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    “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

    美国国家海洋和大气管理局的一个机构——国家地球物理数据中心与美国地质调查局的地球资源观测和科学中心两者开展合作研发了本文所述的可持续规则,为美国海岸带建立准确、一致和无缝的测深-地形数字高程模型(DEMs),这些DEMs未来将免费供公众使用。正方形单元“光栅”模型是最常用的模型,该规则正是针对这种模型的,而不是不规则三角网(TIN)或其他类型的DEMs。

      

      

      

      表1 海岸DEM的规格

       

    图1 DEM单元嵌套的例子

       

    表2 地理DEMs的大概海上覆盖范围

      

    正方形单元海岸DEMs有很多用途,包括海岸洪灾模拟、海岸变化分析、栖息地测绘和地球可视化。为了支持由多个政府机构、学术界和商业部门建立海岸DEMs的无缝融合,需要在一个明确的框架内研发这种DEMs,框架包括关键DEM要求和建议,以及支持发现、获取和使用的一致文件。

      

    本文所述的正方形单元海岸DEM将被进行测试、审查和改进。目标是为美国建立可持续的框架,使美国海岸地区的无缝、可合并和公开的测深-地形高程模型得到共享开发,以响应总统的国家海洋政策。该框架需要:

      

    1.定义必要的关键海岸DEM规格,以支持DEMs的无缝融合。

      

    2.为数据处理、DEM开发和DEM评估提供建议和最佳方案。

      

    3.作为最新发布公共高程数据的海岸DEMs,描述其有效升级所需的技术。

      

    4.确定文件要求,以获取重要数据处理和DEM开发步骤(例如,符合标准的元数据记录和空间元数据)。

      

    5.确定今后改进的地方,例如数据采集和处理的差距,数据传输的改进,合作和协同可以提高DEM精度和范围的沿海区域。

      

    美国海岸DEM的规则 

      

    表1列出了几个关键海岸DEM规则,这些关键规格是美国海岸正方形单元、公共模型需要遵循的,以确保由不同小组或机构建立的海岸DEMs在单元基础上保持一致。不一致的DEM将无法作为海岸和测深高程的全国性无缝填图的一部分被融合。

      

    投影:正方形单元海岸DEMs应该在当地通用横向墨卡托(UTM)区投影或地理坐标(即,未投影;表1)中。对于海岸线的高分辨率、米级模型,当地UTM区投影是最合适的。对于延伸离岸更远的低分辨率DEMs,地理坐标是最合适的。因为这两种模型之间的正方形单元栅格转换(模型之间的正方形单元不一样)会引起失真,应尽量减少这种转换。

      

    单元大小:UTM区DEMs的单元大小应为1米或3米(表1)。海岸DEMs的地理坐标单元大小在1/9弧秒到9弧秒之间(表1)。三个步骤的因素将有助于确保相同坐标系下不同单元大小的海岸DEMs之间的一致嵌套(即,同样单元大小的9个单元在下一个较粗单元模型中,它们将作为一个单元而有相同的地理足迹)。

      

    海上覆盖范围:每个连续的、较粗海岸DEM都应向海上延伸(表1,图1),以便测深数据密度和单元大小之间有粗略的对应关系(例如,在更深水域中,测深的间隔加大)。表2列出了这些“可伸缩”地理DEMs的大概海上覆盖范围。1弧秒的地理DEMs应向外延伸至大约500米等深线,大致相当于大陆架边缘。3弧秒的DEMs应向外延伸200海里,到达美国专属经济区(EEZ)的边界;而9弧秒的DEMs应包括离岸更远区域的深水,如大型海洋生态系统(LMEs)、小海盆(例如墨西哥湾)和美国外大陆架(ECS)。

      

    网格配准:UTM区和地理海岸DEMs应由单元的角来定义,也称为基于像元或单元的配准(表1)。这将有助于确保海岸DEMs与美国地质调查局国家高程数据集(NED)实现无缝合并。对于NAD83水平基准面和NAVD88高程基准面,NED地形分别在1/9、1/3和1弧秒的单元大小中可获得。像元配准也将更好地实现海岸DEMs和相应彩色浮雕图像的互联网传输。

      

    水平基准面:美国海岸DEMs的水平基准面将使用1983年北美基准面(NAD83,表1)。此基准面与1984年全球世界大地测量系统(WGS84)几乎相同,而对于地理DEMs,认为这两种基准是相同的。

      

    高程基准面:更高分辨率DEMs的高程基准面将使用1988年北美高程基准面(NAVD88,表1),通过由国家大地测量局开发的最新大地水准面模型来实现。因为在单元水平上的高程不确定性可能超过正高(即NAVD88)和各种潮基准之间的偏移量,所以低分辨率模型应参考“海平面”,从而避免需要建立一个共同的高程基准。

      

    边缘精度:每个UTM区模型的边缘/边界范围的精度以米为单位,应能被3整除(即结果必须是整数,没有余数,表1),以使单元对齐并支持DEM合并。为了确保不同开发者所建海岸DEMs之间的一致性,每个地理模型的边缘精度需限定于经度和纬度的两位小数(即0.01度/36弧秒,表1)。

      

    高程精度:海岸DEMs中高程值的精度应适当限于海岸DEM的分辨率,以避免超过必要的更高精度DEM(表1)。对于单元大小为1米的UTM区DEMs,高程精度限定于0.01米。对于单元大小为3米的UTM区DEMs以及1/9、1/3和1弧秒的地理DEMs,高程精度应为0.1米。对于3和9弧秒的地理DEMs,高程精度为1米。低分辨率全球模型(例如,30弧秒单元)应具有10米的高程精度。

      

    多时相:UTM区海岸DEMs应包括多时相方面,多时相可实现高分辨率海岸变化分析(表1)。为了支持多时相,需要明确记录用于建立每个模型的元数据的调查日期和地理足迹,从而使模型之间的时空差别可以量化。虽然老版本的海岸DEM应被存档和公开访问,但地理海岸DEM没有明确的时间,因为它们通常反映了“最可靠”元数据。

      

    地表类型:海岸DEMs需要表示裸露地表或“裸地”,来支持水流模拟。建筑物、树木和其它地上或地下表面不应在模型中表示,并需要从源高程数据集中移除。如码头和水坝等大的固体结构可能要排除,这些结构对于水流是不可透过的障碍。记录应识别DEM中所表示的任何结构。

      

    公众获取和使用的限制:公众访问使用该框架的正方形单元海岸DEMs过程中不应该有任何限制,而不是“不能用于导航”(表1)。对衍生产品(即,DEMs)限制使用和公众传播的专有数据不应用于海岸DEM开发,除非数据所有者书面同意DEM可以没有限制完全向公众开放。

      

    对未来DEM的考虑 

      

    目前,高程基准面限制了河流和近海的延伸。建议能够将高程基准面的空间覆盖范围扩大到更远的内陆/河流和更远的海上,以及美国其他沿海地区(如阿拉斯加和夏威夷),这样就能增加这些区域潮汐基准中高程数据的高程基准转换和所得海岸DEMs的精度。

      

    美国海岸测深和地形结合技术的无缝填图规则

    近些年,深海矿产资源勘查开发引起了世界各国的高度重视,海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险,已成为推动各国开展海洋矿产资源商业化开发的三大驱动力。近日,《地质调查动态》撰文对深海采矿现状、面临的主要挑战进行了深入探讨,并对深海采矿的前景进行展望,本期摘编其精华内容。

    ●海底矿床勘查目前正在加速进行,不断有国家或公司要求签订新的合同,其中在公海地区进行的勘查项目需经国际海底管理局批准。

    ●虽然开采海底矿产的技术取得重大进展,但还远远不够,亟待开展技术创新,采用降低成本的绿色技术是未来深海采矿的必由之路。

    ●深海采矿将成为本世纪人类满足自身发展需求的战略之举,但其前景受到技术、经济、地缘政治、国际法律法规等多重因素制约。

     

