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    地质资料是人类探索地球的认识积累和客观记载,是经济社会发展的重要数据资源。

    记者从8月30日国土资源部召开的全国地质资料数字化建设与服务成果新闻发布会上获悉,截至2017年6月底,我国已完成34.7万档上千万件历史形成的地质资料的数字化工作,数字化率超过99%。目前,我国数字化程度已经超过美国、英国等发达国家,在世界地质大国中首屈一指。

    全国重要地质钻孔分布图

    “十二五”以来数字地质资料总量增长示意图

    “十二五”以来数字地质资料服务总量增长示意图

     

    发布会上,国土资源部中国地质调查局相关负责同志在回答中国矿业报社记者提问时称,从2002年开始,国土资源部印发了《关于开展成果地质资料电子文件汇交工作的通知》(国土资发﹝2002﹞93号),从制度上保证了新汇交的地质资料全部实现数字化,地质资料的汇交管理现已进入常态。我国已建立了地质资料统一汇交和分级管理制度,国家重点实施项目地质资料汇交率达到100%。

    我国已积累海量权威地质资料

    众所周知,地质资料广泛应用于地质调查、地球科学研究、矿产资源勘查开发、工程建设、生态环境保护、防灾减灾、国土空间开发、城乡规划建设等国民经济建设和社会发展的方方面面,对国民经济建设和社会发展有着重要的作用。

    国土资源部储量司司长鞠建华表示,充分发挥地质资料的作用,既可以避免低水平重复工作,节约资金和时间,提高地勘工作效率,降低矿产勘查风险,又可以让全社会更好地了解地质工作成果,吸收社会资金投资矿业,更好地为我国矿业发展创造条件,对我国矿业权市场的建立和发展产生有力的推动作用,还可以为推动深地探测等创新战略的实施提供宝贵的资料。

    “经过多年努力、我国积累了海量权威的地质资料。”据鞠建华介绍,截至2017年6月底,我国馆藏成果地质资料共计50.22万档(1506万件),其中基础地质调查资料31064档、海洋地质调查资料463档、矿产勘查资料274401档、水工环地质勘查资料97876档、物化遥勘查资料32193档、地质科学研究资料46198档、技术方法研究资料4357档等;原始地质资料共计147.45万件,其中基础地质调查和非油气等矿产勘查的原始地质资料77.6万件,委托保管油气、海洋原始地质资料69.85万件;包括委托保管在内的我国馆藏实物地质资料有岩(矿)芯约103万米,标本约11万块,光薄片约14万片,样品约144万袋。

    数字化建设实现历史性跨越

    当然,地质资料具有获取成本高、难以重复获取、再利用价值高的特点。由于新的地质工作业务领域大大扩展,地质资料的内容和信息组织形式也更加复杂。这给地质资料管理与服务工作带来极大挑战。

    通过对破损和模糊纸质地质资料的数字化,可以极大地延长馆藏珍贵地质资料的保管和使用寿命。记者了解到,我国历史上形成的纯纸质地质资料达35.03万档(1051万件),需要全面数字化,便于更好地保管和共享利用。从“十一五”开始,我国加快了历史形成的地质资料数字化进程,特别是“十二五”以来,地质资料数字资源积累快速增长,地质资料管理与服务工作全面实现以纸介质为主向以数字化为主的跨越。

    “截至2017年6月底,我国已完成34.7万档(1041万件)历史形成的地质资料的数字化工作,数字化率超过99%。”鞠建华说,2002年以来各级馆藏机构已接收数字化地质资料15.19万档(456万件),目前我国地质资料数字化程度已经超过美国、英国等发达国家。

    据悉,除了河南、安徽、广西、西藏、甘肃等几个省份外,全国绝大多数省份地质资料数字化率均已达到100%。

    此外,我国还建成了全国重要地质钻孔数据库。为实现地质钻孔资料永久、安全保管,提供更直观明了、关联性强、可重复利用的数字化钻孔地质资料服务,国土资源部于2013年组织开展地质钻孔资料数字化工作。目前,已建成包含有90万个钻孔(累计进尺2.4亿米)的全国重要地质钻孔数据库,其中包括数字化钻孔柱状图93万张、勘探线剖面图37万张、工程布置图6万张和样品分析结果表144万张。全国重要地质钻孔数据库汇聚了我国重要成矿带、重大经济区、主要城市群、生态脆弱区等区域的重要地质钻孔数字化资料,为更方便、更快捷、更充分利用我国钻孔地质资料奠定了坚实基础。

    开创地质资料服务的新局面

    地质资料的数字化提供了便捷的社会化服务,提高了地质资料保护水平和服务效率。

    据介绍,2011年~2016年,全国数字地质资料服务量持续增长,2016年度服务量为2011年度服务量的3倍多,同时纸质地质资料提供利用频次逐年降低。地质资料数字化使网络服务成为最主要的服务方式,2016年全国各级地质资料馆藏机构到馆服务量2.4万人次,网站服务量187万次,占年度服务总量的99%。

    依托数字化成果,可以实现地质资料在线浏览和信息查询,大大缩短了服务等待时间。鞠建华介绍,对地质灾害的应急响应时间从3天缩短为2个小时,在新疆塔什库尔干地震和四川茂县山体垮塌等重大灾害发生时,均及时快速地提供了应急数字化地质资料包服务。

    “特别是前不久在四川九寨沟县7.0级地震发生后仅35分钟,就快速提取超过300档震区地质资料,在互联网发布了地质资料专项服务,为震后救援、灾情预测、重建等提供应急支持和辅助决策,同时根据现场需求及时进行其他地质资料数据处理,全力支撑应急搜救工作。我们的应急响应速度已达到世界领先水平。”鞠建华表示。

    此外,地质资料的数字化还丰富了地质资料服务产品。为满足经济建设和社会公众需求,我国建设了1∶5万等系列区域地质图空间数据库、1∶20万等系列水文地质图数据库、全国重要地质钻孔数据库、全国矿产资源潜力评价数据库等各类数据库服务产品,开发了格尔木-库尔勒铁路、“西南三江”重要成矿带等专题服务产品;制作了1∶5万区域地质图、1∶20万区域地质图等系列公开版服务产品;深入分析挖掘数字地质资料历史和档案价值,制作了纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年地质矿产史料展、中国首批地质学生毕业百年实习报告展等展览展示服务产品,社会反响强烈,地质资料工作得到广泛宣传。

    记者了解到,全国地质资料馆目前还提供定制服务,如为库格线铁路选线集成了基础地质、环境地质、地质灾害等资料,为国家地下水水质监测工程提供了黄河、淮河、海河、长江中下游等地区集成水文地质数据信息,为国家生态环境建设和保障民生等重大工程提供了数据支撑。

