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    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!

    青春正能量 | 丝路精神耀征程 中沙地调谱新篇——记...

    9月21日,第36期“李四光地质科普讲坛”在北京科学中心成功举办。本期讲坛由中国地质调查局、北京市科学技术协会共同主办,中国地质图书馆、北京科学中心、广州海洋地质调查局、中国矿业报社联合承办。

    讲坛特邀广州海洋地质调查局海洋技术方法研究所专家作科普报告。讲座以“跟着‘海马’探秘深海”为题,介绍了深海探测的特点、水下机器人的发展历史、“海马号”的研发历程及其在深海可燃冰、多金属结核等深海矿产资源探测中的应用等科普内容。讲坛通过丰富的图片和视频,向公众生动展示了“海马 ”号深海遥控无人潜水器的创新技术和应用场景,展现了中国地质调查局深海装备发展成果。

    讲坛在腾讯新闻、科普中国、今日头条、中国地质调查抖音账号、矿业界微信公众号、北京科协视频号、数字北京科学中心视频号等平台同步直播。线上、线下86万余人聆听了讲座。

    图1科普讲坛现场

    图2科普讲坛现场

    “李四光地质科普讲坛”第36期成功举办

    受全球气候变化影响,近年来极端暴雨引发的突发性、群发性地质灾害,给当前防灾减灾工作带来巨大挑战。4月25日,自然资源部召开了2025年全国汛期地质灾害防治工作视频会议,指出今年全国气候年景总体偏差,极端天气气候事件总体呈多发强发态势,地质灾害防治形势依然严峻复杂。

    极端气候条件下,我国地质灾害形成分布与成灾模式将呈现哪些新的特点?地质灾害防灾减灾工作面临哪些新的挑战?对此,记者近日采访了中国工程院院士、自然资源部地质灾害技术指导中心首席科学家殷跃平。

    殷跃平在乌蒙山区指导地质灾害调查

    极端气候下,地质灾害防范应综合施策

    记者:

    地质灾害隐患点是如何调查识别的?

    殷跃平:

    防范地质灾害,首先要调查识别出隐患点在哪里,这是防灾减灾最重要的基础工作。我国自20世纪90年代以来系统开展了全国地质灾害的面上调查和详细调查,目前正在地质灾害高风险地区开展精细调查。这些调查工作动用了全国水工环地质勘查队伍力量。

    随着科学技术的进步,地质灾害调查手段也越来越先进,以卫星遥感、无人机和地面勘查相结合的“空-天-地”一体化技术成为标配。同时,经费投入也成倍激增。例如,早期的面上调查阶段,每个县投入平均10万元,详细调查阶段每个县投入平均在百万元,而现在的精细调查阶段,每个县投入大约要千万元。由于地质作用过程在不断变化中,每年汛期或强震发生后,还要专门开展应急排查工作。

    地灾隐患点的调查识别具有动态性。目前,在册纳入全国防灾减灾具自然属性的地质灾害隐患点大约有28.4万处。此外,还有记录在册的180多万处因开挖切脚等导致稳定性降低的风险斜坡,构成了每年的人为性地质灾害隐患点。

    以滑坡为例,从防治和减灾救灾角度,传统上把地质灾害体分为三种类型。一种是不稳定斜坡,开裂变形等现象显著,稍遇降雨等就会失稳滑动,我们定义其安全系数小于1.0,由于滑动成灾特征明显,相对来说防范难度不大。另一种是稳定斜坡,即使在暴雨、地震等外力作用下,也不易发生整体滑动,安全系数大于1.2,通常不作为防灾减灾的重点。第三种是欠稳定斜坡,安全系数介于1.0~1.2之间,在非汛期等正常条件下,发生整体滑动的可能性较低,但在久雨、暴雨、地震等因素作用下,安全系数极易低于1.0,也会失稳滑动形成灾害,实际上是具有高隐蔽性的不稳定斜坡,这就是我们通常说的“地质灾害隐患点”,成为每年我们防灾减灾要重点关注的对象。

    记者:

    极端气候下,地灾隐患点识别面临哪些新问题?

    殷跃平:

    我们目前面临三个方面的新问题。

    第一是小体积成大灾。早期的隐患点识别对象主要为体积达十万立方米至百万立方米级的大中型灾害体,其变形特征较为明显,易于识别。但是,目前每年发生的地质灾害绝大多数体积在10万立方米之下,为小型、微型灾害体。我们对最近5年的地质灾害做了统计,在西南山区、东南山区和北方山区95%以上都是小微型灾害体。灾害体体积量级变小,发生地质灾害的隐蔽性、随机性就更强,准确识别难度在量级上也就加大了。

    第二是远程成灾模式。我们目前对隐患点的识别评估,基本上偏重于稳定和不稳定极限平衡的静力学范畴,而对于滑动后的远程成灾风险的动力学评价明显不足。例如,今年在四川筠连发生的高位滑坡灾害,实际上滑动后转化为碎屑流,成灾范围达1800米,超出了滑源区距离的数倍,导致距离滑坡体较远的村庄被摧毁。最近几年,发生了多起高位远程地质灾害,例如2017年在四川茂县,滑坡转化为碎屑流,滑动2800米后掩埋了新磨村,导致70余人遇难。

    第三是未知风险源识别。极端暴雨常态化导致了原本属于稳定的斜坡转化为欠稳定或不稳定斜坡,尤其对小微型灾害体的扰动非常明显。2023年汛期,北京西郊遭受了百年罕遇暴雨的袭击,在北京市房山区记录到4天之内降了1025.5毫米,远超过北京多年平均降雨约600毫米的量值,导致了房山、门头沟地区发生了1200多处群发性的小微型流滑地质灾害。2024年,广东、福建、湖南、广西等南方地区因极端降雨也发生了群发性小微型流滑地质灾害,特别是湖南资兴县,6月单日降雨量达643毫米,引发了19300多处群发性小微型地质灾害。

    记者:

    面对这些新问题,如何提高地灾隐患点精准识别与科学评价能力?

    殷跃平:

    针对这三个新问题的防灾减灾,我们逐渐探索出了一些新办法。

    首先,对小微型地质灾害隐患点,应从易灾地质结构角度进行识别,实行“点+面”双控。例如,从地质结构上,华南地区花岗岩全强风化斜坡、西南地区岩溶煤系复合地层斜坡、华北地区推覆构造斜坡、西北地区黄土-红层二元结构斜坡等都是地质灾害的易发易灾区。

    其次,从成灾地貌上,上陡下缓的靴状地貌、滑坡下部的沟谷地貌、高陡危岩带等都易于形成远程灾害。

    再次,应开展不同降雨工况下,甚至地震工况下的,中型、小型和微型地质灾害隐患点评估厘定和风险分级评价。对近年来的多起特大灾害的复盘分析表明,即使是安全系数大于1.2的稳定斜坡,在罕遇暴雨的作用下,也会形成新的灾害,这也就是每年汛期大量地质灾害发生在隐患点之外的重要原因。

    我们对2024年汛期福建、广东、湖南的群发性小微型地质灾害进行复盘,发现即使是安全系数大于1.8的超稳定全强风化花岗岩斜坡,在罕遇暴雨作用下,也会失稳滑动,特别是切坡建房未支护的斜坡更易失稳成灾。

    记者:

    我国地质灾害监测预警方面取得了哪些成效?

    殷跃平:

    在调查识别隐患点的基础上,需要对灾害发生的时间做出及时的判断。目前,在全国地质灾害隐患调查识别的基础上,主要采用“群测群防”的方式进行监测预警。

    “十四五”以来,我国地质灾害科技减灾的能力显著提升,并对6.6万处地质灾害隐患点安装了监测预警仪器。但是,由于地质灾害隐患点主要散布于运行环境复杂的广大农村山区,受技术精度的限制,这种监测预警仪器主要适用于大变形的短临预警。同时,这些隐患点威胁对象一般仅为数户人家,受经费的限制,监测点主要采用主剖面的方式布设,对灾害体面上的控制精度仍然有限,因此称之为普适型监测预警仪。近三年来,普适型监测预警仪已成功预报灾情约150起,涉及可能伤亡人数3000余人,并有效预警险情近600起,紧急撤离约1.1万人,成效非常显著,推动了我国地质灾害从群测群防体系向“人防+技防”相结合的监测预警体系提升。

    记者:

    极端气候下,地质灾害监测预警面临哪些挑战?如何提高复杂山区重特大地灾隐患的专业监测预警能力?

