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    摘要:利用超基性岩体内中央含矿构造岩相带控矿作用、物探成果的综合分析研究成果,验证发现 了 Cr-80、Cr-168等厚大矿体,累计新增铬铁矿矿石资源储量约200万t,提交了多处新找矿靶区,基本确定了罗布莎今后的找矿方向。

    1.项目概况

    铬具有熔点高、质硬、耐腐蚀等特点, 90%用于生产不锈钢,其合金产品广泛应用于 航空、汽车、造船以及国防工业生产枪炮、导 弹、火箭等领域。但我国铬铁矿储量少、产量低,98%的铬依靠进口。目前,已查明的铬铁 矿主要分布于西藏、内蒙古、新疆和甘肃,其中以西藏为最多。

    2012年,为了扩大西藏罗布莎铬铁矿资源 量,西藏自治区地质矿产勘查开发局第二地质大队依托地质矿产调查评价专项,矿山企业积极参与,共同承担了“西藏自治区曲松县罗布莎岩体矿山密集区深部铬铁矿战略性勘查”和 “西藏自治区曲松县罗布莎铬铁矿接替资源勘 查”项目,取得了较好的找矿效果。

    2.成果简介

    (1 )罗布莎矿段新进展。利用超基性岩 体内中央含矿构造岩相带控矿等规律,通过总 结分析罗布莎铬铁矿区已有资料,根据“中央含矿构造岩相带内铬铁矿体平面上成群出现、 分段集中,剖面上斜列叠瓦状展布”的空间 分布规律,结合物探工作和对已有物探资料 的再开发,提出深边部铬铁矿找矿远景地段 (图1)。同时,利用钻探工程验证在I矿群南 部12—28排勘探线之间施工4个钻孔,发现了 Cr-80~89和其他6个铬铁矿盲矿体。矿石类 型主要为冶金级致密块状铬铁矿(图2-c ), 铬铁矿品位40%~55%,控制最大矿体长约 160m,估算铬铁矿矿石资源量( 333 + 334 )为57万t。找矿成果激发了公司的投资热情, 2013年部署了 10000余米钻探工作量,对新发 现的部分矿体进行了更系统的控制,提交铬 铁矿矿石资源量( 332+333 ) 201.8万t,其中 Cr-80矿体约115万t,成为目前国内发现单体 规模最大的铬铁矿矿体(图3)。

    (2) 香卡山矿段的新进展。在XIV矿群 南东的23—31排勘探线上布置了4个钻孔,新 发现并初步控制了 Cr-166~171六个铬铁矿矿 体。其中zk2701钻孔控制最大矿体Cr-168铅直 厚度达30.28m,单孔控制3个矿体铅直累计厚 度33.35m,目前新发现矿体估算铬铁矿矿石 ( 333+334)资源量25万t。新发现矿体在走向、 倾向上没有控制边界,从其所处的岩相、构造位置分析,矿体在倾向、走向上均应有较大的 延伸,资源量将有进一步扩大的前景。

    (3)其他地段找矿进展。在W矿群南东部 24排勘探线新发现铬铁矿矿体铅直厚度11.75m, 在n矿群南西部12—28排勘探线之间新发现5个小矿体,在IV矿群中西段18排勘探线新发现铬铁矿矿体铅直厚度2.22m。综合上述钻孔见矿情 况,3年累计新发现找矿靶区5处。今后通过对这些新找矿靶区的进一步系统勘查,有望新增 更多的铬铁矿资源量。

    3. 成果意义

    项目开展以来,罗布莎矿段新增的资源量 是前60年内提交的铬铁矿总资源量的1/3。近30 年内香卡山矿段陆续开展了较多的找矿勘查工 作,但一直没有取得很好的找矿成果,一度让 当地的采矿企业陷入困境,2014年的新发现让 矿业公司看到了新希望。目前,针对新发现的找矿靶区仍在继续控制中,资源量将会有更大
    的增加。罗布莎地区铬铁矿新增资源量,对缓 解我国铬铁矿紧缺局面起到积极作用,不仅提 振了铬铁矿的找矿信心,而且为矿业企业创造 了可观的潜在经济价值,可延长20多年的服务年限,可解决约1000人的就业。

    国家投入、企业跟进、有雄厚技术力量的 地勘单位参与、专家指导等多方联动,资金与技术紧密结合的工作模式,通过对岩体岩相分 带的再认识,对已有物探资料的再开发研究以 及新物探方法灵活运用的成功找矿经验,为全 国铬铁矿找矿起到示范作用。(西藏自治区地质矿产勘查开发局第 二地质大队张能军供稿 )

    新认识引导西藏罗布莎铬铁矿实现找矿突破

    党的二十大报告提出,必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念,站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。近期召开的全国生态环境保护大会提出,以高品质生态环境支撑高品质发展,加快推进人与自然和谐共生的现代化。

    如何实现人与自然和谐共生的现代化?在守护绿水青山的N种方式中,科技创新的力量最不可或缺。

    为深入贯彻落实习近平生态文明思想,践行“山水林田湖草沙生命共同体”理念,近年来,国家地质实验测试中心充分发挥自身优势,立足于地学,针对矿山、农田、场地等水土污染与生态环境损毁,创建地球化学工程生态修复技术体系,建立一系列应用示范,取得了重要进展和成果。

    以地学方案解决赣南稀土矿山生态问题

    江西赣州是我国优势矿种离子吸附型稀土矿床的发源地,素有“稀土王国”之称。经历50余年的开发,赣南稀土矿山在为新中国建设立下汗马功劳的同时,对生态环境造成了破坏。

    据了解,赣南稀土开采经历了池浸、堆浸、原地浸提全过程,具有稀土矿区生态问题的典型代表性。江西赣州离子型稀土矿集区位于“南岭丘陵山地带”,有多条重要水系的源头,生态破坏可能影响周边乃至华东、华中、华南地区,生态安全战略意义重大。

    矿山生态修复是生态保护修复的重要内容。科研人员深刻地认识到,矿山生态修复绝不仅仅是复原受损地形、简单绿化,而是必须因地制宜、治标更治本。

    以形成典型生态问题的绿色解决方案为目标,2012年以来,研究团队依托“全国矿山地质环境综合调查与评价(国家地质实验测试中心)”项目以及“矿区土壤生态功能恢复技术”课题,分别在世界离子型稀土矿首发地及开采地赣南足洞废弃矿山及定南岭北矿区进行调查评价、修复技术研发与应用示范。

    针对离子型稀土矿开采后存在的典型生态问题,研究团队建立了障碍度评价模型,分析功能恢复障碍因子;研发了天然黏土矿物材料、复合生物炭材料、生物地毯材料、微生物菌剂材料等一系列土壤改良材料;提供了一套复配型保水保肥材料及三类分区植物配置模式;系统梳理总结了矿山生态修复经验技术,创新研发了稀土矿区土壤原位改良的“天然黏土矿物土壤重构-植被配置技术”“稀土矿区蓝莓修复技术”和“地球化学工程+生态袋柔性结构技术”等系列技术,形成了一套土壤改良、植被配置与土地增值开发为一体的综合修复技术;提出了适用于花岗岩发育区的废弃稀土矿山土壤-植被生态修复的地学综合解决方案。

    研究团队2014年在足洞废弃稀土矿山原地浸矿场建立了废弃稀土矿山生态修复综合示范基地,长期进行修复技术应用和科学研究。2021年,研究团队在定南县岭北废弃稀土矿山堆浸场地开展植被复绿,以及中草药和经果林种植示范,植被覆盖度达到75%以上,经果林亩均收入超过3000元。目前,足洞废弃稀土矿山生态修复综合示范基地已成为自然资源部助力赣州乡村振兴的一个“示范窗口”。定南岭北矿区把矿山综合治理和生态循环农业相结合,打造了废弃矿山治理的定南样板,为我国南方离子型稀土矿区构建绿色种养循环农业提供了经验参考。

    废弃稀土矿山修复前后对比图

    “修复后,矿区水土流失率从85%降至10%,氨氮污染程度平均下降10%,土壤有机质含量提高21%以上,植被覆盖率提高90%。与传统修复方法相比,修复成本降低了30%至50%。修复后,矿区土壤肥力由最低肥力提高至中等肥力水平,示范基地种植的高附加值的经济作物蓝莓亩产1500斤,每亩经济收入约3.5万元至5.0万元。经多年跟踪检测,蓝莓果实中有害元素含量远低于国家标准,且富含有益人体健康的多种营养元素。”科研人员用数字证明,相关成果在实现生态效益的同时,为当地生态修复产业发展和乡村振兴带来了新希望。

    对于下一步工作,科研人员表示,将开展不同类型稀土矿山生态修复技术攻关,建设南方离子型稀土矿生态修复示范区的“赣州样板”,进一步加强废弃稀土矿山增值利用技术在江西、广东、广西等地的推广应用。

