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    近日,中国地质科学院地质研究所李广旭博士后及其合作导师曾令森研究员等,对西藏南部冈底斯岩基东段朗县杂岩内出露的钠质煌斑岩开展了年代学、岩石学、全岩地球化学和同位素组成的系统分析和研究,揭示了钠质煌斑岩的成因及其动力学过程,取得重要成果。

    大陆岩石圈的持续俯冲也会导致俯冲板片的脱水和熔融。俯冲的碳酸盐物质熔融可以释放碳酸盐熔体,引发上覆岩石圈地幔的部分熔融,形成不同类型的碱性和钙碱性岩浆岩。煌斑岩是特殊的幔源岩浆岩,其成因往往与交代富集的岩石圈地幔有关,成为示踪深部物质组成和深部动力学过程的重要载体。钠质煌斑岩出露较少,研究程度低,导致其钠质属性的成因机制尚不清楚。由于不同性质和不同来源的交代介质会造成岩石圈地幔的富集特征和矿物组成的差异,需要进一步验证钠质煌斑岩的钠质属性或成因机制是否与交代介质的不同有关。

    研究取得了以下主要认识:一是朗县地区出露一套近南北向展布的基性岩脉,其矿物组成和地球化学特征表明该基性岩脉为钠质煌斑岩。该钠质煌斑岩主要由角闪石斑晶和斜长石(钠长石)基质组成(图1),具有较高的CaO和Na2O含量,但K2O含量低,因此Na2O/K2O比值异常高(>2.3,最高为68.1);具有明显的Nb–Ta–Zr–Hf–Ti负异常;强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素。

    二是朗县钠质煌斑岩侵位于始新世晚期(36.9 ± 0.3 Ma),是碳酸盐熔体交代作用形成的交代富集地幔部分熔融的结果。朗县煌斑岩的同位素组成(全岩Sr-Nd-Pb和锆石Hf同位素)明显不同于冈底斯岩基中-新生代的岩浆岩,尤其是更年轻(< 30 Ma)的钾质-超钾质岩石(图2),这意味朗县煌斑岩具有不同的岩浆源区。进一步的研究表明来源于交代富集的岩石圈地幔,其富集特征是由俯冲的印度大陆地壳来源的碳酸盐熔体交代作用造成的。

    三是朗县钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用和源区矿物组成有关。朗县煌斑岩中大量的碳酸盐矿物(方解石)是原生的(图1)。异常低的Rb/Sr和Dy/Yb比值,同时具有较高的Ba/Rb比值,表明朗县煌斑岩是在石榴子石相二辉橄榄岩稳定域内由含角闪石的橄榄岩低程度部分熔融形成的。

    四是煌斑岩的侵位可能与印度-亚洲大陆后碰撞背景下增厚下地壳(约75 km)的局部拆沉引起的东西向伸展作用有关。

    图1朗县钠质煌斑岩的野外照片(a-c)、显微照片(d-f)和背散射照片(g-l)

    图2朗县煌斑岩的锆石Hf和全岩Sr-Nd-Pb同位素特征

    该研究在岩相学基础上,通过与钾质煌斑岩全岩元素和同位素组成的系统对比,揭示了钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用有关,为理解后碰撞深部动力学过程和解译冈底斯岩基的岩石圈地幔的演化历史提供了新的启示。

    该研究得到国家自然科学基金(92055202)、第二次青藏高原科学考察与研究计划项目(2019QZKK0702)和中国地质调查项目(DD20221630和DD20221817)的联合资助。相关成果发表在国际著名地学期刊《Geological Society of America Bulletin》上。

     
    地质所李广旭、曾令森等研究员对钠质煌斑岩与碳酸盐...

    走过不平凡的2023年,我国科技工作者勇攀高峰,以加快实现高水平科技自立自强为己任,取得了一批世界级科技成果。他们上天、入地、探海,不断探索宇宙奥秘;他们关注基础研究、聚焦工程技术,持续更新和丰富人类知识宝库;他们心系国计民生,在环境、健康、农业等各领域成果斐然,努力让人民生活更美好。

    国之重器再添大国底气

    中国空间站:进入应用与发展阶段

      

    ▲神舟十六号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。新华社发

    已完成建造的中国空间站,开始了常态化乘组轮换和货运补给。神舟十六号、神舟十七号、天舟六号,我们在太空越来越游刃有余;空间站双光子显微镜开展在轨验证实验任务并取得成功,中国空间站第四批空间科学实验样品交付空间应用系统进行研究,空间“实验室”正给我们带来更多惊喜;载人航天环控生保技术跻身世界先进水平、空间交会对接GNC(制导、导航与控制)技术进一步成熟……我国空间技术正不断发展并辐射到其他领域。

    罗斯海新站将建:南极即将有“新家” 

     ▲罗斯海新站效果图。国家海洋局供图

    11月1日,由自然资源部组织的中国第四十次南极考察队启程,他们此次考察的重中之重是建设我国第五个南极考察站——罗斯海新站,它将是新时代我国建立的第一个常年科考站,也将是继长城站、中山站之后第三个常年考察站,是中国首个面向太平洋扇区的考察站。它位于东南极罗斯海沿岸区域,建筑面积5244平方米,计划用于开展大气环境、海洋基础环境、生物生态等多圈层、多学科的观测监测和科学研究工作。

    高海拔宇宙线观测站:探寻高能宇宙线“捕手”

      

    ▲高海拔宇宙线观测站。新华社发

    5月10日,被称为“拉索”的高海拔宇宙线观测站通过国家验收。它建于海拔4410米的海子山上,占地面积1.36平方公里,是目前世界上海拔最高、规模最大、灵敏度最强的宇宙线观测站。借助“拉索”,科学家们取得了精确测量高能天文学标准烛光——蟹状星云的亮度、“捕捉”到迄今最亮伽马射线暴等多项成果。

    “梦想”号:我国首艘大洋钻探船

     

    ▲“梦想”号试航。新华社发

    我国自主设计建造的首艘大洋钻探船——“梦想”号12月18日正式命名并在广州南沙首次试航。它总吨约33000吨,总长179.8米、型宽32.8米,续航力15000海里,自持力120天,稳性和结构强度按16级台风海况安全要求设计,具备全球海域无限航区作业能力和海域11000米的钻探能力,将为大洋能源资源勘查开采提供重要装备保障。

    基础研究、应用研究百花竞放

    “看”到纳赫兹引力波:打开人类探索宇宙的新窗口

    6月29日,由中国科学院国家天文台等单位科研人员组成的中国脉冲星测时阵(CPTA)研究团队,利用中国天眼FAST——500米口径球面射电望远镜,独立找到了纳赫兹引力波存在的关键证据。

    绘制首个马铃薯有害突变的基因二维图谱:我国马铃薯育种基础理论和技术进入世界领先水平

    中国农业科学院深圳农业基因组研究所科研团队,通过追踪最长8000万年、累计12亿年的马铃薯基因组进化痕迹,绘制了首个马铃薯有害突变的基因二维图谱。这一图谱将有效帮助育种家预测马铃薯育种中可能出现的基因“踩坑”处,大大加速杂交马铃薯的育种进程。

    “九章三号”光量子计算原型机:刷新光量子信息的技术水平和“量子计算优越性”的世界纪录  

     

    ▲“九章三号”光量子计算原型机(局部)。中国科学技术大学供图

    中国科学技术大学与中国科学院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”。在构建“九章”系列光量子计算原型机的基础上,中国科大研究团队进一步揭示了高斯玻色取样和图论之间的数学联系,完成对稠密子图和Max-Haf两类具有实用价值的图论问题的求解,相比经典计算机精确模拟的速度快1.8亿倍。

    第二次青藏高原综合科考首次登顶卓奥友峰:我国具备了开展极高海拔综合科学考察的体系化能力  

     

    ▲我国科考队首次登顶世界第六高峰开展综合科学考察。新华社发

    卓奥友峰地处中国与尼泊尔边界、喜马拉雅山脉中部,海拔8201米,是世界第六高峰。这是我国科考队首次登顶珠峰以外的海拔8000米以上高峰。此次科考,开展了极高海拔自动气象站架设、峰顶冰雪测厚、冰芯钻取及雪冰样品采集等多项科考任务,围绕亚洲水塔变化、生态系统与碳循环、人类活动与生存环境安全、矿产资源与地质环境等重大科学问题开展考察研究,揭示极高海拔地区变化和极端过程变化对青藏高原生态环境变化的影响。

    关键技术、工程科技捷报频传

    白鹤滩水电站:中国水电行业达到世界一流水平

     

    ▲白鹤滩水电站。新华社发

    2022年12月20日,白鹤滩水电站全部机组投产发电。截至2023年10月12日,累计发电量突破1000亿千瓦时,它是我国实施“西电东送”的国家重大工程,是仅次于三峡电站的世界第二大水电站,总装机容量1600万千瓦,将有力保障长三角地区经济发展和民生用电需求。

    全球首个电光带宽达110GHz的纯硅调制器:硅基光电子领域取得重大突破 

     

     

    ▲110GHz高带宽硅调制器。北京大学供图

    北京大学研制的这款纯硅调制器,同时具有超高带宽、超小尺寸、超大通带及互补金属氧化物半导体(CMOS)集成工艺兼容等优势,满足了未来超高速应用场景对超高速率、高集成度、多波长通信、高热稳定性及晶圆级生产等需求,为高速、短距离数据中心和光通信的应用提供了重要关键技术支撑,展示了硅基光电子学在下一代超高速应用领域的巨大价值,对于下一代数据中心的发展意义重大。

    300MW先进压缩空气储能系统膨胀机:我国先进压缩空气储能技术迈上新台阶

     

    ▲300MW先进压缩空气储能系统膨胀机(局部)。中国科学院供图

    中国科学院工程热物理研究所和中储国能公司联合自主研发了国际首套300MW级先进压缩空气储能系统膨胀机。膨胀机是压缩空气储能系统的核心部件,具有负荷高、流量大、流动传热复杂、高效宽工况运行要求高等技术难点。集成测试中,各项测试结果均达到或超过设计指标。

    全球首座第四代核电站商运投产:我国第四代核电技术达到世界领先水平

     

    ▲全球首座第四代核电站。新华社发

    12月6日,我国具有完全自主知识产权的华能山东石岛湾高温气冷堆核电站示范工程完成168小时持续运行考核,成功投入商业运行,装机容量为20万千瓦。建设中,科研人员攻克了多项世界性、行业性关键技术,研制出2200余台世界首台(套)设备,世界首创型设备超过660台,设备国产化率达93.4%。

     (本文刊登于《 光明日报 》2023年12月28日 第13版)
    “梦想”号入选《光明日报》二〇二三科技创新实现新...