    殷跃平:

    经过多年努力,威胁百人以上的滑坡基本得到控制。但是,泥石流成为对人民生命财产威胁最大的地质灾害灾种。

    我统计了一下,目前威胁人数大于100人的泥石流隐患点约有4800处,其中威胁人数大于1000人的泥石流沟有240多处。受极端气候变化的影响,对泥石流的监测预警难度也更大,造成的重特大地质灾害风险更高,特别是在西部高寒山区,无法利用现有的普适型监测仪器作出及时预警。

    2024年8月3日,四川康定姑咱镇发生山洪泥石流灾害,从海拔5000米高山启动后形成山洪泥石流灾害,致使雅康高速康定至泸定段日地1号隧道至2号隧道间桥梁垮塌和姑咱镇日地村房屋冲毁,27人死亡。据了解,当时,姑咱镇日地沟沟口的降雨量仅25 毫米左右,并未达到泥石流发生阈值。

    这是由于西部高山区易形成地形雨,降雨量从沟口到半山腰再到沟顶差别很大,沟口降雨量虽然仅几十毫米,但后山可能已达到特大暴雨等级。

    实际上,针对这些地区高位泥石流的专业化监测预警设备的研发已经较为成熟,关键是认识上的问题。泥石流大多发生在高陡偏远山区,通常对其调查勘查精度不够、成灾动力学机理研究不深、监测预警技术适配性较差、工程防治等级偏低,这也是每年汛期重特大泥石流灾害易发高发的原因。因此,对于威胁百人、数百人,甚至千人以上的西部高山或极高山区的泥石流灾害点,必须走更加专业化的监测预警之路,即“技防”为先、“人防”辅助。就像疑难杂症仅靠社区医院是不行的,必须依靠三甲医院的力量。

    记者:

    极端气候下,如何提高地质灾害综合防灾减灾能力?

    殷跃平:

    除了极端气候的影响,人类工程活动范围的扩大,也加大了地质灾害发生的潜在风险。尤其是复杂山区的城市、乡镇和居民点建设的扩张,切坡建房和切坡修路的范围扩大,令原本稳定的坡体变得不再稳定,遇极端气候更易诱发地质灾害,在某些地区甚至出现“切坡就滑”的现象。

    在防灾减灾体系中,调查评价和监测预警仅是防灾减灾救灾体系中的一环,要与避让搬迁和工程治理相结合。针对当前灾害“中心”向乡村转移的现状,要加强农村国土空间规划中地质安全风险评估,特别是农民切坡盖房,要指导进行简易治理,可以采取修建矮挡墙等降险措施,屋后还要留出一定的避让距离,以降低灾害潜在风险。

    在一些矿区,人口迅速增加,地质灾害风险明显增高。要针对村庄、居民点,开展“以人为本”的精准调查,加强易灾地层的隐患点与崩塌滑坡易发区带双管控,应运用新理论新技术,科学划定地质灾害红线,该搬迁避让就搬迁,该监测预警就安装设备,该治理就做好工程治理。只有用科学的态度和方法,才能正确处理好国家能源安全与人居环境安全的关系。

    殷跃平院士谈极端气候下地质灾害防灾减灾策略

    中国可燃冰勘查利器——海马号无人潜水器

    新华社发

    勘查团队在祁连山南缘钻探发现“可燃冰”。

    冀 业摄(资料图片)

    近日,俗称“可燃冰”的天然气水合物成功获批为中国第173个矿种。这虽然是业界和公众意料之中的事,但还是引起了广泛关注和热烈讨论,人们由此预见,可燃冰作为一种战略性绿色能源,在中国获得了相应的法律地位,必将在勘查和开发利用方面迎来新的发展机遇。

    可燃冰被誉为“未来能源、洁净能源和21世纪能源”,这一方面在于其有能量密度极高、非常洁净等特质,另一方面在于其分布范围广、资源量巨大,可以为人类提供持久能源支持。对于环境资源压力巨大的中国来说,可燃冰更是承载着变革能源结构、实现绿色可持续发展的梦想。20多年来,中国科技工作者不懈努力、忘我奋斗,不仅系统提出了被实践证明正确的可燃冰成藏理论,而且形成了具有国际先进水平的可燃冰资源综合勘查高新技术体系,为可燃冰的开发和利用奠定了坚实基础。

    中国储量家底知多少

    在标准状况下,1立方米可燃冰可释放出164立方米天然气和0.8立方米的水,能量密度是天然气的2-5倍、是煤的10倍。这是人们对神奇的“冰火”津津乐道的主要原因之一。这样一种能量密度极高的物质,在地球上储量非常丰富。国土资源部天然气水合物重点实验室总工程师刘昌岭研究员介绍说,如果把全球可燃冰的储量折算为有机碳资源,其有机碳占总量的比例超过53%,而煤、石油、天然气三者有机碳之和仅占26.6%,也就是说,前者是后三者之和的约2倍。国际上广泛引用的可燃冰储量数据来自美国科学家科温沃登,他预测全球储量为21万亿吨油当量,与美国能源部2011年发布的数据大致相当。

    具体到中国,可燃冰的储量如何呢?中国地质调查局副局长王昆给出了一个数字:约800亿吨油当量。他强调,这是根据天然气水合物资源类型及赋存状态,结合地质条件对中国海域可燃冰源量的初步预测量。冻土区是陆域可燃冰的可能成矿区,而中国是世界上第三冻土大国,冻土区总面积达215万平方公里,具备良好的可燃冰赋存条件和资源前景。据科学家初略估算,陆域可燃冰远景资源量至少有350亿吨油当量。王昆介绍,总体上看,中国可燃冰分布广、类型多、储量非常丰富。目前,已在南海发现两个超千亿立方米的矿藏,圈定11个成矿远景区、25个有利区块。

    四个勘查阶段迎头赶上

    与一些国家从上世纪70年代就投入可燃冰勘查研究相比,中国在可燃冰资源调查研究方面起步无疑是较晚的。据刘昌岭介绍,如果从1995年原地质矿产部设立可燃冰调研项目开始算起,不过20多年,而这20多年又可以分为四个阶段。

    一是预研阶段。主要开展对国外调查研究情况的调研跟踪、文献整理等工作。这个阶段有两个标志性年份。1995年,“西太平洋水合物找矿前景与方法的调研”“中国海域水合物勘测研究调研”等项目设立,中国地质科学院矿产资源研究所和广州海洋地质调查局等机构参与其中,对水合物在世界各大洋中的形成、分布等方面进行了初步研究,明确指出了中国近海海域具有水合物成藏条件和资源远景。1998年,在国家“863”计划支持下,“海底水合物资源探查的关键技术”前沿性课题研究顺利启动。此外,中科院兰州冻土研究所开展了实验室合成天然气水合物研究,并通过书籍翻译将外国可燃冰领域研究进展系统介绍进来。

    二是前期调查阶段。1999年,国土资源部启动了“西沙海槽区天然气水合物调查与评价”项目,首次在该区域发现了可燃冰存在的重要标志。在东沙群岛南部和台湾西南等海域,调查团队也发现了蕴藏可燃冰的证据和标志,并综合利用多种海底调查手段,包括海底取样和摄像等,对这些证据和标志进行了研究分析,初步确认了可燃冰的存在。

    三是专项调查阶段。此阶段从2002年持续到2010年,参与调查的众多科研院所和大学与中石油、中石化等历时8年,实施了与可燃冰相关的4个专项,优选了南海的数个海域,开展了可燃冰调查与评价,并获得了可燃冰实物样品,取得了重大突破。与此同时,中国陆域可燃冰调查也在大力推进,初步结果显示,祁连山和漠河盆地等冻土地区具备较好可燃冰成矿条件和找矿前景。

    四是“127”工程国家专项阶段。2011年,“127”工程天然气水合物专项设立,按照“海路并举,先易后难”的思路,加强对南海、东海等海域和陆域冻土区的调查研究,查明中国海陆可燃冰家底,并为进一步开展资源评价和开发做好准备。上述专项实施的目标之一是实施赶超战略,使中国可燃冰勘查等技术与国际先进国家同步,为商业开发打好基础。

