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    11月15-16日,中国地质学会水文地质专业委员会、地热专业委员会2016年年会暨地下水资源与地热资源可持续利用研讨会在浙江省杭州市召开。会议由中国地质学会水文地质专业委员会秘书长、水环所张兆吉副所长主持。

    会议指出,地下水资源是赋存于地下的宝贵自然资源,又是生态环境体系中的关键因素。近20年来,地下水资源数量、质量、空间分布以及地下水系统的水文地质参数都发生了变化。合理开发利用地下水资源是我国实现经济社会可持续发展的重大战略问题之一。地热能作为可再生的战略性接替能源,在未来能源结构调整、保障国家能源安全方面具有不可替代的作用。同时,地热能在我国偏远地区地热发电、缓解北方雾霾、实现南方冬季供暖、促进东部发达地区优化能源消费结构和产业结构、贫困地区温泉经济发展等方面可以发挥巨大的作用。

    会议建议,在“向地球深部进军”的背景下,水文地质工作者和地热工作者应把城市地下空间利用、深部含水层探测和地热能资源利用作为主攻方向,加强科技创新,努力在较短时间内使深部含水层探测、地热资源利用研究达到国际领先水平。

    会议指出,“十三五”期间,将重点开展万米以浅地热资源探测重大科学技术研究;继续扩大浅层地温能调查评价范围;对京津冀地区的中低温地热资源、川藏青地区和东南沿海地区的高温地热资源进行勘查;开展重点地区干热岩调查;推动东南沿海、京津冀、西南经济区地热资源开发利用示范工程建设;配合有关部门制定相关法规,完善地热资源勘查开发技术标准,规范地热资源勘查开发行为,力争大幅提升我国地热资源开发规模和水平。

    会议交流总结了近年来地下水资源、地热资源调查研究及开发利用的成果和经验,50位专家围绕地下水资源与地热资源可持续利用作了专题报告。

    国土资源部地质环境司、中国地质调查局水环部、浙江省地质勘查局、浙江陆特能源科技有限公司,中国地质学会水文地质委员会地热地质专业委员会等单位相关领导出席会议,来自全国60家单位的近300名代表参加会议。

     

     

    中国地质学会水文地质地热专业委员会2016年年会召开

    德国是世界第四、欧洲最大和最强的经济体,经济以机械、车辆、家用设备和化学品出口而闻名,同时也是全球矿产资源的第三大消费国,除少数煤炭与铁外,其他资源全部需要进口,其矿产资源的保障体系系统而完善。60年来,德国联邦地球科学与自然资源研究所(BGR)通过国际技术合作项目在其保障体系中充当了设计师、决策者与指挥官的角色,并为其树立了良好的国际形象,其境外工作的与时俱进、专业而持久等特点,可以为自然资源部中国地质调查局的境外工作提供借鉴。

    德国联邦地球科学和自然资源研究所负责为联邦政府提供地球科学和自然资源问题咨询,参加德国和发展中国家所签署的政府间研究项目。特别是如下领域:能源资源(原材料、地热);金属矿产资源(勘探、供需分析)、工业矿物和岩石、地下水、土壤、环境保护;与地球科学相关的技术安全问题(岩石、水和土壤的结构及放射性废物质处理);地球科学研究(海洋研究、南极研究、地震学、遥感、辐射测年、各类地球科学图件等)。

    BGR国际合作特点

    从1958年起,BGR的国际技术合作项目均是通过联邦经济合作与发展部(BMZ)以项目委托的方式开展。除双边和地区性的技术合作项目外,BGR还为全球各国和地区提供与地球科学领域相关的政策性建议。BGR为德国的经济发展、为德国与世界各国的合作提供地球科学专业知识。BGR先后在130多个国家开展了500多个技术合作项目,为全球的可持续发展做出了贡献。目前每年在研项目有50多个。

    1958年~2016年BGR行业技术合作项目分布图

    1. 国际技术合作项目紧密围绕地球科学开展,涉及地球科学的各个领域。

    BGR国际技术合作项目侧重关注地下水、土壤、矿产和能源资源、采矿咨询、地质风险和环境地质等领域,分为7大类:矿产资源、能源资源、矿业咨询、地下水、环境地质和空间地质规划、地质灾害与灾害风险评估,其他项目。

    2. 国际合作项目围绕能源资源开展,更加侧重亚洲与非洲。

    在合作地域上,近65%的项目分布在亚洲和非洲的发展中国家,在亚洲与非洲项目更侧重于矿产资源和能源资源,这两类项目占到了60%左右,在欧洲与中东地区更侧重地下水领域的合作。总的来看,矿产资源与油气资源领域的国际合作项目数量占据了半壁江山。

    3. 合作项目在不同的历史阶段,随着德国经济的发展、联合国发展目标的不同而不同。

    BGR技术合作重点随时间与世界局势的变化而变化。1958年以来,BGR一直积极参与地球科学领域的技术合作,项目重点无论是合作主题还是合作地域上,在不同时期都发生了很多次变化。这些变化符合当时的全球挑战和联合国倡议,特别是与德国的发展目标相一致。主要可以分为7个阶段:

    (1)1958年~1973年,对合作伙伴国家矿产资源进行评价以维护德国的资源安全,为德国高速的经济发展服务。

    (2)1973年~1983,为应对石油危机,BRG的能源部门开展了更多的国际技术合作项目。

    (3)1983年~1990年,开展环境地质和空间地质规划方面的国际合作项目。

    (4)1990年~2004年,根据“联合国减灾十年”倡议,增加地质灾害类项目的合作。

    (5)2004年~现在,根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告,增加了气候变化的合作项目。

    (6)2005年~2015年,根据联合国倡议“国际行动十年,生命之水”开展了更多的水资源领域的合作。

    (7)2007年~现在,合作主题为:新兴市场对自然资源更高的要求——自然资源作为发展的一个因素。

    4. 方法技术与政策咨询等软硬技术相结合,并且具有持久性,潜移默化中用软科学保障硬技术发挥作用,达到其最终目标。

    在国际合作的持久性与软硬科学技术相结合方面,德国与蒙古的合作堪称典范。

    BGR与蒙古国地质部门的合作始于20世纪60年代。蒙古国地广人稀,基础设施不发达,矿产资源丰富。矿产品和畜牧业出口是蒙古国经济基础,尤其是矿产品出口额占到了总出口的80%以上。随着国际矿产品市场的剧烈波动给该国经济带来了巨大的挑战,经济增长率大大减缓;蒙古国伴随着经济的发展,矿业活动加剧了重要自然资源如水、森林和土地利用等方面潜在的矛盾。针对以上特点,BGR与蒙古国开展了系列合作。

    自1992年以来,BGR一直在由德国BMZ资助的技术合作框架内开展项目合作。其合作的目的是,提高蒙古地质部门的政府机构决策与管理能力;采用的方法主要是技术培训、技术项目合作和实践以及基础设施的现代化。

    德蒙两国的合作主要在以下三个方面:“提高资源能源效率”、“可持续的矿产资源管理”以及“保护生物多样性”,借此支持蒙古国经济部门做出的努力,帮助蒙古国矿业部门树立良好形象,并增强蒙古国竞争能力。除了以上提到的三个主要方面,德国还支持蒙古国政府:使由开采造成的环境损失降到最低,使蒙古发展成为一个负责的、社会和环境一体化的开采业国家。

    与BGR合作的蒙古国政府机构为矿产部及其下属机构:矿产资源管理局;中心地质实验室;国家矿产技术监督总局,该局可以直接上报国家副总理。

    主要合作项目如下:

    (1)与蒙古国中心实验室开展的合作,蒙古实验室能力建设(1997~2015年)

    从1997年起BGR开始了与蒙古国中心实验室(CGL)的长期合作,2015年结束。BGR和CGL通过四个持续的项目开展合作,主要成果体现在三个方面:一是协助成立了一个黄金有效分析实验室,二是提高CGL仪器分析能力并引入市场经济管理方法,三是协助CGL取得了三个国际认证机构认可的质量标准资质,取得了国际上交易认可的验证组织者资格。

    (2)与蒙古国矿产资源管理局(MRAM)开展的合作

    部分重点经济矿产资源的潜力评价(2008~2011年),BGR与MRAM成立之前的机构合作,其成果为《投资手册——投资蒙古工业矿业与稀有矿业的投资者手册》。

    综合矿产资源计划(2011-2013),组织对黄金、稀土元素等专项矿产资源进行专业培训和开展研究。

    矿产资源经济管理方面的能力开发与建设(2015年至今)。本项目为软科学研究性项目,BGR与MRAM开展本项目的合作,其目的是提高MRAM作为蒙古国政府专业服务提供者的社会服务能力。

    (3)与蒙古国矿产技术监督局的合作(GASI)

    2005~2017年,BGR与蒙古矿业技术监督局(GASI)开展了“矿业环境保护”技术合作项目,并建立了一个矿产开采监察资料系统,目前有一个小型后续项目,仍在坚持着双方的合作。

    5. BGR对企业服务方式间接而含蓄,企业在能源资源领域并不直接控制资源,而是垄断输电网络、矿山开采大型机械设备等。

    以孟加拉为例,自1972年7月开始合作,德国通过技术援助在与孟加拉开展了能源领域合作,为孟加拉的社会经济发展提供战略援助。2016年,德国为孟加拉提供1.395亿欧元(约合人民币10.3亿元)贷款及拨款,以升级孟加拉的输电系统。签署协议后,双方表示两国已存在的友好关系未来将达到新高度。但该国的输电网络、输电线路和变电站设备等被德国公司所垄断。

    蒙古的矿山开采、运输设备近80%为德国制造,德国的能源资源领域的垄断是通过间接的设施与设备。

    BGR境外国际合作对我国境外工作的启示

    1. 以国家经济社会需求为导向,持续开展地质调查国际合作。

    BGR开展国际合作是随社会发展不同阶段的不同需求和世界局势的不断变化而变化,BGR与孟加拉国从1972年开展合作,1978年到1985年间的合作工作集中在油气勘探以及人才培训方面,1985年到2005年重点在基础地质、地球化学、地球物理勘查以及人才培训方面,2005年至今在三维地质填图、城市地质模型等领域,与孟加拉国的合作持续40多年,与蒙古的合作更是如此。我国的境外地质调查国际合作开展10几年来,虽然合作国家达到50多个,但大部分国家合作时间很短,有的刚刚开始。当前,我国仍处于能源资源需求的高峰阶段,需要通过持续的合作,体现合作的效果。国际合作是建立在了解与信任基础之上,信任关系的建立需要时间,信任是合作的基石,一旦破碎,重新建立更加困难。

    2. 加强与国际组织合作,实现合作共赢。

    BGR在非洲布隆迪、喀麦隆、乍得、刚果(金)、毛里塔尼亚、纳米比亚、尼日尔、莫桑比克、卢旺达、坦桑尼亚、赞比亚等国家开展的地质矿产类合作,包括编制基础地质图件等均与欧盟合作,采用欧盟标准,降低其被世界舆论攻击的可能。建议我国境外地质工作应与国际地科联、非洲联盟地球科学委员会、上合组织等国际机构合作,以资助上述机构开展项目合作的方式达到“采用中国技术,输出中国标准”的目的。

    3. 练好内功,才更能有合作的实力与底气。

    在与国外的地矿官员谈起与中国地质调查局的合作领域时,对方基本上都是选择地球化学、岩溶与地下水资源与海洋地质调查,因为联合国国际岩溶中心、联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心在中国,我国的天然气水合物勘探开采领域位于国际领先地位。因此,练好内功,使更多的地质调查技术与标准位于国际领先水平,这样我国在国际合作中才更有实力与底气。

    做国家能源资源保障的设计师、决策者与指挥官

    古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一,也是第一个重要成矿期

    瓦尔巴拉超大陆是一个理论上曾经存在的超大陆,自38亿年前开始形成,31亿年前成形,28亿年前分裂。

    前寒武纪地质年表

    今年世界地球日的主题是“珍惜自然资源呵护美丽国土——讲好我们的地球故事”。那么,对于“生物大爆发”之前远古时代的地球,你又知道多少?今天,就让我们请来一位研究前寒武纪50多年的地质专家——来自中国地质调查局天津地质调查中心的沈保丰研究员,请他讲讲从46亿年前地球诞生到距今5.41亿年寒武纪开始近40亿年的漫长时光中,地球经历了哪些重大地质事件。

    1 前寒武纪涵盖40亿年的地球时光,分为冥古宙、太古宙、元古宙三个地质时代

    记者:说起寒武纪,人们会想到地球历史上第一次生物大爆发,大量且门类众多的海生无脊椎动物在几百万年的很短时间内“突然”地出现了。从此,地球逐渐成了一个生机勃勃、丰富多彩的“生命家园”。那么在之前的前寒武纪时期,地球又经历了怎样的演化过程?

