“锂”从山中来，仗剑走天涯

 邓伟 李成秀 冀成庆 徐莺 周雄

1.“锂”的家族群

1）锂（Li）

锂的克拉克值为30ppm，是较分散而又广泛分布的元素，主要在岩浆结晶作用的晚期阶段富集在伟晶岩中；花岗岩中含量最高，其次是碱性岩。矿床中经常与铍、铷、铯、钽等有益元素共生。

目前，已知含锂的矿物有150多种，呈独立矿物形式的有30多种，主要工业锂矿物有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石、铁锂云母等。川西稀有金属矿集区中的锂资源基本以锂辉石形式产出。

锂辉石，化学成分LiAl[Si2O6]。一般Li2O含量7%左右；晶体呈柱状、板状、针状，颜色可呈无色、灰白、淡紫、淡绿、淡黄、宝石绿色；条痕白色；摩式硬度6.5-7；比重3.03-3.22。

含锂矿物特征

2）铍（Be）

铍的克拉克值为6ppm，为显著的亲石元素。在花岗岩及霞石正长岩中的含量较高，在岩浆分异过程中富集于岩浆残液中，经常固结集中在岩石圈最上部，在地壳深部含量减少。

世界上已发现的铍矿物和含铍矿物有60多种，常见的矿物约有40多种，主要的工业矿物有绿柱石、硅铍石（似晶石）、羟硅铍石、金绿宝石（铍尖晶石）和日光榴石。

绿柱石，化学成分Be3Al2[Si6O18]，一般BeO含量13%左右；晶体一般呈柱状，呈绿色、黄色、浅蓝色、红色；条痕白色；玻璃光泽或树脂光泽；性脆；硬度7.5-8；比重2.65-2.91。

含铍矿物

3）铌（Nb）和钽（Ta）

铌和钽的原子构造类似，因此，两者在物理化学性质、地球化学性质及矿物学性质方面都很相近。铌、钽经常共生，在岩石和绝大多数矿物中铌和钽的含量此消彼长。在成因上与碱性岩有关的矿物中铌相对富集，与花岗岩有关的矿物中钽相对富集。

铌在地壳中的丰度为3.2ppm，钽的丰度为2.4ppm。由于铌、钽的地球化学迁移行为不同，铌开始早、收敛晚，钽主要富集于晚期。所以铌矿物种类多，分布广；而钽的变种少，分布不广。目前，已知的铌、钽矿物和含铌、钽矿物有130多种，常见的有30多种。如铌铁矿-钽铁矿、钽铁矿、铋铁矿、褐钇铌矿、易解石、铌易解石、铌铁金红石、烧绿石、锰钽矿、重钽铁矿、黄钇钽矿、细晶石等。铌钽矿物基本呈黑-棕红色，半金属光泽、油脂光泽，少数为金刚光泽；比重大，因此可用重选方式得以富集；化学成分极为复杂。

含铌钽矿物

4）铷（Rb）和铯（Cs）

铷在地壳中的丰度为90ppm。目前没有发现铷的独立矿物，呈分散状态，常以类质同象混入物出现在含钾矿物中。工业来源主要从富含铷的锂、铍、钾的矿物中提取。如锂云母中含Rb2O3%、微斜长石（天河石）中含Rb2O0.3%、铯榴石中含微量铷等。

铯在地壳中的含量为20ppm。含铯的矿物有10多种，但铯的主要来源还是稀有金属伟晶岩中的铯榴石和锂云母。除此之外，铯还分散在其他矿物中，如绿柱石、黑云母、天河石和堇青石等。

含铷铯矿物

铯榴石，化学式Cs[AlSi2O6] nH2O。一般含Cs2O30%左右，晶体往往呈立方体、粒状及致密块状，无解理；颜色为无色、白色，有时带灰、粉红、浅紫等色颜色；性脆，硬度6.5-7；比重2.67-3.03。

2.“锂”从哪里来

1）传统矿山

在您印象中矿山是什么样的？答案也许是偏远、荒凉、破旧的厂房，艰苦的条件，又或许是漫天尘土、泥浆满地、污水四溢，像这样又或许是那样……

2）绿色矿山

随着时代的发展和绿色矿山建设的推进，如今的矿山早已不再是从前的样子。先进的设备、一流的技术、现代化的厂房，一座座“花园式”的矿山正拔地而起。清洁生产，循环用水，大家再也不用担心环境污染了！

3）“石头”变“电池”

石头是如何变为电池的呢？锂辉石矿经过采矿进入选矿厂，选矿厂采用物理方法分选出含锂矿物，含锂矿物经过冶金处理成为碳酸锂产品，再由产业部门深加工，最终脱胎换骨成为电池。

3.崭新“锂”程

1） 锂之应用——走入寻常百姓家，健康美好新生活

随着科技的快速迭代升级，锂在日常生活中的应用越来越常见。含丁基锂的橡胶轮胎更加耐用，寿命比原来提高了4倍以上，让驾车出行更加安心；锂动力电池驱动的新能源汽车逐渐进入普通家庭，成为城市代步、环保出行的首选之一；锂电池和其他锂产品在娱乐设备上也得到广泛应用，为我们的休闲娱乐生活开启了无限可能性；锂的应用在家中随处可见，它为我们提供了便捷舒适的智能生活。

