自然资源是人类社会赖以生存和发展的物质基础和空间载体。为了解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题，2018年3月，国家整合相关部门的资源管理职责组建自然资源部，“统一行使全民所有自然资源资产所有者职责，统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责”。自然资源统一管理职责的实现与履行，需要地质调查等相关业务提供智力支持、技术支撑与信息服务。自然资源统一管理制度的建立与实施，对地质调查工作提出了更高的要求和更多的需求。

自然资源统一管理对地质调查的新要求

实行自然资源统一管理是我国生态文明制度建设的重大举措。与过去多部门管理体制相比，自然资源管理的理念与目标发生了重大变化，地质工作需要与之相适应。

《生态文明体制改革总体方案》提出，生态文明体制改革须树立新的理念：尊重自然、顺应自然、保护自然；发展和保护相统一；绿水青山就是金山银山；自然价值和自然资本；空间均衡；山水林田湖草是一个生命共同体等。这些理念是实行自然资源统一管理的理论基础，需要在自然资源管理的各个环节和全过程贯彻落实。新组建自然资源部的主要职责是：“对自然资源开发利用和保护进行监管，建立空间规划体系并监督实施，履行全民所有各类自然资源资产所有者职责，统一调查和确权登记，建立自然资源有偿使用制度，负责测绘和地质勘查行业管理等”。

山水林田湖草系统与自然资源分布示意图

基于新理念与新职责，自然资源统一管理对地质调查工作提出了新要求。地质调查应从以下几个方面提供服务支撑：一是为社会经济发展提供所需的土、水、矿、森林、草地、海洋等自然资源，促进产业发展，保障国家资源安全；二是确保自然资源开发利用过程中不损害生态系统，从源头保护、利用节约到破坏修复，保持山水林田湖草系统功能稳定，促进自然资本保值增值；三是摸清自然资源家底，掌握自然资源动态变化，为自然资源开发利用提供基础依据；四是保障自然资源资产所有者权益，健全自然资源资产产权制度，规范自然资源开发利用与保护行为；五是保持空间均衡，统筹各类资源、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游，促使资源开发不超过其承载能力和环境容量，促进区域协调；六是提高资源利用效率，促进自然资源集约节约利用。

地质是山水林田湖草系统的基础，为自然资源提供了物质来源和赋存空间，对自然资源分布与开发格局具有框架性的制约作用。从空间分布上看，耕地、矿产、水等自然资源在空间上呈不连续片状、块状、条带状等形式分布在地质实体中，森林、草原等自然资源在空间上呈不连续片状分布在地质实体的上界面——地表。因此，自然资源开发利用和保护需要顺应地质规律，人地和谐共生是人与自然和谐共生的基础与重要内容。

地质调查工作以地壳表层为调查对象，是实现自然资源统一管理的重要基础和技术支撑。在以往各部门不同门类自然资源管理过程中，地质调查工作根据土地、矿产、水等自然资源与生态环境管理的需要，分别开展了相应的地质调查，为资源管理提供了大量的基础地质信息与服务。这些地质调查工作成果为服务和支撑自然资源统一管理提供了有利条件和良好基础。

国内外地质调查服务自然资源管理的经验

面对经济社会发展对自然资源日益增长的需求和生态环境保护的需要，各个国家或地区探索实施了各种管理政策。不管是实行不同门类自然资源分部门管理，还是实行不同门类自然资源统一管理，抑或是实行资源与环境综合管理，地质调查工作都发挥了越来越大的作用。

1. 国外地质调查工作服务自然资源管理的做法与经验

（1）美国地质调查局通过打破学科界限提升复杂资源问题解决能力。

美国的自然资源由联邦政府内政部负责管理。美国地质调查局（USGS）作为内政部下设部门，负责提供水、能源、矿产以及其他自然资源科学信息，同时提供生态环境健康、土地利用与气候变化影响等科学信息。为了提高跨学科跨领域资源问题解决能力，2010年USGS对内设机构进行了调整，撤销按照传统学科设置的业务管理机构，面向重大战略问题设立新的业务管理机构：撤销原来的地质学部、生物学部、地理学部、地理空间信息部，保留水资源部，新设立生态系统部，气候与土地利用变化部，能源、矿产与环境健康部，自然灾害部，核心科学体系部等5个业务管理机构。由此看出，服务与支撑自然资源管理是USGS科学研究的基本出发点和落脚点。

