在地质科学探索的广袤苍穹中，中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心分析测试实验室，从荒芜中蹒跚起步，于磨砺中不断蜕变，在挑战与机遇交织、荆棘与繁花共生的时代浪潮中砥砺前行。长沙中心以“拓荒者”的姿态，在设备操作与数据跃动间，将“地质密码”逐一破译。长沙中心实验室的发展巨变，不仅见证着地质分析技术的迭代升级，更书写着分析测试人员以实验室为家、用青春和智慧助推地质事业高质量发展的动人篇章。

军魂淬志：逆境突围的浴火重生之路

时间回溯至2020年，长沙中心分析测试实验室自拉萨回迁至宁乡。彼时的它，恰似在汹涌波涛中失去罗盘的孤舟，陷入前所未有的困境。高、精、尖仪器设备缺失，关键岗位技术骨干流失，连最基础的实验室资质都成了遥不可及的目标，发展之路举步维艰。曾经繁忙有序的工作场景不复存在，陈旧设备在角落蒙尘，仿佛无声地诉说着实验室的落寞与沧桑，科研人员于寂静中等待着转机。

刚从中国地质调查局武汉地质调查中心交流来长沙中心担任分析测试实验室负责人的谭靖，面对困局，他目光如炬，并激励团队：“大家都是曾身披戎装的‘黄金兵’，军人的字典里从无‘退缩’二字。军魂不能遗忘，血性更不能丢。没有资质，我们可以通过努力获取；技术力量流失，可以广纳贤才培养；设备陈旧，可以积极筹措资源更新；业务停滞，可以奋力开拓新局。只要我们坚定信念，撸起袖子加油干，就没有攻克不了的‘娄山关’，也没有逾越不了的‘腊子口’。”在他的鼓舞引领下，团队成员重拾军人退伍不褪色、转改不转志的赤诚信念，于困境中破冰前行，在筚路蓝缕中开启一段凤凰涅槃、换羽新生的奋进征程。

破茧焕彩：跨越发展的卓越进阶之路

在长沙中心的领导下，团队积极作为，广泛走访业内多家兄弟单位，深入落实专家论证等系列务实举措，全面推动硬件设施与技术能力的迭代升级。短短数载间，实验室仿若破茧而出的彩蝶，轻盈挣脱往日的青涩与局促，取得一系列令人瞩目的突破性成果。

为尽早形成分析检测能力，团队加快推进实验室改造升级。在基础设施建设方面，精细优化水电供应系统，确保设备运行稳定流畅；精准配备温湿度控制系统，为仪器设备营造适宜的运行环境；科学规划实验场地，明确化学分析区、样品制备区、仪器操作区等功能分区，有效避免交叉污染，大幅提升工作效率。同时，实验室大力引入高端先进设备，对老旧仪器进行维修与更新换代。目前，实验室已配备124台（套）化学分析测试与样品加工设备，为高质量检测工作提供坚实有力的硬件设施保障。

为加快推进人才队伍建设，团队大力实施人才引进战略，通过岗位锻炼遴选、社会公开招聘与校园精准揽才等多措并举，吸纳7名优秀专业人才，为团队注入强劲动能。同时，团队构建起完备的“外培内训”人才体系，先后50余次选派技术骨干前往湖北省地质局、武汉地调中心、湖南省地质调查所等行业单位交流学习，通过联合开展科研项目、技术研讨、人员互访、业务讲座等形式，引进前沿技术与先进管理经验，健全完善实验室质量管理与内部培训体系，进一步拓宽工作视野。此外，团队定期选派技术骨干参加国内外行业高端会议与学术交流活动，实时洞悉行业前沿动态。通过一系列扎实有效的举措，团队构建了科学合理、梯次分明的人才队伍体系，孕育出强大的科研生产力。

创新领航：匠心筑梦的科研腾飞之路

在科技创新的赛道上，实验室始终以“追光者”的姿态前行，团队始终坚持目标和问题导向，用爬坡过坎、滚石上山的勇气攻克工作中的难点、堵点，积极探索解决方案，通过尝试与努力，将一串串“问题清单”变为“满意答卷”。

通过几年的接续奋斗，实验室在科技创新领域成果丰硕。通过优化实验流程、改进设备性能，实现检测效率大幅跃升，具备快速、精准完成大量实物工作量分析检测能力，有效提升生产效能。同时，团队积极开展锑矿石标准物质研制等科研项目，不断拓展科研边界、提升科研深度。在学术研究方面，团队获批专利20余项，涵盖实验设备优化、分析方法改进等多个关键领域，发表SCI、EI及中文核心论文10余篇，充分彰显了团队深厚的科研实力与学术水平。

夜幕降临，实验室灯火通明，依旧是加班忙碌的身影。这里的每一台设备都铭刻着科研人的匠心，每一组数据都凝聚着探索者的执着，每一项成果都闪耀着创新者的智慧。站在新的起点，团队将以“归零”的心态，重整行装再出发，以科技创新为引擎、以人才培养为根基，在地质科研的星辰大海中锚定航向、劈波斩浪，在淬火中锻造一双地质勘探的“火眼金睛”和资源开发的“智慧大脑”，为保障矿产资源勘查和地球化学调查工作提供有力支撑，擘画分析测试科研人转型发展的新画卷。

海洋资源是海洋环境中可以被人类利用的物质、能量以及空间，包括生物、矿产、海水、空间资源及海洋能源。人类对海洋资源的调查、开发和利用是从近岸到远岸，再至深海。随着人们对海洋资源环境重要性认知程度的加深，海洋环境调查和影响评价成为提高海洋资源开发利用价值、维护海洋环境功能的重要方式。

环境基线值指研究区环境参数的当前水平值，即环境现状值，它是环境影响评价工作中最基础的内容。环境基线调查需要记录包括物理海洋学、化学海洋学、地质地貌、生物群落等方面信息。其中，生物基线调查的主要内容包括：采集原生动物及后生动物群落数据——巨型动物、大型动物、小型底栖动物、微生物群落、底栖鱼类和食腐动物以及与资源直接相关的生物区系的数据；记录观察到的海洋哺乳动物，近水面大型动物和鸟群；记录和描述沉积物的生物扰动活动和混合状况；摄影记录手段建立图像背景资料档案；等等。

