分类:全 站  |  新闻  |  通知公告  |  重大计划  |  工作动态  |  队伍建设  |  关于我们  |  互动  |  图 片  |  视 频 查询到7条相关结果,系统用时0.023秒。

查询时间:时间不限

  • 时间范围


查询范围:标题+正文

排序方式:按相关度排序

检索范围:

    从神秘的深海地质结构到珍贵的能源资源,科学家如何从几千米深的海底中获得这些信息?“梦想”号,这艘全球最先进的大洋钻探船将带领科学家探索地球深部的秘密。“梦想”号肩负多种作业需求,因此设计时便提出“小吨位、多功能、模块化”的理念。为了在同一艘船上同时实现大洋科学钻探、深海油气勘探和“可燃冰”勘查试采等多种功能,“梦想”号建造团队联合国际顶级油气钻机企业研制了全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,国际上首次集成了4种钻探模式和3种取心方式。

    4种钻探模式

    “梦想”号的4种钻探模式分别是传统隔水管模式、“可燃冰”专用测试模式、传统无隔水管模式、无隔水管闭式循环模式。

    传统隔水管模式:这种模式常用于海洋油气的开采。隔水管把海底和钻探船连接起来,可以通过钻井液的循环增加钻井的安全性和效率。简单来说,这种方式能确保钻井过程顺畅且有足够的保护措施,是海洋油气开采的“标配”。

    水合物专用测试模式:天然气水合物是一种新型能源,经实践证明其开采过程安全环保可控。如使用传统隔水管进行试采,不仅显得过于笨重,成本也高。为此,“梦想”号专门设计了一种轻型隔水管系统,能减轻设备负担,降低钻探成本。

    传统无隔水管模式:该模式下,钻杆直接暴露在海水中,并从海底往下钻探,适用于大洋钻探。在钻进海底的时候,需要加入特殊的泥浆(钻井液),起到冷却钻头、润滑钻具和带走钻出的岩屑等作用。虽然没有隔水管保护,但正是因为没有隔水管的负重,钻杆可以达到更大的深度(水深最高可达8000米),适合深海钻探任务。

    无隔水管闭式循环模式:传统无隔水管模式下加入的泥浆一般会直接排到海里,既污染环境又增加成本。“梦想”号钻采系统中配置了专门的泥浆循环管线,通过水下泵将泥浆抽回到船上,通过过滤等处理,这些泥浆就能实现循环利用。这种模式既实践应用了绿色勘查的理念,又可以有效做到保护海洋环境。

    三种取心方式

    “梦想”号的3种取心模式分别是提钻取心、绳索取心、气举反循环取心,可实现不同地层和岩体持续钻进取心。

    提钻取心:这是一种很直接的取心方法,把整根钻杆从钻孔中提出来,从而取出暂存在钻杆最底端的岩心。

    绳索取心:通过一根钢丝绳从钻杆内取出岩心,不需要将整个钻杆拉出钻孔。它就像是一种“取巧”的方式,不但省力,还节省时间。虽然绳索取心有很多限制条件,操作稍显繁琐,但依然是较为适合较深钻深的取心操作。

    气举反循环取心:在常规的钻探中,钻井液从钻杆内壁注入并从孔隙间返回海底,这叫正循环。而反循环则是,钻井液从孔隙进入并从钻杆返回。气举反循环是一种特殊的取心方式,通过往上部钻杆内注入空气,上部钻杆的液体混入空气后的密度变小,而下部液体密度不变,因为上部和下部液体存在的密度差,上部的液体会往上“举”,从而带动下部的钻井液和岩心被“吸”到地面。

    “梦想”号的4种作业模式3种取心方式,就像打开通往地心秘密大门的钥匙,将为我们探索地球深部奥秘问题,寻找深海深地资源提供强大助力。

    神奇钥匙:“梦想”号的钻探模式与取心技巧

    说起地下水

    大家都感觉并不陌生

    但下面几条关于地下水的冷知识

    你知道几个呢?

    一、西安大雁塔是倾斜的,其中一个很大的原因是由于地下水超采导致的地面塌陷,后来为了给大雁塔“改斜归正”,西安市封掉了400多口自备井,进行了一系列地下水超采综合治理,现在的大雁塔已经开始向相反的方向缓慢恢复、归正。

    二、地层深处岩浆中分离出的水蒸气上升到地壳上层,冷却凝结而成的初生水,也叫岩浆水,是岩浆作用的结果,也是地下水的一部分。

    三、在过去数十年里,墨西哥城在不断下沉。墨西哥地处内陆,水资源匮乏,其首都墨西哥城人口众多,是墨西哥政治经济中心,每年都有大量移民前来居住,这更提高了对地下水的开采利用率,使得地面建筑物大幅度下沉。

    四、人类发现地下水的历史可追溯到新石器时代,河姆渡遗址的井是我国迄今为止发现最早的井。在河姆渡遗址,考古人员发现了一眼木结构的浅水井遗迹。水井位于一个浅圆形的坑里,井深有1.35米,井口为方形,边长约2米。

    五、撒哈拉沙漠真正的沙地只占全部面积的五分之一,这里富有金属矿、石油、地下水,然而因交通不便限制了开发。

    六、地球上最古老的地下水有16亿年以上的历史,被完好地贮存在加拿大基德溪矿井2.9千米深处的铜锌矿床裂缝中,这里的矿床已有近27亿年的历史。

    七、未经处理的地下水存在着各种各样的微生物细菌、病毒和一些无害指示菌。目前地下水中躲得最深的病毒可达2000米,是莫斯科国立大学生物学家团队在2019年发现的,他们在托木斯克地区2公里深处发现了三种噬菌体病毒的DNA。

    八、听似神奇的地下暗河,其实就是地下水的另外一种形式。我国有2000多条地下暗河,主要都集中在南方岩溶地区,是一种特殊的喀斯特地貌。

     

     
    地下水冷知识你知道几个?

