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生态地质调查新使命:服务生态保护与修复

发布时间:2018年06月12日
来源:中国矿业报社(2018-06-12) 作者:李仰春 杨宗喜 杨建锋

生态保护与修复是自然资源统一管理的重要职责之一。落实生态保护与修复新职责,需要在自然资源开发利用全过程中,实现源头保护、利用节约和破坏修复,保持山水林田湖草系统功能稳定,促进自然资本保值增值。服务支撑生态保护与修复是自然资源统一管理对地质工作新需求的一项重要内容。新时代新职责赋予了地质工作新使命和新定位,也拓展了基础地质调查工作新内涵。促进地质工作与生态保护的融合,迫切需要地质工作者深入思考与系统谋划。

现代地质学的新领域

生态地质学是传统地质学的一个新分支,是研究地球表层生态变化特征及发展规律的新兴学科。生态地质学理论的核心是地质效应与生态系统的动态平衡,主要是对岩石圈上层进行调查,研究对象涉及地球表层的岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈及生物圈。重点研究岩石圈的生态功能及其形成规律,以及在地球内、外动力影响下生态功能的时空变化规律。随着区域性及全球性资源与环境问题的日益加剧,生态地质逐渐成为现代地质学的新领域。

生态地质调查是系统性的多学科调查,内容丰富,服务对象多样化、公益化,其重点是对岩石圈上层的调查。生态地质调查要以区域地质调查为基础,查明不同地质单元边界、地层、岩石、构造、隆升差异、第四系结构等基础地质背景要素;查明生态地质现状、主要生态地质问题及与基础地质背景的控制关系,实现生态地质动态评价。为自然资源合理利用、生态保护与修复、政府决策等提供基础保障。

国外生态地质调查发展状况

人类生存环境恶化和生态问题已成为经济社会可持续发展的重大课题。各国地质调查机构纷纷调整自己的工作任务和方向,将生态环境问题作为服务社会需求和保证自身生存的机遇,迎接地质工作在新形势下的新挑战。近年来,欧美发达国家及俄罗斯等国地质调查机构加大了地球系统科学的调查与研究,并在地质调查相关计划中和行动上采取了有整体战略观点的实际行动。

俄罗斯生态地质调查工作走在世界前列,自20世纪80年代起不仅将其列为“国家地质图”的构成部分,还进行了农业生态地质、城市生态地质、大江大河及大型湖泊的生态地质、大型工程的生态地质等专项地质调查。重点体现了资源、地球动力学、生态地球化学、生态地球物理学4个基本属性。至目前,已形成了较为完善的生态地质调查理论和方法,在政府、调查机构等层面形成了系统的技术和组织保障体系,并制定“俄罗斯地质生态计划”。政府在研究制定国家生态政策的同时,同步开展国家生态政策的发展战略和组织实施计划,并引导全社会共同解决民生环境,提高全民生态意识,把维护环境的良好状况放在优先地位,形成了生态安全和社会可持续发展的新理念。

我国生态地质调查现状

我国区域生态地质填图工作起步较晚,尚处于探索试验阶段,目前还没有统一的规范和要求,调查内容与方法主要借鉴俄罗斯生态地质调查经验。

1994年首次在大巴山地区开展了15万生态地质调查试点以来,我国正式迈出了探索步伐。并于2001年,发布《125万区域地质调查技术要求DD2001-02(暂行)》,对生态地质学概念、研究领域及生态地质调查的内容等进行了概略说明。

2003年,中国地质调查局部署实施了“125万铁岭市幅生态地质调查”项目,并与俄罗斯合作开展了系统的生态地质调查与研究。在区域地质与第四系地质调查基础上,综合运用地质学、生态学、土壤学、植物学与地球化学理论,构建了区域地质调查与区域生态环境研究之间的桥梁。重点调查了植被分布与气候、地貌及地质体和土壤之间的关系,并进行了水资源、生态环境调查与综合评价,编制了地质图、第四系地质图等系列专题图件。在此基础上,建立了基于“土壤、植被、水文及地质灾害发育程度”等评价指标的生态地质综合评价方法,划分了“生态地质景观区”,提出了资源开发与生态环境保护建议,为区域资源开发与生态环境保护提供了翔实的科学依据,初步形成了生态地质调查工作方法。

生态地质调查的基本思路

生态地质调查是服务于自然资源安全保障与管理、生态保护与修复的基础地质调查工作。根据俄罗斯和我国生态地质调查试点经验,不同地区研究内容和调查重点存在很大区别,但总体以生态地质背景、土壤、植被为生态地质调查的主要内容,水文、地质环境方面以选点取样分析为主,气候、地貌、人类状况、地质灾害等方面以资料分析为主。

但也可根据不同地区地质与地貌、生态状况选择不同的工作重点内容。研究内容主要包括区域地质背景对生态系统控制作用、生态地质脆弱带调查研究、岩---植物生态系统的地质控制作用、生态地球化学调查与研究、生态地球物理数据应用与研究等方面:

1)区域地质背景对生态系统的控制作用

生态地质调查要以区域地质调查为基础,探索地质因素与生态环境的关系及控制作用。通过对地质因素与生态环境的综合研究,将基础地质理论拓展为地质-生态系统研究,将生态地质调查纳入到地球系统科学范畴,从四维空间认识生态地质作用过程的控制机制,深化对岩石圈、土壤圈、生物圈、水圈的认识及内在联系。

