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2016年度国家科学技术奖国土资源部获奖项目扫描

2017-01-10 10:54:00    来源: 中国国土资源报    作者:

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科技创新,我们在路上……

1月9日,一年一度的国家科学技术奖励大会在北京隆重举行。国土资源部有3个项目斩获2016年度国家自然科学奖、国家科学技术进步奖,一名合作专家获中华人民共和国国际科学技术合作奖。这是中共中央、国务院对国土资源科技创新成果的褒奖,也从一个侧面展现了国土资源科技创新在国家创新驱动发展战略中的沸腾活力。

长期以来,地质科技创新始终是国家科技创新的重要组成部分,在能源与矿产资源勘探、认识和抵御自然灾害、保护地质环境等方面发挥了重要作用,而且对人类探索地球奥秘、促进自身可持续发展有着不可替代的作用。今天我们介绍的这几个获奖项目和个人亦是如此:有的解决了中国东部板内燕山期大爆发成矿这一世界级难题,有力推动了中国东部铜多金属的找矿突破;有的突破了全地壳探测技术和大深度金属矿勘查的技术屏障,首次在我国成矿带、矿集区开展深部探测,实现了深部找矿的突破;有的填补了航空重力测量等多项国内技术空白,实现了我国航空地球物理核心技术的跨越式进步;有的将中美科技合作实质化,推动了联合国教科文组织国际岩溶研究中心落户中国……

每一项创新都是许许多多科技工作者扎根实践、持续探索的智慧结晶,而更加令人钦佩的则是科学家们一以贯之、始终坚守的科学精神。如今,国家科技创新号角嘹亮,国土资源系统“三深一土”旌旗猎猎,广大地质科技工作者唯有高擎自主创新大旗,斗志昂扬地继续前行。

国家自然科学奖二等奖

中国东部板内燕山期大规模成矿动力学模型

主要完成人及单位

毛景文(中国地质科学院矿产资源研究所)、陈斌(北京大学)、谢桂青(中国地质科学院矿产资源研究所)

首席科学家:毛景文

项目简介

项目针对中国东部板内燕山期大爆发成矿这一世界级难题,通过15 年研究,获得了创新性成果,发展了成矿理论,有力地推动了找矿勘查实现重大突破。

已知全球板内环境成矿规模小,通常与裂谷和地幔柱构造有关。但中国东部燕山期既未见这种构造环境,也不是以“沟弧盆”为特征的板缘狭长成矿带,而是宽达1000 多公里的大面积爆发板内成矿。该项目突破了板内成矿动力来自板内的传统认识,发现东部板内燕山期成矿受控于板缘块体之间的相互作用,建立了中国东部燕山期板内成矿动力学模型,被国际同行定义为为Mao et al’s模型。

主要创新点

多阶段叠加:发现燕山期板内大爆发成矿具有多阶段性,即华南与华北成矿时限基本一致,为中晚侏罗世至早白垩世(165±5Ma~135Ma)(以下简称早阶段)和早白垩世晚期至晚白垩世早期 (135Ma~80Ma) (以下简称晚阶段)两个阶段。在东北地区还发育了一个180Ma~ 165Ma时间段的成矿事件。

多种构造体制叠合:发现早阶段形成于挤压构造体制,受控于古太平洋板块低角度斜向大陆俯冲,在大陆内部沿不同块体结合带发育斑岩铜矿系统,与板片撕裂诱发形成的壳幔混源岩浆有关;在大陆边缘弧后伸展区发育钨锡钼铅锌多金属矿,与软流圈地幔岩浆底侵诱发的壳源花岗岩相关,控矿构造为东西与北东向断裂的复合部位。晚阶段形成于伸展构造体制,与古太平洋板块沿北北东向走滑及后俯冲岩石圈减薄有关,成矿类型具有多样性,巨量矿产形成于伸展盆地。东北180Ma~165Ma成矿响应于鄂霍茨克洋板块向东南俯冲和碰撞。

多种来源成矿物质聚集:查明成矿物质来源有幔源或壳幔混源或壳源,在空间上成矿物质来源有分区性和分带性,还发现部分矿床的形成过程有地幔流体参与。此外,创新性提出辉钼矿中Re 含量可以有效地指示物质来源。