    以改良技术助力张北盐碱地增产增收

    盐碱化被称为土地的“顽疾”。“春天白茫茫,夏天雨汪汪,十年九不收,糠菜半年粮”,一首民谣道出了盐碱地上种粮之难。我国盐碱地多,开发潜力大。破解盐碱地综合利用这个战略问题必须发挥科技创新的关键作用。

    2020年至2022年,国家地质实验测试中心在北京市西城区政府对口帮扶县——张北县组织开展了700平方千米的生态地质调查,取得明显成效。调查发现,张北地处北方干旱半干旱气候区,区内年均降水量300毫米,年均蒸发量1850毫米,蒸发量是降水量的6倍左右,加之季节性河流的多次丰枯,快速交替,表层土壤的水盐迁移运动以上运行为主,使得浅层土壤中盐碱离子无法随水淋滤进入深层土壤而富集于地表,是区域土壤盐渍化形成的重要诱因。

    针对张北地区土壤盐碱化特点,科研团队研究提出“根系微障-生物质炭”生态保护修复方案,在保水保肥、提高地力、“以肥代药”等方面效果显著。

    改良耕地与周边盐渍化耕地对比

    改良后作物

    所谓“根系微障-生物质炭”生态保护修复方案,是研究团队运用2018年自主研发的在重金属污染稻田改善土壤微环境取得显著效果的“根系微地球化学障”技术理念,针对张北盐碱地高盐、高碱、有机质与养分含量较低、质地疏松等问题,研发具有高有机质含量、高比表面积等特征的生物炭-天然矿物复合材料,在播种时期随种子和种肥施入作物根系土壤,通过构建“微型屏障”有效降低土壤pH值、提升土壤肥力、限制盐分在土壤-作物系统中的迁移转化、为微生物扩展生存空间,实现盐碱地“重茬”问题低成本、高效治理。

    据介绍,通过调查、研究和应用,实验测试中心与北京市西城区政府、河北省张北县人民政府和张北厚道养生盐碱地种植公司联合建立了张北盐碱地改良应用示范基地——生态修复示范基地,示范面积1100余亩,成功实现了盐碱土地改良。通过种植藜麦、甜菜、油莎豆等高附加值作物,产量产值均有明显提升,每亩增收均超过千元。张北县人民政府认为“系列成果为该县构筑现代农业体系、打赢脱贫攻坚战、推动乡村振兴战略实施等提供了强大助力。”2023年5月27日,河北省委书记、省人大常委会主任倪岳峰在该基地视察调研时强调,要进一步扩大盐碱地改造规模,提高盐碱地综合利用效率,把开展盐碱地综合利用摆上重要位置,充分发挥科技创新的关键作用,加大盐碱地改造提升力度。据了解,下一步,研究团队将在扩大张北地区盐碱地改造提升规模的同时,加大不同类型盐碱地改良和综合利用科技攻关力度,提出“品种-农艺-工程-产业”一体化盐碱地综合利用解决方案,为我国开展大面积盐碱地改造提供可借鉴的示范样板,服务国家粮食安全战略。

    以初心和使命做美丽中国建设者

    除了上述两处亮点,国家地质实验测试中心从20世纪90年代初即开始环境地球化学与生态保护修复研究,主持相关项目20余项,积累了丰富的经验。特别是在我国全面推进生态文明建设以来,国家地质实验测试中心承担了一系列有关生态环境修复的项目,开展生态修复技术研发与示范,并获得了令人瞩目的成绩:

    ——在江西德兴铜矿源头开展工作,将微生物技术应用到酸性矿山废水治理工作中,在保证处理效果的同时,考虑修复治理成本为企业增加收入,改善修复工艺,研发修复装置,取得了良好的效果;

    ——在江西赣州市,开展在产农田重金属污染修复工作,首创性提出“根系地球化学障”修复模式和技术,使稻米中镉去除率超过80%,显著降低修复参与人员的劳动强度和修复成本;

    ——在湖南湘潭,针对化工场地多重金属-有机污染物的复合污染土壤问题,提出了电动化-稳定化修复技术,为复合污染场地修复和复垦提供了经济高效的新型技术方法;

    ——在云南安宁,采用多层次植被搭配技术建立生态恢复示范区,实现矿山采空区植被快速恢复,实时监测生态参数,调整植被养护方案……

    纤纤不绝林薄成,涓涓不止江河生。

    随着一个个项目的实施、一项项新技术和材料的研发和应用,越来越多的成果从实验变成示范,把“白茫茫”变成“绿油油”,把满目疮痍变成绿意融融,把寸草不生变成姹紫嫣红。

    “其实,除了我们的技术支撑,这些成绩的取得也来自各方的支持和配合。”研究团队成员举例说,2020年“全国矿山地质环境综合调查评价”项目野外工作任务重、时间紧,项目组临时党支部积极与当地党支部对接,通过党建活动建立了良好的互助合作关系。赣南地质调查大队(现更名为:江西省地质局第七地质大队)第一时间派出10余名专业技术人员支援项目开展野外调查、取样等工作,并提供样品存放和加工场地。在赣州红色热土工作期间,项目组成员在不断提升业务水平的同时,收获了更多的精神财富,秉持理想信念、坚守初心使命、敢于担当作为。

    生态修复工作常常要面对恶劣的环境、艰苦的条件、棘手的问题,但当被问及如何面对与克服这些困难时,团队成员用朴素的话语道出了他们十足的信心和决心——“乐在其中,我们就是想把生态修复的文章写在祖国大地上。”

    生态修复,非一日之功。期待,在新时代新征程上,他们继续以科技创新为笔,为建设美丽中国书写高质量发展的“绿色答卷”。

    把生态修复文章写在祖国大地上

     

    贵州省丹寨县南皋乡大簸箕苗寨。资料图片

    “最终的出水温度能达到多少度?热水的含硫量有多高?”贵州省丹寨县南皋乡石桥村的地热井旁,乡党委书记李华急切地向在场专家抛出了问题。

    这眼地热井,每天有60立方米自流热水,但李华心里还是不踏实,他要向来自省里的地热专家请教专业知识。

    “含硫高,并不一定是最好的地热,含适当比例的锶、氡、偏硅酸等微量元素和物质,才是好地热。”对李华的疑问,地热井项目任务承担单位、贵州省有色金属和核工业地质勘查局七总队地质调查院院长袁来耐心解释道。他告诉李华,微量元素含量要等取样化验结果。根据井底水温61度的测井数据推测,最终地面井口的出水温度应该在50度左右。

    李华的心切,自有原因。原来,南皋乡地处四县交界处,农民一直以传统种植业为主,在人均不足3分地里刨食一年,也只能混个温饱。而事实上,南皋拥有着足以令人垂涎的“摇钱树”:石桥村居住着十多户蔡伦的后人,1000多年来一直坚持沿用蔡伦的办法造纸,成为蔡伦造纸术的一个“活化石”,南皋乡也荣获了“中国古法造纸之乡”的美誉。同时,南皋乡还有千年金丝楠林群、三叶虫和贝类古生物化石群、穿洞奇观、大岩脚岩石褶皱景观、大簸箕苗寨等人文景观和自然风景,还有苗族翻鼓节、苗年节、粽子节等传统节日,以及木鼓舞、芦笙舞、板凳舞、山歌、酒歌、姊妹歌、建屋歌等民族歌舞。

    守着“摇钱树”,为啥一直当配角?南皋乡从深层次分析原因:一是接待能力有限,全乡目前还没有一家像样的宾馆,村民自己开的客栈也只有8家,能留住的游客实在太少;二是这里缺少能融入休闲、养生等深度旅游的对接点。从南皋开车十来分钟就能上高速,不到40公里就可到州府所在地凯里市或丹寨县城,很多游客当天来当天走,“留不住客”成了南皋旅游产业深深的痛。

    “守着摇钱树还要过穷日子,我们不该叫南皋,叫‘难搞’更合适!”乡里的人这般自嘲。听了这些话,女乡长龙杰心里又酸楚又不甘。

    为了彻底改变南皋旅游经济不振的现状,丹寨县委、县政府找到了省有色金属和核工业地质局七总队,希望在南皋乡旅游规划区内打出一口地热井,让南皋旅游由原来的来了就走变为进得来、留得住、玩得好、不想走。

    在系统分析研究区域地质资料后,专家认定,黔东南州部分区域挽近期断裂较为发育,带状地热资源仍然具备较为有利的成矿地质条件,需要认真做好基础地质资料研究,调整原来的找地热思路,才能有效找到地热资源。

    按照这一新思路,七总队地质调查院组织技术人员通过调查研究,在丹寨县内圈定了几块地热成矿有利区块。在综合考虑地热成矿条件、旅游资源配套及发展规划等方面因素后,最终决定将丹寨县的第一口地热井定在了南皋旅游景区的核心位置——古法造纸所在地石桥村和大簸箕苗寨的中间,离两个村落均只有百米左右。

    2016年12月20日,幸福泉涌南皋乡,灿烂的笑容在村民脸上绽放。虽然离设计的2300米井深还有800米,但地热井已出现了热水自流,日出水量60立方米、水温38摄氏度。

    记者在现场看到,钻井施工队正在放置井内套管。技术人员介绍,下一步,套管安装完成后就进行抽水试验,若能达到设计的日出水量350立方米的要求,就会在成井工序完成后交付给地方政府。

    “旅游发展规划给南皋乡脱贫致富带来了新气象。”龙杰兴奋地告诉记者。有了这口地热井,南皋的旅游就注入了新动力,村民脱贫致富也多了一个新希望。“以后南皋的旅游不再会是‘难搞’了!”

