中国地质调查局西安地质调查中心60年发展回顾与展望

中国地质调查局西安地质调查中心(以下简称西安地调中心)是国家在西北地区的综合性区域地质调查机构。60年来,因国家建设需要而创建,因国家发展需求变化而调整,为国家重大战略实施和西北地质科技进步做出了重要贡献。本文分起步与发展、调整与拓展、转型与创新3个阶段,系统总结了西安地调中心成立60年来所做的主要工作和取得的重大成果成效。面对新形势、新需求和新挑战,西安地调中心将坚持公益性、基础性地质调查和战略性矿产勘查的基本定位,坚持全力支撑能源、矿产、水和战略性资源保障,精心服务生态文明建设和自然资源管理的工作定位,按照聚焦大需求、立足大地质、调查大资源、服务大生态、做好大支撑、实现大发展的工作思路推进转型发展和创新发展,践行扎根西部、争创一流、报效祖国、服务人民的价值理念,提出聚焦水资源安全、能源资源安全、生态安全、国土安全、自然资源管理中心、发展动力变革、开放合作、提升国际化水平等8方面开展工作,努力向世界一流新型区域综合地质调查研究机构迈进,为国家和区域经济社会发展和生态文明建设做出新的更大贡献。

西北地质调查信息化建设进展与展望——以西安地质调查中心为例

首先概述了国内外地质调查信息化的发展现状,介绍西北地质调查信息化与地质资料服务的现状、主要特点,以及在基础设施、数据库建设、软件研发与应用等方面取得的成果,介绍了西安地质调查中心在推进全国地质调查信息化、智能化中起到的作用。在分析存在问题的基础上,按照中国地质调查局提出的地质云、大数据、人工智能的“三位一体”总体布局,结合西北大区地质调查的实际情况,提出了以西北地质数据体系建设为基石,以西安地质调查中心主流业务为需求,以科技创新为引领的地质信息化建设思路。

西北地区基础地质调查回顾与展望(1962~2022)

基础地质调查与研究是地质工作的根基,通过岩石、地层、古生物、构造等基本特征的调查及时空演化规律的分析研究,可持续深化对西北地区多圈层交互作用过程的认识,破解西北地区重大基础地质问题,提升对地球系统科学和资源环境国情的认知水平。笔者在回顾了中国地质调查局西安地质调查中心60年来在区域地质填图方法、板块构造及区域构造单元划分、海相火山岩与成矿、中国及邻区板内火山作用、新生代风成堆积与古气候、埃迪卡拉纪和奥陶纪—志留纪古生物、大陆边缘系统、区域综合编图等工作基础上,总结了基础地质支撑服务资源环境及国家重大工程建设领域取得的诸多创新性方法、理论成果和重大进展。60年栉风沐雨,立足于西北地区亟待破解的关键地质问题,在区域地质调查及基础地质理论创新方面取得了丰硕成果;展望未来,在基础地质转型升级的形势下,紧抓区域大地构造演化过程及其资源环境效应主线,既要持续深化西北地区基础地质调查与研究,也要加强与生态文明建设相关的新生代地质调查研究,同时推进基础地质各专业数据融合能力的显著提升,将地球系统科学的思想贯穿至西北地区基础地质调查工作之中。

西北地区水文地质调查与水资源安全

西北地区主体属于干旱-半干旱区,水资源短缺且时空分配不均。以往的水文地质工作围绕城乡生活、工农业和牧业生产用水开展了大量的地下水资源调查评价和科学研究,对供水安全保障发挥了至关重要的作用。随着全球气候变化对水文水资源条件影响的加剧,以及西部大开发形成新格局、黄河流域生态保护与高质量发展等国家战略的实施,西北地区的水资源安全形势发生了显著变化并对供水保障提出了更高的要求。笔者在回顾总结已有工作水文地质进展与成果、梳理西北地区水资源安全面临问题和挑战的基础上,提出了未来水文地质工作应围绕地下水库探测、微咸水资源开发利用、地表水地下水联合调度3大方向加强调查研究,以及基于天然和人类工程活动遗留的地下空间调蓄水资源,从8个方面着力解决问题与应对挑战的总体建议。

西北公益性油气地质调查进展和展望

石油天然气资源是国民经济的命脉,中国西北的油气资源对保障国家能源安全有重要意义。然而,“碳中和、碳达峰”带来经济社会的系统性变革,能源结构调整首当其冲。中国西北油气地质工作面临保障国家能源安全和实现能源结构调整的双重挑战,公益性油气地质调查作为国家能源体制改革的先行军,需要提出可持续发展的长远战略。笔者系统回顾了西北油气资源调查研究历史,梳理了主要含油气盆地的资源成藏规律,重点介绍了银额盆地油气地质调查、渭河盆地氦气资源调查等公益性工作的最新进展,提出了“十四五”公益性多能源综合调查评价的建议。