近期，自然资源部中国地质调查局广州海洋地质调查局首次依靠自身力量完成了西太平洋工区的生物和环境调查外业工作，采集了浮游生物、底栖生物、微生物样品，并利用海底摄像记录大型底栖动物与底质环境的图像资料，为建立深海环境基线打下了基础。

合理的技术路线和科学的技术方法是航次任务顺利完成的重要保证。下面，我们来围观本航次生物与环境调查过程与方法。

浮游生物调查取样

浮游生物是指生活在水中缺乏有效移动能力的漂流生物，分为浮游植物和浮游动物。它们体型细小，大多肉眼不可见，且其游动速度往往比它自身所在的洋流流速慢很多，因此它们常常“随波逐流”。浮游生物种类和数量繁多，且时空变化明显，是水域中其他生物生产力的基础。浮游生物调查研究有重要的科学价值，它们有的可以作为海流指示种，有的具有富集放射性同位素的能力并可以作为污染的指示种，硅藻、有孔虫和翼足类等死后沉积在海底，成为海洋底质重要组分，能助力古海洋环境研究。

我们使用深水浮游生物拖网（图1）来获取大洋浮游植物（藻类）、小型浮游动物和大中型浮游动物样品。

 

图1 深水型浮游生物拖网

采样之前，需要准备3个润洗好的广口瓶，记号笔分别标记大、中、小和站位号，对应收集浮游生物拖网中的样品，同时备好甲醛溶液、镊子，手套等工具。每次下网前检查三个网的网具是否破损，网底管是否处于闭口状态（图2）。

样品采集时，拖网的落网和起网保持匀速和慢速，速度0.5m/s左右，钢丝绳倾角不得大于45°，直到拖网设备出水。使用水泵抽海水，从凌空的网外侧自上而下冲洗，使粘网的标本集中于网底管，确保网中样品全部收入样品瓶，采集的样品使用中性的甲醛溶液固定，最后将样品放入阴凉避光的样品库保存。

 

图2 浮游生物拖网采样

底栖生物调查取样

海洋底栖生物是指栖息于海洋基底表面或沉积物中的生物。它们多为无脊椎动物，也包括以绿藻、褐藻、红藻等为主的典型植物。按生活方式，底栖动物有固着、附着、穴居、爬行、游泳、共栖、共生及寄生等多种类型，其种类多样性极其复杂，分布范围从潮间带直至万米水深的深海底。按体型大小，底栖动物可分为大型、小型和微型底栖动物。底栖生物分别处于不同的营养层次，并且与底质环境之间存在耦合关系，因此，阐明底栖生物的数量变动规律及其与本底环境、资源间的联系，对海洋环境调查研究有重要意义。

本航次底栖生物调查对象以底栖动物为主。按体型大小，调查对象分为大型底栖、小型底栖和微生物。大型底栖和小型底栖（以能否通过0.5mm孔径的筛划分）调查工具包括箱式采样器、定量框、样品筛、PC管等。

采样之前，准备好硅胶软管、3个广口瓶、定量框、量杯、PC管、铲子等工具，样品筛的最上和最下层孔径没有要求，可以选择粗孔径的网筛，中间三层由上至下按孔径从大到小的顺序排放。

底栖生物调查可以使用底拖网和箱式采样器等方式，本航次以箱式采样为主。箱式采样器出水、去上覆水后，观察沉积物的表层有无大型生物体，若有可用自封袋留存，拍照记录样品位置和站位名称；挑选未扰动或扰动少的地方，将备好的定量框和PC管插入箱式采样器中；待箱式采样器中的泥样脱离箱体，拍照并记录；取出插管，处理后两头加管堵，贴好标签根据实验目的置于普通冰箱冷藏或冷冻保存，待检测小型底栖生物；取出定量框并进行过筛处理，过筛时顶层可以加盖一层筛子防止冲水时水泥溅出，同时也防止高压水枪直接冲破样品，最底部垫一层筛子，有利于泥水尽快排空；过筛后将筛子上的剩存物分别装到样品袋，处理后置于普通冰箱保存，待检测大型底栖生物（图3）。

 

图3 底栖生物调查取样

微生物调查取样

海洋微生物是来自海洋环境，可在寡营养、极端环境（低温、高压、高盐等）下长期存活并能持续繁殖的微生物，主要包括真核微生物（真菌、藻类和原虫）、原核微生物（海洋细菌、海洋放线菌和海洋蓝细菌等）和无细胞生物（病毒）。海洋微生物在生物地化循环中起非常重要的作用。深海微生物由于长期处在极端环境条件，使之形成了特殊的生物结构、基因类型和代谢产物，是重要的深海生物资源，也是深海环境基线调查的内容之一。

本航次微生物调查内容为：水体/沉积物样品中的微生物群落多样性组成及空间分布特征等。调查工具包括箱式采样器、活塞重力采样器、无菌袋、无菌注射器、无菌瓶、去离子水、缓冲液、液氮等。

箱式取样器出水后，用软管和无菌广口瓶收集上覆水，立即冷藏和沉淀；用润洗过的花泥铲或不锈钢勺刮取表泥（未扰动，水平方向不紧挨着插管和箱式壁）装入无菌袋，由于微生物样品对光照和温度变化十分敏感，为了防止其降解，现场处理完成后可将其置于超低温冰箱（-80℃）保存；将事先冷藏的上覆水样品取出，润洗所有过滤工具，包括空瓶、镊子、滤膜夹等器具(膜除外)；滤膜夹装膜并过滤，过滤过程需注意水要从膜具的中孔流出，且螺纹口处不漏水。过完膜后，用镊子将圆形滤膜折成小扇形过液氮，置于EP管中超低温保存（图4）；重力柱的上覆水/泥样品以类似的方式处理。

