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    中国地质调查局海口海洋地质调查中心分析测试实验室(以下简称“实验室”),前身为中国人民武装警察部队黄金第九支队化验室,2018年8月随中国地质调查局海口海洋地质调查中心改革转制,经数年发展,现已建成设施先进,业务广泛,能力突出,集分析测试与应用研究为一体的海洋特色实验室,其工作为第三次全国土壤普查提供了重要支撑。

    脚踏实地,筚路蓝缕启山林

    2018年是许多实验室工作人员回想起来都百感交集的一年。

    那一年,他们脱下军装,换上一身便服。看似是卸下了一份责任,实际上却又是一段漫漫征程的开始。“单位转改了,我们该做什么?怎么做?”成为横亘在海口中心全体干部职工心头的一道坎。

    转改所涉内容,一要实现由陆转海的业务转向,二要完成从军队体制向事业单位的身份转变,这无疑对海口中心上下都提出了巨大挑战。面此困境,实验室在海口中心党委的带领下迎难而上、主动出击。党支部紧紧围绕技术力量缺乏、资质能力与需求脱节两大痛点谋发展,以中心项目需求为牵引,以公益性、保障性、战略性为着力点,狠抓人才队伍建设,加强资质能力拓展,逐渐从一个连海口中心业务所需检测量的50%都无法覆盖的实验室,蜕变为如今具有涉及金属矿及产品、非金属矿及产品、海洋矿及产品、水资源及其产品、地球化学调查、岩石矿物鉴定、地质工程等七大类检测领域资质的技术尖兵。

     

    雄关漫道真如铁,而今迈步从头越。陆域检测工作是实验室的老本行,也是新的启程点。曾经,无数来自华南地区的样品在这里被分析化验,为国家找矿工作提供了有力支撑;如今,他们立足陆域业务稳步前进,在由军转民后的公共服务工作领域走到了前列。2023年,实验室作为地质调查局系统内首家入选单位,参与到了第三次全国土壤普查工作之中,为海南地区的农业发展与粮食安全尽其所能。同时,随着省市场监督管理局检验检测机构、农产品质量安全检测机构、海南医科大学实习基地、海口市人民检察院公益诉讼技术支撑单位等接连挂牌,实验室在民生服务领域持续发力,将环境、食品安全等民生大小事纳入其中,将“公益性”业务定位落到实处。

    千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。海洋是高质量战略发展要地,也是海口中心由陆转海的使命所向。转改后的短短数年,实验室就逐步褪去海洋检测工作上的稚嫩,迎来了自己的高速发展时期。在硬件设施上,建设完成7000m岩芯及海洋沉积物样品冷藏库,升级改造3400㎡的实验测试场所,配备了化学分析、岩矿鉴定、样品加工等仪器设备207台(套)。在技术能力上已经获得七大类共348个参数的检测资质,基本覆盖内部业务水样检测需求。目前每年分析检测海洋沉积物、海水、地表水、土壤及化探等样品上万件,与转改初期相比翻了几番,为七洲列岛海域1:25万区域地质调查、海南海棠湾-崖州湾海岛(礁)综合地质调查等涉海业务的顺利开展打下坚实基础。从初期的手忙脚乱到如今的得心应手,实验室从未停下脚步,力争于“十四五”期间打造成技术过硬、装备精良、特色鲜明的海洋特色实验室。

     

    独立自主,大巧不工破万难

    清洗坩埚,似乎只是一件顺手小事。然而在转改之初的实验室,技术力量匮乏,实验室的制样、检验、数据整理等工作都需要由几名主要技术人员完成。在检验工作之后,待清洗的坩埚、比色管等实验器皿堆积如山,使得技术人员不得不将大量时间与精力投入到清洗工作之中,拖慢了检测进度。

    在转制发展的关键节点,一分一秒都至关重要。作为一线技术人员,王佳翰深感其弊。于是他上网查询资料,反复实验,成功搭建了一台可以同时清洗上百个实验器具的无人值守清洗装置,节省大笔经费的同时,更大大提高了工作效率。最终这一发明也被注册为“一种实验室器皿清洗装置”专利。

    而这个发明的背后故事正是实验室技术人员的工作缩影。“我们作为一线工作人员,就是遇到问题,解决问题。”王佳翰说道。在过去几年里,从工作中发现问题,认真思考去解决问题,围绕问题进行发明创新成为实验室的一大特色。在转改后的数年里,实验室共获得实用新型专利7项,发表SCI、EI及中文核心论文40余篇。每一项成果背后都是对工作中难题的解决,是坚实踏出的脚印。

    论及发展,人才是第一资源。海口中心业务由陆转海之后,现有技术人员职业技能和业务需求不再匹配,实验室面临着巨大的人才缺口。对此,实验室一方面紧急“输血”,招揽专业技术人才以解燃眉之急,另一方面更是积极“造血”,大力推动“外培内训”以强“内功修为”,在最困难的关口不盲等盲靠,自立自强为海口中心业务保驾护航。转改以来,实验室选派人员赴外交流学习20余轮次,并在内部开展组长领学、结对帮带等活动,着力为现有人员更新知识结构,提升技术能力,使实验室技术力量得到了长足发展。2021年,实验室还实现了工勤岗职工发表中文核心论文的突破。如今,海口中心实验室已经初步完成人才梯队建设,现有工勤岗10人,技术岗17人,其中高级职称7人,中级职称7人。

    求真务实,独立自主。就是这样一步一个脚印,实验室化挑战为机遇,从零起步,踏上了打造海洋特色实验室的发展之路。

    不忘初心,党建引领锻铁军

    是什么使得实验室在短短几年成长为一支技术强军?

    回顾这一过程,既有海口中心党委的正确决策与大力支持,也有实验室全体人员的群策群力、砥砺前行。而万山磅礴之中,自有挺秀主峰。无论是着眼民生时的想人民之所想,抑或是由陆转海背后的应国家之所需,听党指挥都是始终不动摇的精神坐标;无论是发力人才建设时的自立自强,抑或是面对日常业务时的踏实肯干,敢于斗争都是自始不褪的精神底色。谈到转制以来的几多艰辛,实验室副主任杨秀玖说道:“党和国家要求我们转向海洋,我们就转向海洋,如果后面再有新的需要,我们也是义无反顾就去干。”这正是海口中心初心不忘,使命必达的真实写照。

    转改以来,实验室坚持党建引领业务发展,打造了一支政治上靠得住、工作上有本事、作风上过得硬的实验室队伍。实验室党支部于2023年荣获中央和国家机关“四强”党支部称号,团队中3人获评海南自由贸易港E类人才,2人入选海口市市场监督管理局检测专家库,1人被评为海口中心改革转制5周年先进个人。

    在此基础上,实验室以提升战斗力和凝聚力为核心,继续加快党建步伐。党支部每周组织全员开展党课学习活动,学理论也学团结;强化制度建设,以装备仪器采购、人员管理、预算编制与执行为切入点,搭建以岗位为点、以制度为面的廉洁风险防控机制,强制度更是强作风;聚力文化建设,组织参与“家属书廉”“漫画说廉”等文化活动,以书法作品、视频短片等丰富的表现形式传递正能量,聚正气同时聚人气。实验室以多种方式锻造政治过硬、作风优良、本领高强的高水平队伍,让“方法科学、程序严谨、数据准确、行为公正”的高质量标准实验室茁壮在党纪严明的土壤上。

    2024年7月25日,海口中心首艘调查船“海洋地质二十六号”进行了首次“船装”结合海试。当天港口人头攒动,海面云气盘踞,调查船引擎轰鸣,在期盼目光中启程前往更远的海、更深的蓝。而随着“海洋地质二十六号”调查船列装下水,“三级跳”规划稳步推进,海口中心也即将跃入向海图强新阶段。在扬帆起航的当口,从来时的郁郁山林眺向前方的千岛万礁,漫漫长路,自是也无风雨也无晴。未来,实验室将会在海洋地质探测与检测领域扮演更大角色,在实战中检验转改以来的发展成果,不断推进高水平海洋特色实验室建设。

    六载苦辛终不负,千帆过尽是深蓝——记中国地质调查...