    蔡伦后人的新希望

    7月21日,北京市西城区对口支援张北县地质调查工作扶贫成果移交会议在河北省张北县举行。此次移交的成果包括《张北县土地质量地球化学调查支撑服务脱贫攻坚成果》《张北县水文地质调查支撑脱贫攻坚服务成果》《北京及周边地区综合地质调查支撑服务脱贫攻坚成果》3份成果报告及《张北县土地质量地球化学调查支撑服务脱贫攻坚成果(图集)》《张北地区2020年生态地质调查图册》《张北县自然资源图集》3本图集。张北县向自然资源部中国地质调查局及局属相关项目实施单位赠送锦旗致谢。

    据悉,自2018年起,在北京市西城区政府对口帮扶张北脱贫攻坚的基础上,中国地质调查局部署实施了“京津冀鲁耕地区土地质量地球化学调查”“河北张家口地区综合地质调查”“燕山-太行山连片扶贫区1∶5万水文地质调查”“太行山北段综合地质调查”“北京及周边地区综合地质调查”共5个地质调查项目,先后投入经费2845万元,聚焦张北地区饮水安全、特色农业、生态地质等方面,取得了显著效果。

    张北县向自然资源部中国地质调查局及局属相关项目实施单位赠送锦旗

    中国地质调查局国家地质实验测试中心积极与张北县人民政府对接,有针对性地开展生态地质调查,在张北县建立了“精准脱贫生态修复示范基地”,针对当地土壤盐碱化和农作物重茬病问题,提出“根系微障-生物质炭”解决方案。据该中心主任齐亚彬介绍,目前,工作人员已在张北县先期开展了100亩藜麦生态修复示范田,计划2021年示范面积扩大到1000亩,可增加200万元的经济收益;针对张北地区砂质荒漠化问题,提出加强植树造林、原位土壤改良、提高土壤保水保肥能力等修复建议;针对盐碱荒漠化问题,提出以自然恢复为主、种植抗盐碱植物、改善灌溉方式、实施暗管排盐技术等修复建议。下一步,该中心将在1∶5万生态地质调查的基础上,完成生态保护修复规划,助力张北地区国土空间规划;以富硒土壤调查为基础,为降低克山病风险提供地质支撑。

    中国地质调查局天津地质调查中心在张北地区开展了一系列土地质量地球化学调查工作,完成张北县全域1∶25万多目标土壤地球化学调查,划定绿色优质土地1075.19平方千米,其中优质耕园地7516万亩。该中心副主任朱群表示,2018年至今,该中心共投入经费825万元,完成1256平方千米1∶5万和1∶10万土地质量地球化学调查,圈定富硒土地47.38平方千米;建立张北县农产品产地溯源系统,做到“一品一码”,为提升农产品附加值提供了技术支撑;联合水环中心及张北县自然资源和规划局编制《张北县自然资源图集》,系统梳理水土资源、旅游资源、矿产资源的数量、质量和分布情况,为自然资源管理和国土空间用途管制提供了基础支撑。

    中国地质调查局水文地质环境地质调查中心以解决安全饮水问题为核心,开展以水文地质为主的“地质调查+”特色扶贫工作。该中心副主任甘行平介绍到,该中心两年内累计投入1100万元,聚焦易地扶贫搬迁、集中安置、缺水村镇的安全饮水及新农村建设用水需求,实施勘探孔13眼,总出水量5700立方米/天,解决16300人的安全饮水问题;为解决张北县重点扶贫项目用水需求,实施2眼探采结合井;测试出张北县矿泉水水质达标点35处,包括锶型矿泉水20处、偏硅酸型2处、富锶偏硅酸型13处;发现火山地貌、火山地层剖面、泉水、瀑布等地质遗迹71处,为拓展张北全域旅游增加了地质内涵。

    北京市西城区人民政府副区长李异表示,张北县应利用好这批地质调查成果,加大成果集成和转化推广应用力度,持续改善生态环境,发展优势特色农业,推动农业农村建设现代化,使地质调查成果真正成为张北县打赢脱贫攻坚战、促进乡村振兴战略实施、全面建成小康社会的强大助力。

    河北省张家口市人大常委会副主任、张北县委书记郝富国表示,上述地质调查工作是对张北县各类资源的全方位、立体化扫描,相关成果是张北县未来区域经济发展的家底和奠基石,是张北县由脱贫攻坚迈向乡村振兴的新希望,为张北县成为名副其实的首都水源涵养功能区、首都生态环境支撑区提供了技术支撑。

    据了解,下一步,中国地质调查局相关项目实施单位将继续加强与西城区政府的合作,发挥地质科技优势,巩固脱贫攻坚成果,为张北地区乡村振兴、升级为“京津冀地区生态担当”提供支撑。

     

    地质调查成果助力张北脱贫摘帽迈向乡村振兴

    横跨东北三省,与大小兴安岭为邻,既是大庆油田的诞生地,又是大陆深部科学钻探工程松科二井的施工地,松辽盆地这片富饶而神奇的土地给予中国地调人无上的荣耀,而中国地调人也为这片土地倾注了无限的深情,使这片土地熠熠生辉。

    作为奋战在松辽盆地上的地调队伍之一,自然资源部中国地质调查局沈阳地质调查中心(以下简称“沈阳地调中心”),认真贯彻落实习近平总书记大力提升国内油气勘探开发力度的指示精神,全力按照中国地质调查局党组服务百年大庆油田建设“沉着冷静、精心实施,点上突破、面上拓展”的要求,会同中国石油大庆油田公司(以下简称“大庆油田”)联合组织了松辽盆地北部页岩油科技攻坚战,用实际行动践行广大石油、地质工作者联手攻坚克难的神圣使命,开创了松辽盆地非常规石油勘探开发的新篇章。

    松页油1井出油

    丰硕成果彰显地调担当

    在百年风云变幻中,兴实业、利民生、强资源、壮国威,地质调查工作始终发挥着基础先行的作用,广大地调人始终将责任与担当铭记在心。

    时光追溯到2019年9月26日。这一天是大庆油田值得骄傲的日子,也是沈阳地调中心值得骄傲的日子。在大庆油田发现60周年庆祝大会上,大庆油田对外宣布了四项重大勘探开发成果,其中之一是松辽盆地页岩油成果。随后,在2019年底召开的大庆油田年度油气勘探技术座谈会上,页岩油勘探攻坚战被列为油气勘探五大攻坚战之首。2020年3月21日-27日,大庆油田连续开了6个半天会,专门研讨页岩油勘探,进一步明确松辽盆地北部页岩油资源丰富,古龙页岩油非常规资源的勘探开发是大庆油田发展的新领域、新战场,也是大庆油田振兴发展的新希望、新起点,为页岩油勘探实现全面突破明确了方向。

    页岩油攻坚战是中国地调局清洁能源地质调查科技攻坚战之一,沈阳地调中心与大庆油田通过3年多的协同攻关和前期探索,联合研究、联合部署,取得了丰硕的成果,大大加快了松辽盆地北部页岩油勘探开发进程。

    一是四口参数井在松辽盆地获得泥岩基质型页岩油工业油流,证实松辽盆地具有良好的页岩油开发前景。继松页油1井和松页油2井取得工业突破后,“直改平”的松页油1HF井在青山口组一段泥页岩基质储层敞口自喷求产获得日产原油14.37立方米,最高日出油46.89立方米,累计产原油504.8立方米。松页油2HF井在青山口组一段泥页岩基质储层抽汲求产获得了日产原油10.06立方米,最高日出油27.81立方米,累计产原油197.99立方米。这两口水平井已经移交大庆油田进行后续试采。截至目前,松页油1HF井已试采求产超过150天,油嘴3.47毫米,累计产油800立方米;松页油2HF井已试采求产超过180天,累计产油600立方米。两口水平井取全了地层、压力和温度等各项参数,实现了泥页岩储层页岩油战略调查的重大突破。

    二是评价结果显示,松辽盆地具有很好的页岩油资源潜力,有望成为重要的油气接续资源。利用新井资料,结合已有的成果,重新计算松辽盆地北部页岩油甜点区资源量近40亿吨。其中,Ⅲ类页岩油(纯页岩型)位于青一、二段半深湖-深湖相,砂地比<10%,TOC>2%,Ro>0.75%,面积11200平方千米,资源量占比70%以上,是下一步页岩油勘探的重要领域。

    三是总结一套适用于陆相泥质页岩油勘探的创新成果认识和技术方法体系,提出松辽盆地北部页岩油有利目标区和井位优选的综合评价体系等五项创新成果认识,探索形成“覆膜石英砂、酸性压裂液体系、段塞加砂、纤维加砂、液态CO2”的压裂组合等三项页岩油关键工程技术。

