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    6月22日,为期4天的中国地质调查局-东亚东南亚地学计划协调委员会地质灾害防治研讨培训班在兰州开班。自然资源部中国地质调查局党组副书记、副局长王研出席开班仪式时表示,我们期待与东亚东南亚地学计划协调委员会(CCOP)成员国和协作国共同努力,加强对地质灾害防治的交流与合作研究,减少人类生命财产损失。

    CCOP作为东亚东南亚地区政府间国际地质科学组织,旨在组织、协调东亚东南亚国家在能源政策与技术、地质灾害防治、环境保护以及地学信息管理等领域开展合作。CCOP技术秘书处项目运行和信息经理玛尔维克表示,政府官员和专家学者积极参加培训班,非常清楚地表明地质灾害防治已引起国际社会的广泛重视,期望能够实现共同的防灾减灾目标,消除地质灾害所带来的负面影响,减少地质灾害造成的损失。

    在玛尔维克看来,本次培训班为与会人员提供了一个开展防灾减灾多边交流与合作的重要契机。“在专家学者的支持和参与下,有以往大量成功的防灾减灾经验和积累做基础,我们共同协作,互学互鉴,为构建一个更加安全、更加美好的世界做出更大贡献。”

    培训现场

    王研介绍,中国政府高度重视地质灾害防治工作,全国因地质灾害死亡失踪人数呈明显下降态势。目前,中国正深入推进分类分级监测预警,及时掌握地质灾害风险动态变化,瞄准地质灾害风险识别、监测、调控中的关键环节,大力提升科技支撑能力。他提出三大合作方向:一是不断加强在地质灾害防治工作方面的经验交流和技术方法的推广应用。通过定期召开会议、学术论坛和技术培训等方式,分享各自在地质灾害防治理论、技术和方法等方面取得的独特经验,并在CCOP成员国间推广应用。二是携手并肩共同研究有较大难度的高位远程滑坡泥石流早期识别、成灾机理、监测预警预报和风险评价理论方法,强化对地观测、物联网等新技术在地质灾害监测预警预报中的应用,加强绿色治理技术研究。三是尽快建立CCOP成员国地球系统科学数据共享平台,动态汇聚东亚东南亚地区地质灾害、水资源和环境保护等数据,为地学领域的合作研究奠定坚实的基础。

    应邀参加本次研讨培训班的马来西亚矿业和地球科学总部地球科学计划组副主任赞姆利·本·拉姆利表示,面对严峻的防灾减灾形势,政府部门和专家学者需要在灾害相关数据的收集与分析、提高社会抗灾能力、研究与气候变化相关灾害等方面不断加大工作力度。

    本次研讨培训班由中国地质调查局地质环境监测院、甘肃省自然资源厅主办,甘肃省地质环境监测院承办。甘肃省自然资源厅、兰州市政府相关领导出席开班仪式并致辞。来自中国、韩国、菲律宾、泰国、马来西亚、蒙古、法国、德国、加拿大等9个国家60余名专家学者,围绕科技防灾、提升地质灾害应对能力等主题,进行了广泛交流和深入研讨。培训期间,与会人员还赴甘肃地质博物馆、白银市会宁县对地质灾害综合防治体系建设成果进行了考察。

     

    中外地学专家齐聚兰州为地灾防治把脉问诊

    2019年上半年,持续的全球贸易紧张局势导致世界经济增长势头明显减弱。全球矿业总的发展态势是先扬后抑。

    一、全球矿业发展态势

    2019年第一季度,全球矿业逆势而行,大型兼并和并购频现,行业开始新秩序新形象的重塑,矿业再次成为关注的热点。但是随着中美贸易摩擦升级,第二季度全球矿业市场复苏势头减弱,全球勘查活动指数PAI整体下行,上市矿业公司股价回落,矿产品价格波动剧烈,初级公司融资规模萎缩,电动汽车用矿需求增加,清洁能源发展持续推进。

    1.全球勘查活动指数整体下行,标准普尔/多伦多证券交易所全球矿业指数先扬后抑

    2019年上半年,衡量全球勘查活动指数(PAI)呈现整体下行态势。2019年上半年季度环比下降14%,为2016年以来最低点。出现这一状况的主要原因是,2018年下半年以来初级公司和中级公司融资规模持续萎缩,连锁反应到显著性钻探成果数量明显下降。截至2019年6月,全球上市矿业公司总市值1.46万亿美元,与去年同期持平。

    2019年上半年,全球矿业证券市场呈现先扬后抑的总体走势,标准普尔/多伦多证券交易所全球矿业指数(S&P/TSX Global Mining Index,TXGM)从2019年1月67点升到4月的78点,随后下跌至6月的70点附近,与标准普尔/多伦多证券交易所综合指数走势相似,但波动幅度更小,总体好于2018年下半年。2019年6月标准普尔/多伦多证券交易所全球矿业指数同比增加8%。

