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    2017年6月16-18日,华南云开地区构造演化研讨会于在广州成功召开。本次会议由中国地质调查局武汉地质调查中心、中国地质调查局花岗岩成岩成矿地质研究中心主办,旨在交流云开地区取得的最新地质调查研究成果和进展,探讨云开地块构造演化过程。

    会议邀请南京大学于津海教授、王孝磊教授及中山大学王岳军教授分别作了题为“云开地块存在古老的基底吗”、“扬子地块东南缘多块体拼接与加里东期陆壳再造”和“武夷-云开前泥盆纪地质”的主题报告,从不同侧面介绍了武夷-云开造山带前寒武纪基底组成与构造演化的最新研究成果,对华南地区存在的重大基础地质问题进行了交流和探讨。武汉地调中心扬子工程首席牛志军研究员作了题为“湘桂地区前泥盆纪沉积特征与构造演化”的学术报告,从沉积学的角度探讨了扬子地块东南缘新元古代-早古生代的构造演化过程。广东省地质调查院、广东省佛山地质局、广西壮族自治区区域地质调查院、桂东-粤西项目组的一线专家针对两省区前泥盆纪侵入岩研究、广东省及港澳地区大地构造单元划分、粤西奥陶纪化石、云开地块前寒武纪基底及变基性岩等方面的问题进行了汇报交流。

    与会专家和代表就云开地块前寒武基底物质组成与演化、华南新元古代早期大陆聚合与裂解、南华纪-早古生代盆地性质及加里东期造山机制等问题进行了深入的交流和讨论,并就下一步开展相关研究与合作达成共识。研讨会的召开为一线地质调查工作者提供了与知名学者面对面交流的机会,搭建了产学研交流的平台。

    会后,桂东-粤西成矿带二级项目对2017年的工作作了详细部署,进一步明确了各子项目年度主要工作任务、科技创新目标和科普目标。

    来自南京大学、中山大学、广东省有色金属地质局、广东省地质调查院、广东省佛山地质局、广西壮族自治区地质调查院、广西壮族自治区区域地质调查院、武汉地质调查中心等单位的50余人参加了会议。

    会议现场

    专家作学术报告

    华南云开地区构造演化研讨会成功召开
      2015年4月25日,国土资源部公益性行业专项“南岭东段九龙脑矿田成矿规律与深部找矿示范”项目2014-2015年度研讨会在江西省赣州顺利召开。陈毓川院士出席会议,中国地质科学院矿产资源研究所王登红研究员、长安大学梁婷教授、赣南地质调查大队曾载淋总工程师、山西省地球物理化学勘查院周新鹏主任、桂林理工大学方贵聪博士及各参加单位项目执行人员30余人参加了会议。

     “南岭东段九龙脑矿田成矿规律与深部找矿示范”项目由中国地质科学院矿产资源研究所牵头承担, 2014年4月启动,王登红研究员负责。陈毓川院士和裴荣富院士为项目顾问,赣南地调队、山西物探院、长安大学、桂林理工大学等单位参加。该项工作以南岭钨锡多金属成矿带已有工作为基础,选取赣南崇余犹矿集区九龙脑矿田开展矿田尺度成矿规律研究与成矿预测示范工作,进一步完善陆内花岗岩成矿理论,揭示钨锡多金属矿化的垂向和横向分布规律、探索崇余犹矿集区的“第二找矿空间”。

      研讨会上,项目和各课题负责人详细汇报了2014年度工作进展,与会专家系统讨论了项目工作取得的阶段性认识、工作过程中存在的问题以及解决方法。项目组历时一年的研究主要进展有:成矿规律方面①通过成岩成矿时代研究确定了矿田内加里东期、印支期和燕山期的岩浆岩活动的存在;②确定了矿田内印支期钨锡矿、早燕山期钨多金属矿和晚燕山期钨金矿的成矿作用;③进一步深化了“五层楼+地下室”模式的内带和外带矿化对比研究。成矿预测方面④拓宽了在“地下室”找矿的思路;⑤通过典型矿床研究结合地球物理综合探测确定了天井窝重点工作区隐伏岩体的形态,以及矿区南侧的隐伏构造,为矽卡岩型矿体的找矿预测提供了直接依据;⑥地质与地球化学测量工作则进一步厘定了矿田控矿构造和控矿层位问题。

