中国地质研究院
1. 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所
中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所(简称物化探所)作为国家现代地质勘查工程技术研究中心的依托单位,担负着我国地学领域中勘查地球物理(物探)与勘查地球化学(化探)两大学科的研究开发及推动相关技术进步的任务,形成了拥有电磁场精细勘查、弹性波场勘查、位场勘查、地下物探、航空物探、物探数据处理、应用地球化学、地球化学填图、生态环境地球化学、深穿透地球化学、地球化学分析测试技术、地球化学标准物质研制、油气物化探理论与方法、矿产资源勘查研究等物化探技术方法的国家级科研技术创新基地。
2009年承担各类科研地调项目99项,年度经费共计9774万元。其中:国家科技及专项项目(课题)27项,经费2794万元;地质调查项目38项,经费3704万元;省级财政专项5项,经费2826万元;所长基金29项,经费450万。
所长兼党委书记韩子夜(中)、副所长徐刚峰(右二)、副所长胡平(左二)、副所长徐龙强(右一)、副所长史长义(左一)
2009年重要科技进展及科研成果
航空电法测量技术应用及新技术研发均取得重要进展:“863”重大计划课题“时间域航空电磁勘查系统研制”成功实现了磁矩达到50万A·m2的航空地球物理勘查发射机研制,高灵敏度宽带三分量感应线圈传感器、实时宽带高精度数据采集收录等关键技术的研究和试验取得了实质性的阶段成果。以国产Y12IV型飞机作为时间域固定翼航空电磁系统的运载平台的飞机改装方案通过风洞试验。
采用频率域航电仪与航磁、航空放射性测量仪集成的航空物探综合站首次完成了省部合作项目“内蒙古二连浩特—东乌旗地区1:5万航空物探综合站勘查”项目,实现了24万km2大面积、区域性地球物理测量,查明了测区电磁场、磁场和放射性地球物理场的基本特征。研究了区内主要地质体、地质现象的电磁识别技术,进行了航空视电阻率岩性构造填图,为该区进一步普查提供了可靠的基础地质资料。圈定了有明确找矿意义的179处基岩导体异常,重点解剖6处,取得了良好的找矿成果。
由3架Y1211型飞机组成的机队,搭载着物化探所航空物探室研制的HDY—402型三频航空物探(电磁放)综合站,在石家庄中核集团标准源上进行航空伽玛能谱仪静态及动态标定。
实现了瞬变电磁测量结果的动态可视化三维解释:在“863”计划探索导向类课题“复杂地电条件下瞬变电磁三维异常特征反演”项目的支持下,完成了复杂地电条件下瞬变电磁三维有限差分法正演数值模拟,解决了正演三维模型可视化输入输出、计算速度慢、边界效应影响大等关键技术;实现了瞬变电磁场与三维地质体相互作用的动态可视化,研制了动态可视化地下三维瞬变电磁场程序模块,为形象地描述地下瞬变电磁场不同衰减时间的空间分布形态,研究瞬变电磁法的机理及扩散过程,理解瞬变电磁法的基本原理提供了强有力的图示工具;实现了定源回线瞬变电磁三维异常特征反演,为瞬变电磁实测数据的三维处理和解释最终走向实用化提供了一套新的方法技术。
物化探技术在冻土区天然气水合物勘查中初见成效:青海木里地区物化探勘查实验研究表明,应用物化探综合技术可以圈定天然气水合物赋存的有利区带(块)。化探异常可以指示水合物物质来源,圈定天然气水合物分布范围,物探方法可以进一步圈定水合物有利赋存的有利构造部位。实验结果还表明,木里地区水合物除煤型气来源外,还有原油伴生气来源,因此木里地区既要关注天然气水合物,也要关注油气资源,应进行综合能源调查与评价。
青海木里工作照
“矿产可控源音频大地电磁法技术规程”完成了CSAMT法技术规程的起草:在广泛征求国内相关单位和专家意见,广泛收集研究地矿、石油、煤炭等行业现有相关规范的基础上,吸收了CSAMT法国内外最新发展与实用性成果,结合我国实际情况而确定了CSAMT法的作业流程、各项技术指标和质量检查与评价标准及相关附录。该规程内容齐全、层次清晰、格式规范、编制基础扎实、依据充分;各项指标合理、要求具体,具有较强的实用性和可操作性,对规范电性CSAMT法的地质勘查工作具有重要意义。
实施中蒙边界填图项目野外工作照
在中蒙跨界区域圈出大型矿靶区32处:“中蒙边界地区地球化学块体编图”项目制订了针对中蒙边界荒漠戈壁区和草原区的1:100万地球化学填图技术标准,为双方开展联合地球化学编图和对比研究奠定了基础。完成中蒙接壤地区31万km2的1:100万69种元素地球化学填图,结合1:20万区域化探数据编制了中蒙边界100万平方公里1:100万和1:20万地球化学图,建立了大型矿地球化学预测标志。预测银多金属大型矿靶区31处,斑岩型铜金矿靶区1处;首次制作出世界最大的白云鄂博稀土矿地球化学图,并新发现大规模稀土元素异常2处。
钻天山示范区靶区优选结果示意图
“隐伏斑岩型块状硫化物型铜多金属矿床地球化学环境异常结构和定位预测方法研究”项目成果:为在我国东部地质工作程度较高的地区开展地球化学勘查提供了方法技术,拓展了地球化学勘查方法技术研究的思路。对九—瑞成矿带斑岩型块状硫化物型Cu多金属矿的成矿远景进行了预测,在成矿远景区内优选出了找矿靶区。筛选出用于斑岩型块状硫化物型Cu多金属矿勘查的地球化学新指标,包括分散元素、稀土元素、常量化学组分等。兼顾矿化过程中富集和贫化作用两类元素地球化学信息的需要,建议土壤测量样品加工采用水筛方式,粒级确定为—20~+150目。总结归纳出斑岩型块状硫化物型Cu多金属矿矿致异常结构规律。在钻天山示范区I号异常地段同时出现富集和贫化两类元素异常,是有进一步工作意义的找矿靶区。以成矿地球化学环境及异常结构规律为基础,提出了隐伏斑岩型块状硫化物型Cu多金属矿预测定位方法技术。
“内蒙古自治区白乃庙巴彦呼舒高石山等地区铜铅锌多金属矿物化探新方法查证”成果:通过1:25000地质调查,了解了白乃庙、高吉高尔-海力敏、罕达盖林场工区地层、岩浆岩、构造、矿产分布特征,为物化探异常解释提供了依据。通过1:25000相位激电测量、岩屑测量,总结了工作区地球物理、地球化学特征,圈定视相位异常19处、化探多元素组合异常10处。优选重点物化探综合异常进行了1:10000地质简测、相位激电测量、岩屑测量,进一步了解了异常特征和地质成矿条件。提出找矿靶区5处(罕达盖林场工区3处、高吉高尔工区2处)。其中罕达盖林场工区东北部以Mo为主的多金属异常,有的样品Mo含量已达边界品位,钻探结果证实该异常是斑岩型钼多金属矿的显示。根据罕达盖林场工区ZK0002钻孔原生晕测量结果,对多种元素之间的相关关系进行了分析,指出除Fe、Cu外,该区Mo也是一种重要的成矿元素。提出了适用于半干旱草原区铜铅锌多金属矿勘查及定位预测的综合物化探方法技术组合。
罕达盖林场工区Mo异常
“矿产勘查中地球化学异常评价新指标及其应用研究”入选中国地质学会2009年十大地质科技进展:同位素、硫(碲)、稀土元素等指标为地球化学异常评价提供了更加系统全面的信息。发生贫化的元素与发生富集的元素在地球化学勘查中具有同等重要的作用,综合利用元素的富集和贫化规律构建异常结构模型,是实现地球化学异常评价指标定量化的基础。这项研究成果不仅为大兴安岭中北段异常成矿前景评价提供了切实可行的方法技术,更重要的是丰富了地球化学勘查指标和方法技术应用的基础理论,对促进学科领域的进步和发展将产生深远的影响,为地球化学异常评价方法技术研究指明了方向。
多目标区域地球化学调查系列标准物质研制成果:多目标区域地球化学调查系列标准物质包括15个水系沉积物、12个土壤、10个生物样品,共计37种。这些标准物质从我国地质调查的需求出发,研制了为广大地质分析实验室广泛接受的水系沉积物标准物质GSD1-8,补充了中国西部干旱荒漠区,中国东北森林沼泽区、滩涂等不同景观、不同性质的水系沉积物和土壤样品,基本涵盖了中国主要景观区和主要土壤类型。研制的10个生物样品使物化探所的生物标准物质数量达到35种,涵盖了中国主要大宗农产品与主要生物类型。水系沉积物与土壤样品定值元素达72种,生物样品定值元素达59种,定值元素多、定值精度高,能满足矿产勘查、地球化学调查与评价、动植物检疫、农业与环境调查等领域的需求。
标准物质候选物采样点位示意图
“覆盖区深穿透地球化学方法技术完善与标准建立”成果:提出细粒级样品是在干旱荒漠戈壁覆盖区进行深穿透地球化学调查的有效采样介质。初步建立了荒漠戈壁覆盖区准平原化过程中元素的分散模型,了解了深部含矿信息在地表的富集层位、富集粒度和赋存状态,发现深部含矿信息富集在垂直剖面顶部的弱胶结层细粒级粘土和铁锰氧化物膜中,剖面底部靠近矿体的风化层。研制了针对荒漠戈壁覆盖区4个金属活动态分析的内部标准样,初步给出了50余种元素的全量、一步提取和四步提取的内部参考值。在干旱荒漠戈壁区进行了浅钻取样试验研究,初步提出了浅覆盖区浅钻化探取样的可行性。编写了《干旱荒漠戈壁覆盖区穿透性地球化学技术操作规范(草案)》。在黄土覆盖区、冲积物覆盖区进行了地气捕集剂实验的空白控制、不同类型和不同浓度捕集剂的地气实验以及地气元素组分特征方面的研究,发现地气中成矿元素Cu、Pb、Zn、Ni等元素含量最高,地气方法最适合用于覆盖区寻找多金属矿床。
干旱荒漠区野外采样工作照
干旱荒漠戈壁覆盖区浅钻地球化学取样工作照
“吉林省农田生态系统区域地球化学评价”项目研究成果简介:“吉林省农田生态系统区域地球化学评价”系吉林省人民政府与国土资源部中国地质调查局合作实施的“吉林省农业地质调查——吉林省区域生态地球化学评价”项目的子项目。经过4年工作,全面完成了各项研究任务,获得了以下主要成果:对吉林省农田区有毒有害与有益营养元素的自然来源与人为来源进行了追踪,建立起元素生物有效量与影响因素间的定量关系模型;通过定量关系模型,利用多目标区域地球化学调查数据对研究区表层土壤环境质量进行了整体评价。吉林省农田区有毒有害与有益营养元素的生态效应研究结果显示:研究区生产的玉米、水稻等大宗农产品全部是安全食品,且多为绿色食品。但蔬菜中重金属元素含量超标现象普遍。农作物中重金属来源甄别研究结果显示:农作物中有相当一部分重金属并不是来自于土壤,而可能主要是来自大气。吉林省农田生态系统安全性预测结果显示:研究区目前整体环境质量良好,但研究区中东部土壤酸化严重,有32%面积的土壤已基本丧失酸缓冲能力,有34%面积的土壤酸缓冲能力已较弱,迫切需要防止土壤酸化加剧。
研究区大气干湿沉降物中As含量分布图
中国区域土壤地球化学评价标准研究:“中国区域土壤地球化学评价标准研究”是“中国农业生态地球化学评价标准体系研究与成果集成”项目的工作内容之一。本项目查清了以山西、江苏、湖南/浙江、黑龙江/吉林为代表的4个研究区内17项元素指标的累积程度和累积途径,并针对元素的存在形态特点确定了用于多种元素活性组分研究的提取剂AB-DTPA。通过对根系土元素含量与农作物籽实中元素含量间相关性的研究,确定了当农作物中出现元素含量超过食品卫生标准时,土壤中元素全量和有效量的临界值,构建了各研究区土壤元素生态效应评价的定量标准体系及安全和预警指标,为其他景观区生态地球化学评价标准体系的研制提供了可借鉴的案例。
研究区土壤中有效氮与全氮含量关系图
珠江水系生态地球化学评价成果:项目通过珠江水系北江、东江、流溪河、潭江及西江(广东省境内河段)干流及其重要支流河水悬浮物,河水、底泥、沉积柱、流域内主要地层岩体等样品地系统采集与分析,查明了元素在底泥—悬浮物—河水中的分布与分配特征,以及丰水期、枯水期的季节性变化规律;区域地球化学元素分布、元素组合、稀土配分等特征显示,水系中重金属等元素含量与汇水域地球化学背景、矿床分布及矿产开发等人类活动污染有关;沉积柱、重矿物组合、铅同位素组成特征显示,河流中重金属等元素主要为自然成因,但已叠加有人为污染;结合径流量资料,计算了珠江水系主要河流每年输送进入珠江三角洲平原区的元素通量,以及珠江水系输送入海中的元素通量。该项成果为珠江三角洲平原区土壤中重金属异常元素的成因来源研究、珠江口近岸浅海生态地球化学评价提供了基础资料。
珠江水系丰水期悬浮物态Cd浓度分布
珠江水系丰水期水溶态Cd浓度分布
