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    不久前,中国地质调查局“2023年度地质调查十大进展、地质科技十大进展”公布,其中由中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心负责的“胶西北地区发现特大型金矿”成果榜上有名。据报告内容披露:“在胶东深部发现隐伏矿体,招远滕家金矿推断金资源量超过50吨,达到特大型规模;胶莱盆地东北缘前垂柳矿区推断金资源量27.5吨,达到大型规模。”这是自新一轮找矿突破战略行动以来,胶西北地区金矿找矿又一重要发现。

    巩固金矿资源基地建设

    初春的“世界黄金之都”山东招远玲珑镇一片沃野,连绵起伏的山丘之间,几架身披绿色外衣的钻塔巍峨挺拔,在层峦叠嶂之间略显孤独。机台之上钻机轰鸣,一队着“红色”工装的钻探人员,正看着钻杆一点点地钻向地球深部探进。这是中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心地质找矿团队在这里开展胶西北地区金矿资源勘查项目。

    对于这片“金色”大地,该中心团队并不陌生。近年来烟台中心高擎为国寻金的信念大旗,聚焦“家门口”的金矿资源,着眼地球深部,采用全新找矿技术,坚持创新引领、“攻深找盲”,围绕招远市滕家矿区和牟平区前垂柳矿区,扎实开展岩金勘查工作。

    胶东地区被誉为全球第三大金矿区。据最新勘查数据显示,目前金矿勘查资源量近5800吨,约占全国三分之一。为了能让金色花朵盛开得更加艳丽,烟台中心成立了由段留安博士为首的矿产创新团队。

    在此次找矿工作中,该团队创新提出胶莱盆地东北缘“东西向构造”控矿模式和“三层结构”找矿模式;精细解剖招平断裂带北段构造活动及控矿特征,突破前人招平带滕家段为无矿段传统观点,提出滕家西南段及其以东地区深部具有巨大找矿潜力新认识,两个金矿的新发现,为区域金矿勘查提供了新思路和案例,提高了隐伏矿勘查水平,圈定金找矿靶区4处,提交6处勘查区块建议,成功引领了烟台市财政380万元和中国黄金鑫泰公司2000余万元的商业勘查,进一步巩固了胶西北一带金矿资源基地。

    另辟蹊径,寻找新突破

    项目成果的取得不是偶然,其中有着诸多的必然因素。对于新的找矿突破,项目负责人段留安一语中的,他表示:“成功没有偶然,机会是给有准备的人留的,我们要善于站在前人肩膀上,发掘制约找矿的关键科学问题。”

    如他所言,早在20世纪60年代至21世纪初,我国地质勘查部门就开始了胶东地区金矿勘查工作,现如今超过百吨的三山岛、新城、台上、焦家金矿等驰名中外的金矿床均是那时的勘查成果。此次发布的成果中,招远滕家矿区和牟平前垂柳矿区分别位于胶西北、胶莱盆地东北缘成矿带,目前在胶莱盆地东北缘已发现辽上、蓬家夼、西涝口等大-特大型金矿床,累计探明金资源量达200吨。位于胶西北招平成矿带上的滕家矿区已探明东风、水旺庄、台上等多个超大型金矿。如何能够在这片区域发现更多的资源,进一步巩固胶东金矿资源基地建设是项目团队此次工作的初衷。

    经过前期工作,他们发现自20世纪60年代以来,多支找矿队伍在此先后开展了大量地质物化探工作,圈定了物化探异常靶区和部分蚀变带,然而始终没有见金矿(化)体。项目团队陷入了深思当中,“如果继续沿用前人的思维,不开创性地提出新的找矿思路,就可能还会步前人的后尘。”段留安回忆起那段历史说。

    但他凭借多年的找矿经验和理论认为,前垂柳矿区位于辽上和西涝口金矿之间,成矿条件好,应该有较大找矿潜力。为了验证自己的判断,他与项目组成员一连数月,埋头沉浸在以往大量历史资料中,一张一张查看原始编录,终于查清辽上深部金矿和西涝口金矿为什么不对应,与西井口金矿体为什么不对应等问题,果断提出“抓大放小”思路,即辽上(深部矿体)、西涝口、西井口等金矿体应该都是受同一“东西走向向南缓倾”的构造带控制,属于构造蚀变岩金矿的理念。