矿产集中分布于有限单元:发现大型矿集区在成矿区带面积约占5%,拥有资源量却达95%,而这些矿集区出现于上述构造有利部位。基于矿集区时空结构和物质的解剖研究,建立了8 个矿集区矿床模型,可用于指导找矿勘查。

成果应用

中国地质调查局运用东部燕山期板内成矿动力学模型和8个矿集区矿床模型开展找矿部署,实现了铜多金属矿找矿的重大突破。国土资源部矿产勘查技术指导中心运用板内成矿力学模型、矿集区矿床模型及找矿特征标志等科研成果开展了整装勘查区的找矿工作,在老矿山深部和外围找矿取得了重大突破。河南省地质调查院根据项目2006 年的新发现,探明了鱼库超大型钼矿(金属量171 万吨,相当于17 个大型钼矿),而且运用栾川矿集区模型,在豫西发现和探明了一批大型—超大型钼铅锌金银矿床。

首席声音

板内大规模成矿是一个世界级科学难题,我们的科研团队针对我国东部宽达1000多公里的板内燕山期大规模成矿作用开展了长期深入研究,突破了板内成矿动力来自板内的传统认识,发现东部板内燕山期大规模成矿受控于板缘块体之间的相互作用,创新性建立了板内成矿动力学模型,被国际同行定义为为Mao et al’s模型。成果被国内外著名科学家大量引用,并对多个创新点给予高度评价。

项目研究发现了中国东部燕山期板内大规模成矿的3个特点,即两阶段叠加成矿,成矿有早晚两阶段,早阶段形成于挤压构造体制,巨量矿产聚集在北东向与东西向断裂的复合部位,晚阶段形成于伸展构造体制,巨量矿产主要形成于伸展盆地;多种来源成矿物质聚集成矿,在空间上成矿物质来源有分区性和分带性,还发现部分矿床的形成过程有地幔流体参与;辉钼矿中Re 含量可以有效地指示物质来源。项目建立了中国东部8个矿集区矿床模型,在找矿勘查实践中获得了突出成效。

国家科技进步奖二等奖

航空地球物理勘查技术系统

主要完成人

熊盛青、王平、陈斌、周锡华、周坚鑫、葛良全、薛典军、段树岭、吴美平、林君、刘浩军、范正国、郭志宏、郭大海、葛晓立

首席科学家:熊盛青

主要完成单位

中国国土资源航空物探遥感中心,成都理工大学,中国人民解放军国防科学技术大学,吉林大学

项目简介

我国能源资源勘查的重点已向复杂地质条件区、深部和新区转移,现有勘查技术难以满足要求。提高航空地球物理勘查系统的分辨率、探测深度和效率,实现快速精细化探测,是国内外航空地球物理勘查领域的重大理论与技术难题。项目依托“863”计划重大项目,结合地质调查任务,“产学研军”结合,51个科研团队联合攻关,自主研制出全套先进实用的航空地球物理勘查系统和技术,填补了多项国内空白,实现了工程化应用,显著推进了我国航空地球物理技术装备的跨越式发展。

主要创新点

解决了新型航空重力仪原理等4项理论和原理性问题,为航空物探仪器研制、方法技术研究及其应用提供了理论支撑。

突破了时间域电磁大功率发射等20项关键技术,研制出9种核心仪器和8 种配套仪器,集成了6种航空物探单方法勘查技术系统。

研制出支持二次开发的GeoProbe 地球物理软件平台,集成了重、磁、电磁和伽马能谱参数同平台处理的地球物理数据处理解释系统,实现了规模化工程应用。

集成了航空重/磁/遥感综合勘查系统等3 套多方法综合勘查系统,创建了航空物探遥感综合勘查方法,形成了“空地一体化”快速找矿技术体系。

成果应用

地质矿产勘查中全面应用:项目研发的整体技术已在青海、河北和黄海等26个测区完成航空物探综合测量145.49万千米,勘探经费5.3亿元以上,经后续工作发现10多处大型铁多金属矿以及大量找矿信息。

航空伽马能谱仪实现批量生产、环境辐射调查与评价应用:产品3 次击败国外同类产品中标,占2013年和2014年该产品市场份额的80%;开展了2009年朝鲜核试验和2011年日本核电站事故后的应急监测,为建立我国核应急立体监测体系作出贡献。

