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         由浙江自然博物馆和宜州化石馆提供研究标本,地质研究所吕君昌博士为首的研究小组最近发现了在翼龙演化史研究上具有重要意义的翼龙:达尔文翼龙 (Darwinopterus) (图1)。达尔文翼龙是既具有进步类型(翼手龙类)的头骨和颈椎特征,又有原始类群(喙嘴龙类)的特征:长的尾部及足部 的第5趾具有两个长的趾节,这一发现填补了由原始翼龙向进步翼龙演化的过渡类型的空白。该研究成果发表于10月14日在世界著名科技刊物英国伦敦《皇家学 会会报,B辑:生物科学》(Proceedings of the Royal Society Series B)上。适逢今年为英国博物学家、进化论 奠基者达尔文(1809-1882)诞辰200周年和他的《物种起源》发表150周年,特命名为模块达尔文翼龙以纪念这两大重要事件。

     图1a 达尔文翼龙的照片

        翼龙是一类飞行爬行动物, 是中生代的空中主宰者,它们与同时代的陆地霸王——恐龙类几乎同时产生于晚三叠世末期 (约2.23亿年), 且开始适应于空中生活, 早于已知最早的鸟类-始祖鸟约7千5百万年,是地球历史上最早克服地球吸引力的脊椎动物。它们在地球上生活了将近6千5百万年前的白垩纪末期。而后来的飞行脊椎动物如鸟类和蝙蝠, 它们的出现都比翼龙类晚得多。古生物学家长期以来公认有两组不同类型的翼龙(图2): 长尾的原始类型和它们的后代——短尾的进步类型,其中的一些进步类型可达到巨型,两翼展宽可达10米以上。这两种类型之间存在大的、在达尔文时代就发现的演化空白,直到现在新标本的发现,才填补这一空白。

        达尔文翼龙是目前发现的唯一的处于长尾的原始喙嘴龙类和进步的、短尾的翼手龙类之间的过渡类型。它的头部和颈椎构造(头骨上鼻孔和眶前孔愈合一起形成大的鼻眶前孔,颈椎具有不发育的颈肋等)(图3)体现进步类群-翼手龙类的特征,而身体的其它部分与喙嘴龙的一样:比如长的尾部和第5脚趾具有两个长的趾节等。

        达尔文翼龙发现于大约1.6亿年的中侏罗世地层中,比著名、最早的鸟类-始祖鸟还要早大约1千万年。在这一时期发现的具有进步和原始特征的奇异组合的达尔文翼龙展示了许多关于进步翼龙类从它们原始祖先演化方面的信息。首先,这一变化非常迅速,且集中短期之内。其次,形成重要结构整个群体特征(一些研究学者称之为模块),比 如头部、颈部或者尾部的特征,看起来是一起演化的。但是达尔文翼龙显示这些模块却不是同时变化。首先头部和颈部变化,紧接着是身体,两翼,尾部,腿部,最 后才是足部。这似乎看起来自然选择作用于整个模块并使其变化,而不是通常所希望的只是对单个特征比如吻部的形状,或者牙齿的形态等起作用。

        达尔文翼龙的尖锐而长的牙齿显示它是肉食性动物,而其骨骼结构又显示它几乎肯定地在空中掠食(它在陆地上动作很缓慢,笨拙,表现在长的尾部和脚上第5趾有两节长的趾节等), 但是其牙齿不像其它翼龙那样吃鱼或者昆虫。它们同时代的会飞行动物,包括不同种类的翼龙,小的、滑翔的哺乳动物-翔兽以及鸽子大小食肉恐龙,比如近鸟龙(图4),它 们与达尔文发现于同一层位,因而很可能成为达尔文翼龙的食物。虽然我们对带羽毛的恐龙的真正飞行能力仍然不清楚,但是它们可能仅限于滑翔或者简单的振翅飞 翔和滑翔组合。因而,它们在空中的灵活性要比达尔文翼龙差的多。达尔文翼龙可能用它的长有具有尖锐牙齿的上下颌,不是在空中,就是当它快速掠过树枝或树叶 时抓住它的食物,非常类似于现在的蝙蝠从树和灌木丛间掠食昆虫。

        研究小组希望通过大量的工作来证实模块化演化的观点,但是如果它证明是真实的,那么它将有助于解释不仅仅是原始的喙嘴龙类是如何演化成更进步的翼手龙类,而且我们所知的快速、大尺度演化的动植物等其它许多例子也可能这样发生。恐龙绝灭之后的哺乳动物的异常辐射演化只是其中的例子之一。

        非常遗憾的是,我们周围所见到的导致许多生物多样性的这些事件很少有化石记录。达尔文敏锐地意识这一点,如他在物种起源中指出的,期望有一天发现的化石可 以填补这些空白。而达尔文翼龙的发现,在翼龙的演化方面,正好弥补了这一空白。这一发现虽然只是一小步,但却是很重要的一步。它为非常规和有争议的翼龙演 化模式首次提供明确的证据。在翼龙演化史研究上,具有突破性意义。因此,西方许多媒体比如科学日报(Science Daily),生命科学(Live Science)以及自然(Nature)的研究要闻(Resaerch Highlights)版都做了不同程度的报道。

        参加研究的人员有吕君昌博士(第一作者,地质所),大卫安文博士(英国莱斯特大学),金幸生博士(浙江自然博物馆),柳永清及季强研究员(地质所)。本研究由973项目和所长基金共同资助。

     参考文献:

    吕君昌,姬书安,袁崇禧,季强. 2006. 中国的翼龙类化石。地质出版社,北京 Pp147.

    Lü, J., Unwin, D. M., Jin, X., Liu, Y. and Ji, Q. 2009. Evidence for modular evolution in a long-tailed pterosaur with a pterodactyloid skull. Proceedings of the Royal Society B: doi:10.1098/rspb.2009.1603 (online)  

    翼龙研究获突破性进展

    日前,自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所建立了包括设备、方法、标准在内的以钻代槽绿色勘查技术方法体系。

    为解决槽探、浅井等传统地表揭露手段自身局限性问题(不可能开挖很深、很大范围、灵活性差)及减少对生态环境的扰动和破坏。早在2005年,探矿工程所就对浅钻技术应用于地质找矿方面作了拓展,在内蒙古开展了浅钻与槽探揭露地质现象的效果对比研究。2014年,在海南、云南两省进行了以钻代槽勘查技术方法研究和示范,解决了以钻代槽关键技术问题,使其成为绿色勘查关键技术之一。其间,编制了《浅层取样钻探技术规程》。

    以钻代槽勘查方法的关键技术是组合钻孔布设方法。常用的钻孔布设方法有“探索孔-追索孔-验证孔”三步布孔法、十字布孔法等。以海南省东方市风塘岭金矿区矿产勘查为例。在地质分析基础上,依次进行浅钻施工——样品分析——确定品位——后续槽探施工,确定了矿脉走向,对矿区金矿异常高值区进行矿脉追索,通过对该区域槽探所发现的硅化带、破碎带(碎裂岩)上布置浅钻进行验证。结果表明:(1)试验性钻探所揭露的岩性组合与传统槽探结果一致;(2)浅钻与槽探所对应的样品分析结果基本吻合;(3)通过探索孔与追索孔、确认孔的共同施工,可以确定地质体产状。针对脉状或条带状的矿带进行钻探,采取施工斜孔的方法布孔可以快速达到地质目的,更高程度地提高浅钻成功率,可达到或接近槽探“施工范围内近水平方向上的连续观察剖面”的效果。

    基于浅钻的优势,认为以钻代槽技术勘查方法有以下优点:(1)浅钻在施工中占地面积小、地表破坏少、操作简单,对环境扰动轻微,安全系数高,符合绿色勘查的要求;(2)基本解决了难进入地区、特殊浅覆盖区取样的难题,有望彻底改变井探、槽探和人工挖掘等破坏生态的传统地质取样方法;(3)以钻代槽勘查技术可以实现对地质体结构、构造、形态、产状及接触关系等要素进行有效勘测和控制,可以拓展勘查深度;(4)以钻代槽方法灵活,可以快速布孔,取样工作速度快及取样质量高,缩短了勘查周期;(5)相对于槽探,以钻代槽综合费用低,尤其是避免了巨额占地赔偿,节约了项目资金。目前以钻代槽方法已在黑龙江、西藏、甘肃、陕西等多个地区得到应用,产生了良好的生态效益和经济效益。

     

     
    科技创新探矿工程 精心服务绿色勘查

    2018年10月12日,由自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质研究所牵头承担的国家重点研发计划项目“雄安新区深层地热资源探测评价技术示范”启动会暨课题实施方案论证会在北京召开。自然资源部中国地质调查局科技外事部相关领导到会指导。中国工程院多吉院士、曹耀峰院士、武强院士等10多位咨询专家,各课题承担单位负责人及项目参与单位的40多位代表和技术骨干参加会议。

    课题实施方案专家论证会上,评审专家审查了项目下设6个课题的实施方案材料,听取了各课题负责人的汇报,经过质询与讨论后一致认为,项目各课题实施方案全面落实了下达的课题任务书中所规定的研究目标、考核指标和主要研究内容,并根据课题任务书细化了研究内容、各阶段工作安排和工作量部署。实施方案的编制符合有关要求,技术路线合理、研究方法先进,可达到预期目标。专家组一致同意通过6个课题的实施方案论证。

    据了解,该项目总经费2692万元,将以雄安新区为重点,针对其地热清洁能源的需求,以及深部地热资源赋存条件复杂、岩溶热储结构和成因机制不明、常规探测技术亟待改进等问题,开展古潜山和深部岩溶热储形成与演化机制研究,建立深部地热资源成因与蕴藏模式,提出针对深部岩溶热储结构与温度探测的地球化学-地球物理组合方法,研发适于非均质碳酸盐岩地层的经济高效钻、完井关键技术,研究深部地热资源动态评价方法与储层改造增产关键技术,形成可推广应用的深部地热资源探测技术与评价方法,为雄安新区深层地热资源探测与可持续开发利用提供技术支撑。项目执行期限为2018年7月至2021年6月。

    课题实施方案专家论证会

    国家重点研发计划项目“雄安新区深层地热资源探测评...