图4 微生物调查取样

海底摄像影像资料采集

如果你认为4000米水深以下的海底是一望无边的黑暗和寂静，那你就错了。利用海底摄像系统，我们能揭开海底原貌的神秘面纱。淡定摇尾的鱼、落荒而逃的芒虾、看似不动的蛇尾、海参和海葵、固着海底的海绵、一张一弛的头足类......在镜头下一览无遗。

本航次海底摄像调查内容为：记录底质环境状况；记录大型生物多样性。深海高清摄像系统主要由甲板单元、水下拖体及光电复合缆组成，可满足最大摄像作业深度为6000米。

通过海底摄像可以现场记录底质环境状况；现场记录摄像大型底栖生物出现的时间、数量、种类（图5，图片依次为芒虾、蛇尾、海参、鱼类、海葵、海绵、快速游动的头足类）；根据班报记录情况统计底质环境状况和底栖生物多样性。

　　

 

图5 深海大型底栖生物影像

初步认识

本次调查收获满满，所获浮游生物样品肉眼可见桡足类、端足类（钩虾）、水母、浮游幼体等浮游动物；大型底栖生物样品肉眼可见生物栖管、海绵骨针；微生物样品从上覆水过滤和表层泥样中提取，需进一步实验室检测分析其群落结构和多样性；海底摄像拍摄到的生物超过200个，主要生物类型有：海绵、蛇尾、鱼类、虾类、海参、头足类、海葵等。

当前，服务支撑海洋生态环境保护，实现海洋资源绿色勘探是自然资源统一管理的重要内容。新时代新职责赋予海洋调查研究工作新使命，也要求基层海洋工作者不断学习和参与实践，丰富原有知识体系，跨学科交流和融会贯通，才能提高履职尽责能力，适应职能转型的新要求。

古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一，也是第一个重要成矿期

瓦尔巴拉超大陆是一个理论上曾经存在的超大陆，自38亿年前开始形成，31亿年前成形，28亿年前分裂。

前寒武纪地质年表

今年世界地球日的主题是“珍惜自然资源呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”。那么，对于“生物大爆发”之前远古时代的地球，你又知道多少？今天，就让我们请来一位研究前寒武纪50多年的地质专家——来自中国地质调查局天津地质调查中心的沈保丰研究员，请他讲讲从46亿年前地球诞生到距今5.41亿年寒武纪开始近40亿年的漫长时光中，地球经历了哪些重大地质事件。

1 前寒武纪涵盖40亿年的地球时光，分为冥古宙、太古宙、元古宙三个地质时代

记者：说起寒武纪，人们会想到地球历史上第一次生物大爆发，大量且门类众多的海生无脊椎动物在几百万年的很短时间内“突然”地出现了。从此，地球逐渐成了一个生机勃勃、丰富多彩的“生命家园”。那么在之前的前寒武纪时期，地球又经历了怎样的演化过程？

沈保丰：地球的年龄是45.68亿岁，以5.41 亿年的寒武纪为界，之前约40 亿年的地质时代称为前寒武纪。

前寒武纪又分为冥古宙、太古宙与元古宙三个地质时代，是陆壳形成、生长、壳幔圈层分异耦合并形成稳定陆块的重要阶段。应该说，在这个漫长的时间尺度上，地球发生了一系列决定地球命运的地质大事件。揭示这些事件的性质和过程，对于理解行星演化、大陆的聚合与漂移、矿产资源的形成、生命的演变，以及地球未来的发展都具有重要意义。

记者：但以往人们了解得并不多。

沈保丰：的确。尽管它占据了地球生长期近87.7%的时间，但人们对这段时期的了解相当少。这是因为前寒武纪少有化石记录，且岩石已严重变质，不是已经破坏侵蚀，就是埋藏在显生宙地层之下。

目前，已知地球上地壳的最古老物质记录，是澳大利亚杰克山太古宙沉积砾岩中的碎屑锆石，它的年龄大约是44亿多年。

2 冥古宙的“黑暗地球”，经历了由天文行星演化到地质演化的质变

记者：地球形成的初始阶段是没有地壳的？

沈保丰：早期地球经历了由天文行星演化到地质演化的质变。

在冥古宙，即距今45.68亿年到40.3亿年，早期地球经历了一段“黑暗时代”，那是一段没有岩石记录的时期。

冥古宙又可分为混沌代和杰克山代或锆石代两个代，其分界线为44.04亿年。混沌代主要是太阳系及其早期地球等行星形成及演化时期，其间包括太阳系的形成、早期地球的增生、金属地核和硅酸盐地幔形成、月球的形成、一颗“火星大小”的行星撞击等天文行星演化事件。

距今44.04亿年左右，地球就进入到地质发展时期。在这一时期内，有原始地壳和原始地核起源，初始地幔、水、大气圈和海洋的形成，陆壳、洋壳及生命起源等重大地质发展问题，都需要人类进一步去认识和研究。

早期地球的研究是当今地球科学研究的热点和难点，因为有关近似火星大小的天体大撞击、全球岩浆海、地幔翻转、陆壳起源、生命出现等大事件都发生在这一时期。但因为在这时期保存的记录极少，又很难得出较完整的结论。因而人类对早期地球的认识程度极低。

从地质角度对早期地球的研究、获取相关信息的途径，其中对冥古宙碎屑锆石包含信息的研究尤为重要。

记者：人类都在哪里发现过冥古宙碎屑锆石？

沈保丰：保存较好的地点是西澳的Mt. Narryer、Jack Hills和Maynard。Mt. Narryer的碎屑锆石年龄为41.5亿年及42亿年；Jack Hills为44.04±0.08亿年，是全球最老的碎屑锆石年龄。

在中国大陆的西藏三江造山系中的喜马拉雅地块、北羌塘地块、北秦岭西端、北祁连走廊带、天山的东准噶尔和华夏造山系等7个地点，也发现了早于40亿年的碎屑锆石，其中有4个大于40.3亿年，3个接近4亿年。

3 太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、许多矿产形成的重要时期

沈保丰：太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、高度还原性水圈、大气圈和铁、金、铜、锌矿产形成的重要时期。