    我国地质资料管理全面步入数字化时代

    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

    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

    2017年12月24日至26日,地调局实物资料中心组织人员前往河南南阳对南阳独山玉矿有限公司承担的独山玉矿系列标本采集工作进行了野外验收。验收组由地调局实物资料中心、河南第一地质勘查院和南阳独山玉矿有限公司有关人员组成。

    对照标本采集工作方案,验收组检查了采集的标本数量、尺寸以及标本描述内容等,对采硐内标本采集位置结合采硐CAD图逐一进行了核对。此次独山玉系列标本采集选择出露岩性较全的巷道测制了剖面图,剖面贯穿了主要矿带,采集了正常围岩、蚀变围岩、不同品位矿石等不同类型的岩石标本共32块,大型标本2块。标本的尺寸、数量,测制的剖面以及相关资料符合设计要求,完成了设计的工作量。由于是在硐内及掌子面直接采集,标本表面新鲜,代表性强。

    独山玉以其“中国四大名玉之一”的称号而闻名于世界。通过对河南南阳独山玉原生矿系统地采集岩石标本,一方面可以作为独山玉矿成因的科普实物资料,另一方面也能满足地质科学家开展独山玉矿床及物质成分、物理化学状态等特征研究的需求。此次野外验收结束后,南阳独山玉矿有限公司将采集好的标本进行包装,不日将标本连同采样登记表、标本采样位置平面图和采集报告等相关资料运抵国家实物资料库。

    河南独山玉矿系列标本采集野外验收顺利完成

    近日,中国地质科学院矿产资源研究所组织专家对《中国矿产地质志》系列成果之《中国矿产地质志·铁矿卷》(以下简称《铁矿卷》)进行了评审验收,来自自然资源部、中国地质调查局、中国冶金地质总局等单位的9位专家参加评审。 

    《铁矿卷》由中国工程院院士陈毓川和资源所研究员王登红指导,资源所研究员李厚民主编。该书系统反映了新时代我国铁矿资源状况、勘查成果、典型铁矿床式地质特征、铁矿成矿规律及相关研究成果,总结了全国7500余处铁矿产地的基本特征,实现了全国已发现铁矿产地“全覆盖”,并附大中型铁矿床基本特征一览表和中国铁矿成矿规律图附图(1:5000 000)。

    全书约70万字,插图430余张,共计三篇十六章。一到四章上篇“概论”,介绍了铁的性质、用途、资源禀赋特征及中国铁矿发现勘查、科学研究、开发利用等情况;五到十章中篇“典型矿床篇”,介绍了西北、华北、东北、西南、中南、华东等区域各省(区、市)160余个重要矿床类型代表性铁矿床(矿床式)的勘查科研过程、矿区地质、矿床地质、矿石品位和资源储量、矿床成因简况,并配以各大区铁矿分布图及各典型矿床平面和剖面图;十一到十六章下篇“成矿规律和成矿预测篇”,从铁矿类型(包括矿床成因类型、矿产预测类型、勘查类型、成因/工业类型、矿床成矿系列)、空间及时间分布规律、矿床地球化学、富铁矿成矿机制、成矿预测等方面进行了综合性介绍和研究总结。 

    专家组认为,《铁矿卷》及其成矿规律图基础资料扎实、可靠,首次全面系统介绍了我国铁矿资源全貌,内容丰富、重点突出、论述有据。志书在铁矿成矿理论和区域成矿规律研究方面有深度、有创新,是我国近年来对铁矿综合研究全面、系统、深入的专业志书,可为铁矿地质科学研究、地质找矿、铁矿业发展,提供基础支撑和科学依据,具有重要的参考价值。

     

     
     
    《中国矿产地质志·铁矿卷》通过评审验收

    近期,中国地质科学院地质研究所在重建古亚洲洋构造域东部洋-陆转换以及东亚大陆北部陆壳聚合过程方面取得新认识,研究通过专题地质填图,查明了中亚造山带研究中争议较大的西拉木伦河蛇绿混杂岩的物质组成和构造变形特征;通过系统年代学、岩石学和地球化学研究,确定了蛇绿岩的成因类型及其代表洋盆的构造属性,获得了反映碰撞造山作用的关键变质证据,为重建古亚洲洋构造域东部洋-陆转换以及东亚大陆北部陆壳聚合过程提供了关键科学依据。相关研究成果发表在国际地学期刊《GSA Bulletin》和J《ournal of Asian Earth Sciences》上。

    我国内蒙古东南部位于中亚造山带东段南部,发育多条古生代蛇绿混杂岩带,被认为是西伯利亚和华北古板块之间古亚洲洋最终闭合的地区。由于对各条蛇绿岩带的成因类型和形成时代的认识分歧,导致地质界对该区晚古生代海洋盆地的构造属性和洋陆的演变过程,至今仍存在较大的认识分歧,这也是回答东亚大陆北部聚合过程的关键。西拉木伦河蛇绿混杂岩带位于中亚造山带东南部,其中蛇绿岩属于何种成因类型和所代表洋盆具有何种构造属性(是古亚洲洋演化晚期的残余洋盆、裂谷型小洋盆还是弧后盆地),是制约该区晚古生代构造演化的重大地质构造问题之一。

    针对这一问题,中国地质科学院地质研究所刘建峰研究员、李锦轶研究员及合作者在对西拉木伦河北侧杏树洼和半拉山蛇绿混杂岩开展1:5万专题地质填图基础上,对蛇绿混杂岩开展了系统的岩石学、年代学和地球化学研究,取得了以下主要进展:

    一是揭示西拉木伦河蛇绿岩代表一个类似现今太平洋的广阔洋盆,而不是裂谷或红海型小洋盆。在以往工作中,前人曾将杏树洼混杂岩中灰黑色板岩、变质粉砂岩及灰岩划分为正常的沉积地层单元,命名为上志留统杏树洼组(S3x)或西别河组(S3x),将其中的镁铁质和超镁铁质岩石划分为晚期侵入体。本研究表明,该地质单元为一套遭受了强烈的剪切变形的以硅泥质和凝灰质粉砂岩为基质,包含大小不等蛇纹岩、(枕状)玄武岩、辉长岩、硅质岩以及灰岩等外来岩块的构造混杂岩;在哈什吐井子村北山坡上可见代表洋岛/海山残片的枕状玄武岩、硅质岩和灰岩互层的复合岩块(图1)。对混杂岩中不同产状镁铁质岩块地球化学分析表明,其中既包含正常洋中脊(N-MORB)、富集洋中脊(E-MORB)、洋岛玄武岩(OIB),也包含岛弧以及陆缘弧等多种成因的蛇绿岩残片;对硅质岩岩块的分析也揭示其中存在深海和半深海环境的硅质岩。蛇绿岩和硅质岩成分的多样性表明,它们代表一个类似现今太平洋的广阔的海洋盆地,而不是裂谷或红海型小洋盆(图2A)。

