引言 

习近平总书记在2016年全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会明确指出“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。李克强总理最近多次批示“推动开展地球深部探测研究”，“可以列为重大专项”，“两个方面，一是地下资源能源问题，二是城市地下基础情况问题。”《“十三五”国家科技创新规划》对地球深部（深地）探测研究也有明确的表述。这表明党和国家对地球深部探测研究高度重视，并指明了方向。

2012年10月~2014年3月，在科技部原部长徐冠华和科技部基础司的倡导和支持下，以“地球深部过程与成矿作用”为主题的调查研究开始进行。这项研究耗时一年半，参与人员达150余人，含院士8人、教授和研究员30人。为保证调研工作的顺利开展，成立了专家组，组长为莫宣学院士，副组长为马福臣研究员、赵振华研究员，成员包括李曙光院士、金振民院士、张国伟院士、朱日祥院士、华仁民教授、邓晋福教授。秘书为朱弟成、杨立强、王银宏教授。研究完成并提交了《地球深部过程与成矿作用》战略调研总报告及5份分报告（造山带、克拉通、花岗岩省、地幔柱、实验）。在此基础上，于2014年3月召开了以“地球深部过程与成矿作用”为主题的483次香山会议，由孙鸿烈院士、翟裕生院士、滕吉文院士、莫宣学院士、马福臣研究员担任执行主席，来自各方面的40多位专家参加了会议。会后发表了会议简报，向国家有关主管部门提出尽快对“地球深部过程和成矿作用”立项，并列入优先资助领域，给予长时间、大强度的支持。2015年4月瞄准国科发资〔2015〕52号文件中第7个重点方向（面向国家战略需求的基础研究）中的“深地”战略性研究，提出“地球深部过程与成矿作用”的立项建议。

本文仅对地球深部探测研究与地下资源的关系作一些探讨。

莫宣学院士简介：莫宣学，岩石学家，中国地质大学（北京）教授，中国科学院院士，1938年12月出生，1960年毕业于北京地质学院。1981年~1983年美国伯克利加利福尼亚大学及劳伦斯伯克利国家实验室访问学者。曾任中国地质大学（北京）副校长、中国地质大学研究生院院长、国家自然科学基金委员会第六、七、十、十一届学科评审专家组成员、第30届国际地质大会学术委员会副主席、经济地质学会（Society of Economic Geologists）Fellow及负责亚洲区域的副主席。现任《 地质学报》主编及《Geoscience Frontiers》主编。曾获国家科技进步奖一等奖。

莫宣学首次提出任意压力下岩浆氧逸度计算公式及含Fe2O3硅酸盐熔体密度预测模型，为建立岩浆演化综合热力学理论模型发挥了关键作用。他几十年长期研究青藏高原构造-岩浆作用，在揭示印度-亚洲大陆碰撞时间、青藏高原巨厚陆壳成因与增厚机制、深部壳幔物质运移等方面，取得了系统成果。他长期坚持“岩浆-构造-成矿”方向，研究青藏高原及金沙江-澜沧江-怒江成矿带的成矿规律与具体找矿方向，为开拓西南“三江”和西藏冈底斯国家级矿产资源新基地做出了贡献。

“地球深部过程与成矿作用”研究的必要性与紧迫性 

确保矿产资源供应是实现我国“两个一百年”发展目标不可缺少的关键要素。目前，我国经济发展进入新常态，对矿产资源的需求总量保持高位态势。据统计，2013年我国21种矿产消费量居世界首位，占全球消费总量的1/3。未来10年~15年，我国矿产资源刚性需求仍将持续，大宗金属矿产需求峰值将陆续来临，对外依存度将大幅攀升，严重超越国家资源安全警戒线。如果未来10年探明资源储量不能大幅度增加，几乎所有的大宗金属矿产将面临消耗殆尽的危险局面，形势危急，前景堪忧。立足国内，开辟新的找矿空间和深度，寻找找矿战略新区，实现找矿重大突破，提高资源保障程度，已成为我国一项紧迫、艰巨而又长期的重大战略任务。

为了完成这项重大战略任务，必须揭示中国地质结构和演化的复杂性与特殊性，及其导致的中国成矿作用的复杂性和特殊性。中国地处世界三大构造域的复合部位，经历众多离散陆块多期聚合拼贴过程，在中生代、新生代遭受改造与活化，岩石圈结构异常复杂、不同深部过程多期叠加复合，导致成矿金属选择性地巨量堆积，形成金属成矿省和巨型成矿带，造成我国矿种繁多、类型多样，多源复成、破坏再生的禀赋。

科学家们认识到，虽然资源、环境、灾害问题主要表现在地球的浅表层，然而其推动力却来源于地球深部，地球深部过程控制了浅部运动与变化。例如，青藏高原是地球上最高、最大的高原，蕴含着丰富的自然资源，又对亚洲乃至全球的气候、生态、环境有重大的影响。然而，造成这一切的根本原因却是印度－欧亚碰撞以来青藏高原壳幔各圈层物质和能量的调整和再分配，即印度－欧亚大陆碰撞所引起的青藏高原下面地球各圈层内部及圈层之间（重点是中下地壳、岩石圈地幔、软流圈地幔）的物质与能量的调整和再平衡。正是这个物质与能量的调整和再平衡过程，从根本上控制着青藏高原的隆升、形成演化和资源环境效应。由此可见，只有阐明了地球深部过程，即地球内部的物质组成、性质、运动演化过程及动力学，才能抓住资源环境问题的关键。

同样，矿产资源虽然主要就位于地球的浅表层，但其驱动力也来源于地球深部。地球深部过程是大规模成矿作用的“发动机”（提供能量和动力）、“供应源”（提供金属和流体）和“开拓者”（提供矿质输运通道和汇聚空间）。在不同动力学体系作用下，地球深部过程（包括地球深部发生的物质-能量交换以及成矿物质活化、调整和再分配）促使深部含矿岩浆和地壳流体运移、聚集，卸载，在地壳的适宜部位形成巨型成矿带和大型-超大型矿床。因此，要从根本上回答我国矿产的分布格局与资源潜力，从深层次上揭示区域成矿规律和金属巨量堆积过程，开辟新的找矿空间和深度，预测找矿战略新区，就必须深入理解地球深部过程，深刻揭示地球深部物质、结构和层圈相互作用，特别是深部物质-能量交换-传输的地球动力学过程，创建全新的成矿理论体系。

