導讀
地質工作是我國實施生態文明建設、資源節約與綜合利用、可持續發展等系列國策的基礎性、支柱性行業。當前地質工作面臨的困境有:資源保障不足,淺表資源缺乏、礦產勘查亟需新的方向;環境問題凸顯、產業結構升級,亟需轉向環境主導型。未來地質工作發展方向:(1)面向地球深部探測;(2)面向海洋地質調查;(3)面向戰略性新型礦產調查;(4)面向城市地質調查;(5)面向綜合地質調查。
本文引用信息:王盤喜,程新濤.當前我國地質工作面臨的困境及發展方向淺析[J].中國國土資源經濟,2017(8):27-31.
地質工作是我國實施生態文明建設、資源節約與綜合利用、可持續發展等系列國策的基礎性、支柱性行業。而地質工作的未來發展態勢是當前研究熱點之一,前人的學術觀點主要有:“大數據時代”背景下,地質工作的理念要有全球性、整體性、系統性和先進性;改革要遵循地質和市場經濟的雙重規律;方式要區分公益性和商業性地質工作;內容要緊密圍繞國家需求,加強關鍵礦產、關鍵帶的調查研究,推動先進適用技術與地質調查的深度融合;人才隊伍建設方面要優化結構,健全人才激勵機制、成果和需求為導向的人才評價機制。筆者在系統歸納總結前人研究成果的基礎上,結合目前正在承擔的綜合地質調查項目,提出了未來我國地質工作的發展方向,旨在適應新常態下社會公眾、市場和國家等不同層次對地質工作的需求。
《地質大辭典》中將地質工作定義為“運用地質科學理論和各種技術方法、手段對客觀地質體進行調查研究,經濟有效地摸清地質情況和探明礦產資源的工作”。筆者認為,在不同的歷史時期,由于人類對自然的認知能力不同,以及科學技術水平的差異,地質工作有不同的內涵和外延,其工作目的、任務、基本要求、對象、方法和服務領域也在不斷發展變化。地質工作的目的就是搞清地質工作對象的物質組成、結構構造、形成演變以及諸多地質特征,獲得規律性認識,為經濟社會發展和科技進步提供科學資料和數據;地質工作的任務在于深刻認識地球、為國家提供資源保障、保障人與自然環境的和諧共處;地質工作的基本要求為野外與室內、宏觀與微觀、直接與間接觀察、體力與腦力勞動、點與面、理論與實際、不同科學與技術相結合;地質工作的對象由最初的地表(地殼)擴展到了現今的地球各圈層、月球,甚至包括太陽系各行星及宇宙空間的物質(如隕石等);地質工作的方法由起初對其工作對象的肉眼觀察、記錄、描述、采集和鑒定等,發展到現今充分利用測繪、物探、化探、遙感、山地工程、分析測試等先進的技術手段,結合對地質現象的觀察描述,對各類數據和資料進行綜合分析研究;地質工作的服務領域由起初對礦物資源的利用擴展到現今包括基礎地質、礦產地質、水文地質、工程地質、災害地質、環境地質、礦產綜合利用研究、農業地質、海洋地質、城市地質、旅游地質、地震地質、軍事地質、宇宙地質等。地質工作按運作方式和經濟意義可區分為公益性和商業性地質工作,其中公益性地質工作按機構區分為地質調查、地質科學研究和地質教育,不過當前地質調查、地質教育也都與研究工作密不可分。
2.1 地質工作的發展歷程
地質工作是特定歷史條件下社會經濟發展的產物,由零散到正規化,服務領域不斷地調整和擴大。美英等發達資本主義國家的地質工作在不同工業化階段扮演著不同的角色,工業化初期由于工業發展和人口增長,導致對礦產資源的需求加大且需為各項建設提供地質信息,需國家建立正規化地質隊伍來從事地質礦產調查(勘查)工作。工業化中期的經濟快速增長,新技術新方法的出現加速了地質工作發展進程,地質礦產勘查取得了重大突破,構建了公益性和商業性地質工作體系。后工業化時期由于資源環境問題日益突顯,迫切要求地質工作進行轉型與結構調整,拓寬地質工作領域,增強社會服務功能,由礦產主導型轉變為環境主導型,礦產資源調查工作由陸地拓寬到海洋。地質工作領域的拓展及服務社會要求的提高,對地質工作者的層次和能力提出了新要求,迫切需要大力發展現代高新技術。