     图1. 杏树洼蛇绿混杂岩中洋岛/海山岩块剖面及典型照片

    二是证实西拉木伦河蛇绿岩带是西伯利亚和中朝古板块之间古亚洲洋最终闭合的位置。西伯利亚古板块南缘和中朝古板块北缘早-中二叠世及之前的地层中碎屑锆石的年龄组成具有明显的差异(图2A)。对混杂岩基质开展碎屑锆石U-Pb定年结果获得2484Ma、1862Ma、456Ma以及280Ma年龄峰值(图2B)。通过对比表明,华北古板块北缘是混杂岩基质的主要源区,其中少量中、新元古代锆石的存在暗示西伯利亚古板块南缘也提供了物源。基质中存在两侧陆缘物质的贡献指示西拉木伦河蛇绿岩带代表两大古板块的最终缝合带,这也与晚古生代末期安加拉和华夏植物群地理分区反映的板块边界位置是一致的。中亚造山带东南部五道石门-二八地、达青牧场-迪彦庙以及贺根山等蛇绿岩混杂岩中碎屑锆石组成显示西伯利亚古板块南缘的亲缘性,它们代表西伯利亚古板块南缘增生过程古俯冲带或弧后盆地的位置。

     图2. 中亚造山带东南部索伦-西拉木伦河缝合带形成过程示意图

    三是提出古亚洲洋闭合之后西伯利亚和中朝古板块之间发生强烈的碰撞造山作用。在前人划分的“双井片岩”中解体出半拉山蛇绿混杂岩。不同于杏树洼蛇绿混杂岩,半拉山蛇绿混杂岩遭受了强烈的变质变形作用,基质为长英质片麻岩,岩块包括蛇纹岩、斜长角闪岩、角闪石岩(堆晶辉长岩)以及石榴斜长角闪岩。锆石U-Pb定年结果表明,石榴斜长角闪岩锆石核部年龄为279±4Ma,与半拉山中变辉长岩的形成时代相近;边部的变质年龄为256.5±1.3Ma,为晚二叠世。基质长英质片麻岩锆石边部年龄为250.2±1.0 Ma和251.5±2.5 Ma,与斜长角闪岩变质年龄相近,共同指示半拉山蛇绿混杂岩变质时代为晚二叠世末期。传统的矿物温压计计算和相平衡模拟揭示,石榴斜长角闪岩岩块经历了顺时针变质P-T演化轨迹,变质峰期的温、压条件分别可达700-725℃和8.5-8.8kbar(图3)。考虑到半拉山蛇绿混杂岩的变质特征,结合区域沉积、岩浆、变质、古地磁以及构造变形等资料,认为西伯利亚和华北古板块在晚二叠世末期沿西拉木伦河缝合带发生了强烈碰撞造山作用。

     图3. 半拉山蛇绿混杂岩中石榴斜长角闪岩P-T视剖面图

     
    中亚造山带东南部晚古生代末期洋-陆转换以及陆壳聚合...

    近日,中国地质调查局海口海洋地质调查中心(以下简称“海口中心”)技术方法室与天津索为信息科技有限公司成功签署了《大唐海南儋州海上风电场址地层探测项目》技术服务合同,并圆满完成了项目相关外业调查、数据处理工作。该项目是海口中心完成的首个海上风电勘察项目,标志着海口中心具备了海上风电勘察技术实力,专业能力得到了进一步提升。

    技术方法室通过利用高分辨率单道地震勘探技术,成功获取的单道地震剖面图像清晰、图载信息丰富,施工质量完全满足项目需求。经过严格的现场验收和后期数据处理,项目成果得到了甲方的一致认可,为该项目海上风电选址提供了准确、可靠的基础数据。

    下一步,技术方法室将在推进成果转化和任务对接上持续发力,将项目施工中的成功经验和技术优势转化为实际的生产力,致力打造海口中心海洋调查服务“品牌”,不断提升服务质量和水平,为海口中心高质量发展贡献力量。

     

     
     
    海口中心技术方法室成功完成首个海上风电勘察项目

      (一)天然气水合物勘查与试采工作取得重大进展

       

    海域天然气水合物试采试气点火  

    该成果由中国地质调查局广州海洋地质调查局叶建良牵头,中国石油集团海洋工程有限公司、中国地质科学院勘探技术研究所、北京大学等科技攻关团队参与完成。该成果为我国海域天然气水合物第二轮试采实施做好了充分的理论与技术准备。其主要创新点:

    1. 在第一轮试采理论创新的基础上,不断深化研究,完善丰富了“系统成藏”和“三相控制”理论,为第二轮试采井位确定、工程实施、环境保护等提供了全方位的理论支撑。

    2. 攻克形成水平井试采技术装备体系,自主研发相关技术装备达到国际领先水平,部分技术装备打破国外垄断;自主开发了天然气水合物产能模拟与调控系统及流动保障软件,为试采提供了重要技术保障。

    3. 以“防控为主、监测并重”的理念,自主创新形成覆盖试采全过程的环境风险防控技术体系,建立了范围更大、手段更多、精度更高的大气、水体、海底、井下“四位一体”环境监测体系。

    4. 形成了一支涵盖地质、模拟、技术工艺及装备研发等学科、专业,涉及70余家科研院所、生产单位近千人的试采团队。

      

    (二)松辽盆地陆相页岩油调查取得重大突破

       

    沈阳地质调查中心与大庆油田松页油1HF井交接仪式          油气资源调查中心吉页油1HF井超临界二氧化碳压裂

    该成果由以中国地质调查局沈阳地质调查中心杨建国、油气资源调查中心徐兴友为首的科研团队共同牵头完成。其主要创新点:

    1.松辽盆地北部松页油1HF井获得日产14.37方工业油流;松页油2HF井获得日产10.06方工业油流;松辽盆地南部吉页油1HF井获得日产16.4方的工业油流。

    2.创新形成松辽盆地页岩油富集规律新认识,建立了目标优选综合评价体系,为相同类型页岩油调查提供借鉴。

    3.创新形成了水平井钻探和压裂试油两项陆相页岩油关键工程技术,应用效果显著。

    4.按“三位一体”评价松辽盆地青山口组一段页岩油资源量,证实巨大页岩油开发前景。

    5.调查成果为松辽盆地页岩油勘查提供示范,三口井移交油田公司进行试采,引领松辽盆地页岩油勘探开发。

      

