近日，自然资源实物地质资料中心科研团队在中国西藏东部昌都市冻多村中侏罗统东大桥组发现两处重要恐龙足迹化石点，其中一处是目前已发现世界最小的蜥脚类恐龙足迹化石。相关论文已发表于国际古生物学学术期刊《历史生物学》。

本次在冻多地区新发现的两个足迹点包含早期蜥脚类和兽脚类恐龙的足迹记录。第一处遗迹化石点为三个连续的大型兽脚类恐龙足迹构成的一条行迹，为实雷龙足迹科Eubrontidae；第二处遗迹化石点为尺寸较小的、孤立的蜥脚类恐龙足迹副雷龙足迹未定种Parabrontopodus isp，足迹大小从8.8厘米到15.5厘米不等，与有史以来最小的蜥脚类足迹相当，造迹者体长约2-3米。兽脚类恐龙足迹属于实雷龙足迹科，这些大型兽脚类恐龙足迹在该地区较为罕见。

本次发现的新化石证据进一步强化了之前的假设，即中国西南地区东部作为古特提斯洋的一部分，侏罗纪中期的恐龙动物群以蜥臀目恐龙为主。从遗迹化石组合来看，包括藏东在内的中国西南地区中侏罗世恐龙动物群以蜥脚类为主导。这些新纪录拓宽了昌都蜥脚类足迹的大小范围，表明该区域可能存在较小的蜥脚类恐龙，为蜥脚类的早成性和年龄隔离提供了证据。

党的十九大提出的“全面实施绩效管理”，是对政府治理理念和方式的重大改革，为全面贯彻落实改革精神，自然资源部中国地质调查局将以积极适应财政一级预算单位的管理要求，全面推进预算绩效管理，提高财政资源配置效率和使用效益，提升地质调查服务供给质量。

一、实施预算绩效管理是我国财政体制改革的大趋势

预算绩效管理实质是预算管理的深化，它将绩效管理理念嵌入传统的预算管理，以预算支出结果为导向，注重支出的效率和责任，通过实施绩效目标管理、绩效运行监控、绩效评价实施、绩效结果应用等管理活动，提高财政预算支出效率和效益。

（一）市场经济国家实践证明，实施绩效管理是提高财政资金使用效果的有效方式。

如何高效率使用财政资金，不断提高社会公众对财政支出的满意度，是一个世界性的课题。20世纪70年代以后，英国、美国、澳大利亚等国开始实施绩效预算改革。经不断改进和完善，目前世界上有50多个国家建立了绩效预算管理框架，世界银行和亚洲发展银行等国际组织在发展援助领域也已开展绩效评价工作。通过这一途径，在公共资金使用效率和公共服务水平方面取得显著成效，大幅度提高了社会公众对政府的满意度。主要启示如下：（1）实施预算绩效管理是提高财政资金使用效率的有效方式；（2）政府的支持和有效的法律保障，建立有利的制度环境至关重要；（3）预算绩效管理是一个全流程的管理体系，以绩效目标为核心，以过程监管重点，以绩效评价结果的应用为保障，从而保证了管理体系有效运行；（4）绩效评价指标要简单、实用。

（二）绩效管理是我国公共财政改革方向，相关法律规定日趋完善。

财政部分别于2004年、2009年和2011年下发了关于绩效评价的文件，对部门预算和项目预算两个方面的绩效评价工作制定了具体规定，并推行了试点。2014年，全国人大颁布修订后的新《预算法》中明确提出对财政支出实行绩效问责的要求，为我国预算体制由传统预算向绩效预算转型奠定了坚实的基础。2015年以来财政部围绕“建立预算绩效管理机制”陆续印发文件，财政支出的绩效管理有了制度的硬约束。今年9月印发的《中共中央国务院关于全面实施绩效管理的意见》（以下简称《意见》），要求加快建成全方位、全过程、全覆盖的预算绩效管理体系，绩效管理范围将逐步覆盖到各级预算单位和所有财政资金，绩效评价重点将由项目支出拓展到部门整体支出和政策、制度、管理等方面。

经过十多年推行和试点，绩效管理和评价进入政策应用阶段，操作越来越规范，地位越来越重要，取得了阶段性成效：（1）全过程预算绩效管理模式初步建立，中央部门绩效理念逐步增强，使绩效评价工作得以快速推进；（2）中央财政已经初步构建起以项目支出为主的一般公共预算绩效管理体系，为全面实施预算绩效管理奠定了良好基础；（3）绩效评价范围明显扩大，中央财政推动重点评价和全面自评“点面”结合，绩效评价资金规模超过1万亿元；（4）预算透明度明显增强，绩效目标、绩效自评和重点绩效评价结果的公开得到全国人大、审计部门高度认可，社会公众反响较好，政府公信力得到较大提升。

（三）地质调查绩效管理工作取得积极进展。

1.地质调查管理中以绩效管理为核心的理念已初步形成。经过多年的绩效管理改革试点，财政部力推绩效评价，使地质调查产品作为财政支出的公共产品，需要强调产品的绩效，这一认识逐步形成。2014年以来，中国地质调查局推出地质调查项目管理新理念和新标准，树立重实效的成果评价新理念，改变过去单纯或主要以发表SCI论文等评价成果的观念，发挥成果评价“牛鼻子”的作用，引导地质调查为经济社会发展做出更大贡献。建立了以“五问”为核心的成果评价新标准，使地质调查项目要突出“绩效”的理念进一步强化。

2.实行目标责任制，与预算绩效管理的要求一致。中国地质调查局坚持“五问”成果新标准，开展了地质调查改革的整体设计。项目管理和单位管理中实行目标责任制，建立激励约束机制。这些举措，与绩效管理的目的是一致的，为全面实施预算绩效管理奠定了坚实的基础。

3.开展绩效管理试点，项目绩效管理体系框架基本形成。中国地质调查局作为绩效管理的试点单位，按照财政部有关文件要求在绩效管理方面进行了积极探索，取得积极进展。一是初步研究提出了地质调查项目绩效目标指标框架，结合地质调查工作特点，把“五问”具体化为可操作的效益指标，形成《地质调查项目绩效指标体系》和《地质调查项目绩效评价指南》，为地质调查项目绩效管理提供了评价方法、指标和标准。二是在项目管理制度中对绩效评价做了要求，并开展了绩效目标申报和绩效评价培训，使绩效管理进入了实际操作。三是开展了项目绩效评价试点，发现了绩效评价的薄弱环节与存在问题，为进一步完善绩效管理奠定了基础。

二、全面实施地质调查预算绩效管理面临新机遇

（一）国家高度重视预算绩效管理。

党的十九大报告提出“建立全面规范透明、标准科学、约束有力的预算制度，全面实施绩效管理”。作为我国未来改革和发展的纲领性文件，标志着“全面实施绩效管理”已经上升为新时代中国特色社会主义思想、新方略、新举措，为财政管理改革和创新也指明了方向。

2018年9月25日正式公布的《关于全面实施预算绩效管理的意见》，这一顶层设计围绕“全面”和“绩效”两个关键点，旨在破解当前预算绩效管理存在的突出问题，以全面实施预算绩效管理为关键点和突破口，推动财政资金聚力增效，提高公共服务供给质量，增强政府公信力和执行力。

（二）中国地质调查局升级为中央一级预算单位为全面开展绩效管理提供了契机。

根据《财政部关于明确中国地质调查局等单位为一级预算单位的通知》，中国地质调查局升级为中央一级预算单位。一级预算单位是预算管理的独立单元，在财政部有独立的账户，能够相对独立地提供产品和服务，因此也是财政支出绩效考核的独立单元。一级预算单位在预算资金安排上有更大的空间，这为地质事业改革发展和中国地质调查局建设创造了新的机遇和保障。同时，中国地质调查局对地质调查预算绩效负有更大责任。

中国地质调查局升级为一级预算单位，机遇挑战并存。不仅是预算级次和财务管理权责的变化，而且还涉及体制机制、业务管理、队伍发展等很多方面，是一次重大改革。要开展顶层设计，统筹考虑业务与预算一体化管理等问题，开展全面绩效管理正是解决这些问题的有效途径。因此，升级为中央一级预算单位为全面开展绩效管理提供了契机。

（三）实施地质调查预算绩效管理有良好基础。

理念基础。经过多年的绩效管理改革试点，地质调查项目管理中以绩效管理为核心的理念已初步形成。“五问”标准的提出，使地质调查项目要突出“绩效”的理念进一步强化。

制度和技术基础。在目标责任制和地质调查绩效目标申报和绩效考核方面，出台了系列办法和文件，形成地质调查项目绩效评价指标体系和地质调查项目绩效评价指南等，为全面实施地质调查绩效管理提供了制度基础和评价方法、指标和标准等技术基础。