西北生态地质调查研究进展与展望

生态地质是以研究和评价地质环境的变化对生态系统的影响和作用、地质环境与生态环境之间的关联性规律的学科,主要是对岩石圈上层进行调查,研究对象涉及地球表层的岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈及生物圈,是基础地质学、环境地质学、生态学、遥感地学等相互交叉的新兴学科。随着区域性及全球性资源与环境问题的日益加剧,生态地质逐渐成为现代地质学的新领域。笔者回顾了生态地质调查的发展历史、现状和主要特点,介绍了西北生态地质调查工作的基本情况以及在推进全国生态地质调查中的作用,梳理了西北生态地质调查支撑国家重大战略和国家生态安全战略中的最新进展。通过分析西北生态安全屏障区存在的重点生态环境问题,提出了“十四五”时期的工作建议,为西北国家生态屏障体系建设提供科学参考。

西北地质调查与战略性矿产找矿勘查

矿产资源是一个国家经济社会发展的基石,是工业化发展建设依赖的基础。战略性矿产的重大发现对服务国家战略和重大需求、保障国家矿产资源安全一直发挥着不可替代的关键作用。西北地区地质构造演化复杂,矿产资源丰富。笔者分3个时段分述地质调查找矿成果和服务国家需求的重大成效,全面总结西北地区重要成矿带成矿规律和资源潜力,提出未来战略性矿产找矿行动部署工作建议。这3个时段分别是1962年建所至20世纪90年代末、1999年至党的十八大、党的十八大以来。西北地质调查与矿产勘查工作全程聚焦经济社会发展,站在全面服务国家重大战略需求的角度,创新成矿理论认识和勘查技术方法,驱动地质调查与矿产勘查取得显著成果,为西北地区工业现代化建设和西部大开发国家战略、脱贫攻坚、丝绸之路经济带核心区建设及乡村振兴做出了重要贡献,全面引领服务和支撑生态文明建设和经济社会健康快速高质量发展。为保障国家未来的经济安全、国防安全和战略性新兴产业发展需求,西北矿产地质调查工作全面服从服务于《战略性矿产找矿行动纲要(2021~2035年)》,在铜、镍、钴、稀有金属等战略性矿产找矿突破方面作出新的贡献,全面提升西北地区战略性矿产资源保障国家需求与资源安全的能力和水平。

遥感技术在西北地质调查中的应用及展望

西北地区地广人稀、地质结构复杂、自然资源丰富、生态环境异常脆弱,利用遥感技术开展地质调查能起到事半功倍的效果。笔者简要回顾了遥感地质学的发展及西北地区遥感地质工作总体成效,系统归纳了西安地质调查中心通过构建“西北特殊景观区自然资源遥感探测与监测示范系统”取得的技术创新成果和新认识,客观分析了遥感技术在西北地质工作中的适用性、实用性及挖掘潜力,以此为缩影展示了遥感技术在西北资源能源勘查、地质环境调查监测、资源环境效应分析中发挥的重要先导作用。通过梳理利用遥感技术解决西北典型资源环境问题面临的挑战与技术短板,提出“十四五”时期应重点围绕西北重点生态工程实施与重点区域综合治理、矿山地质环境恢复治理、战略性矿产资源快速勘查、寒区旱区国土空间优化4个应用方向,不断融入大数据、云计算、人工智能、5G和区块链等高新信息技术,就自然资源要素遥感快速智能识别、地质环境动态变化定量分析与模拟预测、图谱合一的谱遥感地球体检等关键技术展开机理研究和方法创新。研究结果可为推进遥感技术在西北地质调查中的产学研用一体化提供理论依据和技术参考。

西北地区地质实验测试技术研究进展及其在地质调查中的应用

地质调查工作覆盖了基础地质研究、矿产资源及能源勘查开发、生态环境保护、地质灾害防灾减灾等多个业务领域。在中国西北地区,地质调查工作在找矿会战、西部大开发、国家能源安全建设、国土资源大调查和生态文明建设等国家战略实施过程中发挥了重要作用,而实验测试作为地质调查工作的“眼睛”,其重要性不言而喻。笔者介绍了地质实验测试技术国内外发展现状,回顾了中国西北地区地质实验测试工作的发展历史,分析了地质实验技术发展现状和主要特点,阐述了实验测试在中国西北地区地质调查工作不同历史时期,尤其是最近十年以来西北地区地质实验测试技术的研究进展,及其在基础地质调查、固体矿产资源调查、油气能源地质调查、水文地质与地下水污染调查和土壤生态地球化学调查等领域的应用,分析了新发展阶段关键性矿产调查以及健康地质、生态文明建设、黄河流域高质量发展等战略对实验测试技术的新需求,对未来地质实验工作方向和重点进行了展望。