    (三)二连盆地陆海地区砂岩型铀矿调查实现重大突破

    该成果由以中国地质调查局天津地质调查中心司马献章为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.提交特大型砂岩型铀矿1处,矿体埋藏浅,矿石渗透性好,易于地浸开发,环境影响小,勘查开发成本低。

    2.创新了砂岩型铀矿成矿理论认识,提出了适合我国陆相盆地的“构造-油水界面-古河谷控矿”成矿新模式,为铀矿找矿靶区圈定和钻探工程布置提供了充分的科学依据。

    3.形成了较为完善的找矿技术方法体系。针对氡气测量数据采集和异常解释存在的难题,创新应用氡气-伽玛测量技术方法组合,结合重力-航磁-放射性测量等综合信息,快速发现并圈定矿体,大幅提升了找矿效率,全区钻孔见矿率高达80%。

    4.将理论和技术推广应用于二连盆地西部、准噶尔盆地南部和柴达木盆地西部等地区,均取得了良好的找矿效果。

      

    (四)我国首眼干热岩试验开发井(青海共和盆地)完井并成功试压裂

     

    青海共和盆地干热岩钻井现场

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质部组织中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、中国地质科学院等单位实施完成,牵头完成人张二勇。主要创新点:

    1.完成国内首眼干热岩试验开发井施工,成功试验应用快速钻进施工工艺,探索形成高温硬岩高效钻进技术工艺,初步建立国内首个干热岩井测井技术体系。

    2.完成国内首例干热岩试验开发井试压裂,形成干热岩造储机理新认识和造储新工艺。

    3.创新干热岩压裂综合监测技术,建成干热岩压裂裂缝实时微震监测系统,研究形成干热岩压裂微震、电磁法联合监测技术。

    4.通过地面调查、物探、钻探、测井、地球化学分析、构造演化研究等手段,研究提出了共和盆地干热岩热源机制与成因模式。

     

    (五)深部地热探测与动态评价服务雄安新区地热规划开发取得显著成效

    雄安新区南北向地质剖面图

     

                                              D35钻孔现场                                      D35钻孔抽水现场

    该成果由以中国地质科学院水文地质环境地质研究所王贵玲为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.提出“克拉通破坏+浅部古潜山三元聚热”理论,构建了雄安新区深部三维热储空间结构,阐释了古潜山的聚热成储特征及其对局部热异常的影响机制。基于此理论在雄安新区实现多处地热勘探突破,钻获华北地区产能最大地热井。

    2.突破以静态储量为基础的地热资源评价方法限制,提出考虑热流补给的采灌均衡条件下地热资源动态评价技术,明确了雄安新区采灌均衡的标准,地热资源勘查报告为新区首个全面施工的容东片区规划提供了支撑,有效服务雄安新区地热开发利用规划的编制。

    3.全面支撑雄安新区地热资源可持续开发。在新区范围内探获高于庄组深部热储第二空间,评价了热储的开发潜力,为新区地热可持续开发提供了稳定的后备资源保障。

      

    (六)探索完成全国、长江经济带、重庆等不同层级资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价并有力支撑国土空间规划

     

    长江经济带“双评价”图集成果样式         全国“双评价”图集成果样式

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质部组织中国地质环境监测院等单位实施完成,牵头完成人石菊松、乐琪浪。其主要创新点:

    1.完成全国、长江经济带、黄河流域和重庆等不同层级“双评价”试点,初步建立了资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术方法,提出了优化调整国土空间开发保护格局的规划建议。

    2.奠定了中国地质调查局在“双评价”支撑国土空间规划中的重要地位,也为全国地勘行业转型发展提供新路径。

    3.基于地质云搭建了“双评价”信息系统,初步实现了在线评价,有效提高了“双评价”工作信息化水平。

    4.先后承担和参与福建、西藏、辽宁、重庆、安徽、承德、大连、锦州、临沂、广安、宁德、榆林等省市“双评价”工作,初步打开了地质调查支撑服务国土空间规划工作局面。

      

    (七)地质工作服务海南、福建、承德生态文明建设取得重大创新

    承德市武烈河百公里生态与文化产业走廊规划建议

    该成果由中国地质调查局主导,中国地质环境监测院、武汉地质调查中心、南京地质调查中心等单位组织实施完成,牵头完成人郝爱兵。其主要创新点:

    1. 以福建省和承德市为例,建立了适用的“双评价”方法和指标体系,编制完成“双评价”报告和图集,为省级和市级国土空间规划和用途管制提供有力支撑。

    2. 探索开展地质资源环境与其它自然资源和历史人文等要素综合评价,为流域生态保护与产业发展、地质文化村(镇)建设提供了地球系统科学方案。

    3. 初步构建了“三位一体”的自然资源综合调查技术方法,形成服务生态文明建设的“承德模式”和基于地质成因规律的福建长汀水土流失治理模式。

    4. 以承德市和宜昌市为例,首次分析了地质建造对农业和生态格局的控制作用,为特色农业发展和生态保护格局优化提供了科学依据。

    5. 首次实现陆海一体化地下空间探测与评价,为海南省海口市江东新区规划建设提供了有力支撑。

      

    (八)长江经济带页岩气资源潜力评价基本完成

     

    长江经济带页岩气资源潜力分布图

    该成果由以中国地质调查局油气资源调查中心的郭天旭为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.创新建立“页岩气分级分类资源评价技术方法与参数体系”,在长江经济带优选页岩气远景区131个和有利区120个。

    2.首次在长江经济带开展了地质条件、技术经济、生态环境“三位一体”页岩气资源综合评价,对国家生态要求禁止开发区内外资源进行了评价,采用勘探开发全成本法对页岩气资源进行了经济性分析。

    3.成果通过中国地质调查局组织的鉴定,戴金星、李廷栋院士等11位专家认为成果报告基础资料丰富、研究工作扎实、参数选取合理、技术方法得当、评价成果可信,“三位一体”综合评价实现了资源调查、科技创新与绿色生态发展的深度融合,对服务长江经济带建设和脱贫攻坚国家战略具有重要意义,是一项具有前瞻性和导向性的重大成果,达到国际先进水平。

     

    (九)新疆博格达山前带新区新层系油气调查实现重大突破

    新疆博格达山新吉参1井油气成藏模式及测气点火照片

    该成果由以中国地质调查局油气资源调查中心的高永进、周新桂为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.首次在博格达山前带二叠系芦草沟组钻获高成熟度优质烃源岩,首次在准噶尔盆地南缘发现了二叠系和三叠系气藏,并获工业气流,实现2个层系油气调查重大突破。