管理实践（试点）基础。绩效管理相关制度已进入实际操作。在项目立项、项目年度考核与结题评审验收中，都有绩效目标和绩效指标的考核。绩效目标指标体系，绩效评价指标体系都投入应用。《地质调查项目绩效评价指标体系框架》和《地质调查项目绩效评价指南》为开展项目绩效目标申报和项目绩效评价抽查提供给了规范和技术支持，这些活动，对全面实施绩效管理提供了实践基础。

综上所述，推行地质调查全面绩效管理是对国家政策和中央一级预算单位要求的回应，最终目的是促进地质调查工作的高质量发展，更好地服务于经济社会发展和自然资源管理工作。因此，中国地质调查局需要顺势而为，以适应一级预算单位管理要求为契机，全面实施绩效管理。

三、难点和问题分析

（一）难点

（1）地质调查工作的产出难表达。主要原因有二：一是由于地质调查工作是获取地质信息，其产品具有信息产品的特点。信息产品一般由信息的形式（载体）和信息反映的内容（实质）两部分构成，形式（载体）包括成果报告、地质图件、专著或文章等；内容（实质）包括能源资源靶区、数据及其反映的现象和规律、理论和技术方法、标准和决策建议等，真正有价值的是信息的内容。在产出表达中，形式和内容不加区分地混用，导致地质调查的产出表达混乱。二是实物工作量具有投入和产品双重性。一方面，提交用户使用的不是实物工作量，因此不能算作产品；另一方面，实物工作量需要按照规范要求完成，它上面包含了很多重要的信息，它的数量和质量必须符合规范要求，对地质调查产品形成起重要作用，因此在绩效考核中，把他作为产出指标进行考核是非常必要的。

（2）地质调查效益难表达、难量化。也就是在一个工作周期结束后，很难确定地质调查工作取得的直接效益，尤其无法定量测算。地质调查具有基础性、公益性和效益后续性特点。它是通过地质填图、地质科研等手段获取地球地质信息，认识和掌握地质规律，为矿产勘查、工程建设和保护人居环境提供支撑服务的基础性、公益性工作。它的产品是在后续产业发挥作用，因此，它的效益（经济效益、社会效益等）也是在后续产业中得到体现，本身的效益难直接评价。

（二）存在的问题

（1）预算绩效管理的理念滞后。目前，还存在有“重分配轻管理、重支出轻绩效”的错误意识，未牢固树立“花钱必问效，无效必问责”的绩效意识，认为预算绩效管理可有可无，存在应付心理。

（2）项目的绩效目标和指标填写不规范。由于前述两个难点，导致项目负责人在填报绩效目标申报表时，经常存在三个方面的主要问题：一是项目的绩效目标没有很好地分解到绩效指标。绩效目标泛泛，难落实到具体指标；二是产出指标填写混乱，既有形式（载体），也有内容；三是效益指标往往根据自己的理解填报，五花八门，难量化，难考核。

（3）运行机制欠缺。《意见》要求要建立“全方位、全过程、全覆盖”的预算绩效管理体系。这个体系是由制度体系、组织体系和评价方法技术体系构成的以实现预算绩效目标为核心的有机运行机制。目前，地质调查管理存在的主要问题是预算、业务管理等没有形成以绩效目标为核心的一体化有机运行机制。

四、对策建议

（一）开展顶层设计，建立地质调查预算绩效管理体系。

开展顶层设计，以绩效管理为核心，建立“全方位、全过程、全覆盖”的地质调查预算绩效管理体系。一是深化改革组织机构，必须有局领导牵头，相关部室参加。建议纳入“关于落实一级预算单位管理要求优化提升地质调查管理能力工作方案”一并推进。二是推动全面实施预算绩效管理格局、管理链条和管理体系三个维度工作：构建地质调查“项目-部门和单位-政策”全方位预算绩效管理格局；建立“绩效目标、绩效运行、绩效评价、结果应用”等全过程绩效管理链条，构建事前、事中、事后绩效管理闭环系统；完善“所有财政资金”全覆盖预算绩效管理体系。三是健全完善制度体系，包括项目、单位和政策绩效管理办法等。

（二）健全完善全面预算绩效管理机制。

健全完善系统化、标准化、模块化的地质调查项目绩效评价指标体系（见下表），把预算管理、业务管理、目标责任制等过程管理和结果管理纳入到指标体系中，建立起以绩效目标为核心的绩效管理新机制。

绩效评价是绩效管理的关键环节。（下表）是根据财政部文件中提供的项目绩效评价指标体系的框架的简化形式，其中一、二、三级指标是规定好的，四级指标可根据不同部门特点具体建立。通过这个指标体系，既可利用各管理环节的成果，又可使各环节的管理统一到绩效管理中，从而建立起以绩效目标为核心的绩效管理新机制。其实质是以绩效目标为核心，将预算管理、技术管理等紧密结合，形成一个有机的绩效管理体系。既可提高管理效率，又可提升管理效果。

（三）深化研究，修订完善绩效评价方法和标准体系。

目前，中国地质调查局初步形成了地质调查绩效指标框架和评价指南，但与新形势和新要求还存在很大差距，需要结合新形势和新要求深化研究项目绩效评价方法、指标和标准体系，构建单位预算绩效评价方法、指标和标准体系，并结合实际应用，不断更新完善。

鉴于目前项目负责人还存在不熟悉项目绩效目标申报指标体系和绩效评价指标体系，填报不规范等问题，要加大培训宣传力度，尽快推广绩效目标申报和评价技术。

（作者单位：自然资源部中国地质调查局发展研究中心）

土壤资源的前世今生

郭俊刚 赵恒勤

前世

你可知道，松林下松软芬芳的泥土和坚硬巨大的岩石原来是一样的呢。大自然鬼斧神工，又历经数亿年，悄然将坚硬的岩石变成了肥沃的土壤。

早在几十亿年前，地球的表面都是岩石。地壳表面裸露的岩石，受到风力和水力的侵蚀，在物理、化学、生物、气候等多种因素综合作用下，逐渐被破碎和分解。山一样大的石头变成了小块，小块又变成了细粒。在岩石由大变小、由粗变细的过程中，不仅仅是个头变化了，同时岩石也变成了一种叫“成土母质”的物质，这个过程就叫作风化。要注意的是成土母质还不是土壤。时间又过了数亿年，成土母质在水、空气、腐殖质和微生物的帮助下，逐步形成真正的土壤。成土母质的性质决定了土壤的类别，所以在我国有东北的黑土地，有西北的黄土高原，有云贵川的红土，还有中原的棕色土壤。土壤的垂直剖面从下往上通常可划分为“土壤母质层”“底土”和“表土”三个部分，其中“表土”和“底土”合称为“土体”，是土壤的主要部分，土壤的顶部则是由动植物残体腐烂转化而成的“腐殖质层”。大自然需要300年到1000年的时间才能形成大约2.5厘米厚的土壤。

今生

时间来到了人类文明，人类利用和改造世界的能力不断增强，对矿产资源的大规模开发利用，也对土地资源造成了伤害，土壤环境严重恶化，已经威胁到人类的生存与发展。

一、土地的压占和破坏

根据有关部门测算，至2009年底，全国有1亿多亩历史遗留工矿废弃地尚未复垦。在全国11.23万座矿山的开采活动中，每年约有300万亩土地遭受毁损。在新增被损毁的土地之中，耕地或其他农用地高达60%以上。耕地的减少，导致失地农民的增多，土地利用效率降低，生态环境恶化，对社会经济的可持续发展造成严重影响。

二、土壤污染

土壤污染包括矿产资源开发利用造成的土壤酸化和土壤重金属污染。

土壤酸化是指酸性物质使土壤变酸的过程。一部分是矿物开采过程中，硫化矿床从地下开采到地表后，矿石中的硫元素会转化为硫酸根离子，硫酸根离子随同降雨、地表径流等水体进入土壤，导致土壤酸化；另一部分是在矿物加工利用过程中，如煤炭燃烧所产生的二氧化硫、氮氧化物等大量酸性气体，进入大气后遇水形成酸雨，使土壤环境被酸化。

随着矿产资源的开发利用，进入到土壤中的铜、铅、锌、铬、镉、汞、砷等重金属超出土壤承载能力，影响植物正常生长，诱发植物发生病变甚至死亡，也会在植物体表或体内积累，通过食物链进入人体，诱发人类的疾病。

未来

伴随着“绿水青山就是金山银山”号角的吹响，我们必须采取一定的措施，将矿产资源开发利用对环境造成的损害降到最低。通过矿山土地复垦，增加可耕地数量，提高土地质量，改善生态环境；通过开采工艺的改进，充分利用采空区和废弃巷道，减少地表塌陷和废石排放；通过生产设备和生产工艺的改进和优化，实现对矿产资源的高效节约集约利用，减少废弃物排放。

目前，已经涌现出一些重金属修复技术，比如利用钝化剂使重金属的形态趋于稳定，利用超富集作用的植物吸收土壤中的重金属。重要地块被污染又不易治理的话，直接给土壤搬个家，将污染土壤移走，将清洁土壤移来。

