湖北仙桃野外调查

经处理后的酸性矿山废水可用于浇灌蔬菜

清明时节，花红柳绿，草长莺飞。与春色相伴而来的，是我国在生态文明建设过程中一个又一个令人欣喜的进展。近日，得知自然资源部中国地质调查局实验测试中心（国家地质实验测试中心）研发的一个用于去除酸性矿山废水中重金属的新装置荣获国家发明专利，记者走访了该中心主任齐亚彬，进一步了解这支老牌“生态地质”科研队伍的最新走向。

生态修复将成为地质科学研究和服务的一个重要战场

话题从这个能净化酸性矿山废水的新型技术装备谈起。

“酸性矿山废水酸度大，富硫酸根离子和大量的重金属离子，不仅会造成矿区周围水体严重污染，还会破坏土壤的团粒结构，使土地板结，农作物枯黄，并通过食物链危害人体健康。若采用一般工业废水的治理方法，往往投资大，成本高，实用性差，难以回收有价金属，致使水资源不能充分利用。”齐亚彬介绍说。为此，实验测试中心的科研团队在长期研究和实验的基础上，根据酸性矿山废水的污染特点，配合矿物材料、微生物去除重金属的新技术，发明设计了一种对酸性矿山废水重金属污染治理的工艺流程装置，使处理后的酸性矿山废水重金属离子能够达到国家污水综合排放标准。该处理工艺流程具有廉价、高效、管理简单、无二次污染的特点，为金属矿山及相关生产企业提供了一种既经济又实用的酸性矿山废水治理方法。“如今，我们已在江西德兴铜矿初步建立了酸性矿山废水示范工程，小试重金属去除率超90%，而且处理一吨水才0.5元钱。下一步，力争使处理后的酸性矿山废水中锰降低80%以上，进一步降低处理成本，并形成一整套酸性矿山废水修复技术方案。”

而这，只是国家地质实验测试中心在生态地质工作领域众多科研成果中的一例。

齐亚彬告诉记者，中心在生态环境修复方面有着20余年的经验。随着各地对生态环境的重视，对土壤、水体生态修复领域的需求不断增加，中心这方面的业务也与日俱增，获得了一系列科研成果。比如：中心近年来在江西省赣州市龙南县稀土矿区实施土壤生态修复示范工程，就确定了稀土矿区污染土壤改良配方，标定了稀土矿区环境条件和营养组分，并成功实现稀土矿区修复后经济作物的种植，其镉、汞、砷、铅含量远低于有关标准限值。

“生态修复将成为地质科学研究和服务社会的一个重要战场。今年的全国两会，更让我们坚定了做好生态地质这篇大文章的决心。”齐亚彬表示，“今年政府工作报告专门谈到了加强污染防治和生态建设，大力推动绿色发展。特别提出了要加强生态系统保护修复，推进山水林田湖草生态保护修复工程试点。这也是测试中心发挥技术优势、服务生态文明、实现转型升级的重大机遇！我们将加快生态修复技术研发与示范应用，不断提升生态修复的显示度。”

为自然资源调查评价、规划利用与保护提供实验测试技术方法支撑

自然资源部的成立，体现了我国将“山水林田湖草”视为生命共同体，统一规划、管理、保护的自然观和生态观。如今，以地球系统科学为核心、以“山水林田湖草”视为生命共同体为对象的调查、确权、监察、管理、修复、科学研究等工作全面推进。在这样的背景下，国家地质实验测试中心科学研判形势，精准对接需求，形成了自身转型发展的思路与对策。

“新型战略性资源的分析检测、山水林田湖草湿的分析检测乃至评价监测，都是我们转型升级、大力发展的方向。”2018年，中心明确了今后的六大任务，其中最重要的一项就是：为自然资源调查评价、规划利用与保护提供实验测试技术及方法支撑。”

齐亚彬告诉记者，中心在生态地球化学领域所具有的优势，尤其是近年来水土有机污染物分析技术方法体系的进一步完善，使中心支撑生态资源环境地质调查的能力持续增强。2018年，中心建立了地下水中40种抗生素自动化识别、确证与定量分析方法，有效提高了地下水资源质量调查与监控的效率；建立了地下水中低环多环芳烃及其衍生物与短链氯化石蜡、多环芳烃衍生物及其母体、硝基苯类化合物等高效环保的系列分析方法，解决了新型持久性有机污染物检测难题；完成了雄安新区1100平方千米土壤有机组分现状调查，初步形成土壤有机地球化学调查技术方法，为雄安新区建设的土地规划、安全利用提供了技术支撑。今年，中心仍将强力聚焦提升支撑服务自然资源工作和新时代“大地质”工作的能力，加快推进技术方法创新和提升技术研发能力。

