大(dà)變局！地質工(gōng)作将迎來哪些變革？
當前，世界正在經曆新一(yī)輪技術革命與工(gōng)業革命。這将深刻影響地質工(gōng)作的方方面面，推動地質工(gōng)作發生(shēng)前所未有的變革。地質工(gōng)作如何主動服務和支撐經濟高質量發展與新技術、新産業快速發展，同時在地質科技領域實現全球引領，需要深入思考。（來源：礦業報）
新一(yī)輪技術革命和産業變革加速發展
越來越多的迹象表明，世界正在進入技術颠覆性變革新階段。發展過程呈現“一(yī)核多翼”的演進格局。“一(yī)核”是指以信息技術深度與全面應用爲核心，“多翼”包括新能源技術、新材料技術、生(shēng)物(wù)技術、航天技術等不同領域。世界各國紛紛出台相關戰略推進新技術産業化，驅動第四次工(gōng)業革命席卷全球。
1、以數字化、網絡化、智能化爲核心的信息技術變革引領新一(yī)輪科技革命。信息技術深度與全面應用，将成爲産業體(tǐ)系發展的核心基礎設施，從根本上改變人類-社會-經濟系統的聯通方式。
2、清潔、無污染、可再生(shēng)新能源與儲能技術被納入越來越多國家的能源戰略。清潔低碳能源技術可能将改變目前的全球能源供需格局。從前景來看，天然氣水合物(wù)、地熱、太陽能、潮汐能、核聚變等非常規能源潛力巨大(dà)，一(yī)旦技術獲得突破，将比頁岩氣帶來的能源改變更加巨大(dà)。此外(wài)，儲能技術在能源革命中(zhōng)具有非常重要的作用，近年來氫能技術日益得到重視。
3、新材料與增材制造技術成爲各國搶占國際競争制高點的重要領域。世界各國積極搶占材料領域的國際競争制高點。新材料與信息、能源、生(shēng)物(wù)等高技術不斷融合，推動了新能源汽車(chē)、生(shēng)物(wù)、新能源、高端裝備制造、節能環保等戰略性新興産業的快速發展。
曆次工(gōng)業革命及其所需的關鍵資(zī)源變化
第四次工(gōng)業革命将推動地質工(gōng)作發生(shēng)深刻變革
産業發展所需資(zī)源的演變，将深刻影響未來的地質工(gōng)作。每一(yī)次工(gōng)業革命，由不同的主導技術群驅動，發展興起一(yī)批新興産業，帶動不同的資(zī)源需求快速增長，同時也導緻了不同的環境問題。
前三次工(gōng)業革命的發生(shēng)與推進均對地質工(gōng)作産生(shēng)了深遠的影響：第一(yī)次工(gōng)業革命，推動地質工(gōng)作由自由探索轉向服務産業發展；第二次工(gōng)業革命，推動地質工(gōng)作進入以服務找礦開(kāi)礦爲重點的階段；第三次工(gōng)業革命，推動地質工(gōng)作向環境領域拓展。
目前，人類社會正在經曆第四次工(gōng)業革命。在它的推動下(xià)，大(dà)數據、新能源、新材料、生(shēng)态服務将成爲産業發展所需的重要資(zī)源。這将加快推進地質工(gōng)作大(dà)變革、大(dà)調整和大(dà)轉型步伐。
1、基于大(dà)數據的科學研究第四範式将成爲地質工(gōng)作的重要方式。
目前，我(wǒ)國已經形成了巨量的與地質工(gōng)作相關的數據。這些數據包括：以往地質工(gōng)作形成的地質數據；各種觀測監測探測網形成的資(zī)源環境動态數據；地理、氣象、水利、環境等部門形成的地學與資(zī)源環境數據；與人類活動相關的社會經濟數據等。
地質礦産大(dà)數據系統 圖片來自網絡
數字化、網絡化、智能化技術的發展與應用，将這些數據有機地彙聚在一(yī)起，形成了巨大(dà)的“大(dà)數據礦山”。這座“山”中(zhōng)，可能隐藏着大(dà)量對經濟社會發展有價值的資(zī)源，需要地質工(gōng)作去(qù)“勘查和開(kāi)發”，形成有價值的“信息礦産”，去(qù)服務支撐國家重大(dà)資(zī)源、環境與生(shēng)态問題的解決。