    推进理论和技术装备创新

    四个阶段,22年努力,中国不仅摸清了可燃冰家底,而且实现了一系列勘查理论和勘查技术、装备的创新。实际上,注重创新的引领作用,把地质调查过程变成科技创新的过程,全面提升科技创新解决资源环境基础地质问题的能力,也是中国地质领域工作的指导思想。

    中国地质调查局基础调查部副主任邱海峻指出,根据国际上的研究,可燃冰在全球主要分布有两类地区:一类是水深300米—3000米的海底,在海底以下0米—1500米的沉积物中产出;另一类是陆上冻土区。成功进行可燃冰勘查,光靠上述大体模糊的判断显然是不够的,必须摸索出适合中国海域和陆域地质特征的探测理论和方式。

    刘昌岭指出,中国科学家根据可燃冰成矿原因,创新性提出“渗漏型可燃冰”概念,并将可燃冰划分为“扩散型”和“渗漏型”等几种,总结出各自的特点,指出它们在南海北部具有密切的成藏关系,具备形成的地质条件,并揭示出该地区形成了南北成带状的可燃冰富集规律。

    工欲善其事,必先利其器。可燃冰勘查离不开先进的装备,而4500米级深海遥控潜水器海马号就是中国可燃冰勘查的一大利器。它历时6年研发而成,实现了一批关键技术突破,包括本体结构、浮力材料、液压动力和推进、作业机械手和工具、观通导航、控制软硬件、升沉补偿装置等,是中国迄今为止自主研发的下潜深度最大、国产化率最高的无人遥控潜水器系统。该潜水器研发成功后迅速转化为应用,在南海北部陆坡发现了海底活动性“冷泉”,实现了南海天然气水合物资源调查领域的突破性进展。

    在可燃冰勘查过程中,中国科学家摸索出一套成熟的调查技术和特效探测技术。刘昌岭举例说,针对可燃冰赋存的相关地貌、沉积矿物等,勘查人员集成了一套可燃冰综合探测系统,综合“地质、地球物理、地球化学”等调查手段,该技术已成为服务海域可燃冰常规勘探的主打技术。

    《 人民日报海外版 》( 2017年11月25日 第 08 版)

     

    人民日报:“冰火”勘查诠释中国地质速度(“瞄准世...

    大海上的“蓝鲸1号”平台

    2017年5月18日,我国海域天然气水合物试采宣布成功,这标志我国取得了天然气水合物勘查开发理论、技术、工程、装备的自主创新。本次试采中,“蓝鲸1号”深水钻井平台功不可没。

    “蓝鲸1号”是什么?

    “蓝鲸1号”钻井平台诞生于山东烟台,是由中集来福士海洋工程有限公司(以下简称“中集来福士”)自主设计建造的超深水半潜式钻井平台,是目前世界上最先进的钻井平台。

    此次南海天然气水合物试采作业,是“蓝鲸1号”平台承担的首次钻采作业任务。试采工区在水深1200~1300米处,设计井深300~400米。对于这种程度的钻采作业而言, “蓝鲸1号”完全可以胜任。

    那么,“蓝鲸1号”的优势在哪里?

    一是体型大。“蓝鲸1号”平台排水量可达7万吨,与“辽宁”号航母满载排水量相当;长117米,宽92.7米,面积相当于一个标准足球场大小;高度达118米,相当于40层楼的高度。

    二是性能强。“蓝鲸1号”平台最大作业水深可达3658米,最大钻井深度更是达到15240米,其中大钩钩载1250短吨,可变载荷1万吨。这是目前全球作业水深、钻井深度最深的半潜式钻井平台,适用于全球深海钻探作业。

    三是效率高。“蓝鲸1号”装配了全球最先进的液压双钻塔和2个井口,两台钻机可在2个井口同时实现钻井、连接套管、下放防喷器等主副线作业,有效减少了钻井辅助时间,使深水钻井作业效率比传统的单井口作业平台提高30%。同时配备了全球领先的闭环动力系统,可比同类作业平台燃油消耗降低10%。

    四是安全系数高。“蓝鲸1号”配备了主副两套15000psi压力级别的水下防喷器,每套防喷器配备三组剪切闸板,而剪切闸板是井喷控制的最后一道屏障。如此配置,大大提升了常规井下压力控制设备的能力,保证了试采作业安全。同时,该平台配备了世界上最先进的DP3动力定位系统,最精确的定位测量误差达到0.1米,通过8台全回转式6034马力的推进器实时定位,保证了作业期间平台在台风“苗柏”11级风力里保持“纹丝不动”。

    与天然气水合物试采之约

    中国地质调查局和中石油集团到国内运营深水钻井平台的企业进行了多次调研,最终“蓝鲸1号”凭借优越的装备性能、完全自主设计建造而入选为天然气水合物试采施工作业平台。

    2016年8月,“蓝鲸1号”平台技术服务合同签订。此时,距天然气水合物试采预定开工时间不到7个月,而平台的建造进度刚刚达到90%左右。中集来福士将平台建造与水合物试采适应性改造同时进行,大大缩短了建造和改造工期,增加了平台调试时间,为平台的如期交付奠定了基础。

    天然气水合物试采施工作业面临着新平台、新设备、新队伍和平台作业准备时间紧的几大挑战。试采指挥部高度重视,多次派技术人员驻厂调研、跟踪平台作业准备进度,参与工程总承包中国石油集团海洋工程有限公司与中集来福士“蓝鲸1号”平台项目推进会。试采指挥部在平台调试、海试测试、人员培训、第三方设备安装等关键阶段出谋划策,协调解决遇到的问题,共同推动平台于2017年2月13日如期交付。

    台风中保障产气平稳

    试采工程光荣而艰巨,工期极为紧张,挑战巨大。

    3月6日,“蓝鲸1号”平台从烟台启航,自航奔赴南海工区。平台航行总行程约2263公里,共航行7.1天,平均航速达8.27节,动力功率仅占平台功率的70%左右,可见其动力能力强大,远超越同类的平台。

    对南海海域来说,海上钻采作业最大挑战就是遇到台风。6月12日,“蓝鲸1号”平台正面迎来第一次台风——“苗柏”。试采现场指挥部与“蓝鲸1号”操船团队根据南海前期台风的特点,以及对当前平台动力系统和定位系统的能力评价,最终作出保持生产测试、原地抗击台风的决定,同时制定了详细的、可操作性强的应急解脱躲避台风的应急预案。

    当日凌晨4点,“苗柏”转向风力突然由预测的9级加剧至11级,海况异常恶劣。但平台凭借强大的动力定位系统和经验丰富的操船队伍,保持在安全区域与暴风对抗,实测最大漂移距离不超过6.5米。在试采各参战单位的坚守下,南海天然气水合物试采的火焰在狂风暴雨中依旧燃烧。

    7月9日,我国首次南海天然气水合物试采安全生产满60天后主动关井。此次试采,获得了持续产气时间最长、产气总量最大、气流稳定、环境安全等多项重大突破性成果,并创造了产气时长和总量的世界纪录,全面完成了试采预期目标。这也充分证实, “蓝鲸1号”平台凭借自身强大的功能,为我国首次海域天然气水合物试采工程的成功实施提供了坚实保障。

    (作者系中国地质调查局水合物试采现场指挥部办公室工程组成员,《南海天然气水合物试采工程实施及关键技术》项目主要成员,主要从事钻井技术研究工作。)

    “蓝鲸1号”:助力可燃冰试采的超深水钻井平台

    牵头建设地质实验测试技术标准体系,获批国家标准物质100余种,制定国家标准和行业标准近20项,推动发布地质实验测试国家标准100余项、行业标准200余项……近日,拥有八位女将的国家地质实验测试中心计量标准化研究室荣获“中央和国家机关三八红旗集体”称号,成为本次评选中自然资源部系统唯一获此殊荣的团队。 

     

