地球是一个直径为6000多千米的实心球体，从地面到地球中心的距离比从北京到海南岛2倍的距离还要远。地球由地壳、地幔、地核三部分构成，整个结构就犹如一颗半熟的鸡蛋：蛋壳好比地球的地壳，其物质状态为固态；蛋白好比地球的地幔；蛋黄好比地球的地核，物质状态为液态。地表以下平均每100米温度升高约3℃。科学家研究显示：地核与地幔边界的温度大约为3700℃，而地核内部温度可能高达5000℃，几乎与太阳表面一样炽热。因此，地球内部蕴藏着惊人的热量，其中一部分地热资源便以干热岩的形式埋藏于其中。

一、干热岩是什么？

早期，干热岩通常是指温度高于200℃，埋藏于距地面2000米以下的无裂隙的岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体。伴随着干热岩勘测和开发的深入，干热岩的概念有了更为广泛的外延。只要岩体温度高，埋藏深度合理，内含流体较少（或不含流体），能用各种技术手段提取其中的热量，均可称为干热岩。

干热岩属于地热资源的一种，被誉为“来自地球母亲的温暖”。地热资源是一种来自地球内部的热能资源，温泉便是我们日常生活中最熟悉的地热资源。关于地热的来源，有多种假说。一种假说认为，地热主要来源于地球内部放射性元素衰变释放出的热能。还有一种假说认为，地热来源于地球自转产生的旋转能以及化学反应、岩矿结晶释放的热能。而在地球的发展演化过程中，产生的热能总量超过地球散逸的热能，巨大的地热能便储存于地球内部，等待人们去开发。

相比当前已开发利用的各类能源，干热岩具有无可比拟的优势。与煤炭、石油和天然气等传统化石能源相比，干热岩是一种清洁的可再生能源，不会产生污染环境的有害物质。与太阳能、风能、核能等新能源相比，干热岩的稳定性好，不受季节气候昼夜条件的限制。此外，干热岩的成本低，干热岩发电的成本仅为风力发电的一半，只有太阳能发电的十分之一，和煤炭发电的成本相当。

干热岩是无处不在的资源，分布几乎遍及全球，从理论上说，随着地球向深部的地热增温，任何地区达到一定深度都可以开发出干热岩，因此干热岩又被称为是无处不在的资源。但就现阶段来看，由于技术和手段等限制，干热岩资源专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。因此，当前的干热岩开发更多地着眼于这些地区，它们位于全球板块或构造地体的边缘，构造活动剧烈，是地球释放内部能量的主要区域，地热资源十分丰富。

我国干热岩分布广泛，特别是东北地区、华北平原、东南沿海地区、西北地区均具有丰富的干热岩资源，具有很大的开发潜力。以高温干热岩体的发现地青海共和盆地为例，其干热岩理论资源量折合标准煤6303.05亿吨，以其2%作为可开采资源量计算，折合的标准煤是中国2016年能源消耗的3倍。

干热岩不但储量丰富，还可以循环利用。开发干热岩时，加热产生水蒸气的过程会使岩石温度降低，但地心的炽热岩浆会重新加热这些岩石，从而实现干热岩的周期性循环利用。

二、“石头”也可发出电来？

目前，人们对干热岩的开发利用，主要集中在干热岩发电。干热岩开发利用的核心是建立增强型地热系统（EGS工程）。首先从地表往干热岩体中打一眼井（注水井），将井口封闭后，注入高压清水，此时井底能够产生非常高的压力，该压力足以将致密的岩石压裂形成复杂缝网，或将岩体中的天然裂隙扩张形成更大的裂缝；随着清水的不断注入，裂缝不断增加、扩大，并相互连通，最终形成一个体积庞大的人工热储（类似一个巨大的鸟窝）。在距注水井合理的位置再钻几眼采出井，通过控制井眼轨迹，使采出井能够贯穿压裂缝网。整个EGS工程，通过注水井（回灌井）将低温水注入到人工产生的、张开且连通的缝网中，低温水与高温岩体接触被加热，然后通过采出井便将岩石裂隙中的高温水、汽提取到地面，取出的水、汽温度可达150～200℃，通过热交换及地面循环装置用于发电，冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。

以法国东部阿尔萨斯地区的一座干热岩发电站为例，工作人员在这里钻了三眼深井，一直钻到地表5000米以下的基岩中。发电时，用水泵以每秒100升的速度从中间的注水井向地下灌冷水，这些冷水被干热岩加热成约200℃高温的水蒸气，从另外两眼生产井抽出地面，送入一个热交换器，并在热交换器中驱动涡轮机发电。整个转换过程消耗的总电量，只相当于发电站发电量的20%。

增强型地热系统的开发和利用主要是建造两个子系统：地下人工储层和地面发电系统，二者都需要多项技术的运用和集成。其中，创建地下人工储层是目前研究的焦点。

三、我国干热岩勘查开发现状

我国干热岩资源潜力巨大，开发前景广阔，是极具潜力的战略能源，但是我国干热岩勘查与开发起步晚，在干热岩形成机制、分布情况、热储特征、评价方法、勘查开发技术等领域仍存在较多尚未解决的问题。

为推动我国干热岩勘查开发，2013年以来，中国地质调查局先后在东南沿海地区、松辽平原地区、华北地区和青藏高原等重点地区实施了干热岩勘查。2014年，中国地质调查局与原青海省国土资源厅共同组织实施的青海共和盆地干热岩勘查钻获干热岩，填补了我国一直没有勘查发现干热岩资源的空白。2017年5月在共和县恰卜恰镇完井的GR1干热岩勘探孔再获温度新高，取得了一批重要成果，为我国进一步开展干热岩勘查开发研究打下了重要基础。在此基础上，中国地质调查局围绕国家清洁能源需求，加大力度在青海共和推进干热岩资源的试验性开发。

干热岩开发利用的技术原理虽然简单，但实际应用过程中仍存在大量的技术性难题，例如在干热岩中钻井，对钻杆、钻头的寿命以及具有“钻井血液”之称的泥浆稳定性都是极大的挑战；而地层中含有大量的矿物质，在干热岩开发中，被气化的矿物质会重新在井壁结垢，类似血管中的“血栓”，沉积时间一久很容易将开采通道堵死。面对众多的技术性难题，科研人员唯有加快技术探索的步伐，才能在这场国际能源竞赛中拔得头筹！

