地質局戰略
A. 美國地質調查局科學戰略方向與內設機構調整
為響應國家需求和全球發展前沿的變化,USGS於2007年發布了《直面明日挑戰——美國地質調查局~2017年科學戰略》。在報告中,USGS提出了今後10年美國地質調查局科學研究的6大戰略方向:提高對生態系統的認知水平,預測生態系統變化,保障國家經濟和環境的未來;氣候易變性與氣候變化,摸清過去,評估後果;美國未來的能源和礦產資源,為資源安全、環境健康、經濟活力和土地管理提供科學基礎;全國災害、風險和復原評估,保障國家長期生命和財產安全;環境和野生生物對人類健康的作用,建立影響公眾健康的風險識別體系;美國水資源調查,定量研究、預測並保障未來的淡水資源安全[47]。
2009年10月,美國科學院院士、著名地球物理學家瑪西婭·麥克納特(McNutt)被任命為美國地質調查局局長,成為USGS成立130年以來的首位女掌門。McNutt上任後對USGS的科學工作進行了全面評估,發現其現有的管理結構不利於科學家進行跨學科的科研工作,呼籲改革和調整USGS內設管理機構。McNutt的呼籲和游說得到了眾議院和內政部的支持。2010年10月,內政部部長Salazar簽署3307號令,批准對USGS內設管理機構和預算結構進行調整。McNutt認為,美國面臨的自然災害、空氣與水安全、能源資源需求、疾病控制、氣候變化等重大問題相互關聯、相互交錯,需要多學科、跨領域聯合攻關;USGS必須適應這一形勢,打破傳統的學科界限,按照重大戰略問題組織開展科學研究工作。基於這一思想,McNutt對USGS內設機構做了如下調整:
(1)撤銷按照傳統學科設置的業務管理機構,面向重大戰略問題,按照戰略方向設立新的業務管理機構。即撤銷原來的地質學部、生物學部、地理學部、地理空間信息部,保留水資源部,新設立生態系統部、氣候與土地利用變化部、能源、礦產與環境健康部、自然災害部、核心科學體系部等5個業務管理機構(圖2–4)。
(2)撤銷東部地區、中部地區和西部地區3個區域中心,原有的8個大區中心撤減為阿拉斯加、西北、太平洋、中西、西南、東北、東南等7個大區中心,推進業務扁平化管理。
(3)新設立科學質量監督辦公室,保障USGS科學研究健康發展。
(4)以《直面明日挑戰——美國地質調查局2007~2017年科學戰略》為基礎,按照戰略方向編制科學戰略規劃(圖2–4)。
圖2-4 美國地質調查局內設業務機構調整與戰略規劃示意圖
從USGS的科學戰略和機構調整可以看出,服務與支撐生態系統管理是其地質環境科學研究的基本出發點和落腳點。與工業化時期相比,USGS極大地拓展了其傳統的基礎地質、礦產地質和水文地質領域,形成了包含氣候與土地利用變化、自然災害、環境健康、水資源、生態(生物)系統等在內的廣義的環境地質領域,成為美國聯邦政府最主要的自然資源研究科學機構。這是USGS在度過20世紀90年代中期危機之後,根據國家需求變化主動做出的又一次重大調整。
B. 地質工作發展戰略研究理論初探
張潤麗
(中國地質調查局發展研究中心,北京,100037)
一、相關概念簡述
1.戰略
「戰略」一詞在英文中為「Strategy』,其語根出於希臘語。1770年,法國人梅齊樂在翻譯毛里斯的《Strategikon》一書時,根據其書名創造出「Strategy』一詞,並於1777年在自己所著的《戰爭理論》一書中首次使用。這即為「戰略」一詞現代軍語的起源。在我國,「戰略」一詞最早出現是西晉歷史學家司馬彪以此為書名所著的《戰略》,這部書後來散逸。除了書名外,戰略作為概念使用,最早出現在《宋書》「授以兵經戰略」中。就中國歷史而言,孫子第一次完整提出了戰略理論。也就是說,「戰略」最初指的是軍事戰略,只用在軍事領域。其本義是對戰爭的整體性、長遠性、基本性謀劃。以後被用到經濟、政治和社會的發展中來,成為各級政府和各決策部門重要的研究領域,成為一門新興的學科。20世紀以來,企業的大量涌現和成長,隨著競爭的日益激烈,企業戰略成為一門重要的學科。
綜述「戰略」這個詞被人們所引申的涵義,至少有以下3種:第一種引申義指的是對企業競爭的整體性、長遠性、基本性謀劃。無論是安索夫的《企業戰略論》,還是邁克爾·波特的《競爭戰略》,都是對「戰略」第一種引申義的具體運用。對「戰略」含義的第一種引申具有重大意義,否則,人們就很難思考與交流企業競爭戰略問題,而這個問題對企業而言是非常重要的。「戰略」的第二種引申義突破了企業競爭領域,泛指對各種行為的整體性、長遠性、基本性謀劃,例如中國經濟發展戰略、某城市或地區經濟發展戰略、某行業或產業發展戰略、某地區招商引資戰略,以及某企業的發展戰略、營銷戰略、技術開發戰略、戰略重組等等,就是對「戰略」第二種引申義的具體運用。「戰略」的第三種引申義指的不再是對某種行為的整體性、長遠性、基本性謀劃,而是指謀劃出來的某個重要結論。例如我國提出的「科教興國」戰略、「可持續發展戰略」、「走出去」戰略、「城鎮化」戰略、「西部地區大開發戰略」、「人才戰略」等等,就是對「戰略」第三種引申義的具體運用。本文所述的地質工作發展戰略應屬於其中的第二種引申義。
總之,迄今為止,發展戰略沒有嚴格的定義,但有一些較為公認的內涵:戰略是研究一個系統全局發展的帶有規律性的東西;戰略是確定一個系統組織使命的手段,要明確組織的長期目標、活動程序和資源如何分配。它的形式是一種事先的計劃,是對未來行動方案的說明和要求;戰略是在競爭環境中,一個系統為了獲得持久競爭優勢而對外部機會和威脅以及內部優勢和劣勢的積極反應;戰略是獲得競爭優勢的手段,也是一種定位。我們可以用一個戰略金三角的圖(圖1)來表示目標、環境、資源與戰略之間的動態關系。
圖1戰略金三角
2.戰略管理
戰略管理起源於20世紀60年代的激烈競爭氛圍,隨著時間的推移,其重要性日益增加。戰略的制定具有前導性、主觀性和獨特性等3大特色,其實質是以「與眾不同」的謀略來換取未來的收益。戰略管理是對戰略決策、制定、實施過程的管理,戰略管理需要解決如何制定戰略及如何形成一個規劃把戰略投入實施的問題。因此,可以認為戰略管理包括3個部分:戰略分析、戰略選擇和戰略實施。戰略分析在於明確組織的戰略地位;戰略選擇在於制定可能的行動方案及對這些方案進行選擇和評價;戰略實施則在於實施所選定的戰略時,需要進行的資源規劃及組織管理手段(圖2為戰略管理的一般過程圖)。
圖2戰略管理過程圖
註:SWOT分析是指對組織優勢(Strengths)、劣勢(Weakness)、機會(Opportunities)和威脅(Threats)的分析。
戰略管理最初產生於私人部門,並隨企業的發展而變化。在近20年以來,來自政治、經濟、社會和技術等各個層面的重大變化,給公共部門和傳統的公共行政模式帶來了巨大的沖擊和壓力,迫使公共部門也著手進行組織的戰略管理,以應對公共部門所面臨的日益復雜的問題。在40年來戰略管理的實踐基礎上,戰略管理的理論逐步由靜態轉為動態;由戰略制定與實施相分離轉為相結合;由單一轉向綜合;由私營部門轉為公共部門。面對技術創新加劇、競爭日益激烈、顧客需求多樣化、網路對社會生活方式以及商業活動的巨大沖擊,戰略管理理論必將面臨新的挑戰。
3.戰略研究
戰略學概念在40多年前就在美國出現,1980年,《戰略管理》雜志正式創刊,兼容世界各國戰略學者的「戰略管理協會」宣告成立。這兩件事使戰略學的重要性在更廣闊的范圍內為人們所接受。我國也出現了大量研究戰略的論著,但對戰略的本質只是從戰略的某一特徵出發,形成戰略是規劃、戰略是決策、戰略是發展目標及其實現措施、戰略是全局謀劃和謀略等若干種說法。總體來說,目前我國對發展戰略的研究已開始引起足夠的重視,但多數還只是局部的、零碎的、經驗的,還缺乏全面的、系統的、深刻的、理性的謀劃。即使研究比較深入的地方,也有一個如何站在世界和歷史的高度,借鑒他國他領域一切研究成果來完善自己的問題。
戰略學與經濟學、組織理論,甚至一切社會科學之間都存在各種各樣的互動關系。戰略研究呈多學科研究的發展趨勢,採用經濟學的方法來研究戰略,則是主要形式。其主要優點,在於經濟學清晰的模型有利於分析與考察戰略決策過程的各個關鍵因素,使各種假設得以提出,這就能為戰略研究提供一般性的分析框架。
二、地質工作及其產品特點
地質工作是以地質科學理論為指導,廣泛應用各相關科學知識及技術方法、技術手段進行觀察、探測和研究的科學技術工作。工作過程中必須堅持調查與研究相結合、野外與室內相結合、點與面相結合的原則,通過調查研究的實踐和綜合分析,不斷深化認識,掌握客觀地質規律,指導地質找礦、礦產勘探和開發利用,進行地質生態環境保護與調控,為滿足經濟建設和社會發展的需要服務。
