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    “锂”从山中来,仗剑走天涯

     邓伟 李成秀 冀成庆 徐莺 周雄

    1.“锂”的家族群

    1)锂(Li)

    锂的克拉克值为30ppm,是较分散而又广泛分布的元素,主要在岩浆结晶作用的晚期阶段富集在伟晶岩中;花岗岩中含量最高,其次是碱性岩。矿床中经常与铍、铷、铯、钽等有益元素共生。

    目前,已知含锂的矿物有150多种,呈独立矿物形式的有30多种,主要工业锂矿物有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石、铁锂云母等。川西稀有金属矿集区中的锂资源基本以锂辉石形式产出。

    锂辉石,化学成分LiAl[Si2O6]。一般Li2O含量7%左右;晶体呈柱状、板状、针状,颜色可呈无色、灰白、淡紫、淡绿、淡黄、宝石绿色;条痕白色;摩式硬度6.5-7;比重3.03-3.22。

    含锂矿物特征

    2)铍(Be)

    铍的克拉克值为6ppm,为显著的亲石元素。在花岗岩及霞石正长岩中的含量较高,在岩浆分异过程中富集于岩浆残液中,经常固结集中在岩石圈最上部,在地壳深部含量减少。

    世界上已发现的铍矿物和含铍矿物有60多种,常见的矿物约有40多种,主要的工业矿物有绿柱石、硅铍石(似晶石)、羟硅铍石、金绿宝石(铍尖晶石)和日光榴石。

    绿柱石,化学成分Be3Al2[Si6O18],一般BeO含量13%左右;晶体一般呈柱状,呈绿色、黄色、浅蓝色、红色;条痕白色;玻璃光泽或树脂光泽;性脆;硬度7.5-8;比重2.65-2.91。

    含铍矿物

    3)铌(Nb)和钽(Ta)

    铌和钽的原子构造类似,因此,两者在物理化学性质、地球化学性质及矿物学性质方面都很相近。铌、钽经常共生,在岩石和绝大多数矿物中铌和钽的含量此消彼长。在成因上与碱性岩有关的矿物中铌相对富集,与花岗岩有关的矿物中钽相对富集。

    铌在地壳中的丰度为3.2ppm,钽的丰度为2.4ppm。由于铌、钽的地球化学迁移行为不同,铌开始早、收敛晚,钽主要富集于晚期。所以铌矿物种类多,分布广;而钽的变种少,分布不广。目前,已知的铌、钽矿物和含铌、钽矿物有130多种,常见的有30多种。如铌铁矿-钽铁矿、钽铁矿、铋铁矿、褐钇铌矿、易解石、铌易解石、铌铁金红石、烧绿石、锰钽矿、重钽铁矿、黄钇钽矿、细晶石等。铌钽矿物基本呈黑-棕红色,半金属光泽、油脂光泽,少数为金刚光泽;比重大,因此可用重选方式得以富集;化学成分极为复杂。

    含铌钽矿物

    4)铷(Rb)和铯(Cs)

    铷在地壳中的丰度为90ppm。目前没有发现铷的独立矿物,呈分散状态,常以类质同象混入物出现在含钾矿物中。工业来源主要从富含铷的锂、铍、钾的矿物中提取。如锂云母中含Rb2O3%、微斜长石(天河石)中含Rb2O0.3%、铯榴石中含微量铷等。

    铯在地壳中的含量为20ppm。含铯的矿物有10多种,但铯的主要来源还是稀有金属伟晶岩中的铯榴石和锂云母。除此之外,铯还分散在其他矿物中,如绿柱石、黑云母、天河石和堇青石等。

    含铷铯矿物

    铯榴石,化学式Cs[AlSi2O6] nH2O。一般含Cs2O30%左右,晶体往往呈立方体、粒状及致密块状,无解理;颜色为无色、白色,有时带灰、粉红、浅紫等色颜色;性脆,硬度6.5-7;比重2.67-3.03。

    2.“锂”从哪里来

    1)传统矿山

    在您印象中矿山是什么样的?答案也许是偏远、荒凉、破旧的厂房,艰苦的条件,又或许是漫天尘土、泥浆满地、污水四溢,像这样又或许是那样……

    2)绿色矿山

    随着时代的发展和绿色矿山建设的推进,如今的矿山早已不再是从前的样子。先进的设备、一流的技术、现代化的厂房,一座座“花园式”的矿山正拔地而起。清洁生产,循环用水,大家再也不用担心环境污染了!

    3)“石头”变“电池”

    石头是如何变为电池的呢?锂辉石矿经过采矿进入选矿厂,选矿厂采用物理方法分选出含锂矿物,含锂矿物经过冶金处理成为碳酸锂产品,再由产业部门深加工,最终脱胎换骨成为电池。

    3.崭新“锂”程

    1) 锂之应用——走入寻常百姓家,健康美好新生活

    随着科技的快速迭代升级,锂在日常生活中的应用越来越常见。含丁基锂的橡胶轮胎更加耐用,寿命比原来提高了4倍以上,让驾车出行更加安心;锂动力电池驱动的新能源汽车逐渐进入普通家庭,成为城市代步、环保出行的首选之一;锂电池和其他锂产品在娱乐设备上也得到广泛应用,为我们的休闲娱乐生活开启了无限可能性;锂的应用在家中随处可见,它为我们提供了便捷舒适的智能生活。

    厨房里,添加了锂的电磁炉面板等玻璃制品,可以使其变得更轻、更结实、更耐溶。锂盐可为蔬果进行“健康护理”,防止西红柿腐烂和小麦锈穗病,让人们吃得放心、吃得安心。锂在医学保健方面也有新的应用,不仅可以强身健体,还能防治疾病,是人体健康的“守护者”。国外研究发现,锂与阿尔茨海默病存在关联,一款为中老年市场打造的天然矿泉水“锂水”就此诞生。而锂的用途还在不断拓展中,从交通工具到健康护理,锂的应用遍布我们生活的每个角落,改写了每一个人的生活方式。