下一步，中心还将开展北京及周边地区2000平方公里的生态地质调查，探索地质环境因素与人体健康的响应关系，建立国土空间适宜性评价指标体系，初步构建国土空间生态质量监测与预警平台；开展云南安宁天宁磷矿、太庙地磷矿等3个矿区生态地球化学调查，初步建立磷矿石中磷、钾、钙等20余种元素的快速分析方法及示范应用，支撑安宁磷矿集中区矿产资源利用；开展雄安新区土壤有机污染现状调查，全面表征雄安新区土壤生态环境质量，为雄安新区土地安全利用提供科学依据；开展赣南南部地区矿山环境综合地质调查和评价，形成矿山生态保护和修复相关建议报告等。

同时，组织研制土壤形态、有机污染物及无机成分等19种标准物质、制定2个系列2项技术标准，进一步完善地质实验测试标准体系。

牵住创新“牛鼻子”，做大科技成果转化“新蛋糕”

齐亚彬说，创新是大背景、大环境、大气候。习近平总书记在讲话中曾指出，科技创新是核心，抓住了科技创新就抓住了牵动我国发展全局的“牛鼻子”。当前，国家创新驱动战略正在如火如荼地推进实施，中心也要加快创新，多出创新性成果，发挥引领作用。

技术方法的创新，是中心拓展服务领域、提升整体作战能力的核心。

以新型能源资源分析技术方法为例，中心正在开展页岩气含气量和组分联测等新技术新设备的野外现场应用，实现页岩气野外测试技术能力新突破；开展天然气水合物现场测试技术方法研究与能力建设，优化完善天然气水合物产出气、产出水、周边环境介质组分的现场快速测试方法；开展新型锂—钾分析仪在盐湖卤水及环境水系的现场测试能力建设，从而实现在4000米以上高海拔地区可分析硫酸盐型、碳酸盐型、卤化物型三种不同盐湖卤水中锂、钾等元素的快速分析，在我国西部地区搭建野外现场分析实验平台，形成野外快速分析能力。

工作方法和成果表达的创新，是地质实验测试工作转型升级的途径。

当前，中心正全力推进信息化建设，推进测试工作更好地融入“地质云”，开展科技成果的数字化管理和共享服务体系建设，推进集野外数据采集、实验室数据共享为一体的数据采集、处理、挖掘和分发服务大数据中心和地质业务综合管理平台建设；开展大型仪器共享平台及仪器状态监控和应用试点推广工作，提高仪器设备使用效率；整合实验室信息管理系统与质量监控系统，提升服务质量。“如此，不仅能大幅提升各类数据成果的价值，更能从根本上改变地质实验测试工作的方式方法。”

队伍能力建设的创新，是强健人才队伍、激活科技人员智慧的关键。

齐亚彬认为，其一，大联合、大协作、大团队是干大事、出大成果的前提条件。单兵作战已经不能满足新时代对科技创新的需要，申请大项目、出大成果需要人才、技术、装备等方面的强强联合，有时不仅仅是跨单位，而且很可能是跨系统、甚至跨行业的。其二，要不拘一格用人才，为年轻人压担子，通过凝练提升科研成果，加速培育人才成长。“中心现在人才断档明显、专业过于集中、领军人才缺乏，我们正自主培养科研骨干和引进高端人才双管齐下。”其三，做大科技成果转化新蛋糕、提升科技成果转化收益，不仅让科技成果加速形成生产力、发挥更大作用，而且以此激发调动中心广大科技人员创新创造活力。“当前，国家政策允许科技成果转化收益自主分配，这也是鼓励科技单位做大成果转化的新蛋糕，鼓励科技人员光明正大地走科技致富之路。2019年，中心将在加大科技成果转化力度上多下功夫。”

开辟健康地质新领域，为人类社会绿色发展作贡献

采访中，齐亚彬谈到了一个记者颇为陌生的名词——健康地质。

所谓健康地质，就是将生态地球化学与预防医学、临床医学等学科相结合，研究地质背景、地质过程、生态环境对人类健康的影响，寻找各类疾病源头的地质环境因素及其分布特征。其实，人们很早就发现大骨节病、克山病等许多地方病与地质环境密切相关，而关键原因就在于各种矿物元素在人体内的过度累积或缺失。