    10月20日,由中国地质调查局水环所牵头承担的国家重点研发计划“水资源高效利用”专项“我国西部特殊地貌区地下水开发利用与生态功能保护”项目启动会暨课题实施方案论证会在石家庄召开。

    该项目的实施是在新时代、新形势、新要求下,科技创新解决重大应用问题的具体实践。党的十九大提出了习近平新时代中国特色社会主义思想,人与自然和谐共生作为新时代坚持和发展中国特色社会主义的14条基本方略重要组成部分,就是要坚定走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路,建设美丽中国,为人民创造良好生产生活环境,该项目的实施正是对贯彻落实党的十九大精神的具体体现。要深刻把握科学研究既要体现多学科交叉,又要体现自然科学与社会科学相融合,这种新时代科技创新解决重现实大问题的新方式,在新时代、新要求的指引下,以强烈的责任心、事业心,提高站位,刻苦钻研,为西部地下水利用与生态保护协调发展做出积极贡献。同时,各课题之间要体现项目的整体目标,协调推进,相互印证,相互支持,加强项目管理,争取更多资源,加大配套经费支持,取得突出创新成果。

    会上,国土资源部科技与国际合作司、中国地质调查局科技外事部分别强调了项目的重要意义及部局的高度重视,要求项目要出成果,出人才、出亮点。

    在课题实施方案专家论证会上,评审专家审查了项目下设6个课题的实施方案材料,听取了各课题负责人的汇报,经过质询与讨论后一致认为,项目各课题实施方案全面落实了下达的课题任务书中所规定的研究目标、考核指标和主要研究内容,并根据课题任务书细化了研究内容、各阶段工作安排和工作量部署。实施方案的编制符合有关要求,技术路线合理、研究方法先进,可达到预期目标。专家组一致同意通过6个课题的实施方案论证。

    据了解,该项目总经费1990万元,将针对我国西部生态脆弱区地下水开发利用与生态退化问题,以水循环过程中不同生态脆弱区地下水生态功能演变机制和流域地下水调控集成技术为核心,揭示地下水生态功能危机形成机制及其与地下水开发利用关系,阐明水资源开发利用过程中地下水生态功能退化的标志特征与可控性,研发适用我国西部不同类型区地下水合理开发与生态功能保护的理论、关键技术和技术方案,破解我国西部生态脆弱区社会经济发展和生态文面建设的制约瓶颈。

     

    项目启动会暨课题实施方案论证会召开

    项目负责人向咨询专家颁发聘书

    60多位专家代表参加项目启动会

    我国西部特殊地貌区地下水开发利用与生态功能保护项...

    “海洋六号”船自去年11月23日首次跨越赤道进入南半球以来,首次进入东南太平洋进行调查作业、首次穿越咆哮西风带、首次穿行著名的智利内水道、首次穿越麦哲伦海峡和德雷克海峡进入南极海域……

    在南极开展科学考察,“海洋六号”科考团队克服海况复杂、作业窗口有限、气候寒冷等困难,经过33天艰苦奋战,于当地时间2月1日圆满完成了航次设计的全部海洋调查及登陆考察任务,其间更是创造了多个南极科考“首次”记录。

    首次为南极海底“量体温”

    中国地质调查局“海洋六号”船在南极开展了多个站位的地热流探测,成功采获一批高质量地热数据。这是我国自开展南极科学考察以来首次开展的地热探测。

    1月18日凌晨,记者目睹了中国第33次南极科学考察“海洋六号”航次开展地热探测的一次全过程。5个手电筒般的海底地热探针,如同加大版的体温计,每隔70厘米一个,依次固定在重达几百公斤的重力取样器上,由钢缆牵引投入海中,以每分钟50米的速度,随重力取样器下潜到深3500多米的南极海底,插入海底沉积物中,静止10分钟,记录下海底温度的变化后,再由钢缆牵引返回“海洋六号”船甲板。整个过程历时3个多小时。

    在成功回收地热探针,并采获2米的柱状样品后,“海洋六号”热流测量专业负责人、中国地质调查局广州海洋地质调查局高级工程师罗贤虎告诉记者,这次测量采用的是由广海局自行研制、拥有自主知识产权的海底地热流探针。研发团队针对极地测量环境特点,对探针的测量范围、舱体材质、舱内设计等开展了技术改进,测量范围可达到-7摄氏度~52摄氏度,工作水深最大可到6000米,并提高了设备的安全性和便利性。

    罗贤虎介绍,作为海洋地球物理探测设备之一,地热探针用于探测海底沉积物的温度、地温梯度和地热流等。结合取样管中样品所测热导率,可计算出所测量站位的地热流等。简单说,就是在给南极的海底“量体温”。

    海陆地调队伍首次在南极会合

    当地时间1月23日,中国地质调查局系统直属单位开展海洋、陆地地质调查的两支队伍首次在南极会合,“海洋六号”派出的登陆考察队与中国地质调查局地质力学研究所科考人员在南极长城站联合开展了野外地质调查。

    “特殊地区地质填图工程”首席、地质力学研究所基础地质研究室主任胡健民研究员介绍,地质力学研究所已连续20余次参与我国南极科学考察,并取得了一系列重要成果。这次他们在长城站执行的主要任务是“特殊地区地质填图工程”所属《特殊地质地貌区填图试点》项目艰险区填图试点,计划通过野外实地调查,完成西南极南设得兰群岛1∶25万地质填图。

    南设得兰群岛是我国长城站所在地区,多个国家在此设立科学考察站,进行生物学、环境科学、地学等学科观测与考察。中国地质调查局“特殊地区地质填图工程”自2016年起部署《南设得兰群岛1∶25万地质填图》项目,一方面是开展类似的艰险区填图试验,另一方面主要是要通过中、大比例尺地质填图,展示我国区域地质调查与研究水平,参与国际地学竞争,提升我国在国际南极事务中的地位。

    据悉,地质力学所共有9人参加了中国第33次南极科学考察,其中长城站5人、中山站2人、新站选址1人及“海洋六号”航次1人。

    首次登陆南极陆地考察

    南极地形地貌极为复杂,98%以上的地区常年为冰雪覆盖。每年12月到次年2月,夏季来临,冰雪融化,一些地质露头开始显现,是开展科学考察的有利时机。

    当地时间1月22日,“海洋六号”航次的登陆考察队10名队员,第一次踏上南极南设得兰群岛的乔治王岛,以中国南极长城站为基地,在航次首席科学家助理、登陆考察队队长邓希光的带领下,利用6天时间,对包括菲尔德斯半岛地质露头分布较好的地区及阿德雷岛等进行了地质考察。

    登陆考察队北至菲尔德斯半岛科林斯冰盖以南的东北冰缘谷地,南至东南高地的盘龙山、碧玉滩,西至西南高原及北方台地,东至北方台地边缘和阿德雷岛的布拉亚尔角等,针对下第三系碧玉山组、玛瑙滩组、化石山组、岩块山组和长山组等地层,进行了地质考察、踏勘并取样。完成地质考察路线5条,地质定点观察测站22个,获取地质样品22件,圆满完成了地质定点观察和地质取样工作。

    陡峭的冰雪山峰,泥泞松软的河谷湿地,高低不平的戈壁石滩,以及湿滑的海滩陡崖,寒冷的极地冰河湖泊等,给第一次登上南极开展陆地地质考察的“海洋六号”科考队员带来巨大挑战。复杂多变的南极气候,使得登陆队的每一天踏勘,都是在大风、冰雪、雨雾中探索前行。

    在工作时间有限、任务重、地形地貌不熟悉的情况下,在中国南极长城站的支持下,全体登陆考察队员抓住一切可以开展野外作业的时间窗口,克服了极地气候恶劣、地形资料不够详实等困难,连续开展地质踏勘,安全顺利完成了对南极菲尔德斯半岛设计路线的地质考察任务。期间,还与中国地质调查局地质力学研究所的4位地质专家,以及来自泰国的两位地质专家一起开展了两天的联合考察,顺利完成全部设计路线陆地考察任务。

    航次首席科学家助理、中国地质调查局广州海洋地质调查局教授级高级工程师付少英介绍说,本次登陆考察对南极菲尔德斯半岛南部地区地形地貌、气候情况,以及区域地质概况有了初步了解,并对整个菲尔德斯半岛地层结构等有了基本认识,为研究下第三系火成岩的岩石特征、结构、构造、蚀变作用及形成期次等提供了丰富的第一手基础资料。

     

    海陆调查队员在南极会合

     

    登陆考察

    “海洋六号”的南极科考“首次”记录

        在迷你系列“页岩气神话和现实”三部曲中的第二部分里,我想论述的问题是围绕页岩气这一新型资源的一系列核心问题中的一个:页岩气究竟是便宜还是贵?上周,在安得烈蒙特福德的“Bishop Hill”博客上的激烈讨论中,我声称页岩气是贵的,而非便宜。这一观点引发了一系列长篇大论的怀疑和反对。
        相反观点认为,页岩气便宜而且很便宜。因为使用页岩气还可以节省许多钻探和输送页岩气所需的钢管的费用,以及制造钢管所需的人工费。
        根据前期对页岩气成本所做的一些调查,我认为保本价格可能在4美元到8美元/千立方英尺之间(每一千立方英尺的价格大致相当于每百万英制热量单位的价格,即美元/百万btu)。一个应注意到的极其重要的情况是:如果是在欧洲,目前4美元到8美元的价格是便宜的;如果是在日本则是非常便宜的;但是如果是在北美,这个价格很贵(图1)。因此,对全生命周期生产成本简单地做出贵或便宜的结论不是一个明智的方式。


    图1  全球天然气年平均价格的变化(据英国石油公司)

    北美页岩气开发、福岛核事故和液化天然气的短缺是推动价格变化的几个主要因素。右边的灰色栏显示美国页岩气保本价格的最小值、最大值和中值(据贝克研究所Ken Medlock)。如果是在日本,这3种价格都非常便宜,但在美国却会被认为是很高的价格,基本上仍然高于美国当前的现货价格(每百万英热量单位3.85美元)。
       

        在对已公布的页岩气全生命周期盈亏成本估计数字进行更详细的分析前,这里将首先非常简要地概述美国页岩气生产的历史和页岩气产量惊人的增长速度。因为了解过去,有助于理解现在,并有可能预见未来。