    新世纪崭新的“锂”程指日可待。

    2) 铍之应用——让医疗成像、诊断和激光医学走到科技前端的金属材料

    铍,是仅次于锂的轻金属,主要是以铍铜合金和铍金属的形式广泛应用于航空、医学等领域,是新兴产业发展必需的战略性矿产资源。目前,世界上只有美国、中国、俄罗斯等国具有工业规模的从铍矿石开采、提取冶金,到铍金属及合金加工的完整铍工业体系。

    ①提高X射线成像效果

    因为铍金属既可以稳定地处理高温阻抗,又可以实现对X射线的高度透明,铍箔在医疗和科研X射线设备当中已经使用了很长时间。铍箔作为窗口来穿透聚焦的X射线,同时可以保持X射线发生管那一侧的真空环境。

    ②使低辐射成为可能

    铍箔仍是CT扫描和乳腺X射线成像等高分辨率医学成像设备中必不可少的材料。在新一代乳腺癌X射线成像设备中使用低辐射扫描可以得到更精细的肿瘤分辨率,使许多早期可治疗阶段的乳腺癌被及时发现,治愈乳腺癌成为可能。

    ③改善X射线光管强度和稳定性

    作为成像技术的前端科技,铍持续为满足X射线光管高强度、稳定性、抗高温、X射线穿透率等性能要求。

    ④光学激光器的小型化

    使用氧化铍的医学激光器可以帮助眼科医生为数百万患者恢复或改善视力。具有高导热、高强度、介电性能的氧化铍是唯一能控制微小高功率气体激光器的材料。

    ⑤简化外科手术

    铜铍连接器将精确的电信号传送到精密手术器械和最新的非侵入性外科技术的监测装置当中。这种技术减少了对病人的创伤和感染风险,同时加快了愈合和恢复的过程。

    ⑥分析血液

    铍还用于分析HIV和其他疾病的血液分析设备部件当中,给医生和病人提供所需的精确性和可靠性数据。

    3) 铌之新应用——冉冉升起的电子材料之星

    铌行业全球市场集中度非常高,目前全球最大的铌矿企业是巴西矿冶公司(CBMN),占据全球市场80%-85%的产量,主要从事铌产品的开发、工业化和商业化运营,是世界上唯一一家可以生产全系列铌产品(包括标准铌铁、特殊牌号铌铁、真空铌铁、真空镍铌、铌金属和五氧化二铌)的企业,对铌价格的走势具有较强的影响力,控制着全球铌产品扩产计划的进度。

    具有超导性能的元素不少,铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金,临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度,是目前最重要的超导材料之一。

    2019年,材料领域国际顶级期刊《自然材料》发表了复旦大学修发贤团队的最新研究论文《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》。文章显示制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料——砷化铌纳米带,电导率是铜薄膜的100倍,石墨烯的1000倍。此次制备出的材料砷化铌纳米带的电导率是铜薄膜的100倍,石墨烯的1000倍。业内表示,导电材料是电子工业的基础,现在最主要的材料是铜,已经大规模运用于晶体管的互连导线。

    4)钽之新应用——人体“亲金属”的神奇医学材料

    钽作为一种金属材料,具有优异的力学性能和抗疲劳特性,因此被广泛应用于医学领域,尤其是在骨科领域。它可以替代人体骨组织,起到承重作用,目前已在临床取得显著疗效。钽金属材料在与人体组织结合时,具有强度、生物相容性和稳定性等优点。因此,它比传统金属材料的人工置入物更具有优势,在医学领域的发展前景十分广泛。

    研究和临床应用表明,多孔钽金属具有比金属钛和钛合金更好的骨融合和骨传导性能,运用钽金属材料制作的仿生骨骨组织长入良好,骨性生物固定优良。未来,利用3D打印高致密度和高力学性能钽金属核心技术,将为我国在高端骨科植入物、医疗器械和难熔金属工业部件发展领域做出积极的贡献。

    不仅如此,将钽金属与其他金属材料结合应用在临床医学中也取得了十分重要的突破。很多金属材料因其独特的性能可用于医学领域,但是由于缺乏生物相容性,不能将其优点很好地应用在临床。为此,科研人员想到将耐腐蚀性强且稳定的钽金属涂覆在这些金属材料的表面,使那些有独特性能但原先忌于低生物相容性而不能用于临床的金属材料重新用于临床,并取得显著疗效。

    5)铷之应用——超视距精确授时,极佳光电传感器件制造

    全球独立铷矿床非常少,下游应用供应链受限,已成为全球对该元素发展的约束要素。铷是自然界一种最大光电效应的稀有分散元素,其合成材料在智能制造中逐渐开始发力。

    铷因其极佳的光电效应,在光电管、红外辐射仪表、太阳能光电池等器件制造方面均实现了重大革命性变革。据外媒报道,太阳能电池在通往最高效率的道路上正在不断改进中。德国国家可再生能源实验室研究人员开发了一种新的太阳能电池,为了改善用于吸收可见光的钙钛矿与用于吸收红外线的铜、铟、镓和硒的混合物两层之间的接触,研究小组在它们之间添加了一层铷原子,团队让电池的峰值效率达到24.16%。

    铷基设备材料精准计时功能助力集群医用设备同步获取精确时间信号。近年来,基于星载铷钟开发的网络同步时间服务器在国内卫生部门得到良好的推广,为医院提供标准的网络时间统计信息服务,也为局部辐射区域近万台网络客户端提供精度小于5毫秒的时间同步服务器,较大程度地改善了全区医疗机构网络系统,包括:医护人员的办公PC及医疗设备、走廊、大堂子钟系统等授时操作的统一性,充分实现了大数量集群精确医疗设备同步作业中时间的精准性保障。

    铷基量子传感器有望用于诊断房颤。心房颤动(AF)是一种导致心率异常的疾病,发作时心脏中传导的电生理信号易出现紊乱行为。目前,常规用于检测房颤的心电图受到灵敏度、时间等诸多限制。据一项发表于《应用物理学快报》的研究,科学家利用原子磁强计,通过基于铷的量子传感器接受信号,成功对导电率与生物组织相近的溶液进行电磁感应成像,可测出高导电性的区域。这项技术实现了非屏蔽环境下的小体积成像,且灵敏度较传统技术提高了50倍,为房颤的快速临床诊断带来了希望。

    固体废弃物如何变身宝藏?

