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

土壤资源的前世今生

郭俊刚 赵恒勤

前世

你可知道，松林下松软芬芳的泥土和坚硬巨大的岩石原来是一样的呢。大自然鬼斧神工，又历经数亿年，悄然将坚硬的岩石变成了肥沃的土壤。

早在几十亿年前，地球的表面都是岩石。地壳表面裸露的岩石，受到风力和水力的侵蚀，在物理、化学、生物、气候等多种因素综合作用下，逐渐被破碎和分解。山一样大的石头变成了小块，小块又变成了细粒。在岩石由大变小、由粗变细的过程中，不仅仅是个头变化了，同时岩石也变成了一种叫“成土母质”的物质，这个过程就叫作风化。要注意的是成土母质还不是土壤。时间又过了数亿年，成土母质在水、空气、腐殖质和微生物的帮助下，逐步形成真正的土壤。成土母质的性质决定了土壤的类别，所以在我国有东北的黑土地，有西北的黄土高原，有云贵川的红土，还有中原的棕色土壤。土壤的垂直剖面从下往上通常可划分为“土壤母质层”“底土”和“表土”三个部分，其中“表土”和“底土”合称为“土体”，是土壤的主要部分，土壤的顶部则是由动植物残体腐烂转化而成的“腐殖质层”。大自然需要300年到1000年的时间才能形成大约2.5厘米厚的土壤。

今生

时间来到了人类文明，人类利用和改造世界的能力不断增强，对矿产资源的大规模开发利用，也对土地资源造成了伤害，土壤环境严重恶化，已经威胁到人类的生存与发展。

一、土地的压占和破坏

根据有关部门测算，至2009年底，全国有1亿多亩历史遗留工矿废弃地尚未复垦。在全国11.23万座矿山的开采活动中，每年约有300万亩土地遭受毁损。在新增被损毁的土地之中，耕地或其他农用地高达60%以上。耕地的减少，导致失地农民的增多，土地利用效率降低，生态环境恶化，对社会经济的可持续发展造成严重影响。

二、土壤污染

土壤污染包括矿产资源开发利用造成的土壤酸化和土壤重金属污染。

土壤酸化是指酸性物质使土壤变酸的过程。一部分是矿物开采过程中，硫化矿床从地下开采到地表后，矿石中的硫元素会转化为硫酸根离子，硫酸根离子随同降雨、地表径流等水体进入土壤，导致土壤酸化；另一部分是在矿物加工利用过程中，如煤炭燃烧所产生的二氧化硫、氮氧化物等大量酸性气体，进入大气后遇水形成酸雨，使土壤环境被酸化。

随着矿产资源的开发利用，进入到土壤中的铜、铅、锌、铬、镉、汞、砷等重金属超出土壤承载能力，影响植物正常生长，诱发植物发生病变甚至死亡，也会在植物体表或体内积累，通过食物链进入人体，诱发人类的疾病。

未来

伴随着“绿水青山就是金山银山”号角的吹响，我们必须采取一定的措施，将矿产资源开发利用对环境造成的损害降到最低。通过矿山土地复垦，增加可耕地数量，提高土地质量，改善生态环境；通过开采工艺的改进，充分利用采空区和废弃巷道，减少地表塌陷和废石排放；通过生产设备和生产工艺的改进和优化，实现对矿产资源的高效节约集约利用，减少废弃物排放。

目前，已经涌现出一些重金属修复技术，比如利用钝化剂使重金属的形态趋于稳定，利用超富集作用的植物吸收土壤中的重金属。重要地块被污染又不易治理的话，直接给土壤搬个家，将污染土壤移走，将清洁土壤移来。

土壤是我们人类赖以生存的资源，要把生态文明理念贯穿到整个土地资源和矿产资源的开发利用过程中不仅要注重土地数量的保持，还要注重土地利用质量的提升，实现经济效益、生态效益和社会效益的统一。

宜兴保磷矿基地选矿厂实现零排放

周文雅 吕振福

磷矿是地球上不可再生的非金属矿产资源，是一种重要的化工矿物原料，是保证粮食安全不可替代的矿产资源。

根据《全国矿产资源规划（2016—2020年）》，我国规划有3个磷矿资源基地：滇中、贵州开阳-瓮福、湖北宜兴保。中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所46种重要矿产资源开发利用水平调查项目组2019年奔赴湖北宜兴保磷矿基地进行开发利用水平调查，考察基地内资源的可持续保障情况、开采选别技术水平、尾矿废石的排放情况。

2018年全国共有磷矿采矿权证288个，湖北宜兴保磷矿资源基地有磷矿采矿权证62个。磷矿是湖北在全国最具比较优势的矿种，查明资源储量74.96亿吨，位居全国第一。为了提高生产效率和产品质量，大部分企业都会优先使用高品位磷矿，以避免不必要的原材料消耗、减少产生的废渣、提高磷矿的利用率。中低品位的磷矿石一般要通过一些特定的选矿技术，得到磷含量较高的精矿，才能用于后续的生产。宜昌的磷矿资源具有明显的夹层结构，中层为富矿，上下两层均为贫矿。特殊的矿层结构加上历史原因，宜昌当地采富弃贫的现象普遍。

湖北省磷矿资源管理暂行办法要求对磷矿必须“全层开采，全部入选”；对开采规模实行总量控制；对磷矿石(粉)实行凭准运单运输的准运制度；逐步重组和关闭生产能力在 15 万吨/年以下的磷矿企业，提升资源利用水平。宜昌市继续减少磷矿石开采计划，2018年在1300万吨的基础上又缩减了300 万吨。一系列措施，有效保障了湖北磷矿资源的可持续发展。

2018年，湖北宜兴保磷矿基地内磷矿企业有62家，在产企业54家，均采用地下开采，运营期间采掘废石不出坑，回填采空区，既可降低采空区上方的开裂、沉降变形，又防止固体废弃物对环境的污染。由于基地磷矿实行开采总量控制，基地内总设计采矿能力3212.5万吨，实际采出矿石1440.795万吨，平均采矿产能利用率46.02 %。

湖北宜兴保磷矿基地选矿厂普遍采用重介质旋流器进行磷矿选别。磷矿原矿破碎后进入重介质旋流器，品位高的磷矿颗粒在旋流器中下沉，成为精矿产品；品位低的磷矿颗粒在旋流器中上浮，随溢流水排出，成为尾矿产品。所有生产废水净化后全部循环使用，完全实现零排放。

宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿废石70.94万吨，年利用磷矿废石95.87万吨，磷矿废石累计积存量为194.26万吨，2018年磷矿废石利用率为135.14% 。

宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿尾矿41.32万吨，年利用磷矿尾矿37.32万吨，平均磷矿尾矿利用率为90.32 %，累计磷矿尾矿积存量为95.89万吨。

磷矿属于不可再生资源，缺乏相应的替代品种，被列为我国重要的战略资源，在国家粮食生产安全中占有极其重要的地位。湖北宜兴保磷矿资源基地资源储量大，2016年湖北远安发现一特大型磷矿床，初步探明储量达4.29亿吨，是我国首次发现的单一矿区最大规模磷矿，后备资源丰富。湖北对磷矿实行开采总量控制性管理，可有效保障我国未来磷的供应能力，保障我国粮食安全，助力中国磷业发展。