    贝岭镇幅野外调查现场。广东省佛山地质局供图 

    “要用科技创新改造、支撑和引领地质调查”“牢固树立调查过程就是研究过程的理念”“只有科学家才能负责填图,填图质量由科学家终身信誉保障”……

    瞄准能源资源调查,强化对生态文明建设和自然资源管理的支撑服务,2019年召开的第三次全国区域地质调查工作会议,提出了从填图理念到技术标准、从工作布局到组织方式、从评价标准到成果服务的六大改革措施。历经5年实践,我国区域地质调查改革取得一系列新进展、新成果。

    站在新起点,日前召开的第四次全国区域地质调查工作会议明确提出,进一步全面深化区域地质调查改革任务,大力提升区域地质调查工作程度、调查精度和工作广度,力争到2035年实现从区调大国到区调强国的历史性跃升。

    为什么“改”:

    经济社会发展对地质工作提出新要求,需要区域地质调查率先改革探索

    区域地质调查工作是地质工作的先行,是地质科技创新的源泉。

    1910年,我国第一幅地质图《直隶地质图》的发表,拉开了中国区域地质调查事业百年发展的序幕。历经一个多世纪,在几代区调工作者的共同努力下,我国区域地质调查工作不仅形成了全国宏观地质构造格架认识,有力保障了国家矿产资源安全,而且有效服务了重大工程建设和国家重要战略规划实施,取得了一批具有重大影响力的原创性引领性基础地质研究成果,为新中国从站起来到富起来作出了彪炳史册的贡献。

    步入新时代,国家对地质工作提出了新要求,地质工作面临的形势发生了广泛而深刻的变化。作为地质工作基础和先行的区域地质调查,改革发展势在必行。

    首先,国家对地质工作的需求,需要区域地质调查先行改革发展,将能源资源安全保障工作摆在优先、突出的位置,并做好对生态文明建设和自然资源管理的支撑服务。这就要求区调工作从一般性调查向多圈层交互作用的调查研究融合转变,工作不仅聚焦在重点成矿区带,同时也要加强重要经济区、重点海域、重大地质问题区(含重大工程区)调查,开展更加精细的调查研究。

    其次,其自身发展也亟待加快转型升级步伐。尽管我国陆域中比例尺和海域小比例尺区域地质调查已基本实现全覆盖,但调查精度有待进一步提高,服务方向也有待从单纯服务找矿向破解制约资源环境“卡脖子”的基础地质问题转变。

    与此同时,随着科学技术的发展与进步,地球系统科学理念以及大数据、云计算等技术深刻影响着区域地质调查工作的工作方式、方法。现代“星空地”立体调查技术体系的构建,为区域地质调查从以人工地表观测为主向多技术、多方法综合调查转变提供了技术支撑。大数据、区块链、物联网、云计算等的快速发展和应用,令区域地质调查从数字填图向智能化填图转变成为可能。

    站在新的历史起点,2019年召开的第三次全国区域地质调查工作会议,吹响了区域地质调查工作改革发展的冲锋号。中国地质调查局聚焦加快工作布局调整、技术标准体系推广、人才队伍和业务平台建设、一体化产品公开服务、数据更新体系建设、新管理机制落地,推进地质调查与科学研究一体化,着力提升区调破解重大资源环境问题的能力。

    “改”得怎么样:

    着眼破解重大资源环境问题,创新区域地质调查工作方式、方法

    改革激发活力,改革释放潜力。

    5年来,中国地质调查局聚焦新时代党和国家需求,着眼破解重大资源环境问题,解放思想、开拓创新、攻坚克难,推动区域地质调查改革取得了一系列新进展、新成效:区域地质调查改革一揽子举措落地实施,推动区域地质调查工作程度广度精度持续提升,基础地质研究取得多项创新成果,技术标准改革稳步推进,“线上+线下”成果服务更加高效便捷,以创新能力、质量、实效、贡献为导向的区域地质调查人才评价体系初步构建。

    科技在进步、方法在更新,区域地质调查的对象及要素也大大拓展。其技术标准和工作规范迫切需要调整与更新完善。

    中国地质调查局基础调查部统一部署,通过填图试点、方法体系构建和规范的修订与制定,于2019年、2021年先后完成《区域地质调查技术要求(1∶50000)》和《覆盖区区域地质调查技术要求(1∶50000)》及系列方法指南的制定,经过应用和完善后,形成了《区域地质调查规范(1∶50000)》和《覆盖区区域地质调查规范(1∶50000)》。这两个行业标准已由自然资源部发布,于2024年10月1日正式实施。至此,我国新一代区域地质调查规范和技术方法体系基本形成,结束了长达近30年没有更新区域地质调查规范、缺少调查和填图方法体系的局面。

    新发布的《区域地质调查规范(1∶50000)》和《覆盖区区域地质调查规范(1∶50000)》,从顶层设计开始,较好地解决了长期以来我国区域地质调查面临的理念、思路和方法等问题,首次构建了从基岩区到覆盖区一整套的区域地质调查规范,填补了覆盖区区域地质调查规范和技术要求的空白,初步形成重点成矿区带、能源盆地、重要经济区与新型城镇等不同地区技术指南,对推动我国的区调工作从山区走向平原、从单一服务资源型转向综合服务资源、环境及生态型起到重要作用。同时,在破除以往的“点—线—面”网格式填图工作量的硬性要求外,新规范还注重解决实际问题,科学规范工作量;强调地质实体的圈定,真实反映地质体特征,并建立归纳、提炼的填图单元(如侵入岩的岩套),以提升研究和认识程度。

    另外,新规范提出专题地质填图理念、思路和方法,即以解决特定问题或满足社会特定需求为目的、区域地质调查(填图)与科学和应用研究融为一体的、多学科相结合的地质调查与填图,推动科研与地质调查的融合。

    地质图是区调工作最重要的产品,也是推进区调改革向深向实的重要抓手。近年来,中国地质调查局聚焦需求、解决问题、创新表达、科学家填图等区调改革新理念,持续推进优秀图幅评选,不仅对区调改革起到重要的示范引领作用,同时也增强了填图人员的自信。

    2024年全国区域地质调查优秀图幅共评选出2幅特优图幅、13幅优秀图幅。

    其中,特优图幅广东贝岭镇幅由广东省佛山地质局完成。中国地质调查局地质填图科学家、广东省佛山地质局副总工程师邓飞介绍,该图幅紧扣区域地质调查的目标任务和基本原则,突出地质实体的填绘,详细表达了岩性岩相及各类蚀变,结合断层发育的数值模拟结果对断裂构造进行了分级表达,客观科学地展现了多个构造层的物质组成和变形特征。为探索区域地质调查的范式变革,团队还利用图幅岩矿鉴定成果,开发了粒度智能分析软件并投入使用。在查明成矿地质背景的基础上,图幅新发现稀有稀土矿(化)点24处,并首次在东南沿海火山岩带发现火山黏土型锂矿。依托填图成果设立的锂矿资源调查评价项目,已结合钻探控制含矿层分布范围和厚度,打造了区域地质调查成果快速转化支撑找矿的成功范例。

    中国地质调查局武汉地质调查中心完成的湖北总路咀幅,也获评特优图幅。中国地质调查局地质填图科学家、武汉地质调查中心正高级工程师田洋表示,在区域地质调查改革发展的新征程上,调查工作与科学研究结合得更紧密了,图幅表达的内容也更加丰富了。总路咀幅填图,瞄准扬子陆块早期陆壳生长与演化这一前沿科学问题,新发现10余处太古宙花岗质岩石,完善了地层—岩浆—构造事件格架,重塑了大别山早前寒武纪基底演化格局,同时为深化认识大别地区战略性矿产区域成矿规律提供了基底信息。