    随后通过国家重点研发计划、新一轮找矿突破战略行动专项及地调项目,项目团队联合中国地质大学(北京)等科研单位,开展了广域电磁、CSAMT、重力、岩石地球化学剖面、典型钻孔岩心的三维蚀变编录及采样等工作,建立找矿预测工作模型,多措并举优化了适合本区金矿评价的方法组合。

    该团队在烟台中心党委的支持下,在前垂柳矿区果断打破常规,施工了多个中深孔全部见矿,预期见到了隐伏的厚大破碎带和多层金矿体,为后来取得突破奠定了坚实基础。

    让人才在项目中获得成长

    俗语曰:“火车跑得快,全靠车头带”。作为项目团队负责人,段留安具有丰富的野外实践经验和理论素养。研究生期间他先后在长江中下游成矿带池州矿集区抛刀岭矿区、建立了斑岩型成矿体系,探获池州抛刀岭大型金矿床;在铜陵矿集区发现首个蚀变岩型金矿床,探获杨冲里金矿达中型规模;在内蒙古狼山成矿带东段乌拉特中旗提出在渣尔泰群中寻找晶质石墨矿,探获大红山超大型晶质石墨矿。他先后发表论文60余篇,主持科研和生产项目20余项。

    此次项目中,他发挥榜样引领作用。在工作中,一方面树立“为国找大矿的远大理想”,时常向团队成员提及一个优秀的地质找矿工作者要摒弃把找矿当做谋生工具的念头,要全心全意、千方百计为国家找大矿、找富矿;另一方面在工作中培养队员们的找矿兴趣,开展科普趣味活动和知识讲座,不断发掘队员们的主观能动性。在榜样的力量感染下,技术人员团结一致干劲十足,对实现找到大矿报效国家充满了信心,同时也为实现新一轮找矿突破战略行动打下了良好基础。

    项目培养人才,人才反哺浇筑新成果。团队通过几年的发展,形成了人才与项目互促进良好机制。在这次找矿成果中,除了他本人撰写提出的“辽上(深部矿体)、西涝口、西井口等金矿体应该是受‘东西走向向南缓倾’同一构造带控制”这一理论获得在国家重要期刊刊登之外,同时培养项目负责人4人,培养正高级工程师1人,高级工程师4人,其他业务骨干50余人。段留安本人2020年获中国地质学会金罗盘奖,2023年被评为自然资源部高层次人才工程(地质找矿方向)科技领军人才。

    除了人才得以锻炼之外,一批科研成果也在这个项目中呼之而出。项目团队创新提出适合胶西北深部找矿的“CSAMT+广域电磁+重力+构造地球化学+钻探验证”绿色勘查技术方法组合,实践应用取得良好效果,对该区深部隐伏矿床勘查具有重要推广价值。近三年,团队发表论文20余篇,授权专利10项,形成了4支矿产地质调查、绿色勘查和资源评价相结合的综合勘查业务团队,为今后地质找矿业务发展打下坚实基础。

    回望转型之路,无不镌刻着成长、蜕变、化蝶的印记,无不闪耀着变革图强、拼搏进取的追梦精神。下一步,项目团队将不断总结成矿规律和找矿方向,在胶东地区重点成矿带,开展以金为主的战略性矿产资源勘查,支撑战略性矿产资源供应安全;在胶莱盆地周边、江南古陆和长江中下游等成矿带、近浅海重点地区,开展金多金属、锆铪、稀土等“三稀”金属、晶质石墨等战略性矿产调查评价,继续吹响支撑新一轮找矿突破战略行动的冲锋号!

