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    大陆地壳由性质各异的克拉通、造山带和增生体拼合而成,既可以长期保持稳定,也可以再活化或被强烈改造,但决定大陆趋于向“克拉通化”发展还是经历再活化过程的机制尚不清晰。中亚造山带是显生宙期间形成的大型增生型造山带,含有大量的蛇绿岩、岛弧、增生楔及地块,经历了多期次、多种类型的复杂变形,是研究造山带活化的理想研究对象。然而,科学界对中亚造山带最终拼合后多期活动的变形样式、控制因素尚不明确。

    针对上述关键科学问题,中国地质科学院地质研究所张进研究员团队选择中亚造山带中段的阿拉善地区(图1),通过大比例尺构造地质填图、古应力分析以及低温热年代学手段,厘定了中亚造山带南缘多期陆内变形的样式、运动学特征以及变形序列,提出了板块边缘汇聚产生的应力传递、俯冲带长期俯冲引起的上覆板块弱化以及陆内先存薄弱带共同控制造山带的活化,并主导了中亚造山带南缘在中生代陆内演化阶段的变形特征与运动学过程,这对认识造山带的陆内演化趋向于固化还是活化具有重要意义,具体如下:

    图片 1

     

    图1 研究区大地构造位置图和研究区地质图

    一是中亚造山带中生代期间多期次的活动受控于大陆板块边缘的远程应力。侏罗纪至白垩纪期间,阿拉善地区的雅布赖盆地经历了多期伸展与挤压活动。古应力数据显示中—晚侏罗世同沉积近南北向缩短、早白垩世同裂谷伸展以及晚白垩世挤压变形(图2)。综合同时期大陆边缘的古应力方位,侏罗纪近南北向缩短与蒙古—鄂霍茨克洋闭合及拉萨地块—欧亚大陆南缘碰撞相关,而晚白垩世北西—南东向挤压受欧亚大陆东缘的远程应力传递的影响。

    图2 阿拉善中部雅布赖–北大山地区中生代变形期次和古应力方位

    二是从构造变形角度约束了中亚造山带南缘中段在中—晚三叠世处于陆内变形阶段。目前,科学界对中亚造山带南缘发育的古亚洲洋最终闭合存在争议,分为早于二叠纪和在晚三叠世闭合两种主流观点。通过区域构造解析,研究厘定阿拉善地区碰撞阶段的变形表现为走向近东西的区域性褶皱和逆冲断裂。低温热年代学结果揭示出该地区经历240–200 Ma的冷却事件,该时期两条北东走向的区域性左行走滑断裂(狼山-巴彦乌拉山断裂和星星峡断裂),地质活动还切穿了近东西向的中亚造山带,两条断裂之间形成一个走滑挤压阶区,240-200Ma的冷却时间代表了两条断裂之间阶区的挤压隆升(图3)。因碰撞阶段的变形被后期区域性走滑断裂切割,中—晚三叠世的冷却事件和走滑挤压属于陆内阶段的变形,古亚洲洋在阿拉善地区的最终闭合早于中三叠世(约240 Ma)。   

    图3 中-晚三叠世阿拉善及周缘地区变形的动力学解释模型。

    三是揭示控制造山带固化或者再活化的主要因素。造山带在汇聚板块边缘远程应力作用下易发生再活化,这一效应在年轻的增生型造山带中尤为显著。中亚造山带中生代以来长期处于多方向、多阶段的俯冲-碰撞环境,周缘发育指向陆内的俯冲带且位于俯冲带的上盘,而沙特阿拉伯地盾长期处于稳定环境,周缘缺乏指向陆内的俯冲带且位于俯冲带的下盘。通过阿拉善地区的分析,揭示了板块周缘俯冲带的持续俯冲引起的地幔弱化、大陆地壳先存构造和源自大陆汇聚边缘远程应力的传递造成中亚造山带形成之后的多期次活动(图4)。

    图4 晚三叠世阿拉善地区陆内变形受到同期板块边缘汇聚、周缘俯冲带引起上地幔弱化和造山带内先存构造三大因素控制。

     

    地质所关于造山带活化的控制因素研究取得新进展

    地质灾害防治是事关人民群众生命财产安全的大事。2024年,我国全面推动地质灾害风险防范体系建设,提升基层地质灾害风险防御能力,在防灾减灾领域交出了一份高质量的答卷。

    地灾之殇

    我国是世界上地质灾害最严重、受威胁人口最多的国家之一。截至2024年底,全国共登记地质灾害隐患点28.4万余处,1200多万人的生命财产安全笼罩在滑坡、崩塌、泥石流等灾害的阴影之下——残酷的数据时刻警示着我们地质灾害防灾减灾的紧迫性。

    据统计评估,我国崩滑流地质灾害高易发区面积约为128万平方公里,中易发区面积约为279万平方公里,两者合计约占国土总面积的42%,比例之高可能超出大部分人的想象。

    为何我国的地质灾害会如此广泛?一方面,我国位于世界两大地震带——环太平洋地震带与欧亚地震带的交汇部位,构造和地震活动等内动力地质作用都会引发地质灾害。另一方面,我国气候类型复杂多样,季风气候显著,暴雨、洪水、旱涝急转、温度骤变等不良气候因素导致突发地质灾害频繁发生。除了自然因素,近年来,我国山区城镇化建设、道路通讯设施、重要基础设施等人类工程活动的规模、范围和强度日益增大,也加剧了地质灾害风险。