材料界的“百变星君”——石墨

郭理想 张然 刘磊

地球上的碳分布非常广泛，既可以分布于地壳表层，又可以存在于地壳深部甚至是地球内部更深处的地幔中。此外，碳还是地球上生物体的基本组成元素之一。同时，其存在的状态也很多样，氧化态、还原态以及单质形式的碳均能在各种自然和人为环境中存在。截至目前，自然界中已发现的由碳单质构成的物质有三种：第一种是价值斐然、人尽皆知的钻石，第二种是与我们的日常生活密切相关的石墨，第三种是尚存争议且人们知之甚少的卡宾碳。

石墨最早由德国矿物学家A.G.Werner（1749~1817）命名。自然界中产出的石墨外观呈现出钢灰色或黑色，形状主要有鳞片状和土状两类，还有部分以块状形式产出。其化学成分主要是碳，天然产出的石墨成分纯净的很少，其中常包含SiO2、Al2O3、FeO以及粘土、沥青等杂质。

石墨矿床的形成需要具备以下两个主要条件：大量的碳，即碳质要集中，它们是形成石墨的主要原材料；合适的热力学条件，例如相当高的温度，好比是工厂中用于生产的机器需要合适的工作参数和加工环境。

全球石墨资源分布广泛，美国地质调查局最新发布的《世界矿产品概要2019》中的数据显示，全球范围内的石墨储量主要分布在土耳其、中国、巴西、莫桑比克、坦桑尼亚、印度、越南等国。其中晶质石墨主要分布在中国、巴西、莫桑比克、乌克兰、马达加斯加等地，隐晶质石墨主要分布在土耳其、印度、墨西哥等地。

我国是传统的石墨生产和消费大国。石墨属于不可再生资源，是我国的优势矿种，我国在2016年12月将晶质石墨列入国家战略性矿产目录。根据自然资源部最新发布的《中国矿产资源报告2019》显示，我国晶质石墨查明资源储量为4.37亿吨，主要分布在黑龙江、山东、内蒙古、吉林和湖南5个省（区）。我国已发现的石墨矿床总体上可分为三种类型：区域变质型，如黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿、山东省青岛市莱西南墅石墨矿、内蒙古自治区乌兰察布市兴和石墨矿等；接触变质型，如湖南省郴州市鲁塘石墨矿，吉林省吉林市磐石烟筒山石墨矿等；岩浆热液型，如新疆维吾尔自治区昌吉苏吉泉石墨矿，巴音郭楞蒙古自治州尉犁县托克布拉克石墨矿等。

石墨的用途也颇为广泛。石墨具备良好的导电、导热、润滑、耐磨，以及耐高温、抗腐蚀、防辐射等诸多优良性能，能用于制造各种产品，被广泛用于国民经济的各个行业，可谓是材料界的“百变星君”。在传统行业中，石墨可作为耐火砖、坩埚、增碳剂等，应用于耐火材料和钢铁工业。由于洁净钢及超低碳钢的发展，以及节能降耗的要求，开发低碳耐火材料已成为必然趋势，石墨在炼钢领域的用量正逐步降低。

在新能源领域，石墨可作为锂离子电池的负极材料。负极材料对石墨性能要求较高，通常需要将石墨球形化以后，提纯到99.9%以上。在核能领域，天然石墨也发挥着重要作用，球床式高温气冷堆的球形燃料元件中，天然石墨占据64%的比例。

石墨烯是近年来的热点新型碳材料。英国曼彻斯特大学的物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年首次发现了石墨烯，他们也因此荣获了2010年的诺贝尔物理学奖。我国目前已经实现以天然石墨为原料，通过氧化石墨-还原法制备石墨烯粉体的工业化量产过程，并在防腐涂料、导热膜等领域有较好的应用效果。未来石墨烯在新能源汽车、海洋工程、能源发展、高端装备、环境治理等领域的应用将进一步深入，有望成为各个重大领域不可或缺的应用材料。

“工业味精”——锡矿的开发利用

田敏 张红新

地壳中锡的平均含量只有0.004%，属于比较稀贵的金属。目前已发现锡矿物和含锡矿物50余种，其中具有工业意义的主要矿物为：锡石、黄锡矿、圆柱锡矿、硫锡铅矿、辉锑锡铅矿。地球上锡矿主要呈带状分布在东南亚和东亚两大锡矿带，东南亚锡矿带北起缅甸的掸邦高原，沿缅泰边境向南延伸到印度尼西亚。东亚锡矿带西起中国云南个旧，延伸至广西，南起朝鲜，经中国延伸至俄罗斯。中国居于东亚锡矿带的主要区域，因此成为全球锡资源储备第一大国。近年来数据显示，全球锡储量共约480万吨，中国拥有150万吨，印尼80万吨，巴西70万吨，玻利维亚40万吨，澳大利亚37万吨。

我国锡矿资源分布较为集中，主要分布在云南、广西和湖南三个省（区），三个省（区）锡精矿产量合计约占全国总产量的90%。目前，世界上有20多个国家开采锡矿，自1993年以来中国锡精矿产量一直居于世界第一。

我国锡矿资源按照矿物组成不同分为三类：原生锡矿、砂锡矿和其他类型锡矿石，储量分别为92.88%、0.80%和6.32%。原生锡矿主要分布在广西和云南，合计占总累计查明储量的83.06%。目前，工业生产中锡矿选厂根据资源类型的不同，共有7种方法处理矿石，分别为重选、单一浮选、浮-重-浮、浮-磁-重、重-浮-磁、重-磁-浮、重选-浮选，重选法处理矿石量最多，单一浮选法处理的原矿品位最高。我国资源量最大的原生锡矿和砂锡矿主要采用重选工艺，使用的机械设备有跳汰、摇床、溜槽及离心机等重选设备。我国虽然锡矿储量丰富，但品位较低，主要集中在0.1%~1%之间。国内矿山企业着力提高锡矿伴生资源综合利用水平，通过科学制定选矿工艺，回收共伴生组分11种元素，包括镉、硫铁矿、镍、铅、锑、铁、铜、钨、锌、铟、银。

锡最大的优点是可以100%回收，符合环保、节能、节约资源的国家战略，国家不断出台多项政策鼓励扩大锡的应用领域。近几年，我国电子产品出口日益增多，在欧盟《关于报废电子电器设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》发布实施后，欧洲将强制步入无铅化电子时代。中国电子无铅化趋向势在必行，预计我国在锡焊料领域中消费量年增长率将在10%左右；塑料工业生产因环保要求，将扩大锡热稳定剂的使用；硫酸亚锡作为新型绿色环保水泥的添加剂，在近几年发展较快。随着我国汽车、钢铁、机械制造业和矿山工业的发展，锡的使用量会逐步增加，锡产业将迎来长期良好的发展前景。

你了解氟中毒吗？

冯乃琦 张永康 曹耀华

氟在自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关，主要分布在人的骨骼、牙齿、指甲和毛发中。氟是与人体健康密切相关的必需微量元素，但若摄入过量就会引起氟中毒，氟污染还可以使动植物中毒，影响农牧业生产。我国地方性氟中毒病区分布广、病情重，遍及29个省、市、自治区。全国有病区县1314个，病区村10万余个，受威胁人口超过1亿人。

一、什么是地方性氟中毒？

地方性氟中毒，是指在自然条件下，人们长期生活在高氟环境中，主要通过饮水、空气或食物等摄入过量的氟而导致全身慢性蓄积性中毒。

二、地方性氟中毒的危害是什么？

地方性氟中毒是一种慢性全身性疾病，主要表现在牙齿和骨骼上。对牙齿的损害主要表现为氟斑牙。主要危害为7~8岁以下的婴幼儿，一旦形成残留终生。

对骨骼的损伤会引起氟骨症，主要表现腰腿及全身关节麻木、疼痛、骨关节变形，出现弯腰和驼背，最后发生功能障碍，乃至瘫痪。另外还可能对神经系统产生障碍，对肌肉、肾脏、甲状腺、甲状腺旁腺等产生不同程度的损害。