    胶西北特大型金矿发现记

    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。

    广州海洋局:西太平洋航次生物与环境调查手记

    五月,是属于青年人的激情岁月。为深入学习习近平总书记寄语新时代青年精神,坚决贯彻落实习近平总书记的号召和指示要求,2020年5月11日下午,自然资源部中国地质调查局沈阳地质调查中心组织召开了2020年青年工作交流会。沈阳地调中心主要负责人参加会议,传达了习近平总书记在五四青年节给青年的寄语,并做了总结发言。

    会上,郭常来、张森、郜晓勇等3名同志做了挂职总结交流,介绍了在局里挂职期间工作、学习情况,交流了收获体会。姚玉来、刘凯、张一鹤等3名获得局表彰的青年做了先进事迹交流。大家一致表示,要切实把思想和行动统一到习近平总书记寄语精神上来,为地质调查事业贡献青春力量。

    会议指出,挂职同志回中心后要劲头不减、士气不降;要挖掘优势,搭建桥梁;要传播正能量,形成新标杆。获得优秀青年称号的同志要多思考、勤记录、会演讲,切实提高本领,贡献社会。会议分析了中心年轻同志关心的7件事,要求中心班子成员和各部门负责人要记在心上,共同努力去解决。对中心年轻人提出“七个必须”的要求:必须坚定信仰、必须熟悉业务、必须细致做事、必须不断提高、必须放平心态、必须坚持目标、必须清白做人。会议强调,年轻人要拿出年轻人应有的样子,拿出东北人应有的豪情,拿出地质人应有的担当,“胸怀梦想、身兼本领、敢于担当”,努力为东北全面振兴去做出属于自己的贡献。

    中心领导班子成员、副总工程师、部门负责人、党支部书记、工程首席、二级项目负责人在中心六楼大会议室参会,其他职工通过视频直播方式在各自办公地点参会。

     

     

    沈阳地调中心召开学习习近平总书记五四寄语精神青年...

    日前,国家重点研发计划“固废资源化”专项项目“大宗低阶固废规模化制备高值材料关键技术(2018YFC1901500)”项目启动暨实施方案论证会在中国地质大学(北京)召开,来自科技部21世纪中心的项目主管刘家琰、项目责任专家张一敏、李会泉、冯安生等到会共同见证项目启动。该项目总经费6208万元,其中中央财政经费2518万元。

    项目共计5个课题,参加单位10家。课题“铝矾土尾矿物相高温重构制备高蓄热材料研究与示范”由自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所刘长淼研究员主持负责。课题主要针对铝矾土废石和尾矿,开展以低阶大宗工业固废高值化利用制备RTO蓄热体材料的创新性研究,重点突破并形成低阶组分的特征分级分选预处理、高温物相重构及定向调控、高温致密化与烧成变形调控、高蓄热莫来石复合蜂窝陶瓷制备的整套关键技术,建立年产万吨级铝矾土尾矿基高蓄热蜂窝陶瓷示范生产线,形成高蓄热蜂窝陶瓷高值系列产品,以规模化市场支撑的高值目标产品为导向,形成大宗低阶固废规模化制备高值矿物材料共性关键技术和商业化推广创新模式,服务国家生态文明建设。

     
     
    “大宗低阶固废规模化制备高值材料关键技术(2018YFC...

    20181212日,由自然资源部中国地质调查局地球物理地球化学勘查研究所牵头承担的国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项“固定翼时间域航空电磁测量技术系统研制”下设课题“仪器设备及配套软件研发”总体设计方案论证会在河北廊坊召开。

    “深地资源勘查开采”重点专项总体专家组责任人王平教授、中国科学院遥感与数字地球研究所郭子祺研究员,北京工业大学张一鸣教授,吉林大学殷长春、朱凯光教授,以及物化探所和哈尔滨飞机工业集团有限责任公司相关负责人出席会议,项目、课题负责人及研发团队等近50人参加论证会。

    项目负责人李文杰总体介绍了IFTEM固定翼时间域航空电磁技术系统以往研究基础、国内外研究现状对比、取得的主要研究进展及成果。“固定翼时间域航空电磁测量技术系统研制”项目于20177月启动,设置大磁矩固定翼时间域航空电磁仪研发、固定翼时间域航空电磁系统飞行平台研制、固定翼时间域航空电磁正反演技术研究、固定翼时间域航空电磁测量系统技术集成与示范课题4项,经过一年多的攻关,项目突破了1000安培峰值电流脉冲发射技术瓶颈,解决了多波发射波形控制、关断反冲抑制、过流保护、过功率保护等技术难题,千安级航空电磁脉冲发射系统样机研制成功,获得了1030安培的峰值发射电流,达到国际先进水平。已研发航空电磁仪1套,包括硬件设备6项,软件平台4项;研制航空电磁专用飞机缩比模型1套;编制Y12航空电磁专用飞机改装图纸1套;发表科技论文10篇,其中SCI论文4篇;申请发明专利4项,已获得1项;申请实用新型专利3项,已获得2项;申请软件著作版权6项,已获4项。培养博士及硕士研究生10名,培养飞机设计师5人。