    动因

    唤醒沉睡海底的矿产宝藏

     

    传统意义上的“深海”,是指大陆架以外的海洋部分,通常水深在200米以上。深海资源一般指公海以及国家专属经济区(EEZ)以外的海洋资源部分。深海资源可分为矿产资源和生物资源两类。矿产资源主要分为多金属结核、富钴铁锰结壳和海底块状硫化物(SMS)三种类型。

    这些富集在深海的金属或非金属资源的副产品,很多都是现代高科技、绿色技术或新兴技术必不可少的原材料。例如:碲用于光伏太阳能发电,钴用于混合动力汽车和电动汽车电池,铋用于核反应堆的液体铅-铋冷却剂,铌用于高科技高温合金等。

    过去15年来,深海矿产资源勘查开发引起了世界各国的高度重视。有的国家以国有企业或专业科研院所为主进军深海,有的则是通过国家层面的立法为民间投资深海创造便利条件。至于全球层面的深海资源勘查开发治理平台也不断涌现,并日臻完善。从根本动因上来看,海底技术进步、原材料价格上涨和价格大幅波动造成的原材料供应风险,已成为推动各国开展海洋矿产资源商业化开发的三大驱动力。

    开发深海矿产资源的意义在于,它不仅可以满足国家产业发展对战略性矿产供应安全的需求,还能促进洋底填图及相关技术的发展,促进海底采矿相关服务和装备的研发,提升对深海资源的认识,维护国家战略利益。21世纪以来,世界各国对深海矿产资源的兴趣与日俱增,竞争日趋激烈。据荷兰资源专业中心数据,2010年美国在深海采矿方面的创新力排在第一位,欧洲排名第二,中国居第三位,其后依次为日本、韩国。

    此外,相较于陆地采矿,深海采矿的优势较为显著。例如:陆地采矿会在环境中留下大量“足迹”:需要修路,建造房屋和基础设施,挖掘露天采矿场矿坑,影响河道,并产生数百万吨的废石。而海底采矿不需要修路,没有海底矿石运输系统或建筑物,几乎不需要建任何海底基础设施。铁-锰结壳和结核基本上都是暴露在海床之上呈平铺状态。SMS矿床厚度可达几十米,但矿床上几乎或完全没有覆盖物。开采陆地矿床需要剥离覆盖层,挖掘出来的废石量在总挖掘量中的占比可达75%之高。而深海采矿的平台是船,可以很方便地从老矿点转移到新矿点,选择规模虽小但品位高的矿床进行开采。除矿石品位高外,海底采矿的另一个优点是可以在一处采矿场回收3种或更多种金属。3种主要类型的深海矿床(结壳、结核和SMS)都具有这样的优点。陆地采矿影响土著居民或原住民生活的问题正日益受到关注,而深海采矿不会引发这样的问题。

     

     

    挑战

    深海矿产开采存在法律空白

     

    深海采矿将是本世纪人类满足自身发展需求的战略之举,其前景受到技术、经济、地缘政治、国际法律法规等多重因素的制约。

    对深海矿产资源认知不够,勘查开发监管存在风险。行业内和研究学者们基本都知道深海矿床在哪里,但是对于资源的集中度、规模大小却知之甚少。这对于需要据此开展成本效益评估的单个项目来说,矿床品位及规模的不确定性成为制约其开发的主要因素。例如:加拿大鹦鹉螺矿业公司圈定的索尔瓦拉1号矿床,是当前世界上最先进的深海采矿项目,但其资源仅够开采两年。其结果是,现在还不能确定,该公司为开矿而进行的巨大投资是否具有经济效益,因为仅仅建造一艘船的费用就高达10亿欧元。

    深海采矿主要的缺陷和风险在于“社会环境运营许可”。由于深海采矿通常位于国家管辖区外,关于勘查活动的国际监管框架的制定进程缓慢。这就导致企业参与无章可循,使得投资者望而却步。环境组织和科学家们也声称,当前对于深海采矿给生态系统造成的环境破坏风险知之甚少。

    国际法律框架不完善,开采条款未出台。大部分深海资源都位于国家管辖区以外的国际水域,法律框架复杂。对于深海采矿引发的新问题,国际法律框架层面还存在着诸多的不确定性和空白。规制海洋活动最重要的国际法是联合国海洋法公约(UNCLOS),其在1982年通过,1994年开始实施,目前世界上有166个国家已经签约成为会员国,但也有例外,如美国。

    为了管理和协调深海矿床相关事宜,1994年在UNCLOS下成立了自治国际组织——国际海底管理局(ISA)。所有公约签署成员国自动成为ISA的成员。截至目前,ISA分别于2000年、2010年和2012年通过了勘查结核、硫化物、结壳的条款,但是关于开采的条款还在制定当中。

    结核和SMS勘查开发技术较为成熟,结壳挑战性大。深海采矿通常包括几项关键技术。首先是要有现代化的装备齐全的船。目前,已有好几艘勘查船在运营,它们通常属于国家研究机构和地质调查局。开展巡航研究是很昂贵的事情,一艘船的运营成本约5万~10万欧元/天。另一项关键技术是可用于深海采矿作业的遥控机器人(ROV)。SMS在输送至海面之前,要用ROV进行开采。散落于海底淤泥中的锰结核,可通过ROV真空将其从海底吸出来。锰结壳可通过在洋底作业的ROV进行剥离并磨碎。ROV可将这些混合物运送至提升系统,管运至海面的船上。通常,一套深海采矿系统包括4个子系统:采掘系统、提升系统、海面平台和处理系统。

    对于深海采矿技术,行业内似乎对商业化开采很有信心,认为以当前的技术水平足以满足需求。这些技术源自油气钻探,钻进深度通常可达2000米以上。然而,开采不同类型的深海矿产,其技术要求不尽相同。现有的或目前正在建立的第一代深海勘查开采技术只适用于铁-锰结核和SMS,不适用于铁-锰结壳。勘查和开采铁锰结壳需要克服两个主要的技术难题,一个是勘查和描述矿山特征,另一个是开采。勘查工具必须是深海拖曳式或可以装载在ROV上,并且可以在现场测量结壳的厚度以计算储量。最佳途径可能是开发一种多光谱地震探测工具和伽马辐射探测器,但必须解决伽马射线信号在海水中衰减的问题。与铁锰结壳相比,结壳基岩的种类繁多,伽马射线探测器在区别结壳基岩物理性能方面效果最好。开采方面的难题是,采矿工具必须能把铁-锰结壳与结壳基岩分离开,从而做到只开采结壳,不开采基岩,因为基岩开采会大大稀释矿石的品位。困难在于,结壳是牢固地附着在基岩之上的。分离结壳与结壳基岩的工作必须在水下1500m~2500m处的不规则且往往是粗糙的海床上进行,而且结壳以下的各种结壳基岩的韧性又各不相同。攻克这一难关需要进行高水平的技术创新。

    资源价格和资本成本是制约深海采矿的两个主要外在因素。深海采矿主要受到包括资源价格和资本成本在内的外部因素影响。对于采矿本身,用于造船和开发必要技术的初始投资成本是巨大的。不是所有项目都在商业上可行,但是走向深海在很多情况下却是一个战略性问题。采矿业一直是一个高成本产业,将深海采矿成本与陆域采矿进行对比很重要。对于陆域采矿,总成本包括环保成本、固定基础设施成本和劳动力成本,相较而言,深海采矿对投资者颇具吸引力。

    据欧盟方面测算,深海勘查一天的成本超过10万美元,大部分勘查航次的预算在5000万~2亿美元之间。对开采而言,一天的运营成本高达好几亿欧元,这还取决于矿床及其位置。最大的成本是船、钻探及船员的费用。从经济角度来看,很多方面都取决于上述外在因素,主要包括某种资源在一定时期的市场价格以及相较于陆域采矿的成本控制。