    充分利用地球物理、地球化学、遥感及钻探等技术方法,成为当前区域地质调查工作的发展方向。此次被评为优秀图幅的查哈阳农场四队幅,工作区位于大兴安岭及松嫩盆地西缘盆山结合带。中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心通过创新建立“剥离”覆盖层基底地质填图技术方法体系,有效解决了东北浅覆盖区地质填图和采样难题。

    得益于深度学习算法应用和中央处理器(GPU)算力不断提升,智能地质填图探索已取得一系列突破。

    中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心调查信息化室主任李丰丹在第四次全国区域地质调查工作会议上介绍,目前已形成了面向地质填图全过程、基于深度学习的填图对象识别以及人工智能地质图生成技术方法,能够应用于预研究、野外调查、综合研究等工作阶段,有利于提高填图精度、研究程度和工作效率,也有助于提高填图科学性,在解决重大问题过程中发挥作用。取得的示范成果,展现出人工智能在未来地质填图中的应用潜力。

    下一步怎么“改”:

    以陆块聚散与资源环境效应为主线,推进新一轮国家地质填图

    改革只有进行时,没有完成时。

    党的二十届三中全会对进一步全面深化改革、推进中国式现代化作出战略部署,擘画了进一步全面深化改革的宏伟蓝图。对标新形势、新要求和新使命,进一步全面深化区域地质调查面临新的机遇和挑战。

    2023年,新一轮找矿突破战略行动推进大会明确要求,“基础地质调查是找矿突破战略行动第一阶段必须要做好的基础性工作”“要尽快加强基础地质调查工作,填补我国矿产基础地质工作程度总体偏低的短板”。正视关键矿产供给保障的区调短板,加强重点成矿区带和能源盆地区域地质调查,守住国家能源资源安全底线,无疑是区调工作的重中之重。

    与此同时,陆域,我国地质构造复杂,地质灾害频发,风险隐患底数仍未查清,资源、环境、生态、空间、灾害等多要素关键地质问题相互交织,急需加强以地球多圈层演化协同研究为主的地质填图工作;海域,1∶25万海洋区调覆盖率与全面建设现代化海洋强国的要求相差甚远,急需进一步提升海洋区调的精度与广度。

    为彻底扭转工作程度总体偏低和精度不高的被动局面,第四次全国区域地质调查工作会议就进一步全面深化改革作出部署,下一阶段围绕标准更高、精度更细、效率更快、质量更优的工作要求,以陆块聚散与资源环境效应为主线,重点谋划推进新一轮国家地质填图,全力推进“一个计划”,协同构建“一个机制”,全面建设“四个体系”。

    中国地质调查局基础调查部相关负责人介绍,聚焦战略性矿产安全、能源转型、区域协调发展、海洋强国建设和原始理论创新五大服务领域,新一轮国家地质填图将重点开展重点成矿区带填图、能源盆地填图、重要经济区与新型城镇填图、重点海域填图和重大地质问题区填图,形成“五区”填图格局,系统解决制约全国资源与环境的关键基础地质问题。同时,布局陆域大地电磁、地球化学、地应力观测“三网”建设,以及地球物理、地球化学专项调查,进一步深化深部地质作用对成山、成盆、成藏、成矿、致灾等地质演化过程的认识;加快建设全国数字地质图“一张图”服务系统平台,为全社会提供优质产品服务。

    第四次全国区域地质调查工作会议强调,构建从中央到地方权责清晰、运行顺畅、优势互补、充满活力的央地合作、统筹部署、协同创新、成果共享的新机制。中国地质调查局要以快速提高国家区域地质调查工作程度为己任,推动与地方、企业和高校的需求对接、项目对接,推动形成全国区域地质调查“一盘棋”工作格局。各地要担起提升本地区区域地质调查工作程度的责任,将区调工作与促进地方经济社会发展紧密结合。央地合作开展新技术、新方法联合攻关、试点示范与推广应用,央地企共同推进数字成矿区带、数字盆地建设等,及时将各方调查成果汇入国家数字地质图平台。

    第四次全国区域地质调查工作会议还提出,加快打造国际化现代化技术方法和标准体系、用户友好的优质服务产品体系、高标准严要求的高水平管理体系和高素质高水平的人才队伍体系;强化预研究、预填图,做到野外路线填图带着问题填、有针对性地填,提高野外填图效率和填图质量。

    锚定现代化,改革再深化。

    夯实“百年区调”根基,中国的区域地质调查事业再次踏上新的征程,用下一个阶段的改革发展成果,擦亮这块“百年老店”的金字招牌。

    夯实地质工作之基——我国区域地质调查改革发展纪略

    党的二十大报告提出,必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。近期召开的全国生态环境保护大会提出,以高品质生态环境支撑高品质发展,加快推进人与自然和谐共生的现代化。

    如何实现人与自然和谐共生的现代化?在守护绿水青山的N种方式中,科技创新的力量最不可或缺。

    为深入贯彻落实习近平生态文明思想,践行“山水林田湖草沙生命共同体”理念,近年来,国家地质实验测试中心充分发挥自身优势,立足于地学,针对矿山、农田、场地等水土污染与生态环境损毁,创建地球化学工程生态修复技术体系,建立一系列应用示范,取得了重要进展和成果。

    以地学方案解决赣南稀土矿山生态问题

    江西赣州是我国优势矿种离子吸附型稀土矿床的发源地,素有“稀土王国”之称。经历50余年的开发,赣南稀土矿山在为新中国建设立下汗马功劳的同时,对生态环境造成了破坏。

    据了解,赣南稀土开采经历了池浸、堆浸、原地浸提全过程,具有稀土矿区生态问题的典型代表性。江西赣州离子型稀土矿集区位于“南岭丘陵山地带”,有多条重要水系的源头,生态破坏可能影响周边乃至华东、华中、华南地区,生态安全战略意义重大。

    矿山生态修复是生态保护修复的重要内容。科研人员深刻地认识到,矿山生态修复绝不仅仅是复原受损地形、简单绿化,而是必须因地制宜、治标更治本。

    以形成典型生态问题的绿色解决方案为目标,2012年以来,研究团队依托“全国矿山地质环境综合调查与评价(国家地质实验测试中心)”项目以及“矿区土壤生态功能恢复技术”课题,分别在世界离子型稀土矿首发地及开采地赣南足洞废弃矿山及定南岭北矿区进行调查评价、修复技术研发与应用示范。

    针对离子型稀土矿开采后存在的典型生态问题,研究团队建立了障碍度评价模型,分析功能恢复障碍因子;研发了天然黏土矿物材料、复合生物炭材料、生物地毯材料、微生物菌剂材料等一系列土壤改良材料;提供了一套复配型保水保肥材料及三类分区植物配置模式;系统梳理总结了矿山生态修复经验技术,创新研发了稀土矿区土壤原位改良的“天然黏土矿物土壤重构-植被配置技术”“稀土矿区蓝莓修复技术”和“地球化学工程+生态袋柔性结构技术”等系列技术,形成了一套土壤改良、植被配置与土地增值开发为一体的综合修复技术;提出了适用于花岗岩发育区的废弃稀土矿山土壤-植被生态修复的地学综合解决方案。

    研究团队2014年在足洞废弃稀土矿山原地浸矿场建立了废弃稀土矿山生态修复综合示范基地,长期进行修复技术应用和科学研究。2021年,研究团队在定南县岭北废弃稀土矿山堆浸场地开展植被复绿,以及中草药和经果林种植示范,植被覆盖度达到75%以上,经果林亩均收入超过3000元。目前,足洞废弃稀土矿山生态修复综合示范基地已成为自然资源部助力赣州乡村振兴的一个“示范窗口”。定南岭北矿区把矿山综合治理和生态循环农业相结合,打造了废弃矿山治理的定南样板,为我国南方离子型稀土矿区构建绿色种养循环农业提供了经验参考。

