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    中国地质调查新进展论坛现场。 谷兰丁/摄

    10月18日,2018中国国际矿业大会——中国地质调查新进展专题论坛拉开帷幕。

    本次论坛上,来自中国地质调查局的四位专家分别介绍了2019~2021年中国地质调查业务总体布局,以及2016~2018三年来在解决制约能源资源、重要矿产资源、环境和灾害、地球系统科学等方面的基础地质调查突出成果,在油气资源、大宗紧缺矿产、战略性新兴矿产和大型资源基地综合地质调查等方面的新进展,以及支撑服务国家重大区域发展战略、自然资源管理、地质灾害防治,组织实施地热科技攻坚战等方面取得的工作成效。

    小编撷取了专家报告中的精彩内容,与大家一起分享中国地质调查事业的新成果、新部署。

    地质调查业务总体布局

    (2019年-2021年)

    新时代地质工作的新定位:

    全力支撑能源、矿产、水、粮食和其他战略资源安全保障,精心服务生态文明建设和自然资源管理中心工作。

    地质调查十大计划:

    1 公益性基础地质调查计划

    目标:提升地球系统认知程度;推进基础地质理论原始创新和关键技术方法进步;促进地球系统科学发展。

    任务:自然资源赋存的地质背景和条件;解决深部制约因素;表生地质过程和控制因素;多圈层交互作用和资源环境效应。

    2 能源矿产地质调查计划

    目标:全力支撑服务能源资源安全保障。

    任务:加强常规和非常规油气资源调查,突出清洁能源调查,支撑油气体制改革,提供油气、页岩气、煤层气等招标区块。

    3 重要金属非金属矿产地质调查计划

    目标:支撑矿产资源安全保障,为矿产资源管理提供招标区块。

    任务:开展大型资源基地资源潜力、开采条件和环境影响“三位一体”综合评价,圈定一批找矿靶区,引领商业性矿产勘查,助推形成一批大型矿产资源基地;开展锂、铍、铌钽、高纯石英等战略新兴矿产和钾盐、锰、铜、金等大宗紧缺矿产调查;开展矿产资源节约与综合利用调查。

    4 海洋地质调查与天然气水合物勘查试采计划

    目标:服务海洋强国建设和“一带一路”倡议,全力支撑国家能源资源安全保障;探索服务国家重大战略的海洋地质调查新模式和重大成果集成新产品。

    任务:围绕重大工程开展海洋基础地质调查;开展海洋油气地质调查,实现油气突破;开展海域天然气水合物勘查试采,实现既定目标;开展大洋科学钻探首钻选址,两极科学考察;持续更新国家海洋地质信息和提升服务水平。

    5 重要经济区和城市群综合地质调查计划

    目标:服务国家重大区域发展战略;支撑国土规划、城市发展规划、重大工程基础设施建设规划;支撑服务沿海城市群经济发展。

    任务:京津冀协同发展区、长江经济带、粤港奥大湾区、丝绸之路经济带综合地质调查;海岸带综合地质调查;雄安等多要素城市地质调查;提出国土空间规划与资源利用地质解决方案。

    6 地质灾害隐患和水文地质生态地质调查计划

    目标:服务城镇和重大工程规划建设;服务民生保障和脱贫攻坚;承接好水资源调查评价技术支撑工作;拓展生态地质调查领域。

    任务:开展重大工程地质问题区的区域活动构造调查;开展地质灾害调查和防治;开展地下水监测工程建设和数据采集分析工作,实现动态数据发布;开展水文地质调查;地球关键带生态地质调查。

    7 资源环境承载能力评价地质调查支撑计划

    目标:为自然资源综合管理提供技术支撑;开展区域资源环境承载能力调查评价,支撑服务国土空间规划和用途管制;在国家生态文明建设试验区开展综合地质调查试点,探索形成地质调查服务生态文明建设工作模式;针对荒漠化、石漠化、湿地退化、矿山环境破坏等问题,开展专项地质调查,为国土生态保护与修复提供支撑。

    任务:开展国土空间开发适宜性调查与评价、区域资源环境承载能力调查评价、资源环境遥感地质调查与监测、生态文明示范区综合地质调查。

    8 地质数据更新与应用服务计划

    目标:形成符合各类用户需要的信息产品,及时有效地提供地质资料信息服务。

    任务:开展国家基础地质数据更新与集成,提供国家级地质产品;建设地质大数据分中心,形成地质调查、资源环境数据及时在线汇聚机制和运行体系,构建核心数据库;建设“地质云3.0”,构建地质数据共享服务体系;推进智能化地质调查,初步实现采集处理和应用的智能化;提升地质云基础设施支撑能力,加强地质云网络安全制度与防控措施建设。

    9 服务国家重大战略和国土开发保护地质调查计划

    目标:推进国际能源资源产能合作,服务“一带一路”国家战略。支撑自然资源管理中心工作,开展国土开发保护地质调查,提供地质解决方案、国情调查报告、标准规范、工作指南和对策建议等。

    任务:周边国家重要成矿带对比研究,提升中国在全球资源配置中国际合作能力;开展“一带一路”基础地质调查、数据 更新和服务应用;围绕国家重大战略、自然资源管理和行业管理重大需求,开展地质调查战略研究;开展土地质量地球化学调查、古生物化石及地质遗迹调查、矿产资源国情调查与安全战略研究。

    10 地质科技创新计划

    目标:取得地质理论原始创新和关键技术重大突破,引领地质调查。

    任务:解决制约重大资源环境灾害问题的关键性、基础性的科学问题;创新技术方法并推广应用,研发新装备;创新工作机制、调查方法和表达方式;及时有效地指导和服务地质调查实践。

    基础地质调查新进展

    (2016-2018年)

    解决制约能源资源的关键基础地质问题

    ● 明确银额盆地具有双层结构,存在白垩系及晚古生界两个不同的含油气地层系统,将下部的晚古生代系统划分为7个分区,为油气资源勘探提供了依据。

    ● 通过联井剖面分析,明确了松辽等主要盆地砂岩型铀矿的赋存规律。

    ● 编制了华北平原基岩地质图,突出表达了雾迷山组、马家沟组等热储层,为地热调查提供了基础支撑。

    ● 完善了南黄海海相古生界多源多期油气成藏地质模型,提交了油气勘探井的布设方案。

    解决制约重要矿产资源的关键基础地质问题

    ● 提出喜马拉雅双穹隆构造带南、北两侧构造环境不同,分别控制稀有金属、Au成矿的新认识,指明了找矿方向。

    ● 明确幕阜山复式岩体中早白垩世S型花岗岩后期伟晶岩脉控制稀有金属矿成矿,推动江南造山带稀有金属矿产找矿突破。

    解决制约环境、灾害的关键基础地质问题

    ● 建立华北晚更新世以来的地层格架,明确了晚更新世以来沉积过程、环境变化与黄河流域人类文明发展的关系。

    ● 编制了冀东平原区的第四纪地质图,明确滦河冲积扇向东迁移,查明7000年来渤海湾海岸线北岸不断侵蚀、南西岸不断淤积的变迁规律,为寻找潜在水源地和渤海湾生态环境研究提供了科学依据。

    ● 根据浅表土壤地球化学测量结果,揭示了北京南部平原区拒马河和永定河冲积扇物质组成的差异及其根本原因、表层次生盐渍化与农田灌溉的关系。

    基础地质调查技术方法创新

    ● 建立了适合中国国情的现代区域地质调查技术体系。

    ● 自主研发国际领先水平的无人机航空磁测系统,并广泛应用。

    ● 智能地质填图方法在11个区调项目中推广利用,有效促进了地质云和信息化建设。

    解决地球系统科学的关键基础地质问题

    ● 厘定了我国主要克拉通最古老岩石的分布和时代,提出扬子陆块与全球板块构造启动时间上一致性的认识。

    ● 在华北克拉通识别出三条巨型高压麻粒岩相变质带,明确了19.0亿~18.5亿年聚合成统一克拉通,是哥伦比亚超大陆聚合的响应。

    ● 确定扬子陆块南、北缘均发育840Ma左右的蛇绿岩和弧岩浆岩,以及830Ma变质事件和820Ma板内裂解事件,明确了扬子陆块Rodinia超大陆聚散的响应过程。

    ● 在昌宁—孟连结合带识别出完整的古生代蛇绿混杂岩,揭示特提斯洋从早古生代一直延续到晚古生代,建立了原—古特提斯连续演化模式。

    ● 发现并精细解剖了兴蒙造山带10余处蛇绿混杂岩带,提出了古亚洲洋主缝合带展布的新认识。

    ● 地球演化过程中环境与生物巨变事件新认识。识别出1.57Ga古海洋的氧化事件;提出华北克拉通存在与全球一致的1.38Ga中基性火山作用及大洋缺氧事件;厘定了黔西—滇东P/T灭绝事件前后植物群落的演化序列。

    矿产资源调查新进展

    (2016-2018年)