美国地质调查局内设机构与整合科学示意图

2017年，面对复合性资源、环境与社会问题，USGS提出了发展“整合科学”的设想，将数据、方法、模型组织到相应的时空框架之中，形成一个模块式整体，为自然资源管理、环境保护和防灾减灾提供全方位支撑。基于此，在2019财年预算方案中，USGS提出了调整组织架构的方案，拟设立负责各领域整合与协调的副局长职位，促进不同领域的交叉融合。

（2）俄罗斯地质调查服务自然资源开发与生态环境保护规划编制。

俄罗斯联邦政府自然资源与生态部负责地下资源、水资源、林业资源与生态环境的统一管理。俄罗斯《底土法》规定，地下矿产、水、岩石土壤、地质结构、地下能源、地下空间实行综合管理。全俄矿物原料经济研究所、全俄地质研究所是自然资源与生态部下属的两大支撑机构，前者主要负责地下资源的规划和经济研究，负责对矿产地进行经济开发可行性评价；后者主要负责地质调查的科学研究。这两个单位提供地下资源开发方向等方面的决策咨询服务，自然资源与生态部在此基础上，开展自然资源开发和环境保护的战略分析，组织实施地下资源勘查，评价地下资源的经济开发潜力，编制资源开发规划。

（3）英国地质调查局利用新技术获取并分析自然资源与环境信息。

英国的自然资源由环境、食品和农村事务部负责管理。英国地质调查局（BGS）作为国家环境研究委员会的研究机构和地质科学信息主要提供者，为政府相关部门和公众提供自然资源、环境与灾害科学信息服务。2014年BGS发布其战略规划《通往地球之门》，提出利用新技术探测地球，从3个方面为社会服务：负责任地利用自然资源；管控环境变化；提高对环境灾害的适应性。BGS通过观测和监测、环境模拟、知识库及交流等手段来获取自然资源、环境与地质过程相互作用的科学信息，着力加强人类活动与环境相互影响的研究，通过整合与合作，将地学与其他科学联合在一起，建立可靠的预测模型，支持自然资源与环境管理决策。

（4）欧盟致力于资源环境一体化监测站网建设为成员国资源环境管理提供统一的监测信息。

欧盟于2013年发布第七环境行动计划，提出保持自然资本存量的稳定和生态服务的持续供给；保持自然资本存量的稳定，既要加强环境保护与管治，涵养和增强自然资本，又要提高资源利用效率，减少自然资本消耗。近年来，欧盟致力于资源环境一体化监测站网建设，统一监测技术标准，统筹部署监测资源，统一为欧盟、各成员国、科研机构和公众提供监测信息。经过多年努力，目前欧盟形成了基于卫星遥感的全球环境与安全监测系统和基于地面监测的水、自然灾害、海洋、土壤等监测站点组成的监测体系。

2. 国内地质调查工作服务自然资源管理的探索

随着资源开发、城市发展、生态环境保护等对地质工作需求的增长，中国地质调查局不断探索新领域，传统的地质工作不断拓展和延伸，城市地质、农业地质、生态地质等“地质+”先后出现并逐渐发展，为地质工作服务自然资源管理积累了宝贵的经验。

根据国土开发与保护需要，探索推进了自然资源遥感调查与综合编图工作。近年来，利用先进的遥感技术，开展了国土遥感综合调查，对土地、矿产、地表水、河流湖泊、冰川雪线、湿地、荒漠化、海岸带等进行了遥感调查。根据区域发展需要，编制了《京津冀地区国土资源与环境地质图集》、《粤港澳大湾区海岸带自然资源与环境图集》等。

