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    近日,“碳达峰碳中和”新型绿色战略能源干热岩勘查与试采劳动竞赛推进研讨会在天津召开。北京探矿工程研究所(以下简称“探矿工程所”)共和干热岩GH-04井项目组获评先进班组,翁炜同志获评先进个人。

    近年来,探矿工程所紧密围绕局主责主业需求,针对高温硬岩钻进难题,不断优化高温硬岩受控钻探技术,在青海共和高质量实施2口4000米深干热岩多靶点定向井工程,获取了科学数据、实物资料和优质井筒,有力支撑了干热岩勘查试采,培养了一支爱国奉献、开拓创新、艰苦奋斗的深部地质钻探技术攻关团队。

     

    探矿工程所荣获“碳达峰碳中和”新型绿色战略能源干...

    近日,北京探矿工程研究所(以下简称“探矿工程所”)研制的射流取心工具在5200米井深地热科学探井—福深热1井实现花岗岩高效钻探取心,有效支撑了该地区深层地热勘探开发工作。

    探矿工程所研制的TK-178射流取心工具集射流单动、非晶态内涂层、高效岩心抓取及高温高效硬岩取心钻头技术于一体,有效解决了裂缝带多易堵心、地层温度高、岩心可钻性差等技术难题。项目团队使用该工具在1800、3200、4600及5100余米等井段共开展地热花岗岩取心11筒次,取心进尺77.58m,采获岩心73.83m,岩心采取率高达95%,机械钻速达3m/h,得到了合作方高度评价,为我国深部地热硬岩取心提供了宝贵经验。

    福深热1井使用的钻头及获取的岩心

    北京探矿工程所射流取心工具高效助力我国超深地热科...

    为贯彻落实党的二十届三中全会“进一步深化改革”战略举措,积极推动新一轮找矿突破战略行动中“幕阜山大型资源基地”的建设,中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)李建康研究员团队依托中国地质调查项目《湘鄂赣地区战略性新兴矿产调查》和《江南造山带东段主要成矿系统对比与区域找矿靶区优选》,在幕阜山地区已完成年度钻探工程1970米,探获铍铌钽矿体多条,取得了重大找矿进展。

    研究团队基于近年来在幕阜山地区实施的科技部重点研发、地调及自然科学基金等项目成果,通过区域稀有金属成矿规律总结和大岩基“体中体”成矿模型的建立,结合东部高覆盖区稀有金属勘查方法组合的创新应用,在幕阜山圈定了多处重点工作区,布设了9处机械岩心钻孔。至2024年9月初,8孔共1970米工作量完成施工并全部见矿,共探获稀有金属伟晶岩69层,累计厚度超过267米,最厚脉体视厚度达27米。岩心中伟晶岩肉眼可见大量绿柱石、铌钽铁矿、锂辉石、锂云母等稀有金属矿物,含矿性良好,初步圈定多条铍铌钽锂矿体,在幕阜山北缘首次圈定了铍铌钽稀有金属矿田一处。

    基于大量钻探工程,研究团队构建了幕阜山北缘的伟晶岩类型三维分带,推翻了低分异伟晶岩找矿潜力低的既有认识,进一步完善了区域成矿理论和“体中体”成矿模型。

    此次找矿成果得到了中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心、湖北省地质局第四地质大队、中国地质大学(北京)等项目参与单位的支持,是“产-学-研”深度融合的成果,是“理论指导找矿,找矿完善理论”的有效示范,更是幕阜山北缘自上世纪70年代以来硬岩型稀有金属资源勘查取得的最显著找矿成果,为幕阜山大型资源基地的建设提供了有效支撑。

    项目首孔开钻仪式

    岩心中的稀有金属矿物 

     
     
    华中幕阜山大型资源基地取得重大找矿进展

    2024年11月17日,由我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号在广州正式入列,标志着我国深海探测关键技术装备取得重大突破。

    “梦想”号船长179.8米,宽32.8米,排水量42600吨,续航力15000海里,自持力120天,载员180人,全球海域无限航区,可在6级海况下正常作业、16级超强台风下安全生存,满足全球主要海域桥梁通行及码头停靠条件。该船采用“模块化”设计理念,攻克多项世界级技术难题,以“小吨位”实现“多功能”,国际首次创新集成大洋科学钻探、深海油气勘探和天然气水合物勘查试采等多种功能。经两轮海试验证,“梦想”号主要性能指标均优于设计要求,构建起我国自主的超深水钻探装备设计建造技术体系。

    “梦想”号钻采系统国际领先,联合研制了全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,具备4种钻探模式和3种取心方式,可满足大洋钻探取心和深海资源勘探等不同作业需求,综合钻探效率、硬岩钻进能力大幅提升,最大钻深可达11000米,有望助力全球科学家实现“打穿地壳、进入地球深部”的科学梦想。

    “梦想”号科考实验功能和信息化水平国际领先,堪称海上移动的“国家实验室”。该船建有基础地质、古地磁、无机地化、有机地化、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术等九大功能实验室,总面积超3000平方米,配置全球首套船载岩心自动传输存储系统,可满足海洋领域全学科研究需求。建成“船舶智慧大脑”,可实时汇聚分析2万余个监测点数据,实现作业智能监测、实验智能协同、健康智能保障、船岸智能融合。

    “梦想”号的入列,将为我国深海资源勘探、关键技术装备研发,以及全球科学家开展大洋科学钻探研究提供重大平台支撑,对加快建设海洋强国和科技强国,推动构建人类命运共同体具有重要意义。

    “梦想”号由国家发展改革委、自然资源部申报立项,自然资源部中国地质调查局负责具体组织实施,联合中国船舶集团等多家单位完成设计建造任务。该船于2020年5月完成初步设计,2021年11月启动建造,2024年10月完成综合海试。此外,还配套建设了全球储存能力最大的大洋钻探岩心库1处、高标准深水科考码头2处、多功能保障船1艘,将为“梦想”号运营提供有力保障。

    光明日报:“梦想”号!深海探测又添“国之重器”

    2024年11月17日,由我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号在广州正式入列,标志着我国深海探测关键技术装备取得重大突破。

    “梦想”号船长179.8米,宽32.8米,总吨33000,排水量42600吨,续航力15000海里,自持力120天,载员180人,全球海域无限航区,可在6级海况下正常作业、16级超强台风下安全生存,满足全球主要海域桥梁通行及码头停靠条件。该船采用“模块化”设计理念,攻克多项世界级技术难题,以“小吨位”实现“多功能”,国际首次创新集成大洋科学钻探、深海油气勘探和天然气水合物勘查试采等多种功能。经两轮海试验证,“梦想”号主要性能指标均优于设计要求,构建起我国自主的超深水钻探装备设计建造技术体系。

    “梦想”号钻采系统国际领先,联合研制了全球首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,具备4种钻探模式和3种取心方式,可满足大洋钻探取心和深海资源勘探等不同作业需求,综合钻探效率、硬岩钻进能力大幅提升,最大钻深可达11000米,有望助力全球科学家实现“打穿地壳、进入地球深部”的科学梦想。

    “梦想”号科考实验功能和信息化水平国际领先,堪称海上移动的“国家实验室”。该船建有基础地质、古地磁、无机地化、有机地化、微生物、海洋科学、天然气水合物、地球物理、钻探技术等九大功能实验室,总面积超3000平方米,配置全球首套船载岩心自动传输存储系统,可满足海洋领域全学科研究需求。建成“船舶智慧大脑”,可实时汇聚分析2万余个监测点数据,实现作业智能监测、实验智能协同、健康智能保障、船岸智能融合。

    “梦想”号的入列,将为我国深海资源勘探、关键技术装备研发,以及全球科学家开展大洋科学钻探研究提供重大平台支撑,对加快建设海洋强国和科技强国,推动构建人类命运共同体具有重要意义。

    “梦想”号由国家发展改革委、自然资源部申报立项,自然资源部中国地质调查局负责具体组织实施,联合中国船舶集团等多家单位完成设计建造任务。该船于2020年5月完成初步设计,2021年11月启动建造,2024年10月完成综合试航。此外,还配套建设了全球储存能力最大的大洋钻探岩心库1处,高标准深水科考码头2处,多功能保障船1艘,将为“梦想”号运营提供有力保障。

    我国首艘大洋钻探船“梦想”号正式入列

    2020年6月19日,由自然资源部中国地质调查局所属的中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)承担的“松潘-甘孜成锂带锂铍多金属大型资源基地综合调查评价”地质调查二级项目,组织专家对各委托业务进行了中期质量检查。

    以项目所属工程首席王登红研究员为组长的专家组,会同西南地区项目管理办公室、资源所科技处、矿产资源大数据中心相关负责人,以Welink视频会议的方式听取了各委托业务负责人工作进展汇报,并依据项目任务书和委托业务合同对野外工作中的原始资料、质量管理文件、阶段性成果进行了全面细致地检查;结合专家组对各委托业务的野外抽检情况,形成了中期质量检查意见。

    在“多旋回深循环内外生一体化”成矿理论的指导下,项目组围绕国家大型锂、铍资源基地的规划、部署、建设的战略需求,在松潘甘孜成锂带以甲基卡为示范,同时带动马尔康、九龙、新疆阿尔金北麓等地以锂、铍为主的硬岩型稀有金属地质找矿工作。专家组充分肯定了各委托业务取得的阶段性进展,认为项目组及委托业务方野外调查工作内容扎实,原始记录齐全且真实可靠,质量管理体系运行良好,成果总结认真及时;同时项目组通过“地质云”上传提交了相关材料,达到了中期质量检查要求。专家组还针对野外工作中出现的问题提出了加强资料收集和整理利用,加强稀有金属矿物岩矿鉴定工作,加快推进钻探工作进度等整改意见。

