科技創新守護自然生態
——中國地質調查局探礦工藝研究所地質調查科普集錦
2019年04月23日 9:20 4809次瀏覽 來源： 中國礦業報 分類： 地質礦業
全國地質調查工作會議上，鐘自然局長指出，新時代地質調查事業要緊緊圍繞國家重大戰略需求和自然資源管理中心工作，全力推進地質調查工作服務方向、指導理論和發展動力三大轉變。技術創新是貫徹黨中央國務院對地質工作提出的一系列新的更高要求和建設創新型國家、實施創新驅動發展戰略的迫切需要。自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所聚焦新時代地質工作的新需求，全力推進結構調整和轉型升級，在地質災害防治技術、新能源鉆探技術和水工環調查研究等方面不斷開拓創新，形成一系列科技創新成果，服務國家地質災害防治體系建設和生態文明建設。
值此第50個世界地球日之際，探礦工藝研究所以 “珍愛美麗地球 守護自然資源”為主題，選登了近年來研發的部分科技創新成果，制作了地學科普宣傳產品，傳播地球科學知識，弘揚地學文化與地學精神，引導大眾樹立“綠水青山就是金山銀山”和“人與自然和諧共生”的理念。
地調成果禮贊（2016-2018）
楊東旭 鄭薇
題記：2018年是地質調查項目的結題年，適逢 探礦工藝研究所建所四十周年。回望來時路，梳理三年來承擔的項目、課題，難忘那些努力拼搏的身影，謹以此文感念過往、感慨付出、感恩時代，愿在2019年新一輪的地質年繼續奮斗！
攜手昨日的暖陽 明天旋著婀娜的舞步走來
撣掉身上的征塵 換上歲月贈予我們的春裝
駐足凝望 時間的長河駛來一個慶祝收獲的日子
三百六十五級臺階之上 地質調查的贊歌正在奏響
翻開三年的歲月書脊，我們締造了一段不同尋常的業績：
川東紅層坡易滑，秦巴老區山路斜；“五縱五橫”多奇志，“人防技防”人人夸！
帕隆藏布重重險，尼洋旖旎阻隔遠；“三冰”災鏈一朝解，川藏坦途通天塹！
涪江上游物產豐，生態環境情勢兇；災損土地再利用，長江經濟更興隆！
脫貧攻堅眾志城，烏蒙甘露潤民心；探采工程齊助力，涌泉恩情永銘記！
青藏南緣岡底斯，蓬勃發展正當時；水文攻關填空白，地熱溫泉遍地開！
鉻鐵礦區羅布莎，地質環境條件差；脆弱生態需保護，青山綠水再恢復！
能源地調從來艱，工藝男兒無怨言；銀額盆地成果好，雄安新區立意高！
中揚子、塔里木，鉆探工藝來相助；南方氣田西江月，油氣勘探建功業！
鉆孔軌跡測量儀、便攜調查工具箱；缺陷修復與加固、科學基金開三度！
貴州分部助交建、石油井場多評估；川內川外跑詳查、勘查設計施工佳！
米林九寨急響應、白格加拉速排查；坎坷波瀾求發展，為國為家志高遠！
這里是科學家的殿堂，這里是工程師的樂園；
這里有我們的歡聲與笑語，這里有我們的守望與皈依。
日月光華，譜寫青春之歌最壯麗的音符；
巨擘春秋，鑄就人生路上最輝煌的篇章！
傳承鉆探工藝的進步，開拓地災防治的前沿。
四十載物換星移，我們始終同舟共濟；
四十載薪火相傳，探礦工藝人屢創佳績；
四十載枕戈待旦，地質調查事業日新月異！
技術立所、人才興所、創新強所，
我們是時光不老、青春無悔的新時代地質人，
我們始終踐行“責任、創新、合作、奉獻、清廉”！
展望前路，工藝所將用堅定的信念、創新的視角、勇于擔當的魄力、敢為人先的豪氣，為我國自然資源調查與地質災害防治再立新功！□
（作者單位：自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所）
做好準備，洞穴探險不能說走就走
羅雲豐 魏良帥
洞穴探險（以下簡稱“探洞”），顧名思義就是下到黑黢黢的溶洞里面，探索那些美景如畫的地下迷宮，尋找隱藏在心中的神秘故事，或者開展地質科學考察，獲取第一手原始數據，以便更好地開發地球自然資源。