    邓杰 邓善芝

    几个世纪以来,人类社会的快速发展基于对自然资源的使用与消耗。尤其是第三次工业革命以后,生物科技与产业革命的迅速发展,使人们对能源和矿石的需求量激增。同时,为满足迅速增长的社会需求,各行各业纷纷扩能扩产。2012年,国际民间组织“全球足迹网络”(GFN)及英国智库“新经济基金会”提出“地球生态超载日”的概念。“地球生态超载日”是指地球当天进入了本年度生态赤字状态,已用完了地球本年度可再生的自然资源总量。据测算,约从1970年起,人类对自然的索取开始超越地球生态的临界点。从过去数十年来看,几乎每隔10年这一天的到来就会提前1个月。

    资源过度开采和废弃物的无节制排放,造成越来越严重的生态环境问题。人类用碧海蓝天换来了现代社会的方便快捷和科技的快速发展。随着人们经济水平的提高以及对自身健康的重视,环境的重要性被越来越多的人认识。如何在保障人类需求的前提下,尽可能保护和改善环境,寻求资源环境和谐发展的解决方案,成为时下人们关注的重点。为节约资源、提高现有资源的利用率,资源综合利用的概念逐渐被人们所熟知。

    在资源开发利用及使用消费过程中,不可避免会产生伴生矿石、围岩及选矿尾矿等,比如钨矿中伴生的铜、铅、锌等含有稀有分散元素的矿物,氧化矿中的碳酸盐和硅酸盐类脉石、有机物生产中产生的废水、生活中的废旧金属和电池等,这些生产和生活废弃物中含有大量的有价金属、有机及无机盐类矿物质资源,将其直接排放到环境中,不仅会造成大量的宝贵资源白白流失,还会影响耕地质量、污染空气和水源,破坏生态环境。在资源开发利用和消费过程中,针对这些伴生矿物资源和生产生活中的废弃物开展回收利用,使其重新资源化,从而最大限度地实现现有资源的高效利用,可以称之为资源的综合利用。

    如何实现资源的综合利用?现阶段,资源的综合利用主要从三方面开展:

    一、在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用。

    煤炭被人们誉为“黑色的金子”“工业的粮食”,它是18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤矸石是与煤伴生的一种含煤高岭土,过去采煤过程中产生的大量煤矸石一直被作为大宗固体废弃物堆放在煤矿周围。正如犹太经典《塔木德》中所说:“世上没有废物,只是放错了地方。”煤的伴生矿——煤矸石也是如此。煤矸石综合利用的途径很多,除了传统的利用途径,如回填煤矿采空区、铺路、土壤改良、做建筑材料和发电等。最新研究表明,煤矸石还可以作为下游精细加工业的原料。如,煤矸石经处理后可以作为橡胶填料,获得与炭黑相当的补强效果;还可以制备聚硅酸铝铁,用于处理造纸综合废水等;此外,煤矸石可以用于陶瓷、耐火材料、橡胶工业、涂料、塑料、4A分子筛、铝硅铁合金等十多个行业。

    二、对生产过程中产生的废渣、废水(液)、废气、余热余压等进行回收和合理利用。

    除矿石中的伴生资源外,矿石资源生产加工过程中还会产生大量的废弃物资源。以铜矿尾矿为例,研究表明,铜尾矿中除了可以回收有价金属元素铜之外,还可以回收非金属组分石榴子石、硅灰石等,并将剩余部分作为植物培养基等原料进行利用,实现铜尾矿的减量化和资源化。部分有色金属尾矿的主要成分为SiO2,且包含大量钙、镁等元素的氧化物,和市场上普遍运用的建筑材料的化学组成非常相似。尾矿用作建筑材料时加工方式比较简洁,能够有效解决成本和能耗问题。

    三、对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

    除开展矿山资源的综合利用之外,再生资源回收利用也是开展资源综合利用的重要方面。发展再生资源回收行业可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节,大量减少污染排放和能源消耗,也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。中国是全球公认的制造业大国,然而近些年随着人口红利日益消失,以及环保成本的不断抬升,我国资源的对外依存度逐渐走高。在此背景下,大力发展再生资源回收利用产业,具有积极重要的战略性意义。

    现阶段,资源环境和谐发展之路仍然崎岖且漫长,人类需要开展更多的探索与实践。相信在不久的未来,资源综合利用方法和途径会越来越多,资源环境和谐发展之路必将越来越顺利。

    带你了解这朵“云”——地质云

    戴新宇

    “地质云1.0”闪亮登场,魅力初现

    “地质云”是自然资源部中国地质调查局主持研发的一套综合性地质信息服务系统,集地质调查、管理、共享、服务四大功能于一身,面向社会公众、地质调查技术人员、地学科研机构、政府部门提供丰富的各类地质信息服务。经过“地质云”研究开发团队艰辛付出,2017年11月6日,“地质云1.0”闪亮登场,迈出了“地质云”建设三步走的第一步。

    “地质云1.0”刚上线运行,就受到地质调查科技工作者的青睐,局系统内外正式用户达4000多人,日均访问量突破6000次,在地质调查管理和应急事件服务上体现出精准、快捷的特点。例如,在2017年11月18日西藏林芝市米林县发生6.9级地震后,“地质云”首次启动了应急服务工作机制,在2小时内线下完成震区地质图数据制作,仅用10小时就为应急救灾在线提供了震区区域地质图、国家地质资料馆藏涉及震区的地质资料,以及林芝地区卫星遥感影像图、震中300公里范围地质钻孔、林芝专题地质文献库等系列地质信息产品。毫无疑问,“地质云1.0”实现了地质调查数据共享破冰,为75个国家核心地质数据库的互联共享和2382个信息产品提供社会化服务。