地球深部过程是指地球内部（从地壳到地核）壳－幔物质与能量交换、物质运动行为、轨迹及其动力学响应。地球深部过程与成矿，是指在不同力系作用下，深部物质重新分异、调整，并在特定壳－幔结构空间驱动含矿热液流体运移、富集并在地壳介质的适宜部位，特别是在深部空间（500米~3000米）形成大型、超大型矿床或矿集区的作用过程。主要包括岩石圈尺度（背景场）、Moho界面（壳－幔物质与能量交换的界面）、小于5千米 的“透明”上地壳（理解导矿控矿构造与层序和矿化分带）、500米~3000米深度（本世纪固体矿产勘查开发的主要深度）。地球深部过程及其对成山、成盆、成岩、成矿（包括能源）、成灾的制约和影响，是本世纪地球科学深化认识地球本体的核心科学问题。迄今，我国对矿产资源的利用和勘查工作主要还在500米以上的地球浅部，对地球深部的成矿规律了解得很不够。然而，如果只懂浅部不懂深部，不研究地球深部过程对矿产形成和保存的控制，就不能回答诸如我国急需矿种的成矿潜力究竟如何，在哪里能够找到大型－超大型矿床这样的重大资源战略问题，不能从根本上解决国家的矿产资源保障。

关键科学问题 

根据中国大陆所具备的独特地质条件，针对国内外研究现状和存在问题，提出下述三大关键科学问题：

（一）深部物质组成、结构的不均一性和演变及差异成矿作用

地球深部物质组成和结构的不均一性及深部壳幔作用过程，从根本上控制着矿产的区域性分布、区域优势矿种和成矿潜力的差异，也从根本上控制着矿产资源的形成。但迄今仍然不很清楚中国大陆重要成矿区带的深部结构、物质组成以及深部物质结构的不均一性与成矿元素离散与聚集的关系。因此，需要精细解剖中国大陆重要成矿区带不同尺度（从表层到壳幔过渡带）岩石圈的组成、结构与时空变化特点，深入研究岩浆作用的成因，有效识别幔源物质、壳源物质的贡献，将岩浆作用与成矿作用紧密地联系起来，围绕大矿、富矿形成的源、运、储，开展深入研究，查明成矿物质超常堆积的控制因素（如壳幔不均一性、岩石圈类型与厚度、地壳类型与厚度、软流圈的上隆及侧向运动、壳内和幔内或壳/幔相互作用的程度和方式）和差异成矿的根本原因。

（二）深部流体过程与物质能量交换

成矿作用与岩浆过程、岩浆－热液过程或热液过程引起的物质和能量交换密切相关，矿床的形成（成矿物质来源、成矿物质迁移和成矿元素的沉淀）离不开成矿流体，可以说没有成矿流体就没有矿床。深部巨量熔/流体在岩石圈内部的系统循环是金属元素活化、迁移的必要条件，也是大型超大型矿床形成的诱因。但迄今对岩浆和热液体系氧逸度变化的控制因素及其对成矿作用的影响、对金属元素在深部熔/流体中迁移、演化与富集机理的认识还存在很大争议。因此，还需要采用多学科交叉结合的手段，充分考虑流体作用对软流圈地幔的改造和对成矿岩浆的贡献，查明流体的来源、迁移和聚集过程，查明金属元素富集机理和物质能量交换过程。

（三）成矿系统的深部过程驱动机制

深部过程应包括构造过程、岩浆过程、流体过程、热化学过程和地球物理过程。如前所述，地球深部过程控制着浅部构造运动与矿产资源的形成和保存，查明地球深部的物质组成、结构和性质，阐明地球深部过程（物质运移－聚集规律、运动－演化过程和动力学机制），是正确理解地球浅表层矿产资源形成、变化与保存等问题的关键。但迄今为止，对岩石圈及壳－幔圈层物质和能量交换的深部动力学过程仍然还停留在概念层次上，对金属元素超常堆积的控制因素和深部驱动机制也缺乏很好约束。因此，需要更新现有的技术和方法，补充新的分析手段（如铁、铜、镁和钙等非传统同位素示踪手段），重视高温高压实验研究，加强同位素示踪和数值模拟，通过地质学、地球化学和地球物理学的综合探测研究，利用合适的地质学和岩石学概念模型、边界条件和物性参数，探讨不同构造体制下的壳幔物质交换、矿源供给、流体迁移、成矿元素堆积和矿床定位等一系列不同层次深部过程的驱动机制，阐明由深部地质过程引发的构造－岩浆－流体－化学作用与元素富集成矿机理。

长远目标与近期目标 

应当紧紧围绕上述三个关键科学问题开展“地球深部过程与成矿作用”研究，努力达到建立地球深部过程与成矿作用相统一的理论的长期目标，提高矿产资源保障工作的预见性与目的性。

“地球深部过程与成矿作用”研究的近期目标是：揭示造山带、克拉通、大花岗岩省、地幔柱的深部物质组成、结构、演变及与成矿作用的内在联系，开展相应的实验模拟和方法研究，解剖代表性大型矿集区，查明其深部流体作用与物质能量交换，成矿作用的深部驱动机制，控制大规模成矿的主要因素，提升大型矿床预测效率。在时间上，以中－新生代为重点，兼顾晚古生代；圈层上，以地壳－上地幔为重点，适当探索核幔边界。□

（标题为编者所加） 

山河为卷，青春作笔。在时代发展与民族复兴的伟大征程中，涌现出一批锐意进取、奋发有为的地质青年们，他们以昂扬姿态勇立潮头，为自然资源领域发展注入源源不断的青春动能。“中国地质调查”特开设“青春正能量”栏目，让我们一同走进他们拼搏奋斗的青春故事，感受蓬勃朝气，汲取奋进力量，以青春之我、奋斗之我，共绘时代发展的绚丽画卷。

西安地调中心沙特填图青年理论学习小组

丝路青年担使命，填图筑梦谱华章

两千多年前，张骞怀揣着丝绸与地图，毅然踏上了出使西域的征程，开启了东西方文明交流的“凿空之旅”。到了2013年，习近平总书记提出的“一带一路”国际经济合作倡议，给21世纪东西方合作与发展按下了“加速键”，为推动全球共同进步、构建人类命运共同体注入了强大动能。西安地调中心基础地质调查领域的一群热血青年们，深入学习了习近平总书记关于共建“一带一路”的重要论述。为了响应中沙联合声明中有关“拓展两国矿业等领域的合作”“支持并鼓励双方在科技等领域的科技交流与合作”的精神，支持沙特实现“2030愿景”，我们带着满腔的青春热情、敢闯敢拼的担当精神，扛着现代中国地质调查的先进技术理念，怀揣着“一带一路”合作共赢的美好愿景，信心满满地开始牵头起草沙特阿拉伯地盾精细地质填图项目标书。万事开头难。6个中青年骨干，靠着连续20天高强度工作，每天只睡3—4个小时，雕琢着标书里的每一个字。第一次顺利提交项目标书后大家合影留念，脸上的喜悦中难掩疲惫。功夫不负有心人，经过一路“披荆斩棘”，在2022年成功拿下了沙特填图项目。14.36亿元人民币，11年，60万平方公里，这么大的项目，究竟谁来做呢？沙特填图指挥部迅速集结了来自31家部局属单位、高校和行业地勘单位的基础地调人才，体现了我们举全行业之力高质量实施填图项目的宏伟目标。在这支精英战队中，管理和专家组成员平均年龄为42岁，填图组成员平均年龄为30岁，充分展现出新时代地质青年在筑梦丝路、科技报国路上的担当。

