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    煤矸石制砖

     

    紫金山尾矿库

     

    矿产资源是重要的不可再生自然资源,是国家经济建设的基础物质材料,其保障程度关系到国民经济长期稳定发展和国家安全。我国是世界上矿产资源种类齐全、储量丰富的少数国家之一。

     

    据统计,我国90%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产原料都来自矿产资源。目前,我国已发现172种矿产,探明有储量的矿产168种,已探明矿产资源储量潜在价值约占世界矿产总价值的14.6%,居世界第3位。

     

    然而,我国矿产资源人均占有量仅为世界人均占有量的58%,列世界第53位。面对国民经济建设的巨大需求,我国矿产资源储量严重不足。

     

    令人欣慰的是,“加强矿产资源节约和管理”被写入“十三五”规划纲要,其中特别提到,大力推进绿色矿山和绿色矿业发展示范区建设,实施矿产资源节约与综合利用示范工程、矿产资源保护和储备工程,提高矿产资源开采率、选矿回收率和综合利用率。这意味着,矿产资源综合利用已被列入国家规划层面。

     

    实际上,近些年来,国土资源部一直在鼓励和推进矿产资源综合利用,并联合国家发改委,于2011年推动了首批40个矿产资源综合利用示范基地建设;截至2014年底,分4批确定了661家国家级绿色矿山试点单位,35家矿山通过验收。

     

    中国国土资源经济研究院不久前发布的《中国矿产资源节约与综合利用报告(2015)》(下称《报告》)称,近5年来,我国尾矿年排放量高达15亿吨以上。虽然尾矿利用增速明显高于排放增速,但利用量仍赶不上新增量。为此,国土资源部等职能部门紧扣国家建设生态文明社会战略,在“十二五”期间,对矿产资源综合利用集中发力,连续出台引导性和激励性政策,增强政策执行的落地效果。

     

    据中国国土资源经济研究院相关负责人介绍,《报告》旨在让全社会全面了解我国矿产资源节约与综合利用的年度工作进展和发展趋势,帮助矿山企业掌握相关法规政策、技术装备和标准规范,提高资源开发利用的效率和效益。

     

    推进矿产资源综合利用是一项功在当代、利在千秋、利国利民的大事。这份《报告》的出台,呼应了国家生态文明建设的战略需要。不难看出,大力推进矿产资源节约与综合利用,将成为矿业领域生态文明建设长期坚持的方向。

     

    现状:综合利用潜力巨大

     

    众所周知,中国矿产资源禀赋具有“三多三少”的特点,即贫矿多富矿少,低品位难选冶矿石所占比例大;大型-超大型矿床少,中小型矿床多;单一矿种的矿床少,共生矿床多。

     

    《报告》称,多年来,矿业开发重经济效益、轻生态保护,加之监管手段单一等因素与上述因素的交互作用,导致了中国矿业整体粗放式经营的现状。同时,“十二五”期间,矿产品价格整体进入下行通道,伴随着矿业领域产学研结合的进一步深化, 矿业企业对开采回采率、选矿回收率、共伴生矿产综合利用率等“三率”进行挖潜,既达到降本增效的目的,也进一步减轻了安全环保方面的压力。

     

    《报告》列举了当前面临的两大状况:资源开采难度加大,开采回采率稳中有升。2003年到2013年是矿业高速发展的黄金十年,十年里,中国矿业的产值翻了四翻。大规模的资源开发,使我国主要矿山的开采深度逐渐加深,开采品位逐渐降低;矿体形态、产状变得复杂;资源开采难度进一步加大,但开采回采率处于较高水平,部分矿种表现为稳中有升。如2014年,地采铁矿采出品位同比下降0.4个百分点,开采回采率同比提高2.3个百分点,贫化率同比下降0.3个百分点。

     

    资源选别难度加大,选矿回收水平总体向好。在原矿入选品位降低、矿物嵌布粒度细、大多呈共伴生状态的情况下,选矿回收率基本保持稳定或略有提高;在原矿入选品位不变的情况下,选矿回收率明显提高。如2013年,铜矿的入选品位同比下降0.04个百分点,选矿回收率同比却提高0.15个百分点,选矿回收水平总体较好。

     

    尾矿利用增速明显高于排放增速,但累积堆存数量巨大,综合利用大有可为。据《报告》提供的最新统计数据显示:我国尾矿和废石累积堆存量近600亿吨,其中废石堆存438亿吨,75%为煤矸石和铁铜开采产生的废石;尾矿堆存146亿吨,83%为铁矿、铜矿、金矿开采形成的尾矿,这部分尾矿中,稀贵金属含量比较丰富,综合利用价值较高。

     

    《报告》指出,近5年来,我国尾矿年排放量高达15亿吨以上。虽然尾矿利用增速明显高于排放增速,但利用量仍赶不上新增量,并且受矿业市场影响,与“十一五”期间相比,尾矿利用增速出现大幅下降。数据显示:我国尾矿综合利用率仅为18.9%,主要用于充填开采和建材。

     

    废旧金属大量沉淀,再生有色金属产业快速发展。再生金属的回收利用,可大大减少矿产资源的开发强度,是资源循环利用的重要环节。据统计数据显示,2011年~2013年,铜、铝、铅、锌再生总量连续3年突破1000万吨,产业规模不断扩大,资源综合利用水平不断提高。2013年,再生有色金属主要品种(铜、铝、铅、锌)总产量约为1073万吨,同比增长3.3%。其中,再生铜产量约275万吨,与2012年持平;再生铝产量约520万吨,同比增长8.3%;再生铅产量约150万吨,同比增长7.1%;再生锌产量128万吨,同比下降11.1%。

     

    大宗矿产品价格下跌,部分矿产的综合利用产值回落。2012年以来,国内经济增速放缓,大宗资源产品需求下降,价格回落;全国矿产资源(非油气)综合利用产值略有增长,但增速明显回落;部分矿种综合利用产值出现下降。2014年,全国矿产资源(非油气)综合利用产值虽高达1285亿元,但同比仅增长2.8%,增幅与2013年持平。其中,2014年金矿、磷矿和铁矿的综合利用产值大幅下降,同比降幅分别为45.9%、61.6%和42.9%。

     

    成果:突破多项技术难点

     

    在具体政策方面,国土资源部等职能部门紧扣国家建设生态文明社会战略,在“十二五”期间,对矿产资源综合利用集中发力,连续出台引导性和激励性政策,增强政策执行的落地效果。

     

    《报告》指出,“十二五”期间,相关职能部门加强矿产资源节约与综合利用制度建设,政策法规不断完善。

     

    一是在继续实施《资源综合利用目录》、《中国资源综合利用技术政策大纲》、《资源综合利用企业所得税优惠目录》的基础上,相继发布实施了《“十二五”资源综合利用指导意见》等,对提高资源利用效率进行了多方位部署;二是国土资源部不断加强制度创新,充分发挥规划的龙头作用,制定并实施了《矿产资源节约与综合利用“十二五”规划》、《国土资源节约集约利用行动计划》,连续发布了《矿产资源节约与综合利用鼓励、限制和淘汰技术目录》和《矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录》,加快提高矿山领域资源利用效率。

     

    二是矿产资源开发利用逐步由秩序监管转向开发秩序与合理利用监管并重,监管体系初步建立。

     

    三是构建标准体系,连续发布22个矿种“三率”最低指标要求。2015年4月1日,国土资源部发布的《矿产资源综合利用技术指标及其计算方法》(DZ/T0272-2015)正式实施。该行业标准界定了固体非能源矿产资源综合利用过程中的主要技术指标,为全面评价资源节约与综合利用提供了指南。

     

    至今,国土资源部已发布4批共22个矿种的“三率”最低指标要求,基本形成了重要矿种的“三率”指标体系,由此,矿山企业开发利用矿产有了“最低要求”和节约与综合利用的“红线”,也有了矿产开发利用方案和矿山设计的依据。

     