    2020年9月19日,以“决胜全面小康、践行科技为民”为主题的全国科普日活动在全国范围内同步启动。9月26日,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所与青岛市科学技术协会、青岛市教育局、青岛水族馆联合举办了一场“走进可燃冰实验室”大型实景科普直播活动,活动通过青岛海洋科普联盟科普直播室、中国矿业报社Bilibili平台“矿世奇谈”直播间面向全网直播。

     

    活动当天,以自然资源部天然气水合物重点实验室主任、海洋试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室主任、自然资源部首席科学传播专家吴能友研究员为首的科研团队14名科研人员,带领观众走入9个天然气水合物子实验室,介绍前沿科学知识,带大家领略了科技的魅力。

     

    在两位主持人的引领下,观众们从“海洋地学之光”雕塑开始开启了认识可燃冰之旅。吴能友研究员首先介绍了自然资源部天然气水合物重点实验室的定位、研究方向,以及“多学科结合、多尺度融合、直接面向应用”的特色,目前实验室已经发展成为国际上重要的天然气水合物勘探开发研究核心基地之一。吴能友研究员向观众们预告了科技人员将通过声光电等高科技手段揭秘可燃冰、展示来自我国海域真实的可燃冰样品、进行可燃冰点燃实验等参观内容,让观众对接下来的旅程充满期待。

    观众们跟随镜头最先进入的是水合物XRD(X射线粉晶衍射)和CT实验室,孟庆国老师首先通过形象的图片介绍了可燃冰微观晶体5种主要的笼形结构,这5种笼子按照一定的组合方式就形成了可燃冰I型、II型和H型三种典型的晶体结构类型。孟老师用科学小装置展示了光的衍射现象,每种晶体在X射线的照射下,都有形成专属于自己的衍射谱图,就像每个人的指纹一样。科学家就是用XRD仪器作为眼睛,去“观察”可燃冰的微观世界。接下来,李承峰老师用一张人手部的X射线透射光片介绍了医用CT探测人体内部构造的功能,实验室的X-CT也是一样的原理,它利用不同密度物质对X射线吸收能力的差异来探测可燃冰物质内部信息。李老师向观众展示了可燃冰在有孔虫腔体中、沉积物空隙中以及裂缝中分布的CT影像。

     

     

    纯有孔虫壳体介质中甲烷水合物生成前(a)和生成后(b)的微观分布图

     

    甲烷水合物在南海沉积物中生长过程微观分布的CT图像

    在NMR核磁共振实验室,孟庆国老师同样从医用核磁共振检测入手,介绍实验室利用核磁共振成像原理观察可燃冰分解过程。在声学和电学实验室,陈杰老师敲击岩心激发声波展示接收的波信号,赵金环博士用不同浓度的盐水点亮灯泡,这些简单而有趣的小实验帮助观众理解科学家应用超声波和电学成像法探测水合物的技术手段。

    做完声学与电学小实验,最激动人心的时刻来了!李彦龙和孟庆国老师在低温实验室隆重地向大家展示了科学家们千辛万苦从海底采集的可燃冰样品,让大家见到了这位沉睡在海底的“神秘朋友”。除了展示自然条件形成的可燃冰样品,他们还介绍了实验室人工制备和保存可燃冰的方法,并在现场点燃了实验室特地为本次直播活动合成的可燃冰,熊熊火焰在“冰”上“跳舞”的奇观,让人叹为观止!李彦龙老师还用量筒中的沉积物做了水的渗流实验,生动直观地让观众认识到砂质沉积物和泥质沉积物不同的渗透能力,从而理解了在两种储层中开采可燃冰的难易程度。

    点火实验结束之后,主持人带大家来到激光拉曼实验室,郝锡荦博士从天空为什么是蓝色的讲起,介绍空气中的氧气和氮气分子的瑞利散射现象,以及光的另一种特殊的散射现象-拉曼效应,正如每个人的指纹是不同的,不同的物质都有属于自己特征的拉曼光谱。正是利用这个原理,科学家用激光照射水合物样品,就可以鉴定水合物的类型。郝博士展示了南海和祁连山水合物样品的拉曼光谱,观众们也可以轻松地鉴别出二者的不同。

     

     

    在低温扫描电子显微镜实验室,孙建业博士向大家展示了低温扫描电镜在水合物实验测试中的应用。同学们熟悉的光学显微镜一般最高能将样品表面放大到几百倍,而扫描电镜则可以放大到几千至上万倍,让科学家细致观察物质的微观表面形貌。我们虽然用肉眼看不到南海岩心样品中的水合物,而在低温扫描电镜下,可燃冰就清晰地呈现在我们眼前了。

    低温扫描电镜下南海水合物微观形貌特征(分散型) 

    在黑暗的深海底部,没有阳光,却繁衍着大量的微生物,孕育着另一片生命的绿洲。在微生物实验室,李晶博士讲解了她培养和研究与甲烷关系密切的微生物-产甲烷菌和嗜甲烷菌的工作,原来研究这些细菌不仅可以深化我们对水合物成藏机理的认识,对它们进行DNA解码还可以为海底生态系统研究提供信息。

    参观到这里,可燃冰的微观探测体验就告一段落了。主持人带领观众来到了冷泉研究室,徐翠玲博士介绍了海底冷泉的概念,冷泉探测标志,如声学剖面上的气泡羽状流、特征生物群落等,向观众展示了海底机器人抓取到的冷泉碳酸盐岩实物样品,冷泉周围生长的巨蛤、贻贝、管状蠕虫、盲虾、毛瓷蟹等生物,主持人代表观众和徐博士探讨了巨蛤能不能吃、为什么海底白色的生物居多等有趣的话题。

    毛瓷蟹和贻贝

    巨蛤

    最后,观众随着镜头来到了地震数据处理中心,徐华宁主任用一段“海洋地质九号”实施地震测量的动画给观众介绍了如何利用地球物理方法快速寻找海底可燃冰藏,他展示了经过处理的赋存可燃冰地层的地震剖面,漂亮的剖面展示了科技人员高超的处理水平,赢得了网上同行的称赞。徐主任用通俗易懂的语言讲解了水合物储层的反射特征,他热情地鼓励观众认真听讲,成为一名水合物地震勘探小专家。