    油气资源地质调查 

    长江经济带页岩气调查

    ● 贵州遵义安页1井获得日产超10万立方米稳定高产工业气流,引领四川盆地外复杂构造区页岩气勘查开发。

    ● 鄂西地区页岩气资源潜力大,多套层系见良好页岩气显示。

    ● 安徽宣城港地1井在二叠系海陆过渡相同时获得页岩气、致密气、煤层气、页岩油“三气一油”的重要发现。

    ● “三位一体”富集成藏理论指导优选17个页岩气有利区,为加快页岩气的勘查开发提供了目标。

    北方新区新层系油气调查

    针对新区新层系优选了15个油气有利区; 首次在塔里木盆地温宿地区获高产工业油流,开拓了库车坳陷、乌什—拜城凹陷新近系缓斜坡区油气勘探新领域;阜新盆地辽阜地2井钻获15.3立方米/日的高产工业油流;在银额盆地优选了油气有利区,部署实施参数井获油气重大发现,展示良好油气勘探前景。

    非常规油气调查

    ● 煤层气:川南川高参1井稳产超6000立方米/日;黔西杨煤参1井稳产超4000立方米/日;新疆新乌参1井稳产超2000立方米/日;黑龙江鸡煤参1井稳产超1000立方米/日。

    ● 油页岩、油砂、水合物:在松辽、鄂盆南部、淮南、川西北、三塘湖、柴北缘、塔北缘、羌塘等盆地钻获优质油页岩、油砂矿;在青海木里地区钻获天然气水合物;评价了陕南汾渭盆地氦气资源前景。

    大宗紧缺矿产地质调查

    ● 新疆玛尔坎苏锰矿新区、新层位找矿重大发现

    深部发现多层厚大矿体,拉动后续勘查,富锰矿资源量增至5000万吨以上,远景1亿吨以上。

    ● 桂中发现我国石炭系规模最大的锰矿

    广西南丹—宜州地区圈定沉积型锰矿找矿靶区4处,估算资源量8300万吨,资源潜力在2亿吨以上。

    ● 重庆城口锰矿

    累计新增锰矿石资源量1.07亿吨,全区预测远景资源量约5亿吨,其中埋深1500米以浅2.4亿吨。

    ● 皖东地区浅覆盖区金矿找矿重大发现

    江山金矿外围圈定3处激电异常,预测金资源量在100吨以上,有望成为新的金矿集区。

    ● 焦家金矿带北段取得新突破

    圈定后坡—小西庄—招贤等找矿靶区,预测(2000~3000米)金资源量900吨,拉动后续商业勘查,探获金资源量达100吨。

    ● 四川拉拉铜矿外围找矿再获重要发现

    在拉拉铜矿外围银厂箐、双狮、白云山、红铜山等地区新增铜资源量20万吨,会理—会东矿集区铜资源总量有望突破200万吨。

    ● 新疆西昆仑超大型铅锌矿资源基地形成

    新发现多处中小型以上矿床,全区探明铅锌资源储量达2400万吨以上,资源潜力4000万吨以上。

    ● 西藏罗布莎—香卡山地区铬铁矿深部调查取得重大发现

    香卡山深部探获3层厚大矿体,厚度达到32.35米,平均品位50%,新增铬铁矿石资源量近30万吨。

    ● 内蒙古维拉斯托锂锡多金属矿深部调查

    新增锂( Li2O )资源量35.7万吨,累计探明锡资源量8.9万吨。

    ● 滇东北镇雄富磷矿资源基地显雏形

    新增P2O5资源量超1亿吨,累计探获富磷矿资源量10亿吨以上,初步形成磷矿资源基地。

    战略新兴矿产地质调查

    ● 川西地区锂辉石矿调查

    甲基卡新增氧化锂资源量110万吨,累计探获资源量约200万吨;川西可尔因新发现斯则木足锂矿,探获氧化锂资源量52万吨,进一步夯实了川西锂矿资源基地资源基础。

    ● 新疆西昆仑锂矿调查

    发现大红柳滩伟晶岩型锂辉石矿和苦水湖等卤水型锂矿,初步估算氧化锂资源量100万吨,远景500万吨;氯化锂资源量145万吨,远景200万吨。西昆仑和田地区大型锂资源基地初现雏形。

    ● 新疆奇台黄羊山

    发现超大型岩浆岩型石墨矿, 圈定3处石墨找矿靶区,发现8个矿(化)体;累计探获晶质石墨矿物量7264万吨 ,成为世界上规模最大的晶质石墨矿。

    ● 湘西北铌钽矿调查

    湘西北竹山—竹溪地区新发现超大型土地垭(铌)钽矿,圈定矿体4处;累计探获Ta2O5资源量超万吨,达超大型规模 。

    大型资源基地综合地质调查

    ● 实施7项综合地质调查试点项目

    内蒙古赤峰有色金属基地

    新疆东天山中段有色金属基地

    青海祁漫塔格有色金属矿集区

    川西稀有金属矿集区

    四川攀西钒钛铁石墨矿资源基地

    新疆和田地区火烧云—大红柳滩铅锌锂资源基地

    贵州毕节—六盘水地区能源资源基地

    ● 初步建立了矿产资源基地综合地质调查技术方法体系;探索建立了技术经济评价模型和环境影响评价指标体系;矿产地质调查取得一批重要新发现。

    水工环地质调查新进展

    (2016-2018年)

    支撑服务国家重大区域发展战略

    围绕京津冀一体化协同发展区和长江经济带空间规划编制了一系列地质图集和图件。

    对我国19个城市群资源环境条件、337个地级以上城市发展的优势地质资源和重大地质问题进行了分析。着重开展了北京城市副中心城市地质调查、雄安新区城市地质调查、成都城市地质地下空间调查等。

    组织编制了《中国海岸带资源环境图集》《粤港澳大湾区自然资源与环境图集》;开展承德生态文明示范区自然资源综合调查。

    支撑服务自然资源管理

    编制了全国和分省自然资源图集、中国滨海湿地变化情况遥感调查报告和东北地区地下水超采情况报告;梳理总结近年开展多门类自然资源调查的实践经验,围绕支撑服务自然资源管理、优化地质调查业务结构和布局等部署开展了一系列专题研究。

    全面完成国家地下水监测站点建设,初步实现对全国主要平原盆地的地下水动态监测。参与编制完成《全国国土空间开发适宜性评价研究报告》。编制了33幅全国地质环境区划图系及其说明书,10幅已出版。

    支撑服务地质灾害防治

    九寨沟地震:提供了地震地质灾害快速解译与应急评估成果。

    纳雍崩塌:提供了工程地质孕灾背景及形成机理分析成果。

    茂县滑坡:提供了滑坡解译图、 坡体变形InSAR分析、应急排查及成因机制分析成果。

    初步建立了基于物联网、信息化和大数据技术的地质灾害监测预警系统,创新提出了地质灾害监测预警“GPP”模式,即“政府主导+专业支撑+群众参与” 模式。

    地热科技攻坚战

    京津冀地热调查科技攻坚战:雄安新区(D18)井口温度达到93℃,为目前地热田范围内温度最高的地热井。雄安新区不仅广泛分布低温地热资源,还存在具备开发潜力的中温地热资源。“献县科研基地”实现地热资源梯级利用。

    青海共和盆地:圈定出18处干热岩体,总面积达3092平方千米。GR1井3705米处的孔底温度为236℃。

    中国地质调查新进展新部署

    松辽盆地大陆深部科学钻探工程——松科二井  谷兰丁 摄

    “我宣布,松辽盆地大陆深部科学钻探工程即松科二井超额完成预定目标,胜利完井!”

    5月26日,在黑龙江省安达市松科二井工程现场,自然资源部中国地质调查局副局长李金发的话音刚落,雷鸣般的掌声在高耸的井架下响起。

    在“向地球深部进军”的号召下,松科二井这一亚洲国家组织实施的最深大陆科学钻井,也是国际大陆科学钻探计划(ICDP)实施的最深钻井,在地球探索领域树起了一座新的国际地标。

    国际同行竖起大拇指

    “值此松辽盆地大陆深部科学钻探工程——松科二井完井仪式召开之际,我谨代表国际地质科学联合会,向自然资源部中国地质调查局全体同仁表示衷心的祝贺!向本次工程的参与实施单位及全体工作人员表示诚挚的敬意!”在完井仪式上,国际地科联主席成秋明深情地说。

    成秋明指出,大陆深钻是地球科学里非常前沿和核心的、代表国家水平的工程。这次的项目取得了很多世界第一,从工程设计到施工完全是由中国科学家和工程技术人员自主设计,拥有自主知识产权,很了不起。松科二井工程的成功实施,为地球深部探测和科学实验研究提供了关键技术和装备,拓展了松辽盆地深部页岩气、地热能等清洁能源勘查开发的新空间,同时还引领了全球白垩纪陆相古气候研究,显著提升了中国在地质历史古气候研究领域的国际影响力。

    也正是因此,成秋明还代表国际地质科学联合会表态:国际地质科学联合会将会继续支持中国地球深部探测研究,并积极开展更多合作。

    与成秋明同样表示祝贺与期待的,还有国际大陆科学钻探计划。在仪式现场,国际大陆科学钻探计划运行支持部主任乌利希·哈尔姆宣读了来自总部的贺信。

    贺信将该项目誉为“灯塔”,盛赞其“不仅对中国大陆科学钻探,而且也对世界大陆科学钻探工作具有‘引领’作用”,并将项目的“灯塔”作用上升到“对中国和国际上所有的科学家,在科学上、技术上和国际合作上都是‘灯塔型’样板工程。”

    对项目在钻探工程和科学研究上的成就,贺信称:“松辽钻探项目在多方面取得杰出成就。如:钻探深度7018米,单个岩芯长度达40米,岩芯采取率超过95%。该项目取得的技术成就将长期影响中国和世界钻探工作,并将影响到参与该工作的科学家。”“有关松辽科钻的成果已经在国际重要期刊上发表,达到了科钻预期目标,体现了松科二井对社会的重要贡献,更让中国在国际科学界的作用举足轻重。”