“自然界中各种因素失调对人体影响都可能诱发地方病，而比较突出的就是地球化学元素的地质、地理分布。”齐亚彬告诉记者，人是自然环境的有机组成部分，其生长、发育与繁衍都受到地质背景、地质结构等自然环境条件的制约。在某一环境中，一旦物质与能量不足或过量，或有某种环境因素对人体生命过程的影响超过了人类的适应和调节能力，就会产生这一环境中特有的高发病率的地方病。

如今，测试中心已经与北京肿瘤医院、中国地方病防治研究中心、北京大学医学院等单位建立了合作关系，对接了健康地质方面的需求，同时，对健康地质学科的建立和发展进行了规划，组建了健康地质科学研究团队，并初步拟定了工作方案。

同样，一些名特优农产品的生长也有着不可忽视的地质因素。如：黄岩的蜜桔、承德的板栗，之所以好吃，就是因为当地地层中赋存着某些特殊的组分。而有些地方的土壤中富含硒锌等有益的矿物质元素，则可以开发出有利于人们身体健康的天然富硒、富锌农产品，并以此带动地方特色农业的发展。

“所以，健康地质不仅要关注、研究有害元素，也要突出有益元素对人体健康的作用。重要的是关注不同元素之间的相互作用，抓住元素富集、迁移和地质背景、环境因素等过程相关的关键点，体现地球系统科学研究的特色。”

据齐亚彬介绍，中心已在湖北仙桃发现富硒土地250平方千米，为市政府规划了8个富硒产业园，农民收入增加4500多万元；在江西瑞金发现富硒土壤119平方千米、富锌土壤90平方千米，圈定绿色富硒农业产业基地15个，绿色富锌农业产业基地8个，为当地特色农产品产业提高质量提供了科学支撑。“正因为这些成果实实在在地为老百姓带来了好处，获得了当地政府和百姓的高度赞誉。”

“新时代，新需求，新职责，新挑战。未来，地质工作对国家经济、社会发展的支撑服务还继续拓展和深化，国家地质实验测试中心也将为美丽中国、健康中国的建设释放更多的地质智慧和科技能量。”对此，齐亚彬充满信心和希望。

据中国地质调查局消息，全国危机矿山接替资源勘查理论创新与找矿重大突破荣获国家科技进步奖二等奖。

资源枯竭是矿山无法逃避的宿命，矿山的发展由盛而衰也是无法越过的坎。对于这样的窘境，人们干脆赋予了一个新的名词——危机矿山。

危机矿山指由于矿区范围内可供开采的矿产资源短缺，或者可采储量逐年萎缩，而难以继续经济地开发利用其保有的矿产资源，由此导致矿山产量持续下滑，矿山保有服务年限低于警戒线，在目前或者今后一段时期内难以维持正常生产经营而面临闭坑或破产危机的矿山企业。

叶天竺先生（右一）在指导危机矿山找矿工作

21世纪初，据对全国1010座大中型矿山调查，其中632座面临资源枯竭，形成资源危机矿山，涉及240多万矿工和1000余万家属的工作和生活，直接影响到国民经济的可持续发展和社会稳定。

党中央、国务院十分关心矿业的可持续发展。2004年，国务院第63次常务会议通过《全国危机矿山接替资源找矿规划纲要（2004~2010）》，设立国家专项，由国家发展和改革委员会、财政部、国土资源部组织实施。

作为业务和技术指导单位，中国地质调查局临“危”受命，责无旁贷地承担起了这个艰巨的任务。但是，要真正解决危机矿山面临的问题，并不是想象的那么容易。根据以往的经验，危机矿山找矿难度极大，工作程度高，探矿深度大，电磁干扰因素复杂，缺乏系统的理论指导和有效的方法手段，矿山虽经多轮勘查，仍未摆脱危机，陷入了束手无策的困境。

为实现国家目标，作为项目牵头实施单位，中国地质调查局发展研究中心采用统一规划、统一部署、统一管理的组织形式，历经8年，由全国28个省（区）、168个地勘单位、31个科研团队、230个矿山企业及100多名资深专家参加。投入资金35.9亿元，完成钻探248.8万米、坑探38.1万米，在47个重要矿集区优选230座矿山开展深部找矿工作，涉及铁、铜、铅锌、金、铀等20个矿种，通过“理论指导、技术突破、机制创新”的途径，取得了一系列科技创新成果。