    废弃稀土矿山修复前后对比图

    “修复后,矿区水土流失率从85%降至10%,氨氮污染程度平均下降10%,土壤有机质含量提高21%以上,植被覆盖率提高90%。与传统修复方法相比,修复成本降低了30%至50%。修复后,矿区土壤肥力由最低肥力提高至中等肥力水平,示范基地种植的高附加值的经济作物蓝莓亩产1500斤,每亩经济收入约3.5万元至5.0万元。经多年跟踪检测,蓝莓果实中有害元素含量远低于国家标准,且富含有益人体健康的多种营养元素。”科研人员用数字证明,相关成果在实现生态效益的同时,为当地生态修复产业发展和乡村振兴带来了新希望。

    对于下一步工作,科研人员表示,将开展不同类型稀土矿山生态修复技术攻关,建设南方离子型稀土矿生态修复示范区的“赣州样板”,进一步加强废弃稀土矿山增值利用技术在江西、广东、广西等地的推广应用。

    以改良技术助力张北盐碱地增产增收

    盐碱化被称为土地的“顽疾”。“春天白茫茫,夏天雨汪汪,十年九不收,糠菜半年粮”,一首民谣道出了盐碱地上种粮之难。我国盐碱地多,开发潜力大。破解盐碱地综合利用这个战略问题必须发挥科技创新的关键作用。

    2020年至2022年,国家地质实验测试中心在北京市西城区政府对口帮扶县——张北县组织开展了700平方千米的生态地质调查,取得明显成效。调查发现,张北地处北方干旱半干旱气候区,区内年均降水量300毫米,年均蒸发量1850毫米,蒸发量是降水量的6倍左右,加之季节性河流的多次丰枯,快速交替,表层土壤的水盐迁移运动以上运行为主,使得浅层土壤中盐碱离子无法随水淋滤进入深层土壤而富集于地表,是区域土壤盐渍化形成的重要诱因。

    针对张北地区土壤盐碱化特点,科研团队研究提出“根系微障-生物质炭”生态保护修复方案,在保水保肥、提高地力、“以肥代药”等方面效果显著。

    改良耕地与周边盐渍化耕地对比

    改良后作物

    所谓“根系微障-生物质炭”生态保护修复方案,是研究团队运用2018年自主研发的在重金属污染稻田改善土壤微环境取得显著效果的“根系微地球化学障”技术理念,针对张北盐碱地高盐、高碱、有机质与养分含量较低、质地疏松等问题,研发具有高有机质含量、高比表面积等特征的生物炭-天然矿物复合材料,在播种时期随种子和种肥施入作物根系土壤,通过构建“微型屏障”有效降低土壤pH值、提升土壤肥力、限制盐分在土壤-作物系统中的迁移转化、为微生物扩展生存空间,实现盐碱地“重茬”问题低成本、高效治理。

    据介绍,通过调查、研究和应用,实验测试中心与北京市西城区政府、河北省张北县人民政府和张北厚道养生盐碱地种植公司联合建立了张北盐碱地改良应用示范基地——生态修复示范基地,示范面积1100余亩,成功实现了盐碱土地改良。通过种植藜麦、甜菜、油莎豆等高附加值作物,产量产值均有明显提升,每亩增收均超过千元。张北县人民政府认为“系列成果为该县构筑现代农业体系、打赢脱贫攻坚战、推动乡村振兴战略实施等提供了强大助力。”2023年5月27日,河北省委书记、省人大常委会主任倪岳峰在该基地视察调研时强调,要进一步扩大盐碱地改造规模,提高盐碱地综合利用效率,把开展盐碱地综合利用摆上重要位置,充分发挥科技创新的关键作用,加大盐碱地改造提升力度。据了解,下一步,研究团队将在扩大张北地区盐碱地改造提升规模的同时,加大不同类型盐碱地改良和综合利用科技攻关力度,提出“品种-农艺-工程-产业”一体化盐碱地综合利用解决方案,为我国开展大面积盐碱地改造提供可借鉴的示范样板,服务国家粮食安全战略。

    以初心和使命做美丽中国建设者

    除了上述两处亮点,国家地质实验测试中心从20世纪90年代初即开始环境地球化学与生态保护修复研究,主持相关项目20余项,积累了丰富的经验。特别是在我国全面推进生态文明建设以来,国家地质实验测试中心承担了一系列有关生态环境修复的项目,开展生态修复技术研发与示范,并获得了令人瞩目的成绩:

    ——在江西德兴铜矿源头开展工作,将微生物技术应用到酸性矿山废水治理工作中,在保证处理效果的同时,考虑修复治理成本为企业增加收入,改善修复工艺,研发修复装置,取得了良好的效果;

    ——在江西赣州市,开展在产农田重金属污染修复工作,首创性提出“根系地球化学障”修复模式和技术,使稻米中镉去除率超过80%,显著降低修复参与人员的劳动强度和修复成本;

    ——在湖南湘潭,针对化工场地多重金属-有机污染物的复合污染土壤问题,提出了电动化-稳定化修复技术,为复合污染场地修复和复垦提供了经济高效的新型技术方法;

    ——在云南安宁,采用多层次植被搭配技术建立生态恢复示范区,实现矿山采空区植被快速恢复,实时监测生态参数,调整植被养护方案……

    纤纤不绝林薄成,涓涓不止江河生。

    随着一个个项目的实施、一项项新技术和材料的研发和应用,越来越多的成果从实验变成示范,把“白茫茫”变成“绿油油”,把满目疮痍变成绿意融融,把寸草不生变成姹紫嫣红。

    “其实,除了我们的技术支撑,这些成绩的取得也来自各方的支持和配合。”研究团队成员举例说,2020年“全国矿山地质环境综合调查评价”项目野外工作任务重、时间紧,项目组临时党支部积极与当地党支部对接,通过党建活动建立了良好的互助合作关系。赣南地质调查大队(现更名为:江西省地质局第七地质大队)第一时间派出10余名专业技术人员支援项目开展野外调查、取样等工作,并提供样品存放和加工场地。在赣州红色热土工作期间,项目组成员在不断提升业务水平的同时,收获了更多的精神财富,秉持理想信念、坚守初心使命、敢于担当作为。

    生态修复工作常常要面对恶劣的环境、艰苦的条件、棘手的问题,但当被问及如何面对与克服这些困难时,团队成员用朴素的话语道出了他们十足的信心和决心——“乐在其中,我们就是想把生态修复的文章写在祖国大地上。”

    生态修复,非一日之功。期待,在新时代新征程上,他们继续以科技创新为笔,为建设美丽中国书写高质量发展的“绿色答卷”。

    把生态修复文章写在祖国大地上

    近日,中国科协对2021年全国科普日优秀组织单位和优秀活动名单予以公示,中国地质调查局青岛海洋地质研究所和“地球之肾,湿地‘碳’究”直播活动均成功入选。

    2021年全国科普日活动期间,青岛海洋所响应中国科协和自然资源部“碳达峰碳中和联合行动”工作部署,围绕“滨海湿地碳循环研究支撑服务国家碳达峰碳中和目标”的主题,提前一个月精心策划,开展了“地球之肾 湿地‘碳’究­——走进自然资源部北方滨海盐沼湿地生态地质野外科学观测站”大型科普直播活动。该直播首次采用现场专家科普访谈的形式,通过提问、解答、讲解、ppt展示和野外实景视频播放相结合的方式,向观众讲解滨海盐沼湿地生态功能,普及“蓝碳”科普知识,解读国家双碳目标的内涵,展示科技人员保护和修复湿地的科学实践成果,让“碳达峰碳中和”理念深入人心,同时也提高公众关心湿地、保护湿地的意识。直播形式新颖活泼,内容有趣生动,取得了良好的科普传播效果。