    通过综合利用示范基地建设,探索资源节约集约利用新模式。截至2014年底,在矿产资源综合利用示范基地建设方面,累计投入中央财政资金148.8亿元、企业配套资金949.87亿元。实现了八大综合利用关键技术的突破,形成了九大资源开发和产业发展新模式,成功探索矿业转型升级新路径。

     

    发布新修订指标,新一轮国土资源节约集约模范县(市)创建工作启动。活动自2012年启动以来,两届共产生202个模范县(市)和10个模范地级市。各地在创建中形成的45种的典型模式和79种机制,有力地推动了国土资源的节约集约利用。

     

    绿色矿山建设试点单位增至661家,35家矿山通过验收。2014年8月,《国家级绿色矿山试点单位验收办法(试行)》印发,明确绿色矿山九大基本条件。截至2014年底,我国共分4批确定了661家国家级绿色矿山试点单位,35家矿山通过验收。

     

    技术装备目录相继发布,鼓励资源综合利用的重大装备自主研发。近年,国家先后两次修改并发布了《重大技术装备自主创新指导目录(2012年版)》和《国家鼓励发展的重大环保技术装备目录(2014年版)》。

     

    科技进步成为攻关的主要载体。近年来,我国产学研结合的步伐进一步加快。据统计,目前已有133个大专院校和科研院所参与到40个示范基地的平台建设,联合设立了41个研究中心、10个重点实验室、7个院士工作站、6个博士后工作站或人才培养基地,共设立科研项目203个,获得国家级科技进步奖、省部级科技进步奖40余项。

     

    产学研的有机融合促进了不同层面的技术攻关,突破了多项资源综合利用产业化技术难点,将一批低品位、共伴生和难利用资源变成了经济可采资源,经济效益显著。

     

    如在矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录(第四批)中,中国黄金集团公司所属长春黄金研究院,研发了极高浓度氰化尾液3R-O新技术及成套装备,适用于需要对高浓度或极高浓度含氰、重金属、硫氰酸盐、二氧化硫等污染物的废水、废气、矿浆等进行综合治理的黄金、电镀等行业;研发的环保型浸金试剂推广应用技术,提高含金矿石及尾矿中金的回收率。

     

    甘肃省早子沟金矿有限责任公司开发的含砷、锑复杂难处理金矿高效提金综合新技术,解决了泥化严重、含锑、砷复杂金矿的资源综合回收利用难题。

     

    新疆白银矿业开发有限公司研发的低品位铜钼矿柱机联合分选技术,解决了低品位铜钼矿的分选难题。

     

    据了解,矿产资源综合利用示范基地建设以来,共形成八大成果:

     

    一是低渗、超低渗油气资源开发利用水平进一步提高,平均单井产量由原来的2吨提高到8吨~10吨,提高3倍~4倍,使一次井网采收率提高3%~5%,在世界上率先实现了对低渗透、超低渗透油藏的效益开发。

     

    二是油页岩等非常规能源实现规模化、产业化开发利用,为我国能源资源的开发找到了新途径。

     

    三是页岩气勘探开发试点取得突破,展现了我国页岩气良好的勘探开发前景,推动建立了页岩气勘探评价、分段压裂等技术体系规范。

     

    四是创新“以矸换煤”绿色开采方式,消除了传统煤炭开采的弊端,达到了减少占地、减轻塌陷、减少污染、增加资源的“三减一增”效果,实现了煤炭开发方式的重大变革。

     

    五是钒钛磁铁矿等资源综合利用关键技术取得新突破,在解决钒钛磁铁矿提钒难题的同时,实现了钒废水和废渣的全部利用。

     

    六是有色伴生多金属资源实现高效综合回收,比如江西铜矿通过采选规模化、设备大型化、采选高效化,运用高效选矿技术,实现了含铜0.25%~0.3%低品位矿石的综合利用。

     

    七是难利用固体钾盐开采和低品位胶磷矿选矿关键技术实现突破,比如青海盐湖示范基地利用老卤(废液)溶采盐湖中低品位固体钾矿,既节约了淡水资源,又减少了废液排放,盘活了近2亿吨钾盐资源。再比如云南磷矿首次将浮选柱应用于胶磷矿选矿,攻克了世界性难题,开发了具有自主知识产权的选矿新技术,入选品位由23%降至20.9%,在全国可盘活近30亿吨资源,极大地提高了我国磷矿资源的保障能力。

     

    八是低品位砂岩型铀矿勘探开采达到世界先进水平,可带动我国铀矿资源的高效利用。

     

    问题:政策机制亟待完善

     

    有资料显示,一些重点大型煤炭矿区采区回采率达到80%以上,金属矿山露天开采回采率达到85%以上,地下回采率达到80%以上;不少矿山铁矿选矿回收率达到85%左右,有色金属选矿回收率达到80%,磷、硫达到60%;50%以上的钒,22%以上的黄金、50%以上的铂、钯、碲、镓、铟、锗等稀有金属来自于综合利用。

     

    毋庸置疑,矿产资源的综合利用,既增强了矿山企业的经营活力,又提高了我国矿产资源可持续发展的保障能力。

     

    但是,也有数据表明,随着矿产资源大规模勘探和开发,我国矿产资源的综合回收率不超过50%,总体利用率约为20%,全国共伴生组分综合回收率在40%~70%的国有矿山企业不足40%。有色金属矿产资源综合回收率为35%,黑色金属矿产资源综合回收率仅为30%,比发达国家低20个百分点。

     

    全国现有2000多座金属矿山尾矿库,存有尾矿约60亿吨,每年新增排放固体废弃物约3亿吨,而平均利用率只有8.3%。我国目前综合利用搞得比较好的国有矿山仅占30%左右,部分进行综合利用的国有矿山为25%左右,完全没有进行综合利用的占45%。全国有20万个集体、个体矿山基本上不搞综合利用。

     

    我国作为发展中大国,矿产资源供应总量的大幅提高仍难以满足经济快速发展的需求。更为严重的是,全球政治经济格局深刻变化和全球资源竞争日趋激烈,导致了利用国外资源的难度增加。所以,在工业化过程中,必须通过矿产资源节约与综合利用,来改善和缓解供需矛盾。这个矛盾解决好了,才能加快中华民族伟大复兴的进程,早日实现“中国梦”。

     

    但是,就目前而言,我国矿产资源综合利用工作与发达国家和地区相比,仍存在着很大差距,主要表现为:一部分企业和地方对矿产资源节约与综合利用意识不强,积极性不高;综合利用优惠政策不到位,对矿床中共(伴)生组分勘查、综合评价不够,工业部门利用矿物有用组分单一。

     

    其次,综合利用矿山比例低,众多中小矿山综合利用水平更低,共生、伴生有用组分利用指数低,有用组分回收少;适用于我国资源特点的综合利用技术欠缺;综合利用所得产品科技含量和附加值低,效益不佳等。

     

    上述问题的存在,导致了矿产资源的大量闲置和浪费。

     

    尽管矿产资源节约与综合利用工作取得了一定的成绩,但在法制建设、标准体系、市场调节、技术研发与应用、激励约束等环节还存在制约因素。

     

    ——矿产资源相关的法规制度建设还有待完善。特别是当前矿产资源法中对矿产资源保护与合理利用的要求过于原则,缺乏操作性,政策制度没有形成合力,各类规划之间尚未实现有效衔接。

     

    ——矿产资源利用技术的创新尚不能满足新要求。技术攻关能力不够、转化率不高,技术研发与企业需求之间衔接不够,成为制约我国矿产资源合理开发利用的主要因素之一。

     

    中国国土资源经济研究院相关负责人认为,要有效解决上述问题,必须从以下五个方面入手:

     

    一是加快矿产资源开发管理体制改革,理顺矿产资源开发管理体制,打通矿产资源管理与矿业管理,实现统一监管,有效解决资源粗放利用和环境扰动问题。对矿山企业的矿产综合利用方案进行严格审查,规定在开发立项时没有资源保护与综合利用方案的,不予颁发或者缓发采矿许可证;大力加强矿产资源储量管理,建立资源综合利用申报认定制度、统计制度、公报制度和信息网络。

