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當(dāng)前，世界正在經(jīng)歷新一輪技術(shù)革命與工業(yè)革命。這將深刻影響地質(zhì)工作的方方面面，推動(dòng)地質(zhì)工作發(fā)生前所未有的變革。地質(zhì)工作如何主動(dòng)服務(wù)和支撐經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展與新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，同時(shí)在地質(zhì)科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全球引領(lǐng)，需要深入思考。（來源：礦業(yè)報(bào)）

新一輪技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革加速發(fā)展

越來越多的跡象表明，世界正在進(jìn)入技術(shù)顛覆性變革新階段。發(fā)展過程呈現(xiàn)“一核多翼”的演進(jìn)格局?！耙缓恕笔侵敢孕畔⒓夹g(shù)深度與全面應(yīng)用為核心，“多翼”包括新能源技術(shù)、新材料技術(shù)、生物技術(shù)、航天技術(shù)等不同領(lǐng)域。世界各國(guó)紛紛出臺(tái)相關(guān)戰(zhàn)略推進(jìn)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，驅(qū)動(dòng)第四次工業(yè)革命席卷全球。

1、以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為核心的信息技術(shù)變革引領(lǐng)新一輪科技革命。信息技術(shù)深度與全面應(yīng)用，將成為產(chǎn)業(yè)體系發(fā)展的核心基礎(chǔ)設(shè)施，從根本上改變?nèi)祟?/span>-社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的聯(lián)通方式。

2、清潔、無污染、可再生新能源與儲(chǔ)能技術(shù)被納入越來越多國(guó)家的能源戰(zhàn)略。清潔低碳能源技術(shù)可能將改變目前的全球能源供需格局。從前景來看，天然氣水合物、地?zé)帷⑻柲?、潮汐能、核聚變等非常?guī)能源潛力巨大，一旦技術(shù)獲得突破，將比頁巖氣帶來的能源改變更加巨大。此外，儲(chǔ)能技術(shù)在能源革命中具有非常重要的作用，近年來氫能技術(shù)日益得到重視。

3、新材料與增材制造技術(shù)成為各國(guó)搶占國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)的重要領(lǐng)域。世界各國(guó)積極搶占材料領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。新材料與信息、能源、生物等高技術(shù)不斷融合，推動(dòng)了新能源汽車、生物、新能源、高端裝備制造、節(jié)能環(huán)保等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

歷次工業(yè)革命及其所需的關(guān)鍵資源變化

第四次工業(yè)革命將推動(dòng)地質(zhì)工作發(fā)生深刻變革

產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需資源的演變，將深刻影響未來的地質(zhì)工作。每一次工業(yè)革命，由不同的主導(dǎo)技術(shù)群驅(qū)動(dòng)，發(fā)展興起一批新興產(chǎn)業(yè)，帶動(dòng)不同的資源需求快速增長(zhǎng)，同時(shí)也導(dǎo)致了不同的環(huán)境問題。

前三次工業(yè)革命的發(fā)生與推進(jìn)均對(duì)地質(zhì)工作產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響：第一次工業(yè)革命，推動(dòng)地質(zhì)工作由自由探索轉(zhuǎn)向服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展；第二次工業(yè)革命，推動(dòng)地質(zhì)工作進(jìn)入以服務(wù)找礦開礦為重點(diǎn)的階段；第三次工業(yè)革命，推動(dòng)地質(zhì)工作向環(huán)境領(lǐng)域拓展。

目前，人類社會(huì)正在經(jīng)歷第四次工業(yè)革命。在它的推動(dòng)下，大數(shù)據(jù)、新能源、新材料、生態(tài)服務(wù)將成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的重要資源。這將加快推進(jìn)地質(zhì)工作大變革、大調(diào)整和大轉(zhuǎn)型步伐。

1、基于大數(shù)據(jù)的科學(xué)研究第四范式將成為地質(zhì)工作的重要方式。

目前，我國(guó)已經(jīng)形成了巨量的與地質(zhì)工作相關(guān)的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括：以往地質(zhì)工作形成的地質(zhì)數(shù)據(jù)；各種觀測(cè)監(jiān)測(cè)探測(cè)網(wǎng)形成的資源環(huán)境動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)；地理、氣象、水利、環(huán)境等部門形成的地學(xué)與資源環(huán)境數(shù)據(jù)；與人類活動(dòng)相關(guān)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)等。

  地質(zhì)礦產(chǎn)大數(shù)據(jù)系統(tǒng) 圖片來自網(wǎng)絡(luò)