    含水合物储层的BSR剖面

    帅气的陈强博士是从事水合物试开采技术研究的专家,他用动画的形式向大家介绍了水合物开采方面存在的技术难题和破解方法,他自信的话语让我们对未来可燃冰的开发应用充满了信心。

    水平多分支井试采工艺示意图

    本次的“云上参观可燃冰实验室”让观众们行程满满,收获多多,大家走进各种各样的实验室,见识了各种各样先进的仪器设备,跟随科学家为可燃冰做了一个全面透彻的体检,了解了可燃冰是什么物质,可燃冰的结构、性质和形成条件,到哪里寻找可燃冰,用什么样的手段寻找以及怎样安全高效地开采可燃冰等科学知识。活动展示了我国海洋地质调查研究的创新性成果,展现了科学家风采,引发了网友对海洋科学、可燃冰的兴趣,让广大科技爱好者更加了解可燃冰这种新能源,唤起了大家关心海洋,保护海洋的责任感和意识,激发了大家参与探索海洋、建设海洋强国的决心。

    本次活动中青岛海洋地质研究所首次在移动端开展移动场景大型科普直播,活动得到了青岛水族馆的大力支持,共吸引5万多观众在线收看,体现了青岛海洋科普联盟的组织力量,为联盟成员合作开拓海洋综合研学实践领域提供了优秀案例。

    青岛海洋所成功举办“走进可燃冰实验室”大型实景科...

    近日,自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋地质十号”船在南海西沙海域开展钻探作业,应用新钻探取心工艺取得突破,钻进深度达80.51米,共获取珊瑚礁灰岩岩心56.35米,初步查明了该海域工程地质稳定性特征,积极服务三沙市岛礁空间资源开发利用和社会经济发展。

    礁灰岩是一种特殊的岩土体,广泛分布于中国南海各珊瑚岛礁,具有高孔隙度、易破碎和高压缩性等特征。本次是“海洋地质十号”船首次在礁灰岩地层采用新钻探工艺作业成功,科考团队努力克服了作业难度大、地层不稳定等不利因素,根据钻探现场情况边作业边改进,积累了一定的经验,为进一步开展其他珊瑚岛礁应用研究打下了坚实基础。

    司钻正在操作钻机

    作业人员正在编录描述样品

    广州海洋局“海洋地质十号”船钻探能力获新提升

    从镇巴县城到圈子崖天坑的水泥公路还剩下最后的两三千米就修通了,这八九十千米的山路,即使是越野车,也得行驶近三个小时。

    记者随同科考队从镇巴县城出发,过了三元镇,沿途都是在悬崖绝壁上忙于修路的山民。尽管已经铺上了水泥路面,但路牙子和栏杆还没有配起来。车在路上行驶,记者往窗外一看,脚下就是悬崖,没有在这样的路上跑过的人,还是会心生恐惧的。

    正在修路的山民们对于我们一行的匆匆驶过很友善,从他们喜形于色的脸上,可以看出他们对天坑开发的某种期待。

    科考人员在天坑底部考察天坑构造

    近年来,陕西汉中天坑群的发现让天坑这种奇特的地质现象为世人所瞩目,也惊动了国际地学界。今年4月28日~5月9日,中国地质调查局岩溶地质研究所、陕西省地质调查院与捷克洞穴学会、英国洞穴协会联合对汉中天坑群进行了第四次国际科考。

    天坑群成了继“两汉三国”汉文化之后汉中的又一张靓丽名片。汉中天坑群调查研究成果显示,汉中地区5019平方千米面积内,共发现天坑54个,占全球已发现天坑的1/4,此外,洞穴、峡谷、地缝、石芽、石林、湖泊等岩溶地貌景观超过400处,这也让汉中天坑群成了当之无愧的世界级天坑博物馆。

    显然,作为罕见的地质遗迹,汉中天坑群的发现无疑会引发一股旅游开发热潮。但是,在旅游开发的同时,也必然会引来一些反对的声音,到底是重开发还是重保护,这就要考验当地政府的智慧了。

    什么是天坑?

    天坑是在地球表面自然形成的平均宽度与深度均超过100米的独特的大型喀斯特地貌。站在坑口直接向下观望,让人有一种深不见底的恐惧。在伯牛坑探秘期间,记者怀着好奇,糊里糊涂地跟着科考队顺着绳子往坑里滑,刚刚下到一半,就感到了莫名的恐惧。记者硬着头皮下到坑底,溶洞般的巨大洞厅令记者惊叹,随处可见坍塌的碎石,川流不息的地下暗河不知流向了何方。

    据专家介绍,地下河水的强大侵蚀动力是天坑形成的主要原因之一。随着河水的不断冲刷,洞穴面积不断扩大,形成了我们看到的这种大厅。再经过数万年的冲刷和崩塌,大厅顶部完全塌陷,最终形成天坑。

    对于天坑的概念,陕西省地质调查中心主任罗乾周用比较通俗易懂的语言给出了自己的答案,天坑是指四周陡壁具有一定规模、发育在碳酸岩岩区的一种地貌,是在地下河强烈溶蚀和侵蚀作用下,石灰岩不断溶解,导致岩层不断崩塌,并贯通地表所形成的。

    2001年之前,天坑只是对重庆奉节县小寨天坑这种景观的特称,类似的地貌在各地有不同的名称,如“龙缸”、“石院”、“石围”、“岩湾”、“天盆”等。2001年,天坑作为一个专门的喀斯特术语被我国专家提出。

    作为一种地质奇观,天坑虽然已经在地球上存在了漫长的岁月,但直到2005年,中国地质调查局岩溶地质研究所研究员朱学稳与其所在研究集体提出的喀斯特天坑理论体系和“天坑(karst tiankeng)”的名称,才正式被国际喀斯特学术界认可。这是继峰林(fenglin)和峰丛(fengcong)之后,第三个由中国人定义并用汉语和拼音命名的喀斯特地貌术语。

