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4000米永磁电动钻机

自然资源部新一轮找矿突破战略行动先进适用勘查技术...

在新一轮找矿突破战略行动中,中国地质科学院(以下简称“地科院”)充分发挥其在地球物理探测技术领域的技术积淀与创新优势,以三维激电探测技术为利刃,在全国多个重点成矿区带取得显著找矿成果,为保障国家能源资源安全提供了坚实力量。

近年来,地科院科研团队在三维激电探测技术研究方面取得丰硕成果。获国内外多项专利授权,涵盖三维激电测量装置、数据采集与处理方法等多个关键环节;成功登记一系列软件著作权,如三维激电数据处理软件等,极大地提升三维激电探测数据的处理效率与解释精度;同时,发表多篇高水平学术论文,深入剖析三维激电方法的理论基础、数据处理方法及地质解释模型,为该技术的广泛应用提供了坚实的理论支撑。

团队获得的三维激电方法技术发明专利证书 

(左:南非发明专利;中:国内发明专利;右:美国发明专利) 

 

团队取得的三维激电方法技术软件著作权 

团队发表的三维激电方法技术部分相关文章

此外,地科院在硬件设备储备上同样优势显著。目前,已配备超过 150 台全波形分布式三维激电接收机,是全国该型号设备保有量最大的机构。这一庞大的设备储备,为开展大规模、高精度的三维激电探测工作提供了坚实的硬件支撑,有力支持深地探测重点实验室各项目任务,从容应对不同区域、不同规模的勘查需求,为技术持续应用和创新提供了强力保障。

凭借先进的三维激电探测技术,目前地科院项目团队已承接新疆、宁夏、内蒙古和黑龙江等多地的金属矿地球物理探测勘查工作,项目总额超过400万元。在新疆某重点成矿带开展勘查中,通过三维激电探测,精准圈定了具有重要找矿潜力的异常区域;在某铜多金属矿勘查项目中,依据三维激电数据构建的地下地质模型,清晰揭示了深部矿体的空间分布形态与赋存规律。经对比钻探验证,成功发现了地下隐伏的脉状金矿体,显著提升了该地区的资源储量规模与找矿潜力。

某金矿三维激电探测反演综合图

在宁夏,聚焦中卫北山地区金属矿勘查,团队利用三维激电探测技术,有效识别出矿区回填物覆盖层下部物探异常,为后续地质调查与找矿工作指明了方向,大大提高了找矿工作的针对性与成功率;在内蒙古,团队深入大兴安岭北段等重点区域开展勘查作业,借助三维激电探测技术准确获取深部地质体的电性信息,成功圈定多个与铜钼矿相关的异常靶区;在黑龙江,团队针对黑河三道湾子金矿开展了详细的地球物理探测工作,通过三维激电探测,对主体构造与深部岩体分布形态进行大体了解,有待对极化率信息及关键示矿信息的地质意义及信息提取进行深入研究。在此基础上,团队还成功预测多个潜在矿体分布区域,为进一步扩大矿区资源储量提供了有力依据。

 

  

黑龙江三道湾子金矿三维激电反演解释图(上)和综合剖面图(下)

地科院三维激电探测技术在新一轮找矿突破战略行动中的卓越表现,不仅展示了地球物理技术在深部资源勘查中的强大威力,也为我国矿产资源勘查工作提供了全新的技术思路与方法范式。未来,地科院将继续加大在地球物理探测技术领域的研发投入,不断优化三维激电探测技术体系,为推动我国找矿突破战略行动持续深入开展、实现深部找矿重大突破贡献更多智慧与力量。

 

地科院三维激电探测技术赋能新一轮找矿突破战略行动

近日,中国地质调查局西安地质调查中心编著的《西准噶尔宝贝地区成矿地质条件与找矿预测》一书出版发行。

该书主要介绍了新疆西准噶尔宝贝地区区域成矿地质背景、建造构造特征和区域地质构造演化,论述了区域地球物理、地球化学和遥感影像及异常等特征,对开展的大比例尺地面高精度物探测量和大比例尺土壤地球化学测量所圈定异常进行了优选和评价,对研究区重要矿床和矿产地的成因类型、成矿地质条件、资源潜力和找矿模型进行了论述,研究了区域优势矿产成矿规律,圈定了寻找铜、金等矿产的找矿靶区及成矿远景预测区。

该书内容丰富,资料翔实、图文并茂,实用性和可读性较强,对区域地质找矿工作具有重要的参考价值,可供从事区域地质、岩石、矿床、地球物理、地球化学等方面的勘查人员、科研人员和大专院校师生参考使用。

 

《西准噶尔宝贝地区成矿地质条件与找矿预测》出版发...
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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...