       一、美国页岩气产量

        图2显示了David Hughes编制的美国页岩气产量增长的历史。可以看出,美国页岩气主要产自Haynesville、Barnett、Marcellus和Fayetteville这4个地区(图2和图3)。页岩气产量已经从2007年每天约40亿立方英尺增长到2012年每天约260亿立方英尺!页岩气产量的增长对美国天然气总产量有实质的影响,美国天然气总产量从1995年~2002年每月2万亿立方英尺的稳定水平增长到2012年每月2.5万亿立方英尺(图4)。一些人认为这是美国向能源独立的迈进,然而也有人认为受成本和递减率的影响,这可能是一个能源泡沫。


    图2  2000~2012年美国各地区页岩气产量累计
    (产量从21世纪初的停滞状态到现在惊人的每天250亿立方英尺)

    图3  美国和加拿大主要页岩气和石油产地(资料来源:美国能源信息署)

    图4  自1993年以来美国不同类型天然气产量的变化(基于美国能源信息署数据制作)
    2006年数据系列的异常是因为页岩气数据的引入。在此之前,页岩气产量包括在传统的干气产量中。2011年末,页岩气占美国天然气总产量的32%。据David Hughes的调查结果,页岩气产量到2012年末已占美国天然气总产量的40%(图2)。

        美国页岩气产量的超常增长并不是偶然发生的。从2003年开始美国钻探工业进入超速发展期,到2008年夏天钻探设备总数是2003年的两倍多,达到2000台(图5)。大多数钻探设备是开采天然气的,把图5、图2和图4结合起来,就会明显地看到越来越多的钻机把开采页岩气作为目标,这是以常规天然气产量的减少为代价的,其维持多年的稳定水平从2007年开始下降(图5)。2008年8月金融危机爆发后,钻探活动急剧减少,因为当时所有人都在评估今后全球金融体系的格局。美国的钻探活动在2009和2010年迅速恢复。随后又开始了从页岩气开采向页岩油开采的大转移(图5)。金融危机以前,大约有400台石油钻机,1600台天然气钻机。现在是大约1400台石油钻机,400台天然气钻机。


    图5  美国贝克休斯油田服务公司提供的美国钻机数与美国能源信息署提供的天然气总产量对比


        1995年以来,美国钻探队伍的规模已经从大约700台钻探设备增长到2000台。在很长一段时间里,美国增长的钻探工作量仅仅能够弥补减少的工作量,从而维持总体工作量不下降的局面,直至钻探行业把目标转向页岩。与开采非常成熟的常规天然气相比,新的页岩气开采项目显然给公司带来了更高的产量回报。是否页岩气开采也能给公司带来更高的经济回报尚待分晓。有证据显示天然气总产量在过去的24个月里始终维持在一个稳定水平上。
        油气公司从开采天然气转向开采石油的原因很简单。页岩气的生产过剩使价格从2008年6月的超过13美元/千立方英尺下降到2012年4月的不到2美元/千立方英尺(图6)。在相同的时间段里,石油价格要高得多,从而激励了页岩气开采向页岩油开采的大转移。不到2美元/千立方英尺的天然气价格对于美国消费者和经济增长来说是一个异想天开的数字,但却导致了埃克森美孚公司首席执行官Rex Tillerson的著名宣告:“今天我们的财产全部化为乌有”。他在纽约外交关系理事会的一次发言里说,“我们没赚到钱,账面上都是红色赤字。”


    图6  亨利中心天然气现货价格(资料来源:美国能源信息署)


        欧洲和亚洲各国政府对美国的低价格羡慕不已,因为福岛核事故和2012年液化天然气供应量的下降导致了国际市场上天然气短缺,使价格飙升到历史最高水平,同时也导致了不同地区天然气价格的巨大差距(图1)。美国天然气价格下降到小于2美元/千立方英尺的情况制造了一个错觉,即页岩气是便宜的。但实际上是生产过剩使得美国天然气价格大跌至公司可以获益的水平以下。这种情况对社会是不利的,因为社会的生存有赖于可以赢利的能源工业,但社会没有意识到这一点。

       二、页岩气的实际成本是多少?

        在北美,页岩气的全生命周期实际生产成本是多少?没有单一的和简单的回答,有大量的变量需要考虑:
         1. 气井的最终回收率(EUR)
         2. 钻井的沉没成本
         3. 土地成本
         4. 管道、加工设备和运输至市场的成本
         5. 税和权利金
         6. 付出利息和利率
         7. 公司日常管理费
        不同州之间在某些变量上的差异是很大的,例如税制,北美和欧洲之间税制差异更大。在以下给出的各种各样的评估结果里,在某些情况下还不清楚是否使用了全生命周期经济评估法或“远期点”(point-forward)经济评估法。下面是莱斯大学贝克研究所能源研究中心资深总监Ken Medlock的评估结果。
        “一些井每千立方英尺只投入2.65美元成本就可以盈利,其它的需要投入8.10美元……中值是4.85美元。”


    图7  Ruud Weijermars在其学术论文中指出,美国不同产地的页岩气最低价格在每千立方英尺4到6美元之间。

    左图:2007~2011年美国主要的页岩气产区的产量;右图:美国主要页岩气产区的盈亏平衡点边际价格

        图1中已标示了上述3个价格。图7引自一项学术研究的结果,显示最低成本为每千立方英尺4到6美元。
        页岩气分析和评论家Arthur Berman在其2012年的论文中指出,按8%的贴现率计算,美国Barnett、Fayetteville和Haynesville三地生产的页岩气的全生命周期成本超过了8美元。Berman认为公司一直在高估最终回收率,因此相对成本实际上比公司公布的要高。按天然气的现价计,美国所有页岩气产区都是非盈利的。
       一家主要石油公司的前首席执行官说:一切都取决于页岩气的价格。如果价格在每千立方英尺4~5美元,则页岩气产量会很高。
        总之,情况似乎很明显,如果价格低于每千立方英尺2美元,则整个页岩气行业就无利可图。现有的证据表明,贝克研究所Ken Medlock对页岩气价格的估计是比较合理的。各个公司的利润率取决于他们总体业务的质量。只有时间能够证明Weijermars和Berman估计的高价格是否会因页岩气产量低于当前的预测量而实现。但这是一个极端不稳定和活跃的行业,效率一直在提升,因此对成本,尤其是今后成本的预测极其困难。

       三、美国页岩气的未来

        有迹象显示,美国页岩气产量增长速度的急剧放缓已经开始导致美国天然气总产量增速放缓。在过去24个月内,美国天然气总产量始终稳定在一个水平上可能就是证据(图5)。令人惊奇的是开采速率下降之后,产气量继续上升。部分是由于开采与输送系统之间的时间滞差。气井需要等管道接通,任何时候都有储备的新井闲置在那里等待连接管道。而且钻井效率也提高了,水力压裂和完井技术也正在改善,类似宾夕法尼亚州Marcellus的一些地区,生产的热点地区正在被发现和钻探。以下这段话引自“傻瓜投资指南”网:
        根据贝克休斯的数据,相当多公司都在采用垫块钻井方法。因此北美地区2013年第三季度的钻井工作量比2012年第一季度高出15%不应该感到惊讶。
    根    据美国能源信息署的数据,在美国北达科他州的巴肯页岩区,今年新井每台钻机的日产油量预计将提高将近一倍。去年的日产油量略高于250桶,而今年12月的日产油量估计可达到496桶。同样,在德克萨斯州的老鹰堡页岩区,新井每台钻机的日产量预计可从去年的约200桶增加至今年的413桶。
        这样一来,油气的供求似乎有可能实现平衡。400台钻机能够生产出足够多的石油以弥补天然气产量的下降。美国对廉价天然气的需求已经提高了,还需要从加拿大进口少量天然气。在现在市场条件下,很难想象还会有钻机从开采石油转向开采天然气。因此,合理的预测似乎是:石油产量的增长可能会停下来,甚至在中期可能逆转,这种情况将持续到天然气价格回升到某个水平上,足以使上述在巴肯和老鹰堡页岩区开采石油的钻机又转向开采页岩气。
        页岩气开采效率的惊人增长速度肯定会在达到某个水平后放缓。从长远看,产量将取决于能够发现多少高效和高产的气井。只要新井的质量继续高于老井,那么页岩气的奇迹似乎将永远继续下去。
        根据上面的分析,美国天然气价格可能将继续上涨,并在短期内升至每千立方英尺5美元。市民可能会因此而抱怨,但应该认识到只有把价格维持在这个水平,页岩气开采业才有可能至少在一段时期内繁荣发展,美国经济才会受益。按照5美元/立方英尺的价格,那些拥有低成本、高效率气井的公司可以赚许多钱,而那些只有高成本、低效率气井的公司则可能无利可图。

    美国页岩气的真实成本是多少?

    7月23日12时41分,我国在海南岛东北海岸中国文昌航天发射场,用长征五号遥四运载火箭成功发射首次火星探测任务天问一号探测器,迈出了我国行星探测第一步。

    那么,地质学家对我国即将开启的火星探测有着怎样的期待?记者采访了中国工程院院士、中国地质科学院赵文津研究员及其科研团队——

    火星探测窗口期 多国发布“追星”计划 

    “地质学是与开展深空探测关系最为密切的基础性学科之一。”早在2005年,赵文津便与多位同事从行星地质的角度关注深空探测、思考研究月球与火星的相关地质问题。在他的倡议下,自然资源部中国地质调查局组织开展了月球遥感地质、月球重力场、月球编图、月球与火星实验场选址研究、微型钻机研究等工作,取得了重要进展。

    他认为,一系列重要地质问题既是火星探测的基础科学问题,也是探测的目标,而更加广泛的行星地质研究,则是人类更多地了解地球自身演化以及与邻近星球相互关系的钥匙。“研究火星等类地行星,有助于思考地球有关的环境、资源及灾难等重大科学问题。”

    赵文津科研团队成员杨宏伟博士告诉记者,人类对于火星的探测始于1960年,到目前为止,人类实施的火星探测活动已达50次,其中,21次成功进入火星轨道、15次成功登陆火星,而成功开展实地调查的仅为10次,最近的一次是2018年5月5日发射、11月27日着陆的美国“洞察号”。

    基于数十年的探测数据和影像,人们已对火星的基本地形地貌、地质构造、表面及次表面岩石矿物、磁场、重力场、大气成分及变化等有了初步的了解。

    比如,火星地貌最突出的特点是南北半球的强烈对比:北方是被熔岩填平的低矮平原,南方则是充满陨石坑的古老高地,最大的撞击盆地为海拉斯坑,直径达2300千米;赤道附近有萨希斯盾形火山区、水手大峡谷、艾丽斯米火山群;南北极有以干冰和水冰组成并呈旋扭形状结构的极冠;整个星球表面由沙丘地貌、侵蚀沉积地貌和流体冲刷与沉积地貌组成。