    青岛海洋所作为我国海洋地质科普的重要平台,坚持开展科技资源科普化研究,依托全所的科技资源和成果,不断创新活动形式,丰富活动内容,从2020年开始至今,已成功举办“解密可燃冰”“走进可燃冰实验室”“云上观‘海九’,深海探宝藏”及“地球之肾 湿地‘碳’究”等多个令人耳目一新的科普直播活动。

    此次全国科普日青岛海洋所获评双优,是中国科协给予的肯定。未来,青岛海洋所将再接再厉,继续创作出更多融科学性、知识性、趣味性为一体的优秀作品,为提高全民科学素质做出更大贡献。

     

    青岛海洋所2021年全国科普日活动考核获评双优

    1月10日下午,中国地质调查局地学文献中心召开中层干部会议,传达贯彻中国地质调查局直属党政负责同志和部室负责人座谈会精神,就落实会议精神和推进新年度工作进行了全面部署。

    地学文献中心主任刘延明、党委书记蔡纲同志分别传达了会议有关情况,重点传达了局办公室、总工室、财务部、人教部、监审室等负责人的工作通报内容和局领导的讲话精神。通过学习会议精神,使大家掌握了局近期工作的总体要求,增强了树立责任意识、强化担当意识的紧迫感和责任感。

    为提高支撑地质调查工作的能力和水平,会议就全面贯彻落实座谈会精神进行了认真部署。一是重视审计问题整改。对照局对文献中心审计查出的问题,按照处室分工查找问题源头,逐项对照整改,做到责任到人、落实到日,整改到位,确保审计不出大问题。二是抓好预算规范管理。加强预算编制工作,按规使用地质调查项目经费,做到无预算不执行;与局有关部门进一步做好沟通工作,尽快解决职工住房补贴缺口问题,补足职工住房补贴并按月发放。三是落实保密安全责任。完善机制体制,建立保密工作责任制,切实加强机要文件、成果资料等涉密载体的管理;定期检查计算机及其信息系统和保密技术配备等方面的管理;建立以安全生产责任为基础的安全生产管理机制,形成规范的安全检查制度,把安全指标完成情况纳入干部考核机制中。四是打造情报研究队伍。围绕局“10大计划60个工程300多个项目”开展情报文献专题研究,深入地质调查专家团队,为“三深一土”、五项攻坚工作组提供一站式情报、专题服务支撑;筹备中层干部务虚会,探讨“文献中心如何创新地调支撑工作、如何对待有为才有位、如何处理履职与担当问题”。五是推进科普文化工作。加强地学科普文化工作,发挥局科普办公室作用,提高科普工作能力,重点梳理地质调查科普现状,挖掘地调“十大计划”、“六大服务”的内在要求,建立“三深”等4个科普产品体系,开展地质科普活动周等4个科普品牌活动,打造集创作、展示和集成传播能力为一体的科普研究队伍。要加强地学文化产品设计,推进《中国地质》(英文刊)创刊工作。

    地学文献中心班子成员和全体中层30余人参加了会议。

     

    地学文献中心传达局直属党政负责同志和部室负责人座...

    “海洋地质十号”综合地质调查船。新华网发

    6月28日上午,我国自主设计、建造的“海洋地质十号”综合地质调查船在广东东莞中远船务工程有限公司出坞下水。这意味着,中国地质调查局海洋地质保障工程配套装备项目中的3艘调查船已全部出坞下水。“海洋地质十号”投入使用后,中国地质调查局将形成9船探海的新格局。

    据介绍,“海洋地质十号”是集海洋地质、地球物理、水文环境等多功能调查手段为一体的综合地质调查船。船总长75.8米,宽15.4米,深7.6米,结构吃水5.2米,排水量约3400吨,续航力8000海里,定员58人。调查船可实现在全球无限航区开展海洋地质调查工作。

    调查船下水后将进入舾装和设备海试阶段,预计在今年年底,将与“海洋地质八号”、“海洋地质九号”调查船一起入列投入使用。届时,将与现有的“海洋六号”、“海洋四号”、“探宝号”、“奋斗四号”、“奋斗五号”、“业治铮号”调查船一起,构成中国地质调查局覆盖浅水、深水及大洋等全海域海洋地质调查船舶及技术装备探测体系。

    中国地质调查局广州海洋地质调查局是“海洋地质十号”船建造项目单位。该船由中船工业第七〇一研究所于2014年开始设计,2015年10月,广东中远船务工程有限公司点火开工建造。

    新华网:海洋地质调查又添利器 “海洋地质十号”综合...

    本报广州6月28日电 (记者李刚、常钦)6月28日,我国自主设计、建造的“海洋地质十号”综合地质调查船在广东东莞出坞下水。该船填补了我国小吨位大钻深海洋地质钻探船的空白,丰富了我国海洋地质调查技术体系,提升了海洋地质调查能力。“海洋地质十号”是集海洋地质、地球物理、水文环境等多功能调查手段为一体的综合地质调查船,船身总长75.8米,排水量约3400吨,续航力8000海里,定员58人。

    《 人民日报 》( 2017年06月29日 01 版)

    人民日报:“海洋地质十号”下水填补我国相关领域空...

    为推进全年海洋地质调查工作全面启动,自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局一手抓疫情防控,一手抓生产准备,精准施策、严格防控,积极备航,统筹做好疫情防控和海洋地质调查工作。2020年2月21日上午,广州海洋局“海洋地质十号”科考船启航执行广东海上风电场调查任务,这是该局今年实施的首个调查航次。

    广东沿海海域海上风电场调查是广东省重点建设的海上风电项目,工期紧,任务重。为确保这一重点项目按时动工投产,广州海洋局安排“海洋地质十号”船尽早备航,尽快出海开展相关海上调查任务,积极支持地方经济建设。本航次,“海洋地质十号”将采用先进的海底土体静力触探技术,开展海底土层、强度和变形等参数调查,为风机基础设计、场内电缆布置及输出线路布置提供依据。调查计划实施海底静力触探(CPT)调查孔计51个,预计海上工作时间75天。

    记者获悉,2020年,广州海洋局计划安排“海洋地质十号”等7艘科考船,赴南海、西太平洋等海域,采取地震调查、ROV调查、深海浅钻、无人艇、多波束、地质取样、海洋生物取样、现场化学分析等多种手段开展21项海上调查任务。

    广州海洋局船舶大队负责人冼伟伦告诉记者,“海洋地质十号”科考船备航工作严格按照局防疫防控要求,在前期居家隔离一周基础上,调查船全体出海人员分别在酒店和船上进行一周集中封闭隔离观察,后统一集中在船隔离观察,确认无异常后启航。目前,“海洋六号”“奋斗四号”和“奋斗五号”等船也在积极备航中。

    为把握海上作业黄金期,确保出海作业人员安全,春节以来,广州海洋局采取多项疫情防控措施,制定出台《海上作业防疫预案》和《海上生产调查船人员集中观察方案》,统筹做好疫情防控和海洋地质工作。一是加强统一指挥,对全局7艘调查船2020年出海任务计划作出统一部署,想方设法采购医用口罩、测温仪和消毒水等防护用品,满足海上生产准备需要。二是做好码头、调查船等工作场所每天消毒。三是及时做好人员调配,要求参加野外调查人员返回驻地后,采取自我居家隔离及集中封闭隔离后方安排参加科考航次工作。四是加强船舶管理,统一部署补给,禁止无关人员上船,做好把关等。

     

     

    “海洋地质十号”船是由我国自主设计、建造,集海洋地质、地球物理、水文环境等多功能调查手段为一体的综合地质调查船,具有高精度、多功能、综合作业能力强等特点。2017年底入列,2018年11月至2019年2月,首次远赴印度洋,完成中巴印度洋联合海洋地质科学考察,为广州海洋局主力调查船。

