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    近日,中国地质调查局岩溶地质研究所承担的“红水河上游岩溶流域1:5万水文地质环境地质调查”项目,在贵州省关岭县落叶新村伍家庄实施的1个探采结合孔成功出水。钻孔深度为175.5米,涌水量达305吨/天,可解决落叶新村1500多人的生活饮水问题,并可为“关岭供港澳蔬菜基地”约200亩蔬菜大棚提供旱季水源保障。

    落叶新村伍家庄、兴发寨一带为峰丛谷地区,雨季村民利用谷地内浅井采集第四系孔隙水解决饮水问题,每逢旱季浅井干涸,村民用水困难,当地政府和村民迫切希望可以在村庄附近找到饮用水源。

    通过对地层、构造及水文地质条件的综合分析,结合地球物理探测结果,岩溶所项目组在伍家庄东南侧确定地下水主径流带位置,布设1个探采结合孔。钻孔的成功出水,不仅解决了附近几个村屯多年来的饮水难题,也为蔬菜基地的持续发展提供了水源保障,助力村民早日脱贫致富;同时,也为评价三叠系中统杨柳井组赋水性提供了基础水文参数。

    红水河水文地质环境地质调查助力脱贫攻坚

    近期,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心(以下简称“水环中心”)地质灾害监测预警技术与装备研发团队在地质灾害监测预警与应急处置领域获得5项国家发明专利授权。这些专利从监测预警、数据处理到应急保障,多维度构建起地质灾害防控技术体系,为保障人民生命财产安全发挥重要作用。

    一是“一种泥石流监测预警方法及装置”,凭借“立体监测网络 + 多维度参数判定”的创新设计,有效提升了泥石流感知、监测、预警的准确性、稳定性与精度,能够排除暴雨、大风等环境因素的干扰,大幅降低误报、漏报率,为山区泥石流防治筑牢“精准导航”防线。

    二是“一种低功耗地质灾害预警救灾方法、系统及装置”, 以“图论选路 + 电量感知”为技术核心,通过多维度评估筛选出 “最优待选节点”,显著降低预警系统整体功耗,提高单个预警单元 “存活率”,确保极端环境下信息传输的连续性和稳定性,让预警信号在“关键时刻不缺席”,为避险争取宝贵时间。

    三是“一种滑坡裂缝位移自适应监测系统及方法”,将自适应监测方法融入滑坡裂缝监测,借助无线监测网络实现多监测点远程监控,达成裂缝位移监测的高精度、多频次、自适应数据采样,既增强了裂缝位移监测的灵活性,又提升了滑坡数据采集的可靠性与精确性。

    四是“一种数据处理方法、装置、电子设备及存储介质”,聚焦滑坡监测数据中缺失数据的处理难题,在无需完整原始数据的情况下,可实现对滑坡监测数据时间序列矩阵中缺失数据的有效补全与位移趋势预测,进一步优化滑坡监测数据的处理效率与预测准确度。

    五是“用于投放或回收地质灾害应急监测设备的机械绳”, 依靠独特结构设计,使绳索具备“姿态可调、刚度可控”的能力,即便在强风、暴雨等极端天气下也能保持稳定,有效提升突发地质灾害应急监测设备投放的稳定性和可靠性,为应急设备精准投放与回收提供关键支撑工具。

    上述5项国家发明专利已在重庆、西藏、云南等地质灾害高易发区实现成功应用。下一步,水环中心研发团队将持续深化地质灾害关键技术研发,有力提升地质灾害监测预警科技水平。

     

     

     

     

    水环中心在地质灾害监测预警领域获得五项国家发明专...

    近日,北京探矿工程研究所研发的“自动卡取式绳索取心钻进结构及实时监测取心钻进系统”获国家实用新型专利授权。

    该专利设计的绳索取心工具能够实时监测钻进参数,根据钻具状态和钻孔轨迹调整工艺参数,取心完成后利用内管和外管间的差动实现弹性卡爪自动闭合,避免样品脱落。该技术能够有效提升取心质量,具有良好的应用前景。

    探矿工程所“自动卡取式绳索取心钻进结构及实时监测...

    当地时间9月18日,正在西太平洋工作区进行调查的“海洋六号”科考船传来好消息,我国自主研制的“海马”号4500米级深海遥控潜水器(ROV)在西北太平洋维嘉平顶山进行了第三次下潜作业,“海马”号上搭载的ROV结壳钻机、“强力爪”和结壳厚度声探仪等新近研制的设备各显神通,钻取了富钴结壳岩芯样品,抓到了重达60多公斤的“钴元宝”,采集了结壳厚度在线实测记录。同时,使用生物诱捕器和机械手,获取了丰富的深海生物样品。

    据悉,本次作业是“海马”号第二次投入大洋应用。2015年7月,“海马”号曾在采薇平顶海山结壳资源合同区首次应用成功,获取了丰富实测资料和实物样品,填补了我国在海山区复杂地形中应用空白。在连续3天的作业中,“海马”号在1600~1800米深的复杂海底环境下,首次利用自主研制的ROV钻机在维嘉平顶山钻进80多厘米,成功揭示了“海底黑金”富钴结壳的实际厚度。“强力爪”是为抓取巨大块状样品研制的专用工具,这次抓取到的超大富钴结壳样品形似“元宝”,长68厘米、宽32厘米、高33厘米,重达62公斤,是“海马”号迄今为止抓取的最大的块状样品。

