林君

我今天跟大家分享的題目是《礦產資源保障與國家安全》,這也是我第一次做這方面的報告,我們共同來學習。我今天想講的有四個方面。
一、礦產資源是國家安全的基礎保障
先介紹礦產資源是國家安全的基礎保障。在習近平主席主持召開的中央國家安全委員會第一次會議中,提出了11種國家安全,包括政治安全、國土安全、軍事安全等,還提到了資源安全和核安全。①在國家安全體系中,資源安全是現代社會的基礎和保障。資源安全,包括礦產資源的安全。
礦產資源是如何定義的呢?礦產資源是經過地質過程形成的,賦存于地殼內或地殼上的固態、液態或氣態物質,能夠成為經濟上可采出、有價值、可加工、可利用的自然資源。比如石油。①廣義的礦產資源包含能源礦產、黑色金屬礦產、有色金屬礦產、稀有金屬礦產、貴金屬礦產以及水氣礦產等。
礦產資源在人民生產和生活中是基本的源泉?!懊利惖牡厍蚴侨祟愘囈陨娴募覉@”,礦產資源就來源于地球,并且是來源于地下。我們為什么說礦產資源是基本的源泉呢?當今的社會90%以上的一次能源(煤炭、石油、天然氣、水能等)、80%左右的工業原材料和60%以上的農業生產資料均取自于礦產資源,30%左右工農業的生產用水和城鄉居民用水也取自于地下水。這些都是礦產資源當中的。我們再拿手機來看,礦產資源與我們的日常生活息息相關。舉一個例子,一部蘋果(iPhone4S)手機中,除了硅、碳等非金屬,還含有33克鐵、17克鉻、6克銅、36毫克金、90毫克銀等。分析蘋果手機的化學成分,我們看到,制造一部手機要開采10~15公斤的礦石,包括7公斤高級金礦、1公斤典型銅礦。華為手機屏幕使用的材料中,包括鉀等。手機電池中使用的材料、芯片中使用的材料和外殼中使用的材料,也都是金屬礦產和非金屬礦產。隨著經濟的快速發展,人類對資源的利用也將有增無減,從而導致資源的稀缺。因此,保障礦產資源的供需平衡至關重要。
人類社會發展依賴于礦產資源的供需平衡。上述這些礦產資源,這些制造電子設備當中重要的金屬,如果由于我們對資源的利用,導致了資源的稀缺,那我們就要在短期之內,對礦產資源要有保障。供需平衡是指:礦產資源總量充足、人均量充裕,質量有保障,多樣化能源供給“高效、經濟、穩定”和非破壞自然環境的供給服務能力等。隨著社會的發展,對礦產資源需求在增長,如果礦產資源的生產增速無法超過對礦產資源需求的增長,供給能力會下降,供需平衡將被打破,資源安全就出現了問題。所謂資源安全問題,包括資源稟賦(類型、數量、質量、分布等總體狀況)、資源生產與供給能力和資源消費需求。
1.1 礦產資源安全的宏觀管理———戰略性礦產資源
因為礦產資源涉及的種類比較多,我們比較緊缺的礦產,就把它們稱為戰略性礦產資源,這些是對國家具有極大戰略意義的礦產。自然資源部發布的全國礦產資源規劃(2016—2020年)提出了強化礦產資源宏觀管理,制定并把24種礦產列入了戰略性礦產目錄。近年來專家又建議增加錳等四種礦產。自然資源部所列的戰略性礦產,包括能源礦產(6種)、金屬礦產(14種)和非金屬礦產(4種)。中國和美國在關鍵性礦產方面各自列出了“關鍵礦物清單”,二者有相同的礦產,也有不同的礦產(見表1)。不同的國情有不同的戰略需求,各個國家的關鍵性礦產、戰略性礦產目錄內容也是不一樣的。