厨房里，添加了锂的电磁炉面板等玻璃制品，可以使其变得更轻、更结实、更耐溶。锂盐可为蔬果进行“健康护理”，防止西红柿腐烂和小麦锈穗病，让人们吃得放心、吃得安心。锂在医学保健方面也有新的应用，不仅可以强身健体，还能防治疾病，是人体健康的“守护者”。国外研究发现，锂与阿尔茨海默病存在关联，一款为中老年市场打造的天然矿泉水“锂水”就此诞生。而锂的用途还在不断拓展中，从交通工具到健康护理，锂的应用遍布我们生活的每个角落，改写了每一个人的生活方式。

新世纪崭新的“锂”程指日可待。

2） 铍之应用——让医疗成像、诊断和激光医学走到科技前端的金属材料

铍，是仅次于锂的轻金属，主要是以铍铜合金和铍金属的形式广泛应用于航空、医学等领域，是新兴产业发展必需的战略性矿产资源。目前，世界上只有美国、中国、俄罗斯等国具有工业规模的从铍矿石开采、提取冶金，到铍金属及合金加工的完整铍工业体系。

①提高X射线成像效果

因为铍金属既可以稳定地处理高温阻抗，又可以实现对X射线的高度透明，铍箔在医疗和科研X射线设备当中已经使用了很长时间。铍箔作为窗口来穿透聚焦的X射线，同时可以保持X射线发生管那一侧的真空环境。

②使低辐射成为可能

铍箔仍是CT扫描和乳腺X射线成像等高分辨率医学成像设备中必不可少的材料。在新一代乳腺癌X射线成像设备中使用低辐射扫描可以得到更精细的肿瘤分辨率，使许多早期可治疗阶段的乳腺癌被及时发现，治愈乳腺癌成为可能。

③改善X射线光管强度和稳定性

作为成像技术的前端科技，铍持续为满足X射线光管高强度、稳定性、抗高温、X射线穿透率等性能要求。

④光学激光器的小型化

使用氧化铍的医学激光器可以帮助眼科医生为数百万患者恢复或改善视力。具有高导热、高强度、介电性能的氧化铍是唯一能控制微小高功率气体激光器的材料。

⑤简化外科手术

铜铍连接器将精确的电信号传送到精密手术器械和最新的非侵入性外科技术的监测装置当中。这种技术减少了对病人的创伤和感染风险，同时加快了愈合和恢复的过程。

⑥分析血液

铍还用于分析HIV和其他疾病的血液分析设备部件当中，给医生和病人提供所需的精确性和可靠性数据。

3） 铌之新应用——冉冉升起的电子材料之星

铌行业全球市场集中度非常高，目前全球最大的铌矿企业是巴西矿冶公司(CBMN)，占据全球市场80%-85%的产量，主要从事铌产品的开发、工业化和商业化运营，是世界上唯一一家可以生产全系列铌产品(包括标准铌铁、特殊牌号铌铁、真空铌铁、真空镍铌、铌金属和五氧化二铌)的企业，对铌价格的走势具有较强的影响力，控制着全球铌产品扩产计划的进度。

具有超导性能的元素不少，铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金，临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度，是目前最重要的超导材料之一。

2019年，材料领域国际顶级期刊《自然材料》发表了复旦大学修发贤团队的最新研究论文《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》。文章显示制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料——砷化铌纳米带，电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。此次制备出的材料砷化铌纳米带的电导率是铜薄膜的100倍，石墨烯的1000倍。业内表示，导电材料是电子工业的基础，现在最主要的材料是铜，已经大规模运用于晶体管的互连导线。

4）钽之新应用——人体“亲金属”的神奇医学材料

钽作为一种金属材料，具有优异的力学性能和抗疲劳特性，因此被广泛应用于医学领域，尤其是在骨科领域。它可以替代人体骨组织，起到承重作用，目前已在临床取得显著疗效。钽金属材料在与人体组织结合时，具有强度、生物相容性和稳定性等优点。因此，它比传统金属材料的人工置入物更具有优势，在医学领域的发展前景十分广泛。

研究和临床应用表明，多孔钽金属具有比金属钛和钛合金更好的骨融合和骨传导性能，运用钽金属材料制作的仿生骨骨组织长入良好，骨性生物固定优良。未来，利用3D打印高致密度和高力学性能钽金属核心技术，将为我国在高端骨科植入物、医疗器械和难熔金属工业部件发展领域做出积极的贡献。

不仅如此，将钽金属与其他金属材料结合应用在临床医学中也取得了十分重要的突破。很多金属材料因其独特的性能可用于医学领域，但是由于缺乏生物相容性，不能将其优点很好地应用在临床。为此，科研人员想到将耐腐蚀性强且稳定的钽金属涂覆在这些金属材料的表面，使那些有独特性能但原先忌于低生物相容性而不能用于临床的金属材料重新用于临床，并取得显著疗效。