地質工作具有以下幾方面的特點。一是探索性和生產性。地質工作的對象是自然界的具有未知性的地質客體,地質工作一方面要對未知的地質客體、地質規律進行探索性的研究,另一方面還要把已取得的成果應用於實際生產當中。探索性的研究不僅要圍繞實際生產需要,還可以游離於生產之外,作為一種基礎性研究。因此,在地質工作中應注意它所承擔的科研性和生產性雙重任務,採取不同的工作程序和方法分別對待。二是地域性。礦產的生成具有空間的規定性,什麼礦在什麼樣地質條件下、什麼地區生成,是嚴格受成礦規律控制的。它不以人們的意志為轉移,這對礦產地質工作的開展具有嚴格的限定。因此,地質工作必須服從地質規律和地質工作規律。三是地質工作的階段性和長周期性。地質勘查工作是地質工作者利用成礦地質理論和勘查技術手段與方法,對客觀地質情況和礦產資源進行調查研究的活動。它不僅需要較長的工作過程,而且需要按照不同的工作程度和要求來劃分不同的工作階段,進行對復雜地質體的艱苦探索,具有較長的生產周期。這一周期的長短,受科技發展水平、地質勘查的技術裝備和人員素質、找礦難度,以及具體礦床的勘查技術條件等影響。四是地質工作的高風險性和難度遞增性。由於各種礦產資源所處地區的自然地理條件、礦產地質條件、交通運輸條件等不確定因素很多,而且千差萬別,致使地質工作投入的勞動與取得的地質成果沒有確定的比例,造成投資者收益的不確定性,具有極大的風險性。這種風險主要發生在普查階段,所以一般社會資金都不願意向礦產普查投入,金融機構不願意向礦產普查放貸。另外,由於地質勘查程度的不斷提高,易於發現和開發的礦床日益減少,勘查難度隨時序遞增,直接影響到勘查方法和技術手段的變化,勘查目標和地區的轉移,造成勘查效果下降,成本明顯提高。五是地質工作的超前性和效益後續性。由於上述幾種不確定因素的影響,為了滿足國民經濟發展的需求,地質工作必須具有超前性,需要提前一個5年、一個10年去開展。同時,這種「超前性」形成的地質工作成果若不被後續產業所利用,本身無法全面地進行成果的效益評價。從這個意義上講,地質工作成果的效益,必須由後續相關產業效益來體現。因此,衡量地質工作效益不但要評價地質工作本身的經濟效益,尤其要從國民經濟活動的角度出發,考慮和評價地質成果所產生的後續效益。六是地質信息和知識的積累性與連續性。地質工作在不斷滿足國民經濟發展需求的同時,也是認識自然、利用自然的過程,地質工作者在前人研究成果的基礎上不斷地獲取新的地質信息和知識。地質工作在發展進步的同時,也就是地質信息從無到有、由少到多、由淺到深的連續積累過程,每一個有效的地質信息都將可以作為後續地質工作和研究的基礎。
在市場經濟體制下,地質工作由公益性地質工作和商業性地質工作兩部分組成。其中公益性地質工作是國家任務,是國家重要的公益性事業,是地質工作發展的基礎。公益性地質工作基本上是基礎性和超前性的工作,是認識地球、了解地球的工作,大多屬於調查性質的工作。其運行機制多採用事業體制,屬於政府職責范圍,由政府投入,重視和保證國家的整體利益和社會公眾的利益,不存在承擔任務的部門利益。這類工作的成果一部分服務於國家宏觀調控,為加強行政管理職責服務,大部分為社會、為企業提供地質資料的公共服務,加上地質工作自身的發展規律和特點,決定了公益性地質工作的產品具有公共物品性、地域性、惟一性、探索性、知識積累性、認識規律的漸進性,及投入和產出之間的可比性度量困難等特點。經濟學界把公共產品定義為可供社會成員共同消費的產品,這些產品在每一社會成員消費時不會導致其他社會成員對該產品消費減少。其基本特徵主要表現在兩個方面:①非排他性。在經濟生活中,私人產品有鮮明的排他性,但公共產品卻不排除任何個人的消費要求,在國家法律制度的許可范圍內,每個人都可以享受因公共產品的提供帶來的任何利益;②非競爭性。私人產品的消費是完全排他的,但公共產品則可以提供給任何人消費,因此,公共產品的消費是共同消費,無須通過競爭來實現。由於公共產品固有特徵的規定性,使其難以通過市場原則來提供,一般只能由政府公共部門來提供。公益性地質工作正好具備公共產品的這些特點。比如大面積的基礎性地質填圖所提供的地質信息,誰都可以利用,而且一個單位的利用並不影響另一個單位的利用,也可以反復利用,使用上沒有排他性;地質災害預警成果,也是相關的單位和人都可以從中受益,而且每一個人的受益,並不影響別人的受益,在受益上沒有競爭性和壟斷性;對礦山尾礦利用,不僅有資源效益,而且有良好的環境效益。另外,如前所述的由於公益性地質工作所具有的探索性、長周期性、高風險性及成果效益的後續性等特點,易形成資金的技術壁壘、預期經濟效益不清、機會成本增大、資本效率降低,決定了市場不會提供這種公共產品。但社會經濟發展又需要這種產品,它的供給短缺將直接制約經濟發展,因此,就只能由政府公共部門來提供。可見,公益性地質工作的產品作為公共物品的重要組成部分,迫切需要公共財政的大力支持。
三、地質工作發展戰略管理過程分析
地質工作的自身發展規律和其產品的特點,決定了地質工作發展必須要開展戰略研究,即需要一種整體性、長遠性、基本性的謀劃和決策,需要運用地質學、經濟學、管理學等多學科的多種方法進行分析研究。公益性地質工作作為國家的公益性事業,其發展必定需要有一個公共部門的戰略管理過程。但公共部門畢竟不同於私人部門。根據布萊森(John M.Bryson)由私人部門的戰略計劃和公共部門的特點提出的公共部門戰略管理的8個基本步驟,結合地質工作自身的規律,筆者認為地質工作戰略管理大體有以下幾大步驟。
1.對制定戰略計劃取得一致意見
本步驟的目的在於地質工作主管部門的決策者要對開展地質工作戰略計劃行為達成共識,比如對地質工作戰略規劃的工作、人力、物力、財力的投入等的統一認識。
2.明確組織的許可權
這一步對於國家公益性工作相當重要。因為私人部門可以跨行業經營,而公共部門的行為要受到法律和許可權的限制。在我國,國土資源部是地質工作的行業主管部門,也是公益性地質工作的主管部門,要切實履行好國務院賦予的地質工作管理職責。國土資源部有權力進一步加強地質工作規劃、計劃工作,會同有關部門研究制定地質工作發展綱要,組織編制實施全國和省級公益性地質工作規劃、計劃以及商業性地質工作規劃。
3.闡明組織任務和價值
國土資源部作為國家最主要的資源管理部門,其主要職能是土地資源、礦產資源、海洋資源等自然資源的規劃、管理、保護與合理利用。在國務院機構改革方案中,國務院機構被分為4類:宏觀調控部門,專業經濟管理部門,教育科技文化、社會保障和資源管理部門,國家政務部門。國土資源部與教育科技文化、社會保障放在一起,作為國民經濟發展的基礎保障部門,是我國經濟發展的後勁所在。這充分突出了國土資源在國民經濟中的基礎地位。按照精簡、統一、效能的原則,部將其政府職能切實轉變到宏觀調控、社會管理和公共服務方面來,建立和完善符合社會主義市場經濟體制要求的資源管理機制。中國地質調查局作為國土資源部直屬的事業單位,被賦予統一部署和組織實施國家基礎性、公益性地質調查和戰略性礦產勘查工作,以及統一管理中央公益性地質調查隊伍的職責。
4.對外界環境進行評價(機會和威脅)
一個好的戰略計劃需要探討組織在與其有關的外界環境中所面對的機遇和威脅。目前,我國社會主義市場經濟體制逐步完善,經濟實現高速增長,經濟全球化日益發展,科技革命日新月異等新的歷史條件,是我國地質工作發展的新機遇。這就迫切需要地質工作適應全面建設小康社會戰略目標,樹立和落實科學發展觀,實現工作戰略的根本性轉變。與此同時,隨著我國經濟建設發展和城市化速度加快,基礎設施、重大工程建設規模不斷擴大,地質災害頻繁發生、生態環境退化、地下水污染、工程安全等問題越來越突出,對經濟發展和人民生命財產構成巨大的威脅。地質工作無論在數量上還是在質量上,都不能滿足所面臨形勢的需要,亟待進一步加強。
5.對組織內部狀況進行評價(優勢和劣勢)
為了制定有效的戰略,需要認識組織內部的運行狀況和存在的優勢與劣勢。改革開放以來,地質工作體制改革取得了較大進展:地勘隊伍管理體制發生了歷史性變化,絕大部分地勘隊伍實行屬地化管理,主要承擔商業性地質工作,實行企業化經營;少部分組建了公益性地質調查隊伍,承擔新一輪地質大調查等專項任務。但由於長期積累的深層次矛盾和問題並沒有得到徹底解決,致使我國目前的地質工作仍存在一些突出問題:礦產勘查工作嚴重滯後,地質找礦難以取得重大突破,礦產資源已成為經濟發展的瓶頸;環境地質工作還較薄弱,地質災害問題日益突出;基礎地質調查成果老化,更新速度緩慢,成果的數量、質量都難以滿足需要;地質工作技術方法和手段落後,裝備陳舊,野外調查與室內研究脫節,科技創新能力不強;公益性地質工作還相當薄弱,商業性地質工作的發展面臨著諸多矛盾和困難;推進地勘隊伍企業化改革難度很大,隊伍綜合競爭能力不強,等等。因而,如何進一步推進公益性地質工作與商業性地質工作的分開,建實建強公益性地質調查隊伍,建立戰略性礦產勘查工作新機制,促進地勘單位企業化等許多戰略問題亟待研究。
6.確定組織面對的戰略性問題
戰略問題是影響組織前途的重大問題。由於戰略問題是形成和貫徹戰略的基礎,所以,要將其按照優先順序羅列出來。戰略問題來自SWOT分析的結果,既可能是組織內部問題,也可能是來自外部威脅或未來機遇的問題。地質工作的戰略研究要站在全局性、戰略性和前瞻性的高度開展工作,堅持地質與經濟、社會發展相結合,自然科學研究、工程技術研究與社會科學研究相結合,科研與調查、教育相結合,專家、領導與群眾相結合,穩定與創新相結合,制訂長遠規劃與解決當前緊迫問題相結合等原則。不僅要解決地質工作發展的宏觀戰略問題,分析當前經濟、科技、軍事、國土安全、公共健康、資源環境等的發展趨勢影響,研究國民經濟、社會發展和國家安全對地質工作的需求和新的階段性特點,客觀評價我國地質工作發展的現狀和地位,提出地質工作戰略思想、戰略方針和戰略目標。還要凝練出地質工作發展的重大戰略性問題和瓶頸問題,要研究地質工作發展投入與政策環境,重點研究與地質工作發展相配套的基礎條件、政策措施和法制環境等,為地質工作發展戰略提供保障和政策條件。
圖3地質工作戰略管理過程
7.制定戰略,處理問題
實際上就是針對上述的戰略問題制訂解決方案的階段,要從充分發揮組織優勢和可行性角度制定組織的發展戰略。
8.制定有效的、未來的組織藍圖
提供一個有關組織未來的規劃、藍圖以及對組織前途的共同看法。要依據地質工作自身發展的規律,提出我國未來地質工作發展總體戰略思想和切實可行的戰略規劃,凝練出地質工作發展的戰略重點,提出行之有效的政策措施和對策建議。