    “海洋地质十号”船起航执行今年首航任务

    10月23日,调查队员将“精海3号”无人艇施放到海面。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    新华社上海10月23日电(记者张建松、岑志连)中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。

    根据广州海洋地质调查局需求,上海大学无人艇工程研究院项目团队利用“精海3号”和“精海虹号”无人艇,携带了多波束测深系统、侧扫声呐、浅地层剖面仪、单波束测深仪、ADCP、CTD、水下摄像机等调查设备,在三亚湾东瑁洲岛的东部和北部复杂浅水区,共进行了60多条测线调查,获得大量地质调查数据和影像资料,调查效率显著提升。

    “海岸带是水圈、岩石圈、生物圈和大气圈相互作用的交汇地带,调查中需要海陆交接处的各类数据无缝对接。我们传统作业方式是利用小船搭载各类地质调查设备,多名调查人员需要随船或下海调查。由于沿岸水很浅,小船也不易作业。而且调查人员下海的风险大、效率低。”本航次技术负责人、广州海洋地质调查局高级工程师温明明说。

    上海大学无人艇工程研究院是集机械、控制、通信、力学、材料、计算机等相关专业为一体的无人艇专业研究机构,其麾下的“精海”系列无人艇目前已研制到第八代,在我国东海、黄海、南海以及南极罗斯海等海域都进行过实际应用。

    此次出征的“精海3号”长6.28米、宽2.86米、深0.90米,设计吃水0.43米,满载重量2.60吨,续航力大于200海里,采用了高度集成化、模块化的设计理念,各个模块即插即用,能够满足多种海况下的地形测绘、海底勘探、环境监测等任务。

    “精海虹号”是上海大学“精海家族”中最新成员,艇长2.7米,最大航速为6节,续航力约20海里,最大负载0.15吨。具备路径规划、自主导航等功能,可自主完成近岛礁浅水区域地形地貌的测绘以及水文信息的采集。

    在中国地质调查局开展的“北部湾等重点海岸带综合地质调查”项目中,广州海洋地质调查局主要承担了广东、广西、福建和海南等四省区重点海岸带的综合地质调查,海南三亚湾是其中一部分。“精海3号”和“精海虹号”无人艇在完成三亚湾东瑁洲岛近岸海域的全覆盖测量后,还将进行三亚湾近岸的补充调查,此次任务总调查面积约96平方公里。

    10月23日,“精海3号”无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    调查队员将“精海虹号”无人艇施放到海面(10月22日摄)。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    10月23日,搭载无人艇的船只在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    调查队员在监测无人艇调查航线(10月22日摄)。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    10月23日,“精海虹号”无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。中国地质调查局正在开展的我国重点海岸带综合地质调查中,广州海洋地质调查局与上海大学合作,首次利用无人艇在海南三亚湾海岸带进行综合地质调查。新华社记者 张建松 摄

    新华社:我国首次利用无人艇进行海岸带综合地质调查

    建设中的“中国天眼”

    地质专家在FAST现场查勘溶塌崩塌堆积体

    2006年专家组初勘大窝凼

    技术人员检查桩孔

     

    9月15日,被誉为“中国天眼”的国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜(FAST)首席科学家、总工程师南仁东先生逝世,社会各界深切缅怀。就在一年前的今天,FAST在贵州省黔南州平塘县大窝凼落成启用。它是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜,其研制和建设体现了我国自主创新能力,实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越。半个月前,中国科学院公布了2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单(通用领域),FAST工程研究集体成功入围。作为建设在地质环境复杂地区的国家重点工程,其选址、勘察、设计、施工甚至投入使用,都离不开地质工作。为什么会选址在偏远的岩溶洼地?如何解决相关环境工程地质问题?……带着这些问题,记者近日采访了曾经参与过FAST规划选址、勘查设计和施工建设的中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平、中国地质环境监测院总工程师殷跃平、贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平等几位工程地质专家。

    2016年12月16日,FAST入选由《自然》杂志评出的2016年度重大科学事件。而刚刚公布的2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单,认为研究集体按期建成具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜FAST,在未来10~20年将保持世界领先地位,为我国在科学前沿实现重大原创突破提供了前所未有的机遇。其研制和建设体现了我国自主创新能力,实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越;拥有3项自主创新:利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址,自主发明主动变形反射面,自主提出轻型索拖动馈源支撑系统和并联机器人;研发了高强度高精度大跨度索网结构,高性能动光缆,大尺度高精度实时测量系统等一系列关键核心技术,取得多项技术突破,推动了我国众多高科技领域的科技进步与产业升级,在国家重大需求方面具有重要应用价值,将促进西部经济的繁荣和社会进步。这些成绩和荣誉的背后,是中国科学家和科研工作者以及建设者的智慧结晶。这其中,地质元素和构成必不可少。

    为什么选址在大窝凼天然喀斯特巨型洼地?

    选址工作跟进十多年,最后根据野外考察、模拟计算和综合评价优选台址

    FAST工程从初步的设想、选址、勘察、设计、施工至投入使用,历经20余年。1994年,中国科学院第一轮选址;2007年7月,国家发改委正式批复立项;2008年12月,FAST工程奠基;2011年3月,FAST正式开工建设;2016年9月25日,“中国天眼”正式落成,“天眼”开眼。

    在这20多年里,有一位科学家从中青年开始就伴随FAST一直走到现在。他,就是FAST观测台址系统总工程师、中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平博士。“利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址,是整个系统工程3项自主创新之一!”在他的办公室,聂跃平自豪地告诉记者。

    作为FAST选址的主要负责人,曾在贵州省地矿局科研所工作过的聂跃平对“中国天眼”落户贵州功不可没。

    1994年夏天,中科院原北京天文台(2001年国家天文台成立)副台长南仁东和彭勃博士等到中国科学院遥感与数字地球研究所咨询在全国范围内寻找适合建造大射电望远镜洼地事宜,之后便委托聂跃平到贵州做一次针对性的野外调查。同年8月至9月,聂跃平到平塘、普定等地进行了1个多月的实地调查,为在荷兰召开的LT大会提交了《中国贵州选址调查报告》,并得到大会充分肯定。随后,便开始了漫长的FAST探寻之路。

    1994年底,中国天文界以北京天文台为核心,组成LT(SKA)中国推进委员会,推荐聂跃平为台址评价组组长。根据选址要求,选择的洼地必须符合尽可能圆、既要交通方便又要相对隔离、台址稳定、没有无线电干扰等若干要求。

    聂跃平告诉记者,贵州虽然洼地众多,分布面积广泛,但要找到符合上述条件的洼地也十分困难。因此,根据以往在贵州的工作经验和岩溶洼地的发育规律,他选择在苗岭分水岭两侧的黔南州和安顺地区,应用遥感技术手段进行先期普查,然后在地形图上逐一标注,建立了300多个能够进行各种指标查询的洼地数据库,并完成了《大型射电望远镜中国贵州选址研究报告》博士后出站论文。在此基础上,聂跃平和中国推进委员会主任南仁东、副主任彭勃、国际LT中国代表吴盛殷、荷兰天文专家理查德先后到平塘、普定对部分洼地进行考察和电波干扰情况测量。1995年10月,LT第三次国际会议在贵州省贵阳市召开,会议代表到平塘、普定对洼地进行实地考察,对中国贵州选址给予了高度评价。

    1997年,LT(SKA)中国推进委员会提出了LT(SKA)中国工程概念先导单元,即由我国独立建造一面世界最大单口径球面望远镜的创新方案的初步设想。经过不懈的努力和扎实的研究工作,FSAT最终获得国家立项。

    聂跃平介绍,FAST是一个大科学工程,对洼地的要求随着工程的不断优化而改变,对洼地的直径要求从开始的300米、350米、400米直到500米,因此选址工作一直跟进了十多年。最后根据野外考察、模拟计算和综合评价,优选出平塘大窝凼洼地作为FAST观测台址。FAST立项后,选址组围绕FAST对台址的严苛要求,应用遥感、GIS、虚拟技术等,对大窝凼进行了台址的工程稳定性、水文工程地质、岩溶地质灾害、周边环境、工程开挖量等一系列工程问题展开了工程性研究,并向国家天文台FAST项目指挥筹备组提交了相关报告,肯定了大窝凼可作为FAST观测台址的可行性。

    “从1994年到现在,20多年过去了,我从中青年开始伴随FAST走到今天,经历了漫长的时间考验,也遇到种种困难。但是一想到能利用家乡的地利优势实现FAST工程,就感到无比欣慰!”对此,聂跃平感慨万千。

    FAST观测台址遇到的环境工程地质问题如何解决?