西北地区城市地质调查与城市规划建设

城市地质调查是支撑城市规划建设管理的先行性地质工作,对城市地质安全、资源保障和安全运营具有至关重要的作用。如何开展城市地质调查,明确调查内容、精度和深度,地下空间精细化探测和安全利用,以及如何支撑服务是做好城市地质工作的关键。笔者梳理了中国城市地质工作的进展及程度,重点以关中平原城市群、西安国家化大都市城市地质调查工作为例,对黄土覆盖区城市地质工作内涵、精度及应用进行了详细论述,试图总结西北城市地质工作在支撑国土空间规划中的作用和存在的问题,进一步开展西北地区城市地质研究。

山区城镇地质灾害调查与风险评价方法及实践

山区城镇化、新农村建设、乡村振兴和脱贫攻坚大都面临着地质灾害的威胁,开展大比例尺地质灾害调查和风险评价,从源头控制地质灾害风险具有重要的战略意义。笔者在试点调查与评价的基础上,提出了一套山区城镇地质灾害调查与风险评价的思路和技术方法。山区城镇地质灾害调查与风险评价按照目的和比例尺精度的不同可分为3个层次:①区域远程地质灾害调查与风险评价,评价山区城镇遭受远程地质灾害的可能性,比例尺为1∶50 000。②城区地质灾害调查与风险评价,调查山区城镇周边区域每个斜坡和沟谷,评价其变形失稳的可能性及危害程度,比例尺为1∶10 000。③场地地质灾害调查与风险评价,评价重大工程建设、旅游景点等重要场地周边斜坡和沟谷变形破坏的可能性及危害程度,比例尺为1∶5 000~1∶2 000。对每个层次地质灾害调查与风险评价的内容、方法和过程进行了阐述,并以陕南秦巴山区和陕北黄土高原区典型山区城镇为研究区,建立了山区城镇地质灾害调查与风险评价应用示范。

中国西北在碳中和进程中的资源优势和地质工作建议

【研究目的】全球变暖是当今国际社会共同面临的严峻挑战,碳中和与绿色低碳转型作为应对这一挑战的必由之路,已在全球形成共识。地球系统科学为碳中和目标的实现提供了重要的地学解决方案,中国西北地质调查如何在碳中和战略中找到主攻方向和工作方法是亟需解决的问题。【研究方法】本文综述了地质工作在碳中和进程中的主要工作方法,统计分析了中国西北在碳中和减排和增汇两大基本途径上的资源优势,提出了碳中和背景下中国西北地质调查服务绿色低碳转型发展的建议。【研究结果】中国西北地区拥有丰富的天然气、地热能等清洁能源,以及与新能源相关的关键矿产等资源优势:天然气地质资源量约为313991×10^(8)m^(3),占全国的34.78%;地热能分布广泛、类型丰富,其中青海共和盆地静态干热岩资源总量达8974.74×10^(18)J;锂、钴、镍和铀矿等清洁能源相关的关键矿产资源均居全国前列,锂矿储量约占全国总储量的60%,钴矿储量约占全国总储量的40%,新疆是中国最大的铀矿生产基地。而且,西北地区生态类型和地表基质层类型丰富,碳库现存量和增汇潜力巨大,同时拥有大量适宜碳捕集、利用与封存(Carbon Capture,Utilization and Storage,CCUS)选址和地质储能的优质空间,是中国通过增汇实现碳中和目标的重要节点。【结论】中国西北地区可为碳减排、碳增汇路径提供有效资源支撑,西北地质调查工作应立足实际,发挥专业优势,在推进天然气资源调查、攻关地热资源开发技术、加强关键矿产全生命周期研究、试点地表基质层与生态地质综合调查、开展CCUS相关的地下空间调查,以及建设碳中和相关的地球系统科学数据库六个方面持续发力,为实现碳中和目标提供重要的地质解决方案,做出应有的贡献。