    计量标准化研究室成员合影

    心里有杆秤

    4月2日见到团队负责人许春雪时,她正和两位同事在实验室进行磷矿石标准物质的研制实验:样品称量,混酸分解,观察记录,熟练而专注……而这仅是计量标准化研究室科研团队的一个日常片段。白大褂、实验室,在记者看来,这样的工作有些枯燥,但胜在安逸。

    “不枯燥,更不安逸!”爽朗的许春雪几句话便戳破了记者的想象:“研制国家标准物质需要投入大量的时间、精力,加班是常态,更何况我们还需要自己去野外选采标样,每年都会有两三个月的外业。”

    在该中心一间大会议室中,记者见到了团队的其他成员,活泼开朗,细致干练,温和内敛,沉静端庄……外表气质各具特色,交流互动却又默契和谐。

    说起加班,成员们谈起了几场硬仗。

    在实施全国土壤污染状况详查专项时,团队牵头承担了农用地土壤成分和重金属可提取态监控样品制备和标准物质的研制工作。“时间很紧迫,仅有两个月的时间。因为这些标准物质是要作为监控样,在全国范围内推广使用的,也就是说,专项中十几万件土壤样品,都要用这些研制的监控样品来做监控。”在非常有限的时间内,要把海量的数据统计出来,确保认定结果准确可靠,还要沟通协调参与协作的10家实验室进行一些必要的补测试和验证,难度可想而知。为了按时高质量完成任务,团队的几位成员基本上周末都在加班,每天都得到晚上十点十一点才能回家。

    “那段时间大家都累病了,可谁也没提休息,就在这个会议室中,桌子上全是样品资料,我们把药都堆在桌子中间,互相提醒吃药。”光是回想起那个场景,研究室副主任安子怡心里就热腾腾的,“别看病着,但每个人都干劲十足。大家心里都有杆秤——支撑我们的,是姐妹般的情谊,更是身上沉甸甸的责任。”

    高度的责任感换来了闪光的荣誉:她们高质量完成52种农用地土壤标准物质和8万余件土壤详查统一质量监控样品的研制,受到生态环境部、自然资源部和农业农村部三部委联合表扬。项目成果获2022年度自然资源科技进步奖二等奖,团队中的许春雪、安子怡、田芹、陈宗定4人获得全国农用地土壤污染状况详查表现突出个人荣誉称号。

    “我们的工作就是为地质测试制定‘标尺’,为自然资源调查监测评价特别是矿物、土壤和水等分析样品,提供可溯源的高准确度计量标准,有效保证分析数据的高质量和可靠性。”许春雪进一步解释说,国家质量基础设施(NQI)是建设质量强国、推动高质量发展的重要技术支撑。而计量、标准和合格评定则是NQI的三大支柱——计量是基准,是控制质量的基础;标准是依据,用以引领质量提升;合格评定是手段,控制质量并建立质量责任。“这三者构成一条完整的链条。在自然资源调查监测评价中,实验测试是一项基础性工作,开展计量、标准、检验检测等质量基础设施建设,确保相关样品分析数据的准确可靠,可为自然资源的高质量发展奠定扎实基础。”

    她自豪地告诉记者,到目前为止,团队已经负责和牵头研制了上百项国家标准物质、国家标准方法及行业标准方法,填补了多项地质空白,研究成果也被广泛应用到了新一轮找矿突破战略行动、全国土壤污染状况详查、国家地下水调查监测评价等重大专项工作中。

    事业的重量

    与普通化学分析测试的工作不同,实验测试中心的工作人员首先是地质人,要亲自从野外采集标准样品进行研究制备。

    在云南拉伯进行长江流域丰水期水样和悬浮物采集时,雨水冲段道路,许春雪等人被困在工作区三天三夜。晚上她们就住在老乡家的木屋中,房屋简陋,门锁是坏的。看着外面那陌生的黑沉沉的夜,许春雪不敢睡实,满耳都是呼呼的风声。

    在她的记忆中,咸菜米饭的日子都没有身边的跳蚤和不时撞到身上头上的大蛾子恐怖。“洗手间离得特别远,在山脚,要去就得从山上跑下山,很不方便。”看得出,那段经历让她毕生难忘。

    野外的惊险说也说不完:云南药王山,汽车行走在盘山路上,大大小小的石块从山上流星般飞落,噼噼啪啪地砸在车的前方;内蒙古陈巴尔虎旗,GPS没有信号,在一望无际的大草原上找不到路;吉林乌拉图噶,相互拉拽着爬上山头,用大榔头一下一下地砸石头取样……

    团队9位成员,蔡若伦是唯一的男生。在这位2019年大学毕业的大男孩眼里,姐姐们实在是太强了:“不说做实验、搞研究,单说野外采集运送几十、上百公斤样品时那种敢拼敢闯的劲儿,就让我不得不服。”

    “我们地质找矿的采样不同,他们是采几块,我们一次最少要采50公斤,这还是一个点位的,如果是多个点位,那数量就做乘法。”由于体力上的限制,在这些女将眼中,最苦恼还都不是野外的危险,而是采集到的样品的重量,“不管地面情况多么崎岖复杂、有没有路,都得想办法运回来”。

    印象最深的是在河北唐山附近的一处稀散金属采样点,她们一次采了两个点的岩石样品。由于采样点在深山沟里,不通路,这100公斤矿石她们硬从山沟里连背带拉,来来回回跑了好几趟,才弄到路边的。“其实每次采样的艰辛程度都差不多,都是大家一起扛回来的。”

    “每一个标准物质研制完成需要大约3年的时间。”许春雪介绍说,“这个过程的工作量是巨大的,这就要求科研人员需要有丰富的实验操作经验、熟练的数据处理能力,同时还要有足够的细心,耐得住性子。”

    近些年,团队肩上的担子更重了。她们依托“典型矿产标准物质研制”等课题,组织多家地质行业实验室,共同研制了金属矿产、水系沉积物、土壤岩石和地下水等23个系列共计74种国家标准物质。其中,黝铜矿、金红石、模拟页岩气、土壤碳形态等标准物质填补了国际空白,锂辉石、钛铁矿物相、稀土矿石等战略性矿产相关标准物质填补了相关矿物类型空白,为国家新一轮找矿突破战略行动的全面开展奠定了基础。

    奋飞的群雁

    作为女性,肩上往往还有家庭的重担,需要花更大气力去平衡工作和家庭,特别是孩子的照顾问题。

    许春雪觉得,工作、事业重要,团队成员们的身心健康、家庭幸福也同样重要。作为管理者,她想了不少办法,比如把出差的工作细致划分,让大家尽量出短差,调配衔接好。不过,急难险重的活儿来了,大家就只能暂时把小家放一放,“一是让家里人多承担,二是团队一起上,互相关照。”

    更多的时候,许春雪自己会冲在前面。有一段时间,活儿比较紧张,她早出晚归,孩子老看不见妈妈便在家吵着要,老公拗不过,只好带着孩子找到单位。一见面,孩子抱着妈妈就哭了。“许姐的老公特别支持她,从没有怨言,还经常会在院里等她下班。我们经常被迫吃狗粮。”一片笑声中,过往的苦涩化成了回忆中的轻松一刻。

    “我们团队的特点就是敢闯敢拼,比业务能力,拼项目成果,看论文数量质量……”宋辛祎是和蔡若伦同一年加入团队的新兵。她觉得,姐姐们不仅是业务上的领路人,更是人生的榜样。

    “她们太拼了,特别励志。”蔡若伦说。

    田芹,为了工作两地分居自己独自带孩子,结果不仅自己成为单位最年轻的正高,而且孩子也培养得特别优秀;陈宗定,为了读博把年幼的孩子托给家人照料,在城里与人合租房子学习。榜样在前,蔡若伦也主动选择了继续深造之路——攻读中国地质大学(北京)地质学专业研究生,即将毕业。

    年纪最大的孙德忠是团队中唯一的“60后”,毕业于南京大学化学系化学专业。她说,在个人爱好中实现人生的价值是幸运,更是幸福。她特别感谢2000年命运的一次转折——本是从中国地质科学院管理岗分流进入测试中心,她却找到了最适合的位置——专业对口、兴趣对口,人生唰地一下亮了。从那以后,她逐渐成为单位无机分析方面的技术担当,成为团队中牵头制定国标行标数最多的业务骨干。

