深部探测揭示壳幔结构及其资源能源效应——“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑特邀主编寄语

地球深部结构变化、物质以及能量交换等地球动力学过程,是地球系统最主要的动力来源,诱发地表地貌变化、剥蚀、沉积作用和环境变迁,以及地震、滑坡等自然灾害,控制化石能源和地热等自然资源的分布,是理解成山、成盆、成岩、成矿、成藏和致灾等过程成因机制的核心。为探索中国大陆深部结构和资源能源效应,在党中央“向地球深部进军”的号召下,中国地质调查局于2016年开始设立了深部地质调查工程。工程以抢占大陆基础地质研究国际制高点,引领深部地质研究前沿为宗旨,选择我国资源、能源重要基地,重大地质边界和关键构造单元,开展了地球物理为主的深部探测和综合研究。获取了华南陆块等重要地质单元岩石圈精细结构,研究了班公湖—怒江缝合带重大地质边界性质及空间展布,在松辽盆地、西北盆山结合带等地发现和提取了一批与深部成矿、成藏和清洁能源有关信息。为进一步推动地质调查向深部进军,促进从二维地表地质调查到三维空间地质调查的转变,《地球学报》组织了“中国大陆典型地区深部地质调查”专辑。本专辑集中报道了深部地质调查近三年取得的部分阶段性进展和成果,主要聚焦深部地质调查在揭示地球深部结构,及其对浅部构造和资源能源的控制,服务地球深部探...     

综合物探方法在深部找矿工作中的应用

在深部矿产资源勘查中,地球物理勘探是最重要的技术手段之一,应用综合物探方法在寻找深部金属矿中取得了显著的地质效果。通过几个典型案例的介绍,综合物探在深部找矿工作中具有较高的推广应用价值。     

SinoProbe——中国深部探测实验

在人类向太空发展,实施新一轮太空计划,中国“神舟7号”载人航天飞船、“嫦娥”探月工程圆满成功之时,中国地球科学家不得不面对这样一个现实：对人类赖以生存的地球内部了解的太少,直接钻探深度只有12 km,涉及的仅仅是地球的表皮。可谓上天不易,“入地”更难。地球是人类居住的唯一场所,为人类提供了生命必需的粮食、水,和生活必须能源和矿产资源;同时也常给人类带来诸如火山、地震、海啸等灾难。通过深部探测,了解地下的物质、结构和动力学过程,不仅是人类探求自然奥秘的追求,更是人类汲取资源、保障自身安全的基本需要。近百年来,各国的地球科学家一直不断地进行探索,我国科学家也意识到必须开展中国的地球深部探测计划,才能解决面临的重大资源环境问题,才能全面实现地球科学的创新和发展。最近,国家启动“深部探测技术与实验研究”专项（英文简写SinoProbe）,标志了我国地球科学的深部探测计划拉开帷幕。该专项（2008~2012）年总体任务是,为全面开展我国地壳探测工程做好关键技术准备,解决关键探测技术难点与核心技术集成,形成对固体地球层圈立体探测技术体系;在不同自然景观、复杂矿集区、含油气盆地深层、重大地质灾害区等关键地带进行试验、示范,形成若干深部探测实验基地;解决急迫的重大地质科学难题,部署实验任务;实现深部数据融合与共享,建立深部数据管理系统;积聚、培养优秀人才,形成若干技术体系的研究团队。     

深部探测技术与实验研究(SinoProbe)

“深部探测技术与实验研究”作为国家地壳探测工程的培育性启动计划(2008—2012年), 专项围绕深部探测实验和示范, 在全国部署“两网、两区、四带、多点”的深部探测技术与实验研究工作,“两网”:全国电磁参数标准网和全国地球化学基准网;“两区”: 大华北综合探测实验区、华南综合探测实验区; “四带”: 西秦岭中央造山带、青藏高原腹地、三江活动带、松辽油气盆地;“多点”: 金川铜镍矿集区、罗布莎地幔探针(铬铁矿矿集区)、腾冲火山、长江中下游和南岭矿集区、南北中国板块汇聚边界等。旨在: 自主研发深部探测关键仪器装备,全面提升国产化水平; 为实现能源与重要矿产资源重大突破提供全新科学背景依据和基础信息; 揭示成藏成矿控制因素, 突破深层找矿瓶颈, 开辟找矿“新空间”; 把握地壳活动脉搏, 提升地质灾害监测预警能力; 深化认识岩石圈结构与组成, 全面提升地球科学发展; 为国防安全的需要了解地壳深部物性参数; 为地壳探测工程的全面实施进行关键技术与实验准备。     