    知己知彼,百战不殆。为打好地质灾害防治这场攻坚战,全国各地陆续部署开展了地质灾害风险调查,以查明孕灾地质条件、隐患点及风险区分布发育特征、承灾体情况和风险等级等情况。截至2024年底,我国已有27个省份全面完成1∶5万地质灾害风险调查工作,部分省份甚至开展了精度更高的1∶1万精细化调查。在此基础上,各省(区、市)持续开展多轮次的地质灾害排查,动态掌握地质灾害风险隐患底数。

    调查结果显示,我国地质灾害呈现以下特点:一是点多面广,类型多样,分布范围广泛;二是重大地质灾害往往具有隐蔽性,难以提前发现;三是突发性强,受到强降雨等作用的影响,很短时间内发生失稳、滑坡、山体变形以及泥石流。值得注意的是,近年来,受全球气候变化影响,我国多年不遇、突破极值的强降雨天气有常态化趋势,造成链式地质灾害多发群发,对今后的地质灾害防治工作提出了更高要求。

    以防为主

    2024年7月,湖北省秭归县沙镇溪镇三星店村香山路张家红屋场发生滑坡。因提前避险撤离群众并封闭道路,无人员伤亡,避免直接及间接经济损失约5000万元。

    8月,陕西省岚皋县城关镇四坪社区王家湾凌晨2时突发滑坡。因相关部门提前研判、组织转移,受威胁人员成功避险。

    9月,受连续强降雨天气影响,云南省河口县河口镇南屏社区子丫小组地质灾害隐患点发生滑坡。由于受威胁群众提前两天转移避险,未造成人员伤亡。

    近年来,随着对地质灾害了解的不断深入,人们愈加清晰地认识到,只有防得严,才能守得住。《全国地质灾害防治“十四五”规划》明确指出,“坚持以防为主、防抗救相结合”,把“从注重灾后救助向注重灾前预防转变”“从减少灾害损失向减轻灾害风险转变”的工作理念贯穿地质灾害防治全过程。

    实现主动防治的第一步就是找到“隐患在哪里”,其中遥感综合识别技术功不可没。自然资源部于2020年起组织实施全国地质灾害隐患综合遥感识别工程,建立了广域地质灾害隐患综合遥感识别技术体系,试点形成了“InSAR形变聚集区提取、遥感灾害特征解译、成灾风险地质分析、实地核查验证入库”工作方法,指导四川、云南、甘肃等地建立了省级地质灾害隐患遥感识别技术队伍。相关示范工作覆盖全国地质灾害高中易发区19个省713个县(市、区),共识别疑似地质灾害隐患4.6万余处,各省市组织相关专业调查力量陆续进行实地核查,反馈数据显示目前已核查点位的总体确认识别正确率达到52.2%,让我国地质灾害防御的“安全网”更加密实牢固。

    为回答地质灾害“什么时候发生”,全国累计建设地质灾害自动化监测预警点6.7万处,2024年成功预报灾情42起,避免676人可能因灾伤亡,避免直接经济损失2380多万元;有效预警险情116起,避免潜在经济损失近2亿元。在“七下八上”的关键期,各地自然资源部门将72小时、24小时地质灾害气象风险预警与短临预警信息滚动发布相结合,实现了“省级预警到县、市级预警到乡、县级预警到村”。

    除了“技防”筑牢预警防线外,“人防”网络同样坚实有力。2024年,全国共有27.8万名群测群防员在汛期投身地质灾害防治工作。他们穿行在地质灾害隐患点之间,以敏锐目光捕捉山体、地面的细微变化,站在了守护生命、守护家园的第一线。

    四海同心

    想要托起关乎千万民生安危的重担,离不开从中央到地方的协调联动,共同发力。

    为完善地质灾害隐患识别技术,中国自然资源航空物探遥感中心试点航空遥感、机载LiDAR与无人机倾斜摄影测量技术应用,在中小规模以及植被覆盖区隐患识别工作中积极应用实景三维、遥感智能解译等新技术。此外,我国自主设计研制的陆地探测一号L波段干涉SAR卫星已于去年正式投入地质灾害业务化应用,进一步增强了我国地质灾害隐患遥感识别的能力。

    作为地质灾害防治工作的重要支撑力量,中国地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心)基本建成国家地质安全监测预警网,建立了国家级地质灾害监测预警数据库,研发了多项先进的监测预警设备和技术方法,实现了地质灾害未来72小时滚动预测,2024年完成各类趋势预测近40份,发布不同时段风险预警近400期。

    在四川,中国地质调查局成都地质调查中心高质量完成“7.20”四川汉源山洪、“8.03”四川康定山洪泥石流等重大地质灾害防御工作,提出的相关防灾减灾建议被地方政府采纳,推动从“灾后被动响应”向“灾前主动防御”的转变。

    在重庆,有关部门和单位综合降雨、水文和地质条件、已查明地灾隐患点等信息,构建了小流域地质灾害风险源一体化管控“一张图”;结合人口居住、房屋分布等情况,逐流域提前圈定不同预警等级条件下需要提前避险转移的人员,形成了避险转移“一张图”。

    一组组精确的数据,一件件鲜活的事例,都在诉说着“人民至上、生命至上”的故事。这,是我国地质灾害防御工作者的不变初心,更是他们迈向更高水平防灾减灾的坚定承诺。

    与地质灾害赛跑——2024年全国地质灾害防御工作回眸

    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...