（作者单位：自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所）

编者按 

“是那山谷的风，吹动了我们的红旗……我们满怀无限的希望，为祖国寻找着富饶的矿藏。”

新一轮找矿突破战略行动启动以来，广大地质工作者大力弘扬爱国奉献、开拓创新、艰苦奋斗的优良传统，把智慧、汗水洒遍山川大地，为地质找矿事业书写崭新的时代篇章。《中国自然资源报》开设“地质足迹印山川”栏目，通过系列报道展示地质人物和团队的感人事迹，推动新一轮找矿突破战略行动取得更大成果。

“要想立足国内实现资源自给，资源勘查必须往深走。”这是第十八次李四光地质科学奖获得者吕庆田一贯的观点。

地层深处高温高压，遍布坚硬的岩石。“入地”之旅怎么走？如何才能“入地”更深？20多年来，中国地质科学院地球深部探测中心研究员吕庆田带领团队在陆内成矿理论和深部找矿预测新方法研究、深部勘探仪器设备研发等方面取得系列成果，给出了答案。

吕庆田2017年参加在美国阿拉斯加举行的 EarthScope会议。

加强地球深部探测

破解资源环境及灾害问题

1981年，17岁的吕庆田在老师建议下，顺利考入长春地质学院应用地球物理专业。1988年硕士毕业后，他被分配到中国地质科学院矿床地质研究所（现中国地质科学院矿产资源研究所），从一名实习研究员干起。之后，他一直在各个项目区通过地球物理的手段研究岩石圈结构等地球科学问题。

2000年，国土资源部“十五”专项研究计划“大型矿集区深部精细结构探测研究”启动，吕庆田参与其中。自此，他的学术方向开始了明确的变化——执着于探向地球深部。

为什么要探测深部、认识深部？“两大因素使然。”吕庆田说。

一是当时全球的矿产勘查都在向深部500米以下进军，我国起步已晚，必须加速赶上。

二是深部因素对成矿的控制作用逐渐被认识到，如幔源岩浆、新生地壳熔融、拆沉与底侵和深大断裂对成矿金属类型和矿床分布的一级控制等。

但深部地质结构、物质性质不清，控矿要素不明确等原因，让勘查深度难以突破，拓展深部资源遇到严峻挑战。为此，吕庆田带领团队先后承担了“十三五”重点研发计划项目“华南陆内成矿系统的深部过程与物质响应”、深部探测专项第3项目等20余项深部金属矿勘查技术和应用研究工作。

2016年5月30日，习近平总书记在“科技三会”上指出，“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”。同年，我国酝酿启动深地国家科技重大专项，瞄准国际地球科学前沿进行布局。吕庆田积极参与其立项和申报工作，并负责相关内容的编写。

此后近十年，吕庆田带领团队，以我国东部长江中下游成矿带和西部东准噶尔成矿带为探测对象，在成矿系统理论框架下开展了多尺度地球物理综合探测和研究，在陆内成矿系统的三维结构、深部找矿思路和找矿发现等方面取得重大进展。

选择我国东部长江中下游成矿带和南岭成矿带，以及铜陵、庐枞、于都—赣县等典型矿集区，吕庆田带领团队在成矿带岩石圈层次、矿集区地壳结构层次、矿床（田）精细探测层次，部署开展了三个层次的“入地”探测研究工作。

三个层次的探测研究工作，在揭示区域成藏成矿控制因素、开辟找矿新空间的同时，把握地壳活动脉搏，为提升区域地质灾害监测预警能力提供技术支撑。吕庆田说：“加强地球深部探测，对我国资源能源安全和减灾防灾意义重大。”

发展陆内成矿理论

解开地球深部成矿奥秘

岩石圈结构、物质和深部过程对成矿系统具有关键控制作用，但存在诸多认知“盲区”。

对此，综合20多年开展的综合探测研究，吕庆田带领团队创新性开创了以多尺度探测为特色的成矿系统研究新领域，提出陆内成矿系统受岩石圈拆沉、地壳属性和块体边界控制的新认识，发展了陆内成矿理论。相关成果在“十三五”国家重点研发计划深部探测专项中被充分吸纳。

“比如，以往认为成矿作用大都发生在板块边缘，与板块边缘造山作用密不可分，如洋—陆俯冲造山、陆—陆碰撞造山，而对于大陆板块内部的成矿作用及深部动力学机制却鲜有了解。”吕庆田说，他带领深部探测专项第3项目组在长江中下游成矿带经过4年努力，解开了大陆板块内部成矿的“深部奥秘”。

他们在长江中下游成矿带发现了岩石圈增厚、拆沉和软流圈隆起的关键证据，建立了陆内成矿的深部动力学模型。更为重要的是，他们获取了陆内下地壳和岩石圈地幔俯冲的清晰图像。

“这些发现诠释了为什么在长江中下游这个狭窄的带内，形成了数百个金属矿床。”吕庆田进一步解释说：“与板块边缘成矿类似，大陆内部在远程应力的作用下，也可以发生大陆俯冲，俯冲导致壳幔强烈相互作用，最终沿俯冲带形成大陆内部的巨型成矿带。”

前期扎实的探测研究工作，为钻探验证奠定了良好的基础。庐枞矿集区深部异常验证钻孔取得了深部重大找矿线索，发现了高强度的铀矿化，深部铀矿化为交代碱性岩复合型铀矿的新认识据此被提出。这一发现对庐枞深部找铀具有重大的理论和实际意义，并被推广到华南陆内造山等成矿系统的研究中。

创新深部探测技术

让矿集区结构“透明化”

知道深部有矿，怎么找？当时，国内外都没有多少经验可以借鉴。“

对深部矿产勘查来说，不仅需要突破精度、灵敏度更高的各种传感器技术，提升野外测量设备的稳定性，还要发展新的数据解释技术，把观测的数据转换为‘透视’地下的图像。”吕庆田说。

这一目标，在他带领深部探测专项第3项目组开展长江中下游成矿带深部探测试验时实现了。他们形成了一套针对大型成矿带岩石圈结构探测的技术解决方案，发展了多种地球物理数据处理与解释技术。

