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    近日,青岛海洋地质研究所面向海底摄像资料多金属结核识别领域,自主研发的“基于深度学习的海底多金属结核识别与分析软件V1.0”获得国家版权局计算机软件著作权授权。

    深海多金属结核含有70多种元素,其中锰、铜、镍的资源量高出陆地相应资源量的几十倍到几千倍,具有很高的经济价值,被认为可能是海底分布最广、储量最大的金属资源。海底摄像资料对深海多金属结核的分布及丰度的调查分析发挥着关键作用。该软件针对海底摄像获取的图片及视频资料,利用已训练完成的深度卷积神经网络对图像及视频中海底多金属结核进行识别,并实时显示结核的数量,该软件集成的算法模型无需经过再次训练即能完成不同海洋深度下大规模海底摄像资料的多金属结核识别与分析,为海底多金属结核矿产资源勘查提供新的解决方案。

    该软件是深度神经网络模型在海洋矿产资源勘查中的具体应用,极大提高了海底摄像资料处理效率与应用成效,为深海多金属结核矿产资源勘查提供科学依据,助力于海洋资源的可持续开发利用。

     

    青岛海洋地质研究所获海底多金属结核识别与分析软件...

    由中国科学院、中国工程院主办,中国科学院学部工作局、中国工程院办公厅、中国科学报社承办,中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2017年中国十大科技进展新闻、世界十大科技进展新闻,2017年12月31日在京揭晓。

    此项年度评选活动至今已举办了24次。评选结果经新闻媒体广泛报道后,在社会上产生了强烈反响,使公众进一步了解国内外科技发展的动态,对宣传、普及科学技术起到了积极作用。

     

    2017年中国十大科技进展新闻  

    1.我国科学家利用化学物质合成完整活性染色体

    我国科学家利用化学物质合成了4条人工设计的酿酒酵母染色体,标志着人类向“再造生命”又迈进一大步。该研究利用小分子核苷酸精准合成了活体真核染色体,首次实现人工基因组合成序列与设计序列的完全匹配,得到的酵母基因组具备完整的生命活性。该研究结果2017310日在《科学》发表,我国也成为继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。自2012年开始,天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院与美国等国家的科研机构共同推动了酵母基因组合成国际计划(Sc2.0),旨在对酿酒酵母基因组进行人工重新设计和化学再造。我国科学家此次成功合成的4条酿酒酵母染色体,占Sc2.0计划已经合成染色体的2/3 

    2.国产水下滑翔机下潜6329米刷新世界纪录

    我国自主研发的“海翼”号水下滑翔机于20173月在马里亚纳海沟挑战者深渊,完成大深度下潜观测任务并安全回收,最大下潜深度达到6329米,刷新了水下滑翔机最大下潜深度的世界纪录。“海翼”号水下滑翔机是根据中科院B类战略先导专项的部署,由中科院沈阳自动化所研制的、具有完全自主知识产权的新型水下观测平台。从原理样机的研发到深渊观测任务的圆满完成经历了13个年头,包含浅海、深海、深渊等不同型号的水下滑翔机20余台。此次“海翼”号在马里亚纳海沟共完成了12次下潜工作,总航程超过134.6公里,收集了大量高分辨率的深渊区域水体信息,为海洋科学家研究该区域的水文特性提供宝贵资料。  

    3.世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机诞生
      

    201753日中国科技大学潘建伟院士科研团队宣布光量子计算机成功构建。潘建伟团队在多光子纠缠领域始终保持着国际领先水平,团队利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源,通过电控可编程的光量子线路,构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。实验测试表明,该原型机的取样速度比国际同行类似的实验加快至少24000倍,通过和经典算法比较,也比人类历史上第一台电子管计算机和第一台晶体管计算机运行速度快10倍至100倍。这台光量子计算机标志着我国在基于光子的量子计算机研究方面取得突破性进展,为最终实现超越经典计算能力的量子计算奠定了坚实基础。 

    4.国产大型客机C919首飞

     

    我国首款国际主流水准的国产大型客机C91920175514时许在上海浦东国际机场首飞。C919的全称是“COMAC919”,COMACC919的主制造商中国商飞公司的英文名称简写,“C”既是“COMAC”的第一个字母,也是中国的英文名称“CHINA”的第一个字母,体现了大型客机是国家的意志、人民的期望。第一个9寓意“天长地久”,19寓意C919大型客机最大载客量190人。C919拥有完全自主知识产权,是建设创新型国家的标志性工程,凝聚了国内最优秀的设计人才和工程人才,针对先进的气动布局、结构材料和机载系统,研制人员共规划了102项关键技术攻关,包括飞机发动机一体化设计、电传飞控系统控制律设计、主动控制技术等。  

    5.我国首次海域天然气水合物试开采

     

    2017518日,我国首次实现海域可燃冰试采成功,南海神狐海域天然气水合物(又称可燃冰)试采实现连续187个小时的稳定产气。这是“中国理论”“中国技术”“中国装备”所凝结而成的突出成就,中国人民又攀登上了世界科技的新高峰。源源不断的天然气从1200多米的深海底之下200多米的底层中开采上来,点燃了全球最大海上钻探平台“蓝鲸一号”的喷火装置。这是我国首次,也是全球首次对资源量占比90%以上、开发难度最大的泥质粉砂型储层可燃冰成功实现试采。从“蓝鲸一号”起步的可燃冰试采,不仅对我国未来的能源安全保障、优化能源结构具有重要意义,甚至可能给世界能源接替研发格局带来改变。  

    6.我国“人造太阳”装置创造世界新纪录

     

    国家大科学装置——全超导托卡马克核聚变实验装置东方超环(EAST)实现了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行,创造了新的世界纪录。这一重要突破标志着,我国磁约束聚变研究在稳态运行的物理和工程方面将继续引领国际前沿。东方超环是世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置,对国际热核聚变试验堆(ITER)计划具有重大科学意义。由于核聚变的反应原理与太阳类似,因此,东方超环也被称作“人造太阳”。该成果将为未来ITER长脉冲高约束运行提供重要的科学和实验支持,也为我国下一代聚变装置——中国聚变工程实验堆的预研、建设、运行和人才培养奠定了基础。  

    7.中国科学家首次发现突破传统分类新型费米子

     

    中国科学院物理研究所科研团队首次发现了突破传统分类的新型费米子——三重简并费米子,为固体材料中电子拓扑态研究开辟了新的方向。这一研究成果于2017619日由《自然》杂志在线发表。寻找新型费米子是近年来拓扑物态领域一个挑战性的前沿科学问题,也是该领域国际竞争的焦点之一。此次新型费米子的发现从理论预言、样品制备到实验观测的全过程,都是由我国科学家独立完成的,它是凝聚态物理中固体理论的一个重要突破。这一研究成果对促进人们认识电子拓扑物态、发现新奇物理现象、开发新型电子器件以及深入理解基本粒子性质都具有重要的意义。  

    8.量子通信“从理想王国走到现实王国”

     

    2017118日,我国研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在圆满完成4个月的在轨测试后,正式交付使用。2017616日,中国科学技术大学潘建伟、彭承志等带领的团队宣布,利用“墨子号”在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发,并于此基础上实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验。世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”于929日正式开通。结合“墨子号”卫星,我国科学家成功与奥地利实现了世界首次洲际量子保密通信。“墨子号”圆满实现了三大既定科学目标,用潘建伟的话说,千公里级的星地双向量子通信,终于“从理想王国走到了现实王国”。  

    9.中科院推出高产水稻新种质

     

    由中科院亚热带农业生态研究所夏新界研究员领衔的水稻育种团队于20171016日宣布,历经十余年研究,团队日前培育出超高产优质“巨型稻”:株高可达2.2米、亩产可达800千克以上、具有高产、抗倒伏、抗病虫害、耐淹涝等特点。经农业部植物新品种测试中心DNA指纹检测,以及华智水稻生物技术有限公司56k水稻SNP基因芯片指纹图谱检测,确认“巨型稻”是一种水稻新种质材料。这种“巨型稻”光合效率高,单位面积生物量比现有水稻品种高出50%,平均有效分蘖40个,单穂最高实粒数达500多粒,单季产量可超过800千克/亩。它是运用突变体诱导、野生稻远缘杂交、分子标记定向选育等一系列育种新技术,获得的水稻新种质材料。  

    10.“悟空”发现疑似暗物质踪迹

     

    20171130日,中国暗物质粒子探测卫星“悟空”的首批探测成果在《自然》杂志上刊发。“悟空”测量到电子宇宙射线能谱在1.4万亿电子伏特(TeV)能量处的异常波动。这一神秘讯号首次为人类所观测,意味着中国科学家取得了一项开创性发现。如果后续研究证实这一发现与暗物质相关,将是一项具有划时代意义的科学成果,人类就可以跟随着“悟空”的脚步去找寻宇宙中5%以外的广袤未知,这将是一个超出想象的成就。即便与暗物质无关,也可能带来对现有科学理论的突破。“悟空”投入相对小,在“高能电子、伽马射线的能量测量准确度”和“区分不同种类粒子的本领”两项关键技术指标方面世界领先。 

     

    2017年世界十大科技进展新闻 

    1.新传感器技术可实现意念操控机械假肢

     

    一个国际团队在《自然—生物医学工程》上发表论文表示,在他们研发的传感器技术助力下,机械假肢能探测到使用者脊髓运动神经元发出的电信号,使假肢的控制更加灵活,这相当于用意念控制假肢。有关技术有望帮助截肢人士恢复更多活动功能。这种新传感器能让机械假肢直接探测到来自脊髓运动神经元发出的电信号,比起单纯依靠肌肉抽动来控制的方式,这样的操控可做到更精确,可完成的动作也更复杂,机械假肢的实用性随之提高。团队下一步将对这一新型机械假肢进行更大范围的临床测试,经过不断改进后,这类产品有望在未来三年进入市场。  

    2.DNA数据存储新法问世

     

    美国科学家在201732日出版的《科学》杂志上报告说,他们想出了一种新的方式将数据编码进脱氧核糖核酸(DNA),从而创造出迄今最高密度大规模数据存储方案。在这套系统中,1DNA具有存储215拍字节(2.15亿千兆字节)的能力。原则上,它可以将人类有史以来的所有数据存储在一个大小和重量相当于两辆小货车的容器中。然而这项技术能否起飞主要取决于成本。用DNA存储数据有很多优势。它是超级压缩的,并且在寒冷干燥的地方可以保存数十万年。同时只要人类社会还在读取和书写DNA,他们就能够解码这些信息。科学家还可以为这些文件制作几乎不受数量限制的无差错文件副本。  

    3.“二手”火箭,成功发射回收

     

    美国太空探索技术公司于2017330日利用翻新的“二手”火箭把一颗商业通信卫星发射上天,这是人类太空史上的第一次。此次发射的主要任务是把欧洲卫星公司的SES-10卫星送至地球同步静止轨道,但特殊之处在于这枚“猎鹰9”火箭的第一级曾于20164月为国际空间站运送过货物,此后降落在太平洋的一艘无人船上,是人类从海上成功回收的第一个火箭第一级。经翻新并加上第二级后,火箭第一级被运回肯尼迪航天中心再次承担轨道级发射任务。火箭第一级回收的目的是研制可重复使用的运载火箭。传统火箭都是一次性使用,一旦能够回收重复使用,将有望降低发射成本。  

    4.3D打印卵巢具有生育能力

     

    2017516日出版的《自然—通讯》杂志报道称,美国科学家通过3D打印技术,由凝胶制成的人工卵巢能够使老鼠受孕并产下健康的后代。在这项研究中,科学家使用了一个具有发射凝胶喷嘴的3D打印机,而其所使用的凝胶来源于动物卵巢中天然存在的胶原蛋白。研究人员通过在载玻片上打印各种重叠的凝胶纤维图案来构建卵巢。随后,他们利用外科手术摘除了7只小鼠的卵巢,并在其位置上缝合了人工卵巢。小鼠交配后,其中3只雌鼠分别产下了健康幼崽。这些产崽的雌鼠同时还能自然泌乳,这表明嵌入支架的卵泡产生了正常水平的激素。该成果或能帮助因放疗或化疗导致不育的癌症幸存者恢复生育能力。  

    5.科学家成功用引力为星球测重

     

    《科学》杂志于201767日发文称,爱因斯坦的广义相对论提出100年后,科学家成功地运用该理论确定了一颗白矮星的质量,使当初在爱因斯坦看来“不可能的希望”成为现实。科学家在5000多颗恒星中寻找具有这种直线排列形式的星球,发现白矮星STEIN 2051 B恰好有着这种完美的定位——它在20143月正好位于一颗背景星球之前。他们利用哈勃望远镜对此现象进行观察,测量背景星球表观位置的微移动,这一作用被称作天体测量的微引力透镜效应。根据所测得的数据,他们估计,该星球的质量约为太阳质量的0.675倍。直接测量STEIN 2051 B的质量对理解白矮星的进化具有重要意义。  

    6.全球首次发现双粲重子

     

    欧洲核子研究中心于201776日宣布,经多国科学家共同努力,在世界上首次发现了一种被称为双粲重子的新粒子,这将有助于人类深入理解物质的构成和强相互作用的本质。中国团队对这一发现功不可没。这一最新发现来自欧洲核子研究中心的大型强子对撞机(LHC)上的底夸克探测器(LHCb)合作组。据介绍,这种双粲重子含有两个质量较大的粲夸克和一个上夸克,质量约3621兆电子伏,几乎是质子质量的4倍,理论预期其内部结构迥异于普通重子。底夸克探测器是欧洲核子研究中心大型强子对撞机上的粒子物理实验装置之一,专门研究重夸克粒子的产生和衰变。  