    水资源是人类生存的基础性资源,地下水是水资源的重要构成,尤其在我国北方是主要的供水水源,是维持生态环境的关键因素,对确保民众饮水安全、粮食安全和生态安全等具有非常重要的作用。非常遗憾的是,我国并不是地下水资源丰富的国家,许多地区多年平均地下水开采量超过多年平均地下水可开采量,造成地下水超采。

    从已查明的情况看,全国地下水资源状况不容乐观。全国地下水开采总量已逾1100亿立方米,北方部分地区供水总量中逾七成为地下水;21省(自治区、直辖市)平原区分布有地下水超采区,其中19省(自治区、直辖市)分布有严重超采区。地下水超采区在我国平原区的分布面积总共约30万平方公里。

    地下水超采造成的地下水水位连续降低、含水层疏干、地面沉降、水质变差、海(咸)水入侵等一系列生态与环境问题,危及供水安全、粮食安全和生态安全,严重制约经济社会的良性发展。

    一是降落漏斗不断扩大,含水层不再含水。华北平原太行山前平原区的浅层地下水水位连续多年降低,南以石家庄石德铁路为界、北以邢台市为界、东部至宁晋泊-大陆泽地带的地下水水位埋深一般为30.0m左右,部分区域大于40.0m,第一含水组已基本处于疏干状态。深层地下水水头变化受开采影响很大,华北平原在开采强烈的中部和东部平原区下降幅度较大。

    二是地面沉降撼动我国大地。由于地下水超采,地面沉降迅速发展并逐步蔓延,在沿海地区尤为突出。地面沉降可造成水库大坝、河堤、楼房等建筑物裂缝、坍塌,成为重要的地质灾害,经济损失巨大、社会影响深远。

    三是海(咸)水入侵毁万亩良田。在滨海地区,人类过量开发利用地下水资源引起的地下水水位大幅降低,破坏海水与地下淡水界面间原有的动态平衡,致使咸淡水界面向靠近大陆方向移动。海水入侵的特征是隐蔽性、多样性和周期性,灾害一旦发生,将引起地下水水质恶化,影响区域内的地表植被生长,致使生态退化;使部分农田遭到不同程度的盐渍化,导致土地生产力下降、作物减产,灌溉机井报废,农田沦为荒地;还会造成工业生产和人民生活用水困难等多种问题。此外,深层地下水长期超采还有可能导致浅层咸水入侵深层淡水。

    四是平原河道断流甚至干涸,整体生态环境趋于干化。20世纪60年代,太行山前平原区包气带厚度为3~5m,由于浅层地下水位降低,致使包气带厚度增大至如今的10~40m,中部平原区由2m增大至5~10m,引发了土壤干化、植被枯萎、生态恶化等问题。地下水位降低也会加速湖泊湿地范围的萎缩进程,不仅加剧了气候环境干化,还导致一些水生及滨水生物群落的减少或者消失。

    面对地下水超采,我们应该怎么办呢?

    首先要建立水资源的统一管理体制,加强地下水保护。加强地下水管理工作,必须建立取水许可制度,实现开采量控制,达到地下水采补平衡。地下水开发利用与保护具有复杂性,需全局统筹,在现有水资源管理制度上进行必要改革。随着社会发展对水资源需求的日益增加,实行水务工作统一部署管理迫在眉睫。

    其次要加强水土保持工作,涵养水源。地下水补给是水循环的重要组成,水土保持工作是实现地下水补给的重要措施之一。工程措施与生物措施并重,层层拦蓄,充分涵养水源,减少地表水土流失,实现对地下水的补给,进而保障水资源的可持续利用。

    水土保持与边坡防护

    再次要节约用水,科学用水,降低对地下水需求与依赖。对于工业用水需大幅提高水的重复利用率,推广先进节水技术;推进清洁生产战略,加快污水资源化步伐,实行排污收费制度;通过价格和政策调控,鼓励工业使用再生水。对于农业用水,实施节水优先战略,积极调整种植模式,适度发展旱作农业和种养结合等模式;推广节水灌溉技术,择优发展喷灌、微灌、水肥一体化等规模化高效节水灌溉。针对民众生活,要提高城镇供水效率,杜绝“跑、冒、滴、漏”;全面推广使用节水器具和设备;加强节水的宣传工作,提高全民节约用水的自觉性和自主意识;实行计划用水和定额管理,以经济手段为杠杆促进节水工作的开展。

    第四是完善地下水监测网络,为科学开采地下水提供数据支撑。地下水动态监测是一项长期的水文地质工作,为实现水资源的科学管理,要求监测数据真实、准确、完整,这对于识别区域水文地质条件,实现社会经济的可持续发展具有重要作用。

    最后要因地制宜建造拦蓄工程,加强地下水回灌。除了在有条件的地区修建地表水库进行拦蓄之外,在没有合适的地形条件或是工程造价太高、蒸发损失大而不适合建地表水库的地方,选择地下含水层条件较好的地区,利用人工回灌储存地下水以备后用,是值得重视的手段。

    面对不容乐观的地下水超采现状和已经造成的危害,我们应当警醒。地下水不是“取之不尽,用之不竭”的,改善和保护地下水资源刻不容缓,不要让一时的发展透支子孙后代的幸福。

    (作者单位:中国地调局水环所)

    超采地下水给我们带来了什么

      