2. 中国地质科学院地质研究所
截至2014年底,全所共有职工人,其中在职职工249人、离休人员14人、退休人员198人。在职职工中,管理人员30人,专业技术人员215人,工勤人员4人。专业技术人员中,两院院士5人,研究员及教授级高工70人,副研究员及高级工程师52人,中级职称及以下88人。在职职工中具有博士学位的158人、硕士学位的31人,本科37人,大专及以下23人。内设5个职能处室、11个专业研究室;有1个国家重点实验室、1个国家级科技基础条件平台、3个部级重点实验室。全国地质编图委员会、中国地质调查局地层与古生物中心、《岩石矿物学杂志》和7个学术机构挂靠在地质所。
以第一作者公开发表论文273篇,其中SCI、EI检索论文194篇(其中国际SCI论文121篇),核心期刊论文79篇。出版大型图册/图件1套,专著5部,取得专利7项。国内引用率列全国科研机构第14位。获北京市科学技术一等奖1项,国土资源科学技术一等奖1项(排名第2),中国地质调查局、中国地质科学院2014年度地质科技十大进展2项。
领导班子由4人组成,所长、党委副书记侯增谦,党委书记、副所长何长虹,副所长高锦曦、卢民杰。
所长、党委副书记侯增谦(右二),党委书记、副所长何长虹(左二),副所长高锦曦(右一),副所长卢民杰(左一)
年度重要科研成果
编制完成一系列重要图件。编制完成1∶250万月球地质图、1∶300万《中国及邻区地质图》、1∶500万中国变质地质图、中国西部蛇绿岩构造图、1∶500万中国大地构造与含油气盆地分布图及中国油气大区与主要含油气盆地图等,其中部分图件已经出版;承担新一代《中国区域地质志》的编制,完成了11个省(区)地质志;参与“全球地质一张图·中国”(One Geology China)开发与建设,获得地理信息科技进步二等奖。
前寒武及变质作用研究进展突出。首次在华北克拉通划分出三个2.6Ga前的古陆块;厘定胶北地体陆壳生长、重大地质事件与重大岩浆事件序列;提出华北克拉通双向俯冲折返模式;古元古代Columina聚合事件、中元古代裂解事件的研究,对全球Columbia超级大陆边缘古—中元古代向外增生—裂解历史的对比研究及Columbia超大陆重建具有重要科学意义。
重要造山带及构造研究取得系列成果。提出新的定义和分类方案,对中国大陆显生宙大型变形构造和变形系统进行了划分,并据此对中国大陆显生宙不同地质时期的地球动力学环境进行了重建;首次提出高喜马拉雅热碰撞造山带的新的3D挤出模式;发现北东帕米尔的古特提斯弧根构造:提出了印度/亚洲俯冲碰撞的两种可能的模式“空间差异性俯冲碰撞模式”和“时间差异性俯冲碰撞模式”;确定了新元古代时期华南在Rodinia超大陆中的位置,推测在华夏南缘存在一条“隐没了的”Grenville期造山带;构建了华北北缘古生代构造演化模型;确定阿拉善地块在早古生代是一个位于东冈瓦纳大陆北缘的地块,与华北地块最终拼合时代为晚泥盆世。
新版1∶300万《中国及邻区地质图》
参与的“全球地质一张图·中国”(One Geology China)开发与建设获地理信息科技进步二等奖
地层古生物研究有多项发现。提出“全球中元古界底界年龄值1700百万年”的方案建议;建立了目前全球最为完整的单剖面埃迪卡系碳同位素变化曲线及疑源类生物地层,初步提出埃迪卡拉纪年代地层划分方案;贵州铜仁首次发现圆盘状完整的似Kulingia碳膜化石;通过牙形石研究在革吉县文布当桑发现二叠系—三叠系界线剖面;汝阳巨型蜥脚类恐龙动物群,填补了我国同期恐龙动物群的空白;河南南阳淅川县发现恐龙蛋化石群,对研究恐龙的生殖行为,生活习性具有重要的意义;江西赣州发现霸王龙类新属种——中国虔州龙;热河生物群发现今鸟类新种——甄氏甘肃鸟;发现最古老的史前爬行动物产后亲代抚育行为化石记录。
中国虔州龙的头骨和下颌
地球物理及深部探测获得重要进展。揭示出青藏高原边缘山脉与外围克拉通岩石圈(地壳与地幔)构造转换深部过程,获得华北克拉通向青藏高原东北缘楔入的岩石圈地幔行为的地震学证据;获得青藏高原腹地巨厚地壳莫霍面,对羌塘地体的地壳结构给出新的约束;龙门山剖面研究认为青藏高原东缘大型走滑断裂限制了地壳逆冲作用;揭示了古亚洲洋沿索伦缝合带关闭、陆陆碰撞和碰撞后地壳增生深部过程;发现华南大陆东南缘存在薄岩石圈(60~70千米)的地震学证据。
同位素技术应用及标准物质研究有新进展。(U-Th)/He低温热年代学技术在含油气盆地应用研究中取得重要进展;研制了玄武岩钛同位素标准物质、多种钕同位素标准物质,通过了国家一级标准物质评审;首次运用新兴的铁、镁同位素技术对矿化元素本身和赋矿层的主量元素进行了直接示踪。
沉积盆地与资源能源研究服务找矿取得突破。国内首次开展水合物三维地震探测,钻探结果与预测结果一致;开展了地质、测井、地球物理三位一体的系统研究,为云南勐野井地区固相钾盐矿床及青海柴达木盆地液态卤水地球物理预测奠定扎实基础;建立松辽盆地嫩一段的有机质保存模式和嫩二段的生物生产力模式;提出利用统计类比法评价大型坳陷盆地油页岩潜在资源;开展了冀西北晚中生代陆相盆地的地质调查填图。
岩石矿物学研究成果在学术界影响巨大。原位金刚石发表,获得好评并被国际上写入野外手册;在全球6个蛇绿岩带中发现金刚石、碳硅石、柯石英等深部矿物,认为是蛇绿岩大洋地幔橄榄岩的一个普遍现象,需重新审视大洋地幔的物质成分和地幔的运动等经典概念;金刚石中发现新类型超高压矿物,实验岩石学表明,这些超高压矿物来自下地幔深度。这些发现对传统理论提出了新问题和挑战,需重新审视蛇绿岩和铬铁矿的浅部成因理论。
3. 中国地质科学院岩溶地质研究所
中国地质科学院岩溶地质研究所主要承担岩溶地质的基础研究、区域调查评价、开发应用和科学实验工作,形成了岩溶动力学与全球变化、岩溶资源评价与开发利用、岩溶生态系统与石漠化治理、岩溶地质灾害防治与环境保护、岩溶景观旅游资源评价、岩溶探测与测试等优势研究领域,设置有岩溶动力学重点实验室、岩溶资源与环境调查研究院、岩溶生态与石漠化治理研究中心、岩溶地质灾害研究中心、岩溶景观与洞穴研究中心、环境地球化学研究测试中心等二级科研机构。岩溶动力学重点实验室为国土资源部、广西壮族自治区重点实验室,岩溶生态系统与石漠化治理重点实验室为中国地质科学院重点实验室。
2009年,全所在研项目115项,其中,纵向科研项目40项、地质调查项目5项、社会服务项目43项、基本科研业务费项目27项,预算总经费7193万元。发表论文79篇,其中SCI检索期刊2篇,核心期刊42篇、出版专著2部。
所长兼党委书记姜玉池(左二),副所长、党委副书记兼纪委书记刘雯(右二),副所长黄庆达(左一),副所长蒋忠诚(右一)
2009年度重要科技成果
岩溶动力系统中土壤有机碳的动态及碳汇机制研究:地质调查工作项目“岩溶动力系统与碳循环”。项目通过对岩溶区与非岩溶区典型土壤剖面的调查,揭示了岩溶区土壤的富钙偏碱性。岩溶区土壤的pH值和有机碳空间分布受到岩性、土地利用方式影响,石灰土的有机碳是地带性红壤的1.96倍。动态监测的结果显示岩溶区土壤溶解有机碳仅为非岩溶区红壤的1/6,而土壤呼吸排放量低于非岩溶区红壤。通过土壤有机碳矿化培养试验,利用三库一级动力学方程拟合出岩溶区土壤活性、缓效、惰性碳库的库容大小及周转周期。
桂林毛村土壤水溶性有机碳DOC随时间的变化,及石灰土与红壤的对比
中国西南50万年来石笋记录的气候事件与全球变化的响应:属国家自然科学基金项目。项目对洞穴石笋进行精确U-230Th定年及高分辨的碳、氧同位素分析,初步建立中国西南35万年及2万年以来石笋记录的标准时标序列,揭示了一系列轨道尺度、短时间尺度的季风气候突变事件。利用贵州荔波董哥洞D10、D8、D6-2及D3、D4的ICP-MS—230Th测年数据及氧同位素记录集成了一个完整的24万年时标序列。
利用D4、J1和荔波衙门洞Y1石笋的230Th测年和碳、氧同位素数据,综合集成了2万年来的时标序列,不仅揭示了H1、OldestDryas、OlderDryas、Younger Dryas和8200年等突然变冷事件,而且还揭示在末次冰盛期的17.5~19kaB.P.间,存在的季风降雨增加事件,表明末次冰盛期为冷湿组合的气候环境。
岩溶动力系统CO2-H2O-CaCO3碳循环过程及与有机碳循环的示意图
贵州荔波董哥洞24万年时标序列的综合集成
岩溶石漠化区水土资源高效利用技术研究:国家科技支撑计划、广西科技攻关课题。通过小流域水土流失监测,进一步论证了岩溶石山区坡面土壤主要由地下漏失,研究出水土保持的主要技术方法;针对不同的土地类型,研发出不同的土地整理、种植和灌溉技术,形成了2项专利技术。研究建立了典型岩溶区生态土地分类系统方案、生态土地优化配置评价指标体系和评价模型,构建了岩溶流域系统生态土地优化配置模式。建立完善了广西平果果化、马山弄拉、环江古周示范区,总面积2000多公顷。4个示范区的水土资源得到了充分合理高效利用,生态环境进一步改善,实现了生态土地优化配置,构建了岩溶区特色的土地整理和水土保持技术模式,形成了生态产业。农民收入迅速增加,石漠化得到治理,生态经济社会向良性循环方向发展。
水土流失与水土保持、土地整理
岩溶区种植火龙果
耐旱树种筛选和引进树种适应性研究——忍冬
喀斯特山地石漠化区植被恢复技术研究与示范:国家科技支撑计划课题。针对重庆地区岩溶山地森林植被退化、石漠化加剧和旱灾严重等生态问题,开展岩溶山地退化生态系统综合治理的关键技术研究,建立适合岩溶山地生态产业发展的模式,提出生态环境恢复与重建的对策,进行试验示范。生态重建试验一年之后证实,华南忍冬能够增加土地覆盖程度,改善水热变化条件。
娘子关泉域桃河流域图
中国北方岩溶区地下水环境问题成因机制与保护对策研究:国土资源部公益性行业科研专项经费项目。全面总结、归纳了我国北方岩溶泉域地下水环境问题及特征;选择典型泉域进行深入研究,揭示了北方岩溶泉域水文地质环境问题成因及其演化驱动机制;提出岩溶水保护区划分方案和保护措施。初步划分边界明确的岩溶地下水系统(子系统)116个,对其系统边界水文地质性质进行了界定根据岩溶水系统地质结构与循环条件,将岩溶水系统划分为单斜顺置式、单斜逆置式、平行置式、盆地型、其他式5种主要北方岩溶水系统模式,对其系统结构、资源要素及转化关系、岩溶水文地质环境问题的差异性进行了归纳总结。针对不同的环境地质问题对个典型泉域(娘子关泉域、河南九里山泉域、山东枣庄十里河泉域开展了专题研究。
碳酸盐岩缝洞系统模式及成因研究:“973”计划项目第一课题。通过典型岩溶露头区与井下缝洞系统的精细描述和对比研究,建立了古岩溶地貌成因的组合识别方法,掌握了塔里木盆地油气藏奥陶系不同地貌单元古岩溶缝洞系统的发育特征,划分了岩溶台地、岩溶缓坡、岩溶陡坡和岩溶山间盆地4种二级地貌类型。对塔河油田试验区碳酸盐岩缝洞系统进行了地质识别,建立了塔河油田4种地貌单元古岩溶垂向结构模式;分析了塔河油田试验区不同古岩溶地貌单元油气富集特征,建立了六大类10种古岩溶缝洞系统发育模式,建立了古岩溶地球物理识别方法,掌握了塔里木盆地油气田奥陶系古岩溶缝洞系统地球物理响应特征。开展了塔河油田试验区构造应力场模拟,从构造裂缝形成的动力机制出发,运用脆性岩石破裂准则,预测研究区构造裂缝的发育状况,为建立塔河油田试验区裂缝预测模型提供了理论支持。
丘峰洼地类型古岩溶垂向结构模式
多期次、多旋回裸露风化古岩溶演化模式
贵广铁路雄村—贺州段岩溶地质与线路比选咨询研究:结合铁路工程的特点和需要,深入分析了研究区基础地质条件、岩溶发育特点、岩溶层组及含水岩组划分、岩溶塌陷机理、潜在危险性分区、列车动荷载作用下诱发岩溶地面塌陷效应、岩溶地球物理勘探的有效性、三大线路方案岩溶地质特征、线路岩溶地质条件比选原则和评判方法、最终的线路方案比选综合评判等重点问题。将地理信息系统技术运用到铁路工程地质病害调查所获得的多源空间数据的处理和危险性综合评价中,实现了数据管理的可视化、自动化,提高了评价结果的科学性和可靠性,取得了较好效果。
岩溶发育程度对塌陷的影响分区专题图