通过骨干剖面的反射地震探测和重磁数据的全三维反演，项目组揭示了庐枞、铜陵矿集区的地壳结构框架，发现了一批新的断裂，建立了该地区的三维地质模型，初步实现了矿集区的“透明化”，为认识成矿作用和助力深部找矿起到了关键作用。

“希望我们在长江中下游成矿带、矿集区到矿田的探测模式和技术思路可以推广到其他成矿带去。”吕庆田这样表示。为此，他带领团队经过长期实践探索，提出了稀疏地震剖面、地表地质约束的三维重、磁交互反演地质建模方法，并以此为物性反演初始模型，采用求取置信区间确定物性变化、通过逻辑拓扑实现岩性识别，完善了岩性填图技术，为矿集区结构“透明化”提供了技术手段。

在以上成果基础上，他带着团队经过进一步研究，形成“三维结构+成矿模式+综合信息”相融合的深部找矿“三元”预测方法——通过提取已知矿床地质属性特征，通过三维证据权方法、专家系统、机器学习算法，实现深部成矿预测的自动化和定量化。

利用该方法，他带领团队在安徽庐枞矿集区井边—巴家滩预测区深1500米～1740米之间，发现累计厚97米的高品位铀矿化体；在新疆伊吾县戈壁滩，发现拉伊克勒克大型隐伏斑岩—矽卡岩铜铁矿床，获得333+334铜资源量118.8万吨。矿集区“透明化”探测和“三元”成矿预测方法的有效性得到验证。

目前，“三元”成矿预测方法已推广应用到安徽、新疆、江西、山东等地区，取得了良好深部找矿效果。

研发系列勘探设备

推动我国勘探技术进步

多年的深部探测实践，让吕庆田越来越深刻意识到，突破“卡脖子”核心技术，降低对外依赖，对保障国家资源安全意义重大。强烈的使命感、责任感使吕庆田和他带领的研发团队担起了“十二五”国家863计划“深部矿产资源勘探技术”研发任务。

作为该计划重大项目首席专家，吕庆田带领团队先后突破了高精度微重力传感器技术、铯光泵磁力仪传感器技术、宽带感应式电磁传感器技术等10项关键核心技术。其中，微重力传感器的突破使我国成为国际上为数不多的可以自主生产高精度重力仪的国家。

在重磁、电磁、地震、井中勘探仪器和钻探设备方面，他们研制出高精度地面数字重力仪、大功率多功能电磁探测系统、4000米地质岩心钻探成套技术装备等18套急需的勘探地球物理仪器设备，形成了从地面到地下的系列仪器装备。

在地球物理方法数据处理和解释方面，他们完善了直流电阻率与极化率三维反演方法、重磁三维约束反演方法等20多项地球物理数据处理解释方法，研制出多参量地球物理数据处理与反演软件系统、金属矿地震处理解释新技术与软件系统2套大型软件系统，形成了多功能三维电磁正反演与可视化交互解释软件系统、金属矿地下物探数据处理解释系统等8个专用软件系统。

“这一轮的技术研发，使我国在地球物理勘查技术领域极大地缩小了与国外的差距，大幅度降低对国外勘查设备和解释软件系统的依赖，一定程度上打破了国外在此领域的仪器设备垄断，大幅提高了我国深部资源勘查技术自主研发能力和国际竞争力。”吕庆田说。

他带领的团队因此荣获2022年自然资源科学技术奖特等奖，获得发明专利授权66项、实用新型专利授权45项、软件著作权105项。现在，相关成果广泛应用到矿产勘查、国防、科研和工程等领域，替代国外进口，解决国家重大需求，极大促进了我国金属矿勘探技术的系统提升、整体跨越和进步。

收获“深地”成果

一路艰辛成为美好回忆

系列重大成果的取得并不是一帆风顺的。

“我带着深部探测专项第3项目组在庐枞、铜陵矿集区开展三维立体探测施工的时候困难重重。在野外，我们遇到的最大困难是各种看不见的电磁和振动干扰，这些干扰来自各种电线、工厂、高速路和居民生活区。”吕庆田苦笑着说，因为反射地震的数据采集要记录地下几十千米反射上来的信号，需要绝对的安静。

为了获得高信噪比的数据，项目组不得不在夜深人静的时候采集数据。有时，他们还需要设置警戒，或与周边的工厂协调暂时停工。这需要他们和当地相关部门和百姓反复沟通。

“技术上的难题、施工上的困难、与当地相关部门协调等，多年下来，大家都成了多面手。”吕庆田笑着说。

20多年在深地探测领域的不懈努力和学术积累，让吕庆田及其团队先后获得国家科技进步奖一等奖、二等奖各一项；国土资源科学技术奖一等奖3项，二等奖1项。他本人于2009年入选国家“新世纪百千万人才工程”国家级人选，2019年入选自然资源部高层次科技创新人才第二梯队人才和科技创新团队（负责人），2023年获得第十八次李四光地质科学奖（科研奖）。他先后为国家培养了18位硕士、20多位博士和10多位博士后，带领的深部资源探测研究团队于2018年入选自然资源部高层次科技创新团队。

“与6000多千米的地球半径相比，我们的研究还仅仅停留在地球的表皮。”吕庆田说，“我毕生奋斗的方向就是带领团队拓展深部空间，认识地球深部运行规律，发现更多的资源。为了在这个方向走得更远，我们比以往任何时候都更加需要弘扬李四光等老一辈科学家的精神，坚持真理、严谨求实、锐意创新，以李四光先生的崇高精神为标杆，主动服务国家发展战略需求，积极投身地球科技创新前沿，努力为建设科技强国贡献力量！”

吕古贤带领科研团队在胶东地区开展野外构造岩相地质填图。

在金矿行业，山东胶东地区以不足全国陆域面积的0.27%，拥有着超过全国30%的黄金储量，其重要性不言而喻。2017年5月，国土资源部举行山东胶东地区金矿深部找矿成果新闻发布会，宣布胶东地区金矿勘探取得具有世界级影响的重大突破，一跃成为世界第三大金矿区，也稳固了全国最大黄金储量矿区和生产基地的地位。