    深海采矿的环境影响可能会很大,要提前开展风险评估。所有扰动地球表面的活动,无论是陆上的还是深海的,都会扰动甚至摧毁动植物栖息地。因此,必须制定最环保的工作计划,并使所有地球表面的活动都按计划开展。与陆域采矿相比,深海采矿具有环境影响小的优势。然而,至今业界对于深海采矿会造成哪些环境问题尚知之甚少,目前全球只有一座海底矿山——索尔瓦拉1号矿,拥有此矿的加拿大鹦鹉螺矿业公司提交了一份开采此矿的环境影响报告,这是当前现实中唯一的陈述海底采矿环境影响的报告。考虑到矿床类型和开采工具等方面的因素,海底采矿的环境影响可能会很大。因此,基于不同尺度原地实验的风险评估是深海采矿实施前必不可少的工作环节。

    研究人员通过实施一些国际科学计划研究了开采铁-锰结核可能会造成的影响,这些国际计划以广泛的野外考察以及理论和实验室研究为基础。在采矿车辆经过的地方,动植物栖息地显然会遭到破坏,海底水层中还会产生沉积物卷流,卷流的范围有多大则不可预知。国际海底管理局2008年开展的一个项目得出这样的结论:难以预料开采海底结核会对生物多样性产生什么样的威胁,以及会带来多大的物种衰落风险,因为我们对海洋物种数量和地理分布情况的了解十分有限。存在潜在毒性的金属可能会在短时期内从孔隙水中释放出来,或在结核碎屑解吸作用下产生,特别是当采矿作业降低了表面沉积物中的氧含量时,这种情况会发生。

    从深海采出的矿石将被运送到陆上的选矿厂。一旦矿石被运到现有或新建的选矿厂加工处理,也会引发与现有陆上选矿厂同样的环境问题。但新建选矿厂可能会更高效并采用先进的绿色技术。船上的选矿工作可能将仅限于矿石脱水,把水回灌到水下采矿场。如果是开采结壳,可能会在船上进行浮选,以去除结壳基岩。

     

     

    现状

    各国加速“淘金”探明深海富矿区

     

    其实,科学家早在100多年前就知道深海里有矿产。然而,对深海矿床成因、分布和资源潜力的研究却始于最近几十年。20世纪70年代,科学家首次对东北太平洋克拉里昂-克利伯顿断裂带(CCZ)铁-锰结核进行了详细研究。当时有人预言,对CCZ海区铁-锰结核的开采将于20世纪70年代末至80年代初开始,但这一预言没有成为现实。1977年,科学家又在太平洋加拉帕戈斯海脊发现了热液系统。此后不久,研究人员又于1979年在东太平洋隆起发现了“黑烟囱系统”。20世纪80年代早期,对海底铁-锰结壳的研究引人注目,因为从铁-锰结壳中开采钴的前景被看好。然而,由于全球市场金属价格在20世纪90年代前后直至21世纪初持续低迷,开采海底矿产的积极性受到打击,开采计划被搁置。但针对海底矿床的研究与开发工作一直没有中断。进入21世纪以后,随着全球金属价格的上涨,深海矿产资源的勘查开发再次引起广泛关注。

    结壳通常沉淀在海底山岭、山脊和高原上,水深400m~7000m,厚度最大和含金属最多的结壳位于水下800m~2500m处,采矿作业最佳水深1500m~2500m。西北太平洋底海山的年代为侏罗纪,是全球海洋中最古老的海山,其结壳最厚,稀有金属的含量通常也最高。因此,西北太平洋中部赤道海区被认为是勘查海底结壳的主要地带,即通常所称的“中太平洋主结壳带(PCZ)”。

    对于结核而言,太平洋尤其是东北太平洋的克拉里昂-克利伯顿断裂带(CCZ),秘鲁盆地,以及南太平洋的彭林-萨摩亚盆地是发现结核最多的海域。印度洋盆地中部也发现了一处大型结核带,西南大西洋的阿根廷盆地和北冰洋等海域内可能也有铁-锰结核带,但这些海域的勘查程度非常低。CCZ海区最具经济吸引力,在这一海区内,已经或正在等待与国际海底管理局签署勘查合同的勘查区块有13处。矿业公司之所以对CCZ海区感兴趣,是因为此海区有大量铁-锰结核且镍和铜的富集度高。

    总体来看,截至2013年,已签署海底勘查合同的占地面积约为1843350km2,其中约一半勘查项目是沿海国家在其各自的专属经济区(EEZ)内进行的,其余勘查项目是在国家管辖区外的公海地区进行的,在公海地区进行的勘查项目需经国际海底管理局(ISA)批准。SMS矿床勘查项目的面积约占海底勘查总面积的45%,大多数都位于西南太平洋国家的EEZ范围内,公海地区SMS矿床勘查项目的占地面积仅有5万km2。在占据其余55%海底勘查面积的项目中,大多数为铁-锰结核勘查项目,这部分项目全部在公海范围内进行。此外,还有两个占地面积很小的磷灰岩勘查项目,一个在新西兰海域,另一个在纳米比亚海域;还有一个面积非常小的多金属泥勘查项目,此项目在红海海域进行。这3个小项目以及一个位于西南太平洋的SMS项目已被批准签署采矿合同。2012年7月,ISA理事会和大会通过了勘查海底铁-锰结壳的法规,此后不久便收到了申请在西太平洋进行勘查并签订合同的两份工作计划,勘查合同的占地面积9000km2。

    中国、法国、德国、印度、日本、韩国、俄罗斯以及一个名为“洋际金属”的多国集团(成员国有:保加利亚、古巴、捷克共和国、波兰、俄罗斯和斯洛伐克共和国)签署了勘查海底铁-锰结核的合同,每块勘查区的面积约为7.5万km2;中国、法国、德国、韩国和俄罗斯等国已经或即将签署勘查SMS矿床的合同,每块勘查区的面积约为1万km2;中国、日本和俄罗斯已经制定或预计将制定勘查海底铁-锰结壳的工作计划,每块勘查区的面积约为3000km2。此外,有4家公司已经或即将签订勘查海底铁-锰结核的合同,其中3块勘查区的面积为7.5万 km2,1块为5.862万km2。海底矿床勘查工作目前正在加速进行,不断有国家或公司要求签订新的合同。

     

    前景

    铺就“产学研用”深海采矿之路

     

    至今我们并不十分清楚全球海洋中铁-锰结壳、结核和SMS矿床的资源潜力到底有多大。相对而言,对CCZ海区和中印度洋盆地结核矿床的特性描述最为清楚。必须用评价陆地矿床的方法评价海洋矿床,从而发现海洋矿床作为许多种稀有、战略性和紧缺性重要矿产来源的重要性。对比评估工作应包括对每一种重要矿产整个生命周期的评价,以及对矿床开采环境影响的评价。

    从工程技术的角度看,必须取得几方面的重要突破才能使结壳开采具有可行性。与结壳开采相比,结核开采技术较为简单,因此已进入可开发阶段。阻碍铁-锰结壳勘查的最大难点是,需要在原地实时测量结壳的厚度,开采矿石的最大障碍则是把铁-锰结壳与结壳基岩有效地分离开。减少或消除对铁-锰结壳和结壳基岩物理性质测量结果的偏差有助于解决这一技术问题。需要对种类繁多的样品,尤其是磷酸盐化的厚层结壳进行分析。一个更困难的问题是,需要在原地测量浸透海水的样品。这些测量开展以下工作:认识从海水中捕获金属的机理;对比结壳和结壳基岩以开发勘查技术;描述结壳强度和结壳对各种采矿方法的承受程度。