      专家和项目负责人肯定了各课题2014年的工作成果,并建议进一步深化总结、提升理论成果、推广找矿预测示范成果应用。会议确定了项目2015年的成矿规律研究重点、地球物理综合探测和地质与地球化学测量的具体工作部署。本次研讨会强化了项目执行过程中基础地质、地球化学、地球物理和矿床学等多学科的配合和凝聚,促进了阶段性成果的深入总结,并根据现阶段进展,围绕项目总体科学目标确定了2015年的具体工作部署。




    国土资源部公益性行业专项-南岭九龙脑深部找矿示范项...

    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) 

    寻找战略新区须深入理解地球深部过程

    (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

    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

    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

    资源所专家提出花岗岩体中普遍具有变化较大Hf同位素组成的...

    自然资源部中国地质调查局成都矿产综合利用研究所1月20~22日在成都,组织召开了三稀资源成矿理论学术研讨会。会议重点围绕格陵兰岛资源潜力评价,稀有金属成矿规律与成矿机制,里伍岩群的变质演化,淡色花岗岩与稀有金属成矿,变质岩研究方法,锡石U-Pb年代学在锡钨稀有金属矿床成因研究中的应用,扬子北西缘构造-岩浆演化等领域开展了深入研讨。

    会上,自然资源部中国地质调查局所属的矿产资源研究所、成都地质调查中心、成都综合利用所,以及南京大学、成都理工大学、核工业280研究所、四川地勘局川西北地质队、北京中地勘查院有关专家分别对国内外三稀资源发展现状、成矿规律、找矿技术方法和勘查开发利用水平等作了专题报告。

    会议对进一步加强三稀资源成矿规律研究,提高三稀资源调查技术水平起到了积极的推动作用。

     

     

    三稀资源成矿理论学术研讨会召开

    近日,中国地质科学院地质研究所(以下简称“地质所”)岩石圈中心团队揭示特提斯喜马拉雅东段“双穹窿”构造S波速度结构与成矿机制。

    新生代以来,受陆-陆碰撞造山作用控制,青藏高原南部的特提斯喜马拉雅带内发育了大量的淡色花岗岩,形成了一系列穹窿构造并伴随着多种类型矿产资源的富集。错那洞穹窿和雅拉香波穹窿作为特提斯喜马拉雅带典型的南、北“双穹窿”构造,其深部结构可能控制着多种金属矿床的形成。

    为探究“双穹窿”构造与成矿间的关系,地质所岩石圈团队利用短周期密集台阵数据,采用背景噪声成像方法获得了错那洞及雅拉香波穹窿上地壳S波速度结构。发现:“双穹窿”结构深度9km处均存在低速带,但不同的是在低速带上方,雅拉香波穹窿和错那洞穹窿核部分别表现为高速特征和低速特征;研究区内低温热液型铅锌矿和钨锡铍稀有金属矿区同样存在明显速度结构差异,铅锌矿存在于横波速度高低变化较大的地堑边缘,钨锡铍矿存在于高速突起前端,二者的速度结构差异表明了成矿时期的不同构造环境;成像结果显示“双穹窿”周缘深部地热结构特征明显(图1),上地壳中部4-8km表现为低速热传导通道,上部联通盆地、地堑储热层,下部联通高温热源低速带,构成了错那洞及雅拉香波地区特殊的地热构造模式,对成矿流体的驱动可能起到了重要作用。

    本研究可为青藏高原南部特提斯喜马拉雅带穹窿构造的上地壳结构差异性,及多金属成矿、找矿提供重要参考价值。

    图1 错那洞穹窿及邻区三维横波速度及地热结构解释模式图(红色区域为高温热源区;白色虚线为热源通道)

    地质所岩石圈中心团队揭示特提斯喜马拉雅东段“双穹...