    沈保丰:地球的年龄是45.68亿岁,以5.41 亿年的寒武纪为界,之前约40 亿年的地质时代称为前寒武纪。

    前寒武纪又分为冥古宙、太古宙与元古宙三个地质时代,是陆壳形成、生长、壳幔圈层分异耦合并形成稳定陆块的重要阶段。应该说,在这个漫长的时间尺度上,地球发生了一系列决定地球命运的地质大事件。揭示这些事件的性质和过程,对于理解行星演化、大陆的聚合与漂移、矿产资源的形成、生命的演变,以及地球未来的发展都具有重要意义。

    记者:但以往人们了解得并不多。

    沈保丰:的确。尽管它占据了地球生长期近87.7%的时间,但人们对这段时期的了解相当少。这是因为前寒武纪少有化石记录,且岩石已严重变质,不是已经破坏侵蚀,就是埋藏在显生宙地层之下。

    目前,已知地球上地壳的最古老物质记录,是澳大利亚杰克山太古宙沉积砾岩中的碎屑锆石,它的年龄大约是44亿多年。

    2 冥古宙的“黑暗地球”,经历了由天文行星演化到地质演化的质变

    记者:地球形成的初始阶段是没有地壳的?

    沈保丰:早期地球经历了由天文行星演化到地质演化的质变。

    在冥古宙,即距今45.68亿年到40.3亿年,早期地球经历了一段“黑暗时代”,那是一段没有岩石记录的时期。

    冥古宙又可分为混沌代和杰克山代或锆石代两个代,其分界线为44.04亿年。混沌代主要是太阳系及其早期地球等行星形成及演化时期,其间包括太阳系的形成、早期地球的增生、金属地核和硅酸盐地幔形成、月球的形成、一颗“火星大小”的行星撞击等天文行星演化事件。

    距今44.04亿年左右,地球就进入到地质发展时期。在这一时期内,有原始地壳和原始地核起源,初始地幔、水、大气圈和海洋的形成,陆壳、洋壳及生命起源等重大地质发展问题,都需要人类进一步去认识和研究。

    早期地球的研究是当今地球科学研究的热点和难点,因为有关近似火星大小的天体大撞击、全球岩浆海、地幔翻转、陆壳起源、生命出现等大事件都发生在这一时期。但因为在这时期保存的记录极少,又很难得出较完整的结论。因而人类对早期地球的认识程度极低。

    从地质角度对早期地球的研究、获取相关信息的途径,其中对冥古宙碎屑锆石包含信息的研究尤为重要。

    记者:人类都在哪里发现过冥古宙碎屑锆石?

    沈保丰:保存较好的地点是西澳的Mt. Narryer、Jack Hills和Maynard。Mt. Narryer的碎屑锆石年龄为41.5亿年及42亿年;Jack Hills为44.04±0.08亿年,是全球最老的碎屑锆石年龄。

    在中国大陆的西藏三江造山系中的喜马拉雅地块、北羌塘地块、北秦岭西端、北祁连走廊带、天山的东准噶尔和华夏造山系等7个地点,也发现了早于40亿年的碎屑锆石,其中有4个大于40.3亿年,3个接近4亿年。

    3 太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、许多矿产形成的重要时期

    沈保丰:太古宙是陆核形成、陆壳巨量堆积、高度还原性水圈、大气圈和铁、金、铜、锌矿产形成的重要时期。

    太古宙是陆核和陆壳巨量堆积时期。根据已有的地质资料,地球陆壳的80%~90%是在早前寒武纪形成的,绝大多数形成于太古宙中的中—新太古代。全球陆壳的巨量增生在29亿~27亿年,主要的岩石类型是高钠的长英质片麻岩,其次是镁铁质—超镁铁质火山岩。据推测,陆壳增生与超级地幔柱事件有关。

    太古宙地幔热对流循环剧烈,构造活跃,火山活动速率较大,这有利于早期大陆物质大量产生,并漂浮于紊流状态的地幔之上。随着地球冷却,原始大陆固结为一些小陆块。依据南非卡普瓦尔和澳大利亚皮尔巴拉克拉通的年代学和古地磁研究,在33亿年左右,甚至可早到36亿年,可能有一些陆块增生并形成地球上第一个构造上更稳定的瓦尔巴拉超大陆。有专家提出,在太古宙末期,27亿年左右或25亿年,可能存在一个肯洛兰超大陆。约24亿年左右,肯洛兰超大陆开始裂解,形成了一系列的大规模放射状基性岩墙群,在23亿年左右形成了古元古代冰川事件。

    记者:太古宙已经开始形成矿产资源?

    沈保丰:太古宙形成的大量绿岩带中有着明显的成矿作用。

    根据其规模、形态、形成时代、岩石组合、变质程度以及成矿作用等方面的差别,全球的绿岩带可分为4种类型:巴伯顿型(35亿~33亿年),形成时代较老,主要矿产有金、铁、铬和少量镍;苏必利尔型(27亿~26亿年),主要矿产有铜、锌、金、铁和少量镍;伊尔岗型(27亿~26亿年),产出的矿产有铜、镍、金、铁等;达瓦尔型(26亿~23亿年),与之有关的矿产有金、铁、锰等。

    4 距今26亿~25亿年间,华北陆块发生了一次大氧化事件

    记者:现在的中国大陆在太古宙时期经历了怎样的变迁?

    沈保丰:太古宙地层在中国大陆出露面积为7.4万平方公里。中国大陆主要有三个陆块区,分别是华北、塔里木和扬子。其中,以华北陆块面积最大,变质基底分布范围最广,时代跨度最长——从略大于38亿年到18亿年。

    作为中国最大的陆块,华北陆块的面积约30万平方千米。尽管与世界上其他陆块(克拉通)相比,它的面积不算大,但它不仅具有超过38亿年的漫长地质历史,而且经历了复杂的构造岩浆热事件叠加和改造,记录了几乎所有地球早期的发展的重大地质构造事件。

    在26亿~25亿年,华北陆块是陆壳巨量堆积的高峰期。由于陆壳巨量堆积引起由缺氧到富氧的地球环境的剧变,构造体制重大转折,同时导致了元素的巨量迁移、重新分配和成矿。

    一个有趣的现象是:华北陆块大约30万平方千米面积上,在26亿~25亿年间忽然大规模地形成了几千个规模大小不等的氧化物相条带状铁建造(BIF)型铁矿床,累计查明资源储量已达335.36亿吨,占全国铁矿总资源储量46%。这种在一个不是很大的地区集中产出几千个矿床和矿点,并呈氧化物相条带状铁建造的铁矿床产出,在全球很少见,华北陆块可能是唯一的地区。这也说明在新太古代26亿~25亿年时,华北陆块发生了一次大氧化事件。

    记者:铁矿床的形成与氧化有什么关系?

    沈保丰:铁是变价元素,在自然界有Fe2+和Fe3+两种离子存在。氧化环境中铁呈Fe3+状态存在,Fe3+的迁移能力极小。还原环境中铁以Fe2+状态存在,形成Fe(OH)2、FeCO3、FeCl2等化合物。因而氧化环境有利于铁的沉淀,还原环境有利于铁的迁移。即:在酸性环境下,铁的还原作用增强,促使二价铁被溶解到溶液中去;在碱性环境下,铁的氧化作用增强,促使三价铁从溶液中沉淀下来。

    在华北陆块在26亿年之前,由于强烈的火山和洋底的喷流作用,大气圈和海盆基本是处于强酸性和强还原的环境,在盆地中大量的铁呈二价离子、氢氧化铁或其他络合物形式存在海盆中。在26亿~25亿年由于处于氧化环境,Fe2+便从溶液中沉淀下来,形成了大量的铁矿。

    5 古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一,也是第一个重要成矿期

    沈保丰:古元古代是地史上重大地质构造转变时期之一。在此期间,发生了古元古代初超大陆裂解、大量基性岩墙(席)侵位、大量巨厚被动陆缘型沉积建造、大陆壳的快速生长、俯冲—碰撞造山作用的首次出现等。同时,这一时期构造体制发生了本质的变化,由太古宙全活动体制转换为活动带和稳定地块并存的构造格局。出现不同规模、不同构造性质的活动带、裂陷槽、岛弧带、活动大陆边缘、被动大陆边缘等。

    记者:全球古元古代大致发生了哪些重大地质事件?

    沈保丰:24.2亿~22.5亿年在古元古代初期,发育有广泛的冰川活动,产生了全球性的地幔慢速下沉和大气圈的氧化。

    这个时期的古老冰川活动被称为休伦冰川活动。它紧随在肯洛兰超大陆破裂、大氧化事件在全球广布条带状铁建造之后。在24.2亿~22.5亿年全球岩浆活动寂静期之后,从22.5亿~20.6亿年岩浆活动重新活跃,出现以玄武质岩浆活动为代表的全球事件。古元古代中期,也是磷矿产生的重要时期。

    20.6亿~17.8亿年是地球历史上重要的地壳生长期,世界上最大镁铁—超铁镁质层状侵入体以及南非含大量矿产的大规模基性布什维尔德岩浆岩省,就产生于这一时间。这一全球的构造事件还导致了哥伦比亚超大陆在距今18亿年时的形成。

    此时的华北陆块也发生了与超大陆形成有关的造山事件。大量丰富的地质记录证实,在古元古代末18.5亿年完成了最后一次前寒武纪聚合造山和变质作用,完全固结成为一个整体的刚性克拉通。在古元古代末,经吕梁运动,华北、塔里木、华南等古大陆相联,组成一个统一的中国古大陆的结晶基底。

    全球哥伦比亚超大陆形成后,从17. 8亿年开始陆续进入裂解期,形成裂谷盆地和被动陆缘盆地。

    古元古代也是地史上第一次十分重要的成矿期。它以矿种多、成矿规模大、矿床类型复杂著称。比如中国就有大量这一阶段因古大陆裂解离散-造山而产生的矿产,构成了铁、铜、铅锌、金、硼、菱镁矿、滑石、金红石等矿床成矿带和成矿系列。

    6 “雪球地球事件”之后,温室效应导致地球变暖,元古宙进入尾声,显生宙拉开序幕

    记者:从您的讲述来看,早期地球虽然没有大量生物出现,但故事也是惊心动魄。

    沈保丰:的确非常精彩。

    17.8亿~8.5亿年是地球演化过程中相对稳定期,以硫化物发育的深海洋、疑源类的缓慢演化、哥伦比亚超大陆的解体和距今11亿~9 亿年罗迪尼亚超大陆的汇聚为主要特色。

    8.5亿~5.41亿年是地史中由隐生宙向显生宙过渡的重要阶段,也是生命演化最关键的时期。在这时期的开始阶段,即从7.7亿年开始,地球进入了元古宙第二次环境剧变阶段,广泛发生低纬度冰川,整个地球覆盖着冰雪,形成一个雪球,称为“雪球地球事件”。

    记者:“雪球地球”?连赤道也被冰雪覆盖吗?