    专注于热爱,是对自己最好的犒赏。

    “我们这个团队,以80后、90后为主体,有高级职称者占到了7位。”许春雪告诉记者,团队还承担着全国自然资源与国土空间规划标准化技术委员会勘查技术与实验测试分技术委员会主任委员单位和秘书处的日常工作,推动发布地质实验测试国家标准300余项。“目前秘书处的日常工作主要由刘亚改负责,她在标准化管理方面很有经验,而且踏实认真、井井有条,这几年做得卓有成效。”

    目前,团队目前正围绕新一轮找矿突破战略行动,开展铍矿石、煤系样品等20种战略性矿产标准物质的研制,以期填补国内外相关研究领域空白;正在推动20项实验测试行业标准的报批发布,为部局标准化工作提供实验测试技术支撑;同时持续开展对地下水分析测试质量监控评估,支撑服务国家地下水监测工程,确保水质结果准确可靠。

    与计量标准化研究室“三八红旗集体”的见面会在开心的合影中落幕了。“还差一个,孙慧中,正在休产假。”许春雪遗憾地补充道。

    离开实验测试中心时,阳光和暖,清风拂面。中国地质科学院大院里面的丁香花开了,空气里是香甜的味道。小小的丁香,每一朵似乎都不甚起眼,但她们一团一簇地聚集在一起,芬芳四溢,就成了春天中一道清新宜人的风景。

    春天里的绽放 ——记“中央和国家机关三八红旗集体”...

    2024年,中国地质调查局北京探矿工程研究所开发完成钻探工程远程监测系统V3.0版,与中国地质调查局探矿工艺研究所、中国地质调查局廊坊自然资源综合调查中心合作,在全国油气重点调查区战略性矿产调查评价项目“川马页1井”和东部地区战略性矿产靶区查证技术支撑项目“冀承页1井”中成功部署应用,取得积极成效。

    该系统可实时采集井深、钻压等21个钻井工程参数,采集出入口流量、温度等15个钻井液参数和全烃含量、硫化氢等15个地质参数,具有设备小型化、网络安全云端化、传输方式多样化和感知实时化的特点。系统可将采集的数据传回数据中心进行快速、系统地分析,为现场工程师提供即时预警与施工优化建议。项目负责人、管理人员可随时通过Web端和移动端服务掌握机台作业情况和钻井参数,实现对钻探施工过程的全面精准管理,大幅提高了钻探作业效率和指挥效能。

    图1 钻探工程远程监测系统在川马页1井应用

    图2 钻探工程远程监测系统在冀承页1井应用

    探矿工程所钻探工程远程监测系统支撑页岩油气调查钻...

    9月28日,2024年全国科普日活动期间,中国地质调查局青岛海洋地质研究所(以下简称“青岛海洋所”)联合山东教育电视台、中国地球物理学会、青岛海洋科普联盟、山东石油学会、青岛市科学技术协会、青岛市地质学会、中国石油大学出版社等单位共同推出全国科普日特别直播活动:“‘鉴’护海洋”。近6万名观众次通过青岛海洋地质研究所视频号、山东教育电视台、“悦读成长计划”视频号、青岛海洋科普联盟“微赞”平台、中国地球物理学会“地球科学探秘”视频号、中国石油大学出版社“好学好知”视频号等平台观看。

    本次科普直播活动围绕习近平生态文明思想,紧扣“提升全民科学素质 协力建设科技强国”的全国科普日主题,采用主持人与青岛海洋所三位专家进行现场科普访谈的形式展开。访谈期间,三位专家从司法鉴定的定义讲起,逐步引申到司法鉴定人、司法鉴定的类别等,并结合自身的办案经历,介绍了海洋环境损害鉴定的特点,损害评估的流程和难点,详细分享了盗采海砂环境损害鉴定、湿地损害鉴定及修复、土壤污染修复后效果鉴定等典型案例,阐述了海洋环境损害鉴定在海洋资源和生态环境保护中的作用。

    本次直播访谈活动包含了丰富的海洋学、地质学、地球物理学、地球化学等多个学科领域的知识点,观众们通过聆听专家的讲解,明白了海洋环境损害鉴定的概念,了解了司法鉴定人如何为海洋环境司法鉴定工作提供保障,领悟了科研工作者开展海洋资源环境损害司法鉴定的意义。活动也弘扬了新时代科学家精神,向以青少年为主体的社会公众普及了知识,宣传了科技创新成果,进一步提高了大家关心海洋环境、保护地球家园的意识。

     
    青岛海洋地质研究所举办全国科普日直播活动:“鉴”...

    近日,中国地质调查局海口海洋地质调查中心(以下简称“海口中心”)海洋能源资源调查室海南海棠湾-崖州湾海岛(礁)综合地质调查项目组研发的“一种仿天然的岛滩养护设计结构及构建方法”获得国家发明专利授权。

    项目组成员依托项目调查发现目前常用的人工补砂结合拦沙堤修筑技术和基于海岸带生态系统的软式防护技术虽能修复海岸侵蚀,但其对离岸海岛等小范围内冲淤环境效果不佳。项目组成员结合海岛岛滩的特点,提供了一种仿天然的岛滩养护设计结构及构建方法——包括从近岸海域到岛陆依次连续设置的近岸海域消能结构、潮间带填充结构以及岛陆景观结构。近岸海域消能结构包括的第一消波带、第二消波带以及耗能带,且第一消波带与第二消波带之间形成第一储砂区,第二消波带以及耗能带之间形成第二储砂区,潮间带填充结构由下至上依次为第一岩石层、第一含砂砾石层、第一含砾砂层以及护滩植被层,岛陆景观结构包括第一植被带、道路以及第二植被带。这一设计强调利用自然力量加强对海岛岸线的修护保护,有效降低了人为影响及极端天气对海岛岸线的侵蚀破坏。

    该专利的授权,探索了一种新型的海滩防护技术,大力提升了海口中心海岛礁科技创新能力。下一步,项目组成员将再接再厉,不断为海口中心的高质量发展提供有力支撑。

     
     
    海口中心成功获得一项国家发明专利授权

    时而平静,时而狂躁的海浪;时而温柔,时而如刀似剑的海风,还有海底神秘的暗流造成“颠簸”—这是海上工作与生活永恒的旋律。然而,即使在波涛汹涌、暗流涌动中,“梦想”号上的科学家却能够平稳的实施科学钻探。“梦想”号可以在6级海况下正常作业、16级台风下安全生存,仿佛在吟唱“不管风吹浪打,胜似闲庭信步”。

    什么是三级动力定位系统?

    “梦想”号能如此的“稳”,很大原因是该船配备了三级动力定位系统(DP-3)。动力定位系统因其不依赖抛锚或系缆、部署和撤离迅速、对水深不敏感等优点,被广泛应用在深海油气开发、潜水作业、海底管道和电缆敷设及科学考察等方面。它的工作原理是,计算机通过控制推进器的推力大小和方向,以对抗由风、浪、流等造成的外部作用力,从而使船体位置和船头朝向保持不变,保证船体稳稳地保持在同一个定位。在“梦想”号上,动力定位控制系统中的传感器、位置参考系统和控制器均采用冗余设计,动力和辅助系统分布在三个防火分隔区域。这样设计的优势是,任何单个舱室的动力系统一旦发生故障,其它舱室的依然能发挥作用,这就是三级动力定位系统。

    动力定位示意图

    动力定位系统是如何知道自己的位置?

    精确的位置测量是动力定位系统的基础。“梦想”号安装了6套位置参考系统,分别基于卫星和声呐等两类不同的工作原理。其中,3套差分全球卫星定位系统,1套北斗卫星定位系统,2套超短基线声呐定位系统,所有系统的位置测量精度都达到分米级别,并不受作业区域的影响,任何一套位置参考系统都能满足定位要求,大大地提升了动力定位系统的可靠性。如遭遇太阳风暴,卫星定位系统可能会受到影响而失效,这时2套声呐定位系统依然能够保证动力定位系统有可靠的位置参考。

    动力定位系统的大脑—动力定位控制器

    动力定位控制器是动力定位系统的大脑,它接收位置测量、风速风向、船舶姿态以及艏向等信号,通过精密计算,输出正确的控制信号以控制推进器的转速和转向,这样就能使船舶保持在设定的位置和艏向上。三级动力定位系统配置了三个控制器,其中一个作为主控制器,其输出信号控制推进器。当主控制器故障时,另外一个控制器将自动切换为主控制器,实现定位功能不受影响。因此三级动力定位系统可靠性非常高。

    动力定位系统用的电从哪里来?