太古宙是陆核和陆壳巨量堆积时期。根据已有的地质资料，地球陆壳的80%～90%是在早前寒武纪形成的，绝大多数形成于太古宙中的中—新太古代。全球陆壳的巨量增生在29亿～27亿年，主要的岩石类型是高钠的长英质片麻岩，其次是镁铁质—超镁铁质火山岩。据推测，陆壳增生与超级地幔柱事件有关。

太古宙地幔热对流循环剧烈，构造活跃，火山活动速率较大，这有利于早期大陆物质大量产生，并漂浮于紊流状态的地幔之上。随着地球冷却，原始大陆固结为一些小陆块。依据南非卡普瓦尔和澳大利亚皮尔巴拉克拉通的年代学和古地磁研究，在33亿年左右，甚至可早到36亿年，可能有一些陆块增生并形成地球上第一个构造上更稳定的瓦尔巴拉超大陆。有专家提出，在太古宙末期，27亿年左右或25亿年，可能存在一个肯洛兰超大陆。约24亿年左右，肯洛兰超大陆开始裂解，形成了一系列的大规模放射状基性岩墙群，在23亿年左右形成了古元古代冰川事件。

记者：太古宙已经开始形成矿产资源？

沈保丰：太古宙形成的大量绿岩带中有着明显的成矿作用。

根据其规模、形态、形成时代、岩石组合、变质程度以及成矿作用等方面的差别，全球的绿岩带可分为4种类型：巴伯顿型（35亿～33亿年），形成时代较老，主要矿产有金、铁、铬和少量镍；苏必利尔型（27亿～26亿年），主要矿产有铜、锌、金、铁和少量镍；伊尔岗型（27亿～26亿年），产出的矿产有铜、镍、金、铁等；达瓦尔型（26亿～23亿年），与之有关的矿产有金、铁、锰等。

4 距今26亿～25亿年间，华北陆块发生了一次大氧化事件

记者：现在的中国大陆在太古宙时期经历了怎样的变迁？

沈保丰：太古宙地层在中国大陆出露面积为7.4万平方公里。中国大陆主要有三个陆块区，分别是华北、塔里木和扬子。其中，以华北陆块面积最大，变质基底分布范围最广，时代跨度最长——从略大于38亿年到18亿年。

作为中国最大的陆块，华北陆块的面积约30万平方千米。尽管与世界上其他陆块（克拉通）相比，它的面积不算大，但它不仅具有超过38亿年的漫长地质历史，而且经历了复杂的构造岩浆热事件叠加和改造，记录了几乎所有地球早期的发展的重大地质构造事件。

在26亿～25亿年，华北陆块是陆壳巨量堆积的高峰期。由于陆壳巨量堆积引起由缺氧到富氧的地球环境的剧变，构造体制重大转折，同时导致了元素的巨量迁移、重新分配和成矿。

一个有趣的现象是：华北陆块大约30万平方千米面积上，在26亿～25亿年间忽然大规模地形成了几千个规模大小不等的氧化物相条带状铁建造（BIF）型铁矿床，累计查明资源储量已达335.36亿吨，占全国铁矿总资源储量46%。这种在一个不是很大的地区集中产出几千个矿床和矿点，并呈氧化物相条带状铁建造的铁矿床产出，在全球很少见，华北陆块可能是唯一的地区。这也说明在新太古代26亿～25亿年时，华北陆块发生了一次大氧化事件。

记者：铁矿床的形成与氧化有什么关系？

沈保丰：铁是变价元素，在自然界有Fe2+和Fe3+两种离子存在。氧化环境中铁呈Fe3+状态存在，Fe3+的迁移能力极小。还原环境中铁以Fe2+状态存在，形成Fe(OH)2、FeCO3、FeCl2等化合物。因而氧化环境有利于铁的沉淀，还原环境有利于铁的迁移。即：在酸性环境下，铁的还原作用增强，促使二价铁被溶解到溶液中去；在碱性环境下，铁的氧化作用增强，促使三价铁从溶液中沉淀下来。

在华北陆块在26亿年之前，由于强烈的火山和洋底的喷流作用，大气圈和海盆基本是处于强酸性和强还原的环境，在盆地中大量的铁呈二价离子、氢氧化铁或其他络合物形式存在海盆中。在26亿~25亿年由于处于氧化环境，Fe2+便从溶液中沉淀下来，形成了大量的铁矿。

5 古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一，也是第一个重要成矿期

沈保丰：古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一。在此期间，发生了古元古代初超大陆裂解、大量基性岩墙（席）侵位、大量巨厚被动陆缘型沉积建造、大陆壳的快速生长、俯冲—碰撞造山作用的首次出现等。同时，这一时期构造体制发生了本质的变化，由太古宙全活动体制转换为活动带和稳定地块并存的构造格局。出现不同规模、不同构造性质的活动带、裂陷槽、岛弧带、活动大陆边缘、被动大陆边缘等。

记者：全球古元古代大致发生了哪些重大地质事件？

沈保丰：24.2亿～22.5亿年在古元古代初期，发育有广泛的冰川活动，产生了全球性的地幔慢速下沉和大气圈的氧化。

这个时期的古老冰川活动被称为休伦冰川活动。它紧随在肯洛兰超大陆破裂、大氧化事件在全球广布条带状铁建造之后。在24.2亿～22.5亿年全球岩浆活动寂静期之后，从22.5亿～20.6亿年岩浆活动重新活跃，出现以玄武质岩浆活动为代表的全球事件。古元古代中期，也是磷矿产生的重要时期。

20.6亿～17.8亿年是地球历史上重要的地壳生长期，世界上最大镁铁—超铁镁质层状侵入体以及南非含大量矿产的大规模基性布什维尔德岩浆岩省，就产生于这一时间。这一全球的构造事件还导致了哥伦比亚超大陆在距今18亿年时的形成。

此时的华北陆块也发生了与超大陆形成有关的造山事件。大量丰富的地质记录证实，在古元古代末18.5亿年完成了最后一次前寒武纪聚合造山和变质作用，完全固结成为一个整体的刚性克拉通。在古元古代末，经吕梁运动，华北、塔里木、华南等古大陆相联，组成一个统一的中国古大陆的结晶基底。