總之,地質工作的戰略管理過程,既是一個判斷與設計的過程,又是一個逐步學習的過程;既要有領導者的推動,又要受到組織文化的影響;既要具有變革性,又要具有相對的穩定性,它包括制定戰略前的分析、制定戰略時的談判,以及隨後的方案設計等等。我國地質系統相關部門應積極組織有關專家,共同制訂出符合國家經濟社會發展需要,引導基礎性、公益性、戰略性地質工作持續健康發展的科學的、長遠的戰略方案。其中,要提出地質調查和科學研究協調一致的目標、任務和重點,要包括結構調整、隊伍建設、人才培養、基本建設以及調查研究技術手段等方面的內容,並按照內外部環境的變化而適時地調整發展戰略。
參考文獻
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作者簡介
張潤麗,中國地質調查局發展研究中心,實習研究員。
C. 地質資源與地質工程的發展戰略
工程地質測繪標准
設有地質類專業學校的學生、特別是綜合性大學的地質類專業的學生,大多來源於不發達地區的農村,生源質量相對較差,生源數量少,學校在招生時沒有挑選的餘地,這樣的學生在培養過程中就有其特殊性,需要在教與學過程中下更多的功夫。加強地質工科類專業本科教學過工作,必須從教和學兩方面著手,一方面提高教師的教學積極性;另一方面增強學生的學習主動性,堅持以人為本,學為主體的觀念,堅決避免以條件,以教師來進行課程設置的現象,做到一切為了學生,為了學生的一切。對地質工科類專業發展要從如下幾方面來進行。
教學計劃
教學計劃是人才培養目標的具體反映,是教與學的依據。地質資源與地質工程專業應根據社會發展的需要經常組織教學計劃的修訂工作。在修訂過程中,注意把培養目標落實到課程體系中,反映到教學內容中。注意理論與實際的結合,知識傳授與智能、技能訓練的結合。在加強基礎理論課的同時,強化實驗、實習的教學環節。注意教師主導作用的發揮與學生主動自覺學習積極性的發揮。盡量增加選修課,增加學生自學的時間,創造自我發展的空間。
教學計劃應突出以下4個特點:
⑴以主幹地學學科為基礎構建課程體系。
⑵基礎和科學技術基礎教育,其課時要佔一定比例。
⑶與人文、管理學科融合滲透。
⑷注重實踐能力與創新能力的培養。
課程體系
地球科學是一個大科學,所涉及的內容和方法非常復雜,課程設置可繁可簡,關鍵是要圍繞培養目標來設置課程體系和課程內容。在設置課程體系時要遵循有所為,有所不為的原則,篩選課程科目,壓縮課程內容,以達到能力培養之目的。縱觀美國、英國、日本、澳大利亞和德國等發達國家的地學教育,他們的地質學課程體系主要包括三類課程:通修基礎課程、專業基礎課程和綜合研究性課程。在學習國內外教學模式和總結教學經驗的基礎上,通過對教學計劃的修訂,逐步形成地質工程專業的人才培養模式的課程體系;力求體系知識、能力和素質教育的內在聯系和寬口徑、大專業人才培養特點,建立了合理的知識結構。新的課程體系由大學基礎課程、學科核心課程和學科方向選修課程三個層次構成。
這種做法,近幾年在中南大學的教學實踐表明,學生的知識結構並未因為專業課數量的減少而受到影響,相反,同學們對地球科學的整體性有了更好地理解和掌握,對一些具體的地質問題的分析能力、解決能力以及地學知識的運用能力有了更好地表現。實踐表明:綜合的、系統的課程體系比分散的、瑣碎的知識累加更有利於學生能力的提高。
實驗與實習要求
實踐教學在鞏固理論教學的成果,提高學生的實際操作能力和綜合素質,培養學生的創新精神與實踐能力等方面,具有其他教學環節不可替代的特殊作用。加強實驗、實踐教學,培養學生解決實際問題的能力。中國各高校由於專業改制和擴大招生,造成教學資源緊張,尤其是實驗實習課程更受到環境資源的限制。想盡辦法堅持做到不減少學生的基礎課實驗時數,堅持教學實踐環節必須有加強實踐教學,培養學生的動手能力,把實踐教學作為理論與實際、知識與能力的融合點。
在進行地質資源與地質工程學科建設時,必須注重加大教學硬體資金投入,使實驗儀器設備水平上檔次,努力提高實驗手段,選擇科技含量較高的實驗,給學生觀察、動手提供優越的條件,這對於培養學生發現問題、分析和解決問題、盡快提高專業素質等,都具有十分重要的意義。地質資源與地質工程專業一方面要加大投入,添置一些大型精密儀器設備、建設較高檔次的實驗室;另一方面,加強實習基地建設,使高年級學生的實習緊密與科研工作結合起來,使學生們通過參加實際項目的攻關,學到了創造性思維的方法,提高學生們實際科研工作的能力,更重要的是解決了實習經費不足的問題。
師資隊伍建設
現代高級科學技術研究或者發展戰略研究人才是中國實現現代化和發展知識經濟的主導力量,必須作為中國科教工作、知識分子工作的重點來抓,建設大量的能夠適應知識經濟建設發展需要的創造性的科學技術研究或發展戰略研究的人才隊伍,必須要有一支高素質、具創造性的師資隊伍。
由於中國地礦行業不景氣,在學校里很多教師、特別是青年教師不太安心地質類專業的教學,相當一部分教師改行或調離本專業,使得相當一部分學校出現優秀師資短缺,在很多程度上影響了地質資源與地質工程專業的發展。
要根據本專業的實際情況建立一支熱愛地學教事業,有豐富教學經驗和專業水平,職稱和年齡結構合理的教師隊伍。首先,要提高教育師資隊伍的整體素質,包括學歷層次、理論水乾和創新實踐能力,從而提高教師實施素質教育的能力和水平。不斷優化本專業教育師資隊伍的結構,包括學歷結構、職稱結構和年齡結構等。要採取措施在設有地質工程專業的學校建立一支完整的學術梯隊,包括學術帶頭人和骨幹教師。具體措施包括提供研究經費、提高地質類教師待遇。同時,加大對年輕教師的科研、教學水平培養提高,努力提高教學質量,以推動地質教育教學的可持續發展。
同時,堅持以教育科研為先導,積極引導教師開展教育科學研究。如果教師科研能力低,學生的創新能力必然就差,素質教育難以順利推進;形成這種局面,與中國以前形成的重教書、輕科研,忽視科研成果向教育教學轉化使教育教學與科研相脫節,認為教師的主要職責就是教好書,搞科研是不務正業的認識有著直接的關系,這種片面的指導思想直接造就了一大批教書匠,扼殺了一大批教育家的成長,與實施素質教育、培育學生的科學技術研究和發展戰略研究的能力、培養創造型人才的需要極不相適應。可以這么認為,教書匠只能夠培養出應付考試的高才生,但在創新能力上卻是低能生。面對眾多高分低能的學生,學生、家長和社會都抱怨。這是一個不需要爭論的事實。確立教師堅持教學與科研並舉的指導思想是全面推進素質教育、促進教學改革發展與國民經濟戰略實施相適應的現實需要。鼓勵教師把科研成果引進課堂,引進教學實踐的全過程,教學與科研並舉,形成既出成果和效益,又培養人才的良性循環的局面,這正是素質教育所追求的最高境界;通過課題研究不斷形成一支熱衷於教學工作又善於運用科學規律指導工作的科研型教師隊伍和科研型管理幹部隊伍。
教學研究與改革
深化教學內容與教學方法的改革,這是提高教學質量的關鍵。知識的不斷更新,使得許多新知識不能及時反映在書本中,這就要求進行教學內容的改革。
(1)更新教材內容,盡量將與專業發展密切、反映國際國內學術發展前沿和交叉學科的最新科研成果引入教材,促進基礎課程的通用化。對專業課程進行優化整合,實現專業課程的規范化,同時,加強課程的教材建設,優化教學內容。但也要針對我國各高校所辦地質工程專業的不同側重面,不一定要過分強調使用統編教材,要適當注重各校特色,沒有特色就會丟掉優勢。
(2)教學方法改革,就是要落實學生在教學活動中的主體性地位,加強對學生創新精神和創造能力的培養。在具體的教學過程中,應該避免講授太細,教師要精講、少講,給學生留下思考的空間,把課堂講授與研討、模擬、案例教學、實踐等形式相結合,鼓勵學生積極、主動參與教學活動,既重視知識的傳授,又注重培養學生獲取知識和運用知識的能力。應重視知識的結構化,讓學生重點掌握學科的基本知識、基本結構和基本方法,要改變教師-教材-講台-黑板-粉筆和滿堂灌的傳統教學模式,要使教師的主導作用從單純的講向導轉變,要從授人以魚向授人以漁轉變,在導學過程中傳授新知識,傳授治學之道。學生的主體作用應從單純地聽向有指導的學轉變,才能學好知識,掌握方法,增強能力,提高素質。
改革教學方式方法,還必須學習和借鑒國內外一些先進的教學方式、方法,尤其是國外的個性化的教育方式。採用揚長教育方法,為優秀學生加餐,為落後學生進補。此外,在教學過程中可以交互使用特色教育方法、精緻教育方法、主體性教育方法、互動教學方法、創造教育方法、生動教育方法以及養成教育方法等,這樣有助於提高教學質量。
(3)改革教學手段,要採用各種教學手段,不斷提高教師業務水平,激發學生學習興趣。例如,教學實踐證明,多媒體教學手段的廣泛運用,在改革高校的教學模式、優化教學過程、提高師生獲取信息水平和科學技術素養等方面均起到了促進作用,是提高教學質量的重要手段。它至少有這樣幾個好處:第一,節約大量板書時間,增加課堂信息量;第二,具有直觀、生動的特點,能增強學生的感性認識,加深對理論知識的理解;第三,利用計算機製作課件,可以更加清楚其知識結構,並十分方便地實現各種各個知識點的鏈接,便於學生掌握本學科知識的整體框架和邏輯聯系;第四,可將教學課件放置於校園網的教師個人主頁上,便於學生的課後學習。還可開設BBS討論區,加強教師與學生的課後交流,實現互動式教學。有些大學己對教師進行多媒體教學手段培訓,而且收到了較好的效果,絕大多數教師已經能夠在教學過程中比較熟練地進行多媒體教學,學生的反響較好,教學質量已有明顯的提高。
畢業論文(設計)
把好畢業論文(設計)關,是培養合格人才的關鍵。畢業論文(設計)是培養學生綜合運用所學知識,對實際問題進行分析、設計、處理能力的檢驗和基本訓練,是學生在校學習期間的最後一個教學環節。為提高畢業設計的質量,必須特別予以重視。