    从当年的“羊八井”到今天的雄安新区,地热——这一安全高效的清洁能源,一直在为人们改变能源资源结构和改善环境作出重要贡献。

    地热资源因其独特的优势受到了社会的广泛关注,就连不久前召开的2017中国国际矿业大会也首次开设了“非常规能源与新能源论坛”。论坛上,众多专家结合具体工作,就地热产业的发展尤其是京津冀地区(包括雄安新区)地热资源可持续开发利用的现状进行了研讨与交流。有专家表示,地热相关产业的发展目前迎来了黄金时期,其发展前景不可限量。

    据了解,今年初,国家发改委、国土资源部、国家能源局共同编制发布了《地热能开发利用“十三五”规划》。该规划明确,“十三五”时期,全国新增地热能供暖(制冷)面积11亿平方米;新增地热发电装机容量500兆瓦。到2020年,地热供暖(制冷)面积累计达到16亿平方米,地热发电装机容量约530兆瓦。2020年,地热能年利用量7000万吨标准煤,地热能供暖年利用量4000万吨标准煤。京津冀地区地热能年利用量达到约2000万吨标准煤。

    北京:城市发展需要地热“两能”

    “在北京,住宅能耗占总能耗的1/3,住宅能耗对PM2.5的贡献是1/5。所以,北京解决雾霾问题的根本之道是调整能源结构,提高可再生能源在一次能源中的比重。”北京市地质矿产勘查开发局副局长、中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心主任卫万顺表示。

    卫万顺介绍说,浅层地温能和中深层水热型地热(简称“地热两能”)是典型高效的可再生能源,对于解决北京的城市可持续发展问题意义重大。据介绍,浅层地温能主要指蕴藏在地表以下一定深度范围内(通常为200米)的岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的热能,主要通过地源热泵技术加以利用,为建筑物解决供暖、制冷和提供生活热水;中深层水热型地热资源一般是指在地表以下几百米或至4000米左右内开采的大于25摄氏度的地热资源,按地热水的温度可分为低、中、高三类,北京主要是以中、低温地热资源为主,主要用于供暖、洗浴、医疗等。

    据了解,以目前地质勘查的情况来看,地热“两能”的资源潜力十分可观。就北京市来说,浅层地温能资源潜力可实现供暖面积约7.2亿平方米,但目前的开发利用仅有4000万平方米;中深层地热资源潜力可实现供暖面积约3亿平方米,但目前开发利用仅为200万平方米。从京津冀地区来看,浅层地温能资源潜力供暖面积约29亿平方米,目前利用仅为8500万平方米,中深层地热利用仅为7100万平方米。从全国范围内来说,浅层地温能资源潜力供暖面积可达320亿平方米,目前利用仅为4.3亿平方米,中深层地热也只有1.02亿平方米。

    “目前我们正在实施和完成了一批有重要影响的地热资源调查评价与研究项目,地温能项目总数31个,经费总额约1亿元。”卫万顺表示,近年来,在北京市地勘局、中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心的主持下,北京市初步形成了包括资源评价、技术研究、产品开发、工程施工等各个环节配套完整的技术工作体系,在多个方面也取得了创新与突破。

    一是理论创新。开展了浅层地温能战略研究,引起了北京市政府和国土资源部的高度重视,首次开展了浅层地温能资源地质勘查工作,成立了中国地质调查局浅层地温能研究与推广中心;创立了浅层地温能地质学理论体系和浅层地温能勘查评价体系。

    二是工程创新。提出了“多源复合、适度调峰、集约优化”的设计理念和因地制宜、多能并举的发展模式,实施了一系列国内有重大影响的热泵系统,取得了明显的社会效益和经济效益。

    三是技术创新。加大力度建设浅层地温能重点实验室,提高理论研究与指导实践水平;开展了竖直换热器不同形式及参数的对比研究;实施的多个项目及相关成果获得了国家专利和国土资源部、北京市科学技术奖。

    四是标准创新。参与起草了国家标准《地源热泵系统工程技术规范》、部行业标准《浅层地热能勘查评价规范》;2015年主持起草并完成了两项地方标准《北京市地埋管地源热泵系统工程技术规范》、《再生水热泵系统技术工作规范》;主持起草了省级浅层地温能调查评价工作的技术要求。

    五是政策创新。首次将地热、浅层地温能、再生水热能的三能规划合一,起草了《北京市浅层地温能、地热以及再生水热能综合利用规划》;参与起草了2013年12月北京市6个委办局联合发布的《关于北京市进一步促进地热能开发及热泵系统利用的实施意见》等相关政策。

    天津:加强对使用清洁能源的引导

    天津地热勘查开发设计院(简称“天津地热院”)院长林黎详细介绍了天津市地热资源可持续开发利用的对策与建议。

    据了解,天津地热资源的勘查始于上世纪70年代,先后在王兰庄、山岭子等8个地热田开展了地热资源勘查工作,相关成果为天津市社会发展及大气污染防治和美丽天津的建设奠定了坚实的基础,同时也为我国地热资源勘查开发利用提出了重要的依据,为我国地热资源勘查评价规范的编制提供了重要的数据支撑和科学依据。

    目前,天津地热院正在开展“滨海新区深部地热资源调查评价”和“天津市宝坻区京津中关村科技新城地热资源保障性调查”等项目。

    “天津是首批‘中国温泉之都’之一,同时具有11个‘中国温泉之乡’和22个‘中国温泉之城’及多个开发利用示范单位。天津地热人正在为把天津市建设成为具有多层次、多方面示范效应的地热开发利用示范基地和温泉文化展示基地而努力。”林黎介绍说,截至2016年底,天津市地热供暖小区及公建项目共485个,供暖面积达到 2774万平方米(占全市集中供暖面积的 6.7%);地热开发创造直接经济效益8.3亿元/年,创造间接经济效益4.6亿元/年,带动直接和间接从业人数约 5500 多人;地热利用相当于每年节约标准煤 59.02 万吨,减少二氧化碳排放量 140.8万吨。

    林黎表示,尽管天津市地热资源开发利用取得了举世瞩目的成果,但也存在着勘查精度有待提高、采灌不平衡、利用技术和工艺水平需要不断提高、精细化管理水平需要提升等问题和不足。针对下一步工作,林黎也提出了建议。

    在保护方面,要加强热储回灌——特别是砂岩热储研究,同时通过单井整合、批新带老、补建回灌井等方式,努力实现采灌平衡,加强地表水回灌技术的推广应用。

    在利用方面,积极推广应用地热梯级利用技术,坚持地热资源开发利用方案审查制度,不断提高资源利用率;以中心城区和滨海新区核心区为重点,通过建立能源站等集中开发利用模式,实现多能源科学合理配置。

    在管理方面,制定完善《天津市地热资源管理实施办法》,编制《天津市中低温地热资源节约集约利用评价规程》,建设“天津市地热资源预警预报信息平台”;同时,加强管控力度,坚决打击黑井,杜绝非法开采现象发生;对水位埋深和降幅较大地区减少投放矿权数量;强化区级政府矿管部门管理力度,增加回灌督查频率;建立预警预报系统,结合地热井井身结构、不同热储层水位临界值进行预警预报。

    在政策引导方面,要多方面筹措资金,支持地热资源的勘查、集约节约利用和资源保护等工作;继续执行回灌部分减免70%资源税的优惠政策;利用地表水进行回灌的,可按照增加回灌量的50%申请增加年度开采指标;落实“利用地热能供暖制冷的项目运行电价参照居民用电价格执行”的政策。

    雄安:以雄县模式带动雄安模式

    据记者了解,2009年,雄县人民政府与中国石油化工集团旗下的新星石油有限责任公司签订了《地热开发合作协议》。自此开始,雄县就走上了一条独有的清洁发展之路。目前,雄县供暖已经基本实现了二氧化碳、二氧化硫、粉尘“零排放”,每年可替代标煤12万吨,成为中国首个“无烟城”。雄县地热发展的模式——“雄县模式”也已经得到国家能源局、各级政府及社会各界的广泛认可。

    有专家表示,地处华北平原的河北雄县以地热供暖上规模、资源开发利用取热不取水、尾水百分百回灌而著称。时至今日,雄县的地热开发利用模式不仅是国内的标志性工程,在国际社会也享有盛誉。在中央决定成立雄安新区,且将雄县、容城、安新划归雄安新区之后,雄县模式一定会有更大的发展空间。可以预见,随着雄安新区建设步伐的加快,一种全新的地热利用的雄安模式也将逐渐浮出水面。

    据中国地质调查局水文地质环境地质研究所副总工程师王贵玲透露,目前中国地质调查局已经完成了全国336个地级以上城市的浅层地温能调查工作。调查结果显示,全国地热开发利用条件最好的地区在川西,而东部地区开发利用条件最好的地区是华北平原的京津冀地区,具体来说就是雄安新区。资源量方面,我国地热年可采资源量能达到25亿~26亿标准煤,可谓十分丰富。

    “雄安新区位于京津冀腹地,习近平总书记说这个地方是蓝绿交织、清新明亮、水城共融。我们要最大程度地把清洁能源和可再生能源规划到雄安新区的建设中,创新能源结构模式,这样才能更好地实现生态环境、生态城市的建设。”王贵玲表示。