    据本航段首席科学家助理,来自国家海洋局第二海洋研究所的张东声介绍,本航段“海洋六号”科考船还承担着合同区生态环境调查的任务。在本次作业中,“海马”号利用自主研制的取样工具,在海底成功获取海绵、海蛇尾、海百合、钩虾、合鳃鳗等生物样品,尤其是采集到游泳能力非常强的合鳃鳗弥足珍贵,为进一步研究海山生物多样性提供了宝贵的生物标本。

    据广州海洋地质调查局高工、ROV专业负责人陈宗恒介绍,“海马”号是我国第一台自主研发并投入大洋应用的系统规模最大、国产化率最高的深海遥控有缆潜水器,其优势在于可以根据调查任务的需要,灵活配置搭载设备,从而打破了以往进口ROV设备在使用中受制于人的不利局面。“海马”号拥有多视角的高清观察系统、多种类型的取样工具、高精度的声学探测设备和多参数环境调查设备,实现了精确、精准、精细海底探查,显著提升了我国的深海作业能力。三年来,“海马”号在南海“可燃冰”探查取得了发现“海马冷泉”等突破性贡献,在太平洋富钴结壳资源勘探、技术方法验证、新装备试验、游泳生物取样等方面发挥重要作用。本航段“海洋六号”将继续使用“海马”号进行相关作业。

    “海马”号西太平洋采样取得重大收获

    近日,中国地质调查局北京探矿工程研究所研发的“一种钻探取样器内岩心温压实时采集装置”获国家实用新型专利授权(专利号ZL202121966882.9)。

    该装置内置于天然气水合物保温保压取样器具中,可全过程测量、记录水合物保温保压钻探中样品的温度与压力数据,具有测量精度高、整体功耗低、高度集成化等特点,可精确获取水合物样品原状温压特征参数,能够为取样工艺改进及岩心测试分析提供参考,也有助于提高水合物资源评价和成藏机理分析的精确性。

    该装置于2021年6月在南海进行了海试应用,对钻探取样过程中的温度、压力数据进行了实时记录,形成了温度压力变化曲线,验证了技术性能。

     
    探矿工程所“一种钻探取样器内岩心温压实时采集装置...

    近日,中国地质调查局南方页岩气调查科技攻坚战宜昌地区现场联合攻坚指挥部、地调局武汉地调中心、地调局油气资源调查中心联合检查组到鄂宜地5井钻探工程施工现场检查指导工作。

    鄂宜地5井是由地调局武汉地调中心在宜昌黄花乡上洋村组织实施的一口页岩气地质调查井。该井主要任务是查明黄陵隆起东缘震旦系陡山沱组和寒武系水井沱组岩性特征和沉积环境,获取富有机质页岩页岩气评价基本参数,完成配套的测井、录井和目的层页岩气综合评价工作。

    在钻井现场,检查组详细询问了钻探工序及施工情况,仔细查看了钻井岩心,要求鄂宜地5井要为地调局在宜昌地区做实页岩气资源量、宜昌地区页岩气勘探部署提供有力依据;查看了井场安全制度和井场安全设备配置情况,详细询问了安全生产执行情况,要求鄂宜地5井钻探施工必须在保证安全的前提下,有序稳步推进;检查组在现场与项目组成员就相关地层的沉积环境及区域特征等进行了有益讨论。

    现场讨论钻探工序流程

    现场查看钻井岩心

    宜昌联合攻坚指挥部检查指导鄂宜地5井页岩气钻探施工...

    一年将尽夜,万里未归人。在万众期待新春佳节来临,期盼与亲人欢聚一堂、共享天伦之乐的时刻,地调局油气调查中心仍有33名干部职工,与各井场280余名工程作业人员一起,奋战在新疆、云南、贵州、湖北等7口油气钻井野外一线现场,战风雪、斗严寒,为祖国的油气事业默默坚守。虽已隆冬,各井场却是如火如荼,干劲十足。

    在山林密布、雨雪纷飞的湖北西南部,鄂阳页1井正在进行震旦系陡山沱组直井分段压裂试气,油气调查中心领导、工程首席、处室负责人以及相关工程公司组成8人专家组现场指挥,初步结果显示良好,有望获得最古老页岩气重大突破。与此同时,鄂宜参1井、鄂巴页1井、鄂建业1井3口参数井同时在钻,将获取页岩气、天然气评价参数,评价区带资源潜力,力争钻获工业气流。

    在寒风凛冽、气温低达零下二十多度的新疆塔里木盆地,位于新疆且末县的新且参1井现场机器日夜轰鸣,紧张而有序。该井设计井深4000米,现已三开钻进2578米,一旦获得突破,将带动周边近3万平方公里的油气勘探工作,成为塔里木盆地油气勘探重要的战略接替区,并将极大地推动新疆油气矿权改革工作进程。