    2020年的新冠疫情、夏季多雨气候以及泥石流地质灾害多发等因素给我国西部地区地质调查工作开展带来一定的影响。松潘-甘孜项目组克服重重困难,紧紧围绕国家需求,按时推进各项工作,本次中期质量检查更是为项目下一步工作指明了方向。后续工作中,项目将继续以“多旋回深循环内外生一体化”成矿理论为指引,以“需求、问题”为导向,认真整改发现的问题,全面提升项目工作质量,进一步推动松潘-甘孜地区稀有金属找矿突破和大型资源基地建设,服务支撑国家战略性新兴产业发展。

     

    新疆阿尔金野外部署钻探工程

     

    川西青藏高原野外质量检查

     

                      四川攀西野外质量检查                                 北京视频会议

     
     
    松潘-甘孜项目完成委托业务中期质量检查

      (一)天然气水合物勘查与试采工作取得重大进展

       

    海域天然气水合物试采试气点火  

    该成果由中国地质调查局广州海洋地质调查局叶建良牵头,中国石油集团海洋工程有限公司、中国地质科学院勘探技术研究所、北京大学等科技攻关团队参与完成。该成果为我国海域天然气水合物第二轮试采实施做好了充分的理论与技术准备。其主要创新点:

    1. 在第一轮试采理论创新的基础上,不断深化研究,完善丰富了“系统成藏”和“三相控制”理论,为第二轮试采井位确定、工程实施、环境保护等提供了全方位的理论支撑。

    2. 攻克形成水平井试采技术装备体系,自主研发相关技术装备达到国际领先水平,部分技术装备打破国外垄断;自主开发了天然气水合物产能模拟与调控系统及流动保障软件,为试采提供了重要技术保障。

    3. 以“防控为主、监测并重”的理念,自主创新形成覆盖试采全过程的环境风险防控技术体系,建立了范围更大、手段更多、精度更高的大气、水体、海底、井下“四位一体”环境监测体系。

    4. 形成了一支涵盖地质、模拟、技术工艺及装备研发等学科、专业,涉及70余家科研院所、生产单位近千人的试采团队。

      

    (二)松辽盆地陆相页岩油调查取得重大突破

       

    沈阳地质调查中心与大庆油田松页油1HF井交接仪式          油气资源调查中心吉页油1HF井超临界二氧化碳压裂

    该成果由以中国地质调查局沈阳地质调查中心杨建国、油气资源调查中心徐兴友为首的科研团队共同牵头完成。其主要创新点:

    1.松辽盆地北部松页油1HF井获得日产14.37方工业油流;松页油2HF井获得日产10.06方工业油流;松辽盆地南部吉页油1HF井获得日产16.4方的工业油流。

    2.创新形成松辽盆地页岩油富集规律新认识,建立了目标优选综合评价体系,为相同类型页岩油调查提供借鉴。

    3.创新形成了水平井钻探和压裂试油两项陆相页岩油关键工程技术,应用效果显著。

    4.按“三位一体”评价松辽盆地青山口组一段页岩油资源量,证实巨大页岩油开发前景。

    5.调查成果为松辽盆地页岩油勘查提供示范,三口井移交油田公司进行试采,引领松辽盆地页岩油勘探开发。

      

    (三)二连盆地陆海地区砂岩型铀矿调查实现重大突破

    该成果由以中国地质调查局天津地质调查中心司马献章为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.提交特大型砂岩型铀矿1处,矿体埋藏浅,矿石渗透性好,易于地浸开发,环境影响小,勘查开发成本低。

    2.创新了砂岩型铀矿成矿理论认识,提出了适合我国陆相盆地的“构造-油水界面-古河谷控矿”成矿新模式,为铀矿找矿靶区圈定和钻探工程布置提供了充分的科学依据。

    3.形成了较为完善的找矿技术方法体系。针对氡气测量数据采集和异常解释存在的难题,创新应用氡气-伽玛测量技术方法组合,结合重力-航磁-放射性测量等综合信息,快速发现并圈定矿体,大幅提升了找矿效率,全区钻孔见矿率高达80%。

    4.将理论和技术推广应用于二连盆地西部、准噶尔盆地南部和柴达木盆地西部等地区,均取得了良好的找矿效果。

      

    (四)我国首眼干热岩试验开发井(青海共和盆地)完井并成功试压裂

     

    青海共和盆地干热岩钻井现场

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质部组织中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、中国地质科学院等单位实施完成,牵头完成人张二勇。主要创新点:

    1.完成国内首眼干热岩试验开发井施工,成功试验应用快速钻进施工工艺,探索形成高温硬岩高效钻进技术工艺,初步建立国内首个干热岩井测井技术体系。

    2.完成国内首例干热岩试验开发井试压裂,形成干热岩造储机理新认识和造储新工艺。

    3.创新干热岩压裂综合监测技术,建成干热岩压裂裂缝实时微震监测系统,研究形成干热岩压裂微震、电磁法联合监测技术。

    4.通过地面调查、物探、钻探、测井、地球化学分析、构造演化研究等手段,研究提出了共和盆地干热岩热源机制与成因模式。

     

    (五)深部地热探测与动态评价服务雄安新区地热规划开发取得显著成效

    雄安新区南北向地质剖面图

     

                                              D35钻孔现场                                      D35钻孔抽水现场

    该成果由以中国地质科学院水文地质环境地质研究所王贵玲为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.提出“克拉通破坏+浅部古潜山三元聚热”理论,构建了雄安新区深部三维热储空间结构,阐释了古潜山的聚热成储特征及其对局部热异常的影响机制。基于此理论在雄安新区实现多处地热勘探突破,钻获华北地区产能最大地热井。

    2.突破以静态储量为基础的地热资源评价方法限制,提出考虑热流补给的采灌均衡条件下地热资源动态评价技术,明确了雄安新区采灌均衡的标准,地热资源勘查报告为新区首个全面施工的容东片区规划提供了支撑,有效服务雄安新区地热开发利用规划的编制。

    3.全面支撑雄安新区地热资源可持续开发。在新区范围内探获高于庄组深部热储第二空间,评价了热储的开发潜力,为新区地热可持续开发提供了稳定的后备资源保障。

      

    (六)探索完成全国、长江经济带、重庆等不同层级资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价并有力支撑国土空间规划

     

    长江经济带“双评价”图集成果样式         全国“双评价”图集成果样式

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质部组织中国地质环境监测院等单位实施完成,牵头完成人石菊松、乐琪浪。其主要创新点:

    1.完成全国、长江经济带、黄河流域和重庆等不同层级“双评价”试点,初步建立了资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术方法,提出了优化调整国土空间开发保护格局的规划建议。

    2.奠定了中国地质调查局在“双评价”支撑国土空间规划中的重要地位,也为全国地勘行业转型发展提供新路径。

    3.基于地质云搭建了“双评价”信息系统,初步实现了在线评价,有效提高了“双评价”工作信息化水平。

    4.先后承担和参与福建、西藏、辽宁、重庆、安徽、承德、大连、锦州、临沂、广安、宁德、榆林等省市“双评价”工作,初步打开了地质调查支撑服务国土空间规划工作局面。

      

    (七)地质工作服务海南、福建、承德生态文明建设取得重大创新

    承德市武烈河百公里生态与文化产业走廊规划建议

    该成果由中国地质调查局主导,中国地质环境监测院、武汉地质调查中心、南京地质调查中心等单位组织实施完成,牵头完成人郝爱兵。其主要创新点:

    1. 以福建省和承德市为例,建立了适用的“双评价”方法和指标体系,编制完成“双评价”报告和图集,为省级和市级国土空间规划和用途管制提供有力支撑。

    2. 探索开展地质资源环境与其它自然资源和历史人文等要素综合评价,为流域生态保护与产业发展、地质文化村(镇)建设提供了地球系统科学方案。

    3. 初步构建了“三位一体”的自然资源综合调查技术方法,形成服务生态文明建设的“承德模式”和基于地质成因规律的福建长汀水土流失治理模式。

    4. 以承德市和宜昌市为例,首次分析了地质建造对农业和生态格局的控制作用,为特色农业发展和生态保护格局优化提供了科学依据。

    5. 首次实现陆海一体化地下空间探测与评价,为海南省海口市江东新区规划建设提供了有力支撑。

      

    (八)长江经济带页岩气资源潜力评价基本完成

     

    长江经济带页岩气资源潜力分布图

    该成果由以中国地质调查局油气资源调查中心的郭天旭为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.创新建立“页岩气分级分类资源评价技术方法与参数体系”,在长江经济带优选页岩气远景区131个和有利区120个。

    2.首次在长江经济带开展了地质条件、技术经济、生态环境“三位一体”页岩气资源综合评价,对国家生态要求禁止开发区内外资源进行了评价,采用勘探开发全成本法对页岩气资源进行了经济性分析。

    3.成果通过中国地质调查局组织的鉴定,戴金星、李廷栋院士等11位专家认为成果报告基础资料丰富、研究工作扎实、参数选取合理、技术方法得当、评价成果可信,“三位一体”综合评价实现了资源调查、科技创新与绿色生态发展的深度融合,对服务长江经济带建设和脱贫攻坚国家战略具有重要意义,是一项具有前瞻性和导向性的重大成果,达到国际先进水平。

     

