地球生命的灭绝与复苏是国际地学重大前沿科学问题。今年36岁的文芠，已经在这个领域摸爬滚打了十五年。从实习生到项目骨干、访问学者、读博到罗平生物群野外科学观测研究站副站长……一直在拼搏、一直在突破，每一次坚持都不是命运使然的随波逐流，而是文芠坚守内心作出的笃定选择。她是一位被热爱所驱动、全身心栖息于科研世界的果敢女性。 

热爱——追寻心中的理想

“让陌生的宇宙与你我息息相关，去阐释浩瀚宇宙中每个生命瞬间穿过永恒之美”，这是文芠在修化石过程中逐步萌生的理想。

古生物研究的入门任务是修理化石，这是化石研究的基础，也是一件精细活，稍有疏忽，就可能造成无可挽回的损失。在非常坚硬的灰岩盖层下，修复化石的工作十分艰难，需要借助显微镜用风笔和钢针一点点地将轮廓以外的围岩剥离。修理一块10平方厘米的化石，最少也要耗费两个星期。但文芠却十分热爱这项工作，即使由于长期弯腰导致腰椎间盘突出，也丝毫不影响她这份热爱。“因为你不知道隐藏在岩石中的化石究竟以何种形态保存着，保存的完整程度又是如何，每修一寸化石我都饱含着对未知的探索和期待，当化石完全展露的时候，成就感油然而生。”文芠这样解释。

2009年11月，文芠怀着好奇和憧憬的心情第一次踏上罗平这块神奇的土地，参与了罗平生物群门前坡采场的化石采集工作。2014年7月，她作为罗平古生物群化石采集项目负责人，和同事完成了三千余件化石采集，并在整理原有化石名录的基础上鉴定各类古生物化石标本近九千件，建立了罗平生物群化石数据库，建成罗平生物群国家地质公园化石展厅。这些为2016年罗平生物群国家地质公园的成功挂牌和罗平生物群野外科学观测研究站的评估优秀奠定了坚实的基础。

提升——积跬步以至千里

为掌握化石的分支系统学分析等前沿方法，文芠作为访问学者于2012年5月前往英国布里斯托大学进修，并与前国际古生物学会主席Michael J. Benton教授开展合作研究。一次次研讨、一篇篇文献、一摞摞报告，以及每个挑灯夜战、废寝忘食的日子，结成累累硕果。

其先后新命名鱼类化石4属5种；发现了世界上分异度最高的早三叠世陆相软骨鱼类微体化石群落，为二叠纪末生物大灭绝之后陆地生态系统的复苏研究提供了重要材料；发现空棘鱼类卵胎生最早的化石证据，为空棘鱼独特的生殖方式的演化提供了实证；首次在我国发现了扁颌鱼类化石，并重新厘定了其分类位置。其成果被应用在国际古生物学经典教科书《Vertebrate Paleontology》（古脊椎动物学）第四版第七章重要内容，得到了国内国际同行的认可。

突破——翻越自我的山丘

2020年，罗平生物群国家地质公园和罗平生物群野外科学观测研究基地已经成熟运转，研究成果在国际国内获得了广泛认可。但文芠意识到自己和这个平台的发展都到了瓶颈期，“加把劲儿”再上一层楼，“松口气”滑向另一端。此时，她已经是一位五岁孩子的母亲。是以家庭孩子为重，还是追求更高的目标？无数次的思想挣扎，以考取南京大学古生物学专业博士研究生告结。她说，想和国内最好的古生物学团队共事，是促进自我成长，也是帮助罗平生物群研究打开国内合作通道。

一边读书、一边工作、一边带娃，读博期间的辛苦可想而知。“读博这几年，很忙，为了学业、工作两不误，我的每个阶段做什么事都是卡死的。”她的工作包括科学研究、科普工作、科研平台建设工作，这些工作的核心目的都是拓宽合作、深化研究。

在文芠牵头下，罗平生物群野外科学观测研究站，先后成功申报获批中国地质学会第二批地学科普研学基地、全国科普教育基地、国家自然资源科普基地。与此同时，罗平生物群研究的合作平台进一步拓展，达成了与中科院北京古脊椎动物与人类研究所、中科院南京古生物研究所及南京大学、英国布里斯托大学、美国肯特州立大学、奥地利维也纳大学等国内外优秀院所的合作，还获得了云南省野外科学观测研究站建设专项，实现了罗平生物群研究自我造血的突破。2023年12月，我国古生物界大咖周忠和、沈树忠、徐义刚、朱敏、谢树成、徐星等6位院士在云南会泽开展联合地质考察。成都地调中心古生物团队在展示重要成果的同时，又明确了新的科研目标。

“我相信，中心古生物研究之路会越走越宽。”文芠满怀信心地说道。

感恩——是源泉更是动力

文芠从事古生物研究15年来，作为项目负责人主持国家自然科学基金、公益性地质调查项目和成果转化项目6项，在国内外学术期刊发表论文40余篇，出版专著2部，入选国家古生物化石专家库专家和云南省化石专家委员会特邀专家委员，获得全国奖1项，省部级奖项9项，国家一级学会奖1项。