1.2 礦產資源安全關乎國計民生———是工業的糧食、國民經濟的命脈
習近平總書記指出,礦產資源勘查開發事關國計民生和國家安全。②保障礦產資源安全對中國的發展至關重要。礦產資源包括能源礦產、金屬礦產、非金屬礦產、水氣礦產等。
(1)能源礦產
能源礦產是國民經濟重要的支撐。能源礦產中的石油我們經??吹健H上大的戰爭,包括中東戰爭、兩伊戰爭、海灣戰爭等,都是為了爭奪石油資源而導致的戰爭。這些戰爭造成了數百萬無辜平民的傷亡和近千萬平民的流離失所,多年建設的國家毀于一旦,比如敘利亞、利比亞、伊拉克。由于目前國際形勢的動蕩、中東地區長期混亂,國際油價由美國一手操縱,我們要爭取定價權非常困難。同時我國對原油需求量越來越大,國內油價持續在攀高。由于汽車的增長,我國對原油的需求也在不斷攀升。這些都使我們對能源的需求攀升。為保障用油安全,油氣礦產有了需要。那么如何保障用油的安全呢?這就需要我們對礦產油氣進行勘探和開發。
我們再舉一個能源礦產的例子。除原油外,煤炭也是社會發展的基石。根據國家能源局數據顯示,2022年,我國電力供應結構中火電占比高達66.5%。①火電主要用的原料就是煤,所以煤炭決定了中國絕大部分的電力供應。
鈾礦是國防建設的重要支撐,是制造核武器的重要原料,也是不可或缺的礦產資源。1945年,美國在日本廣島上空投擲了原子彈,超半數的建筑直接被夷為平地,造成了大量平民和士兵的傷亡,直接加速了第二次世界大戰的結束進程。我們國家在上個世紀60年代制造了原子彈。我們可以看到《人民日報》的號外———“我國第一顆原子彈爆炸成功”。因為有了原子彈,我們國家能夠持續和平與穩定。那原子彈靠的是什么呢?核武器用的是什么?用的是鈾礦,其化學元素是U235,需要從天然鈾礦中提煉。在全世界范圍內,鈾礦的儲量是極為稀缺的。這需要精細的勘查工作,設計專業的礦產勘探儀器,只有這樣才有可能保障鈾的產量,而且這其中又不止鈾礦這一種。
(2)金屬礦產
金屬礦產是社會經濟和國民生活的重要支撐。汽車制造,車的車身、發動機、底盤,有的用的是鋼鋁混合,有的用的是鋼材和鑄鐵,有的用的是鋁和鋼。對汽車而言,金屬礦產是它重要的支撐。在醫療儀器方面,無論是醫用類材料,還是醫療類用品,金屬礦產都極為重要。那醫用的材料里頭包括什么?比如:人工假體用的是不銹鋼和鈦;醫療藥品當中,硒可以提高人體的免疫能力,用于防治癌癥等。這些特殊的金屬礦產,它們的化合物是極好的制藥來源。
金屬礦產也是國防建設當中的基石。在武器裝備中,無論是低碳鋼、鋁合金、鈦合金,還是貴金屬、陶瓷等,設計的坦克、大炮都可能會有這些材料。大炮的射程不斷擴大,型號也更新迭代得很快。這些武器裝備都是礦產資源開發的產物。所以我們說,在武器裝備當中,幾乎所有的原材料和能源都是由金屬礦產來提供的。
金屬礦產也大量應用于新能源領域。動力電池是新能源汽車的核心部件,鋰離子電池是目前動力電池中的主流。鋰電池能量密度高、基礎使用壽命較長,隨著新能源汽車行業的快速發展,探明和開發鋰礦的需求也在持續增長。
近年來,對能源礦產的需求在持續地、快速地攀升。其主要原因是在新能源電池方面。由于它的高能量密度導致壽命比較長,它的原材料是鋰,這是最輕的金屬。這個鋰離子電池就成了現在動力電池里的主流技術。目前在積極開發新一代的鋰硫電池技術等,這些都需要鋰礦,所以對鋰礦的需求在持續增加,鋰的價格持續攀升。所以現在呢,在全球鋰資源這個領域,正在發生一場沒有硝煙的戰爭。探明和開發鋰礦這個資源現在已經是勢在必行。