     

    从火星北极上空看Borealis盆地的影像

    再比如,火星的火山和地球上的不太一样,除了重力较小使盾形火山能长得很高不易崩塌之外,因缺乏明显的板块运动,火星内部的热量只能集中从以热点分布的火山释放,熔岩的不断堆积也使火山越来越高。海拔约22千米的火星最高峰——奥林帕斯盾形火山就是由于大量熔岩喷发层叠堆积而形成的。

    火星最高山峰与地球上最高山峰对比

    然而,这颗红色星球的更多奥秘还并不为人所知。

    “在今年7月下半月开始的短短几周时间内,是发射火星探测器的窗口期。此时,地球与火星之间的距离最短,如果发射探测器,大约7个月之后就可抵达火星。”赵文津告诉记者,“这一窗口时间相隔26个月。如果错过这次机会,就要等2022年的下一个窗口期。”

    也正因为如此,今年的火星探测尤为热闹,美国、中国、阿联酋等多个国家都公布了火星探测器发射计划。

    按照之前美国宇航局公布的计划,美国新一代火星探测车“毅力号”(Perseverance)将于7月30日发射,并预计在2021年2月降落在杰泽罗陨石坑的着陆点。“毅力号”将搭载X射线荧光谱仪、紫外拉曼光谱仪、测地雷达、钻头等一系列先进科学仪器,重点搜索古代生命存在的迹象,在岩石和土壤中钻取样本,测试从火星大气层中提取氧气的实验装置,并释放人类首架火星直升机——“机智号”小型自动旋翼飞行器,测试火星大气层能否支持飞行。

    阿联酋的“希望号”火星探测器已经于7月20日发射升空,预计2021年第一季度抵达火星轨道。其主要任务是研究火星大气和环境,以及火星液态水消失的原因。

    我国的火星探测器由长征五号运载火箭发射升空,2021年到达火星后一次性完成“绕、落、巡”三大任务,即探测器先围绕火星运行探测火星的整体概况,然后释放登陆器在预定着陆点降落,之后登陆器释放火星巡视车,对火星表面重点地区进行巡视勘查。

    选择最佳着陆点 瞄准火星关键地质问题 

    在多国掌握发射、测控、入轨、登陆火星能力的情况下,获得新的科学发现和新的认知是国家综合实力最有显示度的内容和标志。

    据介绍,长期以来,人们最为关注的是火星上是否存在生命。因为,火星与地球的相似性高,使之被认为是太阳系中除地球外最可能存在生命的星体。但是,到目前为止,仍没有确切证据证明生命曾出现在火星地质历史中。所以,重新审视生命存在的条件以及火星历史上是否可能存在生命存在的条件,成为当前火星生命探测的另一种思路。

    赵文津认为,选择好着陆点有着至关重要的意义。“一方面是考虑降落条件,确保登陆的成功几率;另一方面则与火星探测行动的科学目标密切关联。”

    据杨宏伟介绍,在已成功登陆的火星探测器中,“凤凰号”降落在靠近北极的地方,并首先在北极的次表层发现水冰;“海盗2号”选择在北纬50°附近着陆,在火星表面直接开展土壤、岩石样品分析,不仅发现火星上存在大量的玄武岩和硫酸盐类矿物,还发现火星历史上曾存在大量水;“好奇号”和“洞察号”的着陆点都在艾丽斯米火山省南部的赤道附近,“好奇号”发现了硫、氮、氧、磷、碳等生命必要元素,火星大气中甲烷周期性增加的规律,以及古代河流的证据;“洞察号”重点了解了更深层地震波速度变化、陨石撞击频度,以及火星内部活动情况;另外,包括2台火星车在内的5台探测器则集中在水手大峡谷等多个峡谷谷口的大型冲积扇地带。

    好奇号着陆点地面显示的成层岩层

    赵文津表示,许多有重大科学意义的地区都可以在未来的探测行动中着重考虑,如西部萨希斯大火山岩省、年代最新的奥林帕斯火山区、亚马逊大平原、水手大峡谷、南半球的大型海拉斯盆地,以及从未探测过的南北过渡带深部和南极地区。

    在一份建议中,赵文津和杨宏伟分析提出了未来任务5个可供参考的着陆点及其科学目标:

    ——乌托邦平原区及四周,着重推动地下水冰探测。

    ——萨希斯大火山岩省南部布格负异常区,着重了解喷出的火山岩岩性和年龄及火山喷出残留气体等。

    ——水手大峡谷附近,了解岩石岩性剖面与裂谷张裂的机理,探讨深部岩浆活动、岩性和年龄。

    ——海拉斯盆地,以盆地为中心进行探测。

    ——奥林帕斯山等年轻火山区的河口地带,转换思路探寻生命存在的遗迹。

    火星探测与地球上的探测手段相同,均为重点地区探测研究与区域性的综合调查相结合。“我们地质科学工作者应重点研发适用于火星自然条件下的地质调查技术,同时加强对深空探测数据的科学研究。”赵文津强调。

    火星地质调查 六大科学热点有待深化 

    道阻且长,行则将至。

    赵文津认为,火星地质有6大科学研究热点有待深化和扩展:

    一是水的问题。

    水,作为生命之源,始终是各国火星探测和研究的重要对象之一。那么,火星水是否存在?如果存在,其经历了怎样的演化历史?

    火星极区水冰的存在、盐类矿物的分布、冲击地貌、沉积环境,以及在非高纬度地区的地下发现的大量液态水,都说明了火星表面曾经有大量水覆盖地表。一要就已发现水冰存在的地区进一步证实其为水冰或是其他地质因素引起的现象;二要研究火星的水去了哪里?为什么会消失?地球上的水未来是否也会消失?三要着手研究极区的冰帽,了解其发生、发展、变化情况。

    二是火星的大气。包括大气成分和结构特征、火星的气候变化等。

    火星大气结构特征、循环机制等仍是主要科学问题。火星大气的挥发过程、二氧化碳的来源及演化过程、甲烷的来源等,都是目前关注的热点。

    三是火星生命。也就是过去和现在是否有生命存在的可能性,以及火星环境的宜居性研究。

    从地球生命角度来说,火星地表温度与昼夜温差变化为生命的存在提供了可能。然而,至今火星的探测者们只发现了碳的有机分子、水存在的痕迹和地表黏土等现象,没有直接证据证明火星上曾经存在生命。而大气甲烷、历史上的温暖气候、太阳风的辐射作用,以及一些地段出现的高氯酸盐类强烈氧化剂等,都对生命的产生和存在不利。目前,美国正着力在几个古老的火山岩区的大型峡谷口大面积冲积扇地区进一步探寻生命存在。

    四是火星的地表成分、岩性特征和地质地貌特征。

    美国地质调查局依据多次火星探测的资料编制了一张小比例尺的火星地质图,但是重点地区需要有更多了解。“如在地表以玄武质火山岩为主的地区,发现了辉石、橄榄石等矿物,盐类矿物的大面积分布也很突出,这也是我国建立青海大浪滩火星实验场的缘由。下一步,可以重点探究奥林匹斯山、水手大峡谷侧壁出露岩层、海拉斯坑底部等的岩性和年代,并加强对火星壳岩性、年代、热状态的探测,以便深化认识,并向深部推演。”

    全火星地质及岩性特征图(2014年美国地质调查局)

    五是火星壳及内部结构特征。

    通过火星布格重力场可以了解火星内部结构特征,但是还需要有其他数据对重力分层和深度的控制,所以很需要有地震探测数据和各大区域的典型地质断面的建立。美国已在月球上安设了6个地震台,取得了十分可贵的深部分层数据,而2018年发射的“洞察号”火星探测器也承担了地震探测的任务——安装了一台地震仪和一台热流计,开始了对火星深部结构的探测。如果火星深部存在分层现象,说明火星的演化的程度已进了一步,那火星壳、幔、核的结构和成分特征如何?这些都需要进一步探究。此外,还需要对火星磁场特征和产生原因进行研究解译,因为地球磁场的来源反映了地球地质历史中内核的形成和进行的运动。

    六是火星火山特征及热状态和演化历史、陨石撞击频率及其影响。

    根据已有数据,火星表面温度在最大照度下赤道为17℃,极区降至-43℃,一个点上昼夜温差可达到51℃,比月球的温差要小。而火星三大火山岩省分布的众多火山口,可能存在深部物质,加强相关探测和研究,很有可能由此揭开“火星体温”的秘密,了解火星现在热状态及其热演化历史。

    赵文津认为,作为我国迈向火星乃至更加遥远太空的第一步,这对了解行星具有更加重大的意义。“我们希望在各种技术越来越成熟的背景下,天问系列能帮助人类获得更多来自火星的第一手资料,真正开启火星地质调查和深化认识的新阶段。但任何科学目标都不可能一蹴而就,就像‘天问’之名,表达的便是一种坚韧执着的科学精神——对自然和宇宙的探索征途漫漫、永无止境。”

    院士赵文津详解:火星地质调查六大科学热点

    安全事关工作人员的生命安全、身体健康、家庭幸福,进而影响社会稳定、和谐、健康发展,也决定了我们所做工作的质量,是生产活动中必须重视的首要环节。针对野外工作比较多的地质行业,面临的风险、危险、突发状况又较其他行业多很多,安全生产尤其要引起重视。

    如何保障野外工作安全顺利展开?自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所思茅盆地中生代海相钾盐资源调查评价项目组,在思想上牢固树立安全生产是所有工作的基石这一理念,行动上严格落实这一指导思想。

    项目组在野外工作开展之前,一是积极与云南省当地政府沟通协调,了解当地疫情动态及复工要求,按照属地管理办法和要求准备野外工作;二是向单位报备野外差旅地点、目的、工作时间;三是动员项目组野外工作人员,提醒野外工作注意事项和纪律要求;四是单位的安全生产处组织野外工作人员进行安全生产培训、配备北斗导航、购买野外保险、审核野外用车材料。由于这是新冠疫情期间复工复产的初级阶段,日常的防疫工作也是安全生产必备的环节。