洞穴环境远程监测及承载力定量评价:开展了我国不同气候地貌区代表性洞穴调查与空气环境自动监测工作。在广西桂林芦笛岩、广西河池水晶宫、海南儋州石花水洞、重庆武隆芙蓉洞、河北兴隆陶家台溶洞建立了洞穴空气环境远程自动监测系统,对洞穴空气环境的温度、湿度、CO2、O2等因子进行高频度远程自动监测,掌握了洞穴空气环境的变化规律,探索了旅游洞穴环境因子变化对洞穴沉积物景观的影响,建立了洞穴环境承载力评价指标体系,定量评价了洞穴环境承载力,为制定洞穴开发保护政策措施提供了技术支撑。
监测和传输系统
实时监测与显示
西南岩溶石山地下水及环境地质调查:地质大调查计划项目。从1999年起,组织西南8省(区、市)地调院以及航遥中心、水环中心、中国地质大学等单位,联合实施“西南岩溶石山地下水及环境地质调查”计划项目。完成1:25万水文地质编测66万km2、1:5万水文地质和环境地质综合调查12.32万km2、水文地质钻探25500m、地下洞穴探测长度60km、综合地球物理探测55000物理点、建立岩溶地下水自动化监测站7处。
西南岩溶石漠化分布图
掌握了西南岩溶区水资源量及其开发利用潜力,为地下水开发利用提供了技术支撑;查清了岩溶石漠化的分布状况及其发展趋势,掌握了岩溶石漠化形成的主要机制,提出了不同岩溶环境地质类型石漠化治理措施,为正在开展的石漠化治理提供了依据。查清了典型流域岩溶水文地质条件和环境地质问题,制定了流域内岩溶水开发工程方案和地质环境综合整治区划,成果已被多个部门应用于调查区开发治理工作中。针对不同类型区开发条件,因地制宜,采取堵洞蓄水、暗河截流、大泉壅水、钻井、大口井、斜井等多种方式,开展了岩溶地下水开发利用与生态环境综合治理示范,解决了40多万人饮用水、30多万亩耕地的灌溉用水问题,取得了明显的社会效应与经济效益。建立了西南岩溶石山区地下水与环境地质信息系统,实现了地质调查成果的信息化。地调与科研相结合,开展了综合性的研究工作,实现了地质调查工作的科技创新。
中国地质科学院年报.2009
地下河及溶洼堵洞成库
选择不同类型岩溶地下水系统进行地下水监测,研究了水质、水量动态与岩溶动力系统的相互关系;揭示了典型地下河流域水质水量20年来的变化及与土地利用变化的关系,掌握了地下水系统、土壤和植被对岩溶自然环境和人类活动变化的敏感性,建立了环境脆弱性评价指标体系及模型。
广西平果县果化表层岩溶水开发与生态恢复示范
4. 中国地质科学院地质研究所
中国地质科学院地质研究所是国家科技创新体系的重要组成部分,是国家基础地质研究和地质调查的重要力量,主要从事基础性、公益性、战略性和前沿性的基础地质调查及基础地质研究工作,同时承担地质学、地球物理学和地球化学等专业研究人才的教育和培养。通过50多年的建设和发展,地质研究所已经成为一个学科较齐全、人员结构较合理、设备较完善的综合性地学基础研究机构,20世纪90年代曾被国际地学刊物《地质时代》评为世界地学百强机构,是中国最有影响的两个地学机构之一。
所长兼党委书记侯增谦(右二)、副所长耿元生(左二)、副所长高锦曦(左一)、常委副书记兼纪检书记沈琳(右一)
松多榴辉岩带的新达朗榴辉岩露头
2009年地质研究所承担项目100余项,其中国家科技支撑课题11项、国家863课题1项、国家973课题2项、国家自然科学基金项目39项、地质大调查项目43项、深部探测技术与实验研究专项项目2项、公益性行业科研专项项目2项、国土资源部百人计划项目2项、非财政项目13项、基本业务费项目和院实验室项目若干项。获国土资源科学技术奖一等奖1项、二等奖1项。以第一作者发表论文210篇,其中SCI收录120篇(国际SCI论文40篇),国内核心期刊100篇,出版专著2部。
雅鲁藏布江大拐弯缝合带西侧“鲁郎—拉月韧性走滑剪切带”的野外照片
南迦巴瓦石榴辉石岩及其退变质岩的显微照片
2009年度重要科研成果
青藏高原周缘造山带的崛起及资源效应:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人为许志琴院士等。项目在拉萨地体中部发现了松多榴辉岩高压—超高压变质带,把拉萨地体解体为北拉萨地体和南拉萨地体,为古特提斯洋盆演化和多地体存在提供了新证据。厘定了南迦巴瓦的构造格架、地质年代序列和重要的构造岩浆事件;提出南迦巴瓦岩群经历了多期造山与再活化过程;获得了拉萨地体前寒武纪构造热事件的年代学证据;证明拉萨地体存在同俯冲/碰撞型埃达克岩;发现了高喜马拉雅造山带的EW向拆离构造,拆离构造始于27Ma,与南迦巴瓦变质地体向北挤出时限相当,提出新的隧道流和物质侧向运动的模式;确定了北喜马拉雅穹隆带中的两期富钠过铝质花岗岩浆事件,提出高级变质岩的部分熔融,可能是形成埃达克质岩浆及相关斑岩型铜金矿床的重要机制。通过阿尔金断裂—康西瓦断裂及喀喇昆仑断裂的几何学、运动学、年代学、走滑速率及地震位移的研究,阐明青藏高原西缘大型走滑断裂的动力学与物质运动方式,探索了地震强震复发周期。厘定了龙门山—锦屏山西缘的前震旦纪基底和盖层之间的一条大型拆离断裂;提出龙门山—锦屏山在白垩纪开始强烈隆升的挤出机制,认为高原北缘和东缘的强烈隆升发生在印度和亚洲碰撞之前的白垩纪,可能与班公湖—怒江特提斯洋盆的关闭有关。提出四川前陆盆地是晚三叠世—侏罗纪松潘—甘孜前陆盆地和白垩纪—第四纪龙门山—锦屏山再生前陆盆地叠合的中新生代前陆盆地。锑金多金属矿床的成矿作用与特提斯喜马拉雅前陆断褶带沿逆冲推覆构造事件诱发地壳部分熔融,导致岩浆侵位及成矿。开展了高原西北缘西昆仑和塔里木盆地盆山耦合研究,提出塔里木南缘的前陆盆地的北界为麻扎塔格逆冲断裂;重新厘定天山构造系和青藏高原构造系的界限以及动力学机制。
阿伊拉日居山地区喀喇昆仑韧性剪切带中的变形特征
阿尔金断裂带西段地区Landsat卫星影像、活动构造及火山岩的分布特征
青藏高原演化与资源环境效应:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人为肖序常院士。项目对羌塘中部高压变质带中已发现的榴辉岩、蓝片岩等进行了详细的研究,建立了相应的PTt轨迹;在绒玛地区发现了典型的蓝闪石;在冈玛错地区发现了新的榴辉岩出露点,对认识青藏高原早期形成演化、板块闭合及碰撞造山过程的研究具有重要意义。发现并确定了羌塘中部早古生代蛇绿混杂岩,对探讨特提斯洋的构造演化具有重要意义。推断羌南—保山板块基底与羌北—昌都板块和松潘—甘孜板块基底性质不同,而与印度板块和喜马拉雅造山带之间有很好的亲缘性。通过对晚古生界—三叠系剖面的实测,证实了北羌塘盆地南缘存在中下二叠统含特提斯暖水动物群的碳酸盐岩相地层;在上三叠统望湖岭组中发现浅海相生物化石;提出上二叠统吉普日阿组更可能为早中三叠世地层。对第四纪以来该区气候环境变迁作了探讨,发现了新石器时代遗存物。提出青藏高原油气成藏地质背景与西特提斯有一定对比性,指出了高原具有寻找油气藏的前景,提出“幔源(流)合成催化生油论”。
藏北羌塘榴辉岩位置图
羌塘中部角木日二叠纪蛇绿岩野外露头
榴辉岩显微照片
贺兰山群野外露头
中国西北地区若干重要演化阶段地层格架建立与对比研究:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人耿元生、姚建新、朱祥坤研究员等。项目分为3个专题开展工作,分别取得重要进展。
贺兰山群变质PT轨迹
中国西北部前寒武纪地层对比研究:查明和确定了赵池口群、贺兰山群和千里山群的分布、组成特征和形成环境、时代,改变了以往将贺兰山群和千里山群划归太古宙的认识;查明了贺兰山地区早前寒武纪岩浆事件的期次、特征;揭示出华北克拉通的西北缘古元古代晚期的岩浆启动和结束事件均早于北缘。在阿拉善岩群中识别出一些具有重要意义的变质变形的新元古代、晚古生代和中生代的岩浆岩。贺兰山群变质过程的PT演化轨迹的建立表明该区变质晚期是较慢的抬升减薄过程。通过对比研究,提出了阿拉善地块在不同阶段的大地构造属性。
塔里木重要区段古生代和中生代地层格架的建立及对比研究:在一些重要的地层中采集到孢粉、疑源类和几丁石等微体化石,为这些地层时代的确定与对比提供了新的证据。据发现的钙质超微化石、沟鞭藻化石进一步厘定了该区中—新生代地层层序,证实了库车坳陷及塔东北地区晚白垩世存在海相和陆相沉积,塔西南是近岸滨海—浅海沉积环境。确定麻扎地区火成岩具有岛弧性质,且形成于早石炭世。建立了柯坪地区早古生代三级层序,归并出二级层序,提出中—上奥陶统自东向西发生超覆。
柯坪同古四布隆寒武系灰岩野外露头
新元古代—早古生代重大转折期的同位素记录和生物与环境的协调发展:通过对陡山沱组盖帽碳酸盐岩Sr同位素研究,揭示了新元古代“雪球地球”事件之后强烈的化学风化作用和巨量的陆源物质输入。过渡族元素(铁、铜、锌)同位素分析表明,相对于碳酸盐岩,黑色页岩Fe重同位素富集、Zn重同位素亏损、Cu同位素组成无明显差异。Fe、Cu和Zn同位素在不同沉积相存在着差异,表明海水存在化学分层。陡山沱期早期,从台地相、斜坡相到深海盆地相,海水由表层氧化逐渐向深海的还原状态转化。
峡东地区九龙湾剖面盖帽碳酸盐岩的稀土元素和锶同位素特征
都兰单元南带榴辉岩中首次发现石榴子石的柯石英包体
柴北缘超高压榴辉岩野外露头
祁连—阿尔金造山带构造演化及其对成矿作用的制约:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人张建新、李海兵研究员。项目划分并确定了祁连—阿尔金造山带的构造单元和构造属性,明确了被阿尔金断裂所切割的阿尔金山和祁连山古构造单元具可对比性;首次在柴北缘榴辉岩中发现柯石英,在都兰识别出新的高压麻粒岩单元;建立了南阿尔金—柴北缘高压/超高压变质带的年代学格架;明确了北祁连—北阿尔金早古生代具有冷洋壳俯冲性质,而且早古生代洋壳俯冲存在穿时性;确定了北阿尔金红柳沟蛇绿岩的完整组合,获得北祁连SSZ蛇绿岩时限。南北两条俯冲(碰撞)杂岩带控制了这一地区基本的古构造格架和矿产资源的时空分布。
阿尔金断裂带被识别出新生代有多期强烈活动,至少存在3次快速隆升过程;最大走滑位移量由韧性和脆性走滑位移量组成;祁连山西段新生代火山岩和东段白垩纪火山岩特征为阿尔金断裂活动时限及演化提供了新的佐证;区域山脉的形成可能与阿尔金断裂走滑作用伴随的逆冲断裂活动有关。祁连山在白垩纪开始抬升,形成了青藏高原雏形的北部边界,新近纪的快速抬升造就了现今的高原北部面貌。白垩纪昌马盆地具有较大的旋转量,而柴达木地块并没有发生整体顺时针旋转。柴达木盆地和酒西盆地的主要油气构造是伴随阿尔金断裂走滑过程的产物,对冲构造发育区是上述盆地中的有利储油构造。
青藏高原南部地幔岩及铬铁矿成因:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人为杨经绥研究员。项目在罗布莎铬铁矿中发现呈斯石英假象的柯石英,推测是由更高压相的斯石英减压相变形成,提供了铬铁矿可能来自>300km的地幔深部的重要证据;在铬铁矿的锇铱矿中发现原位金刚石,表明金刚石形成在高温高压(T>2000℃,P>5GPa)环境;在罗布莎、康金拉和香卡山矿区的铬铁矿及其围岩中发现了金刚石,为探讨铬铁矿、蛇绿岩的成因提供了新的重要证据。
在俄罗斯极地乌拉尔铬铁矿中首次发现金刚石等异常地幔矿物,并在金刚石中发现纳米级柯石英包裹体,证明金刚石为原位产出,提供了铬铁矿成因的关键证据;罗布莎铬铁矿中发现的新矿物罗布莎矿、曲松矿、藏布矿和雅鲁矿获国际新矿物委员会的批准;高温高压实验证明,铬铁矿中发现的硅金红石形成于超高压环境;发现碳硅石的原位δ13C亏损,经对比认为其可能来自下地幔;提出地幔橄榄岩经历了洋底扩张,在板块汇聚边缘经历了高Mg熔体的交代。橄榄岩中的锆石年龄(130Ma)代表了岩体的侵位阶段,提出康金拉铬铁矿成矿物质来自深部而不是容矿围岩。认为地幔橄榄岩中发现的壳源锆石、石英、红柱石、蓝晶石等可能存在早期俯冲地壳物质的再循环,支持了“地幔不均匀”理论,罗布莎地幔橄榄岩和铬铁矿体均可能形成于地幔柱背景。
呈斯石英假象的柯石英及其共生矿物
白水江群灰岩块体中的牙形石
a—Ligonodina sp.;b—Icrios culicellus;c,d—Icrios sp.