土壤是我们人类赖以生存的资源，要把生态文明理念贯穿到整个土地资源和矿产资源的开发利用过程中不仅要注重土地数量的保持，还要注重土地利用质量的提升，实现经济效益、生态效益和社会效益的统一。

宜兴保磷矿基地选矿厂实现零排放

周文雅 吕振福

磷矿是地球上不可再生的非金属矿产资源，是一种重要的化工矿物原料，是保证粮食安全不可替代的矿产资源。

根据《全国矿产资源规划（2016—2020年）》，我国规划有3个磷矿资源基地：滇中、贵州开阳-瓮福、湖北宜兴保。中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所46种重要矿产资源开发利用水平调查项目组2019年奔赴湖北宜兴保磷矿基地进行开发利用水平调查，考察基地内资源的可持续保障情况、开采选别技术水平、尾矿废石的排放情况。

2018年全国共有磷矿采矿权证288个，湖北宜兴保磷矿资源基地有磷矿采矿权证62个。磷矿是湖北在全国最具比较优势的矿种，查明资源储量74.96亿吨，位居全国第一。为了提高生产效率和产品质量，大部分企业都会优先使用高品位磷矿，以避免不必要的原材料消耗、减少产生的废渣、提高磷矿的利用率。中低品位的磷矿石一般要通过一些特定的选矿技术，得到磷含量较高的精矿，才能用于后续的生产。宜昌的磷矿资源具有明显的夹层结构，中层为富矿，上下两层均为贫矿。特殊的矿层结构加上历史原因，宜昌当地采富弃贫的现象普遍。

湖北省磷矿资源管理暂行办法要求对磷矿必须“全层开采，全部入选”；对开采规模实行总量控制；对磷矿石(粉)实行凭准运单运输的准运制度；逐步重组和关闭生产能力在 15 万吨/年以下的磷矿企业，提升资源利用水平。宜昌市继续减少磷矿石开采计划，2018年在1300万吨的基础上又缩减了300 万吨。一系列措施，有效保障了湖北磷矿资源的可持续发展。

2018年，湖北宜兴保磷矿基地内磷矿企业有62家，在产企业54家，均采用地下开采，运营期间采掘废石不出坑，回填采空区，既可降低采空区上方的开裂、沉降变形，又防止固体废弃物对环境的污染。由于基地磷矿实行开采总量控制，基地内总设计采矿能力3212.5万吨，实际采出矿石1440.795万吨，平均采矿产能利用率46.02 %。

湖北宜兴保磷矿基地选矿厂普遍采用重介质旋流器进行磷矿选别。磷矿原矿破碎后进入重介质旋流器，品位高的磷矿颗粒在旋流器中下沉，成为精矿产品；品位低的磷矿颗粒在旋流器中上浮，随溢流水排出，成为尾矿产品。所有生产废水净化后全部循环使用，完全实现零排放。

宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿废石70.94万吨，年利用磷矿废石95.87万吨，磷矿废石累计积存量为194.26万吨，2018年磷矿废石利用率为135.14% 。

宜兴保磷矿基地2018年排放磷矿尾矿41.32万吨，年利用磷矿尾矿37.32万吨，平均磷矿尾矿利用率为90.32 %，累计磷矿尾矿积存量为95.89万吨。

磷矿属于不可再生资源，缺乏相应的替代品种，被列为我国重要的战略资源，在国家粮食生产安全中占有极其重要的地位。湖北宜兴保磷矿资源基地资源储量大，2016年湖北远安发现一特大型磷矿床，初步探明储量达4.29亿吨，是我国首次发现的单一矿区最大规模磷矿，后备资源丰富。湖北对磷矿实行开采总量控制性管理，可有效保障我国未来磷的供应能力，保障我国粮食安全，助力中国磷业发展。

材料界的“百变星君”——石墨

郭理想 张然 刘磊

地球上的碳分布非常广泛，既可以分布于地壳表层，又可以存在于地壳深部甚至是地球内部更深处的地幔中。此外，碳还是地球上生物体的基本组成元素之一。同时，其存在的状态也很多样，氧化态、还原态以及单质形式的碳均能在各种自然和人为环境中存在。截至目前，自然界中已发现的由碳单质构成的物质有三种：第一种是价值斐然、人尽皆知的钻石，第二种是与我们的日常生活密切相关的石墨，第三种是尚存争议且人们知之甚少的卡宾碳。

石墨最早由德国矿物学家A.G.Werner（1749~1817）命名。自然界中产出的石墨外观呈现出钢灰色或黑色，形状主要有鳞片状和土状两类，还有部分以块状形式产出。其化学成分主要是碳，天然产出的石墨成分纯净的很少，其中常包含SiO2、Al2O3、FeO以及粘土、沥青等杂质。

石墨矿床的形成需要具备以下两个主要条件：大量的碳，即碳质要集中，它们是形成石墨的主要原材料；合适的热力学条件，例如相当高的温度，好比是工厂中用于生产的机器需要合适的工作参数和加工环境。

全球石墨资源分布广泛，美国地质调查局最新发布的《世界矿产品概要2019》中的数据显示，全球范围内的石墨储量主要分布在土耳其、中国、巴西、莫桑比克、坦桑尼亚、印度、越南等国。其中晶质石墨主要分布在中国、巴西、莫桑比克、乌克兰、马达加斯加等地，隐晶质石墨主要分布在土耳其、印度、墨西哥等地。

我国是传统的石墨生产和消费大国。石墨属于不可再生资源，是我国的优势矿种，我国在2016年12月将晶质石墨列入国家战略性矿产目录。根据自然资源部最新发布的《中国矿产资源报告2019》显示，我国晶质石墨查明资源储量为4.37亿吨，主要分布在黑龙江、山东、内蒙古、吉林和湖南5个省（区）。我国已发现的石墨矿床总体上可分为三种类型：区域变质型，如黑龙江省鸡西市柳毛石墨矿、山东省青岛市莱西南墅石墨矿、内蒙古自治区乌兰察布市兴和石墨矿等；接触变质型，如湖南省郴州市鲁塘石墨矿，吉林省吉林市磐石烟筒山石墨矿等；岩浆热液型，如新疆维吾尔自治区昌吉苏吉泉石墨矿，巴音郭楞蒙古自治州尉犁县托克布拉克石墨矿等。

石墨的用途也颇为广泛。石墨具备良好的导电、导热、润滑、耐磨，以及耐高温、抗腐蚀、防辐射等诸多优良性能，能用于制造各种产品，被广泛用于国民经济的各个行业，可谓是材料界的“百变星君”。在传统行业中，石墨可作为耐火砖、坩埚、增碳剂等，应用于耐火材料和钢铁工业。由于洁净钢及超低碳钢的发展，以及节能降耗的要求，开发低碳耐火材料已成为必然趋势，石墨在炼钢领域的用量正逐步降低。

在新能源领域，石墨可作为锂离子电池的负极材料。负极材料对石墨性能要求较高，通常需要将石墨球形化以后，提纯到99.9%以上。在核能领域，天然石墨也发挥着重要作用，球床式高温气冷堆的球形燃料元件中，天然石墨占据64%的比例。

石墨烯是近年来的热点新型碳材料。英国曼彻斯特大学的物理学家Andre Geim和Konstantin Novoselov于2004年首次发现了石墨烯，他们也因此荣获了2010年的诺贝尔物理学奖。我国目前已经实现以天然石墨为原料，通过氧化石墨-还原法制备石墨烯粉体的工业化量产过程，并在防腐涂料、导热膜等领域有较好的应用效果。未来石墨烯在新能源汽车、海洋工程、能源发展、高端装备、环境治理等领域的应用将进一步深入，有望成为各个重大领域不可或缺的应用材料。

“工业味精”——锡矿的开发利用

田敏 张红新

地壳中锡的平均含量只有0.004%，属于比较稀贵的金属。目前已发现锡矿物和含锡矿物50余种，其中具有工业意义的主要矿物为：锡石、黄锡矿、圆柱锡矿、硫锡铅矿、辉锑锡铅矿。地球上锡矿主要呈带状分布在东南亚和东亚两大锡矿带，东南亚锡矿带北起缅甸的掸邦高原，沿缅泰边境向南延伸到印度尼西亚。东亚锡矿带西起中国云南个旧，延伸至广西，南起朝鲜，经中国延伸至俄罗斯。中国居于东亚锡矿带的主要区域，因此成为全球锡资源储备第一大国。近年来数据显示，全球锡储量共约480万吨，中国拥有150万吨，印尼80万吨，巴西70万吨，玻利维亚40万吨，澳大利亚37万吨。

我国锡矿资源分布较为集中，主要分布在云南、广西和湖南三个省（区），三个省（区）锡精矿产量合计约占全国总产量的90%。目前，世界上有20多个国家开采锡矿，自1993年以来中国锡精矿产量一直居于世界第一。