软件全国推广应用:已在135家单位推广GeoProbe Mager软件738套,广泛用于生产、科研和教学工作,节省购置及升级费用1 亿元以上。

技术标准和试验场推广应用:编制的《航空磁测技术规范》行业标准和《航空重力测量技术要求》等10 项技术要求已推广应用,研建的地球物理试验场为仪器校准、测试、方法研究和综合应用提供了科学基础条件平台项目研究成果主要体现在重大的间接和潜在经济效益。

推广应用及效益情况:该项目整体成果已在全国地质矿产调查中全面推广应用,成为重要装备和技术。在全国26个地区获取了78万平方千米高精度航空物探遥感资料,发现航空物探异常6051处、找矿靶区246处、找油气有利区55处。经后续工作在青海、河北等地发现了肯得柯克等10多处大型铁、多金属矿,探获铁矿资源量30亿吨以上,间接经济效益6.8亿元,潜在经济效益1万多亿元,支撑了全国找矿突破战略行动。研发的软件已成为本行业数据处理与质量评价的通用软件。项目成果在辐射环境评价和军事等其他领域亦得到了应用。

首席声音

航空地球物理勘查是实现找矿突破最高效、最快速和绿色的现代化勘查技术,但因长期受制于国外对敏感高科技的封锁和垄断,该技术发展缓慢更难言大规模应用。为了突破这一瓶颈,项目组织国内51个科研团队联合攻关,开展了航空地球物理勘查理论、技术、装备、方法和应用全链条的创新研究,突破了新型航空重力仪原理等一批重大理论和原理性问题,攻克了航空磁力、电磁、重力等核心技术和装备研制的关键技术;自主研制出我国航空磁测、电磁、重力和放射性四种勘探技术装备等综合勘查系统和GeoProbe地球物理数据处理解释系统。项目填补了多项国内空白,获得61项自主知识产权,整体达到国际先进水平,初步实现了航空地球物理勘查技术系统的国产化和工程化应用,结束了航空物探装备长期依赖进口的局面。

大别山东段深部探测与找矿突破

主要完成人

董树文、张怀东、蒋其胜、吴明安、张千明、徐小磊、李建设、吕庆田、周涛发、陆三明、陈国光、王炯辉、于广陵、储国正、王波华

首席科学家:董树文

主要完成单位

中国地质科学院、安徽省地质矿产勘查局、华东冶金地质勘查局、安徽省公益性地质调查管理中心、中国地质调查局南京地质调查中心、合肥工业大学、五矿勘查开发有限公司、中国地质科学院矿产资源研究所

项目简介

大别山东段(含长江中下游和北淮阳地区)是东部最重要的矿产基地和工业走廊,成矿条件复杂,找矿长期徘徊。如何实现找矿突破,具有极大的挑战性和示范性。

紧紧围绕突破深部探测技术、查清深部控矿因素和实现深部找矿突破的三大难题,中国地质科学院与安徽省地矿局、华东冶金地勘局等单位,组织数百名科技人员,产学研用合作,在国家“973”计划、科技支撑、中央及省财政专项等联合支持下,持续10余年完成了大别山东段深部探测4万平方千米、区域地质调查 12万平方千米、中—深钻孔775个,总进尺63万米,累计投入近10亿元。在成矿理论和勘查技术上取得新进展,实现了深部找矿突破。

主要创新点

突破了全地壳探测技术,揭示出深部多级控矿规律。应用以深地震反射为先导的综合探测技术,首次在我国成矿带、矿集区开展地壳结构探测,获得深部科学发现,揭示了壳幔界面(莫霍面)区域性撕裂控制成矿带、地幔流体通道控制矿集区,浅层多级地质界面控制矿床定位的深部机制;创新金属矿地震技术,创立了“流体—蚀变填图”新技术,构建了“综合探测、三维填图”的深部勘查技术体系,突破了大深度金属矿勘查的技术屏障。