5）铷之应用——超视距精确授时，极佳光电传感器件制造

全球独立铷矿床非常少，下游应用供应链受限，已成为全球对该元素发展的约束要素。铷是自然界一种最大光电效应的稀有分散元素，其合成材料在智能制造中逐渐开始发力。

铷因其极佳的光电效应，在光电管、红外辐射仪表、太阳能光电池等器件制造方面均实现了重大革命性变革。据外媒报道，太阳能电池在通往最高效率的道路上正在不断改进中。德国国家可再生能源实验室研究人员开发了一种新的太阳能电池，为了改善用于吸收可见光的钙钛矿与用于吸收红外线的铜、铟、镓和硒的混合物两层之间的接触，研究小组在它们之间添加了一层铷原子，团队让电池的峰值效率达到24.16%。

铷基设备材料精准计时功能助力集群医用设备同步获取精确时间信号。近年来，基于星载铷钟开发的网络同步时间服务器在国内卫生部门得到良好的推广，为医院提供标准的网络时间统计信息服务，也为局部辐射区域近万台网络客户端提供精度小于5毫秒的时间同步服务器，较大程度地改善了全区医疗机构网络系统，包括：医护人员的办公PC及医疗设备、走廊、大堂子钟系统等授时操作的统一性，充分实现了大数量集群精确医疗设备同步作业中时间的精准性保障。

铷基量子传感器有望用于诊断房颤。心房颤动（AF）是一种导致心率异常的疾病，发作时心脏中传导的电生理信号易出现紊乱行为。目前，常规用于检测房颤的心电图受到灵敏度、时间等诸多限制。据一项发表于《应用物理学快报》的研究，科学家利用原子磁强计，通过基于铷的量子传感器接受信号，成功对导电率与生物组织相近的溶液进行电磁感应成像，可测出高导电性的区域。这项技术实现了非屏蔽环境下的小体积成像，且灵敏度较传统技术提高了50倍，为房颤的快速临床诊断带来了希望。

固体废弃物如何变身宝藏？

邓杰 邓善芝

几个世纪以来，人类社会的快速发展基于对自然资源的使用与消耗。尤其是第三次工业革命以后，生物科技与产业革命的迅速发展，使人们对能源和矿石的需求量激增。同时，为满足迅速增长的社会需求，各行各业纷纷扩能扩产。2012年，国际民间组织“全球足迹网络”（GFN）及英国智库“新经济基金会”提出“地球生态超载日”的概念。“地球生态超载日”是指地球当天进入了本年度生态赤字状态，已用完了地球本年度可再生的自然资源总量。据测算，约从1970年起，人类对自然的索取开始超越地球生态的临界点。从过去数十年来看，几乎每隔10年这一天的到来就会提前1个月。

资源过度开采和废弃物的无节制排放，造成越来越严重的生态环境问题。人类用碧海蓝天换来了现代社会的方便快捷和科技的快速发展。随着人们经济水平的提高以及对自身健康的重视，环境的重要性被越来越多的人认识。如何在保障人类需求的前提下，尽可能保护和改善环境，寻求资源环境和谐发展的解决方案，成为时下人们关注的重点。为节约资源、提高现有资源的利用率，资源综合利用的概念逐渐被人们所熟知。

在资源开发利用及使用消费过程中，不可避免会产生伴生矿石、围岩及选矿尾矿等，比如钨矿中伴生的铜、铅、锌等含有稀有分散元素的矿物，氧化矿中的碳酸盐和硅酸盐类脉石、有机物生产中产生的废水、生活中的废旧金属和电池等，这些生产和生活废弃物中含有大量的有价金属、有机及无机盐类矿物质资源，将其直接排放到环境中，不仅会造成大量的宝贵资源白白流失，还会影响耕地质量、污染空气和水源，破坏生态环境。在资源开发利用和消费过程中，针对这些伴生矿物资源和生产生活中的废弃物开展回收利用，使其重新资源化，从而最大限度地实现现有资源的高效利用，可以称之为资源的综合利用。

如何实现资源的综合利用？现阶段，资源的综合利用主要从三方面开展：

一、在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用。

煤炭被人们誉为“黑色的金子”“工业的粮食”，它是18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤矸石是与煤伴生的一种含煤高岭土，过去采煤过程中产生的大量煤矸石一直被作为大宗固体废弃物堆放在煤矿周围。正如犹太经典《塔木德》中所说：“世上没有废物，只是放错了地方。”煤的伴生矿——煤矸石也是如此。煤矸石综合利用的途径很多，除了传统的利用途径，如回填煤矿采空区、铺路、土壤改良、做建筑材料和发电等。最新研究表明，煤矸石还可以作为下游精细加工业的原料。如，煤矸石经处理后可以作为橡胶填料，获得与炭黑相当的补强效果；还可以制备聚硅酸铝铁，用于处理造纸综合废水等；此外，煤矸石可以用于陶瓷、耐火材料、橡胶工业、涂料、塑料、4A分子筛、铝硅铁合金等十多个行业。

