我国首艘大洋钻探船“梦想”号今天（17日）正式入列，使我国成为全球第三个设计建造大洋钻探船的国家。据介绍，“梦想”号是目前全球钻探能力最强、科研实验功能最全、智能化水平最高、综合运维成本最低的超深水钻探科考船，是面向全球科学家开放共享的大型科学研究装置。

作为保障国家能源资源安全的大国重器、支撑海洋强国建设的核心利器，建造大洋钻探船的构想从2008年就已经萌芽，2013年开始调研，2015年开始写立项建议书，2017年开始申请立项，2021年底启动连续建造，直至今天成功建成入列。十年磨一剑，我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号如何建成？

“梦想”号设计效果图（中国地质调查局宣传教育中心供图）

说起“梦想”号在设计建造过程中遇到的困难和瓶颈，自然资源部中国地质调查局“梦想”号指挥部主要负责人周昶至今依然历历在目。

周昶：这艘船，要把它建好，我们需要举全国之力，甚至是全球之力。它是拿困难堆积出来的，是泪水和汗水堆积出来的。

他说，这艘船的设计建造目标既承载着人类“打穿莫霍面、进入上地幔”的科学梦想，又承担着为国家勘探开发深海能源资源的重任，因此，它既是科考船、钻探船，又是地质调查船、油气开采船，是我国海洋科考船舶建造历史上的重要里程碑。中国船舶第七〇八研究所“梦想”号总设计师张海彬也深有体会，为配合大洋钻探的科学要求，“梦想”号进行了一系列创新设计。

张海彬：成功解决了大洋科学钻探、天然气水合物勘查试采、海洋油气勘探以及深远海科学考察等多种功能同船融合设计的难题，完成了创新船型方案，新型连体双月池，DP3级蓄能闭环电网等多项国际首创设计，研发了具有完全自主知识产权的大洋钻探船，实现了综合性能的大幅提升和运营成本的有效控制。

航行中的“梦想”号（中船黄埔文冲船舶有限公司供图）

2015年底，张海彬进入“梦想”号设计建造团队。彼时，面对这样的设计建造目标，在国内乃至国际上都没有成熟的经验可供参考。张海彬说，这让“梦想”号的设计建造过程困难重重；其中，最大的难题就是，如何在确保大洋钻探、油气勘探、科研实验等各项功能集于一身，在恶劣海况仍能够安全平稳运行的前提下，又让“梦想”号具备优越的航行通过性和运营成本控制方面的国际竞争力。

张海彬：如何以“小吨位”实现“多功能”？这是一个最大的挑战。“梦想”号在立项论证之初，中国地质调查局就提出了总吨的控制目标，吨位越大的话，船的体积就会越大，相应的，它的建造和运营成本都会上去。我们在整个研发过程中，应用了模块化的设计理念，采取了钻机主体固定、钻材堆场切换、营运设施共享的原则。这个船的吃水是9.2米，吃水的量级可以满足全球大部分航道的航行、码头的停泊。船的总高81.2米，比日本的“地球”号降低了将近40%，即使是在8米的轻载吃水下，都完全可以满足深中通道大桥的安全通行要求。

“梦想”号（中国地质调查局宣传教育中心供图）

除了遵循“小吨位、多功能、模块化”的设计建造理念，既然是大洋钻探船，“梦想”号还集成了全球最先进的钻采系统。广州海洋地质调查局研究员孙珍介绍，这套系统完全可以实现对以往国际上大洋钻探船各项关键技术指标的超越，让人类距离实现“打穿莫霍面、进入上地幔”的科学梦想更进一步。

孙珍：我们研制了首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机，有4种作业模式和3种取心方式。首创了主动补偿和被动补偿于一体的液压举升技术，提升能力达到907吨。这是个什么概念？就是说如果我们要想打到莫霍面，就是海水4000米，然后再向下打6公里，再进入莫霍面一段距离，11000米的话，我们的钻杆就要有11000米，钻杆的自重大概有500吨，所以我们907吨的抓举能力完全可以支撑11000米钻进。隔水管作业可以用于油气的勘探开发，有助于海洋新能源的勘探开发。

海洋新能源，都有哪些呢？孙珍进一步解释，天然气水合物、天然氢气、无机甲烷等等，都是“梦想”号未来的勘探目标。

孙珍：全球的天然气水合物资源多，海底还有氢气资源，还有大量的无机甲烷资源，海底到处在冒着冷泉资源，已经远远超过了人类所原来认知的可能发现能源的领域。“梦想”号未来可以大展神威，大胆地去尝试开发这些新的资源，在我们原来不敢去和没有能力去的地方寻找油气资源。

“梦想”号的双月池设计（中国地质调查局宣传教育中心供图）

月池，是诸多大型科考船上的必备。它是船体内部贯穿各层甲板，与海水相通，直通船底的一个井道，钻探船上的钻杆可以由这个井道下放到海底，潜水员和水下机器人也可以从这里前往水下作业。张海彬介绍，科考船上往往都只有一个月池，但为了配合4种钻探作业模式，设计建造团队经过反复迭代优化，终于让双月池设计在“梦想”号上实现；同时，船上还搭载涵盖海洋科学、微生物、古地磁等在内的九大实验室，采用数字孪生等关键技术，可实现钻采作业全过程监测、科学实验智能协同。

张海彬：特别是对于无隔水管泥浆闭式循环钻探来说，需要有一个泥浆返回通道，主井口需要超过12米，我们在国际上首创了连体双月池的设计方案，尽可能降低由于月池的存在造成船舶阻力的增加，反复做了多次迭代优化，完全可以满足我们航速指标的要求，还有4种作业模式的兼顾。设计了全球海洋领域全学科的船载实验室，打造了面积最大、功能最全、流程最优的海上移动实验室，可以引领全球海洋科学多学科交叉研究。

“梦想”号设计建造团队（中国地质调查局宣传教育中心供图）

如此之多的全球领先、全球首创集于一身，让“梦想”号无愧于国之重器的称号。张海彬感慨，随着“梦想”号的设计建造同步成长的，不仅仅是包含他在内的全体设计建造团队，这一设计建造过程，也带动了我国船舶制造业向高端船舶及海工装备方向发展。

张海彬：2015年之前，我们国家设计建造这种深水钻探装备，基本是依赖国外设计公司。“梦想”号整个作业系统非常复杂，技术难度也非常大，对于国内自主研发设计力量的信任和培育是非常难能可贵的。我们船舶行业现在接单量在全世界已经遥遥领先，占70%；但高端海工装备这块在国际市场的占有率是不高的，特别是自主研发能力是落后的。船舶和海洋工程装备领域发展新质生产力，主要就是针对高端海工、船舶装备。通过“梦想”号大洋钻探船的自主研发，构建了超深水钻探装备的设计建造技术体系，是我们国家发展蓝色新质生产力的一个代表性成果。

杨经绥在国际会议上作报告

杨经绥在智利开展现代洋壳调查野外工作

2015年春节期间，杨经绥率团队在智利开展野外工作

杨经绥与白文吉研究员在俄罗斯乌拉尔野外

对杨经绥来说，科学研究也如同攀登，心中怀有信念和热爱，付出更多的汗水，才能登上一座座山峰，看到常人无法看到的独特风景。

2017年11月28日，中国科学院公布2017年院士增选结果，中国地质科学院地质研究所研究员杨经绥光荣当选。

杨经绥发现和厘定了我国柴北缘、东秦岭和西藏松多等3条高压/超高压变质带；厘定了东昆仑阿尼马卿和西昆仑库地蛇绿岩组合，为建立高原北部古板块体制的演化作出重要贡献。他建立的“蛇绿岩型（罗布莎型）金刚石”，为世界开启了研究深地幔物质的重要新窗口。

杨经绥从事地质科学研究已经整整40年。40年里，他大部分时间和精力都投入在青藏高原的崇山峻岭中，爬上了数不清的山峰。对他来说，科学研究也如同攀登，心中怀有信念和热爱，付出更多的汗水，才能登上一座座山峰，看到常人无法看到的独特风景。

从书本到野外

青藏高原给了他最好的淬炼

1977年，杨经绥从长春地质学院地质勘探系毕业，分配到中国地质科学院地质研究所工作。那时的他血气方刚，大学期间系统而刻苦的学习，让他装了满脑子地质学知识。可对地质学研究来说，野外实践尤其重要。刚刚走出校门的杨经绥，最需要的就是到野外一线去历练，把从书本上学到的知识投射到岩石上，真正走进大自然的地质王国。

这时，青藏高原的群山发来了遥远的呼唤。1978年正是全国铬铁矿会战的尾声，杨经绥参加了西藏藏北东巧铬铁矿和蛇绿岩填图及雅鲁藏布江蛇绿岩和罗布莎铬铁矿调研项目，他第一次来到青藏高原，就与这片大山结下了一生的不解之缘。

杨经绥无疑是幸运的，青藏高原虽然气候严酷，工作条件艰苦，但其地质的独特性、复杂性，作为野外地质工作的历练场，是再好不过的了。杨经绥满腔热血地投入野外工作中，跑路线、看剖面、填图、写报告，高寒缺氧的环境并没有难住他。这在一定程度上得益于他的知青经历。入学长春地质学院之前，杨经绥曾在北大荒从事了5年生产劳动。茫茫荒原，天寒地冻，练就了他健壮的体质，馈赠给他勇气和毅力。杨经绥曾说，经历过北大荒岁月，他对任何恶劣的自然条件不再有畏惧感。

项目负责人白文吉特别器重这个工作勤奋、踏实的小伙子，经常鼓励他，指导他。这让杨经绥很快成长起来，熟练掌握了一项项专业技能。短短几年的时间，他已经从初出茅庐的书生变成能够在野外独当一面的青年地质科技工作者。

项目结束后，杨经绥从西藏回到北京，但他很快就等来了再上高原的机会。1980年，中国与法国合作开展青藏高原地学研究项目同时，来自全国的地质精英组成了18个青藏高原地质调查分队，准备全面开展高原地质研究。得知这一消息后，杨经绥马上跑去找刚刚被任命为第一分队队长的姜春发。“姜老师，我在西藏东巧铬铁矿区填过图，很喜欢和向往高原工作，也不怕吃苦，让我加入您的团队吧。”杨经绥诚恳而充满期待地说。姜春发对杨经绥的人品和工作态度已有耳闻，痛快地答应了这个主动请缨的年轻人。