數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，將這些數(shù)據(jù)有機(jī)地匯聚在一起，形成了巨大的“大數(shù)據(jù)礦山”。這座“山”中，可能隱藏著大量對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有價(jià)值的資源，需要地質(zhì)工作去“勘查和開發(fā)”，形成有價(jià)值的“信息礦產(chǎn)”，去服務(wù)支撐國(guó)家重大資源、環(huán)境與生態(tài)問題的解決。

從發(fā)達(dá)國(guó)家來看，大數(shù)據(jù)分析研究已經(jīng)成為地質(zhì)工作的主體內(nèi)容。例如，美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（USGS）的野外區(qū)域調(diào)查在其全部工作中所占比例很小，主要工作是基于已有的調(diào)查數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)開展大數(shù)據(jù)分析研究，構(gòu)建地球監(jiān)測(cè)分析與預(yù)測(cè)框架（EarthMAP）；英國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（BGS）將主體工作從調(diào)查、監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)移到了定量建模、預(yù)測(cè)和預(yù)報(bào)，基于大數(shù)據(jù)分析研究構(gòu)建環(huán)境模擬平臺(tái)（EMP）。美、英地質(zhì)調(diào)查工作的發(fā)展趨勢(shì)表明：地質(zhì)工作將從以野外區(qū)域調(diào)查為主轉(zhuǎn)向以大數(shù)據(jù)綜合分析研究為主。

隨著我國(guó)生態(tài)文明體制改革的深入，國(guó)土空間規(guī)劃、自然資源綜合管理、生態(tài)環(huán)境管理等對(duì)大數(shù)據(jù)分析研究提出了急迫的需求。無論是國(guó)土空間規(guī)劃、自然資源綜合管理，還是流域、區(qū)域生態(tài)環(huán)境管理，都需要對(duì)自然單元內(nèi)所有的地學(xué)要素、資源要素、環(huán)境要素、經(jīng)濟(jì)要素等進(jìn)行綜合分析和統(tǒng)籌考慮。例如，資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)，既需要對(duì)水、土、礦等自然資源進(jìn)行評(píng)價(jià)，也需要對(duì)大氣環(huán)境、水環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等自然環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià)，還需要對(duì)資源開發(fā)活動(dòng)、工程建設(shè)活動(dòng)、人口與物質(zhì)財(cái)富分布等經(jīng)濟(jì)活動(dòng)進(jìn)行評(píng)價(jià)。從知識(shí)層面來看，資源環(huán)境承載能力評(píng)價(jià)已經(jīng)超出了目前各學(xué)科科學(xué)家的知識(shí)能力范圍，對(duì)現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法形成了巨大的挑戰(zhàn)。

筆者認(rèn)為，大數(shù)據(jù)分析研究將成為我國(guó)地質(zhì)工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。地質(zhì)工作方式將會(huì)發(fā)生很大變化。以密集數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的科學(xué)研究第四范式將成為地質(zhì)工作的重要方式。

2、新能源將成為地質(zhì)工作勘查開發(fā)的重要能源資源

天然氣水合物、頁巖氣、深部地?zé)岷透蔁釒r等新能源的勘查開發(fā)，都依賴于對(duì)其所賦存地質(zhì)條件的深入了解。以干熱巖開發(fā)為例，美國(guó)早期在新墨西哥州的Fenton Hill開展的干熱巖勘查開發(fā)研究表明，干熱巖自然斷裂分布與應(yīng)力場(chǎng)分布調(diào)查填圖至關(guān)重要，低壓激發(fā)、水力剪切、高壓水力壓裂對(duì)儲(chǔ)層建造與水力連通性的影響關(guān)系到干熱巖資源的開采，張扭性地質(zhì)環(huán)境比壓性地質(zhì)環(huán)境更易于儲(chǔ)層建造等。這充分說明，對(duì)于非常規(guī)能源勘查開發(fā)，地質(zhì)工作至關(guān)重要，地質(zhì)條件了解的清楚與否，直接關(guān)系到后續(xù)非常規(guī)能源的開發(fā)效果。