從發達國家來看，大(dà)數據分(fēn)析研究已經成爲地質工(gōng)作的主體(tǐ)内容。例如，美國地質調查局（USGS）的野外(wài)區域調查在其全部工(gōng)作中(zhōng)所占比例很小(xiǎo)，主要工(gōng)作是基于已有的調查數據、監測數據開(kāi)展大(dà)數據分(fēn)析研究，構建地球監測分(fēn)析與預測框架（EarthMAP）；英國地質調查局（BGS）将主體(tǐ)工(gōng)作從調查、監測轉移到了定量建模、預測和預報，基于大(dà)數據分(fēn)析研究構建環境模拟平台（EMP）。美、英地質調查工(gōng)作的發展趨勢表明：地質工(gōng)作将從以野外(wài)區域調查爲主轉向以大(dà)數據綜合分(fēn)析研究爲主。
随着我(wǒ)國生(shēng)态文明體(tǐ)制改革的深入，國土空間規劃、自然資(zī)源綜合管理、生(shēng)态環境管理等對大(dà)數據分(fēn)析研究提出了急迫的需求。無論是國土空間規劃、自然資(zī)源綜合管理，還是流域、區域生(shēng)态環境管理，都需要對自然單元内所有的地學要素、資(zī)源要素、環境要素、經濟要素等進行綜合分(fēn)析和統籌考慮。例如，資(zī)源環境承載能力評價，既需要對水、土、礦等自然資(zī)源進行評價，也需要對大(dà)氣環境、水環境、地質環境等自然環境進行評價，還需要對資(zī)源開(kāi)發活動、工(gōng)程建設活動、人口與物(wù)質财富分(fēn)布等經濟活動進行評價。從知(zhī)識層面來看，資(zī)源環境承載能力評價已經超出了目前各學科科學家的知(zhī)識能力範圍，對現有的評價方法形成了巨大(dà)的挑戰。
筆者認爲，大(dà)數據分(fēn)析研究将成爲我(wǒ)國地質工(gōng)作的一(yī)項重要内容。地質工(gōng)作方式将會發生(shēng)很大(dà)變化。以密集數據爲基礎的科學研究第四範式将成爲地質工(gōng)作的重要方式。
2、新能源将成爲地質工(gōng)作勘查開(kāi)發的重要能源資(zī)源
天然氣水合物(wù)、頁岩氣、深部地熱和幹熱岩等新能源的勘查開(kāi)發，都依賴于對其所賦存地質條件的深入了解。以幹熱岩開(kāi)發爲例，美國早期在新墨西哥州的Fenton Hill開(kāi)展的幹熱岩勘查開(kāi)發研究表明，幹熱岩自然斷裂分(fēn)布與應力場分(fēn)布調查填圖至關重要，低壓激發、水力剪切、高壓水力壓裂對儲層建造與水力連通性的影響關系到幹熱岩資(zī)源的開(kāi)采，張扭性地質環境比壓性地質環境更易于儲層建造等。這充分(fēn)說明，對于非常規能源勘查開(kāi)發，地質工(gōng)作至關重要，地質條件了解的清楚與否，直接關系到後續非常規能源的開(kāi)發效果。
新能源的開(kāi)發可能會誘發新的環境問題，需要地質工(gōng)作予以重視并提出相應的解決方案。例如，頁岩氣、幹熱岩開(kāi)發均需要采用水力壓裂技術，而水力壓裂技術可能會誘發具有破壞性的地震和深部地層污染問題。2017年11月，韓國慶尚北道浦項市北部發生(shēng)5.4級地震，是韓國有記錄以來震級排名第二的地震，直接經濟損失546億韓元。韓國政府組建了海外(wài)調查委員(yuán)會和國内調查委員(yuán)會，對浦項地震進行了調查。2019年3月，兩個調查委員(yuán)會發布調查報告認爲，浦項地熱發電所向地熱井注入高壓水的作業觸發了浦項地震。韓國産業通商(shāng)資(zī)源部據此宣布将永久停止浦項地熱發電所項目運作。
我(wǒ)國地處歐亞闆塊的東南(nán)部，位于太平洋闆塊、歐亞闆塊、菲律賓海闆塊的交彙處，構造活動與地震活動活躍，地質環境具有先天的脆弱性。地質工(gōng)作在大(dà)力開(kāi)展頁岩氣、幹熱岩等新能源勘查開(kāi)發研究的同時，需要加強新能源開(kāi)發誘發環境問題的調查研究，提出相應的解決方案，保障新能源産業的健康發展。