这一去就是5年。杨经绥在人烟稀少的高原，从事东、西昆仑蛇绿岩研究，探索曾经浩瀚的大洋，如今成为莽莽昆仑山的地质构造背景。在旁人看来艰苦而寂寥的工作，杨经绥却说“干得很过瘾”。是啊，昆仑山口、帕米尔、红其拉甫、阿里……光是这些名字，就有种天高海阔的豪迈。几辆车，几个人，带上帐篷、汽油、日用品，一跑就是几个月。最长的一次，他们在野外连续工作8个月。

在神奇美丽的边疆，杨经绥找到了施展才华的宽广舞台。“搞地质研究，看再多教科书，都不如去野外现场看一看。但光在野外跑，也不行。必须带着思考，带着科学问题跑。”随着对东、西昆仑上这一带了解的加深，杨经绥脑子里产生了一个个地质科学问题，他一边在野外工作，一边寻找问题的答案。

项目结束时，项目组合作的专著《昆仑开合构造》获得了当年原地矿部科技进步三等奖。姜春发把杨经绥的名字放在了作者中的第二位。“姜老师，我们7个人，我年龄最小，排在第二个不合适吧？”杨经绥一度谦让。姜春发说：“这个排名顺序是按照对项目贡献的大小，而不是年龄大小。”

走出校园后，杨经绥一脚踏入的野外，就是青藏高原，一晃就是8年。这段时期，杨经绥谦虚地称之为实习阶段。通过“实习”，他加深了对岩石、构造的认识，熟悉了青藏高原的地质环境，增长了见识，为之后的地学研究打下了坚实的基础。披荆斩棘的地学研究利剑，经过淬炼，锋芒初露。

解密特提斯

海外留学给了他全球的视野

1986年，杨经绥被公派留学加拿大，在达霍西大学吉姆霍尔教授的指导下，攻读博士学位。

早在两年前，霍尔教授就认识了这个来自中国的年轻人。1984年，杨经绥到塞浦路斯参加国际科学钻探培训班。他和来自印度和埃塞俄比亚的两名学生一组进行地质填图、写地质报告，吉姆正是指导老师。杨经绥过硬的基本功和严谨的科学作风让吉姆印象深刻。

再次见到杨经绥，吉姆问他：“你的论文打算做中国的青藏高原还是塞浦路斯呢？”杨经绥并没有马上回答。他用3个月的时间查阅各种英文文献，了解国际地学界岩石和构造领域的研究情况。当时，关于青藏高原的研究很少，文献多数来自国内。而关于塞浦路斯的研究，前人已经做了很多工作，已经有大量的论文发表，研究比较深入。塞浦路斯拥有全球最经典的古特提斯洋地质遗迹，记录了完整的地质层序和特提斯洋的历史。研究古特提斯洋形成和关闭的过程，有望对地球上大陆和海洋的形成产生新的认识。青藏高原，也是古特提斯洋的一部分。选择塞浦路斯，便于与国际同行之间的交流，也便于导师的指导。而选择塞浦路斯，也意味着必须要在前人研究的基础上取得新的发现，挑战性很强。吉姆认可了他的选择。

1987年，杨经绥再次来到塞浦路斯。吉姆帮他联系了当地一户人家，让他住在家里面。每天一大早，杨经绥就骑着山地车上山去，一个接着一个地看地质剖面，详细记录地质特征。有一天下山时，山地车速度很快，不小心撞到一道坎，连人带车都飞了出去。杨经绥的膝盖摔破了，山地车也摔坏了。那里距离他住的地方还很远，正发愁怎么回去时，幸好一辆卡车路过，停了车。车上下来一个当地人，在了解了杨经绥的困难之后，答应帮他修车。好心人把杨经绥带到家里，在车库里帮他修好了山地车。“真没想到一个中国年轻人会骑着自行车，在我们国家的大山里辛苦地研究地质，太了不起了。”

回到住处时，天色已晚。杨经绥远远地望见他借宿那户人家的老妈妈正在门口焦急地眺望。看到杨经绥，她眼泪流了出来，“到了时间还没回来，我担心你出了什么事。”“我没事，就是摔了一跤，车子已经修好了。”杨经绥一边安慰老妈妈，心中一股暖意涌了上来。

过了段时间，吉姆来检查杨经绥的工作，在看了他的各种记录和成果后，对他野外工作的扎实大加赞扬。反过来，导师严谨的治学态度、科学的培养方式、和善正派的为人，也给杨经绥很多有益的影响。

杨经绥的博士论文《塞浦路斯古海底构造重建》，在前人研究的基础上，提出了自己新的认识，得到了学术界的肯定。海外留学生涯，给了他地学研究的全球视野，使他把握到研究领域最前沿的脉动。他的剑，磨得更锋利了。

毅然返高原

在我国发现两条超高压变质带

1994年春节，杨经绥在大洋对岸收到时任中国地科院地质所所长许志琴发给国外留学人员的新春贺信。许志琴在信里说，所里正在与法国合作开展青藏高原研究项目，祖国需要人才，欢迎他们回来参加。

看到信后，杨经绥思绪万千，激动不已。青藏高原，那是他魂牵梦萦的地方，是他熟悉而热爱的地方。当年，自己还有一些问题没搞清楚，如今增长了知识，回去一定要解开谜题。

4个月后，杨经绥就坐上了回国的飞机，又从北京直奔东昆仑。那又是一段过瘾的时光，故地重游，杨经绥的眼里却看到了比过去更丰富的东西。同时，他也感受到了团队良好的科研氛围，每个人都很努力、很敬业。“我一直认为，搞科研，一方面要找到兴趣点，另一方面要有良好的团队。许志琴院士带领的青藏高原研究团队，正符合我的期待。更重要的是，我的事业在中国。”于是杨经绥对许志琴说：“我想回来，正式参加你们的项目。”许志琴听了非常高兴。

杨经绥的选择是正确的。1995年，地质研究所破格评杨经绥为研究员，1996年他开始带研究生，1998年被聘为地质研究所副所长，1999年成为博士生导师。2003年，杨经绥获得中央组织部、人事部、宣传部、教育部、统战部、科学技术部六部委颁发的“留学回国人员成就奖”。2007年，他荣获“何梁何利科学与技术进步奖”。

每一年，杨经绥和同事们都有很长一段时间奔波在青藏高原的野外。他们去的都是人迹罕至的地方，甚至无人区。危险时刻躲藏在他们身边。1997年在可可西里，科研团队突遇暴风雪，温度极低，气压下降，几乎所有人都被强烈的高原反应击倒。到了夜里，一位同事突然昏迷，情况危急，急需输液，可蜷缩在车里，液体怎么也输不进体内。为了挽救同事的生命，杨经绥二话不说，爬到车顶，高举起吊瓶，在凛冽的风雪中站了一个小时，直至同事病情好转。2004年秋天，杨经绥和他的科研小组在野外作业时，不幸遭遇车祸。他受了重伤，断了五根肋骨和一根锁骨。在危难之时，他首先想的是别人，让医生先抢救别的伤员。在敦煌医院重症病房里，他还念念不忘工作。

就在他们经历艰险的时候，新的发现也悄悄到来了。1996年，杨经绥和同事在柴达木盆地北缘鱼卡发现了榴辉岩，在柴达木盆地北缘都兰发现榴辉岩和含柯石英片麻岩，建立了中国西部一条长350千米的早古生代超高压变质带，开辟了西部超高压变质岩研究的新热点。

“榴辉岩和柯石英是板块碰撞时在超高压条件下形成的。温度不能太高，压力却要很高。基于当时的发现，我推测我国大陆沿着中央造山带发生过两次碰撞，一次发生在5亿年前，一次在2亿年前。但是推测需要证据来支撑。”杨经绥说。

2002年，支撑他推测的证据终于被找到了。那年春节期间，杨经绥和同事采用激光拉曼谱方法，对从秦岭取回来的几千个样本进行研究，从中发现典型的超高压矿物——金刚石。秦岭金刚石的发现，为中国西部的超高压变质带延至东秦岭提供了关键性的科学证据。杨经绥等人据此提出了沿中央造山带存在4000千米的早古生代和印支两期超高压变质作用事件的巨型超高压变质带的大思路，在国内外引起了很大反响。柴北缘和东秦岭两条超高压变质带，已被国际超高压权威标注在新的全球超高压变质带分布图上，为推进超高压变质带研究和中国关键构造问题的解决做出重要贡献。

罗布莎突破

深地幔研究领跑世界

杨经绥心里，还有一个谜没有解开。1980年，西藏罗布莎铬铁矿，选矿时选出了金刚石。此事曾轰动一时，多数人不相信，认为地质背景完全不对，不可能出现金刚石。还有几名外国专家专程来考察，认为选出的金刚石是混染的。

当年，杨经绥和老师白文吉就在罗布莎，亲身经历了这件事。明明就是金刚石！杨经绥意识到，把这件事情研究清楚，将真相大白于天下，有可能会带动重大理论突破。他在心中暗下决心，一定要弥补自己和白老师当年留下的遗憾，重回罗布莎。

2006年，杨经绥如愿承担了罗布莎铬铁矿研究项目。这一次，他们很快就又发现了金刚石，而且是在原矿石里发现的。可消息传出去，国际地学界依然是一片质疑声。澳大利亚的科学家来了，日本的科学家也来了，要取回样品自己验证。当他们也选出金刚石，在自己的实验室里做微量元素分析后，终于相信了中国科学家的发现。他们就像发现新大陆般惊喜万分，回国后，在各种会议上为罗布莎的金刚石正名。铬铁矿里金刚石等超高压矿物的发现，把过去认识中浅部的地质运动，一下延伸到400公里深。

过去研究地球深部的运动，都是在实验室里模拟，找不到样品来研究、来证实。如今终于有了看得见摸得着的岩石，来讲述地球演变的故事。美国一位院士撰写文章指出，杨经绥团队发现的罗布莎型金刚石，或者说蛇绿岩型金刚石，为世界地学界打开了一扇研究深地幔矿物和作用的窗口。2015年，国际地科联批准了国际地球科学研究计划“金刚石与地幔再循环”项目（IGCP-649）。

杨经绥的全球视野，让他提出全球化的研究思路，即从全球尺度选择不同时代和地区的代表性蛇绿岩，查明金刚石等强还原超高压矿物群在古今大洋岩石圈中的空间展布、赋存状态及其形成和保留机制，探讨和揭示全球不同构造背景的地幔物质组成和深部地质作用。在这一思路指导下，他们的团队得到中国地质调查局和国家基金委支持，分别开展了塞浦路斯特罗多斯、阿尔巴尼亚、缅甸、土耳其和俄罗斯等地的蛇绿岩和铬铁矿调查取样。