    京津冀地热发展迎来黄金期

        地质工作是经济社会发展重要的先行性、基础性工作,服务于经济社会的各个方面。当前,我国正处于经济快速发展阶段,资源与环境问题日益突出,国民经济与社会发展对地质工作的需求不断增长。加强地质工作,充分挖掘资源潜力,加大地质和矿产资源勘查力度,提高资源供给能力和保障程度,对于全面建成小康社会、加快推进社会主义现代化具有重要意义。
        当前,我国工业化、城镇化进程加快,经济社会发展与资源环境的矛盾日益突出。加强地质工作,是缓解资源约束、保障经济发展的重要举措,是推进城乡建设、开展国土整治的重要基础,是防治地质灾害、改善人居环境的重要手段。必须从全面建成小康社会、加快推进社会主义现代化的战略高度,进一步提高对地质工作重要性的认识,增强责任意识和紧迫感,切实加强地质调查、矿产勘查和地质灾害监测预警等工作,以满足现代化建设的需要。
        一、地质调查工作的成果是准公共产品
        地质工作是调查研究地球的物质组成及其形成演变过程,从认识自然进而利用自然,为国民经济和社会发展服务的一项探索性很强的科学技术工作。公益性地质调查工作是地质工作的重要组成部分。
        美国经济学家萨缪尔森在《公共支出的纯粹理论》一文中给出了公共产品的经典定义:即一个人对这种产品的消费,并不能减少任何他人也对该产品的消费。它具有两个本质特征,一是消费的非排他性,二是消费的非竞争性。由此,区分公共产品和私人产品就有两个基本标准:一是排他性和非排他性,二是竞争性和非竞争性。私人产品具有竞争性和排他性,公共产品具有非竞争性和非排他性。排他性是指个人可以被排除在消费某种物品的利益之外,当消费者为私人产品付钱购买之后,他人就不能享用此种商品或服务所带来的利益。非竞争性是指消费者的增加,不引起生产成本的增加,即一定量的公共产品,按零边际成本为消费者提供利益或服务。
        依据需要主体和供给渠道的不同,各种产品和服务可分为两类。主要由以政府为代表的国家机构公共部门供给,用来满足公共需要的产品和服务,称之为公共产品(public goods);主要由市场供给,用来满足个别人需要的商品和服务,称之为私人产品 (private goods) 。这就是公共产品的实践标准。
        布坎南在《俱乐部的经济理论》一文中明确指出, 根据萨缪尔森的定义所导出的公共产品是“纯公共产品”,而完全由市场决定的产品是“纯私人产品”。公共产品和私人产品是社会产品中典型的两极。现实经济生活中还有些物品兼备公共产品与私人产品的特征,称之为混合产品或准公共产品。其中,有些产品具有非竞争性,但不具有非排他性;有些产品具有不充分的非竞争性和非排他性。
        准公共产品是指不完全同时具备非排他性和非竞争性两个特征的公共产品。准公共产品一般具有“拥挤性”的特点,即消费者增加到一定数值后,就会出现边际成本为正,不像公共产品那样边际成本为零。准公共产品达到“拥挤点”后,每增加一个消费者,原消费者的效用就要减少。准公共产品“拥挤性”的特点决定其消费要遵循“选择性进入”的规则,即满足一定约束条件后(例如付费后) ,才能消费。
        因此,公共产品基本可以分为三类:第一类是纯公共产品,即同时具有非排他性和非竞争性,如国防、公平的收入分配、有效率的政府或制度、环境保护、基础科学等;第二类公共产品的特点,是消费上具有非竞争性,但是却可以较轻易的做到排他,如公共桥梁、公共游泳池以及公共电影院等,这种物品也被形象地称为俱乐部产品(club goods);第三类公共产品与俱乐部产品刚好相反,即在消费上具有竞争性,但是却无法做到有效地排他,如公共渔场、牧场等,有的学者将这类物品称为共同资源(common resources)。俱乐部产品和共同资源通称为“准公共产品” (quasi2public goods),即不同时具备非排他性和非竞争性。随着私人对公共产品生产与提供的参与,公共产品的提供有了公共提供、市场提供和混合提供三种基本方式。公共产品一般由政府提供,提供公共产品是政府的重要职责。
        运用上述观点分析可知,地质调查工作成果不是公共产品。首先,它不完全具备非排他性的经济本质。地质调查工作成果表现形式是信息产品,可以通过简单设置规则——收费,就可轻易实现排他。其次,它不具备非竞争性的表现形式。地质调查工作成果具有地域性,只能说明本地区的地质状况,不能说明其它地区的地质状况,不能复制,一旦有人使用,并通过后续工作取得效益,他人就无重复使用的动力,更谈不上边际成本不变。由此看来,地质调查工作成果具有潜在的排他性和明显的竞争性。
    实践上,地质调查工作成果是公共产品,地质调查工作成果不能直接产生经济效益,需要通过一系列后续工作才能产生经济效益或社会效益。这种地质调查工作成果效益的间接性、滞后性及较长产生链的特点,形成资金的技术壁垒,预期经济效益不清,机会成本增大,资本效率降低,决定了市场不会提供这种产品。但社会经济发展又需要这种产品,因此,就只能由政府来提供。从世界各国的地质调查工作来看,绝大多数地质调查工作都是由政府出资进行。由此看来,按实践标准地质调查工作成果则属于公共产品。
        地质调查工作成果特征前面已有论述,你使用不影响他使用,基本具备非排他性;但你使用后,他再使用效用就会降低、甚至为零,不具备非竞争性。而且地质调查工作成果的实际使用也是遵循“选择性进入”的规则的,所有产生效益的后续工作的投入,可视为进入限制,典型的是矿产资源探矿权的取得是要付费的。也就是说,地质调查工作成果不同时具备非排他性和非竞争性两个特征,具有“拥挤性”的特点,使用要遵循“选择性进入”规则,所以说,地质调查工作成果是准公共产品。实践标准之所以把地质调查工作成果判为公共产品,源于地质调查工作的投入来自国家财政的公共支出。在市场经济的国家里,公共支出的目的就是生产公共产品。实践标准的结果是动态的,不是一成不变的,他依据供给主体的不同,把准公共产品或纳入公共产品或纳入私人产品。
        要从理论上判断是否是公共产品,就必须从表现形式和经济本质两方面把握公共产品的特征。单从公共产品的定义和特征来看,地质调查工作成果不属于公共产品,单从市场能否提供的标准来看,地质调查工作成果则是公共产品,而进一步深入分析则会发现,地质调查工作成果又是准公共产品。
        运用公共产品理论,结合地质工作的产品特点,可以将地质工作产品分为公共地质产品、准公共地质产品和非公共地质产品。这种产品性质的差异决定了不同类型的产品需要不同的供给方式:公共地质产品需要政府提供,非公共地质产品需要市场提供。这也是公益性地质工作和商业性地质工作分开运行的重要理论依据。以区域性地质调查成果和矿产资源调查成果为例做深入分析:区域性地质调查目的是提供满足公共需要的基础地质信息,产品具有非竞争性和非排他性, 属于纯公共地质产品;区域性矿产资源调查目的是提供后备勘查基地,部分地具有竞争性或排他性,具有准公共产品的性质;一般面上的,为提供后备勘查基地的地质产品具有准公共产品的特点。一旦设置了探矿权,地质产品就具有完全的排他性和竞争性,属于非公共地质产品。由此可见,是否设置矿业权是区别公共地质产品和非公共地质产品的一个重要标志。
        二、公益性地质工作的性质及特点
        公益性地质调查队伍及其所从事的公益性地质工作,就是要为国民经济和社会发展提供地质基础信息资料,并向社会提供公益性服务,不仅提供公共地质产品或准公共地质产品,而且提供公益性服务,满足公共需要。公益性地质工作是由各级政府出资为社会服务的基础性、战略性、前瞻性地质工作。基本内容包含:以保障资源安全和实施可持续发展战略为宗旨的地质工作;为重大工程建设和政府宏观决策服务的地质工作;为满足社会日益增长的地学知识与信息需求而开展的地质工作;为推进地质科技不断发展而开展的地质工作。
        政府财政投入开展地质工作有两方面依据:一是提供公共地质产品和准公共地质产品的目的,由于公共地质产品和准公共地质产品的提供存在市场失灵,采用政府供给的方式具有高效率;二是为了实现国家战略目标,如快速缓解资源紧张局面,保障资源安全,扶持勘查和矿业发展等战略目标,国家财政可以投入非公共地质产品。
        经过多年改革探索,我国现行地质工作管理体制和运行机制主要特点和发展趋势:一是公益性地质工作和商业性地质工作分开运行,其本质是公共地质产品和非公共地质产品在供给机制上的分开。政府提供公共地质产品;市场提供非公共地质产品;二是为了实现战略目标,政府资金可以介入非公共地质产品的生产,但要遵循市场规律,作为一种宏观调控手段,引导和促进市场提供非公共地质产品。
    目前我国政府公益性地质工作体系框架是:国家根据经济社会发展的需要,开展公益性地质工作。中央政府主要负责全国能源和其他重要矿产资源远景调查与潜力评价,全国性、跨区域、海域基础地质和环境地质的综合调查与重大地质问题专项调查。省级政府主要负责为本地区经济社会发展服务的基础地质、矿产地质和环境地质调查。
        中央公益性地质工作要服从国家需求,服务国家目标。其基本内涵主要有三个方面:一是中央政府主要负责全国能源和其他重要矿产资源远景调查与潜力评价,全国性、跨区域、海域基础地质和环境地质的综合调查与重大地质问题专项调查。二是技术标准研究制定、地质矿产理论研究、技术方法研究、引进和推广、地球科学和地质勘查领域的国际交流与合作等。三是示范类地质工作。包括为地方公益性地质工作和商业性矿产勘查作示范的地质工作。其目标主要是为全社会提供地质公共产品和服务,为公共决策提供地质科学论证和决策支撑,这是公益性地质工作存在价值的体现。也是中央政府公益性地质工作的职责。
        公益性地质调查工作是认识地球、了解地球,服务于经济社会发展的基础性、超前性工作,向社会提供地学信息,是经济社会发展的永久性支撑,是集科学与技术、理论与实践、科研与调查为一体的多学科联合攻关的工程,具有基础性、探索性、地域性、继承性等特点,需要长期的资料、经验与人才积累,充满了活劳动,需要一支稳定的专业队伍长期进行成果资料的积累。公益性地质工作的特点和内在要求决定必须有一支专门从事公益性地质工作的队伍。这也是成熟的市场经济国家地质工作发展的经验。
        党中央、国务院从全面建成小康社会,实现经济社会全面、协调、可持续发展的高度对公益性地质工作给予了高度重视和关心。提出要加强地质工作,加强公益性地质调查队伍建设。温家宝总理曾明确指出,必须建设好一支人员精干并相对稳定、装备精良,以高新技术为支撑、调查与科研相结合,能担当重大战略任务、善于攻坚打硬仗的高素质、专业化的国家公益性地质调查队伍。这项改革,目标不能动摇,步伐必须加快。
        《中央机构编制委员会关于印发〈中国地质调查局主要职责内设机构和人员编制规定〉的通知》(中编发〔2004 〕2号文件和《国务院关于加强地质工作的决定》(国发[2006]4号)均明确:中国地质调查局负责统一部署和组织实施国家基础性、公益性、战略性地质和矿产勘查工作,为国民经济和社会发展提供地质基础信息资料,并向社会提供公益性服务。统一管理国家公益性地质调查队伍,对地方公益性地质调查队伍承担的国家地质调查任务实行项目联系、业务指导, 并对项目执行情况开展监督检查和成果管理。
        国土资源部在《关于国家公益性地质调查队伍建设的意见》(国土资发[2005]13号)中提出的建设公益性地质调查队伍思路和目标是:“根据我国国土面积、人口总量和国家对公益性地质工作的需求,与国家财政管理体制,地勘队伍管理体制相适应,逐步建成一支结构合理、专业齐全、高素质的公益性地质调查队伍。公益性地质调查队伍由国家和地方公益性地质调查队伍两部分组成,总体规模2.5-3万人,其中,国家公益性地质调查队伍在中国地质调查局现有直属单位1万人规模基础上逐步达到1.5万人(控制规模)。今后3年的建设目标为:基本建成一支由中国地质调查局直接管理,成建制,统一高效,人员精干并相对稳定,装备精良,以高新技术为支撑,调查与科研相结合,能担当重大战略任务,善于攻坚打硬仗的高素质、专业化的地质调查队伍”。
        “国家公益性地质调查队伍建设主要以中国地质调查局直属单位为基础,依托重大地质调查项目和国家专项的组织实施,通过专业结构调整和队伍能力建设,充实、加强一线技术力量,建实建强区域性地质调查机构、专业地质调查机构、科技创新与技术支撑机构和公益性服务机构,使之真正成为能够承担国家基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作任务及提供地质信息资料社会化服务的骨干力量”。
        做好公益性地质工作的关键在队伍。建设好一支人员精干并相对稳定、装备精良,以高新技术为支撑的高素质、专业化的国家公益性地质调查队伍,关系到我国地质事业的长远发展,是实现公益性地质工作国家战略目标的关键。当前,中央和地方两级公益性地质调查队伍的组织结构框架已初步形成,职责基本明确。经过十多年的建设,国家公益性地质调查队伍已初具规模,但仍存在一些问题。由于中央公益性地质调查队伍基本上是由管理体制、任务性质不同事业单位成建制地合并形成的,不同程度地存在事业单位的一些共性问题:如事业费不足,人员结构不合理,业务骨干和管理人才缺乏,缺乏有效的激励机制,队伍活力不足,创新能力不强,装备落后,社会保障体系未建立,离退休人员包袱沉重等等。上述问题可归结为两个,一个是这支队伍尚未建强,另一个是保证队伍稳定发展所必需的经常性经费不足问题。这是当前制约国家公益性地质调查队伍建精建强的关键问题,这两个问题较为严重,直接制约着公益性地质队伍的稳定与发展,解决不好这两个问题又直接影响公益性地质工作顺利开展,也势必影响和制约经济社会发展,而经常性经费投入不足又是制约队伍建设的主要瓶颈因素。
        三、国家公益性地质调查队伍建设存在的主要问题
       (一)队伍尚未建强
        1.人才队伍总量严重不足
        截至 2005 年底,全局共有职工12028人。其中,在岗职工6523人,占54%;离退休5369人,占45%;待岗136人,占1%。在岗职工队伍中,共有各类人才4924人(初级以上职称,含技师16人),占75%。从事野外一线工作的地质专业技术人才 1512 人,占在岗职工23%。
        目前国家公益性地质调查队伍人才队伍规模与新时期基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作任务相比,现有人才队伍总量不足,特别是野外一线地质人才总量较少。队伍规模距离中央公益性地质调查队伍建设控制规模1-1.5万人相差近一半。
        2.人才队伍结构不尽合理
        截至2005年底,全局在职职工中具有初级专业技术职务以上的4908人中 , 在岗专业技术人才3788人,占人才队伍总数的77%。人才队伍结构不够合理(见图1-4)