    沈保丰:当然。全球年平均气温低达-50C°,海洋表面冰层达到1000米厚。整个地球成为一个雪球。

    这也是元古宙休伦冰期后的第二次全球冰雪时期。

    在新元古代中期,罗迪尼亚超大陆裂解。在这一时期,地球构造运动加强,广泛形成陆内裂谷,同时引起大规模风化剥蚀和沉积作用,使大气中CO2的消耗量大大超过火山喷发释放的CO2量,并出现“冰室效应”:全球气温迅速降低,首先在地球两极的海洋上形成冰盖,随着冰盖面积的扩大,冰面对阳光反射增大,加速了地球表面的气温下降,直至全球冰冻,形成“雪球地球”景观。

    不过,有一句话叫物极必反。由于温度极低,水文循环基本停滞,几乎没有降水作用,消耗CO2的化学循环基本停止。但同时,地球上的岩浆作用依然活跃,火山喷发释放出大量的CO2,且不断增加。经过上千万年的日积月累,大气中的CO2终于达到了一个足够高的浓度,便又产生了强大的温室效应。之后,地球迅速变暖,冰雪大片消融,最终出现了另一极端——解冻加速,一场酷热随之而来。

    随之而来的还有生物界的蓬勃孕育。6.35 亿年,埃迪卡拉纪开始,埃迪卡拉动物群首现,至5.41亿年寒武纪生物大爆发,元古宙结束,显生宙拉开序幕。

    7 元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期,中国至少有该时期形成的超大型矿床40余处

    记者:看来,中—新元古代是地球演化历史上最重大的变革时期之一,为之后地球成为丰富多彩的生物家园奠定了地质基础和气候基础。

    沈保丰:我今年83岁,是从1964年开始研究前寒武纪矿床。我想要告诉大家的是,地球演化和环境变化也与成矿作用息息相关。如,“雪球地球事件”为我国的华南地区留下了大量的铁矿、锰矿和磷矿,特别是锰和磷,规模很大,品位很高。

    记者:那么,我国前寒武纪矿床主要有哪些矿种?

    沈保丰:中国前寒武纪超大陆旋回与成矿作用关系十分密切,我们曾提出,中国前寒武纪大规模成矿作用的主要控制因素是大地构造背景和大型地质构造环境。我国前寒武纪有包括铁、铜、镍、锌、稀土、金、磷等矿种在内的14个矿种产出超大型和特大型矿床,其中超大型矿床40多处、特大型30多处。

    记者:有哪些是我们现在熟知的大矿?能举个例子吗?

    沈保丰:比如白云鄂博。

    记者:我们知道位于内蒙古的白云鄂博矿赋存着大量稀土,在我国乃至世界稀土工业占据举足轻重的地位。它也是在前寒武纪哪个阶段形成的?

    沈保丰:白云鄂博稀土、铌、铁矿床是我国中元古代一个世界级的巨型矿床。初期,我国开发白云鄂博是开采铁矿石,后来才发现并应用其中的稀土、铌等重要矿产资源。

    如果说中国稀土的资源储量约为世界稀土资源储量一半,其中白云鄂博稀土资源储量就能占到全国稀土资源储量的近九成。如今,人们已在矿区内已发现73种元素,构成160种矿物,有综合利用价值的矿产达26种,除稀土之外,铌、钍资源储量都占世界第二位。

    白云鄂博矿床有着复杂的形成历史。

    据研究,白云鄂博矿床有两次成矿期,是早期中元古代以铁-铌-稀土矿为主的岩浆型和晚期加里东期为铌—稀土矿热液叠加而形成的多成因、复合型的叠生矿床。

    在中元古代早期,大约17.5亿年左右,随着全球哥伦比亚超大陆的裂解,太古宙的华北陆块也开始裂解,形成白云鄂博裂谷,并在裂谷中沉积了白云鄂博地层及有关岩浆岩。在14亿~12亿年,这里火成碳酸岩呈岩床或似层状体和岩墙侵位。就在火成碳酸岩岩浆熔离过程中,形成了岩浆期的稀土—铌—铁矿床。这也是白云鄂博的主矿化期。

    在5亿年~4亿年加里东期,这里又叠加了一期构造热事件,形成了第二期稀土、铌热液矿脉。它们也是地壳深部物质部分熔融的产物。

    沈保丰:总的来说,前寒武纪中的元古宙是多种矿种大型、超大型矿床形成的高峰期。除了白云鄂博超大型稀土—铌—铁矿床外,中国此时形成的知名矿床还有:内蒙古东升庙超大型硫铁—铅—锌矿床、甘肃金川超大型铜镍矿床、海南石碌超大型铁矿床、贵州松桃西溪堡(普觉)超大型锰矿床、贵州松桃道坨超大型锰矿床、贵州开阳超大型磷矿床、贵州瓮安超大型磷矿床、黑龙江柳毛超大型石墨矿床、黑龙江云山超大型石墨矿床等。

    记者:大自然的奥秘真是太多了。谢谢您为我们分享了一段有关早期地球的精彩故事。

    专家出镜

    沈保丰,研究员、博士生导师。1959年毕业于前苏联乌克兰顿涅茨克工业大学地质系,曾任原地矿部天津地质矿产研究所所长(现为天津地质调查中心)。50多年来,主要从事矿床、前寒武纪地质、区城成矿规律和成矿预测研究,专长前寒武纪成矿作用;先后发表论文100多篇,出版专著14部;曾获国家科技进步奖、省部级科技或果奖等多项,1992年起享受国务院特殊津贴等。

    回望前寒武纪

    考察组对冒沙现象取样

    太平镇砖混房屋倒塌严重

    考察组向村民了解地表破裂情况 本版图片由地科院雅安地震野外科学考察组提供

    双石镇在地震的破坏下已成废墟

        从雅安地震发生的那一刻起,各种媒体上有关地震成因的推测、分析、判断甚至争议就非常热烈。4月22日下午,中国地质科学院召开雅安地震院士专家研讨会,从地质学的角度也对雅安地震的发震机制进行了分析和研讨。希望,他们的思索能够为人们带来一些启示。

      1.地震2小时后,地质科学家到达震中,判断为逆冲断裂

      中国地质科学院的专家应该是最先进入震区的科学工作者。

      4月20日8时2分,四川省雅安市芦山县发生7.0级强震,得知讯息,正在四川工作的大陆构造与动力学国家重点实验室李海兵研究团队的4名成员:司家亮、云锟、张佳佳、王焕,立即从成都奔赴雅安芦山。仅仅两个小时后——10点钟,他们就从地震现场向位于北京的实验室发回了照片。

      照片可清晰地看到地震造成的破坏,乱石满地、房屋倒塌、道路损毁。当然,科学工作者的第一反应还是尽力搜集地震破裂造成的地表显示,寻找能够反映这次地震原因的蛛丝马迹。

      据前方调查的信息,此次地震的发震断裂为天全—大川逆冲断裂,为龙门山山前断裂——“安县/灌县断裂”的南段,位于宝兴和雅安之间。安县/灌县断裂的中段曾在汶川大地震时发生80公里的破裂。

      4月20日下午,李海兵研究员与司家亮等人在雅安地震重灾区芦山双石镇集结,组成科考队沿天全—大川逆冲断裂行进。据观察,地表未发现明显的破裂,但有大量地震喷沙和冒水现象。此时已经到了晚上,他们决定,第二日再奔赴宝兴,因为逆冲断裂上盘的破坏性可能更大,能够观测到的科学现象也会更多。但问题是,当时同为地震重灾区的宝兴堪称“孤岛”——由于地震造成的山体崩塌十分严重,大量巨石滚落导致交通中断,车辆无法通行。

      等待救援人员打通道路?

      心情急切的李海兵决定徒步赶去宝兴,尽管两地相距约40公里。

      21日早上8点,他们从芦山出发,经灵关,步行10多个小时赶到了宝兴县城。虽然此时已是晚上7点,但李海兵等人还是冒着余震穿行在宝兴县城查看灾情。大家的感觉是:尽管芦山至宝兴县城沿途的山体滑坡十分严重,但宝兴县城内建筑物破坏程度并不严重。

      就在同一天下午2点,中国地质科学院由副院长董树文带队的野外科学考察组也赶到了成都,随后,他们分为三个组分头工作。按计划,他们将对灾区的灾后重建选址进行相关地壳稳定性评估工作,同时对重要活动断裂进行考察,特别是将监控并高度关注新的地应力异常。

      22日上午,科考队与国土资源部在雅安市的前线指挥部会合,并研讨了下一步工作。中午12点,董树文带领的第一组继续从雅安经芦山前往双石镇。考察发现双石镇地表破裂现象不明显,但有比较集中的串珠状沙冒现象,与房屋的挤压破裂方向基本一致,方向大约北东40°;在双石镇中心人民医院后方桥头,房屋全部损毁,房基水平右行错动2~3厘米,未垮塌的房屋墙壁上均出现两组张性的X节理,钝角方向对着垂向;再往东南方向走,直到双河村林峡组,沿途一直有沙冒现象,且多为黑沙,初步判断为深部煤系地层所致。

      与此同时,由地质力学所张岳桥研究员带队的第二组从成都出发,经邛崃市、大川镇和太平镇一线到双石镇,沿途进行了震区地面破坏情况考察工作。初步结果表明:邛崃至大川间未发现地面有明显破坏,从大川附近开始出现建筑物破坏情况;大川至太平一线,沿途可见少量滑坡和崩塌,并有水泥路面破坏与变形现象,显示出较明显的近东西向挤压变形特点;在太平乡,建筑物破坏增多,常见无框架支撑的单层砖房倒塌现象,同时,土石路面出现裂缝和路基局部垮塌现象,并有平行北东向沟谷方向的小型张裂缝发育,但未见明显的同震地表破裂标志。从太平镇至双石镇,房屋破坏情况有进一步加重趋势,并在双石镇观察到水泥桥梁发生近东西向挤压变形破坏和地裂缝发育。

      由地质力学研究所副所长侯春堂带队的第三组则直接从雅安赶往芦山前线指挥部,参加了15时国土资源部抗震救灾远程会商视频会。

      晚上,地科院运送仪器的车队从北京赶到了灾区与调查组会合。

      2.从地质角度分析,雅安地震与汶川地震存在关联

      地科院身处北京的地质专家们,热切期盼着同事们从前方传来的一切信息。同时,他们也在紧张地研究着有关雅安地震的一系列科学问题。

      4月22日下午,中国地质科学院召开雅安地震院士专家研讨会。十余位与地壳稳定性研究相关的院士专家围坐在一起,高悬的大屏幕上显示的是一道从东北向西南斜劈在地壳上的巨大裂痕——这次地震、也是汶川地震的祸首——龙门山断裂带。