    (九)新疆博格达山前带新区新层系油气调查实现重大突破

    新疆博格达山新吉参1井油气成藏模式及测气点火照片

    该成果由以中国地质调查局油气资源调查中心的高永进、周新桂为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.首次在博格达山前带二叠系芦草沟组钻获高成熟度优质烃源岩,首次在准噶尔盆地南缘发现了二叠系和三叠系气藏,并获工业气流,实现2个层系油气调查重大突破。

    2.建立了博格达山前带“深层源储一体、连片分布,浅层构造-岩性为主、局部富集”的复式油气成藏模式,揭示了山前带“多层系、多类型、有序分布”的规律,系统评价二叠系油气地质资源量达14.76亿吨,勘查开发前景可观。

    3. 业内专家认为该成果是我国北方新区新层系新领域油气调查的一项重大战略性突破,拓展了准噶尔盆地天然气勘探开发前景,地质理论研究达到国际先进水平,充分体现了国家公益性油气调查工作的基础性、战略性和前瞻性,示范引领作用显著。

     

    (十)国家级地质灾害防治信息系统与30个省(区、市)实现互联互通与数据共享

    国家级地质灾害防治信息系统互联互通现状图

    该成果由以中国地质环境监测院李媛为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.建立自然资源部和中国地质调查局协调领导,省级自然资源厅支持,环境监测院牵头,30个省级环境监测总站共同参加的地质灾害防治工作新模式,推动1+31的局省(院站)合作机制建设。

    2.创新异地、异主、异构分布式地质灾害数据库共享集成技术。①建立了基于专网和互联网+VPN的地质灾害数据双通道传输模式,保障数据连续、稳定、安全传输;②设立省级和国家级前置库,采用触发器技术实现地质灾害数据动态增量更新,利用ETL等中间件技术实现多源异构数据快速抽取、清洗、变换和集成。

    3.首次建立地质灾害数据动态更新质量评价系统,对数据传输通道状态、更新内容、更新频率等进行实时定量评价,并纳入国家地质灾害防治工作管理体系。

    4.完善全国地质灾害防治信息化建设技术标准,规范调查评价、群测群防、专业监测、工程治理和搬迁避让等地质灾害防治数据库建设要求,示范引领省级地质灾害数据库和信息系统建设。

      

    2019年度地质调查十大进展发布

    SYZX系列绳索取芯液动锤

    3500米全液压地质岩芯钻机在山东招远金矿进行勘探

     

    今年是中国地质调查局勘探技术研究所成立60周年。

    60年,一甲子,岁月峥嵘,成就辉煌。

    作为我国第一家探矿工程专业科学研究机构,中国地质调查局勘探技术研究所以地质钻探装备与工艺技术的研发和推广应用为核心工作,通过引进消化吸收再创新、集成创新、原始创新等,60年来交了一份闪亮的成绩单——累计完成重要科研成果500多项,150余项获国家、省部级以上奖励。其中,国家科学技术进步一等奖1项、二等奖2项,国家创造发明奖和新产品奖6项,省部级科技成果一等奖10项、二等奖34项;拥有国家专利93项,中国专利优秀奖4项。如今,勘探所已成为我国地质装备与技术研发的领航者。

    我国成立首个探矿工程科研机构,开启国产钻探装备自主研发新征程

    新中国成立之初,国家确定了地质工作“大发展,大转变”的战略方针。探矿工程作为地质工作的重要手段,其技术基础却很薄弱。在上世纪50年代初期,当时国外的岩芯钻探已普遍推行金刚石钻探技术,而国内仍是“硬质合金、铁砂加钢粒”钻进,钻探设备主要是从前苏联和瑞典进口的低转速手把式和油压钻机。1956年,我国第一个五年计划进入实施的第四个年头,工农业大发展,急需各种矿产资源、能源、水资源。集中力量发展探矿工程技术的呼声也越来越高。

    1957年1月,原地质部组建的我国第一个从事探矿工程专业研究的科研机构——地质部勘探技术研究所(以下简称“勘探所”)成立了。我国地质勘探装备自主研发的新征程由此开启。

    建所初期,为发展适合我国国情的勘探设备,勘探所在国内最先开始了探矿工程小型设备和机具的研制工作,随后,岩芯钻机、物探钻机、坑道钻机、工程地质钻机、反循环水井钻机等,及其配套泥浆泵、钻塔等的研制工作全面铺开。在建所后的10年间,勘探所开展了多项探矿工程领域的开创性工作。比如:率先成功研制了我国第一套地质岩芯钻机;用液动锤首次进行全孔反循环取芯试验,并获成功;在国内最早开展了天然金刚石表镶和孕镶钻头的研制工作,并利用冷压浸渍法制造成功……通过10年努力,我国的地质勘探装备开始自给,探矿技术水平空前提高,使得白云鄂博、大冶铁矿,白银厂多金属矿,淮北、平顶山煤矿等大型矿产基地和多个水利资源勘探进程大大加快。

    与钢粒钻进相比,金钢石钻进具有效率高、质量好、消耗低和操作轻便等优点。1960年,勘探所开始了天然金刚石钻头制造工艺研究,次年便试制成功我国第一批天然金刚石钻头和扩孔器。由于我国天然金刚石产量少,价格昂贵,生产难度大,为天然金刚石钻头广泛使用增加了难度。1969年,勘探所开始了人造金刚石钻头的研究,并于1974年首次进行了小口径人造孕镶金刚石钻进技术配套试验。随后,勘探所与河南省地质局合作,在河南地质九队午阳铁矿区第一次打出人造孕镶金刚石钻头的高水平。1975年,小口径钻探技术又进行了第二轮配套试验。到70年代末,我国仅用20年左右的时间走完了国外金刚石钻探技术发展所经历的100多年的历程。

    此外,在工程地质钻探和水文水井钻探领域的设备研究也屡战告捷,坑探掘进技术和试验室选矿设备研究提交了多项有价值的科研成果。岩芯钻探从手把式低速钻机、大口径硬质合金和钢粒钻进,向液压式高速钻机、小口径金刚石钻进发展;工程地质和水文水井钻探设备,实现了多样化,钻进工艺日趋完善;坑探工程开始从手工作业向半机械化、机械化迈进。我国地质钻探和坑探工作从此朝着赶超世界先进水平的方向迈上了一个新台阶。

    钻探服务领域扩大,钻探技术向多领域、多工艺和科学化发展

    随着改革开放的逐步深入和国民经济的高速发展,我国钻探技术开始向多领域、多工艺和科学化发展。

    20世纪70年代前的钻探技术,主要用于地质找矿和地下资源开采,而进入80年代,则应用到工农业建设和国防建设的各个方面。比如:山东青岛海上柔杆电钻炸礁工程,西藏羊八井地热开采,广东珠江口番禹大桥基桩施工,北京、廊坊等地的定向穿越马路、建筑物的非开挖铺管工程施工,以及北京十三陵蓄能电站锚固工程施工等。

    根据市场急需,勘探所以《螺杆钻受控定向钻探技术》成果为依托,1991年开始了采卤对接井钻井技术研究,与湖南省地矿局、湘衡盐矿一起完成了两对对接井施工,到1995年末,共完成5对对接井,成功率达到100%。两井高精度直接对接成功,使我国水溶采矿技术进入了世界前列。盐业系统的老专家说:“这项技术开发成功,解决了我们几十年想解决而未解决的问题。”该技术的成功,不仅为盐业提供了一条低投入、高产出的途径,也为勘探所科研成果的转化提供了重要经验。

    80年代初,为了满足各种高层建筑、高速公路、桥梁等基桩工程施工的需要,勘探所率先在国内研制大口径工程施工装备与技术配套,研制了GJD工程钻机、CG型全套管施工设备、大口径无循环施工机具与技术,以及大口径桩检测仪,目前已经形成了系列成套设备、器具及配套工艺,其中大口径无循环钻探技术在青藏铁路建设施工中发挥了重要作用。

    1993年,勘探所针对广泛用于市政、电讯、电力、煤气、自来水、热力等管线施工工程的“定向钻进非开挖铺设地下管线技术”进行立项研究。1994年,第一条非开挖铺设的管道顺利完成。到1997年,勘探所自行研制成两种型号的非开挖钻具和器具,并用此设备完成了70多条管线铺设工程,包括穿越公路、铁路、首都机场飞机跑道和建筑物等,至目前已形成高效环保的GBS系列(5T-320T)钻机及配套施工技术体系。

    冲击回转钻探技术在硬岩钻进中具有较高钻进效率。勘探所是我国首个开展液动冲击回转钻探技术研究的单位,至今仍在坚持这项研究。勘探所最初研制成功的5个系列的液动潜孔锤,品种达20多个,几乎涵盖了全部钻孔口径。后续又开发出了更大口径的、嵌岩桩钻进用的ZC-800型液动潜孔锤。勘探所的这一成果在国外引起了广泛关注,吸引了日本、德国、英国、俄罗斯、澳大利亚、古巴、泰国、越南等国家的专家前来考察。德国、澳大利亚、加拿大等在钻探技术方面比较先进的公司先后从勘探所购置了液动锤。该成果在英国权威杂志的《地质钻探》1995年第5期一经发表,有10个国家的13家公司来电来信索取资料和要求报价购置。

    随着钻探技术服务领域的扩大,钻探工程面临的地质条件越复杂,施工难度也越大。如何提高钻探效率、保证质量、降低成本?勘探所根据生产需要及施工条件,将新技术、新方法进行配套,先后研发了小口径金刚石岩芯钻探、井底动力钻探、空气钻探、水力反循环钻探、大口径基桩孔施工等工艺。勘探所实施的原地质部“八五”攻关项目《中心取样地质钻探新技术》《液压顶驱式车装钻机》及《CD-3型岩芯钻机》,结束了我国钻探方法单一的局面,使我国钻探技术的整体水平有了较大幅度的提升。与此同时,勘探所还与各有关探矿机械厂共同合作,使常用钻探设备基本上实现了标准化、系列化和国产化。