    雷晓东(右)向专家介绍野外工作情况。

    “我们在延庆的工作区域有一片正好位于2022年冬奥会的场馆规划区,通过测量,如果这片区域的地热资源符合开采要求,未来有可能为冬奥会冬季供暖需求提供清洁能源,为绿色办奥运提供支撑。”雷晓东满怀期待地说。

    新年刚过,北京市地勘院物探研究室副主任雷晓东又接到了新的任务,1月17日,他所负责的延庆地区地热资源调查工作刚刚通过野外评审验收,剩下的主要是内业了。“我们在延庆的工作区域有一片正好位于2022年冬奥会的场馆规划区,通过测量,如果这片区域的地热资源符合开采要求,未来有可能为冬奥会冬季供暖需求提供清洁能源,为绿色办奥运提供支撑。”雷晓东满怀期待地说。

    2008年7月,雷晓东从中国地质大学(北京)水文学与水资源专业毕业,进入北京市地质勘探院华清地热公司工作。刚一报到,他就前往内蒙古大草原,参加刚启动的《内蒙古东乌旗海勒斯台陶勒盖地区铅锌多金属矿普查》项目,主要工作任务是开展地球物理勘探,寻找隐伏矿产资源。

    在大学里,雷晓东学的是水文地质,对地球物理勘探工作并不熟悉,因此在报到之前,他就买了许多物探专业书籍,专业上有什么不会的就学,不懂的就问,出发前他就做好了迎接挑战的准备。

    项目组工作区域位于乌珠穆沁草原,与蒙古国接壤,水草丰茂、牛羊遍野,小说《狼图腾》的故事就发生在这里,被喻为草原上最后的“天堂”。风景虽然优美,但是对地质工作者来说,困难也不少,交通不便,补给困难,夏天的烈日蚊虫、冬天的暴雪狂风,都在考验着刚参加工作的雷晓东。

    那段时间雷晓东从未有一日懈怠过,每天早晨5点多钟就起床,吃过早餐带上干粮,出野外采集高质量数据,往往要忙到天黑后才能回到驻地,晚上他还主动承担起数据处理任务。稍后空闲,他又捧起专业书籍,结合实际工作中遇到的问题一本本地啃。这样一干就是三个多月,雷晓东的辛勤努力和付出,让他有了飞跃性的进步,也得到了领导和同事们的一致认可,从一个物探新人迅速成长为项目组的技术骨干。

    单位里比雷晓东年轻的同事都喜欢叫他“东哥”,提起他,大家总是异口同声地说:“东哥爱学习。”因为不是物探专业科班出身,雷晓东特别注重这方面的知识,他读了地球物理前辈刘光鼎院士、汪集旸院士、刘士毅先生以及其他多位著名学者的书,每天坚持看两篇专业论文、每周一篇英文论文,认真翻看单位物探前辈写的报告。工作之余,他还积极与国内物探领域的专家交流,主动向他们学习,与中国地质调查局的刘士毅先生就结下了深厚的情谊,并发表了多篇学术论文。除了专业书籍外,雷晓东还爱看历史书籍和名人传记,坚持学习英语,每天睡觉前和早起后,总会先看上几页书。

    学习积累是一个长期的过程,往往一到关键时刻就能显现出作用来。2009到2010年,北京市地勘局引进了两套价值昂贵的进口勘探设备GDP-32Ⅱ型多功能电法工作站,主要用于地热资源勘探。当时大家谁都没有接触过这套设备,雷晓东勇敢站了出来,带领其他年轻的技术人员,认真研究使用方法,很快就掌握了操作方法,为后期的地质勘探与地球物理研究和实践工作提供了强有力的技术支撑。

    原来的时候,物探数据采集和处理分别由外业和室内人员完成,室内数据处理的结果经常不能及时反馈给外业工作人员,造成了工作失误。为了提高工作效率,雷晓东严格要求自己,白天采集的原始数据,晚上一定要处理完毕、形成图件、分析研究,以便更好地指导并及时调整第二天的工作。

    每次单位有新来的同事,雷晓东总不忘分享自己的工作经验:“眼过千遍,不如手过一遍,再仔细的观察也不如实地测量来得精准。”2011年,在实施《北京城市地质土壤调查与评价》项目时,为了取得合格的样品,雷晓东和同事深入密云、平谷和门头沟部分人迹罕至的深山中取样,至今手上还留有当时工作时的伤疤,“只是受了点轻伤,最可怕的是迷路,有些地方GPS会发生信号漂移,下山的时候一下子就找不到方向了,那样的情况下,就算是在北京也很危险,幸运的是,我们摸索着走了一段,又找到路了。”这些在野外遇到的危险,雷晓东很少讲,怕家人知道了担心。

    天道酬勤,2014年,雷晓东考入中科院地质与地球物理研究所攻读博士学位,2015年,他顺利通过了地球物理勘探专业高级工程师资格认证。

    “你们现在在什么位置?”2016年深秋,在前往延庆项目工作组的路上,雷晓东不停地打着电话询问,在田野间找了很久,还是没有发现工作小组的身影,过了一会儿才知道,原来当天上午的工作很顺利,原本要一天才能完成的工作只用了半天,大家决定抓紧时间转移到下一个测量点。

    北京市地勘局党委的杜钰记得大约半年前,项目小组在大兴区工作,她随着领导去探访,往往是他们刚赶到一个地点,得知项目小组已经完成工作赶往下一个地点了,“花了两三个小时,我们愣是没有找到。”最后,领导放弃了,直接到项目组的驻地等着队伍收工。很多时候就是这样,项目任务重,时间紧,地质队员在野外必须争分夺秒开展工作,为了保证质量还要反复观察,很少能停下来歇息。