    7.华人科学家宣布发现“天使粒子”

     

    美国斯坦福大学华人科学家张首晟等人于2017720日在《科学》杂志上报告说,他们首次发现了马约拉纳费米子存在的证据。这一重大发现解决了困扰量子物理学80年的难题,对量子计算也具有重要意义。张首晟领导的理论团队预言了通过怎样的实验平台能够找到马约拉纳费米子,哪些实验信号能够作为证据;加利福尼亚大学洛杉矶分校的何庆林、王康隆以及欧文分校的夏晶领导的实验团队与理论团队密切合作,在实验中发现了被称为手性马约拉纳费米子的一类最基本马约拉纳费米子。意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言,自然界中可能存在一类特殊的粒子,它们的反粒子就是自身,这种粒子被称为马约拉纳费米子。  

    8.科学家用基因剪刀修复人类早期胚胎致病基因

     

    201782日出版的《自然》杂志报告,一个国际团队利用CRISPR基因编辑技术,成功修复了人类早期胚胎中一种与遗传性心脏病相关的基因突变。这是美国国内首次进行人类胚胎基因编辑。研究人员以肥厚型心肌病为研究对象。这是一种常见的单基因遗传病,由MYBPC3基因突变引起,是青壮年运动员猝死的主要原因之一。研究人员利用CRISPR基因编辑技术修复了人类早期胚胎中的这种突变,且定向非常精确,没有在非靶点位置产生突变。研究人员介绍,精确的基因编辑技术还有助获得更多健康胚胎,提高体外受精成功率。但研究团队谨慎表示,相关基因编辑方法仍需进一步优化。  

    9.世界首个分子机器人诞生

     

    《自然》杂志于2017920日报道,英国曼彻斯特大学科学家研制出世界上首个“分子机器人”,其能接收化学指令并完成组装分子等基本任务,未来可用于研发药物、设计先进制造工艺以及搭建分子组装线和分子工厂。组成分子机器人的碳、氢、氧和氮等原子总共只有150个,大小只有百万分之一毫米,将几百亿个这种机器人堆起来,也只有一粒盐那么大。但如此微小的分子机器人,却拥有机器手臂,能够根据指令操控单个分子,用机器手臂搭建分子产品。由于非常微小,这些分子机器人具有很多优势,能降低材料需求、加速药物研发、大幅减少能源消耗及推进产品微型化等。  

    10.引力波研究获重要进展

     

    全球多国科学家于20171016日宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)捕捉到这个引力波信号。此后2秒,美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴。这是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件,标志着以多种观测方式为特点的“多信使”天文学进入一个新时代。61日,科学家就称,第三次探测到了引力波。此次结果不仅再次验证了广义相对论,也为了解双黑洞系统的成因提供了线索。927日,宣布第四次探测到引力波,这是欧洲和美国的探测器首次共同发现引力波。 

    我国首次海域天然气水合物试开采入选中国十大科技进...

    页岩油(shale oil)传统意义上指的是通过油页岩(oil shale)的热解、加氢或热液溶解作用提炼得到的一种非常规石油资源,与天然石油类似,但含有较多的不饱和烃类及氮、硫、氧等非烃有机化合物,它的组成和性质因油页岩中有机质的性质、干馏方法、热解条件、回收系统等不同而有很大的差别。

    与其他能源资源相比,全球的油页岩资源非常丰富,比煤炭多40%。全球油页岩资源折合成页岩油资源量约4750亿吨,比传统石油资源量高出2倍多。此外,油页岩埋深浅、分布广且稳定,探明成本低,资源易于落实。若开采技术攻关突破,国家能源急需时可随时发挥作用,所提取的页岩油可以作为常规石油的补充能源。2016年美国的页岩油产量超过2亿吨,占到石油总产量的50%以上,对常规石油形成了有效补充,发挥了替代作用。这也对美国经济产生了深远的影响,使美国的能源独立性更强并降低了贸易逆差。从能源角度说,页岩油可以对常规石油形成有效的补充,可以看作是一种战备资源。

    近日,地学文献中心完成了情报专辑《页岩油手册——理论、技术与挑战》,该专辑全面阐述了页岩油的来源、特征及分布,页岩油的性质,介绍和探讨了油页岩的开采方法、页岩油加工提取的关键技术,最后分析了页岩油的勘探开发现状及未来前景和挑战。希冀本专辑能为相关领导及部门了解世界油页岩勘探开发的相关进展及关键技术等提供信息支撑,为我国油页岩勘探开发及部署提供参考和借鉴。

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    地调局地学文献中心完成情报专辑《页岩油手册——理...

    自2015年开工建设,至2018年底,国家地下水监测工程建设完成,共建成层位明确的国家级地下水专业监测站点10168个,全部安装了一体化地下水自动监测设备,实现了全国主要平原盆地和人口活动经济发展区的地下水监测数据自动采集、实时传输和多源解析。

    在工程建设过程中,遇到了很多承压-自流井,这些井的承压水头高出井管口,地下水不断向外涌出,导致无法安装井口保护装置和自动化监测设备。

    为解决承压-自流监测井密闭式处理和自动化监测这一行业难题,达到控制监测井自流,实现监测井的自动封水通气,满足水位监测、水样采集、清孔洗井等目的,自然资源部中国地质调查局所属的地质环境监测院会同水文地质环境地质调查中心,经过多次研究讨论、设计改进和野外试验,针对实际存在的管径管材不同、设备类型不一和季节性承压等复杂情况,成功研发了自流监测井密封技术。通过在井管口安装包含取水阀、智能压力控制阀及双补芯密封接头在内的法兰式密封装置,有效的解决承压水在有压无压转化过程的连续监测、冬季防冻、水样采集和洗井清淤问题。

    目前,此项技术已经在新疆、湖南、云南等12个省(区)的多个国家级地下水监测井成功应用,推动了地下水自动化监测技术进步。

     

     
     
    承压-自流监测井密封技术研发成功并推广应用

    资源、环境与生态问题已成为事关人类发展前景的全球性问题。近几十年来,随着人口急剧增长与经济快速发展,世界工业化、城市化进程不断加快,人类活动已成为全球变化的重要驱动力。在经济全球化、区域一体化不断深化的推动下,各国经济发展对相互之间资源、环境与生态的影响不断加大,人类进入了生态全球化时代。面对前所未有的重大而紧迫的全球性环境问题,世界各国在持续努力探索解决之道。党的十八大从新的历史起点出发,做出“大力推进生态文明建设”的战略决策;习近平总书记从新时代基本方略的高度提出要树立“两个共同体”理念——“人类命运共同体”理念与“山水林田湖草生命共同体”理念,为推进全球经济社会发展指明了方向,地质调查工作迎来了新的转型发展。地质调查工作如何适应与服务全球与国内生态文明建设并推动全球与区域问题的解决,亟待深入思考。

     

    11990~2015年不同国家矿产资源人均开采量与消费量变化

    地球系统问题的全球性与区域性

    20世纪50年代以来,人类活动对地球系统影响的程度和频度发生了急剧变化,人类施加于地球系统的各种压力进入“大加速”时期,地球从全新世跨入了新的地质年代——人类世。人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化,并正在继续加剧,有可能产生不可逆转的后果。在第23届联合国气候大会上,来自世界各国的科学家发出警告:地球系统越来越抵近危险的“临界点”。

    1. 全球自然资源开发从线性增长转变为指数增长,发展中国家增长尤为突出

    过去的100多年,矿产、水、土地等自然资源开发经历了从线性增长到指数增长的转变。

    (1)矿产资源:全球开采总量快速增长,发达国家主导矿产消费,发展中国家开采快速增加

    1901年以来,全球矿产开采总量经历了缓慢增长、快速增长、稳定增长与急剧增长的变化。与1901年比较,2015年全球矿产开采总量增长了32.0倍,其中化石能源增长14.6倍,金属矿石增长41倍,非金属矿石增长49.3倍。根据开采量增长情况,矿产资源开发可划分为4个阶段:1945年以前,矿产开采量缓慢增长,年均增长0.59亿吨,人均开采量1.73吨;1946~1973年,矿产开采量快速增长,年均增长6.40亿吨,人均开采量增长到5.78吨,年均增长4.0%;1974~1997年,矿产开采增速减缓,年均增长6.15亿吨,人均开采量增至6.34吨,年均增长0.4%;1998~2015年,矿产开采量急剧增长,年均增长16.05亿吨,人均开采量增至9.01吨,年均增长2%。

    近几十年来,全球矿产开采与消费格局发生了重大变化。从开采来看,20世纪90年代中期之前,OECD国家主导全球,开采量占全球的41.8%,之后开采量占全球比例不断降低,到2015年降至23.0%,并且自2007年开始由增长转变为下降趋势;金砖国家开采量快速增长,在1995年超过OECD,占全球比例由1995年的37.9%升至2015年的51.6%。从消费来看,直到2007年,OECD国家消费量呈不断增长趋势,1990~2007年平均占全球总量的52.1%,2007年之后消费量降中趋稳,近年来稳定在295.42亿吨左右,占全球比例降至2015年的36.4%;金砖国家消费量在2000年之后快速增长,年均增长6.3%,在2010年超过OECD国家,到2015年增至360.57亿吨,占全球总量的44.0%;其余国家矿产消费量保持稳定增长趋势,年均增长3.1%。

    全球资源治理体系变革滞后于全球矿产开采消费格局的变化。1990~2015年,OECD国家人均矿产消费量大大高于其人均开采量,平均高出42.2%,且这一比例有增大的趋势。这表明,发达国家所开发的矿产根本满足不了其消费需求,通过进口越来越多的原矿石、矿产品与各种制成品来补充。金砖国家、其余国家人均开采量一直大于其消费量,说明发展中国家所开采的矿产在满足本国需求之外,有相当比例以原矿石、矿产品、各种制成品等形式出口。以金砖国家为例,2015年矿产开采量14.6吨/人,消费量11.7吨/人,在满足本国需求的同时,每人平均为其他国家贡献了2.9吨的矿产。目前的全球资源治理体系与发展中国家的贡献不相适应,亟需变革,以促进全球资源优化配置。

    (2)水资源:开采总量保持增长态势下呈现出显著的区域分化

    全球水资源开采在总量持续增长态势下呈现出显著的区域性差异。1901年~1950年,全球水资源开采量缓慢增长,由6713亿立方米增至12265亿立方米,年均增长1.3%;1951年~1980年,水资源开采量快速增长,年均增长3.2%;1981年以来,水资源开采量增速趋缓,年均增长0.8%。OECD国家水资源开采量在1980年由快速增长转变为稳定波动趋势,近年来稳定在9200亿立方米,占全球总量的23%。金砖国家水资源开采量自20世纪60年代以来保持快速增长的趋势,1960年~2000年年均增长2.4%以上,2000年以后增速有所减缓,到2015年增至17500亿立方米,占全球总量的43.7%。全球水资源开采量增长的主要原因是灌溉农业的快速发展与农业经济的持续增长。中国、印度等新兴经济体农业快速发展,加上持续的工业化和城市化,用水量有较大幅度的增长;欧盟、美国等发达经济体由于越来越多地进口工业制造产品与粮食,同时技术进步促使工业与城市用水下降,用水量自以前的增长转变为稳定或下降。

    地下水开采量快速增加,部分发展中国家含水层疏干问题严重。全球地下水开采量自20世纪60年代的3120亿立方米增至2010年的9820亿立方米,增长了3倍多。与水资源类似,地下水开采亦呈现出显著的区域差异。发达国家地下水开采在经历了一段时期的快速增长后已趋于稳定或缓慢下降。例如,美国地下水开采1950年~1980年保持了30年的增长,之后趋于稳定。发展中国家地下水开采自20世纪七八十年代以来处于快速增加的态势。例如,埃及1972年~2000年地下水开采量增长了6倍。地下水开采主要集中在亚洲国家,印度、中国、巴基斯坦、伊朗、孟加拉国等5个国家地下水开采量占全球总量的53.2%。地下水开采量的快速增加导致部分地区地下水位持续下降,引发了严重的生态环境问题,如泉水消失、湿地萎缩、地面沉降、海水入侵等。

    (3)土地资源:城市与农业用地持续扩展,生态空间不断萎缩

    1901年~2015年,全球土地利用变化的趋势是拓荒草原与森林来扩展农业用地,开发农业用地来扩展城市和基础设施建设用地,森林、草原、湿地等生态空间不断萎缩。农业用地面积扩展趋势趋于减缓。1901年~1955年,全球农业用地面积快速增长,年均增长0.88%,占全球土地面积的比例由20.6%增至33%;1955年~2015年,农业用地面积增速趋缓,年均增长0.23%,约占全球土地面积的38.0%。从区域上看,欧盟、东欧和北美的耕地面积有所下降,而南美、非洲和亚洲的耕地面积呈扩大态势。全球森林面积不断减少。1901年~1960年,森林面积平均以每年减少0.18%的速度逐年缩小,1960年以后森林面积缩小速度减缓,年均减少0.1%。

    城市化以前所未有的速度在扩张。遥感图像分析表明,全球城市面积6587.6万公顷,占全球土地面积的0.51%。城市用地占土地面积比例最高的地区是西欧(2.11%),其次是东亚(0.97%)、北美(0.72%)、东南亚(0.63%)。据统计,1950年~2015年人口大于1000万的城市群数量由2个增加到29个,人口500万~1000万的城市群数量由5个增加到45个。联合国粮农组织(FAO)估计,目前城市面积以每年200万公顷的速度扩展,80%的土地来自于农业用地。虽然城市占用土地面积比例很小,但是由于城市集聚了全球一半以上的人口,城市发展对生态环境的影响是巨大而深远的。