      龙门山断裂带位于青藏高原东缘,与四川盆地相交,长约500公里,宽达70公里,由3条大断裂构成,自西向东分别是龙门山后山断裂、龙门山主中央断裂、龙门山主边界断裂。这里也是地震多发区。

      在一幅《汶川地震及其余震分布图》上,密密麻麻的红点堆积在龙门山断裂带的北部和中部——汶川地震后不到一个月时间里,这里发生的余震次数就超过了万次。专家介绍说,5年前,由于汶川地震释放的能量巨大,龙门山断裂带北部中部近300公里的地方都发生了破裂,但是西南段的约100公里却没有破裂。

      这次破裂的恰好是当年比较稳定的地段。专家们根据现有资料初步判断,雅安地震与汶川地震的发生机理很相近,但汶川地震西南段以逆冲为主、东北端为右旋走滑断裂,雅安地震则为逆冲断裂。由于震级的差异,汶川地震的持续时间约90秒,雅安地震的持续时间约27秒,当然,两者的地表显示也差异较大。

      国家地震局拥有我国地震研究的主要科技力量,院士专家们对他们的观点十分重视。恰好当天上午,地科院的多位专家参加了国家地震局组织的一次紧急会商会,并带回了一些地震专家对雅安地震的解读。

      中国科学院院士、中国著名地球物理学家陈运泰认为,从震源位置、机制和震级大小看,雅安芦山地震是汶川地震强余震,是汶川地震破裂向西南方向的发展。而且,他5年前曾在一份政府内参中特别提到汶川西南100公里左右的宝兴一带可能发生七级左右强余震。

      雅安地震发生后,陈运泰院士研究团队根据现有数据资料对这次地震的破裂过程做了动力学模拟,推测的结论是:雅安地震破裂沿走向30公里,沿断裂层面40公里,最大错距离为1.6米,由于地震能量靠近地表基本消耗完毕,因而地表不会产生明显的同震破裂。

      这样的推测与地科院地质科学家在现场的观测情况基本一致,不过专家们也提出,由于地震现场科考的许多信息还没有充分采集和传递,判断模型与实际情况的吻合程度还需要更多的时间以便获得较多的详细的一手资料。

      现在地震科学界对于雅安地震是否为汶川余震的争议比较突出。对于陈运泰院士的观点,也有一些人持反对意见。理由主要为:两次地震之间的时间间隔较长,且这次地震与汶川地震的余震区有一定距离,两地之间有个中间段是没有地震的。

      据地震专家的判断,在这两次发震断裂的中间存在着一个地震障碍体。

      地科院的院士专家对此也进行了讨论。有专家提出,汶川大地震的方向是从汶川向东北方向展开,主要沿龙门山断裂带中央断裂的中—北段以及前山断裂的中段展布,而芦山地震则位于龙门山断裂带南端,在靠东侧的另一条断裂带上,是不是可以考虑雅安地震是龙门山断裂带上一次新的主震。

      院士专家们认为,是否为余震可能需要进一步的研究,但有一点是肯定的,两次地震在地质上具有明显的相关性,受力条件、孕育过程非常相似。他们还特别提出,研究地震的一大关键是对地震构造背景的准确认知,应该把活断层特别是发震的是哪条断裂搞清楚,要把地块是如何运动的搞清楚,最好建立地质模型。

      3.地应力监测数据,能够在一定程度上反映地震孕育发展

      说起地震研究,许多人都会想起一个名词——地应力。

      地质力学认为,地壳内的应力活动是使地壳克服阻力、不断运动发展的原因;地壳各处发生的一切形变,如褶皱、断裂等都是地应力作用的结果。

      我们从过往专家对龙门山断裂带地震多发的解释中很容易就能找到地应力的“影子”:青藏高原以每年10~15毫米的速度向东流动,在龙门山一带受到坚硬的四川地块的阻挡,积聚了大量的构造应力,形成了断层。该断层在不断受到青藏高原挤压的情况下,成为逆冲运动的多发区,因而易于发生地震。

      地应力监测首次与地震联系起来应该是在2001年。2001年11月14日昆仑山发生8.1级地震,当时正在昆仑山活动断裂带中段西大滩附近进行两个测点地应力监测的中国地质科学院地质力学研究所廖椿庭研究员,获得了一组珍贵的震前震后地应力数据。数据显示,昆仑山大地震前后断裂附近地应力大小和方向均发生较大变化,震前地应力高度集中,而震后地应力大小降低约2/3。

      从此,地应力监测走上了地震监测和研究的舞台。

      现在,人们普遍认为:地震的过程也是地应力释放的过程。正是根据这样的思路,许多人认为汶川特大地震应该已经把龙门山断裂带积蓄的能量释放得差不多了,并推测汶川地震后四川百年内都不会再有强震。

      其实这样的推测与地质工作者的地应力监测结果恰恰相反。

      据参会的廖椿庭介绍,他曾在几年前进行一个名为“龙门山地质构造断裂带及其与汶川蕴震动力条件分析”的课题时,选择了三个点作为地应力测量点:一个在鲜水河断裂与龙门山断裂交界处的康定,一个在发震的映秀,还有一个就在宝兴县城。然而,测出的结果让廖椿庭都大感意外——原本估计最不稳定的康定测点,地应力值最低,而应该“平稳”的宝兴测点,最大水平主应力值却最高。当时,廖椿庭研究团队曾在科研报告中对这一现象进行了描述,并建议继续关注。随后,地质力学所在雅安宝兴建立了长期地应力实时监测台站。

      那么,我们在雅安的地应力监测台站是否记录下了雅安芦山地震的信息?

      据专家介绍,雅安地震发震前不久监测曲线显示出跳跃,这引起了监测人员的注意,随即他们进行了跟踪分析,遗憾的是,由于缺乏确切的实例参考,综合分析尚未完成就发生了雅安地震。地震导致断电,数据也一度中断。但震后搜集的数据显示,发震时有两个方向的地应力值大幅增加。

      院士专家们研究了来自宝兴等处的地应力应变监测台站的实时监测数据,认为地应力测量数据在一定程度上反映出地震的发生和发展,这一点非常重要,但现在的问题是:一是,许多重要的数据还没能上升为科学的认识和规律,还需要加强资料分析和综合研究;二是,当前已有的各个台站的监测资料还比较分散,数据的共享和集成还很薄弱;三是,由于地应力监测工作与其他地震监测手段还没能密切结合,发挥的作用还十分有限。

      4.数值精确预报地震需要多部门多学科的通力合作

      地震预报是地震研究一个重要内容,更是一个人类期待解决的目标。

      就在雅安地震的前几日,深部探测技术与实验研究专项“岩石圈三维结构与动力学数值模拟”项目负责人、中科院院士石耀霖在深部专项成果交流会上,谈到了地震预报的问题。当时他说,地震预报也应该像气象预报那样,从基于前兆的经验预报逐渐转变为基于物理机制的数值预报,而其中的关键物理量就是——应力。

      地震发生后不久,他又很快发表了自己对雅安芦山地震的一些认识。

      他谈到,汶川地震强烈,断裂带长达近300公里,几乎整个龙门山断裂带都发生了破裂,但是西南段却有约100公里没有破裂。于是很多人都提出疑问:这一段落会破裂吗?破裂规模会有多大?什么时候破裂?

      他引用了地质力学研究所秦向辉等人的观测结果:“对比分析2003、2008和2010年在宝兴、康定地区4个钻孔的水压致裂应力测量资料,初步揭示汶川地震后断裂西南段现今地应力环境与地震危险性。研究结果表明:龙门山断裂西南段,尤其是康定地区,地震后仍然积累有较高的地应力,震后应力调整以积累为主;龙门山断裂西南端的最大水平主应力已经达到断层活动应力临界下限值,断裂活动进入临界状态,未来具有发生逆断层活动的可能性;结合地应力测量结果、地震地质等资料认为,龙门山断裂西南端具有潜在大震危险性,值得重点关注和研究。”

      显然,地应力监测显示,西南端一段没有地震破裂,但这一段落也是主应力积累率最高的部位之一。而且,汶川地震的发生,使从映秀西南到雅安这一段的龙门山断层发生类似机制的逆掩断层的地震危险增加。

      然而问题是,对于地震什么时候会发生,现有资料还难以回答,因为只有少量不深的钻孔应力测量资料,我们在数值预报探讨中还无法在雅安芦山地震前作出确切的预报。至少我们应该能回答另外两个问题:该段落现今地应力的绝对值究竟是多少?是否已经临近了岩石的强度?

      石耀霖院士说,雅安接近7级地震的发生,对于我们来说,不是什么意外的事情。但是,在没有地壳深部(10-20公里)基于观测应力(包含孔隙流体压力)的实测资料、断层强度的资料的情况下,我们仍然没有充分的定量的力学根据判断地震发生的时间——几年?几十年?几百年?就这两天见到的余震目录资料,目前的雅安芦山地震似乎还没有释放出这100公里断裂带内积蓄的能量,但是下一次接近7级地震发生在何时,尚缺乏资料作出估计。

      最后他谈到,作为数值地震预报的探讨,目前还不在于我们是否做了预报,更重要的是预报的根据。其中,地应力绝对值的测量和相对变化的可靠测量,具有非常重要的意义。

      这是一位地球物理学家对地应力的认识。参加本次雅安地震院士专家研讨会的三位院士同样对地应力研究颇为推崇,他们认为:地质学家在地震观测和预报方面具有自身的特点,特别是采用地应力测量的手段对地质体进行监测,但地应力只是地震研究中诸多方法中的一项,加强是一方面,但更重要的还是要与其他手段相结合,这需要我们的科学界打破部门界线、学科界线,通力合作。

      面对地震后令人心痛的雅安,面对电视中无数双饱含痛楚和期待的眼睛,我们衷心地希望,有一天人类能攻克地震预报的难关,让人们远离地震的魔影。 

     

     

    用科学解剖地震 用合作赢得希望

    2021年4月30日,习近平总书记主持十九届中央政治局第二十九次集体学习时发表重要讲话,强调要完整、准确、全面贯彻新发展理念,保持战略定力,站在人与自然和谐共生的高度来谋划经济社会发展。习近平总书记的重要讲话,高度阐明了生态文明建设在党和国家事业发展全局中的重要地位,我们要深入学习领会、全面贯彻落实,努力推动建设人与自然和谐共生的现代化。

    一、深入领会习近平生态文明思想,正确把握保护与发展、人与自然的关系

    党的十八大以来,以习近平同志为核心的党中央加强党对生态文明建设的全面领导,持续推动生态文明理论创新、实践创新、制度创新,提出一系列新理念新思想新战略,形成了习近平生态文明思想。这是我们党对生态文明建设理论认识的重大飞跃,为推进美丽中国建设、实现人与自然和谐共生的现代化提供了方向指引和根本遵循。