    钻探技术迎来发展新机遇,科学钻探体系进一步丰富

    1999年,新一轮国土资源大调查开始实施。地质、矿产及资源勘查钻探技术的应用迎来新的发展机遇和更广阔的发展舞台。

    在地质大调查项目、科技部“863”项目和危机矿山专项项目的支持下,勘探所完成了2000米全液压岩芯钻机及配套设备的研究,并在山东乳山金青顶金矿区完成了终孔深度达2212.80米(Φ76毫米 N级口径)示范孔的工程施工,创造了国内H级绳索取芯钻进深度及岩芯钻探套管应用深度的两项最深纪录。用自主研发的XJY-850无缝合金钢管材制作的Φ73毫米、Φ89毫米绳索取芯钻杆,在示范孔施工期间未发生孔内钻杆事故,标志着我国2000米地质岩芯钻探技术体系已基本形成,同时也结束了我国2000米以深钻孔绳索取芯钻杆依靠进口的局面。

    全液压动力头钻机具有取芯钻进效率高和安全性高的特点,尤其在斜孔施工方面极其方便,可提高钻探质量。勘探所开发的YDX系列全液压岩芯钻机的所有功能均为液压驱动,操控精准便捷,与传统的立轴式钻机相比,取芯作业的效率及安全性大大增加,钻机采用模块化设计、先进的高转速动力头设计、负荷敏感控制液压系统等部件设计,提高了钻探工作效率,减轻了工人的体力劳动,提高了钻机工作可靠性。勘探所先后完成了300米、600米、1000米、1500米和2000米系列钻机的设计开发,并出口到澳大利亚、俄罗斯、吉尔吉斯斯坦、蒙古等国。

    在地调项目的支持下,勘探所研发的高精度定向对接中靶系统——“慧磁”系统,实现了地下导航高精度定向技术的重大突破,也使得我国成为继美国之后第二个拥有此项技术的国家。从2003年开始,勘探所与中国机械进出口总公司合作,实施了土耳其BEYPAZARI天然碱采集卤项目钻井工程,到2010年12月共完成了56口井的定向钻井,获得了土耳其业主公司的高度评价。通过土耳其天然碱工程的实施,勘探所实现了从两井对接连通到多井对接连通的技术跨越。

    2001年4月18日,受国内外地学专家高度关注的中国大陆科学钻探工程在江苏省东海县破土动工。该井井深达5158米,孔径256毫米。针对科钻工程中硬岩深井连续取芯钻进技术难题,勘探所完成了液动潜孔锤理论及工作原理的创新,攻克了液动潜孔锤零件设计、选材及加工方面的多项工程技术难题,配套开展了全面冲击回转钻进、绳索取芯钻进、液动潜孔锤跟管钻进、螺杆马达液动潜孔锤提钻取芯钻进及螺杆马达+液动潜孔锤+绳索取芯三合一钻进等配套工艺的研究,至2008年底基本完成了YZX系列液动潜孔锤及其配套工艺技术的研究与开发。科钻一井的统计数据表明,采用液动锤钻进施工,钻进效率提高54%,延长回次进尺178%,大幅度减少了施工周期、降低了施工成本,为科钻一井的顺利完成发挥了重要作用,并创造了单孔应用进尺和使用深度两项世界纪录,使我国的液动锤技术达到了国际领先水平。目前,YZX系列钻具已经成为国内外市场上实现规模化应用程度最高的产品,不断刷新的液动冲击回转钻进技术应用孔深和累计使用进尺等世界纪录,使我国在该领域的研究应用水平站在了世界之巅。

    2007年10月22日,勘探所承担的松辽盆地“松科一井”主井(北井)钻探工程顺利完钻。这口深达1810米的科学探井,以取芯钻进1630米、岩芯直径92毫米、岩芯采取率94.59%的技术成果,为中国乃至世界的环境地质科学研究提供了丰富详实的必要信息。该井在实施过程中,综合运用水源钻探设备、岩芯钻探技术与石油钻井技术,为在复杂沉积地层环境中进行低成本钻探探索了一条成功之路。2014年,勘探所又牵头组织实施了“松科二井”科学钻探工程,目前进展顺利。

    2008年至今,勘探所又以骨干成员单位参与了汶川地震断裂带科学钻探工程(WFSD)。期间,勘探所研制的深孔复杂地层取芯钻具和长半合管取芯技术,在提高高应力极破碎复杂地层的岩芯采取率、岩芯质量和复杂地层深部综合钻探效率等方面发挥了重要作用。其中,9米超长半合管的应用创世界纪录。

    大力推进科技创新,多项钻探技术领跑世界

    随着找矿突破战略行动、生态文明建设、国土资源“三深一土”科技战略的推进,中国地质调查工作更加聚焦国家重大需求和国土资源中心工作,更加关注重大资源环境问题和地球系统科学问题。勘探所按照中国地质调查局党组确立的建设世界一流新型地调局的目标,充分发挥科技创新的引领支撑作用,强力推进科技进步、人才成长和团队建设,自主研发了一批高精尖钻探技术设备,使我国在多个钻探领域领跑世界。

    勘探所承担的《2000米以内全液压地质岩芯钻探装备及关键器具》项目,针对我国地质岩芯钻探技术与装备落后的状况,对全液压岩芯钻机及地质岩芯钻探关键器具进行了全面技术攻关,先后研制了系列全液压岩芯钻机、高强度钻探管材和绳索取芯钻杆、高效液动锤、新型事故处理工具等关键技术装备,突破了严重制约我国地质勘探工作发展的技术瓶颈,从而建立起我国2000米以内地质岩芯钻探技术体系,也使得我国由全液压岩芯钻机、高性能绳索钻杆进口国一跃成为出口国。2015年,该项成果获得了国家科学技术进步二等奖。

    勘探所还自主研发了用于深部矿产资源勘查的3500米全液压岩芯钻探装备。该装备具有较高的机械化、自动化水平,配套高精度仪表及钻参系统,满足金刚石绳索取芯、冲击回转、定向钻进等深孔地质钻探工艺要求,既可用于深孔岩芯钻进,也可用于我国浅部石油勘探,以及新兴能源如煤层气、页岩气、干热岩等的勘探,既可以打丛式井,又可以钻进定向孔。目前,该钻机正在深部地质找矿和油气资源调查中发挥作用。此外,勘探所还研发了大型车载深井钻机、全回转套管钻机、反循环取样钻探装备、地质勘查深孔用高强度铝合金钻杆、轻便岩芯钻机、涡轮取芯钻进系统、大口径长钻程同径取芯技术等,填补了国内多项钻探领域的技术空白。

    钻探过程中,孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故时有发生。针对此种情况,勘探所开展了76毫米和96毫米规格的小口径地质钻探波纹管护壁技术研究,攻克了小口径膨胀波纹管成形技术、膨胀波纹管悬挂锚固技术和多根膨胀管对接技术等三大关键技术难题,填补了该技术领域的世界空白。该技术能有效解决深部地质钻探施工中的孔壁坍塌、掉块、溶洞、漏失等孔内事故,其处理效果相比传统泥浆调配、水泥造壁等更加可靠安全,同时简化了钻孔结构、优化套管级数,大大降低了钻探成本,被誉为21世纪国际钻探工程领域的核心技术之一、小口径钻孔的“血管支架”。该技术在广西、山东、甘肃、福州等地进行了现场应用,完成了地质岩芯钻探超深孔护壁、长距离连续护壁、页岩气孔护壁、大斜度钻孔等不同类型的护壁任务,单次护壁长达21米,护壁深度达到2000余米。

    自从2003年开始勘探所用自有技术在土耳其从事对接井工程,取得了土方业主的高度认可。鉴于勘探所与土耳其业主在工作中建立了良好的合作关系,2014年勘探所作为独立承包商签订了贝帕扎里天然碱矿钻井工程四、五期合同,共计145口井。2015年9月10日,由勘探所承担的土耳其卡赞天然碱地下工程开钻,标志着世界上最大规模的对接井水溶采集卤工程正式拉开序幕,该项目计划在2015年~2018年施工74个采卤水平井组,单井总数达222口。勘探所运用“慧磁”技术创造性地设计并实现了多井组的连通,真正使得地下“穿针引线”技术成为了现实;在施工中大胆创新,克服了地层结构复杂、地磁场异常、地层破碎严重等困难,积累了处理复杂问题的丰富经验。

    60年风雨路,勘探所人用聪明才智和心血汗水铸就了一座座功绩累累的丰碑。在前期研究成果的基础上,近些年来,勘探所取得了4项国际领先技术成果:高精度对接连通井技术、液动冲击回转钻探技术、大口径长筒取芯钻探技术与小口径膨胀波纹管护壁技术;1项国际先进钻探技术体系:2000米以内地质岩芯钻探技术体系;2项国内领先技术:3500米全液压地质岩芯钻机与车载全液压深井钻机;实施了4项科学钻探工程:牵头实施“松科二井”工程、承担“松科一井”主孔工程施工作业、为中国大陆科钻一井工程提供核心钻探技术、为汶川地震科学钻探工程提供极破碎地层取芯技术。