畢業論文(設計)的選題。我們在向學生提供畢業設計(論文)選題參考的同時,必須聯系實際、結合技術改造和科研課題進行,提供多種畢業論文(設計)指導方案供學生選擇。建立嚴格的畢業設計程序和規章制度。教師要認真管理,能使學生們學到必要的從事科研工作的方法,能對教師的科研工作做出貢獻,能確保教師的科研項目順利進行。
只有通過對上述各個教學環節的嚴格把關,才能保證地質工程專業的本科教學質量,培養出適應21世紀社會需要的高質量人才,為我國的社會主義建設添磚加瓦,為我國的地質教育贏得較高的聲譽,提高我國的辦學水平。
D. 環境地質科學發展戰略重點
圖2-10 歐盟近年來發布的環境地質科學發展戰略
在「歐盟2020戰略」指導下,近年來歐盟先後制定和發布了一系列各領域發展戰略或行動計劃。涉及環境地質調查與科技研究的發展戰略如圖2–10所示。結合相關成員國地質調查部門科學發展戰略,可概括出歐盟在環境地質科學領域的戰略重點:
(一)強化全面和持續的地質環境統一監測
歐盟認為,環境監測是推進環境政策實施、提高環境管理效率的重要工具,准確、可靠、及時的監測數據是編制環境規劃的必備基礎和確定環境狀態是否達到規劃目標的重要依據。盡管過去在環境監測網路建設和統一監測技術標准方面已經取得了長足的進展,但是歐盟認為在監測網路能力建設、監測內容規范化等方面還有很大的提升空間。為了提升地球環境遙感監測能力,哥白尼計劃將研發發射Senti-nel-1—Sentinel-5等五組專用衛星:Sentinel-1用於提供陸地和海洋全天候雷達圖像,Sentinel-1A已於2014年4月發射升空,Sentinel-1B計劃於2015年發射;Sentinel-2用於提供陸地高解析度光學影像,計劃於2014年發射第一顆衛星;Sentinel-3用於提供陸地和海洋高精度光學、雷達和測高數據;Sentinel-4和Sentinel-5用於提供大氣成分監測數據。在已運行土地監測和應急管理模塊基礎上,哥白尼計劃擬加快推進大氣監測、海洋環境監測和安全管理模塊正式投入運行。繼續推進地表水、地下水綜合監測,重點推進監測工作滯後的成員國(如保加利亞、羅馬尼亞等)加強監測網路建設;加強飲用水源地保護區、依賴於地表水和地下水的生態系統、地下水生境保護區等重點區域的地表水、地下水監測;加強和完善地表水地下水體中的生物監測內容。
(二)推進重點地區三維地質填圖與模型構建
圖2-11 英國地質調查局地質環境建模平台構建框架
(據文獻[79])
地球系統由復雜的三維地質骨架與動態的地質過程所組成。以二維平面圖為主體、輔以少量剖面圖的傳統地質圖件由於缺少或丟失了大量深部地質信息,難以准確反映自然地質實體。為了滿足歐盟水資源管理、自然災害防治、資源開發等的需要,越來越多的地質調查機構開始從傳統的二維地質調查向三維/四維地質調查轉變(圖2–11)。英國、荷蘭、丹麥等國已經取得了實質性進展,研製形成了三維地質建模軟體並構建了典型區域的三維地質框架模型[78]。英國地質調查局(BGS)於2012年採用GoCAD軟體建立了全國1∶100萬三維地質模型,由121條深度為1.5~6km的地質剖面組成,剖面總長度超過20000km,覆蓋341個地質單元,均賦予了相關的水文地質性質參數(滲透系數、給水度等)。BGS計劃採用GSI3D軟體推進重點地區1∶5萬和1∶1萬精度的三維地質建模工作,目前已完成了Thames盆地三維地質與水文地質建模,近期的重點工作區域包括Clyde盆地、Manchester與Lower Mersey Corridor、Swansea-Port Talbot、Belfas等,其目標是:到2020年建成英國多尺度、參數化三維地質模型,主要參數包括滲透性、水力傳導系數、孔隙度、給水度、力學參數、裂隙指標等[79]。法國地質調查局(BRGM)2013~2017年科學戰略提出實施法國地質參考平台計劃,為社會提供連續的、均一的、不斷更新的三維地質信息。荷蘭地質調查局將在數字三維地質模型和區域水文地質信息系統的基礎上繼續推進地下水模擬系統的建設。
(三)推進河流盆地水資源綜合管理研究
2000年實施的歐盟《水框架指令》首次提出:以河流盆地為單元開展水資源綜合管理,通過實施河流盆地管理規劃改善土地利用、治理水土污染、控制廢物排放、提升資源管治能力,促使地表水和地下水向良好的生態狀態和化學狀態轉變。2012年發布的《歐盟水資源保護藍圖》進一步明確河流盆地綜合管理的遠景目標是:保障水質良好的淡水資源可持續利用與公平利用,支撐社會經濟、環境與生態的可持續發展。為了確保「良好生態狀態」目標的實現,歐盟要求加強地表水和地下水的生態功能研究。依賴於地表水或地下水的生態系統要保持正常運行並持續提供生態服務,需要足夠的「生態水流」予以支持。在地表水地下水生境類型、生態狀態評估標准、生態指標研究的基礎上,提出生態水流的定義和計算方法,為編制下一輪河流盆地管理規劃提供科學依據。加強地表水地下水相互作用和轉化研究,准確評價河流盆地及其子流域的水資源量。推進氣候變化對地表水和地下水的影響和水資源脆弱性研究,為應對氣候事件(洪水、乾旱等)提供依據。
(四)加強生態地質環境恢復與保護研究和技術研發
2013年發布的《第七環境行動計劃》提出了歐盟環境保護的目標:保護、涵養和增強歐盟自然資本;支撐歐盟經濟轉型為資源高效、綠色、有競爭力的低碳經濟;保護居民免受環境壓力與健康風險。針對農業開發環境問題與洪水災害,加強河流緩沖帶與綠色基礎設施研究,通過恢復沿岸生境、濕地和洪泛灘區等生態系統,為自然水文過程留出更多的生態空間。針對污染或退化的土壤,加強生態修復技術研發與應用研究,促進污染場地的修復與治理;加強土壤侵蝕與氮、磷等有機物質運移轉化機理研究,降低化肥、農葯、工業廢水排放對土壤環境的影響。針對化石燃料對環境的負面影響,開展不同類型的CO2地質儲存技術研發和工程示範,提高CO2捕獲率,降低捕獲與儲存成本,提高CO2地質儲存的長期穩定性、安全性和可靠性。針對滑坡災害的負面影響,加強氣候變化、人類活動等誘發因素對滑坡觸發機制、過程和閾值研究,研發滑坡監測與預警關鍵技術,開發不同尺度滑坡風險定量評估與管理工具,為政府與社會提供災害風險管理指南。針對資源利用,研究水、土地、礦產資源利用效率評估方法與技術,通過資源效率評估推進企業與社會集約節約利用自然資源。
E. 中國煤炭地質總局的發展戰略
在「十一五」改革和發展的基礎上, 2010-2020年十年期間,中國煤炭地質總局逐版步發展成為管理體制合理,具權有較強創新能力,較強核心競爭力,經濟實力雄厚,產業涵蓋地質勘查及相關工程施工、大型礦業開發和裝備製造、國際著名的煤炭地質權威機構、大型企業集團。到2020年,總資產規模達300億元以上,經營收入達到100億元以上,職工生活達到國內較為富裕水平。
F. 關於地質工作的國家使命和加強地質調查管理工作的戰略意義
必須特別指出,「改革家」們在地質工作領域並沒有起到好的作用。他們在沒有深思熟慮的情況下就把地質工作及其管理體系引入政治改革的「旋渦」,在機構改革與調整的過程中「斷送」了地質部門的國家使命,忘記了多年來地質工作都是國民經濟先行官的角色。所以,在當前我國面臨經濟轉型而且存在著許多危機的形勢下,我們應該重新來認識社會主義制度中有益的東西,比如深刻認識地質工作的國家使命和實質,把地質工作提高到影響國民經濟穩定和國家安全的高度來重視,認真加強地質工作是當前應該保留的社會主義制度中的精華。我們地質部門歷來的工作主線是組織科研攻關,提供技術保障和加強機構管理,其共同的目標是提高地質調查水平,為國民經濟服務。
按照俄羅斯聯邦憲法和《地下資源法》,在俄羅斯聯邦范圍內的土地和地下資源都歸國家所有,應該由俄羅斯聯邦及其主體共同來行使使用權與支配權。由俄羅斯聯邦總統、俄羅斯聯邦政府、俄羅斯聯邦主體的權力執行機關,以及聯邦的地下資源管理部門(俄羅斯自然資源部)和國家礦山技術監督機關來履行國家管理資源利用的職責。
21世紀的礦物原料問題曾是2000年第26屆世界地質大會的關鍵議題。會議指出,到2050年隨著地球人口膨脹,各類礦產資源的消耗量將增長4倍。為了滿足貧困國家經濟增長的需要(這些國家的人口呈持續增長的勢頭),將產品折算成所需消耗的礦物原料(據不同的統計數據)每個人一生要消耗19~89噸礦物原料。這是一個不小的數字,要實現這一目標必須有三個重要前提:一是具有完善的地質勘探工作管理體系;二是擁有能勝任地質調查工作的隊伍體系;三是要正確處理人與自然資源(首先是礦物原料)的相互依存關系。
讓我們把注意力轉到一個重要問題上來——許可證制度。據俄羅斯自然資源部提供的數據,到2000年1月1日已發出有權使用地下資源的許可證已達45000張。其中多數(佔68%左右)是利用地下水和常用礦產。17%是開發貴金屬,而針對所有其餘固體礦產(包括煤、石油和天然氣)的只有15%(見表7.6)。分析資源利用許可證制度的實際執行情況可以看出,目前存在的許多缺陷的主要原因在於:法律法規不完善,缺乏統一的地下資源利用國家規劃,缺乏對許可證協議完成條件的監察體制等。由於我國經濟管理機制運轉不穩定,使大量礦產資源失去了國家控制。據俄羅斯聯邦自然資源部的數據,近年來有相當一部分國家耗巨資通過普查勘探查明的國有礦產地,由於許可證持有者不投入開發而被閑置,其價值達30億美元,同時每年國家損失的石油產量達1000萬~1500萬噸。未能按協議要求按時投入開採的還有鐵礦、金剛石、有色金屬、稀土元素和其他礦產。
表7.6 1993~1999年發放地下資源使用權許可證的情況