    图1年龄结构                                图2学历结构 


        在具有初级以上专业技术职称4908人中,30岁以下的占16%;30-39岁占22%;40-49 岁占41%;50-55岁占16%;56 岁以上占5%;高级职称2193人,占45%;中级职称1523人,占31%。有博士研究生学历的,占9%,有硕士研究生学历的占13%;本科学历的占42%。


    图3职称结构                                  图4优秀人才情况


      
        全局共有“两院”院士18人、领军人才(主持过重大项目,在本专业有较深造诣的人才) 162人、 重大项目负责人(承担过省部级及以上项目的第一负责人)672 人。
        主要问题一是领军人才,优秀、复合型人才和有较丰富实践经验的野外一线骨干人才短缺问题比较严重。二是年富力强、可以承担野外一线工作重任的31-40 岁年龄段的人才偏少,业务骨干断档的问题十分突出。三是人才余缺并存。地质类专业技术人员相对较少,管理、经营、后勤服务人员相对较多。从事方法技术研究的比例较大,从事野外地质调查人才比例小。四是人才队伍能力与当前工作任务不相适应,在目前野外一线的地质专业技术人才中,新接收的大学毕业生占了较大比重。这部分人员缺乏生产实习和实践锻炼,野外一线地调能力较差。按照高质量完成地质调查任务的要求而言,野外地质调查人才队伍整体能力有待提高。
        3.人才队伍后备力量不足。
        从地质人才供给方面看, 未来几年内实际供给不足,形势较为严峻。由于前些年地质工作的经费投入不足, 地质工作新的运行体制还没有形成,从业人员的社会保障体系与激励机制没有建立, 地质工作的远景规划和个人的长远发展比较模糊, 就业出口因此受堵。致使近15 年来地质技术人才的培养和教育已出现问题:多数学生不愿意报考地质类专业, 学校大幅度削减了招生计划,致使地质技术人供应从源头上大大减少。此外, 一些成熟的地质专业技术人才有部分已改行或离开地质工作岗位。地质工作的后备人才和可以提供的有相关工作积累的成熟专业技术人才非常有限。而且地质调查从业人员的地区分布、部门分布与地质工作投入的地区和部门相关, 可以从市场上聘用提供的地质工作项目服务和满足地质工作需要的地质专业技术人员有限。地质人才断层、青黄不接的现象非常严重。
        由于近几年经济社会发展对地质工作需求的不断增大,特别是商业性地质工作的逐渐兴起,全社会对地质科技人才需求达到空前旺盛,地质科技人才供应绝对不足,各高等院校的地质类本科以上毕业生就业率达到100%就是明证。因此,国家公益性地质调查队伍与地方和原工业部门、油气公司、外资公司对地质人才资源的争夺较为激烈。由于目前地调局系统职工收入与原工业部门、油气公司、外资公司及地方相关行业和单位相比,处于中下游水平,专业技术人才已有外流趋势。2001-2005年间全局共有 270 名专业技术人员调出局系统,其中地质类专业技术人才231人,占调离总数的85%。而目前,地质类专业技术人才流向地调局系统的趋势已大大减弱,在部分地区或个别单位向前些年那样批量引进有经验的地质类专业技术人才的情形几乎已不可能再现,如沈阳地调中心,2006年到目前拟引进十余名地质类专业技术人才,至今未果,主要原因就是很多地区、部门及单位通过提高待遇挽留技术骨干,用优厚的待遇招揽人才,采取非常规措施控制技术人员外流等办法稳定、发展壮大队伍。与此同时,大批引进技术骨干,还要面对配套设施建设、配偶安置和解决住房等方面的问题困扰,单位自身也是力不从心。
        总之,中央公益性地质调查队伍还比较薄弱,难以满足公益性地质工作的需要。
        (二)国家财政对公益性地质工作有效投入不足
        国家对公益性地质工作投入与新形势下经济社会发展对公益性地质工作的要求相比明显不足。
        1.保证队伍正常运转的经常性经费投入不足  
        近年来,国家的投入有一定增加,但与成本的增加和实际需求相比,其投入总量仍远远不足。基本支出预算长期不足,正常工作费用缺乏保障,是各单位普遍的问题(见表1-4)。

    表1  全局几年来中央公益性地质调查队伍财政预算拨款的经常性费用    单位:万元



    表2  六大区中心几年来财政投入经常性费用情况  单位:万元

        从表1和表2可以看出:几年来,包括人员经费在内,六大区中心平均始终徘徊在每年人均2万元多一点,离退休经费始终徘徊在每年人均1.6万元左右,扣除物价上涨和社会负担成本增加,近几年事业单位调整工资标准而相应增加的投入,实际上的经常性投入是相对下降的。各单位经常性地质事业费严重不足,基本支出预算中,人员经费(含离退休)预算年平均不足1.5万/人,只相当于实际支出的40%多。
        社会保障政策不配套, 投入结构不合理。由于改革政策不配套,使地质事业单位改革难以向更深层次发展,比如由于养老、医疗等社会保障体系没有建立,分流人员没有出口,人员难以流动,全员聘用制也无法真正实现。目前, 在国家公益性地质队伍中, 离退休人员占整个队伍的45% 左右。由于社会保障体系没有建立, 按照目前人员经费优先保证离退休人员费用支出的情况,沉重的离退休

    表3  全局劳动报酬及补贴、离退休费用实际支出情况   单位:万元     

    表4  六大区中心历年劳动报酬及补贴、离退休费用实际支出情况 单位:万元

        人员费用支出(退休金、医疗费等)占用了财政投入事业费的近60%, 扣除单位日常工作正常运转所必需水、电、暖、基础设施日常维护等刚性支出,在职人员的人员经费已所剩很少。近年来,随着经济的发展,国家几次上调职工工资标准、增加离退休人员离退休费、在职职工工资正常调资,差旅费开支标准提高,社会各类服务价格提高,都加大了各单位的经常性支出成本,地方纷纷出台了增加地方工资性补贴政策,对中央直属的单位也造成巨大压力,由于缺乏财政资金支持,各单位靠自身收入难以足额兑现地方的各种补贴政策,致使离退休老同志有意见,在职职工队伍不稳定,同时难以吸引人才,建设发展队伍。
        经常性经费不足,日常的工作就难有经费保障。必然导致本应由事业费开支的项目不得挤占其它经费,特别是挤占、挪用工作项目经费的现象。造成列支渠道不合理,财务预算执行困难。大量挤占、挪用项目、课题经费,直接影响了项目的质量和成果水平。 
        公共服务机构基本运转费用难以维持。实物资料中心因为缺钱,生产科研设备短缺,资料库运行费不足。图书馆的文献资源建设经费缺口较大,有些专业期刊资料只能忍疼割爱、砍掉不订。
        即使是进入非营利科研机构编制的人员新增的改革经费也仅能满足部分弥补基本运转费用 (水电费、供暖费)和管理人员工资的不足。2005年地科院全院事业费总额为11218万元,扣除“非营利”追加部分后为7762万元,当年离退休费用支出总额为4841万元,占事业费总额的63% 。
        总之,公益性地质调查队伍缺乏经常性工作经费,缺乏经常性的更新机制,直接影响了地质调查工作的正常运行和地质调查成果对社会公开服务的动力机制”。制约了国家公益性地质队伍建设的健康发展。 
        2.公益性地质工作投入缺乏长效机制
        主要问题一是经常性地质工作经费不足。二是承担的任务不稳定。以地质大调查专项为例:“自1999 年我国开始实施地质大调查以来到2005 年七年间,中央预算投入的地质大调查经费56.79 亿元,其中1999~ 2005 年每年投入经费分别为5.37 亿元、8. 57 亿元、8.58 亿元、8.58 亿元、8.58 亿元、8.59 亿元、8.52 亿元”。作为国家公益性地质调查队伍的地调局的直属单位承担的任务平均不足大调查总任务的40% (见表5)。
        由于历史的原因,地质勘查经费主要投资于四个专业地质调查机构,而六个大区中心几乎没有这方面的投入,只有财政投资的国土资源大调查和矿产资源补偿费等专项项目,科技项目费主要投向地科院所属的七个非营利机构和五个转制所。

    表5   全局几年来财政预算拨款的地质调查工作经费情况    单位:万元

        由此表看出,几年来国家财政(财政调查专项)对国家公益性地质队伍的工作经费投入处于低水平徘徊。表中,科技项目经费增长主要由于地质科学院所属几个研究所有部分队伍(700人)进入国家科技创新体系,划为非营利机构而政府投资的科研类项目经费增加。
        从年度投资的总额看似基本保持稳定,但扣除物价上涨和社会负担的增加而产生的成本增大因素后,实际直接用于工作的费用逐年减少。2003-2005年间全局财政投入的工作经费为年人均9.5万元,2006年全局财政投入的工作经费为人均9.1万元,
        六大区地调中心2004~2006年间,财政投入的工作经费从额度上处于徘徊状态,实际直接用于工作的财政投入是下降的。由于工作任务不饱满,为了事业的发展、队伍稳定与发展,各单位都承担了市场项目,以弥补经费不足。从上面的表2可以看出,近三年来,财政对六大区中心投入的经常性费用徘徊在人均1.6~1.8万元/人年。在目前人员工资、离退休费用大幅增加的情况下,为保证人员工资、离退休费用支出,各单位普遍存在挤占工作经费现象,实际用于工作的经费势必大大缩水,工作的成果质量和成果水平也难有保证。
        公益性地质调查工作主要依靠申请国家专项工作经费支撑,没有长期而稳定的经常性工作经费保障。国家公益性地质调查队伍依托国家专项生存发展,存在大起大落的风险。地质大调查、矿产资源补偿费项目均属于国家专项经费,投入本身就不稳定。地质勘查费原本属于财政投入给地勘单位(主要为四个专业地调机构)的经常性工作经费,基数较低,近几年以财政专项增加了投入,但也一直处于不稳定的状态中。
        以六个大区地调中心为例,“十五”期间,六大区中心承担地质大调查专项281项,经费37560万元,占此间承担各类项目总经费的70.0%,其它国家专项153项,经费10510万元,占项目总经费的19.6%(见表7)。

    表6 六大区中心近年地质调查工作经费财政投入情况表  单位:万元 

     图5 六大区中心“十五”承担的地调、科研项目总经费情况(单位:万元)
     