    “地质云2.0”华丽转身,飒爽英姿

    在2018年10月18日召开的中国国际矿业大会上,“地质云2.0”宣布正式上线,完成“地质云1.0”云上数据资源和系统功能的全面升级,完成手机版地质云APP国家地质大数据共享服务平台研发,通过数据资源整合和信息系统集成,全面提升地质调查数据采集、汇聚、处理、分析、共享与服务能力,为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力,及时、有效地满足政府部门、行业用户、社会公众等各类用户对地质信息的多元需求,以信息化带动地质调查现代化。

    “地质云3.0”鲲鹏展翅,大展宏图

    “地质云”建设三步走设想2020年上线运行“地质云3.0”。为此,地质云研发团队的科研人员做足了功课,全力以赴助推云平台、大数据、智能化“三位一体”建设应用迈上新台阶,为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力支撑,建成分布式地质大数据中心,并在以下九个方面提供全方位综合地质服务:

    一是升级完善“在线化”调查系统、研发升级重要专业应用系统,初步实现在线化调查,构建立体式地质信息感知体系。二是显著扩大中大比例尺实体数据共享资源,精准开发地质信息系列产品,提供地质信息专题服务,提升“地质云”服务门户访问便捷性,加快构建地质信息共建共享云生态,基本实现在线化服务,显著扩大地质信息线上共享服务规模。三是升级地质调查业务管理系统,完善地质调查业务管理大数据辅助决策系统,强化在线化管理,支撑地质调查业务管理高效运行。四是推行地质调查在线化办公,支撑远程办公、便捷办公。五是通过攻关实现智能区调矿调、智能识别、智能管理、智能数据搜索引擎等智能地质调查技术突破,示范构建智能化工作模式。六是建立完善地球科学“一张图”大数据体系,更新维护国家核心地质数据库。七是采取优化地质调查网络、规范化运维“地质云”节点体系、加强网络安全建设等措施,建实地质调查基础设施与网络安全体系,保障安全稳定运行。八是完善地质调查信息化制度标准体系,支撑自然资源信息化建设。九是加强信息化人才队伍建设与国际合作,提升中国地质调查局在国内外的影响力。

    这就是中国地质调查局功能强大的地质云(Geocloud)!神奇的地质云(Geocloud)!

     

     

    用好这些珍贵的矿产资源

    “海洋六号”船是我国自主设计、建造的第一艘现代化综合地质地球物理调查船,自2009年入列至今已10年,累计完成55个航次科考任务,航迹踏遍中国南海、西太平洋及南极半岛海域,圈定了2个深海稀土资源远景区,获取到西太平洋第一块富钴结壳勘探合同区、第二块多金属结核勘探合同区和南极海域宝贵的第一手数据资料。十年风浪洗礼,“海洋六号”船探索积累了我国全海域海洋地质科学考察及航行保障经验,显著提升了我国海洋地质科学考察水平,成为我国后续综合科考船设计建造的示范。借此,向中国海洋地质工作者致敬!

    ——编者按

    庆祝新中国成立70周年

    一声汽笛响,万里踏浪归。历时122天,航程35000千米,10月23日,隶属于自然资源部中国地质调查局的广州海洋地质调查局“海洋六号”船完成中国地质调查局深海地质第8航次和中国大洋55航次科考任务,满载科考成果,从深蓝色的太平洋返回广州母港——海洋地质码头。

    完成深海大洋航次任务,在我国富钴结壳合同区资源勘探等方面取得重要进展

    “海洋六号”船自2019年5月30日从广州启航,在西太平洋及我国富钴结壳合同区维嘉海山实施了多波束地形测量、浅地层剖面测量、海洋重力观测、“海马”号ROV调查、深海浅钻取样、深海摄像、富钴结壳原位声学测厚、温盐深探测、地质拖网和重力活塞沉积物柱状取样等多种手段调查工作。

    深海地质第8航次和中国大洋第55航次科考分别由中国地质调查局和中国大洋矿产资源开发研究协会组织,广州海洋地质调查局承担实施。浙江大学、上海交通大学、中科院声学研究所东海站、中国自然资源报社等机构58名科考队员通力协作,秉承和发扬“科学、责任、和谐、进取”的“海六精神”,克服恶劣海况、补给匮乏、设备故障等重重困难,圆满完成航次科考任务,获取丰富海洋地质样品及海洋地球物理数据,在我国富钴结壳合同区资源勘探、深海地质调查、深海探测新技术新方法应用等方面取得了重要进展。

    大洋55航次全家福

    一是实施了西北太平洋重点调查区综合地质地球物理调查,实现了多波束水深地形全覆盖,获取了富稀土沉积物地球物理信息和地质样品,为深海地球系统科学研究及新资源评价奠定了基础。

    二是继续开展我国富钴结壳合同区资源调查年度工作,履行中国大洋协会与国际海底管理局签订的《富钴结壳勘探合同》义务,调查结果为富钴结壳合同区资源评价及顺利完成合同约定的区域放弃任务提供支撑。

    三是科技创新驱动深海探测取得重要进展。首次利用自主研发的图像处理技术,实现水下视频图像的分幅智能拼接,为富钴结壳小尺度分布规律和特征研究提供了基础数据;优化了富钴结壳原位声学测厚系统的探测性能,成功应用于ROV、移动钻机等多个运载平台,为富钴结壳精细探测提供了强有力的调查手段;提升了富钴结壳深海浅钻的稳定性和作业效率。