此外,稀土作為重要的金屬礦產,是科技強國的物質基礎。如果說石油是工業的血液,那稀土元素(是15個鑭系元素和釔、鈧共17個元素的總稱)就是工業的“維生素”。作為“新材料之母”,稀土被廣泛應用于尖端科技領域和軍工領域。稀土在日常生活中也無處不在,堪稱“萬能之土”。中國具有豐富的稀土資源,位于內蒙古自治區的白云鄂博礦床是全球唯一同時包含17種稀土元素的礦床?!爸袞|有石油,中國有稀土”。中國在稀土領域占據四個第一:儲量第一、產量第一、出口量第一、消費量第一。依靠大量開采和生產實踐,中國在稀土開采及提煉技術上積累了較大優勢,但在稀土應用技術上,中國長期被限制在西方國家設置的專利壁壘之外。如何利用這個豐富的資源,在國際上使我們有更好話語權是值得思考的。稀土是中國具有國際話語權的重要戰略資源和優勢領域。①美國對中國稀土資源的依賴度很高,也擔心我國不向其出口稀土材料,所以現在就有很多人在研究如何用稀土使得我們在國際上擁有更多的話語權,使我們長期被西方資源制約的情況下能夠掙得話語權。
(3)水氣礦產
水氣礦產是國民生活的必需品。地球雖然不缺水,但是淡水卻是稀缺資源。中國的人均淡水占有量在國際上的國家排名是比較靠后的,部分地區旱災也時有發生。利用科學合理的地球物理方法探測地下水是有效解決缺水問題的關鍵。研發地下水勘探儀器的工作刻不容緩。
以上內容充分說明,礦產資源是工業的糧食、國民經濟的命脈,礦產資源的安全事關國計民生和國家安全。
1.3 礦產資源安全關乎國家安全———是大國博弈的新“戰場”
礦產資源也是大國博弈的新“戰場”。我們知道俄羅斯擁有的能源礦產,尤其在能源方面是特別豐富的。歐盟的一些國家特別依賴于俄羅斯的資源。由于礦產資源空間分布不均衡,礦產資源的國際爭端時有發生。很多歐盟國家早期基本上不用地下的煤炭,但是由于俄烏沖突導致了它們能源方面的緊缺。我們可以看到過去關閉的一些地下的煤礦,現在由于俄烏沖突,他們就重新開啟煤礦。原來歐盟國家很講究環境保護,但是由于能源緊缺之后,煤炭也成了他們的必需品。俄羅斯已經控制多處礦產資源,煤田、天然氣田等使得俄羅斯在俄烏沖突中能夠持續下去。
1.4 礦產資源安全的基本內核
礦產資源安全的基本內核包括兩個方面:一個方面是礦產資源安全內涵,另一個方面是礦產資源服務國民經濟的生產過程各個方面。
就前一個方面而言,礦產資源安全觀具體體現是:礦產資源供給處于相對的不受威脅和無危險狀態。這個礦產資源安全的內涵包括:關鍵時刻頂得住、供得上、保證市場供應不暴漲、不暴跌、不斷檔、不斷供、穩得?。魂P鍵時刻供給可靠、持續、有效;極端時刻相對不出現產業鏈供應鏈中斷等被“卡脖子”的風險。
再看第二個方面,礦產資源服務于國民經濟生產過程各個方面,這里包括生產的四個過程,即基礎地質、綠色勘查、綠色開發和產品加工。它服務于農業經濟、工業經濟、基礎建設、戰略新興和國防科工等國民經濟建設的各個方面,充分體現了礦產資源的重要性。
二、礦產資源保障計劃的國內外現狀