    全球矿业并购金额和数量变化

    2.全球矿产品价格波动加剧,铁矿石价格同比增长70%,基本金属价格滑梯陡降,钴价比上年下降63%

    一是因为突发性市场供应减少导致部分矿产品价格上涨。例如,受巴西尾矿坝事故和韦罗妮卡热带气旋等供应链中断事件影响,淡水河谷、力拓、必和必拓相继宣布下调铁矿石产量,导致铁矿石供应量总体上同比下降5.3%,因而引发铁矿石价格上涨明显。2019年5月17日,铁矿石价格突破100美元/吨关口,6月铁矿石价格继续飞涨至109美元/吨,创出近5年来新高,普氏62%品位铁矿粉价格同比增长70%。

    二是中美贸易摩擦升级和全球制造业PMI放缓,导致市场信心不足和预期悲观,使得部分矿产品价格滑梯陡降。例如,2019年初基本金属价格与2018年第四季度几乎持平,2019年4月开始下降,5月降幅加剧,截至5月30日LME现货铜连续7周下跌。LME铝、锌、镍价格均呈现与铜价相似的走势,但由于跌幅较窄,所以好于2018年第四季度。

    三是电动汽车所需的钴价比去年下降63%。即使在过去五年中取得强劲增长的钴和锂价格,2018年也出现两位数的下跌。2019年价格持续下跌,6月28日LME钴期货结算价为29000美元/吨,比年初下降40%,比去年同期下降63%。镍钴矿商谢瑞特公司CEO认为,钴价下跌是钴市场去库存和增加供给所致。

    3.今年第一季度全球大型并购活动频现,但世界范围初级公司融资规模萎缩

    2019年元月至3月,全球矿业领域并购活动依旧活跃,总交易额达128.9亿美元,与上年同期的25.2亿美元相比大幅增加,主要是大型并购使得矿业重新成为人们关注的焦点。美国纽蒙特矿业公司收购加拿大黄金公司股份,总交易价值100.1亿美元。中国钼业股份有限公司出资11.4亿美元收购刚果民主共和国坦克帆古鲁米矿24%股权。澳大利亚纽克雷斯特矿业公司通过合资协议收购加拿大雷德克里斯,交易价值8.1亿美元。但是从交易数量来看仍然低迷,交易额超过500万美元的并购数量只有30笔。并购交易矿种再次以黄金和铜为主要目标。全球矿业并购重组活动频繁显示出积极健康的基本面。

    但是,世界范围初级公司融资规模持续收缩。2019年元月至3月全球矿业累积融资金额32.5亿美元,环比下降15%,延续2018年第四季度下滑态势。主要是市值低于5亿美元的公司(以勘探公司为主)融资金额较上个季度减少4亿美元,环比下降33%。市值超过20亿美元的公司融资金额较上个季度减少3.7亿美元,环比下降16%。

    4.电动汽车用矿需求增加,镍锰钴消费量增加,锂矿供应国着力延伸价值链,锂矿生产商积极整合采矿冶炼能力

    阿达姆斯智库统计报告表明,2019年5月,电动乘用车动力电池镍消费量同比增长57%,碳酸锂当量同比增长47%。

    澳大利亚、智利等锂矿供应国,加大矿产开发力度,积极布局冶炼加工产业,推进技术研发,使得价值链不断延伸。当前中国是锂冶炼主要国家。智利和澳大利亚的产业链延伸,锂矿生产商对采矿和冶炼能力的整合,将影响中国锂加工全球份额。

    5.全球持续推进清洁能源发展,欧美天然气、风能、太阳能价格下降

    2019年5月,穆迪公司发布的2019年第一季度《全球绿色债券报告》显示,本季度全球共发行472亿美元绿色债券,其中28%用于绿色能源募集资金。2019年5月,世界银行启动了一项可持续矿业最佳实践资助基金计划,名为“气候-智能采矿设施”,将支持开采和加工清洁能源技术所需的矿物和金属,促进这些领域公共和私营部门密切合作。

    2019年上半年,欧洲液化天然气产量大幅上升,使得天然气价格下降,荷兰天然气上半年基准价格已是十年来的最大跌幅。随着液化天然气价格不断降低,使得煤炭需求大幅放缓,煤炭价格暴跌是欧洲逐步淘汰煤炭的一个标志。据彭博研究显示,可再生能源也在争夺市场份额,风能和太阳能使得欧洲电价更便宜,清洁能源供应占更多市场份额而挤压煤炭市场,亦加速欧洲淘汰煤炭。德国燃气发电比燃煤发电成本更低,默克尔政府在2019年2月份宣布退出煤电,5月批准了一项400亿欧元援助计划,补偿德国东部和莱茵河的褐煤和硬煤中心转型,将“烟囱式经济”转变为高科技中心。

    美国再生能源发电量首次超过煤炭。EIA最新数据显示,2019年4月美国清洁能源(太阳能、风能、水利、生物质和地热)发电量超过煤炭。一方面是太阳能和风能成本下降,另一方面是煤炭环境问题影响。自2008年达到煤炭消费峰值,当前美国煤炭消费量已下降39%,至40年来的最低水平。

    二、矿业新情况新问题

    1.贸易摩擦升级对中国矿业的影响

    贸易摩擦对中国铜、铝、铅、锌、镍、锂和钴等矿产品进出口短期影响有限,更多的影响则是有色金属产业链下游环节,如铅蓄电池和镍镉蓄电池出口。但全球矿产品贸易流动性强,金融属性高等特征使其更易受到贸易摩擦升级的影响,导致2019年5月全球矿产品价格剧烈波动。凯投宏观研究报告指出,某些金属价格更容易受到中美贸易摩擦的干扰。鉴于电子产品进口量占美国从中国进口总量的30%左右,预计未来相当长一段时间内电子行业广泛使用的金属价格波动性将会加剧。