    “海洋六号”船是我国自主设计、建造的第一艘现代化综合地质地球物理调查船,自2009年入列广州海洋局以来,至今已连续第10年开展海洋地质调查工作。除了在南海执行重大海洋调查和重大装备搭载试验、科考共享航次任务之外,该船已连续执行中国大洋23、27、29、32、36、41、41B、51、55航次及中国地质调查局深海地质调查8个航次科考任务,航迹踏遍南海,横跨太平洋,远赴南极半岛海域,在南海油气资源调查、天然气水合物资源勘查、大洋矿产资源调查、南极科学考察、海洋重大装备试验性应用和研发、科考平台共享、对外合作交流、为发展中国家培养海洋科技人才、海洋地质文化建设与科学普及等方面取得一系列重要成果。“海洋六号”船为我国在中、西太平洋圈定了2个深海稀土资源远景区,获取到西太平洋第一块富钴结壳勘探合同区、第二块多金属结核勘探合同区和南极海域宝贵的第一手数据资料,拓展了我国资源战略空间,为维护我国在国际海底区域海洋权益等方面做出了积极贡献。该船已被锻造为我国海洋地质调查和大洋科学考察的一面旗帜,科考团队先后被授予“全国工人先锋号”“全国五四红旗团支部”“‘蛟龙’号载人潜水器7000米级海试先进集体”“中国大洋科考先进集体”“广东省文明单位”“广东省五四红旗团支部标兵”以及中国地质调查局“先进基层团组织”等荣誉称号,成果多次入选中国地质调查局“年度十大地质科技进展”等。

    组织有力、保障充分,航次科考任务顺利开展

    航次历时122天,全体科考队员在船上临时党委的领导下,全力做好各项保障工作,为航次任务的顺利完成提供了坚强支撑。

    大洋科考作业是一项庞大、复杂、繁琐的系统工程。“海洋六号”坚持实行临时党委领导下的首席科学家负责制。船上临时党委为航次实施提供思想和组织保障,全力支持首席科学家工作;首席科学家全面负责航次调查任务的组织实施;船长负责船舶的安全运营和管理。科考队通过集体领导、科学分工、组织协作、安全生产、高效联合,不断完善“‘海洋六号’大洋科考模式”,有力发挥了基层党组织的战斗堡垒作用。

    今年适逢新中国成立70周年。国庆前夕,“海洋六号”举办了“迎国庆”党员专题座谈会、“歌唱《我和我的祖国》”以及“升国旗、唱国歌”等活动,祝福祖国生日快乐,激发党员和科考队员的爱国情怀和工作热情。

    科考获取的深海沉积物样品

    船舶保障是海上调查作业的关键。航次工区跨度大,航渡时间长,船舶保障工作尤为关键。“海洋六号”驾驶团队积极做好气象保障,出台相关防台风预案和避风措施,定时接收气象预报信息,分析研判未来天气变化,及时调整作业计划,尽量减少热带风暴对作业的影响。航次期间,尤其是8~9月间,工区共产生了12个台风,数量之多实属罕见。10月6日,工区附近产生的19号热带风暴,后加强为今年超强台风“海贝斯”,驾驶团队提前做好防风预案措施,并根据海况要求对作业手段及时调整,先实施海底摄像测线作业,后实施定点浅钻作业。通过调整,科考队确保海上作业没有中断,对按计划完成航次任务起到了关键作用。本航次虽然受台风外围环流影响,工区有较大涌浪,但由于气象保障工作出色,并没有对科考航行和作业带来直接的影响。

    动力保障也极为重要。轮机部严格做好相关维护保养工作,见缝插针开展检修工作,对3台主发电柴油机进行全面体检,确保了船舶航行和作业期间动力部分没有出现故障,出色完成了航次各项船舶保障任务。

    擦亮“海洋六号”文化名片,打造活力科考团队

    与往年相比,本航次遇到了少有的补给短缺困难,但“海洋六号”科考队员们凝心聚力,携手共渡,在完成航次调查任务的同时,还组织了一系列交流活动,擦亮了“海洋六号”的文化名片,增强了科考队员们的凝聚力和战斗力。

    9月9日,停靠在密克罗尼西亚联邦波纳佩港口补给的“海洋六号”船举办庆祝新中国国成立70周年暨中密建交30周年系列纪念活动。中国驻密克罗尼西亚联邦大使黄峥以及密外交部代理外长、密前总统、中密友好协会会长、密联邦国会议员、国家海洋资源管理局代理局长等近30名政要,以及广州海洋局总工程师杨胜雄等欢聚一堂,以中密建交30周年为契机,加强国际海洋调查等多领域合作。交流会上,首席科学家介绍了“海洋六号”船近年来的成果,密方嘉宾还参观了科考船,双方互赠纪念品,并召开招待晚宴。

    航次利用深海浅钻获取的富钴结壳岩心样品

    为庆祝新中国成立70周年,“海洋六号”船与同在西太平洋科考的自然资源部北海局“大洋一号”船相约会师,两船绕航、鸣笛,相互问候、祝福,表达对新中国成立70周年的美好祝福。同时,得益于卫星网络条件的改善,“海洋六号”船组织全体科考队员收看新中国成立70周年庆祝大会及阅兵式,接受爱国情怀洗礼。

    此外,在端午节、中秋节等传统节日,“海洋六号”船利用作业间隙,积极开展棋牌比赛、游园活动、征文比赛等各项文体活动,增强科考队凝聚力和战斗力,让科考队员们在繁忙辛苦的工作之余能够得到有效的放松。

    感谢祖国人民关怀,给予海洋地质工作大展宏图的舞台

    入列10年来,自然资源部、中国地质调查局、中国大洋协会、广州海洋地质调查局各级领导对“海洋六号”船航次工作非常关心,给予全体科考队员以极大鼓舞。

    经过122天的艰苦奋战,2019年“海洋六号”的科考工作画上了圆满句号。后续,“海洋六号”船全体科考队员将继续在习近平新时代中国特色社会主义思想的指引下,再接再厉,以只争朝夕、时不我待的精神,不忘初心、牢记使命,同心协力,开展好各项工作,为创造新时代中国的新辉煌增添新的蓝色动力!