南秦岭主要构造岩带及其形成环境研究:中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人王宗起研究员等。项目重新梳理了白水江群、碧口群、横丹群、西乡群、三花石群、耀岭河群、郧西群、洞河群的岩石组成特征,结合构造变形样式及古生物化石,认为南秦岭白水江群等志留系、北大巴山地区洞河群和部分志留系分别具有增生杂岩和弧后混杂岩的典型特征,碧口群、西乡群与耀岭河群/郧西群则为晚古生代岛弧杂岩,北大巴山地区则为古生代弧后杂岩及弧后陆缘组合序列。泥盆纪孢子、几丁虫、虫颚等微体化石的发现证明碧口群和广义的西乡群主体时代为晚古生代,对前人有关北大巴山腹地没有晚古生代地层的认识做出了重要更正。早石炭世微体化石的发现和玄武岩、凝灰岩锆石年龄表明安康一带耀岭河群主要形成于晚古生代。原划为奥陶纪大堡组的生物灰岩块中发现了中泥盆世化石,白水江群碎屑锆石年龄及花岗侵入岩年龄表明南秦岭增生杂岩带形成的最终时间为二叠纪末或三叠纪初。
全国区域地质综合研究试点:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人李廷栋院士、丁孝忠研究员。完成了全国区域地质志编写技术要求的研究,基本满足了地质志编写专业构架内容的要求。在区域地层综合研究、大地构造综合研究、岩浆岩综合研究、地球物理和深部地质综合研究、编图、第四纪地质综合研究及地质志数据库建设方面提出了整体编图的指导思想、编图原则和地质志图件、数据库的基本构架。江西省的试点工作全面覆盖了区域地质、矿产、环境三部分。通过资料总结研究和初步的野外调查对江西省的诸如双桥山群研究等重大地质疑难问题的研究有了重要的新发现和新认识,为指导和规范全国地质志的编写提供了有益的经验和范例。
双桥山群和河上镇群地层柱及锆石U-Pb谐和图
内蒙古中部晚新生代湖泊演化与古气候研究:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人为王永研究员。项目结合卫星遥感影像解译及野外地质调查,综合分析湖泊沉积地层、孢粉组合及环境磁学特征,将内蒙古中部第四纪晚期以来湖泊演变及气候环境演化划分出3个阶段:150ka、21ka、10ka,此期间曾大范围发育湖泊,为一较温暖的半湿润气候环境。将之与阳原全新世剖面对比分析,证实了中国北方第四纪晚期气候变化的波动性与阶段性,同时也存在区域性差异。浑善达克沙地在晚更新世就已经存在,经历了3次明显的气候干冷事件。
浩来呼热古湖泊遥感影像图
典型珍稀化石特征研究:中国地质调查局基础地质调查与研究工作项目,负责人为姬书安研究员。项目基本查明收藏的恐龙蛋化石、哺乳动物化石以及其他类型化石的产出地点以及时代分布;完成了中国恐龙蛋化石分布、河南省恐龙蛋化石分布、和政地区晚新生代哺乳动物化石分布图等图件。对发现于河南潭头盆地的恐龙蛋壳进行了详细研究,确定了2个属3个种恐龙蛋,极大地丰富了前人对该盆地恐龙蛋的认识。在甘肃兰州盆地中铺一带发现了恐龙蛋壳,为甘肃省境内恐龙蛋化石的首次记录。识别出了恐龙蛋化石、和政哺乳动物头骨化石标本中几类不同形式的作假现象,对以后相关工作的开展具有借鉴意义。
内蒙古中部地区全新世以来孢粉组合特征
中国白垩纪恐龙蛋化石分布图
河南潭头盆地恐龙蛋化石
中国大陆科学深钻主孔钻井
中国大陆科学钻探工程综合研究(东海):中国地质调查局、国家自然科学基金资助项目,负责人为许志琴院士、刘福来研究员等。项目通过钻探,在原有金红石矿体下又发现了厚达400m的金红石矿体,为富含钛磁铁矿的辉长岩经超高压转变成富金红石榴辉岩的结果。在岩心及附近地表露头岩石的锆石中普遍发现柯石英,表明苏鲁地体由榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质曾整体发生深俯冲。发现有经超高压变质的侵入性超镁铁岩(CCSD主孔、PP3卫星孔)和残余地幔楔(PP1和PP6卫星孔);在主孔岩心橄榄岩和榴辉岩岩屑中鉴定出金刚石、方铁矿、自然铁、自然铬、自然金、自然铝、镍纹石、铁纹石等数十种矿物,初步判断它们来自于深部地幔。矿物氧同位素组成研究证实超高压地体的原岩形成于被动大陆边缘的构造环境,陆壳岩石曾与寒冷的冰水发生过广泛的交换作用。建立了苏鲁地体“俯冲—超高压变质—折返—隆升—去顶”全过程的年龄谱系和各阶段的俯冲与抬升速率,表明苏鲁超高压变质带经历了快速俯冲—快速折返以及慢速隆升和极慢速去顶的演化过程。显微构造分析发现橄榄岩和榴辉岩在深俯冲过程中经历了强烈的高温塑性变形。将苏鲁超高压岩石的流体—岩石相互作用划分为7个演化阶段,提出大陆板块的深俯冲可以将相当多的流体和其中的溶解物质从地表带入到地幔深处;在锆石中发现了与柯石英共存的原生流体包裹体和超临界富硅酸盐的含水熔体,表明苏鲁地体的榴辉岩及其围岩在超高压峰期变质阶段有流体参与。提出了苏鲁地体分片俯冲—折返的穿时模型和深俯冲的物质沿板块汇聚边界的多层隧道呈多重/分片样式“挤出”的折返模式。首次利用科学钻探验证了结晶岩区地球物理成果,并建立了主孔区6000m深度的结构剖面,为陆—陆碰撞带的深根和苏鲁UHP变质地体三维结构的建立奠定了基础。
5100m钻探岩性剖面
汶川地震钻探专项:为科技部项目,总负责人为许志琴院士,由8个子课题组成在汶川特大地震发生及其余震尚在继续的特殊时期,快速实施汶川地震断裂的科学钻探是认识地震发生的机制、提高地震监视和预警的能力的一条重要途径,是研究地震破裂、应力解除过程的最佳时段。WFSD—1完成了1200m的钻进目标,在589~700m深度发现北川—映秀地震主断裂。主断裂带由厚达200m的黑色断层泥、碎裂岩和断层角砾岩组成,发现了罕见的20m厚的断层泥;在主断裂上部的彭灌杂岩中发现近20条古地震断裂带。开钻以来通过30000次余震的监测以及随钻实时流体监测,发现流体异常与余震及断裂带有相关关系。
脊椎动物化石研究取得了突破性进展:为中国地质调查局、国家自然科学基金、科技部973课题共同资助的阶段性成果。在辽西热河生物群研究中取得了突破性进展:新的哺乳动物化石——亚洲毛兽的发现为早期哺乳动物的中耳演化提供了重要线索。新属新种孔子天宇龙恐龙化石的发现不仅将异齿龙类恐龙的分布扩展至亚洲,而且填补了羽毛早期演化中的一个空白。达尔文翼龙化石的发现填补了由原始翼龙向进步翼龙演化的过渡类型的空白。中国猛龙恐爪龙类足迹化石的发现(河北省赤城县土城子组地层)成为世界上最古老的、最小的恐爪龙类足迹。
大型科学仪器远程共享公共服务系统取得重大进展:由北京离子探针中心牵头承担的国家科技基础条件平台重点项目“用于微束分析的大型科学仪器远程共享公共服务系统”和“离子探针示范系统”项目实现了微束分析大型科学仪器远程共享公共服务系统和离子探针远程共享控制系统,接入了中国地质科学院、中国计量科学研究院、吉林大学、南京大学、西北大学、北京大学、天津地矿所、宜昌地矿所和澳大利亚Curtin大学及ASI公司等单位的微束仪器,提供了针对地球科学、材料科学、生命科学、医学、纳米技术等学科的远程科学实验,提高了该类仪器的使用效率和应用水平。
我国台湾地区第一个SHRIMP远程工作站建成。SHRIMPII中国台湾地区远程工作站(SROS工作站)于2009年3月16日下午顺利通过调试,并在3月16日至19日期间与北京连线进行了约80个小时的实际样品远程定年。系统运转稳定,测试工作圆满成功。SROS得到国际地学界的广泛认可和高度评价,SHRIMPII远程测试工作已在全球范围内成功地常规化开展。中国台湾地区远程工作站的建立,将进一步加强海峡两岸在地学研究方面的互动与交流,为地质研究所与台湾地学界同仁开展全方位的合作打开新局面。
汶川地震科学钻探
台北中研院地球科学研究所所长江博明教授和中心主任刘敦—研究员在2009年3月建立的台北SROS工作站观摩SHRIMP远程实验
5. 中国地质科学院水文地质环境地质研究所
中国地质科学院水文地质环境地质研究所(简称水环所)始建于1956年,是全国唯一专门从事水文地质、工程地质、环境地质研究的国家公益性科研机构,是全国水文地质环境地质调查和地下水资源评价的科技支撑单位和技术发展核心,是全国水文地质环境地质专业编图中心。
“973”项目启动会上为特聘专家颁发聘书
2009年承担地质调查工作项目11项、地质调查工作内容1项,在研国家自然基金项目4项、973项目1项所属课题2项、国家科技支撑项目课题4项、国土资源部公益性行业科研专项2项、国土资源部百人计划项目2项、国土资源大调查安排的科研项目1项、基本科研业务费项目16项、中国地质科学院重点开放实验室专项2项。获批2010年国家自然科学基金面上项目2项、青年基金1项。国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“华北平原地下水演变机制与调控”喜获科技部立项并启动,所长石建省研究员担任项目首席科学家,总经费4500万元。
所长兼党委副书记石建省(中)、副所长张发旺(右一)、副所长张永波(左一)
2009年,水环所获国土资源部科学技术奖一等奖1项、省部级二等奖2项,荣获首届全国地源热泵行业评选活动“2009年度系统地质勘察优秀企业”称号。全年科研人员发表SCI、EI检索论文3篇,各种科技期刊和学术会议上共发表论文98篇,其中核心期刊论文90篇,出版专著4部。
2009年科研成果
全国地下水资源及其环境问题综合评价及专题研究:地质调查项目,负责人为石建省研究员,主要成员包括张发旺、张翼龙、王贵玲、陈宗宇、张光辉、张永波、刘少玉等。项目阐明了我国北方平原(盆地)地下水系统的演化趋势;划分了该区地下水系统,对比了华北平原、东北平原、西北内陆盆地地下水系统间的差异性。提出了地下水功能评价方法,首次建立了北方地区地下水功能评价指标体系,并完成了北方八大平原(盆地)的功能评价与区划。系统总结了北方各平原(盆地)地下水数值模拟方法、应用状况以及模型建立条件;建成了基于大型数据库的地下水资源数据共享与动态评价平台,整合完成了北方八大平原(盆地)地下水资源与环境实体数据库,实现了动态评价服务。重新评价了我国北方各主要地下水盆地的地下水资源及其开发利用潜力,系统分析了地下水资源变化的影响因素和各主要平原(盆地)地下水开采程度的差异。
地下水动态评价平台
中国地下水系统划分
华北平原地下水污染调查与评价:该项目为地质调查计划项目,项目负责人为张兆吉,主要参加人员包括费宇红、钱永、李亚松、王昭、陈京生、张凤娥等。通过对地下水污染的调查、采样和测试技术的详尽研究,研制了采样设备,建立了有机污染分析测试体系,提出了新的评价方法。通过对华北平原区14万km2开展的1:25万和对重点地下水污染区开展的1:5万地下水污染调查发现:不用任何处理直接可以饮用的地下水(I—Ⅲ类)占36.49%,经适当处理可以饮用的地下水(Ⅳ类)占24.25%,有39.26%的地下水(V类)需经专门处理后才可利用。华北平原地下水污染的特点:①污染检出指标多、超标少;②多为点状污染,分布广,多集中在城市周边和重化工开发区及影响带范围内;③以浅层地下水污染为主。项目成果入选中国地质学会2009年度十大科技进展。
野外现场测试水样
全国主要城市环境地质调查评价项目:属于地质大调查项目,负责人为刘长礼研究员,参加人员有侯宏冰、张礼中、张云等。项目完成了浙江、云南、四川、甘肃等15省区196个地级以上城市环境地质调查评价,建立了188个城市地质环境数据库,为177个城市的规划、建设、管理及汶川灾区灾后重建提供了地质依据。项目组查明152个城市地质灾害特征与发展趋势,为78个城市地质灾害防治、49个城市地下水保护与污染治理、13个城市地下热水开发利用、17个城市建筑地基适宜性利用提出了合理的对策建议,为75个城市论证了后备地下水资源208处,为17个城市未来垃圾的填埋处置初选了26个场地,编制了中国主要城市环境地质图集、各类图件共2168张。
中国地质环境分区与城市主要环境地质问题图
项目成果
珠江三角洲地区地下水污染调查评价:地质调查项目,负责人孙继朝研究员,主要成员有荆继红、黄冠星、刘景涛、陈玺、张玉玺、王金翠、向小平等。项目探索了地下水污染调查评价工作流程、技术方法、编图内容,完成了地下水污染防治区划,编制了具有创新性的地下水污染防治系列图件。自主研发了定深取样设备并获得国家专利,创新性地提出了“层次阶梯”地下水污染评价方法,为该地区地下水污染防治和地下水资源保护提供了科学依据和应用平台,也为我国其他类似地区开展地下水污染调查提供了经验和示范。计划项目和专题研究成果均被评审为优秀,这是我国首次完成的区域性地下水污染调查评价成果。
全国地热资源现状评价与区划:地质调查项目,负责人为王贵玲研究员,成员包括蔺文静、陈德华、刘志明、陈浩、张薇、杨会峰等。项目收集汇总了全国31个省(市、自治区)的地热井、温泉开发利用资料,修编了“中国地热资源利用现状图”、“中国地热资源分布图”等图件,编制了《浅层地热能勘查开发技术规程》,完成了《全国地热资源现状评价及区划技术要求》及《全国地热资源现状评价与区划编图技术要求》的编制工作。开展了地热资源评价方法研究,提出了我国山区对流型和沉积盆地型地热可开采资源量计算方法,提出在全国进一步开展地热资源勘查评价的建议及工作部署。
中国地热资源利用现状图
中国地热资源分布图
河套平原地下水资源及其环境问题调查评价:地质调查项目,项目负责人为石建省研究员和张翼龙教授级高工,主要成员包括刘海坤、赵华、杨会峰、叶浩、陈宗宇、张永波等。2009年开展了河套平原1:10万第四纪地质和水文地质调查、水文地质物探和钻探、测试分析、遥感解译等工作,对调查区内的土地利用、盐渍化、沙漠化及与地质环境相关的地方病状况有了较详细的了解;建立了野外包气带水盐运移试验场;对河套平原已建立地下水模型中存在的问题进行了总结,并提出建模思路,初步建立起区域水资源优化配置模型。同时,还建立了河套平原区地下水同位素剖面和社会经济数据库系统,为开展地下水循环演化研究奠定了基础。
在内蒙古毕克齐镇利用RAS—24浅震仪探测水文地质结构