    贸易摩擦间接影响中国和其他资源国的关系。2019年3月,澳大利亚工业、创新和科技部以及澳大利亚贸易和投资委员会共同发布的《澳大利亚关键矿产战略》中提到:“自2017年12月美国总统特朗普发布行政命令以来,澳大利亚政府一直在加强与美国政府的联系。”2019年5月,特朗普政府取消了加拿大、墨西哥钢铁和铝的关税,并有意加快通过美国-墨西哥-加拿大自由贸易协定(USMCA),一旦USMCA得以实施,不仅可以有效巩固北美区域贸易关系,而且还会导致加拿大与中国不能签订自由贸易协定,影响加拿大与中国的矿产品贸易。目前,墨西哥已率先审议通过USMCA草案。

    2.美国全面推动国内稀土供应链发展

    美国采取了四项措施。一是2019年7月22日特朗普通过《美国国防生产法案(Defense Production Act)》授权总统可以优先采购钕、铁和硼,以及用钐和钴生产永磁体的国内材料、设备和服务。特朗普命令国防部加快消费类电子产品、军用器件和医疗设备所需稀土永磁的生产。《美国国防生产法案》曾经保护过美国钢铁生产能力,也被用来强制购买国内半导体制造设备,还用于资助锂离子电池、轻武器弹药和其他技术的研究和采购。二是推进稀土供应法案的审议。2019年5月,美国参议员森斯·曼钦、谢莉·卡皮托和丽莎·穆尔科斯基向国会提交了《稀土元素先进煤炭技术法案》。该法案旨在争取联邦财政拨款,用于支持开发先进分离技术,从煤炭和煤炭副产品中提取和回收稀土元素和矿物,进而改变美国100%依赖国外稀土进口的现状。三是推进稀土的产学研结合。宾夕法尼亚州立大学最近启动了关键矿产研究中心,目标是成为关键矿物研究和开发技术支持的首选中心,特别是宾夕法尼亚州立大学与能源部研究人员合作使用先进分离技术从煤炭副产品中提取稀土元素等优势技术。四是美国将建立稀土分离工厂和延伸产业链。2019年5月20日,澳大利亚稀土生产商表示,已与美国公司签署谅解备忘录,将在美国建立稀土分离工厂,由澳大利亚公司控股。

    3.巴西溃坝事故使尾矿管理成为热点话题

    2019年1月25日,巴西米纳斯吉拉斯州布鲁马迪纽市附近的费豪矿发生尾矿坝溃决事故,造成228人死亡,60多人失踪。事件引发全球关注,使得尾矿管理成为热点话题,一是全球矿产资源专家联盟(GMPA)提出全球尾矿行动倡议。二是国际矿业和金属业协会(ICMM)发布全球矿山恢复最佳实践,并将研究制定尾矿库标准,计划今年年底推出国际尾矿设施标准。三是力拓和澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)合作,开展矿业社区研究。四是淡水河谷加强预警和尾矿库建设。五是基于物联网和卫星技术的智能监控解决方案。巴西米纳斯吉拉斯州政府和高技术公司、国际海事卫星组织签署谅解备忘录,监测该区域所有尾矿设施,为该地区提供基于物联网和卫星技术的智能监控解决方案。

    三、全球矿业发展展望

    1.全球矿业市场的复苏势头减弱

    从2016年开始,全球矿业走出低迷区间,触底回暖态势趋稳,已经可见明显的“拐点”,全球矿业或将开启新的景气周期。由于特朗普挑起“贸易战”,中美贸易摩擦升级,导致2019年第二季度全球矿业市场复苏势头减弱。安永公司2019年上半年贸易调查显示,93%的受访者认为中美贸易摩擦升级和全球贸易紧张局势影响其并购计划。所以说,新一轮矿业景气周期是否会受到全球宏观经济和“贸易战”的影响从而导致无疾而终的结局,尚待进一步观察。

    2.全球对于战略新兴产业所需矿产的竞争将愈演愈烈

    当前,世界各国均已充分认识战略新兴产业所需矿产在经济社会发展中的作用,尤其是对产业转型升级、生态环境保护的作用,引领经济结构和产业结构的转型。美国、欧盟、澳大利亚均出台了战略新兴产业所需的矿产(关键矿产)目录以及相关扶持政策。2019年5月21日,标普全球发布《新的大博弈:中国、美国与技术》研究报告,认为技术是中美争端的核心所在。美国关注的焦点是技术,是战略新兴产业,而非双边贸易赤字;同时,技术对中国亦十分重要,说明矿业技术转型升级的重要性。2019年上半年,美国发布《确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略》,有61项建议,确定了落实部门和落实时间。全球对战略新兴产业所需矿产的竞争,存在愈演愈烈的趋势。