面对这些荣誉，文芠心怀感激，感激成都地调中心历届领导对古生物研究的关注和支持，在项目经费极其缺乏的情况下，用中心自筹资金完成了科学研究工作。感谢团队的团结协作，感谢导师的引领帮助。最要感谢的当数她的家人，特别是她7岁的女儿。

2024年3月19日，文芠提交了2024年度自然科学基金的申报材料。当她带着女儿从办公室取了快递准备锁门时，女儿惊讶地说：“妈妈，你今天不加班吗？”文芠猛然想起，这是春节以来，她第一次准点下班。女儿已经习惯了她加班，习惯了她不在家。“为了追求自己的理想而疏忽对女儿的照顾，这是不是也是种自私？”正当她又一次陷入深深自责时，女儿忽闪着大眼睛问道：“妈妈，你是不是又完成了一个大项目又要做报告啦？”时间倒回2023年4月22日，文芠作为嘉宾在成都市自然资源博物馆作题为《探秘化石—走进罗平生物群》科普报告，女儿也在现场。散场后，女儿焦急地跑上台，逢人就说，这是我妈妈，骄傲的表情溢于言表。

“用行动给孩子树立一个榜样，也许是我这个妈妈为女儿做得最有用的事。我要加油，为自己，也为女儿。”文芠说道。

世界地质公园国际培训大会 

国际合作——联合野外考察 

地科院水环所石家庄科研创新基地

衡水野外观测基地试验观测井

2020年雄安新区深部地热探测

在石羊河流域进行遥感解译现场核查

地科院水环所拥有的部分先进实验设备

稳定同位素质谱分析

氪-81地下水测年设备

干热岩真三轴水力压裂系统

干热岩热能置换模拟系统

高温高压岩石性质多参数测量系统

多接收等离子质谱仪

生态文明建设是中华民族永续发展的千年大计，关系人民福祉，关乎民族未来。一个天蓝、地净、水清的美丽中国，是全国人民的共同期盼。

在自然资源部中国地质调查局，有一支科研队伍为了蓝天、碧水、净土努力奋斗着—他们摸清全国地下水资源本底状况，为水资源合理开发利用提供支撑；他们研发水土环境修复新技术新方法，为污染场地修复提供解决方案；他们揭示地热资源奥秘，为清洁能源高效利用与能源结构优化探寻新途径；他们破解区域生态水文演变和流域水平衡难题，为干旱—半干旱区的生态环境改善和生态功能恢复作出示范……

这支队伍就是中国地质科学院水文地质环境地质研究所（以下简称地科院水环所）。

地科院水环所成立于1956年，至今已走过65年的风雨历程。作为自然资源部中国地质调查局直属的公益二类科研事业单位，地科院水环所坚持“地质调查为基、科技创新为魂、成果转化为要”的发展理念，全力推动水工环地质事业高质量发展，在水文地质与水资源调查、水环境调查与修复、地热资源调查评价与开发利用、生态地质调查与监测、工程地质调查和海岸带地质调查等六大领域，谱写着支撑服务生态文明建设的新篇章。

研究水循环规律，科学确定华北地区地下水超采治理目标

水是生命之源、生产之要、生态之基。在我国，由于地下水具有分布广、水质好、储存量大等特点，在很大程度上弥补了地表水时空分布不均、动态变化大的不足，成为许多区域特别是北方地区不可缺少的主要水源。

为摸清地下水资源家底，地科院水环所早在1980年～1984年和1999年～2002年先后两次作为全国地下水资源评价的技术负责单位，组织全国地质工作者对我国地下水资源总量和区域分布进行系统评价，编制完成《中国水文地质图集》《中国地下水资源与环境图集》，为水资源开发利用、国土空间规划、重大工程建设、生态工程布局等发挥了重要的基础支撑作用。

在对全国地下水资源摸底调查过程中，地科院水环所科研工作者发现华北平原长期地下水超采引发了一系列环境问题。在“十二五”和“十三五”期间，他们开展了大量调查研究工作，查明了华北平原地下水资源赋存条件及地下水漏斗分布状况。

从水循环、水平衡角度出发，基于华北平原地下水演变机制，地科院水环所水文地质与水资源调查领域专家团队对华北平原超采区河流生态补水后含水层恢复和超采治理效果进行了研究。专家们指出：地下水超采治理的目标，不是回到最初的水位状态，而是根据各地实际情况和危害程度，确定一个阶段内适宜的治理目标。如大中型城市城区水位埋深应控制在大于30米，中东部地区水位埋深应控制在3～10米，而湿地生态多样性维系埋深则需控制在1～3米；中东部地面沉降严重区深层地下水位埋深应控制在45～60米。这些红线划定主要目的是实现稳定的地下水位，减缓地面沉降，进而保证城市地下空间工程安全、防治土壤盐渍化、保护湿地资源。

专家们还指出，要尽量恢复水循环自然功能，因“地”制宜、因“质”制宜利用水资源。生态补水对华北平原一定范围内地下水位的恢复起到积极作用，但在利用地下水灌溉的广大农村地区，地下水位仍在下降，并由此提出了加密部署地下水和地面沉降监测站网，开展超采治理理论、关键技术攻关，尽量恢复水循环自然功能等建议。这些建议得到全国政协人口资源环境委员会的高度重视。