三、大气、土壤和水中的氟是从哪里来的？

大气中的氟：大气中氟的人为来源主要是工矿业的生产过程和煤炭燃烧的排放，以气态和颗粒形式将氟化物释放到环境中。

土壤中的氟：土壤中氟的来源主要有3个途径：岩石中含氟矿物的风化；火山喷发进入大气的含氟化合物经干湿沉降进入土壤；人类工业活动。据估计，我国磷肥厂一年排放10多万吨氟，砖瓦厂排氟量达50万吨以上。此外，钢铁、制铝、化学磷肥、玻璃、陶瓷、氟化工等工业以及燃煤过程中排放的含氟三废，数量也极高。

水中的氟：萤石和磷灰石的溶解是地下水中氟的主要来源，黑云母、角闪石以及含蛭石、高岭石和蒙脱石的黏土矿物也是其来源之一。

四、地方性氟中毒有哪几种类型？

根据氟的来源和摄氟途径不同，将地方性氟中毒分为三大类：饮水型氟中毒、燃煤污染型氟中毒、饮茶型氟中毒。

五、地方性氟中毒临床表现有哪些？

氟中毒最突出的表现是骨骼和牙齿受损害。骨骼损害引起氟骨症，出现全身关节疼痛，四肢或躯干麻木，手足抽搐、僵硬，严重时还有关节活动困难，弯腰驼背，胸廓变形，甚至不能直立行走，丧失劳动能力。

六、影响氟中毒发病的主要因素有哪些？

一是摄氟量：摄氟量高，发病率高，病情严重。二是营养条件：蛋白质、钙和维生素有抗氟保护机体的作用。三是饮水中的化学成分及硬度。饮水中的钙和镁可降低人体对氟的吸收，促进氟从体内排泄，减少氟对机体的危害。饮水的碱度增强可使氟的活性增强，有利于氟的吸收和增加氟的毒性。四是抗氟元素的摄入，如钙、镁、铝、硼、锌、硒、铜、钼、铁等，可促进氟由体内排出或增强某些酶的活性，从而提高机体抗氟能力，降低氟的毒性。五是生活、饮食习惯与燃煤污染型和饮茶型地方性氟中毒有着极为密切的关系。

七、氟中毒的预防措施有哪些？

饮水型氟中毒病区预防的根本措施是降低水氟含量，使之达到生活饮用水卫生标准。

一是改换水源。在有条件的地区采用引水、打深井等措施，使病区群众改用低氟水源。二是在干旱地区，可利用物理、化学方法除去水中过量的氟，使之达到生活饮用水卫生标准的要求。常用的方法有混凝沉淀法、活性氧化铝吸附过滤法、骨炭过滤法等。三是饮茶型氟中毒病区要大力宣传高氟茶的危害，使病区广大群众认识到高氟对人体健康危害的严重性，自觉改变不良的饮茶习惯，增强自我防病能力。

八、地方性氟中毒该如何治疗？

地方性氟中毒由于发病机理不太清楚，目前尚未研究出根本有效的治疗方法，只能对症或缓解某些症状，减轻病人痛苦。

一是切断氟源，减少机体摄氟量。根据病区类型和特点，采取不同措施，把环境介质中的氟含量降到或控制在国家标准范围内，减少机体摄氟量。

二是减少机体对氟的吸收。利用某些元素与氟的亲和力与氟离子结合，形成新的难溶性盐，不能被机体吸收利用，如铝、硼、钙等元素。

三是促进体内氟的排泄。体内氟主要从肾脏排泄，某些药物和元素能促进氟从机体排出。如甘草和维生素C，两者对增强体内新陈代谢、加强利尿解毒有一定作用。

四是改善生活条件。生活条件和营养状况对地方性氟中毒的发生与发展有直接影响，改善生活条件，增强机体抵抗力，补充必要的营养，有利于减轻发病和提高疗效。

五是对症治疗。地方性氟中毒患者常出现疼痛、麻木、抽搐，以及消化系统、神经系统障碍等症状，可给以镇静、镇痛、助消化等药物，解除患者痛苦。

九、刷牙会导致氟中毒吗？

我国居民氟的适宜摄入量应在1.0到1.5毫克之间，可耐受最高摄入量为3毫克，超过此安全限值，氟就会在体内积蓄，引起氟中毒。我国牙膏含氟量标准是：成人牙膏0.05%～0.15%。如果使用1克的含氟牙膏（约1厘米长的膏体），每天刷牙2次，氟总量只为2～3毫克。刷牙后吐掉泡沫，已经吐掉了大部分的氟，剩下吞咽到体内的氟只是很少的一部分，不会对人体产生伤害。

对于儿童，特别是6岁以下的儿童，由于吞咽反射比较差，容易在刷牙时吞入牙膏，要注意防止氟摄入过量。一方面，儿童应该使用含氟量更少的儿童牙膏，并且每天刷牙不超过2次。另一方面，家长要监督孩子刷牙，鼓励他们吐出泡沫，不要吞咽。偶尔发生的吞入不用过于担心，因为即使是使用含氟1500毫克/千克的牙膏，1岁儿童也要一次服下33克才会达到可能中毒量。

在国家自然科学基金项目（编号：41725011, 41572204）及院长基金项目（编号：YYWF201718）等资助下，自然资源部中国地质调查局地质力学研究所张拴宏研究员课题组及其合作团队，在华北克拉通及全球~13.8亿年大火成岩省及黑色页岩沉积成因联系及其对地层断代及古环境意义等方面取得了重要进展。研究成果在2018年11月以“A temporal and causal link between ca. 1380 Ma large igneous provinces and black shales: Implications for the Mesoproterozoic time-scale and paleoenvironment”为题发表在国际知名刊物Geology上（论文链接：https://doi.org/10.1130/G45210.1）。

大火成岩省（large igneous provinces，LIPs）代表了相对较短时期内形成的规模宏大（巨量）的幔源岩浆活动。因为是地质历史上发生的极端地质事件，大火成岩省对全球性大气-海洋环境的巨变及生物灭绝有非常重要的影响。前人研究结果表明，显生宙（即寒武纪以来）大火成岩省与全球大洋缺氧与生物灭绝有明显的对应关系，显生宙国际地质年代表中多个金钉子均与以大火成岩省、黑色页岩及生物灭绝为代表的全球性地质事件相对应，如法门阶底界、二叠-三叠纪界限、托阿尔阶底界及土伦阶底界等。但由于对前寒武纪，特别是“地球中年期”(18~8亿年，“枯燥的10亿年”)大气氧浓度、海洋的氧化-还原状态及生物门类及演化认识的局限，关于前寒武纪大火成岩省与环境的影响及其与黑色页岩沉积的成因联系一直很不清楚。