二、对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用。

除矿石中的伴生资源外，矿石资源生产加工过程中还会产生大量的废弃物资源。以铜矿尾矿为例，研究表明，铜尾矿中除了可以回收有价金属元素铜之外，还可以回收非金属组分石榴子石、硅灰石等，并将剩余部分作为植物培养基等原料进行利用，实现铜尾矿的减量化和资源化。部分有色金属尾矿的主要成分为SiO2，且包含大量钙、镁等元素的氧化物，和市场上普遍运用的建筑材料的化学组成非常相似。尾矿用作建筑材料时加工方式比较简洁，能够有效解决成本和能耗问题。

三、对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

除开展矿山资源的综合利用之外，再生资源回收利用也是开展资源综合利用的重要方面。发展再生资源回收行业可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节，大量减少污染排放和能源消耗，也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。中国是全球公认的制造业大国，然而近些年随着人口红利日益消失，以及环保成本的不断抬升，我国资源的对外依存度逐渐走高。在此背景下，大力发展再生资源回收利用产业，具有积极重要的战略性意义。

现阶段，资源环境和谐发展之路仍然崎岖且漫长，人类需要开展更多的探索与实践。相信在不久的未来，资源综合利用方法和途径会越来越多，资源环境和谐发展之路必将越来越顺利。

带你了解这朵“云”——地质云

戴新宇

“地质云1.0”闪亮登场，魅力初现

“地质云”是自然资源部中国地质调查局主持研发的一套综合性地质信息服务系统，集地质调查、管理、共享、服务四大功能于一身，面向社会公众、地质调查技术人员、地学科研机构、政府部门提供丰富的各类地质信息服务。经过“地质云”研究开发团队艰辛付出，2017年11月6日，“地质云1.0”闪亮登场，迈出了“地质云”建设三步走的第一步。

“地质云1.0”刚上线运行，就受到地质调查科技工作者的青睐，局系统内外正式用户达4000多人，日均访问量突破6000次，在地质调查管理和应急事件服务上体现出精准、快捷的特点。例如，在2017年11月18日西藏林芝市米林县发生6.9级地震后，“地质云”首次启动了应急服务工作机制，在2小时内线下完成震区地质图数据制作，仅用10小时就为应急救灾在线提供了震区区域地质图、国家地质资料馆藏涉及震区的地质资料，以及林芝地区卫星遥感影像图、震中300公里范围地质钻孔、林芝专题地质文献库等系列地质信息产品。毫无疑问，“地质云1.0”实现了地质调查数据共享破冰，为75个国家核心地质数据库的互联共享和2382个信息产品提供社会化服务。

“地质云2.0”华丽转身，飒爽英姿

在2018年10月18日召开的中国国际矿业大会上，“地质云2.0”宣布正式上线，完成“地质云1.0”云上数据资源和系统功能的全面升级，完成手机版地质云APP国家地质大数据共享服务平台研发，通过数据资源整合和信息系统集成，全面提升地质调查数据采集、汇聚、处理、分析、共享与服务能力，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力，及时、有效地满足政府部门、行业用户、社会公众等各类用户对地质信息的多元需求，以信息化带动地质调查现代化。

“地质云3.0”鲲鹏展翅，大展宏图

“地质云”建设三步走设想2020年上线运行“地质云3.0”。为此，地质云研发团队的科研人员做足了功课，全力以赴助推云平台、大数据、智能化“三位一体”建设应用迈上新台阶，为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力支撑，建成分布式地质大数据中心，并在以下九个方面提供全方位综合地质服务：

一是升级完善“在线化”调查系统、研发升级重要专业应用系统，初步实现在线化调查，构建立体式地质信息感知体系。二是显著扩大中大比例尺实体数据共享资源，精准开发地质信息系列产品，提供地质信息专题服务，提升“地质云”服务门户访问便捷性，加快构建地质信息共建共享云生态，基本实现在线化服务，显著扩大地质信息线上共享服务规模。三是升级地质调查业务管理系统，完善地质调查业务管理大数据辅助决策系统，强化在线化管理，支撑地质调查业务管理高效运行。四是推行地质调查在线化办公，支撑远程办公、便捷办公。五是通过攻关实现智能区调矿调、智能识别、智能管理、智能数据搜索引擎等智能地质调查技术突破，示范构建智能化工作模式。六是建立完善地球科学“一张图”大数据体系，更新维护国家核心地质数据库。七是采取优化地质调查网络、规范化运维“地质云”节点体系、加强网络安全建设等措施，建实地质调查基础设施与网络安全体系，保障安全稳定运行。八是完善地质调查信息化制度标准体系，支撑自然资源信息化建设。九是加强信息化人才队伍建设与国际合作，提升中国地质调查局在国内外的影响力。

这就是中国地质调查局功能强大的地质云（Geocloud）！神奇的地质云（Geocloud）！

二○一六年，苏德辰在广东丹霞山世界地质公园进行科普宣传

地球已经有46亿年的历史了，在漫长的演化过程中，大自然鬼斧神工般创造了无数奇美的风景，而地质科学正是探索地球之美的最佳途径。一砂一世界，一石一天堂，苏德辰想用自己的努力，剥开地质科学看似深奥枯燥的坚硬外壳，展现动人心魄的内在之美。