    2.建立了博格达山前带“深层源储一体、连片分布,浅层构造-岩性为主、局部富集”的复式油气成藏模式,揭示了山前带“多层系、多类型、有序分布”的规律,系统评价二叠系油气地质资源量达14.76亿吨,勘查开发前景可观。

    3. 业内专家认为该成果是我国北方新区新层系新领域油气调查的一项重大战略性突破,拓展了准噶尔盆地天然气勘探开发前景,地质理论研究达到国际先进水平,充分体现了国家公益性油气调查工作的基础性、战略性和前瞻性,示范引领作用显著。

     

    (十)国家级地质灾害防治信息系统与30个省(区、市)实现互联互通与数据共享

    国家级地质灾害防治信息系统互联互通现状图

    该成果由以中国地质环境监测院李媛为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.建立自然资源部和中国地质调查局协调领导,省级自然资源厅支持,环境监测院牵头,30个省级环境监测总站共同参加的地质灾害防治工作新模式,推动1+31的局省(院站)合作机制建设。

    2.创新异地、异主、异构分布式地质灾害数据库共享集成技术。①建立了基于专网和互联网+VPN的地质灾害数据双通道传输模式,保障数据连续、稳定、安全传输;②设立省级和国家级前置库,采用触发器技术实现地质灾害数据动态增量更新,利用ETL等中间件技术实现多源异构数据快速抽取、清洗、变换和集成。

    3.首次建立地质灾害数据动态更新质量评价系统,对数据传输通道状态、更新内容、更新频率等进行实时定量评价,并纳入国家地质灾害防治工作管理体系。

    4.完善全国地质灾害防治信息化建设技术标准,规范调查评价、群测群防、专业监测、工程治理和搬迁避让等地质灾害防治数据库建设要求,示范引领省级地质灾害数据库和信息系统建设。

      

    2019年度地质调查十大进展发布

    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

     

    从1916年中央地质调查所全面开启中国早期的地质调查工作算起,我国的地质调查工作走过了100年的历程。

    100年风雨兼程,一代又一代地质工作者,跋山涉水,不畏艰险,使我国不仅实现了陆域中比例尺调查全覆盖,而且开启了海洋区域地质调查的先河,推动我国地质事业从无到有,从弱到强,一步一步走向地质大国。期间,地质工作者完成的地质图件数以百万计。其中有些在传递地质信息的同时,也具有很强的艺术欣赏价值,堪称艺术作品。

    百年来地质制图的演变,实际上是中国地质事业发展历程的缩影。正值纪念中国地质调查百年,由中国地质调查局基础调查部、直属机关党委发起,全国地质资料馆联合中国地质图书馆从数百万馆藏图件中遴选出近千张,邀请书画家从艺术的角度进一步甄选出100余幅地质图件,举办了百年地质图艺展,以期通过展现百年地质制图发展的光辉历程,再现中国地质工作的发展历程,同时展示地质工作者良好的艺术素养与浪漫的工作情怀。

    1 初创(1935年前): 手绘制图彰显个人艺术修养---

    1903年,周树人(鲁迅)在其所著的《中国地质略论》中说道:“觇国非难。入其境,搜其市,无一副自制之精密地质图(并地文土性等图)非文明国”。1906年,顾琅、周树人合编完成《中国矿产全图》,我国才有了第一张矿产图。1910年《地学杂志》创刊号发表了邝荣光编制的1:250万《直隶地质图》,这是中国人自己编制的首张地质图。1911年《地学杂志》又发表了邝荣光编制的《真隶矿产图》。这3张地质、矿产图的编制和出版,标志着中国区域地质、矿产综合研究和地质测图及地质制图工作的开端。

     

    ▲直隶地质图(邝荣光)

    在我国地质事业开展的早期阶段,地质先辈们编制了多幅具有重要意义的代表性地质图,为日后中国地质制图打下了第一步基础。

    1914年,丁文江等赴滇、黔、川等省调查,沿途测制了多幅路线地质图、剖面图、以及广西、山东等地的矿区地质图,开创了中国野外实测地质图(填图)的先河。

    1919年,叶良辅等绘制的《北京西山地质图》,是中国人自己测制的第一幅1:10万地质图件;翁文灏完成的《中国地质约测图》,是中国学者自己编制的第一张全国地质图。在上世纪20年代,还相继编辑出版了3幅1:100万地质图。

    这一阶段的地质图件,几乎均为手绘,线条相对简单,以单色图件居多,多色图件绘制上色以水彩颜料为主,使用的纸张也较为粗糙。尽管当时地质制图没有绘制标准,比例尺多以文字描述为主,但手绘地质图件更多地体现了地质前辈们的个人艺术修养。

    ▲梁津绘制的《回头山地质及矿床图之二》,细节刻画到位,线条流畅,特别是大片的留白和起伏的山峦,使得画面主题突出,平实的画面充满了节奏的张力,与其说是一幅地质剖面图,不如说是一幅千里江山景。

    2 探索(1936 年至1954年): 向“规范化”迈出第一步---

    1936年黄汲清发表的《中国地质图着色及符号问题》、南延宗的《地质图上火成岩花纹用法之商榷》及1937年王炳章发表的《地质图符号着色及花纹商榷》,使中国地质编图、制图、野外测图向“统一化”和“规范化”迈出第一步。

    ▲熊永先、罗正远编制的《四川南部古兰珙县间地质图》,是一幅多色区域地质图,依据不同颜色与花纹区分地层与岩石,色彩以黄绿色调为主。图中非常细致地标注了地名,并对一些主要地名进行了中英双语标注。图例划分更为细致,有图框与经纬线,标注了经纬度,总体已非常符合标准地质图的要求。

    除了逐渐趋于标准的地质图外,还有许多生动有趣、绘制精美的手绘素描图,以地质人的视角展现了自然之美。

    ▲我国第一套河流地貌图集《嘉陵江流域地理考察报告上卷•地形图集》中的第24号图,是由我国著名的地质学家、地理学家和地质教育家李承三于1940年底在剑门关邓家坡处手绘,形象地描绘了剑门关地形之险要。

    值得一提的是,在这一时期,黄汲清、曾鼎乾、陈梦熊完成了我国首张1:300万全国地质挂图。1945~1948 年,中央地质调查所区域地质研究室在室主任黄汲清的组织带领下,编制了14幅1:100万国际分幅地质图,通过编制这些图件,系统总结和展现了1948年前全国地质调查研究成果,实现了全国地质图零的突破。这些图件适应了新中国第一个五年计划的需要,为“一五”计划中的地质工作规划和部署提供了重要的基础地质资料,并为以后的综合地质编图进一步奠定了坚实的基础。