    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...

    近期,中国地质科学院地质研究所尹继元研究员、中国科学院新疆分院肖文交院士、中国地质科学院地质研究所王涛研究员、黄河研究员和陈文研究员等通过对中亚造山带西准噶尔洋内弧古生代侵入岩开展详细的锆石U-Pb年龄和Hf-O同位素研究(图1),取得了新进展。

    大陆地壳的形成与演化一直是地球科学研究领域的核心问题。大陆地壳的成熟过程,尤其是如何在洋内弧环境下从初始的玄武质成分转变为安山质和英安质成分,成为理解大陆地壳生长机制的关键科学问题。尽管洋内弧通常由玄武质成分构成,但大陆地壳整体成分更偏安山质或英安质,这种差异性突显了从洋内弧玄武质地壳向成熟长英质地壳转变的复杂性。由于洋内弧背景中各岩浆源区普遍具有亏损的放射性同位素特征,通过传统的同位素方法来识别循环地壳来源的花岗岩具有一定挑战性。因此,准确识别花岗岩的源区对于揭示洋内弧的岩浆成因与地壳分异过程具有重要科学意义。

    针对以上关键科学问题,中国地质科学院地质研究所取得的主要进展如下:

    图1. (a) 中亚造山带的简化构造分区;(b) 西准噶尔地区的地质图。

    一是识别出西准噶尔洋内弧四期岩浆活动及其时空分布。这四期岩浆活动分别为早寒武世至早奥陶世(515-486 Ma)、晚奥陶世至中泥盆世(445-392 Ma)、早石炭世(343-310 Ma)以及晚石炭世至中二叠世(309-259 Ma),在时间与空间上表现出显著的差异性。早寒武世至早奥陶世侵入岩主要集中在西准噶尔南部的巴尔雷克和玛依勒地区;晚奥陶世至中泥盆世侵入岩主要分布在西准噶尔北部成吉思火山弧;早石炭世侵入岩主要分布在西准噶尔北部的萨乌尔火山弧;晚石炭-中二叠世侵入岩遍布整个西准噶尔地区,且不受构造边界的限制。所有岩浆岩均显示出较高的锆石Hf同位素值和全岩Nd同位素值,但锆石O同位素值则存在显著变化。根据锆石δ18O值,侵入岩可以分为两类:高δ18O(大于6.5‰)和地幔类似的δ18O值(约5.5‰)(图2)。

    图2. 西准噶尔洋岛弧古生代侵入岩锆石U-Pb年龄与Hf-O同位素数据相关图。

    二是理清了西准噶尔古生代侵入岩δ18O特征及其时空差异。通过对西准噶尔古生代侵入岩进行锆石O同位素填图显示,高δ18O值的侵入岩主要分布在西准噶尔南部,而地幔类似δ18O值的侵入岩则主要分布于西准噶尔北部,表明它们源于不同的岩浆源区并经历了不同的形成过程(图3)。高δ18O的侵入岩形成过程涉及表壳岩与新生玄武质下地壳的参与,而地幔类似的δ18O值的侵入岩则记录了多样的岩浆源区和过程,如交代亏损地幔的部分熔融、亏损地幔与新生地壳的混合、新生洋内弧地壳或镁铁质下地壳的部分熔融等。

     

    图3. (a) 锆石O同位素等值线图,显示西准噶尔洋岛弧古生代侵入岩的锆石δ18O ​值的时空变化;

    (b) Hf同位素等值线图,显示西准噶尔洋岛弧古生代侵入岩的TDM2 的时空变化。

    三是查明了西准噶尔地区三次显著地壳生长事件。锆石Hf同位素与Hf模式年龄研究结果表明,西准噶尔地区在约656-684 Ma、524-536 Ma和441-471 Ma期间经历了三次显著的地壳生长事件(图3和4)。这些事件与亏损地幔周期性重熔有关,表明西准噶尔在早古生代经历了显著的地壳生长。尽管上述事件中形成的新生物质在地壳中存留长达260 Ma,并在此期间被反复熔融,但其仍保留了与地幔类似的初始氧同位素组成。