我国锡矿资源按照矿物组成不同分为三类：原生锡矿、砂锡矿和其他类型锡矿石，储量分别为92.88%、0.80%和6.32%。原生锡矿主要分布在广西和云南，合计占总累计查明储量的83.06%。目前，工业生产中锡矿选厂根据资源类型的不同，共有7种方法处理矿石，分别为重选、单一浮选、浮-重-浮、浮-磁-重、重-浮-磁、重-磁-浮、重选-浮选，重选法处理矿石量最多，单一浮选法处理的原矿品位最高。我国资源量最大的原生锡矿和砂锡矿主要采用重选工艺，使用的机械设备有跳汰、摇床、溜槽及离心机等重选设备。我国虽然锡矿储量丰富，但品位较低，主要集中在0.1%~1%之间。国内矿山企业着力提高锡矿伴生资源综合利用水平，通过科学制定选矿工艺，回收共伴生组分11种元素，包括镉、硫铁矿、镍、铅、锑、铁、铜、钨、锌、铟、银。

锡最大的优点是可以100%回收，符合环保、节能、节约资源的国家战略，国家不断出台多项政策鼓励扩大锡的应用领域。近几年，我国电子产品出口日益增多，在欧盟《关于报废电子电器设备指令》和《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》发布实施后，欧洲将强制步入无铅化电子时代。中国电子无铅化趋向势在必行，预计我国在锡焊料领域中消费量年增长率将在10%左右；塑料工业生产因环保要求，将扩大锡热稳定剂的使用；硫酸亚锡作为新型绿色环保水泥的添加剂，在近几年发展较快。随着我国汽车、钢铁、机械制造业和矿山工业的发展，锡的使用量会逐步增加，锡产业将迎来长期良好的发展前景。

你了解氟中毒吗？

冯乃琦 张永康 曹耀华

氟在自然环境中广泛分布且与人体健康密切相关，主要分布在人的骨骼、牙齿、指甲和毛发中。氟是与人体健康密切相关的必需微量元素，但若摄入过量就会引起氟中毒，氟污染还可以使动植物中毒，影响农牧业生产。我国地方性氟中毒病区分布广、病情重，遍及29个省、市、自治区。全国有病区县1314个，病区村10万余个，受威胁人口超过1亿人。

一、什么是地方性氟中毒？

地方性氟中毒，是指在自然条件下，人们长期生活在高氟环境中，主要通过饮水、空气或食物等摄入过量的氟而导致全身慢性蓄积性中毒。

二、地方性氟中毒的危害是什么？

地方性氟中毒是一种慢性全身性疾病，主要表现在牙齿和骨骼上。对牙齿的损害主要表现为氟斑牙。主要危害为7~8岁以下的婴幼儿，一旦形成残留终生。

对骨骼的损伤会引起氟骨症，主要表现腰腿及全身关节麻木、疼痛、骨关节变形，出现弯腰和驼背，最后发生功能障碍，乃至瘫痪。另外还可能对神经系统产生障碍，对肌肉、肾脏、甲状腺、甲状腺旁腺等产生不同程度的损害。

三、大气、土壤和水中的氟是从哪里来的？

大气中的氟：大气中氟的人为来源主要是工矿业的生产过程和煤炭燃烧的排放，以气态和颗粒形式将氟化物释放到环境中。

土壤中的氟：土壤中氟的来源主要有3个途径：岩石中含氟矿物的风化；火山喷发进入大气的含氟化合物经干湿沉降进入土壤；人类工业活动。据估计，我国磷肥厂一年排放10多万吨氟，砖瓦厂排氟量达50万吨以上。此外，钢铁、制铝、化学磷肥、玻璃、陶瓷、氟化工等工业以及燃煤过程中排放的含氟三废，数量也极高。

水中的氟：萤石和磷灰石的溶解是地下水中氟的主要来源，黑云母、角闪石以及含蛭石、高岭石和蒙脱石的黏土矿物也是其来源之一。

四、地方性氟中毒有哪几种类型？

根据氟的来源和摄氟途径不同，将地方性氟中毒分为三大类：饮水型氟中毒、燃煤污染型氟中毒、饮茶型氟中毒。

五、地方性氟中毒临床表现有哪些？

氟中毒最突出的表现是骨骼和牙齿受损害。骨骼损害引起氟骨症，出现全身关节疼痛，四肢或躯干麻木，手足抽搐、僵硬，严重时还有关节活动困难，弯腰驼背，胸廓变形，甚至不能直立行走，丧失劳动能力。

六、影响氟中毒发病的主要因素有哪些？

一是摄氟量：摄氟量高，发病率高，病情严重。二是营养条件：蛋白质、钙和维生素有抗氟保护机体的作用。三是饮水中的化学成分及硬度。饮水中的钙和镁可降低人体对氟的吸收，促进氟从体内排泄，减少氟对机体的危害。饮水的碱度增强可使氟的活性增强，有利于氟的吸收和增加氟的毒性。四是抗氟元素的摄入，如钙、镁、铝、硼、锌、硒、铜、钼、铁等，可促进氟由体内排出或增强某些酶的活性，从而提高机体抗氟能力，降低氟的毒性。五是生活、饮食习惯与燃煤污染型和饮茶型地方性氟中毒有着极为密切的关系。

七、氟中毒的预防措施有哪些？

饮水型氟中毒病区预防的根本措施是降低水氟含量，使之达到生活饮用水卫生标准。

一是改换水源。在有条件的地区采用引水、打深井等措施，使病区群众改用低氟水源。二是在干旱地区，可利用物理、化学方法除去水中过量的氟，使之达到生活饮用水卫生标准的要求。常用的方法有混凝沉淀法、活性氧化铝吸附过滤法、骨炭过滤法等。三是饮茶型氟中毒病区要大力宣传高氟茶的危害，使病区广大群众认识到高氟对人体健康危害的严重性，自觉改变不良的饮茶习惯，增强自我防病能力。

八、地方性氟中毒该如何治疗？

地方性氟中毒由于发病机理不太清楚，目前尚未研究出根本有效的治疗方法，只能对症或缓解某些症状，减轻病人痛苦。

一是切断氟源，减少机体摄氟量。根据病区类型和特点，采取不同措施，把环境介质中的氟含量降到或控制在国家标准范围内，减少机体摄氟量。

二是减少机体对氟的吸收。利用某些元素与氟的亲和力与氟离子结合，形成新的难溶性盐，不能被机体吸收利用，如铝、硼、钙等元素。

三是促进体内氟的排泄。体内氟主要从肾脏排泄，某些药物和元素能促进氟从机体排出。如甘草和维生素C，两者对增强体内新陈代谢、加强利尿解毒有一定作用。

四是改善生活条件。生活条件和营养状况对地方性氟中毒的发生与发展有直接影响，改善生活条件，增强机体抵抗力，补充必要的营养，有利于减轻发病和提高疗效。

五是对症治疗。地方性氟中毒患者常出现疼痛、麻木、抽搐，以及消化系统、神经系统障碍等症状，可给以镇静、镇痛、助消化等药物，解除患者痛苦。

九、刷牙会导致氟中毒吗？

我国居民氟的适宜摄入量应在1.0到1.5毫克之间，可耐受最高摄入量为3毫克，超过此安全限值，氟就会在体内积蓄，引起氟中毒。我国牙膏含氟量标准是：成人牙膏0.05%～0.15%。如果使用1克的含氟牙膏（约1厘米长的膏体），每天刷牙2次，氟总量只为2～3毫克。刷牙后吐掉泡沫，已经吐掉了大部分的氟，剩下吞咽到体内的氟只是很少的一部分，不会对人体产生伤害。

对于儿童，特别是6岁以下的儿童，由于吞咽反射比较差，容易在刷牙时吞入牙膏，要注意防止氟摄入过量。一方面，儿童应该使用含氟量更少的儿童牙膏，并且每天刷牙不超过2次。另一方面，家长要监督孩子刷牙，鼓励他们吐出泡沫，不要吞咽。偶尔发生的吞入不用过于担心，因为即使是使用含氟1500毫克/千克的牙膏，1岁儿童也要一次服下33克才会达到可能中毒量。

尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用来堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出的尾矿或其他工业废渣的场所。

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成重特大事故。

尾矿库一般由尾矿堆存系统、尾矿库排洪系统、尾矿库回水系统等几部分组成，分为以下几种类型：

尾矿库的分类

山谷型尾矿库是指在山谷谷口处筑坝形成的尾矿库。它的特点是初期坝相对较短，坝体工程量较小，后期尾矿堆坝相对较易管理维护，当堆坝较高时，可获得较大的库容；但当汇水面积较大时，排洪设施工程量相对较大。我国现有的大、中型尾矿库大多属于这种类型。

傍山型尾矿库是指在山坡脚下依山筑坝所围成的尾矿库。它的特点是初期坝相对较长，初期坝和后期尾矿堆坝工程量较大。由于该类尾矿库尾矿水的澄清条件和防洪控制条件较差，因此管理、维护相对就比较复杂。国内位于低山丘陵地区的小矿山常选用这种类型的尾矿库。