在胶东，有一支探寻金矿深部奥秘的科研团队 。他们在中国地质调查局地质力学研究所以吕古贤研究员的带领下，在胶东找金一线持续开展研究达34年，几乎走遍了当地所有的黄金矿山，完成20余个金矿科研项目，瞄准胶东地区深部找矿的关键科技问题，取得了构造物理化学理论、构造岩相填图方法和成矿深度构造校正测算技术等创新成果，在焦家金矿率先实现深部第二富集带的突破，打开了胶东深部金矿找矿的大门。

1 建立“玲珑—焦家式”金矿构造物理化学模式，为深部找矿提供理论基础

胶东地区早期的金矿找矿，以开采石英脉金矿为主。上世纪60年代初，山东地质六队发现了胶东地区新的成矿类型——破碎带蚀变岩型金矿床，命名为“焦家式金矿床”。金矿新类型的发现，使得山东省金矿资源储量大幅度增长，也极大地拓宽了全国金矿找矿思路和方向。

随着金矿资源的大规模勘探开发，自上世纪80年代开始，胶东地区85%以上金矿山陷入可采储量严重不足的窘境。胶东找金，亟待向深部和外围拓展。

而实际情况是，相对于煤矿、石油等沉积矿产，金矿的矿体规模小、构造复杂、矿床类型变化大，成矿规律难以掌握。不仅如此，胶东与金矿有关的大地构造背景、岩浆岩、控矿规律、深部找矿技术方法等，一直处于不同理论观点争论之中。早期研究把玲珑石英脉金矿和焦家蚀变岩金矿作为两个矿床类型，提出前者是中生代浅部成矿，后者是元古代深部地壳成矿；对比赣南钨矿的五层楼分带，指出胶东金矿也具有上部石英脉—下部蚀变岩的五层楼垂直分带，并且依据这一认识开展了深部找矿和外围预测，但找矿效果并不好。

那么，胶东金矿的深部找矿难题如何破解？

以胶东金矿矿田构造为博士论文选题，吕古贤发现，胶东金矿具有明显的构造控矿特征，他坚信，应该坚持发展李四光地质力学理论和杨开庆构造动力成岩成矿的研究方向，把胶东金矿深部外围找矿难题作为科技攻关的目标。

吕古贤带领科研团队深入胶东地区，对典型金矿床进行了广泛的野外地质调查，应用区域地质、构造地质、矿床学、岩石学、地球化学、地球物理及遥感地质等综合分析手段，进行了地质填图、剖面测制、岩石矿物地球化学分析、应变应力测算等，创造性地应用构造—岩相形迹的新概念，首次建立了胶东太古宙—元古宙东西展布的反S弧形断褶构造—变质岩相型式和中生代N形构造—岩相型式，并指出这两期构造—岩相型式的叠加复合活动控制了胶东金矿的区域分布和成矿规律。

根据详细的矿田构造、矿床构造与勘探开采的实际调查，吕古贤研究团队明确，石英脉型和蚀变岩型金矿为同一成矿背景下不同成矿构造的产物，成矿早期阶段压扭带产出焦家式蚀变岩型金矿，稍晚阶段张扭带发育玲珑式石英脉型金矿，两者在空间分布上呈水平分带和受“入”字形构造控制，这与前人提出的的垂直分带模式完全不同。据此，吕古贤等建立了更加符合胶东地区地质实际的“玲珑—焦家式”金矿新类型，并强调在次级张断裂找石英脉金矿、在石英脉金矿外围寻找挤压带和蚀变岩金矿的找矿新思路。

胶东构造控矿现象非常明显，普遍发育含金构造地球化学蚀变岩带。但吕古贤认为，化学元素分布只是化学平衡的结果，而物理化学才是地球化学变化的原因，从而提出了“构造力改变物理化学条件控制化学平衡”的新思路。欧阳自远和翟裕生两位院士认为，构造物理化学理论开拓了金属成矿学新的研究领域，构架了成矿学和找矿学的桥梁。

2 发展“构造岩相填图”方法，提高调查和深部外围找矿科技水平

老矿区地表的矿脉基本采空，缺失了“就矿找矿”的依据，难以建立深部预测的地质标志。为解决这一问题，要研究控矿构造系统，还必须考虑地壳的构造运动和物质成分的相互关系。吕古贤等在胶东阜山金矿实测3平方千米的构造岩相图,并进行了物理化学参数分析，进而定义构造岩相是“显示构造特征、建造类型和物理化学条件的构造岩石单元”，使其更便于野外识别和测量，再结合构造界面及物理化学参量急变带成矿的揭示，提出了“构造岩相填图”找矿方法。

在此基础上，吕古贤等先后测制了1∶25万、1∶5万、1∶1万和1∶1000等不同比例尺的构造岩相成矿图，进而发现了蚀变岩宽度与矿床规模正相关等成矿规律。由此，将矿体和相关蚀变围岩都作为目标，把预测标志从十几米扩大到几百、几千米宽，显著提高了预测能力。这也改变了对胶东断裂蚀变岩的规模与成矿作用的已有认识。

“构造岩相填图”找矿方法在焦家、大庄子等金矿获得了良好的探矿效果。地表结合中段构造岩相填图，焦家金矿应用“入”字形构造控矿规律提出靶区，验证工程在空白区发现单矿脉厚5米、品位达8~12克/吨的富矿石英脉群。在大庄子金矿开展变质岩区含金绿泥石化蚀变分带的填图，在断裂北部3条勘探线和6个中段找到了被错失的矿脉，一举扭转了矿山资源危机局面。新城、大尹各庄、灵山、曹家洼和玲珑等9个金矿，通过地表—中段三维构造岩相填图，解决了中段预测、构造叠加区预测和采空区预测等难题，均取得较好的探矿效果

3 在焦家金矿首次验证深部第二富集带，推动胶东深部找矿的广泛勘查活动

焦家、夏甸和玲珑等大型金矿在上世纪90年代普遍在地下300米左右进入无矿区带，勘探工程要么见矿不好，要么完全没矿。而且，当时的测算表明，焦家式蚀变岩金矿形成深度为6～8公里左右，深部没有适宜的成矿条件和新矿带。科技人员对于胶东地区金矿深部找矿普遍信心不足。