    图4. 西准噶尔洋岛弧岩浆锆石年龄直方图,与锆石δ18O值 < 6.5%的Hf模式年龄分布对比。

    四是揭示了西准噶尔地区岩浆活动峰期与地壳生长期不同步,提出了洋中脊俯冲作用是洋内弧地壳成分转变的重要机制。西准噶尔地区地壳生长主要发生在早古生代,而大面积的岩浆活动期主要发生在晚志留-早泥盆世和晚石炭-早二叠世,显示两者并不同步。这两期显著的岩浆活动可能记录了洋脊俯冲事件(图5)。在这些时期,高温伸展的背景促进了镁铁质下地壳、洋壳与表壳岩等广泛熔融,推动了从洋内弧地壳从玄武质向长英质大陆地壳成分的转变。

    图5. 西准噶尔古生代多岛弧俯冲–增生系统的构造演化图。

    本项研究通过对中亚造山带西准噶尔洋内弧古生代侵入岩系统的Hf-O同位素填图,识别出洋内弧背景下花岗岩质岩石的岩浆源区及其与年轻表壳岩的物质循环的关系,为重建洋内弧地壳从玄武质向长英质的成熟转变过程提供了新见解,也为探讨大陆地壳生长与演化提供了新视角。

    该研究成果获得国家自然科学基金项目(41830216)、国家重点研发计划项目课题(2019YFA0708601)和国际地学计划IGCP664联合资助,近期发表在国际权威的地学期刊Earth- Science Reviews上。

     
     
    地质所研究中亚造山带西准噶尔古生代岩浆岩取得新成...

    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”)生态修复综合调查团队在晚白垩世岩体形成条件方面取得新进展,相关成果以“Investigation of rock genesis and geodynamic significance based on Sr–Yb granite classification and geochemical characteristics: A case study from Guangxi, China ”为题发表于SCI期刊《Heliyon》(中科院分区3区,IF=3.4)。

    该研究通过岩石学、年代学和地球化学等方法,对广西博白地区内花岗岩成因、地球动力学意义和钨锡成矿作用进行探讨,进一步加深了华南地区花岗岩的认识,同时对钨锡成矿及找矿方向提供了参考。

    花岗岩是下地壳部分熔融形成的岩浆在上升侵入浅层地壳中固结形成,其源岩能决定花岗岩地球化学特征及分类体系,因此能依据地表花岗岩的地球化学特征反演下地壳。这也是大陆型花岗岩在地球动力学上的重要意义。根据埃达克岩的形成启示,前人通过收集近6000个数据,对世界上已知的花岗岩进行数据统计,提出了按照Sr、Yb的排列组合的花岗岩分类方式,划分出5类花岗岩。本研究以中国广西博白地区作为研究区域,区内出露晚白垩世侵入岩,根据岩石结构特征、侵入接触关系和岩石形成年龄划分为γπK2、ηoπK2两个侵入单位,主要岩性为花岗斑岩和石英二长斑岩。

    研究结果显示,根据Sr-Yb花岗岩分类探讨地球动力学意义,主要有以下6个方面:一是确定下地壳不同的变质相:花岗岩是来源于变质岩的深熔作用,变质岩发生部分熔融形成熔体,熔体转变为花岗岩;二是确定下地壳的变质岩性质,石英二长斑岩为基性麻粒岩,花岗斑岩的源岩为长英质麻粒岩;三是反映出研究区下地壳底部为热地壳;四是下地壳底部流体分布情况:区内矿床分布零星,且规模较小,流体不太发育;五是石英二长斑岩属于低Sr高Y型,此时的地壳厚度为正常地壳(30-40km);花岗斑岩属于极低Sr高Y型,此时的地壳属于减薄地壳(<30km);六是下地壳变质岩时代可能为中元古代古老地壳物质。同时根据钨锡矿床的特征,本研究对钨锡找矿方面进行了分析,认为钨锡矿床应该在围岩温度为300-500℃的区间内进行,且应重点分布在沉积岩接触带或构造断裂带附近。