初议甘肃省深部找矿

国内外著名的成矿区带和矿床深部引人注目的找矿发现表明了深部找矿的巨大潜力。深部找矿已成为全球勘查的一个主要方向。甘肃省矿产资源具禀赋优势,成矿条件好,找矿潜力大,矿产资源,息体开发程度较高,矿业在全省经济发展中占重要地位。通过分析当前甘肃省矿产资源形势、深部找矿的重要性和可能性,提出了铜、铅、锌、金、钨、钼等矿种的深部找矿地区和项目。认为甘肃省近期要取得找矿的重大突破,必须实施深部找矿（包括矿山、矿集区及具远景的矿床）。     

世界超深井简介

随着全球钻探技术的进步和人们对矿产资源的渴求,寻找地球深部矿产资源,已成为全球找矿的重要方向。特别是在石油天然气领域突破万米的深井已有多处,呈现出钻探有多深、油气有多深的趋势。现将国内外超深井现状介绍如下。     

深部找铀及湘南-桂北地区深部找铀潜景分析

概述了国内外深部找矿的研究成果,指出深部找矿是当今发展的趋势。国内外重大矿产的成功发掘,其深度均在千米以上,铀矿化垂向分布深度可达4 km以上。综合介绍了国内外勘查深大矿床的特点和条件,认为岩石-构造条件是深部矿化定位的重要因素,复式岩体、成矿系统的垂向变化、构造地球物理-地球化学异常模型是深部找矿的关键依据。综述了中国南方湘南—桂北地区深部找铀的有利地质构造条件和潜力,成矿流体是该区铀矿化的根源,白垩—第三纪重大地质事件是该区深部铀成矿的重要前提,重大地质事件引发的NE-NNE,NW向深大断裂及断陷盆地是铀矿化赋存的重要场所和勘查靶区。在已知铀矿田、成矿带勘查范围基础上,在该区进行深部探索将会获得重大突破。探讨了湘南—桂北地区深部找铀的勘查思路和方法。     

中国原油的地球化学特征—兼论中国原油的有机与无机来源

中国大庆、辽河、大港、新疆等油区原油的地球化学组成显示以下特征：含有地壳稀少而地球深部丰富的元素，如Re、In、Cd、Ag、Au等；含有生物质平均成分不见的元素，如Be、Ga、Zr、Nb、Sb、Te、Hf、Ta、W、Tl、Bi、Th等；含有较多的亲石元素，如Ca、Mg、K、Na、V、Li、Be、B、Ti、Cr、Mn、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Cs、Ba、Hf、Ta、W、Th、U等；原油的正烷烃结构具有奇偶优势与不显奇偶优势的特征，不显奇偶优势的原油沿基底断裂分布。地球化学特征是矿产资源形成途径的示踪标志。中国原油中含有生物质中不见的元素，说明原油可能有来自非生物成因的油源；含有地壳稀少而地球深部丰富的元素，说明原油可能有来自地球深部成因的油源；含有较多的亲石元素，说明原油可能不是从生油岩中排出的，而是从非岩石结构的地球深部流体中分异后聚集在岩石结构的孔隙中而形成油层的。原油的正烷烃结构显示的奇偶优势被认为系生物成因的油源，而不显奇偶优势被认为是甲烷石油（即来自地球深部的无机成因油源），不显奇偶优势的油样均沿基底断裂分布，正旁证了地球深部来源的可能性。     

地球深部物质科学在地球深部研究中的作用和意义

为解决地球深部探测过程中地球物理和地球化学两大系列研究成果无法联系和统一的难题，地球深部物质科学应运而生。该学科既要研究组成地球深部的一切物质实体的物理和化学的属性，又要从物质的角度去研究地球深部的结构和动力学过程。随着该学科的发展，将会为地球深部的观测结果和计算模拟结果赋予物质内容，从而促进对地球深部的物质组成、结构分层以及动力学形成统一认识，建立适合于各学科的地球深部模型。     

地球深部探测国际发展与我国现状综述

探测人类居住的地球内部的结构和组成是地质学家和地球物理学家共同的奋斗目标。本文介绍了上世纪70年代以来世界主要国家的国际地球探测计划的主要内容,包括美国大陆反射地震探测计划(COCORP)、地球透镜计划(EarthScope),欧洲地球探测计划(EUROPROBE)、德国大陆反射地震计划(DEKORP)、英国反射地震计划(BIRPS)、意大利地壳探测计划(CROP)、瑞士地壳探测计划(NRP20),俄罗斯深部探测计划,加拿大岩石圈探测计划(LITHOPROBE),澳大利亚四维地球动力学计划(AGCRC)、澳大利亚玻璃地球计划(Glass-Earth)和澳大利亚地球探测计划(AuScope),简要概括了国际地球探测计划的成果,回顾了我国地球深部探测的历史与工作基础,简要论述了我国开展地壳探测计划的必要性,并介绍了近期启动的国家科学专项"深部探测技术与实验研究"的目标与"两网、两区、四带、多点"的工作部署,展望了我国地球深部探测发展的未来。     