    专家组认真听取了物化探所、哈尔滨飞机工业集团有限责任公司、吉林大学等课题承担单位“固定翼时间域航空电磁仪设计”、“固定翼时间域航空电磁测量专用飞行平台改装”、“固定翼时间域航空电磁正反演软件开发”、“固定翼时间域航空电磁数据处理软件平台”等仪器设备及配套软件研发总体设计方案的汇报,查阅了研发技术档案,现场考察了机载电源、发射机、接收吊舱、数据采集收录仪、航空绞车、接收吊舱光学定位仪、航空电磁专用飞机缩比模型等系统样机,通过逐一讨论,形成了论证意见,提出了尽快优化确定子课题间仪器平台及软件间接口参数的建议,并一致同意通过各课题总体设计方案论证。

    此次设计方案论证会的召开,为项目后续工作的开展奠定了良好的基础,项目组下一步将根据会议形成的专家论证意见,认真对设计方案中提出的问题与建议进行持续改进,确保设计方案质量,保障各项考核指标达到预期目标,同时为项目2019年度中评估奠定良好的基础,支撑项目顺利完成。

      

      

      

    国家重点研发计划项目“固定翼时间域航空电磁测量技...

     

    数百套地学科普书刊送到了孩子们的手上


    30多年前,郝诒纯教授在扫描电镜实验室内指导当时的博士生郑洪


    拿到书的孩子迫不及待地看了起来

    学生作品 《父母的手》 《心中的自我》

     
    地质专家走进教室与学生面对面交流

    3月8日,一群包括多位国内知名古生物学家在内的地质科学家走进了位于北京大兴西红门附近的蒲公英中学,他们不仅带来了数百套地学科普书籍,更将地质科学理想和科学精神的种子,播撒到了这片特殊的园地。

    1 地球科普书籍成为学生奖品

    如果将镜头聚焦到此时的蒲公英中学,中国古生物学界的人也许很快就会发现几张熟悉的面孔:中国古生物化石保护基金会的理事长陶庆法、副理事长黄新燕,中国第一名古生物学博士、毕生致力于高校古生物教学的万晓樵教授,中国地质大学博士生导师张建平教授、李四光地质科学奖基金会秘书处胡光晓、《化石》杂志主编郭建崴……

    专家们的到来,源于中国古生物化石保护基金会组织的“走近地球科学”蒲公英中学公益捐赠活动。下午3点多,白发苍苍的专家和笑容稚嫩的同学们共同围坐在学校的空场上。

    天很蓝,在有些热情的阳光和风中,校园里的树摇曳得像一幅画。

    捐赠仪式由基金会陶庆法理事长开场,他向同学们讲述了我国的古生物资源在世界上的知名地位,介绍了最著名的几个古生物化石群——热河生物群、澄江动物群、关岭动物群,还谈到了我国在古生物科学研究方面的一些令世界瞩目的重大成就。他希望,小小的科普书籍,能为孩子们打开一扇了解地球历史、资源奥秘的窗口,激发同学们从小开始爱科学、学科学、用科学。

    当一套六册的《地球大视野丛书》和《拨动宇宙和弦的科学巨人》《化石》杂志等书刊,沉甸甸地放到了同学们的手上,会场上响起了热烈的掌声。

    学校校长郑洪代表孩子们对中国古生物化石保护基金会及各位科学家表示感谢,她说,这些科普书是地学知识的载体,是宝贵的教育资源,我们一定要珍视它、用好它。学校决定把它们作为孩子们的奖品,小队长、小组长、小干事和有着明显进步的学生都可以得到,这也说明只要肯努力,就能拥有这些好看的书。