张拴宏研究员课题组及其合作团队通过对全球哥伦比亚（奴那）超大陆中~13.8亿年全球性大火成岩省及黑色页岩沉积时空分布的研究，发现这些大火成岩省及黑色页岩的分布有明显的规律（图1）。~13.8亿年黑色页岩广泛分布在北美、格陵兰、西伯利亚、波罗地、非洲、南极等大陆上；而同期的黑色页岩在华北及北澳大利亚克拉通广泛分布，在西伯利亚、巴西及印度等克拉通也有分布（图1、图2）。提出了哥伦比亚（奴那）超大陆中这些广泛分布的~13.8亿年黑色页岩可能沉积于连通的大型海相盆地，而不是前人所认为的局部封闭的小盆地。通过~13.8亿年大火成岩省与黑色页岩内火山灰年龄的对比（图3、图4），进一步提出~13.8亿年存在一次与全球性大火成岩省有关的大洋缺氧事件，以此期大火成岩省与黑色页岩为代表的全球性地质事件为中元古代盖层系与延展系提供了精确的界限年龄为1383 Ma。上述研究结果为认识“地球中年期”(“枯燥的10亿年”)大气圈、水圈、生物圈、岩石圈及其协同演化及晚前寒武纪地层断代提供了重要依据及新思路，也挑战了目前国际上流行的Canfield中-新元古代“长期硫化缺氧”的海洋模型及“地球中年期”大气圈、水圈、生物圈、岩石圈静滞演化的概念。另外，由于华北克拉通下马岭组及北澳大利亚Velkerri组黑色页岩均富含页岩气等资源，研究结果对于认识中元古代黑色页岩内油气资源潜力及其成因也有重要意义。

图1 哥伦比亚（奴那）超大陆重建图中13.8亿年大火成岩省及黑色页岩的分布

图2 华北克拉通下马岭组及北澳大利亚克拉通Velkerri组地层柱及对比

图3 下马岭组黑色页岩内火山灰（斑脱岩）夹层

图4 13.8亿年大火成岩省与下马岭组黑色页岩内火山灰年龄对比图

11月5日至11月17日，应自然资源部中国地质调查局的邀请，以国际洞穴联合会副主席、捷克洞穴学会主席兹德内克·莫提契卡为领队的捷克考察团一行八人，联合中国地质科学院岩溶地质研究所、陕西省地质调查院及广西南宁洞穴俱乐部，对陕西省汉中市南郑县小南海镇进行了第五次中国-捷克汉中天坑群联合科考。

此次中外联合科考是在前四次科考的基础上，以洞穴探测为主，重点对小南海镇的岩溶洞穴和地下河进行调查、探测。同时，还开展了基础地质、水文地质、古生物、地质遗迹等方面的调查，并取得了重大进展。

东方剑齿象化石

在洞穴探测方面，考察重点集中在小南海岩溶台原面，即天星岩-白水洞地下河流域、观音洞地下河流域。其中，天星岩-白水洞地下河流域涉及天星岩天坑、地下河、上层洞穴（干河沟瀑布）；观音洞地下河流域涉及回军坝乡向阳坪黑窝洞穴、鱼洞地下河、老龙池洼地竖井。同时，还对天星岩下层地下河洞道、湖泊，上层支洞及区域地形地貌进行了测位和地貌调查。此次共考察8处地下河和洞穴，探测地下河和洞穴约4千米、竖井深度约350米。新探测的天星岩地下河主洞道1800米，发现的世界级地下岩溶湖泊长约500米，宽5米~50米，深60米~80米。截至目前，共探测天星岩地下洞穴系统长9300米，为南郑区目前发现的最大的洞穴系统。回军坝村向阳坪黑窝天坑底部地下河目前探测长度1400米，深度为150米，宽5米~30米。天星岩天坑附近竖井、老龙池洼地竖井共探测350米。

在基础地质调查方面，通过地质路线调查在法镇沙河一带重新厘定了碳酸岩区与非碳酸岩区界线，即二叠系与志留系地层角度不整合接触界线。罗惹坪组发现了火山碎屑岩及火山角砾岩夹层，对该地区地层沉积、构造环境具有重要的对比研究意义。结合前期调查研究，通过此次考察发现，小南海地区地下河洞穴的发育主要是由三期断裂构造引起的，早期以北西向为主，中期以北东向为主，晚期局部呈近东西向。天坑主要是由于早中期构造叠加、岩石破裂，加之地下河作用导致塌陷而形成的。

同位素测年现场

在水文地质调查方面，通过水文地质调查和地下水示踪试验，重新对小南海台原面地下河系统进行了分析，小南海台原面西部汇水经伯牛坑，流经天星岩主洞，由白水洞排出，暴雨时，地下水部分由龙王庙洞排出，二者为一个岩溶地下水系统。台原面东部观音洞地下河系统目前推测由回军坝和黄家山地区的消水洞和地下暗河组成，其地下河系统还需进一步做工作。同时，此次还对宁强禅家岩地区矿泉水样品进行了多点采集。

在古生物调查方面，探险队在天星岩地下河洞穴中发现了东方剑齿象化石，丰富了区域古生物样本库，对研究该区岩溶洞穴形成演化的古环境、古气候具有重要意义，将成为秦岭地区古动植物化石研究的热点。

在地质遗迹调查方面，在宁强禅家岩镇新发现4处基础地质类地质遗迹点、2处地貌景观类地质遗迹点。在南郑小南海镇干河沟村天星岩天坑附近新发现竖井，底部有一大型瀑布，取名瀑布洞，瀑布洞长700米、深160米，通过竖井与天星岩相通；在南郑小南海镇何家坝新发现岩溶漏斗群。

在同位素测年方面，前期已获得汉中岩溶洞穴罗汉洞、大佛洞、洞洞天洞、李家洞内石英砾石宇宙成因核素埋藏年龄约为54万年~151万年。本次采集宁强大鱼洞、冒气洞、大佛洞等不同层位宇宙成因核素埋藏测年石英砾石、石英砂样品5件，镇巴天悬天坑宇宙成因核素暴露测年碳酸岩岩芯样品3组。

在旅游规划路线调查方面，在小南海镇龙头山、青石关村、秦家坝村、法镇后河村等地进行了旅游景观调查，完成调查路线20千米；通过在龙头山陡崖、伯牛天坑、天星岩地下河、白水洞泉水及后河村峰林等地取景，不仅对该区旅游景观进行了初步规划探讨，还对青石关村和秦家坝村建立地质文化村进行科普示范保护的可行性进行了评价。

捷克团队在小南海地下河做示踪试验。翟秀敏 摄

天星岩“T”字大厅主洞地下河下游方向，受洞道崩塌块石的淤塞，因而在崩塌体上游一侧堆积大量砾石。更为奇特的是在崩塌体之上，有水平层理保存完整的古砾石层，说明崩塌体年代较久。 扬·斯洛特克 （捷克） 摄

中外科考队在天星岩主洞和支洞交叉的“T”字大厅合影。扬·斯洛特克 （捷克） 摄

占据全球天坑总数1/4的陕西汉中天坑群，一经发现便引起国内外的广泛关注。

中国地质调查局岩溶地质研究所、中国地质环境监测院、陕西省地质调查院联合开展天坑和洞穴普查，发现典型的天坑和漏斗54个，其中口径大于500米的超级天坑2个、大型天坑7个、常规天坑45个，其他地质遗迹473处。中国科学院院士袁道先一行对汉中进行实地考察后认为，这是在北纬32°～33°范围首次发现的、我国岩溶台原面上发育数量最多的天坑群，这一发现将我国湿润热带—亚热带岩溶地貌区界线显著北移，对中国南北方乃至全球古地理环境及气候变化的对比分析具有重要科学价值。