摸清水土环境本底，支撑生态保护修复

生态环境是生存之本、发展之源。生态环境没有替代品，用之不觉，失之难存。随着人民群众对美好生活的向往更加强烈，对优美环境的诉求更加迫切，如何为水土环境保护修复提供支撑，成为地科院水环所近年来着力攻关的一个方向。

为助力地下水污染防治，地科院水环所2005年开始牵头开展全国地下水水质与污染调查评价工作，“十三五”期间组织编制了中国地下水水质与污染调查评价系列报告。通过综合研究，首次掌握了我国地下水水质与污染状况，建立了地下水环境调查、取样、测试、质控和综合研究一体的技术方法和标准体系，为地下水资源开发利用和污染防治提供了决策依据。

在水土环境保护修复方面，地科院水环所的科研工作者以水岩相互作用理论为指导，研发了一系列地下水与土壤原位修复技术与药剂，包括基于过硫酸盐的原位化学氧化技术，基于纳米零价铁的原位化学还原技术，以及基于微米炭粉和生物质电厂灰的原位吸附和稳定化技术，获研究发明专利5项，并在多项水土环境修复工程中得到应用。

2020年，地科院水环所承担的土壤污染场地修复工程项目顺利实施。该项目利用“原场异位化学氧化、原场异位稳定化、化学还原—工程阻隔”一体化修复技术，累计完成场地超过2万立方米石油烃污染土壤和4000立方米重金属污染土壤的修复，取得了良好的经济、环境效益。研发了以生物质电厂灰为基础材料的重金属钝化剂制备成套技术，并在湖南湘潭、河南济源、河北张家口、云南会泽等地区进行了原位修复试验与示范，成功降低稻米、小麦等庄稼中的重金属含量。这让地科院水环所在生态修复领域迈出了坚实一步。

构建技术体系，助推全国地热资源规模化开发利用

地热资源是稳定、安全、清洁、高效的清洁能源。新时代，为打赢蓝天保卫战，开发利用地热资源成为北方地区清洁供暖的首选方式之一。

地科院水环所对地热资源的研究有60余年的历史，牵头完成了全国主要城市浅层地热能调查评价、全国地热资源现状调查与区划、全国干热岩资源调查评价与靶区优选、我国地热资源开发利用战略研究等一批有影响力的项目，初步查明地热资源家底，揭示了我国地热温度“西南高、西北低、东南高、东北低”的分布规律，提出了“西发电、北供热、南供冷”的开发利用主格局，为“十三五”地热规划的制定奠定了基础。“十三五”期间，地科院水环所在京津冀、东南沿海和川藏等典型地热资源区开展了地热资源调查工作，创新提出了地热资源的成藏与找矿预测理论，阐明了水热型和干热岩型“同源共生—壳幔生热—构造聚热”的地热资源成藏理论，针对地热资源精准探测、动态评价、规模化梯级开发利用等，研发了电磁法—地球化学耦合探测、靶区定位、采灌均衡地热资源评价、浅层地质体热交换能力评价、中低温地热资源规模化开发利用等技术，并构建了完备的地热勘查开发标准化体系，规范和引领了地热产业发展。

在京津冀地区，地科院水环所提出了华北克拉通破坏﹢浅部古潜山﹢断裂构造“三元聚热”理论，建立了地热田三维热储结构模型；与河北省煤田地质局、浙江陆特能源科技股份有限公司合作，在河北献县建成产学研用一体化地热梯级利用科研示范基地，实现了发电、供热、设施农业三级梯级利用，为京津冀地区乃至全国地热资源规模化开发利用提供了可借鉴、可复制的新模式。

2017年，中国地质调查局提出在雄安新区打造地热资源利用全球样板的目标。为雄安新区开展地热资源调查评价的重任落在地科院水环所地热研究团队肩上。科研人员在调查研究的基础上，建立了采灌均衡条件下地热资源动态评价方法，完成雄安新区起步区地热资源定量评价，向雄安新区管理委员会提交了《雄安新区地热资源评价报告》。评价结果显示，雄安新区地热资源赋存条件较好，年可开采量折合标准煤346万吨，地热资源供暖总能力约1亿平方米，有力支撑了雄安新区能源规划、地热资源可持续高效开发利用和地热地质特色小镇建设。

研究区域水平衡，破解干旱地区生态退化成因机理

水，是自然生态系统中的最活跃的要素，水平衡是维持自然生态系统生态平衡的关键核心。在“山水林田湖草是生命共同体”理念的指导下，如何在确保生态系统相对稳定的前提下，统筹生态、生产、生活用水需求，成为新时代的新命题。

近年来，地科院水环所突破以往水资源调查评价仅着眼于可直接利用资源的局限，转向研究分析水在生态、资源、环境系统中的作用及其调控机制，以及流域、区域水平衡，揭示了我国西北干旱地区和北方干旱—半干旱地区生态退化的成因机理。