根据城镇化与城市群发展需要，探索推进了多要素城市地质调查。在先期完成北京、天津等6个特大型城市地质调查试点基础上，陆续推动完成了福州、石家庄等28个城市三维地质调查。根据雄安新区规划需要，完善了多要素、多专业、多技术综合地质调查评价方法体系，首次提出多要素城市地质调查工作理念，针对城市规划建设布局、地下空间开发利用、地热资源开发、土地规划和污染土地修复等方面提出了建议。

根据农业种植结构调整需要，探索推进了农业地质调查。2012年以来，新完成耕地地球化学调查面积60多万平方千米，发布了《中国耕地地球化学调查报告（2015）》，调查成果广泛应用于全国及地方土地规划。在江西、海南、四川等地发现了一批富硒土地资源，有力推进了特色生态农业发展。初步建立土地地球化学质量档案，为土地资源的分级管理提供重要依据。

在中国地质调查局的引导下，近年来一些地区加大了地质工作服务资源管理的探索力度，形成了一些成功的做法。上海市构建了地质工作服务城市规划管理的常态机制，实现了地质调查成果服务融入政府管理主流程。江苏、浙江将地质工作嵌入土地资源管理全过程，实现了地质工作与土地管理的融合。浙江省于2016年启动了全省土地质量地质调查行动计划，计划投入4个多亿财政资金对土地进行“体检”、建立土地“资料库”和“监测网”。承德市根据经济发展、资源开发、生态保护、旅游产业发展等需要，构建了地质建造+小流域综合调查+生态关键带监测的技术框架，提出了绿色崛起的地质解决方案，推动了生态旅游产业的发展。

启示与建议

地质调查如何满足自然资源统一管理提出的新要求，世界其他国家并没有现成的模式或做法可以照抄照搬。通过国内外地质工作服务自然资源管理的经验分析，可以得出如下启示与建议。

1. 对地质调查服务自然资源统一管理的启示

与过去不同门类自然资源分部门管理制度比较，自然资源统一管理制度对地质工作的要求发生了重大变化，主要体现在以下几个方面：

一是地质调查要体现系统性。山水林田湖草同属一个生命共同体，不同门类自然资源开发利用要相互协调，山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游要互存共生。地质调查要按照各类自然资源赋存的自然单元，摸清三维地质框架、资源形成与分布、资源的数量质量与生态作用等，采用统一的分类分级标准、统一的术语和概念内涵、统一的技术要求，形成调查的基础数据与成果资料。

二是地质调查要体现综合性。自然资源既是社会经济发展的物质基础，又是生态环境的重要组成部分，在农业、工业、城镇化等方面具有不同的功能和作用。自然资源的开发利用既有利于经济社会物质财富的积累，又可能对经济社会依托的生态环境造成损害。因此，地质调查在摸清资源数量的同时，还要摸清资源的质量与生态，了解不同资源之间的相互作用与影响，形成资源、环境、生态、空间、灾害等综合评估成果，综合评价自然资源的经济、环境、生态和社会等多重价值。

三是地质调查要体现连续性。自然资源本身随着自然条件的变化与人类活动的进行而不断发生着动态变化，有的资源变化的速率快一些，有的资源变化的速率慢一些。地质工作应根据资源动态变化的速率，建立自然资源监测体系，周期性开展相应的调查与监测工作，形成自然资源的动态监测数据与成果资料。

四是地质调查要体现全程性。从自然资源开发全过程来看，自然资源统一管理包括源头保护、利用节约、破坏修复三大环节。源头保护是保障资源安全和生态安全的首要之策，利用节约是提高资源利用效率、保护生态环境的基本手段，破坏修复是保护资源和促进生态恢复的重要途径。地质调查需要针对自然资源管理的三大环节，开展相应的调查评价和监测预警工作。