    习近平生态文明思想深刻阐明了在人类社会发展进程中保护与发展的辩证统一关系。2005年8月,时任浙江省委书记的习近平到余村调研时就曾指出,我们过去讲既要绿水青山,又要金山银山,实际上绿水青山就是金山银山。2013年,习近平总书记将这一理念作了进一步的深刻阐述:我们既要绿水青山,也要金山银山;宁要绿水青山,不要金山银山;绿水青山就是金山银山。2019年,习近平总书记参加十三届全国人大二次会议内蒙古代表团审议时强调,不能因为经济发展遇到一点困难,就开始动铺摊子上项目、以牺牲环境换取经济增长的念头,甚至想方设法突破生态保护红线。在十九届中央政治局第二十九次集体学习时习近平总书记强调,生态环境保护和经济发展是辩证统一、相辅相成的,建设生态文明、推动绿色低碳循环发展,不仅可以满足人民日益增长的优美生态环境需要,而且可以推动实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续、更为安全的发展,走出一条生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。习近平总书记的重要论述充分阐明了经济发展和生态环境保护的关系,揭示了保护生态环境就是保护生产力,改善生态环境就是发展生产力的道理。

    习近平生态文明思想深刻阐明了在人类社会发展进程中人与自然的辩证统一关系。习近平总书记指出,人因自然而生,人与自然是一种共生关系。2005年8月,习近平同志在《浙江日报》“之江新语”栏目撰文指出,我们追求人与自然的和谐,经济与社会的和谐。2018年5月,习近平总书记在纪念马克思诞辰200周年大会上指出,自然物构成人类生存的自然条件,人类在同自然互动中生产、生活、发展,人类善待自然,自然也会馈赠人类。2020年,习近平总书记在中央财经委员会第七次会议上进一步指出,越来越多的人类活动不断触及自然生态的边界和底线。要为自然守住安全边界和底线,形成人与自然和谐共生的格局。习近平总书记的重要论述充分阐明了人与自然是生命共同体的关系,揭示了人类发展活动必须尊重自然、顺应自然、保护自然的道理。

    提出绿水青山就是金山银山、人与自然和谐共生的理念,并一以贯之坚持,充分体现了习近平总书记对保护与发展、人与自然关系的深邃思考,对事关中华民族永续发展问题的高瞻远瞩和坚持真理的崇高精神境界。正确处理保护与发展的关系、人与自然的关系,既蕴含着发展理念的重大变革,又突出强调了人与自然和谐的底线要求。我们要不断学习领会习近平生态文明思想的这一深刻内涵,自觉把习近平生态文明思想所蕴含的重要思想观点、重要思想方法和重大工作要求作为自然资源工作的根本遵循,坚定不移、持之以恒推进生态文明建设。

    二、深刻感悟习近平生态文明思想指引我国生态文明建设取得的历史性成就、发生的历史性变革

    党的十八大以来,在习近平总书记亲自谋划、亲自部署、亲自推动下,我们党以前所未有的力度抓生态文明建设,开展了一系列根本性、开创性、长远性工作,决心之大、力度之大、成效之大前所未有,生态文明建设从认识到实践都发生了历史性、转折性、全局性的变化。

    近年来,江苏省东海县积极践行“绿水青山就是金山银山”理念,湿地资源的生态、经济、社会效益逐步显现。图为2022年3月24日拍摄的东海县西双湖国家级湿地公园。自然资源部供图 邵光明/摄

    生态文明理念不断深入人心。习近平生态文明思想准确把握人类社会发展规律,科学总结我们党关于社会主义现代化建设的宝贵经验,站在实现中华民族伟大复兴中国梦的战略高度,立足新时代生态文明建设实践,深刻回答了为什么建设生态文明、建设什么样的生态文明、怎样建设生态文明等重大理论和实践问题。生态文明相关内容相继写入党章、宪法。全党全社会对习近平生态文明思想尤其是人与自然和谐共生、绿水青山就是金山银山、山水林田湖草沙生命共同体的认识不断深入,保护环境和绿色发展意识显著增强。

    生态文明制度体系加快形成。党中央、国务院相继出台《关于加快推进生态文明建设的意见》、《生态文明体制改革总体方案》,建立健全自然资源资产产权和有偿使用、“多规合一”的国土空间规划体系、以国家公园为主体的自然保护地体系、河湖长制、林长制、天然林草原湿地保护修复、生态保护补偿、环境保护“党政同责”和“一岗双责”、生态文明建设目标评价考核和责任追究等一系列法规制度。改革完善资源环境管理体制。制定修订环境保护法、土地管理法、森林法、长江保护法、湿地保护法等多部法律法规。

    生态保护和环境治理力度大幅提升。统筹划定耕地和永久基本农田、生态保护红线、城镇开发边界。大力推进资源节约集约利用,全国单位国内生产总值能耗、水耗、地耗显著下降。推进自然保护地优化整合,设立国家公园。编制实施全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划。持续开展国土绿化。加强长江、黄河等大江大河和重要湖泊湿地生态保护和系统治理,严格管控围填海,加强海岸带保护修复,实施“蓝色海湾”整治、红树林保护修复专项行动。深入实施大气、水、土壤污染防治三大行动计划。强化中央生态环境保护督察,加强自然资源执法督察。

    生态环境质量持续改善。第三次全国国土调查显示,2009—2019年10年间,林地、草地、湿地、河流、湖泊等生态功能强的地类面积增加2.6亿亩。全国荒漠化和沙化土地面积持续缩减。2020年,全国森林覆盖率提高到23.04%,森林蓄积量提高到175.6亿立方米。一些濒危物种种群数量稳中有升。全国地表水优良水体比例由2012年的61.7%提高到2021年的84.9%,2021年全国地级及以上城市空气质量优良天数比例较2015年上升6.3个百分点,2020年单位国内生产总值碳排放较2005年下降48.4%。我国生态文明建设取得的成就,得到了广大人民的衷心拥护,也得到了国际社会广泛肯定。

    三、充分认识当前我国生态文明建设面临的挑战和问题

    当前,我国生态文明建设仍然面临诸多矛盾和挑战,生态环境稳中向好的基础还不稳固,从量变到质变的拐点还没有到来,生态环境质量同人民群众对美好生活的期盼相比,同建设美丽中国的目标相比,同构建新发展格局、推动高质量发展、全面建设社会主义现代化国家的要求相比,都还有较大差距。

    从人与自然关系的角度看。全球气候变化正在导致冰川加速融化、海平面上升、极端气候事件频发,人类活动严重威胁生物多样性。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)报告显示,2011年至2020年全球地表温度比工业革命时期(1850—1900年)上升了1.09℃,多数学者认为与累积人类活动特别是二氧化碳排放相关。美国科学院院刊指出,1979—2017年间,南极每10年平均年融化冰体分别约为400、500、1660、2520亿吨。多项研究表明,如果对碳排放不加控制,到2100年全球海平面将明显上升。中国气象局统计数据表明,2000—2019年登陆我国的(超)强台风数量超过1980—1999年的2倍。

    从保护与发展关系的角度看。有的地方还不能很好处理当前与长远、发展中取与舍的关系,规模扩张惯性依然存在。有的地方国土空间开发保护格局不尽合理,耕地开垦、国土绿化与自然地理格局不相适应。自然资源安全供给压力与粗放利用并存,耕地保护的形势依然严峻,节约集约用地还有较大提升潜力。生态系统质量和稳定性、生态保护修复科学性系统性还有待提高。实现碳达峰、碳中和任务艰巨。

    恩格斯指出,我们不要过分陶醉于我们人类对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都对我们进行报复。自然界的变化,特别是累积人类活动造成的恶劣变化,如果任其长期持续演化,必将给人类带来灾难。我们应该坚持有取舍、守底线,控制人类向自然无度索取的不合理欲望,守住人类活动的有形边界和无形边界,限制人类过度利用自然的不合理行为,包括某些在技术和工程上可行但违背伦理和自然的行为,最大限度减少对自然的破坏性影响,真正构建和谐共生的人与自然关系。

    四、深入贯彻习近平生态文明思想,不断提升自然资源保护和利用水平,促进高质量发展

    自然资源部是建设生态文明的重要部门。我们坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,认真贯彻习近平总书记重要指示批示精神,开展一系列工作,确保党中央、国务院决策部署落地见效。

    推动重大制度建设。贯彻党中央顶层设计,牵头起草并报请中央审定印发自然资源资产产权、国土空间规划、统筹划定落实三条控制线、自然保护地体系、所有权委托代理、建设用地二级市场、不动产登记、围填海管控、生态保护修复等10多项事关生态文明建设的重大制度。

    强化重大基础性工作。探索构建全面反映地下资源、地表基质、地表覆盖和管理要素四个层面信息的统一的自然资源调查监测体系,统一自然资源领域用地用海等重要分类标准。完成第三次全国国土调查,开展基础测绘、海岸线修测、地质灾害隐患、矿产、森林、红树林等专项调查。地质找矿取得新突破。

    稳妥推进重大改革。有序推进自然资源统一确权登记,开展全民所有自然资源资产所有权委托代理机制试点,探索建立生态产品价值实现机制,受国务院委托向全国人大常委会报告国有自然资源资产情况。将主体功能区规划、土地利用规划、城乡规划等融合为统一的国土空间规划,完成5省“三区三线”划定试点并向全国推开。对利益平衡、入市用途、市场调控、市场主体意愿、农民选择权等问题深入调查研究,提出稳妥推进农村集体经营性建设用地入市改革建议。出台鼓励和支持社会资本参与生态保护修复的政策。合理增加住宅用地供应,优化竞拍规则,向市场全面公开各类住宅用地存量信息和土地出让过程中关联地块重要信息,维护市场公平。全面推行矿业权竞争性出让,根据技术原理推动实现油气探采一体化制度。结合机构改革职能并入,土地、规划、测绘实行“多审合一、多证合一、多测合一”。

    整治突出问题,努力止住新问题,稳妥处理历史遗留问题。针对“大棚房”、破坏生态环境建“私家庄园”、农村乱占耕地建房等问题稳妥推进清查整治,同时出台政策规范设施农用地管理,保障农村村民合理宅基地用地需求。除国家重大项目外,严控新增围填海,2018年7月实施有关规定以来,违法围填海规模由以往一年几百上千公顷下降到近3年累计十多公顷。同时,分类处理历史遗留问题。建立建设用地增量安排与消化存量挂钩机制,与地方政府共同努力,过去4年共消化2018年之前批而未供土地1372万亩、闲置土地436万亩。

    近年来,重庆市以国土综合整治为抓手,统筹推进山水林田湖草系统治理和美丽宜居乡村建设。图为2021年8月25日,九龙坡区西彭镇新民村国土综合整治项目区的水稻迎来丰收季。自然资源部供图 龚安平/摄

    深入研究重大问题。把技术逻辑搞透,行政决策才会有科学的依据。比如,青藏高原冰川退缩、多年冻土面积减少、活动层厚度增加对地表径流量和生态系统有哪些重大影响?三江源地区草原退化到底是过度放牧、禁牧,还是由于冻土层变化引起地下水位下降、土壤干化导致的?有的地方出现的“小老杨”问题,到底是树龄到期,还是在本应种草的地方种树,由于蒸散耗水量增加长期积累导致地下水位下降而引发的?等等。相关问题有的已经取得阶段性研究成果,有的还在深入研究之中。

    我们深感当前的工作与党和人民的要求相比还有很多差距和不足,我们要坚持党中央精神和国家立场,把握好国情变化特别是同一主题下的差别化国情,把握好技术逻辑与行政逻辑相统一,把握好工作的次序、节奏、分寸,在守住底线、节约集约、多目标平衡下促进高质量发展。