    2. 全球生态环境恶化趋势加剧,区域分化明显

    在不断加快的世界工业化、城市化进程作用下,气候变暖、自然灾害、水土污染等日益成为影响全球发展的重大生态环境问题。

    (1)二氧化碳等温室气体浓度不断攀升,全球气候变化加剧

    根据观测数据,大气中二氧化碳等温室气体浓度上升呈加剧趋势。1901年~1960年,大气二氧化碳浓度由296ppm增至316ppm,年均增长0.11%;1960年之后,增长速度逐渐加快,1961年~1997年均增长0.36%,1997年~2015年均增长0.55%,2015年大气二氧化碳浓度增至399.57ppm。大气二氧化碳浓度升高的主要原因是化石燃料燃烧和水泥生产排放了大量的二氧化碳。2015年化石燃料燃烧与水泥生产排放了360.2亿吨二氧化碳,是1990年的1.6倍。

    发展中国家开采了越来越多的化石能源,来满足发达国家的能源消费需求。在世界经济发展竞争加剧的背景下,很多发展中国家为了获得竞争优势,降低或放松了环境标准要求,推动高耗能、高污染、高碳产业发展;而发达国家对环境标准要求不断提高,以提高本国环境质量和生活舒适度。受此影响,高碳产业可能从环境标准高的发达国家向环境标准宽松的发展中国家转移,从而导致碳排放转移。全球碳计划(GCP)对1990年~2015年二氧化碳排放量估算表明:OECD国家因消费造成的碳排放大于其生产造成的碳排放,且差值越来越大;相反,金砖国家生产造成的碳排放大于其消费造成的碳排放,差值亦越来越大。这说明,发展中国家开发了本国越来越多的化石能源,加工、制造成各种产品出口到发达国家,承担了碳排放量上升与环境污染的代价。

    (2)重大突发性地质灾害呈上升趋势,经济损失快速增加

    全球重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构EM-DAT灾害数据库收集了各国发生的重大自然灾害。入库灾害至少满足下列条件之一:造成10人以上死亡;100人以上受到灾害影响;政府宣布应对灾害紧急状态;政府在救灾过程中呼吁国际援助。1940年~2015年,全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害697次,造成6.5万人死亡,有记录的经济损失约89.4亿美元。上世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢,80年代以后发生频率快速增加,从80年代初的年均不足10次增加到近10年的年均18次。虽然发生频次增加,但是因灾死亡人数没有明显增长,单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的,从1970年~1979年的136人/次下降到近5年的38人/次,说明各国地质灾害防治取得了一定成效。然而,地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加,从70年代的平均每年0.14亿美元增加到近10年的平均每年1.76亿美元。

    不同国家地质灾害发生与防治情况存在显著差异。美国1960年~2009年地质灾害共造成336人死亡,直接经济损失12.4亿美元(按1960年折算)。1970年以后,美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平,平均年死亡人数在4人以下;1985年以前直接经济损失呈快速增加趋势,之后直接经济损失则呈减少的趋势。墨西哥1997年以前地质灾害发生在低水平波动,平均每年发生10次左右,平均每年导致近14人死亡;1998年以来,地质灾害显著增加,平均每年发生的地质灾害增加至86次,平均每年导致50人以上死亡。尼泊尔1971年~1992年发生地质灾害频次保持稳定,多在19次上下波动;1993年以后发生频次明显增加并呈周期性波动,平均每年发生120次以上,在高发年可达380次以上。

    (3)全球水土污染处于上升态势

    已有数据研究表明,全球水土污染呈上升趋势,随着部分工业企业(特别是高污染企业)由发达国家向新兴市场国家转移,新兴市场国家水体和土壤面临着越来越大的污染压力。

    地表水和地下水污染日趋严重。据联合国估计,全球每天大约有200万吨工农业和生活废弃物排入地表水体中,全球每年污水产生量高达1500立方千米。在发展中国家,80%的污水未经处理直接排放到河流、湖泊和海洋中。世界卫生组织统计显示,全球有8.84亿人缺乏安全饮用水,全球88%的腹泻与不安全饮用水、缺乏卫生条件有关,大部分分布在发展中国家。在快速城市化和农业种植区,地下水中的氮浓度不断上升,地下水质趋于恶化。在人类活动的作用下,孟加拉国、缅甸、阿富汗、柬埔寨、印度、中国等地区发生了地下水砷污染,影响了3500万~7500万人口的饮水安全。土壤污染问题在发达国家和发展中国家普遍存在。由于长达200年的工业化过程和现代工农业的发展,欧洲土壤污染严重。据欧盟调查,38个欧洲国家发现大约有250万个场地存在污染风险,其中有34.2万个已被确认为污染场地,需要进行修复。由于土壤污染的隐蔽性和复杂性,土壤污染问题在很多国家尚没有引起足够重视。

    地球系统问题解决的理论框架 

    不断加速的工业化、城市化与全球化耦合在一起对地球系统产生了前所未有的影响,促使人们必须从全球尺度去认识地球系统的变化机理;同时,不同区域或国家自然资源与生态环境变化出现了明显分化,与人类相互联系最为密切的近地表圈层资源、环境与生态问题呈现显著的区域性特征,促使人们必须从近地表圈层去认识地球系统的变化机理。在问题驱动下,随着全球观测、信息等技术进步,地球科学形成了一门新的分支——地球系统科学;在地球系统科学理论指导下,聚焦近地表圈层形成了一个新兴领域——地球关键带。

    近年来,我国从生态文明建设实践出发,提出了“构建人类命运共同体”和“山水林田湖草生命共同体”的理念。“人类命运共同体”的内涵是从生态、经济、政治、合作等方面构建全球治理体系,推动形成新型国际关系和国际新秩序;在生态方面强调生态环境问题无边界,保护地球系统是全人类的共同责任。“山水林田湖草生命共同体”的内涵是按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律,统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游,进行整体保护、系统修复和综合治理。由此,学术界与政界在应对人类面临的地球系统问题方面高度契合,共同构成了完整的理论框架。

    1. 地球系统科学:服务构建人类命运共同体

    地球系统科学把地球看成一个由相互作用的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层构成的统一系统,重点研究各组成部分之间的相互作用,了解整个地球系统的过去、现今及未来的行为,为全球生态环境问题的解决提供理论基础与对策方案。上世纪80年代以来,地球系统科学以全球气候变化研究为重点,技术方法不断发展,研究内容不断丰富,研究体系日趋完善与成熟。

     

    地球系统问题解决的理论框架

    (1)以观测、机理、建模与解决方案为重点,地球系统科学研究取得重大进展

    地球系统观测网不断扩展与升级,地球系统监测能力不断增强。美国NASA于1991年建立地球观测系统(EOS),利用卫星与其他手段对全球陆地表面、生物圈、地球空间、大气以及海洋进行长期观测;EOS之后,启动了地球系统任务(ESM),加深对气候系统与气候变化的认识;2017年,启动了下一代联合极轨卫星系统,用于天气预报和环境监测。美国地质调查局自1972年起陆续发射LandSat系列卫星,用于探测地球资源与环境,包括调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源,监视农、林、畜牧业和水利资源利用,监测自然灾害和环境污染等。法国国家空间研究中心自1986年开始研发SPOT系列卫星,进行土地利用/覆盖变化、植被监测、自然灾害评估等。欧盟与欧洲航天局自2005年资助地球观测计划——全球环境与安全监测系统(GMES),由遥感卫星与陆地、海洋、大气等监测传感器组成,2013年更名为“哥白尼计划”,以扩大地球观测计划在公众中的影响力。

    地球系统变化与过程机理研究不断深化,揭示了地球系统要素不同时空尺度下的变化规律与影响。地球系统变化包括大气过程、海洋过程、陆地过程、冰冻圈过程等,这些过程相互影响、相互作用。由于碳循环是地球系统物质和能量循环的核心,全球碳循环及其对全球变化的响应研究一直是被广泛关注的前沿问题。人们对岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制有了深入的认识。人们认识到土地利用、覆盖变化是造成全球变化的重要原因,很多学者对土地利用变化引起的区域气候、土壤、水文、地质等因子变化及其对生态系统影响进行了大量研究。针对全球变化的生态系统影响,学者从植物群落、植物生理生态、地下生态、水生态系统、生物入侵、生物多样性等方面开展了深入研究。

    先后建立了多个地球系统模拟模型,地球系统变化预测能力大幅度提升。上世纪80年代以来,很多研究机构陆续开展了大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等地球系统模拟模型的研发和应用。2000年美国NASA提出构建地球系统建模框架ESMF,包括核心框架、天气及气候建模、数据同化应用等,为地球系统建模提供了一个标准的开放资源的软件平台。ESMF发展至今,已经拥有40多个模型,包含大气圈模型、大气动力学/物理学相关模型、海洋模型、陆地和陆表模型、水文学/分水岭模型等。欧洲提出了欧洲地球系统模拟网络(ENES)计划,包括地球系统模拟集成和气候资料存储与分发两个计划,目标是建立一个高效的欧洲地球系统模拟和气候预测系统进行集成模拟研究。日本在上世纪90年代启动了“地球模拟器”计划,于2002年研制成功,并在国际上率先开展了超高分辨率的全球气候系统模式的发展和模拟研究。中国科学院开发了地球系统模式CAS-ESM,集成了大气、陆面、陆冰、海洋、海冰等分量模式。

    应对全球变化提出了系列减缓、适应方案,服务制定政策、编制规划和措施决策。基于地球系统观测、机理研究与模型模拟预测,开展全球变化的适应与可持续发展研究是地球系统科学研究的重点之一。2015年,《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》,将所有国家都纳入了呵护地球生态确保人类发展的命运共同体当中,目标是把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内,并为把升温控制在1.5℃之内努力。越来越多的研究强调通过人类自身行为的改变,主动适应地球系统变化;通过土地系统和景观的重新设计,协调生态系统服务和人类福祉之间的相互关系;通过社会-经济-环境可持续性的综合协同,降低地球系统变化的风险。

    (2)促进自然科学与人文科学融合和推进更加平衡的多学科集成,成为地球系统科学发展的未来趋势

    国际科学理事会(ICSU)于2010年提出了面向全球可持续发展地球系统科学面临的5大挑战:一是如何提高对未来环境条件及其影响预测的实用性;二是如何发展、增强和集成必要的观测系统用以管理全球和区域环境变化;三是如何预见、识别、避免与管理破坏性全球环境变化;四是采取什么样的制度、经济和行为变化以迈入全球可持续发展路径;五是如何在技术研发、政策制定与社会响应中鼓励创新来实现全球可持续性。

    面临这些重大挑战,地球系统科学将会从自然科学主导的研究转变为有广泛的科学和人文领域参与的研究,从单学科主导的研究转为更加平衡的多学科集成研究。“未来地球计划”未来10年将集中在3个方面:动态行星地球——观测、解释、了解和预测地球、环境和社会系统趋势、驱动力和过程及其相互作用;全球发展——获得管理食物、水、能源、材料、生物多样性和其他生态系统功能和服务所需要的知识;可持续性转型——了解转型过程与选择,评估跨部门和跨尺度的全球环境治理与管理战略。

    中国所提出的构建人类命运共同体理念,得到了国际社会的高度认可。这一理念被联合国纳入相关决议,与“未来地球计划”等一起共同引导与推进全球生态文明建设。

    2. 地球关键带理论:服务构建山水林田湖草生命共同体

    地球关键带是指异质的近地表环境,岩石、土壤、水、空气和生物在其中发生着复杂的相互作用,在调控着自然生境的同时,决定着维持经济社会发展所需的资源供应。地球关键带科学为近地表圈层地球系统研究提供了一个整体框架,在此框架内开展全面、系统、持续、深入的跨学科研究。可以说,地球关键带科学是地球系统科学在近地表圈层的具体实现,为地球系统科学提供区域理论基础并服务于区域与全球可持续发展。

    (1)融合地质、水文、土壤、生态等学科,地球关键带科学快速发展

    通过探索,地球关键带科学形成了一条整合研究的技术框架:循环上升的调查-监测-研究体系。通过调查、监测和研究的循环进行,不断深化对关键带及其过程时空变化规律的认识;在此基础上,通过对图件、数据和成果集成分析,针对管理者、科学家、社会公众等服务对象生产各种产品,将关键带研究成果最大程度地传递给社会。

    调查是了解地球关键带组成与结构的基础,也是部署监测和开展建模的基础。2012年,美国地质调查局发布了其核心科学体系科学战略(2013~2023),明确将地球关键带作为其研究的核心靶区,提出针对关键带的结构和过程进行调查,建立关键带3D/4D地质框架模型。针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题,欧盟委员会发布了土壤保护主题战略,将传统的1~2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究。关键带调查的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”这一基本科学问题。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究,分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。

    监测是了解地球关键带随时间变化的基础,为建模提供所需的输入数据和校正数据。美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划,先后建立了10个关键带观测站,以流域为单元,对关键带各种要素进行长期观测。德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目,先后建成了4个陆地环境观测站,为区域尺度气候变化研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。法国则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站,建设关键带观测设施,以流域为单元对关键带要素进行观测。欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目,选择4个典型地点建立了地球关键带观测站,将土壤监测作为长期观测的重点。

    建模对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用,始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如,美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型,定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类:一类是描述单个过程的数学模型,一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型。对于前者,目前已建立了较为成熟的模拟模型;而对于后者,是关键带建模的重点和难点,尽管近年来做了很多探索工作,耦合模型还远不成熟,仍在不断发展中。