為適應緊張的國際局勢,各國的戰略性礦產清單會隨著社會發展和國際局勢的變化而持續調整。例如,2018年美國地質調查局制定的清單中包含35種非化石燃料礦產,2022年更新為50種,包括鉑族金屬5種、稀土元素16種;②2011年歐盟認定14種礦產為關鍵原材料,2014至2020年間,經過三次調整后更新為30種;①1974年日本將銅、鎳、鉻、鎢等4種金屬礦產定為儲備礦種,1984至2021年間經過四次調整更新為34種關鍵礦產。
雖然不同國家基于國情和需要的差異,戰略性礦產清單也不盡相同,但也有相當一部分是重疊的,其中鈦、釩、稀土、鈷、鋰、鈮、鉭、鈹、鋯、銦、石墨等17種礦產為中美歐三方所共同關注。換言之,這些重疊的礦產資源所涉及的產業領域是世界上多個國家都重視和關注的。隨著中國工業化、城鎮化進程的推進,落實“3060”雙碳目標,保障國家經濟和國防安全的必要性日益凸顯,戰略性礦產資源的支撐作用愈發顯著。同時,美國和歐洲已經進入后工業化時代,對大宗傳統礦產的需求已開始下降,對戰略新興礦產需求呈上升趨勢。各國對戰略性新興礦產的需求上升難以避免會導致國際上的競爭。
全球的關鍵戰略礦產資源主要集中在如烏拉爾—蒙古成礦區、非洲—阿拉伯成礦區、東亞成礦區、中朝成礦區、西亞成礦區和北美成礦區等。針對戰略性礦產的空間分布差異和稀缺性,各國在礦產資源的保障政策上也都有不同方案。
2.1 國外礦產資源保障政策
礦產品供給是美國經濟和國家安全潛在的關鍵弱點之一。對此,美國采取了多項措施確保關鍵礦產的安全,包括:建立涵蓋生產、儲備、供應鏈安全的制度體系;呼吁政府機構與私營企業合作,建立強大的國內供應鏈;聚焦支撐戰略性新興產業的關鍵礦產,打造“關鍵礦產聯盟”。加拿大是唯一把礦業作為支柱產業的國家,其鼓勵企業進行礦產資源勘查和開發活動,外商投資不受加拿大投資法的約束,對礦產資源勘查、開發、保護和管理的立法由各省獨立負責,專地專辦。澳大利亞有望成為全球關鍵礦產的主要供應商,其專門制定改善關鍵礦產市場環境的政策,同時主動與美國開展關鍵礦產勘探、開采、加工、研究和開發方面的合作,并大力調整地球科學政策、著力解決重大的地學問題,政府還積極提供優質地球科學信息。歐盟礦產品稀缺、高度依賴進口,為此發起了“綜合戰略行動”,以緩解礦產資源嚴重依賴進口的問題;公布關鍵礦產研究報告,保證14種對歐盟而言最關鍵礦產的安全問題;并實施“歐洲地平線”計劃,以降低關鍵礦產的全球供應風險。
不同國家為資源勘查實施了不同的國家計劃。美國2001年發起的“地球透鏡計劃”覆蓋美國整個國土并用陣列探測地震。重力勘探技術和電磁勘探技術是美國領先的礦產勘查技術。從1981年起,受美國深部探測計劃的影響,歐洲各國隨后也展開了自己宏大的計劃。歐洲深部探測計劃包括了歐洲領先的礦產勘查技術,如采礦自動化與遙控技術、激光引導技術來推動歐盟國家的資源探查。1999年,澳大利亞提出了一個新概念即“玻璃地球計劃”,目標是使澳大利亞大陸地表以下1000米以內深度的地質情況變得透明。生物采礦技術是澳大利亞領先的礦產勘查技術。加拿大在1984—2003年實施了“巖石圈探測計劃”,并在之后提出了“靶區地球科學倡議”(TGI)。等離子爆破技術和自動操縱、遙控技術是加拿大領先的礦產勘查技術。南非2023年提出要“充分發揮采礦潛力”。深井技術是南非領先的礦產勘查技術,其深井黃金礦區已達到4000米深地下,是目前世界上最深的礦井。南非開展了“卡魯深鉆項目”,旨在更好地了解地質資源勘探活動對卡魯地質環境的潛在影響。