    对项目成就的认可、赞誉,还体现在国际大陆科学钻探计划委员会今后的计划中。贺信表示,“在松科二井执行期间,国际大陆科学钻探计划委员会计划成立松辽深地实验室,这是我们首次长期利用ICDP资助并计划的。”

    更让国际大陆科学钻探计划兴奋的是,透过这一项目,他们看到了科学与工业结合的途径,相信松辽科钻将成为工业和科学成功结合的典范”。

    一个灯塔、一个样板、一个典范,中国地质人以松科二井为依托,在地学领域树起了一座新的国际地标。

    这座新的国际地标有多高呢?请看以三个之最:亚洲国家实施的最深的大陆科学钻井,国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井,全球最早钻穿距今约6500万年至1.45亿年的白垩纪陆相地层的科学井。

    其实,在此之前,松科二井就引起了国际地学界的关注,松科二井也多次占据国际大陆科学钻探计划(ICDP)组织网站首页中心位置。

    通往白垩纪的时间隧道

    白垩纪,是地球上海陆分布和生物界急剧变化、大西洋迅速开裂和火山活动频繁的时代,植物、动物界许多重大变革的影响,一直持续到现在,而国际地学界对相关问题的激烈争论,也一直持续到现在。

    解决争论的唯一办法,就是穿越到白垩纪,了解当时到底发生了什么。

    穿越显然是不可能,唯一的办法就是在地球上进行科学钻探,打一深孔然后再对岩心进行分析,一步一步去还原当时的真相。因此,松科二井也被国际科学界称为恐龙时代的旅行。

    在5月21日进行的成果鉴定会上,李廷栋、康玉柱、武强、侯增谦、杨经绥等院士及有关专家在深入研究松科二井的成果后认为,松科二井获得了全球最完整最连续白垩纪陆相地层记录、气候变化主要控制因素和气候波动重大事件等三项重要证据,首次实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史,建立了白垩纪陆地古气候演变规律。

    通俗说,通过松科二井这一时间隧道,中国地质科学者基本还原了白垩纪的场景。

    “小行星撞击只是压死骆驼的最后一根稻草。”针对国际科学界目前争论最为激烈的白垩纪物种灭绝事件,中国地质大学(北京)的张来明用在松科二井的最新发现进行了说明:

    这次重建的白垩纪—古近纪界线附近的陆相气候记录表明,在小行星撞击地球之前约30万年,地球上的温度和大气中的二氧化碳浓度都明显升高,而这与德干高原火山喷发的时间高度一致。而根据陆相记录的研究还发现,在德干火山喷发之后、小行星撞击之前,松辽盆地约2/3的物种已经发生了绝灭。

    “这说明,德干火山喷发与小行星撞击的连续二次打击是造成恐龙等物种绝灭的原因。”张来明解释说,德干火山喷发导致剧烈的升温和二氧化碳浓度上升,破坏了生态系统的稳定性,造成了部分物种的绝灭;之后,短时间内小行星的撞击使原本不稳定的生态系统发生崩溃,形成了压垮骆驼的最后一根稻草。

    在为全球宏观气候变化研究提供实验室的同时,松科二井对松辽盆地深部宝藏的开发,同样提供了众多宝贵信息。以能源资源潜力为例,松科二井证实在盆地下存在有利的页岩气层系,发现页岩气气测异常层达43层、累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%,异常幅度与背景值的平均比值为14.77。同时,还首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层,在井深4400米~7018米发现温度150℃~240℃高温干热岩体。

    今后,随着后续研究的逐步深入,相信振奋人心的新发现会越来越多。通过松科二井这个时间隧道,中国地质科学工作者为人类还原一个完整的白垩纪,将不再是梦。

    向地球深部进军不停歇

    松科二井虽然完井,但中国地质人探索地球深部奥秘的步伐仍在继续。

    对此,中国地质调查局已作好了规划:深化地球深部探测理论技术研究和成果转化,组织实施好松辽盆地页岩油(气)、深层油气、砂岩型铀矿、干热岩等清洁低碳能源地质科技攻坚战,带动大庆油田接替资源的勘查开发;加快推进《地球深部探测重大项目》的申报,以及“地球深部探测与能源资源安全”国家实验室与“深部地下观测与实验”国家重大基础科学设施的建设工作;研发15000米国产超深钻探装备系列,做好我国超万米大陆科学钻探工程以及大型含油气盆地科学钻探工程的选址和实施工作。

    而这,与中国地质调查局始终站在人类命运共同体的高度,充分发挥中国的体制优势和自身的人才技术优势,积极开展地学领域前沿探索的传统,一脉相承。

    人类只有一个地球。人类要与自然和谐共处,就必须了解地球。而了解地球最有效的、最直接的办法之一,就是实施深部钻探、在典型地区建通往地球深部的时间隧道,去研究地震成因、火山喷发机理、地质灾害预警、地球气候演变、生命演化历史、深部地质结构和能源资源潜力等,为人类更加和谐地与自然相处提供科学的解决方案。

    于是,1968年,美国率先提出并实施了深海钻探计划(DSDP)。1985年,大洋钻探计划(ODP)开始运作。1998年,我国正式加入ODP,成为ODP历史上第一个“参与成员”。2004年,中国加入规模更加宏大、科学目标更具挑战性的综合大洋钻探计划(IODP),成为人类深入认识深海地质演化俱乐部中的一个重要成员。

    大陆钻探计划启动后,1996年2月,德国、美国和中国作为第一批成员,发起了国际大陆科学钻探计划(ICDP)。目前,ICDP已经实施了湖泊、陨石撞击和生物灭绝事件、研究火山和地热、断层带等几十个科学钻探项目。我国已成功申请到“大别—苏鲁”大陆超深钻、中国环境科学钻探青海湖工程、科钻一井和二井工程等多项ICDP项目,在大陆科学钻探领域方面取得令人瞩目的成绩。

    “大别—苏鲁”大陆超深钻是我国首例大陆钻探工程,2001年开工建设,至2005年完成钻探施工任务,是全世界穿过造山带最深部位的科学深钻,被国际地学界誉为超高压变质带大陆动力学的研究宝地。

    2005年7月21日,青海湖环境科学钻探开钻,到9月5日结束,历时47天,分别在青海湖东盆、南盆等5个地点钻取了13支岩芯,共548米, 取得岩芯323米。通过青海湖科学钻探研究,查明了青海湖湖盆形成演化,气候构造变化和青海湖波动的历史,达到了解东亚季风气候和内陆干旱化变迁的研究目的。

    2006年8月18日,在松辽盆地北部中央坳陷区开钻的中国白玺纪大陆科学钻探工程(松科一井)分两孔进行,称为“一井双孔”。2007年10月20日,松科一井顺利完钻,总取心进尺为2577米,心长共计2485米,为白玺纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化的后续研究奠定了坚实基础。

    松科二井于2014年开钻,目标是打穿松辽盆地白垩系,探索松辽盆地深部能源潜力,建立松辽盆地深部地层结构,寻求白垩纪气候变化地质证据,研发深部探测技术。松科二井到目前已完成钻井深度7018米,成为亚洲国家实施的最深科学钻探井。

    这一系列成果对人类的贡献,得到了来自国际地学界的高度赞誉,也提升了我国“向地球深部进军”的能力和水平。

    中国人常说“上天容易入地难”。深部钻探过程中会遭遇很多世界级难题,其中要解决地球的“三高”(高温、高压、高地应力)问题,就必须有好的钻探装备。正是通过以上系列科学钻探工程的实施,中国地质人在为国际地学研究贡献系列成果的同时,还带动了我国万米大陆科学钻探装备和1000米、2000米、3000米、4000米等系列钻探成套装备的研发与进步。

    现在,中国已进入到科学钻探与钻探装备互相促进、互相进步的新时代。而随着科学钻探和钻探装备间的良性互动、螺旋式上升,中国地质人向地球深部进军的能力也在不断提升,为人类提供更多了解地球的信息也必将越来越丰富,对人类命运共同体构建的贡献也必将越来越大。

    中国地质调查局在松科二井完井后形成的规划,就是中国地质人站在新起点、进入新时代的宣言。

    松科二井重大突破与进展一览

    一 创造了深部钻探技术

    四项世界纪录和两项重大突破

    1. 创造了四项世界纪录。

    311毫米大口径连续取心最长——1650米。

    311毫米口径单回次取心最长——30米。

    216毫米口径单回次取心最长——41米。

    152毫米口径单回次取心最长——33米。

    大幅提高了施工效率和岩心采取率(96.6%),缩短了施工周期,降低了成本,确保了全球最完整最连续的白垩纪陆相地层记录的获取和科学目标的实现。

    2. 创新了超深井大口径取心技术体系。

    在世界上首次研发并成功应用大口径一次取心成井和中空井底动力绳索取心等技术,将钻进速度提高了2倍。

    3. 攻克了超高温钻井技术难题。

    研发成功抗高温的水基钻井液、固井等系列技术,创造了国内最高温度(241℃)条件下钻进的新纪录,为解决超万米深部钻探面临的超高温难题做好了技术储备。

    二 发现了松辽盆地深部

    两种清洁能源具有良好的勘探开发前景

    1. 完整揭示了深部页岩气资源潜力。

    在松辽盆地深部凹陷带沙河子组合火石岭组(3350米以深)地层中发现页岩气气测异常43层,累计厚度102米,甲烷占全烃组分平均含量的86%,异常幅度与背景值的平均比值为14.77,证实了松辽盆地深部存在有利的页岩气层系,为实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展提供了重要依据。