    (本文由何高文、陈惠玲、王海峰、蓝明华、邵思跃、邓希光、薛俊辉等集体执笔)

    和大洋一号科考船胜利会师

     

    “海洋六号”船入列十年硕果累累

    自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局“海洋六号”船是我国自主设计、建造的第一艘现代化综合地质地球物理调查船。近年来,我国新入列的多艘海洋科考调查船参考了“海洋六号”的基本设计。

    自2009年入列以来,“海洋六号”船在我国南海海域开展了天然气水合物资源调查、油气资源调查、海洋区域地质调查等国家海洋调查项目,重点设备搭载试验、深海探测共享科考航次任务,以及深海地质调查、大洋科学考察与极地科学考察任务各类科考任务共55个航次,累计出海时间达2137天,安全航行29万海里,航程相当于绕地球13圈半。其调查海域包括南海、太平洋及南极海域。经过10年风浪洗礼,“海洋六号”船科考成果丰硕,探索积累了我国全海域海洋地质科学考察及航行保障经验,显著提升了我国海洋地质科学考察水平。

    “海洋六号”船具有强大的综合调查能力,科考手段齐全,被誉为我国深海大洋综合科学考察全能王,装备有满足地质、地球物理、海洋环境等多学科调查的先进设备,如多道地震、多波束、浅地层剖面、重力和磁力等测量系统,ROV(“海马”号、“海狮”号)、AUV、海底摄像等近底观测作业系统,深海浅钻、超长重力柱、箱式取样、多管取样、地质拖网、生物拖网、温盐深(CTD)等地质环境调查设备,以及动力定位和水下定位等高精度作业保障系统,对我国后续科考船设计建造发挥了重要示范作用。

    入列以来,“海洋六号”船仅在大洋及深海地质科考航次中,累计完成船载地球物理测线近11万千米,海底摄像测线2000余千米,AUV声学测量近100千米;完成ROV潜次23个,深海浅钻站位409个,重力柱取样294个,箱式取样230个,地质拖网26个(获取多金属结核样品11余吨);环境生物调查测站(CTD、生物拖网、锚系等)450余个,积累了丰富的海洋地质地球物理基础数据。

    入列10年来,“海洋六号”船为我国在中、西太平洋圈定2个深海稀土资源远景区,获取到西太平洋第一块富钴结壳勘探合同区、第二块多金属结核勘探合同区和南极海域宝贵的第一手数据资料,拓展我国资源战略空间,维护我国在国际海底区域海洋权益等方面做出了积极贡献。

     

    我们向祖国汇报

    “一带一路”6条经济走廊所跨越的地质构造单元示意图 (根据李廷栋等有关资料改编)


      2013年秋天,习近平主席分别提出建设丝绸之路经济带和21世纪海上丝绸之路的“一带一路”战略构想。这一战略构想也成为2014年APEC领导人会议周国际社会热议的焦点。2014年12月中旬,国务院总理李克强开启新一轮亚欧之旅,全面推进“一带一路”战略。这也预示着:2015年,“一带一路”宏伟构想,将带着历史的厚重,走下蓝图,进入务实合作全面推进新阶段。

      新丝路的路牌,也指引着地质工作者前行的方向。在地质学家眼中,被岁月掩埋了的能量,正在新年的朝阳里勃然释放。

      1.新丝路点燃地质工作者的梦想与激情

      在过去的一年多时间里,中国国家主席习近平向世界发出了共建“丝绸之路经济带”和“21世纪海上丝绸之路”的诚挚邀请,为中国和世界开启了一扇实现互联互通、共享发展红利、通往美好未来的大门。

      “一带一路”,贯穿欧亚大陆,一个着眼于加快向西开放,一个着眼于建设海洋强国,是实施全方位对外开放战略的“先手棋”和突破口。“推进‘一带一路’建设,是党中央、国务院根据全球政治、经济、军事、外交形势的发生的深刻变化,统筹国内国际两个大局做出的重大战略决策。实施这一战略,就是要解决中国市场资源的获取、战略纵深的开拓和国家安全的强化等战略问题。其中,境外矿产资源的勘查和开发利用,无疑是一项重要的核心内容。”

      2014年年底,在一次会议期间,中国地质科学院副院长王瑞江向记者谈起了自己这段时间的思考。

      他说,从资源角度分析,加快推进“一带一路”建设,有利于更充分地利用国际市场和国际资源,拓展我国发展空间;有利于促进沿线国家经济共同发展、共同繁荣;有利于形成全球经济一体化背景下更广范围、更宽领域、更深层次的区域经济一体化;有利于实现能源资源来源多元化,增强我国战略主动性和抗风险能力。当然,还有利于增进与沿线国家特别是周边国家政治互信和睦邻友好,打破西方国家的战略遏制和渗透破坏,维护我国边疆稳定和国家安全;有利于确立我国的大国地位,展示负责任大国形象,提升我国在世界经济政治中的话语权和影响力。

      “这一战略将是我国未来10年的重大政策红利,将给包括地质工作在内的诸多行业带来新的发展机会!”

      历史的召唤,和者云集,地质工作者再次激情满怀地走在了队伍的前列。

      2014年,中国地调局将“一带一路”基础地质调查与信息服务计划,列入即将全力推进的“九大计划”之中,充分体现了国土资源部、中国地调局对“新丝路”的高度关注。如今,这一宏伟而立体的地调计划已经转化为一个个目标清晰、方案具体的项目,将在2015年全面铺开。

      据王瑞江介绍,该计划分为周边国家重要成矿带对比研究、全球矿产资源地球化学与遥感调查、全球矿产资源信息综合与服务三大工程,并可进一步细化为7个项目和54个子项目。总的来说,就是通过对“一带一路”涵盖区域的基础地质调查工作,为国家重大区域发展提供技术支撑和信息服务。

      “地质工作从来都是国家经济发展和人类社会进步的先行和基础。面对‘一带一路’国家战略,广大地质工作者必须奋发有为!”王瑞江激情的话语,充分反映出地质工作者对国家重大需求应和的欣喜和振奋。