    3 成长(1955年至1994年): 图面信息更丰富且印制更规范---

    随着国家建设和地质工作的迅速发展,1953年~1956年,国家相继成立了四个中苏合作的区域地质测量大队。通过中苏合作和我国地质前辈们的不懈努力,中国地质填图和地质制图发展到比较系统和完善的阶段,图面信息更加丰富多样,印制更加规范标准。这一时期,中国的地质制图有了飞速的发展。

    1954年出版的由黄汲清、谢家荣编著的《普查须知》,对野外测图中所需要的地层划分、地质代号使用、各种花纹符号和色标等提出了统一要求,从而为全国大比例尺地质图统一的表示方法提出了科学依据。

    黄汲清编辑指导的《中华人民共和国大地构造图》,是我国首份1:300万构造图。该图件被地学界公认为对亚洲地质构造研究作出了重要贡献,是亚洲构造研究史上具有划时代意义的经典著作。由李廷栋、李春昱和王鸿祯主编的1:500万《亚洲地质图》,以及由耿树方负责主编的1:400万《中华人民共和国地质图》,在参加第25届国际地质大会展览会时引起巨大轰动,外媒给予了高度赞扬。

    ▲亚洲地质图(李廷栋、李春昱、王鸿祯、范本贤等)

    此外,这一时期还完成了我国第一幅1:300万的中国水文地质图,对我国水文地质科学的发展起到了重要的推动作用;我国正式出版的第一幅全国性工程地质图,全面总结和概括了中国区域工程地质条件的基本特征;我国第一幅第四纪地质大型挂图和海底第四纪地质图,对国内第四纪地质进行了全面总结, 并将我国海洋方面有关资料首次在小比例尺挂图上展示,使人们对我国海陆第四纪地质有了一个较为完整的认识。

    在开展区调填图工作的同时,相关的专题研究同步进行,例如农业生态地质研究、环境地质研究、旅游地学研究等均开展专题填图工作。而在地质图件的表示方法、符号的形状、大小、颜色和结构,以及图式、图例等方面的统一具体要求,为地质信息的迅速传输和自动化编图创造了条件。同时,构图色彩的运用也更为大胆,描绘手法更为多样。

    ▲中央有色金属管理局中南分局地质勘探公司完成的《广东始兴石人嶂钨矿地貌素描图二》,尽管是单色绘图,但对树林间隐约显现的房屋都进行了精确描绘,对石人嶂的处理,运用了国画山水技法——皴法,使得画面真实且具有美感。

    ▲梁中将完成的《茂名油页岩田附近地形透视图》,绘图精美,前水后山,由动而静,宛若一幅大气磅礴远景油画,呈现了地学与美学的完美结合。

    4 飞跃(1995年至今): 进入数字填图和数字制图时代---

    “九五”期间,原地矿部部署了1:20万空间数据库建设试点项目。从2000年开始,中国地质调查局结合区域地质调查工作,开展了计算机辅助填图系统研制。

    1999年~2006年间,中国地质调查局在青藏高原及其邻区152万平方公里的区域内采用3S技术、按照统一的填图工作技术标准完成了多幅1:25万区域调查地质图件。这是一项具有划时代意义的重大工程,标志着我国可测陆地面积的中比例尺区域地质调查工作全面完成。

    从上世纪末本世纪初开始,中国地质调查局开展了1:25万、1:100万海洋区域地质调查工作,并制作了1:25万、1:100万标准分幅的区域海域地质图。

    ▲《中华人民共和国地质图(J48C004001 民和回族土族自治县幅)》,为2001年10月由中国地质调查局选择的作为西部地区数字地质填图的试点性图幅。通过1:25万民和县幅试点,建立和完善了1:25万整幅数字填图的“实战”技术要求,并为今后的数字地质填图技术培训、计算机野外辅助填图系统软硬件进一步开发与升级、国际交流提供了资料和依据。

    计算机辅助制图不仅改变了传统的地质编图方法,加快成图速度,减轻劳动强度,提高地质制图信息传输功能和载负功能的质量,而且使地质人员有充分的时间进行综合分析与思维,提高对区域地质发展和构造演化的认识。尽管如此,中国地质调查局仍希望广大野外一线地质工作人员在掌握现代编图方法的同时,不丢弃基本的地质图素描技能,于今年6月组织了“开启地调工作新百年,重拾地质工作基本功”的地质图素描技能展示活动,其中部分优秀作品也在这次展览中进行了集中展示。

    ▲优秀作品展示

    随着计算机制图和3S技术等的不断成熟、发展与完善,我国已拥有海量不同比例尺的、全国性和区域性的地质、矿产、水文、环境、物探、化探等精密地质图件与数据库,中国地质制图已经进入向信息化、电子化、网络化、大数据飞跃的新时代。

    这次展览将在线上线下同步进行,只要点击进入国家地质资料数据中心的网站(网址:http://www.ngac.org.cn/),即可欣赏近千件地质图件,尽享地质与艺术的“跨界之美”。

     
    走进百年地质图艺展,领略地质与艺术“跨界之美”

    近日,水工环地质调查图件展评会在武汉召开。本次展评会通过投票在全部参选图件中遴选出20幅代表性图件,作为1:5万水工环地质调查专业图件样板,旨在交流新时期调查编图理念与技术方法,更好地提升水工环地质调查支撑服务水平。 

    参展图件以地球系统科学理念为指导,通过主图、镶图、综合地质柱状图和剖面图等多种形式,采用二维、三维相结合的综合表达手段,丰富了图件内容,提高了图件精度,展示了对区域水文地质、灾害地质、工程地质条件和规律的认识。接下来将在继续完善已有专业图件的编制基础上,加快推进服务应用图件编制。 

    会议介绍了水工环地质“野外调查、编图、数据库”三位一体技术标准修订思路和主要内容,支撑服务雄安新区和北京城市副中心总体规划建设图集,全国地质环境图系编制经验与启示以及岩溶区、平原区、基岩山地区、海陆交互区、重要活动构造带等8个典型地区1:5万水工环地质调查图编制经验,收到良好效果。 

    局有关部室及相关直属单位负责人,水工环地质调查计划协调人、工程首席,二级项目负责人,山东、广西、海南、贵州、甘肃、青海、宁夏等7省(区)地勘单位代表,中国地质大学(武汉)、河北地质大学、长安大学等高校特邀专家代表参加会议。 

     
     
    新时期1:5万水工环地质调查专业图件样板产生

     

