是分析测试板块的主题。据国家地质实验测试中心、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心、斯派克公司等单位介绍,随着绿色勘查的兴起,野外现场分析测试技术装备正朝着更高效、更易编录、响应更快的方向发展。此次展出的多种设备,如固体矿产车载野外现场分析平台、集装箱营地、台式X荧光光谱仪、弯晶X荧光光谱仪,在实际工作中都能显著提高地质、化探与钻探样品施工效率,助力项目组及时调整工作部署。

    活动当天虽然下着雨,却丝毫没有冲淡现场的热烈氛围。大家笑着说:“草原的天气就是这样变幻莫测,这场雨来得正好,让我们有机会更全面地了解装备性能。”

    协同发力,守护草原湿地绿色未来

    今年正值“绿水青山就是金山银山”理念提出20周年。从江南到塞北,从城市到乡村,“两山”理念对全社会各项事业发展都具有重要指导意义,地质行业也不例外。

    此次活动的举办场地——勒马戈山矿区,正是地质人践行“两山”理念的一次典范。项目运用微粒子测量技术快速圈定成矿远景区,通过地面物化探精细测量缩小靶区,再以车载或模块化钻机进行高效验证,同时借助大功率激电测深与AI技术评价深部找矿潜力,不仅取得了显著的找矿成果,还建立了基于小流域本底调查的环境评价技术,实现了资源勘查与生态保护的统一。

    在座谈交流环节,来自全国草原湿地覆盖面积较大省份的自然资源主管部门、林草主管部门、行业地勘单位,中国地质调查局相关局属单位,以及地勘技术装备企业的代表围绕草原湿地绿色装备支撑服务新一轮找矿突破战略行动展开深入研讨交流。

    尽管地质条件和资源禀赋不同,但各地推进绿色勘查、守护绿水青山的愿望是一致的。近年来,内蒙古、四川、西藏、甘肃、青海、新疆等地不断加强绿色勘查工作监督指导,严格执行生态修复要求;同时,各地积极推广“空-天-地”一体化技术,支持绿色钻探工艺研发及应用,开展绿色勘查示范项目,全力探索绿色可持续发展之路。

    与会代表一致认为,此次展示的AI智能找矿装备、绿色先进钻探技术装备等,是我国自主创新研发的重要技术成果,标志着我国地质勘查技术迈上了新台阶。它们在草原湿地环境中的推广应用,将带动地质勘查行业整体向绿色化、智能化、现代化转型,显著提升行业核心竞争力,实现地质勘查行业高质量发展。

    “通过这次活动,我们了解了很多新理念、新技术、新装备,重塑了对绿色勘查的认识,也更加坚信以最小的生态环境损害实现绿色勘查是完全有可能的。”甘肃省地质矿产勘查开发局参会人员表示。

    活动结束后,这些新型绿色找矿技术装备将踏上新的征程,奔赴不同的工作区——无需搭桥修路,不再留下车辙和伤痕,在美丽的草原湿地之上,书写人与自然和谐共生的新篇章。

    守护好草原湿地金山银山

    5月1日至9日,“航空地质一号”飞机由拉萨贡嘎机场起飞,先后执行了4个架次珠峰高程空中测量任务。除第一天为试验飞行外,其余皆为正式测量。目前,珠峰航空重力测量任务已完成过半。这是我国首次在珠峰区域开展航空重力和遥感综合调查,将填补相应数据资料的空白,并可将珠峰地区大地水准面精度从米级提高到厘米级。

    图为航空测量队员在做飞行前检查

    自然资源部中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心副总工程师陈斌介绍,本次珠峰高程空中测量飞行高度为9800米~10250米,已接近“航空地质一号”的极限飞行高度(10500米)。航空测量使用了多种处于世界先进水平的机载设备,包括两套自主研发的国产航空重力仪、两套进口重力仪、一套ADS100航空摄像机和一套激光雷达测量仪。其中,航空重力测量数据能够解算出更高精度的大地水准面(即海拔高程系统的起算面),意味着珠峰“身高”的精度也会得到相应提升;航空遥感数据能够获得大范围、高精度的珠峰及周边区域三维地形测量结果,如同拍摄一张上亿像素的珠峰全景高清大图。

    据悉,执行此次任务的“航空地质一号”飞机是处于国际领先水平的专业测量平台,由地调局航遥中心完成改装设计,集成了航空重力、航空磁力、航空摄影和航空高光谱等各类观测手段,有“中国地调空军”之称。

    “中国地调空军”云端之上测珠峰
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