    2. 首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层。

    在井深4400米~7018米发现温度150℃~240℃的高温干热岩体和两层含高放射性元素异常地层,热流值为84毫瓦/平方米,展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。

    三 获得了白垩纪陆地

    古气候演变规律的三项重要证据

    1. 首次实现了对白垩纪最完整最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画。

    建立了白垩纪重要地质历史档案,为研究白垩纪古气候演变提供了重要的科学依据。

    2. 首次重建了白垩纪陆相百万年至十万年尺度气候演化历史。

    发现了各个时间尺度陆相气候变化的主要控制因素,为研究地球气候系统在温室气候条件下演变机制找到了新证据。

    3. 发现了白垩纪气候波动重大事件。

    捕捉到大规模火山爆发排放二氧化碳引发陆相气候剧烈波动的重要信息,证实了气候快速变化是导致恐龙灭绝的诱发因素,对研究和预测未来全球气候变化意义重大。

    四 取得了基础地质研究三项重大进展

    1. 建立了地层对比的“金柱子”。

    创建了完整的松辽盆地陆相地层标准剖面——“金柱子”,为开展区域性和全球地层对比研究提供给了重要的陆相“标尺”。

    2. 建立了松辽盆地演化新模式。

    揭示了松辽盆地深部地质构造特征,发现了古大洋板块俯冲、聚合的深部证据,构建了盆地早期基底双向汇聚、后期伸展反转的陆内盆地演化新机制,为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论指导。

    3. 丰富了白垩纪陆相生油理论。

    首次发现了松辽盆地多次、短期海侵事件的新证据,提出了白垩纪海侵事件是有机质富集和烃源岩形成的重要因素之一的新认识,对松辽盆地深部油气勘探有重要的指导意义。

    中国自然资源报:树起地学领域新地标

    一、背景

    (一)国际发展动向

    基于20世纪科学技术的迅猛发展,人类活动已经扩展到世界各个角落,实现全球合作、促进全球发展逐步成为各国的共识。全球范围内的发展中国家和发达国家在享受全球发展带来巨大收益的同时,也付出了资源、环境以及社会方面的高昂代价。人类生产活动不仅在全球范围内破坏着自身赖以生存的生态环境,同时由于过度开发,人类赖以发展的自然资源也正以惊人的速度减少。联合国给出的《千年生态系统评估》(2005年)报告指出:“由于人类活动的干预,2/3支持地球生命系统运转的自然资源已被严重破坏,几近耗光。人类赖以生存的生态系统有60%处于不断退化状态,支持能力正在减弱。未来50年内,这种退化也许还将继续。”随后,世界自然基金会(WWF)的《地球生命力报告(2008年)》针对人类对自然资源需求的生态足迹,指出“人类对自然资源的需求超出了地球承载力的近1/3。美国和中国的国家生态足迹最大,各消耗约21%的全球生物承载力。美国人均生态足迹量9.4全球公顷,可覆盖4.5个地球;中国人均生态足迹量2.1全球公顷,覆盖1个地球。”而据《中国生态足迹报告(2008)》,2003年中国人均生态足迹量1.6全球公顷,低于2.2全球公顷的全球平均生态足迹。有关度量指标除生态足迹(人类需求)、生命地球指数(自然状况)外,还有碳足迹、水足迹。一些发达国家已形成“经济(Economy)-能源(Energy)-环境(Environment)”协调发展的“3E”模式,而2009年的达沃斯论坛传出了“水资源破产”的预警。

    (二)我国中长期经济、社会发展的趋势预测

    在发展的大潮席卷全球的同时,我国经济社会发展遭遇了前所未有的契机与巨大的挑战。1970年以来,世界人口增长近60%,耕地、草地面积相对稳定,基于灌溉、化肥的农业增产,与人口增长相对平衡。与此同时,中国耕地数量历经20世纪80年代缓慢减少和1999~2003年迅速减少两个阶段后,进入基本受控状态。据相关数据统计,21世纪上半叶世界人口将增长70%,而人均耕地、草地面积将会减少;日益增长的人口与持续减少的耕地、草地之间的矛盾依靠先进的农业科学技术可得到缓解,人地关系预计不会到达崩溃的程度。虽然中国对改善目前形势、确保更好的发展有充分的信心,但形势依然严峻。世界银行公布的一份《解决中国的水稀缺》(2009年)的报告中列举中国“每年有约250亿立方米的水因受污染而不能使用,有240亿立方米的地下水被超采,水危机导致的经济损失占GDP的2.3%,不容忽视”(我国水利部公布的地下水超采数据为120亿立方米/年),由此可见我国保证资源可持续利用的任重道远。

    (三)国家当前和近期需要

    国家发改委2008年做出的关于《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》实施中期情况的报告中,提出“十一五”后两年难以有效解决的全局性、战略性重大问题:①能源资源利用问题。②生态环境保护问题。③空间开发结构优化问题。④粮食安全保障问题。⑤城镇化健康发展问题。⑥人力资源开发问题等。并要求及早谋划好与之相关的“十二五”时期发展战略。这6个问题同时也是6个前瞻性研究题目,而前5项均与国土资源和国土空间的调控有关。

    从长远看,国土资源和空间战略目标将以可持续性、生态化、低碳化、信息化、全球化为依归。

    (四)经济与矿产资源全球化、区域化

    随着世界经济或结束剧烈震荡进入缓慢复苏期,包括矿产资源全球化在内的经济全球化已成为当今世界不可逆转的发展趋势,各国的市场化改革与经济结构调整此起彼应,各国展开抢占下一轮发展经济制高点的竞争愈益激烈。在2009年全球经济复苏的曙光出现时,“后危机时代”世界经济的新格局正在形成。作为全球经济复苏的“主推手”——中国在世界经济舞台上的角色也在悄然发生变化。APEC作为亚太区域经济合作论坛起着对话和交流的作用,中国-东盟自由贸易区(CAFTA)即将面世,同时与南盟(SAARC)的区域合作开始提上日程,东北亚的中日韩自由贸易区的进程要慢一些,上海合作组织(SCO)则以地区安全为重心,并进一步深化区域经济合作。

    (五)国土安全隐患

    在经受全球发展冲击而引发资源、环境的国际纠纷不断的同时,我国的国土资源和空间由于历史、自然等原因也面临重大安全隐患。中印边界问题由来已久,印度除侵占我国藏南部分领土并设立所谓“阿鲁纳恰尔邦”外,还觊觎南疆阿克赛钦地区;国外和新疆的“东土耳其斯坦”分裂势力和恐怖组织妄图将新疆从中国分离出去;我国管辖海域近一半与邻国有争议,南海“九段线”虚多实少,主权深受侵蚀;钓鱼岛的主权争议,与那国岛、冲之鸟礁的军事开发问题都对我国东海海疆构成挑战。此外,自然灾害频发、生态环境破坏、资源衰退和骤减、国际金融抢滩我国资源开发等也成为国土资源安全的胁迫因素。

    二、起点

    (一)我国快速工业化、城镇化

    改革开放以来,随着我国工业化的快速发展,城镇化水平也逐年提高。2008年我国的GDP总值达到30万亿元(相当于4.3万亿美元),成为世界第三大经济体,而人均GDP 仅3266美元,只及世界中等偏下收入水平,国土经济密度以倍数增长;工业化率达48.6%,正处在工业化中期、以传统工业为主的产业结构,遭遇资源“瓶颈”;城镇化率只及45.7%,低于世界平均水平,城市群规划建设开始提上议事日程;市场化程度达60%,已超过市场经济临界水平;国际化程度,我国已全方位对外开放,深度融入全球经济一体化;科技创新能力居发展中国家前列,总的仍处于世界中等水平。据世界经济论坛2009年9月公布《2009~2010全球竞争力报告》,中国(大陆)列全球第29位(比2008年晋级1位),继续领跑“金砖四国”。作为人口、经济总量“双庞大”、结构复杂、非均衡性突出的发展中大国,中国积极参与国际竞争,如应对得当,有可能继续保持上升势头。

    (二)对国土开发程度与资源、环境承载力的不同估计

    1.综合评估:总体上尚未超载,西北和北方部分地区超载

    据中国21世纪议程管理中心编著的《发展的基础——中国可持续发展的资源、生态基础评价》(2003年),中国“水资源和水环境的人口承载力在15亿~18亿人之间,但将从南到北大规模转移;而土地对食物的承载能力略有盈余,在未来50年内都不会超出其边界;能源与矿产资源供需失衡的形势将更加严峻,10亿吨燃煤造成的污染已接近环境的承受极限,6种大宗矿产(铁、锰、铬铁矿、铜、铝、钾盐)现已供不应求。”而《中国工业发展报告——资源与环境约束下的中国工业发展》(2005年)认为:“中国经济增长越来越接近于资源和环境条件的约束边界。”《中国至2050年区域科技发展路线图》(2009年)把“资源环境承载力已接近饱和”列为4个基本国情之一。