    虽然开采海底矿产的技术正取得重大进展,但还远远不够,亟待开展技术创新,采用降低成本的绿色技术是未来深海采矿的必由之路。使用简单的酸浸法就可以浸出结壳和结核中的全部主要和稀有金属,因此,应该研发化学和生物化学选矿工艺,比如使用特定的金属结合药剂,以便能够选择性地回收想要回收的金属。在回收了想要的金属后,剩下的矿渣可以送入另一个提取流程,回收其他种类的金属。从矿渣中回收这类金属往往不具经济可行性,因此,回收这类金属的前提是国家有经济鼓励政策或战略需要。

    对于一个国家而言,要么是通过国家科学研究机构或地质调查机构加强深海矿床的勘查、开发研究及技术储备,要么是通过立法不断创造并完善有利于深海采矿的优良环境,吸引社会投资进军深海。深海矿产资源勘查开发将是一个事关民族发展、国家兴盛的重要领域,需要政府加强政策引导,强化监管与服务,铺就一条“产学研用”的深海采矿创新之路。

    深海采矿时代渐行渐近

    近日,由中国地质调查局天津地质调查中心曲凯研究团队发现并命名的自然界新矿物——Kenoargentotetrahedrite-(Zn)(空锌银黝铜矿)正式获得国际矿物学协会新矿物命名及分类委员会(IMA-CNMNC)批准。新矿物全型标本已馆藏于中国地质博物馆(馆藏编号:M16112)。

    空锌银黝铜矿发现于河南省桐柏县银洞坡金矿床中, 是M(1)C位以Zn占主、S(2)Z位为□(空位)的黝铜矿族新矿物。在手标本上呈灰黑色,反射光下呈灰色,略带灰绿色调,并具有棕红色内反射。不透明金属光泽,黑色条痕,莫氏硬度3½,显微硬度309.7kg/mm2,计算密度5.209g/cm3。性脆,贝壳状或不规则断口。与锌黝铜矿、螺状硫银矿、硫金银矿、闪锌矿、方铅矿、黄铁矿、黄铜矿和石英等矿物紧密共生。

    黝铜矿作为热液矿床中的常见矿物,不仅有着重要的经济价值,同时其银的含量也是成矿温度的指标参数,对矿床研究有着重要意义。更为重要的是,(Ag6)4+这一特殊结构因其在催化、化学传感和光电功能材料的突出性能,已经成为银簇团研究领域的热点。作为自然界发现的矿物结构,其形成机制将为人工合成材料领域提供新的参考。

    该研究由天津地调中心牵头,南京大学、中南大学、河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院和核工业北京地质研究院参与,五家单位共同完成。

    国际矿物学协会新矿物批准文件

    天津地调中心发现自然界新矿物—空锌银黝铜矿

    岩浆补给作用为岩浆房补充热量和物质,促进岩浆房的对流、岩浆的分异演化和早期结晶晶体的熔蚀及再活化,并且可能导致岩浆房过压,触发火山喷发。同时,岩浆补给作用制约着高硅流纹质火山岩的形成,是晶体-熔体分离机制的关键因素之一,但该作用通常较为“隐蔽”。为揭示这一作用过程,自然资源部中国地质调查局地质研究所贺振宇研究员课题组颜丽丽博士后与南京大学徐夕生教授合作,选择中国东南沿海巨型火山-侵入杂岩带中具有代表性的浙江雁荡山破火山口火山-侵入杂岩为对象,对中央侵入相石英正长斑岩及其中发育的富晶体包体开展了斜长石原位Sr同位素研究。该研究揭示了斜长石颗粒之间的成分和Sr同位素组成变化,有效制约了酸性岩浆系统的岩浆补给和堆晶体的再活化过程。

    浙江雁荡山破火山口火山-侵入杂岩由包含四个岩性段的流纹质火山岩,以及中央侵入相石英正长斑岩组成(图1)。石英正长斑岩中发育次球状或不规则状的富晶体包体。这种包体与花岗岩中常见的暗色微粒包体不同,富含晶体和斑晶(图2)。同时,在雁荡山第四火山岩性段的流纹质晶屑-玻屑熔结凝灰岩中也发育这种富含晶体的浆屑或包体(图2)。目前一般认为这种类型的包体与岩浆房的晶粥活化作用有关。

    图1 浙江雁荡山破火山口火山-侵入杂岩地质简图。石英正长斑岩位于破火山口的中心,呈多个岩株出露。

    图2雁荡山石英正长斑岩和富晶体包体的野外露头照片(a-c)。第四火山岩性段火山岩中也发育类似的富晶体包体(d)。

    斜长石Sr同位素研究结果表明:

    1.雁荡山破火山口火山-侵入杂岩中的包体和寄主石英正长斑岩中发育的斜长石晶体虽然发育了复杂的内部结构和成分环带(图3),但颗粒内部的(87Sr/86Sr)i变化不明显。但是,斜长石颗粒间显示了明显的(87Sr/86Sr)i变化(图4),暗色了岩浆补给和岩浆混合过程,并且该作用过程可能驱动了晶体间熔体的抽取。

    2.尽管石英正长斑岩与包体的全岩(87Sr/86Sr)i差别很小,但是包体中斜长石的(87Sr/86Sr)i变化范围与其对应的全岩Sr同位素组成范围相似或偏低,而石英正长斑岩中斜长石的(87Sr/86Sr)i变化范围与其对应的全岩Sr同位素组成范围相似或偏高(图4)。因此,这些包体的变化范围较大的全岩(87Sr/86Sr)i,可能暗色了其主要组成矿物为来自不同端元的组合。这对于理解全岩Sr同位素组成的也提供了新的信息。

    图3 包体中斜长石斑晶的成分面扫描,显示其环带结构,核部低Ca并发育筛状构造,边部高Ca。

     

    图4雁荡山石英正长斑岩以及包体中斜长石颗粒间(87Sr/86Sr)i变化,以及与全岩Sr同位素组成对比。

    本研究同时也展示了斜长石原位Sr同位素分析在揭示酸性岩浆系统的岩浆作用过程研究中重要作用和潜力,也为支撑和推动地调局在深部地质调查与研究提供了新的研究思路。本研究受国家自然科学基金项目(41930214, 41102028)和中国博士后科学基金项目(2020M670402)资助,成果发表于国际地学期刊《Journal of Asian Earth Sciences》:Yan Li-Li, He Zhen-Yu, Xu Xi-Sheng, 2020. Magma recharge processes of the Yandangshan volcanic-plutonic caldera complex in the coastal SE China: constraint from inter-grain variation of Sr isotope of plagioclase. Journal of Asian Earth Sciences 201, 104511. 全文链接:https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2020.104511

    附:对雁荡山破火山口火山-侵入杂岩系统的锆石U-Pb定年、锆石Hf-O同位素和全岩地球化学等研究,制约了其岩浆来源,以及火山岩与侵入岩的具体成因联系等问题。该研究成果发表于Lithos:Yan Li-Li, He Zhen-Yu, JahnBor-ming, Zhao Zhi-Dan, 2016. Formation of the Yandangshan volcanic-plutonic complex (SE China) by melt extraction and crystal accumulation.Lithos 266–267, 287–308.http://dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2016.10.029

     
     
    地质所斜长石原位Sr同位素研究获新进展

    近日,从国家知识产权局获悉,自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局提交的《天然气水合物的体积测量设备及方法》获得发明专利授权(专利号:ZL 2018 1 0396902.X)。

    该项发明专利是一种天然气水合物样品体积测量系统。保存在液氮中的天然气水合物样品,一般呈松散不规则块状,在不破坏样品的前提下,常规方法很难精确测定其体积。该专利利用饱和氯化钙溶液对二氧化碳气体强烈吸收的原理,在维持样品原状的情况下,对呈松散不规则块状的天然气水合物样品的体积进行精确测定,进而可以对水合物样品的密度进行准确测定。