为了探索胶东金矿深部矿带，在前国家计委青年科技找矿项目《重点矿化区带隐伏矿床找矿方法和预测》的资助下，1995年，地质力学所、山东省焦家金矿、山东省地质勘查局二队联合在焦家金矿开展了《山东省焦家金矿隐伏矿床深部构造物化探预测与构造物理化学研究》科研项目，目标就是对焦家深部是否发育有第二个金矿富集带进行研究和预测。

吕古贤等开展“构造附加静压力”理论研究，进一步建立了成矿深度的构造校正测算方法。应用此方法，获得了焦家蚀变岩金矿形成约2.5公里的新数据。

随着勘查工作和研究的深入，研究团队发现，焦家矿区Ⅰ号矿脉（蚀变岩型）和Ⅲ号矿脉（硫化物石英脉型）并非前人提出的上下关系或早晚关系，而是不同性质的“入”字形构造关系，均属同一深度的构造层次，不能用统一的深度测算方法。他们通过地质结合地球物理和地球化学勘查，计算了矿体剥蚀保留状况，首次提出焦家金矿属于浅成矿床，并指出目前开采的仅仅是“矿头”，深部才是主矿体。

根据新发现深部成矿的地质、物探和化探信息，研究团队预测无矿段之下发育“深部第二矿化富集带”，并圈定了焦家金矿深部第二矿化富集带的5个成矿靶区，预测金金属量22.5吨。

根据项目组提出的钻探方案，山东省第六地质矿产勘查院实施深部勘查和验证。经在焦家金矿主含蚀变带深部（-500米以下）进行钻探控制，勘查发现，焦家金矿床深部Ⅰ、Ⅱ号矿体尖灭再现明显，其控矿条件和赋存规律与浅部矿体相同，从而证实了焦家金矿深部第二富集带找矿前景广阔。更进一步的探矿成果更加令人惊喜，在-600～-700米圈定了4个新矿体，探求金矿E级储量2172千克。

这是胶东地区首次依据“深部第二富集带”靶区揭露的隐伏矿体，由此开启了胶东深部找矿的广泛勘查活动。

4 胶东金矿深部富集带得以证实，深部大型金矿床纷纷浮出水面

山东省第六地质矿产勘查院参考胶东金矿深部“第二富集带”的观点，借鉴焦家金矿深部勘探成功经验，在莱州寺庄地区开展成矿预测和钻探，在穿越200余米无矿段后，发现了厚大的新矿体。经过两年半的勘查，2007年，地质六队在焦家金矿成矿带深部发现特大型金矿——莱州寺庄深部金矿，探明储量51.83吨，潜在经济价值近80亿元。时任国务院总理的温家宝特别作出批示：“请国土资源部转告山东六队职工，祝贺他们在金矿勘探中取得重大发现，向大家致以亲切的问候。”

此后，在胶东金矿赋存“深部第二富集带”的找矿思路和成功经验的示范下，新城金矿、三山岛金矿、夏甸金矿、台上金矿、阜山金矿、鑫汇金矿和玲珑金矿等，都在深部贫矿或无矿段之下又发现了新的富厚金矿带。胶东金矿深部发育第二富集带终于得以证实。仅山东地质六队在2002～2011年在胶东地区新勘查发现5处超大型金矿床和15处大中型矿床，探明黄金资源储量1225余吨，主要勘查于深部矿带。

2014年，由山东省地矿局和中国地质科学院地质力学所等单位联合完成的《胶东金矿理论技术创新和深部找矿突破》项目获得国家科技进步二等奖。据了解，该项目指导胶东地区发现中型以上金矿床28个，包括6个超大型和6个大型矿床，提交新增金资源/储量2118.483吨，占全国同期的45.17%，是全国2002年底岩金保有资源/储量的72.7%，是山东省2005年以前50余年累计探明金资源/储量的2.06倍。

科研工作密切结合地质找矿问题，预测靶区及时得到矿山探矿工程验证，科研成果直接转化为生产和经济效益，吕古贤的科研团队为胶东金矿深部地质找矿突破作出了实实在在的贡献。如今，他们依然奋战在胶东大地。

他们加入到深部探测行列，瞄准胶东金矿的研究方向和找矿难题，确定了以“一个构造岩相模式、三大岩类构造测量和多层次构造岩相找矿”为近期研究重点。他们研究胶东岩浆核杂岩隆起—拆离带成矿模式，探讨新类型新矿带的关键问题；他们依据地质力学的理论和Ramsay的现代构造测量方法，开展成矿岩体野外构造填图、结构分析与成矿作用研究；他们发展构造岩相研究，探讨区域预测、矿田预测、矿化边界预测、矿脉及矿脉群预测的多级指标系统。近期，他们完成了《玲珑金矿田东部断裂蚀变成矿体系三维研究与深部预测》项目，提出的4个靶区经工程验证共计新增金属量达14041千克。

今天（23日），国土资源部中国地质调查局向雄安新区交接并正式公布了雄安新区第一阶段地质调查成果。

调查成果显示：雄安新区稳定场地和基本稳定场地占89.5%，全区均适宜或较适宜工程建设；重点调查区的地下空间开发利用条件优越，70米以浅的地层中存在3层可作为地下空间主要开发利用层的有利层位，适合未来对地下空间进行规模化开发。

中国地质调查局雄安新区地质调查前方总指挥 马震：根据我们勘探初步分析，区内40米以下多数地层承载力都在170到200兆帕，而且每个工程层厚度相对稳定。这些层基本可以满足多数建筑地基承载力要求，有利于以后的工程建设。

雄安新区地质调查从2017年6月初正式启动，截至目前，已投入钻机203台、工程技术人员1700多人，完成勘探钻孔516个、总进尺达5.5万米、水土样品采集测试4万余件、综合物探测井近1万米，获取了90余万条数据。

中国地质调查局水文地质环境地质部主任 郝爱兵：一公里我们要打一个工程地质勘察孔。那么这个精度这个工作的程度是前所未有的，所以给雄安新区的土地利用以及地下空间开发利用工程建设可以提供坚实的基础保障。

此次公布的成果是雄安新区地质调查第一阶段的成果，主要包括工程地质调查、土地质量调查、地下水与地面沉降调查、浅层地温能调查等方面。范围包括雄县-容城-安新全境及周边部分地区，面积1770平方千米。其中，针对起步区总体规划，部署重点调查区面积200平方千米。