必須強調,許可證制度的缺陷實質上降低了利用地下資源的效果。可以得出這樣的結論:現行的對參與資源利用者授權的體制還是建立在行政法的基礎上,實際上它與民法相沖突。在俄羅斯聯邦民法中,地下資源的地段屬於「不動產」,所以它應該是有價的。這個價值應寫入許可證協議中。目前尚缺乏規范的法律文件來明確使用資源者應繳納的稅款,也缺乏保證許可證競拍活動公平性和擇優原則的法律說明。顯然,需要在許可證協議的標准內容、授權的礦區合理面積等方面填補許可證法的空白。
國家地質監督機構曾對違反地質調查秩序、資源合理利用與保護制度的現象進行了普查,發現了大量問題。1999年共檢查了在8302個礦體開展工作的5072家企業,在他們當中查出了12446次違規行為,其中:無許可證從事地下資源利用的——2153次,未支付地下資源使用費和礦物原料基地再生產補償費的——5326次,不遵守地質調查、資源利用與保護規定(定額、標准)的——3348次,擅自擴大礦層開發面積的——145次,其他形式的違規——1526次。
我列舉這些數字的目的在於提醒人們注意,整個資源利用管理體制存在著很多弊端。這使我有權來說說我們的「接班人」究竟是什麼樣的人?很遺憾,他們屈服於政治形勢的壓力,而未能守住地質調查和地下資源利用體系的若干原則。我們同意俄羅斯的政治體制必須改革,但改革應有明確的目標:以什麼名義向何處走,是否能達到地質工作的最高目標,最終國家能獲得什麼?這里不能說大話放空炮。正如生活格言所講的,如果你不相信能達到預想的目標就應該止步,如果相信就必須在國家、同事和事業面前擁有崇高的責任感。今天,在這里我只是簡單的批評兩句,而要在過去許多人是要扔石頭的。他們究竟做成了什麼事?以前建立的體系都被破壞了!不顧後果的機構改組結果是:廢除了地質-生產聯合體,組建了所謂的地質工作委員會,後來這種委員會又劃歸到自然資源委員會……用委員會的體製取代了地質學家們和生產者們曾經有成效的合作形式。在這種情況下,這些委員會領導的位置都落入了那些強硬,但並非經常正確的地方行政管理人員手中。
我始終懷疑建立俄羅斯聯邦自然資源部的正確性,因為在它的管轄范圍里包含了許多實際上與地質工作關系並不密切的不同方向。現在這種不匹配的後果出現了,部門的管理水平明顯衰退。我深信,如果地質工作的領導者們當時據理力爭,我們還是有可能保留地質委員會的,也就是保留歷史上傳統的專門管理地質調查的中心,隨著時間推移還可能把它改為地質部。
在當前形勢下,國家的領導者們應客觀地認清問題的嚴重性,首先要對學者在俄羅斯的真正價值給予明晰的表述,根本轉變對我國科技實力的態度。難道這種情況在礦物原料領域不存在嗎?礦物原料的科研歷來是站在基礎科學的肩膀上向前發展,在國家及其經濟發展的現階段,深入研究和開發礦產資源勘察評價新原理、新方法更顯得至關重要。
許多學者提出,必須改變我們原有的礦產資源評價體系。在過去的體制下,是國家投入大量資金去開發新區,並從整個國家的利益出發去對某個礦產地進行評價。從而確定了一批新區的開發戰略(如蘇聯的東北地區、遠東地區、西西伯利亞和許多邊疆區)。而現在的礦產資源評價體系出發點是地方的經濟發展。按照這種觀點,任何礦區的地質-經濟評價都把經濟著眼點轉移到當地,考慮的是當地開發的可能性,而不是國家利益。此外,地方當局感興趣的也是從已探明的和以前被國家儲量委員會核定了的儲量中拿出一塊對自己有利的礦產資源,以滿足他們當前發展的需要。
無論是研究已探明礦區的開發,還是制定地質勘探工作遠景發展規劃,都不可避免地會經常遇到這個問題。這是一個涉及到中央管理機關和各聯邦主體之間相互關系的復雜問題。我們堅持認為,發展地質勘探工作的戰略——這是國家的權力,聯邦的利益應服從於國家利益。大型和超大型礦體的命運應由國家在立法和政府層面上來決定,也就是我們平常所說的,礦物原料基地的建設影響著國家的未來,是全民的財產。應把國家控制大型、超大型礦床的開發作為其資源利用的強制性條件,從普查勘探階段開始,到評價、國家儲量委員會的確認,確定開采規模和戰略,礦物原料的加工,采礦的數量、質量和期限等各個階段,以及礦區的工業儲量、資源總量都應掌握在國家手中。投資者在簽訂商業合同時的必備條件是承諾履行國家就該地資源開發制訂的全部戰略要求。
中型礦床應在俄羅斯聯邦主體的日常管理下運作。其預測資源總量和最終儲量應經地方儲量委員會確認,而且開采企業提出的具體運行計劃應接受它們的監管。小型礦床可在地方上的地質中心監管下,由獲得許可證的私營、個體、商業企業和單位進行開發,這時其日常管理工作完全屬於地方管理機關的許可權范圍之內。
另外,各地方的資源開發戰略應服從於國家的總體原則,不僅要考慮經濟意義,還要考慮地域政治和地緣政治意義。例如,俄羅斯北部和東部地區的經濟增長;進行包括北冰洋大陸架在內的海洋石油天然氣開采,建設新的燃料能源原料基地;開發亞太地區的原料市場;加速貝加爾-阿穆爾主幹線的建設。這些問題的解決與保障國家的長遠需求切實相關。俄羅斯還有許多很有前景的油氣區域沒有進行開發,這些有前景的含油氣面積(未計入大陸架水域的含油氣面積)幾乎佔了俄羅斯領土的一半,超過800萬平方千米。解決這些戰略性課題的方案其實早在前蘇聯時期就已初步形成了。但是,近十年來國內地方保護主義盛行,經濟工作呈現出嚴重的分散管理的不良趨勢,這是我們制訂長遠發展規劃時必須注意的。
當然,以上只是一種在當前市場關系下解決礦物原料基地發展與開采問題的觀點。
我們再來看看某些部門的經驗。在向市場關系過渡的進程中,俄羅斯某些采礦部門正藉助經濟-數學模型在編制本部門或聯邦的發展目標和自身的長期生產規劃。這種經濟-數學模型可由傳統的效率准則出發挑選出工業對象的最優發展戰略和生產方案。
在給定經濟-數學模型的情況下,可以預測判斷:不同方法開采現役金屬礦山和在建礦山時,最合理的年開采量;采礦-冶金聯合企業儲量和產能的動態分析;投資總量和分目標的投資構成;必須的材料費和勞動力費用等。也就是說,經濟-數學模型可以從幾種供選擇方案中優選出有限資源的合理開發方案,並使金屬產量達到滿足國內需要和出口的要求。
經濟-數學模型已被俄羅斯聯邦原子能部成功地用於制訂鋰、鈹、鉭、鈮和錫礦的開采管理、生產規劃和需求規劃,可以在多次逼近的基礎上進行多方案自動計算來解決部門最優化問題和資源評價中的經濟問題。
這個例子只是想提醒大家,我們應把經濟-數學模型已有的成果應用到礦產資源的普查與勘探、礦山鑽探生產和工藝控制最優化領域中去,為自然資源的合理利用開辟新的前景。
G. 環境地質科學發展戰略
2012年,USGS先後發布了其7個戰略領域未來10年的戰略規劃[21,23,54~58]。綜合這些規劃,可概括出USGS在環境地質科學領域的戰略重點:
(一)擴展和強化地質環境監測網路
USGS強調,地質環境監測網路是科學研究的基石,所產生的監測數據對於解決重大戰略問題至關重要。
對於水文要素觀測,通過3種方式擴展和強化水資源監測網路。在目前監測站基礎上,設計、建設由聯邦政府資助的全國統一的地表水、地下水、水質監測站組成的全國骨幹網路,並與州、縣及其他聯邦機構運行的監測站網相互配合、相互補充。在重點監測站裝備更加先進的監測設備,增加監測要素和數據參數種類,實現實時傳輸,例如包括氣象數據、水質化學數據、物理水文數據(水溫、水速、懸浮沉積物等)。與NOAA、州縣應急管理部門等用戶合作,針對其需求擴展監測網路,使其滿足更多用戶的需求。例如,針對氣候變化研究,設計並建設氣候響應地下水監測網路(圖2–5)[59]。
圖2-5 USGS氣候響應地下水監測網路
(據文獻[59])
對於災害要素觀測,通過5項措施擴展和強化地震、滑坡、火山等地質災害監測網路。強化和升級現有監測網路,保障現有監測站點不間斷地產生可靠的監測數據。提高監測信息應用水平,重點監測站點實現實時監測(24h×7d),協調和創新目標災害體(如滑坡、火山、地震斷層等)多種感測器監測,擴展與其他監測網路的聯系通道。充分利用先進的監測技術擴大和提高監測范圍與能力,包括擴展獲取、使用地球物理調查數據和遙感數據的途徑,開發攜帶型、智能化、低成本災害監測儀器,推進儀器研發、數據採集、數據傳輸、數據管理、數據處理技術的協同發展等。提高災中和災後現場數據採集水平,及時獲取災害現場短時間可收集的數據,如水位印跡、火山灰、建築物破壞情況、滑坡軌跡等。編制地質歷史和人類歷史上的災害目錄,包括古洪水、古滑坡、古地震以及火山爆發歷史等。
(二)建立地球表層三維地質框架模型
解決水資源、自然災害、環境健康、氣候變化等重大科學問題,首先需要了解水文過程、災害過程、生態過程、生物地球化學過程等所依存的地球表層地質體。USGS認為,地球表面的地質信息必須與深部的地質、地球物理和地球化學信息整合在一起,才能准確地描述地球表層的地質體。
對於水資源研究,目標是建立不同尺度的3D/4D水文地質框架模型。3D水文地質框架模型要在2D模型的基礎上將體積和深度變數耦合進去。垂向上的范圍,上限是地殼表面或岩石圈表面,下限是深部含水層的底板。與地質框架相對應的水文地質性質(孔隙度、流體飽和度、水力傳導系數等)可能會隨時間發生變化。對於這種情形,需要建立4D水文地質框架模型。例如,在頁岩氣開發或CO2儲存過程中,由於水力壓力或CO2封存導致的深層岩石斷裂,勢必會影響深層地下水循環的深度,需採用4D水文地質框架模型進行研究和模擬。
對於地質災害研究,目標是建立地球表層框架,包括地質、水文和生態框架。針對海岸侵蝕、地震、海嘯、火山等災害,加強基岩地質填圖、陸地和洋底形態填圖等基礎工作。為了精細刻畫地球3D結構,需擴大航空磁力調查和重力調查覆蓋范圍。為了加快災害過程研究,還需要加強植被、土壤及地表地質體工程地質性質、土地利用等地表覆蓋物的調查。
意識到地質框架模型是其核心生命力所在,USGS在核心科學體系戰略中提出了宏偉的地球表層框架遠景目標:將數據、方法、模型組織到相應的時空框架之中,形成一個模塊式整體,為資源管理、環境保護和防災減災提供全方位支撐(圖2–6)。