2.2 中國礦產資源保障政策———“透明地殼”科技創新工程
目前,國際先進水平的金屬礦產的勘探開采深度已經達到了4000米以下。我們國家以前是在500米。實際上,我們的勘探開采能力跟國際相比還是相對有差距的。我們在松科二井打到了7018米,但俄羅斯是目前最深的,已經達到了12262米。為了提升我們國家地球深部探測的能力,中國在2008年的時候開啟了地球深部探測技術與實驗研究專項(Sinoprobe2008—2012)。但是工程計劃從2009年起開始實施,主要想做的就是四個方面的內容,一是揭示地球深部的組成物質成分結構,另外就是開拓深部油氣資源的戰略選題、開辟重要的礦產資源、提高地球認知的水平。
2017年,中國啟動了地震科技創新工程,擬通過“透明地殼”“解剖地震”等4個地球深部探測計劃的實施,在未來10年大幅提升地震科學研究水平以及防震減災能力,達到國際先進水平。中國科學家廣泛采用地球物理學的方法,結合鉆井,取得豐碩成果,極大地完善了大陸地質學理論并取得了良好的經濟效益。
三、我國礦產資源保障重大計劃的實施情況
中國礦產總量較豐富、礦種齊全,但人均占有量少,隨著經濟快速發展,礦產需求量大、對外依存度高。為此,基于國家戰略需求,中國實施了找礦突破戰略行動等礦產資源保障重大計劃。
3.1 中國礦產資源的基本特點
首先是我國已發現的礦產有173種,這在種類上是比較多的,其中包括了能源礦產13種、金屬礦產59種、非金屬礦產95種和水氣礦產6種。其次,中國的礦產資源的總量是比較豐富的,礦種齊全、配套程度高,但是我們的人均資源占有量較少,大宗礦產的資源儲量不足。再次,中國的礦產資源中,中小型礦床多、大礦少,貧礦多、富礦少,共伴生礦多、單一礦少。
正是由于上述特點以及中國經濟的快速發展,我國礦產對外依存度過高,導致我們國家現在的資源保障形勢嚴峻。我國約三分之二的戰略性礦產需要進口,我們有的礦產對外依存度已經超過了50%,甚至最高的已經到了99%。我們國家從國外進口礦產,運輸高度地依賴于馬六甲海峽、巽他海峽和南海三大海上通道,“兩峽”和南海進口占比分別為38.1%和61.9%。①因此,目前迫切需要提升礦產資源勘查能力,保障我國資源安全。
3.2 中國的國家戰略需求———能源的飯碗必須端在自己手里
習近平總書記發出了“向地球深部進軍”的號令,②這個號令從理論上來講就是向地下1萬米以外的可利用空間“進軍”。目前國際上金屬礦產勘探深度已經到了從2500米到4000米,但我國的勘測深度大多小于500米。我們向深部進軍,首先必須要解決的是戰略性科技問題。習近平總書記還指出,要“加強重要能源、礦產資源國內勘探開發和增儲上產”。③這是繼2022年10月2日習總書記給山東地質六隊回信和黨的二十大報告將能源礦產安全列入國家安全體系后,又一個關于礦產資源安全戰略的重要指示。反過來看,礦產資源保障已經成為我們國家安全至關重要的一環。同時,中國在生產資源方面也有一系列發展戰略。第十三個五年計劃提出,“推動能源結構優化升級”是建設現代能源體系的措施之一。也就是說,在國家戰略中將“實施能源資源的安全戰略”列為強化國家經濟安全保障措施之一。