    在连日阴雨、严寒刺骨的云贵高原,云南绥江县云绥页1井已经连续施工198天,累计钻进3350米,即将达到目的层。贵州紫云县黔紫页1井刚刚开钻10余日,设计井深2700米,工作周期预计5个月,守井人员已经做好长期作战的准备。

    油气调查工作没有节假日,没有暂停符。2016年油气调查中心牵头实施地质调查工程5个,承担二级项目22项,经费合计52075万元。完成野外地质路线调查5637千米,实测剖面70千米;二维地震采集860.16千米,处理解释6822千米,重磁电测量3732千米,部署43口地质调查井或参数井,累计进尺3.19万米,取得了多项重大突破。

    春去冬来,油气调查工作者始终奋战在野外一线,足迹踏遍祖国丛林沼泽、山川大漠。虽然常年忍受酷暑严寒的苦楚、父母妻儿的牵挂,虽然经常遭遇断水停电、道路封锁、蚊虫叮咬的考验,但他们永远坚守在岗位,用勇气、智慧和大无畏的牺牲精神,诠释了对油气事业的忠诚与担当。他们也逐渐成长为一支油气尖兵,哪里有需要,哪里就是他们的战场。

    三九严寒何所惧,一片丹心向“油”开。新的征程已经开启。我们相信,在地调局党组的坚强领导下,在油气调查中心全体干部职工的共同努力下,我们的公益性油气调查事业必将遍地开花,更加兴旺、美好!

     

    钻井压裂现场

     

    正在施工的钻井现场

     

    专家在现场跟踪工程情况

    三九严寒何所惧 一片丹心向“油”开

        依据国家计量认证认可监督管理委员会2015年认办实函【2015】33号通知要求,2015年6月26日~29日,国家计量认证国土资源评审组会同辽宁省质量技术监督局,对国土资源部东北矿产资源监督检测中心(沈阳地质调查中心实验测试中心)进行了计量认证复查评审。
        评审组按照《实验室资质认定评审准则》的要求,现场对几年来质量管理体系运行情况、管理体系文件、实验场所、仪器使用与管理、样品收发与加工、相应的技术标准和标准物质、客户申诉、记录等进行了检查;并进行了现场盲样考核(包含35件样品,335个参数);对授权签字人进行了现场考核,检测人员进行了理论考试。经过评审组认真合议,批准6类212个产品1579个参数的认证项目,同意通过计量认证现场复查评审。

    沈阳地质调查中心实验测试中心顺利通过资质认定复查...

    近年来,科技创新已经成为推动区域经济转型升级的核心支撑要素。“十二五”期间,国土资源部把强化科技创新平台建设摆在实施创新驱动发展战略、建设创新型国土资源的突出位置,围绕节约集约利用资源和找矿突破战略行动需求,在矿产资源综合利用先进适用技术和数字地质调查理论技术方法研究与推广平台建设上,取得了较大的进展。

     

    技术推广平台让资源利用效率更高

     

    低品位、共伴生、难利用矿多是我国矿产资源的基本特点。新中国成立以来,我国在石油、天然气、煤炭、金属、化工等重要矿产采、选和综合利用方面,取得了一系列先进适用技术,但技术的转化率和普及率低。如何提高矿产资源的利用效率,增强保障能力,是近年来矿产资源管理的重大问题之一。

    因此,建立健全先进适用技术推广发布制度,分批发布矿产资源节约与综合利用先进适用技术,发挥其导向和示范作用尤为重要。据中国国土资源经济研究院相关人士介绍,先进适用技术不仅包含矿山开发利用的采、选、废弃物处置全流程的技术和装备,而且还涵盖矿山信息化建设等领域,汇集了当前适合我国矿产资源开发利用的先进技术。专家表示,先进适用技术推广平台建设,以企业和科研院所为基础,以提高矿产资源利用“三率”为核心,以网络为媒介,打通了矿山企业对先进适用技术信息获取的渠道,实现了“两个找到”,即让有需求的矿山找到先进技术,让先进技术找到适用矿山。

    ——建立先进适用技术推广发布制度。推广先进适用技术是提高矿产资源开采回采率、选矿回收率和综合利用率的关键环节。2012年,国土资源部印发了《关于推广先进适用技术提高矿产资源节约与综合利用水平的通知》(国土资发〔2012〕154号),明确了重点领域先进适用技术的推广工作,建立了先进适用技术推广发布制度,搭建宣传、交流和推广平台,并强化了推广先进技术的监督管理。

    ——建立科学规范的遴选机制。为确保能够评选出具有时代特色、符合形势需求,真正代表行业先进水平、具有影响力的先进技术,首先明确重点推荐范围,科学设定推荐条件,规范推荐评选程序,然后在各省(自治区、直辖市)国土资源主管部门和有关中央企业组织推荐基础上,组织国内各行业资深专家从创新性、先进性、适用性、成效显著性和推广可行性五方面进行评选。最后,对专家优选出的先进技术,在国土资源部门户网站公示,公开征求各省级国土资源主管部门和社会的意见,经部领导审定后公告发布。