城乡融合与地上地下空间协同探测评价的理论与方法——以关中平原城市地质调查评价为例

城乡融合、地上与地下空间协同探测、评价、规划是节约集约利用空间与自然资源,增强城市韧性,促进人与自然和谐共生现代化建设的重要途径。针对中国新型城镇化与乡村振兴协同发展面临着“多规合一”的国土空间规划、地上与地下空间协调集约利用等新的重大科技问题,以关中平原城市群为研究对象,基于地球系统科学和地球关键带理论,汲取系统论、协同论、信息论等理论,提出了城乡融合、地上与地下空间协同探测、综合评价、统筹规划的新时期城市地质理论,以及城市强干扰环境下地下空间精细化探测和建模关键技术、基于地下水位控制的地上与地下空间风险防控技术、“取热不取水”的地下空间地热能绿色开发新技术,并在多个城市得到成功应用。

中国地质环境脆弱性评价

中国地质环境具有先天脆弱性,空间分布存在巨大差异,对于区域生产力布局、工程建设、国土空间开发等社会经济诸多方面具有很大的影响。本研究基于ArcGIS平台,采用层次分析法构建包含地质构造、地表形态、组成物质三大类9个一级指标的地质环境脆弱性评价指标体系;将地壳稳定性、断裂带分布、海拔高度等9个脆弱性指标图层进行线性变换归一化处理,得到各指标标准值图层;运用因子相关分析法,分析9个脆弱性指标间相关性;应用主成分分析法,将相关性显著重复的要素删去,重新组合成一组新的互相无关的综合脆弱性要素;以主成分要素对应的方差贡献率作为权重,应用综合指数模型,完成地质环境脆弱性综合评价;在区位理论及空间统计的支持下进行进行分区,将全国划分为微度、轻微度、轻度、中度、重度和极度等6类脆弱区;综合分析中国地质环境脆弱性分布的空间特征及区域差异。研究结果表明,总体脆弱是中国地质环境的突出特征,中度至极度脆弱区面积约占中国全国土地面积的1/3,这是中国国土空间开发所面临的自然基础条件;中国区域地质环境脆弱程度呈现西北高东南低、西南高东北低且镶嵌式分布的总体空间格局,大致以贺兰山-六盘山-邛崃山-乌蒙山一线为界,此线以西地区地质环境脆弱程度高,此线以东地区地质环境脆弱程度低。

新疆火烧云铅锌矿床地球化学特征及其地质意义

新疆喀喇昆仑萨岔口‒火烧云一带发现多处铅锌矿床(点),火烧云铅锌矿床以其超大型规模、独特的铅锌碳酸盐矿物组成,受到广泛关注。但是关于其成因存在较大分歧,主要原因是对该矿床铅锌矿物的矿物组构、铅锌硫化物与铅锌碳酸盐矿物之间的演化关系、成矿物质来源的系统研究较为薄弱,制约了对其成因认识。本文从火烧云铅锌矿床的硫化物、碳酸盐矿物的组构特征入手,通过分析不同矿物的C-O-S-Pb同位素组成,认为其成矿物质来源具有壳源特征,推测来源于碳酸盐岩围岩。菱锌矿、方解石、石膏等具有多期成矿特征,晚期纹层状菱锌矿富含Fe、Mn、Cd等,不同期次菱锌矿中Zn、Cd同位素分馏明显,揭示了菱锌矿可能存在原地交代氧化和异地迁移再沉积就位等两种成因。EH4大地电磁测深表明该区深部具有稳定的层间破碎带,为成矿流体的迁移提供通道和就位空间。综上分析认为,火烧云铅锌矿床属MVT+次生氧化改造型。在河尾滩断裂以南马鞍山‒火烧云‒五峰山一带具有良好的成矿条件和找矿前景。

关中盆地城市群地质遗迹特征及可持续开发利用

地质遗迹已成为经济区和城市群规划发展、宜居城市建设、生态文明、乡村振兴、脱贫攻坚以及地质文化村建设中不可或缺的因素。通过关中盆地城市群地质遗迹专项调查,共发现地质遗迹点429处,其中具有价值的地质遗迹146处;整体上类型多样、内涵独特,以地层剖面、古生物化石、地质地貌、水体景观等为主;空间分布范围广泛,空间结构类型呈现凝聚型不均匀分布,新构造活动与地貌、水系、第四纪沉积、温泉、地震和地质灾害的空间分布及其变化具有良好的一致性。根据资源赋存属性、地质遗迹完整性及交通便捷性等原则,将地质遗迹区域划分为3个地质遗迹景观带、10个地质遗迹景观亚带、22个地质遗迹景观区。针对经济区和城市群、宜居城市、生态文明、乡村振兴建设与地质遗迹开发利用及保护中存在的问题,应建设一批国省地质公园、研学基地、旅游度假区、旅游风景道、特色小镇以及地质文化村,形成多层次、多样化的开发利用和保护路径。