多边对话架桥梁，风险预控稳根基

从项目实施的那一刻，和平合作、开放包容、互学互鉴、互利共赢的丝路精神就如同指南针一般，始终指引着我们每一步前进的方向。我们都知道，在国际合作中，文化差异、理念分歧、利益冲突这些问题总是如影随形，稍有不慎，合作便会中途“夭折”。从签署协议到项目实施，经历了将近5个月的漫长等待。那么，我们只能坐着干“等”吗？不！项目组把共商、共建、共享作为推进“一带一路”的法宝，以对话代替对抗，就是让合作健康成长的“良药”。在等待期间，中国地质调查局、沙特地质调查局和中国地质矿业总公司前前后后开了十余次会议，仔仔细细地研讨合同里各方的责任和义务。从责任目标、质量管理、HSE管理体系、项目进度监管机制，每一项都抠得仔仔细细，要求也越来越明确。团队青年们更是鼓足干劲，迎难而上。在正式开展工作前，为沙方提交了28个工作计划、8个工作手册，把中沙合作可能遇到的矛盾风险都提前“揪了出来”，精准预控、有效规避，为项目的顺利启动、高质量实施打下了坚实的基础。

沙方技术人员室内培训

标准对接增共识，攻坚克难显担当

不过，作为21世纪全球最大的地质填图技术服务项目，其难度、强度、广度也是超乎想象。团队遇上的第一个“硬骨头”就是设计-填图-成果产品的标准磨合。国内成熟的编图和填图技术体系是我们能取得该项目的核心竞争力，但到了沙特推行起来可谓举步维艰。由于文化和理念的差异，团队工作的每个流程细节、报告的每个标点符号都遭受沙特地调局和第三方监理的“审视”与质疑。从不被认同到平等对话，专家组付出了巨大的努力，在一次次与沙特地调局和监理专家的思维碰撞中，一步步将中国地调技术标准推向世界。

沙方技术人员无人机培训

艰苦朴素一直以来都是地质调查工作的特点，沙特阿拉伯主要为热带沙漠气候，长期高温的天气为野外地质考察增加了难度。沙特填图的青年们是如何开展野外工作的呢？为了避免野外中暑，同志们每天早上五点半就起床吃饭。伴随着蒙蒙亮的天色启程前往作业区，下午2点便开始返回驻地。即便如此，每天工作的最高温度都在37℃以上，夏季更是轻松高于40℃。每一口呼吸都是热浪与身体的交换。岩石露头都烤得发烫，观察、采样都需要戴手套操作。为了防止被紫外线晒伤，无论多高的温度都要穿着长袖、长裤，戴好遮阳帽。如此全副武装，你以为会汗流浃背吗？完全不会！因为你的汗液才刚刚渗出，就立刻随着热浪蒸发掉，只在衣服上留下盐渍。沙特极度缺水，大家生活用水基本都是海水淡化得来的，洗澡水都带着微咸。填图组的同志们经常打趣道：“白天日晒风干，晚上盐水浸泡。管你再怎么鲜嫩的小鲜肉，经过这一道工序，迟早变成老腊肉啊！”

监理专家野外成果验收

除此之外，高强高压的工作模式对人的身心都是巨大的考验。95年的闫佳鑫2022年刚参加工作就被指派到沙特填图项目组，高强度的工作压得他喘不过气，但为了给项目组提交出色的成果报告，他一直在沙特的工作岗位上坚守了238天才第一次回国。回国后，我很自然地问他何时再回沙特？他连忙摆手：“千万别说‘回’，是‘去’！”是啊，“家”才用“回”，而这里才是家。想家，从踏上飞机的那一刻就已经开始了。思念，只能寄托在每一次视频通话中。GIS专家杨博每每拨通家里的电话，女儿总用稚嫩的声音问：“爸爸，你什么时候回来啊，我好想你啊！”他只能一次次重复：“快了，快了。”填图组的张宗言作为“地质二代”，不仅无法顾及家庭，还经常把父亲当外援，在填图现场给中国地质大学（武汉）教授张克信打电话请教专业问题。项目经理郭磊在采访中谈及境外工作，他只说“贡献力量”，他只谈“为国争光”，再往下却不敢讲了。因为，他害怕再想下去，眼前会浮现出父母苍老的面庞，耳旁会响起妻子温柔的叮咛，对家人的亏欠时刻就要喷涌而出。春节，举国欢庆、阖家团圆，留在沙特的项目组成员只能一起包个饺子、录个新春祝福，苦中作乐，以此庆贺。

2025驻沙人员贺新春

为了续写中沙友谊，为了展示中国速度，为了将“一带一路”倡议同沙特“2030愿景”对接，沙特填图团队的青年同志们怀揣地质报国的初心，肩负为国争光的使命，背井离乡、挑灯夜战、分秒必争。一切都能扛过去，一切都必须扛过去！这是中国心，这是地质魂！科技合作促共赢，标杆引领启新程为了让合作更上一层楼，沙特填图团队秉持互利共赢的理念，不仅自主研发了一套全新的地质调查野外采集系统Go-Field，还创新性地建设了全流程数据驱动的编图和填图技术体系，为实现全数字化填图创造了全球典范。通过联合培训沙特技术人员、协同共建联合实验室等方式，促进技术转移与人才成长，打造了中沙合作新亮点。

习近平总书记说过，科技是国之利器，国家赖之以强，企业赖之以赢，人民生活赖之以好。科技合作是共建“一带一路”合作的重要组成部分。沙特填图项目中，青年人才智慧在科技创新中发挥了重要作用。我们深刻体会到，科技创新不仅是技术的突破，更是国家综合实力的体现。“一带一路”倡议不仅是经济合作的纽带，更是文化交流互鉴的桥梁。“中国专家真了不起，通过他们的培训，我们的填图水平有了质的提升。”沙方项目经理阿沙拉夫日前开心地说。“一流的地质调查局，一流的数据库，一流的填图技术，每一张图都是一件艺术品。”项目监理方芬兰资深专家塔皮奥对项目组填图工作给予高度评价。这些赞扬与褒奖让我们自信心和使命感得到进一步增强。如今，中沙地质合作项目已成为两国在资源勘探与地质调查领域深度合作的典范。未来，沙特填图项目团队会继续秉持丝路精神的核心理念，坚定不移践行“一带一路”倡议，以科技合作为纽带，推动各国共同发展、繁荣，为构建人类命运共同体贡献更多智慧与力量！