圖2-6 USGS地球表層框架遠景目標
(據文獻[58])
(三)加強變化環境下水資源研究與預測
定量研究、預測和保障未來美國的淡水資源安全是USGS水資源科學戰略的目標。圍繞這一目標,首先需要推進決定水資源可利用性的過程機理研究,包括地質框架、氣候變化和人類活動。利用地質歷史數據和人類歷史數據,開展多時空尺度下氣候變化對水資源可獲得性的影響研究,查明水資源系統對長期氣候變化的響應。通過監測、機理研究和模型模擬,系統研究農業發展、城市化、能源與礦產資源開發、廢物處置等人類活動與水資源系統的相互作用過程。在此基礎上,預測在不同的氣候、人口、土地利用和管理情景下水資源在數量和質量上的變化。考慮經濟社會和生態系統對水資源的需求,通過研發定量化模型,研究和預測不同氣候、人口、土地利用和管理情景下的水系統變化和水資源可利用量。同時,開展鹹水、劣質水、再生水等可替代性水資源的可利用性研究,預測其開發利用對環境的潛在影響。
(四)加強自然災害機理研究
自然災害機理研究是災害評估和防災減災的基礎。為了提高災害評估的質量和預警的及時性,要大力加強災害機理研究。重點包括:推進自然災害啟動過程的靶向性研究,包括災害事件的啟動、持續時間、類型和規模的控制因素,觀測數據對災害啟動過程的反映程度,災害監測的改進與完善;利用第四紀地質、冰心分析等手段開展極端災害事件研究,確定極端災害發生機制和影響因素,推斷發生極端災害的高風險區域;促進自然災害脆弱性和風險評估研究,包括如何將機理研究成果轉化為脆弱性和風險分析信息,如何評估災害事件的環境、經濟和社會後果,如何將災害脆弱性和風險信息有效地傳達給有關部門以採取適當行動;加強災害過程中的流體研究,包括岩漿系統和火山過程中多相流體的作用,火山、地震、滑坡和地面沉降相關的地下水文過程,斷層流體在啟動地震中作用,風化碎屑流和火山碎屑流的坡面流動過程;開展多種自然災害鏈的誘發和作用機制研究。
(五)加強環境污染物對環境健康影響研究
USGS認為,自然環境、生物環境健康與人類健康不可避免地相互聯系在一起,並受人類活動、生態過程和地質過程的影響。在這一思想的指導下,USGS確定要加強環境污染物對環境健康的影響研究。主要戰略行動包括:識別、探測引發環境健康的污染物,對有機污染物、化學合成物、碲、鎵、稀土元素等致病污染物進行調查和監測,確定其引發環境健康問題的閾值和風險;系統調查環境污染物的來源、發生、遷移和歸宿,評估污染物對環境、生物和人類健康的威脅程度,確定人類暴露在污染物中的健康標准,減少污染物對環境、生物和人類健康的影響;探明人類暴露於污染物的復雜作用和耦合效應,識別環境疾病和致病因子,開展致病污染物的毒理學研究;開展自然因子和人類活動誘發的災難可能產生的環境影響與健康威脅研究,建立災難誘發環境健康風險多學科快速評估機制,研究提出識別未來災難誘發環境健康問題的方法。
(六)加強全球變化的地質過程研究
2008年國會批准USGS成立全國氣候變化與野生動物科學中心(NCCWSC),承擔氣候變化對美國水、土及其他自然資源和人文資源的影響研究任務。按照規劃,根據全球變化研究的需要,在環境地質方面重點開展兩方面的研究工作。一方面是開展全球碳循環研究,包括研發地質碳封存潛力評估方法和地質碳儲存脆弱性評估方法,開展石油、天然氣礦床和滲透性地質體注入液體CO2的地質、水文和地球化學過程研究,定期開展全國碳封存潛力和碳儲存脆弱性評估,開展碳封存評估與監測方法技術研究,開展土壤、沉積物和農田碳儲存過程機理研究,開展水分遷移和沉積物搬移過程的碳流研究等。另一方面是開展海平面上升和氣候變化對海岸帶的影響研究,包括海平面上升對海岸帶影響過程,不同情景下海平面上升引發的海岸帶後退、土地流失預測模型,淡水排泄、沉積物和營養物質流入對海岸帶的影響等。
(七)加強能源資源及其開發利用廢棄物的環境效應研究
提升對能源與礦產資源及其開發利用廢棄物的環境效應的認知,是USGS能源與礦產資源科學戰略的重要目標之一。主要內容包括:開展與能源、礦產資源開發過程中的碳源與碳匯調查,包括石灰岩開發中的CO2排放、地熱水開發中的CO2排放、頁岩氣開發中的甲烷泄漏等;開展閉坑礦山和正在運營的礦山礦產資源開發對自然景觀的影響過程研究;開展氣候變化對礦產資源環境背景和廢棄物環境行為的影響研究;對能源與礦產資源生產和加工過程中產生的廢棄物特徵進行研究;開展廢棄物深部地質處置研究,包括鈾污染地下水、油氣開發產生的高鹽水和劣質水、化石能源使用產生的CO2等;開展頁岩氣開發水力壓裂技術、油頁岩現場轉化技術、天然氣水合物開發技術等資源開發新技術的環境地球化學研究;開展地熱、太陽能、風能、水能、生物能等可更新能源建設與運營過程中地質環境效應研究;研發與資源相關的地質環境模型。
(八)建立完善地質環境緊急事件快速響應體系
針對突發性的災害事件和環境事件,USGS規劃繼續完善和加強其快速響應體系。
對於與水相關的突發性事件,規劃部署了4項戰略行動。主要包括:通過數據和信息綜合分析,識別當前和今後社區面臨的水相關災害威脅,包括洪水、河岸與海岸侵蝕、乾旱、泥石流與碎屑流、火山泥流、大壩或堤防開裂等;開發和部署觀測系統,識別和跟蹤水文災害,在極端水文事件期間制定可操作性方案;通過缺水導致沖突的條件研究(例如重大災難、調水、極端乾旱等),為社區提供沖突發生時的科學解決預案;針對水質退化問題,開發決策支持工具,為管理者應對石油泄漏、有毒水藻暴發、有毒物質污染水源等突發性水質問題提供支撐。
對於突發性地質災害,規劃部署了6項戰略行動。主要包括:開發下一代災害探測與響應工具,例如火山活動探測預警系統、滑坡預警裝置等;提高數據採集和傳輸系統性能,例如提升監測設備的可靠性和准確性,擴充網路提高數據的時空密度等;實施並保障關鍵監測設施24h×7d不間斷運行;提高災害事件發生期間科學技能的應用水平;提高國內災害協作應對水平;對災害預警和響應產品進行嚴格評估。
(九)推進科學數據與成果傳播
將科學研究的數據、模型、成果等以各種形式傳遞給社會,是USGS各個領域戰略規劃的重要內容。氣候變化科學戰略提出:由科學家與傳播學專家組成委員會研究形成信息傳播戰略規劃和短期計劃,升級互聯網站,提出提高信息傳播效率的行動方案;通過定期學術研討會、郵件列表、信息門戶等手段,拓展內部信息溝通途徑,實現數據、模型、決策支持工具、階段成果、產品等共享。自然災害科學戰略提出:根據現有用戶和潛在用戶需求,設計和生產成果產品;採用社會科學、行為科學方法指導災害信息發布和遴選傳播媒介;研發教育產品,推動互動式災害教育和培訓;研發相關工具產品,供用戶自行對災害進行評估等。水資源科學戰略強調產品的易獲得性和友好性,通過升級互聯網,用戶不需要費力搜索即可輕易獲得所需的水文信息(包括數據、模型和分析工具),並可進行空間查詢和定位;基於歷史數據和實時數據,開發動態綜合模型和可視化產品,以恰當的形式提供給科學家、管理決策者和社會公眾;研發決策支撐系統,輔助資源管理者和政策制定者擬訂相關措施。
H. 地質局是干什麼的
中國地質調查局是根據國家國土資源調查規劃,負責統一部署和組織實施國家基礎性、公益性、戰略性地質和礦產勘查工作,為國民經濟和社會發展提供地質基礎信息資料,並向社會提供公益性服務的國土資源部直屬的副部級事業單位。
中國地質調查局是地質調查、科學研究和信息服務機構,是擁有專業化地質調查隊伍的事業實體,是國家地質基礎信息資料等公益性產品的生產者和提供者,是國家基礎性、公益性地質調查和戰略性礦產勘查工作的統一部署和組織實施者,通過地質調查、地學科技創新和地質資料信息服務,為國家經濟社會可持續發展提供基礎支撐。
I. 關於地質工作發展戰略的幾點思考
羅永國
(國土資源部信息中心,北京,100035)
2002年,溫家寶總理指出,我國地質工作正面臨4個方面的重大轉變,通過這一系列轉變,使地質工作更加緊密地與經濟建設和社會發展相結合,更好地為經濟和社會發展服務。按照這一思路,本文就當前我國地質工作應當注意的幾個問題談點認識。
一、轉變觀念、拓寬服務領域,提高地質工作的戰略地位
地質科學嚴格地講是一門綜合性的科學,它比當前任何一門據認為是成熟的科學所涉及的研究對象多得多,理論概括的廣度和深度也大得多。為了研究和解決一個重大地質問題,往往需要採用多學科、多兵種的技術手段。當前,地質科學研究工作中用來解決重大問題的理論和技術,總體上嚴重滯後。人類目前的智力成就,以及任何一門成熟科學的先進理論和高新技術,暫時都無法解決地球起源、生命起源和地球深部物質組成及演化的問題。這些問題的最終解決尚需時日。只有不斷提高人類的智力成就和探測地球內部的綜合技術能力,以及對其他星球的了解程度,這些問題才有望得到真正解決。
另一方面,無論從理論意義上還是從實踐意義上講,在對人類生存、社會發展和國家財富所產生的影響上,地質科學比當今任何一門科學都要博大、深刻和長遠。而且,與其他科學相比,地質科學應當是一門「大眾化」的科學,在與人類社會關系的密切程度上遠勝於其他科學。
可是長期以來,這一點卻從未得到人類社會的認可。這是不可思議的奇特現象。造成這種情形的原因固然很多,但最根本的一條是人們對地質科學和地質工作對他們生存具有的重大影響了解不夠深入。
為了從根本上改變這種現狀,當然需要國家採取措施,但同樣重要的是需要地質界自身做出努力,使其科學成果和工作業績更加貼近人類社會,貼近實際生活。只有在人類真實感受到這些成果和業績使其獲益匪淺的時候,地質科學和地質工作才會在人類社會中生根、開花和結果。