平地型尾矿库是指在平缓地形周边筑坝围成的尾矿库。其特点是初期坝和后期尾矿堆坝工程量大，维护管理比较麻烦；国内平原或沙漠戈壁地区常采用这类尾矿库。例如山东省的一些金矿的尾矿库。

截河型尾矿库是指截取一段河床，在其上、下游两端分别筑坝形成的尾矿库。它的特点是不占农田；库区汇水面积不太大，但上游的汇水面积通常很大，库内和库上游都要设置排水系统，配置较复杂，规模庞大。这种类型的尾矿库维护管理比较复杂，国内采用的不多。

溃坝原因

洪水漫顶

洪水漫顶是造成尾矿库溃坝的重要原因。由于排洪设施的设计、施工或管理不能满足要求，往往会造成尾矿库排洪能力不足、排洪设施出现堵塞垮塌，汛期时大量雨水涌入库内，极有可能导致洪水漫顶，使坝体溃决。

坝体裂缝

坝体的某些细小裂缝有可能成为坝体集中渗漏的通道，裂缝的出现也可能是坝体滑塌的预兆。裂缝产生的主要原因有：坝基承载力不足导致局部坝体坍塌开裂、坝体边坡及断面尺寸设计不当、坝体施工质量差等。

渗透破坏

正常稳定的渗流可以加速尾矿库干滩的形成和尾砂的固结，提高坝体的稳定安全性。若坝体没有进行合理的设计及施工，未根据稳定运行要求设置坝体排渗层，将会造成坝体浸润线偏高，有可能引发溃坝事故。

坝体滑坡

有些坝体滑坡是突发性的，有些则是先由细小裂缝开始，然后裂缝慢慢扩大，最终导致滑坡，发生溃坝事故。滑坡按滑坡的性质可分为剪切性滑坡、溯流性滑坡和液化性滑坡；按形状可分为圆弧滑坡、折线滑坡和混合滑坡。

防范措施

加强安全监测

尾矿库溃坝事故常在汛期发生，此时应加大监测力度：尾矿库干滩是否已经形成，干滩长度是否与设计要求相符合，排水构筑物是否完好通畅，库区周边有无引发地质灾害的不利条件，泥石流拦截设施是否完好有效。尾矿库坝体边坡是否符合设计要求，是否产生隆起或者塌陷；坝体表面是否有冲刷的现象，有无裂缝。若产生裂缝，应立即了解裂缝的形状、走向，并分析其产生的原因和发展趋势。

采取预警行动

当企业发现坝体存在洪水漫顶、排水管坍塌等危险时，应及时报告相关安全监管部门、当地政府部门和设计单位，尽力排除险情。如果险情不断扩大，应组织尾矿库下游人员疏散转移，防止事故扩大，避免人员伤亡。

开展隐患排查治理专项行动

各单位应根据国家相关部门的要求，在尾矿库所在地政府的统一组织领导下开展专项整治和隐患排查治理专项行动。

做好汛期防洪工作

开展全面、细致的尾矿库防汛安全检查，特别是曾经发生过滑坡、泥石流等地质灾害的重点地区。加强对排洪、泄洪设施的维护，保证尾矿库的调洪库容和干滩长度符合标准，对一时难以整改到位的隐患进行重点巡查，制定应急措施。

五个“必须”

1、必须确保全员培训合格，“三项岗位人员”持证上岗生产经营单位必须对从业人员进行安全生产教育和培训。未经培训合格的人员，不得上岗作业。

2、必须确保排洪、排渗设施设计规范、运行可靠排洪设施是尾矿库必备的安全设施，它的安全性直接关系到尾矿库防洪安全。排渗设施可及时降低库内水位和浸润线埋深，有效防范渗流破坏。

3、必须限期消除病库安全隐患，严禁危库、险库生产运行尾矿库可分为危库、险库、病库、正常库。对危库须采取应急措施；对险库必须立即停产，及时消除险情；对病库必须限期整改，及时消除安全隐患。

4、必须按设计及时闭库，这主要是指生产经营单位应按规定时限及时履行闭库程序，严格进行尾矿库整治和排洪系统整治。

5、必须建立应急联动机制，确保应急装备、物资及应急演练到位政府、生产经营单位和尾矿库周边村镇要建立应急联动机制，确保在尾矿库发生事故或险情时能够及时启动应急预案。

近日，由自然资源部中国地质调查局自然资源实物地质资料中心、山西省自然资源厅共同主办的“深地探测大陆科学钻探”科普展在山西地质博物馆亮相。

本次科普展目的是宣传展示中国地质调查局在深部探测中取得的重大成果，向社会公众普及地球深部构成的科学知识。实物资料中心展示了采自松科二井7016-7018米的岩心，展出了反映二井钻探成果的“松科二井岩心认知之旅VR体验”科普产品。通过展览，使山西广大观众亲眼目睹松科二井珍贵岩心，并通过虚拟现实系统 “穿越”地下岩层、“亲临”地下深处，领略神奇的地球深部世界，了解最新的地质调查成果，学习丰富的地球科学知识。

在展览期间，实物资料中心向山西省公众赠送了《十个伙伴来分级》、《大地的馈赠 探寻地下“宝藏”——走进国家实物地质资料馆》、《松科二井岩心认知科普画册》、《矿物与生活》系列彩色折页等科普读物。 

松科二井岩心VR体验走进山西

近日，由殷跃平、胡时友等主编完成的《滑坡防治技术指南》图书正式出版。

该书主要依托“滑坡防治工程技术方法示范及指南编制”项目的研究成果，对我国20多年来在滑坡灾害防治方面的研究成果和实践经验进行了深入提炼和总结，并吸收借鉴了国外最新发展的防治技术方法，侧重对滑坡防治各阶段工作的技术指导。该指南由6篇25章构成，内容包括滑坡的识别与机理分析、勘查技术、稳定性评价、防治技术体系与技术方法、防治工程设计、监测与预警预报、防治工程案例分析等。在核心的滑坡防治技术体系建立方面，确定了由预防技术、抑制技术、改造技术、加固技术等四类技术构成的体系骨架，筛选了一批经实践检验有效的常用措施方法，介绍了一些有推广应用前景的最新技术，由此构成了适合我国国情的完整的滑坡灾害防治技术体系，成为国内滑坡灾害防治研究与实践方面较为系统的一部指导性专著。

地质文化村是由外在的地质文化体验与内在的宜居宜业共同构成的乡村发展模式，是地质遗迹调查工作成果转化应用形式的创新，是一种集地质遗迹资源、特色农业资源、文化资源、旅游资源于一体的新型乡村。2018年11月7至8日，“全国重要地质遗迹调查”项目组前往浙江省台州市横溪镇金村开展地质遗迹与保护科普示范项目指导工作。项目组会同浙江省自然资源厅、台州市国土局、仙居县国土局有关负责同志共同研讨了《地质文化村建设技术要求（初稿）》，并就金村地质文化村建设的现状和下一步发展方向等有关问题进行了座谈。 

金村位于横溪南部六都坑溪沿线，北邻横岩南接新碧，整体呈带状分布，行政区域面积为1.5平方公里，共有71户235人。全村人多地少、山多田少，受距离和地势所限，青壮年劳动力基本外出打工，村内房屋破旧，“穷山恶水弱村”正是昔日金村的写照。但与“弱村”相对的却是金村所蕴含的丰富的旅游资源。这里自然环境优美，拥有典型的流纹岩火山地貌，岩嶂、一线天、象形石等景观相映成趣，两期火山活动重新塑造了金村的原始地貌，成就了这里丰富的地质遗迹资源；人文历史悠久，最早先民可追溯到明朝成化年间；天然矿泉水自山脚缓缓流出，四季不断；土壤清洁无污染，春采枇杷、夏摘杨梅、秋收柑橘、冬挖山笋，绿色农产品四季皆有；野生动植物丰富，铁皮石斛、石仙桃、娃娃鱼有迹可循。伴随着新农村建设与地质文化村建设，金村百姓期待着把家乡建设的漂漂亮亮，发展文化村旅游，走上致富路。

目前，金村地质文化村建设已初见成效，在村口设计的地学科普长廊与地质年代旅游步道已经建成，村民们还将原来破旧的特色古民居与现代建筑风格结合打造了游客接待中心，初步实现了地质文化与乡村文化融合、地球故事与村民故事融合、农业地质与农耕文化融合、环境地质与村民生活融合。在地质文化村建设过程中，村民全程参与全部建设、经营过程，达到了以丰富的地质遗迹为载体，以特色农产品、民风民俗为依托，通过地学科普、休闲度假、文化传承等形式吸引旅游消费，引导村民参与家乡建设与环境改善，发挥资源保护与利用的主观能动性，并从中受益，形成良性循环的目的。下一步，当地政府将大力加强对金村地质文化村的宣传，增加旅游知名度，提升当地村民收入。