近日，中国地质调查局矿产资源研究所郭春丽研究员，通过对同时代、同空间、同源区的千里山花岗岩体和花岗斑岩岩墙群的SIMS锆石U-Pb定年、LA-MC-ICP-MS锆石Hf和SIMS锆石O同位素分析，发现早侏罗世154.3~151.6 Ma期间形成的岩体和岩墙具有非常一致的锆石εHf(t)值和δ18O值范围（−11.1~−5.1和+8.3‰~+10.4‰），但是两者的锆石εHf(t)和δ18O值的频数分布特征具有显著的差异。花岗斑岩岩墙群的εHf(t)和δ18O均具有双峰式的分布形式（两个峰值分别为−9.5和−5.7、+9.5‰和+8.9‰），千里山岩体具有宽泛且连续的εHf(t)分布形式和正态的δ18O分布形式（峰值为+9.1‰）（图1）。造成这种现象的原因，是不均匀的地壳源区物质在部分熔融过程中产生了两个批次具有不同Hf–O同位素特征的长英质岩浆，其中一部分岩浆沿着深大断裂带快速上升形成了岩墙群，而另一部分汇聚于上地壳的岩浆储库中经历了混合作用形成了花岗岩体（图2）。在Hf和O同位素扩散速率一致的情况下，岩墙中的岩浆来不及发生充分的混合作用，因此其锆石记录的同位素特征能有效地反映两批次岩浆的原始特征。该研究表明相对同源的岩体来说，岩墙是追溯原始岩浆同位素特征的更加有效岩石学探针。

随着数据的积累，越来越多的研究发现绝大多数单一花岗岩体普遍呈现出变化大于5 εHf单位的同位素值，这一普遍现象引起了岩石学家的广泛兴趣，并引发了热烈的讨论。已有五种成因模式包括：①幔源和壳源岩浆的混合；②围岩混染；③单一源区不平衡熔融；④继承锆石Hf扩散；⑤物理和化学性质差异大的壳源岩浆混合。本研究对于宽泛且连续的锆石Hf同位素值形成的原因也进行了讨论并提出一种新的成因模式，即物理和化学性质相似的壳源岩浆在岩浆房内发生充分的混合，就可以导致单一花岗岩体中出现宽泛且连续的锆石Hf同位素值。

花岗岩是地球大陆地壳的重要组成部分，是地球区别于太阳系内其他行星的重要标志。这一研究成果为揭示花岗岩的物质来源提供了新的有力佐证，将广泛应用于花岗岩的成因机制研究。该项目受到国家重点研发计划课题（2016YFC0600208）和国家自然科学基金面上项目（41773028）的资助。

图1. (a) 花岗斑岩岩墙的锆石δ18O-εHf(t)相关图. (b) 千里山花岗岩体的锆石δ18O-εHf(t)相关图. (c) 花岗斑岩岩墙的锆石εHf(t)频率分布图. (d) 千里山花岗岩体的锆石εHf(t)频率分布图. (e) 花岗斑岩岩墙的锆石δ18O频率分布图. (f) 千里山花岗岩体的锆石δ18O频率分布图. (c–f)中的插图是年龄加权平均图.

图2. 花岗斑岩岩墙和千里山花岗岩体由花岗斑岩岩墙补给形成的概念模式图. 两个性质不同的下地壳端元源区分别用黄色和红色表示；两个下地壳端元源区发生部分熔融形成岩浆中结晶的锆石分别用黑色和白色表示；两端元岩浆混合而成的岩浆房用桔黄色表示，其中高分异岩浆用粉红色表示. 具有黑色和白色环带的锆石是岩浆房中两个端元岩浆发生混合的结果。

Chunli Guo, Simon Wilde, Robert Henderson, Qiuli Li, Bing Yin. 2020. Cogenetic dykes the key to identifying diverse magma batches in the assembly of granitic plutons. Journal of Petrology. DOI: 10.1093/petrology/egaa105.

论文连接：https://academic.oup.com/petrology/advance-article-abstract/doi/10.1093/petrology/egaa105/6030954

近日，中国地质科学院地质研究所李广旭博士后及其合作导师曾令森研究员等，对西藏南部冈底斯岩基东段朗县杂岩内出露的钠质煌斑岩开展了年代学、岩石学、全岩地球化学和同位素组成的系统分析和研究，揭示了钠质煌斑岩的成因及其动力学过程，取得重要成果。

大陆岩石圈的持续俯冲也会导致俯冲板片的脱水和熔融。俯冲的碳酸盐物质熔融可以释放碳酸盐熔体，引发上覆岩石圈地幔的部分熔融，形成不同类型的碱性和钙碱性岩浆岩。煌斑岩是特殊的幔源岩浆岩，其成因往往与交代富集的岩石圈地幔有关，成为示踪深部物质组成和深部动力学过程的重要载体。钠质煌斑岩出露较少，研究程度低，导致其钠质属性的成因机制尚不清楚。由于不同性质和不同来源的交代介质会造成岩石圈地幔的富集特征和矿物组成的差异，需要进一步验证钠质煌斑岩的钠质属性或成因机制是否与交代介质的不同有关。

研究取得了以下主要认识：一是朗县地区出露一套近南北向展布的基性岩脉，其矿物组成和地球化学特征表明该基性岩脉为钠质煌斑岩。该钠质煌斑岩主要由角闪石斑晶和斜长石（钠长石）基质组成（图1），具有较高的CaO和Na₂O含量，但K₂O含量低，因此Na₂O/K₂O比值异常高（>2.3，最高为68.1）；具有明显的Nb–Ta–Zr–Hf–Ti负异常；强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素。

二是朗县钠质煌斑岩侵位于始新世晚期（36.9 ± 0.3 Ma），是碳酸盐熔体交代作用形成的交代富集地幔部分熔融的结果。朗县煌斑岩的同位素组成（全岩Sr-Nd-Pb和锆石Hf同位素）明显不同于冈底斯岩基中-新生代的岩浆岩，尤其是更年轻(< 30 Ma)的钾质-超钾质岩石（图2），这意味朗县煌斑岩具有不同的岩浆源区。进一步的研究表明来源于交代富集的岩石圈地幔，其富集特征是由俯冲的印度大陆地壳来源的碳酸盐熔体交代作用造成的。

三是朗县钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用和源区矿物组成有关。朗县煌斑岩中大量的碳酸盐矿物（方解石）是原生的（图1）。异常低的Rb/Sr和Dy/Yb比值，同时具有较高的Ba/Rb比值，表明朗县煌斑岩是在石榴子石相二辉橄榄岩稳定域内由含角闪石的橄榄岩低程度部分熔融形成的。