针对西北干旱地区塔里木河、艾丁湖、玛纳斯河，河西走廊石羊河、黑河、疏勒河等流域相继出现的尾闾湖消失、土地荒漠化和沙漠扩张等生态退化问题，地科院水环所联合有关科研单位在石羊河、艾丁湖等流域开展了有关地下水合理开发利用与生态功能保护的调查研究。

调查发现，地下水埋深是西北自然生态系统稳定的主控因子。根据大量历史数据，以及野外调查和原位观测的研究结果，发现维持研究区生态稳定的适宜地下水埋深为2～5米。据科研人员介绍，当地下水埋深大于5米后，自然生态系统开始退化，出现自然湿地萎缩、天然植被覆盖率下降或长势变弱。当地下水埋深大于10米后，自然生态系统发生灾变，出现自然湿地干涸和土地荒漠化加剧。以石羊河流域民勤盆地为例，对比历史资料与最新地下水测量结果得知，20世纪60年代地下水埋深普遍小于5米，2019年地下水埋深普遍增大到10～30米，局部地区达到40米。由此，地科院水环所专家指出，地下水位大幅下降是西北湿地和绿洲退化的直接原因。

地下水位为何出现如此大幅度下降？究其原因，在于20世纪80年代以来，随着农田灌溉需求的不断增长，石羊河流域90%以上的地表水被引入农田，依然不能满足用水需求，致使地下水开采量持续增加，地下水位持续下降，流域水平衡遭到根本性改变。

大规模开荒造田，农田灌溉面积不断扩增造成天然绿洲面积不断萎缩。根据遥感监测结果，与1970年相比，2017年石羊河流域耕地面积增加了1200平方千米，而天然绿洲的面积则减少了1850平方千米。这意味着，每增加1亩耕地会导致1.5～2亩天然绿洲消失。

针对西北内陆地区干旱区自然湿地、天然绿洲对地下水依赖性强的特点，地科院水环所基于多圈层多尺度相互作用理论，创建了适宜我国西北干旱区的地下水功能评价与区划理论方法，构建了干旱区自然湿地、天然绿洲及农田安全保障的分区分级预警与管控指标体系，研发了农田盐渍化管控与湿地保护水位—水量智能双控指标体系。该指标体系在石羊河流域进行了示范应用，实现了在确保自然生态系统稳定和农田产量不减的前提下，将地下水资源利用效率提高了13.9%。

针对我国北方地区湖泊水位下降与湖面面积收缩、荒漠化加剧等生态问题，地科院水环所开展了内蒙古湖泊变动情况调查和水平衡分析，并提出了从严格水资源管理、调整农业产业结构、退耕还草等方面综合施策，逐步恢复流域和湖淖生态功能等建议。

查明工程地质条件，服务工程水文灾害防治及大型能源基地建设

在支撑服务国家重要战略和重大工程建设方面，地质调查工作始终发挥着基础性和先行性作用。“十三五”期间，地科院水环所紧密围绕国家重大需求和部、局重点工作，以其特有的专业优势为青藏铁路运营安全、川藏铁路规划建设、大型能源基地建设等提供了精准服务。

2019年，地科院水环所参加了青藏高原重大生态环境问题应急地质调查，攻克水平衡计算难题，精细预测湖水外溢时间，并对湖泊水情和长江上游水质状况进行了持续监测，评估了上游湖泊蓄满外溢和尾闾湖泊人工泄流的生态环境效应，以科学的技术手段和优化的对策建议为国家重大基础设施安全提供保障。

川藏铁路雅安—林芝段是其建设难度最大的一段。聚焦铁路规划建设需求，地科院水环所开展了典型区段水文地质、地热地质调查，圈定了超长深埋隧道涌水突泥隐患的高危险区段，预测了典型深埋隧道可能出现高温热害的分布区段及岩温，从水文地质、地热地质角度提出了铁路关键段线路比选方案，并向中国国家铁路集团有限公司提交了地质咨询报告和专题研究报告，相关建议已被采纳。

为解决神东、晋东两个大型煤炭基地的用水难题，地科院水环所实施了1∶5万水文地质调查，圈定打井找水靶区8个，实施探采结合井15眼，总出水量达2.29万立方米/天，直接解决了6万人饮水困难，为36万人提供了饮水保障。同时，还揭示了采煤对煤炭基地地下水资源及生态环境的影响机制，为煤炭基地生态保护奠定了基础。

开启水文地质调查数字化时代，引领城市地质信息平台建设

信息化，是新时代地质调查工作的强大引擎。在中国地质调查局的部署下，地科院水环所加快了推进水文地质调查信息化建设的步伐。

由地科院水环所研发的水工环“在线调查”系统已“上云”服务两年，为水文地质环境地质类调查工作提供服务17.4万次，实现了资料收集、数据采集、资料整理、实际材料图绘制、数据存档等各个阶段的数字化处理，极大提高了野外一线调查水平。初步建成的“地质云”分布式数据中心节点，集成地下水资源、地热资源和城市地质三大领域核心数据资源，通过构建地下水资源信息服务网、全国城市地质信息系统、全国地热资源数据与信息服务等专题网站，面向社会公众提供信息服务4.97万次。