    3.全球矿业经济新秩序新形象需要重新构建

    当前,全球矿业经济秩序受到保护主义、地缘政治、关税大战带来的严重破坏,亟待建立矿业经济新秩序。例如,中国和印度建立原油联合购买同盟,抵御亚洲溢价初见效果,这表明建立区域性大宗矿产品交易中心有助于增强地区资源安全。与此同时,全球矿业界正在努力通过雕刻重塑,展示一个全新的矿业发展形象。也就是说,要将一个傻大黑粗、劳动密集、高危生产、破坏环境的落后矿业形象,改造成为绿色发展、生态保护、智能化、技术密集、可持续性、社会接受的先进矿业形象,从而巩固矿产资源和矿业发展在经济社会发展中的基础地位和基石作用,为矿产资源的合理利用和有效保护创造良好的发展环境。

    (作者单位:自然资源部中国地质调查局发展研究中心)

    全球矿业经济秩序或将重新构建

    新疆彩南油田二氧化碳驱水与地质储存先导性试验示意图

    鄂尔多斯二氧化碳地质储存示范工程立体化监测技术体系

    为应对气候变化,我国提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和”等承诺。“双碳”目标下,作为可以实现化石能源大规模低碳利用的重要技术途径,碳捕集、利用和封存技术成为当下研究热点。

    在自然资源部、中国地质调查局的推动下,我国二氧化碳地质封存技术研究与工程示范已取得初步进展,如今正在加快研究步伐,力争为我国实现碳中和作出更大贡献。记者近日走访了我国二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)产业技术创新战略联盟理事单位——中国地质调查局水文地质环境地质调查中心的相关负责人和专家。

    我国二氧化碳地质封存潜力大,深部咸水层是主力储存空间

    水环地调中心专家介绍,二氧化碳地质封存,是指通过工程技术手段将从碳排放工业源捕集的二氧化碳直接注入至地下800~3500米深度范围内的地质构造中,通过一系列的岩石物理束缚、溶解和矿化作用而将二氧化碳封存在地质体中。可用于封存二氧化碳的地质体有陆上咸水层、海底咸水层、枯竭油气田等。

    当前,全球二氧化碳地质利用与封存技术以二氧化碳驱油和深部咸水层地质封存最为成熟,驱油工程已安全投入商业运营近50年。截至2020年底,全球目前共有26个正在运行的商业项目,合计捕集二氧化碳规模约4000万吨/年。就深部咸水层储集介质来看,截至2020年底,全球拟建和在建的地质封存项目超过了12个,且正在逐步从小规模示范向大规模集成过渡。

    中国地质调查局水文地质环境地质调查中心主任文冬光介绍,我国二氧化碳地质储存研究始于上世纪70年代。2009年,原国土资源部将二氧化碳地质储存调查评价纳入《地质矿产保障工程实施方案(2010-2020)》地质基础支撑计划内的全球变化调查监测与评价和地下空间资源调查后,中国地质调查局先后启动了我国二氧化碳地质储存关键技术研究、全国二氧化碳地质储存潜力评价与示范工程、二氧化碳地质储存调查与资源化利用、准噶尔等盆地二氧化碳地质储存综合地质调查等项目,由水环地调中心组织实施。“十二五”期间,该中心与国家能源集团神华煤制油化工有限公司合作,建成了我国首个30万吨级深部咸水层二氧化碳地质储存示范工程;2018年,与新疆油田合作,在准东彩南油田近枯竭油田实施了二氧化碳强化深部咸水开采与封存先导性现场试验。

    基于调查和研究成果,由水环地调中心主编的《中国及毗邻海域主要沉积盆地二氧化碳地质储存适宜性评价图(1∶500万)》,于2018年正式出版。这是第一幅展示我国二氧化碳地质储存综合适宜条件的专业性图件。该图显示,我国深部咸水层二氧化碳地质储存潜力巨大,占总潜力的90%以上,远远超过油田、天然气田和煤层气田,是我国未来实现规模化二氧化碳地质储存的主力储存空间。其中,我国陆域塔里木、鄂尔多斯、松辽等13个大中型盆地,以及海域东海陆架/渤海、珠江口等16个大中型沉积盆地,储存潜力大,储盖层条件相对较好。

    二氧化碳地质封存示范工程的实施,验证了技术的可行性和地质安全性

    瞄准深部咸水层这一主力储存空间,水环地调中心研究团队开展了对二氧化碳地质储存从基础理论、场地勘查技术方法到完井技术与灌注试验、安全与环境风险评价,直至后期环境监测的全过程研究,攻克了一系列技术难题。比如:提出了综合咸水层地质条件、储存量、勘探成本的地球物理圈闭识别与评价体系,以及二氧化碳地质封存潜力评价有效系数取值评估准则;创新了深部咸水层二氧化碳地质储存工程完井与灌注试验技术等。

    水环地调中心与国家能源集团神华煤制油化工有限公司合作,在内蒙古鄂尔多斯市伊金霍洛旗实施了我国首个二氧化碳捕集、运输与深部地质封存全流程示范工程。其中,水环地调中心主导完成了示范工程封存场地的调查勘查,并组织实施了一口监测井,建立了“大气—地表—地下”立体化监测系统。该示范工程于2011年5月9日开始实施二氧化碳灌注实验,截至2015年4月实现累计注入二氧化碳30.2万吨。持续监测结果表明,示范工程场地未出现二氧化碳泄漏。该工程的实施,初步形成了10万吨/年二氧化碳地质封存技术体系,同时为每年百万吨级规模化封存工程和产业化实施储备了一批关键技术。