黄河流域基岩区侵蚀成因及预测预报:科技部科研院所社会公益项目,负责人为石建省研究员和叶浩研究员。主要完成人员包括程彦培、侯宏冰、石迎春、郭娇、吴利杰、王强恒等。主要研究内容是砒砂岩的侵蚀机理。项目经过3年研究表明,粉红色的砒砂岩抗侵蚀性相对最强,灰白—紫红色交错互层的砒砂岩抗侵蚀性相对最弱;利用“3S”技术,对砒砂岩沟边线的蚀退进行了预测。预测结果表明,砒砂岩的侵蚀不但与岩石的地层组合有关,而且与地表覆盖物的厚度和松散程度有关;提出在现有水土保持工程的基础上,应针对地表不同类型的覆盖沙进行重点治理,以减轻该地区岩土侵蚀的强度。
水岩作用模拟试验装置
污灌区水土污染自然衰减调查评价:该项目为地质调查项目,负责人为张翠云研究员,项目组主要成员包括何泽、张胜、殷密英、李正红、马琳娜等。经过多年的努力,成功建立了微生物分子生物学检测高新技术。该技术由微生物DNA提取纯化、扩增、DGGE分析和测序等多个环节组成。目前利用该技术完成了28m深包气带土样和地下水样DNA提取纯化、扩增、DGGE分析和测序,取得了国内首批厚层包气带和地下水样微生物DNA数据,为污染物在包气带和地下水中的自然衰减评价提供了依据。
污灌区地下水微生物 DNA提取纯化结果
典型地区1:5万水文地质调查示范:地质调查项目,负责人为王贵玲研究员,主要成员包括杨会峰、陈德华、陈浩、张薇、范琦、刘志明、蔺文静、梁继运等。开展了水文地质调查、水文地质物探、水文地质钻探、水文地质试验(抽水试验和渗水试验)、水化学样品采集、同位素样品采集,工程测量等工作。查明了水动力场、水化学场的空间分布特征,对水文地质参数进行了精细刻画。详细研究了1:5万水文地质调查技术方法体系,对各种图件的表达内容和编制方法进行进一步地总结和优化,制定了1:5万水文地质调查的编图技术要求。
项目组进行水位测量
鄂尔多斯能源基地能源开发与地质环境互馈效应调控研究:水环所与德国蒂宾根大学应用地质中心、美国马萨诸塞大学合作开展的项目,中方负责人是张发旺研究员,中方主要参加人员有陈立、张胜、赵红梅、侯新伟等。项目组历经3年多研究,开创性地提出了利用采煤塌陷区深厚包气带作为接纳储蓄大气降水的关键技术;首次提出黄土地区石油污染土壤原位微生物修复技术,为一定规模原位修复石油污染土壤起到了示范作用;利用德方提供的鲁尔矿区环境整治规划和产业结构调整的经验,优化了大柳塔矿区和铜川矿区的地质环境整治规划方案。
石油污染土壤原位修复试验
6. 中国地质科学院水文地质环境地质研究所
中国地质科学院水文地质环境地质研究所是全国唯一专门从事水文地质、工程地质、环境地质研究的国家公益性科研机构,是全国水文地质调查和地下水资源评价的科技支撑单位和技术发展核心,是全国水文地质环境地质专业编图中心。
重点研究和解决国民经济建设中带普遍性、关键性、战略性、公益性和区域性的水工环基础理论和技术问题,在区域水循环、水文地球化学、同位素水文地质、黄土与全球变化、农业地质、城市地质、地下水微生态学等分支学科和专业编图方面做出了开创性贡献,为国土资源开发、整治、保护和合理利用提供了科学依据。
现有在职职工263人,包括中国科学院院士兼中国工程院院士1人、中国工程院院士1人、博士生导师6人、高级技术职称84人。
2008年,经济实力进一步增强,经济总量首次突破1亿元,达到10320.59万元,比上年增长8%;全年各类项目经费达到4160万元,比上年增长12%;总资产达到12436.11万元,比上年增长11.38%。
2008年,全所科研人员在各种科技期刊和学术会议上共发表论文100余篇。其中,SCI、EI检索论文7篇,ISTP检索论文4篇,核心期刊论文84篇,出版专著2部。参与获得国土资源科学技术奖一等奖1项,获河北省自然科学技术奖二等奖1项。
副所长张发旺研究员
所长、党委副书记石建省研究员
2008年重要科技成果
采煤塌陷区土壤养分循环及对生态环境的影响研究:属国家自然科学基金项目,负责人张发旺研究员。以神府—东胜矿区为例,深入研究采煤塌陷区土壤养分循环变化规律以及土壤养分循环变化对当地生态环境的影响,为定量分析采煤塌陷对土壤养分流失的影响程度,准确评价及合理开发矿区土地资源,实现矿区复垦和生态环境再建等提供基础理论依据。
贵州乌江流域岩溶地下水系统与生态水文地质研究:属面上基金项目,负责人中国工程院院士卢耀如研究员。从雨季及旱季的地表与地下常规水质、有机物成分对比,以及土壤中成分与有机质的对比上,分析研究水—土,水—岩作用的化学与机械作用,研究水系统的生态特征;另一方面通过温控溶蚀试验,探索库水、地下水对可溶岩的不同温度溶蚀作用与有关库水—地下水的生态特征。揭示了人类蓄水对生态水文地质的显著影响,以及人工化肥与污染对石漠化与生态特性的影响。
卢耀如院士(右一)在毕节鸭池镇取土壤水样
大柳塔双沟塌陷区150cm以上深度土壤含水量动态变化图
压力溶蚀实验装置
碳酸—硫酸盐岩建造中复合岩溶发育的微生物作用机理研究:属面上基金项目,负责人张凤娥研究员。以微生物作用下的硫循环为线索,采用室内模拟试验、地球化学模型和质量平衡反应模型等手段,研究了硫酸盐还原菌对硫酸盐岩岩溶发育的影响机制、硫酸盐还原产物氧化形成的硫酸对碳酸盐岩的侵蚀性、如何识别微生物引起的与硫有关的氧化—还原作用,以稳定硫同位素的分馏程度,以及硫酸溶蚀碳酸盐岩后的蚀变矿物来识别硫酸盐还原菌和硫氧化菌在复合岩溶发育中的作用。
硫酸盐岩中分离的硫酸盐还原菌的扫描电镜照片
(a培养温度35℃;b、c、d培养温度均为50℃。均放大18000倍)
中国地质科学院年报.2008
川西坳陷上三叠统深层水形成演化和聚气成藏的古水文地质论证:属面上基金项目,负责人汪珊研究员。以川西坳陷为研究靶区,上三叠统深层水渗流场、化学场形成演化研究为主线,论证了含水系统、水文地质期的划分和定位;依据深层水现代化学与初始化学的平衡差异,论证了上三叠统深层水在地史过程中一直向浓缩盐化、正向变质的地球化学方向演化,概括了深层水形成演化规律性和成因类型的演化模式。从地质构造、水文地质、生气储气能力,以及油气生成期、运聚期和圈闭期在时空上的匹配关系,提出了评价预测聚气成藏的有利地段。
全国主要城市环境地质调查评价:属中国地质调查计划项目,负责人刘长礼研究员。该项目取得重大进展,科技成果入选中国地质学会2008年度十大地质科技成果。项目完成了15省(区)177个地级以上城市环境地质调查评价,为146个城市建立了地质环境数据库,为177个城市的规划、建设、管理及汶川灾区灾后重建提供了地质依据。这些成果被许多城市用于城市规划、后备水源地论证、垃圾场地选择、地质灾害防治等工作,产生了巨大的经济社会效益。
(中国地图出版社,1992年)
(中国地图出版社,2004年)
川西坳陷T3X2泥岩压实水水头形成演化系列图
华北平原东部浅层地下水开发利用示范:属中国地质调查项目,负责人刘少玉研究员。项目系统总结了国内外浅层地下水开发利用情况与经验,研究了工作区浅层地下水分布规律,建立了联通示范井,使弱含水层井出水量成倍增加;在大面积浅层咸水区,解决了抽咸换淡水土改良的疑难问题;使傍河区实现了浅层水和洪水以及河水的循环巧用,项目成果对浅层地下水开发利用方面具有广泛的推广价值。
全国地热资源现状评价与区划:属中国地质调查项目,负责人王贵玲研究员。项目完成了《全国地热资源现状评价与区划》技术要求和《浅层地热能勘查开发技术规范》的编制;根据平均布井法评价沉积盆地传导型地热资源可开采资源的评价体系;开展了全国地热资源现状评价与区划编图技术要求的编制;完善了地热资源现状评价和区划信息系统;分析了我国地热资源开发利用现状,提出地热资源可持续开发利用和保护的建议。
专家组检查项目的天津示范井建设情况
中国地质科学院年报.2008
华北平原地下水污染调查评价:属中国地质调查计划项目,负责人张兆吉研究员。通过野外调查对华北平原地下水污染有了初步认识,研制和制定了地下水采样方法,编制了《地下水污染调查采样技术要求》和《地下水污染调查综合研究技术要求》,进行了华北平原地下水水源地评价,初步建立了地下水污染数据库系统,建立和实施了有机分析实验室质量监控,进行了污灌区水土污染自然衰减研究以及石油类污染场地调查与评价。
亚洲地下水资源与环境地质编图:属中国地质调查项目,负责人张发旺研究员。通过对世界的地下水资源图和欧洲、澳大利亚、美国等相关图件成果分析研究,完成亚洲地下水资源与环境地质数据库框架,研发亚洲地下水资源与环境管理信息系统和空间数据浏览系统。对湄公河流域地下水资源与环境地质编图进行了专题研究,完成样板区编图。
中国地质科学院年报.2008
野外采样试验研究
工作人员现场取样
7. 中国地质科学院地质力学研究所
截至2014年底,全所在职职工190人,其中具有博士学位的87人,研究员及教授级高工46人,副研究员及高级工程师、高级会计师47人。内设8个专业研究室、5个职能处室和2个公益服务部门;有2个部级重点实验室、2个部野外科学观测研究基地、1个局级重点实验室、1个局业务中心和2个中国地质科学院重点实验室。
获国家科学技术进步二等奖1项(参加),国土资源科学技术一等奖1项,二等奖1项。“山区公路城镇危岩崩塌灾害及工程高切坡减灾理论与技术”获得教育部科技进步奖。“泛亚铁路大理至瑞丽沿线地质构造综合研究”获中国地质调查成果奖二等奖;获发明专利2项:“基于微型桩群的滑坡防治方法”、“一种非常规气的现场自动解析仪系统”;获实用新型专利3项:“一种小型地震报警仪”、“一种带有自动数据采集系统的岩土体原位直剪试验装置”、“0~60℃岩石线性热膨胀系数的测量装置”。
力学所参加的“胶东金矿理论技术创新与深部找矿突破”获国家科技进步二等奖
2014年在研项目166项,总经费1.4亿元,其科技部项目5项,国家自然科学基金项目31项,地质调查计划项目7项、工作项目46项,国土资源公益性行业科研专项项目5项,其他部委项目7项,基本科研业务费项目23项,相关单位委托项目45项;出版专著8部;以第一作者发表论文173篇,含SCI检索论文55篇(国际SCI论文37篇),EI检索论文23篇,中文核心期刊论文49篇。
领导班子由5人组成:所长、党委副书记徐勇,党委书记、副所长、纪委书记徐龙强,副所长赵越、侯春堂、马寅生。
所长、党委副书记徐勇(中),党委书记、副所长、纪委书记徐龙强(右二),副所长赵越(左二),副所长侯春堂(右一),副所长马寅生(左一)
年度重要科研成果
柴达木盆地油气调查开辟了石炭系勘探新领域。明确柴达木盆地石炭系分布范围和残留厚度,发现柴达木盆地中新生界之下普遍发育石炭系;对柴达木盆地石炭系进行了划分对比,编制了盆地上泥盆统—石炭系不同阶段岩相古地理图;证实柴达木盆地石炭系发育良好的烃源岩,具有很好的生油能力,发现大量的石炭系油气显示,油源对比证实其来源于石炭系烃源岩;研究表明柴达木盆地石炭系构造变形主要发生在新近纪末期,有利于石炭系成藏;同时通过柴东地区地震资料重新处理,初步确定10个石炭系圈闭。
华南大陆白垩纪大地构造演化过程及动力学研究取得新成果。通过对盆地沉积、构造变形和岩浆演化等资料的综合分析,梳理了华南白垩纪大地构造演化过程,首次提出3阶段伸展和挤压交替演化模式。早白垩世早期(145~137Ma)挤压作用,导致陆壳普遍加厚重融,形成大规模埃达克质岩、片麻状花岗岩和混合花岗岩,与古太平洋板块及北缘洋中脊的低角度俯冲作用密切相关。早—中白垩世(136~80Ma),华南处于弧后扩张的大地构造背景下,区域沉积—岩浆—变形演化与古太平洋板块的俯冲作用相关,伸展—挤压事件的幕式交替反映了弧后扩张过程中复杂的俯冲板片动力学。晚白垩世(80~65Ma),周缘板块动力学发生重大调整,新特提斯构造域板片俯冲作用控制着新一轮地壳伸展裂陷和沉积—构造演化。
柴达木盆地石炭系烃源岩有机质成熟度图
欧南地区石炭系顶面构造图
霍布逊地区中生界底面构造图
“华北克拉通中—新元古代多期裂解事件性质及其成矿专属性”研究取得重要进展。发现狼山地区渣尔泰群变质火山岩夹层的锆石U-Pb年龄为(804.1±3.5)Ma,结合前人发表的狼山渣尔泰群变质火山岩(805.0±5.0)Ma的锆石U-Pb年龄结果,认为狼山地区渣尔泰群主体年龄为新元古代,时代在800~1100Ma左右。而渣尔泰山地区的渣尔泰群锆石测年结果显示,渣尔泰群时代为中元古代。狼山地区的渣尔泰群不同于东侧渣尔泰山一带渣尔泰群,以及白云鄂博群和化德群,它是一套新元古代谷沉积组合。建议恢复狼山群名称,专指分布于狼山地区的这套新元古代地层。内蒙古狼山地区新元古代狼山群的确定一方面填补了华北克拉通新元古代地层空白;另一方面,前人确定的狼山—渣尔泰山—白云鄂博中元古代成矿带实际上应该解体为中元古代和新元古代两个成矿带,狼山群中发育的大型海底火山喷流矿床成矿时代应该在新元古代之后。
(a)狼山、渣尔泰山、白云鄂博地区中新元古代地层;(b)渣尔泰群测年结果;(c)狼山群测年结果
滑坡实时监测系统发布网页
发挥地质调查科技支撑作用,提升西部山区防灾减灾水平。由中国地质调查局组织、地质力学研究所等单位实施的“西部复杂山区地质灾害成灾模式”计划项目,经过4年的调查研究与科技攻关,完成了我国西部复杂山区重大地质灾害成灾模式与监测预警科学问题和应急处置关键技术研究,项目引入遥感解译、灾害详查、GPS与InSAR地表监测、大型风洞试验、现场物理模型试验、数值模拟、力学数学分析等先进技术手段,开展了大型地质灾害成灾模式、早期识别、监测预警与防治对策等内容的综合研究,提高了复杂山体地质灾害早期识别水平和监测预警关键技术,建立了复杂山区地质灾害实时监测与预警示范区,提高了地质灾害应急快速加固与风险评估的技术方法理论水平,为我国西部复杂山体地质灾害防灾减灾提供理论依据和技术支撑,推动了工程地质学科发展。
“青藏高原东南缘重要活动断裂厘定与活动构造体系综合研究”成果丰硕。通过详细的活动断裂解译与调查、同震地表破裂填图和古地震研究,查明了该区主要活动断裂的分布与组成、活动性及历史地震与古地震活动特征,并获得了该区高精度的地表破裂分布图像。研究表明,玉树活动断裂带构成了玉树—鲜水河—小江断裂系的尾端构造,属典型的“Z”型左旋剪切张扭性变形带,晚第四纪期间的左旋走滑速率可达4.0~5.4mm/a,调节了该区大部分的块体挤出与旋转变形量,是该区地震活动性最显著的断裂。古地震研究揭示,玉树主干走滑断裂带全新世期间的大地震原地重复间隔明显不均匀,平均在千年以上,最长达近3000a。基于新发现的古地震活动规律,综合判断认为,该区玉树断裂带上仍存在至少6段大地震危险程度不同的地震空区,估算的潜在大地震震级为Mw6.6~7.3不等。