五是地质调查要体现效益性。自然资源管理的主要目的之一是服务于社会经济发展和民众福祉，在不损害自然资本的前提下最大程度地发挥其经济效用。因此，地质调查在调查自然资源地质潜力的基础上，要评估其技术经济可行性和环境影响状况。为开展自然资源确权登记和保障自然资源资产所有者权益提供技术支撑，同时也为自然资源的开发利用提供基础信息。

六是地质调查要体现社会性。地质工作的成果主要表现为地质图件、调查报告、监测数据等，要转化为管理者能够理解的语言，需要加强科学与政策之间的沟通研究。将山水林田湖草系统的地质、地理、资源、生态等自然变化规律与经济社会的经济、管理、人文规律结合在一起，为自然资源管理政策的制定与实施提供必要的知识、手段和方法。另外，部分自然资源还具有文化、休闲、美学等功能，在管理过程中也应统筹考虑。

2. 地质调查服务支撑自然资源统一管理工作建议

根据自然资源统一管理对地质调查的新要求，结合国际地质工作发展趋势，对我国地质调查工作提出如下工作建议：

（1）综合调查：以地球系统科学理论为指导，按照自然单元开展多要素综合调查，建立地球表层三维地质框架模型。

解决土、水、矿等自然资源调查中的重大科学问题，首先需要了解水文过程、生态过程、生物地球化学过程等所依存的地球表层地质体。地球表面的地质、地理、生态信息必须与深部的地质、地球物理、地球化学等信息整合在一起，才能准确地描述完整的山水林田湖草系统。例如，对于水资源调查，应建立不同尺度的三维/四维水文地质框架模型，为水流动态变化预测与水资源管理奠定基础。以往开展的地质调查工作，往往以某一种资源为重点，难以全面反映地质框架的多种属性。围绕自然资源统一管理，地质调查应按照统一的技术规范和标准，开展不同尺度的调查评价，充分反映地质框架的成土条件、成矿条件、水文条件等多种属性。

（2）综合监测：以自然环境承载能力评价为核心，开展自然资源数量、质量与生态综合监测，及时提出预警与对策措施。

自然资源的开发利用不应以损害山水林田湖草系统的生态功能为代价，一种资源的开发不应影响其他种类资源的效用，一个地区的资源开发不应影响其他地区资源的效用和生态环境的稳定。实现自然资源的可持续开发利用，需要对各种资源与环境要素进行系统监测，建立资源环境承载能力评价模型，实现资源环境承载能力监测预警，从而提出自然资源开发利用和保护的对策。受地质调查程度低、监测站点缺乏等因素影响，地质工作在资源环境承载力评价方面至今还不够成熟，难以做到准确的定量评估和预报预警。为了支撑承载力监测预警，需要整合目前的各门类资源环境监测网，利用现代探测监测技术，建立统一的自然资源监测网络。

（3）综合评价：服务自然资源所有者权益保护，开展自然资源综合评价，量化自然资源的经济、环境、生态和社会价值。

对于经济社会，自然资源具有两种效用：一是为社会经济发展提供所需的土、矿、水等有形的物质材料；二是为生态系统提供涵养水源、保持水土、调控水分等无形的生态资本。长期以来，我国是以牺牲生态资本和大规模的资源开发来支撑经济的高速增长。受此影响，社会高度重视自然资源的资源效用，而忽视了其所具有的生态效用，造成了生产、生活空间的不断扩展和生态空间的日益萎缩。根据生态文明建设的新要求，应“加快自然资源及其产品价格改革，全面反映市场供求、资源稀缺程度、生态环境损害成本和修复效益”。为此，在评估自然资源的效用过程中，不仅要评估其资源价值，还要评估其生态价值，全面反映自然资源的实际价值。

（4）综合利用：服务自然资源集约节约利用，开展自然资源综合利用调查与技术研发，推动自然资源效率的提高。

从社会经济与自然资源的相关关系来看，社会经济对生态环境的影响程度取决于输入的自然资源数量和输出到生态环境中的废弃物数量。二者的数量越少，资源利用效率越高，经济发展的环境成本越低，社会经济可持续发展能力越强。国际上采用物质流分析方法，定量核算自然资源开发的数量，评价自然资源利用效率。地质工作应根据资源节约集约利用的需要，建立我国水、化石能源、金属矿产、建筑石材等自然资源的物质流核算与分析体系。一方面促进自然资源利用效率的提高，为我国实现经济发展与资源消耗“脱钩”提供依据；另一方面支撑我国自然资源资产负债表编制，为实现自然资本的保值增值提供依据。