2.2 地質工作在社會經濟中的作用
如今,地質工作與人類生活息息相關,其應用領域已延伸到經濟、社會發展的方方面面。①為工農業生產、國家基礎設施和國防建設等提供所需地學資料信息、礦產資源信息等方面:由于我國的城鎮化和工業化提速對礦產資源的需求加大,國內礦產資源不能自給導致對國際的高依賴性,國民經濟發展中的主要矛盾由資本約束演變為資源約束,地質工作需持續為礦產資源供需服務;②為國家和地方政府提供生產力布局、國土整治、社會經濟發展規劃等對策建議:制定宏觀發展規劃要以科學、準確的基礎地質數據作為重要依據,經濟區與城市群建設、城鎮化發展、“三農”問題、基礎設施、城市建設等亦需要準確科學的地質資料;③服務生態文明建設、礦產資源節約集約利用等基本國策:走勘查開發一體化道路、提高礦產資源的三率水平,著力發展地熱及淺層地溫能等新興產業,以地質公園為載體大力發展地質旅游,依托農業地質調查成果發展特色農業和綠色農業,發揮地質專業優勢開展生態修復;④防治地質災害以及保護與改善人民生活環境:社會公眾對地質災害、資源國情、生存環境等地學信息的關注日益增強,需提高地質災害的調查與預報預警、解決礦山環境問題、生態環境建設等方面的能力,用地質科技保障經濟、資源和生態安全,協調資源與環境發展。
我國計劃經濟體制下發展起來的地質工作,在市場經濟時暴露出諸多弊端和問題。地勘單位嘗試了諸如地質隊專業化改組,地質成果的商品化,“一業為主、多種經營”,企業化,區分公益性和商業性地質工作,深化礦產勘查運行機制等多種改革,取得了良好的成效。然而,隨著經濟全球化的發展,經濟體制改革的深化,高新技術的應用及資源環境問題的凸顯等,國民經濟增長方式發生了巨大轉變,當前地質工作仍面臨無法滿足經濟社會發展現實需要的困境。
3.1 資源保障不足,淺表資源缺乏、礦產勘查亟需新的方向
經濟發展新常態下,我國對能源和礦產的需求增速放緩,但長時期內仍會保持較高的需求,現有的資源保障壓力大,多數礦產資源對外依存度較高,加之國際上資源實施保護主義抬頭,我國利用國外資源的風險和難度也在不斷增加。而且地球淺表資源由于過度開發利用已越來越少,地質找礦難度加大且成本日漸提高。而多數地質單位仍采用傳統地質作業方式,地質科技創新管理與科技體制改革的要求不適應,科技創新能力不足,缺乏探索新領域和方向的實踐。為此,迫切要求轉變傳統地質工作方式,探索新領域、新方向,以適應新常態下社會公眾、市場和國家等不同層次對地質工作的需求。而新領域、新方向探索需要多學科深度融合、相互協作,不斷創新,實現勘查技術方法的根本性轉變,尤其是尋找深部礦、隱伏礦和難識別礦的新技術新方法。如信息、遙感、地球物理、地球化學、超深鉆探等技術的應用,拓展人們對地球空間和深部礦體的視野、擴大地質工作的深度和廣度、提高效率,通過技術進步,勘查開發利用地球深部和海洋等非傳統礦產資源。
3.2 環境問題凸顯、產業結構升級,地質工作亟需轉向環境主導型