通过此次调研，项目组将结合浙江省通源乡白雁坑地质文化村的建设经验，参考地质遗迹调查规范、美丽乡村建设指南和国家地质公园建设标准等相关技术规范和标准，进一步修改完善《地质文化村建设技术要求（初稿）》，为未来的地质文化村建设提供技术标准和参考依据。

金村村口标识

金村四绝

游客中心

金村旧貌

地学科普长廊

地质年代步道 

资源、环境与生态问题已成为事关人类发展前景的全球性问题。近几十年来，随着人口急剧增长与经济快速发展，世界工业化、城市化进程不断加快，人类活动已成为全球变化的重要驱动力。在经济全球化、区域一体化不断深化的推动下，各国经济发展对相互之间资源、环境与生态的影响不断加大，人类进入了生态全球化时代。面对前所未有的重大而紧迫的全球性环境问题，世界各国在持续努力探索解决之道。党的十八大从新的历史起点出发，做出“大力推进生态文明建设”的战略决策；习近平总书记从新时代基本方略的高度提出要树立“两个共同体”理念——“人类命运共同体”理念与“山水林田湖草生命共同体”理念，为推进全球经济社会发展指明了方向，地质调查工作迎来了新的转型发展。地质调查工作如何适应与服务全球与国内生态文明建设并推动全球与区域问题的解决，亟待深入思考。

11990～2015年不同国家矿产资源人均开采量与消费量变化

地球系统问题的全球性与区域性

20世纪50年代以来，人类活动对地球系统影响的程度和频度发生了急剧变化，人类施加于地球系统的各种压力进入“大加速”时期，地球从全新世跨入了新的地质年代——人类世。人类活动对地球系统的影响已经接近或超过自然因素引发的环境变化，并正在继续加剧，有可能产生不可逆转的后果。在第23届联合国气候大会上，来自世界各国的科学家发出警告：地球系统越来越抵近危险的“临界点”。

1. 全球自然资源开发从线性增长转变为指数增长，发展中国家增长尤为突出

过去的100多年，矿产、水、土地等自然资源开发经历了从线性增长到指数增长的转变。

（1）矿产资源：全球开采总量快速增长，发达国家主导矿产消费，发展中国家开采快速增加

1901年以来，全球矿产开采总量经历了缓慢增长、快速增长、稳定增长与急剧增长的变化。与1901年比较，2015年全球矿产开采总量增长了32.0倍，其中化石能源增长14.6倍，金属矿石增长41倍，非金属矿石增长49.3倍。根据开采量增长情况，矿产资源开发可划分为4个阶段：1945年以前，矿产开采量缓慢增长，年均增长0.59亿吨，人均开采量1.73吨；1946～1973年，矿产开采量快速增长，年均增长6.40亿吨，人均开采量增长到5.78吨，年均增长4.0%；1974～1997年，矿产开采增速减缓，年均增长6.15亿吨，人均开采量增至6.34吨，年均增长0.4%；1998～2015年，矿产开采量急剧增长，年均增长16.05亿吨，人均开采量增至9.01吨，年均增长2%。

近几十年来，全球矿产开采与消费格局发生了重大变化。从开采来看，20世纪90年代中期之前，OECD国家主导全球，开采量占全球的41.8%，之后开采量占全球比例不断降低，到2015年降至23.0%，并且自2007年开始由增长转变为下降趋势；金砖国家开采量快速增长，在1995年超过OECD，占全球比例由1995年的37.9%升至2015年的51.6%。从消费来看，直到2007年，OECD国家消费量呈不断增长趋势，1990～2007年平均占全球总量的52.1%，2007年之后消费量降中趋稳，近年来稳定在295.42亿吨左右，占全球比例降至2015年的36.4%；金砖国家消费量在2000年之后快速增长，年均增长6.3%，在2010年超过OECD国家，到2015年增至360.57亿吨，占全球总量的44.0%；其余国家矿产消费量保持稳定增长趋势，年均增长3.1%。

全球资源治理体系变革滞后于全球矿产开采消费格局的变化。1990～2015年，OECD国家人均矿产消费量大大高于其人均开采量，平均高出42.2%，且这一比例有增大的趋势。这表明，发达国家所开发的矿产根本满足不了其消费需求，通过进口越来越多的原矿石、矿产品与各种制成品来补充。金砖国家、其余国家人均开采量一直大于其消费量，说明发展中国家所开采的矿产在满足本国需求之外，有相当比例以原矿石、矿产品、各种制成品等形式出口。以金砖国家为例，2015年矿产开采量14.6吨/人，消费量11.7吨/人，在满足本国需求的同时，每人平均为其他国家贡献了2.9吨的矿产。目前的全球资源治理体系与发展中国家的贡献不相适应，亟需变革，以促进全球资源优化配置。

（2）水资源：开采总量保持增长态势下呈现出显著的区域分化

全球水资源开采在总量持续增长态势下呈现出显著的区域性差异。1901年～1950年，全球水资源开采量缓慢增长，由6713亿立方米增至12265亿立方米，年均增长1.3%；1951年～1980年，水资源开采量快速增长，年均增长3.2%；1981年以来，水资源开采量增速趋缓，年均增长0.8%。OECD国家水资源开采量在1980年由快速增长转变为稳定波动趋势，近年来稳定在9200亿立方米，占全球总量的23%。金砖国家水资源开采量自20世纪60年代以来保持快速增长的趋势，1960年～2000年年均增长2.4%以上，2000年以后增速有所减缓，到2015年增至17500亿立方米，占全球总量的43.7%。全球水资源开采量增长的主要原因是灌溉农业的快速发展与农业经济的持续增长。中国、印度等新兴经济体农业快速发展，加上持续的工业化和城市化，用水量有较大幅度的增长；欧盟、美国等发达经济体由于越来越多地进口工业制造产品与粮食，同时技术进步促使工业与城市用水下降，用水量自以前的增长转变为稳定或下降。

地下水开采量快速增加，部分发展中国家含水层疏干问题严重。全球地下水开采量自20世纪60年代的3120亿立方米增至2010年的9820亿立方米，增长了3倍多。与水资源类似，地下水开采亦呈现出显著的区域差异。发达国家地下水开采在经历了一段时期的快速增长后已趋于稳定或缓慢下降。例如，美国地下水开采1950年～1980年保持了30年的增长，之后趋于稳定。发展中国家地下水开采自20世纪七八十年代以来处于快速增加的态势。例如，埃及1972年～2000年地下水开采量增长了6倍。地下水开采主要集中在亚洲国家，印度、中国、巴基斯坦、伊朗、孟加拉国等5个国家地下水开采量占全球总量的53.2%。地下水开采量的快速增加导致部分地区地下水位持续下降，引发了严重的生态环境问题，如泉水消失、湿地萎缩、地面沉降、海水入侵等。

（3）土地资源：城市与农业用地持续扩展，生态空间不断萎缩

1901年～2015年，全球土地利用变化的趋势是拓荒草原与森林来扩展农业用地，开发农业用地来扩展城市和基础设施建设用地，森林、草原、湿地等生态空间不断萎缩。农业用地面积扩展趋势趋于减缓。1901年～1955年，全球农业用地面积快速增长，年均增长0.88%，占全球土地面积的比例由20.6%增至33%；1955年～2015年，农业用地面积增速趋缓，年均增长0.23%，约占全球土地面积的38.0%。从区域上看，欧盟、东欧和北美的耕地面积有所下降，而南美、非洲和亚洲的耕地面积呈扩大态势。全球森林面积不断减少。1901年～1960年，森林面积平均以每年减少0.18%的速度逐年缩小，1960年以后森林面积缩小速度减缓，年均减少0.1%。

城市化以前所未有的速度在扩张。遥感图像分析表明，全球城市面积6587.6万公顷，占全球土地面积的0.51%。城市用地占土地面积比例最高的地区是西欧（2.11%），其次是东亚（0.97%）、北美（0.72%）、东南亚（0.63%）。据统计，1950年～2015年人口大于1000万的城市群数量由2个增加到29个，人口500万～1000万的城市群数量由5个增加到45个。联合国粮农组织（FAO）估计，目前城市面积以每年200万公顷的速度扩展，80%的土地来自于农业用地。虽然城市占用土地面积比例很小，但是由于城市集聚了全球一半以上的人口，城市发展对生态环境的影响是巨大而深远的。

2. 全球生态环境恶化趋势加剧，区域分化明显

在不断加快的世界工业化、城市化进程作用下，气候变暖、自然灾害、水土污染等日益成为影响全球发展的重大生态环境问题。

（1）二氧化碳等温室气体浓度不断攀升，全球气候变化加剧

根据观测数据，大气中二氧化碳等温室气体浓度上升呈加剧趋势。1901年～1960年，大气二氧化碳浓度由296ppm增至316ppm，年均增长0.11%；1960年之后，增长速度逐渐加快，1961年～1997年均增长0.36%，1997年～2015年均增长0.55%，2015年大气二氧化碳浓度增至399.57ppm。大气二氧化碳浓度升高的主要原因是化石燃料燃烧和水泥生产排放了大量的二氧化碳。2015年化石燃料燃烧与水泥生产排放了360.2亿吨二氧化碳，是1990年的1.6倍。