    压裂现场

    五次论证指明攻关方向

    每一项重大地调成果的背后,都有着事关国家能源安全的重大决定;每一项重大地调成果的背后,都离不开一批人的艰苦奋斗;每一项重大地调成果的背后,都经过一次又一次的论证与探讨,松辽盆地北部页岩油成果的取得同样如此。

    时光追溯到2016年3月7日。习近平总书记在全国两会期间听取会议代表关于大庆油田形势汇报后指示:要振兴东北老工业基地,关注大庆油田发展。为贯彻落实习近平总书记重要指示精神,自然资源部中国地质调查局积极响应、迅速部署,吹响了攻坚松辽盆地页岩油的“冲锋号”。

    为高质高效推进页岩油攻坚战的实施,中国地质调查局先后组织召开了5次重要的论证会,局领导亲自把关定向,攻关目标一次次聚焦。正是这5次关键且严谨的高层次论证会,明确了松辽盆地北部页岩油的调查攻关方向,选准了有利目标区和甜点层段,敲定了5口井的井位和具体施工方案,最终使得陆相页岩油调查和科技创新取得重要突破。

    2016年5月20日,第一次会议论证《加快推进松辽盆地及外围油气资源调查工作方案》。这个经页岩油团队奋战一个月形成的方案,是举全局之力,用非常规手段,在科学部署前提下,开展超常规工作而形成的“作战纲领”。该方案明确了工作定位、总体思路、合作领域和协调机制,成立了前线指挥部,确定了攻关专家组。经专家深入论证,明确总体目标:以“开辟新区,探索新层系,联合攻关新类型、新领域,支撑百年大庆油田建设”为目标;提出预期成果:力争2-3年见实效,形成松辽盆地页岩油战略接续领域,同时在外围提交一批新区、新层系战略准备区;形成总体思路:立足松辽盆地,围绕非常规资源,统筹油气,远近结合,分开层次,突出重点,事企互动,联合推进,加快“四新”领域突破。第一次论证会明确了大方向,为后期工作提出技术总纲。

    2016年8月9日,第二次会议论证《松辽盆地北部古龙凹陷松页油1井井位》。从5月到8月,沈阳地调中心和大庆油田密切配合,联合部署,联合研究,利用泥页岩的七性关系优选确定了齐家凹陷南部和古龙凹陷北部是页岩油发育的最有利地区,利用泥页岩的六要素明确了页岩油参数井的井位。论证会上专家组认定了位于古龙凹陷的松页油1井井位,认为若该井取得突破,对实现中国北方陆相页岩油战略突破具有重要意义。在审核了页岩油团队提出的两个井位建议后,专家考虑两个井位分别处于不同凹陷,都具备攻关施钻的必要性,因此建议两个目标同时上,最终根据油气发现选择一口井进行“直改平”,实施大型体积压裂。后期,又进行了一次补充论证,确定在齐家凹陷南部部署松页油1井,在古龙凹陷北部部署松页油2井。这次论证会,确定了两个目标井位,为后期取得成功奠定了深厚根基。

    2017年7月20日,第三次会议论证《松辽盆地北部页岩油参数井试油选层及地层含油气性测试设计》。经过页岩油团队近一年的现场施工和探索,松页油1井和松页油2井钻探均见到较好油气显示,录井及测井资料解释均有油层。据此,页岩油团队研究提出了试油选层及含油气性测试方案。专家认为,两口参数井针对的储层类型不同,进行地层含油气性测试工作很有必要,明确松页油1井地层含油气性测试层位是青山口组二三段中下部的三个层位和青山口组一段的三个层位,松页油2井地层含油气性测试层位是青山口组一段的三个层位。后期,中国地调局专题会研究同意了工程设计方案,要求适当加大压裂规模,力争获得高产,获取关键参数。

    2017年12月23日,第四次会议论证《松辽盆地北部松页油2井直改平地质论证设计》。通过精心施工,两口直井压裂均获得成功,松页油2井获得日产4.93立方米的页岩油工业油流,松页油1井获得日产3.22立方米的页岩油工业油流。为进一步评价页岩油资源量和勘探开发潜力,页岩油团队提出了松页油2井侧钻实施水平井的建议。专家论证认为,证据充分、合理可行,同意侧钻实施松页油2HF井。半年后,2018年6月8日,专家再次通过对《松辽盆地北部松页油1HF井地质设计》论证,确定在松页油1井侧钻实施松页油1HF井。两口水平井的实施,为后期页岩油高产工业油流的实现起了至关重要的作用。

    2019年3月26日,第五次会议论证《松辽盆地北部松页油3井井位论证报告》。依据沈阳地调中心和大庆油田的会议纪要,明确继松页油1井和2井成功后,继续向页岩油勘探程度低的东部和北部地区开拓新区,页岩油团队选择三肇凹陷进行深入研究,优选并部署了松页油3井参数井。专家论证认为,该井位对于开拓新区新领域具有重要探索意义,对于整体评价松辽盆地的页岩油资源前景和获取关键评价参数具有重要的探索和引领作用。随后,该井也通过了压裂方案论证,经试油证实该地区确实具有较好的页岩油资源前景。目前,松页油3井试油见到好苗头,有望实现新区页岩油调查突破。

    宝贵经验成就未来梦想

    回顾地调百年风雨历程,广大地调人满怀历史的成就感和厚重感,不断总结过去,奋力前行。松辽盆地页岩油攻坚战取得重大成果,给予中国地调人特别是沈阳地调人的不仅仅是一份荣耀,更是一份引领成功的宝贵经验与启示,而这份宝贵的经验与启示将推动广大地调人创造地质调查事业的“第二个辉煌百年”。

    ——落实习近平总书记重要指示精神,保障国家能源安全是地质调查工作的神圣使命。我国地质调查工作有104年的发展历史。百年来,地质调查始终坚持以服务国家和区域重大需求为导向。当前,我国经济社会发展进入新常态,能源资源刚性需求长期存在。党中央、国务院高度重视油气资源保障工作,2019年9月26日,习近平总书记致信祝贺大庆油田发现60周年,指出“几代大庆人艰苦创业、接力奋斗,在亘古荒原上建成我国最大的石油生产基地,大庆油田的卓越贡献已经镌刻在伟大祖国的历史丰碑上”。60年来,大庆油田累计生产原油近24亿吨,占全国陆上原油总产量的37.6%,为祖国建设和发展做出了彪炳史册的巨大贡献。然而,大庆油田从连续27年稳产5000万吨,到连续14年稳产4000万吨,原油产量持续递减,油田发展面临挑战。为贯彻落实习近平总书记重要批示精神,中国地调局党组将页岩油调查作为科技攻坚战组织实施,在团队人员配备、资金配套、后勤保障等方面给予全力支持。沈阳地调中心联合大庆油田以“攻关齐家-古龙页岩油,寻找大庆油田接续新领域”为目标,迅速集结一支页岩油调查和科技攻关团队,在陆相页岩油地质理论、工程技术等方面进行攻关,努力开拓松辽盆地油气调查新领域。

    ——打破思想禁锢,地质调查与科技创新有机结合是取得成功的关键因素。页岩油科技攻坚战的成功并非一帆风顺、一蹴而就,项目开展初期整个页岩油团队感受到了巨大的压力。陆相盆地页岩油勘探开发是个全新的领域,缺乏相关的成熟理论和成功经验,页岩油的勘探开发面临着“三难三无”的境况。为了突破这些挑战,需要解决一系列世界性难题。该怎么办?有没有底气解决这些难题?冲锋号已吹响,页岩油团队必须勇往直前。沈阳地调中心在东北四省区开展地质调查工作,深耕细作近半个世纪,积累了海量的数据资料,汇聚了顶尖的页岩油科研团队,提升了攻坚陆相页岩油的自信。