好萊塢電影《地心歷險記》、《奪命深淵》等通過刺激的洞穴探險場景博得了全球目光，取得了巨大的成功。如今，探洞從最初只有專業技術隊伍才能開展的項目，逐漸轉變成民間愛好者參加的探險活動——一種危險性比較高的戶外活動。2018年6月，當全世界人民都沉浸在世界杯的狂歡之中時，泰國卻發生了一件令人揪心的事：當地時間6月23日，泰國一支足球隊在該國北部地區的清萊府一處洞穴探險時集體失蹤。
那么怎樣做好準備，進行安全、科學、環保又高效的洞穴探測活動呢？
一、你的心理和身體素質準備好了嗎？
您是否像探險家一樣具有一顆強大的心臟？如果您有幽閉恐懼癥之類，那就請量力而行，這個項目并不適合您，因為要想成為探險隊的領隊或者長期參與這項活動，具備強大的心理素質是最基本的條件，它可以讓你在極端條件下冷靜分析和處理各種突發情況。同時，對您的身體素質要求也是很高的哦，在洞穴內活動對體能的消耗特別大，尤其在各種蜿蜒狹窄的通道上，要利用身體的每一處關節蠕動前進，與此同時還得傳遞裝備物資，一些大型探險活動甚至需要在洞穴內待上一周之久，所以想參加的話，大家要積極鍛煉身體才行吶。
二、你的專業技術裝備準備好了嗎？
人靠衣裝馬靠鞍，一套輕便性能優良的探險裝備能給你的探險之路提供不少的幫忙。探洞最主要的裝備是什么？肯定是頭燈，它可以減少一些因未知而產生的恐懼，但是一定要保證電量充足，多準備預備電源。其次，頭盔也非常重要，在巖溶洞穴里行進，頭部基本上都在鐘乳石之間穿梭，如果不想出來的時候腦袋上多幾個“包包”，就一定要帶上頭盔。還要攜帶一些排汗較快的衣服，如果有專業的探洞服當然最好；食物和水也要備齊，并預留出緊急備用食品。如果要下豎井、深洞的話，還得準備全套繩降和爬繩的裝備并熟練掌握SRT技術（單繩上升技術）。
三、你的團隊協作能力準備好了嗎？
千萬不要獨自探洞！一次洞穴探險就是一次集體行動，要提前明確分工，根據參加人數及個人身體素質情況分為先鋒組、測量組、裝備運輸組、攝影組、后勤組……各小組、各組成員之間應相互信任，共同協作，確保探洞活動安全有序地進行。
四、你的分享工作準備好了嗎？
探洞的樂趣往往在于過程，然而每次活動結束后，不應該僅僅滿足于洞穴美景的享受和心理上的刺激，如何將自己的體驗跟大家分享呢？作為一名合格的探險家，總是喜歡總結一些取得的成果和認識，比如繪制探測洞穴的平面圖，查探洞穴內的地層巖性、洞穴內地下水發育情況等等，既有利于規劃下次繼續探測的方向，又能為專業地質調查隊伍提供重要的參考信息。□
（作者單位：自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所）
冰湖之水緣何從天而降
劉建康
冰湖潰決是我國西藏地區典型的地質災害類型之一，具有突發性強、規模大、破壞力強和危害范圍廣等特點，往往造成下游地區遭受慘重的生命財產損失。它的地理分布特征、氣候特征以及誘因類型是什么呢？查明和認識這些可以有效避免災害的發生。
冰湖潰決地理分布特征
西藏冰湖潰決主要分布在兩個高發地帶。一是海洋性冰川和大陸性冰川的過渡帶，即從布迦崗日、嘉黎、工布江達、措美和洛扎，沿喜馬拉雅山主脊稍北至吉隆、仲巴之間的向南凸出的弧形地帶。該過渡帶冰湖潰決的條件充分，其內在條件是冰川易于形成終磧堤高大且高寬比較小的冰磧湖，外部條件是冰川利于在夏秋季節發生突然滑動。
二是藏東南海洋性冰川地帶（亦帕隆藏布流域），即從過渡帶的嘉黎分支，沿嘉黎斷裂東南方向延伸至然烏、察隅之間的條形地帶。區內海洋性冰川非常發育，對氣候變化反應靈敏，冰川活動性高穩定性差，但是由于進退頻繁，冰下河道強大，不易形成終磧堤高大且高寬比較小的冰磧湖。
冰湖潰決氣候特征