    ——构建了分领域和环节的先进适用技术体系。2012~2015年,共发布四批210项矿产资源节约与综合利用先进适用技术,涵盖了能源、金属和非金属等各个领域的采矿、选矿及综合利用等开发利用环节。其中,油气类30项,包括特超稠油藏、致密砂岩气、低渗透油藏等高效开发技术;煤炭类45项,包含以矸换煤充填开采、煤层气抽采利用、保水开采、干法选煤等煤炭资源高效开采和清洁利用技术;金属类94项,包含低品位资源利用、尾砂充填、共伴生资源高效复选、高压辊磨机超细碎、尾液处理等技术;非金属矿产41项,包含低品位磷矿、固体钾盐、含铀硼铁矿等高效利用技术等。

    ——搭建先进适用技术推广信息共享平台。先进技术发布后,搭建推广信息平台,采取多种形式的宣传,力求推广效能达到最大。一是举办多场现场推广会或经验交流会,并利用国际矿业大会的平台,加强管理部门、科研院所、行业组织、矿山企业之间的交流,促进产、学、研平台建设。二是在媒体开设先进技术推广专栏,对先进技术进行全面介绍,扩大宣传面。三是在国土资源部门户网站开设先进技术信息共享平台,设立综合利用最新动态、通知公告、综合利用知识普及、政策法规、标准规范和先进技术介绍6个专栏,将先进技术信息及综合利用最新进展及时向社会发布。集中展现先进适用技术的推广政策、工作进展和先进典型,完整介绍推广技术的适用范围、技术参数和典型案例,实现矿山企业快速查询。

    ——建立先进适用技术激励约束机制。进一步明确政策支持措施,将先进技术作为先进技术推广应用示范矿山和国土资源节约集约模范县(市)创建的考核内容,并通过经济手段支持先进适用技术的应用。同时,强化监督管理,将先进适用技术推广工作与矿产资源开发利用监管、“三率”考核、矿山地质环境保护等工作紧密结合,鼓励和引导先进适用技术的应用,逐步淘汰落后技术和产能。

    专家表示,先进适用技术推广普及后,将极大提升我国资源利用效率和保障能力。国土资源部提供的资料显示,油气资源推广应用特超稠油藏、高含水油藏及低渗透油藏高效开采技术,预计可新增可采储量近27亿吨;煤炭资源推广应用充填开采、薄煤层机械化开采等技术后,预计可盘活我国煤炭资源140亿吨;金属矿产推广应用充填开采、矿石超细碎、低品位资源高效选矿及废弃物综合利用等技术,预计60亿吨难利用铁矿资源将得到有效利用;化工矿产推广应用低品位磷矿浮选和固体钾矿高效利用技术,预计将盘活我国低品位胶磷矿近17亿吨,盘活固体钾盐1.7亿吨。

     

    数字平台让地质调查工作更加便捷

     

    数字地质调查理论技术方法研究与推广应用是《中国地质调查局中长期发展规划纲要(2011~2015年)》和国土资源部《国土资源信息化“十二五” 规划》的重要内容之一。地质调查主流程信息化团队经过近8年的持续集成研发和推广应用,逐步形成了比较完整的地质矿产调查全流程数字化理论、技术方法和自主软件平台。

    据了解,自2008年开始,数字填图系统全面升级与扩展到数字地质调查系统,使数字地质调查系统贯穿整个地质矿产资源调查全过程,涵盖地质调查、地质填图与三维建模、矿产资源勘查、矿体模拟、品位估计、资源量估算、矿体三维建模、矿山开采系统优化等内容,并出版了《数字地质调查技术理论研究与应用实践》等5本专著。中国地质调查局发展研究中心提供的资料显示,2010年,我国数字地质调查系统开始进入新的发展阶段,形成了具有自主知识产权的数字地质调查GIS基础平台和智能数字地质调查系统,逐步实现了从数字化转向智能化、从2D走向3D的地质调查。初步形成了天地一体的野外地质调查工作、管理、安全保障和泛在服务模式。主要取得了以下九大突破性成果:

    ——创建了中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程无缝数字过程及理论方法。基于“3S”技术,创建了PRB粒度理论与技术方法、地质路线(PRB)双重三维建模技术、第三代地质图数据模型技术、不同阶段数据继承与数据流池技术、三级野外与室内数据综合一致性约束技术、不同阶段数据业务流程耦合三维模型技术、野外地质编录图件同步增量覆盖技术、地质调查DGSGIS中间件等综合技术方法和理论,开发了数字填图系统、探矿工程编录系统、数字地质调查综合平台、资源量估算与矿体三维建模系统。在中大比例尺地质填图、地质三维填图与建模、矿产调查与勘查到成果发布全过程,实现了从野外数据采集到最终成果的数字化、信息化和部分智能化;并在保持全过程数据模型的一致性和继承性等体系方面,从体系架构上支持了地质矿产调查勘查全过程无缝数字过程,并在国内外同类软件系统保持领先水平。

    ——建立了覆盖基础地质调查和矿产调查过程的《固体矿产勘查数据库内容和结构》标准,把数据库建设流程与具体地质矿产勘查业务工作充分地融合在一起,形成新的工作模式。数据库基本内容涉及矿产地质填图、探矿工程、地球化学勘查、地球物理勘查、重砂测量、遥感地质调查、矿产检查、资源量估算、区域地质图与地质矿产图、成矿规律与矿产预测等综合研究等,涉及数据模型表格339个,约3499个数据项。首次对涉及的要素类、表、实体进行了统一表述,规范标准数据模型的统一描述,充分体现了数据库、数据字库、要素类、数据表的层次关系与结构。