    在朱学稳和英国诺丁汉特伦特大学Tony Waltham教授联合署名的论文《天坑释义》中,他们是这样定义天坑的:具有巨大的容积,陡峭而圈闭的岩壁,深陷的井状或桶状轮廓等非凡的空间与形态特征,发育在连续沉积厚度及其含水层包气带厚度均特别巨大(地下水位深埋)的可溶性岩层(以碳酸盐岩为主)中,从地下通向地面,平面宽度与深度从大于100米至几百米以上,底部与地下河相连接(或有证据证明地下河道已迁移)的一种特大型喀斯特负地形。

    此外,在观赏方面是否具有稀有、壮观、险峻、生境独特和生物多样性等综合属性,也应该被认为是鉴别天坑与一般漏斗、洼地或竖井的重要标志。失去地下河行迹或周壁的完整性遭受严重破坏的天坑,可称为退化(剥蚀)天坑。

    “据推断,汉中天坑群的天坑形成时间在18万年到12万年前,最古老的可追溯到68万年前,通过研究天坑我们可以研究古地理环境、气候等,可以帮助我们更好地了解过去。”罗乾周称,独特的地形、负地形下特殊的生态环境是人类了解地质、气候变化的最佳场所。

    汉中天坑群的一大特点是,这些天坑都处于原始森林之中。我国的喀斯特地貌以“中国南方喀斯特”世界自然遗产最为著名,那些分布于云南、贵州、广西、重庆等地的石林、峰丛、溶洞、天生桥以及天坑等,没有一处有着汉中天坑群这样丰美茂盛的原始森林。

    关于汉中天坑群的形成,陕西省地质调查中心总工程师李新林告诉记者,天坑群的形成是一个很复杂的过程,它不是简单的地质塌陷的结果,地下水流的侵蚀和微生物(细菌)的侵蚀也是天坑形成的诱因。当然微生物的侵蚀必须具备一个条件,就是上部有适合菌体繁育的土和植物。

    天坑是一种自然景观,由喀斯特作用形成,因此人为作用形成的巨型坑不能叫天坑,比如矿坑就不能算天坑。此外陨石撞击地球形成的陨石坑也不能叫天坑,因为它不是喀斯特作用所形成的。

    北纬30度以北

    北纬30度主要是指北纬30度上下波动5度所覆盖的范围。在这一个纬度发生着许许多多让人捉摸不透的未解之谜和神秘事件,四大文明古国全部集中在神秘的北纬30度附近。

    据研究发现,在北纬30度附近发生的地震都十分严重,其实不仅仅是地震,海难、火山和空难在北纬30度发生的概率也非常高。

    在北纬30度,既有着许多奇妙的自然景观,又存在着许多神秘现象以及未解之谜。北纬30度发生的一系列现象都有着一定的必然联系,其被人们称为地球的脐带,该纬度的磁场、电场、重力场等都对地球环境产生了很大的影响,北纬30度未解之谜等着人们去探索。

    北纬30度既是地球山脉的最高峰所在地,又是海底最深处的藏身之所,世界著名的几条大河都在这一纬度进入海洋。在这里,不仅有着神秘的古埃及金字塔群,还有神秘的火神火种壁画,死海、空中花园、百慕大三角州、玛雅文明遗址等都在这一纬度存在着,甚至人们猜想的亚特兰蒂斯似乎也存在于北纬30度附近。

    在北纬30度存在的神秘现象以及未解之谜数不胜数,这一纬度也一直被人们称之为神秘的北纬30度。地球在46亿年的历史变迁过程中,形成了今天独特的地质和地貌特征。关于北纬30度的奇异现象,尽管地球物理学家发现了由地表至地心分布着地壳、地幔和地核,以及三者不同尺度的三维横向不均匀性,但有些奇怪的自然现象还无法弄清,很多问题仍需进一步进行研究。

    天坑是一种罕见的地质现象,一般形成期在50万年左右。目前,全世界发现并被确认的天坑共有130个,其中90多个在中国。那么,为什么说这次发现的汉中天坑群十分罕见?原来,汉中天坑群发现之前,全世界发现并被确认的天坑均位于北纬24度~31度之间和南、北纬20度以内,而在汉中发现的天坑群沿着大巴山脉,分布在北纬32度~33度范围内,是在我国北纬32度湿润热带-亚热带岩溶地貌区最北界首次发现的岩溶地质景观。

    据了解,汉中天坑群是首次在北纬32度~33度范围内被发现的全球纬度最高的天坑群,填补了世界岩溶地质研究的空白。汉中天坑群共有54处,主要分布在汉中市宁强县禅家岩镇、南郑县小南海镇、西乡县骆家坝镇、镇巴县三元镇4个区域,其中超级天坑2个、大型天坑7个、常规天坑45个、其他地质遗迹473处。

    中科院院士袁道先在进行实地考察后认为,汉中天坑群将我国湿润热带-亚热带岩溶地貌区界限显著北移,具有重要的科学价值,合理保护与开发利用天坑群地质遗迹资源,对于地方经济发展具有重要的推动作用。

    汉中发现罕见天坑群的重要价值在于,不仅极大地丰富了我国乃至世界地质遗迹旅游资源,更填补了世界岩溶地质研究空白,增加了生物研究原始样本,对研究我国南北方乃至全球古地理环境及气候变化具有重要科学价值,其被专家誉为改写地质历史的世界级“自然博物馆”。

    由联合国教科文组织选出的地质公园是以其地质科学意义、珍奇秀丽和独特的地质景观为主,融合自然景观与人文景观的自然公园。联合国教科文组织的目标是选出超过500个值得保存的地质景观加强保护。目前,我国已有35处地质公园进入联合国教科文组织世界地质公园网络名录。无论是地质公园还是世界自然遗产都是全球自然景观中的佼佼者,其科学意义和旅游观赏意义不言而喻。记者从不同渠道了解到,针对汉中天坑群这一独特的地质遗迹,目前各方正在积极筹备世界地质公园和自然遗产申报。