20世紀60年代是西藏地區最冷的10年，利于冰川的積累和前進，加上氣候波動和異常，極易在轉向暖氣候的過渡年份發生冰崩或冰滑坡入湖導致冰湖潰決，期間發生的6次冰湖潰決均屬冰崩/冰滑坡及相關因素組合誘發。隨后的70年代和80年代，氣候回暖不利于冰川積累，冰湖潰決事件次數減少。到了90年代，年均溫度超過多年平均水平，冰川消融、變薄或退縮加劇，除4次冰湖潰決屬冰崩/冰滑坡誘因外，還在八宿然烏附近出現了1次冰川湖潰決事件，并導致下游1處冰磧湖發生潰決。2000年~2016年為最暖的16年，是冰湖潰決的極高發期，冰川融水、泥石流、強降水、埋藏冰融化和冰川湖潰決等誘發冰湖潰決事件增加，非冰崩/冰滑坡誘因導致冰湖潰決的事件達到7次，占期間事件總量的一半。因此，隨著全球氣候變暖和極端氣候反復，誘因類型多樣化和暴發頻率增加將成為西藏冰湖潰決的發展趨勢。
冰湖潰決誘因類型
我國西藏地區冰湖潰決的誘因類型多樣，可分為冰崩/冰滑坡、埋藏冰融化、冰雪融水等6種冰磧湖潰決誘因，以及冰川退縮消融引起的冰川湖潰決誘因。
（1）冰崩/冰滑坡。冰川前進、冰床坡度陡增或發育陡坎、冰雪融水和地震等作用下引起湖盆周圍懸冰川、山頂冰川或冰川末端滑塌入湖，抬高湖面水位，激起涌浪和沖擊波，沖刷或直接沖垮冰磧壩薄弱鞍部，導致冰湖潰決。冰崩/冰滑坡是西藏地區冰湖潰決的主要誘因，嘉黎縣忠玉鄉然則然錯即是典型案例之一。
（2）埋藏冰消融。受全球氣候變暖影響，冰磧壩埋藏冰發生消融崩解，一方面造成壩體下沉導致漫頂過流湖水量增加，誘發冰湖發生潰決；另一方面造成冰磧壩內部形成潛蝕，發生滲透變形，誘發冰湖管涌潰決。如邊壩縣2015年發生的土拉溝冰湖潰決。
（3）冰雪融水。受全球氣候變化影響，湖盆流域的冰川或積雪強烈消融，湖面水位急劇上升，漫頂過流劇烈增加導致潰決。如聶拉木縣2002年發生的嘉龍錯冰湖潰決。
（4）強降雨。由于冰湖分布海拔高度4600m~5600m，受立體氣候影響，湖盆流域的地形雨特征明顯，一旦暴發強降雨，匯流導致湖面水位急劇上升，漫頂過流沖刷終磧堤形成潰壩，如錯那縣2007年發生的浪措冰湖潰決。
（5）泥石流。受全球氣候變化影響，青藏高原冰川活動性增強，高山地區極易發生冰崩或雪崩，高位崩落后沿程鏟刮殘、坡積物甚至破碎巖體轉化形成泥石流。由于高位泥石流具有超常規的流量、流速和破壞力等特點，沖至坡腳后直接摧毀側磧堤擁入冰湖，導致湖區水位陡增并激起涌浪，漫頂沖刷終磧堤誘發潰壩。如波密縣2014年和聶拉木2016年分別發生的那隆藏布支溝和次仁瑪錯右側支溝冰湖。
（6）上游潰決洪水。因上游冰湖或堰塞湖潰決，大規模洪水匯入冰湖，湖面水位急劇上升，漫頂過流快速增加，漫頂沖刷終磧堤誘發潰壩。如八宿縣1991年發生的各布馬錯冰湖潰決。
（7）冰川退縮消融。全球氣候變暖引起冰川快速消融，冰湖快速擴張，阻塞冰湖的冰川壩體自身也不斷發生退縮和變薄，最終湖水溢出導致冰湖發生潰決。如八宿縣1991年發生的各布馬錯上游冰川湖潰決。□
（作者單位：自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所）
清絕之美與咆哮之怒——冰川泥石流
楊東旭
“冷空氣 卻清晰/你在南極冰山雪地里/極光中 雪白的肌膚/是哀愁 是美麗…”
歌手游鴻明創作的這首《白色戀人》，起句便營造出一幅“千山鳥飛絕，萬徑人蹤滅”的清冷絕塵之境，勾起人們對于冰川沉寂靜美的想象。的確，初次見到冰川的游客，無不為其高聳的角峰、鋒利的刃脊、婉轉優美的冰斗、泛著熒熒藍光的冰舌斷口而贊嘆不絕，以為這是一座塵封千年的美人。
然而，走近冰川詳細考察，才知在這平靜的外表之下，冰裂縫、冰洞、冰漏斗、冰內河等不穩定現象十分發育，且大多數冰舌都常年保持著前進或后退的運動狀態。頻繁進退的冰舌前緣不斷侵蝕著兩側溝岸的松散坡體，前進時便將其納入自己的包裹中挾帶搬運，后退時則釋放出大量的碎屑物質。這些被釋出的碎屑被稱為冰磧物，而被侵蝕的兩側岸坡則形成接近于自然休止角的散體陡坡。