（5）综合治理：保持生态环境稳定与防治生态损害，开展生态综合治理技术研发，提出生态修复地质解决方案。

伴随着自然资源开发利用，地质环境不断发生变化，有可能会引发一系列地质环境问题和地质灾害，包括地面沉降、崩滑流、海水入侵、地下水污染、土壤污染等。跟踪国际上在生态修复领域的研究和技术前沿，引进、消化和发展相关科学理论和高新技术，实现理论和技术的原始性创新。有预见性地积累和研发地质环境问题防治与生态修复技术，及时为自然资源开发过程中出现的各种环境问题提供地质解决方案。

（6）综合服务：以需求为导向，面向政府、企业与社会公众提供多层次、多渠道决策支撑与信息服务。

自然资源统一管理以政府为主导，需要企业、社会公众的共同参与才能实现自然资源的可持续利用，为社会经济的永续发展提供支撑。充分利用现代信息、网络、大数据等技术，根据政府、企业、社会公众的需求，及时形成基础扎实、数据可靠、清晰易懂、形式多样的服务信息，为政府管理提供决策支撑，为企业和社会公众提供信息资料。同时，充分利用各种现代媒介，使全社会各部门、各行业人员能方便地获取地质调查成果和数据，为最大程度地挖掘地质调查成果应用潜力提供基础。

日前，自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所建立了包括设备、方法、标准在内的以钻代槽绿色勘查技术方法体系。

为解决槽探、浅井等传统地表揭露手段自身局限性问题（不可能开挖很深、很大范围、灵活性差）及减少对生态环境的扰动和破坏。早在2005年，探矿工程所就对浅钻技术应用于地质找矿方面作了拓展，在内蒙古开展了浅钻与槽探揭露地质现象的效果对比研究。2014年，在海南、云南两省进行了以钻代槽勘查技术方法研究和示范，解决了以钻代槽关键技术问题，使其成为绿色勘查关键技术之一。其间，编制了《浅层取样钻探技术规程》。

以钻代槽勘查方法的关键技术是组合钻孔布设方法。常用的钻孔布设方法有“探索孔-追索孔-验证孔”三步布孔法、十字布孔法等。以海南省东方市风塘岭金矿区矿产勘查为例。在地质分析基础上，依次进行浅钻施工——样品分析——确定品位——后续槽探施工，确定了矿脉走向，对矿区金矿异常高值区进行矿脉追索，通过对该区域槽探所发现的硅化带、破碎带（碎裂岩）上布置浅钻进行验证。结果表明：（1）试验性钻探所揭露的岩性组合与传统槽探结果一致；（2）浅钻与槽探所对应的样品分析结果基本吻合；（3）通过探索孔与追索孔、确认孔的共同施工，可以确定地质体产状。针对脉状或条带状的矿带进行钻探，采取施工斜孔的方法布孔可以快速达到地质目的，更高程度地提高浅钻成功率，可达到或接近槽探“施工范围内近水平方向上的连续观察剖面”的效果。

基于浅钻的优势，认为以钻代槽技术勘查方法有以下优点：（1）浅钻在施工中占地面积小、地表破坏少、操作简单，对环境扰动轻微，安全系数高，符合绿色勘查的要求；（2）基本解决了难进入地区、特殊浅覆盖区取样的难题，有望彻底改变井探、槽探和人工挖掘等破坏生态的传统地质取样方法；（3）以钻代槽勘查技术可以实现对地质体结构、构造、形态、产状及接触关系等要素进行有效勘测和控制，可以拓展勘查深度；（4）以钻代槽方法灵活，可以快速布孔，取样工作速度快及取样质量高，缩短了勘查周期；（5）相对于槽探，以钻代槽综合费用低，尤其是避免了巨额占地赔偿，节约了项目资金。目前以钻代槽方法已在黑龙江、西藏、甘肃、陕西等多个地区得到应用，产生了良好的生态效益和经济效益。