    页岩油团队从松辽盆地页岩油实际地质情况出发,参考页岩气、常规油等领域的资源评价方法、成藏规律及工程技术等方面的研究成果,从地质方面到工程方面不断进行创新,解决了一个又一个难题。我国陆相页岩油储层条件复杂,到底属于什么储层类型?对此,页岩油团队开拓了陆相页岩油新的储层类型——基质型(泥页岩储层)页岩油,为页岩油调查工作指明了方向。松辽盆地页岩油主要发育哪里?勘探思路和方向到底在何方?对此,页岩油团队经过攻关,实现了以“泥岩裂缝型”为主的传统勘探思路的转变,提出了巨厚的纹层型泥岩、韵律型泥岩具有丰富页岩油资源潜力的新认识,预测齐家、古龙、三肇凹陷深部蕴含丰富的页岩油资源。甜点区在哪里?规模多大、埋藏多深?井位选在哪里?带着这些问题,页岩油团队提出了松辽盆地北部页岩油有利目标区和井位优选的综合评价体系。利用岩性、物性、电性、含油气性、烃源岩、脆性和地应力七性关系确定齐家凹陷和古龙凹陷是页岩油发育的有利区,三肇凹陷是较有利地区。通过有机质丰度、成熟度、含油量、裂缝、压力和脆性等“甜点六要素”研究,明确杏西地区、巴彦查干地区和三肇凹陷中部是页岩油突破的靶区,形成了井位部署的重要依据。实践表明,3口井位选得都很精准,油气产能均达到工业标准。泥岩取心慢的难题怎么解决?页岩油团队与施工方密切配合、共同研究,改进钻具组合方式等工艺,采用直螺杆+复合片钻头组合方式,极大地缩短了取心钻进周期。陆相湖盆的压裂施工尚无成熟的压裂制度和规范怎么办?对此,页岩油团队在生产中摸索形成了一套适用于陆相湖盆的压裂施工工艺,采用羧甲基羟丙基胍胶酸性压裂液体系,结合前置二氧化碳增能、纤维加树脂覆膜砂、段塞加沙的压裂施工工艺,实现了陆相泥页岩地层中的大型体积压裂。正是页岩油团队在调查过程中将地质目标与地质理论创新结合,将工程目标与工程技术方法创新结合,才逐渐探索形成适合陆相盆地页岩油调查的地质理论和勘查技术方法体系。

    ——发挥公益先行作用,地质与石油工作者紧密合作是取得成功的重要基础。地质工作是国家经济建设的先行军,“地质工作搞不好,一马挡路,万马不能前行”。60年前,地质人和石油人共同合作,提出并验证了“陆相生油”理论,一举发现令国人振奋的大庆油田。2008年,中国地质调查局和大庆油田再度合作,签署合作协议,共同推进松辽盆地及外围盆地油气资源基础地质调查,为大庆油田实现“百年油田”目标提供一批后备勘探选区。近年来,双方紧密合作、联合研究、联合部署,不仅取得Ⅲ类页岩油(也是难度最大的一类)的调查突破和多项科技创新成果,而且第一时间进行了井场交接和后续试采。同时,沈阳地调中心还联合了中石化中原石油工程有限责任公司、东北石油大学、中国石油大学(华东)、数岩科技(厦门)股份有限公司等多家合作单位,与页岩油团队在工作中团结协作、密切配合、深入研讨、联合施工,涉及施工人员达600多人,卡住每个时间节点,实现有序推进,创造了合作共赢的典范。通过页岩油攻坚战的精心组织,不仅取得页岩油调查的重要突破,而且形成了国家公益性调查与油田企业、科研院所等联合攻关的创新合作模式,对陆相页岩油勘查开发起到示范和借鉴作用。

    ——加强人才团队建设、进行管理体制创新是页岩油突破的有力保障。为大力推进页岩油科技攻坚战,沈阳地调中心组建页岩油工程技术中心,搭建页岩油技术创新平台,加大石油地质、石油天然气工程、非震物探等专业人才引进力度,引进急需紧缺领军人才2人、业务骨干4人,培养技术精英10余人。页岩油团队从无到有,从组建到壮大,培养出中国地调局卓越人才1人、杰出人才1人、优秀人才3人,工程首席科学家1人、二级项目负责人5人。同时,按照中国地调局统一要求,页岩油团队始终坚持“五问”“五不唯”评价标准,开展岗位设置和工作内容遴选,给品德好、能力强、成果业绩突出的年轻技术骨干创造机会并搭建舞台;坚持人才激励机制,优化绩效工资分配,出台《特殊贡献绩效奖励实施细则》,对科技创新、成果转化和优秀人才等实施奖励;通过开展技术培训、专家讲课、现场会诊、合作交流等增强技术人员业务素质,不断提升科技创新能力和水平。

    为全力推进页岩油调查,沈阳地调中心在创新管理方面不断进行探索与实践:成立页岩油现场指挥部,统一调度各方力量协同攻关,协调解决项目实施中的重大问题,确保各项工作高效有序开展;强化落实目标责任制,2019年度发文推进攻坚战的11个方面共40项具体举措,明确目标,责任到人、落实到日,加强督办和绩效考核;制定6项施工管理制度和质量控制措施,科学管理,狠抓细节,全面实行质量管理控制;制定推进规划路线图,科学合理安排工作进度,深刻总结经验教训,确保各环节工作丝丝相扣;全力提供后勤保障,建设标准化野外基地,为现场技术人员提供良好的工作和生活环境。

    ——坚守初心使命、弘扬新时代地质文化是页岩油团队奉献拼搏的不竭动力。为了能有效拉动页岩油勘探开发,页岩油团队坚守初心和使命,坚持以政治建设统领业务工作,落实全面从严治党主体责任,推进党风廉政建设向纵深发展,充分发挥党支部战斗堡垒作用和党员先锋模范作用,时刻不忘地质人的初心和使命,报效祖国、服务人民,将“李四光精神”“三光荣传统”融入到血液之中,把“大庆精神”“铁人精神”落实到具体工作中,用实际行动践行“责任、创新、合作、奉献、清廉”的新时代地质文化,铸就了“勇挑重担、敢于创新、求真务实、甘于奉献”的页岩油团队精神。从烈日炎炎到数九寒天,从钻探工程到抽汲试油,在项目推进的4年中,页岩油团队成员坚守一线、默默奉献,每人每年在野外一线和出差的时间平均在280天以上,可歌可泣的动人事迹不断涌现。“地调儿女砥中流,泥页岩里苦寻求;蚊子飞蚁浑不怕,不见石油誓不休。”寒冬腊月,他们冒着刺骨的寒风,在井场24小时轮班值守;盛夏时节,似火骄阳下,他们在压裂现场一站就是一天,每个人的脸庞都被晒成了古铜色,但这却是地调人引以为豪的一抹最靓丽的色彩!

    凡是过往,皆为序章。成绩不是终点,而是一个新的起点。有了第一个百年地调的厚重根基,有了中国地调人的勇挑重担,中国地质调查事业的“第二个百年”将会更加耀眼辉煌!􀴁

    科技攻坚明方向 使命担当创辉煌

    地质科技人员在会理矿集区进行现场研讨。 丁全利 摄

    被第四系巨厚沉积层覆盖的红泥坡矿区一景。 丁全利 摄

    不久前,自然资源部矿产勘查技术指导中心(中国地质调查局发展研究中心)的项目验收统计信息显示,我国矿集区找矿工作取得新进展:自2016年起,通过先后实施《全国重要矿集区找矿预测》和《矿集区矿产调查及深部找矿预测》项目(以下两项目统称为“矿集区找矿预测项目”),4年来共新发现矿产地17处,新发现矿点(矿化点)223处,圈定找矿靶区163处,在四川会理、内蒙古克什克腾旗、贵州赫章、福建宁化、西藏罗布莎、山东齐河—禹城、陕西山阳、湖南东坡、山东焦家、江西尖峰坡等多个矿集区取得了找矿新发现或突破。

    记者近日就矿集区找矿工作的整体进展进行了采访。

    就矿找矿是找矿有效方法,会理矿集区铜矿找矿突破具有典型示范意义

    进入新世纪以来,为了满足经济社会发展对矿产资源的需求,我国先后开展了危机矿山找矿、老矿山找矿、整装勘查区找矿、矿集区找矿预测等工作。

    而近期四川会理矿集区铜矿找矿的突破,引起地质界的关注。

    从区域地质背景上看,四川会理矿集区位于扬子地台西缘、康滇铜成矿带内,成矿条件优越,各类矿产资源丰富。迄今为止,康滇铜成矿带内已发现40余个矿种,1130余处大、中、小型矿床。其中,发现各类大中小型铜矿产地70多处,累计探获铜金属储量超1000万吨,居全国第三位。区域内铜矿床较集中的有四川会理拉拉、云南东川、云南大红山等矿集区。

    自2011年找矿突破战略行动实施以来,我国地质工作者在四川会理地区持续发力,先后实施了《老矿山接替资源勘查》(2012~2014年)、《全国重要矿集区找矿预测》(2016~2018年)及《矿集区矿产调查及深部找矿预测》(2019年)等项目。其中,《全国重要矿集区找矿预测》项目专门部署了《四川省会理—会东矿集区找矿预测》子项目,具体由四川省地质矿产勘查开发局四○三地质队实施。

    据四川省地矿局四○三地质队总工程师张济礼介绍,截至目前,初步估算会理矿集区共新增铜资源量100万吨以上。其中,通过老矿山接替资源勘查新发现的红泥坡大型铜矿产地,探获铜资源量64.19万吨,铜平均品位为1.31%。而且,红泥坡矿体赋存层位与老矿山拉拉铜矿落凼矿区矿体主要赋存层位存在明显差异。这一发现展示出该地区广阔的找矿空间。

    “2016~2018年,矿集区找矿预测项目通过构建矿床综合找矿预测模型,在红泥坡铜矿区南部新发现苋槽箐铜矿产地,首次打开了会理拉拉地区厚覆盖层下的找矿空间。通过钻探验证,在河口群落凼组上段揭露到多层铜矿体。2019年实施的深部钻孔ZK3在长冲岩组、落凼组又探获多层铜矿体,初步估算苋槽箐铜矿产地新增铜资源量达26.48万吨。此外,在矿集区内的白云山等地也有铜矿找矿新发现。”项目组有关科技人员说。