    7月7日,国土资源部中国地质调查局在湖北宜昌鄂宜页1井页岩气调查重大突破成果研讨会上透露,中国地质调查局部署实施的鄂宜页1井,在地层形成于约5亿年前的寒武系水井沱组,获得了6.02万立方米/日、无阻流量12.38万立方米/日的高产页岩气流,并首次在形成于约6亿年前震旦系陡山沱组发现页岩气藏——迄今全球发现的最古老地层中的页岩气藏。

    这是世界页岩气勘查史上的一个重大突破——在排液仅40分钟,鄂宜页1井就形成高产气流并点火成功。鄂宜页1井,成为我国中扬子地区首次获得页岩气工业气流的参数井,也是迄今世界上在最古老地层中获得页岩气重大发现的参数井。鄂宜页1井,还标志着我国南方老地层的页岩气勘查在中部率先实现了突破。

     

     

    长江经济带主要油气、页岩气田分布示意图

     

    鄂宜页1井压裂施工现场技术研讨

     

    ①半个世纪的梦想终成真 

    “鄂宜页1井的突破,圆了中国地质人半个多世纪的梦想。”中国地质调查局武汉地调中心主任姚华舟说完,介绍了地质人在南方寻找油气资源的艰辛历程。

    在地质学中,与华北板块相对应的南方大陆叫扬子板块。其中,四川盆地以东的渝东、湖北、湖南及江西的一部分被称为中扬子。新中国成立后,华北板块上的油气勘探突破接踵而至,可扬子板块除了在上扬子的四川盆地内部找到普光、元坝、安岳气田,在四川盆地周缘的川东及川南地区获得页岩气突破外,中、下扬子一直没有大的发现。

    怀着找油找气的梦想,自1958年开始,地质人年复一年在中扬子地区深耕细作。但无奈这里地质条件太复杂,总的成藏条件不是太好,油气勘探一直没有大的进展。

    “有人形象地把中扬子地区比喻为摔在地上还踹了一脚的玻璃块。”中国地质调查局李四光学者、武汉地调中心油气资源室主任陈孝红说,“中扬子虽然被人们视为一个完整的板块,但其实是被秦岭—大别造山带与江南—雪峰造山带挤成的碎玻璃块。”

    “尽管如此,地质人始终没有放弃在中扬子寻找油气资源的梦想。”姚华舟说,在经过半个多世纪的艰苦探索后,地质人对中扬子地区海相层系成藏条件、盆地的构造演化、构造圈闭类型等形成了一系列新认识,认识到黄陵基底等对于区域构造格架的稳定作用。特别是在油气调查类型上,实现了由单一找常规油气向常规油气与非常规油气并重的转变,从而在鄂宜页1井实现了页岩气勘探的重大突破,圆了地质人半个多世纪以来的梦想。

    ②变顺藤摸瓜为寻根究底 

    谈到突破,武汉地调中心鄂宜页1井项目部的刘安、张保民、罗胜元、李海、张国涛、危凯、曾雄伟、李培军等一帮年轻人说,关键就是找矿思路由原来的顺藤摸瓜变为现在的寻根究底。

    他们介绍说,常规油气找矿理论可概括为生、储、盖、移4个字,即确定油气生成地层后,再找油气的运移通道和有良好盖层的储存空间。而页岩气则属于生成后原地保存的天然气,不用考虑运移通道因素。

    依据这一原理,武汉地调中心在一开始就形成了独具特色的页岩气勘查模式,即在勘查团队组建上,选择与油气资源生成密切相关的地层古生物研究室为主体,再根据工作需要不断引进和补充油气地质研究人员;在研究思路上,坚持从基础地质调查做起,以坚实的地质调查为基础,从一大堆碎玻璃片中找出相对较大的碎玻璃块。

    “这个勘查模式更显示了生物生油理论与勘查单位优势学科有机融合的魅力。”姚华舟说。

    原来,武汉地调中心自1962年成立后,一直以中扬子地区地层、沉积、构造等基础地质研究为主,以宜昌黄花场“金钉子”剖面、关岭生物群等为代表的地层古生物研究更是在全球享有盛誉。页岩气赋存在富有机质页岩中,而页岩往往富含生物化石,是地层古生物学家的重要研究对象。这些因素无缝对接,为中扬子页岩气勘查新模式的形成创造了条件。

    从2007年开始,武汉地调中心承担的《雪峰山西侧地区海相油气地质调查》《中南地区非常规油气形成地质背景与富集条件综合研究》《中南地区页岩气调查评价》《中扬子地区页岩气基础地质调查》等油气、页岩气研究项目硕果频出,和页岩气相关的新认识也逐渐清晰:宜昌地区在寒武纪早期处于台棚过渡相带,富有机质页岩的厚度较大,往往能达到数十米至上百米,页岩富含有机质,生烃条件好;宜昌地区发育古老的结晶基底,在印支期以来的构造运动中相对稳定,地表地质调查和地震剖面解释断裂不发育,页岩气保存条件好;宜昌黄陵古隆起属于继承性古隆起,长期隆起致使寒武系水井沱组页岩的热演化程度相对较低,页岩气形成的时间晚,气体逸散时间相对坳陷区短,有利于页岩气富集;宜昌地区大面积寒武系水井沱组、志留系龙马溪组页岩埋深在1000~3500米,地层倾角一般在10°以下,有利于部署页岩气地质井和参数井……

    对这些专业表述,陈孝红用3个比喻进行了解释:宜昌是华南的“根”,基底是30多亿年前的太古代地层;宜昌是生命的“源”,是华南最早的海底多细胞生物分布区,为油气成藏提供了丰富的物质来源;宜昌是恐龙的“家”,侏罗纪和白垩纪地层为油气的保存盖上了厚厚的被子。

    “良好的刚性基底、完整的沉积盖层、丰富的烃源岩,使宜昌成为油气成藏的有利地区。”陈孝红说。

    在这些新认识指导下,新的勘查模式率先在宜昌开花结果。2015年,武汉地调中心在宜昌点军区车溪和远安县石桥部署了两口页岩气调查井,在中扬子地区寒武纪、志留纪系地层进行页岩气调查。

    2016年4月28日,鄂宜页1井正式施工,开启了宜昌地区寒武系页岩气的系统评价。2017年1月22日,在鄂宜页1井评价基础实施侧钻水平井,4月13日进入压裂试气阶段,5月11日,压裂液返排开始。

    “排液40分钟时,监测人员抱着试试看的心态将火种伸向排液口,没想到一下就腾起近1米高的火焰。”承担压裂任务的中石化江汉油田页岩气开采服务公司总经理袁发勇说,而且这还是在气液尚未分离、排液孔口径10毫米的情况下实现的。