全球哥伦比亚超大陆形成后，从17. 8亿年开始陆续进入裂解期，形成裂谷盆地和被动陆缘盆地。

古元古代也是地史上第一次十分重要的成矿期。它以矿种多、成矿规模大、矿床类型复杂著称。比如中国就有大量这一阶段因古大陆裂解离散-造山而产生的矿产，构成了铁、铜、铅锌、金、硼、菱镁矿、滑石、金红石等矿床成矿带和成矿系列。

6 “雪球地球事件”之后，温室效应导致地球变暖，元古宙进入尾声，显生宙拉开序幕

记者：从您的讲述来看，早期地球虽然没有大量生物出现，但故事也是惊心动魄。

沈保丰：的确非常精彩。

17.8亿～8.5亿年是地球演化过程中相对稳定期，以硫化物发育的深海洋、疑源类的缓慢演化、哥伦比亚超大陆的解体和距今11亿～9 亿年罗迪尼亚超大陆的汇聚为主要特色。

8.5亿～5.41亿年是地史中由隐生宙向显生宙过渡的重要阶段，也是生命演化最关键的时期。在这时期的开始阶段，即从7.7亿年开始，地球进入了元古宙第二次环境剧变阶段，广泛发生低纬度冰川，整个地球覆盖着冰雪，形成一个雪球，称为“雪球地球事件”。

记者：“雪球地球”？连赤道也被冰雪覆盖吗？

沈保丰：当然。全球年平均气温低达-50C°，海洋表面冰层达到1000米厚。整个地球成为一个雪球。

这也是元古宙休伦冰期后的第二次全球冰雪时期。

在新元古代中期，罗迪尼亚超大陆裂解。在这一时期，地球构造运动加强，广泛形成陆内裂谷，同时引起大规模风化剥蚀和沉积作用，使大气中CO2的消耗量大大超过火山喷发释放的CO2量，并出现“冰室效应”：全球气温迅速降低，首先在地球两极的海洋上形成冰盖，随着冰盖面积的扩大，冰面对阳光反射增大，加速了地球表面的气温下降，直至全球冰冻，形成“雪球地球”景观。

不过，有一句话叫物极必反。由于温度极低，水文循环基本停滞，几乎没有降水作用，消耗CO2的化学循环基本停止。但同时，地球上的岩浆作用依然活跃，火山喷发释放出大量的CO2，且不断增加。经过上千万年的日积月累，大气中的CO2终于达到了一个足够高的浓度，便又产生了强大的温室效应。之后，地球迅速变暖，冰雪大片消融，最终出现了另一极端——解冻加速，一场酷热随之而来。

随之而来的还有生物界的蓬勃孕育。6.35 亿年，埃迪卡拉纪开始，埃迪卡拉动物群首现，至5.41亿年寒武纪生物大爆发，元古宙结束，显生宙拉开序幕。

7 元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期，中国至少有该时期形成的超大型矿床40余处

记者：看来，中—新元古代是地球演化历史上最重大的变革时期之一，为之后地球成为丰富多彩的生物家园奠定了地质基础和气候基础。

沈保丰：我今年83岁，是从1964年开始研究前寒武纪矿床。我想要告诉大家的是，地球演化和环境变化也与成矿作用息息相关。如，“雪球地球事件”为我国的华南地区留下了大量的铁矿、锰矿和磷矿，特别是锰和磷，规模很大，品位很高。

记者：那么，我国前寒武纪矿床主要有哪些矿种？

沈保丰：中国前寒武纪超大陆旋回与成矿作用关系十分密切，我们曾提出，中国前寒武纪大规模成矿作用的主要控制因素是大地构造背景和大型地质构造环境。我国前寒武纪有包括铁、铜、镍、锌、稀土、金、磷等矿种在内的14个矿种产出超大型和特大型矿床，其中超大型矿床40多处、特大型30多处。

记者：有哪些是我们现在熟知的大矿？能举个例子吗？

沈保丰：比如白云鄂博。

记者：我们知道位于内蒙古的白云鄂博矿赋存着大量稀土，在我国乃至世界稀土工业占据举足轻重的地位。它也是在前寒武纪哪个阶段形成的？

沈保丰：白云鄂博稀土、铌、铁矿床是我国中元古代一个世界级的巨型矿床。初期，我国开发白云鄂博是开采铁矿石，后来才发现并应用其中的稀土、铌等重要矿产资源。

如果说中国稀土的资源储量约为世界稀土资源储量一半，其中白云鄂博稀土资源储量就能占到全国稀土资源储量的近九成。如今，人们已在矿区内已发现73种元素，构成160种矿物，有综合利用价值的矿产达26种，除稀土之外，铌、钍资源储量都占世界第二位。

白云鄂博矿床有着复杂的形成历史。

据研究，白云鄂博矿床有两次成矿期，是早期中元古代以铁-铌-稀土矿为主的岩浆型和晚期加里东期为铌—稀土矿热液叠加而形成的多成因、复合型的叠生矿床。

在中元古代早期，大约17.5亿年左右，随着全球哥伦比亚超大陆的裂解，太古宙的华北陆块也开始裂解，形成白云鄂博裂谷，并在裂谷中沉积了白云鄂博地层及有关岩浆岩。在14亿～12亿年，这里火成碳酸岩呈岩床或似层状体和岩墙侵位。就在火成碳酸岩岩浆熔离过程中，形成了岩浆期的稀土—铌—铁矿床。这也是白云鄂博的主矿化期。

在5亿年～4亿年加里东期，这里又叠加了一期构造热事件，形成了第二期稀土、铌热液矿脉。它们也是地壳深部物质部分熔融的产物。

沈保丰：总的来说，前寒武纪中的元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期。除了白云鄂博超大型稀土—铌—铁矿床外，中国此时形成的知名矿床还有：内蒙古东升庙超大型硫铁—铅—锌矿床、甘肃金川超大型铜镍矿床、海南石碌超大型铁矿床、贵州松桃西溪堡（普觉）超大型锰矿床、贵州松桃道坨超大型锰矿床、贵州开阳超大型磷矿床、贵州瓮安超大型磷矿床、黑龙江柳毛超大型石墨矿床、黑龙江云山超大型石墨矿床等。