发展中国家开采了越来越多的化石能源，来满足发达国家的能源消费需求。在世界经济发展竞争加剧的背景下，很多发展中国家为了获得竞争优势，降低或放松了环境标准要求，推动高耗能、高污染、高碳产业发展；而发达国家对环境标准要求不断提高，以提高本国环境质量和生活舒适度。受此影响，高碳产业可能从环境标准高的发达国家向环境标准宽松的发展中国家转移，从而导致碳排放转移。全球碳计划（GCP）对1990年～2015年二氧化碳排放量估算表明：OECD国家因消费造成的碳排放大于其生产造成的碳排放，且差值越来越大；相反，金砖国家生产造成的碳排放大于其消费造成的碳排放，差值亦越来越大。这说明，发展中国家开发了本国越来越多的化石能源，加工、制造成各种产品出口到发达国家，承担了碳排放量上升与环境污染的代价。

（2）重大突发性地质灾害呈上升趋势，经济损失快速增加

全球重大地质灾害发生频次不断上升。联合国国际减灾战略机构EM-DAT灾害数据库收集了各国发生的重大自然灾害。入库灾害至少满足下列条件之一：造成10人以上死亡；100人以上受到灾害影响；政府宣布应对灾害紧急状态；政府在救灾过程中呼吁国际援助。1940年～2015年，全球发生重大崩塌、滑坡、泥石流地质灾害697次，造成6.5万人死亡，有记录的经济损失约89.4亿美元。上世纪40年代到80年代初重大地质灾害增长较慢，80年代以后发生频率快速增加，从80年代初的年均不足10次增加到近10年的年均18次。虽然发生频次增加，但是因灾死亡人数没有明显增长，单次地质灾害造成的死亡人数总体上是下降的，从1970年～1979年的136人/次下降到近5年的38人/次，说明各国地质灾害防治取得了一定成效。然而，地质灾害造成的经济损失自80年代以来快速增加，从70年代的平均每年0.14亿美元增加到近10年的平均每年1.76亿美元。

不同国家地质灾害发生与防治情况存在显著差异。美国1960年～2009年地质灾害共造成336人死亡，直接经济损失12.4亿美元（按1960年折算）。1970年以后，美国地质灾害造成的死亡人数保持在很低的水平，平均年死亡人数在4人以下；1985年以前直接经济损失呈快速增加趋势，之后直接经济损失则呈减少的趋势。墨西哥1997年以前地质灾害发生在低水平波动，平均每年发生10次左右，平均每年导致近14人死亡；1998年以来，地质灾害显著增加，平均每年发生的地质灾害增加至86次，平均每年导致50人以上死亡。尼泊尔1971年～1992年发生地质灾害频次保持稳定，多在19次上下波动；1993年以后发生频次明显增加并呈周期性波动，平均每年发生120次以上，在高发年可达380次以上。

（3）全球水土污染处于上升态势

已有数据研究表明，全球水土污染呈上升趋势，随着部分工业企业（特别是高污染企业）由发达国家向新兴市场国家转移，新兴市场国家水体和土壤面临着越来越大的污染压力。

地表水和地下水污染日趋严重。据联合国估计，全球每天大约有200万吨工农业和生活废弃物排入地表水体中，全球每年污水产生量高达1500立方千米。在发展中国家，80%的污水未经处理直接排放到河流、湖泊和海洋中。世界卫生组织统计显示，全球有8.84亿人缺乏安全饮用水，全球88%的腹泻与不安全饮用水、缺乏卫生条件有关，大部分分布在发展中国家。在快速城市化和农业种植区，地下水中的氮浓度不断上升，地下水质趋于恶化。在人类活动的作用下，孟加拉国、缅甸、阿富汗、柬埔寨、印度、中国等地区发生了地下水砷污染，影响了3500万～7500万人口的饮水安全。土壤污染问题在发达国家和发展中国家普遍存在。由于长达200年的工业化过程和现代工农业的发展，欧洲土壤污染严重。据欧盟调查，38个欧洲国家发现大约有250万个场地存在污染风险，其中有34.2万个已被确认为污染场地，需要进行修复。由于土壤污染的隐蔽性和复杂性，土壤污染问题在很多国家尚没有引起足够重视。

地球系统问题解决的理论框架 

不断加速的工业化、城市化与全球化耦合在一起对地球系统产生了前所未有的影响，促使人们必须从全球尺度去认识地球系统的变化机理；同时，不同区域或国家自然资源与生态环境变化出现了明显分化，与人类相互联系最为密切的近地表圈层资源、环境与生态问题呈现显著的区域性特征，促使人们必须从近地表圈层去认识地球系统的变化机理。在问题驱动下，随着全球观测、信息等技术进步，地球科学形成了一门新的分支——地球系统科学；在地球系统科学理论指导下，聚焦近地表圈层形成了一个新兴领域——地球关键带。

近年来，我国从生态文明建设实践出发，提出了“构建人类命运共同体”和“山水林田湖草生命共同体”的理念。“人类命运共同体”的内涵是从生态、经济、政治、合作等方面构建全球治理体系，推动形成新型国际关系和国际新秩序；在生态方面强调生态环境问题无边界，保护地球系统是全人类的共同责任。“山水林田湖草生命共同体”的内涵是按照生态系统的整体性、系统性及其内在规律，统筹考虑自然生态各要素、山上山下、地上地下、陆地海洋以及流域上下游，进行整体保护、系统修复和综合治理。由此，学术界与政界在应对人类面临的地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。

1. 地球系统科学：服务构建人类命运共同体

地球系统科学把地球看成一个由相互作用的岩石圈、水圈、大气圈、生物圈等圈层构成的统一系统，重点研究各组成部分之间的相互作用，了解整个地球系统的过去、现今及未来的行为，为全球生态环境问题的解决提供理论基础与对策方案。上世纪80年代以来，地球系统科学以全球气候变化研究为重点，技术方法不断发展，研究内容不断丰富，研究体系日趋完善与成熟。

地球系统问题解决的理论框架

（1）以观测、机理、建模与解决方案为重点，地球系统科学研究取得重大进展

地球系统观测网不断扩展与升级，地球系统监测能力不断增强。美国NASA于1991年建立地球观测系统（EOS），利用卫星与其他手段对全球陆地表面、生物圈、地球空间、大气以及海洋进行长期观测；EOS之后，启动了地球系统任务（ESM），加深对气候系统与气候变化的认识；2017年，启动了下一代联合极轨卫星系统，用于天气预报和环境监测。美国地质调查局自1972年起陆续发射LandSat系列卫星，用于探测地球资源与环境，包括调查地下矿藏、海洋资源和地下水资源，监视农、林、畜牧业和水利资源利用，监测自然灾害和环境污染等。法国国家空间研究中心自1986年开始研发SPOT系列卫星，进行土地利用/覆盖变化、植被监测、自然灾害评估等。欧盟与欧洲航天局自2005年资助地球观测计划——全球环境与安全监测系统（GMES），由遥感卫星与陆地、海洋、大气等监测传感器组成，2013年更名为“哥白尼计划”，以扩大地球观测计划在公众中的影响力。

地球系统变化与过程机理研究不断深化，揭示了地球系统要素不同时空尺度下的变化规律与影响。地球系统变化包括大气过程、海洋过程、陆地过程、冰冻圈过程等，这些过程相互影响、相互作用。由于碳循环是地球系统物质和能量循环的核心，全球碳循环及其对全球变化的响应研究一直是被广泛关注的前沿问题。人们对岩石圈、陆地生态系统、海洋、大气以及人类社会等碳库的储量、在全球碳循环中的地位及其作用机制有了深入的认识。人们认识到土地利用、覆盖变化是造成全球变化的重要原因，很多学者对土地利用变化引起的区域气候、土壤、水文、地质等因子变化及其对生态系统影响进行了大量研究。针对全球变化的生态系统影响，学者从植物群落、植物生理生态、地下生态、水生态系统、生物入侵、生物多样性等方面开展了深入研究。

先后建立了多个地球系统模拟模型，地球系统变化预测能力大幅度提升。上世纪80年代以来，很多研究机构陆续开展了大气模式、海洋模式、陆面模式、海冰模式等地球系统模拟模型的研发和应用。2000年美国NASA提出构建地球系统建模框架ESMF，包括核心框架、天气及气候建模、数据同化应用等，为地球系统建模提供了一个标准的开放资源的软件平台。ESMF发展至今，已经拥有40多个模型，包含大气圈模型、大气动力学/物理学相关模型、海洋模型、陆地和陆表模型、水文学/分水岭模型等。欧洲提出了欧洲地球系统模拟网络（ENES）计划，包括地球系统模拟集成和气候资料存储与分发两个计划，目标是建立一个高效的欧洲地球系统模拟和气候预测系统进行集成模拟研究。日本在上世纪90年代启动了“地球模拟器”计划，于2002年研制成功，并在国际上率先开展了超高分辨率的全球气候系统模式的发展和模拟研究。中国科学院开发了地球系统模式CAS-ESM，集成了大气、陆面、陆冰、海洋、海冰等分量模式。