    准噶尔盆地赋存丰富的油气资源,同时也蕴藏着丰富的煤层气和页岩气资源,为在该区开展二氧化碳地质储存与工程示范提供了有利条件。结合准东地区低碳减排及对水资源的强烈需求,以及该区二氧化碳捕集、利用与储存较好发展前景,水环地调中心与中石油新疆油田分公司合作,通过调查研究,选定彩南油田作为实施二氧化碳强化深部咸水开采与储存先导性试验示范场地。

    2018年6月,从克拉玛依敦华公司捕集的二氧化碳,用槽车沿沙漠公路运至彩南油田。一场二氧化碳驱水与地质储存一体化的先导性试验准备就绪。试验井组由一眼注入井、3眼一线监测井、6眼二线监测井组成。从2018年6月29日16时30分,试验开始注入二氧化碳,至2018年7月16日22时结束注入,累计注入二氧化碳1010吨。整个试验过程在保持一定注入速度和注入压力下平稳进行,现场监测结果显示,二氧化碳在地下储层中运移规律与预期较吻合,地表没有发现气态二氧化碳泄漏。由此可见,二氧化碳驱水封存技术是可行的,也是可以安全实施的。

    这次试验,只是揭开了准噶尔盆地二氧化碳地质储存潜力的冰山一角。评估结果表明,通过咸水层二氧化碳地质储存或二氧化碳驱水技术,准噶尔盆地可实现二氧化碳的地质储存量达480×10 8 ~1640×10吨。而且,准噶尔盆地源汇匹配情况较好。尤其是,准东五彩湾工业园区的排放源附近有成片连接的咸水层储存场地,不仅有适宜性很好的咸水层,同时也是多个大型油田的所在地,是进行二氧化碳驱替咸水或二氧化碳驱替石油利用的良好场地。

    开展二氧化碳地质封存环境风险监测研究,取得一系列科技创新成果

    把二氧化碳“埋”在地下,保障地质封存工程的安全性至关重要。

    存入地下的二氧化碳气体,一方面由于其自身具有较强的穿透性,另一方面由于地下储存空间不可预知的裂隙或隐伏断裂等地质构造的原因,都可能造成二氧化碳的泄漏。在陆地上储存二氧化碳时,最可能发生的问题是二氧化碳泄漏进入地下水补给层,即使是少量的泄漏,也可能造成饮用地下水质量的明显下降。一旦二氧化碳突破水力圈闭,将会向上进入浅层土壤,从而改变土壤物化性质,影响土壤生物,进而进入包气带和大气环境中,连锁影响生态系统和人群健康。

    “为保障二氧化碳地质封存工程的安全性,必须合理选择工程场地,提高施工质量,并加强对封存全过程的监测。”专家强调。而我国以陆相沉积为主要特征的沉积盆地复杂区域地质条件,使得二氧化碳地质储存相对于国外已有工程面临更大的挑战。

    正是认识到这一点,除了在二氧化碳地质储存场地选址阶段进行详细调查和综合评价,水环地调中心的研究团队还创新开展了二氧化碳地质储存的环境风险监测研究,确定了二氧化碳地质储存盖层力学作用机制,提出了盖层力学稳定性标准,以指导储存场地的选址及工程注入压力设计,并阐释了二氧化碳一旦泄漏可能对地下水和地表生态环境的影响机理。

    此外,该团队研发的二氧化碳迁移转化数值模拟系统,达到国际先进水平,可满足二氧化碳地质储存储层建模、评价预测等技术需求;研发了深层pH值原位监测系统,填补了国内pH值深层原位监测技术空白,可满足1500米以深的监测技术要求。

    水环地调中心还在陕西西安建设了人工控制二氧化碳泄漏环境影响及监测试验场地,在青海平安建设了天然二氧化碳泄漏环境影响及监测野外科研观测基地,基于人工模拟试验与天然二氧化碳泄漏环境影响观测,建立了二氧化碳地质封存对大气、土壤、水、生态系统等环境影响评价方法与指标体系,以及监测技术方法,为生态环境部制定《二氧化碳捕集、利用与封存环境风险评估技术指南(试行)》提供了支撑。

    我国二氧化碳地质封存技术还处于示范阶段,亟待深入研究

    当前,我国距离实现碳达峰目标已不足10年,从碳达峰到实现碳中和目标也仅有30年,与发达国家相比,我国实现碳达峰、碳中和远景目标时间更紧、困难更多,任务异常艰巨。当前,在我国以煤为主的能源消耗结构短期内难以改变的形势下,开展二氧化碳地质储存是实现我国碳减排承诺的一项有效措施。

    近年来,我国二氧化碳地质储存在区域调查评价、关键技术研究和工程示范等领域有了较快的发展,二氧化碳地质利用与储存技术渐成体系,但总体上仍处于示范研究阶段,继续开展二氧化碳地质储存调查评价、技术方法创新,不断加大研究深度,对我国规划、实施碳捕集、利用与储存具有重要意义。