    ③创新助推梦想启航 

    “鄂宜页1井创造了我国页岩气勘查的多个第一。”中国地质调查局油气咨询专家乔德武兴奋地告诉记者:“第一次在复杂构造区的寒武系老地层中找到高产页岩气工业气流、第一次在中扬子地区采用水平井压裂、第一次在中扬子地区使用国产桥塞……”

    “能实现这么多第一,还在于我们贯彻了分工合作、有机整合、成果共享的市场化条件下科技创新机制。”武汉地调中心副主任张旺驰说,这也可以看作是新的勘查模式的一大特色或内容。

    在项目实施过程中,武汉地调中心在坚持地质理论、认识创新的同时,还同工程施工单位一起深入研究工程施工中技术工艺的创新。如在直井施工中,武汉地调中心地质人员与核工业216大队技术人员一起,通过技术工艺创新解决了施工中遇到岩性复杂井斜控制难、高演化页岩解气精度不高等难题,使完钻后的鄂宜页1井井眼直,固井质量好,目地层定位准确,为水平井准确入靶和完井作业奠定了良好的基础。

    “特别值得称道的是江汉油田页岩气开采服务公司。他们宁可自己经济上吃亏也坚持为地质服务。”张旺驰介绍说,在水平井施工前,页服公司技术人员研究主压裂层的剖面图后发现,页岩层呈北东—南西向以8~10 度的倾角展布,若水平井向北东方向施工,压裂后排放压裂液时就有一定的势能可以利用,既不用再上工程手段增加排液费用,还会节约排液时间降低总体费用。但当地质人员提出下倾角下方的页岩层赋气性更好时,总经理袁发勇当即表示:“朝最好的页岩层打钻,排液不畅就上手段!只要能打出高产气流,我们亏的钱就当是对中扬子油气大突破的贡献!”

    地质与设计施工单位融合创新,带来了一系列对中扬子板块油气勘探突破具有现实借鉴意义的成果:

    创新地质与工程联合攻关的地调项目工作新模式。坚持以实现产能最大化的地质目标为导向,地质设计与工程施工一体化;强调钻完井工程的目标整体化下各个施工环节工作目标责任制以及无缝对接管理。制定了工程设计和施工过程考核与最终地质目标相结合双重目标责任制考核方法。建立了以地质目标引导过程考核,以过程严格考核促进地质目标实现的目标责任制考核管理方式。

    创新低勘探程度地质工程一体化技术。提出了低勘探程度复杂构造条件下“精细描述—技术研究—工程设计—组织实施—综合评价”地质工程一体化技术,集多学科气藏研究、全方位项目管理及钻完井设计施工于一体,攻关形成了适应寒武系页岩储层特征的钻完井一体化工程技术系列。

    创新构造复杂区低勘探程度定录导一体化技术。提出了低勘探程度构造复杂区分段分级控制、井震剖面对比—计算—预测—调整地质导向方法,优化设计了变曲率渐增式五段制井眼轨道,优选出精准导向钻具组合和钻进参数,创建了定向+录井+地质导向联合工作模式,形成了构造复杂区低勘探程度定录导一体化技术。

    创新复杂地质条件下高位垂比长水平段井壁稳定技术。研制了低温乳化剂、润湿反转剂、降滤失剂,自主研发了低温防垮塌油基钻井液体系,创新提出了全过程井壁稳定预控模式,形成了复杂地质条件下高位垂比长水平段井壁稳定技术,解决了寒武系页岩层长水平段水化失稳难题。

    创新常压低温高钙质高应力差页岩储层改造技术。在国内率先提出了常压低温高钙质高应力差页岩储层“主缝+复杂裂缝”改造思路,评价分析了寒武系常压低温页岩储层“六性”特征及其改造效果影响因素,建立了寒武系常压低温页岩储层复杂缝网评价方法及模型,优化了支撑剂组合方式、射孔方式、泵注程序等施工工艺。

    创新低温低伤害页岩气压裂液体系。研制了低温破胶剂、减阻剂、稠化剂、助排剂,自主研发了低温低伤害FLICK滑溜水和低温低伤害LOMO胶液体系,有效提高了常压储层压裂液返排率,减少了储层伤害,打破了国外技术垄断。

    鄂宜页1井的突破,增添了企业在中扬子的油气勘探信心。现在,中石油已在相邻区块内完成300平方公里的三维地震,并已部署一口评价井;中石化则拟直接利用尚在压裂试气中的鄂宜页2井的资料和经验,在进行充分准备后直接进入开发。

    ④为了梦想衣带渐宽终不悔 

    “鄂宜页1井的突破,离不开项目组全体人员付出的泪水、汗水和心血。”武汉地调中心党委书记胡茂焱动情地说,“为了找到扬子板块油气资源勘探的突破点,为全面突破提供科学理论和实践经验,项目组的同志只得将对家人的愧疚深压在心底。他们无愧于中国地质人的称号!”

    这个团队在陈孝红、王传尚的带领下,用一个个创新性成果回报了家人对自己的支持与理解:

    以这一项目为平台,陈孝红修订了宜昌地区寒武纪、志留纪地层格架,建立了宜昌地区寒武纪镶边碳酸盐台地边缘沉积相模式和志留纪前陆盆地沉积相模式,发现了寒武系、奥陶系甲烷渗漏证据以及古地理、古环境和古气候变化及其对页岩气储层的制约关系,为页岩气有利区优选、井位部署提出了科学依据。

    王传尚提出了宜昌地区页岩气具备多层系立体勘探潜力的认识,为页岩气参数井的部署提供了依据。

    刘安通过项目实施查明了寒武系页岩气地质条件,获得了含气性参数,圈出了远景区。通过古流体研究,分析了中扬子重要圈闭构造的油气保存条件,明确了宜昌地区古流体演化过程与页岩气富集的关系。

    张保民通过深入研究,精细刻画了宜昌斜坡带寒武系富有机质页岩的发育层位,明确了页岩的古地理分布特点,结合二维地震资料的分析解释,深化了宜昌斜坡带地层、构造以及古地理的认识,圈定了宜昌地区寒武系页岩气有利区。

    张国涛在全面收集、整理和分析中扬子地区震旦系和下古生界页岩有机地球化学特征后,编制了中扬子地区震旦系和下古生界各页岩的厚度、有机碳含量、成熟度等有机地化参数等值线图,圈定了中扬子页岩气远景区。

    罗胜元通过对中扬子复杂构造区页岩气形成富集机理的系统研究,提出宜昌斜坡区所处的黄陵古隆起对页岩气的形成和聚集有优越控制作用,是寒武系页岩气有利勘探区的认识……

    路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。项目组成员表示,今后,他们将继续发扬拼搏、奉献、创新的精神,为实现中扬子油气资源的全面突破继续努力。

    中扬子油气梦想扬帆起航
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