    (2)随着地球关键带科学的形成与发展,或将促使地球表层研究发生科学变革

    地球关键带将与经济社会最密切的近地表环境作为独立的开放系统,为区域资源、环境和生态问题研究提供一个完整的系统框架。地球关键带科学研究尚处于探索阶段,近年的进展表明地球关键带科学有潜力促使地球表层研究发生科学变革,为经济社会面临的气候变化、生态系统管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。未来地球关键带科学研究发展方向包括4个方面:开发一个统一的地球关键带演化理论框架;开发耦合的系统模型来探究地球关键带服务;开发一个集成的数据和测量框架并进行验证;建立多学科集成的地球关键带观测站。

    从国内生态文明建设的实践中,我国提出了“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念。在内涵上,地球关键带与山水林田湖草异曲同工,前者侧重理论,后者侧重实践,目标均是推进区域生态环境治理。地球关键带科学是山水林田湖草系统治理的理论基础,后者则是前者与实践相结合的应用体现。地球关键带科学与山水林田湖草生命共同体理念共同构成了区域生态环境治理的理论框架,共同推进区域可持续发展。

    对地质调查工作的思考

    地球系统问题得到了政府与学术界的高度关注。在社会治理层面,围绕人类社会持续发展需求形成了“两个共同体”理念——人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体。在学术层面,随着全球观测、信息等技术的进步,以问题为导向,地球科学形成了新的分支——地球系统科学,聚焦近地表圈层衍生了“地球关键带”新领域。由此,政府与学界在应对地球系统问题方面高度契合,共同构成了完整的理论框架。地质调查工作应树立人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体理念,以地球系统科学理论为指导,以地球关键带为重点,加强调查、监测与机理研究,加强综合评价,服务和支撑生态文明建设。

    一是以地球关键带为重点加强综合调查评价。将地球关键带作为地质调查工作的重点靶区。按照统一的技术规范和标准,开展不同尺度的专业性基础性地质调查,充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性,建立地球表层三维地质框架模型。充分利用现代信息、网络、大数据等技术,加强区域问题综合评价,形成基础扎实、数据可靠、形式多样的综合评价产品,服务区域生态治理与自然资源综合管理。

    二是以服务生态保护修复为目标加强生态地质调查。根据自然资源管理与生态保护修复需要,选择典型地区探索开展生态地质调查,形成生态地质调查技术规范。根据自然资源勘查开发的源头保护、利用节约与破坏修复全过程需要,推进不同尺度生态地质调查,提出生态保护修复地质解决方案。

    三是以服务全球资源治理为重点加强全球问题合作研究。以“一带一路”倡议为抓手,加快推进矿产资源勘查开发国际合作,加强产能合作,促进全球资源优化配置。立足我国优势,在前沿与关键领域,策划实施地学大科学计划,以全球岩溶动力系统资源环境、地球化学调查、青藏高原特提斯演化与资源-环境效应等为重点,推进国际地学大计划合作。

    四是以资源环境要素为重点加强地球系统探测与监测。采用卫星遥感、航空遥感等对地观测技术,定期采集全球与区域资源环境要素数据。协调、整合、新建观测站点,形成地球关键带综合监测网。开展区域自然资源数量、质量与生态综合监测,及时提出预警。围绕深部资源勘查开发与灾害防治需要,加强地壳深部探测。

    五是以提升自然资源管理决策支撑能力为重点加强地质大数据建设。整合现有地质、资源、环境、生态等调查数据,构建地质大数据核心数据库体系。建立资源环境要素数据动态更新机制,实现地质大数据与自然资源管理需求在时空上的契合。与经济、管理、社会等相关基础数据无缝链接,为自然资源管理与资源环境治理提供全方位支撑。

     

    地球关键带研究的调查-监测-研究循环体系框架

    六是以过程机理研究为基础加强综合评价。基于三维地质框架模型,加强地球系统物理过程、化学过程、生物过程的机理研究,建立地球系统或地球关键带模拟模型。基于机理模型,考虑不同社会经济发展情景,对所面临的问题进行综合评价,有针对性地提出地质解决方案。

    (作者单位:自然资源部中国地质调查局发展研究中心)

    解决地球系统问题需要新站位

     

    织金洞世界地质公园位于中国西南贵州高原的织金县境内,1980年4月发现,1985年建成并对外开放,规划范围包括织金洞园区、绮结河园区(大峡谷)和东风湖园区(乌江源百里画廊)3个部分,总面积170平方公里。织金洞是贵州高原喀斯特地貌演化的杰出范例和最神奇、最美妙的区域,在岩溶地貌、岩溶水文地质构造、第四纪地质环境及古气候变化等方面具有重大的科学价值。

    黄山归来不看岳 织金洞外无洞天 

    中国当代著名作家、文学评论家冯牧曾经这样描述国家重点风景名胜区织金洞:“黄山归来不看岳,织金洞外无洞天。琅嬛胜地瑶池境,始信天宫在人间。”老作家的寥寥数语,是对织金洞最好的解读。织金洞既像一个美丽的童话世界,又是一座瑰丽的艺术宝库,满洞的奇珍异宝,让人目不暇接、流连忘返。2005年,织金洞被《中国国家地理》杂志等媒体评为“中国最美旅游洞穴排行榜第一名”。 2014年1月,织金洞入选“世界地质公园”推选名录。2015年9月19日,织金洞被联合国教科文组织世界地质公园执行局批准为世界地质公园。

    织金洞是我国旅游价值和科研价值都很高的著名洞穴,被誉为“天下第一洞”“地下艺术宝库”“溶洞博物馆”“行星上的一大奇观”。一些专家在游览织金洞后,评价它具有抽象美、具象美、古典美、现代美。来到毕节,织金洞是非常值得一看的地方。

    织金洞位于乌江上游六冲河段南岸坡顶,高出河面300米,它所处的织金县官寨苗族乡,民族民间文化多姿多彩。

    织金洞发现于1980年4月8日。1988年8月1日,国务院审定并公布了全国共40处第二批国家重点风景名胜区,织金洞名列其中。

    据专家介绍,距今4亿~2.2亿年前,贵州曾多次处于浅海碳酸盐沉积环境,沉积了总厚度达几千米的碳酸盐岩地层。晚三叠世后,受多期强烈构造运动影响,贵州全境隆起成陆地,并逐渐抬升形成内陆高原。织金洞地质公园的地质遗迹,均发育于距今2.2亿年的下三叠统碳酸盐岩地层。织金洞地貌单元,以织金洞为主角演绎着喀斯特景观的神奇、美妙和珍稀——迄今已探测的洞穴长度4215米,由两条主洞和4条支洞组成,分为4层,共有 47个厅堂。其中,洞底面积在3000平方米以上的大厅有13个,面积超过1万平方米的大厅有6个;洞穴容积达600万立方米,是目前世界上厅堂分布密度最大的旅游洞穴。

    织金洞不仅是贵州高原喀斯特景观的杰出代表,也是解读贵州高原沧海桑田变迁、地壳抬升、喀斯特发育等重大地质事件的关键窗口。踏入洞内,就像进入了一个钟乳石的梦幻世界。石笋、石柱、石幕、石瀑布、石旗、石盾、流石坝、鹅管、卷曲石等钟乳石多姿多彩,令人目不暇接,尤其以盔状、塔状、塔松状、纺锤状、琵琶状、灯台状、盾形等80多种特型钟乳石最具特色。这其中不乏世界级的珍品——“霸王盔”,目前世界上唯一发现的形态最逼真的盔状石笋;“倒挂琵琶”,目前世界上已发现的规模最大、形态最优美的盾形石柱;“银雨树”,目前世界上已发现的形态最独特的塔松状石笋;“姊妹玉树”,目前世界上已发现的造型最奇特且正在生长发育的塔松状石笋;“三级华盖”,目前世界上唯一发现的3个规模相似且同时生长发育的盔状石幔;“水晶宫”,洞内卷曲石分布面积达3000平方米,世所罕见;“一线连天”,目前世界上已发现的最细长石柱;“江山如画”,目前世界上已发现的规模最大、形态最壮观的巨型壁流石;“织金窗口”,目前世界上已发现的规模最大的石瀑布……均是国内外十分罕见的岩溶景观,堪称世界级的珍品。

    这50多根巨型石笋,高度和直径都在20米~40米之间,它们组成了目前世界上分布密度最高的巨型石笋群。

    流石坝,总面积约5300平方米,是目前世界上单片发育面积最大的流石坝。

    这些类型齐全、分布集中的钟乳石,几乎涵盖了所有钟乳石的形成条件和沉积类型,是目前世界上钟乳石分布密度最高、类型最丰富、珍稀形态最多的洞穴,具有喀斯特洞穴演化的系统性和完整性,是喀斯特洞穴中最为独特的自然美景和重要的美学价值区。

    专家普遍认为,这些类型丰富、千姿百态的钟乳石,是岩溶水沿洞壁围岩渗出,压力突降,二氧化碳释出,对应不同的裂隙、水量及渗出方式,滴水、流水、溅水、池水、非重力水等单独或相互耦合而形成的。此外还有生物成因、洞穴风成因等说法,这些待解的科学之谜,给织金洞增添了一份神秘的色彩。

    神秘奇特织金洞 迷人景观大齐全 

    织金洞最显著的特点,可以概括为:大、奇、全。

    大,是指织金洞的空间和景观规模宏大,气势磅礴。它是一个多层次、多系统、多类别、多形态的完整的岩溶系统。

    奇,是指织金洞的景观和空间造型奇特,审美价值非常高。风景科学家从奇特度、审美度等方面给其中许多厅堂和景观打了满分10分。

    全,是指织金洞洞内的景观形态丰富,40多种堆积物形态,囊括了当今世界溶洞堆积物的所有形态。而且,它那五彩斑斓的柔和色彩、晶莹剔透的感光度,远远胜过了汉白玉。它不仅拥有奇异独特几可乱真的物态美,而且由于堆积物形态的多变,构成了不同层次复杂的画面。雄伟壮观的“地下塔林”,傲立挺拔的“雪压青松”,一望无际的“寂静群山”,秀逸精巧的“银雨树”……一幅幅大画卷,一处处小景致,无不让人惊叹大自然的鬼斧神工。

    织金洞拥有许多让世界为之瞩目的东西:最高的堆积物有70米,比号称世界之最的古巴马丁山溶洞最高的石笋高出7米多;容积最大,比一直誉冠全球的法国、意大利等国的溶洞要大2~3倍,是当今世界上已经开发作为旅游溶洞的最大、最奇、最美、最全的溶洞。

    织金洞最值得傲视天下群洞的应该是其“镇洞三宝”——“霸王盔”“银雨树”和“卷曲石”,它们共同彰显了织金洞的瑰丽与神秘。按照地质成因,地面的石笋是对应洞顶滴水挟带的大量碳酸钙形成的,但在织金洞就有这样的石笋,其对应的洞顶干燥无水,也没有由上而下的石笋,像是从地下凭空生长出来的;而玲珑剔透、洁白如冰花的“卷曲石”可以不受地球引力的影响,在空中自由弯曲生长。全世界无数的地球物理学家、权威的洞穴研究人员,至今还没有找到它们的成因和科学依据,只能面对眼前这个理论上不可能存在的事实叹为观止。

    2005年,由中科院主办的《中国国家地理》杂志社发起并联合全国35家新闻媒体开展的“中国最美的地方”评选活动历时8个月,在北京嘉里中心举行授牌仪式,织金洞在全国400多个溶洞中脱颖而出,以90分的最高分荣获“中国最美的六大旅游洞穴”第一名。专家们给其美称“梦幻织金洞”,并在评语中写道:“洞穴是人在一生中至少应该去一次的地方,否则您不会知道自己居住的这个星球是多么的奇妙。假如您希望只选择一个洞穴即可填补这方面的空白,请您不要错过中国最美的旅游洞穴——织金洞。”至此,织金洞已相继拥有“国家重点风景名胜区”“国家地质公园”“首批中国国家自然遗产”“国家AAAA级风景旅游区”“中国旅游胜地四十佳”“中国最美的地方”“中国自然生态十大迷宫榜首”“国际旅游洞穴协会成员”等荣誉桂冠。

    2004年1月,国土资源部批准贵州织金洞国家地质公园建立。

    2006年1月8日,贵州织金洞国家地质公园建成并正式对外开放。

    2014年1月,国土资源部对外公示第八批世界地质公园推荐工作评审结果,在国土资源部此次推荐的名录中,贵州织金洞和甘肃敦煌作为2015年度中国政府向联合国教科文组织推荐申报的世界地质公园。

    世界地质公园贵州织金洞

    为推动岩溶贫困区火龙果生态产业发展,加快岩溶贫困山区生态产业助推精准脱贫的步伐。2017年年初,在国家重点研发计划项目专题“桂西南峰丛洼地水土漏失过程与阻控技术研究与示范”、“立体高效循环特色生态衍生产业培育技术”和中国地质调查二级项目“滇黔桂岩溶区土地质量地球化学调查”的联合资助下,中国地质调查局岩溶地质研究所与广西平果县东和农业有限公司在平果县太平镇合作共建了太平石漠化综合治理扶贫示范区,成立了太平袍烈火龙果专业合作社,并于春季合作开展了光诱导火龙果产期调节技术试验,喜获成功。