    ——对PRB理论从二维向三维进行扩展和完善,创建了地质填图PRB双重三维构模技术,建立了浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术。通过对地质填图PRB核心技术从二维到三维的扩展研究,提出了地质填图PRB双重三维构模技术,实现了地质填图过程从二维到三维的提升。同时,通过地表地质调查数据,能够快速构建工作区初始三维地质模型,集成地表地质、地球物理、钻孔等数据,形成了“地质路线+ 轮廓线重构与变异函数+晶胞模型+块体模型”的浅地表地质体和深部地质体的一体化建模技术体系,并开发形成地质、地球物理、钻探多专业数据约束的三维地质建模工具。

    ——面向数字地质调查特点和需求,形成了智能化地质调查DGSGIS底层自主平台。针对数字地质调查应用的需求,强化地质调查业务流程数字无缝性,形成了桌面和移动的智能地质调查 DGSGIS平台。通过底层框架的独立性构建,使数字地质调查软件平台可以跨平台保持无缝连接。该软件平台开始对其他专业系统提供基础平台支撑,在地下水、地球物理、地球化学等领域以公益形式推广应用。

    ——建立了集成国内外主流资源储量估算方法与业务流程的地质矿产勘查从野外到矿产资源评价(靶区圈定)、资源储量估算及矿体三维建模一体化的软件体系。该成果创建了野外数据采集、成果综合、资源储量估算和矿体三维建模与表现的全过程信息化和数字流程,为资源量估算和矿体三维显示提供了有效工具和平台,与目前国内外市场同类软件相比,其最大的特点是计算机数字化流程与业务流程完全一致,从槽井坑钻野外数据采集到资源量计算和矿体三维显示无缝连接、零数据交换,使得在具体应用中,充分体现了提高效率和成果精度、节省大量人力和物力所带来的优势。

    ——建成了以北京、大区、省级三级体系组成的中国地质调查信息网格结点体系(分布全国 20个结点群),成为国内最大的行业网格之一。基于本体理论,按照资源聚合器标准规范,进行统一的数据描述与组织,提供统一的发现、集成整合与发布,数据量已达TB级。在整合公开地理信息资源基础上,通过地质调查信息空间和物理空间智能叠加,构建从地理空间向知识空间的地质调查智能空间平台,以多比例尺地质图数据、地质工作程度等200余种地质专题数据服务为中心,以“天地图”等地理信息为衬托,面向专业和非专业人士提供了主要由13个功能模块构成的 “5+1”服务模式工作流。通过各专业结点的特色服务,体现出具有高效性、及时性、易得性和多元化等时代特征的新一代地学信息服务模式。

    ——提出与发展了基于网格环境下海量数据空间分析与处理服务、多源空间数据集成应用、空间信息分布式协同计算等多项关键技术,为我国网格技术的应用实践提供了开创性示范实例。

    ——面向以大数据、云计算、智能感知服务、第四范式与泛在服务为特点的地质调查智能空间平台改造与升级。开展以智能感知、非结构化数据的挖掘和知识发现为核心的技术方法研究,初步构建地质调查智能空间平台原型系统,形成天地一体化地质调查、管理和智能服务体系雏形;以大数据技术为依托,初步形成智能地质调查非结构化数据发现与挖掘服务雏形,实现了地质大数据的一键式存储、组织、管理、快速检索与智能挖掘等。推进野外地质调查工作向智能流程的再造,为地质调查信息化流程提供后台支撑平台服务,创新地质调查方式和服务方式。

    ——与时俱进,把新一代信息技术融入数字地质调查体系,构建了智能地质调查体系,提供现代地质调查工作、管理与服务的新模式。基于大数据和云计算等新一代信息技术,把智能设备、北斗系统充分融入数字地质调查系统,集成开发了基于大数据技术和北斗卫星技术的应用数字地质调查系统,为构建“野外地质调查工作+管理+安全保障服务”的天地空一体化服务体系架构和模式奠定基础。

    ——创建了天地空野外地质调查工作现场管理调度、野外现场技术指导与专家会诊、艰苦地区安全保障服务一体化新模式,建立了多通信技术与网格技术的协同集成技术、适合“野外地质工作+管理+安全保障服务”的静动态北斗4级组网技术、野外地质调查安全保障主动服务技术。

    数字地质调查理论、技术方法与软件平台的应用为现代化野外地质工作各个环节提供了全方位技术支撑;创新了野外地质工作、管理和服务模式,推动了我国地质调查从数字化走向智能化和智慧化的快速发展,培养了一批跨学科的技术人才,取得了显著的社会效益。据了解,“数字地质调查系统”已在地质调查实际生产和许多矿业公司中全面应用。从2006年开始,成果已广泛应用于全国区域地质调查、矿产远景调查、矿产资源调查评价及危机矿山接替资源调查等专项及矿区勘探等领域。目前,成果推广应用单位超过1000家、人员超过15000人,涉及全国地质、冶金、有色、核工业、建材、化工、煤炭等行业部门、高校科研部门和国内大型矿业公司。创立的数字填图技术与方法已被多个大学列入本科生教学课程。