    表7            六大区中心 “十五”期间承担的各类地质项目及经费情况

        由表7看出,各单位项目来源一是主要依靠承担地质大调查专项,而这类项目投入并不稳定,并且在低水平徘徊。“十五”期间财政投入的六个大区地调中心年人均地调、科研项目经费为7.1万元,年人均地质大调查经费为5. 5万元,仅相当于全局平均水平的60% 。相对于维持队伍稳定和发展所需要的人员劳务支出等要求来说,严重不足。
        按计划,地质大调查专项到2010年全部结束。届时,如果没有新的专项投入,国家对公益性地质工作的投资每年将净减少9亿元,国家公益性地质调查队伍承担的工作量每年将减少3-4亿元,相应地六个大区中心每年将减少70%的工作量(以现在的投资规模测算),队伍将处于半失业状态。正因为这个原因,各单位对扩大队伍规模就有后顾之忧。
        由上述分析看出,作为国家公益性地质调查队伍承担的工作任务是不稳定的,经费投入是严重不足的。因此,经常性经费不足问题,是严重制约国家公益性地质调查队伍建精建强和稳定发展的最大瓶颈因素。 
        3.缺乏长期稳定的科技投入,地质工作是科学探索性的社会实践活动,地质调查行业是技术密集型行业,地质科学院所属的社会公益类科研机构是国家地质科技创新的主体,也是国家公益性地质工作的科学技术支撑。由于科研经费的不足,科研人员要花很大精力到处争取课题,无法考虑争取到的课题是否符合单位的学科建设、发展方向以及服务领域等,这样在很大程度上阻碍和限制了学科的发展,传统优势学科也有逐步丧失国际学术地位之虞;由于科技投入的不足,使实验室得不到稳定支持,难以形成对科技创新的有力支撑,大大削弱了科技创新的基础性工作。
        4.基地建设保障不足
        按照国家提出的中央公益性地质调查队伍"十一五"建设目标,现有生活工作基地将不适应要求。部分单位科研用房紧张,新购置的科研仪器设备无处安装,许多珍贵的古生物化石、岩矿石标本、大量的野外样品堆积在楼道,影响科研工作的正常开展。随着队伍规模的逐渐扩大和任务量的增加,此类问题将更加突出。
        四、结论及若干建议
        (一)、明确政府投入公益性地质工作的职责,完善工作机制
        公益性地质工作特点,决定了必须有一支专门从事公益性地质工作的队伍。要明确政府公益性地质工作的职责,主要是为全社会提供地质公共产品和服务,为公共决策提供地质科学论证,要建立并不断完善中央和地方共同投资开展公益性地质工作的新机制, 合理划分确中央与地方职责及投资范围,建立统一协调相互促进的工作机制。相应加大财政对公益性地质工作的资金投入力度。
        (二)、加大地质人才开发力度 进一步完善队伍结构调整
        要按照人员精干、结构合理、装备精良、能承担重大任务的要求,加强领导,统一筹划,科学组织,稳步推进,在尊重市场经济规律基础上,通过增强人才吸引力,增强队伍地质调查核心能力, 把公益性地质工作的国家队建精建强,实现建设公益性地质工作队伍建设目标。
        科学制定中央公益性地质调查队伍“十一五”建设规划,根据 “十一五”和今后一个时期我国基础性、公益性地质调查和战略性矿产勘查工作的任务需求,把握人才队伍建设的主客观环境,抓紧研究制定国家公益性地质调查队伍“十一五”人才队伍建设规划及配套措施,以落实中国地质调查局中长期发展规划要求为目标,把地质人才队伍建设纳入到规范化、制度化、科学化的轨道。
        进一步加快人才队伍结构调整, 加强野外一线技术力量。开展大规模全方位职工岗位培训。通过举办政治理论、业务知识培训班和业务专题讲座,开展业务练兵活动,加强青年人才野外实习锻炼、选送骨干人才到国内高等院校、国际地质调查机构培养,加强与国内、国际人才互访、讲学交流与合作开展项目研究等方式,形成上下联动、分散培养与集中培训相结合的在职人才教育培训体系。
        加快地质人才开发。要把人才开发放到重要位置。建立健全鼓励创新的地质人才开发机制和管理体制。充分发挥现有人才的作用。研究制定以重大地质调查、科研项目和重点实验室为依托的人才培养办法。地质调查和科研项目向重点人才倾斜,每年优选一批地质调查、科研项目支持领军人才、复合型人才、中青年人才和学科带头人,逐步实现完成项目工作任务与人才培养相结合,造就一大批品德优良、基础厚实、知识广博、专业精深的地学新人。
        加大引进地质人才引进工作力度,紧密围绕地质调查中心工作,结合工作任务和专业需要,采取切实而有效的措施,有计划、分步骤地引进适量的本领域、本区域野外地质调查领军人才、重大项目负责人,充实野外一线技术力量。
        通过五至十年的建设,基本建成一支人员精干、结构合理、素质优良、能全面承担国家公益性、基础性地质调查和国家战略性矿产勘查工作的中央地质调查人才队伍。
        (三)中央财政要保证国家公益性地质队伍的经常性经费投入。
        1.按照事业单位改革的有关规定,尽快落实队伍社会保障政策。
    公益性地质调查队伍应定位为纯公益性事业单位,要按照部门预算管理要求,将公益性地质调查队伍经常性支出等有关经费列为本级财政公共支出的重点内容,增加离退休人员的财政预算拨款,解决全额拨款和离退休经费严重不足问题。提高基本预算基数,给足必要的工资、基本建设费用以及正常的稳定的运行经费(如地质成果社会化服务费用等),切实保障公益性地质调查队伍的正常运行和工作的开展。建立公益性地质调查队伍和公益性地质工作稳定发展的长效机制。
        积极创造条件,改善环境,尽快将队伍建设的配套设施如办公、生活基地的规划与建设纳入议事日程,增加基础设施投入。
        2.完善人才激励、保障体制和机制。
        应增加相关预算标准,改善地质人员工作和生活条件,提高野外地质工作人员待遇,对野外地质工作人员继续实行工资倾斜政策,完善津贴补贴政策,探索和建立符合公益性地质工作实际、体现岗位绩效和分级分类管理的人才薪酬制度。研究制定中央公益性地质调查功勋奖励制度。建立鼓励创业创新的收益分配和人才使用机制,为稳定地质人才队伍创造良好环境。增加专项经费投入,支持国家公益性地质调查队伍以重大地质调查、科技攻关项目和重点实验室为依托,培养创新型人才、复合型人才和科技领军人才。要结合地质工作实际,制定吸引地质人才的有效办法,增强对高素质人才的吸引力和凝聚力。
        (四)加大财政对地质类教育的投入,加强后备队伍建设。
        以发展地质教育为基础,加快地质人才队伍建设。加强地质类院校办学条件建设,积极支持发展地质高等教育和中等职业教育。根据地质工作的实际需要,保持合理的地质类学生招生规模。国家奖学金和资助贫困学生政策进一步向地质类学生倾斜,鼓励学生报考地质类专业。鼓励学生毕业后到地质一线就业。在实践中培养杰出的地质人才,为提高地质工作水平提供有力的人才支撑。
        (五)中央财政要加大对公益性地质工作的资金投入。
        1.建立多渠道的地质科技投入体系。国家应逐步增加地质科技投入,并在相关地质专项中合理安排重大科技问题研究和新技术推广的经费。突出研究重点矿种和重点成矿区带的地质问题,大力推进成矿理论、找矿方法和勘探开发关键技术的自主创新。加快高薪技术在地质勘查中的应用,加强信息化、网络化、数字化建设,不断提高地质队伍的装备水平,推进地质工作现代化。
        要加强科技创新基地建设。积极创造条件,引导和支持公益性地质单位以重点实验室、研究中心等形式,组建特色突出、装备精良的科技创新基地。通过对重大项目长期稳定的扶持,支持重点实验室的建设和发展。要加快改善科技基础条件,加强重点实验室、工程技术研究中心、野外长期观测站网等科技平台建设。支持一批国土资源数据中心的建设。
        扩大地质科技对外交流与合作,加强国际地质信息收集和分析,共同开展研究地质课题, 更好地解决我国特殊的地质问题。
        2.建立中央财政对公益性地质工作投入合理增长机制。要设立中长期发展项目,从国家层面规划设立一些重大专项工程,如矿产资源保障工程、地壳探测工程、地质环境保护工程等。通过重大地质专项资金的投入,加强公益性地质工作。提高预算标准,合理增加地质调查项目经费投入,按实际工作量核定项目经费。加大矿产勘查前期投入,适当增加前期地质工作程度,为商业性矿产勘查降低自然风险。

    曹贵斌:国家公益性地质队伍建设投入分析及对策

    新元古代伊迪卡拉纪晚期至寒武纪早期“大世纪之交”过渡期间,出现了一系列地质环境剧变和生物快速演化事件。地球历史上重大时期地质突变过程一直是国际研究的前沿和焦点,多生物门类在这个时期爆发式出现并迅速辐射演化,其化石记录是我们了解早期生命演化过程的重要证据。

    中国地质调查局地质研究所唐烽研究员及多所院校组成的研究团队经过数年的考察发掘和采集,在云南安宁地区发现了一类宏体碳质压膜的实体化石新材料,命名为“条纹垂带虫”(Rugosusivitta orthogonia新属新种)。化石整体呈宏体丝带状,两侧对称,同时具有平行排列、致密整齐的横纹和纵纹,多见折叠的形式弯曲保存,喻示了化石生物的活体呈长条的扁平状而非圆柱状。这些化石赋存在两层主磷矿层之间斑脱岩夹层下0.68m处,而这一夹层的地质时代为535.2±1.7Ma(图1),这一热事件接近最早冠轮动物类群的出现时间,表明这些化石很可能代表了冠轮动物的早期原型,可能是最原始的扁形动物(扁虫类Flatworms)的化石记录。

     

    图1.研究地区灯影组和渔户村组地层单位图,包含梅树村、江川清水沟和安宁鸣矣河三组剖面的数据。535Ma等时面在图中由箭头和实线连接,相同岩石地层单位使用虚线相互连接;(a)埃迪卡拉—寒武纪交界标志遗迹化石Treptichnus pedum在梅树村剖面的首现层位。(b)条纹扁虫化石发现于云南安宁地区鸣矣河剖面两层主磷矿层之间斑脱岩夹层下0.68m处

    通过对化石标本宏观形态和显微图片的处理和分析,发现条带状新化石体长可达20cm以上。身体上的纹路细密,1mm内为7-8根,一端较粗而另一端较细,较细的一端末尾偶尔具有圆盘状的结构与身体连接。化石一端至过渡段,身体较宽具有明显的细密平行横纹;另一端至过渡段身体较窄且具有明显的平行纵纹且;过渡段具有一截较短的表面横纵纹,身体的宽度也呈过渡变化。化石身体大部分平直,部分有扭曲和折叠,整个化石呈现弯折状,而非其它圆柱体型蠕虫化石所保存的弯曲形态。这与其原始的扁平长条状躯体、以及可能在海底沉积物表面生活的生态习性(图2,3)有关。安宁条带状化石末端偶见的圆盘状结构也·很可能用于固着身体,化石生物体死亡之后固着器可能大多数脱离身体散失在原地,而身体被搬运沉积至化石富集点形成化石的富集和定向产出。

     

    图2.(a)标本IG-170915-2 .以及其素描结构图;安宁条带状化石身体可以大致划分为三段:粗大的横纹段(TFZ),过渡段(TZ)和细长的纵纹段(LFZ)。 (b)标本IG170922纵纹段纹饰细节,纵纹沿身体延长,贯穿整个纵纹段;(c)标本IG170922 过渡段纹饰细节,横纵纹之间过渡较为突兀,纵纹在末端接触横纹的地方略微向内收缩;(d)标本IG170922 纵纹段纹饰细节。黑色比例尺为2cm,白色比例尺为1cm