    该研究得到中国地质调查项目(“海澄文”海岸带自然资源综合调查:DD20230414,惠州-汕尾海岸带自然资源综合调查DD20230415)的资助。

     

     
    海口中心在探讨晚白垩世岩体形成条件方面取得新进展

    2023年度自然资源科学技术奖评审结果近日揭晓,中国地质科学院矿产资源研究所(以下简称“资源所”)以第一完成单位的《深部矿产资源智能预测理论方法创新与找矿突破》和《我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破》项目获自然资源科技进步奖一等奖,《新生地壳再造过程中的陆内成矿作用与找矿突破》项目获自然资源科技进步奖(找矿奖)一等奖,王春连研究员和赵正研究员获青年科技奖。

    《深部矿产资源智能预测理论方法创新与找矿突破》项目围绕“深部成矿空间三维结构重建机制”和“深部矿化定位机制及深部预测途径”等关键科学问题的深度剖析和刻苦攻关,取得了理论、技术、系统平台及找矿突破成果。一是首次提出了找矿模型-三维建模-定量预测的三元大数据深部矿产资源预测理论体系,为我国矿集区3000米以浅大深度矿产预测工作提供理论支撑。二是创新研发了地质文本大数据找矿模型挖掘、多尺度分层立体三维建模、大深度成矿构造与物化探响应特征智能提取等新技术,突破了深部成矿空间三维结构重建以及矿化空间定位等关键技术瓶颈。三是研制了一套具有完全自主知识产权的软件平台系统,填补了我国深部矿产预测信息化、智能化领域的空白,打破了我国矿产资源预测评价软件卡脖子技术壁垒。通过上述理论、技术、平台等创新,在山东焦家、甘肃早子沟等6个示范区分别预测金潜在资源4960余吨、铜潜在资源4972万吨、锰潜在资源4.17亿吨,拉动社会投资数亿元,取得了显著的社会经济效益,也为全国深部“第二成矿空间”找矿提供思路与技术支持。2022年以来,该成果已在全国范围推广使用,在内蒙古、河南、山东等地区重要矿山取得了新的找矿成果,潜在经济效益千亿元。

    图1 《深部矿产资源智能预测理论方法创新与找矿突破》获奖证书

    《我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破》是国家重点研发计划与基础性公益性地调项目紧密结合的典范,是我国21世纪以来锂等稀有金属成矿理论、勘查技术与找矿成果的集中体现。一是首次将锂作为能源金属矿产并提出了大型锂能源金属矿产基地综合调查评价的技术要求、工作指南、关键技术和指标体系,为战略性矿产基地调查评价树立样板。二是系统总结了我国锂、铍成矿规律,全国划分12个锂矿带和7个铍矿带,首次提出松潘-甘孜与西昆仑组成一巨型锂成矿带;在四川、新疆、湘鄂赣等地提交一批新区新类型新层系的锂等稀有金属远景区靶区,奠定新一轮找矿突破战略行动的基础。三是创建“多旋回深循环内外生一体化”成矿理论,构建“五层楼+地下室层脉组合”勘查模型,指导找矿成效显著;四是研发出“空天地一体化”锂矿找矿勘查技术方法体系,包括高光谱遥感找锂矿、三定两参填图、高原绿色钻探、生物找矿、含锂地质体多参数识别标志及“以锂找锂”等,破解厚覆盖、露头差及深切割地区找矿瓶颈。在四川甲基卡等地实现找矿持续突破,带钻验证氧化锂资源量149.46万吨(10万吨为大型),潜在价值巨大,部分成果已通过招拍挂出让探矿权实现成果转化。