深部地球化学

板块大地构造学说在60年代末的兴起突破了地质学主要从事地壳研究的界限。地球化学也向纵深迈出一大步,跨越莫霍面而研究地球深部的化学问题。在深部地球化学产生的背景方面,固体地球物理、深海钻探以及高压研究的进展为探讨地球内部的化学演化提供了大量基础资料。60年代初国际上地幔委员会成立,开始国际合作执行上地幔计划(Upper Mantle Project,1960—1970),包括实测横贯大陆综合地球物理和地球化学     

利用有效的物探方法进行深部找矿

大型、超大型矿床和多金属矿集区的形成,均是由于地球内部在深部物质与能量的交换所致,浅部矿产资源是深部空间的大型、超大型矿床和多金属矿集区在其向上运移、伸展与聚集的结果,,要解决深部成矿机制问题必须有效地使用物探方法,吉林省勘查地球物理研究院在吉林省某铜镍矿接替资源勘查项目中利用DHTEM方法,取得了较好的找矿效果,钻探验证结果与物探推断一致,异常见矿厚度150 m。     

应用深部地球物理资料进行成矿预测

福建地处西太平洋火山带的外带,浙闽粤火山活动带中段。中生代火山—侵入岩广布东南沿海,成矿地质条件好,(带内新的矿产地陆续发现),尤其是贵金属矿产更为突出。大的成矿带都与相应的地质构造背景有着密切的关系,利用地球物理资料分析深部地质构造。进行成矿预测已是区域性成矿预测不可缺少的手段。本区除系统地进行了1/50万区域重力调查,1/5万航空磁测,1/20万区域化探扫面外,还进行了爆破地震测深、大地电磁测深、地温场测量等深部地球物理探测,取得了丰富的地球物理、地球化学的信息。通过对区域地球物理资料电算处理,并进行定性和定量解释,推断了控制中生代火山活动机制的深部构造特征,较好的确定了中性及酸性侵入岩体的分布范围,判断其所处的构造部位和形态,进而建立火山岩基底构造格局,火山—侵入岩带分布。结合地球化学成果,从深部地质、地球物理特征阐述了成矿的构造条件,并进行了成矿的预测。     

深部探测揭示中国地壳结构、深部过程与成矿作用背景

深部探测技术与实验研究专项(SinoProbe;以下简称"专项")是目前中国实施的规模最大的地球科学研究计划之一,涉及从地表到深部的地质、地球物理和地球化学多学科多领域探测实验。专项自2008年实施以来,完成了全国4°×4°、华北和青藏高原1°×1°的大地电磁阵列观测,建立了全国地球化学基准网(单元大小为160km×160km,含78种元素);完成了青藏高原、华南—中央造山带、华北和东北等多条超长深地震反射与折射剖面联合探测、宽频带地震与大地电磁剖面观测,其中深地震反射剖面约6 160km,成功研究、实验了地壳与地幔深部探测的一系列技术方法,积累了丰富经验,极大地加快了中国深部探测的进度,使中国进入国际深部探测大国的行列。专项在中国东部长江中下游和南岭成矿带开展的矿集区立体探测卓有成效,矿集区三维"透明化"技术不断成熟与完善;揭示了中国东部长江中下游和南岭成矿带深部成矿的动力学背景。专项部署了罗布莎、金川、南岭、庐枞和铜陵矿集区和腾冲火山地热构造带等12口大陆科学钻探实验与异常验证钻孔,在西藏罗布莎等地发现一系列深部地幔物质,在南岭于都-赣县和安徽庐枞矿集区发现深部厚大矿体、矿化异常和重要矿化线索。专项开展了青藏高原东南缘和华北地区的地应力监测网建设,有效提高了地应力测量与监测技术水平,深化了地震与地质灾害链成因研究;岩石圈三维结构与地球动力学数值模拟的能力得到不断提高。专项开展的大陆地壳结构与演化综合研究,加深了对中国中生代以来一系列重要地质问题及其深部动力学机制的认识。专项成功研制的中国首台"地壳一号"万米超深科学钻探钻机,在深部探测仪器装备自主研发方面具有里程碑式意义;同时,成功研制了地面电磁探测(SEP)系统、固定翼无人机航磁探测系统、无缆自定位地震勘探系统、移动平台综合地球物理数据处理与集成系统等深部探测关键仪器装备与软硬件系统。专项实现了技术创新与重大科学发现的并举,适应中国地质地貌条件和岩石圈结构特征,初步形成了针对不同层次、不同尺度、不同精度深部探测问题的技术方法体系,建立了一系列探测试验基地,为组织实施中国地壳探测工程奠定了坚实基础。深部探测已经成为我国地学发展的一个重要趋势。     