    在2019年11月召开的拉拉地区铜矿野外现场交流研讨会上,香港大学周美夫教授、中国科学院地质与地球物理研究所秦克章研究员、北京地质矿产研究院祝新友教授级高级工程师、中国地质调查局成都地质调查中心李文昌研究员等我国地质界知名专家对会理矿集区的找矿突破给予肯定,认为会理矿集区通过老矿山接替资源勘查及矿集区深部找矿,累计探获一个资源量100万吨以上、大而富的铜矿,这样的找矿成果堪称近年来我国铜矿找矿工作的一个重大进展。秦克章评价说,康滇地轴的勘查、研究工作近些年有许多新进展,特别是拉拉地区红泥坡铜矿的发现,对覆盖区找矿非常有意义。

    业界专家现场研讨时强调指出,随着我国找矿工作由基岩区进入厚覆盖区,找矿不断由浅部向深部推进,拉拉地区的矿集区找矿成果具有典型示范意义。四川省自然资源厅总工程师陈东辉说,就矿找矿应当是当前找矿的有效方法,拉拉地区找矿获得了较好效果,对将来取得更大突破具有重要意义。

    拉拉铜矿是四川最大的铜资源基地。该矿集区找矿突破,无疑是对地方经济发展的有力支撑。四川省地矿局四○三地质队技术人员认为,本次会理矿集区找矿工作,在新地区、新层位、新类型、新矿种等方面均取得显著进展,尤其是苋槽箐铜矿的发现,打开了本区厚覆盖层下的巨大找矿空间。而白云山铜矿的发现进一步突破了拉拉铜矿的找矿层位局限,继河口群第二、第三火山沉积旋回后,首次在第一火山沉积旋回中发现铜矿体,为区域找矿指出了新的方向。此外,矿集区内岩浆熔离型镍矿的发现,进一步丰富了会理地区矿床成矿系列,拓展了找矿方向。

    已开展工作的33片矿集区中,有25个片区取得找矿新发现或突破

    实际上,不仅在四川会理矿集区,全国矿集区找矿工作近年来在更广的范围内取得了新发现或突破。

    据《全国重要矿集区找矿预测》项目负责人、中国地质调查局发展研究中心教授级高级工程师庞振山介绍,全国在33个矿集区开展了找矿预测工作,目前已在四川会理、贵州赫章、福建宁化、西藏罗布莎、山东齐河—禹城、内蒙古克什克腾旗北部、陕西山阳、湖南东坡、山东焦家、江西尖峰坡等25个矿集区取得了找矿突破或新进展。

    说到这一项目设置的背景和目标,庞振山说:“这个项目设置于2016年,主要在全国30多个矿集区以矿产地质调查、深部找矿预测为手段开展工作。这项工作以寻找我国大宗矿产和战略新兴矿产、聚焦我国重要矿产资源基地为目标,一是解决制约找矿的基础地质问题;二是通过典型矿床研究,查明制约矿床找矿的一些技术问题;三是重点在矿集区内实现找矿新类型、新层位、新矿种、新地区、新深度的突破。按照自然资源部要求,选区选在‘三有’地区即资源有潜力、地方政府有积极性、矿山企业有积极性的地区开展工作。按照中央财政主要投向基础性工作和物化探工作、在选定靶区基础上主要由矿山企业实施工程验证的思路来推进工作。”

    截至目前,找矿新突破的效果已在一些矿集区呈现:

    实例一:河南围山城矿集区深部发现矽卡岩型大型金银铅锌矿。

    河南围山城地区是老矿集区,过去找到的金银矿被认为与变质作用有关。2017年,河南省地勘基金投入施工了一个1520米深的钻孔。矿集区专家组在调研时发现,此钻孔深部存在100米厚的矽卡岩化蚀变带。随之找矿思路发生了改变:既然有矽卡岩,就要找深部岩体。

    2018~2019年,河南省地矿局第三地质矿产调查院承担实施《河南省围山城矿集区深部找矿预测》子项目,重点开展了1:5万重力测量,推测围山城至马道一带深部存在隐伏岩体。项目组根据岩体和矽卡岩矿体的空间关系部署打钻,引领河南省地勘基金项目在2019年施工了6个钻孔,全部见矿,共探获10层金矿体,矿体累计厚22.02米,金品位为1.15克/吨~56.9克/吨,并共伴生有铅锌矿。初步估算这一地区新增资源量:金18.8吨、铅9.2万吨、锌8.7万吨,预计实施钻孔系统控制后可新增金资源量25吨以上。

    实例二:内蒙古维拉斯托矿集区主攻矿种由银铅锌转向锡锂铷。

    内蒙古维拉斯托矿集区位于大兴安岭成矿带南段。近年来,在老矿山接替资源勘查项目《内蒙古维拉斯托矿区接替资源调查》(2014~2015年)、全国重要矿集区找矿预测子项目《内蒙古维拉斯托地区深部资源调查》(2018年)等项目的带动下,相继发现了维拉斯托大型锡矿、大型锂铷矿。

    维拉斯托矿床位于矿集区核心部位,曾是一座以岩浆热液型银铅锌铜矿为主的危机矿山。2014~2015年,地质调查项目在矿床外围深部发现大规模的石英脉型和石英斑岩型锂锡多金属矿体,共圈定锡多金属工业矿体79条,新增锡资源量8.78万吨,平均品位为0.8%,并共伴生钨钼铜锌锂铷镓铯铌钽铍等。2017~2018年,在矿集区找矿预测项目的持续引导拉动下,项目承担单位内蒙古地质勘查有限责任公司和矿山企业继续在该区进一步开展工作,探获大型隐爆角砾岩筒型锂铷矿体,锡矿石和锂矿石均为易选矿石,累计新增资源储量:氧化锂35.7万吨、氧化铷9.4万吨。

    大型—超大型锡锂铷矿的发现,使原本以银铅锌为主攻矿种的维拉斯托地区成为我国又一大型锡多金属矿富集区,开拓了这一区域的找矿思路。

    实例三:山东省齐河—禹城矿集区实现富铁矿找矿新突破。

    山东省齐河地区自北向南分布有李屯、潘店、薛官屯和大张4个磁异常区。2014~2015年,山东省煤田地质规划勘察研究院和中化地质矿山总局山东地质勘查院对李屯和大张磁异常开展钻探验证,施工的5个钻孔均揭露厚大富铁矿矿体,拉开该区富铁矿找矿序幕。

    2017年,自然资源部矿产勘查技术指导中心部署实施了《山东省齐河—禹城矿集区找矿预测》(由山东省地质调查研究院承担)及配套科研项目。2018~2019年,在加强成矿规律和找矿预测研究的基础上,矿集区找矿预测项目先后在大张、潘店磁异常区各部署实施1个查证钻孔,均揭露富铁矿矿体,实现该区富铁矿找矿新突破。其中,在大张磁异常区部署实施的DZK1钻孔,于828.13~836.90米和844.82~853.58米处见2层富铁矿体,明确了大张磁异常区富铁矿找矿方向。

    潘店磁异常区是一个首次开展钻探验证的相对弱磁异常。部署实施的PZK1钻孔,在预期1300米处未见矿的情况下,经测井研究和专家论证后,继续向深部钻探,最终在孔深1444.44~1542.19米处揭露5层矽卡岩型富铁矿体。矿体单层最大厚度16.80米,累计视厚度56.94米,平均品位TFe(全铁)为51.82%。

    初步估算,山东齐河—禹城矿集区内具有形成亿吨级规模富铁矿床的潜力。

    实例四:西藏罗布莎铬铁矿集区深部找矿空间扩大。

    西藏罗布莎铬铁矿床是目前国内规模最大、研究和勘探程度相对较高的铬铁矿床,但经多年开采,矿山保有资源储量严重不足。通过实施老矿山接替资源勘查,西藏地勘局第二地质大队对矿区含矿构造岩相带与矿体空间分布规律开展研究,同时配合重磁电综合解释,在矿床深部发现厚大隐伏矿体。钻探资料显示,其中一个单矿体资源量达115万吨,为目前国内发现单体规模最大的铬铁矿矿体。

    2016年至今,自然资源部矿产勘查技术指导中心相继在罗布莎实施了《整装勘查区矿产调查与找矿预测》《全国重要矿集区找矿预测》和《矿集区矿产调查及深部找矿预测》项目。西藏地勘局第二地质大队承担实施,并成功地在罗布莎矿区Ⅶ矿群Cr-57的SE向的深部发现了Cr-58、59系列矿体,控制矿体长度达80米,其SE侧尚未控制,仍有较大找矿空间,新增铬铁矿矿石资源量达48.7万吨。