为精准服务雄安新区规划建设，地科院水环所自2018年开始了雄安地区地质大数据中心建设，开展“透明雄安”地上地下一体化技术研究，提出了一整套网络化、可视化、感知化、智能化城市地质信息服务方案，初步建成“透明雄安”地质信息平台，并实现了与雄安数字规划平台的技术对接。雄安新区管委会为此专门发来感谢信。如今，“透明雄安”数字平台已接入“雄安云”，启动雄安新区地质信息在线化服务，为全国城市地质信息平台建设做出了示范。地科院水环所还应邀为武汉、杭州、郑州、厦门等地提供了地质信息平台设计方案。

面向“十四五”，全力推动水工环地质事业高质量发展

历经65年的奋斗和发展，地科院水环所如今建有自然资源部地下水科学与工程重点实验室、自然资源部地热与干热岩勘查开发技术创新中心、自然资源部地下水矿泉水及环境监测中心、河北省/中国地质调查局地下水污染机理与修复重点实验室、中国地质调查局第四纪年代学与水文环境变化重点实验室、自然资源部京津冀平原地下水和地面沉降野外科学观测研究站等6个省部级科技创新平台，还是中国地质学会水文地质专业委员会、地热专业委员会、农业地质专业委员会，中国矿业联合会天然矿泉水专业委员会，国际水文地质学家协会中国国家专业委员会的挂靠单位。

此外，地科院水环所还拥有达到国内领先水平的同位素测试技术，建立了可用于地下水兼顾固体环境样品的加速器质谱测年实验室，建成了第四纪不同时间尺度测年与古环境重建技术体系；“小电解池一次加样浓缩—液体闪烁计数法”探测达到国际先进水平；大型仪器开放共享在科技部考核中连续3年获评优良。由该所研制的氢氧同位素、碳氮同位素标准物质获批国家一级标准物质，填补了国内在该领域的空白。

党的十九届五中全会强调“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生”，为推进生态文明建设、共筑美丽中国注入强大动力。这也为“十四五”水工环地质工作指明了方向。

使命呼唤担当，使命引领未来。“十四五”期间，地科院水环所将按照“人与自然是生命共同体”的理念和要求，努力成为中国地质调查局水文地质与水资源调查、水环境调查与修复、地热资源调查评价与开发利用、生态地质调查的核心支撑力量，以及环境工程地质调查、海岸带地质调查的中坚力量，为支撑服务生态文明建设和自然资源管理中心工作作出新的更大贡献。

湘潭水稻种植试验

应用根系微地球化学障技术进行水稻育苗

环境矿物材料土壤改良试验田

EK—SS中试实验装置

土壤承载着世界万物，提供养料，蓄积水分，塑造了丰富的自然环境。在人类活动的作用下，土壤不断受到侵蚀和污染。正如蓝天不能雾霾如盖，大地亦不能厚土载污，土壤污染防治迫在眉睫。

相对水体和大气污染而言，土壤污染更具隐蔽性、滞后性和难可逆性，其治理修复难度大。相对于污染场地与矿山，耕地土壤的修复因为要尽可能地恢复其种植功能，难度更高。在第29个全国土地日到来之际，我们聚焦地质科技工作者研发的土壤污染修复新技术，看看他们如何让被污染的耕地重新焕发生机。

生物质电厂灰渣：

有效降低农作物对重金属的吸收

范建勇

土壤重金属污染钝化修复技术主要是通过添加外源物质，将重金属转化为不易溶解、迁移能力或毒性更小的形式，以降低其对农田生态系统的危害风险。

针对以上问题，中国地质调查局水文地质环境地质研究所韩占涛研究员课题组经过6年研发，成功将生物质电厂灰渣制成重金属污染土壤的钝化剂，取得了对镉、镍、铅等重金属较好的钝化效果，不仅成本低廉、效果稳定，而且可改良土壤，增加作物产量。

2016年，课题组在湖南湘潭一块土壤镉含量在2.05～2.60毫克/千克的土壤中，进行了稻麦两季种植试验，每块试验地块面积为7.5平方米，添加了课题组制备的两种型号的钝化剂，添加量为土壤干重的1%、2%、5%（约合2吨/亩、4吨/亩和10吨/亩）。种植试验选用“新华两优9号”水稻，种植期间的浇水、施肥等均由当地农民按传统水稻种植方法管理。

第一季晚稻收获后测量结果表明，稻米亩产从背景土壤中的373～423公斤/亩增加到528～666公斤/亩，增产幅度达24%～79%。稻米中的镉降幅达69%～88%，镍的降幅为60%～72%，锌的降幅33%～45%，铜的降幅17%～32%。

2017年第二季晚稻的试验结果更为喜人。添加1%的钝化剂后，稻米中镉的降幅达93%，由背景样品中镉含量接近2毫克/千克降到了标准值0.2毫克/千克以下；镍含量未检出，铜降低14.3%，锌降低19.2%，而稻米产量相对于对照区仍然保持了14.8%的增幅。至此，该农田可以认为完成了修复。

在两季水稻之间种植了冬小麦。小麦收获后的测量数据表明，小麦籽粒中镉含量降低了65%～76%，镍含量降低了84%～93%，对作物生长有益的铜和锌的含量降低则较少。同时，小麦增产24%～36%，实现了与水稻相似的钝化和增产效果。