    步入新时代,继续为钻探技术装备研发贡献中国力量

    党的十九大召开,中国特色社会主义步入新时代。新时代,世界抱以新期待。

    步入新时代,勘探所将继续为钻探技术装备研发贡献中国力量:一是制定1.3万米科学超深井钻探技术方案。围绕国家实施科学超深井的需求,对实施我国超万米科学钻探工程的相关技术与装备研究开发提出了系统建议,形成一套满足1.3万米科学超深井的钻探技术方案,为我国入地计划的实施打下了基础,为超深井关键技术研究指明了方向。二是进行海域天然气水合物开采技术探索。针对海域天然气水合物开采面临的粉砂质地层低渗、松散无胶结等问题,综合应用水平井施工技术、多介质反循环钻探技术、定向对接连通井技术等,探索超大直径井眼扩径砂砾充填完井、水平井砂砾充填完井及对接井完井等技术,以实现增大产层接触面积、控制涌砂、抑制粉砂运移、举升排沙等目标,力争解决我国及世界海域天然气水合物开采的关键技术难题。三是拓展“慧磁”系统在地下热能开发的应用;“慧磁”系统为定向井提供关键技术保障,确保井组的平行,解决地热勘查开发关键技术难题,为最后热储层的压裂提供有利条件。四是拓展“慧磁”系统在矿山救援井的应用。勘探所创新提出了一套利用“慧磁”系统进行井下被困人员的定位和救援孔定向引导技术方案:在矿山井下预设磁信标装置,矿难发生后可由被困人员启动,磁信标可连续30天以上向外发射磁场信号,用于提示井下存活人员及所处位置,并精确引导地面救援孔钻入被困区域,提高救援效果和效率,为矿山抢险救援提供了一种高科技手段。

    六十载峥嵘岁月,笔墨春秋著华章;六十年风雨征程,薪火相传见精神。勘探所将在支撑服务国家重大需求和国土资源中心工作的大路上勇往直前,继续在高精尖勘探装备和技术领域的研发领先国内,力争实现部分技术与世界水平并跑或领跑。

    做新时代地质钻探装备与技术研发的领航者

    北京探矿工程研究所近日采用自主研发的浅层钻探设备在山西省某重点调查区开展了铝土矿异常快速查证与技术方法试验,取得积极进展。

    目标调查区铝土矿取样面临系列难题:一是试验区地貌以低山丘陵为主,交通不便,传统设备难以到达查证点位;二是目标矿层较厚,传统浅井方法难以穿透;三是含矿层位于土壤砂砾松散覆盖层之下,顶底板岩石破碎,取心质量难以保证。为此,探矿工程所浅钻技术团队采用TGQ-30型轻便钻机,配合轻质铝合金钻杆、φ60mm薄壁取心工具和齿轮型硬岩金刚石钻头等技术工艺,开展了2个钻孔的取样试验,单孔岩心采取率大于90%,取心质量和钻进效率均满足该调查区铝土矿调查评价需求。

    下一步,浅钻技术团队将围绕铝土矿调查取样需求,进一步攻关新能源电动钻机、原位无污染取心等绿色勘探关键装备和工艺,积极开展应用示范,为战略性矿种调查提供技术支撑。

    低山丘陵上的钻探点位

     一勘查孔的全孔取心

     
    探矿工程所铝土矿浅层取样试验取得积极进展

    (一)自主成功研发深海浅软地层大口径水平井技术

    深海浅软地层完成水平井建井

    该成果由中国地质调查局广州海洋地质调查局牵头,中国地质调查局勘探技术研究所、中国石油集团海洋工程有限公司等单位共同参与完成。牵头完成人为叶建良、秦绪文、谢文卫、刘春生。其主要进展及创新:

    1.创造了深海浅软未固结地层17-1/2″井眼造斜率>15°/30米的世界造斜新纪录。研发了专用大直径高造斜钻具,创新软弱未固结地层的水平井定向钻进工艺,经过4个试验场累积12824米试验,在水深大于1200米的试采井现场施工中实现连续8个靶点高精度中靶,确保了井身轨迹精准穿越储层地质甜点。

    2.首次采用开路钻完井技术钻开储层,大幅度拓宽了钻井液安全密度窗口,有效解决了未固结浅部地层易破裂等问题。综合优化利用施工平台双井架同时作业,实现浅软地层水平井安全高效建井。

    3.创新研发了动力导向下套管技术,攻克浅软地层中高造斜率大直径套管下入难题。利用动力导向工具引导套管下入,大幅度降低管柱下入摩阻,减少粘附卡钻风险,避免新井眼的产生,创造深水浅软地层套管下入纪录。

    4.研发全球领先的第四代“慧磁”高精度中靶系统,拓展了姿态测量模式,并提高了仪器的探测距离和测量精度,精准控制监测井与试采井间距,为实现储层精确监测提供了技术保障。

     

    (二)干热岩高效控缝控震压裂和高温硬岩多靶点精准定向钻井技术取得突破

    青海共和 GH-01 井压裂现场

    该成果由青海共和盆地干热岩勘查与试采科技攻坚战指挥部牵头,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为叶成明。其主要进展及创新:

    1.自主攻关形成干热岩裂缝定向控制压裂技术,以裂缝系统净压力控制为关键手段,调整工艺和参数,研发应用超高温、长效封堵暂堵转向剂促使裂缝向高应力方位延伸,达到有效控制裂缝走向和延展距离的目的。

    2.基本掌握干热岩压裂高效控震技术,建立多场耦合三维地质模型,评价诱发地震风险。采取填砂封堵敏感结构面、无级变速压裂缓停泵、中小排量连续泵注等工艺,减缓压裂诱发地震。实时获取诱发地震信息,动态评价诱发地震风险,指导压裂参数调整。

    3.创新建立微地震-时频电磁高精度裂缝联合观测系统,实时获取微震响应和裂缝延展特征,形成了适合干热岩压裂微震监测的高精度微地震监测技术,支撑压裂工艺参数调整和诱发地震风险管控。

     

    (三)新发现和厘定鲜水河木格措南全新世活动断层与色拉哈挤压阶区并有效服务重大工程规划论证(略)

     

     (四)智能滑坡监测预警系统研发与地质灾害隐患遥感识别技术取得突破并成功应用

    滑坡仪-GNSS位移监测设备

    该成果由中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质力学研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为邢丽霞、殷跃平。其主要进展及创新:

    1.第Ⅰ代滑坡仪定型试制。融合应用新型微机电传感、北斗高精定位、天-地窄带物联、人工智能等多学科技术,突破低耗采集、变频监测、组网定位与多模通信等关键技术瓶颈,可靠性不断提升,达到95%优秀级;集成度大幅提高,实现多测项按需集成。

    2.智能预警系统多级应用成效显著。系统实现“建设-运行-维护”全流程在线管理,并构建了“人机结合”决策模式与技术流程,初步实现人机综合研判。

    3.“1+4”监测预警技术标准体系初步形成。构建1总4分技术标准体系,其中《地质灾害专群结合监测预警技术指南》《地质灾害监测数据通讯技术要求》已印发执行。

    4.隐患识别方法体系初步建成。提出融合多源、遥感观测,涵盖形态、形变、形势的隐患识别技术方法,形成专题信息提取、隐患特征识别、野外核查验证的业务流程。

     

    (五)深部地热系统成因理论及模式支撑找热取得新成效

    “同源共生-壳幔生热-构造控热”成因模式示意图

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局地质科学院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、中国地质调查局北京探矿工程研究所等单位共同参与完成。牵头完成人为王贵玲。其主要进展及创新:

    1.建立了深部水热型和干热岩型地热资源系统的成因理论,从地热系统的角度阐释了两种类型地热资源的关联和差异,统一了地热找矿新思路。提出不同构造区水热与岩热相伴生的“同源共生-壳幔生热-构造聚热”的成因理论,进一步完善了地热资源研究的基础理论。

    2.将深部地热系统划分为沉积盆地古潜山复合型、沉积盆地深坳陷层控型、断陷盆地地压型、陆陆碰撞板缘型、板缘俯冲带热控构造型、隆起山地深循环型以及近代火山型七种类型,为区域地热资源勘查开发提供了理论依据。

    3.基于此理论,相继在雄安新区、东南沿海、江西宁都等地区实现找热突破。在雄安新区钻获华北迄今温度最高的地热井,在广东惠州钻获东南沿海迄今温度最高、流量最大的地热井,在江西宁都小布镇钻获了当地第一口可供商业开发的地热井。

     

    (六)航磁超导全张量梯度测量系统研发成功

    低温超导(左)和高温超导(右)航磁全张量梯度测量系统试飞团队

    该成果由中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国科学院空天信息创新研究院、吉林大学等单位共同参与完成。牵头完成人为刘浩军、郭华、郭子祺。其主要进展及创新:

    1.对无磁杜瓦进行小型化、轻量化设计,并通过电磁屏蔽技术保证杜瓦低涡流噪声性能,提高系统稳定性。设计高、低温超导系统通用的读出电路和惯导系统匹配的主测控装置,实现了多通道SQUID测控系统工作点自动调节技术,以及八通道磁测数据和姿态数据的同步采集、存储和上传;设计并研制水滴形吊舱及配套吊缆,通过空气动力学、电磁兼容性等分析测试,解决水滴形吊舱研制和飞行姿态控制等关键技术问题。

    2.高温超导测量系统采用全新探头结构设计,通过增加芯片基线距离,提高磁梯度灵敏度。

    3.低温超导测量系统采用六棱台绝对对称结构设计,通过多芯片设计增加磁测数据冗余度,结合磁通变换器,提高磁测数据质量和稳定性。

     