    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

    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

    2019年11月15日,依托国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项“航空磁场测量技术系统研制”等项目,自然资源部中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心在雄安新区组织开展了低温超导全张量磁梯度仪工程样机的首次飞行试验,取得圆满成功。

    此次飞行试验由航空物探遥感中心、中国科学院遥感与数字地球研究所、吉林大学等单位合作完成,在各方的通力配合、紧密协作下,低温超导全张量磁梯度仪工程样机完成了闭合框飞行、基线飞行及测线飞行等试飞任务。

    低温超导全张量磁梯度测量技术是国际航空磁测的前沿技术,与现有的航空磁测设备相比具有更高的磁测灵敏度,可获得更为丰富的磁场信息,实现磁异常的精确定位,将在高精度地质调查中发挥重要作用。此次飞行试验为低温超导全张量磁梯度仪工程样机的进一步研发和改进提供了重要资料,为下一步工作重点指明了方向。

    低温超导全张量磁梯度仪工程样机完成飞行试验

    (一)自主成功研发深海浅软地层大口径水平井技术

    深海浅软地层完成水平井建井

    该成果由中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头,中国地质调查局勘探技术研究所、中国石油集团海洋工程有限公司等单位共同参与完成。牵头完成人为叶建良、秦绪文、谢文卫、刘春生。其主要进展及创新:

    1.创造了深海浅软未固结地层17-1/2″井眼造斜率>15°/30米的世界造斜新纪录。研发了专用大直径高造斜钻具,创新软弱未固结地层的水平井定向钻进工艺,经过4个试验场累积12824米试验,在水深大于1200米的试采井现场施工中实现连续8个靶点高精度中靶,确保了井身轨迹精准穿越储层地质甜点。

    2.首次采用开路钻完井技术钻开储层,大幅度拓宽了钻井液安全密度窗口,有效解决了未固结浅部地层易破裂等问题。综合优化利用施工平台双井架同时作业,实现浅软地层水平井安全高效建井。

    3.创新研发了动力导向下套管技术,攻克浅软地层中高造斜率大直径套管下入难题。利用动力导向工具引导套管下入,大幅度降低管柱下入摩阻,减少粘附卡钻风险,避免新井眼的产生,创造深水浅软地层套管下入纪录。

    4.研发全球领先的第四代“慧磁”高精度中靶系统,拓展了姿态测量模式,并提高了仪器的探测距离和测量精度,精准控制监测井与试采井间距,为实现储层精确监测提供了技术保障。

     

    (二)干热岩高效控缝控震压裂和高温硬岩多靶点精准定向钻井技术取得突破

    青海共和 GH-01 井压裂现场

    该成果由青海共和盆地干热岩勘查与试采科技攻坚战指挥部牵头,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为叶成明。其主要进展及创新:

    1.自主攻关形成干热岩裂缝定向控制压裂技术,以裂缝系统净压力控制为关键手段,调整工艺和参数,研发应用超高温、长效封堵暂堵转向剂促使裂缝向高应力方位延伸,达到有效控制裂缝走向和延展距离的目的。

    2.基本掌握干热岩压裂高效控震技术,建立多场耦合三维地质模型,评价诱发地震风险。采取填砂封堵敏感结构面、无级变速压裂缓停泵、中小排量连续泵注等工艺,减缓压裂诱发地震。实时获取诱发地震信息,动态评价诱发地震风险,指导压裂参数调整。

    3.创新建立微地震-时频电磁高精度裂缝联合观测系统,实时获取微震响应和裂缝延展特征,形成了适合干热岩压裂微震监测的高精度微地震监测技术,支撑压裂工艺参数调整和诱发地震风险管控。

     

    (三)新发现和厘定鲜水河木格措南全新世活动断层与色拉哈挤压阶区并有效服务重大工程规划论证(略)

     

     (四)智能滑坡监测预警系统研发与地质灾害隐患遥感识别技术取得突破并成功应用

    滑坡仪-GNSS位移监测设备

    该成果由中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质力学研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为邢丽霞、殷跃平。其主要进展及创新:

    1.第Ⅰ代滑坡仪定型试制。融合应用新型微机电传感、北斗高精定位、天-地窄带物联、人工智能等多学科技术,突破低耗采集、变频监测、组网定位与多模通信等关键技术瓶颈,可靠性不断提升,达到95%优秀级;集成度大幅提高,实现多测项按需集成。