      2.矿产研究,“一带一路”地质工作重要主题

      作为“一带一路”基础地质调查与信息服务计划“周边国家重要成矿带对比研究工程”的首席专家之一,中国地质科学院矿产资源研究所研究员、博士生导师聂凤军认为,在“一带一路”经济战略实施过程中,矿产资源将是重中之重。

      “研究‘一带一路’覆盖区域矿产资源赋存特征和分布规律,首先就要弄清该区域的地质构造。”指着一幅“一带一路分布范围示意图”,聂凤军向记者讲起了该区域极为复杂的地质构造格局和演化历史:

      “一带一路”所在的地域,横跨劳亚、特提斯和环太平洋成矿域,属于一个拼合的大陆,既包括劳亚古陆的主要部分,又囊括了冈瓦纳古陆分解出来的某些陆块,主要由西伯利亚陆块、塔里木陆块、中朝陆块、阿拉伯陆块、印度陆块和扬子陆块等6个大型陆块,以及大陆边缘的5条巨型造山带(北极造山带、乌拉尔—蒙古造山带、昆仑—祁连—秦岭造山带、特提斯—喜马拉雅造山带和环太平洋构造活动带)和挟持其间的陆块所组成。在漫长的地质历史时期,亚洲大陆的形成经历了陆块多次裂离、汇聚、增生和拼合的复杂演化过程,而这种大陆岩石圈多旋回性拼合和裂解,为成矿元素大规模、突发性和超巨量富集创造了有利条件,形成了许多储量巨大的油气田和金属矿床。

      他告诉记者,“一带一路”沿线国家矿产资源极为丰富,是世界矿物原材料的主要供给基地,在全球经济和社会发展中占有举足轻重的位置。比如:西亚诸国是目前世界已探明的石油蕴藏量最多的地区;中国和俄罗斯是世界上煤的蕴藏量最高的地区;印度和俄罗斯是钻石重要的产区;乌兹别克斯坦被称为黄金之国;东南亚诸国有长达2500千米的锡矿带;俄罗斯库尔斯克分布世界最大的产铁盆地;东南亚诸国是全球最为驰名的宝玉石产区等等。

      “矿产资源在地理上分布的不均匀性和经济全球化的现实,决定了矿产资源配置的全球化。”当前,我国矿产资源的消耗量增长逐渐加快,石油、铁、铜、钾盐等大宗战略性矿产相对短缺,对外依存度进一步提高,矿产资源的瓶颈制约凸显。要想解决我国的能源资源问题,就要放眼全球,境内外并举,在立足国内矿产资源供给的同时,积极实施矿产资源“走出去”战略,寻求和建立境外稳定的矿产资源供应基地,改变目前我国矿产品进口基本上单一从国际市场上购买的被动局面。这也是维护我国资源安全、保障我国国民经济可持续发展的必然选择。

      “新丝路串起了一个个巨大的能源矿产宝藏。特别是东亚经济圈和欧洲经济圈中间的广大腹地国家,资源极为丰富且经济发展相对滞后,不仅将是我国开拓新兴市场的重要目的地,更是我国能源矿产资源等战略资源的重要来源地。”聂凤军强调。

      地质学家的专业视角,充分折射出国家领导人在“一带一路”恢弘战略上的高瞻远瞩;而近一年多我国领导人在拓展全方位开放新格局过程的外交路线和国际合作重点,也为地质工作特别是矿产研究指明了方向。

      于是,记者在“一带一路”基础地质调查与信息服务计划中看到了这样几个“重头戏”:周边国家重要成矿带对比研究与编图、陆上丝绸之路经济带境外矿产资源潜力评价、海上丝绸之路经济带境外矿产资源潜力评价、全球多尺度地球化学填图、全球资源环境卫星遥感解译与应用、全球重点地区地质矿产合作战略调查、全球能源资源综合研究与信息服务等。

      3.围绕6条经济走廊,完善区域成矿理论体系,评估找矿潜力

      从国家的顶层设计来看,“一带一路”战略将以打造6条经济走廊和海上战略支点为核心,以通路、通航和通商为发力点,向纵深推进。同样,中国地调局的“一带一路”计划,也紧紧围绕着新亚欧大陆桥经济走廊、中伊土经济走廊、中巴经济走廊、孟中印缅经济走廊、中新经济走廊、中蒙俄经济走廊等6条经济走廊及海上战略支点布局。

      “我们将以6条经济走廊所涵盖的成矿区带为重点,选择铜、铜—金、铜—钼、铅—锌—银和铀为主攻矿种,开展产出环境、形成作用、成矿规律和找矿潜力研究,提升本地区特别是乌拉尔—蒙古、特提斯和环太平洋成矿带的成矿理论研究水平。”

      “我们瞄准‘一带一路’,但又不仅仅局限于此。”

      聂凤军进一步介绍说,“研究矿产资源的形成和分布,特别是巨型成矿带的分布,必须拥有全球视野,因此,我们还将把地球化学属性与物理属性相结合,开展全球矿产资源战略性调查评价,构建全球一张地球化学图和一张遥感图平台,为全球可持续利用自然资源和环境变化提供基础数据;以建设全球矿产资源信息系统为核心,配合‘中非合作’和‘中拉合作’战略,面向全球,瞄准油气、铀、铁、铜、铝、镍、铅、锌、锰、铬、锡、钾盐和‘三稀’等矿产资源。”

      这一系列具有战略高度地质工作的目标非常明确:建立完善全球地质矿产和投资条件数据库,为国家有关部门制定资源勘查和开发政策提供可靠的地质矿产基础资料数据,为国内地勘单位和矿业企业“走出去”开展境外矿产资源风险勘查提供战略靶区;同时,指导我国边境地区地质找矿和资源环境评价,提升地质矿产国际合作的层次和效果。

      聂凤军认为,为了实现上述目标,科研工作应该从这样几个方面入手。在工作思路上,要立足矿产资源,依靠国际合作,突出工作重点,创新成矿理论,开展资源潜力评价;在工作定位上,要突出有限目标,突出重点,分清层次,进而提高显示度;在工作区布局方面,要统筹考虑,主攻东北亚、中亚和东南亚,深化南亚和西南亚,开拓中东欧和中北非;在技术方法方面,真正做到地质对比分析、高精度遥感、低密度化探测量相结合……

      说起“一带一路”宏伟战略为地质工作者搭建的新舞台,聂凤军十分兴奋,很显然,他希望通过地调局“一带一路”地调计划这一重要系统工程,在未来6年里大干一场,好好出点成绩。“进一步发展和完善‘一带一路’区域成矿理论体系和科学评估找矿潜力,将对‘一带一路’建设起到重要的支持与推动作用。这一点毋庸置疑!”