中国地质调查局水文地质环境地质部主任 郝爱兵：雄安新区的土地利用怎么样更科学合理。我们的规划建设哪些地方的场地更适宜地下空间开发利用如何科学规划，我们的浅层地温能清洁能源如何合理利用，这些都是我们这第一阶段工作的主要目标要解决的问题。我们把阶段（成果）形成了四个专题报告，一个综合成果报告。

土地质量：土壤清洁区面积占99.3%

除工程地质调查外，土地质量调查也是此次雄安新区地质调查的重点。成果显示，在雄安新区重点调查区内，土壤清洁区面积占到了99.3%。

成果显示：在土壤质量方面，雄安新区重点调查区土壤环境清洁，大部分土壤无重金属污染，土壤清洁区面积占99.3%，仅局部零星地块表层土壤存在汞、镉等重金属污染。8600亩耕地为绿色富硒土地。

中国地质调查局雄安新区地质调查前方总指挥 马震：在土地质量调查时我们在重点区每平方公里采取了36组样，测试了31组指标，通过对土地质量调查测试数据可以详细评价重点地区土地质量状况，为今后土地质量保护和利用提供基础土地质量资料。

地下水质量：总体良好 常年监测

在地下水质量方面，区内地下水总体良好，其中38%浅层地下水可作为饮用水源，40%适当处理后可作为饮用水源，75%深层地下水可作为饮用水源，20%适当处理后可作为饮用水源。

央视记者 张雷：我现在就在雄安新区的一处地质调查现场，大家看我旁边的这个墩子它就是一个地下水的监测井。大家看这个地方写到120米，也就是说目前这个监测井它的监测深度达到了120米。在这个地方从30米到200米之间一共有5个这样的监测井。就是这些监测井它常年不断地监测雄安地区地下水的水质和水量，为未来雄安更科学有效的利用地下水资源提供更好的科学依据和数据。

地热：可供1亿平米建筑供暖制冷

雄安新区是我国中东部地热资源最丰富、开发利用条件最好的区域。充分利用地热资源，对雄安新区未来的绿色低碳城市建设具有重要意义。此次地质调查成果显示，雄安新区地热资源丰富，未来可满足约1亿平方米建筑面积。

成果显示：在浅层地热能方面，雄安新区地热资源丰富，可开发利用条件适宜，每布设1平方米地埋管可满足2~3平方米建筑面积的供暖制冷需求。综合利用地源热泵系统供暖制冷，起步区可满足3000万平方米建筑面积，全区可满足约1亿平方米建筑面积。

中国地质调查局水文地质环境地质部主任 郝爱兵：我们要打造地质资源利用的全球样板，这个地方地质资源非常丰富，所以我们要对深部地热资源进行勘查评价，那么给出一个可持续利用的资源量。

按照“世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位”方针，雄安新区地质调查提出了“构建世界一流透明雄安、打造地热资源利用全球样板、建成多要素城市地质调查示范基地、为雄安新区规划建设运行管理提供全过程地质解决方案”四大愿景目标。

郝爱兵：我们要利用我们获取的所有的数据信息，打造地上地下一体地下空间全要素透明雄安数字平台为雄安新区的规划建设运行管理提供全过程的地质解决方案，提升雄安新区智慧城市建设的水平。

2020年建成透明雄安数字平台

地质调查就是要摸清我们我们脚下大地的信息，就像是给大地做一次系统的体检。这些体检最离不开的就是取样，那么，这些样品是如何采集的呢？

央视记者 张雷：我现在所在的位置就是雄安新区地质调查其中的一个样品库，大家看我身后这些密密麻麻非常多的半圆形的样品，它们就是雄安新区0到200米之间的土层样品。目前他们已经完成了封装，并且完成了分析阶段。

中国地质调查局雄安新区地质调查前方总指挥 马震：我们在工程地质钻探区采取了20000多件岩土力学样品。通过这些海量数据我们可以对200米以浅的底层结构，岩性还有它不同地质层的层厚还有分布进行详细的勘探，同时通过测试数据我们可以全面了解底层的岩土力学性质，评价它的承载力为工程建设提供基础资料。

按照雄安新区总体规划与建设需求，中国地质调查局将对雄安新区地下0至10000米范围内土壤层、工程建设层、主要含水层、地热储层、深部探测层的地质结构和地质参数，建立不同空间尺度四维地质模型，预计到2020年全面建成透明雄安数字平台，构建世界一流水平的“透明雄安”。

​中国地质调查局水文地质环境地质部主任 郝爱兵：第一是要构建世界一流的透明雄安，把一万米以内地层的结构地质的构造的情况以及地下热水的情况这个热源通道的情况进行调查清楚。二是打造地热资源利用的全球样板。三是建设城市地质调查的示范基地，建立空天地一体的地质环境监测体系。四是为雄安新区的规划建设运行管理提供全过程的地质解决方案。

航空电磁法利用自然界中物质的导电特性优劣，达到判断物体内部物理、化学特征的目的。对探测地球表岩层具有独特优势。沿着飞行轨迹的每条剖面就是一个切片，众多的切片组成立体图像，清晰透视地下岩层的结构，尤其是让那些深埋的地下水库无处遁形，能够获取岩石类别、深度、层序及含水量等特征信息。

2021年，在松嫩平原水文地质调查工作中，使用中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所自主研制的iFTEM-II型固定翼时间域航空电磁系统，得以在一个小时内完成150千米的扫描，获得地下650米厚度的地质体电磁响应。不仅大大提高了探测效率，也弥补了该地区300米以下白垩系含水层结构研究的短板。

下一步，航空电磁法还将沿着探测深度更大、空间分辨率更高、解译更加准确的方向开展研发和试验，逐步实现地下800米含水层结构的精细刻画。不断扩展航空电磁法应用领域，服务地下水战略储备区划定、海水入侵范围圈定、大厚度含水层探测等多种应用场景，不断提升含水层探测能力。

（作者系中国地质调查局沈阳地质调查中心松辽流域项目负责人）

缤纷六月，暑期将至。我国首部“可燃冰”题材的大型原创科普儿童剧《冰火传奇》将于7月20日在北京民族宫大剧院连续上演三场,为青少年小朋友带来美轮美奂的精彩演绎。

“可燃冰”，学名为天然气水合物。是由天然气和水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。可燃冰是资源量丰富的高效清洁能源，是未来全球能源发展的战略制高点。