3、新材料、新産業發展所需礦産将成爲地質工(gōng)作勘查開(kāi)發的重要資(zī)源
新材料、新産業發展可能促使經濟社會對礦産資(zī)源的需求發生(shēng)結構性變化，戰略性新興礦産需求将不斷增長。戰略性新興礦産對新材料、新能源、信息技術、航空航天、國防軍工(gōng)等新興産業具有不可替代的重大(dà)用途，美國、歐盟、澳大(dà)利亞、日本、英國等發達國家先後制定了關鍵礦産發展戰略，提高關鍵礦産安全和可靠供應程度。地質工(gōng)作在重視傳統大(dà)宗礦産找礦工(gōng)作的同時，需要對戰略性新興礦産給予更多關注。
基于信息技術應用形成的大(dà)數據礦山
戰略性新興礦産的規模化開(kāi)發利用，可能會誘發新型污染與環境風險，需要地質工(gōng)作加強評估。例如，應用納米技術所制造的新材料，其物(wù)理與化學特性與傳統的制造材料具有很大(dà)的不同，納米材料可能會随着産品的應用與廢棄進入到土壤和水體(tǐ)中(zhōng)造成污染，從而威脅土壤與水資(zī)源質量安全。應對新的污染風險與環境風險，地質工(gōng)作需要超前予以調查研究。
4、生(shēng)态服務與生(shēng)态資(zī)源需求增長将爲地質工(gōng)作開(kāi)辟新的空間
自然環境爲經濟社會發展提供了兩類資(zī)源：一(yī)類爲有形的自然資(zī)源，包括土地、礦産和水等；一(yī)類爲無形的生(shēng)态服務，包括涵養水源、保持水土、調控水分(fēn)、減輕自然災害等。前三次工(gōng)業革命推動了有形的自然資(zī)源的開(kāi)發利用，而忽視了無形的生(shēng)态服務的保護，造成了嚴重的生(shēng)态退化和環境污染問題。第四次工(gōng)業革命推動綠色化、生(shēng)态化成爲産業發展的革命性方式，從而使生(shēng)态服務、生(shēng)态資(zī)源上升成爲經濟社會可持續發展的重要資(zī)源。
爲了定量評價自然資(zī)源與生(shēng)态服務對經濟社會的獨特價值，學術界提出了“自然資(zī)本”的理念。自然資(zī)本研究從理念走向管理實踐還面臨着多個亟待解決的難題：如何定量表征自然資(zī)本的生(shēng)态服務功能？如何權衡自然資(zī)本的多種服務功能，協調區域經濟發展與自然資(zī)本保護的關系？如何将自然資(zī)本定量評估與自然資(zī)本管理政策結合起來，保障生(shēng)态服務的持續供給？可以确定的是，自然資(zī)本理念爲地質工(gōng)作樹(shù)立了前進的目标：增加或保持自然資(zī)本存量的穩定。
新一(yī)輪技術革命和産業變革加速發展
越來越多的迹象表明，世界正在進入技術颠覆性變革新階段。發展過程呈現“一(yī)核多翼”的演進格局。“一(yī)核”是指以信息技術深度與全面應用爲核心，“多翼”包括新能源技術、新材料技術、生(shēng)物(wù)技術、航天技術等不同領域。世界各國紛紛出台相關戰略推進新技術産業化，驅動第四次工(gōng)業革命席卷全球。
1、以數字化、網絡化、智能化爲核心的信息技術變革引領新一(yī)輪科技革命。信息技術深度與全面應用，将成爲産業體(tǐ)系發展的核心基礎設施，從根本上改變人類-社會-經濟系統的聯通方式。
2、清潔、無污染、可再生(shēng)新能源與儲能技術被納入越來越多國家的能源戰略。清潔低碳能源技術可能将改變目前的全球能源供需格局。從前景來看，天然氣水合物(wù)、地熱、太陽能、潮汐能、核聚變等非常規能源潛力巨大(dà)，一(yī)旦技術獲得突破，将比頁岩氣帶來的能源改變更加巨大(dà)。此外(wài)，儲能技術在能源革命中(zhōng)具有非常重要的作用，近年來氫能技術日益得到重視。
3、新材料與增材制造技術成爲各國搶占國際競争制高點的重要領域。世界各國積極搶占材料領域的國際競争制高點。新材料與信息、能源、生(shēng)物(wù)等高技術不斷融合，推動了新能源汽車(chē)、生(shēng)物(wù)、新能源、高端裝備制造、節能環保等戰略性新興産業的快速發展。