近日，国土资源首席科学传播专家聘任仪式举行，中国地质科学院地质研究所研究员苏德辰正是首批受聘的12名专家之一。

4月14日一大早，苏德辰就和同事赶往房山地质博物馆，在4月22日地球日这一天，他将在这里为200名中小学生做一场地质科普讲座，之后，他还要带领孩子们到房山世界地质公园进行野外科普训练，帮助孩子们认识沿途的各种地质现象。因此，他提前一个星期去现场“踩点”，并搜集一些资料补充到自己的讲座中。

“你们打那口5000米的科学钻井会不会把地球打穿？”

谈起自己选择科普的缘由，苏德辰认为最早萌芽于2001年开始实施的中国大陆科学钻探项目，当时他负责将每天的项目进展、各项主要活动等信息上传到国际大陆科学钻探英文网站上，并负责更新中国大陆科学钻探中文网站的相关信息。

中国是继苏联和德国之后第三个实施大陆科学深钻的国家，因此，中国大陆科学钻探的项目在实施过程中非常轰动，每天都有很多人到江苏东海的钻探现场参观访问，现场展版的解说词就要求写得通俗易懂些。尽管科学家们觉得这些展版已经很通俗了，但还是会有人提出各种各样的疑问，苏德辰就负责回答他们的问题。当有重大进展通报时，科学家们常常用专业的术语发布他们的成果，不要说普通读者如读天书，就连专业的记者都大呼看不懂，这个时候，苏德辰往往担任“翻译”，将专业名词解释成大家能够理解的文字。

苏德辰，1981年考大学时第一志愿就填写了长春地质学院的地质系，毕业后到北京市地质调查所工作。有一年，他们在北京北部山区用化探法寻找石英脉型金矿，正常的工作流程是每隔40米采取一份土壤样品，而在采样时，白色的石英脉往往就暴露在野外，大部分人就只管取土壤样，以尽快完成任务，对出露在脚底下的石英脉看也不看。苏德辰每次见到石英脉露头或特殊的地质现象，都会对它们进行详细记录，并顺手采集一些样品。就这样，在采样的过程中，完成了填图的工作。这种习惯让他在之后的科研工作时，认真思索科普的必要性。

而真正下定决心做科普，来源于两次亲身经历。

2000年，苏德辰等6位地质学家参观德国的一个陨石撞击坑，刚一打开地质图，旁边一位女游客就凑上来看，并准确地指出陨石坑的位置和撞击构造，苏德辰非常惊讶，就问她：“你是学地质的么？”没想到女游客告诉他自己是一名医生。

另一次是2005年参加科技部“973”项目答辩会，在会间休息的时候，苏德辰和另一组搞生物的科学家聊天。他简单介绍了在江苏东海进行的大陆科学钻探的情况，有人就问：“你们打那口5000米的科学钻探会不会把地球打穿？”苏德辰解释说，5000米的深钻，对于人类来讲已经是比较难为的一件大事，但是，地球的直径有12800公里，如果把地球比喻成一个鸡蛋，地壳就相当于蛋壳，只不过这个蛋壳的平均厚度有30多公里，5000米的深钻不过是在“鸡蛋壳”上打个浅浅的小孔，连蛋壳的五分之一都没有钻透。

这两次经历让苏德辰感触颇深，国内不同领域的科学家对地学知识的了解几乎是空白，虽然这可能是个例，但是德国一位普通医生却具备相当丰富的地学知识。对他来说，身为一名地质学家，有责任将最基础的地学常识整理出来，让其他领域的科学家以及普通民众了解地学，喜爱地学。

2008年，苏德辰在科学网开通了博客，算是开始了“科普生涯”，他的科学网博客标签是“地学科普与地质灾害”，内容多是与地质相关的内容。

从开始做科普到现在，苏德辰觉得自己最成功的一次科普发生在2011年，当时他带着一个记者去北京西山参观他发现的15亿年前的古地震遗迹，回京的路上到灰峪采了一些化石，之后这位记者就喜欢上了地质，现在已经是三叶虫化石专家，专门收集和整理世界各地的三叶虫化石。

“有的时候一个定义就要花三四天的时间，阅读好几十篇相关文章”

决心投入到科普领域之后，苏德辰给自己定了一个小目标，从两个方面科普地学，一是从专业角度如地貌、矿物晶体等方面发掘地质之美，二是向公众全面系统地介绍中国的世界地质公园。

而真正投身于科普事业，苏德辰才发现科普比科研困难多了，“科研工作有模式化的东西，就拿矿物来说，采集样品后，分析它的化学成分、物理性质、形成环境和年龄等等，基本上按照固定的套路往下做就可以了。科普就完全不一样，在介绍不同的矿物时，要根据受众的兴趣点，除了介绍矿物的基本特征外，还要联系实际和受众的兴趣，变换不同的角度来介绍它的用途、功效等与日常生活相关的常识，甚至与考古和历史故事融合在一起。”

有些专业术语对于地学专业人员非常简单，但如果想让没有地学基础的人明白其含义，则要重新审视，为了用通俗易懂的语言精准描述，“有的时候一个定义就要花三四天的时间，阅读好几十篇相关文章，然后再绞尽脑汁地去组织文字。”