中国地质调查局地质研究所地幔研究中心团队通过蛇绿岩型铬铁矿这个窗口，研究地幔过渡带深度的矿物群，探讨铬铁矿的深部成因，为蛇绿岩铬铁矿的研究提供了新的思路。目前，我国的研究在国际上处于领先和领跑地位，带动了多国科研人员参与合作。杨经绥说：“例如，我们目前与美国、德国、法国和英国科研人员开展广泛和深入合作，每年我们都有研究人员去国外开展地质调查，取回不少样品，进行实验室合作研究，以我为主发表了合作论文。有些国家的科研人员已经用我们提出的研究思路，申请到了科研项目，并且邀请我们为项目指导。”

2017年，杨经绥带领各国科学家在古巴采集了近3吨蛇绿岩和铬铁矿样品。运用现代高科技分析测试手段，它们可能揭开古加勒比大洋的裂解和关闭历史，同时可以探讨铬铁矿的成因，探讨深地幔矿物和深部物质的循环和侵位。明年，“金刚石与地幔再循环”项目计划去澳大利亚和新加里多尼亚举办研讨会并进行野外调查取样，将首次取得南太平洋小岛上的铬铁矿。杨经绥说：“我们十分期待，来自地球南半球的样品会带来什么样的惊喜和奥秘。”

40年的科研生涯，杨经绥在自己的专业领域里，向着心中坚定的方向一步步攀登。如今，他已经带着一个中国科学家的自豪，登上了深地幔研究的世界高度。但他依然没有松懈，因为更美的风景在更高更远处。

部分中国参会代表合影

有“地学界的奥林匹克”之称的第35届国际地质大会于8月29日至9月3日在南非开普敦召开。来自全球115个国家和地区的4200多名代表参加了本届大会，交流展示最新地球科学成果，共襄地球科学盛举。

本届国际地质大会主题是“地球科学为社会服务、基础地球科学研究、经济发展中的地球科学研究”，主题下设48个科学专题。从大会的主题可以看到，本届大会是以鼓励和促进对地球基本特性的研究，以及对地球及其他扩展领域的了解为桥梁，以为地质研究开展国际间以及各学科之间的合作和共享为纽带，以为加强地质科学更广泛的服务人类社会和经济发展为目的，从而解决好地质学领域人类所面临的诸多问题。

为提高我国地质科技研究成果的国际影响力，做好最近五年中国地勘行业地质成果展示，组织好我国地质科学家参加大会的学术交流，经国土资源部批准，由中国地质学会组织全国地勘行业的400余名地学领域的科学家和科技人员组成中国代表团出席本届地学盛会。

中国展台

精心谋划，向世界展示我国地质科学成果

为组织好中国代表团的参展工作，中国地质学会领导高度重视，亲自指导筹备工作，组建了大会筹备组，下设组织组、外联组、展览组、学术组等多个工作组，做到任务清晰、责任明确。

本届大会中国展台的展览主题是：促进和支撑中国社会经济发展的地质调查与地质科学研究，内容包括5个方面：一是中国地质调查工作最新进展与展望；二是中国基础地质科学研究最新进展；三是中国应用地质科学的最新进展；四是中国地质技术与应用新进展；五是国际交流与合作。

自2015年5月起，大会筹备工作组正式启动展台成果资料征集。由27名院士和专家组成专家遴选小组，经过一轮轮遴选、推荐，最终产生了赴大会展出的59项成果，这些成果作为基础与应用地质科学研究的典型，在大会展出。

中国展台成为开普敦会展中心一颗璀璨的明星，它向世界全面宣传展示了中国近五年地勘工作取得的成绩，展示了中国对地学科学发展和应用的最新贡献。各国参会代表和华人地质学家对中国地质研究成果兴趣浓厚，对中国地质界在推动地学科技进步及中国经济健康可持续领域所取得的成绩给予了很高的评价。

与此同时，中国展厅还发放了内容丰富的宣传资料，其中定制的内有“国内知名地质学专家名录”等宣传资料的U盘、专业报告、地质图件、《地质学报》（英文版）、视频资料等内容详实，受到与会代表的好评。

统筹协调，积极参与国际学术交流

对于国际地质大会的学术交流活动，2015年5月发布的大会一号通知已明确了主题和要求，2016年3月的中国地质学会长沙年会上又特别对其进行了统筹部署。中国地质学会领导多次与中国地质调查局、中国地质大学、中国石油集团、核工业集团等理事单位联系沟通，确定了参加学术交流的方案及专题报告的筹备等注意事项，各项工作准备充分。

由中国地质调查局组织的“地质遗产与保护”和“深部探测”等是大会学术交流亮点，参会的中国科学家紧扣大会主题，在地质遗迹保护、全球气候变化、地下水、地质大数据、地球动力学、深部地球探测、矿物学、地层年代学、矿产勘查等几乎所有的专题均有中国代表团成员精彩的专题报告，参会人员的学术影响力得到全面提升。借助大会平台，中国地质学会有效组织开展了国际同业科学家的学术交流，兼收并蓄，进一步提高了我国地球科学的国际影响力。

尤其可喜的是，由中国青年地质科技工作者参与组织的青年分会场得到世界各国青年地质科技工作者的广泛参与，得到了大会主席的充分肯定。

会谈竞选，提升我国地学界的国际地位

8月30日，中国地质代表团李金发团长一行八人与美国地质调查局代表团举行会谈，目的是开展推动中美地质学会务实合作，搭建中美地质科学家合作交流平台。

8月31日~9月1日，中国地质代表团八人代表参加了国际地科联理事会会议，会议听取了主席的工作报告和秘书长的管理工作报告；选举产生了第37届国际地质大会主办城市，韩国釜山在与德国、俄罗斯、土耳其等四国的同台竞争中脱颖而出，赢得2024年第37届国际地质大会主办权；开展了新一届的国际地科联领导机构选举工作，共有加拿大华人地质学家成秋明教授竞选国际地科联主席，中国地质代表团推荐的我国水文专家何庆成教授竞选地科联秘书长，我国南京古生物所的彭善池教授参与竞选2018~2022理事，由此，国际地质大会竞选舞台出现了3位华人科学家同台亮相的盛况，最后由国际数学地质委员会推荐的加拿大华人成秋明教授成功当选为新一届（2016~2020年）国际地科联主席。

本次大会取得丰硕的成果，表明我国正在全面深入地参与管理国际地科联事务，提升了我国地学界的积极态度和做好地球科学发展的坚定信心。通过本次竞聘，几位代表在国际舞台上充分展示我国地质科学家的风采，提高了我国地质科学家的知名度和国际影响力，增强了我国地质科学在国际上的话语权。

通过本次大会的参会参展、口头宣讲和论文展示活动，参会的中国地勘行业精英展现了良好的精神风貌，开阔了眼界，增长了见识，及时了解了地学前沿动态，交流、展示了地质的找矿及研究最新成果，增进了和世界各国地球科学工作者的友谊，提升了我国地质科技的国际影响力，为让中国地球科学所取得的成绩传遍世界谱写了新的辉煌篇章。

中国地质学会的组织工作和宣传效果得到了国土资源部、中国地质调查局领导和中国参展代表的充分肯定。

●关键矿产之所以关键，是由于它们在高科技领域的广泛应用。随着社会进步和经济发展，各国对关键矿产的需求在不断增加，甚至可以说是急剧攀升。国际上，关键矿产并无统一、严格的定义，各国各机构一般根据经济重要性和供应风险等因素确定。

●各主要国家针对矿产资源，尤其是战略性新兴产业所需关键矿产纷纷制定并发布战略报告。西方主要经济体厘定的关键矿产清单具有高度耦合性、大多数关键矿产以共伴生矿产形式产出。

●从世界供需形势、我国矿产资源探明储量和资源禀赋特点入手，关键矿产可划分为主导型、技术和条件制约型、市场制约型和资源短缺型四类。

●我国应提升主导型关键矿产的国际话语权，加强短缺型关键矿产勘查，加大开采和冶炼技术研发，延伸产业链并研发高精尖高附加值新材料。

国外关键矿产清单对比

美国、欧盟、英国等主要国家和地区在全球经济贸易版图中占据主导地位，近年都相继发布了关键矿产战略或清单。

美国

美国着眼于国家发展对于矿产资源的需求，早在20世纪70年代中期，曾发布《国家安全研究备忘录设立的特别小组：关键进口材料》研究报告，其中就将铝土矿、铬和铂等矿产列为关键矿产。2008年，随着战略性新兴产业的快速发展，美国又开始了新一轮的关键矿产研究，美国能源部、美国国防研究所、美国国家研究理事会等机构都分别发布了关键矿产研究报告。

近年来，逆全球化趋势加剧，2017年，美国政府签署了《保障关键矿产安全可靠供应的联邦战略》行政令，强调保障美国关键矿产的稳定供给。2018年2月，美国内政部发布《关键矿产清单》（草案），列出了美国对外依存度高，且对美经济发展和国家安全至关重要的35种关键矿产。清单内容包括关键矿产品在美国的主要应用部门、最大生产国、最大供应国以及典型应用实例。2019年6月，美国商务部发布名为《确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略》的报告，从科技研发、保障供应链安全、国际贸易、地质调查、矿业政策和人力资源等方面，提出了保障关键矿产供应的61项具体措施。

近年来，美国不仅加大力度在本国，甚至全球开展稀土资源的找矿勘查，而且与澳大利亚联合成立稀土矿业公司，试图快速攻克稀土元素分离的科技问题，但这些行动仍然需要较长时间才能见到效果。

欧盟

鉴于关键矿产对于欧盟制造业的战略重要性，欧盟于2008年启动了《原材料倡议》，关键矿产清单制定就是该倡议的一项重要成果，目的在于保障欧盟关键矿产的安全、可持续、可获得的供应。到目前为止，欧盟关键矿产清单共更新了3版，关键矿产种类数量从2011年的14种一直增加到2017年的27种，清单内容更为详尽，包括欧盟关键矿产主要生产国及占比、欧盟主要进口国及占比、欧盟供应来源及占比、进口依存度及替代指数、生命周期结束回收率（指废旧金属回收量与欧盟需求量的比值）等。

欧盟主要从供应风险和经济重要性等两个维度确定其关键矿产种类，其关键矿产清单主要为欧盟在贸易、创新和工业等方面的战略和政策制定提供参考和依据，以加强欧盟工业的竞争力。欧盟关键矿产清单每3年更新一次，以反映出生产和市场的变化以及技术研发的进步。