     

    数字地质调查理论技术方法与软件平台

    科技创新平台建设叫好又叫座

    引言 

    习近平总书记在2016年全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会明确指出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。李克强总理最近多次批示“推动开展地球深部探测研究”,“可以列为重大专项”,“两个方面,一是地下资源能源问题,二是城市地下基础情况问题。”《“十三五”国家科技创新规划》对地球深部(深地)探测研究也有明确的表述。这表明党和国家对地球深部探测研究高度重视,并指明了方向。

    2012年10月~2014年3月,在科技部原部长徐冠华和科技部基础司的倡导和支持下,以“地球深部过程与成矿作用”为主题的调查研究开始进行。这项研究耗时一年半,参与人员达150余人,含院士8人、教授和研究员30人。为保证调研工作的顺利开展,成立了专家组,组长为莫宣学院士,副组长为马福臣研究员、赵振华研究员,成员包括李曙光院士、金振民院士、张国伟院士、朱日祥院士、华仁民教授、邓晋福教授。秘书为朱弟成、杨立强、王银宏教授。研究完成并提交了《地球深部过程与成矿作用》战略调研总报告及5份分报告(造山带、克拉通、花岗岩省、地幔柱、实验)。在此基础上,于2014年3月召开了以“地球深部过程与成矿作用”为主题的483次香山会议,由孙鸿烈院士、翟裕生院士、滕吉文院士、莫宣学院士、马福臣研究员担任执行主席,来自各方面的40多位专家参加了会议。会后发表了会议简报,向国家有关主管部门提出尽快对“地球深部过程和成矿作用”立项,并列入优先资助领域,给予长时间、大强度的支持。2015年4月瞄准国科发资〔2015〕52号文件中第7个重点方向(面向国家战略需求的基础研究)中的“深地”战略性研究,提出“地球深部过程与成矿作用”的立项建议。

    本文仅对地球深部探测研究与地下资源的关系作一些探讨。

     

    莫宣学院士简介:莫宣学,岩石学家,中国地质大学(北京)教授,中国科学院院士,1938年12月出生,1960年毕业于北京地质学院。1981年~1983年美国伯克利加利福尼亚大学及劳伦斯伯克利国家实验室访问学者。曾任中国地质大学(北京)副校长、中国地质大学研究生院院长、国家自然科学基金委员会第六、七、十、十一届学科评审专家组成员、第30届国际地质大会学术委员会副主席、经济地质学会(Society of Economic Geologists)Fellow及负责亚洲区域的副主席。现任《 地质学报》主编及《Geoscience Frontiers》主编。曾获国家科技进步奖一等奖。

    莫宣学首次提出任意压力下岩浆氧逸度计算公式及含Fe2O3硅酸盐熔体密度预测模型,为建立岩浆演化综合热力学理论模型发挥了关键作用。他几十年长期研究青藏高原构造-岩浆作用,在揭示印度-亚洲大陆碰撞时间、青藏高原巨厚陆壳成因与增厚机制、深部壳幔物质运移等方面,取得了系统成果。他长期坚持“岩浆-构造-成矿”方向,研究青藏高原及金沙江-澜沧江-怒江成矿带的成矿规律与具体找矿方向,为开拓西南“三江”和西藏冈底斯国家级矿产资源新基地做出了贡献。

    “地球深部过程与成矿作用”研究的必要性与紧迫性 

    确保矿产资源供应是实现我国“两个一百年”发展目标不可缺少的关键要素。目前,我国经济发展进入新常态,对矿产资源的需求总量保持高位态势。据统计,2013年我国21种矿产消费量居世界首位,占全球消费总量的1/3。未来10年~15年,我国矿产资源刚性需求仍将持续,大宗金属矿产需求峰值将陆续来临,对外依存度将大幅攀升,严重超越国家资源安全警戒线。如果未来10年探明资源储量不能大幅度增加,几乎所有的大宗金属矿产将面临消耗殆尽的危险局面,形势危急,前景堪忧。立足国内,开辟新的找矿空间和深度,寻找找矿战略新区,实现找矿重大突破,提高资源保障程度,已成为我国一项紧迫、艰巨而又长期的重大战略任务。

    为了完成这项重大战略任务,必须揭示中国地质结构和演化的复杂性与特殊性,及其导致的中国成矿作用的复杂性和特殊性。中国地处世界三大构造域的复合部位,经历众多离散陆块多期聚合拼贴过程,在中生代、新生代遭受改造与活化,岩石圈结构异常复杂、不同深部过程多期叠加复合,导致成矿金属选择性地巨量堆积,形成金属成矿省和巨型成矿带,造成我国矿种繁多、类型多样,多源复成、破坏再生的禀赋。