    为支撑我国实现碳中和目标,“十四五”期间,水环地调中心将进一步聚焦重大需求,在鄂尔多斯盆地、东北地区等地的国家级能源基地,以及京津冀、长三角、粤港澳大湾区等高碳排放源集中区,开展区域二氧化碳地质封存潜力评价与封存场地调查。同时,创新合作机制,实施二氧化碳地质封存示范工程,研发关键技术,形成潜力评价、调查选址等技术标准;统筹考虑地下多种资源空间叠置及相互影响等因素,探索提出地下空间利用与国土空间规划管理的建议。 

    把二氧化碳“埋”在地下

    中意联合开展地震科学考察

    云南省怒江傈僳族自治州泸水县维拉坝河泥石流沟安装的激光夜视可视化视频监测仪

    汶川地震发生后,成都地调中心对龙门山地区的地质构造特别是地震活动构造有了新的认识,选取葛仙山—白鹿—小鱼洞—虹口—映秀—耿达一线作为观察的主要剖面,以逆冲推覆构造等为重点建设了龙门山野外培训基地。目前,该基地已开展多批次野外培训,提高了地质人员对构造地质现象的观察综合分析能力。 刘宇平 文/图

    阅 读 提 示

    5月12日,汶川地震10周年。10年间,汶川地震灾区从毁灭走向重生;10年间,地质科研工作者坚守在这片大地,监测地壳运动,预警地质灾害。在汶川地震10周年和第10个全国防灾减灾日到来之际,让我们一起分享地震和地质灾害研究的最新成果。

     

    丈量地壳形变

    ——龙门山断裂带高精度GPS观测结果综述

    唐文清

     

    汶川地震发生后,中国地质调查局成都地调中心在中国地质调查局的部署下,利用高精度GPS对汶川地震所在的龙门山断裂带及其相邻青藏高原东缘的地壳运动进行了持续监测,获得了青藏高原东缘现今地壳形变位移参数、主要活动断裂的运动速率和位移量、相邻块体的运动速率和应变参数等,为防灾和减灾、地壳稳定性分析以及工程建设提供了基础数据。

    开展了汶川地震和芦山地震应急观测,为抗震救灾提供及时服务

    汶川地震应急观测结果显示,龙门山前山断裂以东四川盆地的同震水平位移量为(98.78~361.91)±(3.3~10.82)毫米,垂直方向上的位移量为-37.1~28.1毫米,除成都表现为明显下降外,其余均为上升,上升幅度在9.38~28.1毫米之间。龙门山汶川—茂县和平武—青川断裂以西地区测站的水平位移量为81.75~823.85毫米。发震构造龙门山断裂带以右旋走滑—挤压作用为特征,地震动力来源于印度板块连续向北的推挤作用和扬子地块对青藏高原向东运动的阻挡作用,致使龙门山断裂带上能量积累并最终释放。

    对芦山地震周围地区GPS测站开展的应急观测,得到芦山震区周围的GPS测站坐标绝对位移量,以及震区周围地震前后地壳位移变化。监测数据显示,芦山地震造成了龙门山断裂带南段前山断裂西侧上盘36~50毫米左右的位移,东侧方向下盘10~20毫米左右的位移。芦山地震前后,龙门山断裂带南段后山断裂、中央断裂、前山断裂运动速度分别为49.66±3.90毫米/年、79.58±3.33毫米/年、50.94±3.91毫米/年;断裂性质分别为左旋走滑拉张、右旋走滑挤压、左旋拉张走滑。

    在汶川震区周边建立GPS监测网,系统开展现今地壳及活动断裂带高精度GPS监测

    近年来,成都地调中心在汶川地震周围地区新建了65个测站,完成了2267个时段(天)的观测,建立了较为完善的青藏高原东缘GPS动态监测网。

    通过对现今地壳及活动断裂带进行高精度的GPS监测,揭示了青藏高原东缘地壳现今运动总体趋势:青藏高原东缘地壳现今运动速度场表现为由西部大东部小、中部大四周小的特点;由北至南、由西向东运动速度矢量方位角度逐渐变大,地壳现今运动呈现出涡旋结构特征,围绕东喜马拉雅构造顺时旋转。

    2008~2014年监测表明,川青地块、华南地块、川滇地块、印支地块运动速度分别为17.02±0.60毫米/年、8.77±1.51毫米/年、13.85±1.31毫米/年、6.84±0.74毫米/年,运动方向分别为99.5度、120.3度、142.9度、153.3度,地块呈现出顺时针旋转特征。川滇地块、川青地块运动速度相对较大,是活动性较大的块体;华南地块、印支地块运动速度相对较小,为相对稳定块体。监测还发现,鲜水河断裂、龙门山断裂、安宁河断裂、则木河断裂、小江断裂、红河断裂运动速率分别为7.30±1.25~8.30±1.26毫米/年、10.07±0.97~11.79±0.89毫米/年、0.96±0.74~2.98±1.73毫米/年、2.03±0.49~3.20±0.73毫米/年、3.45±0.40~6.02±0.50毫米/年、6.23±0.56毫米/年;鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂性质为左旋走滑,而龙门山断裂、红河断裂为右旋走滑。