    坚守粮食与能源矿产资源安全底线。习近平总书记指出,要增强国内资源生产保障能力;中国人的饭碗任何时候都要牢牢端在自己手中。我们要严守18亿亩耕地红线,提升全部耕地保护强度,带位置下达耕地保护任务,确保“数、线、图”一致。强化和完善非农建设占用耕地占补平衡制度,新建立耕地转为其他农用地及农业设施建设用地“进出平衡”制度。加强战略性矿产资源国内安全供应,实施新一轮战略性矿产国内找矿行动,坚持并实施生态保护红线内矿产勘查开发差别化政策,积极推进“净矿”出让,开展煤炭露天开采用地改革试点。

    持续深化国土空间治理改革。习近平总书记指出,要强化国土空间规划和用途管控,落实生态保护、基本农田、城镇开发等空间管控边界,实施主体功能区战略,划定并严守生态保护红线。我们要以优化国土空间开发保护格局为目标,建立国家省市县乡五级上下贯通的国土空间规划“一张图”。坚持国土空间“唯一性”,在“一张图”上协调解决各类专项规划的空间需求和矛盾冲突。“三区三线”划定为全国国土空间规划编制奠定重要基础,要发挥国土空间规划的战略引领和刚性约束作用,严守三条控制线。制定差别化的国土空间用途管控规则,改革重大项目用地审批制度。

    全面提升资源节约集约利用水平。习近平总书记指出,要抓住资源利用这个源头,推进资源总量管理、科学配置、全面节约、循环利用,全面提高资源利用效率。当前土地资源利用矛盾已十分尖锐,未来10—15年将面临更大挑战,需要采取重大创新举措大力度推进节约集约用地。要严控超大、特大城市以及收缩型城市新增建设用地,全面修订各行各业用地标准,明显提升节约集约利用水平。在各类建设项目生成阶段或可行性研究阶段明确开展节约集约用地专门评价,新上项目应努力达到国内同行业节约集约用地先进水平。完善土地复合利用政策,推进多层厂房建设,明显提高园区建筑密度和容积率。充分发挥价格机制在土地要素配置中的作用,探索工业用地供应出让方式转变,完善盘活闲置和低效产业用地的市场机制。探索有效盘活农村存量建设用地路径。全面提升矿产和海洋资源保护利用水平。

    加大生态保护和修复力度。习近平总书记指出,要坚持系统观念,从生态系统整体性出发,推进山水林田湖草沙一体化保护和修复,更加注重综合治理、系统治理、源头治理。我们要统筹生态建设布局,逐步调整不符合自然地理格局和水资源约束的土地利用方式。通盘安排未来生态退耕、国土绿化,带位置下达绿化任务。持续推进以国家公园为主体的自然保护地体系建设,强化野生动植物及生物多样性保护。统筹实施重要生态系统保护和修复重大工程,加强森林草原湿地保护修复,科学推进石漠化、荒漠化综合治理,开展历史遗留废弃矿山修复治理。严格管控围填海,对未开发的无居民海岛战略“留白”。健全地质灾害、海洋灾害等监测预警体系,继续实施自然灾害防治重点工程。以乡镇为单元推进全域国土空间综合整治。

    巩固提升生态系统碳汇能力。2021年3月习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议强调,要提升生态碳汇能力,有效发挥森林、草原、湿地、海洋、土壤、冻土的固碳作用。我们要努力减少对生态空间的占用及碳库损失,科学安排植树造林空间,合理开展森林经营和更新,发挥海洋“蓝碳”潜力,不断提升碳汇增量。积极探索岩溶作用固碳、基性—超基性岩矿化固碳、海洋渔业和微生物固碳、二氧化碳捕集利用与封存等固碳增汇新路径。

    不断完善生态文明制度体系。习近平总书记强调,要深入推进生态文明体制改革,强化绿色发展法律和政策保障,健全自然资源资产产权制度和法律法规。当前生态保护和自然资源开发利用中存在的突出问题,不能只通过事后处罚来处理,还要从更深层次、以更科学的治理机制去解决。要不断深化对党中央顶层设计的认识和实践探索,深入推进自然资源资产产权制度和要素市场化配置改革,全面落实全民所有自然资源资产所有权委托代理机制,完善自然资源执法督察体制。进一步健全生态保护修复财政资金和社会资金投入机制,深入探索生态保护补偿和生态产品价值实现机制。建立健全基于自然资源调查的生态系统调查评价监测体系。积极参与、配合出台有关法律法规。

     
    全面推动建设人与自然和谐共生的现代化

    各地安装地质灾害普适型监测预警设备。 张鸣之 陈彦 供图

    阅读提示:自然资源部地质灾害监测预警新技术新装备——地灾普适型监测预警设备,目前已在全国9个省(区、市)推广试用。该设备围绕突发性地灾“防”的核心需求,走“规模化”的道路,通过发展集成化、模块化、芯片化的途径提高性价比,降低研发成本,力争突破监测预警设备推广的瓶颈。未来,先进的理论加上普适的设备,将明显提升我国地灾隐患点识别和管控的能力。

    入汛以来,全国多地迎来持续强降雨,地质灾害防治箭在弦上。在全国9个省(区、市)推广的自然资源部地质灾害监测预警新技术新装备——地灾普适型监测预警设备,也迎来紧张的试用考验。

    4月20日下午,部署在湖北省秭归县卡门子湾滑坡的地灾普适型监测预警设备,及时捕捉到滑坡变形错动信息。中国地质调查局地质环境监测院(自然资源部地质灾害技术指导中心)及时与湖北省自然资源厅、省地质环境总站、宜昌市自然资源局和秭归县自然资源局等单位召开“国家—省—市—县”四级联合会商视频会,综合研判滑坡的变形现状和发展趋势,确定预警等级为黄色。当地迅速采取防范措施,有效保障了滑坡影响区人民群众生命财产和三峡库区航道安全。

    五一节期间,湖南省凤凰县降雨持续,百余名群测群防人员早早启动了一日三次的巡查模式。今年,群测群防员龙菊平心里踏实多了:早些时候,当地自然资源部门在沱江镇虹桥村滑坡隐患点安装了地灾普适型监测预警设备,有了这群并肩战斗的“小伙伴”,龙菊平说:“智能监测与我们筑起双防线,共同守护父老乡亲的平安!”

    事实上,这一由中国地质调查局地质环境监测院牵头,联合19家相关单位研发试用的新设备刚满“周岁”。时间虽不长,已然交出了一份喜人的成绩单。“我们研发的普适型设备是适用于复杂地形地质条件、可靠耐用、性价比高、方便携带的监测预警技术装备组合。”自然资源部地质灾害技术指导中心首席科学家、地灾普适型监测预警设备研发团队负责人殷跃平介绍,“截至目前,我们共接收各类有效监测数据2500余万条,设备故障率在6%以下,总体运行稳定可靠!”

    1 攻坚

    预警地灾的新突破

    “地灾隐患在哪里?”“什么时间可能发生?”一直是地灾防治工作两大核心问题。解决“何时发生”的地灾预测,更被喻为“世界级”难题。“经过20世纪90年代以来以县为单位的1∶10万地灾调查和最近十多年来实施的1∶5万地灾详查,我国已摸清28.6万处地灾隐患点,构建了36万人组成的群测群防队伍,初步形成了地灾监测预警理论技术体系和科技支持保障体系,全国每年因地灾伤亡人数从90年代末的1500人降至最近几年的200多人。可以说,地灾防治工作取得了举世公认的成效。”殷跃平告诉记者。然而,成绩之下一个数据却不容回避:全国每年新发生的地灾,80%都发生在已圈定的隐患点范围之外。

    为何还会出现“80%”的盲区?殷跃平指出,我国地灾防治形势依然严峻复杂,近年来,随着极端强降雨等灾害性天气的频繁出现,以及人类工程活动的增加,地灾防治工作面临许多新的问题:一方面,突发性地灾“中心”由城镇向乡村转移,呈现随机性更大,隐蔽性更高和累计破坏性更强的特点;另一方面,“视线外”的高位远程滑坡—碎屑流—泥石流等“链状”地灾造成的群死群伤特大灾害日益凸显,准确进行预测和防范的难度明显增大。

    “从目前来看,我们对孕灾地质环境的调查远远不够,对易滑结构、成灾模式、预警模型的探索研究尚不能满足防灾的需求。”殷跃平介绍,比如,去年贵州水城“7·23”山体滑坡灾害(造成52人死亡),事实上,当地村组的地灾群测群防工作比较到位,专业队伍还采用了高分遥感和InSAR等高新技术对该区进行了动态调查,所圈定出的隐患点是位于村前的三叠系飞仙关组构成的陡坡地区,这套地层构成的易滑地质结构与2017年贵州纳雍“8·28”特大滑坡(造成38人死亡)非常相似,但实际上发生特大灾害的是位于村后1公里之外的二叠系峨眉山玄武岩构成的缓坡上,这种易滑地层形成的高位远程滑坡在该区较为罕见。“因此,我们提出了以空间信息技术、地面测绘、地质勘查和风险管控相结合的新一轮地灾风险调查思路:运用综合遥感技术开展1∶5万基础性调查;运用无人机、地面测绘与地质勘查手段开展以乡镇、村组等人口聚集区为重点的1∶1万精细化调查;通过开展省、县、村三级宏观、中观和细观地灾风险区划,为防灾减灾规划提供基础,跳出以隐患点为中心,‘排查—再排查—再再排查’的就点管点的被动状态。”

    在科技支撑方面,虽然全国已有众多“高精尖”的地灾监测预警设备,有的已经达到世界级水平,但往往价格不菲,安装一套设备动辄需要上百万元,对于地灾点多面广的国情而言,大规模布设并不现实。有些设备还不能适应恶劣的野外环境,运维费也很昂贵。

    为解决地灾防治的突出问题,进一步提高专业技术水平,2018年11月,自然资源部召开地灾监测预警科技创新研讨会,明确围绕突发性地灾“防”的核心需求,聚焦“地灾隐患在哪里”“什么时间可能发生”等关键问题,力争突破监测预警技术的瓶颈。

    按照自然资源部、中国地质调查局的部署,由中国地质调查局地质环境监测院牵头,联合19家相关单位组建了“学科交叉、部门联动”的技术攻关团队,拉开了全力开展地灾监测预警普适型设备研发与适用工作的大幕。

    殷跃平认为,“共性”和“性价比”是普适型监测预警设备特别强调的两个要素。长期以来,一些地方形成了“每个滑坡都不一样”的粗浅意识,因此,人为设置了滑坡预警预报是世界难题的不易逾越的屏障。实际上,滑坡也具有“共性”,都属于斜坡运动的范畴,这就是普适性。他举例说明:“我们每个人都各不相同,但作为‘人’这一群体它是有共性的。滑坡也一样,不同的滑坡总有相同的DNA,普适型设备就是要通过孕灾条件、监测数据、成灾机理研究,找到滑坡的共性,掌握其运动规律和理论原理,建立预警模型,进而提高预警的科学性和准确性。”

    在“高性价比”方面,殷跃平指出,以往对地灾隐患点的监测过度追求精度,有的设备监测甚至精准到毫米、亚毫米级,这对于城市和重大工程来说是必要的。但实际上,对于广大乡村防灾减灾而言,厘米级,甚至分米级的精度就能避免重大伤亡,而财产损失是次要的。只要发现隐患点出现显著变化,群众及时撤离即可达到避险目的,监测设备的可靠性和实用性则更为重要。