针对北方镉污染小麦问题，课题组在河南省济源市一处镉铅污染农田开展了钝化修复试验，向试验田中添加了土壤干重2%的本钝化剂，收获后的测量结果表明，小麦籽粒镉含量降低33%，产量增加72.5%。

除此之外，课题组还将该钝化剂在云南会泽县者海铅锌镉污染土壤修复、河南新乡镉污染小麦田修复中进行了试用，均取得了很好的修复效果。

生物质电厂灰渣是生物质在电厂锅炉中燃烧产生的灰渣，由于使用的燃料为秸秆，因此排出的灰渣属于草木灰系列，含有大量的硅酸盐，以及钙、钾、铁、镁等有益元素。因此，用生物质电厂灰渣制作的土壤修复钝化剂，绿色安全，可改良土壤。同时，具有明显降低作物对镉、镍等重金属的吸收，但不会大幅度降低作物对锌、铜等有益元素的吸收，以及增产效果显著的优点。这为我国大面积重金属污染农田修复提供了一种低成本、高效益的快捷方法，具有巨大的推广价值。

“根系微地球化学障”修复技术：

从农作物根部减少对重金属吸收量

朱晓华

在江西省赣州市，中国地质调查局地质实验测试中心开展了在产农田重金属污染修复工作，针对不同水稻类型和不同耕作方式，结合当地耕作工艺，利用地球化学工程技术对农田进行修复，取得良好修复效果。在此基础上，研究团队首创性提出了“根系微地球化学障”修复模式和修复技术，改善修复工艺，显著降低修复成本。

研究团队在水稻栽种的不同环节利用传统工艺进行材料添加。实验结果表明，在水田种植条件下，改性材料修复效果明显强于原矿材料；改性后的无定形材料修复效果要好于球形材料；不同耕作环节添加材料，对修复效果影响巨大。

根据以往工作成果和文献调研结果，研究团队创新性提出“根系微地球化学障”全新修复概念，将地球化学障技术应用于水稻根系上，形成微型障，阻滞水稻往根系中迁移，减少根系对镉的吸收量，从而降低稻米中的镉含量。该技术是针对当前应用面最广的抛秧种植水稻技术研发，在育秧过程中，将修复材料按照一定比例添加到育苗土中，并使其固定在秧苗的底部，在抛秧时进入农田，在稻米根系处发挥作用。该方法将材料用于关键部位，避免了大田播撒时部分材料分散在非根系吸收范围内，而不能真正发挥作用。该操作完全基于农耕工艺，基本不增加农民的工作量，可以大大降低修复材料的使用量和人力成本。

在研究区域，通过一季稻修复示范，效果明显，稻米中镉去除率超过80%，修复成本大幅下降，成本比市场价降低超过80%，基本解决了该类污染农田的修复成本瓶颈问题，具有应用推广价值。

环境矿物材料:

降低土壤中重金属的活性成分含量

殷汉琴

近年来，针对浙江省内部分耕地受重金属污染的情况，浙江省地质调查院开展了利用环境矿物材料进行污染土壤修复和改良的试点研究，取得明显成效，为浙江省污染耕地的安全利用和土壤污染修复提供了技术支持。

重金属在土壤中有多种赋存形态，包括离子交换态、水溶态、碳酸盐态、腐殖酸态、铁锰氧化态、强有机态、残渣态等。其中，前三种形态可直接被作物吸收，将其转化成其他不易被作物吸收的形态或者络合固定是研究的目的。浙江的试验研究表明，对土壤中活性成分较高的重金属污染的土壤，矿物材料钝化修复效果较好。湖州试验田的土壤为中性偏碱性，添加单一的膨润土就能够有效地降低土壤中重金属的有效态含量，减少农作物对镉的吸收，且具有环境友好的特征。试验结果显示，稻米镉的含量降低50%，达到安全水平。

龙游黄铁矿区的试验田土壤酸性较强，单一的吸附材料如膨润土和沸石对降低稻米中重金属的含量作用甚微，而偏碱性的磷灰石则作用显著。实验还发现，添加膨润土、沸石与磷灰石组成的混合材料，对重金属含量的降低程度大于单一材料的理论叠加。龙游60亩试验田中，两种不同的组合环境矿物修复试验结果表明，稻米中镉的含量分别降低83.0%和63.9%，含量均达到安全水平。

经成本核算，用环境矿物材料修复重金属污染土壤，酸性土壤的修复成本在680~2720元/亩，碱性土壤的修复成本在400~1600元/亩。综合考虑修复效果和成本，针对浙江省酸性土壤重金属污染，膨润土加磷灰石是最优选的矿物钝化修复材料；而碱性土壤重金属污染的修复，膨润土或沸石都是优选材料。

电动—稳定化修复技术：

将重金属与土壤直接分离

黄园英

中国地质调查局地质实验测试中心在湖南湘潭针对多重金属复合污染土壤，提出了电动—稳定化（EK-SS）修复技术，以锌、铅、镉、铜和汞为主要目标污染物，研发了EK-SS技术工艺流程及中试实验装置。