    学生们整齐的队列中,一位刚刚上台接受捐赠的小男生,已经迫不及待地翻开了手中的《化石》杂志,旁边的几名孩子使劲抻着头,盯着书里面精美的彩色插图。

    2 校长是中国地质大学古生物博士

    许多人都知道,毕业于哈佛大学的旅美华人郑洪是蒲公英中学的校长,这个专门为打工者子弟开设的学校便是由她一手创办起来的。

    但许多人并不知道,这位身量高挑、语调平和的女士也是中国地质大学的校友。而今天到访的客人中就有她在中国地质大学攻读博士时的师兄和师弟。数十年没见,同学间的稔熟亲切一点都没淡化,他们亲热地回溯着过去学习生活中的点点滴滴,也追忆着自己的老师——郝诒纯院士。

    郝诒纯,我国著名古生物学家,长期致力于生物地层学、古生物学和微体古生物学科研和教学,曾经主持完成《松辽平原白垩—第三纪介形虫》《西宁民河盆地中侏罗世—第三纪地层及介形虫、轮藻化石》《塔里木盆地西部晚白垩世—第三纪地层及有孔虫》《冲绳海槽第四纪微体古生物群及其地质意义》《中国的白垩系》《有孔虫》等重要著作。郑洪便是她带的第一位女博士,专门从事微体古生物方面的研究。

    “foraminifera”,当郑洪时隔多年再次吐出这个颇有韵律的词汇,她的记忆也仿佛飞回了那个完全沉浸在古生物科研和教学中的遥远时代。Foraminifera,即有孔虫,是一类古老的原生动物,5亿多年前就产生在海洋中,至今种类繁多。“那时,我们天天就研究这些肉眼看不到的古生物。”

    如今一头银发的万晓樵教授也是郝诒纯院士的博士,毕业于1986年,早郑洪一年,是名副其实的师兄。他还记得那时的郑洪,学习刻苦,有着超前的学术思想,不仅课堂学习成绩名列前茅,学位论文研究亦是同学的榜样。直到现在,她所写的《河南禹县晚古生代小有孔虫动物群》论文,还会被其他研究者引用。

    “上世纪80年代,我们就开始应用电子扫描显微镜和计算机了。那时的计算机可真大,我们用起来都特别小心。”至今,郑洪都忘不了郝老师的音容笑貌、让人尊崇的为人,以及令人感叹的超前性思维。“老师可真不简单,那么早就将计算机技术引入微体古生物学研究,设计建立了微体古生物微型计算机辅助研究系统,完成了新生代浮游有孔虫自动化鉴定软件,把鉴定效率提高了好几十倍。”

    今天,万晓樵为自己的师妹带来了一份特殊的礼物——《大地的女儿:郝诒纯院士纪念文集》。里面收录了一张郑洪与老师的合影。画面上,慈祥的郝诒纯教授正在扫描电镜实验室内指导郑洪进行化石分析、制片和鉴定,年轻的郑洪沉静而专注。

    尽管多年的研究和教学生活带给郑洪一系列有关晚古生代有孔虫化石以及生态地层学的研究成果,但她还是在1992年时选择离开中国地质大学,进入哈佛大学继续深造,学习公共管理,并从此旅居美国。

    3 科学精神的另一种诠释

    正如当初出国的选择令许多人有些意外,今天的郑洪再次用行动告诉大家,人生是可以有很多选择的,不同的轨迹,也会有着同样的精彩。

    从微体古生物研究的微观世界中走出来的郑洪,将目光放到了更广阔更复杂的人类大社会中。她觉得,有些社会责任更需要有人来承担、付出。于是,她在年逾半百时回国投身公益,创立了北京市第一所被政府认可的农民工子弟中学——蒲公英中学。目的很简单:要把接受合格教育的权力还给农民工子女。

    2003 年,郑洪等人在对北京市周边地区进行了一次调查,发现北京城乡接合部居住着大约50万学龄流动儿童,其中大部分在200多所被统称为“打工子弟学校”的未经注册的民办学校上学;这些学校的办学性质无一例外是营利性的,多以家庭小企业的模式运作,教育质量难以保证;更重要的是,这些学校都是小学,造成了在义务教育阶段中应有的初中教育对数十万流动青少年而言是缺失的。正是这样沉重的现实,促成了她创办公益学校的行动。