    中国地质调查局高级工程师毛晓长认为,汉中天坑群与南方天坑有着不同的形成机理,生物多样方面也很独特,因此从稀有性、科学性、美学性、可保护性等方面而言,汉中天坑群具备成为世界级地质遗迹的条件。

    专家认定,汉中天坑成群分布,规模巨大的洞穴廊道、地缝、峡谷、石林及湖泊等岩溶景观类型齐全,组成了完整的岩溶地貌系统。岩溶洞穴中保留有丰富的古地下河冲积物、次生化学沉积物及重力崩塌堆积物,为研究地下河演化和秦岭南部古环境变化提供了素材。

    记者了解到,中国地质调查局岩溶地质研究所与陕西省地质调查院已达成共识,拟共同推进汉中天坑群国家及世界地质公园申报工作,初步确定以汉中黎坪地质公园为基础,联合南郑小南海、宁强禅家岩天坑群,争取申报世界地质公园。

    开发之惑

    天坑是一种独特的自然奇观,为喀斯特条件下所特有。它在自然景观中,具有稀少、奇特、险峻、恢弘、壮丽、秀美、生态环境独特等一系列特殊的旅游观赏价值与感官属性。同时,天坑总是与洞穴、地下河、奇峰怪石等其他旅游资源共存于一体,因而无疑是一种特殊的超级旅游资源。

    据了解,重庆小寨天坑已于1999年向游人开放,广西乐业大石围天坑群正在旅游开发规划之中。未来,喀斯特天坑风景名胜区将为世界旅游业增添一个璀璨夺目的亮点。

    汉中天坑群一般分布在人迹罕至的大山顶上,居住在这里的村民大多因为交通问题而在贫困线上挣扎着。在南郑县小南海镇考察伯牛坑时,正在地里干活的一位老农民悄悄地向记者打听,这里真的能开发吗?几天后,在央视对镇巴县三元镇天悬天坑进行直播的当天,一群前往围观的当地村民又问了同样的问题,其中一个年轻人告诉记者,他自己花钱修通了一条从家到公路的水泥路,准备开一个农家乐。

    记者注意到,每个天坑附近的百姓都对天坑的开发充满了期待。面对这一世界级的旅游资源,当地政府又岂能错过?对于经济欠发达的汉中来说,有开发利用的冲动也在情理之中。但是天坑资源属于不可再生的自然遗迹资源,一旦开发不当将会带来不可挽回的损失。

    在本次科考期间,中国地质环境监测院地质环境评估室主任、全国重要地质遗迹项目负责人董颖对天坑一味地搞大规模开发提出了反对意见,她说:“地质遗迹开发要谨慎,应以保护为主,即使要开发,也应该以维持天坑的原貌为基点,不要对其原有的风貌进行破坏,否则就失去了意义。”

    因此,对于经济实力不强、脱贫攻坚压力较大的汉中来说,如何利用天坑群资源,推动区域经济发展、促进当地群众致富增收成了主政者面临的主要问题。

    “汉中天坑群基本上为原始状态,未受人为破坏,保存程度极好。”李新林介绍,汉中天坑群地质遗迹呈现地面与洞内景观相结合的多层次的游览空间,可以与人文、生态及红色旅游资源相结合,形成完整的旅游资源配置格局,具备观光游览、度假休闲、探险科考、科学研究、科普教学等多种功能。

    据了解,由于自然条件限制,天坑周边交通十分不便,当地群众的生活也十分贫困。周边群众期待天坑群的发现能够带动基础设施建设,依靠生态旅游促进自然资源开发和农副产品销售,为当地脱贫攻坚提供机遇。

    实际上,由于汉中天坑群还处于科考阶段,旅游还尚未开始,加之天坑所在之处地形都较为险峻,保障措施还不完备,为了游客的安全,暂时没有对外开放。不过,在科考队进入圈子崖天坑和天悬天坑期间,记者发现,还是有不少重庆、四川、湖北等外省市的游客慕名前来参观旅游。

    据了解,当地已着手编制下一步调查、保护和开发利用方案。陕西省计划对其余岩溶遗迹区继续开展深入地质勘查,并启动地质遗迹保护管理办法的起草工作。

    “通过考察,我们发现,汉中天坑群还存在许多未解之谜,需要我们在今后若干年开展多学科、多方面的深入调查。”陕西省地质调查院副院长黄建军说。

    斯洛文尼亚科学院岩溶所的安德烈·米哈维奇博士在不久前考察汉中天坑群后表示,汉中天坑群非常壮观,具有很高的科学价值和旅游价值。

    斯洛文尼亚最著名的波斯托伊纳洞已有约200年的开发历史,它经历了一个不断纠正错误和调整旅游战略的发展过程,以求在遗迹保护和开发旅游之间实现平衡。安德烈·米哈维奇说:“我建议对汉中天坑群的保护利用进行综合评估,三思而后行,避免破坏和犯错。”

    汉中天坑群如何做到在保护中开发,相信当地政府部门会有一套完善的规划。记者意识到,要想更好地开发,把汉中天坑群当作一个地学科普基地,还需要我们的地质学家更好地讲好地球的故事。

    开发与保护,汉中天坑群之惑

    中意联合开展地震科学考察

    云南省怒江傈僳族自治州泸水县维拉坝河泥石流沟安装的激光夜视可视化视频监测仪

    汶川地震发生后,成都地调中心对龙门山地区的地质构造特别是地震活动构造有了新的认识,选取葛仙山—白鹿—小鱼洞—虹口—映秀—耿达一线作为观察的主要剖面,以逆冲推覆构造等为重点建设了龙门山野外培训基地。目前,该基地已开展多批次野外培训,提高了地质人员对构造地质现象的观察综合分析能力。 刘宇平 文/图

    阅 读 提 示

    5月12日,汶川地震10周年。10年间,汶川地震灾区从毁灭走向重生;10年间,地质科研工作者坚守在这片大地,监测地壳运动,预警地质灾害。在汶川地震10周年和第10个全国防灾减灾日到来之际,让我们一起分享地震和地质灾害研究的最新成果。