    七)中国东部克拉通古陆核形成与大陆演化研究取得重大进展

    该成果由中国地质调查局武汉地质调查中心、中国地质调查局成都地质调查中心、中国地质调查局南京地质调查中心、中国地质调查局天津地质调查中心、中国地质调查局地质研究所共同参与完成。牵头完成人为邓新。其主要进展及创新:

    1.在黄陵古陆核发现扬子克拉通已知最古老的(29.5亿年)表壳岩系、华南最古老的(33亿年)TTG岩系,发现迄今扬子克拉通最古老的冥古宙(40亿年)继承锆石,在云南元江地区查明存在扬子克拉通南部最古老的(31~28亿年)结晶基底。

    2.在胶北发现27亿年富钾花岗岩,指示该区太古宙地壳在27亿年时已完成由不成熟的TTG片麻岩向成熟的壳熔花岗岩转变,限定华北克拉通吕梁群的时代为新太古代(25亿年),改写了华北古元古代BIF成矿历史。

    3.重塑了华南元古宙弧盆系演化格局,为深化认识显生宙战略性矿产区域成矿规律提供了基底构造信息。

    4.深化了中国东部克拉通古陆核地壳演化的认识,为探索全球早期陆壳形成及其与板块构造体制的关系提供了新资料,相关成果发布后引起了地学界广泛关注,实现了基础地质理论创新。

     

     

    (八)大陆碰撞成矿理论指导成功实施青藏高原首个3000米固体矿产科学深钻并揭露巨厚铜金矿体

    甲玛矿区推-滑覆构造控矿体系

    该成果由以中国地质调查局矿产资源研究所唐菊兴为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新:

    1.在青藏高原甲玛矿区成功实施了固体矿产首个3000米科学深钻,精细揭示斑岩成矿系统结构,实现地质信息“透明化”,累计揭示584.36米铜钼(金、银)矿体,建立了完备的高原科学深钻施工工艺,也为构建3000米以浅的资源勘查和预测技术方法奠定了坚实基础。

    2.创建了斑岩成矿系统“多中心复合”成矿作用模型,丰富和完善了碰撞造山成矿理论,并依此新发现则古朗北矿段的巨厚斑岩和矽卡岩矿体。在矿区深部及外围取得重大找矿突破,据最新估算成果,甲玛矿区累计探获资源量铜882.5万吨(Cu 0.7%以上 392.8万吨),钼85.6万吨,铅111万吨,锌63.8万吨,伴生金244吨,伴生银13000吨,当量铜1814.8万吨。

    3.通过“产、学、研、用”技术理念以及科技成果转化,项目成果直接应用于矿山深部和外围找矿,并取得重大找矿突破。

     

    (九)望谟生物群首次发现并揭示三叠纪早期海洋生命复苏与演化

     

    望谟生物群化石类型

    该成果由以中国地质调查局成都地质调查中心的周长勇、张启跃为首的科研团队牵头完成。其主要进展及创新:

    1.在南盘江盆地首次发现早三叠世海洋生物化石群落,初步鉴定包括6门14纲,命名为“望谟生物群”。其丰富的化石门类展示出从初级消费者到顶级捕食者的复杂食物链,表明在早三叠世一个复杂的海洋生态系统已经形成,海洋生态系统恢复时间小于5百万年,是研究早三叠世海洋生态快速复苏机制的窗口。

    2.填补了南盘江盆地早三叠世海生爬行动物演化空白,与之后的罗平生物群、兴义动物群、关岭生物群形成了华南三叠纪海洋生态演化的完整系列,对深入研究二叠纪末生物大灭绝后海洋生态系统复苏、辐射具有重大意义。

    3.地方政府和相关部门高度重视望谟生物群化石保护和研究,已协调黄百铁路等基础建设改线避让以促进妥善保护化石产地。

     

    (十)水平衡理论与北方生态水文演变研究取得新认识

    坝上高原及察汗淖尔流域盐尘空间分布

    该成果由中国地质调查局水文地质环境地质研究所、中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心、中国地质调查局地质环境监测院、中国地质调查局水文地质环境地质调查中心等单位共同参与完成。牵头完成人为石建省、吴爱民、聂振龙、张光辉。其主要进展及创新:

    1.构建水平衡理论体系,提出水平衡区域控制、水平衡问题响应、水平衡危机预警等水平衡“红线”指标。从技术逻辑出发,对多尺度自然单元进行水平衡分析研究,提出水平衡关键要素发生重大变化的指标界限,再以行政逻辑为着眼点,按多级行政单元对技术型结论进行管控分配,形成在生态系统合理维持前提下,水平衡状态满足经济社会发展需求的可调节指标、范围和途径。

    2. 提出了内蒙古高原萎缩型湖泊与青藏高原扩张型湖泊的水平衡模式,揭示内蒙古高原察汗淖尔、达里诺尔、岱海等湖泊萎缩的主要原因是干旱气候背景下地表水过度开发和地下水超采;查明了盐湖流域四湖水源构成,定量识别了冰川冻土融水及地下水补给量,精准预测了盐湖水位的溢出时间,实现了高寒湖泊水平衡分析理论方法创新。

    3. 创建了西北干旱区地下水生态功能渐变-质变-灾变识别理论方法,揭示了西北干旱区地下水生态危机形成机制。

     
    2020年度地质科技十大进展公布

    (一)完全自主知识产权创新型多功能天然气水合物钻采船(大洋钻探船)初步设计完成

    (略)

    (二)自主研制国内首套深海井口吸力锚技术装备并成功应用

     

     吸力锚装船固定                                     吸力锚入水

    该成果由以广州海洋地质调查局为牵头单位,中国地质科学院勘探技术研究所宋刚为牵头人的科研团队完成。其主要创新点:

    1.2019年11月13日,国产深海井口吸力锚在我国南海试验成功,标志着我国已掌握深海井口吸力锚技术。井口吸力锚既需要较强的承载力,又需要很高的垂直精度,以确保钻井时钻杆顺利通过。

    2.结构方面采用了“上拱下锥”式的筒体结构大大提高了其承载力;监测方面采用了机电双通道姿态监控系统实现多参数监控;安装方面采用了步渐间歇式自贯和拖曳连续式负压贯入工艺实现了高垂直精度。其参数为:直径Φ6.5m,高12m,重96t,承载力超500t,安装垂直精度控制在0.17°,技术指标达国际先进水平。

    3.实现了井口吸力锚理论和安装的重大突破,打破了国外技术垄断,使我国成为拥有完全自主知识产权的深海井口吸力锚技术装备的国家。

    (三)中国海1:100万区域地质调查系统性成果集成与洋陆汇聚带地质理论创新

     

    该成果由以青岛海洋地质研究所张勇和广州海洋地质调查局李学杰共同带领的科研团队完成。其主要创新点:

    1. 首次基于我国管辖海域1:100万海洋区域地质调查全覆盖实测数据,形成了“一图一库一报告”整装成果:编制了海洋地质系列图件计3类27张;建立了包含758个数据集的海洋地质空间数据库;编纂了1套“志书”性成果报告。

    2.获得了系列原创性认识:建立了中国海域构造单元划分新方案,创新性提出“东亚洋-陆汇聚带多圈层作用”和南海“弧后扩张与左旋剪切”理论模式;厘定了中国海域中-新生代地层格架,实现跨构造单元的地层比对;刻画了中国海域地形地貌特征,新命名245地理实体并获国务院批准;创新性提出中国东部海域“陆缘条带状”和南海“多源环带状”沉积分异模式;总结了海域成矿成藏规律,引领新领域和新层系矿产资源调查。系统化和理论化的重大成果有效服务于海洋强国战略,推动了西太平洋边缘重大基础科学问题的研究。

    (四)我国中生代爬行动物研究取得重大进展

    南漳-远安动物群中的“鸭嘴兽”龙化石及素描图

    该成果由中国地质调查局武汉地质调查中心的程龙、地质科学院地质所周炫宇、成都地质调查中心安显银等组成的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.在早三叠世南漳-远安动物群中新发现两件卡洛董氏扇桨龙化石,有与现生鸭嘴兽相似的头骨结构,不仅将鸭嘴兽式的捕食方式提前到早三叠世晚期,而且进一步暗示了海洋生物在早三叠世已经完成复苏,该研究成果发表在《自然》子刊《科学报告》上,后经CCTV等国内外权威媒体跟踪报道后,引起了极大的社会效应。

    2.在辽西地区九佛堂组中新发现了吕氏努尔哈赤翼龙,其牙齿生长角度为进一步揭示帆翼龙类的进食习惯和食性提供了有力证据。

    3.在西藏昌都地区首次发现海拔最高的侏罗系蜥脚类和兽脚类恐龙化石,为蜥脚类恐龙的早期演化和体型大型化生长模式提供了重要证据,对恢复昌都地区侏罗纪时期古生态和古环境具有重要意义。

    (五)中国大型锂矿成矿新机制与找矿新突破

    “多旋回深循环内外生一体化”的锂矿成矿机制示意图

    该成果由中国地质科学院矿产资源研究所的王登红为首的科研团队牵头完成。其主要创新点:

    1.提出了“多旋回深循环内外生一体化”的锂矿成矿机制新认识。在该理论的指导下,开展了以甲基卡为示范带动川西可尔因、九龙等地以锂为主的硬岩型稀有金属地质找矿工作并取得突破,其中在甲基卡矿区及外围探获Li2O(334)资源量约30万吨,马尔康矿田探获Li2O(334)资源量约13万吨。

    2.在此理论的基础上拓展了“五层楼+ 地下室”的勘查模型,进而指导川西、幕阜山—九岭矿集区及中央造山带的秦巴山区等地在寻找伟晶岩型锂辉石矿床、花岗岩体型锂铍铌钽矿床及层控热液型铍矿床等方面取得新进展,指出了新方向,打开了稀有金属找矿的新局面。