曆次工(gōng)業革命及其所需的關鍵資(zī)源變化
第四次工(gōng)業革命将推動地質工(gōng)作發生(shēng)深刻變革
産業發展所需資(zī)源的演變，将深刻影響未來的地質工(gōng)作。每一(yī)次工(gōng)業革命，由不同的主導技術群驅動，發展興起一(yī)批新興産業，帶動不同的資(zī)源需求快速增長，同時也導緻了不同的環境問題。
前三次工(gōng)業革命的發生(shēng)與推進均對地質工(gōng)作産生(shēng)了深遠的影響：第一(yī)次工(gōng)業革命，推動地質工(gōng)作由自由探索轉向服務産業發展；第二次工(gōng)業革命，推動地質工(gōng)作進入以服務找礦開(kāi)礦爲重點的階段；第三次工(gōng)業革命，推動地質工(gōng)作向環境領域拓展。
目前，人類社會正在經曆第四次工(gōng)業革命。在它的推動下(xià)，大(dà)數據、新能源、新材料、生(shēng)态服務将成爲産業發展所需的重要資(zī)源。這将加快推進地質工(gōng)作大(dà)變革、大(dà)調整和大(dà)轉型步伐。
1、基于大(dà)數據的科學研究第四範式将成爲地質工(gōng)作的重要方式。
目前，我(wǒ)國已經形成了巨量的與地質工(gōng)作相關的數據。這些數據包括：以往地質工(gōng)作形成的地質數據；各種觀測監測探測網形成的資(zī)源環境動态數據；地理、氣象、水利、環境等部門形成的地學與資(zī)源環境數據；與人類活動相關的社會經濟數據等。
地質礦産大(dà)數據系統 圖片來自網絡
從發達國家來看，大(dà)數據分(fēn)析研究已經成爲地質工(gōng)作的主體(tǐ)内容。例如，美國地質調查局（USGS）的野外(wài)區域調查在其全部工(gōng)作中(zhōng)所占比例很小(xiǎo)，主要工(gōng)作是基于已有的調查數據、監測數據開(kāi)展大(dà)數據分(fēn)析研究，構建地球監測分(fēn)析與預測框架（EarthMAP）；英國地質調查局（BGS）将主體(tǐ)工(gōng)作從調查、監測轉移到了定量建模、預測和預報，基于大(dà)數據分(fēn)析研究構建環境模拟平台（EMP）。美、英地質調查工(gōng)作的發展趨勢表明：地質工(gōng)作将從以野外(wài)區域調查爲主轉向以大(dà)數據綜合分(fēn)析研究爲主。
随着我(wǒ)國生(shēng)态文明體(tǐ)制改革的深入，國土空間規劃、自然資(zī)源綜合管理、生(shēng)态環境管理等對大(dà)數據分(fēn)析研究提出了急迫的需求。無論是國土空間規劃、自然資(zī)源綜合管理，還是流域、區域生(shēng)态環境管理，都需要對自然單元内所有的地學要素、資(zī)源要素、環境要素、經濟要素等進行綜合分(fēn)析和統籌考慮。例如，資(zī)源環境承載能力評價，既需要對水、土、礦等自然資(zī)源進行評價，也需要對大(dà)氣環境、水環境、地質環境等自然環境進行評價，還需要對資(zī)源開(kāi)發活動、工(gōng)程建設活動、人口與物(wù)質财富分(fēn)布等經濟活動進行評價。從知(zhī)識層面來看，資(zī)源環境承載能力評價已經超出了目前各學科科學家的知(zhī)識能力範圍，對現有的評價方法形成了巨大(dà)的挑戰。
筆者認爲，大(dà)數據分(fēn)析研究将成爲我(wǒ)國地質工(gōng)作的一(yī)項重要内容。地質工(gōng)作方式将會發生(shēng)很大(dà)變化。以密集數據爲基礎的科學研究第四範式将成爲地質工(gōng)作的重要方式。
2、新能源将成爲地質工(gōng)作勘查開(kāi)發的重要能源資(zī)源