    半个小时后,雷晓东赶到了新的测量点,工作组的厢式货车停在空旷的田野边,同事用铁锨铲出一个直径50厘米深5厘米的圆坑,雷晓东边用铁锤沿着坑边一根根敲入铁钎,边说:“用这种多功能电法工作站找地热资源,是目前用得最多也是最成功的方法。”而在不远处的野鸭湖附近,还有另一组地质队员,正带着仪器进行氡气测量。

    2016年,北京市地勘院开展了涉热业务整合重组,成立了物探研究室,年轻的雷晓东挑起大梁,全面主持业务工作。

    我们生活的地球是一个巨大的热库,从地表往下正常增温梯度是每1000米增加25~30摄氏度,我们熟知的温泉就是以水为介质把地球热量带到地表,现在也可以用钻探手段将地下几千米的热水引上地表,因此浅层地温能和水热型地热资源是可持续开发的重要清洁能源。2008年北京奥运会时,鸟巢国家体育场就使用了可再生地热能源,当时被认为是绿色奥运的重要部分,而目前京津冀地区采用浅层地温能供暖制冷面积占全国利用浅层地温能供暖制冷总面积的20%,是我国浅层地温能开发程度最高的地区之一。延庆地区具有丰富的浅层地热资源,地热水出水温度最高可达65摄氏度,能够达到供暖要求,在减少污染物排放上有着明显的优势。一谈起熟悉的工作,雷晓东就格外兴奋,“我们也希望通过对延庆这一区域的地热资源调查,找到最优质的开采区,不仅是为2022年的冬奥会也为整个北京提供清洁能源,为首都的蓝天贡献一份力量。”

    伟大的事业往往离不开无数平凡个体的默默奉献,进行地热资源勘测时,多功能电法工作站往往只留下一个人看守仪器,监测数据,其他的组员则四散开去,开始各种测量。深秋的野外寒风刺骨,裹着军大衣还直哆嗦,“留守的组员不能离开,虽然挨冻,唯一的好处是离车近,能喝上口热水,在外面跑线的就只能啃几口干粮对付一下了。干地质工作吃这样的苦是经常的,大家都已经习惯了,就想着尽快把工作做完做好。”雷晓东说。

    不辞风霜为地热

    近日,自然资源部中国地质调查局召开2025年汛期地质灾害防御包片蹲点驻守工作视频会议,全面部署局年度汛期地质灾害防御支撑工作。在自然资源部的统一领导下,2025年度汛期地质灾害防治支撑工作也于本周正式启动。

    中国地质调查局各有关单位派出专家团队分赴各省,全力以赴做好地质灾害防御包片蹲点驻守技术支撑,并协同各省自然资源主管部门,进一步加强央地协同防灾,指导开展地质灾害风险研判、监测预警和避险防控,保障人民群众生命财产安全。

    以北京市为例,4月16日,由中国地质环境监测院、北京市地质灾害防治研究所等单位组成的专家队伍,前往房山区金鸡台村进行了汛期前的地质灾害勘查。中国地质环境监测院正高级工程师陈红旗告诉记者,常见的地质灾害主要包括崩塌、滑坡和泥石流。崩塌是指陡坡上的岩石或土体在重力作用下突然从高处快速崩落,滚动或者翻滚下来,并堆积在坡脚或沟谷中的现象。滑坡是由于暴雨、地震等自然因素或者开挖山坡坡脚等人为活动影响,山坡上的土体或岩体沿着一定的柔软面或柔软带,整体顺坡而下滑动的现象。泥石流则是由于暴雨、冰雪融水或水塘溃决等丰富水量快速下泻,沿途带走山坡上或沟谷中的松散土石,并向下游快速流动,出沟口后因为地形开阔,动力减弱,泥石便堆积下来,这一流动过程中可携带巨大石块,冲撞力非常大,常常给人类生命财产造成很大危害。

    此次专家勘查的金鸡台村正是一个地质灾害隐患较为发育的地区,区内山体呈北东—南西走向,属燕山区褶皱带,构造断裂发育。北京市地质矿产勘查院地灾防治部主任南赟介绍,金鸡台村全村共有威胁居民点的地质灾害隐患点8处,滑坡、崩塌、地面塌陷和泥石流的情况都有,在汛期极有可能在暴雨的作用下对村民产生威胁。因此,有关部门对这里开展了地灾治理,新建了拦渣坝、挡土墙、排水渠等。

    记者看到,除了上述治理工程,地灾监测部门还在区内布设了雨量计、含水率仪、次声仪、泥水位计和雷视一体泥石流监测仪等设备。这些监测设备的数据可以实时在线传送到监测部门的地质灾害智能监测预警系统,专业技术人员可以第一时间做出研判,通过对致灾体变形动态的监测,可以及时分析其稳定性,研判后立即预警。此外,金鸡台村设有群测群防员,在汛期每天都要对易发生地质灾害的重点位置,如山坡、道路两侧等至少巡查一次。一旦发现危险情况,群测群防员就要迅速上报,政府相关人员根据灾情险情及时启动应急预案,做好险村险户的避险转移,避免或减轻灾害造成的人员和财产损失。