隐伏岩浆型铜镍矿空—地—井协同勘查技术体系

近年来我国能源及矿产资源需求旺盛,覆盖区找矿已成为热点,急需有针对性的新方法技术解决覆盖区勘查找矿问题。本文提出一种针对覆盖区找岩浆型铜镍矿的空—地—井协同快速找矿方法技术体系,并建立了针对隐伏岩浆型铜镍矿的深部矿产资源空—地—井协同快速有效勘查技术体系的架构及说明。该技术体系以覆盖区的地形、地质和深部矿产资源分布特点为前提条件,以综合航空地球物理为主、协同地面—井中地球物理探测方法为手段,以大数据融合、弱信息提取、地球物理-地质建模方法为重点,以地质构造和成矿理论为指导。该技术体系在新疆若羌县启鑫地区隐伏岩浆型铜镍矿床勘查中得到验证,并取得较好的应用效果。     

Mg同位素示踪中国东部中生代深部碳循环

地球深部碳循环对全球气候变化、生命探索和岩石圈演化的研究具有重要意义。中国东部岩石圈是地球深部碳循环的重要场所,其减薄与破坏与深部碳循环密切相关。中生代太平洋板块俯冲是制约中国东部岩石圈减薄与破坏的关键,对华北克拉通和华南板块的大规模金属成矿作用具有重要作用。笔者等系统阐述了Mg示踪地球深部碳循环原理,例举了镁同位素示踪中国东部深部碳循环的实例,论述了中生代俯冲的古太平洋板块所释放的碳酸盐熔体/流体与地幔相互作用,是造成中国东部地幔具有普遍的轻Mg同位素组成的重要原因。此外,指出轻镁同位素的多解性,提出多同位素联合示踪是未来研究地球深部碳循环的趋势。     

Mg同位素示踪中国东部中生代深部碳循环

地球深部碳循环对全球气候变化、生命探索和岩石圈演化的研究具有重要意义。中国东部岩石圈是地球深部碳循环的重要场所,其减薄与破坏与深部碳循环密切相关。中生代太平洋板块俯冲是制约中国东部岩石圈减薄与破坏的关键,对华北克拉通和华南板块的大规模金属成矿作用具有重要作用。笔者等系统阐述了Mg示踪地球深部碳循环原理,例举了镁同位素示踪中国东部深部碳循环的实例,论述了中生代俯冲的古太平洋板块所释放的碳酸盐熔体/流体与地幔相互作用,是造成中国东部地幔具有普遍的轻Mg同位素组成的重要原因。此外,指出轻镁同位素的多解性,提出多同位素联合示踪是未来研究地球深部碳循环的趋势。     

论深部地质研究中的变质地质学方法

深部地质研究通常与地球物理相联系。实际上，地球物物理方法所确定的仅仅是地球内部的不均匀层及壳幔界面的几何形状和地球物理参数。解释壳幔成分，各个不同层面物质的物理状态，性质及已经或正在进行的地质作用应是变质学的一项重要任务。因此，深部地质研究应是地－地球物理综合调查研究的迂程。近十上来，深部地质研究迅猛发展。全球地学断面（ＧＧＴ）测量和深部大陆科学钻探构成当前深部地质研究的两个重要发展方向，代表了当     

深部矿产资源立体地球化学勘查方法技术体系

深部矿产资源的勘查是战略性矿产资源勘查的一个重要方面。找矿实践证明，化探方法技术在矿产勘查乃至深部找矿中发挥了重要的、不可或缺的作用。找矿工作的不断深入和找矿难度的不断加大，促使化探方法技术不断的发展和完善，在传统方法技术的基础上，研发出了许多新的方法技术。本文从方法论和系统论的角度出发，对现有的找寻深部隐伏矿盲矿的有效化探方法技术进行了系统的归纳和总结，提出了立体地球化学勘查方法技术体系的概念，将立体地球化学勘查方法技术划分为地面地球化学测量方法技术和地下地球化学测量方法技术，建立了深部矿产资源立体地球化学勘查方法技术体系。不同的方法技术有不同的优势和不同的适用条件，实际工作中应当根据不同的勘查阶段，不同的勘查目的和不同的地质地球化学条件选择不同的立体方法技术组合才能发挥出最大效益，取得最大效果。     

锂能源金属矿产基地深部探测技术示范项目进展

锂作为21世纪的能源金属,已经并仍将在未来的能源结构中占有重要地位.中国锂资源对外依存度将近75％,采矿深度普遍不超过300 m,深部探矿势在必行.为提高中国锂矿深部探测能力,储备一批深部探测技术方法,2017年国家重点研发计划设立锂能源金属矿产基地深部探测技术示范项目.项目由中国地质科学院矿产资源研究所牵头,共十余家...