    2.智能预警系统多级应用成效显著。系统实现“建设-运行-维护”全流程在线管理,并构建了“人机结合”决策模式与技术流程,初步实现人机综合研判。

    3.“1+4”监测预警技术标准体系初步形成。构建1总4分技术标准体系,其中《地质灾害专群结合监测预警技术指南》《地质灾害监测数据通讯技术要求》已印发执行。

    4.隐患识别方法体系初步建成。提出融合多源、遥感观测,涵盖形态、形变、形势的隐患识别技术方法,形成专题信息提取、隐患特征识别、野外核查验证的业务流程。

     

    (五)深部地热系统成因理论及模式支撑找热取得新成效

    “同源共生-壳幔生热-构造控热”成因模式示意图

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局地质科学院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、中国地质调查局北京探矿工程研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为王贵玲。其主要进展及创新:

    1.建立了深部水热型和干热岩型地热资源系统的成因理论,从地热系统的角度阐释了两种类型地热资源的关联和差异,统一了地热找矿新思路。提出不同构造区水热与岩热相伴生的“同源共生-壳幔生热-构造聚热”的成因理论,进一步完善了地热资源研究的基础理论。

    2.将深部地热系统划分为沉积盆地古潜山复合型、沉积盆地深坳陷层控型、断陷盆地地压型、陆陆碰撞板缘型、板缘俯冲带热控构造型、隆起山地深循环型以及近代火山型七种类型,为区域地热资源勘查开发提供了理论依据。

    3.基于此理论,相继在雄安新区、东南沿海、江西宁都等地区实现找热突破。在雄安新区钻获华北迄今温度最高的地热井,在广东惠州钻获东南沿海迄今温度最高、流量最大的地热井,在江西宁都小布镇钻获了当地第一口可供商业开发的地热井。

     

    (六)航磁超导全张量梯度测量系统研发成功

    低温超导(左)和高温超导(右)航磁全张量梯度测量系统试飞团队

    该成果由中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国科学院空天信息创新研究院、吉林大学等单位共同参与完成。牵头完成人为刘浩军、郭华、郭子祺。其主要进展及创新:

    1.对无磁杜瓦进行小型化、轻量化设计,并通过电磁屏蔽技术保证杜瓦低涡流噪声性能,提高系统稳定性。设计高、低温超导系统通用的读出电路和惯导系统匹配的主测控装置,实现了多通道SQUID测控系统工作点自动调节技术,以及八通道磁测数据和姿态数据的同步采集、存储和上传;设计并研制水滴形吊舱及配套吊缆,通过空气动力学、电磁兼容性等分析测试,解决水滴形吊舱研制和飞行姿态控制等关键技术问题。

    2.高温超导测量系统采用全新探头结构设计,通过增加芯片基线距离,提高磁梯度灵敏度。

    3.低温超导测量系统采用六棱台绝对对称结构设计,通过多芯片设计增加磁测数据冗余度,结合磁通变换器,提高磁测数据质量和稳定性。

     

    七)中国东部克拉通古陆核形成与大陆演化研究取得重大进展

    该成果由中国地质调查局武汉地质调查中心、中国地质调查局成都地质调查中心、中国地质调查局南京地质调查中心、中国地质调查局天津地质调查中心、中国地质调查局地质研究所共同参与完成。牵头完成人为邓新。其主要进展及创新:

    1.在黄陵古陆核发现扬子克拉通已知最古老的(29.5亿年)表壳岩系、华南最古老的(33亿年)TTG岩系,发现迄今扬子克拉通最古老的冥古宙(40亿年)继承锆石,在云南元江地区查明存在扬子克拉通南部最古老的(31~28亿年)结晶基底。

    2.在胶北发现27亿年富钾花岗岩,指示该区太古宙地壳在27亿年时已完成由不成熟的TTG片麻岩向成熟的壳熔花岗岩转变,限定华北克拉通吕梁群的时代为新太古代(25亿年),改写了华北古元古代BIF成矿历史。

    3.重塑了华南元古宙弧盆系演化格局,为深化认识显生宙战略性矿产区域成矿规律提供了基底构造信息。

    4.深化了中国东部克拉通古陆核地壳演化的认识,为探索全球早期陆壳形成及其与板块构造体制的关系提供了新资料,相关成果发布后引起了地学界广泛关注,实现了基础地质理论创新。

     

     

    (八)大陆碰撞成矿理论指导成功实施青藏高原首个3000米固体矿产科学深钻并揭露巨厚铜金矿体

    甲玛矿区推-滑覆构造控矿体系

    该成果由以中国地质调查局矿产资源研究所唐菊兴为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新:

    1.在青藏高原甲玛矿区成功实施了固体矿产首个3000米科学深钻,精细揭示斑岩成矿系统结构,实现地质信息“透明化”,累计揭示584.36米铜钼(金、银)矿体,建立了完备的高原科学深钻施工工艺,也为构建3000米以浅的资源勘查和预测技术方法奠定了坚实基础。