记者：大自然的奥秘真是太多了。谢谢您为我们分享了一段有关早期地球的精彩故事。

专家出镜

沈保丰，研究员、博士生导师。1959年毕业于前苏联乌克兰顿涅茨克工业大学地质系，曾任原地矿部天津地质矿产研究所所长（现为天津地质调查中心）。50多年来，主要从事矿床、前寒武纪地质、区城成矿规律和成矿预测研究，专长前寒武纪成矿作用；先后发表论文100多篇，出版专著14部；曾获国家科技进步奖、省部级科技或果奖等多项，1992年起享受国务院特殊津贴等。

 

青海地质工作者在施工完成后回填恢复土地

  

青海地质工作者进行植被揭层养护

 

阅读提示

地质勘查工作必然要与生态环境保护发生矛盾吗？如何从根本上解决矿产勘查环境恶化的痼疾，在地质矿产工作低迷的大环境下重拾信心，走出一条快速发展的新路？或许，从近日在北京召开的全国绿色勘查工作经验交流研讨会上，从一个个推进地质勘查与生态环境保护协调发展的新思路、新技术、新举措中，人们可以寻找到答案。

 

这是一场会聚政府部门、行业协会、国有地勘单位、矿业企业、科研单位、公众媒体的交流研讨会，也是一场凝心聚力、提振信心、携手共进的动员宣传会。在会上，人们分享了来自青海、贵州、四川等地绿色勘查的宝贵经验，了解了最新的绿色勘查技术与装备，更深深体会到了地勘工作在我国生态文明建设中必须担负的责任和使命。

地勘行业的绿色大潮势不可挡

国土资源部地质勘查司司长王昆引用德国哲学家雅斯贝尔斯的名言为研讨会开篇。他说，绿色勘查也应该像教育一样，是“一棵树摇动另一棵树，一朵云推动另一朵云，一个灵魂唤醒另一个灵魂”。50多年前，《寂静的春天》犹如旷野中的呐喊，用它深切的感受、全面的研究和雄辩的论点改变了历史的进程，使环保进入了公众视野，开启了全球的环保运动。今天，我们也是一棵棵树，正在用绿色的枝叶，摇曳呼唤着绿色环保思想为地质勘查工作带来一场从内到外的重要变革。

王昆所说的“一棵棵树”，是指一些绿色勘查典型单位以及来自他们的探索实践：青海省国土资源厅正在推行绿色勘查开发年活动；青海省有色地勘局在多彩地区铜多金属矿整装勘查项目中切实融入生态优先理念，在矿产勘查与生态保护协调统一方面形成了可复制的多彩模式；贵州西南能矿集团已获得突出效果的绿色勘查示范；成都探矿工艺所研发的一基多孔、一孔多支等绿色钻探技术；国土资源储量评审中心围绕绿色勘查标准规范所进行的研究；中国矿业联合会就海外绿色勘查经验的集纳和分享等。

显然，这些行动汇集在一起，已经逐渐形成了地质勘查行业的绿色大潮。在今年5月10日召开的中国地质矿产经济学会2016年地勘局长座谈会上，一份《绿色勘查行动宣言》发出了地勘行业共同的心声：地勘行业要坚持生态保护优先，努力做先进理念的领跑者；要坚持推行绿色勘查，努力做建设美丽中国的践行者；要坚持依靠创新驱动，努力做保护生态和保障资源的双赢者；要坚持像保护眼睛一样保护生态环境，努力做大自然的呵护者。

思想决定行动。据王昆介绍，当前我国已经开始从顶层设计方面规范、扶持、引领绿色勘查，不仅在《固体矿产勘查工作规范》中增加了绿色勘查的要求，还将对储量技术标准进行调整——改掉不合时宜的，提升标准过低的，增加先进适用的，鼓励创新领跑的，考虑在过渡期出台《关于在地质勘查工作中加强生态环境保护的指导意见》，以满足应急性需要。同时，在找矿突破第三阶段中从布局上对全国的找矿工作进行了调整，国家级整装勘查区全面退出自然保护区，并在矿种上更注重地热、煤层气、页岩气、石墨、锂等清洁能源和战略性新兴产业矿产的勘查。

王昆认为，绿色勘查的核心就是把之前粗放型的勘查升级为生态型的勘查，身处其中，无论是政府部门、勘查单位、技术研发团队，都需要各司其职，积极行动。“在矿产勘查的生态化进程中，我们都是一棵树，要从自己的职责出发，摇动、推动、唤醒行业中的每一个人，共同让地质勘查走向生机盎然的绿色。”

青海“生态立省”迫使地勘转型升级

会上，50多位代表共同聆听了来自基层实践最鲜活的实例。

青海省国土资源厅副厅长李志勇告诉大家，实施绿色勘查是构建和谐地勘必由之路。

青海省地处青藏高原东北部，“三江源”地区被称为“中华水塔”，生态系统脆弱，是国家生态保护与建设的战略要地，也是重要的水源地和生态屏障，在维护国家生态安全中具重要作用。为此，青海省委省政府把生态保护作为青海省的特殊责任，提出“生态立省”战略，全力推进包括地质勘查在内的诸多工作的“生态化”。2014年，青海发布了《青海省主体功能区划》、开展生态文明先行区创建，实施国土空间利用管制，有序推进生态保护建设工程，改革生态保护制度。同时，对地勘工作过程中生态环境保护的要求也越来越高。

显然，面对这样的情势，地勘工作不转型升级就无法持续发展。据李志勇介绍，青海绿色勘查的做法主要有三点：

其一，优化地质矿产勘查工作部署。调整了2015年~2020年的《全省找矿突破战略行动实施方案》，优化地勘工作布局，取消整装勘查区2个、重点矿产勘查区11个，调整范围整装勘查区2个、重点矿产勘查区9个。工作重点区域调整至东昆仑、柴北缘、阿尔金等地区，原先在自然保护区核心区、缓冲区设立的探矿权、采矿权则一律退出。