     

    图3.(a)安宁化石在波浪动力的作用下被折叠,呈现出埋藏时的折叠形态。(b)安宁条带状化石生态复原图,化石可能在海底表面固着生活

    与产出时代相近的皱节虫、陕西迹以及江川生物群中的各种宏体藻类等蠕形或带状化石对比,安宁条带状化石展现出了不同的形态学特征。由于形态简单、身体内部结构缺乏,对其分类还很困难。然而,其两侧对称属性、扁平带状的身体特征以及同时具有横向和纵向纹饰的独特特点,与现生扁虫动物门中四叶目绦虫动物非常相似,据此目前可以将其归类为早期两侧对称动物的原始物种;尤其可以进一步归属为早期扁形动物,成为扁形动物的基干类群(图4)。安宁中谊村段下部和华南其它分布区条带状化石的一致性表明,这些生物是伊迪卡拉纪—寒武纪过渡剧变期生物量的重要组成部分。

     

    图4. 早期两侧对称动物系统发生图,安宁条带状化石可能的位置由红色虚线标注

    扁形动物门(Platyhelminthes)是无脊椎动物中最早出现的类群之一。两侧对称体型,呈扁平的短或长带状,无呼吸系统、骨骼、循环系统和体腔,且不具真体节。其中绦虫类(Cestoda)尚未见化石报道,现生个体体长,生长期体表发育纵纹,成熟后通常分成细密的横纹状节片,无消化管,表皮特化具吸收和分泌作用,个体前端常见固著器官保存(图5)。

     

    图5. 扁虫动物(Flatworms)的系统位置及基本体制特征

    (红色箭头代表安宁条带状化石的可能位置)

    安宁扁虫化石开启了早期扁形动物新的分类,填补了埃迪卡拉动物群与寒武纪动物群大爆发之间的动物化石门类。实体化石的出现,对于解释伊迪卡拉纪末期和寒武纪早期大量遗迹化石的出现提供了生物实体证据,同时原始扁形动物出现的地层对于早期生物演化和地层对比上有重要的标志作用。这类条带状化石在时空上的延限分布,还需更为深入地发掘研究,结合对比全球分布广泛的克劳德管状化石和陕西迹Shaanxilithes化石,将新种化石作为显生宙起始的标志化石可能具备较大潜力。

    本研究受到国家自然科学基金(41572024,41662003)和中国地质调查局项目(DD20190008)联合资助,命名论文成果:Feng Tang, Sicun Song, Guangxu Zhang, Ailin Chen, Jun-ping Liu, 2020. Enigmatic ribbon-like fossil from Early Cambrian of Yunnan, China., China Geology.doi: 10.31035/cg2020056.

    文章链接:. http://chinageology.cgs.cn/article/doi/10.31035/cg2020056?pageType=en

    云南寒武系底部发现原始扁形动物化石

    北山造山带东邻兴蒙造山带,西连天山造山带,是古亚洲洋构造域的重要组成部分,记录了古亚洲洋南部复杂的俯冲增生历史。最新研究结果表明,北山南带记录了二叠纪一期重要的岩浆事件,该期岩浆活动的范围遍布整个北山南带,向西延伸至塔里木盆地东北缘的坡北地区。尽管目前北山南带相关研究资料丰富,然而,关于该期岩浆活动的构造背景依然存在大洋俯冲、地幔柱和大陆裂谷三种观点,这也制约了对古亚洲洋闭合时限的认识。为进一步研究北山南带二叠纪构造环境,自然资源部中国地质调查局地质研究所郑荣国助理研究员和李锦轶研究员项目组针对北山南带的音凹峡岩体以及小西弓岩体,开展了详细的野外地质调查,进行了细致的岩石学、地球化学和年代学研究工作(图1)。

     

    图 1 北山南部地质图及研究区位置

    本次研究结果表明,在早二叠世(280–277 Ma)的花岗质围岩(音凹峡岩体)中存在两种不同类型的镁铁质岩墙(图1)。第一种类型的岩墙为辉绿岩,岩墙走向为北东东,主量元素组成表现为高的Al2O3、TFe2O3,MgO和TiO2含量,相对富钠贫钾,是拉斑玄武质岩石;该类岩墙表现出轻稀土元素的富集特征;另外,富集大离子亲石元素、亏损高场强元素;具有亏损的全岩Nd同位素组成;其时代为267 Ma左右。第二种类型的岩墙则为闪长岩,岩墙的走向为北西西,岩石地球化学特征表现为高MgO含量和Mg#值,富钠贫钾,为钙碱性系列岩石;另外,该类岩墙具有较高的相容元素含量,富集大离子亲石元素、亏损高场强元素,同时也具有亏损的全岩Nd同位素组成。该类岩墙的地球化学特征与高镁安山岩类似,其时代为270 Ma左右。

    本次研究在小西弓地区识别出中二叠世的埃达克质侵入体(图1)。通过锆石U-Pb年代学研究,该岩体的时代集中在269–267 Ma。通过地球化学研究则发现,该岩体具有较高的SiO2、Al2O3、K2O和Na2O含量,相对富纳贫钾,表现出高钾钙碱性、弱过铝质的特征。该岩体表现出明显的轻、重稀土元素分异,富集轻稀土元素,相对亏损重稀土元素。另外,该岩体还具有较高的Sr(440–509 ppm)、较低的Y(3.67–4.90 ppm)含量,同时具有高的Sr/Y (99–120)和(La/Yb)N (41–66)值,以及亏损的全岩Nd同位素组成,类似于典型的埃达克岩的地球化学特征。

    通过本次研究,在北山南部地区识别出中二叠世的火山弧辉绿岩、高镁闪长岩以及埃达克质花岗岩的岩石组合,相应的岩石学和地球化学证据表明了,该套岩石组合形成于大洋板片俯冲的环境(图2),表明了北山地区的古亚洲洋在中二叠世期间仍然尚未关闭。本次研究为重建古亚洲洋的构造演化提供了新的证据,同时,为认识增生型造山作用过程中的岩浆活动的形成机制提供了新的认识和思路。

     

    图 2 北山南部早-中二叠世岩浆活动形成模式图

    上述研究受到国家自然科学基金(项目号41502214)、中国地质科学院地质研究所基本科研业务费(项目号J1522,J1706)及国家重点研发计划深地资源勘查开采重点专项 (No. 2017YFC0601301) 联合资助。该项成果发表于《Lithos》,论文信息如下:

    Rongguo Zheng*, Jinyi Li, Jin Zhang, Wenjiao Xiao, Qianjun Wang, 2020. Permian oceanic slab subduction in the southmost of Central Asian Orogenic Belt: Evidence from adakite and high-Mg diorite in the southern Beishan. Lithos 358–359,105406.

    文章链接https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105406

    北山南部中二叠世大洋板片俯冲过程研究新进展

    “我要做的,就是从国家和人民的需要出发、从国家和地质工作的发展出发,促进地质行业最需要的改革发展和科技创新建设。”

    — —中国工程院院士、著名矿床地质学家

    陈毓川

    从苏联求学的

    潜心苦读

    到大厂五载的

    寂寞风雨

    1980年 陈毓川,于广西桂东南(大厂)

     

    从年轻的铁矿研究队队长

    到提出和发展

    成矿系列理论的矿床学家

    1988年9月 陈毓川在新疆阿舍勒铜矿

     

    壮年

    组织号令全国地勘工作

    晚年

    开展矿产资源战略研究

    1995年5月 陈毓川在甘肃省地矿局三大队大水金矿考察

     

    他将自己

    毕生心血

    投入到中国地质事业

    矿产勘查

    成矿预测

    区域成矿理论研究

    作出了突出贡献

    1997年10月 陈毓川在海南抱伦金矿

     

    在他的日历上

    没有周末和假日

    只有排得满满的工作

    2019年10月底 陈毓川在新疆玛尔坎苏锰矿野外照片

     

    如今

    86岁的他

    只要有时间

    就会走出京城

    走向祖国各地的深山矿区

    探索地质科学奥秘

     

    他说

    “我这辈子最大的愿望就是找矿”

    “为国家发展服务是我一生的使命”

     

    他是中国工程院院士

    著名矿床地质学家

    陈毓川

     

    愿为地质找矿奉献一生

    ——记中国工程院院士、著名矿床地质学家陈毓川

    他是我国著名的矿床地质学家,提出并发展成矿系列理论,为矿产勘查、成矿预测、区域成矿理论研究作出突出贡献;他曾任原地质矿产部总工和中国地质科学院院长,领导了一个时期的全国地质找矿工作。今天,已经86岁的他,仍然奋战在地质矿产科学研究的前沿,主持《中国矿产地质志》研编这一规模宏大、泽被后世的科学文化工程。他,就是中国工程院院士陈毓川。

    踏遍青山,为国找矿矢志不渝

    陈毓川是少年立志。受新中国成立前投身革命的长兄长姐影响,他在中学担任团支部书记时,就确立了为国为民奉献一切的共产主义信仰。

    1952年,陈毓川考入南京大学地理系,第二年被选送去苏联留学。1959年,以优异成绩毕业于顿涅茨克工业学院地质勘探专业的陈毓川,第一次来到了中国地质科学院。从那时起,走遍祖国大江南北、为国家找矿就成了他最大的心愿。

    青年时代的他,在广西大厂锡矿区,沉下心用5年时间深入解剖典型矿床;在江西东乡枫林铜矿,带队在国内外首次提出并验证了钨在硫化矿床氧化带中的地球化学行为,破解了“含钨铁帽之谜”;在长江中下游地区,致力于火山岩成矿研究,建立了宁芜玢岩铁矿成矿理想模式。

    中年时期,他肩负重任,在原地质矿产部总工和地矿司司长、地调局局长、中国地质科学院院长等领导岗位上,全力组织推动新一轮全国普查工作、主持全国找金大会战、开展第二轮成矿区划,成为一个时代地矿工作的倡导者和引领者。

    步入晚年,他仍然激情满怀,全情投入地质科学事业,在中国工程院战略研究等舞台上,殚精竭虑为国家矿产资源安全、矿业健康发展鼓与呼。

    在陈毓川的头脑里,是没有休息日的概念的。直至今日,他每天早上都会骑着自行车来到办公室,一头扎进学术研究的海洋里,直到夜色阑珊。只要有机会,他一定要到野外矿区去,多走、多看、钻研、思考……

    “能看到普通人难以看到的风光,能更深刻地领略自然的韵味,是地质工作给予我的一份奖励。”于是,便有了他无法忘记的大厂星空和浓郁花香,有了攀登高山、俯瞰深谷的畅快淋漓。至于下坑道时遭遇爆破、考察加多岭铁矿后连人带车滚下山崖、在西藏美多锑矿区发生严重高原反应的经历,则成了他口中的“野外趣事”。

    更加令他难以忘怀的是1974年参加国庆招待会见到周总理时的情形。他说,对于周总理,自己所敬仰效仿的不仅仅是面对各种复杂局势时的大智慧,更是“在任何艰难困苦的情况下,都要以誓死不变的精神为共产主义奋斗到底”的坚定信念。