    科学家们认识到,虽然资源、环境、灾害问题主要表现在地球的浅表层,然而其推动力却来源于地球深部,地球深部过程控制了浅部运动与变化。例如,青藏高原是地球上最高、最大的高原,蕴含着丰富的自然资源,又对亚洲乃至全球的气候、生态、环境有重大的影响。然而,造成这一切的根本原因却是印度-欧亚碰撞以来青藏高原壳幔各圈层物质和能量的调整和再分配,即印度-欧亚大陆碰撞所引起的青藏高原下面地球各圈层内部及圈层之间(重点是中下地壳、岩石圈地幔、软流圈地幔)的物质与能量的调整和再平衡。正是这个物质与能量的调整和再平衡过程,从根本上控制着青藏高原的隆升、形成演化和资源环境效应。由此可见,只有阐明了地球深部过程,即地球内部的物质组成、性质、运动演化过程及动力学,才能抓住资源环境问题的关键。

    同样,矿产资源虽然主要就位于地球的浅表层,但其驱动力也来源于地球深部。地球深部过程是大规模成矿作用的“发动机”(提供能量和动力)、“供应源”(提供金属和流体)和“开拓者”(提供矿质输运通道和汇聚空间)。在不同动力学体系作用下,地球深部过程(包括地球深部发生的物质-能量交换以及成矿物质活化、调整和再分配)促使深部含矿岩浆和地壳流体运移、聚集,卸载,在地壳的适宜部位形成巨型成矿带和大型-超大型矿床。因此,要从根本上回答我国矿产的分布格局与资源潜力,从深层次上揭示区域成矿规律和金属巨量堆积过程,开辟新的找矿空间和深度,预测找矿战略新区,就必须深入理解地球深部过程,深刻揭示地球深部物质、结构和层圈相互作用,特别是深部物质-能量交换-传输的地球动力学过程,创建全新的成矿理论体系。

    地球深部过程是指地球内部(从地壳到地核)壳-幔物质与能量交换、物质运动行为、轨迹及其动力学响应。地球深部过程与成矿,是指在不同力系作用下,深部物质重新分异、调整,并在特定壳-幔结构空间驱动含矿热液流体运移、富集并在地壳介质的适宜部位,特别是在深部空间(500米~3000米)形成大型、超大型矿床或矿集区的作用过程。主要包括岩石圈尺度(背景场)、Moho界面(壳-幔物质与能量交换的界面)、小于5千米 的“透明”上地壳(理解导矿控矿构造与层序和矿化分带)、500米~3000米深度(本世纪固体矿产勘查开发的主要深度)。地球深部过程及其对成山、成盆、成岩、成矿(包括能源)、成灾的制约和影响,是本世纪地球科学深化认识地球本体的核心科学问题。迄今,我国对矿产资源的利用和勘查工作主要还在500米以上的地球浅部,对地球深部的成矿规律了解得很不够。然而,如果只懂浅部不懂深部,不研究地球深部过程对矿产形成和保存的控制,就不能回答诸如我国急需矿种的成矿潜力究竟如何,在哪里能够找到大型-超大型矿床这样的重大资源战略问题,不能从根本上解决国家的矿产资源保障。

    关键科学问题 

    根据中国大陆所具备的独特地质条件,针对国内外研究现状和存在问题,提出下述三大关键科学问题:

    (一)深部物质组成、结构的不均一性和演变及差异成矿作用

    地球深部物质组成和结构的不均一性及深部壳幔作用过程,从根本上控制着矿产的区域性分布、区域优势矿种和成矿潜力的差异,也从根本上控制着矿产资源的形成。但迄今仍然不很清楚中国大陆重要成矿区带的深部结构、物质组成以及深部物质结构的不均一性与成矿元素离散与聚集的关系。因此,需要精细解剖中国大陆重要成矿区带不同尺度(从表层到壳幔过渡带)岩石圈的组成、结构与时空变化特点,深入研究岩浆作用的成因,有效识别幔源物质、壳源物质的贡献,将岩浆作用与成矿作用紧密地联系起来,围绕大矿、富矿形成的源、运、储,开展深入研究,查明成矿物质超常堆积的控制因素(如壳幔不均一性、岩石圈类型与厚度、地壳类型与厚度、软流圈的上隆及侧向运动、壳内和幔内或壳/幔相互作用的程度和方式)和差异成矿的根本原因。

    (二)深部流体过程与物质能量交换

    成矿作用与岩浆过程、岩浆-热液过程或热液过程引起的物质和能量交换密切相关,矿床的形成(成矿物质来源、成矿物质迁移和成矿元素的沉淀)离不开成矿流体,可以说没有成矿流体就没有矿床。深部巨量熔/流体在岩石圈内部的系统循环是金属元素活化、迁移的必要条件,也是大型超大型矿床形成的诱因。但迄今对岩浆和热液体系氧逸度变化的控制因素及其对成矿作用的影响、对金属元素在深部熔/流体中迁移、演化与富集机理的认识还存在很大争议。因此,还需要采用多学科交叉结合的手段,充分考虑流体作用对软流圈地幔的改造和对成矿岩浆的贡献,查明流体的来源、迁移和聚集过程,查明金属元素富集机理和物质能量交换过程。