故事梗概

《冰火传奇》讲述了在南海1200米以下的深海世界，有一个神秘的“冰火王国”，这里生活着许多海底生物，“可燃冰”燃燃就是其中的一个普通公民。在他刚出生不久，父母就被人类科学家打捞上岸。由于经常遭到小伙伴们嘲笑，燃燃心里很自卑，认为自己是海底一块无用的“冰块”，除了“咕嘟咕嘟”冒泡泡，其他一无是处。

10岁那年，燃燃坚定地踏上了寻亲之路。第一次离家的燃燃被白螃蟹兄妹“大钳”和“小钳”一路尾随。寻亲路上，燃燃认识了海龟、海胆、章鱼、水母等许多新朋友，在海底世界古怪的“百科全书”大眼婆婆的帮助下，了解到爸爸妈妈的去向，最终通过深海遥控机器人“海马”号找到了父母，成就了自己的价值。

剧目亮点

科普儿童剧《冰火传奇》融合了知识性、趣味性、思想性、艺术性于一体，以“寻找父母”为故事线索，充分发挥想象，将可燃冰“活化”，塑造出了一个善良、勇敢、渴望实现自我价值的小男孩的形象。故事将带领孩子们走进一个惊艳奇异的海底世界：乳白色的虾蟹和贻贝、凶猛灵活的大型章鱼、形态怪异的深海鱼……美轮美奂的舞台设计，生动形象的舞台表演，色彩斑斓的海底景观将点燃孩子们探索科学、揭秘未知的心灵火焰。

作品将难以理解的科学原理渗透在剧情中，开创了科普文化与文艺作品跨界融合表达的新途径，用趣味的方式进行科学普及宣传。在赢得孩子喜爱，获得不俗口碑的同时，彰显出国家科研实力的蓬勃发展，能源体系的飞速提升。

创意来源

《冰火传奇》由广东广播电视台和中国地质调查局广州海洋地质调查局联合出品。作品的创意起源于广东广播电视台记者2017年对 “蓝鲸一号”可燃冰试采平台和广州海洋局的实地采访。采访过程中，记者挖掘到许多媒体没有报道过、尚未见诸报端的“可燃冰”的“前世今生”的故事，但限于新闻作品的体裁和科学专有名词的生涩，不易实现大众传播。因此萌生了以“可燃冰”为题材、打造跨界文化创意产品的想法。旨在运用多元化的文创形式如：儿童舞台剧、科普儿童绘本、动漫影视产品等，把可燃冰的的科学知识阐述清楚，让更多的少年儿童通过科技题材的文创产品，丰富艺术审美，提高对前沿科技领域的认知和兴趣。

科普儿童剧《冰火传奇》作为系列文创的第一款产品，历经两年时间的精心打磨，从创作到进入公众视野，突破了以往的传播方式和手段，达到了耳目一新的效果。2019年的首场演出定于北京民族宫大剧院，期待观众能够感受到原创科普儿童剧“科技”+“文化”的魅力。

跨界打造

作品从创意、策划到制作都体现了深度跨界融合的特色。《冰火传奇》总编剧唐琳曾获得广东省金话筒、广东省青年文化英才等荣誉，作品多次获广东新闻奖一等奖。为了将故事讲得引人入胜，更加符合孩子的审美趣味，她和搭档唐梦圆不遗余力的将剧本创作十几次推倒重来。主题曲《热火冰心》的词曲、编曲、录制均由广东广播电视台首席录音师、一级录音师谢倍伟为其量身打造，歌曲旋律温情、打动人心，准确传神地表达出海洋地质科研人员燃烧自己、奉献社会的精神。

广州海洋局作为我国海域可燃冰试采成功的主力单位，专门成立了科学顾问团队，对剧目中涉及的可燃冰、“海马”号、冷泉等科学知识进行严谨把关。

《冰火传奇》由活跃在珠三角十几年的儿童剧团——佛山顺德先锋实验剧团倾情出演，该剧团多年来保持着原创作品上座率90%以上的“票房奇迹”。如今，他们正以十二分的热情，百倍的努力，数百次的不断试演，拼尽全力，致力于打造出一部真正打动孩子心灵的作品！

受众反馈

《冰火传奇》已于2018年12月在广东省广州和佛山两地已经公演五场，根据大麦网官方数据显示，首场演出票房上座率为99%，五场演出平均上座率在85%以上。作为一部适合全家观看的亲子剧，家长和孩子在剧院观看得津津有味，看完后纷纷称赞该剧有趣、有料、有爱。

其中，一位从事科技工作的观众感受颇深：在成人的眼中，儿童舞台剧很“幼稚”，到场的大人往往都是为了陪孩子来的，可是《冰火传奇》让家长和孩子们一块成长和获益！人类日益为能源所困的今天，我们国家的科学技术正在深海不断突破！或许在人工智能机器人“海马”号出来的那一刻，台下的某株稚嫩的小苗心中已经暗暗播下了成为一名科学家的种子。

另一位从事教育职业的观众感叹：“无论是阅读还是看演出、展览，首先我们要培养的是孩子的艺术鉴赏能力和自我成长的能力，通过这部剧，孩子们得到了高质量的熏陶和引导，所以，我一定会把这部剧推荐给我身边的朋友们！”

敬请期待

2018年度巡演结束后，主办方对作品又进行了半年多的精心打磨，在原剧本的基础上对剧情展开创新与更改，使得人物更加丰满、性格更加特色鲜明、剧情衔接更加顺畅，科普水平有了更大的提升。

对孩子来说，观看此剧是科学兴趣培养和开拓视野的很好机会，观众感受到的不只是故事本身的脉络情感，还有能燃烧的可燃冰、被称为“深海绿洲”、会冒泡泡的“海马冷泉”、我国自主研发的能深潜能抓取的“海马”号机器人……让孩子们瞬间成为科学达人。

另外，主办方还将在演出现场为每个孩子准备一个“燃燃”原创卡通形象玩具，使孩子们能更加真实的与“燃燃”在一起。在表演过程中，一只小螃蟹或者小水母可能会突然出现在观众席小朋友的座椅边，激发小朋友一起来帮助“燃燃”找到通向爸爸妈妈的道路，调动小朋友们的参与感，从而激发孩子们对科学的兴趣。对于走进剧院的孩子们来说，将是一次难忘的体验之旅！