玉树断裂带东南段探槽西壁剖面(剖面的地貌部位(A)、沉积结构(B)及剖面编录图(C))
玉树地震4周年纪念成果专辑
8. 中国地质科学院矿产资源研究所
中国地质科学院矿产资源研究所作为中国地质调查局直属的事业单位,既是国家科技创新体系的重要组成部分,又是中央公益性地质调查队伍的主体力量和重要技术支撑。主要开展矿床地质、地球化学、地球物理、成矿规律、成矿预测、矿产勘查新理论新方法、矿产资源调查评价、矿产资源战略和可持续发展研究,以及重大矿产资源科学问题研究等。中国地质学会矿床地质专业委员会、矿物专业委员会挂靠在所,主办学术刊物《矿床地质》。
王瑞江所长在典型示范成果技术委员会验收会上做报告
国内知名专家、院士评估潜力评价典型示范成果
王瑞江所长(中)、张佳文副所长(右二)、毛景文副所长(左二)、王宗起副所长(右一)、邢树文副所长(左一)
2009年矿产资源研究所承担项目200余项,其中国家科技支撑课题12项、国家863课题4项、国家973课题5项、国家自然科学基金项目20项、地质大调查项目38项、深部计划专项项目1项、部危机矿山项目11项、部公益性行业专项项目3项、部百人计划项目3项、各省局地勘项目3项、公司等委托项目28余项等,以及所基本业务费项目和院实验室项目若干项。获国土资源科学技术奖一等奖1项、二等奖2项;发表论文153篇,其中SCI收录23篇,ISTP论文3篇,EI检索2篇,国外一般13篇,国内核心期刊99篇,国内一般13篇,出版专著9部。
全国矿产资源潜力评价新一轮技术培训研讨会
国土资源部地勘司和地调局有关领导亲临验收会
2009年度重要科研成果
全国矿产资源潜力评价:属国土资源大调查重点计划项目,2009年整体工作有序推进,省级工作全面展开并取得实质性进展,基本完成除新疆、西藏、青海、内蒙古、黑龙江5省(区)外的全国各省(区、市)铁矿和铝土矿单矿种资源潜力评价工作(包括与铁、铝潜力评价相关的成矿地质背景、成矿规律、物探、化探、遥感、自然重砂、矿产预测、数据库建设等项工作),及省级基础编图工作(包括1:25万实际材料图和建造构造图、全省/区/市重力、磁测、化探、遥感、自然重砂等基础编图)。煤炭、铜、铅、锌、钨、锑、稀土、金、钾、磷等单矿种资源潜力评价工作正按计划有序推进;全面完成全国典型示范工作,成效显著并及时应用于矿产勘查年度工作安排和“十二五”规划部署研究中;完成技术要求的最后审定和编制,交付正式出版;成功举办全国新一轮技术培训;成功召开了2009年度全国工作会议,进一步加强和推进了项目组织管理和工作进度;开展了自2006年以来省级项目工作进度统计分析,按月及时、全面地掌握了工作进展情况;以开通专门网站和签订宣传合作协议的方式,加强了项目成果的宣传。
全国矿产资源潜力评价2009年度工作会议现场
全国铁、铝单矿种潜力评价成果示范验收会
全国矿产资源利用现状调查项目技术要求培训会
全国矿产资源利用现状调查:该项目是国土资源部开展的矿情三项调查任务之一。项目由中国地质科学院矿产资源研究所承担,全国31个省(区、市)和相关行业部门参加,项目办公室设在矿产资源研究所。本项工作于2007年启动,计划2010年底基本完成任务。
经过两年的努力,本项工作已在全国全面展开。2009年主要进展如下:①按六大区片系统组织了全国技术培训,另应安徽、广东、广西、河南、山西等十多个省(区、市)的要求,有针对性地开展了省级培训,共计培训技术人员5000人次,为本次核查工作奠定了坚实基础;②全面展开了全国矿产资源储量动态监督管理支持系统建设,包括煤炭矿区三维可视化系统开发、矿区资源概略技术经济评价软件开发及试点等;③省级试点及调研工作全面推进。为了发现和解决实际工作中的问题,全国项目组开展了黑龙江鹤岗煤炭矿区储量核查试点、煤炭三维可视化系统试点、湖北及北京单矿种汇总试点、北京评审验收办法细则试点等一系列试点工作,并组织了山西、黑龙江的省级调研,这些工作均取得了良好的指导示范效应;④矿区资源储量核查工作取得阶段性成果。全国计划核查矿区为22589个(含各省自选矿种),已完成核查4838个,完成比例为21%;部规定核查的大中型矿区5175个,已完成核查1196个,完成比例23%。
王瑞江所长(左二)、王登红研究员(右一)在西藏新嘎果铅锌矿区考察
中国成矿体系综合研究:属国土资源大调查项目,项目负责单位为中国地质科学院矿产资源研究所,参加单位有天津地质矿产研究所、长安大学等。主要完成人员:陈毓川、王登红、徐志刚、沈保丰、汤中立、陈郑辉等。该项目在“中国成矿体系与区域成矿评价”项目的基础上,通过对成矿作用和成矿系列的深入研究,充实了成矿系列内容,提升了中国成矿体系和成矿规律的认识;根据新资料,重新划分了全国范围的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级3个层次的成矿区带,增加了海域成矿区带的划分,首次实现了国土面积的全覆盖;从唯物辩证法的角度提出了“全位成矿—缺位找矿”的必然性和偶然性、一般性和特殊性、现实性与可能性,以揭示成矿规律,指导地质找矿,体现了根据“现实”来预测“可能”的基本思路,对拓展找矿思路具有重要意义;在深入研究各主要地质历史时期成矿体系的地质构造环境等重大成矿基础地质问题的基础上,进一步确立了中国前寒武纪以陆核构造为主的成矿体系、古生代的板块构造成矿体系和中、新生代的大陆成矿体系,充分体现了我国四大成矿体系各自的本质和特点;探索并已初步构建了数字化和系统化的中国成矿体系专家系统,为地质矿产资源勘查和矿产地质基础研究等提供了便捷的查询服务。2010年1月,该项目通过中国地质地调局成果报告评审委员会验收,成绩为优秀。
青藏高原火山沉积硼矿成矿条件与找矿标志研究:属国土资源大调查工作项目,项目主要成员有:郑绵平、齐文、李金锁、陈文西、袁鹤然、刘建华、曹建科、郑元、刘丹阳、李道明等。该项目通过多年深入研究区调查,取得下述主要成果。
发现和确认在青藏高原存在富硼二元结构火山沉积岩系,经K-Ar和SHRIMP测定年龄为21~16Ma。其成矿时代与土耳其安纳托利亚主成硼带相同;首次发现该火山沉积二元结构硼、锂、铯、铷以及砷正异常,且与安纳托利亚火山沉积岩系硼、锂、铯、铷相当,并在火山沉积岩层中发现钠硼解石和硼砂矿物,局部硼矿层已达工业品位;遥感、水化学、岩石矿物等多学科研究充分揭示卡湖地区有广泛的硼、锂(铷铯)地球化学高丰度显示,其正异常面积约近10000km2。通过区域地质和岩石学研究,查明色卡执早中新世火山沉积岩形成地质构造背景。该区与安纳托利亚同处于板块边缘附近,卡湖富硼超钾质火山沉积岩系是在印度板块与欧亚大陆陆陆碰撞期后、地壳东西向伸展背景下的封闭断陷盆地中形成的,硼(锂)物质可能是代表来自深部岩石圈和地幔部分熔融的产物。调查发现现代卡湖产硼砂和钠硼解石的厚度达1m多,发现10个现代盐湖和咸水湖湖水硼或锂达到工业品位,初步估算的B2O3和LiCl资源量分别为830万吨和4.6万吨;指出青藏高原同属中新世早期沉积(五道梁群和查保马组)的可可西里至青藏铁路中段等地,值得进行火山沉积硼矿探索。调查结果表明,西藏卡湖地区火山沉积硼矿化区具备火山沉积硼矿床构造地质、岩石矿物和地球化学的找矿先决条件,具有寻找超大型火山沉积硼矿的潜力。该成果为我国突破超大型火山沉积硼矿的先导性成果,为在青藏高原寻找该类型矿床提供了重要的科学依据。
我国战略性矿产勘查工作运行机制研究:属中国地质调查局地质调查工作项目,主要完成人员有:王瑞江、崔艳合、王文、罗晓玲、孙艳、张新安、李建武、颜世强、刘树臣。项目以科学发展观为指导,深入分析了我国矿产勘查面临的国内外环境和形势;详细阐述了战略性矿产勘查工作的基本内涵、性质定位、主要任务和部署原则等;系统剖析了我国矿产勘查工作管理体制的变迁与特点,对计划经济和社会主义市场经济两个时期我国地质工作体制和运行机制取得的成绩和存在问题等进行了评价;全面收集了世界主要以市场经济体制为主体国家的矿产勘查工作管理制度、运行机制等基本资料,结合我国实际特点,从产业管理体制、矿产勘查投资、矿产勘查主体、矿业权运作等方面进行了对比分析研究,提出构建适合我国社会主义市场经济体制的矿产勘查运行机制的基本要素和下一步改革建议;对我国战略性矿产勘查的市场准入及退出、工作部署、找矿激励、科技引领、主体互动、风险勘查、投资融资、质量监控、勘查利益调配、矿产战略储备、资料公共服务等各环节的运行机制进行了细致地阐述分析;深入探讨了我国战略性矿产勘查中有关公益性地质队伍建设、国家公益性地质工作对商业性矿产勘查的引导和拉动作用,以及“走出去”等若干重大问题。提出的这些认识和建议对推动我国战略性矿产勘查工作具有重要参考意义。
“玢岩”型铁、硫矿床及控矿构造的反射地震探测研究:高分辨率反射地震在探测深度和分辨率方面具有其他方法无法比拟的优势。为试验该方法在探测深部“层状”矿床和控矿构造方面的有效性,吕庆田研究团队在国家危机矿山专项计划项目的支持下,于2008年在安徽庐枞(庐江—枞阳)矿集区的罗河—泥河—大包庄矿区采集了两条10km的高分辨率反射地震剖面。尽管矿区构造十分复杂,但叠加剖面仍然发现了很多反射:白垩纪沉积红盆清楚的反射特征,揭示出红盆具有3层结构,厚度约1200m。从沉积韵律分析,白垩纪以来该地区在伸展构造背景之下伸展速度和沉积环境存在阶段性变化;火山岩层大致呈现3层结构,火山沉积岩层(双庙组、砖桥组)的厚度约800~1000m。火山沉积岩之下有明显的“穹隆形”反射,推断可能存在“鼻状”隆起的侵入体。对照精细建立的地质剖面,罗河矿体、泥河矿体上方存在清晰的反射,与矿体位置基本对应,初步证实利用高分辨率反射地震可以直接探测到矿体;同时也发现,当矿体陡倾,或结构形态复杂、或空间尺寸较小时,对应矿体无反射或呈零乱弱反射。试验结果表明,高分辨率反射地震可以用于探测深部控矿构造,在条件合适情况下,可以探测层状矿体。
罗河、泥河、大包庄矿床地质简图及反射地震剖面位置(S1、S2)
图中蓝色、红色和粉色方框分别代表泥河、罗河和大包庄矿区范围;黑色、蓝色和绿色圆点分别代表泥河、罗河和大包庄矿床钻孔分布
S2偏移剖面的地质构造解释结果
K1sh—双庙组火山岩;Jzh—砖桥组火山岩;Q—第四系沉积;J—推断为早中侏罗碎屑岩沉积(罗岭组或磨山组);T—推断为三叠系灰岩;Ky1、Ky2、Ky3分别代表红盆的三层结构;粗实线为断裂,细虚线为岩性界面;ZK64—剖面经过的钻孔位置、编号及柱状图,钻孔岩性图例如下:
第四系;
杨湾组红层沉积;
凝灰岩、粉砂岩;
(黑云母、辉石)粗安岩;
次生石英岩;
高岭石岩;
正长岩;
碱性长石岩;
粗面岩;
磁铁矿、黄铁矿体;
(绿泥石化、碱性长石化)膏辉岩;
(方沸石)透辉石岩;
加拿大萨斯喀彻温省找钾勘查:属于社会项目,主要完成人有:齐文、郑绵平、闫长明、孙伟、罗晓峰、黄适等。矿产资源研究所与中川国际矿业控股有限公司开展战略合作,在加拿大萨斯喀彻温省钾盐成矿带周缘进行找钾勘查,通过大量地震物探、钻探取心、测试分析和综合地质研究,在KP488区块找到了大型优质钾石盐矿床。该钾矿层赋存于中泥盆统顶部,共有3个钾矿层,埋深1229~1308m,矿层平均厚度19.25m。钻孔控制矿体面积37km2。矿石类型为氯化钾矿,KCl平均品位32.8%。KCl资源量巨大,达50255.85万吨,其中:控制的内蕴经济资源量(332)KCl3330.84万吨,推断内蕴经济资源量(333)KC146925.01万吨。勘查表明,这是一个具有良好开发前景的大型优质钾石盐矿床。
郑绵平院士带队在加拿大考察钻孔岩心
刚从钻孔中取出的钾盐岩心
新疆准噶尔盆地周边斑岩铜矿成矿条件研究:属中国地质调查局地质调查工作项目,报告完成人有:杨富全、闫升好、刘玉琳、周刚、刘德权、王义天、杨建民、宋会侠。该报告将新疆准噶尔斑岩铜矿床成矿时代分为4期,即晚志留世—早泥盆世(427~411Ma),主要分布在东准噶尔琼河坝地区;中泥盆世(378~376Ma),主要分布在准噶尔北缘的卡拉先格尔一带;石炭纪(327~296Ma),主要分布在准噶尔北缘的希勒库都克和西准噶尔的包古图一带;三叠纪,主要见于希勒克特哈腊苏铜矿,叠加在中泥盆世成矿作用中。新疆准噶尔斑岩成矿带体现出从东到西成矿时代逐渐变新的规律,从427~418Ma(铜华岭铜矿)→411Ma(蒙西铜钼矿)→374~378Ma(希勒特克哈腊苏铜矿和玉勒肯哈腊苏铜矿)→327Ma(希勒库都克钼铜矿)→310~296Ma(包古图铜矿)。境外的东西两段均发现了许多大型、超大型矿床,因此,处于中段过渡带的准噶尔也有形成大型、超大型矿床的条件。对包古图大型斑岩铜矿进行了系统研究,建立了包古图斑岩铜矿成岩成矿年代学谱系,探讨了成矿作用。测定了哈腊苏斑岩铜矿成矿时代,对成矿流体性质和来源进行了研究,建立了矿床模型,提出早期成矿作用发生在中泥盆世,与斑岩有关,晚期叠加成矿作用发生在中晚三叠世,与构造—岩浆—热液活动有关。
哈腊苏中型斑岩铜矿区景观
包古图大型斑岩铜矿区景观
岩矿和化石标本标准化整理、整合及共享试点:属科技部、财政部自然科技资源共享平台项目中的子课题,主要完成人员有:张德全、崔艳合、佘宏全、唐绍华、李进文、丰成友、张作衡、白鸽、杨郧城等。项目采集或收集整理了湖北大冶铁矿、江西德兴斑岩铜矿、云南个旧锡矿、山东焦家、新城金矿等43个大中型金属矿床标本共2882件,编写完成了所有43个矿床和2882件岩矿石标本的描述和信息记录工作。标本全部保存于资源所专业展览馆内,每一个岩矿石均建立了相关信息数据资料。可以通过网络查阅了解矿床的位置、用途、资源编号、规模大小、矿床特征、矿石和矿体特征、品位、主要地质图件、分析数据等51项信息内容;同时提供单个岩矿石标本的结构构造特征、矿石照片、提供标本的联系方式等29项具体信息。主要应用网络服务面向社会和地质专业部门提供浏览性服务,为地质科学院研究生教育提供试验教育服务。
2006~2008年岩矿石标本标准化整理矿床分布图
9. 中国地质科学院地质力学研究所