     

    二是完善矿产资源管理法律法规建设。加快推进《矿产资源法》的修改进程,解决包括产权归属和矿业权设置等在内的矿产资源保护与合理利用等相关法律问题,为资源综合利用、发展循环经济提供法律保证,坚决打击浪费矿产资源的“败家子”行为。

     

    三是加快技术攻关与技术推广平台建设,持续开展对呆滞矿、难处理矿的利用技术研究。加大对重大采选冶技术、矿产综合利用技术、循环利用技术等的研究与开发力度;对二次资源进行勘查、评价、开发和利用,培养一批“种子”企业进行推广。

     

    四是完善综合利用的经济激励政策。做好矿产资源规划,制定切实可行的、有利于促进矿产资源领域发展循环经济的政策,将综合利用纳入国家优惠政策范围。

     

    五是加强行业自律和舆论监督,提高矿山企业合理开发利用资源的自觉性和责任感。鼓励引导同类矿种的中小型矿山、选矿企业与资源综合利用已取得成功的大、中型企业“联姻”,以解决综合利用的资金、技术难题。

     

    近山不可枉烧柴

    八月下旬的内蒙古勒马戈山矿区,一场聚焦“生态保护与资源勘查协同发展”的草原湿地绿色找矿装备示范调研活动拉开帷幕。30余台/套适用于草原覆盖区典型场景的绿色找矿技术装备整齐排列,与周围广袤的草原相得益彰,吸引了来自全国各地的百余名代表驻足观摩、深入交流。

    生态优先,绿色勘查迈出新步伐

    草原、湿地具有涵养水源、调节气候、维护生物多样性等不可替代的生态功能,是我国重要的自然生态系统。数据显示,我国草地绿地面积达28600多万公顷,约占陆域国土面积30%;湿地面积也稳定在5635万公顷以上。我国许多成矿带位于草原湿地范围内——草原湿地生态系统需要保护,矿产资源也需要勘查开发,如何平衡两者之间的关系考验着地质工作者的智慧。

    “传统矿产勘查往往伴随着修路、开挖探槽等破坏性作业,对草原湿地生态造成长期影响。现在,绿色找矿技术装备的推广应用正在改变这一状况。”在活动现场,行业地勘单位、装备技术企业的代表望着参展装备发出了由衷的感慨。

    近年来,地质工作者坚持“生态优先、保护优先”的原则,将“绿水青山就是金山银山”的理念贯穿地质勘查全过程,以绿色勘查积极推动行业转型升级。“绿色勘查要求运用科学、高效环保的方法、技术、工艺和设备等,最大限度地减少或避免对生态环境造成的不利影响,并对受扰动的环境进行修复。”中国地质调查局自然资源航空物探遥感中心讲解员介绍道,“这次,我们带来了无人智能化空天地一体综合地质勘查平台、多旋翼无人机航磁勘查系统、航空物探遥感地面保障车等一系列生态效益显著的装备。”

    此次活动中,中国地质调查局相关局属单位、紫金矿业集团、中国地质装备集团有限公司、山东中勘机械有限公司、深层探索(北京)科技有限公司等单位共展示各类技术装备30余台/套。这些装备安装拆卸快捷、移动搬运方便、作业绿色环保,是草原湿地绿色勘查技术装备创新成果的代表。

    据自然资源部新一轮找矿突破战略行动办公室装备组介绍,2024年,自然资源部党组和中国地质调查局党组围绕新一轮找矿突破战略行动作出一系列重大部署,对加快科技攻关、推进绿色勘查和技术装备建设等提出明确要求。此次选定勒马戈山工作区开展草原湿地绿色找矿技术装备示范,正是为了打造草原湿地找矿技术装备样板。“实施绿色勘查是践行习近平生态文明思想的具体行动保障,也是保障国家能源资源安全的重要举措。我们希望通过此次活动推动构建统筹生态环境保护与找矿突破的现代化装备体系,为新一轮找矿突破战略行动提供坚实装备支撑。”

    图为全液压便携式模块化钻机 本报记者 潘冰 摄

    技术创新,找矿装备实现绿色升级

    此次活动展示的技术装备分为AI智能找矿、航空物探遥感、地面物化探、地质钻探、分析测试等五大板块,覆盖了草原湿地绿色找矿的全流程。

    在AI智能找矿板块,具有自主导航、障碍识别、人员跟随等功能的全陆域多足智能重载机器人备受瞩目,独特的“下肢”机构和不破坏工作区生态的作业方式令参观代表印象深刻。作为国内唯一一套用于地质勘查的空天地一体化测试平台,无人智能化空天地一体综合地质勘查平台可通过机臂的变结构设计实现飞行和地面驾驶模式的灵活切换,被形象地称为“无人飞车”。卫星靶向超弱核磁共振AI数字技术将AI技术应用于自然资源探测领域,属国内首创。

    航空物探遥感板块展示了一系列空中“黑科技”:集成光泵磁力仪、姿态仪、高精度定位系统、高度计、无线数据传输等多个模块的多旋翼无人机航磁勘查系统,探测范围广、受限因素少,穿梭在中高山、深切割等高危探测区域的无人直升机重磁勘查系统,突破整机重量“卡脖子”技术难题、精度指标达国际先进的小型轻量化航空重力测量系统,深部矿产勘查利器、工程地质调查的“好帮手”——直升机时间域航空电磁测量系统,不受接地条件限制、高精度同步、探测深度更深的半航空瞬变电磁探测系统……

    地面物化探装备呈现接收精度高、勘探深度大、异常源定位准等特点。首先映入眼帘的是来自紫金地球物理科技(北京)有限公司的震旦三维激电系统,其探测深度是常规激电探测深度的2~3倍,可达1500米,达到国际先进水平。由中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所自主研发的分布式多参数电磁探测系统,关键技术指标达到国际先进水平,实现了我国电磁探测由二维向三维的跨越式发展,可完全满足国外同类产品的国产化替代需求。此外,还有高温超导瞬变电磁探测系统、地电化学测量仪、地气测量仪等。

    在绿色钻探板块,中国地质调查局北京探矿工程研究所带来了总重仅20公斤、背包即走的新能源电动钻机,采用全液压驱动、模块化结构设计的反循环多工艺钻机。中国地质装备集团有限公司、山东中勘机械有限公司在野外搭建了多功能全液压车载钻机、全液压便携式模块化钻机、全液压履带钻机,并现场演示了污染少、扰动小、效率高的“微创”式钻探工艺。

    高效实用是分析测试板块的主题。据国家地质实验测试中心、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、中国地质调查局呼和浩特自然资源综合调查中心、斯派克公司等单位介绍,随着绿色勘查的兴起,野外现场分析测试技术装备正朝着更高效、更易编录、响应更快的方向发展。此次展出的多种设备,如固体矿产车载野外现场分析平台、集装箱营地、台式X荧光光谱仪、弯晶X荧光光谱仪,在实际工作中都能显著提高地质、化探与钻探样品施工效率,助力项目组及时调整工作部署。

    活动当天虽然下着雨,却丝毫没有冲淡现场的热烈氛围。大家笑着说:“草原的天气就是这样变幻莫测,这场雨来得正好,让我们有机会更全面地了解装备性能。”

    协同发力,守护草原湿地绿色未来

    今年正值“绿水青山就是金山银山”理念提出20周年。从江南到塞北,从城市到乡村,“两山”理念对全社会各项事业发展都具有重要指导意义,地质行业也不例外。

    此次活动的举办场地——勒马戈山矿区,正是地质人践行“两山”理念的一次典范。项目运用微粒子测量技术快速圈定成矿远景区,通过地面物化探精细测量缩小靶区,再以车载或模块化钻机进行高效验证,同时借助大功率激电测深与AI技术评价深部找矿潜力,不仅取得了显著的找矿成果,还建立了基于小流域本底调查的环境评价技术,实现了资源勘查与生态保护的统一。