地球已经有46亿年的历史了，在漫长的演化过程中，大自然鬼斧神工般创造了无数奇美的风景，而地质科学正是解释地球之美的最佳途径。一砂一世界，一石一天堂，苏德辰想用自己的努力，剥开地质科学看似深奥枯燥的坚硬外壳，展现动人心魄的内在之美。

有一次苏德辰到广东丹霞山世界地质公园考察，正好遇上两个三年级的学生，趴在解说牌上抄简介，原来，老师给他们布置了一篇写丹霞地貌的作业。苏德辰上前和他们聊天，“既然叫丹霞，为什么周围的岩石看起来并不是红色的啊？”面对孩子的问题，苏德辰耐心给他们解释了砂岩和砾岩的知识，再分析为什么有的地方很红，有的地方不红。“不要低估孩子们的认知能力，和他们聊天，对我的书也很有帮助。”

不久前，河北兴隆六道河中学找到苏德辰，原来师生们在阅读《温家宝地质笔记》的过程中，普遍反映看不懂，希望苏德辰能带领学生们现场演示一下《温家宝地质笔记》中描述的测量和绘制地质剖面的过程。苏德辰提前用一天时间找到了一处地质意义很重要的位置，第二天带着19个学生和几位老师来到这个这个野外露头，教孩子体验如何使用罗盘、如何观察和描述岩石、如何测制野外地质剖面。在他的指点下，学生们发现看起来普普通通的大石头里面藏有很多很多的学问啊。

“做科普实际上对科研工作也有所促进”

作为一名科学家，地质科研仍然是苏德辰的工作重心，“做科普大多是利用空闲时间在做，没想到几年积累下来，逐渐得到了社会的认可。”最近，苏德辰成为国土资源部首批首席科学传播专家之一。“就我自己来看，虽然在做科普的过程中会占用一些时间，但并没有因此而耽误这几年的地质科研，并且，这几年的科普对科研工作还有所促进。”

2016年纪念地质百年的时候，苏德辰受邀在门头沟区做了一场科普讲座，主要介绍他们最近几年在北京西山的重要地质发现。讲座结束后，一位姓李的地理老师拿出一张照片来请教，李老师平时观察能力比较强，遇到不能解释的地质现象，就拍了张照片。而这张照片中的地质现象，正好与苏德辰正在研究的古地震有关，是他一直在寻找但还没有找到的。“如果没有这次科普讲座，最终也会有所发现，但可能会晚一些，不可能这么快就出来成果，这也算是无心插柳柳成荫吧。”

有的时候，听众会向苏德辰提出各式各样的问题，出于科学家的严谨，知道的马上回答，不知道的他会回去查找资料寻找答案，如果资料上没有，说明这就是科学上的一个疑点，值得进行研究。

每次出野外，苏德辰会随身携带两个相机，只要见到有意思的地质现象就会拍下来当成资料。这个习惯源于1997年，当时苏德辰与一位澳大利亚的专家在辽宁寻找金刚石矿，这位澳大利亚的专家是学地球物理的，但是他对野外见到的各种岩石都很熟悉。细究根源，原来国外所使用的教材大都特别精美，图片多是彩色的，而国内的教科书很多还是的黑白印刷，书中的岩石或矿物与野外实际看到的相关极大。 “在科普时，一张好的图片能让观众一目了然，每张照片背后都有一段精彩的故事。”10多年来，他已经积累了40多万张照片，今年年初，苏德辰花了一个多月的时间，从自己的照片中选出200多张，再加上网上征集的一些图片，出版了《地质之美——经典地貌》，这也是“地质之美”系列科普图书中的第一本，这本书刚一问世便荣获了2017年国土资源优秀科普图书荣誉。

“海洋六号”船自去年11月23日首次跨越赤道进入南半球以来，首次进入东南太平洋进行调查作业、首次穿越咆哮西风带、首次穿行著名的智利内水道、首次穿越麦哲伦海峡和德雷克海峡进入南极海域……

在南极开展科学考察，“海洋六号”科考团队克服海况复杂、作业窗口有限、气候寒冷等困难，经过33天艰苦奋战，于当地时间2月1日圆满完成了航次设计的全部海洋调查及登陆考察任务，其间更是创造了多个南极科考“首次”记录。

首次为南极海底“量体温”

中国地质调查局“海洋六号”船在南极开展了多个站位的地热流探测，成功采获一批高质量地热数据。这是我国自开展南极科学考察以来首次开展的地热探测。

1月18日凌晨，记者目睹了中国第33次南极科学考察“海洋六号”航次开展地热探测的一次全过程。5个手电筒般的海底地热探针，如同加大版的体温计，每隔70厘米一个，依次固定在重达几百公斤的重力取样器上，由钢缆牵引投入海中，以每分钟50米的速度，随重力取样器下潜到深3500多米的南极海底，插入海底沉积物中，静止10分钟，记录下海底温度的变化后，再由钢缆牵引返回“海洋六号”船甲板。整个过程历时3个多小时。

在成功回收地热探针，并采获2米的柱状样品后，“海洋六号”热流测量专业负责人、中国地质调查局广州海洋地质调查局高级工程师罗贤虎告诉记者，这次测量采用的是由广海局自行研制、拥有自主知识产权的海底地热流探针。研发团队针对极地测量环境特点，对探针的测量范围、舱体材质、舱内设计等开展了技术改进，测量范围可达到-7摄氏度～52摄氏度，工作水深最大可到6000米，并提高了设备的安全性和便利性。