9月17日，自然资源部中国地质调查局物化探所（下文简称：物化探所）牵头组织实施的国家重大科学仪器设备开发专项项目“大深度三维电磁探测技术工程化开发”通过了科技部组织的综合验收，提交了一整套拥有自主知识产权工程化的大深度三维电磁探测技术系统，将为我国“三深一土”战略实施提供有力的方法技术支撑，可广泛应用于深部资源勘查、城市地下空间探测、深部地质结构探测和三维地质填图等领域，标志着我国电磁勘探技术成功实现由二维测量向三维测量的转型升级和跨越式发展。

项目验收现场

作为2011年中央财政设立国家重大科学仪器设备开发专项资金的首批项目，致力于研发工程化的大深度三维电磁探测系统，研究工作包括仪器开发与工程化、软件开发与集成、系统试验与应用三大方面，旨在形成具有我国自主知识产权的大深度三维电磁探测系统，支撑我国科学仪器设备科技创新，打破国外垄断，填补地球物理电磁高精度测量设备国内空白，更好地服务国家能源资源勘查工作。

据了解，目前，我国地球物理电磁探测方法技术研究主要聚焦于二维测量方法技术，包括仪器研制、测量方法研究、数据处理与正反演模拟，基本是围绕二维测量方式开展工作，其二维观测往往不能比较全面地获得反映地下地质体空间展布的探测数据，从而制约了电磁探测技术的应用效果。该项目成功研发的大深度三维电磁探测系统采用分布式阵列测量技术，多条测线、多个测点进行同步观测，以获取高质量的三维观测数据和较全面的地下地质体信息，可为地下目标地质体的精细解释与推断提供更多的地球物理依据。

该项目由物化探所牵头组织实施，物化探所、重庆地质仪器厂、成都理工大学、中国科学技术大学、吉林大学、自然资源部中国地质调查局西安地质调查中心和南京地质调查中心、安徽省勘查技术院等单位共同承担。项目历经5年，攻克了一系列关键技术，在三维电磁探测方法研究、仪器开发与工程化、软件开发与集成、系统试验与应用示范等方面取得重要成果。

在三维电磁探测方法研究方面，根据天然电磁场和人工电磁场的传播特点，结合地球物理电磁法仪器的发展和大深度精细勘查的需求，研究设计了5种电法的三维分布式探测方法技术，并通过场地试验和应用检验，实现了多源发射，面积上多点、多方位同步测量的三维电磁探测工作方法。

在仪器开发与工程化方面，在项目已有研究基础上，研究解决了仪器间的精确同步、仪器性能参数的自标定、仪器一致性、稳定性与可靠性，以及超大功率场源系统的建立等系列技术难题，实现了大地电磁测深、可控源音频大地电磁测深、时间域频率域激电、磁性源瞬变电磁测深等方法的三维测量仪器工程化开发，生产出了160千瓦、30千瓦、5千瓦系列多功能电磁法发射机8台套、分布式多功能电磁法接收机150部、频率域感应式磁传感器90部、10千瓦瞬变电磁发射机4台套、瞬变电磁三分量接收机60部、三分量高温超导磁强计10部、三分量时间域感应式磁传感器60部、三分量磁通门磁场传感器2部。

在工程化和产品化过程中，物化探所创新研发思路和发展模式，与中地装（重庆）地质仪器有限公司紧密结合，在样机开发过程中，产业化单位技术人员提前介入，配合科研人员按产品化要求对三维电磁探测仪器进行设计开发，形成了大深度三维电磁探测仪器的加工工艺、生产流程、检测方法以及仪器操作维护手册，完成了企业技术标准备案文件，提升了产品化样机的稳定性、可靠性和实用性，促进了市场推广和应用。

在软件开发与集成方面，实现了正确快速计算、压制地形影响、获取可靠三维电性参数及构建三维电磁数据的三维地质解释和地质模型的成果表达，开发集成了5种电法方法集数据管理、人机交互建模、数据成图、数据预处理与正反演为一体的三维电磁探测软件系统，可方便快捷地浏览数据与输出图形图像。

在系统试验应用方面，通过野外场地功能试验以及与国外商品化仪器的对比试验，完善了三维电磁探测工作方法，检验了仪器与软件性能；利用开发的方法技术系统在河北文安野外试验场、北京市大兴野外试验场、甘肃柳园花牛山铅锌矿区、甘肃柳园花牛山金矿区、新疆哈密拉伊克勒克斑岩铜矿区、内蒙古扎鲁特含油气盆地、新疆克拉玛依市达尔布特试验区、安徽庐江黄屯硫铁矿区、甘肃北山营毛沱-玉石山、江苏宁芜等试验区开展了试验研究和应用示范。根据取得的电性参数，建立了各试验区的地质-电性模型，圈定了7处找矿靶区，其中在安徽庐江黄屯硫铁矿试验区发现的电性异常经钻探验证，在深部310米以下见到铜金矿体。

集成研发的系统可全面实现时间域激电法、频率域激电法、可控源音频大地电磁测深法、音频大地电磁测深法、大地电磁测深法、瞬变电磁测深法等多种电磁探测技术方法的三维测量工作，因采用高精度GPS与恒温晶体的混合同步技术，实现了多测站、多分量全天候的阵列式同步测量，可以获取更高分辨率的电磁三维测量数据。

专家组一致认为，项目提交验收的资料齐全，圆满完成了各项目标任务，达到了考核指标要求；在三维电磁探测方法研究、仪器硬件研制、软件开发和集成、仪器工程化开发和方法技术示范应用等方面取得了系列成果，同意项目通过验收。项目的成功实施，使我国电法勘探技术实现了由二维测量向三维测量的跨越式发展，推动了我国大深度电磁探测设备的自主化、实用化和产业化进程。同时，作为项目牵头单位，物化探所创新发展思路，联合高等院校和地勘单位，创新形成了一条产、学、研、用紧密结合的发展道路，培养了一批我国地球物理电磁方法技术研究与仪器研发的高级人才，形成了相对稳定的研发团队，提升了物化探所和国家现代地质勘查工程技术研究中心、部地球物理电磁法探测技术重点实验室的持续创新能力。