厚积薄发,谱写中南地质科技新篇章

作者:陕亮/文 发布时间:2018-11-14

近年来,自然资源部中国地质调查局武汉地质调查中心紧紧围绕国家战略和地方发展需求,瞄准资源、环境、灾害和地球系统科学中的重大科学技术问题,秉承“科学技术是地质调查事业发展第一驱动力”的理念,发挥科技创新对地质调查事业的改造、支撑和引领作用,按照“地质调查的过程就是科学研究的过程”的思路,有机融合地质调查工作与科技创新工作,在有效服务国家战略和区域经济社会发展、解决重大资源环境问题和地球系统科学问题等方面取得了重要进展和多项创新性成果。

一是基于地层-古生物等区域地质认识,深化地质科技应用创新,研究提出中扬子复杂构造区古隆起边缘页岩气富集模式,成功引导鄂西宜昌地区页岩气调查突破,支撑服务页岩气清洁能源勘查开发。

根据湘鄂地区长期系统扎实的地层-古生物等基础地质调查,综合研究发现该地区页岩气集中形成于古生物、古地理、古环境和古气候变化重大转折时期,主要分布在局限台地、台内凹陷和深水陆棚等低能硫化-弱氧化还原环境中,富集于古海洋天然气水合物或甲烷释放层之上,基底隆升所形成的古隆起边缘。基于此基础地质认知,结合国内外页岩气成藏与勘查开发理论,综合研究提出“有利相带是基础,有机质含量是保障、基底隆升和有机质演化匹配是关键”的古隆起边缘页岩气富集模式。

应用该模式,成功引导鄂西宜昌地区页岩气勘查重大突破,如黄陵隆起东缘志留系鄂宜页1井完成高位垂比(1:1.02)长水平段(1875米)钻探和寒武系水井沱组页岩的分段(26段)压裂,测试获得6.02万方/日,无阻流量12.38万方/日的高产工业气流;鄂宜页2井钻获页岩气层19米,页岩含气层20米,现场解析最高含气量达到3.38方/吨,平均接近2方/吨,500米有效水平段压裂试气,获得日产3.15万方,无阻流量5.76万方的高产工业气流。在此基础上,结合相关工作,综合圈定宜昌斜坡带页岩气有利区1679平方千米,预测页岩气地质资源量10789亿方,促使鄂西宜昌有望形成继重庆涪陵焦石坝、四川长宁-威远页岩气示范区之后的我国又一个页岩气勘探开发新基地。

二是基于三峡库区地质灾害系统调查评价认识,深化地质科技创新,研究构建了地质灾害监测、预警与防治技术方法新体系,为三峡库区连续15年地质灾害零伤亡提供强力支撑。

依据三峡库区地质灾害调查评价认识,创新形成三峡库区地质灾害监测、预警与防治的理论、技术、方法新体系,为三峡库区连续15年防灾减灾零伤亡提供了强力支撑。其中,具有自主知识产权的三峡库区地质灾害监测预警指挥系统已获得14项软件著作权,主要包括地质灾害体三维可视化分析系统、地质灾害调查信息采集与集成系统、地质灾害监测预警信息系统、地质灾害预警指挥数据管理平台系统、预警决策支持与应急指挥系统、安全防护体系管理系统、标准体系管理系统、三峡库区地质灾害勘查数据采集与图件编绘系统、三峡库区地质灾害治理工程及工程监理信息系统等若干子系统。

研究创建的三峡库区崩塌滑坡诱发涌浪次生地质灾害风险评估技术方法与快速评估软件,已获得国家发明专利1项、软件著作权5项,并率先实现涌浪次生地质灾害全景、全程可视化动态演示。该系统对重庆市巫山县红岩子滑坡进行的快速模拟发现残留滑体仍存在涌浪危害,据此及时向地方政府提交了长江航道应急治理建议,使航道提前解除封航,减少了巨大经济损失;对已变形的干井子滑坡、棺木岭危岩体进行了涌浪风险预测和航道危害区域划分,有效指导了当地政府防灾避险。

研究建立了地质灾害工程治理的勘查、设计、施工、监理体系以及竣工验收与质量评定、资料归档等11项技术标准的防治标准体系。其中,3项已全面推广,2项已上升为行业标准。研究创建了地质灾害防治信息化建设理论与技术方法体系,建立了国家、省、市、县四级联动、资源共享的地质灾害防治信息管理及服务平台,研发了移动云端系统,有效地满足了突发地质灾害调查、响应和指挥需求。

三是基于地质矿产综合调查,创新构建“扬子型铅锌矿”、“南岭锡矿”等成矿模式,有效指导找矿新突破,助力华南矿产资源重要新基地形成。

创新提出了“早期深埋作用或挤压环境下盆地流体演化为低温含矿热液,晚期在伸展构造环境下低温含矿热液沿盆地边缘向台地运移并在台地边缘浅滩/生物礁中沉淀成矿”的扬子型铅锌矿成矿模式,并应用于湖南花垣—凤凰铅锌矿整装勘查区指导找矿,有效支撑2000万吨铅锌矿资源基地找矿目标的实现。