     

    丈量地壳形变

    ——龙门山断裂带高精度GPS观测结果综述

    唐文清

     

    汶川地震发生后,中国地质调查局成都地调中心在中国地质调查局的部署下,利用高精度GPS对汶川地震所在的龙门山断裂带及其相邻青藏高原东缘的地壳运动进行了持续监测,获得了青藏高原东缘现今地壳形变位移参数、主要活动断裂的运动速率和位移量、相邻块体的运动速率和应变参数等,为防灾和减灾、地壳稳定性分析以及工程建设提供了基础数据。

    开展了汶川地震和芦山地震应急观测,为抗震救灾提供及时服务

    汶川地震应急观测结果显示,龙门山前山断裂以东四川盆地的同震水平位移量为(98.78~361.91)±(3.3~10.82)毫米,垂直方向上的位移量为-37.1~28.1毫米,除成都表现为明显下降外,其余均为上升,上升幅度在9.38~28.1毫米之间。龙门山汶川—茂县和平武—青川断裂以西地区测站的水平位移量为81.75~823.85毫米。发震构造龙门山断裂带以右旋走滑—挤压作用为特征,地震动力来源于印度板块连续向北的推挤作用和扬子地块对青藏高原向东运动的阻挡作用,致使龙门山断裂带上能量积累并最终释放。

    对芦山地震周围地区GPS测站开展的应急观测,得到芦山震区周围的GPS测站坐标绝对位移量,以及震区周围地震前后地壳位移变化。监测数据显示,芦山地震造成了龙门山断裂带南段前山断裂西侧上盘36~50毫米左右的位移,东侧方向下盘10~20毫米左右的位移。芦山地震前后,龙门山断裂带南段后山断裂、中央断裂、前山断裂运动速度分别为49.66±3.90毫米/年、79.58±3.33毫米/年、50.94±3.91毫米/年;断裂性质分别为左旋走滑拉张、右旋走滑挤压、左旋拉张走滑。

    在汶川震区周边建立GPS监测网,系统开展现今地壳及活动断裂带高精度GPS监测

    近年来,成都地调中心在汶川地震周围地区新建了65个测站,完成了2267个时段(天)的观测,建立了较为完善的青藏高原东缘GPS动态监测网。

    通过对现今地壳及活动断裂带进行高精度的GPS监测,揭示了青藏高原东缘地壳现今运动总体趋势:青藏高原东缘地壳现今运动速度场表现为由西部大东部小、中部大四周小的特点;由北至南、由西向东运动速度矢量方位角度逐渐变大,地壳现今运动呈现出涡旋结构特征,围绕东喜马拉雅构造顺时旋转。

    2008~2014年监测表明,川青地块、华南地块、川滇地块、印支地块运动速度分别为17.02±0.60毫米/年、8.77±1.51毫米/年、13.85±1.31毫米/年、6.84±0.74毫米/年,运动方向分别为99.5度、120.3度、142.9度、153.3度,地块呈现出顺时针旋转特征。川滇地块、川青地块运动速度相对较大,是活动性较大的块体;华南地块、印支地块运动速度相对较小,为相对稳定块体。监测还发现,鲜水河断裂、龙门山断裂、安宁河断裂、则木河断裂、小江断裂、红河断裂运动速率分别为7.30±1.25~8.30±1.26毫米/年、10.07±0.97~11.79±0.89毫米/年、0.96±0.74~2.98±1.73毫米/年、2.03±0.49~3.20±0.73毫米/年、3.45±0.40~6.02±0.50毫米/年、6.23±0.56毫米/年;鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂性质为左旋走滑,而龙门山断裂、红河断裂为右旋走滑。

    2008~2012年监测表明,汶川地震的影响主要涉及川青地块、华南地块、北川滇地块以及鲜水河断裂、龙门山断裂、安宁河断裂北段。川青地块、北川滇地块主要表现为运动大小改变,而华南地块则为运动方向改变;鲜水河断裂活动速率减少了3~4毫米/年、龙门山断裂速率增加了9~10毫米/年、安宁河断裂北段速率增加约9毫米/年。地块旋转特征及断裂性质未发生根本变化。

    通过监测研究,研究人员认为青藏高原东缘地壳运动是多种构造动力作用的结果。青藏高原东缘地壳运动动力来源主要有三方面:一是印度板块向北运动,为青藏高原地壳的变形、运动提供了动力。二是深部下地壳和上地幔的物质流动是引起上地壳运动的作用力。三是相邻地块间相互推挤、碰撞,其间作用与反作用力也是地块平动、旋转及断裂挤压、走滑动力来源之一。地壳运动受“挤出—阻挡—旋转”机制控制,地块及断裂活动是地壳运动在地表的综合体现。

     

    地震地质灾害:

    中意对比研究进行时

    葛华

     

    “5·12”汶川地震后,对地震地质灾害的研究逐渐成为国内外研究的热点。

    中国和意大利均是世界上受地震地质灾害威胁严重的国家,尤其是自“5·12”汶川地震后,中国和意大利境内均发生了多次中强地震事件,诱发了大量地震地质灾害。由于中意两国地震地质条件的差异,其地质灾害效应也存在一定差异。为更深入开展地震地质灾害研究,中国地质调查局和意大利国家环境保护研究所于2015年签署了地学合作谅解备忘录,选取各自国家的代表区域开展《正断层与逆冲断层地震诱发地质灾害对比研究》。中方由中国地质调查局成都地调中心负责对接。

    通过近两年工作开展,双方以互访、会议研讨、联合考察等方式,在项目合作方面取得了有效推进和成效。一是中意双方进一步增强了合作和了解,意大利国家环境保护研究所专家对成都地调中心积极应用ESI(环境地震影响评价)方法对芦山地震影响进行评价给予高度认可;二是中意双方对意大利中部亚平宁中央断裂带安奎拉地震区及卡斯特鲁奇震区进行了联合考察,对正断层环境下地震地表破裂和典型崩滑灾害特征进行了对比分析,同时对意大利古地震探槽研究方法进行了交流;三是共同撰写了合作研究阶段性报告,合作提交研究论文1篇,并将在成都理工大学举办的汶川地震10周年学术研讨会上作口头报告交流。