    就人口发展与资源承载能力而言,《国家人口发展战略研究报告》(2008年)指出,中国人口发展总体上没有超越自然资源承载能力,但是局部地区和部分资源已出现资源紧张和供需失衡现象。现有的经济发展规模和人口数量均在水土资源承载力范围之内,但区域之间极不平衡,西北部和北方部分地区超载严重。

    2.分区域评估

    1)海岸带开发不足。海岸带是连接陆地与海洋的纽带,是开发海洋资源、发展海洋经济的依托。我国拥有1.8万多千米的大陆海岸线,海岸带面积达38万平方千米,约相当于沿海省(区、市)面积的1/4。专家指出,我国沿海诸省(区、市)每1000平方千米陆域的海岸线资源量,基本上与欧洲主要国家和美国处于同一水平上,但开发程度却远比那些经济发达国家为低。

    2)沿海地区局部已过度开发。在自然条件较好的东部沿海地区过度开发严重,珠三角9市土地开发强度15.9%,超过了日本三大都市圈,也超过国土面积相当的荷兰;包括安徽在内的环长三角地区,国土面积(约34万~35万平方千米)与德国、日本相当或相近,开发强度(约15%~16%)超过德国(12.8%)、日本(15.0%)。海洋资源过度开发造成开发利用密度高、生态环境退化严重的局面,需要实行绿色保护的海洋政策,解决可持续开发利用问题。(《2010~2020 中国海洋战略研究》,2009)

    3.分资源门类评估

    由于长期森林过伐、草地过牧、坡地滥垦、矿产乱采,超过限度,使我国的自然资源遭到不同程度的破坏,虽然近年施行了禁止乱砍滥伐、退耕还林、限制矿产开采等措施,我国的资源破坏现象有不同程度好转,总体上仍不乐观。

    我国超限开发的典型例子还包括近海水产过度捕捞,年产量峰值可达1400万吨,超限额75%,导致海洋生态系统和水产资源严重退化,产量减少,水产品个体变小。

    在水环境方面,水与环境超载,形势严峻。根据水利部2009年发布的最新数据,我国水资源总体上已经过度开发,其中黄河水资源利用率>60%,海河>98%,内陆河流域>40%。过度的开发,不仅威胁或损害河流健康,还使某些主要功能丧失。不少地方水环境开始退化,出现了水质恶化、地下水位下降、河湖干涸、湿地消失的现象,所有这些都是出现水危机的先兆。

    4.国土的粗放开发和资源、环境承载力评价

    中国当前正经历新一轮重化工业化及与其相克相生的“资源瓶颈”,资源除总量大、人均少外,在国土开发利用中的矛盾也很突出,总的资源开发强度与国土经济密度不对称,开发过程中的粗放、分散、重复、低效、退化等问题(表1)日久年深,有的积重难返。

    表1我国国土资源开发利用中的倾向性问题一览表

    人口基数大和粗放式强度开发加重了国土的负担,对人口、经济密集区的资源、环境承载力有必要做出科学评价。国家部署主体功能区规划,根据自然条件适宜性开发,控制开发强度,调整空间结构,也以资源环境承载能力为基本依据。关于环境承载力,“十五”后期由清华大学承担的宁波市环境承载力研究,从资源供给能力、环境纳污能力、人类支持能力3个角度来量化环境承载力,建立了评价指标体系。厦门大学对厦门海岸带也做了生态安全压力分析。资源、环境承载力评价的综合度更高,相应的难度也更大。对此,中国地质调查局在汶川地震灾后重建规划工作中有实战性演练,正组织“环渤海湾重点地区环境地质调查及脆弱性评价”项目,将扩及全国海岸带资源、环境承载力调查监测和风险评估,其重要性不言而喻。

    5.对国土面貌演变方向的两种预计

    基于当前国土资源的利用现状,对未来国土面貌演变方向有以下两种预计。

    1)从低收入转为中等收入国家的提升期是包括公共服务在内的现代服务业加速发展期、国土面貌向良性转变期,人均GDP 3000美元是对资源环境的边际压力的转折点。中国发展高层论坛2004年年会的总结讲话指出这一时期的6个基本特点:“消费结构升级,工业化进程加快,城市化速度上升,人口大量转移,国土面貌日新月异,社会财富迅速增加。”其中,“国土面貌日新月异”是良性预期。2005年,我国荒漠化和沙化土地面积实现中华人民共和国成立以来首次“双缩小”,“破坏大于治理”转为“破坏与治理相持”;2008年,电力弹性系数首次小于1(低于GDP增速),都顺应和促进这样的转变。

    2)《新一轮全国国土规划前期研究(中国地域空间、功能及发展)》综合报告(2006年),“第一章背景——剧烈变化的‘国土’”指出了我国国土开发和建设布局无序及空间失控态势的严重,包括:地域(空间)开发利用严重无序,建设用地过度扩张;许多地区资源环境压力过大,而支撑体系太弱;不少城市盲目攀比,贪大求洋,超前定位;一些快速发展地区环境状况令人担忧;生态退化问题依然严重,由此招致“国土安全和资源保障的危机”。这里所说的“剧烈变化”非“良性”一词所能道破。2009年9月《科技日报》关于“建设低碳城市”的对话栏目中有专家指出:“我们75%的地面水已经被污染,国土变得枯黄”,就是相应的写照。

    国土面貌是广域性土地利用/覆被变化(LUCC,全球变化的中枢和核心主题之一)的反映,尤以人口增长胁迫下的LUCC为甚。我们终需这样的系统观测和研究成果为基础给出说明。

    三、基点

    (一)大国土

    1.活动半径

    日本前首相田中角荣1972年为中日邦交正常化访华,在与毛泽东主席会谈时曾说:“一个民族的能力水平与活动半径成正比。”其着眼点在于国家的对外开放和国际化程度。

    一个国家的国土资源和空间管理及于领土、领空、领海和管辖海域(“准国土”或“国土化海域”),我们要上天、入地、下海,所要求的技术、工程和管理能力水平也与活动半径相关。

    “大国土”指现有国土全方位的内涵深化(包括系统化、整体化、聚合化、空间化)和管理(包括监督管理)到位:在国家层面上加强统筹协调,但不因“大国土”而扩张国土空间;在部门层面上加强内融外联,也不借以扩大职能范围。

    2.内涵假设

    “大国土”即广义的国土:一是国土资源与国土空间(或地域空间)的统一;二是自然国土与人文国土的统一;三是覆盖陆海、充斥立体空间的“三维国土”;四是统筹国内地球表里诸圈层的“多圈层国土”;五是宏观和中观层面上的“和合国土”。

    (1)国土资源与国土空间

    国土资源指土地、水、矿产、生物、海洋、大气等实体性资源,它们又占有各自的区位或地域,即空间性国土。而国土资源管理现状,既有重实体资源、轻空间的倾向,如把国土(空间)规划视同“国土资源规划”;也有重空间、轻实体资源的倾向,表现为土地管理的重数量、轻质量,区域地质调查的重陆轻海。

    在适当的地形地貌条件下,农业用地的耕作层、建设用地的工程持力层都是实体,农业、建筑业等活动先选址、后丈量,基本程序是由实体到空间;探矿权首先是带有虚拟性的“空间试用权”,而采矿权是资源的用益物权,矿业过程是由空间到实体。由此可见国土资源的实体性和空间性同等重要,不可分割。

    中国社会科学院黄皮书《2006年:全球政治与安全报告》认为,国家强弱更多取决于综合国力,其构成中科技力、人才力和信息力各占25%,自然资源和资本各占12.5%。自然资源的权重只占1/8,在当前阶段可能估低了,如果加上国土空间(区位)要素更要考虑提高。

    (2)自然国土与人文国土

    中国作为人口众多的文明古国,对国土垦殖和开发的历史悠久,但空间上极不均衡。开发强度,是指一个区域建设空间占该区域总面积的比例。作为发展中国家的中国,2008年全国平均开发强度达到3.48%,超出一度预计2010年达到3.23%的强度值很多,特别是东部沿海的一批城市已进入强度开发或超强开发,上海、无锡达到29%~30%,而东莞、深圳高达38%~40%,已臻于极限值,人工生态系统置换了自然生态系统。按照这样的发展速度,2020年全国开发强度达到3.91%的预计值也有可能被突破,国土人工化的趋势难以逆转。资源、资产、资本“三资合一”也是人文超过自然的国土。

    另据吴霁虹指出,在全球化背景下的信息社会中,不同于土地、劳动力和资本要素的知识、商业生态网络、组织流程等已成为创新活动的“新生产要素”,实现全球联系和思想交流的商业生态网络正成为新的“虚拟地产”。IBM 2008年的企业价值超过1577亿美元,然而其土地、建筑物、实验室等有形资产只占9.1%,基于空间和时间动态地创造价值的组织流程相当于“创新工厂”。由此可见,“人文国土”的未来发展具有很大的空间。

    (3)“三维”国土

    科技部2008年推出基础科学研究和前沿技术探索的“三深战略”,包括“深空(宇宙空间)”“深海(公海大洋基底)”“深蓝(信息安全)”三大纵深领域,“三深”没有“深陆”。在国土资源战略的“三维国土”构架中,“深”含“深陆”“深海”,它们同属岩石圈、水圈富于探索价值的人类未知领域;“空”首先是地面以上100~110千米的“领空”或“近空”,其次是外层的“深空”或“公空”(图1),概称“陆、海、空、深”。2009年9月,我国第一个集数据、软件于一体的三维地理空间信息系统——数字地球(中国)问世。