    (三)成矿系统的深部过程驱动机制

    深部过程应包括构造过程、岩浆过程、流体过程、热化学过程和地球物理过程。如前所述,地球深部过程控制着浅部构造运动与矿产资源的形成和保存,查明地球深部的物质组成、结构和性质,阐明地球深部过程(物质运移-聚集规律、运动-演化过程和动力学机制),是正确理解地球浅表层矿产资源形成、变化与保存等问题的关键。但迄今为止,对岩石圈及壳-幔圈层物质和能量交换的深部动力学过程仍然还停留在概念层次上,对金属元素超常堆积的控制因素和深部驱动机制也缺乏很好约束。因此,需要更新现有的技术和方法,补充新的分析手段(如铁、铜、镁和钙等非传统同位素示踪手段),重视高温高压实验研究,加强同位素示踪和数值模拟,通过地质学、地球化学和地球物理学的综合探测研究,利用合适的地质学和岩石学概念模型、边界条件和物性参数,探讨不同构造体制下的壳幔物质交换、矿源供给、流体迁移、成矿元素堆积和矿床定位等一系列不同层次深部过程的驱动机制,阐明由深部地质过程引发的构造-岩浆-流体-化学作用与元素富集成矿机理。

    长远目标与近期目标 

    应当紧紧围绕上述三个关键科学问题开展“地球深部过程与成矿作用”研究,努力达到建立地球深部过程与成矿作用相统一的理论的长期目标,提高矿产资源保障工作的预见性与目的性。

    “地球深部过程与成矿作用”研究的近期目标是:揭示造山带、克拉通、大花岗岩省、地幔柱的深部物质组成、结构、演变及与成矿作用的内在联系,开展相应的实验模拟和方法研究,解剖代表性大型矿集区,查明其深部流体作用与物质能量交换,成矿作用的深部驱动机制,控制大规模成矿的主要因素,提升大型矿床预测效率。在时间上,以中-新生代为重点,兼顾晚古生代;圈层上,以地壳-上地幔为重点,适当探索核幔边界。□

    (标题为编者所加) 

    寻找战略新区须深入理解地球深部过程

    日前,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所自主研发的“水合物生产井气-水-砂三相人工举升模拟实验系统”、“水合物开采过程中砂对离心泵磨损的测试系统”、“模拟井下真实环境进行离心泵气液分离效率的测试装置”3项实用新型专利技术获得国家知识产权局证书,专利号分别是ZL201721648774.0、ZL201721648630.5、ZL201721643372.1,标志着青岛海洋所在海域天然气水合物试采人工举升领域有了新的进展。

    泥质粉砂天然气水合物开采过程中,井筒离心泵举升系统是保障天然气水合物持续安全开采的“最后一公里”,通过人工实验井技术验证泥砂、气、水、水合物浆体综合作用下人工举升系统的稳定性,优选合适的人工举升装备、优化最佳举升参数,可以对水合物试采工程参数设计提供重要依据。上述三项专利技术针对泥质粉砂储层降压/流体抽取法开采过程中的井筒多相多组分复杂流动状态,通过设计合理的实验回路、测试方案,分别验证泥砂、甲烷气体含量对离心泵工作效率的影响,并提出最佳的井筒举升管柱组合。

    据悉,上述专利技术是自然资源部天然气水合物重点实验室目前已经建成并完善的海域天然气水合物实验井技术的关键组成部分。基于上述实验井技术,团队已经提报相关国家专利23项,其中发明专利12项,实用新型专利11项。截至目前,所有实用新型专利均已获批,发明专利均已进入实质审查阶段。

     

     

     
    青岛海洋所在水合物开采举升关键技术方面获3项专利

    近日,由中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心(以下简称“长沙中心”)和中国地质调查局油气资源调查中心(以下简称“油气调查中心”)联合实施的页岩气参数井“黔麻页1井”顺利完井。该井完钻井深2308米,取心251.8米,成功钻遇多套含气层,含气层累计厚度大、气测显示活跃,进一步拓展了雪峰西南缘寒武系页岩气勘探新区,有力支撑桂中-黔南地区页岩气资源基地建设。

    “黔麻页1井”由油气调查中心完成井位论证与地质设计,长沙中心全面负责钻井、取心、录井、测井及固井等现场作业。该井是长沙中心首台ZJ50DB大口径石油钻机列装,并组建油气钻井与录井队伍后,独立完成的首口页岩气参数井,作业过程中面临着不少挑战。

    面对灰岩地层坚硬破碎、漏失严重、软硬频繁互层、地层水敏性强,以及局部井段岩层倾角高达50°等系列难题,钻井队伍积极践行绿色勘查理念,创新突破高效护壁堵漏、井斜精准控制、机械钻速提升和恶性漏失固井等多个关键技术瓶颈;同时通过自主研发的废浆处理系统,实现了钻井废浆的无害化处理与绿色循环利用。

    针对目的层取心工作量大、地层研磨性强的特点,钻井队伍采用自主研发的DC182型取心钻具,显著增强抗压、抗扭和井下工作稳定性,配套特制金刚石及PDC取心钻头,通过“取心钻具+直螺杆”组合有效提高机械转速与破岩效率;应用双筒取心技术,最高回次机械钻速6.6m/h,岩心收获率100%、日最高取心进尺39m。此外,泥浆泵液动出心技术最大限度保留了岩心的原状结构,有效保留游离气,实现地层参数“取全、取准”,为后续页岩气储量计算与开发决策提供可靠依据。

    中心ZJ50DB钻机首口页岩气参数井“黔麻页1井”顺利完井...
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