    创新勘察方法,地下河洪涝灾害、断裂破碎带、巨石混合体、松动岩体、球冠状边坡等问题被逐一破解

    我国西南岩溶地区地质环境复杂,如何解决FAST观测台址遇到的环境工程地质问题?记者采访了中国地质环境监测院总工程师殷跃平,他也是这次杰出科技成就奖授奖建议名单中唯一一位中科院系统外的贡献者。“地表像是一口直径达500米的大锅,地下却是非常复杂的岩溶灾害体。”殷跃平开门见山地告诉记者。

    FAST观测台址选定大窝凼场洼地后,地质问题成了FAST建设成败的关键。2006年4月,殷跃平初次受国家天文台邀请,参加了FAST观测台址建设可行性论证技术组的工作。因其丰富的岩溶工程地质经验,2008年8月,受国家天文台的聘请,兼任了观测台址建设的地质总工程师。

    殷跃平告诉记者,FAST观测台址建设面临的第一个难题,就是地下河洪涝灾害。这里地处贵州高原到广西丘陵平原地区的斜坡地带,串珠状的峰丛峰林洼地非常发育。表面上看,它是一个完整的洼地,实际上大窝凼洼地底部(即锅底)50多米深发育有贵州最大的地下河——大小井岩溶地下暗河。

    “当时中国地质调查局正在组织实施的西南地区岩溶地下河地质大调查项目提供了很好的基础资料,前期调查表明,这条地下暗河一直流到了广西境内。它通过漏斗和落水洞将大窝凼与地下河建立了水力联系,这意味着地下水动态变化非常大,在极端暴雨的情况下,地下河水将上涨数十米。同时,在建设期间,土石方工程也将会改变洼地产流和径流条件,从而导致洪涝灾害。”后来,针对这一问题,可行性方案提出了新型的螺旋形加放射状截排水措施,并沿洼地底部设立了1公里长的泄洪隧洞,从根本上消除了FAST场地的洪涝风险。

    第二个问题就是断裂破碎带的地质工程问题。贵州的岩溶地下河往往与断裂带有关,技术人员现场工程地质勘察发现,长达十多公里的董当断裂带自北向南穿过,将大窝凼洼地切割成了东西两半。由此,东西二侧半球冠状的洼地工程地质条件将出现差异性,即随时间的推移,望远镜可能存在变形差异,而且断裂破碎带的软弱性也将带来地质工程问题,影响望远镜发射板的锚固安装质量。“望远镜有2400多个三角形反射块,像鱼鳞片一样。用锚杆与下面的地层固定,如果有断裂破碎带,注浆质量会下降。锚杆施工后,如果断裂带溶蚀严重的话,注浆时漏浆量会很大,导致抗拔力出现大的差异,影响工程质量。”于是技术人员专门在现场对断裂带进行了大量的锚杆拉拔实验,获得了注浆参数、锚固长度、设计锚固力等一系列参数。“比如注浆中加一些早强剂,防止它漏失,让它固定住,不会出现新的变形。”

    第三个问题是洼地西南侧分布数百万立方米的大型溶塌崩塌堆积体,正好位于望远镜圈梁附近,开挖扰动后将带来滑坡问题。“这些堆积体在大小井地下河系演化过程中,由岩溶动力侵蚀形成,具有一定的稳定性。但是,被切脚临空后,稳定性将会降低。我们通过抗剪试验和室内模拟,发现这种溶塌崩塌堆积体和传统的滑坡堆积体是不一样的。我把它称为‘巨石混合堆积体’,它与下伏基岩界面形成了点摩擦,有一定的嵌固性,抗剪强度要高,可以按照代换补强的思路,采用小口径组合桩群加注浆的措施对前缘进行加固,这样就构成了一个由巨石混合体和桩群构成的棱体,形成了拱圈效应,对巨石混合体起到了支挡作用,确保了望远镜的安全。”殷跃平展开当时的设计剖面图,向记者解释道。

    第四个问题就是古地下河的卸荷松动岩体稳定问题。殷跃平介绍,在大窝凼洼地3点钟到5点钟一带,出露有一古地下河通道,洞口岩体破碎,形成了大范围的松动岩体。如果在FAST观测台址建设和运行过程中,不对这些松动岩体进行加固的话,将会形成崩塌滚石灾害直接摧毁望远镜。因此,技术人员在对这些松动岩体进行系统防护的同时,还重点对12处稳定性很差的危岩体进行了清除或整体加固,避免了崩塌滚石灾害的发生。

    第五个问题就是开挖边坡的稳定性评价和加固问题。FAST观测台址并不是严格的球型洼地,施工建设过程中需要切凸补凹,形成均匀性很差的球冠状边坡。而这种边坡具有越向底部,应力越集中的特点,采用传统的平面分析方法就不行了,因此,他们提出了基于仓储理论等的三维评价方法,并取得了很好的效果。

    FAST观测台址的工程地质勘察评价,也探索出了一套新方法。在此之前,我国对平缓场地和山地的勘察方法较为成熟,并形成了国家标准,但对大型、特大型岩溶洼地的工程地质勘察经验很少,相应的规范标准更是空白。为此,FAST观测台址的建设形成和改进了很多勘察方法,为今后实施同类工程积累了经验。

    殷跃平还追忆了与南仁东教授一起在FAST观测台址建设现场工作的日子。他说:“南教授不仅亲自组织深入论证地质解决方案,而且多次与我们到洼地陡坡查看危岩滑坡等。他可谓惜时如命,白天与我们一起进行野外查勘、解决问题,晚上匆匆忙忙吃完饭,又伏案熬夜。南教授告诉我,他担任国际天文台主席等学术职务,每天晚上要处理数百封电子邮件。他是仰望星空的前沿科学家,亦是惟精惟一的卓越工程师。”

    如何解决开挖建设过程中遇到的岩土工程技术难题?

    4个阶段岩土工程设计不断优化,自主创新多种技术,工程设计获得多项国家专利

    在FAST之前,世界上最大单口径射电望远镜是美国Arecibo望远镜。如今,FAST台址开挖系统岩土治理规模是Arecibo的5倍,总体建设规模是Arecibo的近3倍。FAST台址岩土工程复杂程度远高于Arecibo,是世界上利用大型岩溶洼地建设的最大工程。如此复杂而庞大的工程,其岩土工程设计至关重要。FAST工程以全新的设计思路,开创了建造巨型射电望远镜的新模式。其中,贵州正业工程技术投资有限公司是FAST工程台址开挖系统的核心技术团队。

    FAST工程台址开挖系统现场设计工程师、贵州正业工程技术投资有限公司第一勘测设计院岩溶地基研究所所长吴斌告诉记者,由该公司完成的FAST工程台址开挖岩土工程设计被中国勘察设计协会评为2015年全国优秀工程勘察设计奖工程勘察一等奖。该设计还获得了国家知识产权局发明专利受理及授权4项、实用新型专利授权7项。技术成果应用于FAST工程,系统解决了大型岩溶洼地,薄壳岩溶岩体精细开挖建设过程中,遇到的各种复杂岩土工程技术难题,为项目的安全运行奠定了可靠的基础。