    图1“三维”国土示意图

    国土、资源、地质各有其自然演变和随人类社会农业、工业、科技革命的变异过程,并谋求可持续发展——时间维的过去、现在和未来。以46亿年计的地球历史可谓“深时”。这是“三深”向“四深”的发展。

    《浙江省信息化测绘体系建设发展战略》(2008年)首次提出了基于“时间维-对象维-方法维”的测绘体系概念模型,是对信息化测绘体系的基本构成与内涵的创新性探索,这也是“国土资源战略研究”吸收地方成果的一个范例。

    (4)“多圈层”国土

    大国的“陆、海、空、深”是互相影响的“多圈层”国土。1760年英国工业革命以来,世界各国累计开采、消费了3万多亿吨(以标煤计)化石能源,近250年间从地球岩石圈向大气圈释放出数以万亿吨计的CO2(土地利用/覆盖变化也贡献了>30%的份额),扰乱了地球各圈层之间的平衡,导致全球气候变暖。同时,还要看到海洋-大气相互作用的重要影响,还有生物圈中土壤碳库(可抵消全球5%~15%的碳排放量)的储碳潜力。就碳排放大国而言,也可以看作“大国土”结构问题。

    钱正英在《我国的江河整治问题》(1981年)中曾经建议:“对国土整治进行统一规划,水利建设纳入国土整治的统一规划。”

    第33届国际地质大会中国代表团建议探索“外层空间”新领域,测绘瞄着“地-空-天一体化”目标,都是超出地球圈层范围的深空探索。

    (5)宏、中观层面的“和合”国土

    以城镇化进程中的土地资源管理为例,在城乡分割体制下的土地二元配置和使用,造成城镇和农村“两栖”人口的“双重占地”,导致“两不经济”的结果,加剧了城乡用地和人地关系的紧张局面,必须实行以城乡一体化为目标统筹城乡用地的战略转变。这既有利于人际和谐、人地和谐,也促进城乡融合,以臻于“和合(和谐+聚合)”境界。统筹陆海、区域(行政区、经济区、气候区等)、城乡、“三生(生活、生产、生态)”空间等,都是形成疏密有序的“和合”国土之路。

    而国家所提倡的保护耕地的实质是保住耕作层的综合生产能力平衡,节约集约利用土地,以土地总和效益最大化为目标,都寓意于提高多元一体化程度的综合或集合,“和”“合”并用,相辅相成。

    3.陆、海、空关系

    (1)“滨海之国”与“滨、近海之国”

    大国土涉及陆海关系,美国区域规划协会称美国为“滨海之国”,是离海岸线80千米的范围,在这个占国土面积13%的区间集中了美国51%的人口、57%的国民收入。实际上这只限于美国本土,美国又是多海洋国家,除了滨海的阿拉斯加州、夏威夷州,还有5片海外属地(岛域或群岛),其管辖海域散布在大西洋、太平洋和北冰洋,比上述区域要大得多。就美国本土而言,我们把它看作“半环形的滨海(湖)之国”(东北角是五大湖区)。中国的陆海情况与它迵然不同,总体上是东南向临海的“滨、近海之国”。从大国土着眼,我们在看重沿海省(区、市)的同时还要看到近海省。近海省按区位可分3类:①中部近海省,涵盖中部地区6省;②西部近海省,有贵州、云南;③3个近海边疆省,即吉林(临海最近距离15千米)、黑龙江(临海最近距离<100千米)和云南(临海最近距离<500千米)。按此设想,现有沿海省(区、市)加3类近海省(区、市)共有24个,占全部省级单位的77%,这就能让更多的内陆省共享海洋资源,既有利于海洋共同开发和国土均衡,也有利于扩大内需和(海)港-腹(地)一体化,沿海省(区、市)和近海省(区、市)依托地缘关系共筑“和合国土”。

    (2)深陆和深海

    大国土包含“深陆”,现代科学技术的发展使人类向地壳深部、深海大洋和洋壳的探索成为现实。表2列举了我国实施的部分大陆深钻和超深钻。此外,山东新汶矿业集团的一处矿井深1350米,是亚洲最深矿井;清华大学与四川二滩水电开发公司合作,在锦屏山覆盖层深2500米以下的引水隧洞旁建筑极深地下暗物质探测实验室。

    表2 我国实施的大陆深钻、超深钻一览表

    海洋正逐步成为人类的第二生存空间、食品生产基地、化石能源和新能源开发基地、新的水资源开发基地、新的医药资源开发基地,又是全球交通和物流通道。美国《面向21世纪海上合作战略》(2007年)认为:在世界所有国家中,美国和中国是海洋利益最大的国家(实际上两者缺乏可比性)。大国土中涵盖的深海指的是水深超过500米的海域,我国把深海资源开发列为超前部署领域,尚处于发展的中级阶段。表3概列出海平面以下的分层化。

    表3中所列海平面200米以下的深层水,保持低温、洁净,具有多种功能,在美国、日本、韩国开发利用这类较深的优质海水,已形成产业。

    (3)近空和“地空”

    城市高层建筑林立。全国大城市中现有5000多座50层以上的高层建筑。上海环球金融中心建成世界第一高楼,在高密度的建成区中出现了不同产权单元在空间上层层叠加的现象,并愈益普遍化。这一层近地空间简称“地空”。表4列出了近空分层的高度以及各层对应的主要功能。

    表3 海平面以下分层化表

     

    表4近空分层化表

     

    我国利用低空(地表以上100米)风能发电居世界第四位,而“高空”(地表以上200米)风能尚未开发,这两层空域均在“地空”范围内。在更高空还有丰富、稳定的风能资源,其开发利用与航空飞行不兼容,待进一步研究。

    城市在向空中“长高”的同时还向地下延深。我国有10个城市已使用或正在建设地铁,另有8个城市提出或筹建地铁,到2020年建设城市轨道交通线路将达到2000~3000千米,表明城市“地铁时代”已经来临。

    “地空”和地下工程呼唤城市三维地质调查、三维地籍测绘和管理。

    4.城市“三维”地质调查和“三维”地籍测绘与管理

    地空和地下工程呼唤城市的三维地基调查和三维测绘调查,现在我国有6个城市在试点,上海、北京已经验收。

    “上海市三维城市地质调查”项目按“中心城-新城-郊区”3个规划功能区,建立“基岩地质层-第四纪地质层-工程地质层”3个层次的地质结构模型,使三维可视化地质信息系统、地面沉降防治、地下空间与地质环境容量评价、地球化学调查与农用地分等定级相对接,特别是搭建起大型、综合、动态的地理地质信息平台,可望打破多源、异构、多维数据形成的“信息孤岛”互不相通的僵局,实现全市地质信息由分散到集中管理、由平面到三维显示、由单项专业应用到多元服务的转变。另在全市地下工程普查的基础上,从黄浦区着手地下地籍调查,构建“地上地籍图-地下地籍图-地质图”系统,为地下空间管理提供有效支持。

    “北京市多参数立体地质调查”项目(2009年通过评审)推出的智能化三维地质信息管理与服务系统,为城市规划、建设和管理提供了全方位的科学依据。

    在完成6个城市试点的基础上,将考虑另33个超大城市的“三维”地质调查。

    深圳市国土与房产局正启动“三维地籍”的专项研究,这是有关城市“三维”地籍测绘和管理研究,在国内外尚处于探索阶段。而历来以二维宗地为核心、以“四至”为边界的传统地籍,都建立在宗地内产权主体同质化的基础上,而城市土地的立体化利用则以垂直方向上、产权主体的多元化为前提,即地表、地上、地下空间可以分层开发并分属不同权利人,这就形成以六面体或多面体为基本单元的“三元产权体”,在空间形态上表现为复杂的产权簇或产权层,需要有相应的“三维地籍”测绘为支撑的“三维地籍”管理。此外,《物权法》要求实行不动产统一登记制度,而任何不动产都占有一定的空间域,系统的三维地籍研究为在一个统一的技术框架下处理土地和房产的登记问题提供了可能。

    上海市地质调查研究院研究地下空间资源管理与权籍调查关键技术,也有初步成果。

    从城市空间要素立体化趋势中可引出一种新型的财产权,即空间权,它与建设用地使用权相分离,成为一项独立的物权(参见《民法》第七百七十三条、第八百三十二条),在我国台湾省已建立起比较完整的空间权制度。

    住宅产业规划到2020年基本做到“户均一套房、人均一间房、功能配套、设备齐全”。在产业层面,青岛“海尔地产”为节能省地提出“小户大家(小户型、大社区),和谐住区”的理念。即通过5个空间结构把家庭做大:家居空间紧凑化,环境空间功能化,会馆空间场所化,商业空间生活化,网络空间无域化(建设数字化网络社区,用网络服务来解决物理空间解决不了的问题,使得生活无域化——与“虚拟地产”相联系)。而微观上的空间意识将会有助于模式和设计创新。

    (二)大资源

    1.内涵假设

    “大资源”即广义的自然资源及其组合开发利用。

    一是单门类自然资源及其多形态的综合利用,多功能的优选利用(如在农业用地中, 对耕作层既是“土壤水库”又是“土壤碳库”的合理利用),非常规资源和新资源的递进或接替利用。