英国

英国曾于2011年和2012年发布了风险矿产清单，2015年更新了清单，是目前英国最新的风险矿产清单，共41种矿产/矿产组。与美国和欧盟不同，英国的风险矿产清单仅从供应风险指数的单一维度评价。英国认为，由于一些矿产的储量和生产高度集中，这些矿产可能受到地缘政治、资源民族主义、矿工罢工、自然灾害和基础设施可用性等导致的供应中断，进而给国家经济和国防安全带来重要影响。值得指出的是，英国所列出的铜、铅、锌、金、铁、钼和铝等在国际上通常不属于关键矿产，仅英国在这些矿产的供给方面存在风险。

通过对美国、欧盟和英国等西方发达国家和地区关键矿产战略及其所列清单的初步分析，可以发现以下特点：

西方主要经济体关键矿产清单具有高度耦合性

虽然美国、欧盟、英国等国家和地区在进行矿产资源关键性评价时所采用的方法各不相同，但他们的结果却具有高度耦合性，对于某一国家较为关键的矿产，对于其他国家同样较为关键。这背后反映出发达经济体对新一轮工业革命中诞生的战略性新兴产业和高新技术产业的高度认同，而这些产业同样是我国未来崛起的重要支柱性产业。

美国、欧盟和英国的关键矿产清单具有较高的重合性，在50种关键矿产中有16种被3个国家和地区同时认定为关键矿产，占32%；有15种同时被两个国家或地区认定为关键矿产，占30%。

由36个市场经济国家组成的政府间国际经济组织——经济合作与发展组织的一份报告，研究了不同国家和地区之间关键矿产的关联度。从中可以看出，对于美国经济越重要的关键矿产，对于除美国之外的经合组织国家同样越重要，这里只有一个例外就是重晶石，对美国的经济重要性明显高于对其他经合组织国家的经济重要性，主要是由于重晶石大量应用于美国的石油工业。而对于欧盟经济越重要的关键矿产，对于经合组织国家同样越重要，由于相同的原因，重晶石是一个例外。

西方主要经济体关键矿产来源分析

梳理美国、欧盟、英国等国家关键矿产清单可以看出，其主要生产国和主要进口来源国有一半甚至一半以上都是我国。其中，美国35种关键矿产中，13种关键矿产的最大供应国是我国，占比达到了37%；我国还是19种关键矿产的最大生产国，占比超过50%。虽然从1993年以来，美国开始多元化矿产资源进口，但我国仍然是其矿产品进口的重要来源国。英国2015风险矿产清单显示，我国在其所列矿产的生产上占据主导地位，41种矿产中我国是23种矿产的全球最大生产国，占比超过50%。

在欧盟，从大多数关键矿产全球供应的角度来看，我国是最具影响力的国家。如：稀土元素、镁、钨、锑、镓和锗等21种关键矿产的最大来源国是我国，占比超过50%；其中，锑、镁、铋等矿产的我国进口份额超过80%。

大多数关键矿产以共伴生矿产的形式产出

西方主要经济体矿产清单显示，仅有个别关键矿产通常作为主要矿产品开采（包括铂族金属、锑、锂和钨矿等），其他关键矿产大多属于共生和伴生矿产，往往作为副产品开采回收。如：从铁矿开采中回收稀土元素、在锡矿开采中回收铟、从铜镍矿开采中回收钴、从铅锌矿开采和煤矿燃烧中回收锗、镉和铊。

从清单来看，每类矿产都是一类元素共伴生组合，最内核的主要矿产的外围是伴生矿产。例如：与锌矿伴生的主要有镉和铟（75%～100%）、锗（50%～75%）、银（25%～50%）、镓、锡、铜和金（0～25%）。

我国关键矿产类型分析

西方国家厘定的关键矿产与我国以往称呼的三稀矿产（稀有、稀土和稀散矿产）以及后来称呼的战略新兴矿产具有很大的耦合性。我国是关键矿产大国，除了个别矿产外大多数资源丰富，产量较大。从世界供需形势、我国矿产资源探明储量和资源禀赋特点入手，关键矿产可划分为主导型、技术和条件制约型、市场制约型和资源短缺型四类。

主导型

我国该类型矿产的储量和产量通常居于世界前三位，属于我国的优势矿产，能够满足国内需求，在国际上也处于主导优势，甚至一些矿产在一定程度上可以影响国际市场。这类主导型矿产主要有锗、铟、重稀土、轻稀土、钨、天然石墨、锑、镁、镓、钒、铋、重晶石、萤石、钪、钛、锶、砷、碲、汞、镉、氟、钡。据相关数据统计，2018年我国稀土储量4400万吨，占全球的36.7%，更为重要的是，我国拥有完整的产业链。稀土提炼需要经过开采、提纯和还原三个步骤，我国几乎掌握全部核心技术。设备方面，稀土资源相关生产线和大型设备的厂家基本都在我国，几乎全世界所有的稀土加工都是由我国完成。

技术和条件制约型

关键矿产在我国储量较大，但因技术和其他条件制约回收利用率较低，导致产量较小，主要有锂、锡、铷、铍、铌和锰。

我国盐湖卤水型锂资源丰富，这类型锂矿分别占我国锂资源储量和查明资源储量的89.8%和85.1%，但是普遍具有较高的镁锂比值，开采和提取难度大。

另外，我国硬岩锂（即伟晶岩型锂辉石矿）资源丰富，找矿潜力大，尤其近年在川西甲基卡一带和西昆仑大红柳滩探明多个超大型矿床。但由于这些矿产地处偏僻，交通困难，电力不足，近期难以大规模开采。

我国曾经是锡资源大国，但由于经济社会的快速发展，目前需要从国外进口30%。值得指出的是，在我国已探明锡资源中，约有100多万吨由于锡石超细粒度和赋存状态等问题，尚未回收利用，包括湖南省柿竹园矿床40万吨、内蒙古黄岗矿床46万吨和大顶17万吨。

我国已探明铷资源量巨大，但绝大多数是天河石型，提取和回收利用难。尽管在广东省河源地区新发现以云母为赋存矿物的大型铷矿，但品位低。

铍是我国长期依赖从美国进口的矿产。其实，我国并不缺少铍矿，仅在湖南省柿竹园和香花岭两个矿区拥有含铍矿物数十种，铍资源丰富，亟待厘定资源量，创新选矿和提取技术，保障有效开发利用。

此外，白云鄂博是全球第二大铌矿床，迄今尚未综合利用。我国锰矿相对丰富，尤其在贵州—湖南—重庆毗邻区探明近10万吨锰，但大规模开发难度不小。

市场制约型

该类型矿产在我国储量较大，但是由于较高的开发成本和市场需求极其有限，造成大量矿产资源难以开发利用。

市场制约型矿产主要包括铼、镓、钪、碲等稀散矿产资源。以铼为例，主要作为钼矿的副产品回收利用，国家公布的保有储量237吨。我国潜在铼资源量丰富，而我国目前每年消耗仅10吨左右。正是由于市场规模较小，绝大多数企业不回收铼，以至于造成巨大的资源浪费。

资源短缺型

该类型矿产在我国没有足够的资源储量，需要从国外进口，主要包括镍、钴、铂族元素和铬等矿产。

关于关键矿产管理的思考

关键矿产之所以关键，是由于它们在高科技领域的广泛应用。随着社会进步和经济发展，各国对关键矿产的需求在不断增加，甚至可以说是急剧攀升。鉴于目前国内外形势，提出以下思考：

强化宏观管理力度，提升主导型关键矿产的国际话语权

主导型关键矿产是中国的巨大财富，可以为中国科技和军事现代化提供关键材料，政府应当加强宏观管理力度，全面提升对此类矿产的治理能力。对于稀散金属等小矿种应该通过合理的国家储备和减免税收等政策，拉动企业有效回收资源。对外销售矿产品以及相关的不同类型衍生材料，国家应当建立统一标准和价格，防止国内企业相互压价，廉价销售，以此提高中国此类关键矿产的国际话语权。

加强短缺型关键矿产勘查，充分利用两种资源和两个市场

利用两种资源和两个市场是世界各国发展的必由之路。作为一个发展中大国，中国必须系统化常态化开展短缺型关键矿产资源潜力评价，发现和探明新资源。例如：在大兴安岭南段脉状银铅锌矿与锡矿为同一成矿系统，与南美玻利维亚锡矿带具有类似性，找矿潜力巨大，在该地区开展系统研究和勘查，有望发现一批锡矿资源，满足中国发展的需求。中国尚未发现富含钴的砂岩型铜矿，绝大多数铬、镍和钴矿都与基性—超基性岩浆作用有关。而在中国地质历史过程中，曾经历过不同时代的洋陆转换、大洋开裂、俯冲、岛弧拼贴和大陆碰撞等地质事件，发育有几十条不同时代的基性—超基性岩带，通过地质调查、系统研究和找矿勘查，查明资源潜力，有望发现和探明这些短缺型关键矿产。

加大开采和冶炼技术研发，提高资源利用率

中国矿产资源禀赋特点之一就是共伴生矿产多，选冶难度大，绝大多数关键矿产尤为突出。尽管中国的选冶技术在许多方面处于国际先进甚至领先地位，但仍然有很大提升空间。例如：上述难选冶锡矿和天河石中的铷，高镁锂比值盐湖锂资源。对于难选冶的固体矿产，首先必须深入开展矿物学研究，查明物质组分，了解赋存状态，为开发和选冶提供坚实的基础。针对一些难点问题，应当加强基础矿物学研究，破解难选冶资源的分离和选冶技术，充分利用已探明的资源，变废为宝。

延伸产业链，研发高精尖高附加值新材料

尽管中国大多数关键矿产丰富，并具有资源优势和初中级材料加工能力，但在高端材料和新型材料研发方面仍然薄弱。当前，中国正处于产业结构调整和转型时期，强化创新，研发核心技术，驱动快速发展是新时代的重要任务。鉴于此，应当充分开发关键矿产新性能，研发出应用于航空航天、军事、交通和通信等领域的新材料，推动中国战略性新兴产业快速发展。