現在,可持續發展的理念已經深入人心,得到各國政府和各界的支持。但是,對於人類社會發展來說,還必須研究並解決可相容發展的問題。所謂可相容發展是指在經常性變化和突發性事件的影響下容許生物界生存及演化的可能性,以及在這種情況下人類與動植物之間相互協調發展的可能性。
人類在用自己的智力及才能創造巨大財富供自己享用的同時,也在破壞自己得以安居樂業的家園,並嚴重危害著整個生物界的存在。
當前,危及包括人類在內的生物界生存及演化的因素多種多樣,大體可分為自然作用因素和人為活動因素兩大部分。這里不去討論自然作用因素對生物界帶來的危害,而只是概略地研究一下人為活動因素對人類自身帶來的懲罰。
在人為活動因素中,急劇改變環境的兩大重要因素是對礦產資源的極度和無序開采,以及發動使用高科技高強度殺傷性武器的戰爭。兩者不僅直接危及人類和動植物的生存,更為致命的是使空氣、土壤和水被嚴重污染。這種污染絕不是短暫的,不是輕易能夠根除的,而會長期隱存著,成為長期危及人類和動植物後代的隱形殺手。這樣一來,使得人類與動植物之間的關系處在一種危險的狀態之中。環境污染正在直接和間接地在人類賴以生存的動植物中引發各種新型疾病,而人類適應這種突發事件的速度和能力卻不是無限的。
地質界如何應對這種變化?迄今,地質界對這類問題不是沒有作出反應就是反應遲緩,未能沖破習以為常的思維舊框架。對人類面臨的新威脅,地質界應當有所作為,力求走出過於專業化的狹窄圈子,面向社會現實,主動涉及更廣泛的領域,這是使地質科學和地質工作得到整個社會認可和受到更大重視因而使其富有無限生命力的根本出路。
二、礦產資源勘查與開發的基本原則
在今後相當長的時期內,礦產資源的保證程度將會繼續成為許多國家面臨的最緊迫最復雜的問題。在這種情況下,國家只有制定並切實執行正確的礦產資源政策,才能解決礦產資源供不應求甚至嚴重短缺的局面。運用現有的地質理論、工作方法和技術手段力求在找礦方面取得重大突破,在今後仍然是解決礦產需求問題的重要對策之一。然而,在找礦難度越來越大以及人類對礦產資源需求迅速增長的今天,如果仍舊只是把找礦上的重大突破作為我們制定今後礦產資源長遠發展戰略的惟一立足點,那就顯得很不相宜了。在制定國家礦產資源政策時,需要考慮以下原則。
1.礦產資源不可再生原則
礦產資源是一種非再生性資源,這已得到公認。一種礦產作為有用物質,是在一定的地質時期和地質條件下形成的,並且是在一定的經濟和技術條件下確定並加以利用的。當這種物質含量低於某數值時就不是礦產,就不是一種有特定用途的物質了。比如,石油、天然氣、鐵礦石等礦產,是在具備一定經濟和技術條件下才成為可以利用的礦種。這些礦種不像動植物是可以再生的。因此,礦產資源絕不是取之不盡用之不竭的,而是有取盡用光的時候。但是,人們對此並沒有足夠的認識,這表現在管理上和政策上採用了與可再生資源相同的做法,在開發利用上採用了粗放式甚至掠奪式的開采方式。
2.礦產資源勘查與開發的周期長和風險大的原則
礦產資源的積累是一個相當長的過程。就是一個具體礦床的發現,也必須經過各種不同比例尺的區域地質調查工作,經過普查評價工作和最後的勘探工作才能得出有無礦床存在以及礦床大小的結論,但往往需要多年、十幾年甚至數十年。
地質找礦工作的風險大。經過上述長周期的地質工作之後,如果能夠作出有礦床存在的結論,則所做的工作、投入的人力、花費的時間和財力就是有效的。如果得出否定的結論則是無效的,而出現否定結論比得到肯定的結果在概率上更大。這種周期長和風險大的情形,在其他產業部門是較少見到的。
3.區域地質調查是礦產資源勘查與開發基礎的原則
各國的長期實踐清楚地證明,開展系統的區域地質調查工作,特別是開展中比例尺和大比例尺的地質測量工作,是進行礦產普查及評價的前提條件,是指導找礦工作的基礎。缺乏這種工作,礦產勘查的風險就會大大增加。
4.發展高尖精技術,使礦產資源使用量降至最低限度的原則
從主要礦產資源擁有量和保證程度的角度出發,大體上可將世界各國分為礦產資源「富國」和「貧國」二類。長期以來,資源「貧國」通過發展「高、尖、精」技術來減少礦產資源的使用量,以減緩由於礦產資源短缺所帶來的沉重負擔和壓力。
在這方面,日本的做法值得重視。20世紀80年代以來,世界工業結構發生了巨大變化:從以重工業和化學工業為中心的設備型工業轉變為以電子技術為核心,節省能源和資源的高新技術工業。全球第二次石油危機後,日本因礦產資源短缺,以鋼鐵為首的原材料工業減產。在這種情況下,日本出現了從「重、厚、長、大」的工業時代向「輕、薄、短、小」的工業時代的轉化,以便力求減少礦產資源使用量。在進行這種結構調整的過程中,日本政府重視從宏觀上調節地質工作布局,使之與高新技術工業協調發展,合理超前,為保障日本「稀有金屬」(包括所有的鐵合金金屬、部分有色及貴金屬、部分稀散元素和全部稀土金屬)的穩定供給提供有利條件。
應當指出的是,採用高尖精技術大大減少了礦產資源使用量,所產生的經濟效益等於找到了若干個新的礦床。如果按照傳統的開發利用礦產資源方法及速度繼續發展下去,即使資源「富國」也會變為「貧國」。因此,從長遠考慮,任何國家都不能濫采和濫用資源,應當走盡可能減少礦產資源使用量的路子。在這種情況下,地質部門肩負著重要任務。對於向高新技術轉變來說,所需要的礦產資源類型及數量也會發生重大變化。如何適應這種變化,滿足新的資源需求,是地質部門必須認真考慮和對待的問題。
5.加強礦產資源綜合利用,最大限度提高礦產資源利用率和減小因礦產開發利用所造成的環境污染原則
工藝技術的進步在解決礦產資源問題上正在發揮越來越大的作用。在今後制定礦產資源政策時,必須從戰略高度和長遠角度認識這種做法的重要意義。
礦床多具綜合性成分,因此,綜合開發利用具有極大潛力。隨著對礦產資源需求的不斷增長,要求開發利用一些被認為無利用價值的礦產,如選礦及冶煉廢料和中間產品、礦井中的礦化水等等;為了滿足工農業和人類社會的需求,除采礦外,還應開發包括地下水在內的其他地下資源;為了解決日趨緊張的能源問題,在開發礦產的同時還要充分利用相關的地熱能。實踐證明,從綜合開發的角度出發,只要採用綜合性措施,就能在開采主要礦產的過程中,順便開采伴生的其他礦產;從綜合利用的角度出發,只要採用一些工藝方法,同樣可在工業利用主要礦產的同時,從綜合性礦石中開發伴生的有用組分。因此,綜合開發利用礦床是無須增加多少成本即可大大增加礦產資源數量的一種極為有效的手段。
提高礦石組分提取率是擴大礦產資源的另一個重要途徑。據統計,絕大多數礦產在製成最終產品之前,在開采加工過程中有用組分平均損失35%~55%,有時高達60%~70%,其中2/3以上是在加工階段損失的。由於工藝上的原因,黑色冶金工業損失金屬礦物約20%,有色冶金工業約40%,稀有金屬冶金工業約50%,從礦石中附帶提取的分散元素通常不超過10%~15%。為了提高礦石有用組分提取率,包括俄羅斯在內的一些國家正在積極配合冶煉過程開展工藝礦物學等方面的研究工作。
因此,對礦產進行綜合開發利用以及提高礦石有用組分提取率,是實現貧礦變富礦、小礦變大礦、一礦變多礦以及無礦變有礦的最重要途徑,是擴大礦產資源最有效的手段之一。
礦產的綜合開發利用和礦石有用組分提取率的提高,可以達到另外一個同樣重要的目的,就是最大限度地減少礦產開發利用引發的環境污染。如果不採取這兩種措施,礦石中的許多組分就會進入水體和土壤中,使環境受到污染,嚴重威脅到人類和動植物的生存;而由污染造成的經濟損失將無法估量,用於治理污染的費用將是巨大的。因此,對礦產進行綜合開發利用以及大力提高礦石有用組分的提取率,不僅起到了擴大礦產資源量的效果,而且起到了保護和改善環境的作用。
6.堅持「兩種資源、兩個市場」的原則
由於礦產資源不均一性和經濟全球化,礦產資源全球配置的形勢不可阻擋。實行「兩種資源、兩個市場」戰略是我國礦產資源戰略的必然選擇。
(1)必須堅持庫存戰略儲備與地下戰略儲備相結合的原則。為了應對國際風雲突變事件特別是戰爭的緊急情況,國家必須擁有必要礦種必要數量的庫存戰略儲備。為了應對持續時間長的緊急事件,還必須將國內某些礦種具有一定探明儲量的礦床暫不開采留作出現緊急情況時再行開發利用的地下戰略儲備。
(2)必須堅持國內找礦和國外買礦相結合,但以找礦為主的原則。這樣做既是為了國家經濟發展也是為了應對發生戰爭的緊急事件。中國是一個面積很大、具備各種有利於礦產富集條件的大國,同時,許多地區的地質研究程度和找礦力度還很不夠。在這種情況下,只要積極開展工作,找到各種國家經濟建設急需的礦產應當不會有太大困難。從國家安全著想,絕不能放鬆而是應當大力加強國內的找礦工作。
同時應當承認,中國又是一個人口近13億的發展中大國,如果只是依靠國內礦產資源來滿足國家經濟建設的需求,顯然不切實際。因此,在主要依靠國內礦產資源的同時,必須積極購買急需的國外礦產資源。當然,採取以從國外買礦為主的方針也是不可取的。這是因為,一方面國家財力難以承受,另一方面,這樣做會使世界礦產品價格大幅上揚,導致國際礦產品市場動盪不安,不利於我國經濟建設的持續健康發展。特別是在出現諸如戰爭之類的突發事件時,在國家受到外部封鎖的情況下,靠到國外買礦來維持社會穩定和保衛國家安全,一般來說是不現實的。
7.能源和飲用地下水優先的原則
當今世界,除戰爭外,最令人憂心的是恐怖組織發動的各種突襲事件。一些國家的地質部門近幾年來針對戰爭和各種恐怖活動可能對本部門承擔的工作領域造成的危害進行了研究,並提出了必要的應對措施。
在出現上述任何一種突發事件的情況下,從保證國家安全和人民生存以及維護社會穩定的角度出發,在礦產資源保證方面最關鍵的問題是要解決能源和飲用水的安全供應問題。