为了更好地保护和利用汉中天坑群地质遗迹资源，通过岩溶水文地貌系统的深入调查进一步揭示汉中天坑群的演化机理，中国地质调查局于2018年下达了《陕中南岩溶区水文地质环境地质调查》项目，由岩溶所承担，并作为“全球岩溶动力系统资源环境效应”国际大科学计划的组成部分。4月28日~5月9日，岩溶所通过自然资源部第四次邀请捷克科学院地质所和捷克洞穴协会的专家，协助开展了汉中南郑洞穴调查；同时，与陕西省地质调查院、中国地质环境监测院共同组织精兵强将，开展了区域地质、水文地质、地下水示踪、洞穴年龄、第四纪古环境等方面的调查与研究。

中捷联合科学考察新发现

张远海 翟秀敏 陈伟海

这是中国—捷克第四次对汉中天坑群进行联合科学考察。

捷克团队11人共分3组，分别利用地下潜水、橡皮艇漂流、洞穴单绳技术对小南海观音洞地下河系统、天星岩洞穴系统、伯牛坑洞穴系统进行了洞穴探测。中方团队29人，承担了大佛洞洞穴系统、西沟洞洞穴系统的补充探测工作，并就小南海台原地区的洞穴沉积物进行了系统的采样。

此次科考新发现洞道15.3千米，其中天星岩新发现洞道6224米，包括2处溶洞大厅；伯牛坑新发现洞道407米；小南海观音洞新发现洞道1036米，它是大佛洞主要的地下河排泄系统；吊洞新发现洞道584米；新发现大佛洞支洞5547米，探测西沟洞1442米。大佛洞地下河系统新发现洞道超过1000米，并与多个洞穴大厅相连，说明大佛洞洞穴系统发育期次之多，规模之大超于早期认知。

科考团队采集了重砂样品5件，其中洞内3件、地表样2件，为揭示洞内砾石来源和地下水运移途径提供了科学依据；采集岩石标本8件和草测地质剖面4条，以揭示南郑台原地区的天坑、洞穴发育的构造、岩性的控制作用，分析天坑洞穴的成因规律；采集宇生核素石英样品8件，以测定洞内石英的埋藏年龄和洞口石英沉积物的曝露年龄，推理洞穴发育时间和崩塌时间；采集洞穴石笋4根，分析了南郑地区末次冰期DO18事件的区域特殊性，是北半球驱动的特殊响应。

科考团队在伯牛坑投放荧光素钠示踪剂，并于大佛洞地下河出口、观音洞、白水洞、龙王庙洞进行了样品的接收，实验结果将揭示南郑台原地区洞穴系统的排泄途径和地下分水岭情况，为揭示岩溶洞穴、天坑发育提供又一有力证据。

此次科考在陕西最大溶洞大厅发现，地下分水岭成因揭示和天坑演化地貌背景研究等3个方面取得新成果。

——发现陕西最大的溶洞大厅。

2016年5月，第一次中国—捷克联合天坑科考队在汉中市南郑区小南海岩溶台原面西北侧干河沟村发现了天星岩。当时，对天星岩2个消水洞和天星岩漏斗的探测结果是，洞穴长度157米，认为这是一个季节性的消水洞。今年5月1日，科考队再次对消水洞进行勘查，发现150米深处的地下河峡谷，沿地下峡谷1.7千米后，在丁字洞道交叉处发现主洞道，主洞道高大宽敞，沿主洞道行进3.5千米后，发现了长300余米、宽100米的溶洞大厅，而且主洞道仍在延伸。科考团队根据区域地质情况推测，这可能是陕西最大的洞穴大厅。

岩溶所副所长蒋忠诚指出，一般在岩溶发育条件非常好的热带及亚热带低纬度地区才有洞穴大厅。此次发现的长300米长、宽100米的洞穴大厅，相当于十几个足球场的大小，这在亚热带和温带交界地区是少见的。这说明，这里的岩溶发育程度、岩溶动力条件非常好。

——揭示分水岭成因。

在天星岩探测过程中，科考队发现，洞穴走向完成了一个360度的大拐弯，最后向西北侧的白水洞排泄；而在同纬度的小南海岩溶台原面东北侧却是小南海地下河出口。二者间地下分水岭在哪里？岩溶所教授级高级工程师吕勇在经过仔细踏勘后认为，导致天星岩地下河和小南海地下河分水岭的原因是宽缓褶皱的背斜部位，更重要的是石灰岩众多硅质条带夹层的隔水作用。这个认识也解释了天星岩洞道东侧硅质条带上发育的众多瀑布的机理。

——天坑演化地貌背景研究新认识。

过去在进行天坑演化历史的研究中，关注更多的是洞穴沉积物埋藏年龄研究，寻找洞穴古河流堆积物中的石英颗粒。而此次对大佛洞对岸罗汉洞的古地下河沉积物中石英颗粒的研究，转变为对石英暴露年龄的研究，这样一来，就从单纯洞穴演化历史的研究转变为对整个区域环境演化的研究。

今后，岩溶所将在中国地质调查局的指导下，以及陕西省地质调查院的支持和配合下，继续加大投入开展《陕中南岩溶区水文地质环境地质调查》项目，用科学数据证实汉中天坑群的科学价值，进而提升岩溶地貌学、岩溶水文地质学的社会应用价值。

汉中洞穴探险记

张远海

4月底，汉中的雨季尚未完全到来，虽然小南海岩溶台原面龙头山上还残留皑皑白雪，但气候业已回暖，鲜花盛开，正是洞穴调查探险的好季节。我们与来自捷克科学院地质所和捷克洞穴协会的探险家们一起，再次赶赴汉中，开展天坑群联合可科学考察。

洞里淘砂

龙洞，位于小南海台原面中东部，是个出水洞穴。5月5日，我们于午后从小南海镇出发前往龙洞。

车停于洞口下方，我们带上安全帽和头灯，攀援而上。洞口凉风徐徐而来，洞底溪流叮当而出。在入洞50米许，中国地质调查局岩溶所的区域地质调查专家吕勇找到一处回水区，正好是沙砾堆积之处。按照吕勇的指导，我在下游堆一小坝，蓄水淘砂。

淘砂是为了进行重砂分析，寻找它的地表源头。重砂是相对密度较大、物理和化学性质比较稳定的矿物，因其相对密度较大、呈砂状，故名重砂。根据重砂的矿物组合，进行物源识别，从而判定物源方向和物源区的大致位置。

吕勇熟练地利用淘砂盆的角度首先将黏土淘洗出去，然后将大颗粒的砾石扔掉，很多遍之后，黑色的粉末状物质浮现出来。这就是重砂。后来我们又在溪流上游、洞穴深处又淘了两处重砂样，差不多1千克，装入塑料袋中，编上号，大功告成。

接着，我们赶往大佛洞淘砂。大佛洞在1970年代是兵工厂所在地，如今被开发为旅游洞穴。因为做过工厂，洞中沉积物大部分已荡然无存。因此，寻找样品只能在洞穴深处和洞道高处。

下午的时间所剩不多，我们分为两组分头行动。在距离大佛洞洞口200米东南侧上方、60～70米高处为古佛洞上层洞，2016年在探险过程中发现洞道一侧有古地下河水文边槽，边槽内有古地下河的沙砾堆积。从下层洞到上层的道路为30～40厘米宽的步道，甚是险峻。好在，2016年留下的绳索还在。我抓住绳索，绕右手腕一圈，一步一绕，匍匐上行。步道顶端为乱石堆，越过乱石堆，才至边槽平台。很快采满了一大袋样品，然后背负下洞。