四是煌斑岩的侵位可能与印度-亚洲大陆后碰撞背景下增厚下地壳（约75 km）的局部拆沉引起的东西向伸展作用有关。

图1朗县钠质煌斑岩的野外照片（a-c）、显微照片（d-f）和背散射照片（g-l）

图2朗县煌斑岩的锆石Hf和全岩Sr-Nd-Pb同位素特征

该研究在岩相学基础上，通过与钾质煌斑岩全岩元素和同位素组成的系统对比，揭示了钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用有关，为理解后碰撞深部动力学过程和解译冈底斯岩基的岩石圈地幔的演化历史提供了新的启示。

该研究得到国家自然科学基金（92055202）、第二次青藏高原科学考察与研究计划项目（2019QZKK0702）和中国地质调查项目（DD20221630和DD20221817）的联合资助。相关成果发表在国际著名地学期刊《Geological Society of America Bulletin》上。

自然资源部的组建主要是为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，着力解决自然资源所有者不到位、空间规划重叠等问题，实现山水林田湖草整体保护、系统修复、综合治理。这里的“统一”、“整体”、“系统”、“综合”都源于自然资源的综合观，与此相关的另一个重要视角是动态观。因此，自然资源统一管理需要对自然资源的综合观和动态观有一个全面的认识。

自然资源的内涵与分类

1. 概念及其含义

自然资源包括地球表面积（空间）、土壤肥力、地壳矿藏、水、野生动植物等。

自然资源的范畴随着人类社会和科学技术的发展而不断变化。人类对自然资源的认识，以及自然资源开发利用的范围、规模、种类、数量和深度，都在不断发展，现在把环境质量和生态服务也视为自然资源，而且人们对自然资源已不再是一味开发利用，而是发展出保护、治理、抚育、更新等观念。

自然资源与生态环境是两个不尽相同的概念，但具体对象和范围又是同一客体。因此有人把自然资源和生态环境比喻为一个硬币的两面，自然资源是人类社会从生态环境中获取的初始投入。同时，自然资源不仅是一个自然科学概念，也是一个人文社会科学概念。

2. 自然资源的分类

自然资源可划分为“可更新”与“不可更新”两大类。可更新资源是在人类时间尺度上可天然再生的有用物品。“可更新”是一个相对而不是绝对的概念，取决于人类认识和利用，某些“可更新”资源在一定时间周期和空间单元上可能被看作“不可更新”资源。可更新资源可分为两个亚类：一类为恒定性，太阳能、风能、光能、大气等，这些资源基本上是恒定的，不受人类利用的影响；一类为是临界性，如土地、森林、动物、水质等资源。临界性资源，若其利用强度不超过可更新能力，能保持自然再生；如果加以管理以人为地增加流量，还能维持较高的利用水平。不可更新资源，又称储存性资源，储存在地壳当中而且不可再生。这两类资源的划分相对的。

自然资源的综合观

1. 生态系统的整体性

生态系统是由各种生态因子组成的一个整体，包括生物因子和非生物因子两大类。前者包括植物、动物、微生物，尤其是人类活动（狩猎、放牧、垦殖、灌溉、采伐、采矿、建设、污染等）。后者包括诸如气候（日照、温度、湿度、降水、风等），地质（地质构造、岩石、矿物），地形（地貌形态、高度、坡度、坡向），土壤（基质、质地、养分、水分、团粒结构、肥力）、水（水量、水质）等因子。

生态系统内各生态因子之间相互影响，相互作用，相互依存，相互制约，其中一种因子的改变必然会引起其他一系列因子的改变。这种关系不仅存在于各非生物因子之间和各生物因子之间，也存在于生物因子与非生物因子之间。不仅环境作用于生物和人类，生物和人类也反过来影响环境。

2. 生态系统服务与人类福祉的关联性

生态系统服务是生态系统在自然资源生态过程中形成和维持的、人类生存和发展必不可少的环境条件与效用，是人类直接或间接从生态系统中获得的所有效益。生态系统给人类提供各种服务，包括供给服务、调节服务、文化服务以及支持服务。

3. 自然资源利用的综合性

各种自然资源的利用相互联系、相互制约，构成一个整体系统。例如，开发利用土地资源离不开利用水资源，开采和冶炼金属矿需要配合利用能源。更重要的是，开发利用一种自然资源会造成一系列生态环境影响。即使是不可更新资源，其存在也总是和周围的条件有关；特别是当它作为一种资源为人类所利用时，必然会影响周围的环境。如开采矿石使土地废弃，排出废物和消耗能源也不可避免地给环境带来影响。

此外，各地区之间的自然资源利用也相互影响。

由此可见，自然资源的整体性主要是通过人与资源系统的相互关联表现出来的。人类通过一定的经济技术措施开发利用自然资源，在这一过程中又影响生态环境，人与自然资源之间构成相互关联的一个大系统。

图1 经济增长主导因素在不同经济社会发展阶段的演变

4. 自然资源管理的统一性

自然资源的综合性和整体性决定了自然资源管理必须是统一的。将国土资源部的职责，国家发展和改革委员会的组织编制主体功能区规划职责，住房和城乡建设部的城乡规划管理职责，水利部的水资源调查和确权登记管理职责，农业部的草原资源调查和确权登记管理职责，国家林业局的森林、湿地等资源调查和确权登记管理职责，国家海洋局的职责，国家测绘地理信息局的职责整合起来，将土地、矿产、湖泊、河流、湿地、森林、草原、海洋统统划到自然资源部之下进行综合管理。

自然资源的动态观

1. 自然资源的动态属性

资源概念、资源利用的广度和深度都在历史进程中不断演变。一般说系统的结构越复杂，其对外界的干扰也具有较大的抵抗能力，而组成和结构比较简单的生态系统，对外界环境变化的抵抗能力则比较差。

在“人类-资源生态系统”中，人类已成为十分活跃、十分重要的动因，系统的变动性更加明显。正的方面如资源的改良增值，人与资源关系的良性循环；负的方面如资源退化耗竭。人类应当努力了解各种资源生态系统的变动性和抵抗外界干扰的能力，预测人类-资源生态系统的变化，使之向有利于人类的方向发展。

2. 资源价值随人类需要和能力的发展而变化

自然资源本质上是自然环境和人类社会相互作用的一种价值判断与评价，是以人类利用为标准的。人类的能力和需要创造了资源的价值。虽然地球的总自然秉赋本质上是固定的，但资源却是动态的，没有已知的或固定的极限。迄今的资源利用史就是不断发现的历史，对基本自然资源的定义在不断拓展。