（作者单位：中国地质调查局中国地质科学院资源所，中国地质调查局发展研究中心）

英国海滩实景玻璃门

英国滑坡事故应急

●英国地质调查局未来10年科学计划提出了去碳化与资源管理、适应环境变化、多重灾害与风险等三大科技挑战。

●通过监测与预测、地质环境压力研究、资源环境恢复力研究和环境治理等工作，为人类社会基础设施和生物系统突发变化的脆弱性提供创新解决方案。

●开展多重灾害系统研究、灾害数据采集和可视化、灾害风险分析和风险的传播等工作，帮助提高自然灾害发生时的生存率和恢复力。

●继续开展海底观测站、火山观测站和地质灾害全球信息基础设施等其他研究基础设施的建设。

2018年10月，英国地质调查局更新并细化了2014年发布的《通往地球之门——英国地质调查局未来10年科学计划》。多年来，英国地质调查局在应用地球科学领域，在感知、认识和预测地球活动方面，为全球提供先进的研究解决方案，并在过去4年里取得了如下进展：位于柴郡和格拉斯哥的英国地球能源观测站的两个试验台使用高性能传感器系统和数据智能，实现从3D地质图和模型产品向实时地球科学数据信息转变，同时还为发展中国家处于各种复杂环境中的社区提供科学的全球化支持。

未来10年，英国地质调查局将迎接三大科技挑战：去碳化与资源管理，将为减排和能源生产、利用、分配的合理化，探讨地球科学解决方案；适应环境变化，将在自然环境和建成环境中，探寻可帮助我们适应环境变化的地球科学；多重灾害与风险，将调查地质灾害（干旱、洪水、山体滑坡、地震和火山爆发）如何影响人类的生命及财产安全，并提供能够确保恢复力和可持续性的解决方案。英国地质调查局预计未来10年将获得超过6亿英镑的资金用于开展各项研究活动，使最新科学战略能够提供专业、公正、创新的科学解决方案，在政府、公众、行业中发挥更重要的作用。

1 去碳化与资源管理

在英国及其他地方，实现电力生产、供热、交通运输和工业等领域去碳化是一项重大挑战，涉及关注地下和地球科学，如碳捕获、利用与封存，地下储能，地热能，低碳关键原材料和放射性废物处理。英国地质调查局将研究不同去碳化技术的可行性，同时对矿产与能源管理的需求进行审查。本项挑战确定了5个主题和17个子主题：

地质处置——放射性废物。高强度放射性废物（高放废物）的长期安全管理对核工业发达国家来说是一项日益严峻的挑战，并且随着核能在未来能源结构中发挥重要作用以应对能源去碳化，这一挑战将持续存在。对高放废物进行长期管理最主要的方法是深部地质处置，英国地质调查局正与合作伙伴着手解决关键的科学问题，包括应力状态、埋存历史，以及断层和裂缝的产生和行为带来的影响。其中，选址问题和地质环境息息相关，需要确定和评估可能对储库体及其周围地质、地表环境的长期完整性带来影响的地球科学因素，对论证选址安全性至关重要；需要了解近场（地质特征、水文地质动态）和远场（板块构造、气候）过程，以综合理解地下演变过程，以便对高放射性废物的长期安全性进行科学合理的评估。

地质处置——碳捕获与封存。碳捕获与封存技术被广泛认为是英国实现去碳化目标的关键技术。主要挑战包括降低碳捕获与封存经济模型的不确定性，降低整个供应链的风险，以及调查公众对碳捕获与封存的态度。这项工作中最根本的是要选择和表征那些能够预计实现永久密闭的地质场所，英国地质调查局将继续领导二氧化碳储库的选址和表征方面的工作，以识别英国可供封存开发者使用的场址资源。预计二氧化碳封存的部署速度将在未来20年内迅速增加，同期，随着油气田停产，预计石油和天然气基础设施将可用于二氧化碳封存。在不久的将来，了解未来封存需求（时间、地点、数量）和基础设施再利用的机会，可能是重中之重。

能量储存。包括储热、盐穴储能、地层储能、抽水储能。其中，在地层储能方面，将热量、气体或水注入多孔地层用于储热或储气，以减缓可再生能源生产的短暂波动带来的影响，并提高其供应的安全性。地质资源研究将与热量、水文地质、机械、化学和微生物研究同时进行，利用格拉斯哥和柴郡的英国地球能源观测站及其他地方的设施，评估一系列注入剂、压力、循环率的密闭性能、优化效果和发生泄漏的可能性。关于抽水储能，将开展适当的地质、岩土工程和地震学研究，以了解不同规模抽水储能的资源潜力。

清洁能源—供热—制冷。包括浅层地热、深层地热、海上选址三大内容。其中，在浅层地热方面，英国在利用浅层地下能源方面具有相当大的潜力，如开采低位热能、制冷和跨季节蓄热、开发区域供热网络、减少国内天然气消耗、缓解燃料短缺等方面。英国地质调查局通过利用格拉斯哥的英国地球能源观测站和其他设施，将开展对地质和水文地质系统以及热能性质的研究，以准确描述相关资源，并验证系统的潜在性能以支撑管控。而在深层地热方面，英国也具有开发此类资源的潜力，英国地质调查局将通过资源调查以及对烃源岩的裂缝、地球化学、水文地质、热性能的详细理解，将对直接从岩浆中提取热量以提高转化为电能的效率进行研究，来降低该行业的风险。

低碳世界的地球资源。一方面，英国地质调查着重研究烃类层系中的常规和非常规能源，将继续提供陆上和海上烃类层系的地质填图，并继续优化资源利用的热量、水文地质、机械、化学和微生物研究。同时，将继续开展降低未来勘探成本的大数据分析。如果政府允许开展此项活动，则柴郡的英国地球能源观测站还将进行一系列与页岩气水力压裂相关的实验和基线地下研究。另一方面，将研究低碳经济所需的关键金属，如一些金属原材料（钴、重稀土元素和铂族金属）等对低碳能源转型（电力和运输方面）发挥重要作用的主要金属的来源、迁移进行研究。同时，将利用现有的海洋钻探基础设施重点研究在岩浆热液矿床中的关键金属及其与全球构造的联系，进而实现对未来开发深海监测站点（“潜水艇”）的目标。此外，还将开展原材料库存及流动方面的课题研究，包括初级和二次资源的分布地点、产量与产地、精炼与消耗地点，以及初级（开采）资源与二次（可循环）资源如何交互，将继续全面监测全球矿产生产、贸易流量、矿产统计数据以及相关的分析和情景开发，包括循环经济、原材料供应安全和关键问题，除了国内，重点关注英国和欧洲。

2 适应环境变化

适应是对环境变化的响应，致力于降低人类社会基础设施和生物系统对突发变化的脆弱性。例如：即使温室气体排放量在相对较短的时间内稳定下来，全球变暖及其影响仍将持续很多年，必须加以适应。在发展中国家，适应气候变化尤其重要，因为它们可能首当其冲受到全球变暖的影响。在本项挑战中确定了四个主题和15个子主题，包括地质环境压力、表征资源恢复力、监测和预测、环境治理等方面：

其中，在地质环境压力方面，英国地质调查局将启动一些研究，探究水、陆地和海洋资源以及相关生态系统之间的多种压力是如何通过地上、地下环境系统，从而交互和级联的。这将促使包括水文地质学、土壤科学和滑坡建模在内的传统科学领域结合到一起，也将促进应用新的地表和地下监测技术、传感器技术和建模方法，研究未来如何可持续地管理这些压力组合。同时，作为可持续发展的一部分，将开发一种全系统化的方法途径来利用和管理地下空间。通过与世界各地增长型城市（包括英国、印度、越南）开展合作，该方法将有助于释放城市地下空间的经济潜力并最大化地为城市地下空间提供服务，不仅关系风险管理，也关乎增长所需的资源。此外，海洋对英国至关重要，蓝色经济既为资源勘查、经济活动提供了新的机遇，也为环境可持续性与海洋生物资源研究提供了机遇。英国地质调查局将制定一项名为“潜水艇”的新提案，将应用先进的勘探和环境自主机器人技术，以提高英国在最大限度利用海底地质环境方面的能力。

在表征资源恢复力方面，英国地质调查局将开展调查、数据收集、建模和解译，以评估变化和减缓不良情况。在整合所有海洋部门数据的基础上提供工具，为不同的应用型问题提供解决办法，为有效传播海洋空间数据提供协助，以支持海洋空间规划的制定并协助制定政策。同时，将在水质和水量、废物管理、交通和能源基础设施开发等方面对地下条件进行评估，从而为英国国内外铁路、公路、管道、隧道基础设施以及农村地区恢复力的发展提供支持。

在监测和预测方面，英国地质调查局将开发综合环境监测和传感系统，这些系统经过优化，可以测量与环境变化相关压力的参数和性质，以及测量这些压力如何随着时间的推移影响不同的环境区划。开发的系统将能够容纳下不同类型的环境数据（物理、化学、生物、行为）并包含对这些数据各种形式的表征（定量、定性、可变频率、精度和准确性）。同时，开发必要的工具来表征环境特征，以及测量变化和对干预措施的响应。

在环境治理方面，英国地质调查局将开发面向政策制定者和执行者的信息传播方法，为环境变化的减缓、适应、环境恢复力方面有效决策的制定提供支持。这是英国地质调查局科学研究的服务“前线”，涉及新的社会科学进展、新的伙伴关系，以及与公众、政府和机构的互动，为政策的制定和实施、经济的增长、民生福祉的增进提供支持。

3 多重灾害与风险

自然灾害（干旱、洪水、滑坡、地震和火山爆发）对经济增长、建成环境、生活和生计具有重大影响。世界范围内正在收集有关自然地质灾害的数据，并且在整合这些数据之后，可以进行更好地预测，而与社会科学家合作将使灾害信息转化为决策者和公众需要的风险信息。《英国地质调查局未来10年科学计划》在这方面确定4个挑战主题和10个子主题。

在多重灾害系统方面，由于许多灾害过程，如地下水灾害、地磁感应电流或火山灰都集中在流体物理现象上，为此，英国地质调查局将推进英国和国际上对“单一”灾害过程（例如岩崩或地震）的监测、分析和特征描述方面的技术发展，同时对多重灾害表征和级联效应之间的交互作用进行多个科学家群体的整合研究，以更好地提供灾害现状报告或灾害预测，提供灾害或多重灾害的发生概率、分布和规模方面的定制信息。

在风险分析方面，英国地质调查局启动研究灾害或多重灾害对暴露人群、社区及其资产的影响、脆弱性等，该分析用于研究在灾害事件中什么事物是可能损坏或丢失的，侧重研究处于风险中社区的社会属性和经济属性，以及他们的房屋或基础设施等实物资产。