    “梦想”号安装了七台推进器,采用全电力驱动,为动力定位系统提供动力。为了保障电力供给的稳定,“梦想”号采用了闭环电网技术,即将多个中压配电板首尾互联,形成一个环形的供电网络。与传统的分段电网相比,闭环电网可减少运行发电机的数量,提高发电机的效率,还能减少发电机运行时间,降低维护成本。此外,闭环电网还具有容量大、抗冲击能力强、可靠性高、使用灵活的特点。然而,闭环电网中可能会出现的短路、接地和发电机故障等将会影响其他配电板和发电机的正常运行。为了避免上述情况的发生,“梦想”号闭环电网采用了先进的计算机综合保护系统和高级发电机保护技术,实现了对电网及发电机故障点的精准判断和快速切除。

    目前,闭环电网技术在船舶的应用并不多,主要应用于深水钻井平台或者钻井船等发电机装机数量较多的工程船舶。据了解,国内只有“蓝鲸二号”和“海洋石油982”等钻井平台采用了闭环电网,并完成实船短路实验。而“梦想”号的闭环电网也已完成实船接地和短路实验并通过中国船级社和挪威船级社的验收,在我国钻探船中尚属首例。

    闭环电网示意图

    节能法宝——蓄能蓄电池系统

    三级动力定位船舶作业时平均日耗油能高达40多吨,产生高昂运营成本的同时也造成环境的污染。“梦想”号作为全球最先进的大洋钻探船,配备了蓄能蓄电池系统,这好比汽车的混合动力系统。它如同一台大型不间断电源,在发电机发生故障时快速投入,代替故障发电机实现对电网的支撑。这样不仅能确保运行负载不受影响,使电网稳定、可靠,还能减少动力定位时发电机的运行数量,增加在线发电机的功率,提高柴油机的效率,降低油耗。它还能够存储液压钻机下行时产生的再生电能,实现能量回收和利用。由此,还能减少钻机由势能转化为热能所需的冷却水量,从而降低冷却水泵的能耗,实现进一步节能。此外,蓄能蓄电池系统通过削峰填谷功能实现稳定电网,减少发电机启停次数,降低发电机机械磨损,延长大修时间,节约维护成本。“梦想”号的蓄能蓄电池闭环电网比传统的电网节约超15%的油耗。

    “维稳”高手——能量管理系统

    “梦想”号的能量管理系统由功率管理系统和电池管理系统组成,将它与动力定位系统密切配合,为科学钻探作业的稳定安全实施立下了汗马功劳。为了节能增效、维持电网稳定,能量管理系统使出了2大“高招”。高招1:利用动力定位系统预测推进器负荷,通过提前调节发电机的频率,实现对动态负载的补偿,以减少电网频率的变化。高招2:根据电网中发电机以及蓄能蓄电池系统所能够承担的最大负载变化率(千瓦/秒)来控制大型负载的功率变化速度,实现动态负载的惯性补偿,减小电网波动,进一步增强电网的稳定性,减少在网发电机的数量,提高发电机的运行效率,实现节能增效。

     
    “梦想”号:不管风吹浪打,胜似闲庭信步

    头部矿企边深找矿实现增储上产

    近年来,棕地勘查“就矿找矿”是多数头部矿企开展地质勘查的主要方式。相较于绿地勘查项目,棕地和类棕地勘查项目不仅可以有效降低勘查风险和时间成本,提高找矿成功率,还可以使新增资源快速转化为可采储量,有效延长了矿山寿命。

    全国危机矿山找矿专项勘查成果显示,成熟矿区找矿新增资源量为大中型的成功率是新区的6倍,找到大型矿床的投入仅为新区勘查的23%。在新一轮找矿突破战略行动中,中国五矿集团有限公司(以下简称“中国五矿”)、紫金矿业以自主勘查为主,在老矿山边深部找矿、棕地勘查“就矿找矿”方面均取得了重要找矿成果,并积累了丰富的勘查实践经验。

    面对南岭区域百年老矿山急需解决资源接续问题,中国五矿全资子企业五矿勘查开发有限公司(以下简称“五矿勘查”)充分发挥专业技术优势,在中国五矿所属湖南有色金属控股集团有限公司(以下简称“湖南有色”)旗下的水口山、锡矿山百年矿山,以及黄沙坪老矿山开展边深部地质勘查工作。目前,水口山边深部已实现重大找矿突破,新增铅锌、金、银金属量达到大型矿床规模,并在深部钻探出富铁铜矿体,缓解了老矿山资源接续困境,让老矿山焕发新生机,实现了经济效益和社会效益双丰收,为新一轮找矿突破战略行动“增储上产”贡献了积极力量。据了解,五矿勘查是中国五矿的资源勘查先锋队。近年来,五矿勘查持续加大矿产资源勘查力度和资源获取力度,努力在国家战略性矿产资源保障体系中展现国企担当。据统计,10余年来,五矿勘查累计在国内外重要成矿区带探获大型矿床10余座,包括焦煤、银、铅、锌、铁、金、钨、稀土、晶质石墨等矿种。在上一轮找矿突破战略行动中,由五矿勘查主导开创的“泥河模式”“嵩县模式”,被原国土资源部列为新时期地质找矿新机制在全国示范推广。

    与中国五矿相同,紫金矿业也十分重视在勘查领域的战略布局,并投入大量资金支持。统计显示,2021年至2023年,紫金矿业自主勘查投入经费达13.06亿元,勘查新增金金属储量337吨、铜金属储量950万吨,新增其它金属(铅锌、银、锂、钼、钨等)折合新增当量金金属量2494吨,当量金勘查成本52万元/吨,约为2.5美元/盎司。今年5月,紫金矿业总地质师王京彬在2024(第三届)中国国际矿业投资与发展高峰会议上表示,相较其他头部企业,紫金矿业在绿地勘查项目的投入较少,公司勘查投入的一大特点是侧重棕地和类棕地,找矿成果主要通过“就矿找矿”方式取得。该说法再一次得到验证:今年6月,紫金矿业对外宣布,旗下黑龙江多宝山铜业在新一轮找矿突破战略行动中取得重大突破,矿山“铜山铜矿Ⅲ、Ⅴ号矿体”合计新增铜金属资源量365万吨,其中Ⅴ号矿体铜金属资源量达281万吨,系东北地区近40年来唯一探明的超大型单体铜矿。不仅如此,紫金矿业还通过“就矿找矿”,在山西省规模最大的金矿床义兴寨金矿床河湾矿段的原有石英脉型矿体深部发现厚大蚀变斑岩型矿体,新增金资源储量100余吨。

    除了中国五矿、紫金集团,中国稀土也在找矿方面取得了不俗的成绩。今年9月,由中国稀土开展的“冕宁牦牛坪稀土矿资源储量深部探矿核实勘查”项目取得重大找矿突破,预期新增稀土资源量496万吨(REO)。项目由中国稀土子公司中稀(凉山)稀土公司投资1亿元,四川省第一地质大队具体实施。这一找矿成果的取得,进一步巩固和提升了我国在全球稀土供应链中的地位。据了解,中国稀土自组建以来,十分重视地质勘查工作。特别是在新一轮找矿突破战略行动深入开展之际,中国稀土紧盯拓资源、增储量、上产量、稳供应、降成本、保安全,不断增强在稀土资源安全保障方面的核心功能,新获一批矿权,加大勘查投入,并加大绿色勘查开发工艺技术的攻关、集成和技术工程化,形成不同资源禀赋、不同地质特征的工艺组合。

    勘查、开发双管齐下助力矿企可持续发展

    增储、延长矿山服务年限是许多矿业企业开展地质勘查的主要目的。为此,不少矿业企业将矿产资源勘查与开发作为重要战略部署,通过“两条腿”走路,更好地实现可持续发展目标。