历史上的技术革新，从原先无价值或未利用的自然物质中突然创造出各种资源。自然界中生态环境质量资源的价值虽然不直接伴随技术和经济条件而变化，但响应于人类价值、需求和生活方式的变化，而不断产生新的意义。随着人们越来越相对富足，他们才有能力将注意力转向非物质的生态环境价值。

3. 主导自然资源的演进

人类社会发展过程中，人口不断增多，生活水平不断提高，对自然资源的需求不断增加。同时，随着人类认识能力尤其是科学技术不断进步，自然资源的概念不断演进，对自然资源的开发利用，在种类、数量、规模、范围上都不断扩展。

主导自然资源随社会发展不断演变。20世纪50年代以前，石油都采自陆地；现在人类已在海洋开采石油。其他资源的开采范围也在向海洋扩展，未来的人类很可能会到月球、火星上去开采资源。“洪水猛兽”曾被看作灾难，但当人类有能力驾驭它们以后，也可以变为资源。

工业化以来，人类社会的资源结构、经济活动及其对生态环境的影响在不断发生变化。前工业化时期，主要开发利用普遍存在的天然资源（可称第一资源）。而附加了人类投入的自然资源（可称第二资源）如矿产品、农副产品等，在进入工业化初期时开始显现其重要性，在工业化中期更占主导。工业化后期，包括第一资源和第二资源在内的物质性资源地位逐渐下降，而智力、生态环境等非物质性资源地位逐渐上升，乃至占据主导地位。

4. 资源承载能力的动态性

承载能力最初是指一定范围内的生境（或土地）可持续供养的最大种群（或人口）数量。“可持续”意味着资源利用应限制在一定水平上，从而不使环境发生显著变化，而使资源生产力得以长期维持。

资源承载能力受投入水平、技术进步等因素的影响，是动态变化的。生态系统处于不断的演替过程中，这种演替受多种生态因子影响。按其作用可归为两类因子：利导因子和限制因子。整个系统就是在这种组合“S”型的交替增长中不断阶梯式地演进和发展，不断打破旧的平衡，出现新的平衡。

5. 自然资源在社会经济发展中作用的变化

人类社会的发展先后经历了狩猎-采集文明时代、农业文明时代、工业文明时代，社会的经济总量在不断增长。进入工业文明时代以后，人类社会生产力水平大幅提高，人类利用资源、改造自然的能力大大增强。在工业文明初期，资本以其稀缺的特性和在经济发展中可以带来规模效益而成为该时期的主导发展要素。在工业文明中期，技术的优势逐渐显现出来，技术成为该时期主导发展要素。到了工业文明后期，随着计算机等各种通信设备的不断完善，信息逐渐在经济发展中上升为主导发展要素。由于工业文明时期人类社会的发展观基本上偏重于经济增长，导致人与自然矛盾日渐突出。人们在经济增长的同时，注意到与资源、环境和谐的必要性，人类社会的发展将不可避免地进人一个新的文明时代，即生态文明时代。以资源、环境相和谐为主要特征的“生态化”将在未来的经济发展中居于主导发展要素的地位(如图1)。

这一演替规律表明，劳动、自然资源、资本、技术、信息以及未来的生态化先后成为人类社会经济发展的主导发展要素，在人类社会的经济增长中发挥重要作用。虽然主导发展要素不断更迭，但是这并不意味着先前的主导发展要素不再发挥作用；只是先前的主导发展要素不再居于主导地位，但依然起到重要作用，且其形式也随着经济的发展不断适应变化。对于一个当前处于工业化初期的区域来说，其经济的跨越式发展必须同时兼顾劳动力、资本、技术、信息、生态等多个主导要素的更替。

回顾各生产要素在不同经济社会发展阶段中重要性的演变过程，可以看到，自然资源是经济社会发展的必要条件，但不是充分条件。在自然资源与经济社会的相互关系中，自然资源毕竟处于被动地位。自然资源只能提供人类活动的条件和可能性，只有依靠人类的努力，才能把这种条件和可能性变为现实。资源优势转化为经济优势的根本动力在人、规划管理和体制等经济社会条件。为什么在相似的自然环境下会出现生产力水平悬殊的情况？为什么自然资源和自然条件较差的一些国家和地区也能率先进入发达社会？这不是自然资源禀赋的差异所能够解释的。

自然条件和自然资源的影响是不断变化的，而且变化是有规律的。制约这一变化的主导因素是生产力水平。生产力的发展水平左右着人与自然间的相互关系。生产力水平越低，人们对自然的依赖性越大。生产力水平越高，人们对自然的依赖性越小，人们利用自然的程度就越高。生产力水平提高的结果，并不是人们可以离开自然，而是更深入地利用自然。从这个意义上说，生产力水平提高以后，人与自然的关系更加密切了。

总之，自然资源对一个国家经济发展和社会繁荣的重要意义自不待言，但在发展阶段不同的国家或地区，自然资源所起的作用却不尽相同。随着发展阶段的提升，自然资源的作用会逐渐减弱，而资本和人力资源的作用会越来越显著。

（作者单位:蔡运龙：北京大学；王尧：自然资源部中国地质调查局发展研究中心。本文获授权发布）

建设中的“中国天眼”

地质专家在FAST现场查勘溶塌崩塌堆积体

2006年专家组初勘大窝凼

技术人员检查桩孔

9月15日，被誉为“中国天眼”的国家重大科技基础设施500米口径球面射电望远镜（FAST）首席科学家、总工程师南仁东先生逝世，社会各界深切缅怀。就在一年前的今天，FAST在贵州省黔南州平塘县大窝凼落成启用。它是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜，其研制和建设体现了我国自主创新能力，实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越。半个月前，中国科学院公布了2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单（通用领域），FAST工程研究集体成功入围。作为建设在地质环境复杂地区的国家重点工程，其选址、勘察、设计、施工甚至投入使用，都离不开地质工作。为什么会选址在偏远的岩溶洼地？如何解决相关环境工程地质问题？……带着这些问题，记者近日采访了曾经参与过FAST规划选址、勘查设计和施工建设的中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平、中国地质环境监测院总工程师殷跃平、贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平等几位工程地质专家。

2016年12月16日，FAST入选由《自然》杂志评出的2016年度重大科学事件。而刚刚公布的2017年度中国科学院杰出科技成就奖授奖建议名单，认为研究集体按期建成具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜FAST，在未来10~20年将保持世界领先地位，为我国在科学前沿实现重大原创突破提供了前所未有的机遇。其研制和建设体现了我国自主创新能力，实现了我国相关装置由跟踪模仿到集成创新的跨越；拥有3项自主创新：利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址，自主发明主动变形反射面，自主提出轻型索拖动馈源支撑系统和并联机器人；研发了高强度高精度大跨度索网结构，高性能动光缆，大尺度高精度实时测量系统等一系列关键核心技术，取得多项技术突破，推动了我国众多高科技领域的科技进步与产业升级，在国家重大需求方面具有重要应用价值，将促进西部经济的繁荣和社会进步。这些成绩和荣誉的背后，是中国科学家和科研工作者以及建设者的智慧结晶。这其中，地质元素和构成必不可少。