    试验采用联排式种植模式,在春季晚上对火龙果进行补光,从3月28日至4月15日进行通宵补光,4月15日后每天18点30分至翌日2点30分进行补光,直至5月13日花开、授粉3天后撤灯。试验结果表明,光诱导使火龙果提前1个月挂果,比常规栽培方式多收一批果,每亩多产火龙果1400斤左右,单价较平常高出50%,每亩增加产值1万元左右,除去第一年投入灯光材料和电费成本4400元/亩,可持续使用5-7年,以后每年灯泡和电费等维护成本1500元/亩,每亩净利润超过6000元。如果按照每年春季补光提前一批和冬季补光延迟增加一批计算,一年增加2批果。仅此一项技术的推广应用,就可以推动石漠化贫困山区火龙果产业每年净增加利润超过1万元/亩。

    光诱导火龙果产期调节试验取得创新成功,实现科研地调的有机融合、国家科技计划项目与地质调查的协调联动,为驱动岩溶贫困山区火龙果生态产业化发展、生态文明建设和精准扶贫提供创新技术方法和科技支撑。计划下一步结合岩溶地质环境特点完善技术试验。

     

    岩溶所光诱导火龙果产期调节试验喜获成功

        在迷你系列“页岩气神话和现实”三部曲中的第二部分里,我想论述的问题是围绕页岩气这一新型资源的一系列核心问题中的一个:页岩气究竟是便宜还是贵?上周,在安得烈蒙特福德的“Bishop Hill”博客上的激烈讨论中,我声称页岩气是贵的,而非便宜。这一观点引发了一系列长篇大论的怀疑和反对。
        相反观点认为,页岩气便宜而且很便宜。因为使用页岩气还可以节省许多钻探和输送页岩气所需的钢管的费用,以及制造钢管所需的人工费。
        根据前期对页岩气成本所做的一些调查,我认为保本价格可能在4美元到8美元/千立方英尺之间(每一千立方英尺的价格大致相当于每百万英制热量单位的价格,即美元/百万btu)。一个应注意到的极其重要的情况是:如果是在欧洲,目前4美元到8美元的价格是便宜的;如果是在日本则是非常便宜的;但是如果是在北美,这个价格很贵(图1)。因此,对全生命周期生产成本简单地做出贵或便宜的结论不是一个明智的方式。


    图1  全球天然气年平均价格的变化(据英国石油公司)

    北美页岩气开发、福岛核事故和液化天然气的短缺是推动价格变化的几个主要因素。右边的灰色栏显示美国页岩气保本价格的最小值、最大值和中值(据贝克研究所Ken Medlock)。如果是在日本,这3种价格都非常便宜,但在美国却会被认为是很高的价格,基本上仍然高于美国当前的现货价格(每百万英热量单位3.85美元)。
       

        在对已公布的页岩气全生命周期盈亏成本估计数字进行更详细的分析前,这里将首先非常简要地概述美国页岩气生产的历史和页岩气产量惊人的增长速度。因为了解过去,有助于理解现在,并有可能预见未来。

       一、美国页岩气产量

        图2显示了David Hughes编制的美国页岩气产量增长的历史。可以看出,美国页岩气主要产自Haynesville、Barnett、Marcellus和Fayetteville这4个地区(图2和图3)。页岩气产量已经从2007年每天约40亿立方英尺增长到2012年每天约260亿立方英尺!页岩气产量的增长对美国天然气总产量有实质的影响,美国天然气总产量从1995年~2002年每月2万亿立方英尺的稳定水平增长到2012年每月2.5万亿立方英尺(图4)。一些人认为这是美国向能源独立的迈进,然而也有人认为受成本和递减率的影响,这可能是一个能源泡沫。


    图2  2000~2012年美国各地区页岩气产量累计
    (产量从21世纪初的停滞状态到现在惊人的每天250亿立方英尺)

    图3  美国和加拿大主要页岩气和石油产地(资料来源:美国能源信息署)

    图4  自1993年以来美国不同类型天然气产量的变化(基于美国能源信息署数据制作)
    2006年数据系列的异常是因为页岩气数据的引入。在此之前,页岩气产量包括在传统的干气产量中。2011年末,页岩气占美国天然气总产量的32%。据David Hughes的调查结果,页岩气产量到2012年末已占美国天然气总产量的40%(图2)。

        美国页岩气产量的超常增长并不是偶然发生的。从2003年开始美国钻探工业进入超速发展期,到2008年夏天钻探设备总数是2003年的两倍多,达到2000台(图5)。大多数钻探设备是开采天然气的,把图5、图2和图4结合起来,就会明显地看到越来越多的钻机把开采页岩气作为目标,这是以常规天然气产量的减少为代价的,其维持多年的稳定水平从2007年开始下降(图5)。2008年8月金融危机爆发后,钻探活动急剧减少,因为当时所有人都在评估今后全球金融体系的格局。美国的钻探活动在2009和2010年迅速恢复。随后又开始了从页岩气开采向页岩油开采的大转移(图5)。金融危机以前,大约有400台石油钻机,1600台天然气钻机。现在是大约1400台石油钻机,400台天然气钻机。


    图5  美国贝克休斯油田服务公司提供的美国钻机数与美国能源信息署提供的天然气总产量对比


        1995年以来,美国钻探队伍的规模已经从大约700台钻探设备增长到2000台。在很长一段时间里,美国增长的钻探工作量仅仅能够弥补减少的工作量,从而维持总体工作量不下降的局面,直至钻探行业把目标转向页岩。与开采非常成熟的常规天然气相比,新的页岩气开采项目显然给公司带来了更高的产量回报。是否页岩气开采也能给公司带来更高的经济回报尚待分晓。有证据显示天然气总产量在过去的24个月里始终维持在一个稳定水平上。
        油气公司从开采天然气转向开采石油的原因很简单。页岩气的生产过剩使价格从2008年6月的超过13美元/千立方英尺下降到2012年4月的不到2美元/千立方英尺(图6)。在相同的时间段里,石油价格要高得多,从而激励了页岩气开采向页岩油开采的大转移。不到2美元/千立方英尺的天然气价格对于美国消费者和经济增长来说是一个异想天开的数字,但却导致了埃克森美孚公司首席执行官Rex Tillerson的著名宣告:“今天我们的财产全部化为乌有”。他在纽约外交关系理事会的一次发言里说,“我们没赚到钱,账面上都是红色赤字。”


    图6  亨利中心天然气现货价格(资料来源:美国能源信息署)


        欧洲和亚洲各国政府对美国的低价格羡慕不已,因为福岛核事故和2012年液化天然气供应量的下降导致了国际市场上天然气短缺,使价格飙升到历史最高水平,同时也导致了不同地区天然气价格的巨大差距(图1)。美国天然气价格下降到小于2美元/千立方英尺的情况制造了一个错觉,即页岩气是便宜的。但实际上是生产过剩使得美国天然气价格大跌至公司可以获益的水平以下。这种情况对社会是不利的,因为社会的生存有赖于可以赢利的能源工业,但社会没有意识到这一点。

       二、页岩气的实际成本是多少?

        在北美,页岩气的全生命周期实际生产成本是多少?没有单一的和简单的回答,有大量的变量需要考虑:
         1. 气井的最终回收率(EUR)
         2. 钻井的沉没成本
         3. 土地成本
         4. 管道、加工设备和运输至市场的成本
         5. 税和权利金
         6. 付出利息和利率
         7. 公司日常管理费
        不同州之间在某些变量上的差异是很大的,例如税制,北美和欧洲之间税制差异更大。在以下给出的各种各样的评估结果里,在某些情况下还不清楚是否使用了全生命周期经济评估法或“远期点”(point-forward)经济评估法。下面是莱斯大学贝克研究所能源研究中心资深总监Ken Medlock的评估结果。
        “一些井每千立方英尺只投入2.65美元成本就可以盈利,其它的需要投入8.10美元……中值是4.85美元。”


    图7  Ruud Weijermars在其学术论文中指出,美国不同产地的页岩气最低价格在每千立方英尺4到6美元之间。

    左图:2007~2011年美国主要的页岩气产区的产量;右图:美国主要页岩气产区的盈亏平衡点边际价格

        图1中已标示了上述3个价格。图7引自一项学术研究的结果,显示最低成本为每千立方英尺4到6美元。
        页岩气分析和评论家Arthur Berman在其2012年的论文中指出,按8%的贴现率计算,美国Barnett、Fayetteville和Haynesville三地生产的页岩气的全生命周期成本超过了8美元。Berman认为公司一直在高估最终回收率,因此相对成本实际上比公司公布的要高。按天然气的现价计,美国所有页岩气产区都是非盈利的。
       一家主要石油公司的前首席执行官说:一切都取决于页岩气的价格。如果价格在每千立方英尺4~5美元,则页岩气产量会很高。
        总之,情况似乎很明显,如果价格低于每千立方英尺2美元,则整个页岩气行业就无利可图。现有的证据表明,贝克研究所Ken Medlock对页岩气价格的估计是比较合理的。各个公司的利润率取决于他们总体业务的质量。只有时间能够证明Weijermars和Berman估计的高价格是否会因页岩气产量低于当前的预测量而实现。但这是一个极端不稳定和活跃的行业,效率一直在提升,因此对成本,尤其是今后成本的预测极其困难。

       三、美国页岩气的未来

        有迹象显示,美国页岩气产量增长速度的急剧放缓已经开始导致美国天然气总产量增速放缓。在过去24个月内,美国天然气总产量始终稳定在一个水平上可能就是证据(图5)。令人惊奇的是开采速率下降之后,产气量继续上升。部分是由于开采与输送系统之间的时间滞差。气井需要等管道接通,任何时候都有储备的新井闲置在那里等待连接管道。而且钻井效率也提高了,水力压裂和完井技术也正在改善,类似宾夕法尼亚州Marcellus的一些地区,生产的热点地区正在被发现和钻探。以下这段话引自“傻瓜投资指南”网:
        根据贝克休斯的数据,相当多公司都在采用垫块钻井方法。因此北美地区2013年第三季度的钻井工作量比2012年第一季度高出15%不应该感到惊讶。
    根    据美国能源信息署的数据,在美国北达科他州的巴肯页岩区,今年新井每台钻机的日产油量预计将提高将近一倍。去年的日产油量略高于250桶,而今年12月的日产油量估计可达到496桶。同样,在德克萨斯州的老鹰堡页岩区,新井每台钻机的日产量预计可从去年的约200桶增加至今年的413桶。
        这样一来,油气的供求似乎有可能实现平衡。400台钻机能够生产出足够多的石油以弥补天然气产量的下降。美国对廉价天然气的需求已经提高了,还需要从加拿大进口少量天然气。在现在市场条件下,很难想象还会有钻机从开采石油转向开采天然气。因此,合理的预测似乎是:石油产量的增长可能会停下来,甚至在中期可能逆转,这种情况将持续到天然气价格回升到某个水平上,足以使上述在巴肯和老鹰堡页岩区开采石油的钻机又转向开采页岩气。
        页岩气开采效率的惊人增长速度肯定会在达到某个水平后放缓。从长远看,产量将取决于能够发现多少高效和高产的气井。只要新井的质量继续高于老井,那么页岩气的奇迹似乎将永远继续下去。
        根据上面的分析,美国天然气价格可能将继续上涨,并在短期内升至每千立方英尺5美元。市民可能会因此而抱怨,但应该认识到只有把价格维持在这个水平,页岩气开采业才有可能至少在一段时期内繁荣发展,美国经济才会受益。按照5美元/立方英尺的价格,那些拥有低成本、高效率气井的公司可以赚许多钱,而那些只有高成本、低效率气井的公司则可能无利可图。

    美国页岩气的真实成本是多少?

    近日,《南洞地下河流域水文地质综合调查》在云南省红河州南洞地下河流域完成4个水文地质钻孔,均成功出水。

     

    南洞地下河流域位于云南省红河州的个旧、开远两市市郊及蒙自市之大部,流域面积1684平方千米,多年平均总径流量约3.542×108立方米,是一个规模巨大、地质构造及岩溶水系统结构复杂、地下水埋藏深度大的岩溶水系统。经计算,其地下水允许开采量为284223.54立方米/天,地下水资源量相当丰富,也是我国南方地区流域面积大于1000平方千米和年枯季资源大于1亿立方米的4个超大型地下河流域系统之一。目前该地下河系统已开采量仅为25583.60 立方米/天,剩余允许开采量为258639.94立方米/天,剩余允许开采量达到90%以上,有待开发的地下水资源潜力巨大。

     

    《南洞地下河流域水文地质综合调查》是中国地质科学院岩溶地质研究所承担的子项目,主要目标任务是通过开展综合水文地质调查,查明南洞地下河流域水文地质环境地质条件,编制南洞地下河流域水资源开发利用区划及地下水资源开发利用工程可行性初步论证报告,为南洞地下河水资源开发利用工程提供地质依据。其中,水文地质钻探是主要工作手段之一,将为揭露地下含水系统结构、岩溶发育规律和地下河主管道或主迳流带空间分布规律提供勘探依据。

     

    该项目组在充分收集已有资料并开展详细地面调查的基础上,利用先进的地球物理勘探技术,分别在南洞地下河总出口南边的磨石沟和北边的清塘子布置两条勘探剖面,采用音频大地电磁测深法、大功率电法和地震反射法等三种方法,同时对两条剖面进行详细的地球物理勘探。根据地球物理勘探解译所获得的“异常点”,推测地下河主管道或主迳流带的位置,最终确定了4个水文地质钻探孔位,开展了第一阶段的钻探工作。

     