在地質環境問題日益凸顯背景下,實施生態文明建設和創新驅動戰略的要求,對能源、礦產的需求剛性和供給剛性的約束并存。全球礦業形勢持續下行,我國經濟發展進入加強供給側結構性改革和化解傳統產業過剩產能的新常態,礦產資源供需結構的變化使得鐵、鋁、煤炭等大宗礦產品消費基本達到峰值,未來的需求可能會下降。礦業的發展與經濟發展密切相關,有專家預計未來礦業將是L型的走勢,礦產品價格低位震蕩或將成為主旋律,傳統礦業發展模式已不能適應新形勢,礦業低谷期成為我國礦業發展理念轉型和產業集約化、規模化以及結構深度調整的良好時機。礦業低谷期導致商業性地質工作需求緊縮,需借機改革地質工作的方式,拓展業務領域,更好地適應國民經濟的發展。而日漸崛起的綠色、環保、低碳的新材料和新能源產業,提升了對鈷、鋰、石墨、三稀等新能源材料類礦產品的需求。國家從能源、礦產戰略安全的角度出發,亟需對地質調查工作進行戰略性的結構優化和調整,形成能破解重大能源、資源、地質災害和環境難題,能夠滿足社會公眾、企業和政府需求的成果,實現資源的可持續開發利用。為此,新常態下地質工作應由傳統的礦產主導型轉變為環境主導型,以資源技術評價為主轉變為環境、技術和經濟相結合的綜合評價,注重拓展調查領域,保障我國的經濟和生態安全,既要金山銀山,也要綠水青山。
4.1 面向地球深部探測
地球為人類提供了生存空間和生活必需品,同時也給人類帶來滑坡、泥石流、地震等自然災害,探測地球內部的結構和組成,成為人類汲取資源和保障自身安全的根本。20世紀70年代至今,美、法、德、英、意、俄、加、澳等發達國家相繼開展了地球探測計劃,提高了人類對地球內部的認知水平,發現了許多地球深部隱伏礦產資源。地殼拆離斷層、大陸俯沖構造、地殼熔融層、巖石圈精細結構等的發現,催生了諸如推覆構造、碰撞造山、超高壓變質、拆沉、底侵作用等新的地質構造理論,對地球科學的發展貢獻突出。美國在落基山等造山帶之下發現一系列油田,蘇聯在超深鉆中發現了深部油氣、礦化顯示和極端條件下的生物,澳大利亞在覆蓋層下發現了奧林匹克壩超大型礦床,以上發現揭示了成礦空間精細結構和與深部地質構造過程的聯系,增加了人類獲取資源的空間,深化了對生命演化的認識,改變了傳統油氣成藏理論,大幅度提高了礦產資源勘查能力。當前,深部探測工程已上升為一些發達國家實現可持續發展的科學戰略。
我國深部探測始于20世紀50年代實施的柴達木盆地地震剖面和華北盆地深地震反射剖面試驗;20世紀90年代以來我國在喜馬拉雅山等主要造山帶與國際合作開展了深反射地震剖面探測,掌握了深反射地震剖面和寬頻地震觀測技術;2001—2005年,我國開展了大型礦集區深部精細結構探測,目的是為尋找“第二成礦富集帶”提供理論依據;2008—2012年,實施的“深部探測技術與實驗研究專項”,拉開了我國深部探測計劃的帷幕;2015年6月,中國地質調查局、中國地質科學院地球深部探測中心成立,確立了“深部地質調查與深部過程理論創新”“深部礦產資源、能源富集區‘透明’探測”“實施科學鉆探、開展地下科學實驗”“開展深部過程與地球動力學模擬”“搭建我國‘入地’計劃平臺”等五大任務。我國極為嚴峻的能源、重要金屬礦產供需形勢,迫切需要開辟能源與重要礦產資源戰略新區和接替基地,目前我國礦產資源開采深度多限于500m以內,而有些國家開采深度已能達到5000m,向地球深部找礦、找氣和找油勢在必行。另外,我國地質災害頻發,造成人民生命財產的嚴重損失,通過深部探測提高災害預報和預警水平,力爭將損失降到最小,是建設平安和諧中國的必然要求。中國地學界進軍地球深部勢在必行。
4.2 面向海洋地質調查