    在正式开展野外工作阶段,中国地质调查局相关安全部室时刻关注野外工作地的天气状况,根据天气的变化会有高温预警、雷电预警、泥石流预警等提示。

    针对云南地区的野外工作,项目组有几点经验可以和有野外工作任务的同事分享。

    第一,野外用车出行前做好安全检查,行进中控制好车速。云南山高沟深、坡陡路弯,即使是高速公路也多顺着地形蜿蜒前行,省道、县道更是如此。因此每天野外工作之前必须做好车况安全检查,路上车速必须控制在合理区间内。

    第二,合理安排工作时间,预防高温中暑。野外工作的地区位于北回归线以南,属于亚热带地区。5~6月份若没有降雨,气温可达到36~38°C,而且紫外线非常强烈。由于交通不便,项目组必须避免高温中暑事件的发生,否则后果不堪设想。自然条件是不能改变的,可是工作时间是可以选择的。在野外工作期间,天刚刚亮就出发,在气温最合适的上午时间段充分利用好;下午3点左右(相当于北京的2点左右,有时差)气温开始升高到最高点,及时收工,回到室内整理资料和样品。这种时间安排也是当地同行的工作经验。回想个人参加工作之初,地表70多摄氏度时还在太阳底下跑着露头,每天的衣服上都结了一层白白的盐霜,真是一阵后怕。

    第三,工作时要打草惊蛇、不要涂抹防旱蚂蟥的药。云南的毒蛇是很出名的,金环蛇、银环蛇、眼镜蛇都很危险,被其咬伤是致命的;旱蚂蟥也是出了名的毒虫,它悄无声息的吸着你的血,而且留下的伤口由于存在水蛭素往往血流不止。根据当地老乡的经验,在野外行进时一定要手里拿个棍子或砍刀,不断敲打草丛或灌木丛弄出声响,这样生活在其中的蛇听到声响会提前逃走,大家不会互相伤害;针对旱蚂蟥千万不要在身上涂抹现代的防咬药膏,因为这种药会刺激它,导致它向你的身体里钻。若发现被旱蚂蟥咬了,当它还在你的身体上吸血时,可以用烟头烤它或是用酒精滴它的身体,不能硬往下拽,否则它的口器残留在身体里会引起感染;若它已经吸饱血自动脱落,我们把伤口消毒就好,不要过分恐惧。

    第四,雷雨天气防范雷电、山体滑坡、泥石流等自然灾害。5~6月份的云南,处于雨季与旱季之交,雷雨来的突然、猛烈过去的也快。由于昼夜温差大、气候干湿差异较大,地表岩石风化破碎严重,在猛烈的雷雨冲刷下极易形成滑坡、泥石流。野外工作多是在山脚下露头好的地方进行,面临这些自然灾害的风险因此又大了一些。这时候除了要每天关注天气预报以外,配备一个有当地生活、工作经验的向导非常必要。什么天气适合出门、哪些地方不适合去、突发雷雨哪里适合躲避,向导都会给出合理的建议。

    安全生产是所有工作的基石,无论室内和野外工作,我们都要牢固树立安全生产意识。希望我们在安全生产月分享的野外工作经验能给同事们提供有益参考,大家都开开心心工作、平平安安回家。

    看露头之前,先弄出些声响,让小动物们赶紧躲开

    有凉快的地方别放过,体感不会欺骗你

    短暂的休息是为了更好的工作

    安全生产是所有工作的基石

    各地安装地质灾害普适型监测预警设备。 张鸣之 陈彦 供图

    阅读提示:自然资源部地质灾害监测预警新技术新装备——地灾普适型监测预警设备,目前已在全国9个省(区、市)推广试用。该设备围绕突发性地灾“防”的核心需求,走“规模化”的道路,通过发展集成化、模块化、芯片化的途径提高性价比,降低研发成本,力争突破监测预警设备推广的瓶颈。未来,先进的理论加上普适的设备,将明显提升我国地灾隐患点识别和管控的能力。

    入汛以来,全国多地迎来持续强降雨,地质灾害防治箭在弦上。在全国9个省(区、市)推广的自然资源部地质灾害监测预警新技术新装备——地灾普适型监测预警设备,也迎来紧张的试用考验。

    4月20日下午,部署在湖北省秭归县卡门子湾滑坡的地灾普适型监测预警设备,及时捕捉到滑坡变形错动信息。中国地质调查局地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心)及时与湖北省自然资源厅、省地质环境总站、宜昌市自然资源局和秭归县自然资源局等单位召开“国家—省—市—县”四级联合会商视频会,综合研判滑坡的变形现状和发展趋势,确定预警等级为黄色。当地迅速采取防范措施,有效保障了滑坡影响区人民群众生命财产和三峡库区航道安全。

    五一节期间,湖南省凤凰县降雨持续,百余名群测群防人员早早启动了一日三次的巡查模式。今年,群测群防员龙菊平心里踏实多了:早些时候,当地自然资源部门在沱江镇虹桥村滑坡隐患点安装了地灾普适型监测预警设备,有了这群并肩战斗的“小伙伴”,龙菊平说:“智能监测与我们筑起双防线,共同守护父老乡亲的平安!”

    事实上,这一由中国地质调查局地质环境监测院牵头,联合19家相关单位研发试用的新设备刚满“周岁”。时间虽不长,已然交出了一份喜人的成绩单。“我们研发的普适型设备是适用于复杂地形地质条件、可靠耐用、性价比高、方便携带的监测预警技术装备组合。”自然资源部地质灾害技术指导中心首席科学家、地灾普适型监测预警设备研发团队负责人殷跃平介绍,“截至目前,我们共接收各类有效监测数据2500余万条,设备故障率在6%以下,总体运行稳定可靠!”

    1 攻坚

    预警地灾的新突破

    “地灾隐患在哪里?”“什么时间可能发生?”一直是地灾防治工作两大核心问题。解决“何时发生”的地灾预测,更被喻为“世界级”难题。“经过20世纪90年代以来以县为单位的1∶10万地灾调查和最近十多年来实施的1∶5万地灾详查,我国已摸清28.6万处地灾隐患点,构建了36万人组成的群测群防队伍,初步形成了地灾监测预警理论技术体系和科技支持保障体系,全国每年因地灾伤亡人数从90年代末的1500人降至最近几年的200多人。可以说,地灾防治工作取得了举世公认的成效。”殷跃平告诉记者。然而,成绩之下一个数据却不容回避:全国每年新发生的地灾,80%都发生在已圈定的隐患点范围之外。

    为何还会出现“80%”的盲区?殷跃平指出,我国地灾防治形势依然严峻复杂,近年来,随着极端强降雨等灾害性天气的频繁出现,以及人类工程活动的增加,地灾防治工作面临许多新的问题:一方面,突发性地灾“中心”由城镇向乡村转移,呈现随机性更大,隐蔽性更高和累计破坏性更强的特点;另一方面,“视线外”的高位远程滑坡—碎屑流—泥石流等“链状”地灾造成的群死群伤特大灾害日益凸显,准确进行预测和防范的难度明显增大。

    “从目前来看,我们对孕灾地质环境的调查远远不够,对易滑结构、成灾模式、预警模型的探索研究尚不能满足防灾的需求。”殷跃平介绍,比如,去年贵州水城“7·23”山体滑坡灾害(造成52人死亡),事实上,当地村组的地灾群测群防工作比较到位,专业队伍还采用了高分遥感和InSAR等高新技术对该区进行了动态调查,所圈定出的隐患点是位于村前的三叠系飞仙关组构成的陡坡地区,这套地层构成的易滑地质结构与2017年贵州纳雍“8·28”特大滑坡(造成38人死亡)非常相似,但实际上发生特大灾害的是位于村后1公里之外的二叠系峨眉山玄武岩构成的缓坡上,这种易滑地层形成的高位远程滑坡在该区较为罕见。“因此,我们提出了以空间信息技术、地面测绘、地质勘查和风险管控相结合的新一轮地灾风险调查思路:运用综合遥感技术开展1∶5万基础性调查;运用无人机、地面测绘与地质勘查手段开展以乡镇、村组等人口聚集区为重点的1∶1万精细化调查;通过开展省、县、村三级宏观、中观和细观地灾风险区划,为防灾减灾规划提供基础,跳出以隐患点为中心,‘排查—再排查—再再排查’的就点管点的被动状态。”

    在科技支撑方面,虽然全国已有众多“高精尖”的地灾监测预警设备,有的已经达到世界级水平,但往往价格不菲,安装一套设备动辄需要上百万元,对于地灾点多面广的国情而言,大规模布设并不现实。有些设备还不能适应恶劣的野外环境,运维费也很昂贵。

    为解决地灾防治的突出问题,进一步提高专业技术水平,2018年11月,自然资源部召开地灾监测预警科技创新研讨会,明确围绕突发性地灾“防”的核心需求,聚焦“地灾隐患在哪里”“什么时间可能发生”等关键问题,力争突破监测预警技术的瓶颈。

    按照自然资源部、中国地质调查局的部署,由中国地质调查局地质环境监测院牵头,联合19家相关单位组建了“学科交叉、部门联动”的技术攻关团队,拉开了全力开展地灾监测预警普适型设备研发与适用工作的大幕。

    殷跃平认为,“共性”和“性价比”是普适型监测预警设备特别强调的两个要素。长期以来,一些地方形成了“每个滑坡都不一样”的粗浅意识,因此,人为设置了滑坡预警预报是世界难题的不易逾越的屏障。实际上,滑坡也具有“共性”,都属于斜坡运动的范畴,这就是普适性。他举例说明:“我们每个人都各不相同,但作为‘人’这一群体它是有共性的。滑坡也一样,不同的滑坡总有相同的DNA,普适型设备就是要通过孕灾条件、监测数据、成灾机理研究,找到滑坡的共性,掌握其运动规律和理论原理,建立预警模型,进而提高预警的科学性和准确性。”

    在“高性价比”方面,殷跃平指出,以往对地灾隐患点的监测过度追求精度,有的设备监测甚至精准到毫米、亚毫米级,这对于城市和重大工程来说是必要的。但实际上,对于广大乡村防灾减灾而言,厘米级,甚至分米级的精度就能避免重大伤亡,而财产损失是次要的。只要发现隐患点出现显著变化,群众及时撤离即可达到避险目的,监测设备的可靠性和实用性则更为重要。

    2 实用

    聚焦需求护一方平安

    记者了解到,目前通过自主研发和集成研发,普适型监测预警设备研发和试用取得三方面进展。

    一是聚焦降水和地表变形,研发出裂缝计、GNSS卫星定位系统、倾角计、加速度计,以及雨量计和土壤含水率计6种普适型监测预警设备。这些设备以“提高可靠性、提高集成度、降低功耗、降低成本”为目标,集成度高、功能优化,并借助物联网传输技术,综合成本降低50%以上,操作简单、维护方便。