    经过将近150天的工作,全部完成了第一阶段所设计的4个钻孔的工作量,总进尺1100米,单孔深度250~300米,岩芯取样750米,抽水试验4次/孔次,钻孔水文地质编录约1100米,并进行了护孔管材的安装及保护措施,为后续的水文地质监测提供保障。根据岩芯编录、成井报告及抽水试验分析显示,4个钻孔均成功打到了地下水,其中,有3个孔的单孔日出水量均大于200立方米/天。4个孔的恢复水位139.0~170.8米。经水位恢复72小时以后多次监测,4个钻孔的水位在1078.1~1093.34米之间变动,比南洞地下河总出口水位(1067米)高出11.1~16.34米。该阶段完成的4个钻孔并成功出水将为下一步了解南洞地下含水系统的水文地质条件、结构特征以及进一步探明地下河主管道或主迳流带的位置、地下河水资源开发的有利部位提供有力参考。

     

    南洞地下河流域4个水文地质钻孔成功出水

    地质灾害监测员某色拉洛日常巡检

    昭觉县阿土列尔村勒尔社航拍图

    搬运地灾监测设备安装材料

    早上六点,一层云雾停留在狮子山腰。云雾之下,一群羊在吃草。青花椒树上,一团一团的花椒,散发着诱人的香味。

    悬崖上的村庄——四川昭觉县阿土列尔的清晨,安详美好。

    担任地质灾害监测员的彝族小伙某色拉洛伸了个懒腰,从床上爬起来。按照他这天的工作安排,要去自己负责的隐患点巡查一次。早饭后,走过一片苞谷地,先巡查一下地灾隐患点并作了巡查记录,又来到地质灾害自动化监测仪器面前查看。虽然不懂这些仪器,但他知道这是用来监测滑坡变形,是用来保护村民和牛羊安全的,他有保护的责任。自从5月底成都的研究所为村里装上了这些地灾自动化监测仪器,某色拉洛感觉轻松多了,过去无论天晴还是下雨,他每天都要巡查一次,一到雨季更是寝食难安,现在如果不遇上特大暴雨,他一周甚至十天半个月才会去查看一次。淳朴的某色拉洛笑着说:“领导和专家在我村子边的地质灾害隐患点装上了高级的监测仪器,天上有卫星看着,地上有报警器,家里有电视监控器,专家还给我的手机里装上了APP。我现在随时随地可以看到我看管的滑坡,再也不用像过去那样提心吊胆了。”

    1 当地村民:每次下雨都很担心,睡不着觉

    阿土列尔村位于四川省凉山彝族自治州昭觉县支尓莫乡,坐落在海拔1400~1600米的山顶上,过去村民们要走出大山买个油盐、农具,或是娃娃上学,都要攀爬近1000米高差用树枝绑扎的简易梯子,行走在悬崖峭壁之间。2016年,新京报以《悬崖上的村庄》为题,报道了这里状况,引起了广泛关注。

    凉山州地处四川西南部横断山脉东缘高山峡谷区,是全国14个集中连片贫困地区之一,也是全国最大的彝族聚居区。“十二五”期间,剩下的38万贫困人口大都居住在山高路远、自然条件恶劣的地方,是脱贫攻坚最难啃的“硬骨头”。悬崖村就是其中之一。

    2017年3月8日,习近平在参加十二届全国人大五次会议四川代表团审议时说,曾在电视上看到有关凉山州“悬崖村”的报道,特别是看着村民们的出行状态,感到很揪心。了解到当地建了新的铁梯,心里稍稍松了口气。当前脱贫工作,关键要精准发力,向基层聚焦聚力,有的需要下一番“绣花”功。

    “其实,在悬崖村不仅仅是行路难,地质灾害也时常威胁着村民们的安全。由于地质构造复杂,山高坡陡,这里是地质灾害的高易发区。地质灾害隐患也成为了制约当地群众生产生活改善和经济发展极为不利的因素。”村支书莫色吉日说。

    在特土社村民吉克伟且的记忆里,印象最深的是2015年的那场崩塌。“好吓人哦,直径两米多的大石头直接砸进了房里,还好人及时跑出去了,否则后果真不堪设想。”整个特土社,在这次崩塌中共有3户的房子被砸毁。“从那以后,每次下大雨,大家伙都会特别担心,睡不着觉。”村民吉克九里有着同吉克伟且同样的感受。

    出行难又有地质灾害,那为什么不搬迁呢?凉山州相关负责人给出了答案,“昭觉县山高沟深,特别是彝族聚居区,几乎没有水田,可用来耕作的坡地也实在太少,而阿土列尔村周边的坡地算是块肥地,这里的土豆亩产能达到三四千斤,比全州平均水平高出一倍,而且这个村的气候(环境)与境内其他地方相比算不上差。”据了解,凉山州有40%多的村子的海拔都在阿土列尔村之上。“像这类地质灾害频发的区域,随时可能威胁到老百姓的生命安全,也要优先考虑搬迁,但目前并不是最急迫的。

    2 自然资源管理部门:主动出击,寻求科学防灾接地气的方法手段

    2016年5月25日,与阿土列尔村勒尔社紧邻的特土社发生崩塌、滑坡,由于提前预警,启动防灾预案及时,临灾处置得当,提前疏散转移危险区群众56户228人,做到了“零伤亡”,成功避险。州、县原国土资源部门立即组织开展灾情调查、核查、信息报送和周边地质灾害隐患排查,委托专业地勘队伍携带三维激光扫描仪、精密测绘仪器、无人机等装备入驻现场,对“悬崖村”区域地质灾害发育情况进行全面调查、勘查,查明了“悬崖村”及相邻的说主村共分布有8处地质灾害隐患,威胁148户720人的生命财产安全。州原国土资源局经组织综合分析论证和工程治理可行性研究,从技术、经济、安全等因素综合对比,认为实施工程治理的难度大、投入高、不能根治,且在机具上山、材料运送和施工等环节存在重大安全风险,及时向州、县党委政府提出了加强监测、加强宣传培训、实施避让搬迁的建议意见。

    “悬崖村”被广泛关注后,旅游开发项目、农业产业化项目等相继入驻,加之该区域土地相对肥沃,出产丰富,避险搬迁措施不能全部实施。那么,对于地质灾害威险区的群众,暂时不整体搬迁是不是就没有出路了呢?在凉山州自然资源局、凉山州地质环境监测站的相关领导和技术人员看来,最好的方法是观测、把它监控起来,掌控这些地质灾害隐患点的发展变化情况,为应急防灾避险留出第一时间。

    自然资源部、四川省和凉山州政府都十分关注“悬崖村”的地质灾害,牵挂村民的安危,凉山州自然资源局党组也多次专题研究“悬崖村”地质灾害隐患点的防控问题。根据州地质环境监测站的建议,2019年3月15日,凉山州自然资源局向中国地质调查局探矿工艺研究所发去专函,请求支持在阿土列尔村建立地质灾害专业监测系统,通过使用该所的监测技术和成功经验,提高科技防灾能力,达到科技防灾的目的。

    3 地调局探矿工艺所:立即行动,组织力量建设自动化实时监测系统

    自然资源部中国地质调查局探矿工艺所收到函件后,所党委十分重视,急政府所急,想村民所想,多次召开专题会议,听取汇报,与技术人员研究监测方案,3月18日即派出技术人员奔赴“悬崖村”现场,进行详细踏勘和走访。经现场查证确认:阿土列尔村村勒尔社发育1处崩塌、1处滑坡、2处不稳定斜坡共4处地质灾害;特土社发育1处崩塌、1处滑坡、2处危岩共4处地质灾害。

    所地灾监测专家带领技术人员在对“悬崖村”8处地质灾害进行充分评估的基础上,确定先对4处地灾隐患点进行专业监测。专家团队迅速编制了《昭觉县支尔莫乡阿土列尔村(悬崖村)勒尔社及特土社地质灾害专业监测方案》,设计确定采用13套自动化实时GNSS、1台自动化雨量站、2台长视距激光视频监测系统,分别在勒尔社及特土社中间隆起的平台上建自动降雨量观测点;选取视角广、观测范围大的区域建设两个视频点;在勒尔社威胁较大、居民集中的位于天梯尽头的2号不稳定斜坡和特土社威胁较大、居民集中的不稳定斜坡建地表位移进行实时监测,此外还有一套实时联动的声光报警装置。

    在此基础上结合工作区地质环境条件,人员、交通、材料组织等施工条件编制了《施工组织设计》,所学术委员会组织专家对两个方案进行评审并报送凉山州自然资源局、州地环站认可后,立即开始了仪器设备、材料采购和人员组织等工作,并派出技术过硬、现场管理经验丰富的技术人员王佃明进驻现场蹲守指导设备安装建设和调试。

    据该所地灾监测专家介绍,勒尔社后山崩塌位于住户集中区后山半坡,历史上曾经发生多次大规模的崩塌。像2016年5月25日发生的崩塌规模达到了5000立方米。现在在集中居住区还可以看到大大小小的巨石,一般的直径有3~5米,个别大的有8米多。在这种情况下,加强地质灾害自动监测非常必要。

    4 现场施工人员:道路交通是工程建设的最大阻力

    顺着倾斜的钢梯,四五位健壮汉子肩膀上背负着专业监测仪器设备,正艰难地往上攀登。他们黝黑的皮肤上,硕大汗珠闪着晶莹的光芒。他们的衣服也已经完全浸透在汗水中……照片真实地记录了项目建设的艰辛。

    垂直高差近千米,2600多级钢梯台阶,往返一次需要五六个小时,负责项目建设的中国地质调查局探矿工艺研究所高级工程师王佃明如数家珍。“最难的就是安装材料的搬运,因为没有路可以抵达,所有的材料都必须靠人工搬运。为了方便人力搬运,我们还做过一些改进,比如安装GNSS的钢管,一般都有5到6米长,我们就想办法把它改成为两段,搬上山后再用法兰连接,但长度也有2到3米。还有一些设备比较重,得几个人一起接力才能抬到山上去,上‘天梯’就非常辛苦,也很不安全。像工程建设中最常见的袋装水泥,购买一袋的价格也到不了50元,可是把它搬上山,光搬运费就高达400元,即使是生活在阿土列尔村两个壮劳力一天也只能靠接力才能扛一袋上山。以往实施的工程中,运输费用都不到工程总费用的5%,在这个项目中却是这个比例的好几倍甚至十几倍。”

    根据设计的工作量和施工区的特点,整个项目总投资超过200万元,全部由工艺所垫资建设。在缺少经费的情况下,在开展主题教育的今天,探矿工艺所党委把“悬崖村”地灾监测项目提高到“不忘初心、牢记使命”,助力乌蒙山彝族地区人民脱贫攻坚谋幸福的高度来认识,特事特办,先组织资金按采购程序采购监测仪器设备,支付材料和人工费并组织施工。

    五月是大凉山最热情似火的季节,阳光温暖而又明亮。经过近两个月紧张、有序、安全、艰辛而又高强度的施工,项目设计的仪器设备野外安装圆满完成;成功部署地表位移(GNSS)监测点13处、视频监测点2处、自动降雨量观测点1处,预警广播系统1处,实现了一次调试上线,监测数据接入“凉山州地质灾害监测预警信息平台”,同时也接入了四川省级地质灾害监测预警信息平台,实现了互联互通。在项目的实施期间,还得到了上海华测导航和成都新橙北斗科技的支持。

    目前,项目通过了现场初步验收,已进入试运行阶段。

    5 专业监测系统投入使用:高科技手段密切监视地灾隐患点

    在中国地质调查局探矿工艺研究所负责信息系统管理的工程师黄磊博的办公室的电脑里,他为记者打开了为“悬崖村”项目定制的专业监测信息系统,并演示了这套设备。点开的电脑页面上的“地质灾害专业监测”的系统,显示着灾害点名称和基本信息、降雨量、表面变形值和多种表达形式的时间位移曲线、降雨直方图,预警方法、预警阈值等多个数据。黄磊博说,前端所有设备采集到的数据,都会传输到后端的系统,系统再利用数字模型对这些数据进行分析。若结果超过临界值,就将自动向现场和管理部门及专职人员发布预警信息。报警时,不仅会发出警报声,现场红灯会不停的闪烁提醒着险情有可能到来。同时,设备还会自动地给州、县、乡、村监测员发送监测预警信息。

    探矿工艺所的地灾监测专家说,从5月31日到现在,尽管自动化监测设备还没有实质性地发出过预警,但通过持续的监测,对大量监测数据进行统计分析,再开展该区域的专业监测预警研究,可以不断修正并步步逼近该区域内诱发地灾的降雨临界值或位移的临界值,也就是人们常说的“阈值”,有效提高风险预警的精准度,对近区域防灾也具有重要指导作用。

    地灾监测员某色拉洛表示:“有了自动化监测设备并不等于‘高枕无忧’。现在是主汛期,降水会逐渐增多,发生地灾的风险也会增大,我们必须利用好‘上天入地’的设备,密切监测。”

    “悬崖村”被外界关注后,游客纷至沓来,很多村民都开起了农家乐。由“悬崖村”网红效应而吸引投资的旅游项目也被国家定位为文旅+产业扶贫示范基地。地质灾害监测工作,也相当于为当地村民的生产生活,上悬崖村旅游的游客上了一道保险,悬崖村的地质灾害隐患不再“悬”,村民们悬着心也可落地了。