    西部矿业相关负责人表示,该公司每年都开展地质勘查工作,每年都有新探明的矿产资源储量,品种包括但不限于铅、锌、铁等。2021年至2022年,西部矿业锡铁山分公司、大梁矿业新增铅锌矿石量305万吨,哈密博伦新增铁矿石资源量146万吨;2023年上半年,该公司新增铅锌矿石量160万吨。

    无独有偶,洛阳钼业今年提出了开启大规模勘探5年规划目标,并明确表示,2023年公司通过勘探活动和矿山生产实践证明各矿区均有较大的资源潜力和有利的资源量转储条件,且具有延长矿山服务年限的潜力。特别是刚果(金)铜钴矿、TFM铜钴矿和KFM铜钴矿,取得了预期找矿效果。而在绿地勘探项目方面,洛阳钼业的Monjolos项目也被证实铌矿化体深部潜力和磷矿开采的连续性。此外,其在国内开展的三道庄钼钨矿、上房沟钼矿等找矿项目也都取得了预期效果。

    大中矿业亦是如此。去年下半年,锂行业曾发生一场万众瞩目、旷日持久的拍卖,经过三天三夜鏖战,大中矿业最终以42.06亿元竞得四川加达锂矿探矿权。随后,大中矿业便开始紧锣密鼓地推进勘探工作。目前,项目已取得重要找矿突破,经过钻孔论证,加达锂矿具备大-超大型锂辉石矿产资源潜力。

    近年来,盐湖股份、金辉股份、亚钾国际等矿业企业也取得了不错的找矿成果。

    除了矿业企业,一些相关行业企业也投身到矿产资源勘查领域。2022年11月,广汽集团全资子公司广汽零部件有限公司与桐梓县狮溪煤业有限公司、遵义能源矿产(集团)有限公司签署《合资合同》,拟在贵州省遵义市共同投资设立贵州省东阳光新能源科技有限公司,从事相关矿产地质勘查和矿产资源的投资管理经营。

    政策引导和鼓励社会资本合法有序入场

    近年来,为深入推进新一轮找矿突破战略行动,鼓励和引导社会资本参与矿产资源勘查开发,国务院、自然资源部,以及各省(自治区、直辖市)相继出台鼓励政策,为企业参与矿产资源勘查注入了新的活力,也为行业发展提供了有力支撑。

    2022年12月14日,中共中央、国务院印发《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》,明确提出“引导和鼓励社会资本进入油气勘探开采领域。”

    2023年5月,为进一步优化矿产资源勘查领域营商环境,服务新一轮找矿突破战略行动,自然资源部印发《关于进一步完善矿产资源勘查开采登记管理的通知》。其中,在进一步搞活矿业权二级市场方面,通知提出了鼓励社会资本投入矿产资源勘查开采,并取消了以招标拍卖挂牌等市场竞争方式取得探矿权转让年限的限制。同时,将协议出让取得的矿业权转让限制年限由10年调整为5年。此外,通知还对勘查开采主体有特殊资质要求的矿种,在符合要求的申请人之间转让变更不受5年限制。

    不仅如此,为吸引更多社会资本投入,2023年,自然资源部还提出,研究制定新一轮找矿突破战略行动运行机制等制度性文件,完善鼓励矿产勘查开采的政策措施,加大区块出让力度,引导鼓励各类投资主体进入矿产勘查开采领域,激发市场活力,从而大幅增加商业性矿产勘查和开发的经济体量。

    2024年7月,自然资源部又印发《关于鼓励地勘单位和矿山企业提供勘查区块建议促进战略性矿产勘查的通知》,并提出,鼓励地勘单位和矿山企业利用以往地质资料或结合正在开展的地质工作,同时鼓励地勘单位和矿山企业通过竞争方式获得探矿权。

    为鼓励社会资本参与地质勘查活动,各省(自治区、直辖市)自然资源部门也相继出台鼓励政策,为商业性地质勘查工作的开展保驾护航。

    黑龙江、山东、四川、陕西、山东、江苏、福建、新疆、贵州等省区,在《自然资源部关于促进地质勘查行业高质量发展的指导意见》(自然资发〔2021〕71号)出台后,相继印发相关配套文件。

    其中,陕西省明确表示,鼓励市县财政资金投入开展本行政区域优势矿产的地质勘查,积极引导社会资金加大资金投入,推进商业性矿产勘查找矿突破。四川省提出,要加大矿业权出让力度,鼓励社会资金投入找矿,鼓励符合《四川省省级国有企业改革发展资金管理办法》条件的企业申报资金支持,同时协调有关部门积极鼓励银行和金融机构支持地质勘查行业重点企业和重大项目发展,加大在信贷、融资等方面的支持力度。新疆相关政策明确,鼓励各地财政出资开展地质找矿,带动社会资金同向发力、快速增储上产。山东省要求,建立健全地质勘查财政资金引导机制,鼓励引导社会资金投入,激发市场活力。贵州省则提出,加强矿业权出让项目库建设,每年从财政资金实施的找矿项目中优选一批区块向社会投放,引导社会资本投入后续勘查,快速推进增储上产,加快推动矿产资源开发利用。

    不仅如此,针对各地资源禀赋,部分省份还分矿种有针对性地出台鼓励政策。例如,2023年12月,贵州省自然资源厅、贵州省生态环境厅等八部门联合印发《关于加快推进贵州省地热能产业发展的实施意见》,提出要积极培育本土企业参与省内地热能资源勘查开发利用,加快形成完整的地热能勘查开发利用上、中、下游产业链体系。

    矿企呼吁加快建立矿产勘查长效机制

    何能让社会资本更深、更广地参与矿产资源勘查开发,不少矿业企业负责人也提出了自己的建议。

    2023年3月全国两会期间,全国政协委员、国城控股集团董事长吴城曾提出“鼓励社会资本参与矿产资源勘查开发”的建议。他认为,针对矿产资源开发周期长、产业链长的特点,以及矿业权变更中存在的边界调整、探边摸底矿产储量出让、权益金计征等问题,政府可建立跨部门协调机制,以及政府部门与企业沟通协商机制和平台。同时,构建分级矿业权合作和交易服务平台,撮合社会资本与勘查单位组建矿产资源勘查开发联合体,形成“投资+技术”的战略合作,以消除地质矿产信息不对称,监督双方在不同勘查阶段收益分配框架的执行,从而提高企业的积极性。

    全国人大代表、铜陵有色金属集团控股有限公司总经理丁士启围绕“如何加强矿业勘查”也提出了类似的建议。他认为,应加快建立矿产勘查长效机制,建设资源风险勘查资本市场,搭建风险勘查项目资金的筹集及流转的渠道,利用好国内外资金、技术,让社会资本在矿产勘查的人、财、物等资源配置中进一步发挥主力军作用,以加快我国重要能源和矿产资源增储上产,进而实现我国矿业高质量发展。

    就在各方持续深入开展新一轮找矿突破战略行动,千方百计找大矿、找好矿、找急需的矿时,一个联盟的成立激发了社会资本参与矿产资源勘查的活力。

    今年8月20日,新一轮金矿找矿突破战略联盟成立。这个联盟由山东省地质矿产勘查开发局发起成立,地勘单位、科研院所、高等院校、矿山企业共同组建,旨在聚焦新一轮找矿突破战略行动,积极推进地质科技创新,充分发挥各方在自然资源综合调查、矿产资源开发利用等方面的专业技术、理论科研、资金产业等优势,开展科技与产业融合创新,形成推广一批科研和实践成果,提升产业核心竞争力,服务保障国家能源资源安全。在联盟中,矿山企业可充分发挥矿产勘查开发优势,优先为找矿联盟的科技创新成果应用提供支持,促进成果转化和应用推广。同时,优先与找矿联盟合作单位在深部金矿勘查开采技术方法方面开展科技攻关,支持合作单位科研人员开展野外地质调查和科学研究等工作。

    或许,该联盟的成立,将为企业参与矿产资源勘查开发提供一些新的路径和思路。

    探索勘查新模式 助力找矿新突破

    长夏炎热,伏暑为最。在这热情似火的八月,中国地质调查局烟台海岸带地质调查中心(以下简称“烟台中心”)的钻探技术支撑团队正在全国多地如火如荼地开展着为国找矿的地质工作。