    比如,同样是测量雨量,传统的翻斗式、虹吸式雨量计精度高,但体积较大,施工难度大,需要定期维护。最新的普适型雨量计采用光电或压电技术进行一体化设计,体积小,维护简单,便于安装。又如,传统的裂缝计量程短,采取分体式设计,故障率高。最新研发的设备加大了量程,采用窄带物联网和远程控制,设备待机功耗降低过半,提高了规模化推广的水平。

    二是建立了监测数据传输通讯协议,统一了数据格式和传输方式,开发了地灾监测预警平台。研究人员针对目前市场上普遍存在的监测设备数据格式和传输协议不统一问题,在普适型设备研发中,编制完成《地灾监测数据通讯技术要求》,实现了地灾监测数据格式、接口方式和传输协议的统一,保障了多类型设备快速接入、分析预警及“国家—省—市—县”四级数据联通,初步实现监测数据“实时传输、实时查看、实时分析和实时预警”的监测预警功能。

    三是根据典型性与迫切性相结合的原理,在重庆、四川、贵州、云南、甘肃、湖南、湖北等9个省(区、市)的高山峡谷、丘陵山区、黄土地区、地震影响区等4类孕灾地区,选定29处典型的崩塌、滑坡灾害隐患开展样机试用。构建了由中国地质调查局地质环境监测院牵头,省自然资源厅、地灾防治技术支撑单位、地方自然资源部门以及设备研发单位等共同实施、多级联动的工作机制,达到了样机试用、监测实践的双重目的。

    运行效果如何?一线人员已经有不少反馈。

    “方便、实用,满足了使用需求。”甘肃省地质环境监测院副院长李瑞冬说。2019年7月,该院通过野外调查、综合比选,最终选择了永靖县具有一定典型性和代表性的黄土地灾隐患点布置了普适型监测预警设备,并开展了信息系统部署、监测数据整理分析与综合研究等工作。“之前做滑坡灾害深部位移监测,需要先打好钻孔、装上监测管,再往管里陆续安装倾斜仪等专业设备,程序繁多、设备体积大。现在使用普适型倾角仪,所有监测设备集成一体,只需从地表往下戳进60厘米左右的桩就能进行监测,施工便捷度有质的提升。”李瑞冬告诉记者,此外,10万元以内的单点建设费用与之前一套差不多80万元的监测设备相比,能减轻不少财政压力。

    贵州省在盘州市羊场乡下午村进行了示范点建设,安装了3套GNSS,3套裂缝计,1套雨量计和5套崩塌加速度计和4套倾角计。为真实体现出与传统自动化监测设备的差异,GNSS选择了共用基站的方式,设备均安装在原有同类设备的附近区域。“通过对比表明,普适型设备可有效反应地灾隐患点的动态变化,设备数据反应灵敏。”贵州省自然资源厅地勘处负责人高玉平说。

    湖南省完成了19处专业地灾监测点和25处群测群防监测示范建设,共布设普适型设备300多套,2019年省自然资源厅发布了《湖南省重要地质灾害隐患普适化监测技术要求(试行)》,湖南省自然资源事务中心地灾部雷耀波认为,湖南地质环境复杂,地灾隐患点数量多,规模主要以中小型为主,普适型设备将有较大的发展空间。

    3 推广

    分区分类覆盖全国

    “科学技术一定要解决国家的急需。”殷跃平指出,许多获得过大奖的监测预警项目原理都是非常先进的,但遗憾的是大多停留在实验室研发阶段,而普适型监测预警设备的研发必须要走一条“规模化”的道路。“我们在研发之初就让企业参与其中,通过发展集成化、模块化、芯片化的途径提高性价比,降低研发成本,把研发和推广结合起来。先进的理论加上普适的设备,将明显提升80%‘视线外’的地灾隐患点识别和管控的能力。”

    根据最新设备成熟度、工业化生产能力调研分析:2020年汛期每种普适型设备可产生1万套左右,结合全国地灾险情,可分区分类进行推广。

    对此,殷跃平建议,首先要聚焦青藏高原及周缘地区、云贵高原、秦巴山区、西北黄土高原、湘鄂桂山区、东南沿海山地丘陵等地灾高中易发区,这些地区有不少刚刚脱贫摘帽的贫困县、贫困村,不仅要避免因灾返贫,更要避免群死群伤重特大灾害的发生。二是要针对险情较大的地灾隐患及早部署,特别是单体地灾威胁30人以上、暂时无法实施工程治理或搬迁避让的地灾隐患,要确保实时掌握地灾发生发展过程。根据测算,今年可对3000处险情较大地灾隐患采用普适型设备进行监测。

    此外,为保障监测预警数据采集、传输、处理、分析各环节标准统一,还应注意将现有监测预警信息示范平台与普适型设备同步推广应用。深化机制建设与组织保障,充分发挥地方政府地灾防治主体责任,构建地方政府、省(区、市)自然资源厅(局)、地灾防治技术支撑单位、市县级自然资源管理部门和设备研发生产单位等共同实施、多级联动的工作机制等。

    殷跃平同时坦言,作为新型技术设备,普适型监测预警技术研发面临重重挑战。如:试用时间短,未经受长期、复杂气象条件的考验,有些问题可能还没有暴露出来;引导企业加快产品标准化、批量化和工程化生产仍需要一个过程;智能化预警模型还需要进一步探索;核心技术自主化仍需要加强等等。下一步重点工作,将抓住核心预警预测功能集中攻关,为更大范围推广应用做好准备。

    五一节前夕,好消息频频传来:一则,由中国地质调查局地质环境监测院起草的《地质灾害专群监测预警技术指南(试行)》与《地质灾害监测通讯技术要求》,作为自然资源部地灾防治三年行动方案下发各省参照执行。这两部技术要求可指导和规范崩塌、滑坡和泥石流等地灾隐患的专群结合监测预警工作,有利于提高地方防灾避险能力。二则,“滑坡崩塌灾害普适型智能化实时监测预警仪器研发”国家重大专项获批,该项目的实施将推动我国防灾减灾体系的标准化和技术进步,推动地灾监测预警技术装备产业化发展,为我国地灾三年行动实施提供支撑。

    据了解,为应对地灾风险,2020年全国汛期地灾防治工作视频会议强调,要加快普适型监测预警仪器设备集成研发和试用,进一步强化预警科学性、及时性、准确性。四川、湖南、甘肃、贵州陆续发文,明确今年逐步开展普适型监测设备试点建设工作。重庆市确定将以分类分级方式,对已查明的所有隐患点推进普适型设备的安装与自动监测。业内人士指出,随着新一轮1∶5万调查和风险评价、1∶1万精细化调查开展,不仅会找到更多地灾隐患点,而且“找”的过程还可能会引入普适型新技术手段。

    可以预见,未来普适型监测预警设备将与合成孔径雷达测量、高分辨率卫星遥感、无人机遥感、机载激光雷达测量等多种新技术手段,形成天空地一体化作战方式,在地灾防治工作中发挥更好的作用,守护群众的生命财产安全。

    链接

    地灾普适型监测预警设备

    ■特点

    运行可靠、功能简约、精度适当、性价比高、安装快捷、维护方便、智能预警

    ■六种设备

    普适型雨量计:采用新型光电式、压电式传感器,体积小,维护简单。

    土壤含水率计:无须标定,探测范围大,采用多参数一体化设计,尺寸小,可在15分钟内完成安装。

    裂缝计:加大量程、窄带物联网和远程控制,设备待机功耗降低50%,对于加速变形阶段的采集能力明显提升。

    普适型GNSS:将监测精度由毫米级调整为亚厘米级,增加一体化预埋箱方式,运行功耗与综合成本显著降低。

    倾角计和振动加速度计:内置电池可不间断供电2~3年,已形成微芯桩、变形桩等多参数一体化监测预警设备,易安装易维护。

    新科技如何支撑“普适型”防灾

    中国地质学会2019年度十大地质科技进展和十大地质找矿成果近日在京揭晓。

    据了解,中国地质学会自2007年开始,每年组织评选年度十大地质科技进展和十大地质找矿成果。“双十”评选工作的开展,能让社会各界了解我国地质行业为国民经济发展做出的贡献,对提高地勘行业的社会认知度,不断推出地勘行业领军人才起到了积极作用。

    2019年度十大地质科技进展分别是:松辽盆地陆相页岩油调查取得重大突破、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、埃迪卡拉纪新化石揭示动物的早期演化、中国大型锂矿成矿机制研究取得新进展、准噶尔盆地砂岩型铀矿预测技术新进展、钨矿稀土矿等矿产成矿理论新认识与找矿突破、国内首套深海井口吸力锚技术装备研制成功、国内首套小型化高精度ZAG-E型冷原子绝对重力仪研制成功、全国煤制油气用煤资源潜力调查评价取得新进展、湘西-滇东地区矿产勘查科技创新及应用。

    2019年度十大地质找矿成果分别是:渤海湾盆地渤中凹陷探明全球最大的变质岩凝析气田、河南省栾川县深部探明超大型钼多金属矿、鄂尔多斯盆地庆城10亿吨级页岩油田勘探重大突破、云南省会泽铅锌矿区深部找矿取得重大突破、广东省蕉岭县作壁坑矿区探明超大型铷矿、川南地区五峰组-龙马溪组3500米以浅探明万亿方页岩气田、湖北省保康县堰边上矿区发现超大型磷矿、黑龙江省林口县三合村探明超大型石墨矿床、内蒙古巴尔陶勒盖-复兴屯发现特大型陆相火山岩型铅锌银矿床、安徽省淮南市潘集煤矿外围实现煤炭找矿新突破。

    (详细内容如下)

     

    十大地质科技进展(排名不分先后)

     

    松辽盆地陆相页岩油调查取得重大突破

    以中国地质调查局沈阳地质调查中心杨建国和油气资源调查中心徐兴友为核心骨干的陆相页岩油科技攻关团队,于2019年在松辽盆地白垩系青山口组实现页岩油调查的重大战略性突破,松页油1HF井青山口组一段泥页岩储层压后自喷获得日产14.37立方米高产工业油流,松页油2HF井、吉页油1HF井青山口组一段泥页岩储层压后抽汲分别获得日产10.4立方米和16.4立方米高产工业油流。创新形成了以七性关系和六要素为核心的陆相盆地页岩油地质综合评价体系;建立了陆相页岩油富集机理与分布模式;创新形成了陆相盆地页岩油钻探和地层含油气性测试技术体系。该成果总体达到国际领先水平,对国内陆相页岩油勘查开发具有引领示范作用。