在风险的传播方面，英国地质调查局将启动研究，增进对处于风险中的社区或社会（或其代表）的了解，从而实现行动或行为模式的改变。这些研究的一个重点是与受灾害影响的社区合作，特别是开展国际合作。这项工作的开展可能需要物理和社会科学家越来越多地联手。

在多重灾害数据科学研究方面，英国地质调查局将在灾害或多重灾害事件及其过程和影响的相关观测或监测数据采集和管理方面进行创新，将通过欧洲板块观测系统和极限地球项目数据管理平台进行商业安排。其中，可视化将包括在面临复杂的多重灾害的发展中国家应用智能手机和众包技术。英国地质调查局强调对基础设施研究的重要性，强调大型研究基础设施有助于提高调查、监测和实验的能力，吸引全球科学和专业人才，并有助于创新、实现商业化、扩大就业和促进经济增长。通过建设和使用基础设施，将形成对基础科学的支撑，进而推进国家公益科学与研究线路的整合。这也意味着制图和建模将从静态3D到动态4D实现跃迁式变化，并将越来越多地发布实时数据。而所有以上挑战，尤其是全球性灾害和风险，需要统计、预测和预报、人工智能和创新数据存储各方面的计算机科学专家，需要更加关注社会科学并与社会科学家进行更加深入地融合交流。对此，英国地质调查局将探索招聘社会科学家的方式，以及拓展合作伙伴关系和新模式，例如外包和全民共享。

4 迎接地质调查科技挑战

“第四次工业革命”的特点是技术融合，包括对机器人技术、人工智能、纳米技术、量子计算、生物技术、物联网、5G移动数据、3D打印和全自动驾驶汽车的融合。为此。英国地质调查局将创建一个新的综合信息“操作系统”，以持续地为全球地球科学的云平台提供信息，彻底改变数据的提供、预测和预报模式——并支持上述三大科技挑战和其他世界级的地球科学挑战。同时，利用新的操作系统和知识将这些数据集结合起来，提供从城市到大陆边缘各种比例尺的地质系统尖端信息。英国不同地区的经济驱动力正在迅速发展，英国地质调查局将开发各种途径为特定地区的需求提供最适合的定制信息，同时确保国家的地球科学框架得到加强。在国际上，将在英国海外发展援助计划的范围内与伙伴国家展开合作。具体来讲，英国地质调查局将开展包括数据科学和数据基础设施、建模、区域地质调查、新一代英国国家地质模型、地球科学和社会等方面的战略研究工作。

其中，在数据科学和数据基础设施方面，通过新数据和采集技术，显著提高影像的拍摄和传输能力，以更好、更详细地表征环境和地质体，并提高时间分辨率。其中一些技术将是新颖的，需要新的遥测技术或转用其他领域及行业获取的技术，从更深的地下探测信息。

在区域地质调查方面，将在英国和国际上启动地区层面的项目，将与各地区特有的一系列工业和可持续发展挑战相关联。比如：东北走廊项目，该项目将支持矿产、基础设施（公路和铁路）、建成环境、可能的氢经济、碳捕获与封存和页岩气工业网络。这些定制项目将与英国的区域产业战略、地方增强基金以及工业利益相关者的需求密切相关。类似的以工业为重点的项目将在英国和其他国际区域开展。这类区域工作将在英国的国家层面进行协调，以确保数据集之间的一致性，保证连贯性和在国家尺度上理解一致。

在地质模型方面，将开发新一代英国国家地质模型，重点关注英国的浅层地下模型和基岩体元模型。这些模型将建立在现有数据的基础上，并结合正在进行项目的新数据，特别是聚焦区域的地质调查数据。例如：新的英国浅层地下模型旨在开发用于模拟浅层地下结构和性质的新方法。通过使用地貌形态测量和数据分析技术，将推动地球科学的发展，形成对当前浅层地下模型的支撑，以期为未来开发增强型模型，发布新产品。此外，一个结合浅层和深层、区域和国家的地质模型，将提供可供外部利益相关者用于改进决策的3D框架；而对地面和地下传感器网络的不断改进和开发部署，将能够使所提供的数据从3D走向4D。

（作者单位：中国地质调查局发展研究中心）

资源、环境与生态问题已成为事关人类发展前景的全球性问题。近几十年来，随着人口急剧增长与经济快速发展，世界工业化、城市化进程不断加快，人类活动已成为全球变化的重要驱动力。在经济全球化、区域一体化不断深化的推动下，各国经济发展对相互之间资源、环境与生态的影响不断加大，人类进入了生态全球化时代。面对前所未有的重大而紧迫的全球性环境问题，世界各国在持续努力探索解决之道。党的十八大从新的历史起点出发，做出“大力推进生态文明建设”的战略决策；习近平总书记从新时代基本方略的高度提出要树立“两个共同体”理念——“人类命运共同体”理念与“山水林田湖草生命共同体”理念，为推进全球经济社会发展指明了方向，地质调查工作迎来了新的转型发展。地质调查工作如何适应与服务全球与国内生态文明建设并推动全球与区域问题的解决，亟待深入思考。

11990～2015年不同国家矿产资源人均开采量与消费量变化

地球系统问题的全球性与区域性

20世纪50年代以来，人类活动对地球系统影响的程度和频度发生了急剧变化，人类施加于地球系统的各种压力进入“大加速”时期，地球从全新世跨入了新的地质年代——人类世。人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化，并正在继续加剧，有可能产生不可逆转的后果。在第23届联合国气候大会上，来自世界各国的科学家发出警告：地球系统越来越抵近危险的“临界点”。

1. 全球自然资源开发从线性增长转变为指数增长，发展中国家增长尤为突出

过去的100多年，矿产、水、土地等自然资源开发经历了从线性增长到指数增长的转变。

（1）矿产资源：全球开采总量快速增长，发达国家主导矿产消费，发展中国家开采快速增加

1901年以来，全球矿产开采总量经历了缓慢增长、快速增长、稳定增长与急剧增长的变化。与1901年比较，2015年全球矿产开采总量增长了32.0倍，其中化石能源增长14.6倍，金属矿石增长41倍，非金属矿石增长49.3倍。根据开采量增长情况，矿产资源开发可划分为4个阶段：1945年以前，矿产开采量缓慢增长，年均增长0.59亿吨，人均开采量1.73吨；1946～1973年，矿产开采量快速增长，年均增长6.40亿吨，人均开采量增长到5.78吨，年均增长4.0%；1974～1997年，矿产开采增速减缓，年均增长6.15亿吨，人均开采量增至6.34吨，年均增长0.4%；1998～2015年，矿产开采量急剧增长，年均增长16.05亿吨，人均开采量增至9.01吨，年均增长2%。

近几十年来，全球矿产开采与消费格局发生了重大变化。从开采来看，20世纪90年代中期之前，OECD国家主导全球，开采量占全球的41.8%，之后开采量占全球比例不断降低，到2015年降至23.0%，并且自2007年开始由增长转变为下降趋势；金砖国家开采量快速增长，在1995年超过OECD，占全球比例由1995年的37.9%升至2015年的51.6%。从消费来看，直到2007年，OECD国家消费量呈不断增长趋势，1990～2007年平均占全球总量的52.1%，2007年之后消费量降中趋稳，近年来稳定在295.42亿吨左右，占全球比例降至2015年的36.4%；金砖国家消费量在2000年之后快速增长，年均增长6.3%，在2010年超过OECD国家，到2015年增至360.57亿吨，占全球总量的44.0%；其余国家矿产消费量保持稳定增长趋势，年均增长3.1%。

全球资源治理体系变革滞后于全球矿产开采消费格局的变化。1990～2015年，OECD国家人均矿产消费量大大高于其人均开采量，平均高出42.2%，且这一比例有增大的趋势。这表明，发达国家所开发的矿产根本满足不了其消费需求，通过进口越来越多的原矿石、矿产品与各种制成品来补充。金砖国家、其余国家人均开采量一直大于其消费量，说明发展中国家所开采的矿产在满足本国需求之外，有相当比例以原矿石、矿产品、各种制成品等形式出口。以金砖国家为例，2015年矿产开采量14.6吨/人，消费量11.7吨/人，在满足本国需求的同时，每人平均为其他国家贡献了2.9吨的矿产。目前的全球资源治理体系与发展中国家的贡献不相适应，亟需变革，以促进全球资源优化配置。

（2）水资源：开采总量保持增长态势下呈现出显著的区域分化

全球水资源开采在总量持续增长态势下呈现出显著的区域性差异。1901年～1950年，全球水资源开采量缓慢增长，由6713亿立方米增至12265亿立方米，年均增长1.3%；1951年～1980年，水资源开采量快速增长，年均增长3.2%；1981年以来，水资源开采量增速趋缓，年均增长0.8%。OECD国家水资源开采量在1980年由快速增长转变为稳定波动趋势，近年来稳定在9200亿立方米，占全球总量的23%。金砖国家水资源开采量自20世纪60年代以来保持快速增长的趋势，1960年～2000年年均增长2.4%以上，2000年以后增速有所减缓，到2015年增至17500亿立方米，占全球总量的43.7%。全球水资源开采量增长的主要原因是灌溉农业的快速发展与农业经济的持续增长。中国、印度等新兴经济体农业快速发展，加上持续的工业化和城市化，用水量有较大幅度的增长；欧盟、美国等发达经济体由于越来越多地进口工业制造产品与粮食，同时技术进步促使工业与城市用水下降，用水量自以前的增长转变为稳定或下降。

地下水开采量快速增加，部分发展中国家含水层疏干问题严重。全球地下水开采量自20世纪60年代的3120亿立方米增至2010年的9820亿立方米，增长了3倍多。与水资源类似，地下水开采亦呈现出显著的区域差异。发达国家地下水开采在经历了一段时期的快速增长后已趋于稳定或缓慢下降。例如，美国地下水开采1950年～1980年保持了30年的增长，之后趋于稳定。发展中国家地下水开采自20世纪七八十年代以来处于快速增加的态势。例如，埃及1972年～2000年地下水开采量增长了6倍。地下水开采主要集中在亚洲国家，印度、中国、巴基斯坦、伊朗、孟加拉国等5个国家地下水开采量占全球总量的53.2%。地下水开采量的快速增加导致部分地区地下水位持续下降，引发了严重的生态环境问题，如泉水消失、湿地萎缩、地面沉降、海水入侵等。