    “北京市地质灾害防治研究所近年来,完成了全市地质灾害隐患点的精细调查,通过汛期三查动态掌握隐患点风险底数,自2013年起通过两期工程建设对重要地质灾害隐患开展专业监测,正在开展监测系统提升工程,提升监测网覆盖范围和系统决策指挥功能,初步建成‘点线面、长短临’的预警模式,并成功应对‘23·7’和2024年多场强降雨过程,围绕突发地质灾害开展了大量的科学研究和科学普及工作,有力支撑了地方地质灾害防范工作。” 南赟介绍。

    对于地灾现场勘查,陈红旗告诉记者:“我们通过对地质现场的实地勘测,对这些地貌、岩性和构造的各种情况进行分析,同时也要结合这里降雨、地表水等自然诱发因素和开挖坡脚等人为诱发因素,以及村民居住情况来进行综合研判,由此,才可以做好对这一地区的地灾隐患的勘查。”

    以上只是各省市积极开展地质灾害防治支撑工作的一个缩影。据了解,2024年,中国地质调查局高效运行汛期常态驻守与机动防御工作机制,统筹协调24家局属单位派出专家,圆满完成春节雨雪冰冻天气、“五一”强降雨等47次敏感时段高风险地区部级地质灾害防御响应行动,有力支撑了云南镇雄“1.22”山体滑坡、广东梅大高速“5.1”塌方等15次重特大灾害事件应急救援任务,地质灾害防御支撑工作取得显著成效。

    中国地质调查局有关负责人表示,将坚持人民至上、生命至上,以科技创新为引领,发挥国家队优势,切实做好地质灾害监测预警网建设与运维,加快研发智能监测预警设备,提升隐患识别、风险评估与监测预警精准度,加强地质灾害成灾规律机理研究,提出防治对策建议,筑牢人民生命财产安全防线。

     北京市地质灾害防治研究所的专家在进行地灾监测设备的检测。北京市地质灾害防治研究所供图
    2025年度汛期地质灾害防治支撑工作启动

    日前,受台风“潭美”残涡云系和冷空气共同影响,海南岛中东部遭遇连续强降雨天气,其中琼中雨量自动监测站过程最大降雨量高达832毫米、24小时最大降雨555.5毫米,地区多地出现山体滑坡、道路坍塌等灾险情。接到自然资源部地质勘查管理司及海南省自然资源和规划厅紧急通知后,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”)迅速组织精锐技术人员,与中国地质调查局武汉地质调查中心组成联合调查组前往琼中地区展开地灾调查防御支撑工作,开启了一场重要的地质灾害应急调查特别行动。

    灾情就是命令,海口中心带好调查装备,驾车冒着狂风暴雨紧急驰援琼中。在极端强降雨冲击下,琼中县道、省道公路及在建公路道路两侧边坡及高切边坡等多处发生小型滑坡及塌方。奔赴灾情事发地途中,一路险情不断,山体滑坡造成堵路、道路积水塌陷不能通行情况时有发生。调查组最终在当地村民的指引和琼中县地质灾害主管部门工作人员的电话指导下到达现场,与地方地灾技术支撑专家会合,及时了解沟通灾情险情信息,对险情初步会商后旋即到达现场,紧锣密鼓地开展相关调查工作。

     

    技术队员在建公路边坡塌方现场调查

    有的队员手持地质罗盘,仔细测量崩塌体的坡度、坡向和产状等,记录下每一个关键数据;有的队员则使用无人机,从高空俯瞰整个区域,获取全面的三维地形地貌信息。

    调查组会同琼中局工作人员开展地质灾害险情隐患排查

    组员们还走访了当地群众,了解此次降雨时对受灾驻地的影响和雨情变化情况,收集宝贵的一线资料;同时为了更准确地查清地质灾害发生的各类因素。调查组还联系了中国航空物探遥感中心,获取前期的航遥影像,结合现场无人机航拍影像,通过多期影像数据,开展解译对比分析。

    此次地质灾害应急调查工作得到了各级政府部门的高度重视和大力支持。今后,海口中心将继续全力以赴,运用先进的技术手段、精良的装备,结合自身的专业技术知识,以高度的责任感和使命感,扎实做好地灾调查防御支撑工作,为人民群众的生命财产安全保驾护航。

     

     
     
     
    风雨淬练,本色担当

    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...

    近日,中国地质科学院地质研究所李广旭博士后及其合作导师曾令森研究员等,对西藏南部冈底斯岩基东段朗县杂岩内出露的钠质煌斑岩开展了年代学、岩石学、全岩地球化学和同位素组成的系统分析和研究,揭示了钠质煌斑岩的成因及其动力学过程,取得重要成果。

    大陆岩石圈的持续俯冲也会导致俯冲板片的脱水和熔融。俯冲的碳酸盐物质熔融可以释放碳酸盐熔体,引发上覆岩石圈地幔的部分熔融,形成不同类型的碱性和钙碱性岩浆岩。煌斑岩是特殊的幔源岩浆岩,其成因往往与交代富集的岩石圈地幔有关,成为示踪深部物质组成和深部动力学过程的重要载体。钠质煌斑岩出露较少,研究程度低,导致其钠质属性的成因机制尚不清楚。由于不同性质和不同来源的交代介质会造成岩石圈地幔的富集特征和矿物组成的差异,需要进一步验证钠质煌斑岩的钠质属性或成因机制是否与交代介质的不同有关。