创新研究了南岭地区主要锡矿成矿模式和找矿模型,进一步完善了南岭成矿带成钨成锡花岗岩判别标志,提出南岭成矿带钨锡多金属成矿作用的时空分布规律,认为玄武岩浆底侵为燕山期成岩成矿大爆发提供了热源和部分成矿流体,有效指导了骑田岭、锡田、邓阜仙、大义山、彭公庙、诸广山、越城岭和苗儿山等地区锡矿找矿突破和白腊水、垄上、桐木山、狮形岭、张家垄、高坳背等地区锡矿找矿新发现。

四是基础地质研究不断创新,重要生物群的研究不断深入,新发现扬子陆块太古代板块启动证据,形成华南陆块多期次聚散事件框架,推动华南板块构造演化研究再上新台阶。

神农架地区南沱组中宏体藻类化石组合的发现表明成冰纪是连接新元古代早期宏体藻类初步发展与埃迪卡拉纪宏体藻类类型急剧增加之间的桥梁,全球性冰期事件中极端寒冷的气候条件也是新类型生物形成的重要契机。正式命名全球最早的海生爬行动物群落“南漳-远安动物群”,发现5新属7新种,奇特滤齿龙与鳍龙类具有较近的亲缘关系,建立了湖北鳄目演化谱系及其食性特征,提升了早三叠世全球生物复苏期海洋生态系统多样性的启示。继湖北省黄花场全球中奥陶统底界暨大坪阶底界“金钉子”之后,开启国际寒武-奥陶系界线后金钉子时代的攀登。2018年8月向国际上提出以吉林省小阳桥剖面为标准重新厘定全球寒武-奥陶系界线划分的建议。

在扬子古陆核区30亿年中太古代花岗—绿岩建造、30亿年变质事件以及扬子克拉通22亿年古元古代洋板块俯冲弧、中新元古代蛇绿岩,扬子陆块北缘大洪山新元古代洋板块构造演化过程、华夏地块群前泥盆系构造演化等系列新认识,形成了华南陆块多期次板块碰撞-拼贴事件框架。基于此,以萍乡-茶陵-郴州-贺州-梧州-钦州一线作为扬子陆块与武夷-云开造山系的一级构造单元界线,将中南地区大地构造进一步划分为4个一级、9个二级、35个三级单元。

五是创建、优化若干同位素地球化学技术方法体系,建立一批重要测试分析标准物质,进一步提升同位素地球化学对地质调查的支撑服务能力。

根据氯、硼、锂元素在海岸带地区的海水、高位养殖咸水及淡水等水源中的组成差异和同位素组成变化规律,创建了海岸带地区地下水咸化机理氯-硼-锂多元同位素识别技术方法体系,弥补了海岸带地下水化学、传统同位素(δ2H、δ18O、δ34S等)及物探方法的不足,丰富了同位素组成特征和分馏机理认识,定量评价了海岸带海水入侵程度及变化趋势,揭示了地下水咸化物质来源、演化过程和作用机理,为海岸带地区地下水开发利用和保护提供了同位素地球化学支撑。

应用铷-锶同位素体系,基于稀盐酸提取法,建立了高成功率的闪锌矿铷—锶体系定年方法,有效解决了铅锌矿常规方法难以直接定年的难题;应用钐-钕同位素体系,建立了低含量(<1微克/克)超基性岩等岩性的钐-钕同位素分析方法和玄武岩分相钐-钕同位素定年技术方法,解决了超基性岩及部分隐晶质岩石的定年难题;应用铼-锇同位素体系,研究硫化物矿物学特征与其铼-锇同位素组成间的关系,建立了低含量样品铼-锇同位素负热电离质谱分析方法,进一步优化铼-锇同位素定年技术方法,实现了锇含量低至1×10-11的硫化物的锇同位素组成精确分析(测试精度优于5‰),有效提高了铼-锇同位素体系的定年精度和应用范围;应用氩-氩同位素体系,建立了基于熔炉的适用于石炭纪以来的造山运动和热液成矿作用的阶段升温氩-氩定年方法。

新研制了4个唯一含有稀土定值的磷矿石标物物质和3个特有含磷的铁矿石标物物质。新制订了15个同位素测试标准方法。修订了同位素地质样品分析方法标准和测试质量管理规范。研发的实验室信息管理系统功能完善强大,已在自然资源行业内全面推广使用。

中南地质科技创新中心根植于武汉地质调查中心56年深厚的地调科研土壤,随着中国地质大学(武汉)、湖北省地质局、三峡大学、中石化江汉石油工程有限公司等单位和中南地区众多地学科研团队的倾情加盟,中南地质科技创新中心必将厚积薄发,踏上中南地质科技创新的新征程,谱写中南地质科技创新的新篇章。

 

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