    2008~2012年监测表明,汶川地震的影响主要涉及川青地块、华南地块、北川滇地块以及鲜水河断裂、龙门山断裂、安宁河断裂北段。川青地块、北川滇地块主要表现为运动大小改变,而华南地块则为运动方向改变;鲜水河断裂活动速率减少了3~4毫米/年、龙门山断裂速率增加了9~10毫米/年、安宁河断裂北段速率增加约9毫米/年。地块旋转特征及断裂性质未发生根本变化。

    通过监测研究,研究人员认为青藏高原东缘地壳运动是多种构造动力作用的结果。青藏高原东缘地壳运动动力来源主要有三方面:一是印度板块向北运动,为青藏高原地壳的变形、运动提供了动力。二是深部下地壳和上地幔的物质流动是引起上地壳运动的作用力。三是相邻地块间相互推挤、碰撞,其间作用与反作用力也是地块平动、旋转及断裂挤压、走滑动力来源之一。地壳运动受“挤出—阻挡—旋转”机制控制,地块及断裂活动是地壳运动在地表的综合体现。

     

    地震地质灾害:

    中意对比研究进行时

    葛华

     

    “5·12”汶川地震后,对地震地质灾害的研究逐渐成为国内外研究的热点。

    中国和意大利均是世界上受地震地质灾害威胁严重的国家,尤其是自“5·12”汶川地震后,中国和意大利境内均发生了多次中强地震事件,诱发了大量地震地质灾害。由于中意两国地震地质条件的差异,其地质灾害效应也存在一定差异。为更深入开展地震地质灾害研究,中国地质调查局和意大利国家环境保护研究所于2015年签署了地学合作谅解备忘录,选取各自国家的代表区域开展《正断层与逆冲断层地震诱发地质灾害对比研究》。中方由中国地质调查局成都地调中心负责对接。

    通过近两年工作开展,双方以互访、会议研讨、联合考察等方式,在项目合作方面取得了有效推进和成效。一是中意双方进一步增强了合作和了解,意大利国家环境保护研究所专家对成都地调中心积极应用ESI(环境地震影响评价)方法对芦山地震影响进行评价给予高度认可;二是中意双方对意大利中部亚平宁中央断裂带安奎拉地震区及卡斯特鲁奇震区进行了联合考察,对正断层环境下地震地表破裂和典型崩滑灾害特征进行了对比分析,同时对意大利古地震探槽研究方法进行了交流;三是共同撰写了合作研究阶段性报告,合作提交研究论文1篇,并将在成都理工大学举办的汶川地震10周年学术研讨会上作口头报告交流。

    2018年,该项工作将继续深化与意大利国家环境保护研究所在不同活动构造背景下地质灾害效应合作研究,进一步对比总结不同活动构造背景下地质灾害效应,联合开展ESI评价。

     

    捕捉地质灾害的“蛛丝马迹”

    ——地质灾害监测仪器研发支撑防灾减灾

     范基姣 王晨辉 金枭豪

     

    中国地质调查局水环地调中心针对三峡库区的地质灾害监测、预警,先后研发了岩体裂缝测缝计、压力盒、预应力锚索测力计、水平孔多点位移计、钻孔测斜仪、地下水位计、水流量计、全站仪、GPS、雨量计等几十种监测仪器,对灾害体位移变形、应力、应变和影响因素等进行了长期监测,获得了准确详实的监测数据。应用监测数据,结合地质相关因素分析以及地质灾害预警预报相关理论,对灾害体变形阶段、变形状态以及变形趋势进行准确判断,为地质灾害成功预警奠定了坚实基础。

    随着监测技术、监测预警方法和预警理论的不断发展,尤其是群测群防技术、专业监测技术、物联网技术的发展,使我国地灾监测预警水平提升到一个新的高度。

    2008年以来,水环地调中心基于群测群防技术、专业监测技术、物联网技术,研发了近30多种地质灾害监测预警技术,申报取得20多项国家专利和软件著作权,显著提升了我国地质灾害自动化监测预警能力和防灾技术水平。

    该中心研发的监测预警仪器在2012年度《舟曲灾后重建防治规划区地质灾害监测预警项目》《重要地质灾害隐患监测示范(辽宁)》,2013年度《5·10岷县特大冰雹山洪泥石流灾后恢复重建地质灾害监测预警工程》《北京市突发地质灾害监测预警》,2014年度《云南省地质灾害监测预警示范区建设》,2015年度《湖南省地质灾害专业监测示范》,2016年度《乌东德水电工程枢纽区地质灾害监测预警》,2017年度《广东江门地质灾害监测预警》等项目中获得了大量应用,在全国范围安装与推广10多万台(套)。2008年“5·12”四川汶川地震、2010年“4·14”青海玉树地震、2013年“4·20”四川雅安芦山地震、2015年西藏中尼边界“4·25”地震的抗震救灾工作中应用这些监测设备,多次成功预警。

    特别是在雅安芦山地震发生后,在重灾区宝兴县冷木沟和教场沟安装布设了13套自动化监测预警设备,实现了对两条泥石流沟的全方位、实时、自动化监测预警和远程可视化视频监控,并在2013年5月23日成功预警,避免了人员伤亡和财产损失。

    今后,水环中心将依托专业监测技术优势,以多手段、立体化监测技术为目标,以专业化、信息化、智能化监测为抓手,按照中国地质调查局要求,升级、整合监测技术,支撑服务山水林田湖草系统监测。