    研究取得了以下主要认识:一是朗县地区出露一套近南北向展布的基性岩脉,其矿物组成和地球化学特征表明该基性岩脉为钠质煌斑岩。该钠质煌斑岩主要由角闪石斑晶和斜长石(钠长石)基质组成(图1),具有较高的CaO和Na2O含量,但K2O含量低,因此Na2O/K2O比值异常高(>2.3,最高为68.1);具有明显的Nb–Ta–Zr–Hf–Ti负异常;强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素。

    二是朗县钠质煌斑岩侵位于始新世晚期(36.9 ± 0.3 Ma),是碳酸盐熔体交代作用形成的交代富集地幔部分熔融的结果。朗县煌斑岩的同位素组成(全岩Sr-Nd-Pb和锆石Hf同位素)明显不同于冈底斯岩基中-新生代的岩浆岩,尤其是更年轻(< 30 Ma)的钾质-超钾质岩石(图2),这意味朗县煌斑岩具有不同的岩浆源区。进一步的研究表明来源于交代富集的岩石圈地幔,其富集特征是由俯冲的印度大陆地壳来源的碳酸盐熔体交代作用造成的。

    三是朗县钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用和源区矿物组成有关。朗县煌斑岩中大量的碳酸盐矿物(方解石)是原生的(图1)。异常低的Rb/Sr和Dy/Yb比值,同时具有较高的Ba/Rb比值,表明朗县煌斑岩是在石榴子石相二辉橄榄岩稳定域内由含角闪石的橄榄岩低程度部分熔融形成的。

    四是煌斑岩的侵位可能与印度-亚洲大陆后碰撞背景下增厚下地壳(约75 km)的局部拆沉引起的东西向伸展作用有关。

    图1朗县钠质煌斑岩的野外照片(a-c)、显微照片(d-f)和背散射照片(g-l)

    图2朗县煌斑岩的锆石Hf和全岩Sr-Nd-Pb同位素特征

    该研究在岩相学基础上,通过与钾质煌斑岩全岩元素和同位素组成的系统对比,揭示了钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用有关,为理解后碰撞深部动力学过程和解译冈底斯岩基的岩石圈地幔的演化历史提供了新的启示。

    该研究得到国家自然科学基金(92055202)、第二次青藏高原科学考察与研究计划项目(2019QZKK0702)和中国地质调查项目(DD20221630和DD20221817)的联合资助。相关成果发表在国际著名地学期刊《Geological Society of America Bulletin》上。

     
    地质所李广旭、曾令森等研究员对钠质煌斑岩与碳酸盐...

    9月12日,受极端暴雨影响,云南省河口县曼章社区第一居民小组曼章三队小区发生山体滑坡,因预警及时,危险区内117名群众成功避险,此次事件未造成人员伤亡。

    受台风“摩羯”的影响,云南东南部多地普降暴雨局部大暴雨、特大暴雨。接到上级部门安排部署通知后,中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心(以下简称“昆明中心”)迅速启动地灾防御应急响应,第一时间派出机动专家4人,作为部、地方政府联合工作组成员进驻河口县开展地质灾害防御指导工作。

    9月7日至12日,河口县强降雨天气持续,累计降雨量达400余毫米,当地水位暴涨超过警戒水位。11日早晨,曼章社区巡查工作人员报告称社区三队后山道路的裂缝有变宽的趋势,联合工作组立即赶往现场展开应急调查。经联合工作组分析研判,滑坡变形迹象明显,有失稳破坏的趋势,工作组建议立即采取应对措施,封控滑坡周边区域,封堵裂缝,对坡顶采取截排水,组织危险区居民转移避让。9月12日11时30分,滑坡发生,因研判精准、决策果断,避险及时,危险区内117名群众均安全转移,无一人伤亡。

    下一步,昆明中心工作组将继续驻扎河口县,贯彻地灾防御重在基层的理念,紧盯境内地质灾害风险,会商研判,梳理薄弱环节,守好防范化解灾害风险的“最初一公里”,为地方政府决策和群众避险提供强有力的地质技术支撑。

    昆明中心地灾防御专家精准预判 助力河口县百余名群众...

    我国首艘大洋钻探船“梦想”号今天(17日)正式入列,使我国成为全球第三个设计建造大洋钻探船的国家。据介绍,“梦想”号是目前全球钻探能力最强、科研实验功能最全、智能化水平最高、综合运维成本最低的超深水钻探科考船,是面向全球科学家开放共享的大型科学研究装置。

    作为保障国家能源资源安全的大国重器、支撑海洋强国建设的核心利器,建造大洋钻探船的构想从2008年就已经萌芽,2013年开始调研,2015年开始写立项建议书,2017年开始申请立项,2021年底启动连续建造,直至今天成功建成入列。十年磨一剑,我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号如何建成?

    “梦想”号设计效果图(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    说起“梦想”号在设计建造过程中遇到的困难和瓶颈,自然资源部中国地质调查局“梦想”号指挥部主要负责人周昶至今依然历历在目。

    周昶:这艘船,要把它建好,我们需要举全国之力,甚至是全球之力。它是拿困难堆积出来的,是泪水和汗水堆积出来的。

    他说,这艘船的设计建造目标既承载着人类“打穿莫霍面、进入上地幔”的科学梦想,又承担着为国家勘探开发深海能源资源的重任,因此,它既是科考船、钻探船,又是地质调查船、油气开采船,是我国海洋科考船舶建造历史上的重要里程碑。中国船舶第七〇八研究所“梦想”号总设计师张海彬也深有体会,为配合大洋钻探的科学要求,“梦想”号进行了一系列创新设计。