2021年習近平總書記在兩院院士和中國科協代表大會上明確要求,“科技攻關要堅持問題導向,奔著最緊急、最緊迫的問題去。要從國家急迫需要和長遠需求出發,在石油天然氣、基礎原材料、高端芯片、工業軟件、農作物種子、科學試驗用儀器設備、化學制劑等方面關鍵核心技術上全力攻堅”。④習總書記將能源礦產方面的關鍵核心技術列為科技攻關最緊迫的問題之一。有關這里的“基礎原材料”,劉鶴副總理在大會上做了講解,這些基礎原材料除了天然橡膠之外剩下全是礦產資源。為此,我們需要看看保障礦產資源的措施有哪些。
3.3 找礦突破戰略行動
那么加大礦產資源勘查有幾個措施呢?我這里列了五個方面,第一是加大礦產資源勘查力度,第二是加強礦產資源的管理保障供應,第三是完善國家礦產資源戰略儲備體系,第四是推進資源供給國際化戰略,建立穩定的礦產資源供應基地,第五是改善礦區的生態環境,提高礦產資源的利用效率。
重點來看看第一個方面,怎么加大礦產資源勘查?第一是在我們這塊土地上要資源,第二是向深海要資源,第三是向極地要資源。有的人提到了向太空要資源,當然這個是前瞻性的。我們國家在未來還要提升找礦和礦產談判的能力。
我們國家在提升找礦和礦產談判的能力方面實施了一系列計劃,比如2011年國務院批準實施了《找礦突破戰略行動綱要(2011—2020年)》,提出用8~10年的時間重塑礦產勘查。這個計劃已經取得了重要的成效,而且也顯示出來挖掘國內礦產資源的潛力。但我國礦產資源剛性需求和供需矛盾依然存在,石油、天然氣、鈾等能源資源需求還將持續增長,必須充分挖掘國內資源潛力,加大戰略性礦產勘查開發力度。
所以從2021年開始,我們國家又實施了新一輪(從2021到2035)的找礦突破戰略行動。在今年的全國人大會議上,自然資源部部長王廣華提出來,重點做好以下的工作:一是突出緊缺戰略性礦產,強化基礎地質工作;二是深化礦產資源的管理改革,充分發揮各類市場的主體作用;第三是大力推進科技創新,加強礦藏深勘精查;第四是提高礦產資源節約和綜合利用的水平,推進綠色勘查和綠色礦山的建設;第五是制定地質勘查行業發展戰略,促進地質勘查行業的健康發展。那么怎么推進新一輪的找礦突破戰略行動呢?比如進一步完善吸引社會資本投入找礦勘查開發的相關政策,進一步強化礦產勘查的科技支撐等。
3.4 “一帶一路”倡議下共建資源走廊
在開展突破行動的同時,我國還在“一帶一路”倡議下與各國共建資源走廊。①資源走廊是資源經濟發展中形成的可持續發展模式,強調以資源開發項目為支點,形成集聚和外溢效應,帶動全產業鏈和多部門共同發展,拉動基礎設施建設,提高社會治理能力。中國倡議的資源走廊在全球主要分為六條路徑,有冰上資源走廊、中蒙俄資源走廊、中亞和中歐的資源走廊、中國和南亞與中南半島資源走廊、中非資源走廊和中澳資源走廊。在此之前我們國家的資源進口主要是靠馬六甲海峽,路線依賴度高,因此,我國提出了這六條通過“一帶一路”的路徑來解決問題?!耙粠б宦贰惫步ǖ倪@些國家的價值除了打通經濟走廊以外還有我們國家所需要的重要礦產的資源稟賦?!耙粠б宦贰毖鼐€銅、金、鎳、鋁土礦、鐵礦石、錫、鉀鹽等重要礦產資源較豐富,在全球均占有重要地位,它們的儲量和產量在世界占重要比重。這些重要固體礦產資源基本都是中國比較緊缺的戰略性大宗礦產。因此,與“一帶一路”共建國家開展這些重要固體礦產資源的勘查開發合作,將有助于緩解國內大宗礦產緊缺的局面。