    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

    由中国地质调查局水环部、水环中心张二勇为工程首席牵头组织实施的青海共和盆地干热岩勘查与试采取得重要进展。一是创新钻探技术工艺,克服高温硬岩钻完井难题,高效完成我国首眼干热岩注采试验井;二是成功完成首眼干热岩试验开发井试压裂,达到预期成效;三是创新构建干热岩压裂高精度实时综合监测体系;四是综合运用地面调查、物探、钻探、地球化学勘查等多种手段,研究提出共和盆地干热岩热源机制与成因模式。上述成果有效推进了我国干热岩试验性开发工作。

    埃迪卡拉纪新化石揭示动物的早期演化

    中国科学院南京地质古生物研究所早期生命团队袁训来课题组在湖北三峡地区约5.5亿年前的“石板滩生物群”中发现并研究了新的动物化石——夷陵虫及其遗迹。夷陵虫是目前在寒武纪之前发现的唯一的身体分节、具有运动能力、可以形成连续的遗迹的两侧对称动物,将具分节两侧对称动物出现的时间提前了至少一千万年,为之后寒武纪以三叶虫为代表的动物大爆发找到更为久远的“根”,表明“寒武纪大爆发”时期以底栖动物为主体的生态系统已经开始建立,并逐渐取代了前寒武纪统治地球数十亿年的微生物席基底,对地球表面系统造成了深远的环境和生态影响。

    中国大型锂矿成矿机制研究取得新进展

    由中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所王登红研究员为首的科研团队组织实施的川西甲基卡大型锂矿资源基地综合调查评价等项目,提出了“多旋回深循环内外生一体化”的锂矿成矿机制新认识,指导了川西甲基卡、可尔因、九龙等地以锂为主的硬岩型稀有金属地质找矿工作并取得突破,其中在甲基卡矿区及外围探获Li2O资源量约30万吨,马尔康矿田探获Li2O资源量约13万吨。在该理论的基础上,拓展了“五层楼+ 地下室”的勘查模型,指导川西、华南及中央造山带秦巴山区等地在寻找伟晶岩型锂辉石矿床、花岗岩体型锂铍铌钽矿床及层控热液型铍矿床等方面取得新进展,打开了稀有金属找矿的新局面。

    准噶尔盆地砂岩型铀矿预测技术取得新进展

    由核工业北京地质研究院秦明宽率领的研究团队引领、推动了准噶尔大型盆地砂岩型铀矿找取得重大突破。项目首次将基底属性及其演化纳入大型叠合盆地产铀潜力评价体系,从盆地发展演化的“根”上判识其成矿有利度;首次明确提出头屯河组为全盆地首要找矿目标层;自主开发了活性炭吸附式梯度测氡、有利砂体精细识别等多项技术方法,实现了对深部控矿要素、铀矿化异常信息的高精度识别;集成构建了大型叠合盆地砂岩铀矿预测评价技术体系,定量预测研究区铀资源潜力达19万余吨。项目成果及时应用于铀资源勘查部署,预测的找矿靶区经钻探工程查证,已落实万吨级的大型砂岩型铀矿产地1处。

    钨矿稀土矿等矿产成矿理论新认识与找矿获突破

    由江西省地勘基金团队实施的“江西省地勘基金找矿重大突破与科技创新”项目隶属江西省自然资源厅部署的“紧缺与优势资源保障工程”。建立“朱溪式”钨矿床成矿模式和“石竹山式”硅灰石成矿模式,创建赣南地区“浅变质火山碎屑岩+风化壳+离子吸咐”稀土成矿理论及勘查技术,率先提出九瑞地区“上铜下钨”勘查模式,引领江西取得重大找矿突破。探获大型规模以上矿床9处(其中世界最大矿床2处)、具有开发利用价值地热田35处;改变世界钨、硅灰石矿分布格局;开创全球浅变质岩中寻找离子吸附型稀土矿的先河,刷新江西省地热田孔口水温和地热水规模记录。探索出省级财政公益性地质工作主动服务地方经济社会发展和产业脱贫的“江西模式”。

    国产首套深海井口吸力锚技术装备研制成功

    由中国地质调查局广州海洋地质调查局局长叶建良领导、以中国地质科学院勘探技术研究所宋刚为主设计师的研究团队,成功研发了首套国产深海井口吸力锚。该技术装备可为深海钻井提供有效井口支撑,解决深海浅软地层井口支撑力不足的难题,提高深海油气钻井井口稳定性和承载力。研究团队自主创新解决了吸力锚结构形式、姿态监控方式和安装工艺等一系列关键技术,并于2019年11月在南海神狐深水海域安装成功,垂直度0.17度,相关技术指标和施工效率达到国际先进水平, 实现了井口吸力锚理论和安装的重大突破,打破了国外技术垄断,使我国成为拥有完全自主知识产权的深海井口吸力锚技术装备的国家。

    国内首套小型化高精度ZAG-E型冷原子绝对重力仪研制成功

    由中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心和浙江工业大学联合研制的国产ZAG-E型冷原子绝对重力仪获得成功。研究团队由浙工大林强教授和航遥中心周坚鑫教授级高工领衔。该仪器测量精度达10μGal,具有单次测量时间短、可连续测量、使用寿命长等特点,各项技术指标达到国际先进水平。该仪器是国内首个得到国家权威机构认证的高精度绝对重力仪,其成功研制突破了国外的技术垄断,性能和技术指标可以满足在地质调查、地震监测和地球物理测量等相关领域开展绝对重力精密测量的要求。

    全国煤制油气用煤资源潜力调查评价取得新进展

    以中国煤炭地质总局勘查研究总院宁树正为首席专家的研究团队推动全国煤制油气用煤资源潜力调查评价,为保障特殊时期国家能源战略安全提供了科学依据。厘定了液化、气化等煤制油气用煤资源评价指标;建立了地质调查、采样测试与煤岩煤质分析相结合的调查技术要求和评价方法。从矿区-赋煤区-全国三个层面开展调查评价,深化了对我国煤制油气用煤煤岩煤质特征、控制因素及赋存规律的认识,编制了全国煤制油气用煤资源分布图,建设了全国煤质基础数据库,摸清了我国煤制油气用煤资源家底。提出了可供规模开发利用的煤制油气用煤资源战略选区及政策建议。

    湘西-滇东地区矿产勘查科技创新及应用

    由中国冶金地质总局中南局李朗田主持完成的“湘西-滇东地区矿产地质调查”项目,圈定找矿靶区25处,新发现矿产地12处,其中大型、中型矿产地8处,探获锰矿资源量5620万吨,探获一批稀土、磷、钒矿资源量;建立了主要成锰期锰矿区域成矿模式及找矿模型,完成了锰矿资源潜力动态评价,预测锰矿资源量26亿吨;在滇东南地区发现了石炭系上统顺甸河组、三叠系下统石炮组2个含锰新层位;厘清了湘潭、松桃、黔阳成锰盆地古构造格架,总结了成矿前基底浅层平移断裂和同沉积断裂“行”“列”交汇的控盆、控相、控矿特点,提出了“凹中凹”或“盆中盆”控制锰矿沉积的新认识。成果为扬子陆块及周缘锰矿勘查提供了新的思路和方向。

     

    十大地质找矿成果(排名不分先后)

     

    渤海湾盆地渤中凹陷探明全球最大的变质岩凝析气田

    以中海石油(中国)有限公司天津分公司薛永安为首席专家的团队首次在中国东部老勘探区——渤海湾盆地发现了中国东部最大的以变质岩潜山为储层的渤中19-6大型整装凝析气田。项目团队针对渤海湾盆地特点,创新提出“湖盆成气”理论,指出油型盆地在某些构造与沉积特殊的凹陷具有形成大型天然气田的地质条件,从而揭示了油型湖盆在寻找大型油田之后寻找大型天然气田的机会。该凝析气田已上交国家探明天然气储量超千亿立方米,凝析油储量超亿吨。渤中19-6大型整装凝析气田的发现是我国天然气成藏理论发展的成果,对保障国家能源安全、京津冀生态文明建设、助推雄安新区绿色发展有重大作用。

    河南省栾川县深部探明超大型钼多金属矿

     

    河南省地质调查院承担的河南省自然资源厅地质勘查基金项目“河南省栾川县冷水-赤土店钼铅锌多金属矿深部普查”取得重大找矿突破,在栾川县深部探获超大型钼多金属矿。团队通过多元地学信息三维地质建模和定量预测方法,指导施工的35个深部勘查钻孔全部见矿,证实了区内钨钼矿体深部连续性及巨大找矿潜力。圈定8个钨钼矿体,累计新增(333)+(334)?资源量WO344.98万吨、钼319.40万吨,另有(333)低+(334)?低 WO329.80万吨、钼72.50万吨,在钼矿石中估算伴生铼146吨。区内探明钼资源量跃居世界第一。区内矿床具有规模大、有用元素种类多、开采条件成熟等特点,钨钼的深部找矿突破为国家钨钼资源布局和长远规划提供了依据。

    鄂尔多斯盆地庆城10亿吨级页岩油田勘探获重大突破

     

    以中国石油长庆油田分公司付锁堂为首席专家的团队在甘肃省首次发现我国规模最大的庆城10亿吨级页岩油田,进一步夯实了油田冲刺6000万吨的资源基础。庆城地区位于晚三叠世鄂尔多斯湖盆中心,延长组长7发育典型的页岩油藏。项目团队通过系统开展厘米级沉积特征研究、微纳米级储层孔喉精细刻画、页岩油充注机理模拟以及研发地震、测井、压裂改造等配套技术系列,创新了页岩油地质理论和勘探技术,实现了页岩油勘探重大突破,落实含油面积3000平方千米,新增石油三级储量超10亿吨,其中石油探明储量3.58亿吨。目前已具备年产原油300万吨生产能力,“十四五”末,原油年生产能力可达500万吨,为国家能源安全和甘肃省经济社会发展做出了重要贡献。

    云南省会泽铅锌矿区深部找矿取得重大突破

     