（3）土地资源：城市与农业用地持续扩展，生态空间不断萎缩

1901年～2015年，全球土地利用变化的趋势是拓荒草原与森林来扩展农业用地，开发农业用地来扩展城市和基础设施建设用地，森林、草原、湿地等生态空间不断萎缩。农业用地面积扩展趋势趋于减缓。1901年～1955年，全球农业用地面积快速增长，年均增长0.88%，占全球土地面积的比例由20.6%增至33%；1955年～2015年，农业用地面积增速趋缓，年均增长0.23%，约占全球土地面积的38.0%。从区域上看，欧盟、东欧和北美的耕地面积有所下降，而南美、非洲和亚洲的耕地面积呈扩大态势。全球森林面积不断减少。1901年～1960年，森林面积平均以每年减少0.18%的速度逐年缩小，1960年以后森林面积缩小速度减缓，年均减少0.1%。

城市化以前所未有的速度在扩张。遥感图像分析表明，全球城市面积6587.6万公顷，占全球土地面积的0.51%。城市用地占土地面积比例最高的地区是西欧（2.11%），其次是东亚（0.97%）、北美（0.72%）、东南亚（0.63%）。据统计，1950年～2015年人口大于1000万的城市群数量由2个增加到29个，人口500万～1000万的城市群数量由5个增加到45个。联合国粮农组织（FAO）估计，目前城市面积以每年200万公顷的速度扩展，80%的土地来自于农业用地。虽然城市占用土地面积比例很小，但是由于城市集聚了全球一半以上的人口，城市发展对生态环境的影响是巨大而深远的。

2. 全球生态环境恶化趋势加剧，区域分化明显

在不断加快的世界工业化、城市化进程作用下，气候变暖、自然灾害、水土污染等日益成为影响全球发展的重大生态环境问题。

（1）二氧化碳等温室气体浓度不断攀升，全球气候变化加剧

根据观测数据，大气中二氧化碳等温室气体浓度上升呈加剧趋势。1901年～1960年，大气二氧化碳浓度由296ppm增至316ppm，年均增长0.11%；1960年之后，增长速度逐渐加快，1961年～1997年均增长0.36%，1997年～2015年均增长0.55%，2015年大气二氧化碳浓度增至399.57ppm。大气二氧化碳浓度升高的主要原因是化石燃料燃烧和水泥生产排放了大量的二氧化碳。2015年化石燃料燃烧与水泥生产排放了360.2亿吨二氧化碳，是1990年的1.6倍。

发展中国家开采了越来越多的化石能源，来满足发达国家的能源消费需求。在世界经济发展竞争加剧的背景下，很多发展中国家为了获得竞争优势，降低或放松了环境标准要求，推动高耗能、高污染、高碳产业发展；而发达国家对环境标准要求不断提高，以提高本国环境质量和生活舒适度。受此影响，高碳产业可能从环境标准高的发达国家向环境标准宽松的发展中国家转移，从而导致碳排放转移。全球碳计划（GCP）对1990年～2015年二氧化碳排放量估算表明：OECD国家因消费造成的碳排放大于其生产造成的碳排放，且差值越来越大；相反，金砖国家生产造成的碳排放大于其消费造成的碳排放，差值亦越来越大。这说明，发展中国家开发了本国越来越多的化石能源，加工、制造成各种产品出口到发达国家，承担了碳排放量上升与环境污染的代价。

（2）重大突发性地质灾害呈上升趋势，经济损失快速增加

全球重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构EM-DAT灾害数据库收集了各国发生的重大自然灾害。入库灾害至少满足下列条件之一：造成10人以上死亡；100人以上受到灾害影响；政府宣布应对灾害紧急状态；政府在救灾过程中呼吁国际援助。1940年～2015年，全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害697次，造成6.5万人死亡，有记录的经济损失约89.4亿美元。上世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢，80年代以后发生频率快速增加，从80年代初的年均不足10次增加到近10年的年均18次。虽然发生频次增加，但是因灾死亡人数没有明显增长，单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的，从1970年～1979年的136人/次下降到近5年的38人/次，说明各国地质灾害防治取得了一定成效。然而，地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加，从70年代的平均每年0.14亿美元增加到近10年的平均每年1.76亿美元。

不同国家地质灾害发生与防治情况存在显著差异。美国1960年～2009年地质灾害共造成336人死亡，直接经济损失12.4亿美元（按1960年折算）。1970年以后，美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平，平均年死亡人数在4人以下；1985年以前直接经济损失呈快速增加趋势，之后直接经济损失则呈减少的趋势。墨西哥1997年以前地质灾害发生在低水平波动，平均每年发生10次左右，平均每年导致近14人死亡；1998年以来，地质灾害显著增加，平均每年发生的地质灾害增加至86次，平均每年导致50人以上死亡。尼泊尔1971年～1992年发生地质灾害频次保持稳定，多在19次上下波动；1993年以后发生频次明显增加并呈周期性波动，平均每年发生120次以上，在高发年可达380次以上。

（3）全球水土污染处于上升态势

已有数据研究表明，全球水土污染呈上升趋势，随着部分工业企业（特别是高污染企业）由发达国家向新兴市场国家转移，新兴市场国家水体和土壤面临着越来越大的污染压力。

地表水和地下水污染日趋严重。据联合国估计，全球每天大约有200万吨工农业和生活废弃物排入地表水体中，全球每年污水产生量高达1500立方千米。在发展中国家，80%的污水未经处理直接排放到河流、湖泊和海洋中。世界卫生组织统计显示，全球有8.84亿人缺乏安全饮用水，全球88%的腹泻与不安全饮用水、缺乏卫生条件有关，大部分分布在发展中国家。在快速城市化和农业种植区，地下水中的氮浓度不断上升，地下水质趋于恶化。在人类活动的作用下，孟加拉国、缅甸、阿富汗、柬埔寨、印度、中国等地区发生了地下水砷污染，影响了3500万～7500万人口的饮水安全。土壤污染问题在发达国家和发展中国家普遍存在。由于长达200年的工业化过程和现代工农业的发展，欧洲土壤污染严重。据欧盟调查，38个欧洲国家发现大约有250万个场地存在污染风险，其中有34.2万个已被确认为污染场地，需要进行修复。由于土壤污染的隐蔽性和复杂性，土壤污染问题在很多国家尚没有引起足够重视。

地球系统问题解决的理论框架 

不断加速的工业化、城市化与全球化耦合在一起对地球系统产生了前所未有的影响，促使人们必须从全球尺度去认识地球系统的变化机理；同时，不同区域或国家自然资源与生态环境变化出现了明显分化，与人类相互联系最为密切的近地表圈层资源、环境与生态问题呈现显著的区域性特征，促使人们必须从近地表圈层去认识地球系统的变化机理。在问题驱动下，随着全球观测、信息等技术进步，地球科学形成了一门新的分支——地球系统科学；在地球系统科学理论指导下，聚焦近地表圈层形成了一个新兴领域——地球关键带。

近年来，我国从生态文明建设实践出发，提出了“构建人类命运共同体”和“山水林田湖草生命共同体”的理念。“人类命运共同体”的内涵是从生态、经济、政治、合作等方面构建全球治理体系，推动形成新型国际关系和国际新秩序；在生态方面强调生态环境问题无边界，保护地球系统是全人类的共同责任。“山水林田湖草生命共同体”的内涵是按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律，统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游，进行整体保护、系统修复和综合治理。由此，学术界与政界在应对人类面临的地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。

1. 地球系统科学：服务构建人类命运共同体

地球系统科学把地球看成一个由相互作用的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层构成的统一系统，重点研究各组成部分之间的相互作用，了解整个地球系统的过去、现今及未来的行为，为全球生态环境问题的解决提供理论基础与对策方案。上世纪80年代以来，地球系统科学以全球气候变化研究为重点，技术方法不断发展，研究内容不断丰富，研究体系日趋完善与成熟。

地球系统问题解决的理论框架

（1）以观测、机理、建模与解决方案为重点，地球系统科学研究取得重大进展

地球系统观测网不断扩展与升级，地球系统监测能力不断增强。美国NASA于1991年建立地球观测系统（EOS），利用卫星与其他手段对全球陆地表面、生物圈、地球空间、大气以及海洋进行长期观测；EOS之后，启动了地球系统任务（ESM），加深对气候系统与气候变化的认识；2017年，启动了下一代联合极轨卫星系统，用于天气预报和环境监测。美国地质调查局自1972年起陆续发射LandSat系列卫星，用于探测地球资源与环境，包括调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源，监视农、林、畜牧业和水利资源利用，监测自然灾害和环境污染等。法国国家空间研究中心自1986年开始研发SPOT系列卫星，进行土地利用/覆盖变化、植被监测、自然灾害评估等。欧盟与欧洲航天局自2005年资助地球观测计划——全球环境与安全监测系统（GMES），由遥感卫星与陆地、海洋、大气等监测传感器组成，2013年更名为“哥白尼计划”，以扩大地球观测计划在公众中的影响力。

地球系统变化与过程机理研究不断深化，揭示了地球系统要素不同时空尺度下的变化规律与影响。地球系统变化包括大气过程、海洋过程、陆地过程、冰冻圈过程等，这些过程相互影响、相互作用。由于碳循环是地球系统物质和能量循环的核心，全球碳循环及其对全球变化的响应研究一直是被广泛关注的前沿问题。人们对岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制有了深入的认识。人们认识到土地利用、覆盖变化是造成全球变化的重要原因，很多学者对土地利用变化引起的区域气候、土壤、水文、地质等因子变化及其对生态系统影响进行了大量研究。针对全球变化的生态系统影响，学者从植物群落、植物生理生态、地下生态、水生态系统、生物入侵、生物多样性等方面开展了深入研究。

先后建立了多个地球系统模拟模型，地球系统变化预测能力大幅度提升。上世纪80年代以来，很多研究机构陆续开展了大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等地球系统模拟模型的研发和应用。2000年美国NASA提出构建地球系统建模框架ESMF，包括核心框架、天气及气候建模、数据同化应用等，为地球系统建模提供了一个标准的开放资源的软件平台。ESMF发展至今，已经拥有40多个模型，包含大气圈模型、大气动力学/物理学相关模型、海洋模型、陆地和陆表模型、水文学/分水岭模型等。欧洲提出了欧洲地球系统模拟网络（ENES）计划，包括地球系统模拟集成和气候资料存储与分发两个计划，目标是建立一个高效的欧洲地球系统模拟和气候预测系统进行集成模拟研究。日本在上世纪90年代启动了“地球模拟器”计划，于2002年研制成功，并在国际上率先开展了超高分辨率的全球气候系统模式的发展和模拟研究。中国科学院开发了地球系统模式CAS-ESM，集成了大气、陆面、陆冰、海洋、海冰等分量模式。