縱觀地質發展史,我國的地質工作主要集中于陸地,陸地基巖出露區1∶5萬的地質填圖和地球物理填圖目前已基本完成,成礦有利地區甚至完成了1∶1萬的大比例尺地質填圖,而海洋地質地球物理工作比陸地要晚得多。我國海洋地質地球物理工作比國外晚約50年,建國后先期主要是開展近岸灘涂、島嶼環境地質調查,以及尋找油氣等礦產資源,20世紀末才開始了系統的海洋區域地質及地球物理填圖。目前我國僅完成了1∶100萬南通幅、上海幅、永暑礁幅和海南島幅等少數幾個圖幅的海洋區域地質及地球物理調查,即將完成大連幅和汕頭幅的填圖;2009年試點1∶25萬海洋地質及地球物理填圖,于2014年完成了青島幅。但系統的海洋地球化學填圖尚未開始,僅局部區域為尋找油氣資源開展了部分工作。海洋地質調查已遠遠落后于國外,難以滿足國內經濟社會發展的需求 。
海底蘊藏著豐富的錳結核、鈷結殼、熱液礦床、可燃冰和稀土元素等礦產,開展我國約300萬平方公里管轄海域內的海洋基礎地質、礦產勘查與開發、開發對環境的影響及評估等地質工作勢在必行。日本因陸地礦產資源匱乏,非常重視海洋礦產資源,在海洋調查、調查技術、資源開發及開發對環境的影響評估等方面,有很多值得我國借鑒的先進經驗。
4.3 面向戰略性新型礦產調查
21世紀初,全球經濟經歷了一段較長時間的高速增長,隨后金融危機爆發使全球經濟進入緩慢發展期。大宗礦產品需求疲軟,大部分金屬礦產品價格持續走低,中小型礦業公司瀕臨倒閉破產。一些發達國家金融危機后對經濟結構進行了調整,大力發展低碳、低耗能的戰略性新興產業,實現了由傳統大宗礦產到戰略性新興礦產的轉變。戰略性新興礦產主要包括:稀有、稀散和稀土等“三稀”礦產;銀礦和鉑族元素等貴金屬礦產;石墨、硅、硼、高嶺石和金剛石等非金屬礦產;天然氣水合物、干熱巖、頁巖氣等新能源礦產。
隨著全球多領域新技術融合創新步伐的加快,未來以信息技術、新能源、新材料為代表的戰略性新興產業在經濟發展中的作用將越來越明顯。我國將發展戰略性新興產業作為“立足當前、著眼長遠”的重大戰略選擇,未來礦產資源的需求結構將發生重大變化,尤其是對支撐戰略性新興產業發展所必不可少的戰略性礦產需求將是巨大的,及早開展我國戰略性新型礦產勘查,對于在世界各國搶占新一輪經濟制高點中有著重要意義。
4.4 面向城市地質調查
世界上諸如洛杉磯、柏林、東京、倫敦和莫斯科等發達城市都開展過相對綜合的城市地質調查,我國的上海、北京、天津、廣州、南京和杭州等發達城市也開展了城市地質調查。隨著社會經濟的飛速發展和城市化進程的加快,城市人口急劇膨脹,城市問題日益彰顯,城市土地資源和水資源緊張、固液氣廢棄物處置乏力、堵車嚴重影響人們的出行、霧霾影響人們的身心健康,以上諸多城市問題的解決離不開地質工作,開展城市地質工作勢在必行。開展與城市相關的基礎地質、水工環地質等調查工作,可為城市規劃和地下空間合理開發提供對策建議,為城市水土環境問題提供解決方案,最終為城市化掃清障礙,建設人類美好家園。
城市地質調查工作在以下五個方面大有可為:
(1)“指導城市規劃,優化城市布局”方面。從巖石圈、大氣圈和生物圈的內在聯系出發,厘清對土地利用嚴重影響的環境主導因素,確定城市用地的適用程度,指導城市用地的正確有序開發,使城市規劃統籌經濟發展與地質環境承載力之間的矛盾,往良性方向發展。
(2)“建設地下城市,拓展城市空間”方面。摸清城市地下地殼結構,根據結構類型規劃地下城市功能層,如地下軌道交通層,地下水、電、暖、通信等管線層,地下建筑物層,可將商場、體育館、游樂場、會議中心、展覽館等公共設施規劃到地下,將極大的拓展城市空間。
(3)“查明地災隱患,建立防控機制”方面。研究地質結構復雜地區城市范圍內的地層、構造、巖土特征和工程地質條件,調查城市地質災害的現狀與分布、成因與類型,合理評估其危害性,構建地質災害監測預警和防災減災體系,防范自然災害,建設城市安全結構體系。