    张海彬:成功解决了大洋科学钻探、天然气水合物勘查试采、海洋油气勘探以及深远海科学考察等多种功能同船融合设计的难题,完成了创新船型方案,新型连体双月池,DP3级蓄能闭环电网等多项国际首创设计,研发了具有完全自主知识产权的大洋钻探船,实现了综合性能的大幅提升和运营成本的有效控制。

    航行中的“梦想”号(中船黄埔文冲船舶有限公司供图)

    2015年底,张海彬进入“梦想”号设计建造团队。彼时,面对这样的设计建造目标,在国内乃至国际上都没有成熟的经验可供参考。张海彬说,这让“梦想”号的设计建造过程困难重重;其中,最大的难题就是,如何在确保大洋钻探、油气勘探、科研实验等各项功能集于一身,在恶劣海况仍能够安全平稳运行的前提下,又让“梦想”号具备优越的航行通过性和运营成本控制方面的国际竞争力。

    张海彬:如何以“小吨位”实现“多功能”?这是一个最大的挑战。“梦想”号在立项论证之初,中国地质调查局就提出了总吨的控制目标,吨位越大的话,船的体积就会越大,相应的,它的建造和运营成本都会上去。我们在整个研发过程中,应用了模块化的设计理念,采取了钻机主体固定、钻材堆场切换、营运设施共享的原则。这个船的吃水是9.2米,吃水的量级可以满足全球大部分航道的航行、码头的停泊。船的总高81.2米,比日本的“地球”号降低了将近40%,即使是在8米的轻载吃水下,都完全可以满足深中通道大桥的安全通行要求。

    “梦想”号(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    除了遵循“小吨位、多功能、模块化”的设计建造理念,既然是大洋钻探船,“梦想”号还集成了全球最先进的钻采系统。广州海洋地质调查局研究员孙珍介绍,这套系统完全可以实现对以往国际上大洋钻探船各项关键技术指标的超越,让人类距离实现“打穿莫霍面、进入上地幔”的科学梦想更进一步。

    孙珍:我们研制了首台兼具油气勘探和岩心钻取功能的液压举升钻机,有4种作业模式和3种取心方式。首创了主动补偿和被动补偿于一体的液压举升技术,提升能力达到907吨。这是个什么概念?就是说如果我们要想打到莫霍面,就是海水4000米,然后再向下打6公里,再进入莫霍面一段距离,11000米的话,我们的钻杆就要有11000米,钻杆的自重大概有500吨,所以我们907吨的抓举能力完全可以支撑11000米钻进。隔水管作业可以用于油气的勘探开发,有助于海洋新能源的勘探开发。

    海洋新能源,都有哪些呢?孙珍进一步解释,天然气水合物、天然氢气、无机甲烷等等,都是“梦想”号未来的勘探目标。

    孙珍:全球的天然气水合物资源多,海底还有氢气资源,还有大量的无机甲烷资源,海底到处在冒着冷泉资源,已经远远超过了人类所原来认知的可能发现能源的领域。“梦想”号未来可以大展神威,大胆地去尝试开发这些新的资源,在我们原来不敢去和没有能力去的地方寻找油气资源。

    “梦想”号的双月池设计(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    月池,是诸多大型科考船上的必备。它是船体内部贯穿各层甲板,与海水相通,直通船底的一个井道,钻探船上的钻杆可以由这个井道下放到海底,潜水员和水下机器人也可以从这里前往水下作业。张海彬介绍,科考船上往往都只有一个月池,但为了配合4种钻探作业模式,设计建造团队经过反复迭代优化,终于让双月池设计在“梦想”号上实现;同时,船上还搭载涵盖海洋科学、微生物、古地磁等在内的九大实验室,采用数字孪生等关键技术,可实现钻采作业全过程监测、科学实验智能协同。

    张海彬:特别是对于无隔水管泥浆闭式循环钻探来说,需要有一个泥浆返回通道,主井口需要超过12米,我们在国际上首创了连体双月池的设计方案,尽可能降低由于月池的存在造成船舶阻力的增加,反复做了多次迭代优化,完全可以满足我们航速指标的要求,还有4种作业模式的兼顾。设计了全球海洋领域全学科的船载实验室,打造了面积最大、功能最全、流程最优的海上移动实验室,可以引领全球海洋科学多学科交叉研究。

    “梦想”号设计建造团队(中国地质调查局宣传教育中心供图)

    如此之多的全球领先、全球首创集于一身,让“梦想”号无愧于国之重器的称号。张海彬感慨,随着“梦想”号的设计建造同步成长的,不仅仅是包含他在内的全体设计建造团队,这一设计建造过程,也带动了我国船舶制造业向高端船舶及海工装备方向发展。

    张海彬:2015年之前,我们国家设计建造这种深水钻探装备,基本是依赖国外设计公司。“梦想”号整个作业系统非常复杂,技术难度也非常大,对于国内自主研发设计力量的信任和培育是非常难能可贵的。我们船舶行业现在接单量在全世界已经遥遥领先,占70%;但高端海工装备这块在国际市场的占有率是不高的,特别是自主研发能力是落后的。船舶和海洋工程装备领域发展新质生产力,主要就是针对高端海工、船舶装备。通过“梦想”号大洋钻探船的自主研发,构建了超深水钻探装备的设计建造技术体系,是我们国家发展蓝色新质生产力的一个代表性成果。

     
    央视中国之声:我国首艘大洋钻探船“梦想”号入列 如...
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