目前,世界能源主要靠煤、石油和天然氣,但其資源有限,在可預見的未來將會枯竭。水力發電是世界上非礦物燃料的主要能源,已得到廣泛開發利用,但它在世界總能源需求中只佔很小的部分。可以替代開發的其他能源有核能、太陽能和風能。核能雖已開發利用,卻未得到廣泛利用,而太陽能和風能雖是可再生能源,但規模有限且受當地氣候條件限制,因而只能斷續用於發電。另外一種重要的能源是氦-3,但其巨大資源量是蘊藏在月球上,人類近期無法開發利用這種能源。
天然氣水合物被認為是21世紀替代煤炭、石油和天然氣的新型潔凈能源資源。它主要分布在陸地永久凍土帶和沿海國家專屬經濟區內。由於它分布廣、規模大、埋深淺、勘探費用相對較低而日益顯示出其巨大的經濟潛力。據估計,世界各大洋中天然氣水合物的資源總量換算成甲烷氣體約為1.8×10~2.1×1016立方米,相當於全世界已知煤炭、石油和天然氣等能源總儲量的兩倍。由於天然氣水合物具有重要的戰略意義和巨大的經濟價值,從20世紀80年代初,美國、俄羅斯、英國、德國、加拿大、日本、印度、韓國、巴西等發達國家和發展中國家都在天然氣水合物調查研究方面給予了高度重視,並從能源儲備戰略角度考慮,作為政府行為,投入巨資,相繼開展本國專屬經濟區和國際海底區域內的調查研究和資源評價。一個深入開展天然氣水合物調查研究和開發的熱潮正在全球興起,全世界都在期待著這種新型能源早日造福人類。
地球上有待開發利用的替代能源是地熱能。地熱的賦存形式很多,除熱水和熱氣外,還有分布更廣和更為重要的天然氣水合物、乾熱岩和岩漿熱資源。熱水和熱氣已為一些國家開發利用,但資源量較小。據計算,美國乾熱岩資源底數為1000萬與1300萬誇特(1015英制熱量單位)之間。1982年世界能源消耗量略低於250誇特,估計全世界礦物燃料(所有形式加在一起)的儲量大約為36萬誇特。即使只考慮地溫梯度高於45℃/km那些地區的乾熱岩資源底數是65萬誇特,這也遠遠大於全世界加起來的礦物燃料資源。由此可以看出,全世界的乾熱岩是一種未開發的能源,它可保證整個人類獲得數千年的能源供應。
在地熱資源中,岩漿熱的重要性僅次於乾熱岩。據估算,在美國深度不到10公里的地殼中殘存的熔融岩漿或部分熔融岩漿含有的熱能量為5萬~50萬誇特。這種潛在岩漿熱資源的估算值比美國礦物燃料的資源量要大,大致是美國年度能源總消耗量的650~6500倍。
乾熱岩和岩漿熱資源加在一起,無疑是人類可以長期使用的寶貴財富。20世紀70年代初,將乾熱岩用作一種實際能源的概念幾乎被視為一種純科學幻想。在隨後對美國芬頓山做了15年以上廣泛的試驗工作之後,這種概念的可行性已被證實。開發這種資源引起了全世界的關注,促使一些國家和國際組織制定了積極可行的計劃。岩漿熱能的開發試驗工作也在積極展開。今後的目標是要克服現有的障礙,以便工業部門能夠實際開發利用這種能源。可以預期,這種能源的實際利用對保衛國家安全和維護社會的穩定發展將會起著重要作用。
另外,許多國家對出現緊急情況時如何保證飲用水的安全供應問題開展了積極的研究,尤其以俄羅斯最近幾年的研究最為突出。長期以來俄羅斯許多地區是以地表水作為飲用水的供水源。隨著工業活動不斷加強,地表水受污染的情形已屢見不鮮。據俄羅斯水文地質學家的研究,如果恐怖組織對地表水系統進行攻擊,比如施放各種毒劑和致病細菌,脆弱的現有飲用水系統將不堪一擊,全部報廢。為了應對突發事件,應當對地下水資源的利用問題做出長遠規劃。地下水是飲用水最安全的供水源,一般情況下不得用於其他目的。
8.開發新型替代品的原則
在人類發展史上,隨著科學技術的不斷進步,早先不被認為是礦產的東西後來變成了有用的礦產。比如人類在17世紀將煤用作燃料,到19世紀中期發現石油可取代煤用作燃料,到20世紀中期又發現鈾是一種強大的能源。
大量事實說明,雖然礦產資源是不可再生的,但卻是可以不斷更替的。人類將以往認為的非礦產變成礦產的事例層出不窮,在技術高度發展的今天,我們應當更有能力做到這一點。毫無疑問,開拓新型礦產資源應當成為今後擴大礦產資源的重要措施之一。
我們還要積極提倡和大力推行「發展代用材料」的思想及相關措施。長期以來,用一種材料取代另一種材料始終是工業部門的正常業務。代用材料的出現,不僅可以擴大資源,而且會使某些礦物原料失去實際意義。像資源短缺的白雲母,可用相似性能的氧化物和蛭石等加以替代;由於研製成功一種玻璃纖維來代替天然資源奇缺的藍石棉,使美國在20世紀60年代末取消了藍石棉的戰略儲備;由於人造金剛石和其他超硬材料的出現,原屬戰略礦產資源的剛玉完全被取代了。一些國家正在利用有機合成方法生產各種合成材料以代替部分鋼、鋁、銅和其他短缺金屬。當前,許多國家從戰略高度來看待發展代用材料所具有的重大價值。因此,在制定我國未來礦產資源發展戰略時,應當把發展新型代用品作為解決礦產資源問題的重要措施予以重視。
三、加大地質找礦力度,開辟新的找礦領域
加大國內找礦工作的力度,是擴大我國礦產資源最切實可行的措施。
1.陸地找礦
我國陸地部分不同地區的地質研究程度不同,以東部地區研究程度最高,中部地區次之,西部地區最低。與此相對應,礦產研究程度和找礦水平也是東部最高,中部次之,西部最低。
礦產分布深度有地表、淺部和深部之分。依此標准來看,我國東部地區雖然不排除找地表礦和淺部礦的可能性,但應以找深度較大的礦床為主;中部地區仍應注意找地表礦和淺部礦;西部地區找地表礦的潛力很大。
因此,從找礦潛力來看,並且考慮到我國建設戰略西移的發展要求,必須確立並堅持貫徹東、中、西部相結合但以西部為主、中部次之、兼顧東部的方針。
西部地區雖然找礦前景極大,無論是能源(包括油氣、煤、鈾和地熱)、金屬礦產和非金屬礦產都不例外。但是,在全面大力開展找礦工作之前或同時,需要大力提高西部地區的區域地質研究程度,包括消除1:20萬比例尺國家地質圖的空白區,以及對已老化或者質量不高的1:20萬比例尺地質圖進行更新,特別是對那些找礦前景好的地區開展1:5萬比例尺地質測量工作。通過比較系統的地質調查為普查、評價和礦床勘探工作創造有利的條件。
2.海區找礦
從陸地找礦轉到海洋找礦,是我們今後擴大找礦領域的一個重要途徑。我國海岸線很長,沿岸可以找到各種重要的砂礦。我國四大海域的大陸架面積很大,已經找到了豐富的石油和天然氣藏。可以堅信,隨著地質工作的不斷深入,還會找到更多和更大的油氣藏。在我國南海地區找天然氣水合物的前景樂觀。
太平洋底蘊藏著極其豐富的金屬礦產。錳結核的總儲量約30000億噸(而且每年大約以1000萬噸的速度增長),其中含錳4000億噸,鎳164億噸,銅88億噸,鈷92億噸;多金屬軟泥-熱液硫化物礦床是近些年來海洋地質調查最重大的科學發現之一,它含有銅、鉛、鋅、鐵、錳、銀、鈾、釷等金屬元素,具有潛在的經濟價值。
現在,一些國家已經把加速勘探和開發利用海洋礦產資源,作為滿足未來礦產資源需求的重要途徑。可以推測,在本世紀,海洋礦產將會成為解決人類礦物原料需求的主要來源之一。因此,我國除了抓緊大陸架的礦產勘查及開發之外,要進一步加強對太平洋底相關地段礦產資源的勘查工作,做好開發利用這些礦產的前期准備及試采工作。
四、加強立法,促進地質工作管理規范化和法制化
建立社會主義市場經濟體制,必然要求轉換地質工作管理體制和運行機制。在計劃經濟體制下,驅動機制是計劃驅動,決策方式是上級或單位領導決策,成果評審驗收是達標評價,責任對象是對上級負責。在市場經濟體制下,驅動機制是需求驅動,決策方式是民主和科學決策,成果評審驗收是效益評價或價值評價,責任對象是對公眾負責即對納稅人負責。由此可以看出,在不同體制下,地質礦產工作的管理明顯不同。當然,在由計劃經濟體制向市場經濟體制轉軌的情況下,地質工作管理的轉變需要一個過程。
執行市場經濟體制的先決條件之一是法制要健全。由於長期計劃經濟體制的影響,法制觀念普遍淡薄,地質礦產工作管理缺乏法律方面的制約。因此,在轉向市場經濟體制時,必須抓緊地質工作管理方面的立法。俄羅斯地質部門一開始就做了這一重要工作,為以後地質工作管理適應國家經濟的發展創造了有利條件。
應當指出的是,許多西方發達國家地質工作管理方面最重要的法律是國家的礦業法。至於說到更具體領域的立法,各國情況並不一致。總體上講,各個領域的具體法規的制定,俄羅斯做得比較全面和系統。這種差別可能有歷史因素的影響。眾所周知,西歐各國的地質學家在歐洲地區開展地質工作的過程中,特別是在古生物鑒定、地層劃分以及區域地質測量等方面逐漸形成了一些共同的理念和共同遵循的准則,隨著歐洲一些國家向外侵略擴張,將這些理念和准則帶到了北美、南美、大洋洲、非洲以及亞洲。其結果是,在都是執行市場經濟體制的條件下,這些理念和准則成了許多國家地質工作中共同遵守的不成文的規定。這種「約定俗成」的傳統做法,使得許多國家無須再對這些領域的工作進行立法。
我國和俄羅斯的情形與上述國家不同。中國實施計劃經濟體制有40年左右,前蘇聯執行這種體制的時間達70多年之久。在這段時期里,從事地質工作的幾代人(包括管理者在內)對上面提到的那些「約定俗成」規則以及對相關工作的法律問題都沒有形成深刻印象(值得一提的是,「約定俗成」的做法雖然在地質科學和地質工作的發展上起到過積極作用,但它在不斷發展的歷史進程中沒有做出應有的及時反應,這種缺乏「時代感」的不變性使它在某些方面失去了昔日的光彩;另外一個問題是,它所具有的「靈活性」或「自由度」的可變空間過大)。
從計劃經濟向市場經濟轉軌,需要一定的時間。領導者由於長期受計劃經濟體制的影響,習慣了「領導拍板」的運作方式。要使領導決策轉變為民主、科學決策,需要一個轉變和適應的過程,在這一過程中必然會出現領導決策和民主、科學決策的矛盾和斗爭。我國正處於向市場經濟體制過渡的關鍵時期,加強國家對地質工作管理的全面和系統立法就顯得特別必要。只有這樣,我國地質工作才能在正確的軌道上向前不斷發展。
作者簡介
羅永國,國土資源部信息中心,研究員。