应对全球变化提出了系列减缓、适应方案，服务制定政策、编制规划和措施决策。基于地球系统观测、机理研究与模型模拟预测，开展全球变化的适应与可持续发展研究是地球系统科学研究的重点之一。2015年，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》，将所有国家都纳入了呵护地球生态确保人类发展的命运共同体当中，目标是把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内努力。越来越多的研究强调通过人类自身行为的改变，主动适应地球系统变化；通过土地系统和景观的重新设计，协调生态系统服务和人类福祉之间的相互关系；通过社会-经济-环境可持续性的综合协同，降低地球系统变化的风险。

（2）促进自然科学与人文科学融合和推进更加平衡的多学科集成，成为地球系统科学发展的未来趋势

国际科学理事会（ICSU）于2010年提出了面向全球可持续发展地球系统科学面临的5大挑战：一是如何提高对未来环境条件及其影响预测的实用性；二是如何发展、增强和集成必要的观测系统用以管理全球和区域环境变化；三是如何预见、识别、避免与管理破坏性全球环境变化；四是采取什么样的制度、经济和行为变化以迈入全球可持续发展路径；五是如何在技术研发、政策制定与社会响应中鼓励创新来实现全球可持续性。

面临这些重大挑战，地球系统科学将会从自然科学主导的研究转变为有广泛的科学和人文领域参与的研究，从单学科主导的研究转为更加平衡的多学科集成研究。“未来地球计划”未来10年将集中在3个方面：动态行星地球——观测、解释、了解和预测地球、环境和社会系统趋势、驱动力和过程及其相互作用；全球发展——获得管理食物、水、能源、材料、生物多样性和其他生态系统功能和服务所需要的知识；可持续性转型——了解转型过程与选择，评估跨部门和跨尺度的全球环境治理与管理战略。

中国所提出的构建人类命运共同体理念，得到了国际社会的高度认可。这一理念被联合国纳入相关决议，与“未来地球计划”等一起共同引导与推进全球生态文明建设。

2. 地球关键带理论：服务构建山水林田湖草生命共同体

地球关键带是指异质的近地表环境，岩石、土壤、水、空气和生物在其中发生着复杂的相互作用，在调控着自然生境的同时，决定着维持经济社会发展所需的资源供应。地球关键带科学为近地表圈层地球系统研究提供了一个整体框架，在此框架内开展全面、系统、持续、深入的跨学科研究。可以说，地球关键带科学是地球系统科学在近地表圈层的具体实现，为地球系统科学提供区域理论基础并服务于区域与全球可持续发展。

（1）融合地质、水文、土壤、生态等学科，地球关键带科学快速发展

通过探索，地球关键带科学形成了一条整合研究的技术框架：循环上升的调查-监测-研究体系。通过调查、监测和研究的循环进行，不断深化对关键带及其过程时空变化规律的认识；在此基础上，通过对图件、数据和成果集成分析，针对管理者、科学家、社会公众等服务对象生产各种产品，将关键带研究成果最大程度地传递给社会。

调查是了解地球关键带组成与结构的基础，也是部署监测和开展建模的基础。2012年，美国地质调查局发布了其核心科学体系科学战略（2013～2023），明确将地球关键带作为其研究的核心靶区，提出针对关键带的结构和过程进行调查，建立关键带3D/4D地质框架模型。针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题，欧盟委员会发布了土壤保护主题战略，将传统的1～2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究。关键带调查的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”这一基本科学问题。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究，分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。

监测是了解地球关键带随时间变化的基础，为建模提供所需的输入数据和校正数据。美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划，先后建立了10个关键带观测站，以流域为单元，对关键带各种要素进行长期观测。德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目，先后建成了4个陆地环境观测站，为区域尺度气候变化研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。法国则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站，建设关键带观测设施，以流域为单元对关键带要素进行观测。欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目，选择4个典型地点建立了地球关键带观测站，将土壤监测作为长期观测的重点。

建模对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用，始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如，美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型，定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类：一类是描述单个过程的数学模型，一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型。对于前者，目前已建立了较为成熟的模拟模型；而对于后者，是关键带建模的重点和难点，尽管近年来做了很多探索工作，耦合模型还远不成熟，仍在不断发展中。

（2）随着地球关键带科学的形成与发展，或将促使地球表层研究发生科学变革

地球关键带将与经济社会最密切的近地表环境作为独立的开放系统，为区域资源、环境和生态问题研究提供一个完整的系统框架。地球关键带科学研究尚处于探索阶段，近年的进展表明地球关键带科学有潜力促使地球表层研究发生科学变革，为经济社会面临的气候变化、生态系统管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。未来地球关键带科学研究发展方向包括4个方面：开发一个统一的地球关键带演化理论框架；开发耦合的系统模型来探究地球关键带服务；开发一个集成的数据和测量框架并进行验证；建立多学科集成的地球关键带观测站。

从国内生态文明建设的实践中，我国提出了“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念。在内涵上，地球关键带与山水林田湖草异曲同工，前者侧重理论，后者侧重实践，目标均是推进区域生态环境治理。地球关键带科学是山水林田湖草系统治理的理论基础，后者则是前者与实践相结合的应用体现。地球关键带科学与山水林田湖草生命共同体理念共同构成了区域生态环境治理的理论框架，共同推进区域可持续发展。

对地质调查工作的思考

地球系统问题得到了政府与学术界的高度关注。在社会治理层面，围绕人类社会持续发展需求形成了“两个共同体”理念——人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体。在学术层面，随着全球观测、信息等技术的进步，以问题为导向，地球科学形成了新的分支——地球系统科学，聚焦近地表圈层衍生了“地球关键带”新领域。由此，政府与学界在应对地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。地质调查工作应树立人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体理念，以地球系统科学理论为指导，以地球关键带为重点，加强调查、监测与机理研究，加强综合评价，服务和支撑生态文明建设。

一是以地球关键带为重点加强综合调查评价。将地球关键带作为地质调查工作的重点靶区。按照统一的技术规范和标准，开展不同尺度的专业性基础性地质调查，充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性，建立地球表层三维地质框架模型。充分利用现代信息、网络、大数据等技术，加强区域问题综合评价，形成基础扎实、数据可靠、形式多样的综合评价产品，服务区域生态治理与自然资源综合管理。

二是以服务生态保护修复为目标加强生态地质调查。根据自然资源管理与生态保护修复需要，选择典型地区探索开展生态地质调查，形成生态地质调查技术规范。根据自然资源勘查开发的源头保护、利用节约与破坏修复全过程需要，推进不同尺度生态地质调查，提出生态保护修复地质解决方案。

三是以服务全球资源治理为重点加强全球问题合作研究。以“一带一路”倡议为抓手，加快推进矿产资源勘查开发国际合作，加强产能合作，促进全球资源优化配置。立足我国优势，在前沿与关键领域，策划实施地学大科学计划，以全球岩溶动力系统资源环境、地球化学调查、青藏高原特提斯演化与资源-环境效应等为重点，推进国际地学大计划合作。

四是以资源环境要素为重点加强地球系统探测与监测。采用卫星遥感、航空遥感等对地观测技术，定期采集全球与区域资源环境要素数据。协调、整合、新建观测站点，形成地球关键带综合监测网。开展区域自然资源数量、质量与生态综合监测，及时提出预警。围绕深部资源勘查开发与灾害防治需要，加强地壳深部探测。

五是以提升自然资源管理决策支撑能力为重点加强地质大数据建设。整合现有地质、资源、环境、生态等调查数据，构建地质大数据核心数据库体系。建立资源环境要素数据动态更新机制，实现地质大数据与自然资源管理需求在时空上的契合。与经济、管理、社会等相关基础数据无缝链接，为自然资源管理与资源环境治理提供全方位支撑。

地球关键带研究的调查-监测-研究循环体系框架

六是以过程机理研究为基础加强综合评价。基于三维地质框架模型，加强地球系统物理过程、化学过程、生物过程的机理研究，建立地球系统或地球关键带模拟模型。基于机理模型，考虑不同社会经济发展情景，对所面临的问题进行综合评价，有针对性地提出地质解决方案。

（作者单位：自然资源部中国地质调查局发展研究中心）

9月29日，2018年度中国政府友谊奖颁奖仪式在人民大会堂隆重举行。自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所荣誉教授、美籍专家爱德华▪艾伦▪劳斯(Edward A. Laws)被授予2018年度中国政府友谊奖，成为青岛海洋所第二位获此殊荣的外籍专家。

中国政府友谊奖是为表彰在中国现代化建设和改革开放事业中作出突出贡献的外国专家而设立的最高奖项。本年度共有来自21个国家的50名外国专家获得此奖。劳斯教授作为国际知名海洋地球化学专家、美国路易斯安那州立大学海岸与环境学院终身教授（前院长）、青岛海洋所荣誉教授，分别于2012年和2015年获青岛市政府“琴岛奖”和“特聘专家突出贡献奖”。他在科研领域贡献突出，在国际上具有很高的学术地位，在顶级期刊发表150余篇科技论文，发表专著3部。

据了解，劳斯教授2002年以来与青岛海洋所叶思源研究员领导的湿地项目组开展了广泛合作和学术交流，帮助青岛海洋所组织了滨海湿地国际专家顾问委员会，指导多个科研项目，卓有成效地推动了滨海湿地调查和研究。他创新性改进了14C方法测定湿地水域初级生产力的技术方法，为生物地球化学研究带来了新动力。他指导建立了滨海湿地调查研究概念模型和技术规范，协助建设了滨海湿地野外观测基地和室内模拟试验装置，推动青岛海洋所碳循环、河口硫循环与污染等研究水平获得显著提升。同时，劳斯教授还提出湿地植被是一种可再生资源，引导项目组注重成果转化，为青岛海洋所湿地项目组践行研以致用提供了思路。

此外，青岛海洋所多名科研人员在劳斯教授推荐下赴美开展合作研究，劳斯教授还促成青岛海洋所与美国地质调查局、丹麦奥胡斯大学等多个国际优秀湿地团队的合作，他在指导自然资源部中国地质调查局滨海湿地生物地质重点实验室建设的同时，积极协助推动“湿地国际研究中心”建设和滨海湿地大科学计划实施。

青岛海洋所高度重视与国际知名机构专家的合作与交流，坚持“请进来”和“走出去”相结合的思路，以开放合作的姿态开展国际合作与学术交流。劳斯教授作为青岛海洋所推荐的第二位外籍专家荣获中国政府友谊奖，是该所在国际合作中取得的又一项重要成就。