    在座谈交流环节,来自全国草原湿地覆盖面积较大省份的自然资源主管部门、林草主管部门、行业地勘单位,中国地质调查局相关局属单位,以及地勘技术装备企业的代表围绕草原湿地绿色装备支撑服务新一轮找矿突破战略行动展开深入研讨交流。

    尽管地质条件和资源禀赋不同,但各地推进绿色勘查、守护绿水青山的愿望是一致的。近年来,内蒙古、四川、西藏、甘肃、青海、新疆等地不断加强绿色勘查工作监督指导,严格执行生态修复要求;同时,各地积极推广“空-天-地”一体化技术,支持绿色钻探工艺研发及应用,开展绿色勘查示范项目,全力探索绿色可持续发展之路。

    与会代表一致认为,此次展示的AI智能找矿装备、绿色先进钻探技术装备等,是我国自主创新研发的重要技术成果,标志着我国地质勘查技术迈上了新台阶。它们在草原湿地环境中的推广应用,将带动地质勘查行业整体向绿色化、智能化、现代化转型,显著提升行业核心竞争力,实现地质勘查行业高质量发展。

    “通过这次活动,我们了解了很多新理念、新技术、新装备,重塑了对绿色勘查的认识,也更加坚信以最小的生态环境损害实现绿色勘查是完全有可能的。”甘肃省地质矿产勘查开发局参会人员表示。

    活动结束后,这些新型绿色找矿技术装备将踏上新的征程,奔赴不同的工作区——无需搭桥修路,不再留下车辙和伤痕,在美丽的草原湿地之上,书写人与自然和谐共生的新篇章。

    守护好草原湿地金山银山

    珍惜矿产资源 科学规划开发路线图

    ——谈矿业产业发展规划的作用、意义及编制

    郭 敏 赵军伟 赵恒勤

    对资源型地区来说,矿业在地方国民经济中占有重要地位,矿产资源的开采开发、矿产品加工以及延伸产业对地方经济发展发挥了重要的支柱作用。但随着生态文明建设的不断推进、世界矿业经济增长放缓,社会发展对资源开发提出了新的更高要求。矿业产业发展规划可以统筹协调好地方资源、环境、经济社会发展等各方面问题。

    矿业在经济社会的基础地位

    矿业是国民经济的基础产业,人类的衣、食、住、行、用、医等以及国家经济、社会建设与发展都离不开矿产资源。能源和原材料矿产是工业必不可少的“血液”和“粮食”。当今世界上,95%以上的能源、80%以上的工业原材料、70%以上的农业生产资料均来自矿产资源。

    矿业支撑了我国经济社会全面发展,为经济建设提供了巨大的物质财富。我国是煤炭、铁矿石、铅矿、水泥用灰岩、建筑石料用灰岩等20多种矿产品的全球最大生产国和消费国,一些战略性新兴产业矿产品产量全球占比已从1990年的20%~30%增长到当前的70%~90%以上。目前,我国年矿石开采总量超过300亿吨,在全球矿产品生产和消费中占有关键性的地位。

    矿业产业发展规划的作用与意义

    矿业产业是依托矿产资源勘查、开采、选冶、加工、贸易等环节的全产业链经济活动,对区域经济社会发展发挥着巨大的带动作用。

    矿业产业发展规划是对区域矿业产业发展进行细致而全面的专项规划。它依托区域优势矿产资源,在综合考虑区域经济基础和发展潜力的前提下,从区域特色资源、优势产业出发,因地制宜对矿产业布局做出合理安排,带动其他相关产业协调发展。矿业产业发展规划对加快区域矿业产业发展,将资源优势转化为经济优势,促进矿业产业结构转型升级,提升产业聚集度及辐射力,推进区域经济高质量发展等具有重要意义。

    矿业产业发展规划的组成和编制

    矿业产业发展规划的内容主要包括规划编制背景(产业发展环境)、区域矿产资源现状及发展基础、产业发展任务与思路、产业链设计、产业布局、规划保障措施等部分。

    矿业产业发展规划编制的一般方法和过程为:首先对区域优势特色矿产资源开发、矿产品加工现状、产业发展环境进行广泛深入的调研,根据区域产业基础、特点及发展环境,分析产业发展面临的机遇、挑战及优劣势,预测产业发展方向;其次针对产业发展现状及发展条件,明确矿业产业发展定位,提出发展的总体战略和目标任务;再次提出总体产业布局,主导产业及相关产业类型及规模,细化拟落实的规划重点项目;最后,提出组织管理、资金、技术、人才等方面的措施、建议,以保障规划实施。

    矿业产业发展规划编制要点

    1.明确产业规划的定位

    产业定位是产业发展规划的核心。产业规划编制前,一定要明确规划的定位,依据资源基础,确定产业发展方向。

    同时,在规划编制过程中协调好矿业与其他相关产业的关系,如矿产品加工产业与材料产业的发展,以实现产业链融合发展。

    2.设计好产业总体布局

    产业规划布局是产业发展规划的重要内容,包括产业体系、产业结构、产业链、空间布局等,总体上要做到因地制宜、统筹兼顾、扬长避短、突出重点、综合发展,综合考虑生态环境保护、环境承载力、文物和动植物保护、水源地保护、土地利用等因素。同时在产业规划编制中,需要设置一批规划重点项目,明确项目实施的主要内容、建设空间布局、矿产品结构及方向、投资进度、预期效益等,以保证项目的可行性。

    3.重视规划前期调研

    矿业不同于其他产业,矿业开发涉及资源、安全、环保等领域,面广且形势复杂。规划编制过程中必须对产业发展现状进行广泛深入调研,研判产业发展形势和潜力,查询了解各种信息,搜集相关资料,需要到当地发改委、工信委、环保局等管理部门了解当地产业政策、招商引资情况、环保要求等,还需要到典型矿山企业调研资源开发现状,为合理安排规划任务、设计产业布局提供切实可行的保证。

    4.提出针对性的保障措施

    为了保证产业规划实施并达到预期效果,需要一系列可行的、有针对性的保障措施,主要包括规划实施主体的设置与组织管理、政策扶持、投(融)资方案、招商引资、技术改造与研发、人才培养等。结合当地实际情况,规划编制中要落实好如何实施,以获得理想的预期效果。

    钨矿的开发利用

    张红新 赵恒勤

    世界钨矿资源储量比较丰富,地壳中钨的含量为0.001%,具有开采价值的只有黑钨矿和白钨矿。世界钨矿资源主要集中在阿尔卑斯-喜马拉雅山脉和环太平洋地质带。中国钨储量居世界第一,主要分布在中国南岭山地两侧的广东东部沿海一带,江西南部的储量最多。据中国矿产资源报告(2019)的数据,截至2018年底,我国钨矿查明资源储量为1071.57万吨(WO3含量),约占全球总量的60%。其次为加拿大(29万吨)、俄罗斯(25万吨)和美国(14万吨) 。

    我国钨矿地下开采矿山数量和产量都居主要地位,在112座钨矿山中,地下开采钨矿105座、露天-地下联合开采钨矿4座、露天开采钨矿3座。钨矿资源的选矿工艺根据资源类型的不同,存在较大差异。总体而言主要有三种工艺。一是黑钨矿选矿工艺。目前,黑钨矿选矿工艺一般可分四阶段进行回收,即粗选、重选、精选和细泥处理阶段。二是白钨矿选矿工艺。白钨矿资源常与多种钼、铋等有色金属伴生或共生,有用矿物嵌布粒度较细,白钨矿选矿工艺流程以浮选为主。三是黑白钨混合矿选矿工艺。黑白钨矿混合矿属难选矿石,其特点是钨品位低、嵌布粒度细、黑白钨与多种有用矿物密切共生,脉石矿物组成复杂。目前,黑白钨混合矿的选别采用硫化矿浮选-黑白钨混浮-白钨粗精矿加温精选-黑钨细泥浮选的主干全浮流程。