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。

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

解决农村饮水安全问题，是“六稳六保”中“保基本民生”任务之一，也是脱贫攻坚硬指标、硬任务。为确保扶贫项目真正落地，让饮水水源真正惠及群众，为当地群众造福，自然资源部中国地质调查局水文地质环境地质调查中心（以下简称“水环中心”）受张北县政府委托，在张北县两面井乡开展找水打井工作。

两面井乡位于县城西北60千米处，总面积204平方千米，现辖20个行政村、28个自然村，共有17372人。该地少雨多旱，水文地质条件差，地下水资源匮乏。由于难以找到供水水源，两面井乡目前实行全乡集中供水，供水水源为七格赖村东和两面井南山两处供水井，单井涌水量每小时7-10立方米，水量不足，缺水十分严重，之前数次的努力找水打井都没能成功。

水环中心为了啃下这块硬骨头，对找水靶区进行了详细的勘查，经过半个多月多方法融合和全区点面结合的物理勘查工作，完成近8000米（11条）高密度电阻率剖面、1000多米（3条）音频大地电磁测深剖面、10个激电点的物探工作量。物探测量结果揭示；两面井乡表层土下为新近系湖盆相砂泥岩，不仅水量小，而且水质差；玄武岩多在地表出露，形成条带状垄岗，其下伏埋深一般多在水位以上；变质岩基底埋深一般小于80米，风化壳富水性差。综合水文地质调查和物探结果分析，最终将探采结合孔确定在玄武岩埋深较大、沉积地层颗粒较粗的构造断陷盆地的边缘。钻孔揭露：0-5米为粘土，5-25米为玄武岩，25-40米为碎块状闪长岩脉，41—170米砂砾岩夹泥岩（80米处较破碎）。抽水试验表明，该井出水量22立方米/小时，降深18米，现场测试pH7.3，溶解性总固体560毫克/升。抽水试验4小时后，水质清澈，围观群众为项目组竖起了大拇指“没见过出这么大水的井”，争相品尝“甜水”。为保障探采结合井后续稳定使用，水环中心技术人员现场为乡里工作人员讲解水井使用的注意事项。

此探采结合孔的成功实施是水环中心地质人践行不忘“巩固提高农村饮水安全水平 支持脱贫攻坚保障基本民生”初心的生动实践。水环中心地质人与时间赛跑，充分发挥地下水综合勘查技术优势，成功破解了两面井的饮水难题，解决了集中供水水源问题，乡政府特向水环中心赠送锦旗表达谢意。

“内蒙古温都尔庙-镶黄旗地区区域地质调查”项目在东乌旗昌图锡力外围查干呼舒地区对物化探异常进行了钻探验证，两个钻孔均探获多层矿体，取得找矿新突破。

查干呼舒地区位于昌图锡力银铅锌锰矿北西，通过开展大比例尺激电中梯测量工作，新发现两处呈北西向条带状分布的大规模、高强度激电异常区，异常与铅锌银化探高值异常套合程度较好。经钻探验证，钻孔ZK0701（进尺300.25m）中77～105m连续发育原生锌铅银矿体，237～247m岩心中断续出现锌银矿化，显示深部具有较大找矿潜力。ZK0901（进尺300.70m）中90～120m断续发育脉状锌银矿体，整孔矿化良好。

昌图锡力-查干呼舒地区的找矿新进展指示大兴安岭中南段具有寻找火山岩型铅锌银多金属矿床的巨大潜力，同时，该成果为总结中生代火山岩区成矿地质条件及成矿规律，研究构造－岩浆作用与成矿的耦合关系提供了新启示。

黑色氧化锰铅锌矿体

脉状锌铅银矿体