结果表明，自主研发的活化剂性能优越，最佳添加量为0.3%；活性炭作为重金属稳定剂（捕获材料），SS技术（重金属捕获器）能够将污染重金属固定在负极材料中，与土壤直接分离。该项研究重点解决了如何使土壤中的多种重金属同时做快速定向运动和如何将EK-SS的具体修复方案和修复装置实用化两个技术难点。

在全面总结前人电动修复技术的基础上，课题组提出了有别于美国孟山都公司LasagnaTM模式的EK-SS模式，试制了16台小试实验装置（土壤量为2 千克）和6台中试实验装置（土壤量为200 千克）。

典型示范结果表明，该技术对多种污染土壤各种形态的重金属都有去除作用，包括铜、铅、锌、镉、汞和砷，尤其对土壤中残渣态重金属能够大幅度去除，经过48小时处理，土壤中大多数重金属浓度可降低70%左右。经研究试验，电极板作用距离从20厘米扩大至200厘米，修复周期从3月~3年缩短至2~4天，大幅度提高了修复速度和效率，使修复成本由每立方米高于2500元降低至565元左右，初步形成了重金属复合污染场地修复的EK-SS新技术和配套修复装置等创新成果。

近年来，大宗矿产、稀缺有色矿产供需矛盾日益突出，尽快实现找矿重大突破已成为新形势下地质工作的重大使命。在2016年召开的全国科技大会上，习近平总书记提出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”，政府高度重视深部找矿工作，实施全国危机矿山接替资源勘查专项、老矿山深部与外围找矿项目、国土资源大调查部署了一批示范项目，社会资金加大对矿山深部找矿的投入……

随着地质科技的日新月异，深部找矿已成为可能，并已成为实现重大突破的必由之路。深部找矿成效明显，展示了巨大的找矿潜力。那么，深部找矿究竟是多深呢？深部找矿是“盲目”找矿还是有规可循呢？带着这些疑问，《中国矿业报》记者前不久专访了自然资源部矿产勘查技术指导中心矿山地质处处长、教授级高工庞振山。

各国矿山开采深度对比图

《中国矿业报》：习近平总书记提出了“向地球深部进军”，如今大家也频频提及“深部找矿”，那么，到底多深才算“深部”呢？

庞振山：“深部”是一个相对的概念，没有必要限定一个绝对深度。深部找矿是指在已知矿体的深部或外围，寻找同类或不同类型的矿床，或在没有已知矿床地区寻找盲矿体或被掩盖的盲矿体。深部找矿是矿下找矿或矿外找矿，其深度可深可浅。

《中国矿业报》：从国内外现状来看，目前深部找矿取得了哪些进展？

庞振山：首先，深部找矿有潜力。2014年，我国主要矿床类型潜力评价显示：我国目前已探明的资源储量与预测的资源储量相比，仅仅占20%到40%，所以深部找矿仍有很大的潜力。比如，云南会泽铅锌矿，在深部1500米发现的8号矿体，平均钻孔6个，平均厚度达17.81米，这就是典型的矿体延伸。再比如，云南个旧锡矿田，这是世界上的知名矿山，2003年保有锡资源量32.8万吨， 2003年~2017年之间新增探明资源量95.63万吨，投入坑探45万米、钻探165万米、资金22.57亿元，取得了突破性成绩。胶东地区近几年也探获了4个千吨级金矿田，累计探明资源量达到4600吨，成为世界第三大金矿田。

其次，固体矿产开采深度有限。从世界范围来说，目前开采深度大于1000米的矿山不足100个，其中最深的就是南非的某金矿，深度达到4350米，仅次于南非的是印度的克拉尔金矿，达到3260米，中国相对浅一些，目前最深是1700米，超过1000米的不足20座。其中，小秦岭地区8座，最深达1700米；吉林二道沟金矿最深1700米；云南会泽地区最深1526米等。

再次，固体矿产勘查深度有限。根据全国钻孔数据库统计，我国固体矿产勘查深度小于500米的钻孔占总数的98%，大于2000米的钻孔仅有170多个，所以勘查深度相对较浅。但近十年来，我国固体矿产勘查不断向深部推进，取得了很好的成效。2008年，危机矿山专项中的三山岛金矿接替资源勘查深度达2060米；2015年，山金集团开展的三山岛金矿勘查深度达4006.17米；2015年，山东地科院开展的焦家金矿勘查深度达3266米。2015年~2018年，仅胶东地区就有186个钻孔的深度大于1500米。

《中国矿业报》：我们进行深部找矿，具体是要找什么？

庞振山：结合深部的概念，对已知矿体深部找矿就是找同类型矿体的延伸；对于不同类型的矿体，就是在覆盖区根据预研究、典型矿床研究分析寻找相应矿床类型。但是要切记，不同矿床类型有不同的成矿深度，并非所有的矿床深部都有矿，找矿也并非越深越好。

《中国矿业报》：目前，我们在深部找矿实践中遇到了哪些难点？

庞振山：目前看来，我们在深部找矿过程中确实存在很多困难。从地质构造上来说，深部岩石、构造、蚀变矿化信息推断难度大，不准确。目前，物探手段分辨力低，况且浅部地质体干扰因素多，矿山人文干扰强，异常定性定量困难。化探手段通过浅表化探信息推断深部地质构造理论方法尚不成熟。钻探应该是相对来说最靠谱的，但是通过钻探手段进行深部验证投入很大。