    2018年,该项工作将继续深化与意大利国家环境保护研究所在不同活动构造背景下地质灾害效应合作研究,进一步对比总结不同活动构造背景下地质灾害效应,联合开展ESI评价。

     

    捕捉地质灾害的“蛛丝马迹”

    ——地质灾害监测仪器研发支撑防灾减灾

     范基姣 王晨辉 金枭豪

     

    中国地质调查局水环地调中心针对三峡库区的地质灾害监测、预警,先后研发了岩体裂缝测缝计、压力盒、预应力锚索测力计、水平孔多点位移计、钻孔测斜仪、地下水位计、水流量计、全站仪、GPS、雨量计等几十种监测仪器,对灾害体位移变形、应力、应变和影响因素等进行了长期监测,获得了准确详实的监测数据。应用监测数据,结合地质相关因素分析以及地质灾害预警预报相关理论,对灾害体变形阶段、变形状态以及变形趋势进行准确判断,为地质灾害成功预警奠定了坚实基础。

    随着监测技术、监测预警方法和预警理论的不断发展,尤其是群测群防技术、专业监测技术、物联网技术的发展,使我国地灾监测预警水平提升到一个新的高度。

    2008年以来,水环地调中心基于群测群防技术、专业监测技术、物联网技术,研发了近30多种地质灾害监测预警技术,申报取得20多项国家专利和软件著作权,显著提升了我国地质灾害自动化监测预警能力和防灾技术水平。

    该中心研发的监测预警仪器在2012年度《舟曲灾后重建防治规划区地质灾害监测预警项目》《重要地质灾害隐患监测示范(辽宁)》,2013年度《5·10岷县特大冰雹山洪泥石流灾后恢复重建地质灾害监测预警工程》《北京市突发地质灾害监测预警》,2014年度《云南省地质灾害监测预警示范区建设》,2015年度《湖南省地质灾害专业监测示范》,2016年度《乌东德水电工程枢纽区地质灾害监测预警》,2017年度《广东江门地质灾害监测预警》等项目中获得了大量应用,在全国范围安装与推广10多万台(套)。2008年“5·12”四川汶川地震、2010年“4·14”青海玉树地震、2013年“4·20”四川雅安芦山地震、2015年西藏中尼边界“4·25”地震的抗震救灾工作中应用这些监测设备,多次成功预警。

    特别是在雅安芦山地震发生后,在重灾区宝兴县冷木沟和教场沟安装布设了13套自动化监测预警设备,实现了对两条泥石流沟的全方位、实时、自动化监测预警和远程可视化视频监控,并在2013年5月23日成功预警,避免了人员伤亡和财产损失。

    今后,水环中心将依托专业监测技术优势,以多手段、立体化监测技术为目标,以专业化、信息化、智能化监测为抓手,按照中国地质调查局要求,升级、整合监测技术,支撑服务山水林田湖草系统监测。

     

    评 论

    减轻灾害风险,地质人行动起来

    艾 子

     

    每一年的5月12日,人们悲怆的回忆就会被唤醒。

    那是一个震动全国的午后,来自龙门山断裂带的巨大能量释放,摧毁了四川汶川地区的田园美景和幸福生活,为中华民族历史留下了惨痛的一笔。

    10年时光倏忽而过。今天,人们为重生后汶川的幸福安康而欣慰,也为付出艰辛的各行各业劳动者而赞叹,但人们更希望悲剧不再重演,因为任何灾后的救助和恢复都比不上灾前最大程度的预防和抵御。

    地震是地壳运动的一种自然现象,无法消除,但逐步减少地震带给人类社会的损失却是可以做到的。也就是说,我们要增强和提升预防、解决、应对地震等自然灾害的意识、机制和能力。其中,既有社会应急救援体系的完善,也有对地震等自然灾害规律的清晰认知。

    所幸的是,地质工作者始终在向着这样的目标奋力前行:从以探索地震机制为主要目标的科学钻探,到对活动构造与地震关系的全面调查;从对震区地壳活动断裂带长期不懈地高精度GPS监测,到收集四川、云南等省地下8000米~2万米的应力和能量动态演化信息;从对汶川地区进行古地震带研究,到开展新构造运动变形与地质灾害的InSAR观测……人们从地质科学的角度,不断探索着与地球灾害有关的自然奥秘,并正在把成果应用于防灾减灾社会体系,转化为人类抵御灾害实实在在的本领。

    10年过去了,各种灾害仍然活跃在我们身边。联合国环境规划署有关数据显示,21世纪以来,全球各地灾难的频率和强度都在增加,仅2017年,毁灭性的自然灾害如洪灾飓风和地震就影响了数百万人。就在数日前,青海玉树、云南永善还相继发生地震,用一种特殊的方式提示着人们——“行动起来,减轻身边的灾害风险”。

    风险始终存在。面对“减轻灾害风险”这样关乎人类发展的大课题,地质人唯有在探索的路上走得更远。

    为了大地的安宁

    摘要:柴达木盆地西部发现大储量新型砂砾富钾卤水资源,估算资源量3.5亿t,可望成为新的钾 矿后备基地。研究表明,勐野井钾盐成矿时代为中侏罗世,建立“二层楼”成钾模式。同时,发现 塔里木盆地古新统含钾石盐矿层。揭示,四川盆地三叠系富钾卤水和杂卤石开发利用前景大。

    1.项目概况

    中国的国土具有由若干小陆块(克拉通)、微陆块和造山带拼合而成的地质构造背景,造就成中国海、陆相盐盆地的成矿构造环境,成 盐成钾具有某些特殊性,且成矿难度大。中国地质科学院矿产资源研究所、柴达木综合地质 矿产勘查院、中化地质矿山总局地质研究院等 单位,在地质矿产调查评价专项“钾盐资源调 查评价”(我国油钾多能源资源综合调查评价) (2010—2014年)、国家自然科学基金项目“中 国西南地区钾盐矿成矿机理及开发”(2009— 2013年)资助下,采取多学科联合和油钾兼探, 取得了钾盐找矿重要进展。