罗贤虎介绍，作为海洋地球物理探测设备之一，地热探针用于探测海底沉积物的温度、地温梯度和地热流等。结合取样管中样品所测热导率，可计算出所测量站位的地热流等。简单说，就是在给南极的海底“量体温”。

海陆地调队伍首次在南极会合

当地时间1月23日，中国地质调查局系统直属单位开展海洋、陆地地质调查的两支队伍首次在南极会合，“海洋六号”派出的登陆考察队与中国地质调查局地质力学研究所科考人员在南极长城站联合开展了野外地质调查。

“特殊地区地质填图工程”首席、地质力学研究所基础地质研究室主任胡健民研究员介绍，地质力学研究所已连续20余次参与我国南极科学考察，并取得了一系列重要成果。这次他们在长城站执行的主要任务是“特殊地区地质填图工程”所属《特殊地质地貌区填图试点》项目艰险区填图试点，计划通过野外实地调查，完成西南极南设得兰群岛1∶25万地质填图。

南设得兰群岛是我国长城站所在地区，多个国家在此设立科学考察站，进行生物学、环境科学、地学等学科观测与考察。中国地质调查局“特殊地区地质填图工程”自2016年起部署《南设得兰群岛1∶25万地质填图》项目，一方面是开展类似的艰险区填图试验，另一方面主要是要通过中、大比例尺地质填图，展示我国区域地质调查与研究水平，参与国际地学竞争，提升我国在国际南极事务中的地位。

据悉，地质力学所共有9人参加了中国第33次南极科学考察，其中长城站5人、中山站2人、新站选址1人及“海洋六号”航次1人。

首次登陆南极陆地考察

南极地形地貌极为复杂，98%以上的地区常年为冰雪覆盖。每年12月到次年2月，夏季来临，冰雪融化，一些地质露头开始显现，是开展科学考察的有利时机。

当地时间1月22日，“海洋六号”航次的登陆考察队10名队员，第一次踏上南极南设得兰群岛的乔治王岛，以中国南极长城站为基地，在航次首席科学家助理、登陆考察队队长邓希光的带领下，利用6天时间，对包括菲尔德斯半岛地质露头分布较好的地区及阿德雷岛等进行了地质考察。

登陆考察队北至菲尔德斯半岛科林斯冰盖以南的东北冰缘谷地，南至东南高地的盘龙山、碧玉滩，西至西南高原及北方台地，东至北方台地边缘和阿德雷岛的布拉亚尔角等，针对下第三系碧玉山组、玛瑙滩组、化石山组、岩块山组和长山组等地层，进行了地质考察、踏勘并取样。完成地质考察路线5条，地质定点观察测站22个，获取地质样品22件，圆满完成了地质定点观察和地质取样工作。

陡峭的冰雪山峰，泥泞松软的河谷湿地，高低不平的戈壁石滩，以及湿滑的海滩陡崖，寒冷的极地冰河湖泊等，给第一次登上南极开展陆地地质考察的“海洋六号”科考队员带来巨大挑战。复杂多变的南极气候，使得登陆队的每一天踏勘，都是在大风、冰雪、雨雾中探索前行。

在工作时间有限、任务重、地形地貌不熟悉的情况下，在中国南极长城站的支持下，全体登陆考察队员抓住一切可以开展野外作业的时间窗口，克服了极地气候恶劣、地形资料不够详实等困难，连续开展地质踏勘，安全顺利完成了对南极菲尔德斯半岛设计路线的地质考察任务。期间，还与中国地质调查局地质力学研究所的4位地质专家，以及来自泰国的两位地质专家一起开展了两天的联合考察，顺利完成全部设计路线陆地考察任务。

航次首席科学家助理、中国地质调查局广州海洋地质调查局教授级高级工程师付少英介绍说，本次登陆考察对南极菲尔德斯半岛南部地区地形地貌、气候情况，以及区域地质概况有了初步了解，并对整个菲尔德斯半岛地层结构等有了基本认识，为研究下第三系火成岩的岩石特征、结构、构造、蚀变作用及形成期次等提供了丰富的第一手基础资料。

海陆调查队员在南极会合

登陆考察

近日，中国地质调查局“海洋六号”船相继在南极开展了多个站位的地热流探测，并成功采获一批高质量地热数据。这是我国自开展南极科学考察以来，首次开展地热探测并采用我国自主研发的地热流探针，成功采集到南极海底地热流数据，是我国南极科考的一次新的突破。

1月18日凌晨，记者目睹了中国第33次南极科学考察“海洋六号”航次开展地热探测的一次全过程。5个手电筒般的海底地热探针，如同加大版的体温计，每隔70厘米一个，依次固定在重达几百公斤的重力取样器上，由钢缆牵引投入海中，以每分钟50米的速度，随重力取样器下潜到3500多米的南极海底，一起插入海底沉积物中，静止10分钟，记录下海底温度的变化后，再由钢缆牵引返回“海洋六号”船甲板，整个过程历时3个多小时。