四、加強礦產資源勘查的核心科技支撐
中國雖然具有豐富的礦產資源,但受限于多山、復雜的地貌,礦產資源的勘查與開采存在困難。
4.1 中國礦產資源勘查的困難與挑戰
我們國家之所以現在勘探、開采在500米以上的礦產,其中一個方面的主要原因是復雜的地貌覆蓋區與高山深級切割區帶來的困難與瓶頸。我們國家的顯著特點就是多山,高山深切割區和厚覆蓋區占國土面積72.8%。①在這些地方信號屏蔽嚴峻,礦產探測較為困難。從國外引進的這些方法技術、儀器裝備難以適應我國極其復雜的地質條件。就算固件適合我們中國,那勘探理論、技術和裝備體系呢?這些高山、密林、沙漠、沼澤、戈壁砂石覆蓋區等都需要我們新的方法技術。
覆蓋區找礦是指發現覆蓋層下礦產資源的活動,存在勘查選區難、地質信息探測難和多學科有效融合難等問題。在模型找礦和異常找礦方面,礦產勘查也面臨新挑戰。這里我們主要指起伏錯落的高山峻嶺,人員難以進入。在覆蓋區去找礦,這些地表沒有露頭,模型找礦難以發揮作用,過去我們是靠人眼來看,現在要用高新技術的手段。老礦區的外圍和深部礦體異常微弱,都需要我們通過高新技術進行勘探。
在地球深部探測方面的挑戰,我們列出了幾個方面。第一個挑戰是深度,即如何加大勘探深度。目前的勘探技術下探測的分辨率低、大面積探測速度比較慢。這些挑戰需要我們“深盲精準快”。這樣,研制設備是其中的一個方面。第二個方面的挑戰就是對陡峭的山區、深海、極地這些極端環境如何去進行礦產資源的勘查。第三個方面,除了這個上述的,如果往深部地下的高溫高壓、極地的低溫冰下等勘探,也需要我們研發的裝備。例如量子的磁場傳感裝置、深井探測高溫高壓的傳感裝置,以及深海探測的冰下低溫傳感器等,都需要用高新技術去解決這些極端環境的問題。
4.2 中國礦產資源勘查核心科技的發展與應用
從國際上看,世界各國都在積極探索隱伏礦產探測方法,發展新一代礦產勘查技術裝備。如澳大利亞科學局(ABS)瞄準砂層和沉積物覆蓋區實施了“玻璃地球”等系列研究計劃,發展了航空地球物理綜合勘查裝備。加拿大地質調查局(GSC)瞄準中高山—切割等邊緣地區實施了能源和礦產資源填圖計劃(GEM)等研究計劃,發展了航空—地面物探儀器裝備。美國地質調查局(USGS)瞄準覆蓋區中淺部實施了地球資源填圖計劃(EMRI)等系列研究計劃,發展了航空—地面電磁探測儀器裝備。歐盟注重創新型勘探技術,探索實施了“歐洲地平線”(HorizonEurope)系列研究計劃,德國率先研制出半航空機載電磁探測系統(DESMEX)。
整體上來看,我們經過近些年來的科學技術攻關,自主研發的物探儀器在礦產勘查領域已初見成效。由吉林大學、中南大學、中國地質大學、成都理工大學、物化探所(中國地質科學院地球物理地球化學勘查研究所)等30余家的高??蒲性核跋嚓P的企業,通過系列的國家的計劃,開始自主研發的包括地空、地面、井—地物探裝備,已廣泛應用于復雜地貌景觀區礦產勘查,取得階段性成功。