中国地质科学院地质力学研究所在构造地质、新构造与地质灾害、地应力与区域地壳稳定性评价、油气地质及矿田构造、第四纪地质与环境等研究领域具有专业优势。国际工程地质与环境协会(IAEG)新构造与地质灾害专委会、中国地质学会地质力学专业委员会、第四纪地质与冰川专业委员会和古地磁专业委员会挂靠在本所,主办学术刊物《地质力学学报》。
2008年承担各类项目总计182项,其中国家(科技部)科技项目21项,国家自然科学基金项目17项,国土资源部项目18项,国土资源大调查项目19项,其他类项目100余项。
2008年承担各类科研项目总经费9568万元。其中,国家(科技部)科技项目经费3908万元;国家自然科学基金项目经费195万元;国土资源部项目经费993万元;地质大调查项目经费2736万元;其他类项目(包括所长基金及横向项目)经费1735万元。
2008年有12项科技成果通过专家评审和验收,其中地调项目评审成果7项,6项优秀,1项良好;自然基金项目5项通过结题验收。本所作为第二获奖单位和第三获奖单位获得2008年度国土资源科学技术奖二等奖2项,作为第二获奖单位获2008年度河北省科技进步奖三等奖1项。本所青藏高原新构造与古大湖研究成果入选2008年度中国地质学会十大地质科技成果;阿尔金山东段铁矿找矿新进展被评为2008年度中国地质科学院十大科技进展。2008年发表各类学术论文115篇,出版专著4部。
副所长赵越研究员
党委副书记、纪委书记何长虹高级工程师
副所长李贵书研究员
所长龙长兴研究员
2008年度主要科研成果
滇藏铁路沿线地壳稳定性调查评价:属国土资源大调查项目,主要完成人员:张永双、胡道功、吴中海、张加桂、吴树仁、赵希涛、蒋良文、郭长宝、石菊松等。项目组开展了滇藏铁路沿线第四纪地层对比研究,首次编制了铁路沿线及周边夷平面分布图,对区内51条活动断裂(带)的展布、最新活动时代、分段性和活动方式等进行了研究和总结,对与铁路相交或近距离平行的20条活动断裂进行了重点调查、探槽揭露和取样测试,重新厘定了铁路沿线14条重要的晚更新世以来的活动断裂。对可能遇到的地质灾害和重大工程地质问题进行了系统调查和预测评价,深入研究了铁路沿线特殊岩土体的主要工程地质特性,提出了实用性的工程判别指标。综合活动断裂、地震活动、地热场、构造应力场、地形变场、工程地质岩组及地质灾害等因素,采用基于Arc GIS的信息加权叠加方法,开展了滇藏铁路沿线地壳稳定性综合评价和工程近期规划段工程地质稳定性综合评价,提出了线路比选和优化方案,在指导铁路选线方面发挥了重要作用。
澜沧江断裂带
项目组人员在进行断裂测量
技术人员在柴达木盆地狮子沟沙山安装微地震台站设备
技术人员在安装微地震台站
微地震台阵网天然地震层析成像技术应用:属中石油青海油田分公司负责的柴达木盆地油气资源战略调查及评价(XQ-2004-01)全国油气资源战略选区调查与评价项目的课题之一,主要完成人员:王小凤、马寅生、冯梅、安美建、史大年、陈宣华、区明益、王连庆、霍光辉、李会军、范桃园、李国岐、田晓娟、张西娟、蒋荣宝、李丽。总体目标任务是运用微地震台阵网天然地震层析成像技术进行英雄岭凹陷及周边地区深层地质构造解析,结合柴达木盆地西部地、物、化、遥资料综合分析,探索复杂地形区深部构造勘探的新方法。经过艰苦的野外施工、数据采集、数据处理、波速反演和地质解释,首次在国内将微地震台阵网天然地震层析成像技术应用于油田深部构造探测,在国内没有可借鉴实例的条件下,经过近4年的引进—吸收—再创新的实践,初步建立了中等尺度微地震台阵网深部构造探测的技术方法体系;建立了运用微地震台阵网进行中等尺度构造探测的台站部署原则、记录参数选取、高质量数据采集标准和数据处理工作流程;确立了中等尺度天然地震层析成像速度结构反演的工作流程和成果图件;初步形成中等尺度天然地震层析成像结果地质解释的准则;获得了自然条件恶劣、地形地貌复杂、人工地震难以实施的柴西狮子沟—游园沟地区、干柴沟—咸水泉地区的深部构造信息;在油气资源评价新技术方法研究方面取得显著进展。其成果曾被评中国地质科学院2006年十大科技进展。
狮子沟地区地震反射剖面速度结构图
东部叠合盆地深层油气成藏潜力评价:属国土资源大调查项目,成果为优秀等级。主要完成人员:龙长兴、周新桂、张林炎、刘和甫、范昆、李涛、王宗秀、肖伟峰。项目组以地质力学理论为指导,多学科结合,对渤海湾—南华北盆地深层油气成藏潜力进行了系统研究。认为盆地形成演化主要受纬向构造体系和新华夏构造体系联合复合控制。首次提出了渤海湾—南华北盆地深部存在多层次滑脱拆离,晚中生代—现今为统一伸展背景下形成的盆—山变形系统的新模式;首次编制了渤海湾—南华北盆地1:100万前古近系和前侏罗系地质图,研究了中生代以来盆地叠加改造对古生界油气成藏的影响;首次编制了渤海湾—南华北盆地1:200万上、下古生界生储盖组合分布及其自生自储油气成藏潜力评价图,并结合3次资评、深层油气勘探及成藏必要条件,围绕“有效生烃区和有利保存单元”两个核心问题,评价了深层油气成藏潜力,明确指出了深层油气有利勘探区带。
吉黑东部山区内生金铜矿床找矿模型研究:属中国地质调查局国土资源大调查项目,主要完成人员:孟宪刚、邵兆刚、朱大岗、王津、韩建恩、余佳。经过野外调查与室内综合研究,本项目取得以下进展:查明了区域构造体系及其在历史演化过程中的控岩控矿作用,吉黑东部丰富的内生金铜多金属矿产的成岩成矿过程主要受新华夏系、纬向系、经向系和北西向构造带控制。划分了吉黑东部岩石圈单元和成矿区带,在本区进行了构造带矿化特征对比,构造层含矿性与构造演化阶段对比,划分了构造成矿序列。构建了本区宏观的构造动力成岩成矿三维地质模型,在宏观构造动力成岩成矿三维地质模型中,简述了金铜矿成岩成矿物质来源及过程。对典型矿床进行构造控矿分析,根据X光岩组和磁组构分析,进行了分阶段的运动学、动力学分析工作。总结了本区最特征的构造控矿类型,修正、完善、建立了8个控矿类型和模型,首次建立了吉黑东部地区的有限单元法数学模型和该区金铜矿床找矿模型。
华北北缘东西向右旋逆冲断层带考察
专家组验收项目成果现场
小西南岔金铜矿北山矿脉与矿石产状
九三沟铜金矿床矿化脉
青藏铁路活动断裂调查与监测:属地质调查工作项目,项目负责人为吴珍汉研究员,项目成员包括胡道功研究员、吴中海副研究员、王双绪研究员、彭华研究员、陈群策研究员、苗放教授、王连捷研究员等。相关成果入选2006年度中国地质科学院十大科技进展。对库赛湖断裂、西大滩断裂、温泉盆西边界断裂、安多盆北边界断裂、崩错断裂、谷露盆西边界断裂及当雄—羊八井活动断裂,通过高分辨率遥感解译、断错地貌分析、探槽工程揭露和高精度测年,揭示了晚更新世与全新世断裂活动期次、运动速率和古地震周期。在拉萨地块中段沿青藏铁路建立由15个测点组成的GPS观测局域网,完成3期GPS测量,为分析青藏铁路沿线现今地壳运动和断层速率积累了高精度实测资料。完成西大滩180m、五道梁150m、安多120m、羊八井300m、曲水150m地应力钻探和水压致裂法地应力测量,获得青藏高原不同地块地应力随深度变化曲线;建立西大滩体应变综合监测站、安多体应变综合监测站、羊八井体应变综合监测站、曲水三分量应力综合监测站,实现了监测数据远程自动传输,初步建成青藏铁路沿线应力应变综合监测系统。运用三维有限元数值模拟方法和ANSYS软件,计算分析了断裂诱发移动冰丘的形成机理、灾害效应及工程影响;发现83道班移动冰丘与错那湖沙害等灾害隐患,为青藏铁路沿线地质灾害防治提供了重要依据。项目公开发表学术论文24篇,包括国际核心期刊论文3篇,出版专著1部。
安多盆地北部活动断层探槽剖面照片
项目成员沿青藏铁路开展冬季野外观测
吴珍汉研究员参加青藏铁路通车典礼
青藏高原东缘第四纪环境调查与评价:属国土资源大调查项目,完成人员:赵志中、王书兵、乔彦松、王燕、徐刚、傅建利、李朝柱、姚海涛、刘宗秀、蒋复初、钱方、彭阳、李永昭、牟传龙、徐建民。成果如下:
(1)通过调查,若尔盖土地沙化呈近南北向分布,主要位于山前冲洪积台地及山间盆地中。分析沙化因素,自然与人为因素的影响几乎是同等的,降水和风速是草地沙化自然因素的主因素,在人为因素中以人口和牲畜量及开垦规模为主,提出对策建议。
(2)川西黄土红土磁性地层均出现了B/M 界限以及贾拉米洛事件,川西黄土在空间上具有很好的对应关系。川西黄土兼具风尘和冰川特征,说明物质主要源于青藏高原及其周缘的冰水沉积物。红土成因分析说明其为风尘成因。
(3)昔格达古湖主要形成于高斯期,青藏高原东缘大湖阶段形成约4-3Ma BP。典型剖面记录了5个旋回,15个阶段,有机碳记录了凉→暖的9个古气候变化阶段,孢粉和同位素分析也记录了4-2.6Ma BP间古气候环境周期变化规律。
甘孜黄土剖面与磁性地层
项目组成员在野外合影
测量黄土地层剖面
西气东输西段(玉门—武威)地壳稳定性调查评价:属国土资源大调查项目,主要完成人员:陈柏林、张永双、刘建民、董诚、彭华、刘建生、王春宇、吴乃芬等。取得主要进展:
研究表明祁连山北缘断裂、河西走廊中西段盆地内断裂、龙首山南缘断裂和阿尔金断裂东段等断裂属于晚更新世—全新世活动断裂。发现高台车站断裂、新民堡断裂等是祁连山北缘前展式逆冲推覆构造中最前缘断裂,形成时代最新、全新世活动性最强。首次获得肃北当今山口现今地应力数据,特别是肃南地震和民乐地震前后的地应力值变化的宝贵资料。通过14个地区稳定性评价因素的量化,计算了区内128个评价单元的综合评价参数,划分了3个极不稳定—不稳定区、2个次不稳定区。针对西气东输管线穿越极不稳定区的实际情况,提出“在新民堡、高台车站活动断裂、丰乐活动等地段进行必要的现今地应力监测和位移速率监测”的建议。
西气东输西段(玉门—武威)地质构造略图
西气东输西段(玉门—武威)地壳稳定性综合评价图
西部地区主要沉积盆地形成演化及油气资源富集成藏规律综合研究(柴达木部分):属中国地质调查局综合研究类项目,主要完成人员:王小凤、马寅生、陈宣华、李会军、王连庆、冯梅、李国歧、武红岭、蒋荣宝、李丽、安美建、田晓娟、王治顺、李中坚、王宝瑜、张梓歆、郭辉、尹成明、彭德华、江波。
主要进展:从柴达木盆地地质构造特征及其演化历史、石炭系地层特征与岩相古地理、构造应力场、流体势场和油气分布规律与油气资源前景四个方面对盆地形成演化及油气资源富集成藏规律进行了综合研究。划分了柴达木盆地构造体系,明确了盆地大地构造归属;编制了盆地及其周边地区石炭纪各门类生物地层对比表,进行了石炭系地层划分与对比;编制了盆地地质构造系列图件;开展了盆地应力应变测量和构造应力场模拟研究;对石炭系、中新生界油气分布规律与油气资源前景进行了综合评价。2008年12月27日,中国地质调查局组织对项目成果进行评审,结果为优秀。
柴达木盆地盆地内向斜构造
项目组人员在盆地内进行现场考察
10. 中国地质科学院地质力学研究所
中国地质科学院地质力学研究所主要研究领域包括构造地质、新构造与地质灾害、地应力与区域地壳稳定性评价、油气地质及矿田构造、第四纪地质与环境等领域。国际工程地质与环境协会(IAEG)新构造与地质灾害专委会、中国地质学会地质力学专业委员会、第四纪地质与冰川专业委员会和古地磁专业委员会挂靠该所。主办学术刊物为《地质力学学报》。
2009年地质力学研究所实到经费8816.35万元,包括地质大调查项目3418万元、科技部项目1649万元、国家自然科学基金项目223.6万元、国土资源部项目2218.56万元、基本科研业务费项目341.02万元、横向合作项目976.17万元。承担各类项目173项,其中包括地质大调查计划项目3项、工作项目22项、国家(科技部)项目(课题)25项、国家自然科学基金项目17项、国土资源部项目23项、基本科研业务费项目40项、横向合作项目42项。
2009年获中国黄金协会科学技术奖一等奖1项,获中国国际专利与名牌博览会特别金奖1项。公开发表科技论文共计114篇,包括SCI检索期刊共计22篇,EI检索期刊2篇,国内核心期刊76篇,出版专著7部。
所长龙长兴(中)、党委副书记兼纪委书记何长虹(左二)、副所长赵越(右二)、副所长李贵书(右一)、副所长侯春堂(左一)
2009年重要科研成果
《全球构造体系图》编制出版:属地质调查项目,负责人为苗培实、周显强研究员。在孙殿卿和马宗晋两位院士指导下按照地质力学整体观、系统论,由苗培实、周显强等通过“由地球看宇宙”和“从太空看地球”编制而成的既有继承又有创新的综合性大型图件。该项目提交了1:2500万《全球构造体系图》1幅和说明书,1:7500万辅助图件6幅及说明书和附表。
该图展示了11种不同型式、不同规模的构造体系,新建立了全球棋盘格式构造格架;发现并厘定了:全球大扭转构造体系、南大洋裂离式旋转构造体系、大洋裂谷系经向构造体系、大西洋—马里亚那非对称型壳裂式构造体系;建立了块缘歹字型构造体系概念;认定北古老地块系及南古老地块系,分别组成了3个超巨型纬向构造体系和4个超巨型经向构造体系,围绕北极是一个挤压型同心圆辐射状超旋转构造体系。
6张辅助图件还分别揭示了全球构造对固体金属矿产、石油天然气的形成与分布的控制作用;全球构造对地震和火山活动规律和分布的控制意义以及全球构造对洋流、热带风暴和自然灾害的控制作用、发生与发展规律,为减灾、防灾提出了建议。
全球构造体系图
新构造与重要经济区和重大工程安全系列图件编制:属中国地质调查局地质调查项目,项目负责人为马寅生研究员。编制完成了1:500万中国新构造图、中国现今地应力状态图、中国地质灾害易发区分布图、中国区域稳定性评价图及说明书,编制完成了1:20万京津地区区域稳定性与城市安全图、京沪高速铁路沿线新构造活动与工程安全图及说明书。
通过编图和野外调查,更新了中国新构造图的地质信息,总结了我国不同地区新构造运动特征,进行了新构造分区;总结了中国现今地应力方向和大小的变化规律,探讨了不同地区地应力的变化特征,建立了中国地壳表层现今地应力测量最大主应力值分级标准。从地质灾害形成与发展的基础条件、动力条件或激发条件、现今地质灾害点分布情况,区划了地质灾害的易发区。以地壳结构、地质构造背景、活动断裂、地震活动、现今地壳垂直运动速率、地应力、地热和地质灾害等作为评价因子,进行区域稳定性综合评价。指出了影响京津地区区域稳定性和城市安全、京沪高速铁路工程安全的主要地质问题。认为影响京津地区区域稳定性和城市安全的内动力因素主要是地震活动、活动断裂。外动力因素主要是地面沉降、地裂缝、崩滑流和地面塌陷等地质灾害。京沪高速铁路沿线新构造活动与工程地质特性可分为北京一济南、济南一徐州、徐州一上海3段。影响铁路安全的主要地质因素包括地震活动、活动断裂、岩土体性质和地质灾害。