(4)“處置城市廢物,改善人居環境”方面。通過綜合物探技術對地殼結構進行“CT掃描”,結合基礎地質、水文地質、工程地質和環境地質工作,選擇地殼結構穩定,儲集空間大,圈閉條件好的地區將固液氣體廢棄物儲存于地下深處,避免地表排放造成水土、大氣污染。可以充分利用已有礦產資源開發的坑道、豎井等儲存固體廢棄物,利用開采殆盡的地下深處油氣藏、堿礦和鹽礦處置液體和氣體廢棄物。
(5)“控制水土污染,做好戰略儲備”方面。開展城市水文地質調查,摸清地下水埋藏、分布、數量、質量、可利用性、補給和排泄等,避免未來化工廠爆炸、核泄漏、戰爭等突發事件造成局部城市飲用水污染,尋找城市應急或后備水源地作為戰略儲備,以備不時之需。
4.5 面向綜合地質調查
借鑒歐美等發達國家及地區地質調查發展史,當前我國地質調查工作方式需進行調整和轉型,樹立“大資源”“大地質”“大生態”和“大數據”觀,開展綜合地質調查,以適應經濟和社會發展需求。
積極開展海岸帶綜合地質調查:海岸帶位于海陸相互作用的交集地帶,是一個完整的環境系統。海岸帶地質工作是海岸帶社會經濟可持續發展,解決人口、資源、環境矛盾的重要保障。沿海經濟區城市群規劃布局、海岸帶土地利用和海洋功能區劃、重大工程布局與建設、生態文明建設和環境保護、減災防災和應急、地質資源開發規劃、地質科學發展等都迫切需要加強海岸帶地質工作。通過海岸帶綜合地質調查,建立海岸帶地質環境和災害監測系統、地質災害預警和應急響應中心,取得一批服務海岸帶地區經濟社會發展需求的基礎調查成果、各級政府決策的專題性成果和破解重大地質問題的技術創新示范性成果。目前國內已經開展了部分地區的海岸帶綜合地質調查,主要包括渤海西海岸、長江口、北部灣等重點海岸帶的綜合地質調查工作。
開展礦集區、大型資源基地綜合地質調查:包括找礦戰略突破新發現的未開發礦集區或大型資源基地,以及正在開發的集中開采區及大型資源基地。針對未開發的礦集區或大型資源基地,在基礎地質、水文地質、生態環境地質、礦產資源節約與綜合利用調查基礎上,對區內實施技術經濟評價和勘查開發布局研究,指導礦產資源進行合理、有序、高效、集約、綠色勘查開發,避免重蹈先污染后治理的粗放式礦業發展道路,加速由資源基地向產業基地的轉變。針對正在開發的集中開采區及大型資源基地,開展深部及外圍找礦、地質遺跡調查、礦產資源現狀調查、水文地質、生態環境地質調查、礦產資源節約與綜合利用調查,提高基地服務年限,提升礦業發展質量和效益,強化資源保護和合理利用。同時,要正確處理資源與環境的關系,優化資源開發保護格局,加快礦業綠色轉型升級。實現資源開發惠民利民,為全面建成小康社會提供可靠資源保障。目前國內針對礦集區、大型資源基地的綜合地質調查試點項目主要有:川西稀有金屬礦集區和青海某金屬礦集區綜合地質調查,新疆某有色金屬基地和內蒙古某有色金屬基地綜合地質調查工作。
地質工作是實施生態文明建設、資源節約與綜合利用、可持續發展等系列國策的基礎性、支柱性行業,在社會經濟發展中起著先導作用。但當前存在著傳統地質找礦難度加大、資源保障不足等困難,亟需技術進步和開展新型礦產勘查,地質工作需由礦產主導型向環境主導型轉變。未來地質工作發展更需要面向地球深部探測、海洋地質調查、戰略性新型礦產調查、城市地質調查和綜合地質調查。
作者信息
王盤喜(1986—),男,寧夏回族自治區西吉縣人,中國地質科學院鄭州礦產綜合利用研究所工程師,教育學碩士,主要從事地質勘查及工藝礦物學研究工作。