首次在资源枯竭矿山开展全国性深部找矿行动，实现了找矿重大突破

根据“理论指导、技术先行、探边摸底、拓展外围”的原则，充分认识危机矿山探矿工作的艰巨性，一大批监审专家，矿山企业、地勘单位、科研院所技术研究人员，各级国土资源和财政部门管理人员，全国危机矿山找矿专项专家委员会主任及成员，是他们的共同努力，才实现了危机矿山找矿的重大胜利，给共和国提交了解决危矿问题的答卷。

——广西铜坑锡矿、山东三山岛金矿、辽宁白云金矿、甘肃格尔珂金矿、江西银山铜矿、山西支家地铅锌矿等45座矿山新增资源储量达大型-超大型规模，湖北鸡冠咀铜矿、安徽铜山铜矿等80座矿山新增资源储量达中型规模，94座矿山新增资源储量达小型规模。其中，辽宁阜新八道壕煤矿新增煤炭资源储量有力地支撑了矿业城市的经济发展。河北迁安铁矿新增资源储量2.4亿吨。辽宁红透山铜矿新增铜锌资源储量24万吨。湖南宝山铅锌矿等矿山深部发现大型矿床后，使矿山再一次焕发生机。

——新增备案资源储量：铜338万吨、钨42万吨、锡35万吨、金636吨、银9229吨、铅锌816万吨、原煤54.5亿吨、铁矿石9.95亿吨、锑34万吨、磷矿石26348万吨、石墨386万吨、锂2664吨、铍7004吨。

创建了勘查区找矿预测理论，为深部找矿提供了理论指导

应用空间预测的基本原理作为构建勘查区找矿预测理论的基本思路，创建了以成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志研究为核心内容的勘查区找矿预测理论体系。

——成矿地质体是指与矿床形成在时间、空间和成因上有密切联系的地质体，是形成矿床主要矿产主成矿阶段空间定位的成矿地质作用的实物载体，是为成矿物质集聚提供能量的地质体。通过成矿作用时间、空间、物质、能量一体化研究，确定成矿地质体及其空间范围，研究其特征及其与矿体（床）的关系，确定找矿方向。总结了沉积、火山、岩浆侵入、区域变质、大型变形5种地质作用12种类型成矿地质体总体特征及其与矿床（体）的关系，解决了矿床与成矿地质作用的实体联系，为找矿预测奠定了基础。

——成矿结构面是指赋存矿体的显性或隐性存在的岩石物理化学性质不连续面，即赋存矿体的各种界面。成矿物质受压力、重力、热力、热液流体、构造5种动力驱动，又以分选、分异、充填、交代、混合、沸腾、塑性流变等方式沉淀，形成了复杂的赋矿空间，据此划分了原生和次生成矿结构面成因类型，解决了矿体赋存空间与成矿作用的关系。建立了沉积、火山、岩浆侵入、褶皱、断裂5种成矿构造系统，构建了常见矿床类型的结构面空间组合与格架，为预测深部矿体空间分布提供了工具。如岩体与围岩接触面、“硅钙面”等界面为接触交代型矿床的重要成矿结构面。

——成矿作用特征标志是指应用成矿作用地球化学理论，结合大量矿床研究实际资料，总结的主要成矿元素分配分布、迁移、沉淀过程形成的矿体、矿石、矿物、元素及流体等特征的标志。应用成矿地球化学障理论结合大量地质事实，概括了主要矿床类型成矿作用物理化学条件转换的特征标志，如黄玉和电气石是高（中）温热液型钨锡矿床成矿作用特征标志，为判别成矿作用中心及找矿前景提供了确定性依据。

——以成矿地质体和成矿结构面为空间格架，以成矿作用特征标志研究为载体，构建了由脉、层、块、体矿化样式组成的上下、左右多元空间结构模型。

与国内外现有的成矿预测理论相比较，实现了矿床学、矿床地球化学等基础理论研究和矿产勘查的有机结合。成矿地质体作为成矿作用和基础地质研究的桥梁和纽带，解决了矿床与地质作用的实体关系，锁定了与成矿有关的目标体。成矿构造和成矿结构面研究建立了矿体赋存空间与成矿作用的关系，创建了全新的成矿结构面成因理论，解决了预测矿体空间定位问题。成矿作用特征标志研究把成矿作用的产物与成矿物质迁移、沉淀的物理化学变换因素结合起来，解决了确定成矿作用中心和筛选找矿标志的难题。将找矿预测由经验找矿、方法找矿，提升为理论找矿，并解决了实现途径。