    在金都招远,高耸的钻塔昂然挺立,超千米深孔钻机正向地球深部探掘;在胶莱盆地,连绵起伏的青山与整齐划一的红色队伍形成鲜明对比;在渤海海域,“海洋地质十七号”调查船正锚定目标沿着蔚蓝海面向海底深处钻进。与此同时,在汾西深处、中原腹地、皖南地区,均活跃着烟台中心钻探工作人员辛勤劳动的身影,他们与大山为伴,与黄土为友,头顶着烈日,脚踩着泥泞,用实际行动投身到国家新一轮找矿突破战略行动中。

    新矿种施工,打开事业发展新局面

    2024年,是烟台中心钻探技术队伍建设发展极不平凡的一年。烟台中心面临着施工人员最多、作业范围最广、钻探任务最重、地层矿种最杂的现实情况。据了解,其工程勘查室年度共承担陆域49个钻孔、海域22个钻孔合计17890米钻探任务,涉及金矿、铝土矿、铀矿、铜矿、铁矿等多类型矿种,分布在5省9个项目13个工作区。面对新领域、新矿种、复杂地层带来的挑战,烟台中心钻探技术团队集智攻关,制定了“一矿种一方案”“一工区一对策”的施工方案,通过优选钻进工艺、优化钻进参数和泥浆配比等措施,有效解决各矿种施工面临问题,积累了丰富的施工经验。针对山东莱西金矿工作区矿化带部位断层泥较多、孔内严重漏失问题,技术团队两次实施水泥封堵,成功穿过漏失破碎层,有效改善孔内漏失情况。针对招远滕家矿区断裂带地层水敏性强、破碎易漏失问题,技术团队充分总结以往经验,对照已有岩心资料,确定地层漏失位置,提前调整冲洗液降失水性能,顺利穿过构造断裂带。针对山西汾西铝土矿工作区地层破碎漏失严重、供水困难的情况,技术团队创新引入空气泡沫冲洗液工艺,在合理处理地层漏失问题的同时有效缓解了工作区供水难题。针对河南驻马店铀矿工作区地层松散易坍塌情况,技术团队邀请北京探矿工程研究所专家实地指导论证,探索应用双聚防塌冲洗液,采用全孔提钻取芯工艺,进一步增强孔内稳定性,保证了岩心采取率。针对首次独立承担海域钻探任务且海况、地层不熟悉的实际,技术团队积极收集国家海洋局、青岛海洋地质研究所等单位以往调查成果,聘请经验丰富技术人员参与指导,利用海上作业“窗口期”加紧施工,目前已实现自主海钻能力“破百”。

    通过一系列方法举措,技术团队有效处置各工作区施工问题,使得效率明显提升:山西汾西工作区单孔施工周期压缩一半,台月实进尺达到650米/台月,较首月提升50%;山东招远工作区施工的1600米钻孔于6月底顺利终孔,全孔台月效率达661.1米/台月,创历史新高,1900米钻孔首月台月效率达795米/台月,再创中心台月效率纪录。经过不断地实践锻炼、复盘总结,技术团队逐步掌握了在漏失、松散、破碎等不同工况条件下的应对措施,实现了浅海地质勘探“百米”的突破,丰富了多矿种施工的专业技术储备,打开了烟台中心钻探事业发展新局面。

    新矿区作业,激发任务保障新效能

    作为一支国家基础性、公益性、战略性地质调查队伍,烟台中心坚持将“支部建在项目上”,尤其对于钻探这个对组织指挥要求高、安全风险考验大的工种,队伍开进到哪里,党的建设、条件保障、安全管理等一系列工作就要跟进到哪里。

    在队伍建设上,为积极响应新一轮找矿突破战略行动,为局系统提供钻探技术支撑,同时解决“工勤人员有活干”的掣肘问题,烟台中心党委积极谋划钻探队伍发展,统筹全中心钻探专业资源,充分发挥集团作战优势,组建130余人钻探大队,在人才、技术、装备等方面予以倾斜,为年度钻进能力突破2万米提供保障。

    在任务引领上,结合今年钻探工作任务重、人员多、分布广、骨干力量少的实际,烟台中心工程勘查室积极探索“1个党总支+7个机台临时党支部”的施工期组织架构,坚持将各项工作一同纳入支部议事日程,通盘考虑、全面推进,切实发挥“把方向、统大局”“议中心、谋发展”“解难题、保稳定”的组织优势,为全年任务顺利开展提供支撑、引领及保障。

    在作业模式上,烟台中心合理分析研判工作区作业难题,及时优化调整作业模式,针对山西汾西工作区钻孔数量多、孔深浅、地形复杂的特点,按照“优化班组配置、调整作业时间”的思路,将机台一分为二,采用“履带式+便携式”两个钻机联合作业,实行“长白班”制,有效规避夜间复杂条件行车风险,同时提高了施工效率和机台搬迁效率。

    在保障方式上,烟台中心针对新矿区情况不熟悉、关系协调难、用电保障难的实际问题,由科室主要负责人带队走访驻地自然资源部门、镇政府、村委会、供电所等,在青苗赔偿、土地占用、用电账户开设、变压器协调等方面达成共识,为任务开展奠定基础;结合各矿区任务实际,区分深孔、中深孔、浅孔等不同情况,针对性进行设备选型、管材复新、维修保养等工作,确保“因症施策”“对症下药”;在物资采购、材料供应、装备运输跨省保障难的情况下,探索实施“固定招标+框架协议+定点比价”的采购方式和“定点物流+自有车辆”的运输方式,确保采购公开透明、物资及时供应、装备安全运输,为高效开展施工任务提供支撑。

    在安全管理上,烟台中心针对每个矿区不同实际,科学制定野外矿区日常管理规定,完善安全风险隐患清单,从优化住宿区选址、调整用车时段、合理安排作息、加强安全检查和应急演练等方面入手,强化各级安全管理责任,督促施工人员持续用好安全管理智慧平台,实时监控钻探机台操作全过程。这些措施使得一线施工人员安全意识不断增强,现场安全作业环境得到改善,野外施工安全管理水平有效提升。

     

    新技术赋能,催生找矿突破新动力

    工欲善其事,必先利其器。为全力支撑新一轮找矿突破战略行动,烟台中心今年新购了多台钻探装备及配套设施,F1000D便携式全液压钻机便是其中1台。前不久,钻探技术团队采用该钻机高效施工完成了352米的岩心钻孔。

    在山东栖霞台前-西陡崖工作区的交接班会上刚上完大夜班的记录员兴奋地汇报着工作情况:“机长,当日进尺115.8米,当班进尺37.8米,我们又破纪录了!”据悉,该钻孔施工地层主要为黑云斜长角闪片麻岩,设计倾角75度,全孔历时5天,台月效率高达1981.1米/台月,单日和单班(8小时)进尺屡创新高,三项指标均突破烟台中心历史纪录。该钻孔的高效施工,体现了烟台中心在钻探技术力量和装备体系建设方面的显著成果。

    除了新设备的投入使用,新工艺、新材料的运用对钻探施工也起着至关重要的作用。今年以来,钻探技术团队从现场作业需求入手,积极推进钻探行业前沿科技设备工艺的引入及研发,探索运用空气泡沫冲洗液、双聚冲洗液、成膜泥浆、变频离心机、海域升沉补偿钻机等多项技术措施,成功申报“一种钻杆内壁泥皮泥饼清除装置”“一种高速水接头多功能提篮”2项发明专利和2项针对设备改进、工具研发的实用新型专利,团队建设正实现由“传统施工”向“科研+生产”的模式迈进,为队伍高质量发展提供新质生产力。

    与此同时,烟台中心正依托近年来在全国多地开展岩心钻、工程钻、水文钻、海钻的经验成果和技术力量,联合北京探矿工程研究所等多家行业单位积极申报海陆一体化钻探工程技术烟台市工程研究中心。该研究中心主要以海域地质钻探为核心、深部岩心钻探为重点、水文钻探和矿山救援钻探为突破,构建较为系统的海陆一体化钻探工程技术方法体系,为全力支撑新一轮找矿突破战略行动提供重要保障。

     

    创新引领 科技赋能 钻探技术支撑水平提质增效
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