应对全球变化提出了系列减缓、适应方案，服务制定政策、编制规划和措施决策。基于地球系统观测、机理研究与模型模拟预测，开展全球变化的适应与可持续发展研究是地球系统科学研究的重点之一。2015年，《联合国气候变化框架公约》近200个缔约方在巴黎气候变化大会上达成《巴黎协定》，将所有国家都纳入了呵护地球生态确保人类发展的命运共同体当中，目标是把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2℃之内，并为把升温控制在1.5℃之内努力。越来越多的研究强调通过人类自身行为的改变，主动适应地球系统变化；通过土地系统和景观的重新设计，协调生态系统服务和人类福祉之间的相互关系；通过社会-经济-环境可持续性的综合协同，降低地球系统变化的风险。

（2）促进自然科学与人文科学融合和推进更加平衡的多学科集成，成为地球系统科学发展的未来趋势

国际科学理事会（ICSU）于2010年提出了面向全球可持续发展地球系统科学面临的5大挑战：一是如何提高对未来环境条件及其影响预测的实用性；二是如何发展、增强和集成必要的观测系统用以管理全球和区域环境变化；三是如何预见、识别、避免与管理破坏性全球环境变化；四是采取什么样的制度、经济和行为变化以迈入全球可持续发展路径；五是如何在技术研发、政策制定与社会响应中鼓励创新来实现全球可持续性。

面临这些重大挑战，地球系统科学将会从自然科学主导的研究转变为有广泛的科学和人文领域参与的研究，从单学科主导的研究转为更加平衡的多学科集成研究。“未来地球计划”未来10年将集中在3个方面：动态行星地球——观测、解释、了解和预测地球、环境和社会系统趋势、驱动力和过程及其相互作用；全球发展——获得管理食物、水、能源、材料、生物多样性和其他生态系统功能和服务所需要的知识；可持续性转型——了解转型过程与选择，评估跨部门和跨尺度的全球环境治理与管理战略。

中国所提出的构建人类命运共同体理念，得到了国际社会的高度认可。这一理念被联合国纳入相关决议，与“未来地球计划”等一起共同引导与推进全球生态文明建设。

2. 地球关键带理论：服务构建山水林田湖草生命共同体

地球关键带是指异质的近地表环境，岩石、土壤、水、空气和生物在其中发生着复杂的相互作用，在调控着自然生境的同时，决定着维持经济社会发展所需的资源供应。地球关键带科学为近地表圈层地球系统研究提供了一个整体框架，在此框架内开展全面、系统、持续、深入的跨学科研究。可以说，地球关键带科学是地球系统科学在近地表圈层的具体实现，为地球系统科学提供区域理论基础并服务于区域与全球可持续发展。

（1）融合地质、水文、土壤、生态等学科，地球关键带科学快速发展

通过探索，地球关键带科学形成了一条整合研究的技术框架：循环上升的调查-监测-研究体系。通过调查、监测和研究的循环进行，不断深化对关键带及其过程时空变化规律的认识；在此基础上，通过对图件、数据和成果集成分析，针对管理者、科学家、社会公众等服务对象生产各种产品，将关键带研究成果最大程度地传递给社会。

调查是了解地球关键带组成与结构的基础，也是部署监测和开展建模的基础。2012年，美国地质调查局发布了其核心科学体系科学战略（2013～2023），明确将地球关键带作为其研究的核心靶区，提出针对关键带的结构和过程进行调查，建立关键带3D/4D地质框架模型。针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题，欧盟委员会发布了土壤保护主题战略，将传统的1～2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究。关键带调查的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”这一基本科学问题。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究，分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。

监测是了解地球关键带随时间变化的基础，为建模提供所需的输入数据和校正数据。美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划，先后建立了10个关键带观测站，以流域为单元，对关键带各种要素进行长期观测。德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目，先后建成了4个陆地环境观测站，为区域尺度气候变化研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。法国则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站，建设关键带观测设施，以流域为单元对关键带要素进行观测。欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目，选择4个典型地点建立了地球关键带观测站，将土壤监测作为长期观测的重点。

建模对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用，始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如，美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型，定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类：一类是描述单个过程的数学模型，一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型。对于前者，目前已建立了较为成熟的模拟模型；而对于后者，是关键带建模的重点和难点，尽管近年来做了很多探索工作，耦合模型还远不成熟，仍在不断发展中。

（2）随着地球关键带科学的形成与发展，或将促使地球表层研究发生科学变革

地球关键带将与经济社会最密切的近地表环境作为独立的开放系统，为区域资源、环境和生态问题研究提供一个完整的系统框架。地球关键带科学研究尚处于探索阶段，近年的进展表明地球关键带科学有潜力促使地球表层研究发生科学变革，为经济社会面临的气候变化、生态系统管护、水资源安全、自然灾害防治等重大问题的解决展示了一种新的图景。未来地球关键带科学研究发展方向包括4个方面：开发一个统一的地球关键带演化理论框架；开发耦合的系统模型来探究地球关键带服务；开发一个集成的数据和测量框架并进行验证；建立多学科集成的地球关键带观测站。

从国内生态文明建设的实践中，我国提出了“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念。在内涵上，地球关键带与山水林田湖草异曲同工，前者侧重理论，后者侧重实践，目标均是推进区域生态环境治理。地球关键带科学是山水林田湖草系统治理的理论基础，后者则是前者与实践相结合的应用体现。地球关键带科学与山水林田湖草生命共同体理念共同构成了区域生态环境治理的理论框架，共同推进区域可持续发展。

对地质调查工作的思考

地球系统问题得到了政府与学术界的高度关注。在社会治理层面，围绕人类社会持续发展需求形成了“两个共同体”理念——人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体。在学术层面，随着全球观测、信息等技术的进步，以问题为导向，地球科学形成了新的分支——地球系统科学，聚焦近地表圈层衍生了“地球关键带”新领域。由此，政府与学界在应对地球系统问题方面高度契合，共同构成了完整的理论框架。地质调查工作应树立人类命运共同体与山水林田湖草生命共同体理念，以地球系统科学理论为指导，以地球关键带为重点，加强调查、监测与机理研究，加强综合评价，服务和支撑生态文明建设。

一是以地球关键带为重点加强综合调查评价。将地球关键带作为地质调查工作的重点靶区。按照统一的技术规范和标准，开展不同尺度的专业性基础性地质调查，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，建立地球表层三维地质框架模型。充分利用现代信息、网络、大数据等技术，加强区域问题综合评价，形成基础扎实、数据可靠、形式多样的综合评价产品，服务区域生态治理与自然资源综合管理。

二是以服务生态保护修复为目标加强生态地质调查。根据自然资源管理与生态保护修复需要，选择典型地区探索开展生态地质调查，形成生态地质调查技术规范。根据自然资源勘查开发的源头保护、利用节约与破坏修复全过程需要，推进不同尺度生态地质调查，提出生态保护修复地质解决方案。

三是以服务全球资源治理为重点加强全球问题合作研究。以“一带一路”倡议为抓手，加快推进矿产资源勘查开发国际合作，加强产能合作，促进全球资源优化配置。立足我国优势，在前沿与关键领域，策划实施地学大科学计划，以全球岩溶动力系统资源环境、地球化学调查、青藏高原特提斯演化与资源-环境效应等为重点，推进国际地学大计划合作。

四是以资源环境要素为重点加强地球系统探测与监测。采用卫星遥感、航空遥感等对地观测技术，定期采集全球与区域资源环境要素数据。协调、整合、新建观测站点，形成地球关键带综合监测网。开展区域自然资源数量、质量与生态综合监测，及时提出预警。围绕深部资源勘查开发与灾害防治需要，加强地壳深部探测。

五是以提升自然资源管理决策支撑能力为重点加强地质大数据建设。整合现有地质、资源、环境、生态等调查数据，构建地质大数据核心数据库体系。建立资源环境要素数据动态更新机制，实现地质大数据与自然资源管理需求在时空上的契合。与经济、管理、社会等相关基础数据无缝链接，为自然资源管理与资源环境治理提供全方位支撑。

地球关键带研究的调查-监测-研究循环体系框架

六是以过程机理研究为基础加强综合评价。基于三维地质框架模型，加强地球系统物理过程、化学过程、生物过程的机理研究，建立地球系统或地球关键带模拟模型。基于机理模型，考虑不同社会经济发展情景，对所面临的问题进行综合评价，有针对性地提出地质解决方案。

（作者单位：自然资源部中国地质调查局发展研究中心）