    选矿后的钨精矿经冶金工艺制备出高纯的钨锭或钨粉。钨是高熔点稀有金属,具有优异的物理、力学和化学性能,主要用于制备金属加工、石油天然气及其他矿石的开采及建筑领域中各种硬质合金切削工具及钻头,也用于切割用的碳化钨和耐磨材料中,还用于制造重金属合金、电极、电子工业、钢材、特种合金等化学制品。

    钨在高技术领域也得到较为重要的应用,高纯硅化钨由于其电阻仅为多晶硅的1/10,在超大规模集成电路中取代多晶硅作为栅电极材料,取代铝合金作为接线材料。高纯钨可取代铅和铝化合物作为集成电路陶瓷零件的线路材料、半导体的电接线和内部连线。钨和钨铜合金可用作硅晶片的散热材料。

    钨矿也和我们的生活息息相关的,是制造灯用金属材料中最重要的一种材料。

    虽然中国钨矿资源储量丰富,但是由于黑钨矿富矿多、易开采,资源被大量消耗。所以,加强钨矿节约和保护刻不容缓。

    加强磷石膏综合利用 促进长江经济带高质量发展

    张利珍 张永兴

    磷石膏是硫酸与磷矿反应萃取磷酸生产过程中产生的副产物。目前,全国磷石膏累计堆存量达5亿吨,每年新产生近8000万吨,综合利用率不到40%。在“共抓大保护、不搞大开发”的新形势下,应加快磷石膏固废资源化利用,以降低大量堆存带来的环境和安全风险,促进长江经济带高质量发展。

    磷石膏“堆”不是办法,“用”才是出路。目前,其“用”的主要途径有五个方面——

    一是用于水泥工业,制水泥缓凝剂、硫酸联产水泥。水泥缓凝剂是水泥生产中的添加剂,磷石膏使用量为水泥量的3%~5%。用磷石膏替代天然石膏生产水泥缓凝剂,可有效提高磷石膏的综合利用率。而磷石膏制硫酸联产水泥工艺,在实际生产中难以推广应用。

    二是生产石膏建材制品,其中用磷石膏生产建筑石膏是目前磷石膏应用中最为成熟的方法。将预处理后的磷石膏经过干燥、煅烧、陈化等流程制成建筑石膏,以建筑石膏为原料生产纸面石膏板、纤维石膏板等。

    三是生产化肥,如硫酸铵、硫酸钾。磷石膏制硫酸铵的原理是磷石膏与碳酸铵反应生成硫酸铵,副产碳酸钙,该工艺技术成熟,生产设备通用,工艺条件易于控制,但是生产费用比单独生产尿素和硝酸铵高很多,工业推广价值不高。硫酸钾是一种重要的无氯钾肥,已工业化的方法是两步法,该工艺反应条件温和、能耗低、投资少、产品质量稳定,但是反应过程中钾的转化率不高。

    四是筑路或采空区回填。磷石膏作为一种品质优良的路基填料,在工程建设中使用可不同程度地改善半刚性基层的性能。磷石膏还可用作充填骨料,和黄磷渣胶结重新回填到磷矿山采空区,减少地质灾害。

    五是在农业上用作土壤改良剂。将磷石膏加入氮肥中,可减少氮挥发,提高氮肥利用率;磷石膏中含有钙、磷、硫、镁及有机质等农作物生长所需的营养成分,可用作土壤调理剂来调节土壤酸碱平衡,消除碳酸盐对农作物的毒害,解决土壤盐渍化、土壤缺磷等问题,促进农业高质量发展。

    磷石膏当前以低值化利用为主,制得的磷石膏产品不仅受有限销售半径内的市场容量限制,而且产品的可替代性大,缺乏市场竞争力,导致应用率相对较低。因此,磷石膏的资源化利用,一方面要在磷石膏规模化消纳技术和高值化利用技术的研发上发力,提高消纳能力和产品价值;另一方面要在磷石膏综合利用产品的推广应用上发力,提高大众认可度。这就需要国家相关部委、地方、科研院所联手行动,共同推动磷石膏的综合利用,实现磷化工产业绿色转型发展,为生态文明建设助力。

    全球“钴”事

    王威

    钴是重要的新能源材料,在现代工业发展中有许多不可替代的用途。钴被美国和欧盟列入影响国家和地区安全及未来经济发展的关键矿物和材料清单,也被我国列入战略性矿产目录。那么钴为何如此重要?它在全球的分布情况如何?

    什么是钴

    钴,元素符号Co,银白色铁磁性金属,熔点1493℃,沸点3100℃,密度8.9g/cm3,莫氏硬度5.0~5.5。钴比较硬而脆,是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料。自然界中含钴的矿物种类超过百种,钴作为基本元素的矿物种类超过了59种,工业上常见的钴矿物有辉钴矿、硫钴矿、辉砷钴矿、方硫镍钴矿、钴镍黄铁矿以及表生矿物中的水钴矿和杂水钴矿等。我国是世界上最主要的精炼钴生产国和钴消费国之一,但钴矿储量仅占全球总储量的1.1%,钴原料大量依靠进口,2017年钴资源对外依存度高达90%。

    钴矿开采历史

    钴被用于陶瓷和玻璃至少有2600年的历史,古埃及和古罗马及中国唐朝的陶瓷釉料和玻璃制品中就已开始使用钴矿物作为蓝色颜料。钴矿开采从16世纪开始,当时钴矿山主要集中在欧洲,钴矿主要用于生产钴蓝颜料和钴蓝颜料玻璃粉用于陶瓷、玻璃和和绘画。1864年,在法属新喀里多尼亚发现了钴矿,欧洲钴的开采也随之减少。1904年,在加拿大安大略省发现了银钴矿和砷钴矿,并投入生产,使全球钴矿产量大增。1914年在刚果加丹加发现了巨大的铜钴成矿带,1920年其铜钴矿投入生产,从此刚果的钴产量一直居世界首位。

    钴的应用领域

    钴在众多领域得到广泛应用,钴产品主要以化学品和金属的形式应用于电池材料、催化剂、颜料、高温合金、硬质合金、磁性材料等领域。目前,电池行业是消耗钴最多的行业,钴主要用于制备锂离子电池的正极材料。近30年,高温合金、硬质合金、催化剂、颜料、磁性材料等传统行业对钴的需求平稳增长。近年来,钴在电动汽车动力电池的需求迅速增长。基准矿物咨询公司认为,2026年全球电池材料钴用量也将比2017年电池材料用钴量增长4倍以上,达19.5万吨。国际能源署推测,2030年电动车钴需求量将达到29.1万吨 /年。

    全球钴矿资源概述

    钴在地壳中的平均丰度仅为0.0025%,地球上已发现的钴矿物多数为共伴生矿,全球钴产量仅有2%左右产自独立钴矿。根据USGS 2019年统计,全球已探明的陆地钴矿资源量为2500万吨,储量为688万吨。在大西洋、印度洋和太平洋底部发现的超过12000万吨的钴矿资源存在于大洋锰结核和大洋富钴结壳中,目前尚未得到开发利用。全球陆地钴矿资源分布广泛,主要赋存于刚果和赞比亚的沉积型层状铜钴矿床,澳大利亚、古巴、菲律宾、马达加斯加等国的含红土型镍钴矿床,及澳大利亚、加拿大、俄罗斯等国的岩浆型镍-铜硫化物矿床中。尽管钴矿分布广泛,但除了摩洛哥Bou Azzer钴矿是以砷钴矿为主矿产的独立钴矿外,世界其他钴矿均作为铜矿、镍矿等矿产的共伴生矿产出,目前只有刚果、澳大利亚、古巴、加拿大、俄罗斯等少数几个国家的钴矿能在经济上加以利用。