为什么选址在大窝凼天然喀斯特巨型洼地？

选址工作跟进十多年，最后根据野外考察、模拟计算和综合评价优选台址

FAST工程从初步的设想、选址、勘察、设计、施工至投入使用，历经20余年。1994年，中国科学院第一轮选址；2007年7月，国家发改委正式批复立项；2008年12月，FAST工程奠基；2011年3月，FAST正式开工建设；2016年9月25日，“中国天眼”正式落成,“天眼”开眼。

在这20多年里，有一位科学家从中青年开始就伴随FAST一直走到现在。他，就是FAST观测台址系统总工程师、中国科学院遥感与数字地球研究所研究员聂跃平博士。“利用贵州天然喀斯特巨型洼地作为望远镜台址，是整个系统工程3项自主创新之一！”在他的办公室，聂跃平自豪地告诉记者。

作为FAST选址的主要负责人，曾在贵州省地矿局科研所工作过的聂跃平对“中国天眼”落户贵州功不可没。

1994年夏天，中科院原北京天文台（2001年国家天文台成立）副台长南仁东和彭勃博士等到中国科学院遥感与数字地球研究所咨询在全国范围内寻找适合建造大射电望远镜洼地事宜，之后便委托聂跃平到贵州做一次针对性的野外调查。同年8月至9月，聂跃平到平塘、普定等地进行了1个多月的实地调查，为在荷兰召开的LT大会提交了《中国贵州选址调查报告》，并得到大会充分肯定。随后，便开始了漫长的FAST探寻之路。

1994年底，中国天文界以北京天文台为核心，组成LT（SKA）中国推进委员会，推荐聂跃平为台址评价组组长。根据选址要求，选择的洼地必须符合尽可能圆、既要交通方便又要相对隔离、台址稳定、没有无线电干扰等若干要求。

聂跃平告诉记者，贵州虽然洼地众多，分布面积广泛，但要找到符合上述条件的洼地也十分困难。因此，根据以往在贵州的工作经验和岩溶洼地的发育规律，他选择在苗岭分水岭两侧的黔南州和安顺地区，应用遥感技术手段进行先期普查，然后在地形图上逐一标注，建立了300多个能够进行各种指标查询的洼地数据库，并完成了《大型射电望远镜中国贵州选址研究报告》博士后出站论文。在此基础上，聂跃平和中国推进委员会主任南仁东、副主任彭勃、国际LT中国代表吴盛殷、荷兰天文专家理查德先后到平塘、普定对部分洼地进行考察和电波干扰情况测量。1995年10月，LT第三次国际会议在贵州省贵阳市召开，会议代表到平塘、普定对洼地进行实地考察，对中国贵州选址给予了高度评价。

1997年，LT（SKA）中国推进委员会提出了LT（SKA）中国工程概念先导单元，即由我国独立建造一面世界最大单口径球面望远镜的创新方案的初步设想。经过不懈的努力和扎实的研究工作，FSAT最终获得国家立项。

聂跃平介绍，FAST是一个大科学工程，对洼地的要求随着工程的不断优化而改变，对洼地的直径要求从开始的300米、350米、400米直到500米，因此选址工作一直跟进了十多年。最后根据野外考察、模拟计算和综合评价，优选出平塘大窝凼洼地作为FAST观测台址。FAST立项后，选址组围绕FAST对台址的严苛要求，应用遥感、GIS、虚拟技术等，对大窝凼进行了台址的工程稳定性、水文工程地质、岩溶地质灾害、周边环境、工程开挖量等一系列工程问题展开了工程性研究，并向国家天文台FAST项目指挥筹备组提交了相关报告，肯定了大窝凼可作为FAST观测台址的可行性。

“从1994年到现在，20多年过去了，我从中青年开始伴随FAST走到今天，经历了漫长的时间考验，也遇到种种困难。但是一想到能利用家乡的地利优势实现FAST工程，就感到无比欣慰!”对此，聂跃平感慨万千。

FAST观测台址遇到的环境工程地质问题如何解决？

创新勘察方法，地下河洪涝灾害、断裂破碎带、巨石混合体、松动岩体、球冠状边坡等问题被逐一破解

我国西南岩溶地区地质环境复杂，如何解决FAST观测台址遇到的环境工程地质问题？记者采访了中国地质环境监测院总工程师殷跃平，他也是这次杰出科技成就奖授奖建议名单中唯一一位中科院系统外的贡献者。“地表像是一口直径达500米的大锅，地下却是非常复杂的岩溶灾害体。”殷跃平开门见山地告诉记者。

FAST观测台址选定大窝凼场洼地后，地质问题成了FAST建设成败的关键。2006年4月，殷跃平初次受国家天文台邀请，参加了FAST观测台址建设可行性论证技术组的工作。因其丰富的岩溶工程地质经验，2008年8月，受国家天文台的聘请，兼任了观测台址建设的地质总工程师。

殷跃平告诉记者，FAST观测台址建设面临的第一个难题，就是地下河洪涝灾害。这里地处贵州高原到广西丘陵平原地区的斜坡地带，串珠状的峰丛峰林洼地非常发育。表面上看，它是一个完整的洼地，实际上大窝凼洼地底部（即锅底）50多米深发育有贵州最大的地下河——大小井岩溶地下暗河。

“当时中国地质调查局正在组织实施的西南地区岩溶地下河地质大调查项目提供了很好的基础资料，前期调查表明，这条地下暗河一直流到了广西境内。它通过漏斗和落水洞将大窝凼与地下河建立了水力联系，这意味着地下水动态变化非常大，在极端暴雨的情况下，地下河水将上涨数十米。同时，在建设期间，土石方工程也将会改变洼地产流和径流条件，从而导致洪涝灾害。”后来，针对这一问题，可行性方案提出了新型的螺旋形加放射状截排水措施，并沿洼地底部设立了1公里长的泄洪隧洞，从根本上消除了FAST场地的洪涝风险。