比起上坡，因为负重，脚底反而更稳，加上绳索护身，倒也不觉艰难。

山中寻宝

淘砂只能确定洞内的堆积物从何处来，无法确定沙砾堆积什么时候进入洞穴。要确定沙砾进入洞穴的时间，还要寻找更好的“宝贝”——沙砾堆积物中的石英。

5月6日清晨，我们从小南海镇出发，到罗汉洞寻找石英。

与我一同展开寻宝之旅的是陕西省地质调查院教授级高级工程师张俊良。出发之前，老乡告诉我们寻着养蜂人的小道可以方便地找到洞口。

到达山边，果然看到了一条小道，但并不是养蜂人的羊肠小道。往山上望去，坡度60度以上不仅有浮土，更危险的是碎石，甚至大块石。一旦滚落山下，可能危及谷底的寺庙和香客。

我们小心翼翼地尽量寻着基岩裸露的谷坡上行。上到一半，幸运地在毛竹林中找到了养蜂人的“之”字形小道。从小道穿过竹林，终于可以一窥洞口的风貌，却发现此洞口好像不是与大佛洞相对应的洞口。带着疑问，张俊良给同伴打电话，同时挥舞手中的强光手电，让同伴看看我们所站的位置是否是大佛洞正对的洞口。果不其然，同伴告知，大佛洞正对的洞口在我们所在洞口的右侧。从我们所在的位置向右望去，完全是悬崖峭壁。借助藤蔓的保护，我们决定翻越峭壁。

抓住藤蔓，我们不敢上望，也不敢往下看，每移动一下，都思考数分钟，生怕意外发生。但越是小心，越出问题。有时藤蔓挂住背包的带子，有时缠住背包里露出的鎯头手柄，令人进退不得。只好一只手抓住藤蔓，腾出另一只手解开藤蔓，再继续前行。

越过陡崖，终于到达另一个山坳，洞口就在陡坡上方50米左右的位置。比起峭壁，陡坡因为有许多松动的块石而更难攀援。我跪在陡坡上，寻找着可依附之物，或树根，或兰草，或藤蔓，好不容易上升了20多米，人已气喘吁吁。又前行了20余米，宽大的洞口已近在咫尺。

仔细环视洞口，洞口呈岩屋状，宽50米左右，洞高15~20米，大洞口西侧还有一个小洞，洞口宽3米，洞高2米，洞深5米多，洞壁四周全是石英沙砾沉积，而且沙砾沉积表现明显的韵律层理，粗砂——较大的卵石和砂——细砂——黏土，如此循环反复。

张俊良和我，一边讨论砂砾石形成的地质背景，一边测定砂砾石沉积剖面。我从上至下、从左到右依次取样；张俊良则采集10厘米以上的花岗岩砾石样和砂卵石样，回去左切片样，这样做物源分析更有效果。我采集了大约40多斤的样品，背负下山。

坑底寻洞

天星岩，是小南海台原面西北侧的一个天坑，于2016年中国—捷克联合科考探险时发现。

天星岩天坑坑口直径和深度都接近百米，上部是天坑洞口，底部为一条季节性的消水洞。消水洞平时为干洞，下雨的时候，水会充盈溪沟，满灌洞口。

在消水洞西北方向大约2公里是地下河出口——白水洞；而在消水洞东北方向约3公里也是地下河出口——小南海观音洞。那么，消水洞的水究竟流向何处？为了确定地下水的流向，探险队决定再次对天星岩地下洞穴进行探测。

前三天，主要是安装单绳系统。探测从第四天开始进行。

最开始探测数据显示，洞道往东南延伸，于是大家判断洞道往伯牛坑方向延伸，可能与伯牛坑相连。次日，探测数据显示洞道又转向东北方向，于是大家又推断，洞道往西沟洞方向延伸，可能与西沟洞相通。再探测的数据又显示东南向延伸，大家的推断又回到伯牛坑。每天科考回来，无论多晚，我们都要将数据输入电脑，看看洞道的延伸方向。直到第7日探测，探险队发现了一条宽30米、高50米以上的大洞穴，才明白以前探测的不过是天星岩洞穴系统的一个小支洞。

我是最后一天参加科考的，随行的除了捷克的扬·斯洛特克三人团队外，还有汉中洞穴科考爱好者李辉和余欣。

我们从路边下到季节性河道，然后顺河道走向天坑，首先是个30米的陡坎，然后横向30米，进入第二个40米陡坎，之后一小段横移，下第三个30米陡坎到地下河床。这三个陡坎，正好验证了天星岩天坑的演化历史阶段，从内往外随着河水侵蚀下切，裂点不断后退形成陡坎。

到达地下河床后，洞底并非水平，也是一段一段的小陡坎和跌水、水潭。为了探测安全和方便，探险队安装了多种类型的绳索系统，从辅助的绳结式或扁带式攀登，到独木桥式跨越，锚点贴壁横移、悬空横移，甚至绳索桥，绳索桥和保护绳配套的横移，应有尽有。

3个半小时后，我们终于抵达主洞和支洞交叉的“T”大厅。借助强光手电的光，我们初步估计大厅底的面积有1万平方米左右。我仔细观察洞道形态，主洞完全不同于支洞清晰的溶蚀沟槽、窝穴、流痕等丰富的微形态，主洞洞壁则式清晰可见、深浅相间的微倾斜岩层；与支洞洞底丰富的卵石堆积不同，主洞洞底大部分为黏土堆积和崩塌块石，局部可见河床卵石；与支洞峡谷状洞道不同，主洞洞道为大型廊道状，厅堂状洞道；与支洞倾斜洞底和众多跌水不同，主洞洞底则总体起伏不大，但洞道一侧总是伴随大量的崩塌体和黏土堆积形成的高坡；与支洞地下河占据整个洞底并伴随众多水潭不同，主洞地下河仅在洞道一侧流淌，或左或右，流量为支洞地下河的5倍左右。

我们在洞道高处寻找古地下河沉积物堆积，看看是否能发现石英颗粒。很遗憾，大部分堆积体为黏土，即使发现卵石，其成分大部分为灰岩，个别为砂岩和硅质岩（燧石），没有发现石英颗粒。

我们前行了一段距离，在采集两个重砂样后，算一算返回时间，决定先行撤离。经过连续4个半小时的艰难攀行，才看到洞口透进来微弱的光。

（作者单位：中国地质调查局岩溶地质研究所）

延伸阅读

中捷科学家汉中探险

■ 2016年5月19日～5月31日

中国地质调查局岩溶地质研究所通过国土资源部，邀请以捷克科学院地质研究所副所长迈克·菲利皮博士为领队的捷克科学院岩溶洞穴科学考察队，在陕西汉中南郑县开展了第一次岩溶洞穴科考合作，证实在陕西省汉中市南郑县小南海镇台原上存在天坑，并对其地下河进行了初步勘查。这是首次在我国热带—亚热带岩溶区最北界发现的天坑地质奇观。

随后，岩溶所与中国地质环境监测院、陕西省地质调查院开展密切合作，将天坑理论系统引入地质调查工作，在整个米仓山岩溶台原面展开天坑岩溶地质遗迹调查，更多天坑不断被发现。

■ 2016年10月20日～11月1日

岩溶所组织第二次中国—捷克岩溶洞穴科学考察，对宁强县地洞河地下河系统进入探测，探测长度12千米，为我国北亚热带及其以北最长洞穴。这次科考初步确定地洞河天坑发育的水文地质背景和发育特征方面的独特性；与此同时，组织国内洞穴科考爱好者对镇巴县圈子崖、天玄坑及其附近溶洞进行探测，并对天坑形态进行了系统探测。