    全球钴矿资源储量和产量

    2018年全球探明的钴矿资源储量为687.5万吨,钴矿产量为13.57万吨。其中刚果金是全球钴矿资源储量最多的国家,也是钴矿产量最高的国家,2018年刚果金的钴矿储量占到全球储量的49.45%,产量占到全球钴矿产量的66.32%,集中度非常高。储量排名第二和第三的国家分别为澳大利亚和古巴,储量占到全球储量的17.45%和7.27%,其他国家的储量都小于5%。钴矿产量排名靠前的国家还有俄罗斯、澳大利亚、古巴,分别仅占全球产量的4.35%、3.61%和3.46%,除了刚果外其他国家的产量占比都很低。

    结语

    钴是重要的新能源材料,也是重要的战略性矿产,美国和欧盟都将钴列入了影响国家和地区安全及未来经济发展的关键矿物和材料清单。独特的物理化学性质使钴成为航空航天、石油化工、玻璃制造及医药领域的重要原材料,在战略性新兴产业发展中发挥着重要作用。并且,按照全球各国新能源汽车发展规划,全球钴矿长期供给面临短缺的可能。

    滨海“宝藏”

    雷晴宇

    椰林、树影、水清、沙白、海滩,几乎是所有人最喜欢的休闲旅行景观。但很少有人知道,世界上很多滨海区域蕴藏着很多宝贵的矿产资源,比如锆、钛、砂资源。

    砂矿,主要来源于陆上的岩矿碎屑,经河流、海水(包括海流与潮汐)、冰川和风的搬运与分选,最后在海滨或陆架区的最宜地段沉积富集而成。锆钛砂就是钛铁矿石与锆英石、金红石与独居石等共生复合型砂矿。

    锆钛矿属于稀缺资源,由于锆、钛特殊的金属特性,被广泛应用于精益铸造、高级耐火材料、航空航天等行业,许多国家将其列为战略资源。

    地壳中大部分锆呈分散状态存在于许多矿物中,已知含锆的独立矿物有38种,锆英石(ZrSiO4)和斜锆石(ZrO2)是主要的具有工业价值的含锆矿物。锆英石主要赋存于海滨砂矿中,是世界冶炼金属锆的主要来源。斜锆石主要产于碱性火成岩中,与霞石、霓石、磷灰石、萤石等共生。

    全球锆资源储量约7400万吨(ZrSiO4),主要分布在澳大利亚和南非,分别占全球储量的63%和19%,此外,印度、莫桑比克、中国和美国等国家也有部分储量。

    中国锆资源储量50万吨,占全球储量不足1%,能够开发利用的锆石砂矿主要集中在以海南文昌为代表的东南沿海地区,其中海南的锆石砂矿储量占全国砂矿总储量的67%,占全国锆资源储量的19%,是国内目前惟一能被开采利用的滨海砂矿。中国作为全球第一大锆资源消费国,对锆的需求占比高达52%。然而,中国锆资源十分有限,锆英砂对外依存度长期维持在90%以上,进口最大来源国是澳大利亚。

    金属钛作为重要工业战略资源,广泛应用于航空、航天、石油、化工、电力等领域,被称为“现代金属”“太空金属”“战略金属”,是现代工业和尖端科技不可或缺的金属原料。钛工业产业链有两条不同的分支,第一条是钛白粉工业,即钛铁矿→钛白粉,用于涂料、塑料和造纸等行业;第二条是钛材工业,即钛铁矿→海绵钛→钛锭→钛材,用于航空航天等领域。

    中国钛矿资源丰富,但多为伴生矿,品位不高,钛精矿进口量呈逐年上升趋势,目前钛精矿对外依存度超过了30%。

    目前,全球开发利用的钛矿资源主要为钛铁矿、金红石,以钛铁矿为主。澳大利亚在全球钛铁矿和金红石储量分布中占比均居首位,中国钛资源总量丰富,但钛铁矿多,金红石矿少。

    澳大利亚是世界最大的钛生产国和出口国,储量居世界首位。由于澳大利亚的钛矿资源主要位于或靠近海岸,国家土地分配的其他用途导致澳大利亚约有19%的钛铁矿和26%的金红石资源是不可用的。

    综合来讲,中国国内锆钛资源有限,而需求量在不断增大,以每年6%的速度增长,国内每年锆、钛矿进口需求量分别达到90%和70%。

    在高端化工、航空航天、船舶和电力等行业需求带动下,近年来我国钛行业需求总体呈现上升趋势。因此,实施钛矿资源全球配置战略是保证中国钛矿资源可持续供给的重要途径。

    近年来,中资企业持续加大对澳大利亚、莫桑比克等境外锆钛资源勘查开发力度,这对我国实施资源保障多元化战略,积极参与全球矿产资源配置,拓展境外资源利用的空间和能力,同时加强矿产资源储备意义重大。

     

    助力生态文明 做好资源综合利用文章

    (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

    能源资源安全保障事关国计民生。今年全国两会上,多位代表委员重点关注这一话题,从探、产、供、储、运、销、贸等多个角度为能源资源安全保障献计献策。

    关于推进增储上产、促进矿业转型发展,来自地矿行业、企业和地方的代表委员们操碎了心,从勘查开发利用全流程寻找矿产增量。许波代表建议,加大找矿的支持力度,建立经济主体平等勘探的风险机制、风险承担和利益共享机制。吴城委员建议,加快构建国家地质大数据平台,整合遥感、物探、化探、钻探等多元信息,打造多模态地质数据库;支持勘探算法研发,建立人工智能找矿模型库,深度挖掘区域成矿规律,推进地质勘探新范式的创新发展。黄水波代表建议,对锑等出口管制的国家战略材料予以饱和性价格收储,建立战略储备资源库,并加大找矿力度,加强补链延链。陈伟俊代表建议,推动新疆油气增储上产、矿产资源勘探等规划落地实施;在战略找矿等方面给予特殊支持。薛斌代表建议,从国家层面,对新疆生产建设兵团参与油气矿产资源开发、提升煤制天然气产能等方面加大政策支持力度。张定超代表建议,加大力度支持贵州找矿、采矿关键技术攻关,推动优质矿产资源配给优强企业,提升资源就地转化率、延长产业链条,构建具有贵州特色的现代化产业体系,将资源优势转化为产业优势、经济优势。邱江代表建议,在云南布局建设国家战略性稀贵金属产业基地和稀贵金属材料产业创新中心,推动相关高校、科研机构与云南共同开展技术攻关,更好推动我国战略性稀贵金属产业创新发展。吴万华代表建议,国家发展改革委将金昌市作为国家重点镍铜战略腹地延伸区,支持金昌和金川公司建设全国重要战略性资源开发地。吴群刚代表建议,将攀枝花红格南矿开发项目列入国家重大项目清单。孟繁英代表建议,在分配全国稀土总量控制指标时向白云鄂博矿倾斜。范付中代表建议,支持三门峡建设国家超纯石英新质原材料产业基地。汪霞代表建议,支持个旧建设锡资源战略物资储备基地、再生有色金属资源跨境交易基地。王忠昆代表建议,支持鞍山推进矿产业高质量发展,将鞍山确定为矿产业高质量发展示范基地。刘会英代表建议,提升锂电产业循环利用水平,出台专项支持政策,对锂电池再生利用给予补贴和扶持。

    煤炭是保障能源安全的压舱石,在能源安全保障体系中占据基础性地位。武强委员建议,加大对大型煤炭矿区新资源勘探的资金和技术投入,鼓励企业开展技术创新,提高煤炭开采效率,同时呼吁政府出台相关优惠政策,引导社会资本参与产能接续项目。童明全代表建议,国家成立煤炭产业转型发展基金,优先考虑煤炭资源型地区及煤炭转型企业可持续发展,促进煤企转型。杨会军代表建议,对开采煤矿给予政策补贴,对环保治理给予政策支持,控制煤炭进口总量。游弋代表建议,完善煤炭进口动态调节机制,适度控制煤炭进口节奏。

    非常规油气是增储上产的后备力量,有很大潜力,需要给予政策支持,持续用力加强研究、做好示范。金之钧代表建议,请自然资源部等在矿业权审批等方面给予内蒙古深层煤层气示范区建设更多支持。