第二个问题就是断裂破碎带的地质工程问题。贵州的岩溶地下河往往与断裂带有关，技术人员现场工程地质勘察发现，长达十多公里的董当断裂带自北向南穿过，将大窝凼洼地切割成了东西两半。由此，东西二侧半球冠状的洼地工程地质条件将出现差异性，即随时间的推移，望远镜可能存在变形差异，而且断裂破碎带的软弱性也将带来地质工程问题，影响望远镜发射板的锚固安装质量。“望远镜有2400多个三角形反射块，像鱼鳞片一样。用锚杆与下面的地层固定，如果有断裂破碎带，注浆质量会下降。锚杆施工后，如果断裂带溶蚀严重的话，注浆时漏浆量会很大，导致抗拔力出现大的差异，影响工程质量。”于是技术人员专门在现场对断裂带进行了大量的锚杆拉拔实验，获得了注浆参数、锚固长度、设计锚固力等一系列参数。“比如注浆中加一些早强剂，防止它漏失，让它固定住，不会出现新的变形。”

第三个问题是洼地西南侧分布数百万立方米的大型溶塌崩塌堆积体，正好位于望远镜圈梁附近，开挖扰动后将带来滑坡问题。“这些堆积体在大小井地下河系演化过程中，由岩溶动力侵蚀形成，具有一定的稳定性。但是，被切脚临空后，稳定性将会降低。我们通过抗剪试验和室内模拟，发现这种溶塌崩塌堆积体和传统的滑坡堆积体是不一样的。我把它称为‘巨石混合堆积体’，它与下伏基岩界面形成了点摩擦，有一定的嵌固性，抗剪强度要高，可以按照代换补强的思路，采用小口径组合桩群加注浆的措施对前缘进行加固，这样就构成了一个由巨石混合体和桩群构成的棱体，形成了拱圈效应，对巨石混合体起到了支挡作用，确保了望远镜的安全。”殷跃平展开当时的设计剖面图，向记者解释道。

第四个问题就是古地下河的卸荷松动岩体稳定问题。殷跃平介绍，在大窝凼洼地3点钟到5点钟一带，出露有一古地下河通道，洞口岩体破碎，形成了大范围的松动岩体。如果在FAST观测台址建设和运行过程中，不对这些松动岩体进行加固的话，将会形成崩塌滚石灾害直接摧毁望远镜。因此，技术人员在对这些松动岩体进行系统防护的同时，还重点对12处稳定性很差的危岩体进行了清除或整体加固，避免了崩塌滚石灾害的发生。

第五个问题就是开挖边坡的稳定性评价和加固问题。FAST观测台址并不是严格的球型洼地，施工建设过程中需要切凸补凹，形成均匀性很差的球冠状边坡。而这种边坡具有越向底部，应力越集中的特点，采用传统的平面分析方法就不行了，因此，他们提出了基于仓储理论等的三维评价方法，并取得了很好的效果。

FAST观测台址的工程地质勘察评价，也探索出了一套新方法。在此之前，我国对平缓场地和山地的勘察方法较为成熟，并形成了国家标准，但对大型、特大型岩溶洼地的工程地质勘察经验很少，相应的规范标准更是空白。为此，FAST观测台址的建设形成和改进了很多勘察方法，为今后实施同类工程积累了经验。

殷跃平还追忆了与南仁东教授一起在FAST观测台址建设现场工作的日子。他说：“南教授不仅亲自组织深入论证地质解决方案，而且多次与我们到洼地陡坡查看危岩滑坡等。他可谓惜时如命，白天与我们一起进行野外查勘、解决问题，晚上匆匆忙忙吃完饭，又伏案熬夜。南教授告诉我，他担任国际天文台主席等学术职务，每天晚上要处理数百封电子邮件。他是仰望星空的前沿科学家，亦是惟精惟一的卓越工程师。”

如何解决开挖建设过程中遇到的岩土工程技术难题？

4个阶段岩土工程设计不断优化，自主创新多种技术，工程设计获得多项国家专利

在FAST之前，世界上最大单口径射电望远镜是美国Arecibo望远镜。如今，FAST台址开挖系统岩土治理规模是Arecibo的5倍，总体建设规模是Arecibo的近3倍。FAST台址岩土工程复杂程度远高于Arecibo，是世界上利用大型岩溶洼地建设的最大工程。如此复杂而庞大的工程，其岩土工程设计至关重要。FAST工程以全新的设计思路，开创了建造巨型射电望远镜的新模式。其中，贵州正业工程技术投资有限公司是FAST工程台址开挖系统的核心技术团队。

FAST工程台址开挖系统现场设计工程师、贵州正业工程技术投资有限公司第一勘测设计院岩溶地基研究所所长吴斌告诉记者，由该公司完成的FAST工程台址开挖岩土工程设计被中国勘察设计协会评为2015年全国优秀工程勘察设计奖工程勘察一等奖。该设计还获得了国家知识产权局发明专利受理及授权4项、实用新型专利授权7项。技术成果应用于FAST工程，系统解决了大型岩溶洼地，薄壳岩溶岩体精细开挖建设过程中，遇到的各种复杂岩土工程技术难题，为项目的安全运行奠定了可靠的基础。

据了解，FAST台址洼地内地形起伏大、坡度陡，大型岩堆、溶蚀峰林、大型溶沟、溶槽、溶蚀裂隙密布，各种岩溶不良现象发育集中，工程地质及水文地质条件极为复杂。台址开挖系统设计按照动态设计原则分为方案设计、优化设计、施工图设计及现场设计4个阶段，历时3年半。通过4个阶段岩土工程设计的不断优化，实现了最初方案开挖投资1.85亿元，优化到最终开挖投资0.97亿元的最佳开挖效果。设计中，技术人员使用了BIM技术，开挖中心选择技术，下拉索促动器基础坐标解析技术，岩土工程信息平面表达技术，馈源塔及圈梁支撑柱位置优化技术，排水、防冲刷技术，螺旋检修道路优选技术，大型构建拼装场地及安装工程临时施工场地建造技术，岩堆、危岩、边坡综合治理技术以及生态保护技术。这些技术的运用，达到了国际领先水平。其中，国家发明专利“一种岩溶洼地排水系统”技术，在历经4个水文年的考验后，证明其排水性能良好，台址区未发生任何水患问题；而开挖中心选择技术则实现了台址开挖量最小，地质灾害治理费用最低等综合优化目标。

贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平向记者介绍，他们自主创新过程中形成的大量关键技术已经汇总并将出版专著。专著全面系统地反映了FAST工程台址开挖系统建设所遇到的各种技术问题的研究成果，是迄今为止国内外大型岩溶洼地综合利用岩土工程方面集学术研究与工程应用为一体的第一本专著。

正是有了地质人前期复杂而周密的工作，才保证了FAST系统工程的成功选址以及安全建设和运行。FAST运行1年来，正在为我国暗物质本质、宇宙进化、太空生命起源和寻找地外文明等研究提供着重要支撑，贵州正业工程技术投资有限公司也在不断对工程进行回访记录，未来他们还将关注FAST地区环境信息综合监测。相信有了地质人的“保驾护航”，FAST将会更加安全而有效地运行，为人类探索外太空提供更多的线索。