    科研工作者大都有着超越常人的坚毅和韧性,郑洪也是如此,甚至,在已持续12年的公益办学上,她拿出了比从事科学研究更多的毅力和勇气。没有校舍,租用废弃工厂改造;缺少教职员工,联系志愿者授课;缺乏最基本的硬件,四处筹集资金……她说,我们许多设施可以简化,但最不能马虎的就是图书馆,我们要给予孩子们知识,更要教给他们做人做事的道理。

    这是一所什么学校?一位志愿者如此评价:若论校舍等“硬件”,蒲公英中学实在简朴得不能再简朴了;然而若论办学理念等“软件”,蒲公英中学又领先得让人刮目相看。

    现在的蒲公英中学,虽然有些简陋,但又是那样花团锦簇、“五脏俱全”,几乎每个角落都由学生自己动手用绘画装饰了起来,健身房、乐队活动室、计算机房、图书阅览室,都会定时向同学们开放。我们参观时,绘画小组的学生们正在老师的带领下,按照设计图纸往一栋房子的外墙上画着花草的图案,旁边,另一队学生谈笑着欢快地经过,构成了一幅健康、活泼、积极、向上的校园图景。

    从一无所有走到现在,参加捐赠活动的各位嘉宾都很佩服郑洪的勇气与能力,而这样的勇气和坚持,又何尝不是科学精神的另一种表现呢?

    4 给孩子拥有科学梦想的权利

    在学校楼道中有许多学生的绘画作品,其中有一副是由54幅小画组成的,每一幅都是一只伸出的手,背后是白云朵朵的蓝天。“这些都是孩子们画的自己的父母的手,它的寓意是:无论我们父母是做什么工作的,给了我们什么样的生活,他们都是用勤劳的双手为我们撑起了一片蓝天。这也是告诉孩子们要感恩。”来自美国的志愿者赵镜女士自告奋勇地为大家介绍。

    “这幅作品曾拿到今日美术馆展出。当时一位参观者询问我们的学生,为什么有一小幅画中的手残缺不全,回答问题的恰好是这幅画的小作者,她毫不避讳,更没有自卑,坦坦然然地讲起了自己父亲的故事。这就是我们希望达到的目标——每一位孩子都能身心健康,快乐地成长,充分焕发潜能,在社会中创造出自己的价值、拥有幸福的品格。现在这个孩子已经工作了,还开了自己的微店。”

    另一幅令人印象深刻的绘画作品来自一位男生。上面画了他所去过的一些地方,但旁边的心声却是“妈妈你为什么不来陪我?”“我知道你为什么不来陪我”。到现在,老师和同学们也不知道他到底“知道”了什么。其实,他是一位弃儿,因唇裂被父母抛弃,从小便被修女抚养长大,现在正在意大利专门学习绘画。

    行走在校园中,看到的每一幅图画背后都是一颗纯净的心,在社会各界和学校老师们爱心之光的折射下,是那样精美剔透,光彩夺目。

    赵镜告诉我们,现在看来,这些学生活泼阳光、自信纯净,但刚刚入学的时候情况要严峻得多。学校只能容纳200多名学生,而每年报名的孩子都会有五六百人,没办法就得用考试的方法择优录取。结果让人大跌眼镜——及格率竟然不到1%,平均分只有30多分。这让郑洪更加忧心忡忡——不是因为孩子们的基础差、水平低,而是这反映出低收入打工者流动状态下对孩子影响是巨大的,他们得不到好的生活质量还在其次,最重要的是他们缺失了应有的教育,特别是从小学到中学阶段的正规学校教育。事实也证明了她的判断,孩子们并不笨,进入蒲公英中学后,学生们的学习和各种能力都突飞猛进,初中毕业时学校参加北京市的统考,每年及格率都在97%以上。

    校园没有操场,校舍简陋,宿舍更谈不上舒适,但老师孩子们都无比热爱这里。因为,这里孕育的是自信,是一个个大写的人。

    “科学不仅是有趣的天地,更能给我们不一样的人生。”

    “或许现在我们的同学们中就坐着未来的科学家呢。”

    “如果说我们是蒲公英的种子,那梦想就是风,会把我们带到不同的地方,生根发芽,开花结果。”