    关于矿业的产业划分,再次被提起。王运敏代表建议,把勘探、开采统一为矿业,列为国民经济第一产业;在国家发展改革委下设国家矿产资源局;加大对矿产资源开发利用的科技投入。

    关于矿业用地政策,自然资源主管部门近年来出台了系列举措,仍需不断完善。奇飞云代表建议,对于保障发展新质生产力的必要矿种,建议参照国家战略性矿种管理,并按照矿产资源法有关规定,拓宽用地来源,保障合理采矿用地需求。

    运输畅通是能源资源安全保障的中间环节,同样不可忽视。巩学峰代表建议,鼓励引导地方先行建立省级天然气管网平台,在条件成熟后融入国家管网;请国家发展改革委加快推动天然气国家管网与省网协同发展。关东代表建议,进一步加大能源基础设施投资,提升能源安全保障能力;推动智能化管道建设,提升行业技术水平。马洪海代表建议,鉴于中卫作为国家“东进西出”主要通道、天然气枢纽以及疆煤东运中转站等特殊区位重要性,将中卫列入国家综合货运枢纽补链强链城市。

    聚焦两会|全国两会代表委员热议能源资源安全保障

    时值酷暑,一群身着浅蓝色衣服的年轻小伙活跃在湖南益阳梓山湖边,他们分工合作,有的娴熟组装皮划艇零部件,给皮划艇充气,检查皮划艇稳定性;有的检查单波束测深仪以及手持北斗报警定位终端、便携式卫星电话、RTK定位设备等性能,并穿戴好救生衣。一切准备就绪,他们将皮划艇抬至湖边,人和装备登上皮划艇后,合力将皮划艇划至目标区域开展测量工作。

    他们是中国地质调查局长沙自然资源综合调查中心(简称“长沙中心”)的湖泊调查人员。自2023年以来,长沙中心抢抓机遇、守正创新,勇于开辟新赛道,积极承担“东部平原湖区南部湖泊调查项目”(简称“湖泊调查项目”),致力于深入研究“水”这篇文章,摸清东部平原湖区南部1km2以上自然湖泊的数量、分布、面积、储水量等国情数据、演变动态、开发潜力和地质环境状况,为湖泊水资源、水环境、水生态治理提供基础数据支撑,有力保障自然资源部履行“两统一”职责。

    赓续传承担使命  迎难而上拓新局

    湖泊是地球之“肾”,是盛水之“盆”,更是吃饭之“碗”,在保持生态系统稳定性以及促进地方经济社会发展等方面具有重要意义。受领任务之初,长沙中心湖泊调查团队深感责任重大、使命光荣。但团队人员普遍年轻,专业技术水平和科技创新能力比较欠缺。湖泊调查需要开展哪些工作?参照什么规范?工作质量要达到什么标准?预期产生哪些成果?团队成员陷入迷茫。有的团队成员加入项目组时,误认为湖泊调查是“游湖泛舟”的美差事,但第一次水上作业,就因天气炎热出现晕船的现象,有的因高强度工作而呕吐不止,有的没有掌握游泳的技能,一个大浪飘来,内心比较恐惧,湖泊调查中的不稳定因素,让大家思想上受到冲击。

    开展党日活动

    在团队组织的首次技术研讨会上,项目负责人满怀激情地鼓励大家:“作为军转队伍,要赓续好原部队时期的优良传统,退伍不褪色、转改不转志。湖泊调查过程中肯定会遇到各种各样的困难,但我们既然接下这个任务,就要保质保量完成任务,只要我们团结协作,凭借一股子‘闯’劲,保持一股子‘干’劲,就没有攻克不了的‘娄山关’,也没有跨越不过的‘腊子口’”。团队成员重拾了信心,决心要在湖泊调查领域闯出一片“新天地”。

    瞄准目标笃定干 提质强能显担当

    应急救援演练

    团队始终以任务为牵引,坚持目标、问题和需求导向,秉持“党建引队、业务立队、人才兴队、能力强队”的理念,强化党建引领,精心育才爱才,聚焦主责主业,着力提升核心竞争力,为推进党建与业务深度融合提供了强大精神动力。党建为“舵”,领方向夯堡垒。党支部以“三会一课”和常态化落实23项经常性主要工作为抓手,扎实开展丰富多彩的主题党日活动,用红色基因筑牢信仰根基,用实干实绩诠释忠诚担当。遇到大项工作和急难险重任务,党支部“一班人”把方向、统大局,群策群力、集智攻关,凝心聚力打通难点堵点;党员勇上一线、勇打头阵,敢于啃“硬骨头”,接“烫手山芋”,团队的凝聚力和向心力不断增强。育人为“桨”,强实力添动力。团队坚持“人岗相适、人尽其才”的原则,根据个人专长明确职责分工。为提升全员的专业技术能力水平,项目团队科学设置培训内容,涵盖水上作业政策方针、水下地形测量、湖盆地形建模与储水量计算、湖泊调查数据整编、规范制图以及报告编写等,及时消化吸收水文地质、地球化学、遥感科学等相关学科知识,将专业知识与工作实践相结合,不断探索新技术、新方法,深化基础调查研究,加强工作成果总结。团队整体能力得到有效提升,初步锻造一支从事湖泊调查的专业化队伍。安全是复杂水域作业面临的一个难题,团队经过多轮研讨,制定《水上安全作业应急手册》和《一湖一策应急预案》,并邀请湖南省益阳市蓝天救援队进行现场指导,为团队成员传授创伤急救常识、危险水域识别等应急救援知识。通过实操演练,团队成员切实掌握了皮划艇组装、舟艇驾驶、抛绳包运用以及带动力翻舟自救等多项技能,并严格按照规范流程进行训练,顺利通过各项培训考核,为保障水上作业安全拴上了“安全带”,服下了“定心丸”。

    精雕细琢出细活 获取数据作支撑

    工作区湖泊主要分布于长江中下游平原,属我国淡水湖最集中的区域。区内湖泊多为因地表沉陷或河流演变相关的构造湖或河成湖,主要接受河流水量补给,对河川径流有一定调节作用,受河川水位变化影响,有丰枯水位年内和年际变动。

    湖区水深测量

    团队按照相关调查标准规范系统开展各项调查工作,较好地完成各项任务。一是基于高分系列遥感影像数据,对照《湖泊志》《中国湖泊调查报告》以及“三调”数据,形成最新的东部平原湖区南部自然湖泊清单及湖泊分布图等成果图件;二是通过开展典型湖泊水下地形调查,建立了水陆一体的湖泊三维地形模型,形成水位-面积-水储存量关系曲线,获取42个实测湖泊水储存量数据;三是开展典型湖泊遥感调查,总体掌握典型湖泊近20年的湖泊动态变化特征,为自然资源管理、国民经济和社会发展提供了翔实的基础数据支撑。

    科技创新添动力 提质强能谱新篇

    团队始终将科技创新摆在突出位置,紧紧扭住科技创新的“牛鼻子”,发挥科技创新“车之轮”“鸟之翼”驱动作用,激发出科技创新的澎湃动力。团队利用洞庭湖长时间序列水文水质等数据,系统分析洞庭湖近30年水环境演变规律、发展趋势、水质综合评价等,形成《洞庭湖近30年水生态环境演变规律及关键驱动力专题研究报告》,发表学术论文6篇,成功获批国家发明专利2项、实用新型专利6项。下一步,团队将持续在湖泊调查领域“深耕细作”,积极探索“数量-质量-生态”三位一体湖泊综合调查新路径,聚力打造科技创新核心竞争力,不断培塑业务高质量发展的新动能新优势。

    湖泊调查是长沙中心承担的一项重要职责任务,团队将始终保持冲锋姿态,奋战在湖泊调查“主战场”,用智慧和力量彰显新担当,用实绩实效续写新辉煌,有力支撑服务自然资源管理和生态文明建设,奋力提交一份提振信心、成色十足的“满意答卷”。

     