在航空電磁探測技術與裝備研發上,吉林大學與中國國土資源航空物探遙感中心、成都理工大學合作,研制開發的中國首套直升機電磁勘查系統,經歷了從“十一五”到“十三五”的發展過程,已經持續了三個“五年計劃”,獲取了一些有用的數據。目前國際上應用較廣的探測系統(直升機時間域航空電磁勘查儀器)有加拿大的航空瞬變電磁法(VTEM)系統和丹麥的直升機瞬變電磁法(SKYTEM)系統等。我們研發的硬支架、軟支架航空電磁探測系統,在內蒙古赤峰、黑龍江富錦、新疆哈密等地開展了生產飛行,且在無人區惡劣環境下也經過了從零下30度到零上38度這樣大的溫度范圍來驗證了我們的工作。這些系統在2016年與國外的系統做了比對,可以看到我們的系統優于國外的系統。利用該系統采集的數據,曾成功發現一座中型的金礦———紅柳川金礦。
基于無人飛行器的電磁勘查系統的研發也取得了階段性進展。航空電磁勘查器的不足之處在于需使用飛機上的電源供電,電磁發射功率受限,功率大時,可能會導致飛機飛行出現安全問題。另外,操作過程要由飛行員執行,對飛行員要求高,國際上目前只有少數飛行員可以進行操作。并且,使用該系統需調用直升機,成本高、較難普及。我們希望做的一種系統能夠克服剛才所說的問題。2009年就提出了一種基于無人飛行器的電磁勘查系統。這種系統采用的是地面上大功率發射機發射電磁場,空中無人飛行器接收,開始用飛艇,后來用無人機。這樣做解決了安全問題。地面上大功率的發射,不用飛機上的電源,可以加大發射功率。在發射源的附近用時間域的方式,在發射源的遠區用頻率的方式。這種地空電磁勘查系統同時滿足安全性、經濟性、高分辨、大深度等礦產資源勘探優勢。這種方法提出來以后,探盲橫向上顯著擴大探測區域,縱向上明顯提高了探測深度,深度由原來的航空探測四五百米,我們現在可以做到一千五百米?;跓o人飛行器的方式實現了空間延展的目標。無論是橫向上還是縱向上,已經從2009年到現在,發展了三代。地空時頻的電磁探測系統從開始的單分量測量到后來的三分量測量,從功率100千瓦到現在研發的300千瓦,使得探測面積逐漸在擴大,接收系統由直升機的幾百公斤降到了4.5公斤左右。我們提出的這種地空電磁勘查系統,在2014年得了國家技術發明的二等獎,在地下工程、重大地質災害預警、復雜地質條件橋梁、隧道安全保障發揮了重要作用。現在,我們還在思考和發展新型的地空(半航空)電磁探測系統和技術,實現找礦的突破。
五、結 語
看到“開業之石”,①我深有感觸。在礦產資源方面,我們一定要自立自強,才能夠保障礦產資源的供給能力,夯實國家安全的根基。我們的鈾礦資源對外依存度比較高,超過50%。國際原子能機構會對購買過來的鈾礦追蹤應用。進口鈾礦主要用于核發電等核利用方面,不能用于武器裝備,不能用于原子彈。那只有我們國家自己找到的,才能用于武器裝備。恰恰是1954年,我們在廣西發現了鈾礦石。1955年毛主席決定要研發我們國家的原子彈。要想和平久安,必先自立自強,探尋更多的礦產資源,保障我們國家的經濟安全、社會安全!
最后用一句話結束我今天的講述:礦產資源不僅是國民經濟和社會發展的物質基礎,也是國防安全的重要物質保障。我國科技工作者在戰略性礦產資源情況、理論、技術、方法、儀器、裝備等領域都取得了關鍵核心技術的突破和成果。我們還要繼續面向國家資源安全重大需求,攻堅克難,做出更大的貢獻!