      

    广州海洋局水合物研究领域再获一项发明专利授权

    近日,由自然资源部中国地质调查局岩溶地质研究所承担的“桂东北岩溶系统基础地质调查”项目在开展岩溶地貌与洞穴野外调查时,于岩溶洞穴中发现丰富的古脊椎动物牙齿和骨骼化石。 

    该化石点位于桂林市灵川县大境乡深切岩溶峡谷崖壁洞穴中。初步调查显示峡谷里有高、中、低3层水平洞穴,发现化石的洞穴属中层。中层洞距离河谷高差约120米,洞穴呈不规则状,洞长50余米,高1-10米,动物化石富集于古老洞穴冲积物中。据专家初步鉴定,化石多为反刍动物牛、鹿的牙齿和骨骼,另外还伴生有猪、猴等动物的牙齿等,时代为更新世,它们都被钙华包裹而得以留存下来。

    下一步,项目组将联合古脊椎动物学专家开展进一步考察、发掘和深入研究,确定古动物种群组成并判定它们的地质时代,为岩溶地貌及洞穴的形成、演化、古气候恢复等提供可靠的古生物学证据。

    岩溶所发现古脊椎动物化石

    羌塘秘境、西南峻岭、昆仑风雪、大漠孤烟,谁能想象,有这样一批青年人,抛下了舒适的城市生活,离开了他们时刻挂念的亲人,每天穿行在西部富饶美丽却又条件极为恶劣的广袤大地上。他们,无论是驻守青藏高原进行羌塘油气调查,还是挺进罗布泊优选隐伏矿床,无论是为山区百姓扫除地质灾害隐患,还是研究大数据背景下的智慧找矿技术方法,都是那样兢兢业业、不惧艰险、忘我付出。

    他们,都有一个共同的名字——中国地质调查工作者。他们的脚下,是地质科技创新无比艰辛却又奇趣无穷的道路;他们的肩上,则是我国地质调查事业辉煌的未来。

     

     探索青藏高原的地质秘密  

      

    中国地质调查局矿产资源研究所 宋 扬

     

     羌塘,平均海拔5000米以上,且高寒缺氧、交通不便,被视为“生命禁区”。2003年以前,羌塘地区仍是青藏高原最大的一块中比例尺地质调查空白区。虽然,近几年发现了举世瞩目的多龙铜矿,但是班公湖—怒江成矿带其他地段还没有显著的找矿突破,一直是“只见星星不见月亮”的状态。

    现任中国地质调查局矿产资源研究所区域成矿规律研究室副主任的宋扬副研究员,在收集大量地质资料和矿床数据的基础上,提出了广义和狭义的班公湖—怒江成矿带的概念。这在一定程度上推进了青藏高原成矿带划分工作,对新的矿产志、地质志编写以及国家基础地质编图都具有借鉴意义。

    以往认为青藏高原由于不可避免的剥蚀作用,中生代浅成低温热液矿床很难保存下来。但是西藏多龙地区的千万吨级浅成低温热液型铜矿体是如何保持下来的呢?宋扬通过在野外细致编录,在矿体顶部发现了古风化壳,确认了矿床形成之后安山岩覆盖的地质事实。这种矿床保存特征在西藏尚属首例,指明在藏北高原强烈的隆升剥蚀下具有形成和发现浅成低温热液矿床的可能。这一发现,对班公湖—怒江成矿带今后公益性地质工作部署,意义重大。

    2015年,宋扬带领项目组全面分析多龙地区大规模聚集成矿的主控因素,在双湖地区设立并主持了新的1∶5万矿产调查子项目。

    在艰苦的阿里地区改则县无人区,宋扬和研究团队一起对中铝资源公司所属的西藏多龙勘查区9宗矿业权,与西藏地勘局地质五队、中铝资源公司技术人员密切配合,开展勘查工作部署、成矿条件研究,优选找矿靶区,建立勘查技术体系。通过细致的科学编录和研究,研究团队提出了铁格隆南为斑岩—浅成低温热液叠加型矿床的新认识,进而科学部署勘查方向,促进西藏斑岩—浅成低温热液矿床取得重大找矿突破。

    2012年8月宋扬被聘为“中国地质学会青年工作委员会”委员,协助青工委成功举办了“首届找矿突破战略行动青年论坛”和“第一、二、三届全国青年地质大会”,先后获得“中国地质学会2014年度优秀信息员”称号,及第二届全国青年地质大会特别贡献奖”。

    2016年,已被评为硕士生导师的宋扬,作为中国地质代表团成员,在南非开普敦举办的第35届国际地质大会上作了西藏多龙找矿突破的口头报告,在国际上展示了资源所青藏高原团队最新研究成果。在主持1∶5万4幅矿调项目期间,他努力开展团队建设,目前已经形成化探、构造、古生物、矿产、数据库等重要学科兼具的区调团队。同时,探索和组织基础地质调查与科学研究相结合的工作方式,初步打造了一支能吃苦、肯坚守、善创新的骨干人才队伍。

     

    写好人生大数 

     

    中国地质调查局地质力学研究所 王文磊

     

    2013年,王文磊获加拿大约克大学地球空间科学博士学位。2014年,他说服了怀孕的妻子,放弃了优裕的生活,积极响应国家“广开进贤之路,广纳天下英才”的号召,毅然回国投身地质调查事业。

    回国后,王文磊以创新与传承的结合、地质科学理论与地质调查实践的结合、先进性与实用性的结合为工作目标及手段,相继参加了《西藏班公湖—怒江成矿带铜多金属矿资源基地调查》《内蒙古集宁浅覆盖区矿产地质调查》等项目。

    王文磊长期致力于地质矿产、数学地质、地学信息多学科交叉研究,围绕地质、地球物理、地球化学、遥感等多元数据找矿信息识别、提取与融合及非线性理论等前缘科学问题与方法技术难题,拓展并创新了多元、多尺度地学数据非线性融合方法与致矿异常各向异性奇异性算法,提出了研究元素构造—地球化学行为的空间定量方法、隐伏成矿地质体空间定量推断模型、成矿地质过程多因耦合机制空间不稳定性定量评价模型,建立了揭示构造—岩浆活动对成矿元素空间分布各向异性的控制作用,及成矿地质过程非线性特征内在联系的空间定量评价模型,促进了基于成矿动力学过程的矿产资源预测理论、方法的发展,为矿产调查工作部署和找矿实践提供了重要的参考依据,并为我国大数据背景下地质调查智慧找矿工作的开展提供了具有重要借鉴意义的方法技术以及工艺流程。在中国地质科学院地质力学研究所矿田构造研究室,王文磊以实现构造动力成岩成矿过程数字化定量评价为研究目标,牵头组建了由数学地质、矿田构造、矿床学及计算地球化学构成的多学科交叉研究团队,目前承担并参与多项与矿产预测理论方法创新、矿产资源调查评价有关的科研及工作项目。作为国际数学地球科学学会(IAMG)青年会员,王文磊多年来不断参与并协助学会组织国际学术交流活动,在2012年Goldschmidt年会上担任专题分会召集人。2014年被任命为国际地科联青年地球科学家学会(YES)驻IAMG代表及联络人。2016年YES换届选举中,王文磊高票当选副主席,负责学会国际科学合作工作,大大提高了我国青年地质调查科技人员在国际地学学术组织的影响力及话语权。

    科技创新是国土资源事业发展的动力源泉。如今,面对国家一系列人才利好政策,尤其是国土资源部、中国地质调查局党组对科技人才培养的格外重视,王文磊的干劲更足了。他说,我们这一代年轻地质人,唯有勇于迎接挑战,积极面向国家经济建设和社会发展需求,面向国土资源“三深一土”工程的科技创新战略,面向地质调查主战场,才能更快、更好、更茁壮地成长、成才,在新的历史时期,创新业,立新功!