    “国家需求是我的终身目标!”陈毓川是这样说,更是这样做的。

    当前,陈毓川还在主持推动一个极其浩大的工程——《中国矿产地质志》研编,对全国所有的矿产、矿产地和成矿规律进行全面的总结。他在同龄人安度晚年的时候,选择这种高强度的方式工作,就是希望为世界地质科学、为中国的地质事业留下更多、更有价值的东西。

    探索科学,孕育矿床经典理论

    上世纪70年代末,中国科学院院士程裕淇与陈毓川等人在国际上首次提出了“矿床的成矿系列”概念,之后,这一理论作为我国区域成矿分析的主要理论基础,为国家矿产资源勘探提供了重要科学依据。

    全球及各地区的地质演化历史是具有一定规律的,同时具有相似性和相对的继承性。因此,陈毓川等认为,矿化与矿床是地质环境中的一个组成部分,矿床成矿系列是由有成因联系的矿床所组成的自然体,因此矿床成矿系列亦可以说是在一个历史阶段中一个相对独立的成矿系统的最终矿床产物。

    实践证明,成矿系列是研究矿床的区域成矿规律的关键性环节,也是基础性的研究工作。

    在他的领导下,一大批地质科学工作者深入开展重点地质构造地区的矿床成矿系列及其时空成矿物质演化规律研究,从成矿区(带)、各省(区)至全国建立矿床成矿系列,总结区域和全国的成矿规律,并进一步应用成矿系列概念及研究成果进行成矿远景区域规划和不同比例尺的成矿预测,大大促进了我国的矿床勘查工作。

    40多年来,这一矿床研究领域的经典理论还在不断地丰富发展,并通过“中国成矿体系及区域成矿评价”“全国矿产资源潜力评价”“中国矿产地质志”等项目,全面推动了中国成矿体系和区域成矿规律的研究。而最初在业内产生巨大影响的《初论矿床的成矿系列问题》,也逐步延伸为“再论”“三论”“四论”,直至目前正在修改中的“七论”。

    对于陈毓川而言,地质科学的世界是那样色彩斑斓、充满魅力。从那里,他看得到自己的梦想,听得到自己的期待,收获了满满的幸福感。

    科学道路悠远漫长,科学探索无穷无尽。他不止一次地强调,科学研究是有时代局限的,地球太复杂,我们今天对地球对矿产资源的认识、对自然法则的认识,只是阶段性的,很有可能在未来人类科技更加发达的条件下被修正甚至被推翻,所以科学工作者千万不能自以为是,更不能自得意满,一定要有不断探索、不断创新的精神。

    战略研究,推动矿业健康发展

    “陈毓川是一位矿业领域的战略家。”许多矿业界的同仁如此评价。

    追寻陈毓川的人生轨迹,梳理他在地质事业上留下的闪光足迹,一个重大事件不可或缺。那就是由他与36位院士联名提交给国务院一封题为《对地质工作情况的反映及建议》的信,促成了2006年1月28日《国务院关于加强地质工作的决定》的正式发布。而这一纲领性的文件,引领了21世纪初期中国地质工作尤其是地质找矿工作最辉煌的10年。

    从2000年至今,他连续组织实施了8个中国工程院组织的矿产资源战略咨询研究项目,参加参与的项目数量更为可观。通过这些具有宏观性、战略性、综合性、前瞻性的咨询研究工作,他的站位越来越高,思考也越来越深邃。

    他对中央机构改革将各类自然资源统一管理、成立自然资源部的决策非常支持,认为此举有利于国家发展,可以更好地管理自然资源。他多次给部领导进言,内容涉及矿业政策、绿色勘查、科技创新、地勘队伍改革等。

    他认为,要依靠改革应对变局、开拓新局,要坚持目标引领和问题导向。“山水林田湖草”还要加上海洋、矿产,构建涵盖“山水林田湖草海矿”的自然系统观。“它们既是资源又是生态环境的重要组成部分,既要综合考虑自然资源的调查评价和科学管理,又要考虑其作为生态环境要素的可持续利用问题。就矿业而言,绿色勘查和绿色开发完全可以实现矿业与自然生态的协调,在有些荒漠地区甚至可以改善环境。”

    当然,陈毓川最为关注和忧虑的还是地质矿产事业的发展。他认为,矿产资源是人类经济社会进步的物质基础,当前国际形势很复杂,矿产资源的安全问题也很严峻,有些矿业政策需要很好地研究和调整,使其更加有利于推动矿产资源的勘查、储备与开发。他建议国家对风险较大的初级勘查和一些矿种的勘探予以扶持,从而调动各方面的积极性,国家应有计划地参与矿产勘查工作,使矿业稳定地发展下去。

    另外,他感到在国家对科技创新如此看重的当下,中国地质科学院要更充分地发挥科技专业研究所的创新专长,更好地承担国家深地专项任务。只有集中力量进行科技创新,推动地质科技发展,地科院才能真正成为国内国际地质领域一流的科学研究单位。

    陈毓川还特地谈到了地质工作队伍的改革:“改革既要积势蓄势谋势,又要识变求变应变,重点在于扭住关键、突出实效。通过改革让地勘队伍保存精干力量,更好地为国家服务,并过上幸福生活,是我很大的愿望。”

    “我现在没有任何行政职务,我要做的,就是从国家和人民的需要出发、从国家和地质事业的发展出发,促进地质行业最需要的改革发展和科技创新建设。”陈毓川说。

    院士陈毓川:愿为地质找矿奉献一生

    热河鸟类是中生代鸟类非常特殊的一个类群,因为同时具有像小型兽脚类恐龙一样的长尾巴和鸟类一样发达的前肢等镶嵌特征,代表了恐龙向鸟类演化过程中的过度类型,对研究鸟类起源与演化具有重要意义。由于早期发现的热河鸟类化石材料有限,而且不同的研究者同时研究不同的标本,未能进行全面的对比研究,导致部分属种的有效性一直存在争议。自然资源部中国地质调查局地质研究所王旭日副研究员通过与安徽省地质博物馆及国外多家单位合作,对发现于辽宁凌源九佛堂组的一件保存精美的热河鸟类化石开展了深入研究,并对已命名的热河鸟类所有属种进行了分支系统学研究,厘定了该类群的属种有效性及其谱系演化关系。

    研究团队通过对新标本的形态特征对比、骨组织学分析及系统发育分析研究,确定其为热河鸟类一新属新种——长尾优雅鸟(Kompsornis longicaudus sp. nov.)(图1)。长尾优雅鸟的鉴定特征包括:前肢和尾部相对其他热河鸟类更加拉长,胸骨完全愈合并具有强壮的后侧突,乌喙骨具有大的乌喙骨孔,腰带各骨骼完全愈合,第二脚趾的趾爪最大等。长尾优雅鸟个体较大,头骨和四肢骨骼长度略大于原始热河鸟,远大于其他已研究发表的热河鸟类。骨组织学分析表明,长尾优雅鸟死亡时间为5年的接近成年期个体。这也说明其完全愈合的胸骨和腰带可以代表该属的鉴定特征,与个体发育无关。

     

    图1 长尾优雅鸟模式标本(A)及线条图(B)  

    目前已研究命名的热河鸟类包括6个属种:中华神州鸟(Shenzhouraptor sinensis)、原始热河鸟(Jeholornis prima)、东方吉祥鸟(Jixiangornis orientalis)、粗颌大连鸟(Dalianraptor cuhe)、棕榈尾热河鸟(Jeholornis palmapenis)和弯趾热河鸟(Jeholornis curvipes)。此前发现的热河鸟类模式属种的胸骨多数未保存或保存较差,仅原始热河鸟胸骨保存较好。前人研究表明,成年期的原始热河鸟胸骨两侧的外侧梁明显与胸骨片呈分离状态。因此,原始热河鸟的胸骨形态长期被认为是热河鸟这一大类的胸骨特征。长尾优雅鸟保存完整的胸骨进一步丰富了热河鸟类的胸骨形态,同时也为中生代鸟类胸骨演化模式提供了重要信息(图2)。

     

    图2 长尾优雅鸟胸骨(A)及复原图(B)

    愈合的腰带在晚白垩世鸟类中比较常见,但在早白垩世鸟类中非常罕见。反鸟类作为中生代鸟类的主要类群,无论化石数量还是属种分异度都占主导地位,但仅有4个属种具有愈合的腰带。今鸟型类作为反鸟类的姊妹群,包括了现生鸟类,在早白垩世也仅有3个属种具有愈合的腰带。基干鸟类作为中生代鸟类的重要一支,包括了最早的鸟类——始祖鸟及会鸟和孔子鸟,其腰带各骨骼均未愈合。非鸟类恐龙的窃蛋龙类作为近鸟类的姊妹群,其腰带也未愈合。与鸟类关系更近的驰龙类也仅发现一件小盗龙类标本的耻骨与肠骨愈合。热河鸟类其他已知属种的腰带也均未愈合。因此,长尾优雅鸟代表了最早具有完全愈合腰带的鸟类恐龙(图3)。

     

    图3 长尾优雅鸟腰带(A)及复原图(B)

    通过对所有已命名的热河鸟类形态特征对比和支序分类研究,我们认为之前一直存在争议的中华神州鸟、原始热河鸟和东方吉祥鸟均为有效属种。它们与棕榈尾热河鸟、弯趾热河鸟和长尾优雅鸟同属于热河鸟类,而粗颌大连鸟为无效名称(图4)。

    图4 长尾优雅鸟系统发育分类位置

    长尾优雅鸟的发现进一步丰富了热河鸟类的属种多样性,为研究热河鸟类的形态特征及鸟类恐龙的骨骼愈合模式提供了重要信息。

    本研究受到国家自然科学基金和中国地质调查项目联合资助,研究成果近期发表于国际SCI期刊《Journal of Asian Earth Sciences》上:https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2020.104401

    辽西热河生物群发现新的热河鸟类:长尾优雅鸟(新属...