天然氣水合物(wù)、頁岩氣、深部地熱和幹熱岩等新能源的勘查開(kāi)發，都依賴于對其所賦存地質條件的深入了解。以幹熱岩開(kāi)發爲例，美國早期在新墨西哥州的Fenton Hill開(kāi)展的幹熱岩勘查開(kāi)發研究表明，幹熱岩自然斷裂分(fēn)布與應力場分(fēn)布調查填圖至關重要，低壓激發、水力剪切、高壓水力壓裂對儲層建造與水力連通性的影響關系到幹熱岩資(zī)源的開(kāi)采，張扭性地質環境比壓性地質環境更易于儲層建造等。這充分(fēn)說明，對于非常規能源勘查開(kāi)發，地質工(gōng)作至關重要，地質條件了解的清楚與否，直接關系到後續非常規能源的開(kāi)發效果。
新能源的開(kāi)發可能會誘發新的環境問題，需要地質工(gōng)作予以重視并提出相應的解決方案。例如，頁岩氣、幹熱岩開(kāi)發均需要采用水力壓裂技術，而水力壓裂技術可能會誘發具有破壞性的地震和深部地層污染問題。2017年11月，韓國慶尚北道浦項市北部發生(shēng)5.4級地震，是韓國有記錄以來震級排名第二的地震，直接經濟損失546億韓元。韓國政府組建了海外(wài)調查委員(yuán)會和國内調查委員(yuán)會，對浦項地震進行了調查。2019年3月，兩個調查委員(yuán)會發布調查報告認爲，浦項地熱發電所向地熱井注入高壓水的作業觸發了浦項地震。韓國産業通商(shāng)資(zī)源部據此宣布将永久停止浦項地熱發電所項目運作。
我(wǒ)國地處歐亞闆塊的東南(nán)部，位于太平洋闆塊、歐亞闆塊、菲律賓海闆塊的交彙處，構造活動與地震活動活躍，地質環境具有先天的脆弱性。地質工(gōng)作在大(dà)力開(kāi)展頁岩氣、幹熱岩等新能源勘查開(kāi)發研究的同時，需要加強新能源開(kāi)發誘發環境問題的調查研究，提出相應的解決方案，保障新能源産業的健康發展。
3、新材料、新産業發展所需礦産将成爲地質工(gōng)作勘查開(kāi)發的重要資(zī)源
新材料、新産業發展可能促使經濟社會對礦産資(zī)源的需求發生(shēng)結構性變化，戰略性新興礦産需求将不斷增長。戰略性新興礦産對新材料、新能源、信息技術、航空航天、國防軍工(gōng)等新興産業具有不可替代的重大(dà)用途，美國、歐盟、澳大(dà)利亞、日本、英國等發達國家先後制定了關鍵礦産發展戰略，提高關鍵礦産安全和可靠供應程度。地質工(gōng)作在重視傳統大(dà)宗礦産找礦工(gōng)作的同時，需要對戰略性新興礦産給予更多關注。
基于信息技術應用形成的大(dà)數據礦山
4、生(shēng)态服務與生(shēng)态資(zī)源需求增長将爲地質工(gōng)作開(kāi)辟新的空間
自然環境爲經濟社會發展提供了兩類資(zī)源：一(yī)類爲有形的自然資(zī)源，包括土地、礦産和水等；一(yī)類爲無形的生(shēng)态服務，包括涵養水源、保持水土、調控水分(fēn)、減輕自然災害等。前三次工(gōng)業革命推動了有形的自然資(zī)源的開(kāi)發利用，而忽視了無形的生(shēng)态服務的保護，造成了嚴重的生(shēng)态退化和環境污染問題。第四次工(gōng)業革命推動綠色化、生(shēng)态化成爲産業發展的革命性方式，從而使生(shēng)态服務、生(shēng)态資(zī)源上升成爲經濟社會可持續發展的重要資(zī)源。
爲了定量評價自然資(zī)源與生(shēng)态服務對經濟社會的獨特價值，學術界提出了“自然資(zī)本”的理念。自然資(zī)本研究從理念走向管理實踐還面臨着多個亟待解決的難題：如何定量表征自然資(zī)本的生(shēng)态服務功能？如何權衡自然資(zī)本的多種服務功能，協調區域經濟發展與自然資(zī)本保護的關系？如何将自然資(zī)本定量評估與自然資(zī)本管理政策結合起來，保障生(shēng)态服務的持續供給？可以确定的是，自然資(zī)本理念爲地質工(gōng)作樹(shù)立了前進的目标：增加或保持自然資(zī)本存量的穩定。