    二是包括土地、水、矿产、生物、海洋、大气等在内的多门类自然资源及其优化组合和综合管理(如水、土资源综合管理,海洋综合管理)。

    三是大资源以土地、能源为根本,我国的耕地和宜居建设用地都是稀缺资源,要在统筹生活、生产、生态空间的前提下节约集约和多元利用土地,新能源比传统能源的范围大大拓宽,要在尽可能清洁利用化石能源的同时研发低碳导向下的替代能源。

    四是确立、推进基于生态系统的国土资源管理和海洋综合管理,与经济、社会、生态建设相互交融,并探索资源、资本、资产“三位一体”的复合式管理方式,使资源开发利用的技术链、产业链、价值链层层相扣。

    五是融入经济全球化,积极利用包括国际海域在内的境外资源和公共资源。

    2.大资源与大能源

    中国在2012年将成为世界最大能源消费国。在21世纪上半叶,能源在我国矿产资源中仍居首位。在低碳导向下的大能源发展离不开大资源、大地质的支撑(表5)。

    3.单项管理案例

    水利部基于我国人多水少、水资源时空分布不均、与生产力布局不相匹配的突出水情和严峻的水资源形势,从2009年开始实行最严格的水资源管理制度。这比实行最严格的土地管理制度晚13年,但所规定的“三道红线”——开发利用“红线”即控制用水总量;水功能区限制纳污“红线”即控制入河排污总量;用水效率控制“红线”即遏制用水浪费——是对水量、水质和水耗的综合调控,体现了水资源和水环境管理的相对统一,起点高于只设“一道红线”的土地管理制度,也可以说把土地管理、利用的两个最严格制度“合二而一”了。

    2009年瑞典斯德哥尔摩大学和德国波茨坦气候研究所的科学家量化分析了“蓝水”和“绿水”,其中,“蓝水”是来自河流和地下含水层的水资源,占35%,“绿水”则是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸发而消耗掉的水资源,占65%;科学家们根据分析结果提出了应该大力研发绿水资源利用技术,由此可见土壤水作为“大资源”的一个分支兼及“大土地”“大地质”领域,应予以重视。

    表5 大能源战略及其资源、地质支持一览表

    :①第33届国际地质大会中国地质代表团得到启示:“非传统能源越来越受到重视,能源多样性是今后出路所在。可再生型能源可能是未来能源的主体。”

    4.综合管理案例

    中国工程院2007年关于《东北地区有关水土资源配置、生态与环境保护和可持续发展的若干战略问题研究》指出,基于东北是我国水土资源搭配最好的地区,可以建成全国最大的优质商品粮基地,而东北地区过去的垦荒,实际上是占用了林、草、湿地。目前的生态与环境状况,已到了临界状态。因此得出一条基本结论:“东北地区土地利用的总体格局应当是:耕地总量不再增加,林、草、湿地不再减少,城市和工矿用地合理控制”;并指出东北“西部地区的农业发展方向必须是农牧结合,以牧为主;农作物……以雨养农业为主,在缺水地区不宜种植水稻”等,在宏观上都有道理。但一年后,即2008年推出的《吉林省增产百亿斤1斤商品粮能力建设总体规划》中规划投资62亿元引嫩入白、以稻治碱,用5年时间在该省西部新增255万亩基本农田。这反映出国家战略研究与地方战略行动脱节,见仁见智,有待实践检验。

    多门类资源的综合管理,如作为复合式资源和空间的海洋综合管理,已成为国际趋势。其核心思想是从分散的行业管理转向跨行业、跨学科和跨部门的、基于生态系统的海洋综合管理。20世纪90年代中期,厦门市率先建立了海洋综合管理体制,成为有关国际组织部署的东亚海洋防污和管理的示范区,但推广不易。国家海洋局受权“综合管理中国海域”已10多年,尚难到位。对此,《2010~2020中国海洋战略研究》第五章中有具体建议。

    (三)大地质

    1.内涵假设

    大地质基于经济、社会与时俱进和地质工作功能最大化,不断扩大服务领域、贯穿于生产和生态建设的全过程。

    一是为经济、社会发展打好三个(应用)基础,即资源基础(开源、节流)、环境基础(保护、修复和防灾减灾)和工程基础(岩土工程),都有旺盛需求,为夯实资源和工程基础服务的地勘、工勘已商业化, 作为环境基础前期工作的“全国土壤现状调查与污染防治大计划”(2006年)正在实施中。

    二是大地质工作即大地质产业,它跨三次产业,即为“一产”服务的农业地球化学调查和供水水文地质勘察,融入矿业(现属“二产”)的矿产勘查和融入工程业的工勘作业,隶属“三产”的地质科学研究和信息服务,分别拉长产业链,不自成独立体系,大地质≠大地矿(对1991年提出的“地矿产业”要反思),按这个产业定位,现行地勘行业管理的覆盖范围还要加宽。

    三是基于国家财政支持、走在商业性地质工作的前面的公益性地质工作要做大,其信息供全社会共享,基于市场和地勘基金的商业性地质工作规模更大。

    四是地学研究多元化,地球科学正从传统的分散的单学科研究向地球系统科学研究转变,地质科学也要向地球系统科学即“大地学”拓展。

    五是适应“矿产资源全球化”的发展趋势,在立足国内的同时,“走出去”开拓境外地质工作,为利用“两个市场、两种资源”不失时机地做好前期服务。

    2.大地质与大地学

    基于地质科学的大地质和基于地球科学的大地学,其研究对象相同而研究领域不同。大地学的包容面广于大地质,但有交融态势(表6)。

    表6 大地学与大地质研究方向的概略比较表

    由表6可见,两者的共同点比较多,有向地球系统科学合流趋势,但在学科上仍显示出整体和局部相包含关系的脉络。“大地质”栏中未列举的海洋、陆地地表过程恰是“大国土”关注的热点领域。

    3.大地学——科技和信息服务

    公益性地质工作以地质图件为窗口面向全社会服务。英国地调局2006年发起的《全球1∶100万数字地质图计划》,产生于矿产资源全球化催生地质调查全球化的背景,旨在推进各国既有地质图数据网络化和国际共享。为保护市民避免遭受地震、海啸、滑坡和火山爆发等地质灾害的威胁,由联合国发起在日本神户通过的《2005~2025兵库行动框架》,有关信息和知识都要及时传输到全社会。

    2008年我国地理信息产业已形成测绘服务、遥感服务、地理信息系统、卫星导航4大支柱产业,总产值>600亿元;2009年增速20%,从业人员达40万人,机构>1万家;预计到2010年达到800亿~1000亿元,带动相关产业增长5000亿元。目前,全国唯一、初具规模的黑龙江省地理信息产业园2007年在哈尔滨开园,已建起国际地理空间数据加工基地和高新技术企业孵化器,前景看好。《北京空间信息产业调研白皮书》披露,该产业应用领域扩大到数字奥运、政府共享平台、数据库、防灾减灾等方面,国际合作领先于全国。

    四、浅释

    “三大”之间是有内在联系的,以“四面体”(图2)示意:A代表“大土地”,B代表“大海洋”,它们是“大国土”的两个主要载体,C代表“大资源”,D代表“大地质”作为基础置于底面。

    图2“三大”内在联系示意图

    (一)“四面体”扫描

    “大国土”与“大资源”有交叉重叠,宜各有侧重:“大国土”重在空间,以地表面、海平面为通用界面;“大资源”重在物质和能量,以水土、生物、能源和矿产为载体;“大地质”连同“大测绘”提供科学支撑和信息服务。三者构成一个统一、聚合的“四面体”。我国陆地空间虽大、资源品种虽多,但受结构性矛盾的深度制约,难题不少。

    定格国土空间区位的“大土地(A)”和“大海洋(B)”,其中“大土地”“七山二水一分田”,又派生出:A 高原和山地型土地结构(平原少,后备耕地少,开发成本高),A-C中低产型耕地、草地结构(优质耕地、草地少,又是少林国家)和大江河与中小湖泊型的陆地水域结构(淡水少);“大海洋”“三海两链半纷争”,源于A-B单面陆缘海与陆中海型海洋结构,而中国是世界上拥有邻国最多的国家(共29个,其中15个直接相邻),于本国资源禀赋弊多利少;“大资源(C)”“门类多、总量大、人均少、时空分布不均衡、相互匹配不理想”,又派生出煤基型化石能源结构(高碳、高硫空间)和低品位型非煤大宗矿产结构(富矿少)等。

    (二)“三大”的必然性和价值取向

    “三大”既是科学理念,又是顺应必然趋势的战略定位(表7)。作为人口过量的资源大国和经济大国,必须从大处着眼,针对国土开发中长期存在的几个倾向性问题(表1),集中多方面智慧谋划与经济、社会发展相适应的“大格局”(表8),使“三大”的组合优势得以充分发挥。

    表7“三大”的必然性一览表

    表8营造国土、资源的“和合”大格局一览表

    以上大格局,有的正在形成,有的受体制和机制束缚,施展不开。现行体制、机制问题如表9所列,要有序、分期研究解决。

    提出“三大”,旨在落实科学发展观,融合部门职能,加强统筹协调。经济、社会发展对资源环境的需求与时俱进、因人而异(表10),要瞻前顾后、留有余地。

    表9 “三大”的体制、机制问题一览表

    表10 人对“三大”的阶梯式需求一览表

    资源“瓶颈”有两重性,要以“三大”为杠杆,与经济发展互动,形成供、需“双向制约”,同时,还受生态、社会、政治等“多重制约”(表11)。

    表11 供需双向和多向制约一览表

    下一步,“三大”的研究领域再向“五维”拓宽,“五维”除时间维、空间维外还包括市场维、环境维、文化维。

    (三)推进“三大”的路径选择

    对于推进“三大”的路径可从以下几方面着手:

    1)把“国家可持续发展国土资源战略研究”项目持久化、常态化,提高研究内容的战略含量,从国家层面加强对重大问题的协调力度。

    2)编制部门战略规划,或加强部门发展规划的战略引导,向“三大”提升。

    3)有条件地实施部内整合,发挥基础地质调查、测绘、国土信息和经济研究工作对土地、矿产资源和海洋管理的全面支撑作用。

    4)基于“智能地球”(中国),搭建国土资源管理信息化的综合平台,从小到大,分步实现多门类资源的信息交流和共享。

    5)加强跨部门协调,在政企分开、所有权与行政权分离的前提下,逐步推进“非全能”、服务型的大部门制。

    6)在现行法规基础上适时启动国土资源和空间的综合立法。

    (四)几点困惑

    1)国土、资源管理和地质工作中积累下来的矛盾比较多,化解矛盾要有一个过程,现在是不是推出“三大”的合适时机?