提出了区域“转换成矿”的新认识,丰富了陆内成矿理论。系统阐明了区域成矿的动力学背景,提出了晚侏罗世/早白垩世、早/晚白垩世之交由挤压向伸展转换背景下岩石圈拆沉—岩浆成矿的两期成矿作用新认识,建立了陆内不同构造环境下三套成矿系统、三种典型成矿模式,为深部找矿奠定了理论基础。

建立了有效的找矿模型和深部勘查技术组合,连续发现深部矿床。断隆区“五通界面—褶皱转折端—斑岩岩体”“流体蚀变中心”和“激电+化探异常套合”勘查组合,发现姚家岭特大型锌金矿(500 米以深);断凹区“构造隆起+次火山岩”和“重磁同高定位置+反射地震定深度”的勘查技术组合,发现小包庄铁矿(1500米以深);北淮阳地区“斑岩型矿床”和“地球化学填图+流体—蚀变填图+电磁法”的勘查技术组合,发现600 米深世界第二的沙坪沟钼矿等。

实现了深部找矿的突破,开辟了“第二找矿空间”。在大别山东段新发现500~2000米的大型—超大型隐伏矿床11个,包括世界级沙坪沟钼矿。探明资源量:钼263万吨、铜282万吨、锌304万吨、铅91万吨、金(含伴生金)144吨、铁6.4亿吨、银4.3万吨、钨9.7万吨、硫铁矿1.4亿吨。

成果应用

在我国勘查程度最高的地区,取得深部“第二找矿空间”的重大突破,具有极大的推广价值。中国地质调查局2007 年制定的全国深部找矿远景规划中运用和吸收了本成果,并在随后部署的深部找矿试点项目中推广应用。近年来,这套深部找矿技术的推广,促进了重点成矿带、矿集区的深部找矿突破,尤其在华南、长江中下游和东北老矿业基地,实现了一系列重大深部找矿突破,发现了一批深部资源,大幅度提高了我国资源保障程度。沙坪沟超大型钼矿的发现,改写了大别山北淮阳东段无大矿的历史,继而成为新的国家整装勘查区。

深化大别山造山带前后陆成矿理论研究和创新,丰富了大陆成矿理论,发表代表性论文145 篇。其中 SCI 收录50篇;被CPCI-S数据库收录2篇;被EI 收录15篇;被CSCD 中国科学引文收录78篇。

首席声音

中国地质科学院与安徽省地矿局持续十余年探索深部探测技术实验,实现了大规模成矿带壳幔过渡带解耦的重大发现,成矿深部过程理论创新,在长江中下游成矿带“第二找矿空间”获重大突破,新发现500~2000米深度的11个大型、特大型金属矿床,揭示了中东部深部找矿的巨大潜力,拉开了我国深部找矿的序幕。

该项目的核心成果是揭示了地壳与地幔过渡带撕裂解耦控制成矿带、地幔流体通道控制矿集区、特殊地质界面控制金属矿床等多级控矿序列的深部成矿规律,为深部找矿和预测提供科学依据;提出转换成矿概念,即主成矿期发生在由挤压向伸展转化的阶段,集中在147Ma~136Ma(斑岩—矽卡岩型铜金矿床)、133Ma~127Ma(火山热液型铁矿床),建立了找矿预测的时空结构;提出了“综合探测、三维填图”的深部找矿技术流程,完成了我国第一幅三维地质图,开辟了深部找矿勘查的新途径。

中国国际科学技术合作奖

克里斯·葛立夫

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人物简介

克里斯·葛立夫(Chris Groves),1958年出生于美国肯塔基州,现为美国西肯塔基大学地理地质系霍夫曼环境研究所所长,美国伍德罗威尔逊国际研究中心中美关系部环境工作组副主任,联合国教科文组织国际岩溶研究中心理事会理事、学术委员会委员,国际水文地质学家协会(IAH)美国国家委员会主席。

克里斯·葛立夫教授的主要研究领域为水文地质、岩溶环境,在对岩溶水文地质调查、动态监测、模型构建,岩溶区生态环境,及岩溶与全球气候变化研究方面,硕果累累,颇有造诣,积累了近30 年的理论和实践经验。