首次研究创建了符合我国成矿地质特征的找矿预测地质模型，为深部找矿提供了类比标准

通过129个典型矿床解剖研究，500多个矿床调查研究，收集了1300多个典型矿床资料，获得了50000多组原始数据，依据我国独特的成矿地质背景，创建了涵盖我国主要矿床类型的25种找矿预测地质模型。

——厘定了以卤水盆地及其边缘深大断裂控制的非岩浆后生热液型铅锌矿床的概念，构建了碳酸盐岩容矿和砂岩容矿两种找矿预测地质模型。

——建立了以脉、层、体矿化样式为特色的次火山热液型金银矿、次火山热液型铅锌银矿、玢岩型铁矿3类找矿预测地质模型。

——以西藏罗布莎铬铁矿为典型，建立了板块踫撞蛇绿混杂岩带超镁铁质岩岩相构造带控矿的找矿预测地质模型。

——应用沸腾沉淀理论，建立了侵入体外接触带“五层楼”水压致裂结构面和内接触带云英岩型二元结构的钨锡矿找矿预测地质模型。

——全面总结了我国冈底斯、赣东北、西准噶尔、多宝山4种地质构造背景下的斑岩铜矿找矿预测地质模型。

——总结了新疆古生代、中东部中生代、西藏新生代3类斑岩型钼矿三维多元结构地质模型。

——建立了华南地区受白垩系红层盆地边缘深大断裂控制的花岗岩容矿的铀矿找矿预测地质模型。

——首次提出了“硅钙面”成因机制，建立了2种成矿结构面类型的接触交代型矿床找矿预测地质模型。

——总结了我国2种地球化学类型的金成矿特征，建立了次火山热液型、岩浆期后热液型、剪切带型3类金矿找矿预测地质模型。

——应用向型构造轴部塑性流变及重力作用的成矿机制，建立了沉积变质型铁矿找矿预测地质模型。

研发了适合矿区复杂条件下的关键技术，为深部找矿提供了技术支撑

——建立了针对大深度的地球物理探测新技术体系。电磁法技术组合解决了1000米深度的矿体探测，并取得良好应用效果。首次研制了3D井-地磁测联合反演技术（SWMI3D）和地-井方位激电（IP）联合反演技术，有效探测深度达到2000米。采用重磁三维反演技术，在河北迁安铁矿1100米深处发现100多米厚的矿体。

——针对矿山复杂电磁干扰，研发了系列抗干扰技术。引入并完善了大比例尺直升机航磁技术，开发了50Hz陷波器等；采用参考站数据相关分析、指数谱函数拟合方法和滤波等技术开发了数据处理软件；采用加大功率、增加叠加次数、逐点采集噪声、错时或停电测量等组合方法降低干扰影响。

——大深度钻探技术应用水平明显提高。大深度钻探技术在深部找矿中得到广泛应用，共完成千米以上钻孔295个。

——针对矿山找矿工作程度高、深度大、电磁干扰强的特点，建立了一套包括理论指导，模型类比，物探、化探、钻探技术支撑的深部找矿技术方法组合，有效地解决了深部找矿的技术难点。

专家表示，该专项创新深部找矿预测理论，研发、示范多项深部找矿关键技术，极大推动了找矿预测理论和勘查技术进步，实现了找矿历史性突破，大幅提高了骨干矿山后备资源，极大地缓解了我国资源短缺的局面，有力促进了地方经济发展和社会和谐稳定，政治、经济、社会、科学意义重大。

在国土资源部组织的危机矿山接替资源勘查科技成果和《勘查区找矿预测理论与方法》科技成果鉴定中，专家们一致表示，成果总体达到国际领先水平。

中国集中力量在短短7年内完成了230座矿山深部和外围接替资源勘查，取得了一批重要成果。这一重大勘查行动，无论在世界还是在中国矿产勘查史上都是极其罕见的。借此，让我们永远铭记为我国危机矿山接替资源找矿工作做出重大贡献的监审专家、矿山企业、地勘单位、科研院所技术研究人员，各级国土资源和财政部门管理人员，全国危机矿山找矿专项专家委员会主任及成员！此次奖项的获得也是对为了国家危矿事业，奋战在野外一线的地质矿产勘查及科研人员的国家级致敬，是对他们工作及成果的国家级肯定。