新能源的開發(fā)可能會(huì)誘發(fā)新的環(huán)境問題，需要地質(zhì)工作予以重視并提出相應(yīng)的解決方案。例如，頁巖氣、干熱巖開發(fā)均需要采用水力壓裂技術(shù)，而水力壓裂技術(shù)可能會(huì)誘發(fā)具有破壞性的地震和深部地層污染問題。2017年11月，韓國(guó)慶尚北道浦項(xiàng)市北部發(fā)生5.4級(jí)地震，是韓國(guó)有記錄以來震級(jí)排名第二的地震，直接經(jīng)濟(jì)損失546億韓元。韓國(guó)政府組建了海外調(diào)查委員會(huì)和國(guó)內(nèi)調(diào)查委員會(huì)，對(duì)浦項(xiàng)地震進(jìn)行了調(diào)查。2019年3月，兩個(gè)調(diào)查委員會(huì)發(fā)布調(diào)查報(bào)告認(rèn)為，浦項(xiàng)地?zé)岚l(fā)電所向地?zé)峋⑷敫邏核淖鳂I(yè)觸發(fā)了浦項(xiàng)地震。韓國(guó)產(chǎn)業(yè)通商資源部據(jù)此宣布將永久停止浦項(xiàng)地?zé)岚l(fā)電所項(xiàng)目運(yùn)作。

我國(guó)地處歐亞板塊的東南部，位于太平洋板塊、歐亞板塊、菲律賓海板塊的交匯處，構(gòu)造活動(dòng)與地震活動(dòng)活躍，地質(zhì)環(huán)境具有先天的脆弱性。地質(zhì)工作在大力開展頁巖氣、干熱巖等新能源勘查開發(fā)研究的同時(shí)，需要加強(qiáng)新能源開發(fā)誘發(fā)環(huán)境問題的調(diào)查研究，提出相應(yīng)的解決方案，保障新能源產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

3、新材料、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需礦產(chǎn)將成為地質(zhì)工作勘查開發(fā)的重要資源

新材料、新產(chǎn)業(yè)發(fā)展可能促使經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化，戰(zhàn)略性新興礦產(chǎn)需求將不斷增長(zhǎng)。戰(zhàn)略性新興礦產(chǎn)對(duì)新材料、新能源、信息技術(shù)、航空航天、國(guó)防軍工等新興產(chǎn)業(yè)具有不可替代的重大用途，美國(guó)、歐盟、澳大利亞、日本、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家先后制定了關(guān)鍵礦產(chǎn)發(fā)展戰(zhàn)略，提高關(guān)鍵礦產(chǎn)安全和可靠供應(yīng)程度。地質(zhì)工作在重視傳統(tǒng)大宗礦產(chǎn)找礦工作的同時(shí)，需要對(duì)戰(zhàn)略性新興礦產(chǎn)給予更多關(guān)注。

基于信息技術(shù)應(yīng)用形成的大數(shù)據(jù)礦山
戰(zhàn)略性新興礦產(chǎn)的規(guī)模化開發(fā)利用，可能會(huì)誘發(fā)新型污染與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，需要地質(zhì)工作加強(qiáng)評(píng)估。例如，應(yīng)用納米技術(shù)所制造的新材料，其物理與化學(xué)特性與傳統(tǒng)的制造材料具有很大的不同，納米材料可能會(huì)隨著產(chǎn)品的應(yīng)用與廢棄進(jìn)入到土壤和水體中造成污染，從而威脅土壤與水資源質(zhì)量安全。應(yīng)對(duì)新的污染風(fēng)險(xiǎn)與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，地質(zhì)工作需要超前予以調(diào)查研究。

4、生態(tài)服務(wù)與生態(tài)資源需求增長(zhǎng)將為地質(zhì)工作開辟新的空間

自然環(huán)境為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了兩類資源：一類為有形的自然資源，包括土地、礦產(chǎn)和水等；一類為無形的生態(tài)服務(wù)，包括涵養(yǎng)水源、保持水土、調(diào)控水分、減輕自然災(zāi)害等。前三次工業(yè)革命推動(dòng)了有形的自然資源的開發(fā)利用，而忽視了無形的生態(tài)服務(wù)的保護(hù)，造成了嚴(yán)重的生態(tài)退化和環(huán)境污染問題。第四次工業(yè)革命推動(dòng)綠色化、生態(tài)化成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的革命性方式，從而使生態(tài)服務(wù)、生態(tài)資源上升成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要資源。

為了定量評(píng)價(jià)自然資源與生態(tài)服務(wù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的獨(dú)特價(jià)值，學(xué)術(shù)界提出了“自然資本”的理念。自然資本研究從理念走向管理實(shí)踐還面臨著多個(gè)亟待解決的難題：如何定量表征自然資本的生態(tài)服務(wù)功能？如何權(quán)衡自然資本的多種服務(wù)功能，協(xié)調(diào)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展與自然資本保護(hù)的關(guān)系？如何將自然資本定量評(píng)估與自然資本管理政策結(jié)合起來，保障生態(tài)服務(wù)的持續(xù)供給？可以確定的是，自然資本理念為地質(zhì)工作樹立了前進(jìn)的目標(biāo)：增加或保持自然資本存量的穩(wěn)定。