      4.打造平台,建强“一带一路”专业地质科研团队

      大战略催生大项目,大项目必然产生大成果,无疑还可凝聚力量,锻炼队伍,培养人才。从这样的角度看,“一带一路”基础地质调查与信息服务计划,的确为地质工作更好地服务于“一带一路”国家重大经济战略,提供大展宏图的舞台。

      然而,国家“一带一路”宏伟战略不是短期就能完成的,其对地质工作的需求更绝不是一两个大项目就能囊括的。因为,地质工作早已走出了单纯的找矿工作,走向了大地质观、大资源观和大生态观统筹推进的新时代,全面融入了社会经济的各个层面和发展的全过程。

      “实施‘一带一路’战略,要抓住关键的标志性工程。而无论是在沿线配套建设铁路、公路、桥梁、水库等基础设施,还是在矿产资源勘查的基础上发展矿业,无论是带动旅游业的兴旺,还是推动一些城镇的诞生和兴起,以及控制好人类经济发展对生态环境的影响,都需要大量地质工作作为最基础的支撑。”显然聂凤军对“一带一路”地质工作的思考并不仅限于近几年的部署,而着眼得更为长远,“应针对‘一带一路’国家战略需求,建立专门的地质科学研究机构,培养一批对有关丝绸之路经济带的相关地质问题进行长期研究、相对固定的科研人才,形成一个强有力的科研团队很有必要。”

      聂凤军的希冀也是很多地质科学大家的心愿。就在两个月前APEC会议期间,中国宣布出资400亿美元成立丝路基金时,中国科学院院士李廷栋曾热切呼吁中国地质科学界最好成立一个专门的研究机构,如丝绸之路地质研究所,集合一批区域地质、地层、古生物、构造、岩石、地球物理、地球化学、矿产资源等不同学科的科学家,配合国家有关丝绸之路经济带的各种工作,从事基础性、综合性、战略性研究,并对个别重点地区进行专题研究。

      聂凤军告诉记者,国土资源部依托中国地质调查局西安地调中心建设的“丝绸之路经济带”研究机构——“上合组织地学研究中心”已经成立;依托武汉地调中心的“中国—东盟地学研究中心”也在积极筹备推进之中。下一步,如果能在北京以中国地质科学院为平台成立一个侧重基础地质和矿产调查的“一带一路地学研究中心”,吸引、集中国内相关的科研力量,我国的“一带一路”地学研究框架和技术力量布局将更为完善,对实施“一带一路”战略规划提供的科技支撑也将更为有力。

      令人欣喜的是,这样的科学研究平台已在许多科学家的努力下打下坚实的基础:在2014年的最后一个月月初,中国地质学会正式成立了境外地质矿产研究分会,以中国地质调查局老中青结合的科研团队为基础,集合了了众多来自地质调查研究机构、大专院校的专家学者,以及地勘单位、矿业企业的技术人员、企业家。希望以此为平台,当好政府部门、科研单位和“走出去”矿业企业之间的桥梁,促进境外地质矿产领域的学术研究,为政府部门提供科技支撑和政策建议,为企业提供境外地质矿产有关的咨询服务。

      首任会长王瑞江说,成立一个全国性的境外地质矿产研究学术组织是现实的需求,也是未来行业发展、科技应用、信息交流的需要,当前研究分会的核心工作就是要围绕“一带一路”战略所涉及的地质矿产研究和矿产资源国际合作开展一些具体的工作,充分集合并发挥好各方参与者的能量,按照“面向前缘,合作交流,自主创新,服务社会”的方针,为国家“一带一路”战略实施提供地学支撑。

      “无论是研究分会还是未来的地学研究中心,目标都是为地质科学家搭建平台,让我们以全球的视野,更好地解决资源环境中的关键科技问题,显著提升地质科技创新能力。当前,我们最现实的目标便是组织实施好中国地调局的‘一带一路’基础地质调查与信息服务计划。”研究分会副会长聂凤军说,“在未来数年中,我们将着重解决一些急需解决的关键难题:跨境成矿区带对比和衔接以及找矿潜力的科学评估;找矿勘查和理论研究程度等级体制划分;古生代岩浆活动与成矿作用关系;显生宙构造—岩浆活动对前寒武纪地质体的叠加改造活动与成矿作用关系等等。”

      国家战略,考验着地质工作者的支撑服务能力,也考验着地质工作者的国际主义精神。

      如果说,“一带一路”是中国梦与世界梦的交汇桥梁,那这一战略无疑也为中国地质人实现自身梦想而搭建了一个闪亮的舞台。记者知道,国家对基础性、先行性工作的需求,强烈召唤着地质工作快马加鞭,当前地质工作者有关“一带一路”的思考和行动还仅仅是开端,未来的道路将遥远而漫长。

      历史的年轮将在大地上留下什么?如同数千年前的那一道横跨欧亚,连接中西,沟通经济文化、思想和文明的那条金色之路,今天的“一带一路”伟大创举,也将融合着地质工作的智慧和汗水,穿越古今,书写出历史的华章。
    “一带一路”,点燃地质工作新梦想