    2 实用

    聚焦需求护一方平安

    记者了解到,目前通过自主研发和集成研发,普适型监测预警设备研发和试用取得三方面进展。

    一是聚焦降水和地表变形,研发出裂缝计、GNSS卫星定位系统、倾角计、加速度计,以及雨量计和土壤含水率计6种普适型监测预警设备。这些设备以“提高可靠性、提高集成度、降低功耗、降低成本”为目标,集成度高、功能优化,并借助物联网传输技术,综合成本降低50%以上,操作简单、维护方便。

    比如,同样是测量雨量,传统的翻斗式、虹吸式雨量计精度高,但体积较大,施工难度大,需要定期维护。最新的普适型雨量计采用光电或压电技术进行一体化设计,体积小,维护简单,便于安装。又如,传统的裂缝计量程短,采取分体式设计,故障率高。最新研发的设备加大了量程,采用窄带物联网和远程控制,设备待机功耗降低过半,提高了规模化推广的水平。

    二是建立了监测数据传输通讯协议,统一了数据格式和传输方式,开发了地灾监测预警平台。研究人员针对目前市场上普遍存在的监测设备数据格式和传输协议不统一问题,在普适型设备研发中,编制完成《地灾监测数据通讯技术要求》,实现了地灾监测数据格式、接口方式和传输协议的统一,保障了多类型设备快速接入、分析预警及“国家—省—市—县”四级数据联通,初步实现监测数据“实时传输、实时查看、实时分析和实时预警”的监测预警功能。

    三是根据典型性与迫切性相结合的原理,在重庆、四川、贵州、云南、甘肃、湖南、湖北等9个省(区、市)的高山峡谷、丘陵山区、黄土地区、地震影响区等4类孕灾地区,选定29处典型的崩塌、滑坡灾害隐患开展样机试用。构建了由中国地质调查局地质环境监测院牵头,省自然资源厅、地灾防治技术支撑单位、地方自然资源部门以及设备研发单位等共同实施、多级联动的工作机制,达到了样机试用、监测实践的双重目的。

    运行效果如何?一线人员已经有不少反馈。

    “方便、实用,满足了使用需求。”甘肃省地质环境监测院副院长李瑞冬说。2019年7月,该院通过野外调查、综合比选,最终选择了永靖县具有一定典型性和代表性的黄土地灾隐患点布置了普适型监测预警设备,并开展了信息系统部署、监测数据整理分析与综合研究等工作。“之前做滑坡灾害深部位移监测,需要先打好钻孔、装上监测管,再往管里陆续安装倾斜仪等专业设备,程序繁多、设备体积大。现在使用普适型倾角仪,所有监测设备集成一体,只需从地表往下戳进60厘米左右的桩就能进行监测,施工便捷度有质的提升。”李瑞冬告诉记者,此外,10万元以内的单点建设费用与之前一套差不多80万元的监测设备相比,能减轻不少财政压力。

    贵州省在盘州市羊场乡下午村进行了示范点建设,安装了3套GNSS,3套裂缝计,1套雨量计和5套崩塌加速度计和4套倾角计。为真实体现出与传统自动化监测设备的差异,GNSS选择了共用基站的方式,设备均安装在原有同类设备的附近区域。“通过对比表明,普适型设备可有效反应地灾隐患点的动态变化,设备数据反应灵敏。”贵州省自然资源厅地勘处负责人高玉平说。

    湖南省完成了19处专业地灾监测点和25处群测群防监测示范建设,共布设普适型设备300多套,2019年省自然资源厅发布了《湖南省重要地质灾害隐患普适化监测技术要求(试行)》,湖南省自然资源事务中心地灾部雷耀波认为,湖南地质环境复杂,地灾隐患点数量多,规模主要以中小型为主,普适型设备将有较大的发展空间。

    3 推广

    分区分类覆盖全国

    “科学技术一定要解决国家的急需。”殷跃平指出,许多获得过大奖的监测预警项目原理都是非常先进的,但遗憾的是大多停留在实验室研发阶段,而普适型监测预警设备的研发必须要走一条“规模化”的道路。“我们在研发之初就让企业参与其中,通过发展集成化、模块化、芯片化的途径提高性价比,降低研发成本,把研发和推广结合起来。先进的理论加上普适的设备,将明显提升80%‘视线外’的地灾隐患点识别和管控的能力。”

    根据最新设备成熟度、工业化生产能力调研分析:2020年汛期每种普适型设备可产生1万套左右,结合全国地灾险情,可分区分类进行推广。

    对此,殷跃平建议,首先要聚焦青藏高原及周缘地区、云贵高原、秦巴山区、西北黄土高原、湘鄂桂山区、东南沿海山地丘陵等地灾高中易发区,这些地区有不少刚刚脱贫摘帽的贫困县、贫困村,不仅要避免因灾返贫,更要避免群死群伤重特大灾害的发生。二是要针对险情较大的地灾隐患及早部署,特别是单体地灾威胁30人以上、暂时无法实施工程治理或搬迁避让的地灾隐患,要确保实时掌握地灾发生发展过程。根据测算,今年可对3000处险情较大地灾隐患采用普适型设备进行监测。

    此外,为保障监测预警数据采集、传输、处理、分析各环节标准统一,还应注意将现有监测预警信息示范平台与普适型设备同步推广应用。深化机制建设与组织保障,充分发挥地方政府地灾防治主体责任,构建地方政府、省(区、市)自然资源厅(局)、地灾防治技术支撑单位、市县级自然资源管理部门和设备研发生产单位等共同实施、多级联动的工作机制等。

    殷跃平同时坦言,作为新型技术设备,普适型监测预警技术研发面临重重挑战。如:试用时间短,未经受长期、复杂气象条件的考验,有些问题可能还没有暴露出来;引导企业加快产品标准化、批量化和工程化生产仍需要一个过程;智能化预警模型还需要进一步探索;核心技术自主化仍需要加强等等。下一步重点工作,将抓住核心预警预测功能集中攻关,为更大范围推广应用做好准备。

    五一节前夕,好消息频频传来:一则,由中国地质调查局地质环境监测院起草的《地质灾害专群监测预警技术指南(试行)》与《地质灾害监测通讯技术要求》,作为自然资源部地灾防治三年行动方案下发各省参照执行。这两部技术要求可指导和规范崩塌、滑坡和泥石流等地灾隐患的专群结合监测预警工作,有利于提高地方防灾避险能力。二则,“滑坡崩塌灾害普适型智能化实时监测预警仪器研发”国家重大专项获批,该项目的实施将推动我国防灾减灾体系的标准化和技术进步,推动地灾监测预警技术装备产业化发展,为我国地灾三年行动实施提供支撑。

    据了解,为应对地灾风险,2020年全国汛期地灾防治工作视频会议强调,要加快普适型监测预警仪器设备集成研发和试用,进一步强化预警科学性、及时性、准确性。四川、湖南、甘肃、贵州陆续发文,明确今年逐步开展普适型监测设备试点建设工作。重庆市确定将以分类分级方式,对已查明的所有隐患点推进普适型设备的安装与自动监测。业内人士指出,随着新一轮1∶5万调查和风险评价、1∶1万精细化调查开展,不仅会找到更多地灾隐患点,而且“找”的过程还可能会引入普适型新技术手段。

    可以预见,未来普适型监测预警设备将与合成孔径雷达测量、高分辨率卫星遥感、无人机遥感、机载激光雷达测量等多种新技术手段,形成天空地一体化作战方式,在地灾防治工作中发挥更好的作用,守护群众的生命财产安全。

    链接

    地灾普适型监测预警设备

    ■特点

    运行可靠、功能简约、精度适当、性价比高、安装快捷、维护方便、智能预警

    ■六种设备

    普适型雨量计:采用新型光电式、压电式传感器,体积小,维护简单。

    土壤含水率计:无须标定,探测范围大,采用多参数一体化设计,尺寸小,可在15分钟内完成安装。

    裂缝计:加大量程、窄带物联网和远程控制,设备待机功耗降低50%,对于加速变形阶段的采集能力明显提升。

    普适型GNSS:将监测精度由毫米级调整为亚厘米级,增加一体化预埋箱方式,运行功耗与综合成本显著降低。

    倾角计和振动加速度计:内置电池可不间断供电2~3年,已形成微芯桩、变形桩等多参数一体化监测预警设备,易安装易维护。

    新科技如何支撑“普适型”防灾

    ▶中国地质调查局岩溶地质研究所实施的《乌蒙山水文地质调查》项目,助力四川省昭觉县利用温泉发展生态渔业。 邹胜章 供图

    ▶汾河的源头—雷鸣寺泉。申豪勇 供图

    ▶江西省宁都县小源村安全饮水示范井,可保障全村3500余人饮水。 邵长生 供图

    3月22日是第28届“世界水日”,3月22日~28日是第33届“中国水周”。我国纪念2020年“世界水日”和“中国水周”活动的宣传主题为“坚持节水优先,建设幸福河湖”。

    水是人类赖以生存和发展的珍贵资源。地球上虽然“三分陆地七分水”,储水量有14.5亿立方千米之多,但其中淡水储量仅占2.5%,而人类可以直接利用的湖泊、河流和浅层地下的淡水资源仅占地球总水量的0.26%左右。随着人口的增长和经济的发展,人类对水的需求不断增长,而与之对应的是,在工业化、气候变化等影响下,淡水资源日渐短缺,许多国家陷入缺水困境。

    我国人多水少、水资源时空分布不均,水安全问题事关经济社会发展稳定和人民健康福祉。近年来,自然资源部中国地质调查局坚持山水林田湖草是一个生命共同体,从地下水调查转向地表水与地下水一体化调查,从注重水的资源功能转向资源、环境、生态功能并重,从水资源阶段性评价转向周期性评价,并着力开展流域水文地质与水资源调查,在服务生态文明建设、精准扶贫和区域经济社会发展中发挥了重要作用,为保护和合理开发利用水资源提供了支撑与服务。

    今天,我们邀请水文地质调查领域的专家和有关项目负责人,谈谈如何合理开发利用水资源。

    黄河流域: 量水而行须摸清水资源家底

    韩双宝

    黄河是中华民族的母亲河。在自然环境变化与人类活动的双重影响下,黄河流域面临严重的水资源与水平衡问题。流域水资源总量贫乏,开发利用程度高;水资源时空分布不均,产水区、用水区不匹配,有效利用难度大;耗水量持续增长,供需矛盾突出;生态环境需水量研究不深、配置不足,造成湿地萎缩退化等一系列水资源与水平衡问题。

    党的十八大以来,习近平总书记多次实地考察黄河流域生态保护和发展并作出重要指示,明确黄河流域生态保护和高质量发展是重大国家战略,发展要坚持生态优先,把水资源作为约束,以水而定,量水而行,合理规划黄河流域人口、城市和产业发展。

    为摸清流域水文地质条件,以及水资源数量、质量、开发利用及其影响,在自然资源部中国地质调查局的统一部署下,中国地质调查局水文地质环境地质调查中心联合地调局有关单位,开展了黄河流域水文地质调查工程。