     
    探索湖泊奥秘 支撑国情调查

    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

    近日,由北京探矿工程研究所(以下简称“探矿工程所”)研发的TGQ-1000模块化岩心钻机,顺利交付中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心,并在辽宁东部战略性矿产靶区开展实钻验证,高效完成了160m钻孔一个。

    该工作区沟谷发育,地势较陡,是重要的水源涵养林基地,对绿色勘查与钻探装备的适用性提出很高要求,传统岩心钻机无法满足。探矿工程所模块化岩心钻机采用分体式设计,搬迁转移方便快捷,环境扰动小。钻机采用全液压驱动,中空式动力头可实现转速与扭矩的大范围无级调节,显著提升复杂地层钻探能力,76mm口径钻深可超过1000m,钻进效率等指标满足设计要求。经现场验证,该钻机展现了良好的环境保护能力和对复杂地势条件的适用性。

    下一步,探矿工程所将进一步落实部、局关于在新一轮找矿突破战略行动中全面实施绿色勘查、加强装备建设的工作要求,以“效率高、占地少、污染少、扰动小”为努力方向,加快钻探关键技术攻关,为矿产资源调查评价提供绿色钻探技术装备支撑。

    模块化钻机在丘陵林地狭小工作区进行钻探作业

    探矿工程所绿色钻探装备模块化岩心钻机列装交付

    近日,中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心(以下简称“西宁中心”)黄河源鄂陵湖-扎陵湖地区生态保护修复支撑调查项目调查人员在野外调查时成功救助一只国家二级保护动物大鵟。

    调查人员在玛多县黄河源保护区调查时发现一只受伤的大鵟被困于铁丝围栏上,迅速停车将其救下,经检查发现大鵟左翼受伤严重,进行简单处理后及时送到三江源国家公园黄河源管委会接受治疗,通过近一周精心调养,确认基本恢复健康后放归保护区。三江源国家公园黄河源管委会对西宁中心救助保护动物表达了诚挚感谢。

    大鵟是鹰形目鹰科鵟属的一种大型鸟类,被列入联合国《濒危野生动物名录》,属于世界濒危物种、中国国家二级保护动物。大鵟在青藏高原生态体系中扮演着重要角色,能有效调节草原上鼠兔等啮齿类动物种群数量,对维持高原生态平衡、保护地区生物多样性具有至关重要作用。

    西宁中心作为唯一一支成建制驻扎青藏高原的中央直属公益性地质调查队伍,时刻践行生态文明建设职责使命,始终牢记“国之大者”,持续为青藏高原生态文明建设和高质量发展贡献“西宁中心”力量。

     
     
     
    西宁中心成功救助国家二级保护动物

    近日,中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心)地球物理团队在国际构造地质学期刊《Tectonophysics》上发表了题为“Cenozoic tectonic transition within the western segment of the Longmenshan fault,southeast from geological and geophysical data(青藏高原东南缘龙门山断裂西段的新生代构造转换——来自地质和地球物理资料的约束)”的研究论文。杨剑正高级工程师为第一作者,王桥正高级工程师为通讯作者,夏时斌博士、廖国忠高级工程师、牟传龙研究员为共同作者。

    青藏高原周缘的逆冲断裂带记录了青藏高原及其周围地体之间的构造演化。龙门山断裂(LMSF)是扬子地体(YT)与松潘-甘孜地体(SGT)之间的构造边界,而其西段的构造归属还存在争议,是丽江-小金河断裂(LXF)还是金河-箐河断裂(JQF)?为此,研究人员进行了大地电磁测深成像、地表构造调查和岩石学分析,旨在进一步确定龙门山断裂西段的深浅构造耦合关系。大地电磁成像揭示了深部2个高阻体R1和R2可能起源于不同的岩浆作用。其中,R2可能起源于地幔柱底侵作用,这与之前的研究一致,而R1可能起源于沿着金河-箐河断裂分布地(更宽泛时期的)幕式铁镁质岩浆侵入的残余。基于区域地球物理、地表构造样式和岩石矿物学证据,认为金河-箐河断裂可能在~15 Ma之前就已经变形到下地壳或上地幔,以逆冲作用调节了青藏高原的东南向扩展,并扮演了扬子地体和松潘-甘孜地体之间的构造边界。~15 Ma之后,由于大规模走滑断层的活化,丽江-小金河断裂逐渐取代金河-箐河断裂,主导了龙门山断裂西段的构造变形。结果表明,上述构造转换可能暗示了晚新生代时期青藏高原东南缘由集中变形向离散变形转换的地球动力学过程。

    LXF和JQF构造转换模式图

    论文链接:https://doi.org/10.1016/j.tecto.2024.230239

     

     
    青藏高原东南缘龙门山断裂西段新生代构造取得新认识

    由中国地质调查局北京探矿工程研究所与中国地质大学(北京)联合研发的“一种基于康达效应深海多金属结核模拟采集装置”日前获得国家实用新型专利授权(专利号ZL202322172889.9)。

    在深海海底采取多金属结核需要用到结构复杂、成本较高的深海集矿系统。在制造深海集矿系统前,需要研制一套小型模拟装置,用于验证设计思路、模拟集矿效果。

    该专利装置可模拟利用射流水力采集海底多金属结核的过程,并能便捷地调节采集头距海底的高度和水流喷射的角度等多种关键参数,为深海集矿系统实物设计提供重要的试验依据。目前,该装置已用于国家重点研发计划“深海多金属结核新型流态化采矿模式及其原理样机研究”项目工作中。

     

    探矿工程所与中国地质大学(北京)联合研发的“一种...

    近期,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”)同位素室,利用飞秒激光-高分辨等离子体质谱对我国矽卡岩型铁、铜、金、钨等矿床中钙铁榴石开展了U-Pb年龄测试工作,获得部分矿床中石榴石形成的精确年龄数据。

    石榴石是一种较为常见的造岩矿物,广泛分布于变质岩(麻粒岩、榴辉岩等)、侵入岩(花岗岩、伟晶岩、正长岩、煌斑岩等)及火山岩中。2017年以钙铁系列石榴石为代表的微区原位U-Pb同位素分析方法,首次在自然资源部成矿作用与资源评价重点实验室利用飞秒激光剥蚀系统-高分辨电感耦合等离子体质谱(fs-LA-HR-ICP-MS)开始建立(图1)。飞秒激光剥蚀系统为 Applied Spectra 公司的 J200,由激光器、飞秒激光光学传输系统、观察系统和剥蚀池等组成。激光输出波长为343nm,激光脉冲宽度为<480fs。分析石榴石的激光能量设定为50%,束斑为60mm,频率为8Hz。高分辨电感耦合等离子质谱为Thermo Element XR。飞秒激光剥蚀过程中采用氦气作载气、氩气为补偿气以调节灵敏度,二者在进入ICP之前通过一个T型接头混合。每个点测试的时间包括大约15–20s的空白信号和50s的样品信号。对分析数据的离线处理(包括对样品和空白信号的选择、仪器灵敏度漂移校正、元素含量及U–Th–Pb同位素比值和年龄计算)采用软件ICPMSDataCal完成。利用此方法对山西义兴寨金矿床角砾岩筒内的矽卡岩角砾中石榴石进行微区原位U-Pb同位素分析,精确限定了角砾岩筒的形成时代,而金矿化很可能与同时代岩浆释放的热液流体直接相关。2018年2月,该成果《石榴石U-Pb定年对山西义兴寨金矿床角砾岩筒时间的限定和金矿成因的指示》发表在《地球科学》杂志上(图2),7月,陈蕾博士在澳大利亚麦考瑞大学召开的第十届国际地质微束分析大会上做了《U-Pb geochronology of grandite by femtosecond laser ablation high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry》口头报告交流,并得到很好反响。

    矿床中石榴石的U-Pb同位素定年法,能精确限定变质和岩浆活动的时间,对矿床成因研究具有重要的指示意义。

    飞秒激光-高分辨等离子体质谱

     图2 钙榴石、锆石U-Pb谐和图和206Pb/238U 加权平均年龄图 

     
     
    资源所建立了石榴石U-Pb定年方法
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