《中国矿业报》：您能简要介绍一下我们对于深部找矿有着怎样的工作思路吗？

庞振山：要从成矿作用本质研究深部找矿问题。成矿物质通过地质作用引起环境温度（T）、压力（P）、酸碱度（PH）、氧化还原电位（Eh）等物理化学条件的变化，造成溶质浓度变化而聚集沉淀成矿。成矿作用本质就是成矿元素根据其地球化学特征在不同地质作用条件下形成各种类型的矿床，是元素活化、迁移、集聚、沉淀的过程。一是地质作用成矿，即成矿作用是地质作用产物和组成部分——成矿地质体及其矿体关系研究；二是界面成矿，即成矿作用在界面发生——成矿构造系统和成矿结构面研究；三是突变成矿，即成矿作用在物理化学条件突变时发生——成矿作用特征标志研究。

以上这3条就是叶天竺先生创立的“三位一体勘查区找矿预测理论与方法”的基础，所谓“三位一体”，就是成矿地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志，我们深部找矿就是以勘查区找矿预测理论与方法为指导来开展工作。

深部找矿第一步是研究成矿地质体，确定找矿方向。我们要收集以往各项资料信息，开展研究分析，要把区域地质条件分析清楚，把矿床和大地构造环境建立起联系。我们划定找矿区域以后，还要确定具体的找矿类型。因此，就要研究典型矿床，确定成矿地质体是什么，研究成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志等。典型矿床的研究为我们找矿提供模型，研究模型后首先要调查研究成矿地质体，确定找矿方向。成矿地质体是为成矿提供能量的地质实体，成矿地质体和矿体存在时间和空间的关系，利用这种关系我们可以发现成矿地质体，进而确定矿体的空间分布范围。

一般来说，高中温热液型钨锡矿床位于岩体顶部外接触带1000米~1500米到内接触带300米范围内；中低温热液型金矿矿体位于岩体顶部2000米~3000米范围内；矽卡岩矿床铁矿位于岩体顶部、边部、捕虏体，内部接触带500米范围内，铅锌矿位于岩体接触带2000米~3000米范围内，铜矿位于两者之间。同时，这也与矿物沉淀的温度和环境有关，从磁铁矿到黄铜矿，温度不断降低，所以才有分带。

第二步是研究成矿构造和成矿结构面，预测矿体位置。构造研究包括区域构造带、区域控岩构造带、区域成矿构造带、成岩构造、原生成矿结构面、次生成矿结构面等。我们在研究中根据浅层岩浆第一类分层减压沸腾，建立了陆相火山热液型矿床找矿预测地质模型，这个模型在大兴安岭中南段指导找矿中取得突破，在内蒙古的东部发现大型铅锌银矿床。另外一个是脉状矿体侧伏判别法，我们总结我国586个矿床1026个单矿体的侧伏规律，发现90%以上的矿体都有侧伏规律，这个规律主要有3条：与成矿期的断裂构造运动方向垂直，与单矿体的品位等值线长轴方向垂直，与单矿体厚度等值线长轴方向平行。这3条准则对于深部找矿有很大的帮助。比如，在危机矿山和老矿山找矿过程中，运用这个准则基本没有失败过。再比如，胶东金矿侧伏规律：三山岛金矿是向东倾的，它的侧伏方向是向北到北部海域，这些矿床是侧伏的规律。焦家金矿是向西倾，它是向南侧伏。

第三步是研究成矿作用特征标志，提供预测依据。成矿作用特征标志包括矿体宏观特征、矿体矿物特征、成矿元素化学成分标志、成矿物理化学转换标志和沉淀作用机制、物质成分来源、成矿时代或年龄、成矿深度及剥蚀程度、成矿作用特征标志和成矿地质体、成矿结构面关系、判断成矿作用中心部位等。例如，维拉斯托矿床。维拉斯托原本是一个铜锌矿，在检查电法异常时，在该矿西北部发现一个爆破角砾岩，通过陆续施工钻探，最终发现了锡、锂矿。目前，探明资源量锡8.9万吨、锂35.7万吨，取得了找矿重大突破。这个突破也为大兴安岭南麓锡的找矿提供了示范效应。

今年，北京矿产地质研究院在维拉斯托做的低飞航磁显示，中间低磁异常是锡矿和锂矿，外圈高磁异常经验证也都发现了铅锌铜矿体。我们在维拉斯托南部施工的一个钻孔，施工到420米处已见9层锡铅锌矿，这对西部异常进一步进行了验证。利用这些模型，近几年我们部署了3个项目，且都取得了成功。

第四步是综合地质、物探、化探、钻探手段，以间接找矿为主。地质、物探、化探等综合方法找矿，同样离不开钻探，各种分析预测，没有钻探施工见不到矿，同样没有效果。我们要建立间接找矿思路，着眼于寻找发现与成矿有关的地质体，比如，成矿地质体，相比矿体规模更大、更容易探测，通过对成矿地质体的分析，确定它们与矿体的关系，从而进一步确定矿体位置。