其二，分类处置涉及自然保护区的地勘项目及矿业权。除基础性、公益性调查项目外，对4宗财政出资的地勘项目全部结题并注销探矿权，退出面积221.61平方公里；从2015年起，全面停止了三江源、祁连山地区省地勘基金项目设置和商业性探矿权投放，共取消设置省基金项目27个，取消投放探矿权10个；商业性探矿权全部停止勘查活动，按照“尊重历史、稳妥有序”的原则，采用依法依规、分类处理的方式进行处置，逐步退出自然保护区。

其三，将2016年定为“绿色勘查开发年”。共筛选安排省地勘基金绿色勘查示范项目10个，并在7个示范项目中同步开展绿色勘查专题研究，总结提升近几年地勘工作中一些好的经验和做法，探索建立绿色勘查工作管理制度及相关工作规范。

“通过一系列措施，青海的绿色勘查理念和生态环境保护意识得到了增强。地勘单位积极开展绿色勘查，探索建立绿色勘查制度规范。各项目均建立了绿色勘查相关制度，制定了野外工作生态环境保护措施，并将环境保护工作纳入了项目日常管理工作中。”李志勇告诉大家，绿色勘查大大推动了地勘外部环境的改善，在多彩整装勘查区，地勘队伍通过草皮恢复、垃圾管理等措施，得到了当地基层政府、牧民群众的信任和支持。甚至在玉树州治多县政府“虫草采挖前，外地单位一律不得进场”的情况下，地勘单位人员、机器设备特许提前进场开展地勘工作。地方牧民对环境恢复治理非常满意，很多人已不再参加破坏草原面积测量和恢复治理验收，对地勘工作人员表示出充分的信任。

“推进矿产资源绿色勘查开发，既是国家发展的战略需要，也是生态环境保护推动经济社会发展的客观需要，更是新常态下做好地质矿产勘查工作的现实需要，是化解矛盾、维护矿区社会稳定、推动矿产资源勘查开发持续发展的有效途径。”李志勇说。

谁说地质勘查与生态保护之间矛盾重重？青海经验证明，只要在地勘工作中坚持做到“生态保护第一，尊重群众意愿”，地勘工作就能在新形势下获得充足的发展空间。

“绿色”是现代地勘企业的生命线

如果说李志勇讲述的是政府与国有地勘单位在国家高度重视生态文明建设大背景下势在必行的思考和行动，那么，西南能矿集团股份有限公司董事长李在文则阐述了现代化地勘企业在社会价值、企业责任、可持续发展等方面对绿色勘查的内在需求。

他说，西南能矿集团是贵州省委、省政府为推进全省资源配置体制改革、加快资源优势向经济优势转化、促进矿产资源产业一体化发展而建立的省管大型国有企业。集团组建于2012年，正赶上生态文明建设的大潮，因此，其一“出生”便把生态放到了事关生存和发展的重要位置上。

去年，按照习近平总书记去年视察贵州提出要守住“生态和发展”两条底线的要求，西南能矿集团在“十三五”规划中提出了建设“生态环保型绿色能矿、科技创新型智慧能矿、资本运营型金融能矿”的转型升级目标任务，并在今年年初启动了绿色勘查示范项目建设：从50多个勘查项目中，组织5家地质勘查单位的7个项目作为绿色勘查示范项目，开展绿色勘查。

“我们在示范项目的实施中，十分注重地质勘查与生态环保相结合、与转型升级相结合、与扶贫帮扶相结合、与标准化机台建设相结合，在方案设计、设备选型、钻机施工全过程，坚持绿色勘查理念，全面促进地质勘查与生态环境和谐发展。”

李在文告诉大家，通过半年来的探索，西南能矿在绿色勘查方面已经取得了初步成效。

一方面通过最大限度减少土地使用，减少钻探工地“三废”排放，开展复垦复绿，实施节能降耗，大幅降低了对生态环境的破坏。如：优化设计合理避让林地耕地，采用浅钻代替槽探，减小对土地植被的破坏；钻探机场占地面积由平均120平方米减少到70平方米；搬迁道路用地面积仅为原大型设备的30%；在钻探工地铺设防渗土工布，搭设钢网，实现了土地零污染；工程完工后，对开挖地段按原地类进行恢复，播散草种，种植树苗，进行复垦复绿工作，复种的庄稼生机勃勃，苗木郁郁葱葱。

另一方面，通过优化勘查方案，实施设备模块化、轻型化、集成化、信息化，大大提高了工作质量和效率，不仅提高了找矿效果，而且使勘查周期和征地、搬迁成本有所下降。

更重要的是，得益于示范项目，西南能矿形成了《绿色勘查钻探施工机场管理办法》、《绿色勘查钻探施工现场质量管理体系》等系列制度，以及《绿色勘查技术标准》、《绿色勘查预算定额》等绿色勘查标准，相应的绿色勘查企业管理体系正在建立，使以环保、高效、和谐、法治为主要内容的“绿色发展”理念，真正成为西南能矿员工入脑入心的重要行为准则。

李在文认为，要想在贵州能矿产业发展中当好“龙头”，西南能矿就要敢于担当、敢于创新、敢于示范带动。“有人说绿色勘查是自己给自己套上枷锁。可我们认为，绿色发展既是我们的社会责任，也是自身发展的需要。只有绿色发展，才能实现经济效益、社会效益、生态效益的统一，才能实现能矿产业的提质增效和转型升级。在我看来，绿色勘查绝不是政府强制的产物，而是企业从自身发展需要出发作出的正确选择。”

“绿色勘查是现代地勘企业发展的生命线。”李在文坚定地表示。

应尽快建立绿色勘查技术体系

中国地质调查局探矿工艺研究所副所长李子章介绍了近几年该所为绿色勘查提供的技术支撑。

他说，绿色勘查是一项系统工程，需要集成创新、综合研究采用多项技术进行解决。作为我国探矿工程技术的专业研究所，钻探工艺所组建了绿色勘查技术团队，加强了技术研发和应用示范，开展了“高原生态环境脆弱区综合钻探技术应用示范”等项目，在四川若尔盖高原和青海等生态环境脆弱区取得了很好的效果。