    矿集区找矿使罗布莎矿床储量不断增加,而深部找矿工作的开展,为国内同类型铬铁矿床找矿提供了新思路,使资源枯竭的老矿山重新焕发生机。

    据介绍,截至2019年底,全国重要矿集区找矿预测和矿集区矿产调查及深部找矿预测项目的实施,共新发现矿产地17处,新发现矿点(矿化点)223处,圈定找矿靶区163处。

    要更加重视科技创新,向矿集区深部拓展

    新突破、新发现无疑是重要的,而作为公益性地质矿产调查工作,其基础性、先行性、战略性作用的充分发挥,同样不可忽视。

    据初步统计,目前矿集区找矿预测项目在其他方面也取得了进展:

    ——完成82幅1∶5万比例尺基础地质图件,初步查明河北宣化等33个矿集区的区域成矿地质条件和成矿地质背景,提升了矿集区的地质工作程度和研究程度。

    ——对矿集区内80个主要典型矿床的成矿地质体、成矿结构面、成矿作用等主要标志进行了研究总结,建立找矿地质模型与综合信息模型,为指导找矿提供了典型矿床资料。

    ——对矿集区找矿预测方法进行了完善和创新。

    ——优选典型矿集区开展矿产地质专项填图、潜力评价与找矿预测等试点示范,提交2幅示范区矿产地质示范性成果图件。

    ——示范与推广了物化探新技术新方法,开展1∶5万构造地球化学测量、低飞航磁测量和抗干扰电法测量试验应用示范等。

    通过各方共同努力,矿集区找矿预测和深部找矿预测工作取得阶段性进展。这些进展,蕴含了对新时代矿产勘查的一些重要启示。

    那么,我国矿产勘查工作下一步如何取得新的突破?

    有专家强调,应围绕我国重要矿产资源基地,启动新一轮资源安全保障工程,提高我国重要矿产资源保障能力。有专家指出,从我国矿业发展实际出发,老矿山内部及外围特别是重要资源基地,应是未来开展深部矿产资源勘查的理想场所。一方面,这些地区勘查深度相对较浅,且普遍面临着资源危机问题,对于找矿工作有极大需求;另一方面,在这些资源基地周围开展找矿工作,对环境扰动小,有利于生态保护。而且,这些地区矿山建设成熟、具有一定的基础设施,一旦找矿突破更有综合效益。

    有专家建议,关键是要聚焦制约找矿突破的关键地质问题,加强成矿规律和成矿预测研究,充分发挥深部勘查示范作用,同时要更加重视理论、方法和技术创新。

    有专家认为,找矿应遵循从单个矿山向矿集区拓展的思路。从矿床走向矿集区,从单个矿床成矿模式发展为典型矿床成矿模式之间的组合模式,从构造体系控矿发展为构造成矿系列的阶段,这对于深入认识成矿系列控矿以及矿床和矿集区成矿规律、指导矿产资源勘查实现重大突破具有重要的理论和现实意义。

    链 接 ——

    矿集区是指矿化或矿床分布的集中区。

    《找矿突破战略行动纲要(2011-2020年)》《国土资源“十三五”规划纲要》《全国矿产资源规划(2016-2020年)》等明确要求,在重点矿集区部署矿产调查及找矿预测工作,查明矿集区地质成矿条件和矿产资源特征,揭示区域成矿规律、评价区域资源潜力和经济技术条件,提出可供进一步工作的找矿靶区和新发现矿产地;构建三维找矿预测模型,预测矿体空间位置并提出勘查工作部署建议,并引导企业进行后续勘查,实现矿集区找矿重大突破,提升矿产资源保障能力,为经济可持续发展和社会稳定作出贡献。

    《全国重要矿集区找矿预测项目》是自然资源部中国地质调查局“整装勘查区基础地质调查与潜力评价工程”的二级项目。项目组织实施按照“统一规划、统一组织、分工负责”的原则开展,由自然资源部中国地质调查局统筹部署,省级自然资源主管部门参与,自然资源部矿产勘查技术指导中心(中国地质调查局发展研究中心)统一组织、公开招标、统一实施。同时,二级项目建立专家监审和技术指导体系,各子项目建立稳定的工作团队,保障项目工作实施和预期成果取得。

    (高 原)

    矿集区孕育找矿新希望

    12月21日,自然资源部中国地质调查局地学文献中心(中国地质图书馆)受邀参加“感恩奋进,做好少年——萍乡市红领巾丹勋营地扩营活动”。萍乡市政府、广东省丹勋教育基金会、自然资源部中国地质调查局地学文献中心、中国人民健康保险股份有限公司、大地出版社、红领巾丹勋营地归属地等单位相关负责人和少先队员代表共计120余人参加仪式。仪式上,萍乡市政府对地学文献中心为萍乡市红领巾丹勋营地做的贡献表示感谢,并颁发了捐赠牌匾。

    萍乡市红领巾丹勋营地由萍乡市团委负责,社会团体联合捐助建设,主要针对萍乡革命老区留守儿童开展的一项素质教育计划,旨在通过建设教育环境、提供教育资源,达到提高留守儿童综合素质的目的。核心目标有三项:一是帮助青少年陶冶情操、提高素养,将红色基因、绿色理念、优秀文化代代相传;二是要为小小追梦人的征程创造更加优质的环境;三是要做好新希望的传播者,扩大红领巾营地影响力,惠及更多贫困地区的孩子。自去年12月以来,红领巾丹勋营地第一站——莲花高滩站成功创建后,短短一年的时间里,红领巾系列营地已在全市创建了7家,有助于进一步抓好农村少年儿童的思想引领,实现扶贫扶志“从娃娃抓起”,为老区儿童点燃希望之火。

    在营地建设中,地学文献中心赠送了地质科普图书、模型、教具、地质科普系列光盘,为营地的孩子送去地学新知识;并组织“弘扬地质光精神,探索地球奥秘”研学活动,让革命老区的同学们能第一时间近距离地感受地质工作的魅力,让孩子们更直接的接触地球生命演化、矿产资源由来、地球深部奥秘等最新地质科技成果。这些工作为老区儿童拓展视野的同时,也点燃他们希望的梦想,少先队代表发言时表示,励志要做一名地质学家。

    支持萍乡丹勋营地建设是地学文献中心贯彻落实部局扶贫工作的重要举措,通过地质科学普及将“扶贫先扶智”工作落到实地。下一步,地学文献中心将关注红领巾丹勋营地的建设,组织更多的资源参与到营地的建设工作中来,在扩大地质知识传播的同时,提升地质调查工作的社会影响力。

    地学文献中心参加萍乡市红领巾丹勋营地扩营活动

    说起氦气,人们对它的认识大多来源于中学的化学课。殊不知,氦,作为熔点和沸点最低的已知元素,在军工、航天、核工业、深海潜水及民用高科技等领域具有广泛用途,是关系国家安全和高新技术产业发展的一种重要战略性稀有气体资源。

    据统计,全球的氦气资源长期供不应求,年需求量约为2亿立方米,但年产量仅有1.7亿立方米。我国目前氦气年需求量约为2200万立方米,但勘查开发程度极低,资源情况不明,仅四川自贡威远气田进行了小规模提氦利用。我国氦气供应长期依赖进口,资源安全形势十分严峻。

    可喜的是,自然资源部中国地质调查局在渭河盆地组织开展的氦气资源调查工作发现,渭河盆地不仅有水溶氦,还存在便于利用的游离态富氦天然气藏,有望构建我国氦气资源基地。

    我国对氦气资源的研究程度低,资源家底不清

    氦气开始进入人们的视线,始于1868年。那一年,法国天文学家彼埃尔·让桑(Pierre Janssen)和英国天文学家约瑟夫·洛基尔(Joseph Lockyer)几乎同时分别独立发现太阳光谱里有一条陌生的明亮黄线,其后,洛基尔将其命名为氦。

    氦是一种无色、无味、不燃烧也不助燃的稀有惰性气体。由于其特殊的物理、化学性质,尤其是其化学惰性和沸点极低的特征,使得氦气成为低温学领域的无价之宝。比如:氦的低溶解度、低沸点以及化学惰性,使其清洗和密封火箭和宇宙飞船的液体氢燃料系统十分有效。在电子工业中,氦气在半导体、液晶面板和光纤线制造中起着重要作用,可实现零部件的快速冷却,也可在电焊、硅晶片生产中用作保护气。在现代分析测试检测仪器中,氦气在气—液和气—固色谱分析中是最常用的载体气。在超低温冷却方面,氦广泛应用于核反应堆的冷却介质和清洗剂,在超导冷却方面,应用于核磁共振设备、超导量子干涉器、粒子加速器、磁悬浮列车、电能的存储等,其中最大的消费群体是医院的核磁共振设备。

    地球上的氦气含量极为稀少,最主要的来源不是空气而是天然气。富氦烃类天然气中最高可含7.5%的氦,是空气中的1.5万倍。可是,这种含高氦的天然气矿藏并不多,这是因为天然气中的氦气是铀之类的放射元素衰变的产物。一般而言,只有在天然气矿附近有铀富集时,氦气才能在天然气中汇集。