    图2 《我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破》获奖证书

    《新生地壳再造过程中的陆内成矿作用与找矿突破》项目以大兴安岭地区的陆内成矿作用为研究核心,围绕“新生地壳再造过程中的构造-岩浆活动与巨量金属富集机理”这一关键科学问题,在重大地质事件与陆内成矿作用关系、陆内成矿系统的形成机制与控制因素、陆内成矿系统的找矿技术方法体系与成矿预测等方面,均取得了重要进展。研究揭示:大兴安岭地区晚中生代金属爆发性巨量堆积成矿与区域性岩石圈伸展减薄有关;超大陆旋回背景下俯冲板片断离、软流圈物质上涌和岩石圈拆沉是大兴安岭地区晚中生代金属巨量堆积成矿的关键;新生地壳再造过程中的陆内成矿作用既能形成锡钨钼矿也能形成铜矿;新生地壳再造过程中的陆内成矿作用不具成矿继承性;微陆块是造成新生地壳再造过程中陆内成矿作用具有区域差异性的主要原因。相关研究成果在国内外重要学术期刊公开发表并得以推广交流。该项目建立了新生地壳再造过程中锡钨铜铅锌银成矿系统的“三位一体”找矿预测综合地质模型,以及基于不同尺度地质和物化探数据联合反演的找矿技术方法体系,找矿成果显著。

    图3《新生地壳再造过程中的陆内成矿作用与找矿突破》获奖证书

    青年科技奖获得者王春连研究员一直工作在科研找矿一线,近年来,主持包括国家重点研发计划项目、中国地质大调查项目、国家自然科学基金重点项目在内30个项目的研究工作,依托于其所负责项目的实施,该同志取得了十分重要的找矿和成矿理论研究成果,并且得到了相关同行的高度认可。他在非金属矿产、沉积学、古气候学等方面取得了突出的研究和找矿成果。先后以第一/通讯作者发表论文100余篇,大部分发表在专业领域重要杂志《Earth and Planetary Science Letters》《Journal of Hydrology》《Global and Planetary Change》《Ore Geology Reviews》《Marine and Petroleum Geology》《Sedimentary Geology》《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》《Scientific Reports》《Acta Geologica Sinica (English Edition)》《Applied Geochemistry》《地质学报》《中国地质》《岩石矿物学杂志》《地球学报》《地球科学》等刊物上。

    图4 王春连研究员获奖证书

    青年科技奖获得者赵正研究员正十余年来坚守野外和科研一线,从事华南地区钨多金属矿产的成矿规律与成矿预测研究,主要成果体现在三个阶段:第一阶段,参与国家深部探测技术与实验研究专项,负责南岭3000m科学钻探的现场精细编录和研究:建立了矿集区科学钻探精细编录方法,构建了南岭-武夷结合部W与AgAu-Pb-Zn复合成矿模式,明确了华南东部燕山期“第二找矿空间”,提出了深部找矿方向。第二阶段,负责部公益性行业科研专项-南岭九龙脑矿田成矿规律与深部找矿示范课题,厘定了多期花岗质岩浆演化与W-Sn-U-Nb-Ta-REE-Pb-Zn-Ag富集关系,建立了适用于华南花岗岩区矿田矿集区尺度的“九龙脑成矿模式”,优化了不同类型钨锡多金属矿体深部勘查技术方法,开展了深部找矿示范—增储优质黑钨矿资源量达大型规模。第三阶段,负责执行“十三五”国家重点研发计划-南岭崇义—会昌矿集区三维综合探测与深部成矿预测课题,提出了华南东部中生代矿床成矿系列叠加成矿模式及成矿动力学模型:建立了“花岗岩类相关钨多金属成矿模式”,淘锡坑式钨矿、牛形坝式银金矿和岩背式锡矿等15个矿床式,建立了相应类型矿床的勘查标识体系,实施了深部成矿预测和勘查示范,效果显著。

     

    图5 赵正研究员获奖证书

    本次自然资源科学技术奖共授奖176项,其中一等奖27项,青年科技奖39项。

    资源所获2023年度自然资源科学技术奖一等奖3项,青年...
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