    2)“三大”是从国家层面立意的,眼下设想“三大”的高度还不完全上得去。

    3)“三大”的容量放大了,没有现成的抓手,有待于实践中探索。

    (该文原载《国土资源战略与构建保障和促进科学发展新机制(2009年度)》、国土资源部信息中心《国际动态与参考》2010年第1期(总第439期)。本文为国土资源管理改革与战略高层论坛上的演讲。演讲于2009年11月19日。郭文华、刘丽、陈静、李政制作图表,王凌云整理。)

     
     
    国土资源战略研究的起点和基点

    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

    大陆科学钻探工程(松科二井)完井暨学术研讨现场会现场。 (资料图片)

    7018米!5月26日,我国在松辽盆地实施的全球首个钻穿白垩纪陆相地层钻井——“松科二井”完井,一举成为亚洲国家实施的最深大陆科学钻井

    上天入地,人类对于未知世界的探索从未停止。近日完井的“松科二井”成功创造了深部钻探4项世界纪录,这意味着,我国“向地球深部进军”取得了又一重大进展。

    在地球深处打孔绝非易事

    为更加深入地了解地球内部结构,人类从20世纪60年代起,开始科学钻探,期间遇到了一系列世界难题

    凡尔纳著名的科幻小说《地心游记》,描绘了主人公在地心游历的神奇经历。但目前而言,要想更深入地了解地球内部结构,最直接有效的方式就是打一口科学钻探井,让人类的视线范围能够深入到地球内部。

    科学钻探始于20世纪60年代,分为大洋钻探和大陆钻探,已有许多国家在洋底和大陆打了近百口深浅不一的科学钻孔。根据钻孔的深度,可分为浅钻(小于2000米)、中深钻(2000米至5000米)、深钻(5000米至8000米)和超深钻(大于8000米)四级。

    最早进行大陆钻探的国家是前苏联,全世界最深的钻孔也在前苏联,是位于贝加尔湖的科拉超深钻孔。这个超深钻孔从1970年开钻,钻探了将近20年,在1989年到达距地壳12262米的深度,成为目前地球上最深的“地眼”。

    但是,由于科拉钻探的科学目标不明确,欧美科学家更喜欢举世闻名的德国KTB深层岩芯项目(1987至1994年)产生的数据。KTB是德国在德国中部进行的大陆科学钻探,重点研究大陆中、下地壳,工程历时近15年,最终孔深达到9101米。来自12个国家的400多位科学家在此执行了200多项地学研究项目。

    我国的“松科二井”于2014年4月开钻。中国地质调查局副局长李金发说,“我们最终打到了7018米,穿过了整个白垩纪地层。利用获得的岩心,我国科学家们在全球首次实现了对白垩纪最完整、最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画”。

    要知道,这绝非易事。往地壳深处钻探,会遇到一系列世界难题。首先,在高温高压的地下环境下,能否确保钻机的配件和电子元件正常工作。其次,在高温高压条件下,井壁岩石容易破碎,会造成井壁垮塌、卡钻等井下事故。此外,地质学家要求自井深2865米至井底连续采取岩心用于研究,这需要保证取出的深部岩心完好无缺。所以,表面上看是打一口井,实际上却是在考验一个国家的经济实力、基础工业实力和整个科技的发展水平。

    “松科二井”现场副总指挥朱永宜表示,经过艰难攻关,“松科二井”工程攻克了超高温钻探和大口径取心等关键技术难题,获取了415万组24TB的深部实验数据,创造了311毫米大口径连续取心最长、3种不同口径单回次取心最长4项世界纪录;在世界上首次研发并成功应用大口径一次取心成井等技术,将钻进速度提高了2倍;还成功研发了抗高温钻探技术,创造了国内最高温度(241℃)条件下钻进的新纪录。

    恐龙时代的旅行

    在白垩纪,恐龙曾一度成为地球霸主。而实施“松科二井”的最主要目的,是要探究这一时期内重大地质事件、烃源岩的生成与古环境和古气候变化的奥秘

    作为地质历史中典型温室气候时期的代表,距今6500万年至1.45亿年的白垩纪是地质记录保存最为完整的时期。那个时候,恐龙曾一度成为地球的霸主。

    中国科学院院士、“松辽盆地大陆科学钻探工程”首席科学家王成善说,实施“松科二井”的最主要目的,就是要探究白垩纪时期内重大地质事件、烃源岩的生成与古环境和古气候变化的奥秘。所以,它被国际科学界称为恐龙时代的旅行。

    白垩纪既是恐龙的大繁殖时期,也是它们发生大灭绝的时期,要解开白垩纪的谜团,必须整合研究陆相沉积记录。作为世界上发育时间最长的陆相湖泊盆地,松辽盆地有着完整的演化历史——8000万年的历史,4000米厚的白垩纪连续沉积地层,这些集聚着历史痕迹的数字背后,是那个时代遗留给人们的馈赠。由于松辽盆地的地层中保存了最能反映全球或局部气候变化与环境的高分辨率沉积记录,因此,它成为开展白垩纪陆相沉积研究的理想对象。

    凭借“松科二井”获取的连续完整地质记录,我国首次重建了相对连续的白垩纪—古近纪界线附近的陆相气候记录。根据记录可以看出,由于大规模火山喷发导致剧烈的升温和二氧化碳浓度上升,造成了松辽盆地中的部分物种,包括恐龙的灭绝。在随后的短时间内,小行星的撞击使原本不稳定的生态系统发生崩溃。

    专家表示,“松科二井”通过首次实现对白垩纪最完整、最连续陆相地层厘米级高分辨率的精细刻画,建立了白垩纪的重要地质历史档案,为研究白垩纪古气候演变提供了重要科学依据,证实了气候快速变化是导致恐龙灭绝的诱发因素,这对于研究和预测未来全球气候变化意义重大。

    探索油气资源接替潜力

    在松辽盆地深部凹陷带3350米以深地层中,地质学家证实了该地区深部存在有利的页岩气层系,这将为我国在该区域实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展,提供重要依据

    “松科二井”所在的松辽盆地是当今世界最大的典型陆相沉积盆地之一,也是我国最主要的含油气盆地,保存了白垩纪最完整、最连续的陆相地层。正是在这里,诞生了著名的大庆油田。目前,大庆油田开采的油气资源深度大约在3000米以内。

    而此次“松科二井”钻井深度达到7018米,在松辽盆地深部凹陷带3350米以深地层中,地质学家发现了页岩气气测异常43层,累计厚度102米;其中,甲烷占全烃组分平均含量的86%,异常幅度与背景值的平均比值为14.77。由此,完整揭示了深部页岩气资源的潜力,证实了该地区深部存在有利的页岩气层系,将拓展我国深部能源勘查开发的新空间。

    专家表示,这将为我国在这一区域实现深部能源勘查向页岩气勘查拓展,提供重要依据。

    同时,“松科二井”还首次发现了具备开发条件的盆地型干热岩地层。在井深4400米至7018米,科学家发现了温度150℃至240℃的高温干热岩体以及2层含高放射性元素的异常地层,其热流值为84毫瓦/平方米,展示了松辽盆地具有良好的地热能开发应用潜力。

    目前,人类对于干热岩的开发利用主要集中在发电领域——利用干热岩发电技术可大幅降低温室效应和酸雨对环境的影响,且不受季节与气候制约。据科学家们的保守估计,地壳中干热岩(通常指3千米至10千米深处)所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍,若能开采出2%,就相当于我国2010年全国一次性能耗总量(32.5亿吨标煤)的5300倍。

    同时,“松科二井”项目的推进,建立起我国地层对比的“金柱子”,创建了完整的松辽盆地陆相层标准剖面,为发展我国区域性和全球地层对比研究提供了重要的陆相“标尺”。同时,“松科二井”还建立了松辽盆地演化新模式,揭示了松辽盆地深部地质构造特征,发现了古大洋板块俯冲、聚合的深部证据,构建了盆地早期基底双向汇聚、后期伸展反转的陆地盆地演化新机制,为松辽盆地成因再认识及深层油气勘探提供了理论指导。

    人类对地球的探索永无止境。相信在科学家们的不懈努力和探索下,我们未来将会打通更多探秘地球深部的通道,了解更多的地球奥秘。

    经济日报:掘地七千米,“钻透”白垩纪