     

    地质工作能为西部做得更多 

      

     中国地质调查局西安地质调查中心 高永宝

     

    高永宝永远记得2012年的那一天,在昆仑山工作多年的他,终于尝到了帐篷被大雪压垮的滋味。面对漫天大雪,刚刚从帐篷中逃出来的高永宝和队友们,虽有些狼狈,却相视而笑。

    2008年,刚刚参加工作的高永宝被派往昆仑地区从事地质调查。面对高寒缺氧、气候多变的恶劣条件,他心中始终有个坚定的信念:要为国家地质调查事业奉献自己的力量。从此,在昆仑山伟岸的身影下,每年都会有一位青年地质工作者和他的团队奋战在海拔4000~5000米的“生命禁区”,开展野外地质矿产调查与科学研究,寻找矿产宝藏。整整8年,高永宝克服了高原反应、泥石流、狂风、暴雪、荒野抛锚、车陷沼泽等常人难以想象的困难,在祁漫塔格铁铜铅锌多金属整装勘查区、塔什库尔干铁矿整装勘查区、玛尔坎苏锰矿整装勘区、火烧云及外围铅锌找矿远景区等,留下了深深的足迹。

    2016年11月,高永宝带着满腔热忱来到南疆地区克孜勒苏柯尔克孜自治州,在克州国土资源局挂职副局长。

    挂职期间,高永宝深刻体会到地质工作的价值,他的“昆仑梦”也渐渐清晰。他参与编制完成了《克州矿业产业发展行动计划》《克州第三轮矿产资源总体规划》,有力支撑了克州矿业经济发展,也极大地服务了克州产业扶贫、富民固边;西昆仑玛尔坎苏锰矿带的勘查开发也得以推动,富锰矿资源量已达3000万吨,一期电解金属锰厂已建成投产,年产值5.8亿元,年上交利税近5000万元,带动地方就业约2000人,2017~2018年商业性地质勘查投入将达2亿元。

    近年来,高永宝主持及参与地质大调查项目11项、国家“十一五”科技支撑计划专题2项、国家自然科学基金项目2项、省部级科技项目2项。作为项目负责人承担地质大调查项目6项、国家自然科学基金项目1项、省部级科技项目2项,现为《西昆仑铁铅锌资源基地调查与勘查示范》二级项目副负责人。

    高永宝还与加拿大渥太华大学、美国印第安纳大学等广泛合作,在中酸性侵入岩浆作用成矿与找矿、镁铁—超镁铁质岩浆作用成矿与找矿以及铅锌矿床有机成矿作用、成矿模型研究等方面取得较多创新认识,并积极将科研成果推广应用到具体找矿部署和实践中,对西北地区尤其是昆仑成矿带的找矿突破发挥了重要作用。他先后在等各类中外期刊发表论文70余篇,参与出版专著2部,入选陕西省青年科技新星、中国地质调查局第三批青年地质英才等,并协助南疆大型资源基地调查工程首席,努力开展团队建设,促使西安地调中心形成了一支扎根昆仑、甘于奉献的中青年地质调查与研究队伍。

     

    把百姓的平安放在心头 

      

    中国地质调查局成都地质调查中心 邓国仕

     

    今年36岁的邓国仕从吉林大学毕业到中国地质调查局成都地质调查中心工作后,始终奋战在地质灾害调查与监测、地下水资源调查与评价研究第一线。而无论是防灾减灾还是找水扶贫,他心中最重的,就是百姓的安全与幸福。

    2008年“5·12”汶川大地震发生后,邓国仕离开身怀六甲的爱人,主动请缨,和成都地调中心其他18名同志第一时间奔赴抗震救灾的重灾区、生命的孤岛——茂县,开展次生地质灾害隐患排查工作。这也是中国地质调查局第一支进入重灾区的地质兵。

    抗震救灾工作必须争分夺秒,邓国仕他们哪里顾得上自身的安危。仅仅用了3天时间,邓国仕与他的队友行进300千米,覆盖面积近4000平方千米,完成了茂县所辖23个乡镇的地质灾害应急调查,以及灾情险情评估和临时安置点选址,为灾民安置赢得了宝贵时间。此后,又进行了全面的核查和排查,最终核查原有地质灾害点115处,新调查地震诱发的次生地质灾害点219处,为灾区人民交了一份满意的答卷。

    2013年至今,邓国仕一直从事乌蒙山区找水打井工作。

    2016年9月上旬的一天,他带领项目组一大早从德昌县麻栗乡老鹰沟出发,徒步翻越螺髻山开展水文地质调查。经过数小时,他们边走边采集和记录地质信息,山顶上,瑟瑟寒风吹过显得格外凄凉萧杀。经过一天的劳累工作,晚上,他带领项目人员搭了帐篷住下,怎料半夜竟淅淅沥沥地下起了雨,冰冷难眠,早晨鞋袜全部冻成了石头。此行历时七天六夜,队员们记不清这一路穿过了多少个丛林,越过了多少个沟壑,当终于看到熟悉的普格县螺髻山镇时,大家都有一种冲出重围、重见天日的感觉,情不自禁地唱起了《勘探队之歌》。

    四年来,邓国仕扎根乌蒙山连片贫困缺水区,利用水文地质理论,结合地球物理勘探方法指导找水,开展碎屑岩区找水的地球物理方法科技创新研究,带领水文地质团队在贵州毕节地区和四川凉山地区等地完成水文地质调查4050平方千米,针对缺水村屯寻找有利的蓄水构造富水区,准确定位探采结合井井位21处并成功出水和成井(成井率达77%),实施典型泉引泉工程6处,有效缓解了乌蒙山贫困缺水区3万余人用水急需。十余年的磨砺,邓国仕已经成长蜕变成一名具有成熟科研作风和思想理念的地质人,他用扎实的专业知识理论、吃苦耐劳的敬业理念、崇高的献身精神以及科学严谨的工作态度,诠释了一名地质人爱人民、爱社会的高尚情怀。

     

    探寻地球深部宝藏 

      

    中国地质科学院深部探测中心 严加永

     

    “我们干地球物理的特别喜欢西部。人文干扰小,能取得好数据,而这也意味着可以为矿产勘查提供更精准的信息。” 来自中国地质科学院深部探测中心的严加永说。

    作为项目副负责人,严加永在承担地调项目《新疆东准琼河坝矿集区铁铜多金属靶区优选与隐伏矿床(体)快速定位示范研究》和新疆地勘基金《新疆伊吾县拉伊克勒克一带铁铜矿勘查》项目期间,经历两次手术,仍然坚持带队在野外一线工作。在团队努力下,拉伊克勒克靶区实现快速查证,通过大比例尺地球物理探测,在厚覆盖区之下发现了矽卡岩—斑岩铜矿。经过2011-2016年工作,最终发现拉伊克勒克铜多金属矿,获取铜资源量118.8万吨,伴生银1404.44吨、钼资源量6376吨、磁铁矿石量251.17万吨,使该矿一举迈入大型铜(银)矿行列。

    2015年6月,严加永加入了地球深部探测中心团队,主要从事深部探测和矿产勘查技术研究,特别是承担深部地质调查工程下属的钦杭结合带及邻区深部地质调查等项目,使严加永积累了大量深部资源勘查技术经验,取得了丰硕的研究成果:

    改进了重磁多尺度边缘检测流程和显示方法,提高了重磁方法确定板块边界、断裂、岩体等边界的精度。该技术在长江中下游构造格架研究、铜陵矿集区构造厘定、胶东半岛和东准噶尔琼河坝地区区域构造分析中发挥了重要作用。