在升溫的氣候條件下，冰川融水大幅增加，水源從冰縫與冰內河中汩汩涌出，在地表匯流成強勁的流水動力，并逐漸沖刷和推動冰磧物中的細小顆粒，沿著陡峻的溝道一路快速翻滾、攪拌，最終融合成為一陣陣混雜著泥沙和大小石塊的特殊洪流，這便是狹義上的冰川泥石流了。
從廣義上講，冰川泥石流還包括冰湖潰決沖刷形成的泥石流、冰塊崩落鏟刮溝床形成的泥石流、冰川谷堰塞-潰決形成的泥石流、暴雨與冰川融水混合形成泥石流等形式。世界上有10多個國家曾遭受冰川泥石流災害，我國藏東南地區（國內最大的海洋性冰川區）因溫度較高、水汽豐沛、地形落差大，冰川泥石流極為活躍，尤其在川藏公路G318沿線的帕隆藏布流域，幾乎每條能夠延伸到分水嶺的支溝均爆發過冰川泥石流。在大陸性冰川區也常發現冰川泥石流的蹤跡，但爆發頻率和規模與海洋性冰川區相比均較弱。
冰川泥石流常發生在增溫與融水集中的夏、秋季節，晴、陰、雨天均可產生。與暴雨泥石流相比，冰川泥石流具有規模大、流動時間長、塊石粒徑大等特征，常形成特大災害。典型的冰川泥石流有古鄉溝泥石流、米堆冰川泥石流、易貢巨型滑坡碎屑流等，2018年11月17日發生在林芝市米林縣加拉村的雅魯藏布江冰崩碎屑流堵江事件也屬于冰川泥石流的一種形式。
古鄉溝位于西藏波密縣境內，是一條著名的冰川泥石流溝，在1953年9月下旬爆發了目前已知的世界上規模最大的一場泥石流。當時，龍頭高達數十米的泥石流宛若一條黑色泥龍，夾帶著沿溝掃蕩下來的樹木和巨石，一路呼嘯奔騰下泄，將2億多立方米的泥沙搬至山外，瞬間在山口至河谷之間形成一個面積達5.1平方千米的巨型堆積扇，并堵斷帕隆藏布，使上游壅水，形成長5千米、寬1千米的大湖。這次泥石流無情地吞噬了古村140余位村民的生命，淤埋和淹沒了8戶民房及大片耕地。劫后余生的人形容說，直徑達二十米的巨石夾雜在洶涌的泥石流中，就似漂浮在水面上的木塊。
“人世間 悲歡聚散/一頁頁 寫在心上/含著淚 白色戀人/卻有灰色的年輪…”
是啊，看那冰川結晶中被塵封的層層灰色巖屑，和泥石流咆哮后沉積的一道道堆積壟，何不是我們研究第四系地表過程和地貌演化的年輪記錄？只有對冰川泥石流的發育條件、起動機理、運動特征和致災機制開展深入研究，才能真正做到早識別、早預防、早治理，為川藏交通干線的規劃、建設和運營安全提供保障，實現“大國崛起寸無遺”和人民安居樂業的宏偉目標。□
（作者單位：自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所）
高效利用災損土地助力解決人地矛盾
楊順 黃海
泥石流是山區常見的自然災害，在造成嚴重的自然災害的同時，由于其高含沙量，往往在流域下游和進入主河處淤積，形成大面積的泥石流灘地。通常情況下，泥石流灘地地勢平緩、水源充足、熱量豐富，是較好的土地資源，具有廣闊的開發前景，其灘地的開發已成為貧困山區發展經濟和改善生態環境的重要途徑，使其成為山區極其寶貴的土地資源。
首先判別其危險性，其次劃分土地資源利用類型，最后建立潛力評估方法和利用模式。根據人口聚集程度按無人口居住區、規劃較好的村落、人口密集的城鎮進行分類。
下面，我們以黃家壩災損土地為例，談一談對災損土地資源利用模式的建議。村落聚集優化區模式：已有建筑區可保持現狀或重新開發利用；潛在民用建筑區根據測試地基承載力合理進行布局。現代農業耕作區模式：黃家壩堆積扇緣土地肥力較好，因靠近湔江，具有被沖毀淹沒的風險，設置成為驚喜農作物和經濟作物種植區；規劃土地種植時令蔬菜，周圍種植觀賞植物或者經濟植物。水土保持緩沖區模式：根據泥石流暴發頻率劃分泥石流堆積區域，分類種植觀賞喬木、灌木，開設道路（鄉道）或者設置廊道等。工民建設潛力區模式：取土壤肥力差、地形相對平緩、地形坡降在20~100‰區域開設廠房。□
（作者單位：自然資源部中國地質調查局探礦工藝研究所）
責任編輯：彭薇
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