    据了解,FAST台址洼地内地形起伏大、坡度陡,大型岩堆、溶蚀峰林、大型溶沟、溶槽、溶蚀裂隙密布,各种岩溶不良现象发育集中,工程地质及水文地质条件极为复杂。台址开挖系统设计按照动态设计原则分为方案设计、优化设计、施工图设计及现场设计4个阶段,历时3年半。通过4个阶段岩土工程设计的不断优化,实现了最初方案开挖投资1.85亿元,优化到最终开挖投资0.97亿元的最佳开挖效果。设计中,技术人员使用了BIM技术,开挖中心选择技术,下拉索促动器基础坐标解析技术,岩土工程信息平面表达技术,馈源塔及圈梁支撑柱位置优化技术,排水、防冲刷技术,螺旋检修道路优选技术,大型构建拼装场地及安装工程临时施工场地建造技术,岩堆、危岩、边坡综合治理技术以及生态保护技术。这些技术的运用,达到了国际领先水平。其中,国家发明专利“一种岩溶洼地排水系统”技术,在历经4个水文年的考验后,证明其排水性能良好,台址区未发生任何水患问题;而开挖中心选择技术则实现了台址开挖量最小,地质灾害治理费用最低等综合优化目标。

    贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平向记者介绍,他们自主创新过程中形成的大量关键技术已经汇总并将出版专著。专著全面系统地反映了FAST工程台址开挖系统建设所遇到的各种技术问题的研究成果,是迄今为止国内外大型岩溶洼地综合利用岩土工程方面集学术研究与工程应用为一体的第一本专著。

    正是有了地质人前期复杂而周密的工作,才保证了FAST系统工程的成功选址以及安全建设和运行。FAST运行1年来,正在为我国暗物质本质、宇宙进化、太空生命起源和寻找地外文明等研究提供着重要支撑,贵州正业工程技术投资有限公司也在不断对工程进行回访记录,未来他们还将关注FAST地区环境信息综合监测。相信有了地质人的“保驾护航”,FAST将会更加安全而有效地运行,为人类探索外太空提供更多的线索。

     
    解译“中国天眼”的地质密码

    “海洋地质十号”总长75.8米,宽15.4米,深7.6米,排水量约3400吨。

    昨天上午,中国自主设计、建造的综合地质调查船“海洋地质十号”,在珠江口东莞市麻涌镇广东中远船务工程有限公司正式启动下水程序。这是继今年成功下水的中国“海洋地质八号”“海洋地质九号”之后的第三艘综合地质调查船。至此,中国地质调查局海洋地质保障工程配套装备项目中的3艘调查船已全部下水,这将整体提高海洋地质调查精度,全面提升海洋地质调查能力,标志着中国全新一代高精度、多种类型调查船共同组成的海洋地质综合调查船船舶体系基本成型,中国海洋地质综合调查能力正跻身世界前列。

    续航力8000海里

    广州海洋地质调查局局长叶建良介绍,“海洋地质十号”由中国自主设计、建造,是集海洋地质、地球物理、水文环境等多类型调查手段为一体的综合地质调查船。总长75.8米、宽15.4米、深7.6米、结构吃水5.2米、排水量约3400吨,续航力8000海里,定员58人,调查船采用电力推进全回转舵桨、二级动力定位等世界先进航行及控制系统,可以实现在全球无限航区开展海洋地质调查工作。

    广州日报:海洋地质十号昨下水可全球无限航区游弋

    “我很普通,我只是中国百万海员中的一个;我又很幸运,因为我是中国科考船海员中的一分子。”“海洋六号”轮机长助手、大管轮李宗超(图左三。资料照片)见过海天一色的美景,也向往浊浪滔天时大海的狂野。长相白白净净的他,老在又脏又吵的机舱干活,看起来总有种违和感……

    前不久,我国首次海域可燃冰开采成功,引起世界瞩目。“海洋六号”,就是由我国自主设计、建造的第一艘天然气水合物(可燃冰)综合调查船,也是世界上第一艘集地震勘探、地质调查等多项功能为一体的调查船。它的列装,标志着我国海洋地质调查装备步入国际先进行列。“‘海洋六号’每年都会远赴太平洋进行科学考察,对年轻人来说很有吸引力。”李宗超说。

    李宗超最近一次乘着“海洋六号”“出远门”,航程横跨太平洋,抵达南极洲,自2016年7月8日起航至今年4月返抵广州,海上历时232天,航程约7万公里,最南抵达南纬63°09′海域。经历了气旋、浮冰、风雪考验,“海洋六号”完成中国地质调查局2016年深海地质调查航次、中国大洋第四十一航次科学考察第一阶段、中国第三十三次南极科学考察等三项重大任务。这次跨年度的综合考察时间长、任务重。第一次在低温海域航行及科考作业,不到40天的“南极时间”里,“海洋六号”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。

    考察之行担子很重,轮机部门保障了机器设备的正常运行,为科考队员提供了舒适的工作和生活环境。

    “我们轮机部门,就是船舶的‘医生团队’。”李宗超介绍说,既要通过日常“保健”、维护保养,保障船舶动力运行正常;也要在船动力轮机系统出现故障时,组织检查、修理,甚至做“大手术”。李宗超打了个比方:动力系统是船舶的“心脏”,通过各种转换,将动力输送到全船各部分,保证航行、生活、科考所需。船舶运行能否正常、高效,就看这颗“心脏”的跳动是否有力。

    李宗超总忘不了南极考察结束返航途中的那场“动力保卫战”。由于电气故障造成柴油机多次超负荷运行,动力设备发生了重大故障。在靠泊塔希提港的前一天,3月12日凌晨3点多,他接到值班电话:“出大事了!柴油机出问题了……”三台主发电柴油机坏了两台。“那是轮机工作中最怕出现的‘瘫机’,倘若不及时恢复,一台柴油机很难满足进港的要求,甚至会影响后续返航的安全。”

    凌晨4点开始,从外到内逐一排查诊断,发现1号发动机是增压器故障。增压器是柴油机的精密部件,维修难度很大,一般都是由专业的修理厂家修理,船上没有维修条件。小组立即转战3号机,经过持续15个小时的检修,终于试车成功。拥有了两台主机提供动力,进出港的动力要求满足了。

    李宗超大学期间学的就是轮机工程与管理,2010年一毕业,他就到广州海洋地质调查局入职,一来就上了“海洋六号”。当时,“海洋六号”刚下水交付一年。

    提起第一次出海,李宗超有点不好意思:读了4年轮机专业,又有不错的游泳成绩,没想到竟晕船了:“整个航段大部分时间都在床上躺着,一遍遍地数着靠岸的日子。”摸爬滚打中,他适应了摇晃的生活。不到7年,李宗超出海天数超过1200天,成长为轮机部门的业务骨干。从刚上船的见习三管轮,到见习三管轮兼机工,一直到现任的大管轮,李宗超熟悉船上的机器、了解各种设备的原理及故障处理方法,将书本上的“死知识”应用到实际工作中。

    李宗超的“战场”主要在轮机舱里。轮机舱在船舶最下层,一排排设备不停运转。巨大的噪音、持续的高温让人“压力山大”、汗流浃背。但李宗超经常24小时都待在那里工作。“作为‘机器医生’,我们得会‘望闻问切’。”李宗超说,“望,查看设备有无漏油、漏水等情况;闻,嗅嗅有无烧焦等不正常味道;问,翻看设备的维修保养备忘录,提出针对性建议;切,使用专用听诊器等,感知设备是否存在不正常振动。”

    “船上工作很特殊,所有人都是同舟共济的命运共同体。”李宗超说,“海洋六号”的轮机部人员来自五湖四海,年龄从70后到90后:“有了困难,大家都会出力帮忙,有好的解决方法也不会藏着掖着,大家一起讨论实践。”

    《 人民日报 》( 2017年06月07日 06 版)

     

    李宗超:“海洋六号”护心人
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