    根据美国地质调查局的数据,目前全球的氦气资源量估计达519×108立方米,储量仅74.25×108立方米。美国是世界上氦资源最丰富的国家,虽然已大规模开采60多年,但氦气资源量仍占世界总资源量的40%以上。根据美国地质调查局2016年的调查报告,美国、卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯共计拥有世界88%的氦资源,中国的资源量仅为11×108立方米。中国西部大型叠合盆地及东部郯庐断裂带已发现广泛的含氦天然气显示,但研究程度低,资源家底不清。到目前为止,只有四川省自贡的威远气田曾提到氦利用,其中的氦含量为0.2%左右,而且现在已经基本枯竭。

    提出氦气弱源成藏理念,论证了渭河盆地富氦天然气成藏条件

    近年来,中国地质调查局组织开展了《渭河盆地氦气资源远景调查》项目,由中国地质调查局西安地调中心牵头,渭河能源公司(陕西金奥能源公司)、陕西省地质调查院、陕西地矿总公司第二综合物探大队、西北大学、长安大学、西安石油大学、中石油东方地球物理公司等单位参加完成。项目组在广泛调研国内外氦气资源研究进展的基础上,系统研究了渭河盆地基础地质、氦气成藏机理、成藏条件及资源前景,取得了一系列新进展、新成果。

    渭河盆地位于秦岭造山带与鄂尔多斯盆地之间。在渭河地区广泛分布燕山期富铀花岗岩,其分布面积达近万平方千米。在现今渭河盆地基底的深部10千米~20千米,沿深大断裂带分布有10个隐伏(花岗岩)岩体。这些富铀花岗岩是盆地壳源氦气的主要源岩,通过铀、钍衰变源源不断地向盆地输送壳源氦气。

    地壳中铀、钍元素的丰度低、半衰期长,因此壳源氦生气强度极低,为典型的弱源气。按照油气地质理论,壳源氦不存在集中的生气高峰,生气速率极低,难以发生突破“压力封存箱”的大规模集中排气。但现实是,确有富氦天然气藏存在,并被工业利用。而常规的油气理论难以解释氦气成藏机制。项目组通过在渭河盆地开展氦气调查工作,认为“有效氦源岩、高效运移通道(断裂、不整合)、载体气藏(适度,“载体气”又是“稀释气”)是氦气成藏的基本条件”;提出了“成岩温压与变质温压下氦行为差异与氦气成藏及古老克拉通基底蕴藏的巨量氦因克拉通破坏的构造作用而释放、运移到浅层聚集成藏”的理念”;初步建立了氦气成藏模式。

    项目组认为,壳源氦气相对于常规油气为典型的弱源气,但由于地质体的巨大和地质时间的漫长,壳源氦气生成总量是巨大的。氦气常以甲烷或二氧化碳气藏中的伴生气产出,因其稀有性,工业品位0.1%即可成为矿藏,且成藏与地下水关系密切。综合分析认为,氦气在深部氦源岩处能溶解于水而运出,运移至浅部遇到天然气藏时脱溶成藏,并在气藏附近水体形成溶解氦低浓度漏斗,使水溶氦不断向气藏附近迁移而进入气藏,大大提高了氦气的运聚系数。而气藏在盖层处又因低分压难溶于水、不易扩散,而有利于保存。这一分析,从理论上认识了氦气弱源成藏机理,明确了氦气在氦源岩处“运得出”、遇到气藏“脱得出”,在气藏中“保得住”的高运聚系数富集机制,解答了氦气为何能克服溶解与消耗、提高运聚系数形成富氦天然气藏的疑惑,为氦气资源勘查提供了理论依据。

    渭河盆地是否具有天然气前景一直是众多学者关注的问题之一,核心是是否存在烃源岩。前人认为,盆地深部不存在晚古生代煤系地层。但项目组根据区域地质背景、地热井气样分析及地球物质测量成果,特别是地震测量成果,论证了渭河盆地前新生代基底局部残留晚古生代煤系地层,为渭河盆地天然气勘探带来了希望。由于氦气不能单独成藏,只有在甲烷等载体气藏中聚集、积累,才能形成富氦天然气藏,从而为氦载体气成藏提供物质基础。

    渭河盆地不仅存在水溶气资源,也存在富氦天然气藏

    自然界气体赋存状态有游离态、溶解态、吸附态及水合态,不同赋存状态氦气资源的工业利用前景和经济性具有天壤之别。项目组对已有资料进行分析研究发现,渭河盆地不仅存在水溶气资源,也存在游离态氦及伴生气资源,即富氦天然气藏。

    资料显示,渭河盆地地下水资源丰富,有渭北岩溶溶隙裂隙水、秦岭山前构造裂隙水和盆地中部新生界孔隙裂隙水。其中,渭北岩溶溶隙裂隙水中未见氦气显示,秦岭山前构造裂隙水和盆地中部新生界孔隙裂隙水均有氦气显示。除渭北岩溶溶隙裂隙水外,盆地4000米以浅地热水总静储量达14781.2×108立方米。剔除固市断凹(渭南生物气区)张家坡组的储量数据后的总静储量达14200.57×108立方米。根据气水比1∶10和氦气含量1.5%计算,盆地内4000米以浅的水溶氦气资源量达21.3×108立方米。若按供热季单井日产水1000立方米,年生产100天计,250口地热井每年就可提供2.5×104立方米伴生氦气资源综合利用,就量而言已经达到半个威远气田。但水溶气的性质决定了其处于量大却难用的处境。

    众所周知,目前还没有发现独立的氦气藏,而工业利用的氦,是与载体气(烃类或二氧化碳、氮气)一起以游离态赋存于地层圈闭中,形成富氦天然气。那么,渭河盆地是否存在富氦天然气藏或游离态氦,成为目前氦气资源前景评价的关键。可喜的是,现有调查资料初步表明,渭河盆地氦源岩和高效运移通道(断裂)发育,具有载体气成藏形成条件,特别是伴生于甲烷气中的富氦天然气,是目前勘探工作的重点。

    通过近年的研究,项目组探索提出了“地质指方向,地震、重力、电法探结构、识断裂(高效运移通道)、找圈闭,磁法识别磁性岩体(氦源岩),化探异常圈定目标区,气测录井标定富集层段”的氦气调查技术方法。应用这一调查方法,通过物探、化探工作,项目组基本查明了富氦气区地层层序和构造格架,重点刻画了隐伏花岗岩体(氦源岩)、断裂发育特征。渭河盆地(鄂尔多斯周缘盆地)与目前广受关注的坦桑尼亚富氦区具有相似的地质背景,均为古老克拉通上的新生代裂谷盆地。渭河盆地不仅有长期稳定的古老基底可作为氦源,同时具有大量富铀花岗岩作为氦源岩,较坦桑尼亚富氦区具有更好的氦源条件。同时,花岗岩即是重要的氦源岩,也可以成为储集岩。

    根据调查成果,项目组初步圈定了华州—潼关、户县—蓝田和武功—咸阳等3处远景区。

    我国具有氦气资源前景,亟需加大工作力度

    研究认为,我国(特别是西北地区含油气盆地)氦气资源成藏基本条件良好,分布广泛,层位众多,具有资源潜力,但研究程度低(作为资源研究更少),家底不清。渭河、塔里木、柴达木、银额等盆地局部地区具有资源前景。在柴达木盆地北缘检测出壳源氦气含量为0.21%~0.72%;发现马北、东坪(花岗岩基岩气藏)等气田氦气资源前景良好。认识到塔里木盆地巴麦隆起及周缘具有良好氦气前景。

    尽管渭河盆地地热井发现了氦气资源赋存的良好信息,但项目组指出,由于缺乏专门的氦气评价钻探工作,目前还无法评价其工业价值,无法对深部可能含气层进行验证和产能测试,急需在远景区开展网度地震勘探,寻找有利圈闭,为钻探提供目标;通过钻探工作发现或验证目标层段的含气性;开展地热井氦资源专项调查,探索现有地热井条件下伴生气资源的有效利用;针对氦气资源的勘查技术手段基本空白,探索有针对性的地球物理探测方法、有效的测井解释模型、钻探和气藏测试工艺等。此外,由于氦气多以伴生资源形式产出,氦气的提取、提浓、提纯工艺需要继续探索完善,急需形成多种资源综合开发利用技术,以提高多种低丰度伴生矿产的经济价值。

    同时,加强国家公益性队伍对氦气资源调查工作的组织引领,联合油气企业开展主要天然气田氦气资源调查评价,是全国氦气资源调查尽快取得突破的快捷有效途径;建议修订石油天然气储量规范,在氦气成藏远景区开展的油气勘探中进行氦气兼探工作,具有综合利用价值时,氦气需与天然气同时提交储量。

    氦的应用

    ①核潜艇气冷核反应堆与深潜呼吸气

    ②火箭及航天飞机燃料加压剂

    ③核电站气冷核反应堆

    ④航空合金弧焊保护气

    ⑤半导体硅晶片制造保护气

    ⑥光纤制造保护气

    ⑦核磁共振成像仪超导冷却剂

    ⑧潜水呼吸混合气

    点亮新希望