    由云南冶金资源股份有限公司和云南驰宏锌锗股份有限公司组建的项目团队,通过系统总结川滇黔地区铅锌矿床的成矿规律,深入研究区域及矿区的构造、岩性组合、围岩蚀变等要素,建立找矿预测模型,在云南省会泽铅锌矿区一带的深部找矿取得重大突破。共备案矿石量915.88万吨,铅锌金属量244.07万吨、铅锌品位26.65%,伴生锗金属量432437千克,银金属量587560千克。云南省会泽铅锌矿矿床规模大,矿体厚度大、品位高,富含锗、银等,矿石易采易选,矿山建设基础条件好,矿床潜在经济价值巨大,深部和周边还有很大找矿潜力,近几年的找矿工作和地质科研工作为区域上的找矿工作提供了新的思路和方向。

    广东省蕉岭县作壁坑矿区探明超大型铷矿

     

    以广东煤炭地质二〇二勘探队孙宝德为首席专家的团队在蕉岭县作壁坑探明超大型铷矿。共探获铷矿资源量(331+332+333)矿石量132774千吨、氧化物量(Rb2O)72727吨,同时探获可综合利用的石英矿资源量(333)44258千吨,其经济价值和战略价值都十分巨大。该铷矿是以蚀变花岗岩为主控矿因素的热液蚀变型矿床。矿体赋存在与震旦系老地层相接触的燕山三期蚀变花岗岩体中,在岩体和地层Rb元素丰度都较高的情况下,各种成矿作用叠加,Rb元素多期运移富集,最终形成含黑云母的碱性长石花岗岩型铷矿床。综合研究表明,该铷矿床的成矿地质条件在岭南地区并不罕见,在该区域找到其他同类矿床的潜力很大。

    川南地区五峰组-龙马溪组3500米以浅探明万亿方页岩气田

     

    以中石油西南油气田分公司谢军为首席专家的团队在川南地区五峰组-龙马溪组埋深3500米以浅发现了国内首个万亿方页岩气大气田。项目组提出了适于川南特殊地质条件的页岩气“三控”富集高产理论,指导了建产区的优选;创建了本土化的页岩气勘探开发六大技术系列,包括地质评价技术、开发优化技术、优快钻井技术、体积压裂技术、工厂化作业技术和高效清洁开采技术,实现了3500米以浅页岩气规模效益开发和3500~4000米页岩气勘探开发突破。项目组在川南地区五峰组-龙马溪组累计探明储量10610.50×108立方米,形成了万亿方页岩气大气区。2019年底,年产气量80亿立方米,成为中国最大的页岩气生产基地。

    湖北省保康县堰边上矿区发现超大型磷矿

     

    以中化地质矿山总局湖北地质勘查院汤从寿为首席专家的团队在湖北省保康县堰边上震旦系陡山陀组地层中探明一处超大型、沉积型磷矿床。该矿床处于宜昌磷矿北东延伸部,埋深约680米至1430米,控制规模为5800×2800米,单一磷矿体厚度约12米,P2O5平均含量23.54%,通过选矿可达到较好选矿指标。经估算,堰边上磷矿总资源储量为5.9亿吨,其中Ⅰ级品富矿资源量43487千吨,平均含量31.80%,矿山潜在经济价值可达到500亿元。本次系统勘查为宜昌磷矿深部找矿提供了理论方向,对鄂西磷矿深部成矿模式规律研究具有一定价值。项目投产后,可带动山区脱贫致富,促进地方经济发展。

    黑龙江省林口县三合村探明超大型石墨矿床

     

    以黑龙江省第六地质勘查院马新春为首席专家的团队,首次成功运用“地层+构造+航磁”石墨找矿模型,在黑龙江省林口县三合村再次探获一处超大型晶质石墨矿床,新发现5条石墨矿带,矿带长1.2~6.57千米,矿体80条,新增推断的内蕴经济(333)+预测的(334)?矿石资源量34583.16万吨,矿物量1888.87万吨。西北楞-三合村石墨矿田内已累计发现11条石墨矿带,矿带长1.2~11.57千米,累计探明推断的内蕴经济(333)+预测的(334)?矿石资源量88068.46万吨,矿物量5590.32万吨。西北楞-三合村石墨矿田为全国第三、黑龙江省第二大石墨矿,也是单矿体长度世界第一的超大型石墨矿,为黑龙江石墨产业发展提供了坚实的资源支撑。

    内蒙古巴尔陶勒盖-复兴屯发现特大型陆相火山岩型铅锌银矿床

     

    由内蒙古自治区地质勘查基金管理中心出资,内蒙古国土资源勘查开发院承担的“内蒙古自治区科尔沁右翼前旗复兴屯银多金属矿集中勘查一区银矿普查”取得重大找矿突破。一区圈定银矿体92条,评审备案资源量银金属量(333+334?)5105.05吨,平均品位194.17克/吨,伴生铅锌金属量37.09万吨。另有低品位铅锌矿体484条,金属资源量(333+334)361.78万吨,为特大型隐伏矿床。矿床受火山机构和晚侏罗世火山岩控制,成因类型属陆相火山-次火山热液充填型铅锌银矿床。该特大型银多金属矿床在大兴安岭火山岩地区为首次发现,其深部及外围仍具较大找矿潜力,为今后在本地区勘查找矿提供了新思路和方向。

    安徽省淮南市潘集煤矿外围实现煤炭找矿新突破

     

    以安徽省煤田地质局勘查研究院朱文伟为首席专家的团队在淮南市潘集煤矿外围发现一处特大型煤矿床。该项目是安徽省“358”找矿突破战略行动核心项目。研究团队基本查明了煤炭赋存特征,新发现煤炭资源量48.57亿吨,均为优质炼焦用煤。首次开展了“深部煤炭勘查与开采地质条件专题研究”,建立了深部煤层开采地质条件勘查、测试技术与评价方法;首次建立了一套巨厚松散层覆盖下复杂煤系地层深孔绳索取芯钻进关键技术。率先在淮南煤田展开煤层气、页岩气、地热能及其他有益矿产综合勘查与评价工作。项目不仅为现有煤矿企业发展提供了充足的后备资源,也将为长三角经济一体化协同发展提供能源保障。

    中国地质学会2019年度“双十”评选揭晓

    2019年由自然资源部中国地质调查局矿产资源研究所承担的地质调查项目“松潘-甘孜成锂带锂铍多金属大型资源基地综合调查评价”(项目编号:DD20190173)在马尔康地区取得找矿新进展。

    马尔康伟晶岩型稀有金属矿田位于四川省西北部的金川、马尔康两县接壤地带,锂铍矿脉分布面积约700km2,是全国著名的锂辉石矿床密集区。2019年项目启动以来,项目组成员以战略性矿产找矿突破为己任,不忘地质工作者服务能源资源安全的初心,以马尔康矿田外围作为重点找矿突破区,克服“高差大、海拔高”等困难,在高海拔藏区(重点工作区海拔3900~4500米)发现伟晶岩脉25条,其中含锂辉石伟晶岩脉9条,在米加地区已控制3条规模较大的伟晶岩型锂辉石矿体。在加达矿区于7~8月完成第一期4个验证钻孔的施工,总进尺908.65米,全部见矿,钻孔(ZK001)获得氧化锂(Li2O)最高品位2.44%,平均品位1.26%的矿体,单孔初步估算氧化锂资源量3.86万吨,伴生的Be、Nb、Ta、Sn等稀有元素均达到工业品位。结合ZK002、ZK701和ZK801的钻探成果,预期累计新增锂矿预测资源量(Li2O)超过10万吨,可达到大型规模。通过“三位一体”综合调查实现对马尔康矿田找矿快速突破,有力助推松潘-甘孜成锂带锂铍多金属大型资源基地勘查,对继续引领全国战略性新兴产业矿产调查具有积极示范意义。

    马尔康地区地处高原,生态环境脆弱,项目实施过程中,项目组牢记“绿水青山就是金山银山”发展理念,高度重视勘查评价过程中高原生态脆弱区环境保护问题,钻探工程采用清水钻进,实现高原绿色调查工作方式的重大转变,在找矿过程中充分落实了习近平总书记“既要金山银山,也要绿水青山”的重要指示,为高原找矿提供了可复制的绿色勘查示经验。

    本次工作证明马尔康矿田外围仍然具有极大的找矿潜力,现阶段找矿成果可进一步拓展调查区内花岗伟晶岩型锂辉石矿的找矿前景,为川西国家级大型新能源资源基地的建设提供资源基础,对推动地方经济社会发展和脱贫攻坚具有重要意义。 

    项目组在马尔康加达矿区野外现场开展调查 

      

      

    项目组采用人工抬、扛的原始方式运送钻探设备及物资 

    加达矿区钻孔ZK001中锂辉石矿石岩芯(该层矿芯视厚度共10.5米)

    加达矿区钻孔ZK701中锂辉石矿石岩芯(该层矿芯视厚度共30.48米) 

    川西马尔康矿田外围取得找矿新进展

    近日,一眼连续多通道管多层监测井在宁夏回族自治区银川市成功实施,成井深度达200米,再创新纪录。该监测井由自然资源部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”)提供全流程技术指导,宁夏回族自治区水文环境地质勘察院组织施工。

    该井监测层数共7层,可达到的监测目为:一是研究地下水与湖水之间的动力关系。二是深化流域尺度上地下水水文过程研究,为构建大深度多维临界标识指标体系地下水资源模型提供基础条件。三是查明鄂尔多斯台地对银川平原地下水的影响。连续多通道管材由水环中心与专业厂家联合自主研发,管材外径为105毫米,通道通径约30毫米,为世界上直径最大的连续多通道管材,可满足多种地下水自动监测仪器安装要求,能实现自动采集、传输监测数据。本次施工创新监测窗口制作工艺、进水排气孔制作工艺以及下管工艺,成功克服下管浮力大以及井孔缩径等技术难题,仅用44分钟就高质量完成了该井施工任务,大幅提高了工作效率,降低了劳动强度。数据结果显示,该监测井分层止水位置精准,洗井效果良好。

    连续多通道管多层监测井适用于地下水分层监测及污染场地分层监测,占地面积小,综合成本低,具有极为广阔的应用市场,截至目前,该项技术在10余个地质调查等项目应用,已成功实施70余眼连续多通道管多层监测井,为我国地下水监测提供技术支撑,为服务国家生态文明建设助力。

     

    连续多通道管多层监测井深度再创新纪录