基于人工智能(AI)的地质灾害防控体系建设

近年来,人工智能(AI)技术得到快速发展,并日益融入到经济社会各个领域,成为当代创新发展的新标志,智能防灾减灾将成为未来发展的趋势和研究的热点。在回顾AI发展现状与趋势的基础上,系统梳理出以往地质灾害风险防控的数据依据和传统技术方法,分析了可能采用的潜在AI方法,初步搭建了基于AI的地质灾害风险防控体系建设方案。研究表明,AI技术为地质灾害风险防控提供了新的技术途径,但目前尚无可照搬或可移植的成熟技术或解决方案。智能防灾减灾体系包括早期识别、风险评估、风险防控等3个主要环节,其中最重要的环节是早期识别,传统方法与AI技术融合的关键参数为斜坡失稳概率或泥石流发生概率;根据所依据的数据资料将早期识别方法归纳为图像识别、形变识别、位移识别、内因识别、诱因识别和综合识别等6种方法;提出了从数据层、方法层和应用层3个层次构建基于大数据智能混合优化的地质灾害风险防控平台。认为数据驱动的智能模型与理论驱动的物理模型融合是地质灾害风险防控发展的趋势。

延安地质遗迹特征及世界地质公园建设方案

延安地处黄土高原腹地,黄河中游,富集发育了类型多样的地质遗迹资源。在现场调查和综合研究的基础上,将延安地质遗迹划分为黄土层型剖面、黄土地貌景观、黄河蛇曲群、黄土丹霞等为典型代表的3大类7类12个亚类。这些地质遗迹资源分布相对集中,具有极高的科学研究价值和黄土高原独有的景观美学特征,在世界范围内具有独特性、典型性和对比意义。延安丰富的地质遗迹与革命圣地的厚重人文历史、自然生态系统三者和谐共生,相互辉映,全方位展示了黄土高原最为典型的自然和人文特色。经分析论证,认为延安建设世界地质公园条件具备,机遇成熟,影响深远,效应显著,并提出建设延安地质公园的构想和推荐方案,并希冀尽快启动相关申报和建园工作。

关中盆地城市群发展中几个关键基础地质问题

关中盆地属于断陷盆地,地质构造复杂,活动断裂发育,地震活动频繁,城市建设中面临一系列重大基础地质问题。在搜集分析关中盆地1 000多个各类钻孔数据的基础上,对关中盆地城市群1∶5万综合地质调查中实施的主要钻井和剖面进行研究,探讨了城市群发展中面临盆地形成演化与活动断裂规避、第四系下限与关中盆地三维地质结构重建、水系演化与城市发展、历史时期古洪水事件与海绵城市建设等基础地质问题。研究表明:①关中裂陷形成于中晚白垩纪,始新世开始成湖,经过多次断陷与隆起,形成2个沉积中心,到上新世时湖泊扩展达到最大范围,盆地第四纪以来仍处于持续、缓慢的下降接受沉积过程,受秦岭持续构造隆升的影响,沉积中心由南向北迁移,这将对城市群布局产生重要影响。关中盆地城市群建设要回避断裂交汇处、端点和断层运动的枢纽部位。②建议将绿三门组划为上新统,不宜划分到第四系,三门组的形成时代是穿时的,在关中盆地第四系与地下空间规划的时候需要进行关注和纠正。③城市规划建设要遵循河湖演化的自然规律和区域地质地貌特征,千年、百年一遇的洪水水位分别高于河漫滩7m和2.2m,最大年降水量超过900mm,但季节分布不均,可作为城市防洪水和海绵城市建设的设计依据。

新疆和田县大红柳滩一带花岗伟晶岩型稀有金属矿成矿地质特征、成矿时代及找矿方向

大红柳滩一带是帕米尔-昆仑山伟晶岩区中花岗伟晶岩分布最为集中、稀有金属成矿潜力最好的地区。近年来,该地区伟晶岩型稀有金属矿获得一系列找矿突破,引起了广大学者的广泛关注。笔者以新近发现的4处锂矿为重点,对矿床地质特征进行了研究,分析了区域伟晶岩的分带性特征,总结了控矿条件及找矿标志,并利用锡石LA-MC-ICP-MS U-Pb测年法获取含矿伟晶岩的206Pb/207Pb-238U/207Pb等时线年龄为(223±11)Ma(N=44,MSWD=2.1),207Pb/206Pb-238U/206Pb Tera-Wasserburg谐和年龄为(223.5±7.9)Ma(N=44,MSWD=6.7),表明伟晶岩的形成时代为晚三叠世,与区域花岗岩的形成时代基本一致。认为大红柳滩地区成矿地质背景、成矿时代及成矿地质特征与川西甲基卡矿田相似,外围及深部找矿潜力巨大。