    ……

    小小的蒲公英学校、郑洪校长和她的孩子们,感动了每一位到访的地质科学界嘉宾。他们希望自己能为这里带来更多与科学有关的东西,不仅仅是地球知识,更有学校外面的广阔世界,以及成为参天大树的希望和梦想。

    5 科普是关乎国家民族未来的大事业

    捐赠仪式上,得益于国土资源部宣教中心工会主席张静的介绍,许多学生第一次了解了世界地球日的源起和宗旨,也知道了国土资源部已经推行多年的“节约资源、保护环境,做保护地球小主人”活动。

    孩子们纷纷响应,发出“节约资源、保护环境行动宣言”,表达了自己的对地球妈妈最质朴的承诺:“我们要做节约资源的小小宣传员、做保护环境的小卫士、做保护地球的小主人,从身边的小事做起,让我们的校园更洁净,让我们的地球更多一份美丽……”

    在捐赠仪式之后,学校还安排了一个“与科学家面对面”的环节,把每一位地质学家都请到了教室中,由学生自由提问,尽可能地满足他们对科学和科学家的好奇。

    “地球有多少年的历史啊?”

    “请问恐龙之前地球上是否还有其他的生物?”

    面对一个个简单而稚嫩的问题,科学家们都细心耐心地逐一回答。生动风趣的表达让学生们逐渐忘却了害羞和紧张,好奇心像开了闸的洪水,倾泻而出。

    科学的起点就是好奇心,可以想象,这些被有趣科学知识拨动心弦的孩子们,将会激发出怎样的好奇心,去探索、认识我们的地球家园,从另一个角度看待我们的世界。

    “科学家身上也担负着重要的社会责任,最主要的就是科普!”万晓樵说。

    作为一名经历丰富的“老地质”,万晓樵曾经在原地质部第三石油普查大队工作过6年,深深理解科学知识对个人发展有着怎样至关重要的作用。但他同时更认为,科普是一个大事业,事关国家民族的未来。科学家和科学教育工作者,必须真正走出象牙塔,走向社会,走向大地,走进校园,走进孩子们的内心,播撒科学知识和科学精神的种子。“科普需要一点一滴地做、一步一步地走。就我个人而言,将会尽力而为。”

    看来,就这些地质科学家而言,这次的“蒲公英之行”只是他们地学科普工作的一个小小节点。未来,更多的科普行动还将汇集起来,传送到社会的一个个角落。

    “玫瑰,玫瑰,红红的玫瑰,我们就是玫瑰,就是玫瑰,一张一张红红的脸蛋,映着阳光分外美……”我知道,捐赠仪式上蒲公英中学合唱团清脆悦耳的歌声,和他们纯洁可爱的笑脸,将成为我们心中久久难忘的一道彩虹。

    本文图片由黄新燕、郭子元、周飞飞摄

    科学让你飞得更远

    摘要:自20世纪50年代以来,由于过量抽取地下水,西安城区先后出现了14条地裂缝,其规模 之大和危害之重在世界上独一无二。通过野外调查、室内大型物理模型试验和数值模拟研究,提出 了西安地铁地裂缝综合减灾技术,为我国地裂缝发育区城市轨道交通建设提供地质依据。

    1.项目概况

    西安市位于汾渭盆地西部,新构造活动强烈,地裂缝地面沉降灾害十分严重。自20世纪50年代以来,在西安城区发现的地裂缝已达14条之多,延伸长度超过100km,覆盖面积约150km2,其活动时间之长和规模之大,在国内尚属罕见。地裂缝严重影响着西安城市建设与人居安全,给城乡建设带来了重大经济损失,成为举世闻名的城市地质灾害,尤其是对目前西安地铁工程建设带来了巨大挑战(图1)。2008—2014年,长安大学开展了“汾渭盆地地裂缝成因与减灾综合研究”、“地裂缝地面沉降工程致灾机理与防治对策的物理模拟试验研究”等多项地质调查项目,对汾渭盆地地裂缝地面沉降成因及减灾进行了连续系统研究,尤其是地裂缝对重大工程一西安地铁工程建设的危害及防治研究取得了一系列原创性重要成果,成功解决了城市轨道交通建设中的地裂缝难题。