    系统研究了成矿带深部背景研究的经济可行方法,集成了一套计算岩石圈垂向结构(岩石圈厚度、莫霍面、居里面、磁性基底、均衡异常)和三维集成分析的技术方法。在深部探测专项Sinoprobe-3中,将该方法用于长江中下游成矿带成矿深部背景研究中,获得了不同界面的起伏形态,并集成到三维可视化环境中进行交互分析,为理解成矿带深部过程提供了深部信息。

    尝试了基于重磁三维反演的岩性识别工作,在庐枞、宁芜矿集区开展了试验,识别出来主要岩性的三维分布特征,为找矿预测提供了直观信息,取得了阶段性进展,为矿集区“透明化”推进积累了技术。

    在国内率先开展了三维分布式电法探测试验,通过焦家带已知矿床的探测试验,总结和对比该方法在破碎蚀变岩型金矿金矿上的探测效果,并在焦家带南延带开展了探测,推断了焦家带南延的可能位置和形态。

    现在的严加永满腔热情都放在了深部找矿上,他的最大梦想就是:立足于本职岗位,更好地为我国深部探测事业和找矿突破战略行动贡献力量。

     

    青春的梦想从羌塘起航 

      

    中国地质调查局成都地质调查中心 宋春彦

     

    羌塘高原,承载着宋春彦服务国家油气事业的青春梦想。

    8年前,宋春彦第一次上羌塘,在安多的那一晚,头痛得非常厉害,胸闷、心慌、喘气、彻夜未眠,让他第一次知道了什么是高原反应。

    2012年是宋春彦在羌塘野外工作时间最长的一年,从5月份一直工作到了10月份,历时5个多月。当时他负责了羌塘盆地内第一口1000米深的地质调查井。

    功夫不负有心人。宋春彦和同事们通过这口井的编录研究,首次发现了羌塘存在古生界油气藏以及优质的二叠系烃源岩的证据,打破了前人对于羌塘只有中生界才具有勘探潜力的片面认识。

    回首过去的8年,羌塘野外地质工作种种艰辛令人难忘,其中最让宋春彦感到揪心的就是对家人关爱的缺失。每逢女儿生日,他都身在遥远的藏北高原。他多想在电话里听听女儿的声音,但由于工区没有手机信号,让这样一个简单的心愿也成为一种奢望。他只能手捧着女儿的照片,默默的说一句:“宝贝,生日快乐,爸爸爱你!”

    由于藏北严重缺氧,先后导致多名与宋春彦一同到藏北开展野外工作的年轻同事患上了心脏早搏、心房不规则增大等各类高原疾病,而不得不告别了他们为之挥洒青春羌塘。宋春彦曾说:“也许某一天,我也会跟他们一样因身体原因再也去不了羌塘,但只要还能坚持,我都决不放弃,都要尽力去完成一个羌塘油气工作者的责任与使命。”

    2016年是藏北地质调查史上具有标志性的一年。这一年,藏北迎来了第一口深达5500米的石油地质参数井。它是目前国内海拔最高的一口深井,也是地调局系统五大科技攻坚战的主战场。

    作为直接负责这口井的子项目负责人,宋春彦在井位论证、工程设计、地质设计、施工方案审查的每个环节都小心翼翼,收集查阅大量的文献资料,确保不出一丝纰漏。

    最后,这口羌参1井终于在2016年12月实现了开钻,从而开启了藏北油气地质调查工作的新篇章。

    2017年是羌塘油气的攻坚之年。为了在雨季前多赶工期,4月初,宋春彦在进藏后,顾不上休整,第二天就赶到海拔4900米的双湖,第三天早晨便抵达了海拔5030米的钻井现场。如此快速的赶往高海拔地区,让宋春彦经历了自己生平最严重的一次高原反应,每到夜晚,全身关节钻心的疼痛,而且头痛欲裂根本无法入眠。但他硬是咬着牙挺了过来,从未萌生退却、放弃的念头。因为他知道,羌塘攻坚,自己重任在肩。

    把青春写在西部大地上

     

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    “一带一路”倡议,为各国在能源领域技术的交流和合作搭建了合作平台,也为我国地质矿产资源开发带来新机遇与新挑战。聚焦国家重大需求,服务国家重大战略,地质调查在国民经济发展中作用越发突出。多少年来,地质工作者行宿苍野,踏遍群山,探寻宝藏,为新中国的开发建设做出了卓越贡献,也在古老的丝绸之路上留下了地质工作者的足迹。

     

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    地球矿藏的勘探开发利用是人类文明存续发展变革的根本保障和直接动力。回顾丝绸之路上为数众多勘探成果,白家咀子地区铜镍矿的发现一举摘掉了我国贫镍国的帽子,打破西方国家对我国镍矿资源的封锁,在我国地质勘探史上留下浓墨重彩的一页。

     

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    时间追溯到57年前,在年轻的地质队员汤中立带领下,甘肃省地质局祁连山地质队(今甘肃省地矿局第六地质队)深入祁连山腹地,从永昌白家咀子的一块孔雀石中发现线索,点燃了中国镍工业的希望。195810月,经取样化验,证实为含铜镍的超基性岩体,19591月开始进行铜镍矿普查勘探,随之而来的,是对矿区长达15年之久艰苦卓绝的地质勘探工作。


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    地质队员借助现代的实验室仪器,在这些一眼望去殊无二致的岩石中分辨矿物。图片采自白家咀子铜镍矿标本光片在反射光下的显微图像,乳黄色的镍黄铁矿与粉褐色的磁黄铁矿、深黄色的黄铜矿共生,磁铁矿早期溶蚀粒状后期细脉状穿插于黄铜矿中。金光灿灿的海绵陨铁结构,是原生富矿体的标志,鉴定为超基性岩型硫化镍富矿。

     

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    岩石标本中存在透明矿物元素。混合岩在40倍正交偏光显微镜下观测显示,石英、长石和角闪石特征明显,由鳞片状浅橙黄-褐黄色集合体交代板粒状形态的是长石,左上石英颗粒间板状长石见弱聚片双晶。右半侧带有贝壳光泽的区域主要为角闪石,较强绿帘石化、弱绿泥石化、碳酸盐化。石英、长石与角闪石均为铜镍矿中常见脉石矿物。


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    透辉蛇纹石岩在10倍正交偏光显微镜下显示为鳞片柱粒状变晶结构,早期成矿的辉石经蚀变被其他矿物取代,这些矿物颜色鲜艳,主要由绿帘石、纤闪石、方解石、蛇纹石等成分组成。其中不规则分布的黑色斑点为金属矿物,为成岩及蚀变时产生,具有较为鲜明的含矿指向性。

     

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    地质队员还发现,岩浆的贯入式矿体形成块状特富矿,光片下可见交代-团块状构造,金属矿物黄铁矿、磁黄铁矿、赤铁矿、黄铜矿占90%以上。金川铜镍矿不仅规模巨大,主元素品位高,而且含有钴、铂、钯等近二十种伴生矿,稀有贵金属储量居全国之最,综合利用经济价值相当可观。

     

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    截至1973年,地质队累计投入钻探工作量18.5万余米,浅井、平巷近万米,采集各类样品数万个,通过各种测试比较,查明该矿床为巨形超基性岩硫化铜镍矿床,在世界同类铜镍矿床中仅次于加拿大萨德伯里矿,居世界第二,亚洲第一。这个重大发现震惊了整个中国!


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    为更好的开发利用镍矿资源,加速西北地区矿业经济发展, 19812月,国务院设立金昌市,至此,又一个西部重镇走进人们视线,成为新中国成立后矿产资源勘探助推地区经济发展的城市典范,在丝路之上展翅待飞。

     

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    来自金川集团公司2003年的一份矿区地质勘探报告显示,镍矿资源储量占全国总储量60%以上,可利用镍储量的90%以上,从1981年到2003年,矿区累计开采矿石量3410.2万吨,其中镍金属量58.3万吨,出矿品位1.7%

     

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    直至今日,在金川铜镍矿床地底深处,这块国家宝藏所在地,仍继续着开采作业,源源不断地为国家建设输送珍稀矿产品。地质工作者用生命勘探出的国家宝藏,为新中国的开发建设做出了不可磨灭的贡献。我们相信,地质之光将继续闪耀在中华文明复兴之路的一带一路之上。向在一带一路上奋斗、奉献、牺牲的地质先辈致敬!