    这些年,政府扶贫攻坚高歌猛进,阿土列尔村这个曾经的孤岛,也有了长足的发展:用上了太阳能发电,可以收看十几个频道,有了4G通讯,手机通讯无卡顿,建立了种养殖合作社……如今又有了地质灾害监测系统的监控,村民们的幸福感更强了,今后还会更有获得感。支尔莫乡党委书记阿吾木牛说:“我们一定在当地政府的领导和各界的支持下,好好干,打好脱贫攻坚翻身仗,让村民的日子一年比一年好。未来的‘悬崖村’将有泥土芬芳的‘土味’、乡村野趣的‘野味’、民俗风情的‘俗味’、古香古色的‘古味’、富有风韵的‘韵味’。欢迎大家到悬崖村做客,观原汁原味的彝区风景。”

    悬崖村的地灾隐患不再“悬”

    中国地质调查局武汉地质调查中心承担的“中扬子地区古生界页岩气基础地质调查”项目,在湖南省娄底市新化县西河镇铁石村部署并组织实施了页岩气调查井湘新地2井。该井在钻至1218米震旦系留茶坡组硅质岩地层时涌出地下热水,地下热水水质达到理疗热矿水标准,极具开发利用价值。

    监测结果显示,孔口稳定自流水量达每小时23立方米,日出水量达552吨;水温最高达45度,稳定在40度以上,初步估算压力水头高出地面40米。水样化验结果显示未发现对人体有害物质成分超标,其中偏硅酸浓度达到每升35.7毫克,超过理疗热矿泉水水质标准(25mg/L),具有医疗保健作用。

    “中扬子地区古生界页岩气基础地质调查”项目工作区位于雪峰山隆起与湘中坳陷过渡地带,工作区西部附近为白马山火成岩体,这可能是深部热水形成的主要原因,且白马山火成岩体面积达880平方公里,分布在新化、隆回、溆浦等县,在其外围1200平方公里范围内因有储热层(带)与良好的盖层,都有可能找到地下热水资源,为下一步在雪峰山东南麓一带寻找地热资源奠定了基础。

    娄底市新化县位于湖南省中部偏西,雪峰山东南麓,资水中游。全县辖26个乡镇,总面积3567平方公里,总人口147万,是集山区、库区、革命老区于一体的国家级扶贫工作重点县和武陵山片区区域发展与扶贫攻坚试点县,也是省直管县经济体制改革试点县。新化县旅游资源丰富,拥有国家级旅游资源8处,省级旅游资源17处,其中紫鹊界梯田、梅山龙宫两处为4A级景区。2016年湖南加速推进“全域旅游”发展,新化县成为“首批国家全域旅游示范区创建单位”。该地下热水距新化县城、梅山龙宫景区20公里,距紫鹤界景区21公里,距大熊山景区42公里,交通位置便利,具有极大开发利用价值。从长远来看,将对新化县打造全域旅游示范区、推进旅游经济发展起到十分重要的作用。

     

    湘新地2井地下热水井口自涌及上震旦统留茶坡组岩心 

     
    湖南娄底首次发现极具开发价值地下热水

    他是一个“80后”,一名中共党员,一位普通的地质工作者。他是儿子,是丈夫,是父亲,却为了更好地保护人民群众的生命财产安全,为了更精确地防治地质灾害而永眠河湟。

    回望他的一生,虽其短暂,却荡气回肠,无愧天地。他自律、担当、尽心尽力,以“居其位,安其职,尽其诚而不逾其度”的忠诚履行责任;他学习、探索、敢闯敢试,以“苟日新,日日新,又日新”的坚持追逐创新;他积极、热情、集思广益,以“同其心,一其力,人尽其才”的精诚共谋合作;他勤奋、仁爱、克己为公,以 “以身许国,何时不可为”的慷慨毕生奉献;他耿介、正直、进德修业,以“天无私覆,地无私载,日月无私照”的磊落恪守廉洁。

    逐一比照中国地质调查局党组提出的“责任、创新、合作、奉献、清廉”的新时期地质工作者的核心价值观,李祥龙是忠实的实践者。他以实际行动诠释了新时期地质工作者核心价值观的真正内涵,堪为地质工作者的行为典范,精神上的引路人。

    本报今日推出长篇人物通讯《黄土悠悠祭忠魂》,作为“深入开展‘两学一做’ 发扬光大地质精神——走进践行新时期地质工作者核心价值观先进典型”专栏的开篇,敬请垂注。

     

    暑热炎炎,哀思弥漫。

    白发双亲、孀妻幼子,泪流成海,悲恸锥心。7月12日,甘肃临夏回族自治州殡仪馆内,李祥龙的遗体告别仪式正在举行。

    李祥龙,1986年生于河北廊坊。中共党员,博士。生前任中国地质调查局地质环境监测院水工环地质工程师,兰州地质灾害风险评估与管理项目负责人。

    2016年7月8日14:30,李祥龙在临夏州东乡县果园乡陈何村下坪山滑坡点开展地质灾害调查勘查时,不幸因公殉职,年仅30岁。

     

    坚守岗位,遇不测永眠河湟

     

    “他从未和我说过出野外会有多苦。他发给我的照片都是在最美的风景里他最好的状态……我也一直觉得出野外不都一样吗?我们做区调,都是一群人一起出去,一起回来,大家相互照顾,疲惫但很快乐。我从没想过他的‘野外’是那么荒凉、艰苦的地方。如果知道他会发生这样的事,我坚决不会同意他改签航班……甚至,我早就帮他调动工作了,无论他同不同意。”说这些的时候,李慧就那么一直坐着,一只手紧紧握成拳头,不时一声长叹。

    李祥龙发给妻子李慧最后一条微信的时间是7月8日7∶30。

     

    李祥龙在甘肃野外调查现场

     

    按原计划,这天上午,他应该在赶往兰州机场的路上。当天傍晚,就能从北京回到廊坊,出现在家人面前。他确实太想念父母、妻子,还有年幼的女儿了。而另一个更重要的原因是,国土资源部与德国经济技术部之间开展的“兰州市地质灾害风险评估与管理”国际合作项目,需要他回来做前期沟通准备工作。

    可是他临时“变卦”了。他告诉李慧,他想多留一天,把陈何村滑坡的滑带找到,查清滑坡机理,所以他已经改签了9日的航班。

    “他说他一定要亲眼看到陈何村滑坡的滑带,不然回去心里也不踏实。”李慧说,“抛开滑坡灾害会带来危险这个‘恶’的层面,从地质科学的角度看,其实在他眼里,它是特别美的。那种美可能不是通常意义上的美。他像欣赏艺术品一样去欣赏滑坡灾害的一切,从中找到一切可能的研究价值。”

    “河湟”一词最早出现于汉代。《后汉书·西羌传》有“乃度河湟,筑令居塞”的记载。其中,“河湟”是指今甘青两省交界地带的黄河及其支流湟水。此后,“河湟”逐渐演变为一个地域概念,泛指黄河上游农区,当然在更广的范围内也包括洮河流域。

    洮河,位于我国甘肃省南部,是黄河上游第一大支流。洮河流域下游处于黄土高原与青藏高原的接壤处。这里的滑坡灾害在我国乃至世界上都非常典型。这里在行政区划上属我国唯一的东乡族自治县。由于植被覆盖率低、地形破碎,地质灾害涉及面积占全县总面积的八成以上。该县也成为国家级贫困县之一。地质灾害成为当地群众脱贫致富的一大障碍。

    实习生王冠兵还清晰地记得李祥龙曾说过的一句话:“我们的工作也属于精准扶贫。真希望通过我们的努力,能让他们的生活得到改善。”

    站在果园乡陈何村下坪山滑坡体上,巴谢河就在脚下流过。巴谢河左岸,古滑坡发育密集,几乎一个挨一个。而在3千米外,1983年,洒勒山滑坡,近6000万立方米的滑坡堆积物掩埋了4个生产队,伤亡278人,毁坏农田3000余亩。这些,也被写入地灾相关专业的教科书。

    为了深入研究滑坡发生过程及其机理,为今后的地质灾害防治提供科学的数据理论支撑,2015年,洮河流域下游地质灾害调查监测项目设立。李祥龙的工作又增加了一项重要内容。他比以前更忙了。

    自5月23日出野外以来,按照“规矩”早就过了轮换探亲的时间,他却一直没回去过。由于古滑坡时间久远,滑带模糊难辨,工作开展了一年多,研究迟迟没有进展。李祥龙有点着急,“他希望至少能确定控制滑坡的地层到底是哪一层。”

    6月10日,陈何村发生了滑坡。滑坡体掩埋了120米长的乡村干道,幸好没造成人员伤亡。对李祥龙来说,没有人员伤亡的滑坡是非常值得庆贺的事。因为这至少可以为研究提供最新样本,有可能带来突破性的进展。

    项目组决定在这里调查、取样,布置钻孔。

    项目组的成员说,此前几天,李祥龙每天在裂缝遍布、黄土松动的滑坡体上爬上爬下。他根据掌握的知识,初步推断是岩层滑动。黄土层滑动不太可能有这么大的土方量。可到底是哪个岩层?怎么证明?只有亲眼看到滑带,亲手取到样本,才能得出结论。

    7月8日——多留下的这一天,李祥龙一点都不愿浪费。

    吃过早饭,李祥龙就和项目组同事侯圣山,实习生王冠兵、金文祥一起去了东乡族自治县果园乡陈何村滑坡点。

    观察岩心,去旁边的山沟里查看岩层,爬到滑坡体顶部选好地方指挥挖掘机挖探槽让滑带尽快漏出来……整个上午,李祥龙一刻未闲。

    “他叮嘱我说,在他回京后你要把这个滑坡盯好,如果钻机打到滑带了,马上拍下照片发给他。”王冠兵说。

    有人看到,午饭后,李祥龙曾站在坡顶远望群山,良久沉思。

    他熟悉这里的每一处滑坡、泥石流、崩塌、不稳定斜坡,他几乎踏遍了巴谢河和广通河沿岸的每一寸土地。

    探槽挖到长约5、6米,深约4.5米的时候,挖掘机挖到石头了,只好暂停。但这足以完成进探槽观察,取样,拿到求之不得的第一手资料。这样的工作李祥龙做过很多次。

    和往常一样,按照安全规程,金文祥留在外面观察预警,李祥龙和王冠兵下去。带上安全帽,拿上地质锤,李祥龙顺着斜坡走进探槽,王冠兵拿着铁锹跟在后面。

    探槽两边的土壁比人高出一米多,里面阴凉昏暗。

    王冠兵跟着李祥龙在应是滑带的地方停下仔细观察了片刻。他听到李祥龙说:“奇怪,怎么出现砂岩了?走,我们先上去,到旁边再看看岩层去。”可他刚一转身,身体就动不了了,紧接着眼前一片黑暗。在黑暗中,在失去意识之前,他隐约听到李祥龙发出了两次声音,感觉李祥龙的右手动了几下。他刚想喊,就吃进了一口黄土。

    “他们前方头顶的黄土迎面坍塌下来。只一瞬间,根本来不及反应,两个人都不见了。”金文祥眼睁睁看着这一切就这么发生却无能为力。

    待人们用铁锹或徒手挖开泥土,王冠兵因头部在黄土之上,虽险无恙。而李祥龙双眼紧闭,身体站得笔直,左手的地质锤被黄土紧紧挤压在胸口上……压迫性窒息,医学术语如此定义他的死因。

    他把命留在了古老的河湟。

     

    深明责任,由汶川宣誓人生

     

    李慧说,也许是汶川改变了李祥龙的人生。“就是从那次汶川赈灾以后,他才重新审视他即将深入学习的专业,对人生、对责任有了更深刻的思考和认知。”

    2008年,汶川地震。

    而这一年,李祥龙本科毕业,以专业综合排名第一的成绩被保送中国地质大学(武汉)硕博连读,师从著名滑坡专家唐辉明教授。

    6月,他背起行囊跟随有唐辉明教授参与的该校科技赈灾队进驻汶川地震灾区进行调查。这次调查最终形成了相关建议和报告,提交给国土资源部参考。

    “他去汶川的时候,我在准备研究生考试。很久以后,他向我感慨,人在自然、在灾难面前真的太渺小了。站在汶川的灾后现场才懂得什么叫人间地狱。”李慧说。

    从那以后,她明显感觉到李祥龙变了,“他的性格里更多了一种悲天悯人的情怀。”

    2009至2010年间,李祥龙硕士在读。

    这期间,他参加了汶川地震地质灾害调查评价项目,前后三次深入地震灾区,对受灾最为严重的汶川县映秀镇及北川县陈家坝乡两处典型区域进行工程地质调查。

    从事地质研究,最关键的资料永远在一线,亲眼看到,强过万千描述。

    一次临行前,他不小心扭伤了脚踝。导师照顾他,有意安排他整理内业。李祥龙急了,马上找到导师,忍着脚痛快走了几步,以此证明他可以参加现场调查,最终成行。

    有超过两年的时间,李祥龙一直在映秀。很长时间,项目组就他一个人在驻地留守。“我去看过他。他就一个人睡在河边的一个小房子里。四周空寂。夜晚静得只听到潺潺的水声……我才知道其实他有多孤独。”李慧说。

    事实上,在映秀,在汶川,在四川,李祥龙经历的不止这些,还有因对责任、对底线的坚守而遭遇的人身威胁。

    2011年,李祥龙攻读博士学位期间,参与了一个灾后重建项目,并作为设计代表长期驻扎在现场。有一次,他到现场检查时,发现施工方偷工减料,施工质量与设计要求相差甚远。他拒绝在验收报告上签字,并当场要求返工。施工方来人把一沓钱塞给他,被他严词拒绝。施工方见收买不奏效,就以人身安全相威胁。李祥龙回复得义正辞严:“这是灾后重建项目,事关人命。偷工减料就是犯罪。我走不走得出去没关系,但是工程必须要合格!”