同样来自探矿工艺研究所的吴金生告诉大家，目前，在探矿工程中，对环境影响较大的因素主要表现在两个方面：一是工程的实施对植被的破坏，如槽探工程、钻井基台修建、交通道路修建和物资的搬迁等；二是施工过程中，泥浆、粉尘和“三废”对环境的污染。所以，目前研究采用的技术方法也是从“减少植被破坏、降低环境污染”两个方面入手，实现绿色勘查。

吴金生说，减少植被破坏的技术方法，主要有这样几个：

一是“以钻代槽”，即用浅钻代替槽探，同时应用空气潜孔锤跟管取芯钻进方法，解决了常规方法效率低、在复杂地层成孔困难等问题；二是利用定向钻进技术，实现“一基多孔、一孔多支、一孔多用”，从而减少基台的数量、道路修建和物资搬迁工作，这也是中深孔钻进中实现绿色勘查有效的技术手段；三是采用模块化、轻便钻探设备及机具，便于人工搬迁和减少基台面积，为此他们还专门研制了一种轻便、多功能的履带式钻机；四是改变物资搬运方式，减少道路修建。

降低环境污染的技术方法主要有：

采用环保泥浆，减轻对环境的影响。对此，他们特别提倡使用生物聚合物环保泥浆体系，除具有抑制、防塌、润滑、封堵等钻探性能外，还能满足生物自然降解的特性，不破坏外界的酸碱平衡，无毒性，避免了泥浆组分以及废浆液对环境污染。

对废泥浆进行无公害处理。对于没有回收利用价值的废浆液，禁止直接排放，现场进行三级净化无害化处理；对于有利用价值的泥浆，使用泥浆罐和管汇连接等方式实现循环利用。

减少空气钻进粉尘的影响。如，从粉尘产生的源头进行控制，做好钻探设备连接的密封，增设孔口除尘装置，避免扬尘；对岩芯取样布设防尘罩，及时清理岩屑；在施工场地洒水，防止地面粉尘二次起扬。

“技术创新是推动绿色勘查的不懈动力。现有的技术可以解决一部分问题，但还不成熟，要不断探索新的技术、新的方法和新的工艺，逐步形成绿色钻探技术体系。”李子章如是说。

西南能矿建设工程有限公司董事长黄继平曾经在钻探队当了8年的队长。他认为，在地质勘查工程中实现绿色环保的目标，设计是前提，工艺是基础，设备是关键。目前，该公司作业区生态环境脆弱、人文环境复杂，而他们在施工中采用的“以钻代槽”、“定向钻探、斜孔钻探”、“一孔多支、一孔多用”等方法都取得了明显成效。同时，他们还普遍采用了模块式便携式钻机和组合式动力设备，满足了钻探孔深1000米~2000米的设计要求。

中国地调局地科院勘探技术研究所所长张金昌表示，推广绿色勘查需要国家大力发展有效保护生态环境、提高勘查效率的技术。其中有三个关键点：深入人心的绿色理念、相应的标准和规范、持之以恒的技术创新。近几年，勘探所围绕绿色勘查研究推出了适合西部高原地区轻便钻机、高精度对接井技术等创新性成果，大大提高了钻探取芯的效率。他认为，地勘行业也需要颠覆性的创新，或许在不久的将来就会用微波、用孔内机器人代替现在的钻头钻杆，为传统地勘工作带来一系列革命性的变化。

推进绿色勘查还需要解决诸多问题

尽管在全国地勘行业推广绿色勘查已成为政府、行业协会和许多地勘单位、矿业企业、科研院所的共识，但一些实际的难题仍然横亘在管理者和项目实施者的面前。

大家普遍关心的一个问题就是勘查成本的提升。

青海省有色地勘局副局长肖积图谈到，要进行绿色勘查，就必须有生态环境方面的投入，这将直接导致勘查成本的增加。而且，现行项目预算费用标准已完全不能满足绿色勘查的需要。如高寒草甸草原植被恢复费标准为2890元/亩，实际恢复费用则达到6000元/亩左右，加之工作区道路修建和为当地群众修建道路始终未纳入预算标准，大部分均需要从其他经费中支出，致使地勘单位负担较大。

青海省这几年的探索实践表明，成本与以往相比大概会高于10%。肖积图希望一方面基层单位积极提高自身的技术水平和管理水平，降低绿色勘查的成本；另一方面，政府相关部门调研，按照实际情况研究提高勘查预算的标准。

“企业都是要追求最大利益的。在目前法律法规没有明确要求的情况下，勘查成本的加大已成为许多地方商业性矿产勘查工作难以推进的重要因素。”李志勇这样认为。

另一个问题是国家层面绿色勘查标准的缺失。

对此，青海省有色地勘局地质矿产勘查院总工程师王凤林结合实际工作举例说明。比如，除近几年颁发的钻探类几项规范规程对环境保护有较具体要求外，大多数现行标准未有环境保护方面的要求，地质勘查中及结束后的地质环境恢复治理与土地复垦的相关要求，也没有纳入《矿山地质环境保护与治理恢复方案编制规范》中。再比如，现有相关勘查技术规范中没有纳入绿色勘查的诸多新方法、新技术，也没有增加“以钻代槽”等绿色环保施工内容，无法计算资源量。他希望国土资源部在向全国推广“绿色勘查”的同时，应组织专门力量开展不同地区、不同地貌环境下绿色勘查方法技术系统研究，编制绿色勘查规程，为绿色提供技术支持。

“国土资源政府部门将围绕生态文明建设做好服务工作，帮助地勘行业尽快适应环境、法律、市场的最新要求。而地勘行业的每一个人，也要行动起来，在各自的实践工作中播撒绿色的种子。”王昆呼吁，“推进绿色勘查，我们不要等待，不要嫌小，不要照搬，更不要心急。相信在中国，地质勘查的绿色时代终将来临。”