■ 2017年4月30日～5月12日

岩溶所组织第三次中国—捷克岩溶洞穴科学考察，对镇巴县风洞系统进行初步探测。

根据以上调查成果，并通过对全球天坑进行对比分析，科考团队确定汉中小南海天坑群和我国西南大石围天坑群为各具特色的两种演化模式，即大石围外源水穿越型岩溶天坑演化模式和小南海内源水窗式岩溶天坑演化模式，同时将天坑类型确定为溶蚀性崩塌天坑和侵蚀性崩塌天坑两种类型。

同时，岩溶所与陕西地质调查院开展合作，确定汉中天坑群的国际地位：汉中天坑群成群出现，数量众多，迄今发现4个天坑群54个天坑，集中分布于陕西汉中4个台原面，占据全球天坑总数的近1/4，举足轻重；汉中天坑群是内源水窗式岩溶天坑演化模式的典型范例。汉中天坑群是全球发育在岩溶台原上的最大天坑群，也是我国北亚热带最大的天坑群。

2017年1月7号，赖于尔群岛的野外考察工作正式拉开帷幕。而在此之前的半个月的时间里，我们做了大量的野外考察物资准备、气象观测、应急救援方案制定和野外生存技能培训等前期准备工作，来保证野外考察工作的顺利进行。

在南极进行野外地质考察需要在外宿营，需要准备大量的装备物资（如：发电机、野外宿营装备、炉子、气罐、冰镐和个人野外装备等）和生活物资，因为前往考察的赖于尔群岛上没有淡水，需要携带大量的淡水用于每天的做饭和饮用。经过7天的周密准备，野外考察装备物资和生活物资都进行了分类和分批，这样便于遵从KA-32直升机运输过程中的配重要求。

另一个需要提供的重要保障是中山站和赖于尔群岛的天气情况。整个考察期的主要交通工具就是KA-32直升机，中山站的气象条件直接关乎到KA-32直升机的起飞和返航，而赖于尔群岛的气象条件不仅关乎到直升机的起降，更重要的是关系到野外作业的个人安全。如果在野外期间遇到暴风雪天气，风力达到7级以上时直升机是无法起飞前往救援的，因此选择的野外作业时间必须避免有暴风雪的来临，这样既能保障科考队员的安全，也可避免KA-32直升机中途返回。赖于尔群岛距中山站90多公里，而距离澳大利亚戴维斯站仅15公里，站区的气象预报只能保障中山站站区气象预报的准确性。在这种情况下，为了保障赖于尔群岛气象预报的准确性，通过国际合作，澳大利亚戴维斯站为此次野外作业提供了气象预报和航空气象。即便如此，相较于中山站的地理位置，赖于尔群岛更加靠近西风带，气象变化较快，这给我们的野外作业增加了很多未知的风险和困难。

应急救援方案是站区领导对野外实施方案中最重视的一个环节。除了内陆考察队和固定翼机组外，我们地质组此次的野外作业地点是距离中山站最远的，因此在出发前必须制定好行之有效的应急救援方案，这样在野外作业遇到突发事件时才能进行合理快速应对。说实话，南极救援力量是非常薄弱的，我们只能依靠两顶单薄的户外帐篷、睡袋等野外装备在几个孤立的海岛上度过数十天。西北侧是汹涌大海，东南侧是茫茫冰盖，一旦遇到暴风雪，可以说是无处求援。为了此次野外考察，野外考察期间直升机机组、中山站报房将全天候待命，为我们提供应急救援。气象观测人员每天都与澳大利亚戴维斯站气象人员沟通了解天气变化情况，并将每天的天气情况和一周的天气预报通过卫星电话告知我们。同时，站区领导与澳大利亚协商，遇到突发事件，戴维斯站也会为我们地质考察组提供应急救援。

在野外考察物资和应急救援方案准备完成后，为了保障野外工作的顺利进行，同时完成对拉斯幔丘陵铁矿层位的调查，我们在站区附近对野外生存技能和考察装备物资进行了演练和试用。对野外露营装备（帐篷）、小型发电机、气罐和气炉、通讯装备（卫星电话）、罗盘（磁偏角）、手持GPS、相机和对讲机进行了试用和调试。

在经历了近半个月的周密准备后，终于等到了适合野外作业的好天气，戴维斯站气象预报显示2017年1月7号到13号天气较好，仅11号有少量降雪，于是我们正式开始了赖于尔群岛的野外考察工作。

对赖于尔群岛——马瑟半岛进行野外地质考察

赖于尔群岛位于东南极普里兹湾，以前国内外研究者对赖于尔群岛的调查和研究均主要集中在发育超高温麻粒岩的太古宙马瑟半岛(Mather Peninsula)和中元古代的菲拉岛(Filla Island)，由于二者的年代学图谱不同，所以给出的拼合时代和模式差别较大。因此，进一步的调查需扩展到其它岛屿。中国地质科学院地质力学研究所科考队员刘健研究员和陈龙耀博士生与中国科学院广州地球化学研究所刘兆博士生组成的中山站地质考察组，拟以托克勒岛(Torckler Island)为主，其次为马西半岛(Macey Peninsula)、小意大利岛(Little Italy Island)和马瑟半岛(Mather Peninsula) 展开地质调查。

2017年1月7日，原定于上午9点乘KA-32直升机前往赖于尔群岛的马瑟半岛(Mather Peninsula)，但由于上午中山站站区风力较大，直升机无法起飞，和直升机机组商定后，改为下午15点风力减小后前往马瑟半岛。经过40分钟的航程，我们到达目的地，随即迅速熟悉周围地形，选取有利的位置搭建营地，待我们的帐篷和炉灶搭建完成后，已经是下午6点了。按照原定计划，马瑟半岛的考察时间是1月7日至11日，考察任务有两项，一是完成一条横穿马瑟半岛岩石构造单元的地质路线调查，另一项任务是寻找含假蓝宝石超高温麻粒岩和具有减压结构的基性麻粒岩这两种具有特殊指示意义的岩石。1月8日和9日我们顺利完成了马瑟半岛第一项任务，并且在该路线上发现了多处具有“白眼圈”结构的基性麻粒岩，但是对于超高温麻粒岩的寻找却遇到了很多障碍。超高温麻粒岩是指在中等压力（7-13 kbar）且温度达到900 ℃以上的地壳范围内变质作用下所形成的岩石。根据前人资料，马瑟半岛的超高温麻粒岩多以小的夹层、布丁或者透镜体产于副片麻岩中，出露面积很小，且没有确切的GPS点。而且，大部分超高温麻粒岩主要是以富Mg-Al岩石中一些特定的矿物组合为识别标志，而马瑟半岛的超高温麻粒岩出现了以假蓝宝石为代表的矿物组合，假蓝宝石本身就很稀有，国内报道也非常有限，我们三名考察队员之前在野外从未见过假蓝宝石，这为我们在野外准确识别出超高温麻粒岩带来了极大的挑战。 