    (六)七种自然界新矿物获国际认证

     

    显微镜下的新矿物

    该成果由中国地质科学院地质研究所 熊发挥、中国地质调查局天津地质调查中心曲凯、中国地质调查局成都地质调查中心任光明、中国地质科学院矿产资源研究所简伟等科研人员牵头完成。其主要创新点:

    在我国境内铬、铂族、稀土和金矿床中发现了七种国际认可的新矿物:“经绥矿”(TiB2),“志琴矿”(TiSi2)、“巴登珠矿”(TiP)、 “太平石”((Ce7Ca2)Σ9Mg(SiO4)3[SiO3(OH)]4F3)、“氟栾锂云母”(KLiAl1.5☐0.5(Si3.5Al0.5)O10F2)、“钾绿钙闪石” (KCa2(Fe2+4Fe3+)Si8O22(OH)2)和“灵宝矿”(AgTe3)。这些新矿物的发现提高了我国矿物学基础研究水平,促进了矿物学学科发展,提升了我国学者在国际矿物学领域的影响力,也对相关矿产的基础理论研究提供了窗口。

     

    (七)石漠化调查及综合治理技术创新与应用新突破

          

                                   王研副局长考察广西平果县果化                                 岩溶峰丛洼地石漠化

                                      石漠化生态修复示范区                                   生态修复模式“果化模式”

     

    该成果由以中国地质科学院岩溶地质研究所罗为群为首的科研团队牵头完成。主要创新点:

    1.系统查明中国石漠化面积6期变化规律,创新石漠化综合治理关键技术,集成石漠化综合治理“果化模式”等3种可复制、可推广模式及其关键技术体系,获批国家标准立项3项。

    2.建立示范区6个,成果在西南60多个县推广应用,指导300多个县石漠化治理工程,形成赤苍藤、火龙果、树仔菜、黄花梨以及岩溶景观生态旅游等系列生态产业,累计间接经济效益500亿元,带动20万人脱贫致富,受益1000多万人,培训技术人员3万人次。

    3.编制石漠化相关成果报告3部,获陆昊部长批示2次,科学技术部以石漠化生态修复成果编制科技部简报报送中央,人民日报、中央电视台等73家媒体报道成果。培养省部级人才3名,获省部级二等奖1项。

     

    (八)首套3000米级轻便型声学深拖探测系统研发成功

    拖体入水

    该成果由以青岛海洋地质研究所赵铁虎为首的科研团队牵头完成,是我国首套适用于3000米水深集测深、侧扫、浅地层剖面探测功能为一体的海洋地球物理调查装备。其主要创新点:

    1. 创新深拖系统结构设计和PHINS+DVL+USBL组合航位推算/水声定位算法,首创拖体姿态舵机调节机构,拖体重量轻、结构紧凑、搭载空间大、定位精度高、作业灵活、姿态稳定,获得3项国家发明专利。

    2.可在3000米以浅水下长时间连续开展高精度地形地貌及浅地层结构以及物化参数探测,适用于海底浅表层水合物、热液硫化物等资源调查及特定目标搜索。

    3. 技术指标已通过湖试及海试验证,达到国内领先、国际先进水平,在天然气水合物赋存区完成了应用试验,取得良好探测效果。

     

    (九)国内首套小型化高精度ZAG-E型冷原子绝对重力仪研制成功并应用

    ZAG-E型冷原子绝对重力仪实物图

    该成果由中国自然航空物探遥感中心与浙江工业大学联合完成,主要完成人员林强、周坚鑫等。其主要创新点:

    1.经中国计量科学研究院检测,仪器测量精度为10μGal;经第三方鉴定,各项技术指标均达到国际先进水平。

    2.ZAG-E型冷原子重力仪的成功研制,突破了长期以来的国外技术垄断,为地质调查提供了新手段,实现了国产冷原子绝对重力测量设备从无到有的突破。

    3.该型仪器是国内首个得到国家权威机构检验认证的高精度绝对重力仪,今后将在地质调查、地震监测与预报、地壳运动及地球动力学研究、地球物理测量和军事应用等相关领域发挥不可或缺的作用。

     

    (十)地质调查“在线化”系统研发成功并全面应用

     

    地质调查项目“在线化”应用

    该成果由以中国地质调查局发展研究中心的李丰丹、霍志彬、杨旭东为首的科研团队牵头完成。其主要创新如下:

    1.地质调查项目在线化是地质云、智能化和大数据“三位一体”建设的重要基础。构建项目云上工作环境,初步实现地质调查数据的在线化采集、汇聚、存储、管理、处理与应用,支撑地质调查项目全流程在线化工作和研究,基本形成“云+端”现代化地质调查工作模式。

    2.在线化平台融合地质云各类资源,地质云在地质调查工作中的作用越发突显;在线化协同工作机制支撑调查过程数据的动态汇集与管理,为地质大数据的全生命周期管理和共享奠定基础。

    3.智能地质调查技术手段有效服务于二级项目“在线化”,推动智能化技术落地应用。野外采集从“单兵”提升为地质云“端”,提升了野外调查的工作效率和质量。基于大数据的智能管理分析与决策支持模块支撑业务管理全过程。

    4.目前,地质调查项目“在线化”平台已全面应用于2019年正在开展的地质调查二级项目。

    2019年度地质科技十大进展出炉

    ●关键矿产之所以关键,是由于它们在高科技领域的广泛应用。随着社会进步和经济发展,各国对关键矿产的需求在不断增加,甚至可以说是急剧攀升。国际上,关键矿产并无统一、严格的定义,各国各机构一般根据经济重要性和供应风险等因素确定。

    ●各主要国家针对矿产资源,尤其是战略性新兴产业所需关键矿产纷纷制定并发布战略报告。西方主要经济体厘定的关键矿产清单具有高度耦合性、大多数关键矿产以共伴生矿产形式产出。

    ●从世界供需形势、我国矿产资源探明储量和资源禀赋特点入手,关键矿产可划分为主导型、技术和条件制约型、市场制约型和资源短缺型四类。

    ●我国应提升主导型关键矿产的国际话语权,加强短缺型关键矿产勘查,加大开采和冶炼技术研发,延伸产业链并研发高精尖高附加值新材料。

    国外关键矿产清单对比

    美国、欧盟、英国等主要国家和地区在全球经济贸易版图中占据主导地位,近年都相继发布了关键矿产战略或清单。

    美国

    美国着眼于国家发展对于矿产资源的需求,早在20世纪70年代中期,曾发布《国家安全研究备忘录设立的特别小组:关键进口材料》研究报告,其中就将铝土矿、铬和铂等矿产列为关键矿产。2008年,随着战略性新兴产业的快速发展,美国又开始了新一轮的关键矿产研究,美国能源部、美国国防研究所、美国国家研究理事会等机构都分别发布了关键矿产研究报告。

    近年来,逆全球化趋势加剧,2017年,美国政府签署了《保障关键矿产安全可靠供应的联邦战略》行政令,强调保障美国关键矿产的稳定供给。2018年2月,美国内政部发布《关键矿产清单》(草案),列出了美国对外依存度高,且对美经济发展和国家安全至关重要的35种关键矿产。清单内容包括关键矿产品在美国的主要应用部门、最大生产国、最大供应国以及典型应用实例。2019年6月,美国商务部发布名为《确保关键矿产安全可靠供应的联邦战略》的报告,从科技研发、保障供应链安全、国际贸易、地质调查、矿业政策和人力资源等方面,提出了保障关键矿产供应的61项具体措施。

    近年来,美国不仅加大力度在本国,甚至全球开展稀土资源的找矿勘查,而且与澳大利亚联合成立稀土矿业公司,试图快速攻克稀土元素分离的科技问题,但这些行动仍然需要较长时间才能见到效果。

    欧盟

    鉴于关键矿产对于欧盟制造业的战略重要性,欧盟于2008年启动了《原材料倡议》,关键矿产清单制定就是该倡议的一项重要成果,目的在于保障欧盟关键矿产的安全、可持续、可获得的供应。到目前为止,欧盟关键矿产清单共更新了3版,关键矿产种类数量从2011年的14种一直增加到2017年的27种,清单内容更为详尽,包括欧盟关键矿产主要生产国及占比、欧盟主要进口国及占比、欧盟供应来源及占比、进口依存度及替代指数、生命周期结束回收率(指废旧金属回收量与欧盟需求量的比值)等。

    欧盟主要从供应风险和经济重要性等两个维度确定其关键矿产种类,其关键矿产清单主要为欧盟在贸易、创新和工业等方面的战略和政策制定提供参考和依据,以加强欧盟工业的竞争力。欧盟关键矿产清单每3年更新一次,以反映出生产和市场的变化以及技术研发的进步。

    英国

    英国曾于2011年和2012年发布了风险矿产清单,2015年更新了清单,是目前英国最新的风险矿产清单,共41种矿产/矿产组。与美国和欧盟不同,英国的风险矿产清单仅从供应风险指数的单一维度评价。英国认为,由于一些矿产的储量和生产高度集中,这些矿产可能受到地缘政治、资源民族主义、矿工罢工、自然灾害和基础设施可用性等导致的供应中断,进而给国家经济和国防安全带来重要影响。值得指出的是,英国所列出的铜、铅、锌、金、铁、钼和铝等在国际上通常不属于关键矿产,仅英国在这些矿产的供给方面存在风险。

    通过对美国、欧盟和英国等西方发达国家和地区关键矿产战略及其所列清单的初步分析,可以发现以下特点:

    西方主要经济体关键矿产清单具有高度耦合性

    虽然美国、欧盟、英国等国家和地区在进行矿产资源关键性评价时所采用的方法各不相同,但他们的结果却具有高度耦合性,对于某一国家较为关键的矿产,对于其他国家同样较为关键。这背后反映出发达经济体对新一轮工业革命中诞生的战略性新兴产业和高新技术产业的高度认同,而这些产业同样是我国未来崛起的重要支柱性产业。

    美国、欧盟和英国的关键矿产清单具有较高的重合性,在50种关键矿产中有16种被3个国家和地区同时认定为关键矿产,占32%;有15种同时被两个国家或地区认定为关键矿产,占30%。

    由36个市场经济国家组成的政府间国际经济组织——经济合作与发展组织的一份报告,研究了不同国家和地区之间关键矿产的关联度。从中可以看出,对于美国经济越重要的关键矿产,对于除美国之外的经合组织国家同样越重要,这里只有一个例外就是重晶石,对美国的经济重要性明显高于对其他经合组织国家的经济重要性,主要是由于重晶石大量应用于美国的石油工业。而对于欧盟经济越重要的关键矿产,对于经合组织国家同样越重要,由于相同的原因,重晶石是一个例外。

    西方主要经济体关键矿产来源分析

    梳理美国、欧盟、英国等国家关键矿产清单可以看出,其主要生产国和主要进口来源国有一半甚至一半以上都是我国。其中,美国35种关键矿产中,13种关键矿产的最大供应国是我国,占比达到了37%;我国还是19种关键矿产的最大生产国,占比超过50%。虽然从1993年以来,美国开始多元化矿产资源进口,但我国仍然是其矿产品进口的重要来源国。英国2015风险矿产清单显示,我国在其所列矿产的生产上占据主导地位,41种矿产中我国是23种矿产的全球最大生产国,占比超过50%。

    在欧盟,从大多数关键矿产全球供应的角度来看,我国是最具影响力的国家。如:稀土元素、镁、钨、锑、镓和锗等21种关键矿产的最大来源国是我国,占比超过50%;其中,锑、镁、铋等矿产的我国进口份额超过80%。

    大多数关键矿产以共伴生矿产的形式产出

    西方主要经济体矿产清单显示,仅有个别关键矿产通常作为主要矿产品开采(包括铂族金属、锑、锂和钨矿等),其他关键矿产大多属于共生和伴生矿产,往往作为副产品开采回收。如:从铁矿开采中回收稀土元素、在锡矿开采中回收铟、从铜镍矿开采中回收钴、从铅锌矿开采和煤矿燃烧中回收锗、镉和铊。

    从清单来看,每类矿产都是一类元素共伴生组合,最内核的主要矿产的外围是伴生矿产。例如:与锌矿伴生的主要有镉和铟(75%~100%)、锗(50%~75%)、银(25%~50%)、镓、锡、铜和金(0~25%)。

    我国关键矿产类型分析

    西方国家厘定的关键矿产与我国以往称呼的三稀矿产(稀有、稀土和稀散矿产)以及后来称呼的战略新兴矿产具有很大的耦合性。我国是关键矿产大国,除了个别矿产外大多数资源丰富,产量较大。从世界供需形势、我国矿产资源探明储量和资源禀赋特点入手,关键矿产可划分为主导型、技术和条件制约型、市场制约型和资源短缺型四类。

    主导型

    我国该类型矿产的储量和产量通常居于世界前三位,属于我国的优势矿产,能够满足国内需求,在国际上也处于主导优势,甚至一些矿产在一定程度上可以影响国际市场。这类主导型矿产主要有锗、铟、重稀土、轻稀土、钨、天然石墨、锑、镁、镓、钒、铋、重晶石、萤石、钪、钛、锶、砷、碲、汞、镉、氟、钡。据相关数据统计,2018年我国稀土储量4400万吨,占全球的36.7%,更为重要的是,我国拥有完整的产业链。稀土提炼需要经过开采、提纯和还原三个步骤,我国几乎掌握全部核心技术。设备方面,稀土资源相关生产线和大型设备的厂家基本都在我国,几乎全世界所有的稀土加工都是由我国完成。

    技术和条件制约型

    关键矿产在我国储量较大,但因技术和其他条件制约回收利用率较低,导致产量较小,主要有锂、锡、铷、铍、铌和锰。

    我国盐湖卤水型锂资源丰富,这类型锂矿分别占我国锂资源储量和查明资源储量的89.8%和85.1%,但是普遍具有较高的镁锂比值,开采和提取难度大。

    另外,我国硬岩锂(即伟晶岩型锂辉石矿)资源丰富,找矿潜力大,尤其近年在川西甲基卡一带和西昆仑大红柳滩探明多个超大型矿床。但由于这些矿产地处偏僻,交通困难,电力不足,近期难以大规模开采。

    我国曾经是锡资源大国,但由于经济社会的快速发展,目前需要从国外进口30%。值得指出的是,在我国已探明锡资源中,约有100多万吨由于锡石超细粒度和赋存状态等问题,尚未回收利用,包括湖南省柿竹园矿床40万吨、内蒙古黄岗矿床46万吨和大顶17万吨。

    我国已探明铷资源量巨大,但绝大多数是天河石型,提取和回收利用难。尽管在广东省河源地区新发现以云母为赋存矿物的大型铷矿,但品位低。

    铍是我国长期依赖从美国进口的矿产。其实,我国并不缺少铍矿,仅在湖南省柿竹园和香花岭两个矿区拥有含铍矿物数十种,铍资源丰富,亟待厘定资源量,创新选矿和提取技术,保障有效开发利用。

    此外,白云鄂博是全球第二大铌矿床,迄今尚未综合利用。我国锰矿相对丰富,尤其在贵州—湖南—重庆毗邻区探明近10万吨锰,但大规模开发难度不小。

    市场制约型

    该类型矿产在我国储量较大,但是由于较高的开发成本和市场需求极其有限,造成大量矿产资源难以开发利用。

    市场制约型矿产主要包括铼、镓、钪、碲等稀散矿产资源。以铼为例,主要作为钼矿的副产品回收利用,国家公布的保有储量237吨。我国潜在铼资源量丰富,而我国目前每年消耗仅10吨左右。正是由于市场规模较小,绝大多数企业不回收铼,以至于造成巨大的资源浪费。

    资源短缺型

    该类型矿产在我国没有足够的资源储量,需要从国外进口,主要包括镍、钴、铂族元素和铬等矿产。

    关于关键矿产管理的思考

    关键矿产之所以关键,是由于它们在高科技领域的广泛应用。随着社会进步和经济发展,各国对关键矿产的需求在不断增加,甚至可以说是急剧攀升。鉴于目前国内外形势,提出以下思考:

    强化宏观管理力度,提升主导型关键矿产的国际话语权

    主导型关键矿产是中国的巨大财富,可以为中国科技和军事现代化提供关键材料,政府应当加强宏观管理力度,全面提升对此类矿产的治理能力。对于稀散金属等小矿种应该通过合理的国家储备和减免税收等政策,拉动企业有效回收资源。对外销售矿产品以及相关的不同类型衍生材料,国家应当建立统一标准和价格,防止国内企业相互压价,廉价销售,以此提高中国此类关键矿产的国际话语权。

    加强短缺型关键矿产勘查,充分利用两种资源和两个市场

    利用两种资源和两个市场是世界各国发展的必由之路。作为一个发展中大国,中国必须系统化常态化开展短缺型关键矿产资源潜力评价,发现和探明新资源。例如:在大兴安岭南段脉状银铅锌矿与锡矿为同一成矿系统,与南美玻利维亚锡矿带具有类似性,找矿潜力巨大,在该地区开展系统研究和勘查,有望发现一批锡矿资源,满足中国发展的需求。中国尚未发现富含钴的砂岩型铜矿,绝大多数铬、镍和钴矿都与基性—超基性岩浆作用有关。而在中国地质历史过程中,曾经历过不同时代的洋陆转换、大洋开裂、俯冲、岛弧拼贴和大陆碰撞等地质事件,发育有几十条不同时代的基性—超基性岩带,通过地质调查、系统研究和找矿勘查,查明资源潜力,有望发现和探明这些短缺型关键矿产。

    加大开采和冶炼技术研发,提高资源利用率

    中国矿产资源禀赋特点之一就是共伴生矿产多,选冶难度大,绝大多数关键矿产尤为突出。尽管中国的选冶技术在许多方面处于国际先进甚至领先地位,但仍然有很大提升空间。例如:上述难选冶锡矿和天河石中的铷,高镁锂比值盐湖锂资源。对于难选冶的固体矿产,首先必须深入开展矿物学研究,查明物质组分,了解赋存状态,为开发和选冶提供坚实的基础。针对一些难点问题,应当加强基础矿物学研究,破解难选冶资源的分离和选冶技术,充分利用已探明的资源,变废为宝。

    延伸产业链,研发高精尖高附加值新材料

    尽管中国大多数关键矿产丰富,并具有资源优势和初中级材料加工能力,但在高端材料和新型材料研发方面仍然薄弱。当前,中国正处于产业结构调整和转型时期,强化创新,研发核心技术,驱动快速发展是新时代的重要任务。鉴于此,应当充分开发关键矿产新性能,研发出应用于航空航天、军事、交通和通信等领域的新材料,推动中国战略性新兴产业快速发展。

    (作者单位:中国地质调查局中国地质科学院资源所,中国地质调查局发展研究中心)

    关键矿产国际动向研究与思考