    2.成果简介

    (1 )合理地确定了西安地铁设计使用期100年内地裂缝最大位错量。同时,根据空间活动特征建立了地裂缝三维位移运动模式,提出了地铁与地裂缝交会处的隧道抗裂预留位移量计算公式。通过现场调查,结合西安地裂缝长期监测、观测资料,在现今活动速率和最大历史位错量的基础上,确定了100年使用期内地铁工程穿越地裂缝地段的最大垂直位移量设计值(H)分为2个等级:①地裂缝活动微弱或不活动且呈隐伏状态的按照H=300mm设防;②地裂缝活动明显且具有地表变形迹象的地段按照H=500mm设防。提出了地裂缝活动性参数及隧道抗裂预留位移量计算公式,为西安地铁隧道穿越地裂缝带的结构设计和预留净空提供了重要设计依据。

    (2)科学地确定了地裂缝地段地 铁隧道结构纵向设防长度。地铁隧道穿 越地裂缝带的纵向设防长度,实际上是隧道穿越地裂缝活动影响区时结构上需要采取特殊措施处理的纵向长度。针对《西安地裂缝场地勘察与工程设计规程XDBJ61-6—2006 )中缺乏地裂缝地 段地铁隧道设防问题,通过大型地裂缝活动物理模型试验和数值计算,确定了地裂缝上、下盘影响范围分别为17.5m和12.5m,提出了地铁隧道穿越地裂缝带的 结构纵向设防长度。

    (3 )开发了地裂缝减灾大型物理模 拟技术,模拟再现了地裂缝危害地铁隧道的力学机制。通过明挖隧道、暗挖隧道、盾构隧道正交和不同角度斜交穿越地裂缝带等多种工况的大型物理模型试验(图2)和数值仿真模拟,再现了地裂 缝活动时地铁隧道的变形破坏过程,发现了地铁隧道的4种变形破坏模式,即拉裂破坏、拉张一扭剪破坏、剪切变形破坏和扭转剪切变形破坏,首次揭示了地裂缝危害地铁隧道的力学机制。

    (4)提出了地铁隧道平行地裂缝带穿越上、下盘时的安全避让距离及其判断标准。针对西安轨道交通多条线路近距离平行地裂缝带从其上、下盘穿越的情况,建立了地铁隧道近距离平行活动地裂缝带的安全避让距离的判断标准为:

    ①隧道结构侧向水平位移不超过2cm;

    ②隧道结构内力在允许的安全范围内,即不出现塑性变形或脆性开裂。根据上述标准认为,西安地铁隧道近距离平行地裂缝带进行结构设计时上盘安全避让距离可按照30m考虑。

    (5)解决了地铁隧道结构适应地裂缝的变形的结构防治措施问题,建立了地铁工程防治地裂缝病害的技术体系。大型物理模型试验和数值仿真模拟研究表明地裂缝作用下地铁整体式和盾构隧道变形破坏是必然的。针对地裂缝对地铁隧道的危害,提出了隧道结构“分段设变形缝、柔性接头连接、局部扩大断面和封闭的防水结构”等适应地裂缝变形的隧道结构形式(图3),并实施了分段设缝的明挖箱形隧道、浅埋暗挖马蹄形隧道穿越地裂缝带等多种工况的大型物理模型试验和数值仿真模拟。结果证明,分段设缝柔性接头的分段隧道具有很好的适应地裂缝大变形的能力,从而验证了所提结构措施方案的适宜性与安全性,并已应用于西安地铁工程设计和施工中,解决了国际上首例地铁工程的地裂缝减灾技术难题。

    上述成果已被应用至西安地铁穿越地裂缝带的结构设计中,首创性地解决了地裂缝环境下地铁隧道结构措施防治的重大工程技术难题。

    3.成果意义

    地裂缝研究成果直接应用于西安地铁工程建设中,成功地解决了西安地铁隧道防治地裂缝灾害的系列重大技术难题,实现了国土资源大调查项目服务国家重大工程建设和国民经济建设的目的,为国家和西安市经济建设做出了重要贡献,推动了我国缓变型地质灾害的研究发展,取得良好的社会经济效益。(长安大学彭建兵 黄强 兵卢全 中供稿)

    地裂缝研究为城市轨道交通建设保驾护航