    目前,该工程已完成流域内34万平方千米地下水主要分布区的水位统测工作,掌握了黄河流域地下水流场及水位变化特征。在湟水河流域、渭河流域、汾河流域、黄河下游干流区等典型流域开展水文地质与水资源调查,实施了一系列地表水—地下水转化断面监测、入渗与蒸发试验,为流域水资源评价提供关键水文地质参数。此外,还开展了流域水平衡分析研究,明确了目前黄河流域上中下游重点地区的水平衡问题。

    为支撑黄河流域生态保护与高质量发展,水文地质环境地质调查中心将继续组织开展水文地质与水资源调查、地下水统测、地下水资源评价、信息化与数据库建设、综合研究等工作,以干支流河谷区、银川平原、河套平原、关中平原、鄂尔多斯盆地、太原盆地、运城盆地、临汾盆地和黄河下游干流区为重点,开展年度统测,掌握地下水位状况、盈亏量及其相关的生态环境问题,分析区域地下水位变化趋势、成因及应对对策;科学划分水文地质单元,开展地下水资源数量、质量评价,分析生态环境问题,提交国情数据;针对典型子流域重点生态环境问题,查明水文地质条件与水资源状况,揭示水资源变化与生态环境的关系,提出地下水资源合理利用、生态保护建议。

    围绕黄河上游局部地区生态系统退化,中上游主要平原(盆地)地下水开发利用程度高、生态环境变化大,下游悬河段地表水—地下水转化关系变化、三角洲湿地生态变化等问题,项目将开展重点调查和水平衡分析,服务国土空间规划与生态修复。

    (作者系黄河流域水文地质调查工程首席科学家)

    汾河流域: 保护岩溶大泉迫在眉睫

    申豪勇 谢 浩

    汾河发源于山西省宁武县东寨镇管涔山脚下的雷鸣寺泉,在山西省万荣县荣河镇汇入黄河,全长716千米,控制流域面积39741平方千米,是黄河的第二大支流。汾河横贯整个山西省中南部,流经包括省会太原市在内的6个地市,流域面积约占山西省总面积的1/4。

    汾河流域以发育有岩溶大泉为主要特征,受地形地貌和地质构造的控制,流域内共发育了8个规模不等、流量不等的岩溶大泉,从上游到下游依次为雷鸣寺泉、晋祠泉、兰村泉、洪山泉、郭庄泉、霍泉、龙子祠泉和古堆泉。岩溶大泉的泉水流量稳定、水质良好,且便于开发利用,是周围城市生产和生活的主要供水水源。但随着经济的快速发展,流域内水资源供需矛盾日益突出,水资源过度开发引发的生态环境问题日益严重,加强岩溶大泉的保护迫在眉睫。

    随着泉域内自然条件的改变和人类活动强度的加剧,岩溶泉域的地质结构、水循环要素以及输入输出条件都发生了根本性变化,并诱发了一系列水资源环境问题。首先,岩溶大泉的泉水流量大幅度衰减甚至断流:20世纪60年代汾河流域8个岩溶大泉的总流量达每秒27.09 立方米,到2017年已衰减至每秒8.56立方米,其中兰村泉、晋祠泉、古堆泉和洪山泉已经断流。其次,区域岩溶地下水位持续下降:20世纪80年代到2010年,年平均下降速度为1米~2米;2010年以后,由于当地政府实行地下水压采政策,下降速度有所减缓。再次,岩溶地下水的水质呈恶化趋势:受地质结构影响,汾河流域多数岩溶水系统为“水煤共存”系统。煤炭资源开发,特别是近年来闭坑煤矿形成的“老窑水”对岩溶地下水资源的污染日益严重。

    中国地质调查局岩溶地质研究所组织实施的《汾河流域晋中南大型岩溶泉域1:5万水文地质调查》项目,对汾河流域中游的晋祠泉域和兰村泉域开展了1:5万水文地质调查,掌握了泉域内岩溶地下水资源的开发利用现状,并提出了晋祠泉复流措施。利用项目建立的地下水渗流数值模型,对各种措施的效果进行定量评价预测,晋祠泉有望在未来2~3年恢复出流。

    针对汾河流域的水资源供需矛盾问题及生态环境问题,加强汾河流域地下水资源保护、开展岩溶大泉的生态环境修复需要重点关注以下几个方面的工作:一、加强岩溶大泉基本水文地质条件的调查工作,尤其是掌握其随自然或人类活动产生的变化情况,这是开展地下水资源合理开发利用与保护的前提;二、查明各岩溶大泉泉水流量衰减或断流的成因,为泉水的生态修复提供基础依据;三、开展“老窑水”对岩溶地下水的环境效应分析,揭示岩溶大泉水质恶化的原因。

    (作者分别系中国地质调查局岩溶地质研究所《汾河流域水文地质调查》项目负责人、成员)

    华北平原: 加强地下水合理开发是关键

    石建省 张翼龙

    地下水长期过度开采会引发一系列资源、生态、地质环境问题。目前,我国华北平原已经成为世界上地下水降落漏斗面积最大、地面沉降最严重的地区。2014年,国家启动河北省地下水超采综合治理试点;2019年,国务院印发实施《华北地区地下水超采综合治理行动方案》。通过城镇自备井关停、最大限度利用外调水、置换农业农村生活水源、探索旱作雨养种植模式、开展休耕轮作试点、大力发展节水灌溉等一系列措施,目前,华北地区用水总量增长得到一定程度遏制,城市集中供水区地下水位下降态势初步扭转,但区域地下水降落漏斗发展态势依然严峻。

    地下水超采治理是一个长期过程。现阶段地下水超采治理以控采为主,从长远来看,超采治理不能仅是禁采和限采地下水,地下水位的过度回升也会导致一系列的生态环境问题。例如,浅层地下水水位过高会导致地下水蒸发增加,形成土壤盐渍化;过高的地下水水位可能会造成地下空间和建筑地基失效。因此,从水平衡角度出发,加强地下水合理开发是地下水超采治理需要研究解决的重要问题。

    自然资源部中国地质调查局部署开展的“海河—淮河流域水文地质调查工程”对华北平原水平衡变化进行了重点研究。基于此,就科学开展地下水超采治理提出以下建议:

    一是注重水平衡变化分析。加强超采治理的水文变化过程研究,进行水平衡动态分析评价,根据影响水平衡的关键要素,优化调整治理措施,制订科学合理的地下水开发方案,充分发挥地下水资源的作用。

    二是科学确定超采治理目标。针对不同区域地下水功能,根据稳定地下水位、防止水资源枯竭、减缓地面沉降、保证城市地下空间工程安全、防止土壤盐渍化、保护湿地资源等综合指标,分层、分区划定科学化、精准化超采治理“红线”。

    三是遵从和维护水循环自然规律。建议尽量恢复水循环自然功能,水资源利用要因“地”制宜,因“质”制宜,宜地表则地表,宜地下则地下。要保证优质地下水资源首先用于人民饮用,下决心全面置换工业用水的地下水开采,根据水源置换能力和地下水可供性综合调整农业产业结构,切实做到“以水定产”。

    四是推进非常规水源开发利用。华北平原中东部地区的中浅部分布有大范围微咸水、半咸水,资源量约36亿立方米/年,尚未得以有效开发利用。应进一步创新工作思路,转变研究理念,加强咸水、微咸水改善与开发利用技术研究,最大限度地实现咸水、微咸水资源化,以咸水、微咸水的区域性改善与规模化开发,促进华北平原地下水可持续利用。

    五是加大地下水安全回补。充分利用地下水超采形成的地下库容,发挥地下水的调蓄功能,开展多水源联合调度,实施地下水安全回补与调蓄工程,构建集地下水回补及调蓄—风险评价—监控预警—含水层管理于一体的地下水涵养体系,以实现地下水安全回补以及含水层综合调蓄与管理,进而提高区域水资源及水环境承载能力。

    六是优化地下水监测体系。现有的国家和省级地下水监测点以区域性控制为主,针对不同水文地质单元布设,尚不能有效支撑地下水超采治理目标划定和效果评估工作。建议针对地下水严重超采区、地下水降落漏斗分布区、地面沉降严重区等区域,优化和加密地下水监测网,建立精准地下水超采治理监测网,为全国地下水超采治理监测起到示范作用。

    (作者分别系中国地质调查局水文地质环境地质研究所党委书记、副所长,水文地质与水资源调查计划首席科学家;中国地质调查局水文地质环境地质研究所科学技术处处长)

    赣州四县: 让贫困区缺水百姓喝上干净水

    邵长生

    “终于能喝上干净水了!”今年春节前夕,江西省宁都县青塘中学收到了一份特殊的新年礼物——由中国地质调查局武汉地质调查中心建设的安全饮水示范井。该井是武汉地调中心落实自然资源部和中国地质调查局党组工作部署,在江西宁都县青塘中学组织实施的一项惠学惠民工程,解决了困扰该校20余年的安全饮水难题。

    让缺水地区更多的群众喝上干净、卫生的地下水,一直是中国地质调查局支撑脱贫攻坚的目标之一。江西省赣州市兴国县、赣县区、于都县、宁都县(以下简称“赣州四县”)是自然资源部定点帮扶县。这里不仅季节性缺水问题突出,而且由于地处红层区、浅变质岩区和花岗岩区,地下水基本水文条件不佳,找水打井困难。自然资源部加强对定点帮扶的赣州四县支持力度,要求中国地质调查局发挥专业优势,做好“两不愁三保障”中的饮水安全保障工作。

    针对赣州市贫困地区农村饮水困难及旱情导致的季节性严重缺水等问题,2019年,地调局组织武汉地质调查中心、南京地质调查中心和水文地质环境地质调查中心3家直属单位,在赣州四县开展找水打井专项水文地质工作,共实施了183口水井,涉及106个村组、10个千吨万人水厂,直接解决了7.74万人的安全饮水问题,并为12.1万群众提供补充水源。

    2019年,赣州地区遭遇近百年一遇干旱灾害,持续时间长达6个月,河塘干涸、溪水断流,群众饮用水困难问题越发突出,部分水厂限时供水,甚至无水可供。随着脱贫摘帽时间接近,该类村组的安全饮水问题更成为当地政府部门“两不愁三保障”工作的头等大事。中国地质调查局急群众之所急,及时开展找水打井工作,提供应急备用或补充水源,让当地政府和群众吃下定心丸。如赣县杨西村水厂地表水源干枯,武汉地调中心及时为该村建设了一处日供水量可达256吨饮水示范井,大埠乡正规划将该处作为乡政府驻地近1万人的补充水源。

    下一步,自然资源部中国地质调查局及直属单位将继续落实党中央和自然资源部党组关于脱贫攻坚的指示精神,坚持脱贫不脱政策、脱贫不脱帮扶、脱贫不脱责任,继续充分发挥专业优势进行帮扶。一是查漏补缺,在安全饮水保障程度不足、高铁锰氟等水源质量差的问题地区,继续开展找水打井和改善治理示范;二是聚焦产业扶贫,针对赣州四县特色的天然矿泉水资源、地热资源和富硒蔬菜产业灌溉水资源等需求,开展勘查与评估,为当地特色水产业可持续发展提供服务;三是提出赣州四县地下水资源开发利用建议,指导当地地下水资源开发利用,为实现脱贫攻坚和乡村振兴有效衔接提供地质支撑。

    (作者系中国地质调查局武汉地质调查中心《赣南地区饮水安全水文地质调查》项目负责人)

    幸福之水哪里来?