与中国合作历程

自1992年以来,克里斯·葛立夫教授先后来中国开展考察和合作研究40多次,帮助我国学者开展岩溶研究工作,培养人才,建立专业实验室,引进国际先进的仪器设备,推荐和引荐国际知名的专家、学者来中国开展合作研究,成功地将我国岩溶研究的地域优势转化为学术优势,使中国的岩溶研究处于国际岩溶学术界的引领地位,最终促成联合国教科文组织国际岩溶研究中心落户中国桂林。

1992年至今,克里斯·葛立夫教授先后获美国国家基金委员会及相关部委资助,开展国际基金项目29项,西肯塔基大学基金项目22项;2006~2011年,克里斯·葛立夫教授作为首席科学家,组织实施的中美合作项目“中国环境健康项目”,不仅将中美科技合作实质化,更吸引了众多其他国家的专家学者参与其中,为中国岩溶学科建设作出贡献。

长期致力于推动中国与美洲、欧洲和非洲相关的岩溶国家、著名专家,开展学术交流、合作,积极宣传中国岩溶研究特有的优势,尤其是中国岩溶发育的4大特点(碳酸盐岩古老坚硬、接受水热同期的季风气候影响、地壳间歇性抬升、未受末次冰期刨蚀),推荐和吸引了一大批的国际学术界知名的科学家来的中国,开展合作研究。

以国际合作项目为依托,克里斯·葛立夫教授通过23年的不懈努力,为中国岩溶学科发展作出了突出的贡献:引荐国际学术界著名专家、学者,与中国岩溶研究团队交流、合作,通过理论知识讲授、技术方法和仪器设备使用培训、青年人才的联合培养,夯实中国岩溶研究的基础、提升岩溶学科发展能力;以美国国家发展署资助的中美国际合作科技项目“中国环境健康项目”为主要依托,为中国岩溶研究提供了一系列实质性的援助和支持,引进先进技术、赠送最新仪器设备;通过连续5个联合国教科文组织国际地球科学计划IGCP项目的组织实施,深度融合,成功地将中国岩溶研究由学习跟进、转变到齐头并进、最终先行引领;为联合国教科文组织国际岩溶研究中心落户中国桂林做出不懈的努力,为国际岩溶研究中心的申请、建立和运行作出重要贡献。

克里斯·葛立夫教授是中美、中欧、中非交流合作的友好使者,他以真挚的情感、渊博的学识、辛勤的耕耘,通过20多年不懈努力,通过理论知识传授、技术方法培训,不仅培养一大批青年人才,为中国岩溶学科研究提供技术手段,注入强大的驱动力;依托一系列的国际合作项目,为中国西南岩溶区的资源环境问题的解决,提供了一系列实质性的援助和支持;成功地实现了中国岩溶研究由地域优势向学术优势的转变,实现了岩溶学科由学习跟进、齐头并进到先行引领的跨越式发展。

获奖感言

我很高兴可以获得中华人民共和国国际科技合作奖这一殊荣,这是一项非常有意义的奖项。

国际合作在科学技术领域尤为重要,全球岩溶分布面积2200万平方千米,岩溶地下水是全球15亿人的饮用水源。自1992年我首次和中国科学家进行交流至今,世界岩溶事业有了飞速的发展,尤其是中国,作为一个岩溶大国,科技水平有了跨越式的发展,中国地质调查局岩溶地质研究所取得的各项成就足以站在世界前列。

我们的合作主要集中在岩溶水文地质、地球化学及西南岩溶水资源领域,而这一区域也正是世界典型岩溶区之一。许多具有代表性的关键科学问题,在来自中国、美国、斯洛文尼亚、巴西等岩溶大国的科学家共同努力下都一一得到了破解,为全球岩溶区的社会经济发展起到了重要的支撑作用。

我曾来到中国30多次,我们建立起了良好的伙伴关系,不仅仅是工作中,生活上也成为了真挚的朋友。我们在科技领域的交流毫无保留,这对多方有益,未来我们也将以这样的态度继续开展工作。随着2008年联合国教科文组织国际岩溶研究中心在桂林的成立,以及去年11月份“全球岩溶”国际大科学计划的正式启动,我们拥有了更好的国际合作平台。

最后我想作为获奖者表达的是,感谢中国政府对于国际科技合作的重视,预祝更多国外的科学家的工作获得认可,欢迎更多国际伙伴来到中国和我们一同开展工作。

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