    2.成果简介

    (1)柴达木盆地西部深层富钾卤水资源综合调查取得突破。2008—2010年“青海柴达木 西部第三系上新统富钾硼锂深循环卤水矿产普 查”项目,其目标层位仅限于上新统。基于古 气候和盐沉积构造背景研究,揭示柴达木盆地为新近纪一第四纪盐谷,将找钾目的层从新近 系扩大到下更新统,经地震和钻探得以验证。 对梁ZK05孔等岩心进行古地磁测年,推算其 上部新型砂砾富钾卤水层堆积时间为2.58~2Ma (图1)。该新型砂卵砾石富钾卤水的发现,大 幅度扩大了柴达木西部钾盐资源远景,且揭示一种新构造成钾机制。通过该区地震资料重新处理一解释一反演,预测该套储卤层沿北 部阿尔金山前从西边大浪滩凹地向东至察汗 斯拉图,呈条带状分布(图1)。KCl品位在 0.31 %~ 1.56%之间,为氯化物型卤水。根据25个钻孔所控制范围,推算KCl资源量 3.5 亿 t(图2)。

    (2)滇西南成钾时代新认识一一二层楼成钾模式。在对滇西勐野井地表和矿山深入的实地调查表明,勐野井推覆构造十分复杂,钾盐 矿层呈马尾丝状,与周围碎屑层直接接触,缺 乏任何化学沉积物过渡。同时,对西部新特提斯沉积构造的演化分析表明,该区古新统无可 靠的海相沉积的证据等。由此对以往认为的勐 野井成矿时代提出了质疑,并根据对勐野井盐 体构造受F3断层控制的特征,推测勐野井钾盐 矿体是由深部挤上来,其时代可能不是前人所 认为的古近纪。进而通过地球物理和钻探验证, 在勐野井矿外围MIK-1井深部中侏罗统花开左 组发现含钾盐层(垂厚70m)。在岩心中所见 含钾矿物主要为钾石盐,与石盐共生,呈橘 红色,具不规则条带状或脉状,穿插在泥砾 中,呈交织角砾结构,反映其受构造挤压作 用(图3)。

    (3)塔里木盆地库车凹陷古新统发现厚 层钾石盐。通过油钾兼探,取得了66个含盐钻孔(累计进尺7万余米)岩屑样品和相应完 井报告,首先发现羊塔4井含钾石盐岩层厚达百米,其中达到KCl工业品位(7%~10%)厚 41m(图4)。

    在探索“古凹今隆”找中浅部钾盐矿的同 时,从实际出发打破国外钾盐水采深2000m的 下限,探索5000m以上溶采可行性。目前,我 国重庆采盐(NaCl)深度已达3188m;山东东 营在建NaCl溶采达4300m;四川平落坝已在深 5000余米处采卤提钾,卤水上涌堵孔已得到技术解决。由于KCl溶解度比NaCl大,因此在库 车坳陷5200m溶采钾石盐具有可能性。

    (4)开拓上扬子盆地找钾新方向。上扬 子盆地三叠系业经50多年找钾未获突破,经过 综合分析认为,该区是一种特殊的多级次盐盆地成钾模式。既是最后的浓缩次盐盆,又是四 周海水频繁补给的次盐盆地,且成盐后期变化 大,因此中深部多成溶滤液体矿,全盆地含卤 层面积达13万km2,且KCl含量很高,值得高度 重视。如仅对13个储卤构造的富钾卤水矿进行资源量评估,获富钾卤水资源量32.60亿m3,氯 化钾(KCl)资源量4916.93万t。在上扬子中东 部和西南局部地区,产出巨量“准可溶性”杂 卤石矿石。据估算1(2〇资源量逾90亿t,是一种 可利用的缓释硫酸钾镁肥。通过多年不同温压、 溶剂实验和当地矿业公司工业性试采表明,上扬子盆地杂卤石是一种宝贵的缓释钾肥,是富 钾卤水的重要来源。在溶采动力作用和高温压 条件下有利于杂卤石中钾的溶解,尤其赋于石 盐中分散状杂卤石更易溶于水中。上扬子盆地富钾卤水和巨量杂卤石,具 有远大的开发利用前景。

    (5)进一步缩小陕北盐 盆找钾靶区。近期地质地球物理资料综合研究表明,陕 北盐盆含钾目的层马五6亚段 沉积期总体表现为“两坳夹 一隆”的构造分异格局,次 级成盐凹陷有5个,揭示陕北 盐盆既不是“平底锅”,也不是单一的“尖底锅”,而是由 多个次级凹陷组成的“复底 锅”。据此,初步锁定了有利 成钾区,提出钾盐钻探靶区, 范围已从盐盆地的50000km2 缩小至2000 km2以内。

    3.成果意义

    基于柴西新近纪一第四纪盐谷的成盐观 点,引领该区新型砂砾型富钾卤水大资源量的发现,揭示该区Q「N2有较大的钾资源潜力,有 望成为我国最大钾盐矿山察尔汗的后备基地, 成为中国地质调查局实现“358”钾盐储量重点 靶区之一。深入实际调查和实践,发现大量新的科学问题和疑点,从中国成盐地质构造实际 出发,不为国内外传统成钾观点所限,从而提 出滇西南勐野井成钾时代为中侏罗世的“二层 楼”成钾模式,并得到钻探初步验证;通过岩屑录井发现库车凹陷古新统厚大钾盐矿层,并 打破国外钾盐水采下限2000m深的禁区开展深 层钾矿层试采研究;推进上扬子盆地富钾卤水 和巨量杂卤石的应用研究新进展等,使长期困 扰我国海相钾盐找矿难题崭露突破的曙光,对于我国急缺矿产找矿研究有一定的启发意义。(中国地质科学院矿产资源研究所 郑绵平侯献华张震供稿)


    成盐理论引领钾盐找矿取得重要进展