埋锅造饭，让大家尽快吃上热饭

2017年1月10日，我们仔细比对了前人对于马瑟超高温麻粒岩的岩相学描述以及野外地质图件，最后圈定了重点寻找区域，终于找到了超高温麻粒岩，并对其进行了详细的记录和采样。下午返回营地，虽然大家都负重30-40公斤，但是找到超高温岩石的喜悦让大家一路上有说有笑，完全忘记了疲劳。晚上我们按照既定的时间通过铱星电话与站里进行联系，并汇报考察情况和商讨1月11日早上的“转场”事宜。但是，我们被告知到11日赖于尔群岛将有大雪天气，直升机不能过来接我们，也就意味着，我们不能按照原计划在明天转场至托克勒岛进行野外工作。此时，我们发现不远方有个很明显的气旋从大海的方向正在向我们靠近，饥饿和疲惫让我们无暇顾及，埋锅造饭后大家终于可以吃上一顿热饭了。

2017年1月11日，大雪天气如约而至，大雪断断续续下了二天多，好在现在是南极的夏天，地表温度较高，雪片落地即化，在风雪间断时间，我们抓紧调查采样，确保工作按时完成。

风雪并未阻挡我们的工作

到1月12日下午，天才放晴，我们就马上和站里联系，请求站里派直升机接我们“转场”至托克勒岛，同时站里气象人员告知我们1月13日到20日天气较好，适合野外作业，但是1月21号有大雪，基于安全考虑，站长要求我们须在1月21号之前完成考察任务返回中山站。13日上午9点，KA-32直升机将我们运至托克勒岛，并将马瑟半岛的地质样品带回了中山站。

对托克勒岛和马西半岛野外地质考察

托克勒岛(Torckler Island)是赖于尔群岛考察计划中面积最大的一个岛，且岩石风化严重，陡坎多而且深，很多地方需要绕行才能到达。原定的考察时间是2017年1月11日至16日共计6天，考察任务是完成四条横穿托克勒岛的地质路线调查，相当于平均每天要完成一条路线调查，因此托克勒岛的野外考察工作“时间紧，任务重”。1月13日上午到达后，我们搭好帐篷，做好简易的炉灶之后，就开始按照既定计划对托克勒岛进行了第一条地质路线的调查。第一条路线相对其他三天路线是最短的，我们仍然忙到下午5点才开始带着采集的岩石样品往回赶，由于采集的样品较多，回到营地已经是下午8点了，我们三人煮了5包泡面分着吃了，就赶紧去帐篷休息，因为明天的路线是最长的。鉴于1月13日的路线调查情况，一天的时间要完成最长地质路线的调查是非常紧张的，为了省出更长时间用来进行野外考察，我们决定1月14日早上不在营地吃早饭，7点从营地出发，携带着一些饼干、自加热米饭和巧克力，在前往第二条路线起点的途中，就着前一天晚上烧的热水和饼干吃了一顿简单的早饭。经过一天紧张有序的地质调查，到下午8点我们终于完成这条最长地质路线的调查，内心满满的成就感。1月15和16日我们顺利完成了最后两条线路的地质调查，当时我们每人手套磨坏了两双，脚底都磨起了泡，欣慰的是托克勒岛的考察任务已经基本完成。1月16日晚上，我们开始清点物资，把一部分生活物资清点打包直接运回站里，另一部分准备带到马西半岛。1月17日上午，我们从托克勒岛转场至马西半岛，开展马西半岛地质考察。

工作圆满完成，KA-32直升机接我们返回中山站

马西半岛(Macey Peninsula)是赖于尔群岛考察计划中面积最小的岛，但是也最靠近冰盖，因此大风天气比其他几个岛都要多很多。1月17日上午9点半我们到达马西半岛上空，发现原定的直升机降落点大的碎石较多，无法降落，机组人员随即现场观测，选取了一个峡湾降落。正如所预测的那样，马西半岛的风明显比其他三个岛要大，我们在搭帐篷时就遭遇了严峻的考验，经过三个人的密切配合才将帐篷支起来。随后，我们一起去察勘地形，走至山坡的时候，由于风力太大，无法到达山顶，只能被迫返回营地。一路上我们发现山上的岩石风孔很多，破碎严重，这可能会给我们的采样工作带来很大的考验，因为需要把表面的风化层敲除，才能取下新鲜的岩石样品。按照考察计划，我们需要在这个岛完成两条横穿马西半岛的地质路线调查。1月17日晚上19点半，我们按照惯例和中山站联系，被告知直升机在返回途中对马西半岛的小意大利岛(Little Italy Island)进行了勘查，发现小意大利岛从地形上讲完全是一个山梁，直升机无法降落，因此，对小意大利岛的地质考察我们只能放弃了。通过对前面两个岛的考察已基本了解了赖于尔群岛的岩石类型，又有充足的三天时间，所以马西半岛的两条地质路线完成的相对顺利。1月20日上午9点半，当看到来接我们回站的KA-32直升机出现在马西半岛上空时，我们倍感欣慰，看着身边自己亲手采集的岩石样品，我们坚信，自己所有的付出都是值得的！

至此，赖于尔群岛野外地质考察顺利结束，感谢第33次南极考察领导和中山站给我们的巨大支持！感谢KA-32直升机机组提供的无私保障!感谢发电栋的队友们帮助我们把前期的样品运输至发电栋并帮助保管！感谢气象预报人员和报房工作人员给予的气象和通讯保障！

近日，地调局水环中心沂蒙山项目组在沂源县鲁村镇北官庄实施的探采结合孔成功出水，解决了1570人的饮水困难。 

北官庄位于鲁村镇北2公里处，人口1570人，耕地1500亩，果树200亩，大牲畜300头，无灌溉水源，农业靠天收，饮水引自村北花岗岩区沟谷内下降泉，泉水流量约0.6升/秒。旱季时，泉水流量减少，村民吃水困难。为解决全村安全饮水问题，曾于村北实施一眼120米深井，施工后干孔，未能解决问题。受鲁村镇政府所托，沂蒙山项目组将该村作为实施探采结合孔的重点村。

北官庄处于鲁村断陷盆地与丘陵山地接触带，近东西向高峪—北官庄断裂为断陷主控边界，其北地层岩性为傲徕山超单元松山单元肉红色中粒二长花岗岩，零星可见石炭系太原组含煤地层出露，盆地区古近系常路组砖红色泥岩、粉砂岩与复成分砾岩伏于厚度小于10米的第四系山前组含砂、砾粉质粘土之下。

综合分析认为该村所处位置虽为高峪—北官庄断裂带，但南盘古近系盖层贫水，北盘花岗岩基底风化厚度有限，破碎带内古生代地层受挤压作用明显，且之前的干孔证实了太原组灰岩夹层不富水，判断断层为张性不富水断裂；而近南北向冲沟发育，使地表水与地下水径流一致，受断层阻滞，在石炭系碎屑底部与花岗岩接触面，应赋存构造裂隙水，形成地下水相对富集带，是探采结合井实施的目标靶区，目标水量为5方/天。

经过2条物探勘查线的实施，并结合干孔所反映的物性参数，通过对比分析证实了断层的存在，并查明了其空间形态。经钻探分别在Ⅱ线285米处和Ⅱ线265米处施工50米和112米，结合260米处5米深大口井的水位，证实了在相距25米的断裂带内存在浅径流（石炭系裂隙水、断裂破碎带裂隙水）与深径流（花岗岩裂隙水）3个水位，石炭系大口井水位埋深3米、破碎带浅井水位埋深5米，深层花岗岩裂隙水居两者之中承压自流，三层水抽水试验互不干扰，自流井涌水量每天120立方米。

此探采结合孔的成功实施：一是达到了北官庄村委的预期水量，解决居民的饮水困难；二是探索了贫水区断裂构造找水新模式，积累了找水经验；三是获得了花岗岩承压水赋存模式，为分析断陷超覆盆地区的水文地质条件开拓了思路。