     

     

    中国地质调查局办公室

    中国地质调查局资源评价部

    中国地质调查局发展研究中心

    中国地质调查局国土资源实物地质资料中心

     

     

    “一带一路”地质宝藏(一)

    摘要:以服务“两型社会”建设为目标,系统开展地质资源、地质环境问题调查评价。针对水土污染、岩溶塌陷环境地质问题提出对策建议,圈定地下水应急水源地,保障非常时期城市供水需求,确保城市的安全稳定。

    1.项目概况

    长株潭城市群位于湖南省中东部,包括长沙、株洲、湘潭3市。根据国土资源部与湖南省政府合作协议,中国地质调查局于2009年部署“长株潭城市群地质环境调查与区划”项目,旨在查明地质资源和地质环境。项目由湖南省国土资源厅和中国地质调查局武汉地质调查中心共同管理,湖南省地质调查研究院为实施主体,联合湖南省国土资源信息中心和省内地勘队伍共8家单位共同实施。经过5年多的努力,项目取得重要进展,为长株潭地区水土污染治理、应急水源地确定、岩溶塌陷等地质灾害防治工作提供了技术支撑。

    2.成果简介

    (1)水土污染调查成果直接支撑湘江流域重金属污染整治。长株潭城市群地下水污染总面积1641.97km2(图1),分为单、双和多元素污染区。单元素污染区总面积615.38km2,双元素污染区总面积397.57km2,多元素污染区总面积 629.02km2。长株潭城市群土壌污染分为工业、生活污染区和矿山污染区3类。工业、生活污染区位于株洲县城一株洲市一湘潭市一长沙市一望城县的湘江沿岸(图2),呈近北北西向不规则带状展布,长约100km,总面积达2392km2。矿山污染区包括3块,总面积达325km2,包括湘潭九龙桥锰矿一杨家桥煤矿区、湘潭鹤岭锰矿区和宁乡灰山港一煤炭坝煤矿区。

    (2)岩溶塌陷调查成果直接应用于防灾减灾。长株潭城市群岩溶塌陷共57 处(图3),发生的区域多为覆盖型岩溶区,少量为浅埋藏型岩溶区。岩溶塌陷主要分为五大区域:湘潭市区灰砾岩岩溶塌陷区、株洲城区岩溶塌陷区、岳麓至煤炭坝矿区岩溶塌陷区、长沙城区地面塌陷区和湘中石山区岩溶塌陷区。

    岩溶塌陷主要受地形地貌、地层岩性、地质构造控制,地质灾害点多分布在冲沟、岩溶洼地、山前坡缓地带和河流冲积阶地。可溶岩是岩溶地面塌陷形成的物质基础,岩溶洞穴的存在则为地面塌陷发生的必要空间条件。区内岩溶塌陷主要发育于石灰岩(P2«)、白云质灰岩(C2W和灰质砾岩(K^)中,灰岩夹泥灰岩(D2q)及灰岩(Pm)次之。

    研究成果直接应用于宁乡大成桥福泉小学、长沙莲花镇军营村岩溶塌陷应急处置及煤炭坝镇措树村、楠竹山村等地居民搬迁选址工作。在地面塌陷严重区进行了宁乡县大成桥乡福泉小学地面塌陷应急调查、长沙市岳麓区莲花镇军营村岩溶塌陷应急调查与勘查,提出了应急处理方案和防治措施,保障当地居民的生命财产安全,维护当地社会的稳定。

    (3)地下水应急(后备)水源地勘查保障城市供水安全。开展了长沙市、湘潭市一株洲市应急(后备)水源地勘查工作,进一步核定水源地边界条件,圈定19处应急(后备)水源地(图4 ),并对地下水资源作出了评价。应急(后备)水源地水质优良,可采资源量达62.9万m3/d,保障长株潭城市群城市的供水安全。

    3.成果意义

    (1 )长株潭城市群地质环境背景条件和主要环境地质问题调查评价,为城市发展规划、工程建设、城市管理等提供了科学依据。

    (2)水土污染和岩溶塌陷的调查研究,为国土资源开发利用、规划、管理及耕地红线的划定提供基础依据。

    (3 )应急(后备)地下水源地的圈定、评价为城市发展提供了新的水资源,保障了城市供水安全,服务于“两型社 会”建设。

    (湖南省地质调查研究院徐定芳 范毅何阳供稿)


    长株潭城市群地质环境调查有效服务“两型社会”建设

    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
      近期,中国地质调查局西北项目办组织有关专家,对青海龙亚拉和拉脊山地区两个1:5万区调项目进行了野外验收。专家组通过资料抽查和野外实际核查,认为这两个项目在基础地质调查研究和地质找矿等方面均取得明显进展。

      青海龙亚拉地区四幅1:5万区调(四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队):在雁石坪群中采获一批古生物化石,雀莫错组中有Liostrea sp. (光蛤), Liostrea cf. birmanica(Reed)(缅甸光蛤), “Mytilus”sp. (壳菜蛤);布曲组有Entolium?sp.(光海扇), Liostrea cf. birmanica(Reed)(缅甸光蛎), Pholadomya cf. qinghaiensis Wen(青海笋海螂), Camptochlamys yanshipingensis Wen(雁石坪岔线海扇), Camptochlamys sp.(岔线海扇属);索瓦组中有Astarte sp.(花蛤);雪山组中有Camptochlamys yanshipingensis Wen(雁石坪岔线海扇);对区内侵入岩体进行了解体,初步建立了侵入岩填图单位,获得了3组锆石U-Pb (LA-ICP-MS)年龄,其中龙亚拉似斑状二长花岗岩为79.50±0.38Ma、74.19±0.42Ma,日龙巴亚楼正长花岗岩为77.82±0.53Ma;在贡玛日一带前人划分的古近纪-新近纪雅西措组分布区,填绘出一套中性火山岩;新发现铜矿化点1处,铜多金属矿化蚀变带2条。

      青海省拉脊山地区六幅1:5万区调(中国冶金地质总局矿产资源研究院):在青石坡幅的烂弥湾沟北门峡组地层中采获Beishanella sp.(北山叠层石),Baicalia  sp.(贝加尔叠层石),在阿什贡拉卡和俄加地区的临夏组中采获Gyraulus sp.(小旋螺)和Hydrobia sp.(水螺);在狼山一带原化隆岩群分布区解体出一套变质侵入体,测得继承锆石U-Pb年龄为3454Ma,反映区内存在太古代年龄信息;在松巴峡石英闪长岩体中获得466.4±4.5Ma、拉脊山石英闪长岩体中获得454.1±4.9Ma的锆石U-Pb年龄;在化隆岩群发育的变形肉红色正长花岗岩脉中获得460±5.8Ma的锆石U-Pb年龄;对“拉脊山构造混杂岩带”进行了大比例尺解剖填图,识别出辉长岩、玄武岩、砾岩、灰岩等岩块和千枚岩、糜棱岩化岩石等基质,初步收集了变形资料,显示为不规则网结状结构特点;新发现铁(铜)矿化点3处、萤石矿化点1处、泥炭矿化点4处、石墨矿化线索2处。

      上述发现和新认识,为唐古拉和拉脊山地区基础地质研究和后续找矿工作部署提供了重要依据。



    野外验收室内汇报、答疑
    野外现场核查和重要地质现象共同研讨
    龙亚拉与拉脊山地区两个区调项目取得系列进展