中国现今地应力状态图
中国区域稳定性评价图
中国新构造图
中国地质灾害易发区分布图
华北地区古近系和新近系地层格架厘定:属国土资源大调查项目,负责人为朱大岗研究员。根据野外调查和室内综合研究,确定了华北地区古近纪—新近纪地层的分布和特征,建立了华北地区古近系—新近系典型地层剖面,开展了华北地区古近纪—新近纪地层区划和多重地层划分;根据华北地区古近纪—新近纪地层时代和年代学研究结果,确定和重新划分了山东古近系、新近系的年代地层,建立了华北地区古近系和新近系地层的年代序列;根据山东平邑—蒙阴地区古近纪地层时代讨论、山西平陆地区古近纪地层的重新厘定与划分、山西榆社地区新近纪地层的补充与完善、山西保德—静乐地区新近纪地层时代讨论等方面的综合研究,重新厘定和划分了华北地区古近纪—新近纪地层,建立了华北地区的古近系和新近系地层格架;根据环境代用指标测试分析结果,对华北地区古近纪和新近纪时期的古环境与古气候变迁进行了综合研究,确定了华北地区古近纪—新近纪地质环境演变过程和古环境演变序列:自65.0MaB.P.至2.48MaB.P.,伴随着华北地块的快速凹陷,华北地区的古气候与古环境经历了由亚热带潮湿气候→温带潮湿气候→温带偏干气候的变化过程。对华北地区古近纪和新近纪时期构造演化进行了分析,探讨了华北地区古近纪—新近纪湖盆形成演化与陆内造山之间的关系。2009年12月30日,中国地质调查局组织对项目成果进行了评审,结果为优秀。
部分项目组成员野外合影(山西榆社新近系)
山西平陆古近系
灾区次生灾害隐患排查与工程设计示范:属科技部科技支撑项目课题,课题负责人为张春山研究员。通过对重灾区14个县的次生地质灾害、堰塞湖、溃坝险情水库、受损堤防等的调查研究获得了大量调查和统计数据。阐述了各类次生灾害分布特征、形成条件,分析了次生地质灾害的易发地层和工程岩组,进行了危险性评价分区,对个别灾害进行了风险评价和排序,对重灾区的次生灾害隐患点进行了危险性评价。编制了次生灾害的分布图、工程地质条件图和地质灾害危险性评价分区图(1:50万)。课题提出的有关堰塞湖风险等级评判方法已经被水利部相关标准采纳。初步建立了灾区次生灾害危险性评价的模型和评价方法,提出了各类次生灾害应急危险性评价的技术流程和方法。对典型灾害隐患点进行了稳定性分析和模拟计算,提出了有针对性的防治方案和措施,对其他灾点防治具有典型示范作用。取得了大量的环境分析测试数据,开发了一套高危化学品和放射源远程监测系统。为地震灾区恢复重建工作中重建规划、特别是场地选址、地质灾害的防治提供了急需的次生灾害方面的基础资料,为国家和地方政府规划决策提供了基础科学依据。
重灾区地质灾害分布与工程地质岩组分区图
汶川地震重灾区震后地质灾害危险性定量评价结果图
改造后的空心包体三轴地应力测量系统外形
空心包体三轴地应力测量系统升级改造:属科技部条件平台项目,项目负责人为董诚。对20世纪60年代研制的空心包体地应力系统进行了大幅度改造,研制成功了具有国际先进水平的空心包体精密原岩三轴地应力测量系统。该系统具备以下特点:①体积小,集成度高。利用先进的微处理器和单片机技术,将应变测量、定位器、平衡箱、数据预处理、存储单元、通信单元等功能全部集成安装于直径88mm、长度230mm的耐压仪器舱,可直接放置于解除钻孔中。②设置灵活,自动化程度高。灵活多样的设置控制使得每个通道的3种桥型和5种量纲(应变、应力、重力、位移、温度)变换自由。通过参数设置能够自动独立完成所有井下测量、数据存储等工作,具备了对竖直孔进行长期监测的能力。③实现了自动巡回检测。利用先进的电子开关技术,实现了1s~12h采集控制时间间隔,解决了机械触点的弊端。④配备强大的计算软件。PC端软件可通过实时通讯获取应变、方位、倾角等数据,计算钻孔附近岩体的三维应力状态并绘制曲线。改造完成后,经过多次实验室和野外实测验证,仪器各项参数都达到了设计的要求,使测量过程得到很大简化,测量速度和精度大大提高。该套仪器为进行快速、准确的地应力测量提供了一个新的手段。该系统不但可以用于地应力测量,也可用于其他需要测量应变。
项目组成员在野外采样和选样
托林组第三岩段(
t)中的犀类额鼻角犀亚科(Dicerorhininas)第三蹠骨化石
广西岑溪市佛子冲铅锌矿矿产预测:属国土资源部危机矿山接替资源找矿项目,负责人韦昌山研究员。以成矿作用“三条件”→控矿因素“三位一体”→矿产预测“三步骤”(三·三程式)指导思路,提出了早期隆坳构造次级盆地边缘成矿作用的重要性,总结了燕山期“灰岩(泥质灰岩、钙质泥岩)层位+花岗闪长岩(花岗斑岩)+NNE向构造破碎带”的“三位一体”有机组合控矿、三者缺一不可的新认识,建立了综合找矿模型图表,提出了6个成矿预测区;结合面积性物探工作圈定了8处激电异常带(其中2处矿致异常),提出了矿产预测验证方案,所施工的2个验证钻孔分别见到厚达9m和6m的富铅锌(铜)工业矿体。结合前期探矿工程见矿情况及成矿地质条件分析,本次矿产预测佛子冲背斜西翼334?级别资源量估算为Pb+Zn(+Cu)66万吨。所总结的矿产预测思路、找矿标志及预测准则,不仅为今后在佛子冲背斜两翼的扩大找矿提供了重要信息,而且通过全程指导后续勘查项目实施,为矿山新增Pb+Zn(+Cu)333资源量64万吨,成为目前危机矿山专项中通过矿产预测项目工作有效地指导勘查工作,并新获大型资源量规模矿床的少有成功实例之一,实现了我所近期矿田构造指导深部矿产预测的新突破。
西藏阿里札达盆地晚新生代沉积建造及其构造意义:属国家自然科学基金项目,负责人为朱大岗研究员。通过野外地质调查、室内测试分析和综合研究,重新划分和建立了札达盆地晚新生代河湖相沉积地层序列,确定了札达盆地晚新生代以来河湖相地层的年代序列;首次在札达盆地上新世—早更新世河湖相沉积中发现了的两个不整合面;首次在札达盆地上新世地层中采集到犀类和鼠兔类化石;首次确定了札达等盆地的成因、构造属性及其演化过程,划分了札达盆地河湖相地层的层序地层,厘定了札达盆地河湖相地层层型剖面及其构造属性,并与青藏高原及邻区的晚新生代地层进行了对比;确定了沉积物的成因类型与突变事件的地层层位和年代,揭示了水动力、湖水盐度变化过程和构造事件的关系;确定了札达盆地上新世—早更新世的古植被、古环境与古气候演化过程,划分了古环境演化阶段;厘定了札达盆地南缘西喜马拉雅山在上新世—早更新世时期的隆升速率和强度;进一步探讨了青藏高原隆升、古湖泊变迁、古环境演化及其对全球变化的影响。本项目共发表论文15篇,其中国内核心期刊13篇、SCI收录论文2篇,培养硕士2名。
雅砻江锦屏水电站坝址
深切河谷地应力分布规律和卸荷裂隙形成机理研究:属国家自然科学基金面上项目,负责人为谭成轩研究员。以锦屏一级水电站深切河谷为例,综合考虑区域构造应力环境演化、河流下切和地壳抬升过程、河谷形态演化、边坡岩体结构构造、岩体工程地质特征、岩性组合、岩石物理力学特性、地形地貌、人类工程活动等因素,深入开展复杂地质要素和复杂结构面组合的深切河谷地质建模研究。配合岩石物理力学参数测试,按重力、构造作用力、地震作用力等不同组合应力边界条件,运用三维应力场有限元数值模拟方法,基本查明锦屏一级电站深切河谷谷坡和谷底应力降低区、应力增高区及原岩应力区的空间分布范围和应力量级,揭示其深切河谷地应力的分布规律、边坡岩体结构的表生改造和时效变形,以及边坡卸荷裂隙的形成机理、发育类型、展布规律、主控因素及其相关性,并与地应力测量、实际工程地质问题等相佐证。该项研究成果对于我国西南水电、交通等建设具有重要的理论和实践意义。
雅砻江锦屏水电站坝址左岸深部卸荷裂隙
博格达山(东天山)新生代再造山的隆升特征和演化:属国家自然科学基金面上项目,负责人为王宗秀研究员。通过系统批量采样,运用低温热年代学方法与沉积响应相结合,对博格达山链新生代的隆升过程进行了系统研究,获得如下重要结认识:①博格达山链新生代抬升过程存在3个明显阶段:5.6~19Ma、20~30Ma和42~47Ma,其复活造山隆升的起动时间不晚于65Ma。②中新世是山体最显著的一期整体隆升,20Ma到5.6Ma之间山链表现为不均匀—差异隆升状态,而且随着年龄变新,隆升速率有加快的趋势,这与西天山以及青藏高原北部同期的构造事件相似,说明该期隆升意味着青藏高原向北扩展已经影响到了天山一线。③山体在东西和南北方向上的隆升具有明显的差异性特点,表现为冷却年龄自西向东、自北向南有逐渐变新的趋势。博格达山3次隆升都有显示,而东侧的巴里坤山主要为中晚两期隆升。④博格达—巴里坤山链中新世以来的2期隆升很可能是青藏高原尤其是北部演化的响应。至于博格达山链中生代末期的缓慢隆升可能与西伯利亚板块的作用有关。
博格达山韧性剪切带中黄铁矿的多期旋转构造形成的压力影
博格达山脉新生代再造山形成的逆冲推覆构造
湖北宜昌地区下三叠统及二叠系—三叠系界线附近高精度磁性地层研究:属国家自然科学基金面上项目,负责人为孙知明研究员。通过湖北宜昌地区大峡口和安徽巢湖地区平顶山早三叠世地层剖面磁性地层研究,获得了早三叠世地层剖面的磁极性序列。巢湖剖面下三叠统印度阶磁极性序列总体以反极性为主,包含3个明显的、较宽的正极性带和两个非常薄的正极性。奥伦尼克阶最底部处在反极性带中,位于正极性带(WP4n)以下0.6~1.0m,结合该剖面已获得的国际通行的牙形石和菊石等生物地层为主线的生物地层研究资料,认为二叠系一三叠系界线(PTB)位于下三叠统底部正极性带的下部,印度阶/奥伦尼克阶的界线位于印度阶上部反极性带的顶部,巢湖剖面正极性带(WP4n)可以作为奥伦尼克阶/印度阶界线标志之一。以上研究成果进一步修订和完善了国际下三叠统印度阶及二叠系一三叠系界线附近的磁极性年表,为二叠系—三叠系界线以及早三叠世地层的精确划分与对比提供磁性地层证据,从而进一步提高我国下三叠统层型剖面及二叠系—三叠系界线的研究水平。
湖北宜昌大峡口野外工作
波速剖面位置
波速剖面结构解释图
面波频散、波形及接收函数的三维非线性联合层析成像研究:属国家自然科学基金青年基金项目,负责人为冯梅博士。传统的层析成像方法在岩石圈探测中一直存在一个明显的困难,即体波层析成像在岩石圈上地幔垂向精度低,而面波层析成像的横向精度低,且两者难以进行联合探测。针对此科学难题,本项目经过多年不懈努力,成功开发了一种具高精度、高扩展性,可实现面波和体波等多种地球物理观测进行联合反演的高效岩石圈三维结构探测方法。该方法得到国际同行认可,介绍该方法的科研论文已经发表在JGR-SolidEarth杂志上;利用该方法和公开地震观测数据对中国大陆岩石圈地震热学结构进行了研究,获得了中国大陆及邻区400km以上高精度三维横波速度结构模型以及地壳和岩石圈厚度模型。这些模型为中国大陆的构造格局和新生代以来的动力演化提供了重要的深层依据。波速模型显示高速的印度岩石圈板片在50Ma左右与欧亚大陆发生碰撞以后,可能在约20Ma左右发生了折断(左图中代表印度岩石圈板片的segment1和segment2在标识为break的地方断开),而青藏高原地壳急剧增厚也正好发生在大约20Ma以来。这些证据表明俯冲至青藏高原下方的印度岩石圈板片可能在20Ma左右发生了俯冲角的改变,早期的可能为大角度俯冲,而20Ma以来则变为近水平俯冲(碰撞)。研究成果已发表在Lithos杂志上。
西藏中部念青唐古拉山东南麓断裂带晚第四纪活动速率的冰川沉积物年代约束:属国家自然科学基金青年基金项目,负责人为吴中海副研究员。项目围绕西藏中部念青唐古拉山东南麓地区,在晚第四纪冰川作用、正断层作用过程及全新世古地震等方面获得了多项重要研究成果。详细厘定了该区的第四纪冰川序列,确定该区至少发育了6套冰碛物,可大致与深海氧同位素阶段(MIS)18~12, 8,6,4或3,2和1等一一对应。同时,发现老于MIS6阶段的冰碛物有2~3套,最大冰期出现在MIS6阶段之前,最老冰碛物可能出现在距今约80万~90万年左右。系统恢复、估算了念青唐古拉山东南麓断裂带晚第四纪不同时间尺度的断层活动速率。结果发现,该断裂带约15ka以来的活动速率变化幅度较大,而之前的活动速率比较稳定,且前者(1~3mm/a)明显整体上大于后者(0.5~1mm/a),显示典型的非线性断裂活动特征。首次对亚东-谷露裂谷的全新世古地震进行了对比研究,结果表明:当雄—羊八井段在全新世至少发生过4次M8.0级左右的大地震,谷露盆地在距今约6000年以来发生过M7.5级左右的古地震事件3次。该区全新世古地震的时间间隔最长5700a左右,最短1600a左右。
当雄盆地主边界断裂的古地震探槽揭露的多期古地震崩积楔和探槽编录过程
念青唐古拉山东南麓当雄段(上部)和谷露段(下部)的古地震事件逐次限定图
山东省招远市玲珑金矿田成矿规律和深部外围预测:属山东省黄金局横向合作项目,负责人为吕古贤研究员。提出“胶东金矿”产于剪压造山带,是中生代活化改造花岗绿岩带的产物,主要围岩差别表现为“玲珑—焦家式”等矿床;深化胶东“入字型断裂蚀变岩、脆—韧性剪切带和雁列带等控矿规律,通过成矿深度的构造校正测算数据,预测深部发育第二富集带,并得到探矿工程证实。提出“构造作用力通过改变物理化学参量而影响地球化学过程”的思路,推动了构造物理化学研究。建立了矿源岩系列概念,提出以矿源岩系为指导的找矿路线,在九曲矿区和玲珑断裂带深部及大庄子金矿实测构造蚀变岩相预测靶区,已取得明显找矿效果。根据项目研究成果在矿山靶区勘查新增金金属量33吨,可延长矿山服务年限约7年。项目首次预测玲珑金矿田黄金资源总量超过1000吨,建议将其作为矿保工程整装勘查的示范区。
玲珑金矿矿区
2009年12月27日,山东省科技厅组织专家对“山东省招远市玲珑金矿田成矿规律和深部外围预测”项目成果进行了鉴定。专家认为,项目总体达到了国际先进水平,在“胶东金矿”成矿模型、构造物理化学研究等方面达到国际领先水平,是一项产学研相结合、长期坚持理论密切联系实际的优秀成果。
项目成果评审会