     

    评 论

    减轻灾害风险,地质人行动起来

    艾 子

     

    每一年的5月12日,人们悲怆的回忆就会被唤醒。

    那是一个震动全国的午后,来自龙门山断裂带的巨大能量释放,摧毁了四川汶川地区的田园美景和幸福生活,为中华民族历史留下了惨痛的一笔。

    10年时光倏忽而过。今天,人们为重生后汶川的幸福安康而欣慰,也为付出艰辛的各行各业劳动者而赞叹,但人们更希望悲剧不再重演,因为任何灾后的救助和恢复都比不上灾前最大程度的预防和抵御。

    地震是地壳运动的一种自然现象,无法消除,但逐步减少地震带给人类社会的损失却是可以做到的。也就是说,我们要增强和提升预防、解决、应对地震等自然灾害的意识、机制和能力。其中,既有社会应急救援体系的完善,也有对地震等自然灾害规律的清晰认知。

    所幸的是,地质工作者始终在向着这样的目标奋力前行:从以探索地震机制为主要目标的科学钻探,到对活动构造与地震关系的全面调查;从对震区地壳活动断裂带长期不懈地高精度GPS监测,到收集四川、云南等省地下8000米~2万米的应力和能量动态演化信息;从对汶川地区进行古地震带研究,到开展新构造运动变形与地质灾害的InSAR观测……人们从地质科学的角度,不断探索着与地球灾害有关的自然奥秘,并正在把成果应用于防灾减灾社会体系,转化为人类抵御灾害实实在在的本领。

    10年过去了,各种灾害仍然活跃在我们身边。联合国环境规划署有关数据显示,21世纪以来,全球各地灾难的频率和强度都在增加,仅2017年,毁灭性的自然灾害如洪灾飓风和地震就影响了数百万人。就在数日前,青海玉树、云南永善还相继发生地震,用一种特殊的方式提示着人们——“行动起来,减轻身边的灾害风险”。

    风险始终存在。面对“减轻灾害风险”这样关乎人类发展的大课题,地质人唯有在探索的路上走得更远。

    为了大地的安宁
        福建省1:5万莆田、笏石、平海幅环境地质调查项目是由莆田市国土资源局、中国地质调查局南京地质调查中心、福建省煤田地质局共同组织实施的项目, 2014年6月莆田市人民政府、福建省煤田地质局、中国地质调查局南京地质调查中心三家单位各级领导的关心和支持下,相关部门组织专家组进行了项目总体设计的评审,并于当日进行了三方合作协议书的签字仪式,项目正式启动。

      目前,该项目完成1:5万遥感解译面积2280平方公里。1:5万区域环境地质调查面积1300平方公里。其中调查路线53条,调查点363个,填写调查表格共计582张,其中水文地质点225个,工程地质点231个,地质地貌点89个,海岸带侵蚀与淤积调查点28个,地表水点7个,泉点2个。

      对区内水位地质条件、工程地质条件等特征取得的初步认识。

      初步查明了工作区水文地质条件。工作区地下水类型主要有松散岩类孔隙水、风化带孔隙裂隙水以及基岩裂隙水,海积平原地区大多为咸水,以松散层孔隙水为主。风化带孔隙-裂隙水及基岩裂隙水主要分布在低山丘陵及台地,为淡水区,水质好,水量较贫乏。部分地区受区域构造控制,储有较为丰富的构造裂隙水。局部地段出露的咸水温泉,表明构造裂隙咸水的分布,可能向内陆延伸更远。不同含水层咸淡水界线还有待进一步查证。

      初步了解了区内地下水动态变化特征,建立了工作区地下水动态监测网。工作区地表水系发育,河网密布,城区供水主要依靠东圳水库,低山丘陵地区普遍开采浅层地下水作为生活用水,部分地区作为饮用水。秀屿区由于工业园区发展,近年来对地下水开发利用程度较高,东庄、笏石一带地下水位出现了明显下降,局部地区浅层水井已干枯。
    此外,在调查和水文地质钻探施工的基础上进行了水文地质参数试验,了解了试验场地的水文地质结构和含水层的主要水文地质参数。

      初步查明了工作区工程地质条件。在沿海地带,广泛分布有软土,主要为滩涂及海相沉积的淤泥层,空间分布差异性大,对工程建设稳定性造成一定影响。山前地区的工程地质特征主要为残积土及风化带的广泛分布,岩石风化厚度一般为10-50m。本区出露的基岩主要为南园组晶屑凝灰岩以及南部地区广泛分布的花岗岩,受区域构造控制,节理裂隙发育,局部岩石破碎,易引起边坡失稳、滑坡等地质灾害。

      初步查明区内海岸线变迁及海岸带侵蚀淤积现状调查。目前,兴化湾海岸线带变迁的遥感解译工作已经完成。工作区岸线主要有砂质岸线、人工岸线和基岩岸线三种类型,滩涂类型主要为泥质和砂质两种,堤岸后侧可见人工养殖场。围海养殖、围海造陆改变了海水水动力条件,岸线淤涨较明显,局部地区滩涂宽度可达200-300米。






    福建省1:5万莆田、笏石、平海幅环境地质调查取得的...