    2018年,自然资源部中国地质调查局地质力学研究所加大科研成果的积累与凝练,不断提升科技创新水平,在知识产权领域迈上新的台阶。全年共获得专利授权17项,包含发明专利10项,实用新型专利7项。其中仅水压致裂地应力测量设备及系统方面就获得发明专利6项、实用新型专利3项,另有若干国际和国内专利正在审理之中。另外,在地应力监测方法、压力测量、高陡岩体崩塌物理模型试验、多尺度岩石切片图像、原位三轴剪切试验等方面共获得发明专利4项,实用新型专利4项。

    水压致裂法是国际岩石力学学会(ISRM)推荐的两种地应力测量方法之一,也是唯一能够有效胜任大深度钻孔的原位地应力测量手段。2018年,地应力与地壳稳定性研究室科研人员依托国家科技重大专项“地下深部水压致裂地应力测量设备研发及应用”,自主创新,集中攻关,初步研发了具有3000米深孔地应力测试能力的水压致裂地应力测量关键设备及系统,获得国家专利授权9项。该专用设备大大提高深孔地应力测量的效率和可靠性,目前集成上述专利创新点的测试设备已完成野外深孔测量或实验室性能检测,进展顺利,效果良好。未来可望在深部非常规油气、干热岩等能源开发以及深部地球动力学研究等领域发挥重要作用,同时具有光明的应用前景和市场推广价值。

     
    地质力学所2018年度国家专利授权数量创历史新高

    说起氦气,人们对它的认识大多来源于中学的化学课。殊不知,氦,作为熔点和沸点最低的已知元素,在军工、航天、核工业、深海潜水及民用高科技等领域具有广泛用途,是关系国家安全和高新技术产业发展的一种重要战略性稀有气体资源。

    据统计,全球的氦气资源长期供不应求,年需求量约为2亿立方米,但年产量仅有1.7亿立方米。我国目前氦气年需求量约为2200万立方米,但勘查开发程度极低,资源情况不明,仅四川自贡威远气田进行了小规模提氦利用。我国氦气供应长期依赖进口,资源安全形势十分严峻。

    可喜的是,自然资源部中国地质调查局在渭河盆地组织开展的氦气资源调查工作发现,渭河盆地不仅有水溶氦,还存在便于利用的游离态富氦天然气藏,有望构建我国氦气资源基地。

    我国对氦气资源的研究程度低,资源家底不清

    氦气开始进入人们的视线,始于1868年。那一年,法国天文学家彼埃尔·让桑(Pierre Janssen)和英国天文学家约瑟夫·洛基尔(Joseph Lockyer)几乎同时分别独立发现太阳光谱里有一条陌生的明亮黄线,其后,洛基尔将其命名为氦。

    氦是一种无色、无味、不燃烧也不助燃的稀有惰性气体。由于其特殊的物理、化学性质,尤其是其化学惰性和沸点极低的特征,使得氦气成为低温学领域的无价之宝。比如:氦的低溶解度、低沸点以及化学惰性,使其清洗和密封火箭和宇宙飞船的液体氢燃料系统十分有效。在电子工业中,氦气在半导体、液晶面板和光纤线制造中起着重要作用,可实现零部件的快速冷却,也可在电焊、硅晶片生产中用作保护气。在现代分析测试检测仪器中,氦气在气—液和气—固色谱分析中是最常用的载体气。在超低温冷却方面,氦广泛应用于核反应堆的冷却介质和清洗剂,在超导冷却方面,应用于核磁共振设备、超导量子干涉器、粒子加速器、磁悬浮列车、电能的存储等,其中最大的消费群体是医院的核磁共振设备。

    地球上的氦气含量极为稀少,最主要的来源不是空气而是天然气。富氦烃类天然气中最高可含7.5%的氦,是空气中的1.5万倍。可是,这种含高氦的天然气矿藏并不多,这是因为天然气中的氦气是铀之类的放射元素衰变的产物。一般而言,只有在天然气矿附近有铀富集时,氦气才能在天然气中汇集。

    根据美国地质调查局的数据,目前全球的氦气资源量估计达519×108立方米,储量仅74.25×108立方米。美国是世界上氦资源最丰富的国家,虽然已大规模开采60多年,但氦气资源量仍占世界总资源量的40%以上。根据美国地质调查局2016年的调查报告,美国、卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯共计拥有世界88%的氦资源,中国的资源量仅为11×108立方米。中国西部大型叠合盆地及东部郯庐断裂带已发现广泛的含氦天然气显示,但研究程度低,资源家底不清。到目前为止,只有四川省自贡的威远气田曾提到氦利用,其中的氦含量为0.2%左右,而且现在已经基本枯竭。

    提出氦气弱源成藏理念,论证了渭河盆地富氦天然气成藏条件

    近年来,中国地质调查局组织开展了《渭河盆地氦气资源远景调查》项目,由中国地质调查局西安地调中心牵头,渭河能源公司(陕西金奥能源公司)、陕西省地质调查院、陕西地矿总公司第二综合物探大队、西北大学、长安大学、西安石油大学、中石油东方地球物理公司等单位参加完成。项目组在广泛调研国内外氦气资源研究进展的基础上,系统研究了渭河盆地基础地质、氦气成藏机理、成藏条件及资源前景,取得了一系列新进展、新成果。

    渭河盆地位于秦岭造山带与鄂尔多斯盆地之间。在渭河地区广泛分布燕山期富铀花岗岩,其分布面积达近万平方千米。在现今渭河盆地基底的深部10千米~20千米,沿深大断裂带分布有10个隐伏(花岗岩)岩体。这些富铀花岗岩是盆地壳源氦气的主要源岩,通过铀、钍衰变源源不断地向盆地输送壳源氦气。

    地壳中铀、钍元素的丰度低、半衰期长,因此壳源氦生气强度极低,为典型的弱源气。按照油气地质理论,壳源氦不存在集中的生气高峰,生气速率极低,难以发生突破“压力封存箱”的大规模集中排气。但现实是,确有富氦天然气藏存在,并被工业利用。而常规的油气理论难以解释氦气成藏机制。项目组通过在渭河盆地开展氦气调查工作,认为“有效氦源岩、高效运移通道(断裂、不整合)、载体气藏(适度,“载体气”又是“稀释气”)是氦气成藏的基本条件”;提出了“成岩温压与变质温压下氦行为差异与氦气成藏及古老克拉通基底蕴藏的巨量氦因克拉通破坏的构造作用而释放、运移到浅层聚集成藏”的理念”;初步建立了氦气成藏模式。

    项目组认为,壳源氦气相对于常规油气为典型的弱源气,但由于地质体的巨大和地质时间的漫长,壳源氦气生成总量是巨大的。氦气常以甲烷或二氧化碳气藏中的伴生气产出,因其稀有性,工业品位0.1%即可成为矿藏,且成藏与地下水关系密切。综合分析认为,氦气在深部氦源岩处能溶解于水而运出,运移至浅部遇到天然气藏时脱溶成藏,并在气藏附近水体形成溶解氦低浓度漏斗,使水溶氦不断向气藏附近迁移而进入气藏,大大提高了氦气的运聚系数。而气藏在盖层处又因低分压难溶于水、不易扩散,而有利于保存。这一分析,从理论上认识了氦气弱源成藏机理,明确了氦气在氦源岩处“运得出”、遇到气藏“脱得出”,在气藏中“保得住”的高运聚系数富集机制,解答了氦气为何能克服溶解与消耗、提高运聚系数形成富氦天然气藏的疑惑,为氦气资源勘查提供了理论依据。

    渭河盆地是否具有天然气前景一直是众多学者关注的问题之一,核心是是否存在烃源岩。前人认为,盆地深部不存在晚古生代煤系地层。但项目组根据区域地质背景、地热井气样分析及地球物质测量成果,特别是地震测量成果,论证了渭河盆地前新生代基底局部残留晚古生代煤系地层,为渭河盆地天然气勘探带来了希望。由于氦气不能单独成藏,只有在甲烷等载体气藏中聚集、积累,才能形成富氦天然气藏,从而为氦载体气成藏提供物质基础。

    渭河盆地不仅存在水溶气资源,也存在富氦天然气藏

    自然界气体赋存状态有游离态、溶解态、吸附态及水合态,不同赋存状态氦气资源的工业利用前景和经济性具有天壤之别。项目组对已有资料进行分析研究发现,渭河盆地不仅存在水溶气资源,也存在游离态氦及伴生气资源,即富氦天然气藏。

    资料显示,渭河盆地地下水资源丰富,有渭北岩溶溶隙裂隙水、秦岭山前构造裂隙水和盆地中部新生界孔隙裂隙水。其中,渭北岩溶溶隙裂隙水中未见氦气显示,秦岭山前构造裂隙水和盆地中部新生界孔隙裂隙水均有氦气显示。除渭北岩溶溶隙裂隙水外,盆地4000米以浅地热水总静储量达14781.2×108立方米。剔除固市断凹(渭南生物气区)张家坡组的储量数据后的总静储量达14200.57×108立方米。根据气水比1∶10和氦气含量1.5%计算,盆地内4000米以浅的水溶氦气资源量达21.3×108立方米。若按供热季单井日产水1000立方米,年生产100天计,250口地热井每年就可提供2.5×104立方米伴生氦气资源综合利用,就量而言已经达到半个威远气田。但水溶气的性质决定了其处于量大却难用的处境。

    众所周知,目前还没有发现独立的氦气藏,而工业利用的氦,是与载体气(烃类或二氧化碳、氮气)一起以游离态赋存于地层圈闭中,形成富氦天然气。那么,渭河盆地是否存在富氦天然气藏或游离态氦,成为目前氦气资源前景评价的关键。可喜的是,现有调查资料初步表明,渭河盆地氦源岩和高效运移通道(断裂)发育,具有载体气成藏形成条件,特别是伴生于甲烷气中的富氦天然气,是目前勘探工作的重点。

    通过近年的研究,项目组探索提出了“地质指方向,地震、重力、电法探结构、识断裂(高效运移通道)、找圈闭,磁法识别磁性岩体(氦源岩),化探异常圈定目标区,气测录井标定富集层段”的氦气调查技术方法。应用这一调查方法,通过物探、化探工作,项目组基本查明了富氦气区地层层序和构造格架,重点刻画了隐伏花岗岩体(氦源岩)、断裂发育特征。渭河盆地(鄂尔多斯周缘盆地)与目前广受关注的坦桑尼亚富氦区具有相似的地质背景,均为古老克拉通上的新生代裂谷盆地。渭河盆地不仅有长期稳定的古老基底可作为氦源,同时具有大量富铀花岗岩作为氦源岩,较坦桑尼亚富氦区具有更好的氦源条件。同时,花岗岩即是重要的氦源岩,也可以成为储集岩。

    根据调查成果,项目组初步圈定了华州—潼关、户县—蓝田和武功—咸阳等3处远景区。

    我国具有氦气资源前景,亟需加大工作力度

    研究认为,我国(特别是西北地区含油气盆地)氦气资源成藏基本条件良好,分布广泛,层位众多,具有资源潜力,但研究程度低(作为资源研究更少),家底不清。渭河、塔里木、柴达木、银额等盆地局部地区具有资源前景。在柴达木盆地北缘检测出壳源氦气含量为0.21%~0.72%;发现马北、东坪(花岗岩基岩气藏)等气田氦气资源前景良好。认识到塔里木盆地巴麦隆起及周缘具有良好氦气前景。

    尽管渭河盆地地热井发现了氦气资源赋存的良好信息,但项目组指出,由于缺乏专门的氦气评价钻探工作,目前还无法评价其工业价值,无法对深部可能含气层进行验证和产能测试,急需在远景区开展网度地震勘探,寻找有利圈闭,为钻探提供目标;通过钻探工作发现或验证目标层段的含气性;开展地热井氦资源专项调查,探索现有地热井条件下伴生气资源的有效利用;针对氦气资源的勘查技术手段基本空白,探索有针对性的地球物理探测方法、有效的测井解释模型、钻探和气藏测试工艺等。此外,由于氦气多以伴生资源形式产出,氦气的提取、提浓、提纯工艺需要继续探索完善,急需形成多种资源综合开发利用技术,以提高多种低丰度伴生矿产的经济价值。

    同时,加强国家公益性队伍对氦气资源调查工作的组织引领,联合油气企业开展主要天然气田氦气资源调查评价,是全国氦气资源调查尽快取得突破的快捷有效途径;建议修订石油天然气储量规范,在氦气成藏远景区开展的油气勘探中进行氦气兼探工作,具有综合利用价值时,氦气需与天然气同时提交储量。

    氦的应用

    ①核潜艇气冷核反应堆与深潜呼吸气

    ②火箭及航天飞机燃料加压剂

    ③核电站气冷核反应堆

    ④航空合金弧焊保护气

    ⑤半导体硅晶片制造保护气

    ⑥光纤制造保护气

    ⑦核磁共振成像仪超导冷却剂

    ⑧潜水呼吸混合气

    点亮新希望