    2.创建了斑岩成矿系统“多中心复合”成矿作用模型,丰富和完善了碰撞造山成矿理论,并依此新发现则古朗北矿段的巨厚斑岩和矽卡岩矿体。在矿区深部及外围取得重大找矿突破,据最新估算成果,甲玛矿区累计探获资源量铜882.5万吨(Cu 0.7%以上 392.8万吨),钼85.6万吨,铅111万吨,锌63.8万吨,伴生金244吨,伴生银13000吨,当量铜1814.8万吨。

    3.通过“产、学、研、用”技术理念以及科技成果转化,项目成果直接应用于矿山深部和外围找矿,并取得重大找矿突破。

     

    (九)望谟生物群首次发现并揭示三叠纪早期海洋生命复苏与演化

     

    望谟生物群化石类型

    该成果由以中国地质调查局成都地质调查中心的周长勇、张启跃为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新:

    1.在南盘江盆地首次发现早三叠世海洋生物化石群落,初步鉴定包括6门14纲,命名为“望谟生物群”。其丰富的化石门类展示出从初级消费者到顶级捕食者的复杂食物链,表明在早三叠世一个复杂的海洋生态系统已经形成,海洋生态系统恢复时间小于5百万年,是研究早三叠世海洋生态快速复苏机制的窗口。

    2.填补了南盘江盆地早三叠世海生爬行动物演化空白,与之后的罗平生物群、兴义动物群、关岭生物群形成了华南三叠纪海洋生态演化的完整系列,对深入研究二叠纪末生物大灭绝后海洋生态系统复苏、辐射具有重大意义。

    3.地方政府和相关部门高度重视望谟生物群化石保护和研究,已协调黄百铁路等基础建设改线避让以促进妥善保护化石产地。

     

    (十)水平衡理论与北方生态水文演变研究取得新认识

    坝上高原及察汗淖尔流域盐尘空间分布

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为石建省、吴爱民、聂振龙、张光辉。其主要进展及创新:

    1.构建水平衡理论体系,提出水平衡区域控制、水平衡问题响应、水平衡危机预警等水平衡“红线”指标。从技术逻辑出发,对多尺度自然单元进行水平衡分析研究,提出水平衡关键要素发生重大变化的指标界限,再以行政逻辑为着眼点,按多级行政单元对技术型结论进行管控分配,形成在生态系统合理维持前提下,水平衡状态满足经济社会发展需求的可调节指标、范围和途径。

    2. 提出了内蒙古高原萎缩型湖泊与青藏高原扩张型湖泊的水平衡模式,揭示内蒙古高原察汗淖尔、达里诺尔、岱海等湖泊萎缩的主要原因是干旱气候背景下地表水过度开发和地下水超采;查明了盐湖流域四湖水源构成,定量识别了冰川冻土融水及地下水补给量,精准预测了盐湖水位的溢出时间,实现了高寒湖泊水平衡分析理论方法创新。

    3. 创建了西北干旱区地下水生态功能渐变-质变-灾变识别理论方法,揭示了西北干旱区地下水生态危机形成机制。

     
    2020年度地质科技十大进展公布

    近日,北京探矿工程研究所将永磁电机驱动技术创新应用于深部钻机研发,已成功研制2000-7000米系列深部永磁电动钻机,实现高精度提下钻一体化作业,适用于环保标准高的草原、湿地及城市范围等地区。

    该永磁电机驱动技术有如下特点:一是有效解决了永磁电机失磁、退磁等技术难题。二是通过同步性联轴驱动,实现高效率直接驱动绞车,大幅简化绞车系统结构,显著降低钻机能耗和维保成本。三是实现高精度回转控制,精度达0.01Hz,具备零速悬停控制能力,大幅提升了钻机可控性。

    在安徽淮南,4000米永磁电动钻机应用开展灰岩水害地面区域治理工程,完成30余个近水平分支孔,钻探工作量超30000米,对比同井场4000米传统电动钻机,用电量降低24.8%,节能效果显著。

    永磁电动钻机与传统钻机用电量对比

    序号

    日期

    传统钻机用电量(kWh

    永磁电动钻机用电量(kWh

    1

    20232

    196980

    169260

    2

    20233

    186930

    142590

    3

    20234

    175140

    148230

    4

    20235

    233070

    163020

    5

    20236

    186000

    150150

    6

    20237

    235740

    167430

    7

    20238

    245310

    164430

    8

    20239

    200280

    141660

    合计

    1659450

    1246770

    在雄安新区,4000米永磁电动钻机应用实施地热井钻探工程,在极低速情况下实现不提钻快速处理孔内事故,有效提升了钻进效率。