    也许正是这些经历,让李祥龙懂得坚守责任背后将意味着要承担更多的未知。但他依然可以乐观笃定地走下去。

    博士毕业时,北京电力、水利行业的几家单位向李祥龙抛出了橄榄枝,并为他开出了非常优厚的薪酬,李祥龙都逐一拒绝。

    “他说,妈妈,我学了这么多年地质灾害防治,一定要做这方面的工作。我要为提高中国地质灾害研究和防治水平做出点什么,我觉得我一定能。”每当想起儿子说的这番话,李祥龙的母亲心里都满满的骄傲,“他的眼神是坚定的。他知道他想要什么。”

    在中国地质环境监测院第二届青年地质论坛上,李祥龙曾做了题为《层状节理岩体高边坡地震动力破坏机理研究》的报告。

    他在PPT最后一页的备注里这样写道——从工作角度来说,我希望自己能够依靠同事的帮助和自己的努力,尽快熟悉和掌握我院主要工作内容和工作方法,以及我所在的地质灾害调查监测室的主要工作内容和研究方向,完成从学生到地质环境工作者的角色转变,实现对今后需要参与的工作的较为系统和深入的认知;从专业角度来说,我十分渴望能够依托我院的优势硬件及软件条件,发挥运用自己已经掌握的地质灾害防治方面的专业知识,同时在实践工作中继续学习,探索地质环境相关领域的新工作方法和新科研方向,从而实现学以致用、持续学习,与我院和我室的大发展趋势保持高度的同步的同时,也争取发展个人的学术优势和科研动力,为我院和我室的发展贡献自己的专业力量;从生活角度来说,作为一名普通的中国公民,我认为自己有责任也有义务,为中华民族实现全面复兴、为中国人民实现“美丽中国”的梦想传递属于自己的正能量,为了我们能够拥有一个人与自然能够和谐相处的社会主义社会而奋斗。“美丽中国”既是我们每一个中国公民的梦想,也是我们每一个地质环境工作者的工作追求,更是整个中华民族的梦想。我相信我一定能够以我室分配的具体工作目标为自我定位、以我国地质环境工作需求为方向,以助力“美丽中国”梦想为理想,通过认真的工作、学习和研究,贡献作为一名年轻地质环境工作者的能量。

    或许可以说,这就是他为自己的地质人生定义的方向和责任,是他的事业宣言。

    谋求创新,肯动脑善学好问

    “他专业知识扎实,悟性高,善于学习,更为难得的是他对工作充满激情,肯吃苦,肯动脑筋,能堪重任。领导信任他,同事爱戴他。同时拥有这些品质,在年轻人中是很少见的。”这是中国地质环境监测院副院长田廷山对李祥龙的评价。

    善学好问,肯动脑筋,能解决问题,可堪重任,是当下“创新型”人才共有的特点,也是李祥龙留给熟知他的人比较一致的印象。

     

    李祥龙(左四)参加北川陈家坝滑坡调查

     

    2011年,李祥龙在攻读博士学位期间,作为国内学生中的佼佼者,被公派前往美国华盛顿大学参加博士生联合培养研究。

    在美国一年的时间里,他的绝大部分时间是在实验室度过的。为了抓住难得的机会做好地质灾害物理模拟实验,李祥龙成了一名不折不扣的“工匠”。他从市场上买来水泥、木材、锤子、锯子等工具,自己动手,将自然界中的地质灾害做成模型在实验室内模拟。

    为了能够掌握准确的数据,他经常连续好几天通宵达旦地待在实验室里,一遍一遍地重复操作。他手上磨出了血泡,几个月下来瘦了十几斤。

    这一年,他在动力岩石力学、现场模拟离心机试验研究、动荷载岩石边坡稳定性分析等方面均取得了不俗的成绩。华盛顿大学的导师非常喜欢李祥龙严谨的科学态度和能吃苦的精神,希望他留在美国继续从事研究工作。但他毅然选择回到祖国。

    “哀牢山地区地质灾害监测预警”项目是李祥龙工作后承担第一个项目。高速远程滑坡在哀牢山地区比较典型,且破坏力巨大。为分析这种滑坡的致灾机理,李祥龙查阅了国内外大量资料,也进行了大量现场调查。

    2014年汛期,哀牢山地区发生了一起泥石流,冲下来四千米远。当时李祥龙在北京。调查是由项目组的其他成员完成的。他的同事说,从北京到了哀牢山后,他放下行李就去了泥石流发生地,踩着巨大的乱石,从上到下实地走了一遍。“他说他要亲眼看看,能对这片地区的灾害多增加点认识。”

    经过调查和分析,他选取两个有代表性的滑坡,对滑坡发生后的情况进行了数字模拟研究。研究所需的软件是他借鉴国际前沿方法,从国外专业网站上找到的,软件的使用方法也是他自己学习和摸索的。这一创新性研究丰富了哀牢山项目的成果,对当地同一类型滑坡的防治具有借鉴意义。

    李祥龙办公室的书架上摆满了各种专业书籍,不仅有地质学方面的,还有很多关于计算机编程等其他领域的书。

    “他出事的前两天还买了两大包专业书寄到家里,有一包还没有拆封。”相识十年,对于李祥龙爱钻研的韧劲儿,李慧着实领教过。“我们圈子里的朋友都是学地质的。无论是和他一起踢球的朋友,还是和我小聚的闺蜜,他总有本事把话题最终引向探讨地灾滑坡。”

    “他总是说,要想在工作上有所创新、有所突破,需要学习的东西太多了,感觉时间根本不够用。每一次参加培训,他都会叮嘱我把资料拷回来,我也会尽可能在朋友那搜集更多的前沿资料供他学习。我明白,他是想借鉴融汇其他专业的知识来解决他面对的专业难题。”

    闫金凯与李祥龙同在一间办公室,是共处时间较长的同事。他说,他英语特别好,专业知识扎实,而且特别喜欢钻研,涉猎的领域有些很少有人了解。

    参加工作3年来,李祥龙以项目负责人、副负责人、课题骨干身份承担和参加中国地质调查局矿产资源评价项目、国家重点项目、国际合作项目十余项。在岩土力学、岩石力学与工程学报、工程地质学报、国际工程地质大会等高水平期刊或会议论文集发表论文10多篇,并形成项目成果若干部。2014年,他被选拔为地质环境监测院青年英才。

    李祥龙的办公桌下放着一台专门用于建模的电脑。很少人知道,在离世之前,他一直在用心研究程序语言。他想尝试建立一个适用于兰州地区、适用于中国黄土高原地质灾害的风险评估模型。

    在推进中德合作的过程中,李祥龙搜集了大量国外地质灾害风险性评估的数据、文献,努力掌握全球最新动态。他了解到,在国内,针对单体地质灾害的预警模型应用得较为广泛,而针对一个区域的风险性评估模型虽然有,但普适性不强,也缺乏统一的标准。如果能建立一个适用于兰州地区、适用于中国黄土高原地质灾害的风险评估模型,就能够为中国地质调查局地质环境监测院申请专利。更好的结果是如果推广开来,对地质灾害防治将是重要的参考和推进。

    可是建立这样一个模型谈何容易,要开发软件,要考虑到各种各样的因素。

    李慧记得,那段时间,李祥龙很忙碌,也很有激情,“他是那种一有了想法就要马上尝试执行的人。由于国外一些模型是用python编写的,为了对滑坡进行数值模拟,所以他专门买了好几本关于python编程语言的书,一有空就给他懂程序的朋友打电话请教,把新技术新模型用到自己的项目中。”

    如今,模型已粗具雏形,而他,却英魂远逝。

     

    奉献合作,顾大局慷慨一生

     

    李祥龙出生在一个地质世家,从小是在地质大院听着《勘探队之歌》长大的。他的外公是新中国成立后的第一代地质工作者。他的外婆也是地质队职工。小时候,父亲经常出野外天南地北地跑,很少能陪伴他。他的童年大部分时光里只有妈妈。

    在李慧眼里,李祥龙是一个特别自律的人,也是个特别爱操心的人。“他有每天记日记的习惯,就算没有大事,他也会寥寥几笔记录一下。”

    “有时候,对他额外的操心我也会很烦。他会满脸歉疚地解释说,是从小习惯了……小时候,爸爸出野外,我总想保护妈妈,保护身边的每个人。”

    闫金凯说,李祥龙为人特别好,总能很快就和大家打成一片。在云南项目组时,当地国土资源局的同志都很喜欢他。后来他到了其他项目,大家还总念叨他。

    其实,留在云南的,除了熟人的想念,还有一个少有人知的秘密直到他离世才为人所知。

    他的同事说,在哀牢山地区开展地质灾害调查期间,李祥龙和同事常常要爬山。新平县当地很多贫困家庭的破旧土坯房都建在半山腰。每次路过,李祥龙都会驻足片刻。一次,他们进了一间低矮的房子。屋里仅有一盏煤油灯照明,阴暗潮湿。一个约十一二岁、衣衫破旧的女孩瞪着一双清澈的眼睛看着他们。女孩上初一,生活窘迫到基本的生活费都难以负担。李祥龙立刻决定资助这个孩子。此后的每个月,他都会给云南的女孩寄去几百元的生活费。但是,没人知道他自己也还背负沉重的房贷和家庭开销,手头并不宽裕。

    洮河流域下游地质灾害调查监测项目负责人王立朝说,李祥龙是整个地质环境监测院每年出野外天数最多的人。“他的好不仅仅是业务能力强,还有着更强烈的团队合作意识。他英语基础好,又留过学,就主动搜集国外文献,总结国外期刊刊发的最新研究动态,发在专门建立的灾害室的QQ群里,和大家共享。”

    工作之外,李祥龙也是一个组织协调能力超强的高手。2013年,李祥龙来到中国地质环境监测院工作的时候,该院组建数年的足球队因为成员年龄老化的问题,需要有技术全面、体能充沛、懂“排兵布阵”又能掌控全局的“灵魂人物”接续。李祥龙加入后,主动定期协调时间,联系队友,组织比赛。几场比赛下来,他的能力、人品和奉献精神征服了队友,被一致推举为球队队长的候选人。

    2014年,中德两国合作开展的“兰州市地质灾害风险评估与管理”项目开始筹划。因为专业知识扎实,英语好,李祥龙被任命为中德合作项目的副负责人,承担与德方的业务沟通以及相关数据资料的收集整理、文件起草等工作,并以“固定发言人”的角色代表中方与德国专家对话。他的睿智、谦逊与和善,德国专家十分认可。德国专家得知他罹难,连发数封邮件表达悼念与惋惜。

    李祥龙的遗物里有他在野外使用的记事簿。翻开来,字迹工整清秀,每一张地质素描图都令人赏心悦目,甚至滑坡上的每一道裂缝都清晰地描画出来。那些素描图,工整清晰的记录,踏实而老练。这无疑是对地质人传统的最好传承。他的人生多了地质人别样的情怀,工作和生活多了更坚韧的“底气”,永远充满激情,永远苦中作乐。

    他对地质的热爱是长在血液里的。

    2013年,李祥龙和李慧的婚礼上现场播放的音乐是《勘探队之歌》。2015年的七夕节,李祥龙是在甘肃的野外过的。不能陪伴妻子,他深感愧疚。看到草原上开着的各种颜色不同种类的小花,就一支一支摘下凑成了花束,让同事帮着拍了张照片传给李慧作为七夕节礼物。

     

    这张献花的照片是他寄给妻子的礼物

     

    “头顶是蓝天白云,脚下是绿草野花,他手捧花簇站在画中……什么玫瑰名包啊,和这比起来都弱爆了。”那一刻,李慧曾凝视照片,暗地欣喜,如今却以天人永别。

    对他“工作狂”的状态,她也会抱怨。“我们结婚去塞班旅行,中间转机要在机场等12个小时。他不说话,就打开电脑开始工作。我只好一个人在机场的商店里转来转去,转累了回去靠在他身上睡着了。等我醒了,他还在工作。”“从5月出野外,他还没有休过假。本来这次他回来,我们计划要出去让他放松一下……”

    在悼念李祥龙的文章里,他的大学室友何晨辉这样写道:他比我们少了一份迷茫,多了一份对自己信念的坚定。他身上散发着睿智、执着的光芒,生活充满着正能量,让我忍不住靠近。除了在生活上的帮助,他更多的是给予我心灵的充实。

    李慧说:“相识十年,我在不知不觉中成了他希望我变成的样子……这种影响是潜移默化的。你不能察觉,也无从抗拒……他就是这么一个有感染力的人。你会不知不觉地靠近他,跟着他的方向走。”

    李祥龙给女儿起名“李成蹊”,取自《史记》中的一句谚语“桃李不言,下自成蹊”,比喻为人品德高尚,用不着自我宣言,就自然受到人们的尊重和景仰。

    而他,舍弃繁华,远离亲人;忍受寒冷饥饿,坚守清贫孤独,踏遍深山大川,攀爬悬崖峭壁,挥洒才情,开创事业,自己用短暂的一生,诠释对地质事业矢志不渝地传承与坚守,坚持不懈地热爱与追求,用生命践行共产党员鞠躬尽瘁、死而后已的奉献精神。

    欧阳修说,圣贤者“虽死而不朽,逾远而弥存”。

    斯人已逝,精神长存。

     

    后记:7月11日,中国地质调查局党组研究决定,要总结挖掘李祥龙同志的先进事迹,将其作为“两学一做”学习教育和践行“责任、创新、合作、奉献、清廉”新时期地质工作者核心价值观的先进典型,组织全局干部职工向李祥龙同志学习。

    黄土悠悠祭忠魂