由于南极海底沉积物底质较硬，而地热测量需要将探针插入海底沉积物中。为了确保取得有效数据，“海洋六号”采取先完成重力取样，在采获较长的沉积物柱状样品情况下，再实施地热流测量的施工方案。

在成功回收地热探针，并采获2米的柱状样品后，“海洋六号”热流测量专业负责人、中国地质调查局广州海洋地质调查局高级工程师罗贤虎告诉记者，这次测量，采用的是由广州海洋地质调查局自行研制，拥有自主知识产权的海底地热流探针。探测精度高，可以达到摄氏0.003度，主要用于开展海洋地球动力学研究。研发团队针对极地测量环境特点，对探针的测量范围、舱体材质、舱内设计等开展了技术改进，测量范围可达到-7～52℃，工作水深最大可到6000米，并提高了设备的安全性和便利性。

罗贤虎介绍，作为是海洋地球物理探测设备之一，地热探针用于探测海底沉积物的温度、地温梯度和地热流等。安装在重力取样管外的探针测量海底沉积物的温度、地温梯度，再结合取样管中样品所测热导率，可计算出所测量站位的地热流等。简单地说，就是在给南极的海底“量体温”。

首席科学家助理、中国地质调查局广州海洋地质调查局教授级高级工程师付少英说，“开展地热探测，可以了解南极海底地层的温度变化，进而了解这一区域的热流场，结合其他多种调查手段，获得更多南极海底的信息，这可以帮助我们更好地掌握研究区海底构造，分析海区区域地质背景。”

多支气枪组成的巨大“震源”，被投入南极的海水之中，声波按照大约每10秒一次的频率透过海水穿入海底1000米左右深度的地层，反射形成的信号再由电缆“捕捉”，最终形成一幅海底地质构造的详尽图谱——这就是今年元旦以来，我国科考船“海洋六号”在南极海域开展的多道地震勘探工作。截至目前，该项科考任务已经完成过半，总体进展顺利。

地震勘探是通过人工激发地震波，研究地震波在地层中的传播情况，以查明地下地质构造和岩石性质特征的一种先进勘探方法。近两年来，我国海洋多道地震调查技术取得长足进展。

这是“海洋六号”第一次在南极海域开展多道地震勘探。如果把海底比作人体，多道地震就如同给地球“做CT”，可以深入到海底，探测出海底的“骨骼”或“内脏”，从而更加真实的再现数百乃至数千米的海底地质构造。“海洋六号”船执行的中国第33次南极科考航次，采用了先进的数字地震技术，以4个高压气枪为一组震源，每隔10秒向海水中发射高压气体“气炮”，产生震动，从而将形成的地震波向海底传播，通过各地层反射后，再有拖带在船尾的一条长约1200米的数字电缆对这些反射信号进行捕捉采集，然后经过处理，形成一幅关于南极海底以下1000米左右深度的地层结构图。

海洋地震勘探是广州海洋地质调查局的拿手活。电缆道数越长，震源能量越强，可以探测到的海底地层也就越深。针对南极海域的特点，本次“海洋六号”南极科学考察，设计采用96道地震接收电缆，震源为540立方英寸的多道地震参数组合，可以了解南极半岛附近海域海底以下大约1000米左右深度的海底地层结构。

这不仅考验着地震技术的应用，也对导航定位精度提出了很高的要求。作为南极海域的新兵，剧烈频繁变化的天气、寒冷的气温与水温、陌生的海域，给“海洋六号”带来了重重挑战。1月4日下午，后甲板科考人员在每隔15分钟一次的巡查中发现，震源与电缆搅合在一起，其后对地震设备进行回收检修后，又相继发现了枪阵联接松动、地质缆断裂等问题。

“海洋六号”南极航次调查部门长关晓春介绍说，南极作业海域海况不是太好，海浪大，浪高有时达到3米，经过这些天的工作，枪阵、电缆等水下设备在海水中工作的时间长了，容易出问题，有些设备的联接也松动了。不过没关系，这些情况能妥善处理好。

多年来，广州海洋地质调查局在我国近海和太平洋持续开展相关调查，积累了丰富的调查经验，培育了一支成熟的海洋科考作业队伍，此时发挥了巨大作用，科考队员们在海上随时可以检修设备、排除故障。

南极气候多变，即使现在正是南半球的初夏，风雪也是说来就来，坚硬的雪粒将人们的工作服敲打的劈啪作响，手指露在外面很快就被冻僵。科考队员们将气枪回收，进行抢修。甲板上的积雪也给人们的行动和设备的移动造成了困难。但时间极为宝贵，人们必须在恶劣的海况中争取每一分每一秒。

首席科学家助理、航次技术负责赵庆献告诉记者：根据气象预报，明天海况将变得很差。目前，经过5天的连续奋战，科考工作就要暂告一段落了。到现在为止，多道地震、浅层剖面和多波束测量等工作已经完成三分之二，可以说，给下一步的工作开了一个好头，为顺利完成科考任务奠定了基础。

4日深夜，最后一次检修完成。下一步，“海洋六号”船将驶向南极半岛附近的麦克斯维尔湾，在那里避风，等待下一个南极作业的时间“窗口”。