调查中要全面开展区域地质调查工作,获取岩石物理性质、新老构造活动、第四系、地球动力学等基础背景数据,研究其与生态系统的制约关系,探索地质背景与生态环境的关系。

2)岩---植物生态系统的地质控制作用

研究不同气候条件下岩-土转化机制及动力学背景,研究土壤、水对植被的控制作用,探索生态环境恢复与重建的地学因素。

在生态地质调查过程中,要注重:查明岩石结构构造、物质组成及区域构造背景,查明土壤类型、分布状况和土种物理化学性质,掌握土壤及其环境特征、污染物特征、土壤背景值等基础资料,确立土壤评价因子和评价标准,建立评价模型;查明水质背景值及环境特征、污染类型,自然污染和人为污染的强度与途径,建立水资源质量评价模式;查明植被空间分布格局及组合,植被与气候、地貌、土壤、母岩、水影响因素关系,以及小气候和地形海拔引起的垂直分带和坡向分异等,进行植被区划划分。

3)生态地质脆弱带的调查研究

我国自然地理与地质构造情况复杂,不同地区地质灾害类型复杂多样,尤其在地质构造活动强烈、陡峻山区、矿业开发、地下水资源超采等地区,地质灾害频发且难恢复。因此,调查中要查明地质灾害类型、时空分布、规模和危害程度,以及形成的基础地质背景和控制作用。

4)生态地球化学调查与研究

地球化学指标是生态地质调查的重要内容,岩石作为土壤的母体,直接影响土壤类型,同时对植物类型、密度、分布、生长和生物地球化学具有控制作用。开展岩石地球化学、土壤地球化学、生物地球化学、水地球化学、环境地球化学等的样品采集与测试,在区域地质调查基础上,研究多目标地球化学相互关系与成因机制。通过研究岩石和土壤结构地球化学背景,以及水质和地质环境评价,可以为生态保护与修复、生态农业、大气环境、地质灾害防治等提供地学基础数据。

5)生态地球物理数据应用与研究

利用已有地球物理数据,结合区域地质调查成果、生态地球化学调查和遥感数据、钻探资料,开展岩石圈(视对生态地质作用产生影响的深度)和第四系地质结构研究,建立一定尺度(包括深度、范围、比例尺等)生态地质三维结构;研究重力、磁、电、放射性、地温等地球物理场对生态环境的影响。

6)成果表达与数据“云服务”

依据国家发展战略、地方经济发展、区域生态系统现状等需求,结合地质、地貌背景等,编制系列生态地质图。根据需求可编制多种多样生态地质图,主要包括:区域地质图、生态地质图、生态-地球物理系列图、生态-地球化学系列图及相关三维结构图件,还应包括与生态地质息息相关的土壤、植被、土地、水、灾害等相关图件,分别建立原始资料数据库和成果空间数据库,并通过“地质云”实现社会化服务。

促进生态地质调查的工作建议

由于不同调查区地质背景、生态背景和地方需求等多因素差异,生态地质调查具有复杂性和多样性。自然资源统一管理、生态保护与修复总体需求对生态地质调查提出了新要求。因此,要在区域地质调查体系基础上,充分利用“地质云”平台及自然资源大数据,应用地球系统科学理论,通过新技术、新方法应用,构建新型生态地质调查体系。

1. 创新系列技术标准规范,形成适合我国国情的生态地质调查标准体系

生态地质调查是一项新型基础地质调查工作,其推进必须要有科学、统一的技术要求指导。要制定一系列的标准规范、技术要求或指南,明确生态地质调查任务和工作程序,包括基础资料的收集与整理、地球物理和遥感数据应用与信息提取、野外调查内容与方法、样品采集与测试、数据融合与处理、资料综合研究、生态地质状况分级评价原则、成果表达与提交、多功能图件编制与数据库建设、图示图例与用色等,为生态地质调查提供技术保障。标准规范和技术要求的制定是生态地质调查工作理论和技术创新过程,通过试点试验形成相应的技术系统和标准体系,并形成可供推广应用的工艺流程。

2. 遥感技术应用要贯穿于整个调查过程的始终

全方位应用遥感技术,利用同时相遥感数据分析与划分地质解译单元、生态地质单元、水文网、植被、土地利用、地貌、海岸线、海洋环境、地质环境与灾害的分布及其动态变化情况等,为野外调查提供指导。

3. 依托“地质云”平台,应用“智能地质调查系统”开展野外生态地质调查

通过自然资源大数据的综合应用与融合,实现数据采集、数据挖掘与处理、成果图件制作、数据库建设一体化管理。

4. 通过数据集成与综合,建立生态地质综合评价模型

以地貌与区域地质、遥感地质、生态地球化学、生态地球物理数据为基础,结合“地质云”大数据、钻探等资料,应用现代信息技术,开展岩---植物生态系统的地质控制作用研究,建立生态地质综合评价模型,划分生态地质分区,探索生态恢复与重建的地学因素。

5. 建立三维生态地质结构,实现生态地质三维可视化评价与管理

基于“地质云”平台,综合新获取的各类数据,建立区域地质三维地质结构,通过成果集成与数据融合,构建三维生态地质模型,模拟仿真地质生态动态变迁过程,建立生态地质动态评价与管理决策信息系统,为区域自然资源开发、生态保护与修复提供决策依据。

[责任编辑:dc]

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