全球岩溶动力系统的资源环境效应

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1、“全球岩溶动力系统的资源环境效应”国际大科学计划建议（征求意见稿）中国地质调查局岩溶地质研究所联合国教科文组织国际岩溶研究中心2016年11月前言2016年5月30日，习近平总书记在全国科技创新大会上发表重要讲话：“科学技术是世界性、时代性的，发展科学技术必须具有全球视野、把握时代脉搏，及时确立发展战略，坚定创新自信，提出更多原创理论，作出更多原创发现，力争在重要科技领域实现跨越发展。”中国国家“十三五”规划纲要提出：“强化科技创新引领作用，积极提出并牵头组织国际大科学计划和大科学工程，建设若干国际创新合作平台。”全球岩溶面积2200万平方千米，

2、景观奇特，资源丰富，环境脆弱，岩溶资源和环境问题引起了各国政府和居民的高度关注。联合国教科文组织国际岩溶研究中心(IRCK)是UNESCO第一个地学领域的科学研究中心，七年多的运行在国际上产生了重要影响，并推动了国际岩溶合作研究和不同岩溶类型的国际地质对比研究。联合国教科文组织助理总干事FlaviaSchlegel女士在国际岩溶研究中心第二期协定签署仪式上对中心给予了高度评价：“成果丰硕，解决了现实生活中的环境问题尤其是岩溶有关的资源环境问题，对今后的工作非常期待”。因此，中国地质调查局提出实施“全球岩溶动力系统的资源环境效应”（以下简称“全球岩

3、溶”）国际大科学计划，是落实习近平总书记指示和中央战略部署的重要举措，是进一步发挥国际岩溶研究中心重要作用的科技行动，对于推动岩溶领域国际合作及重大科技创新，促进全球岩溶资源的可持续利用和环境的可持续发展具有重要意义。1一、需求分析现代岩溶学有两个突出特点，一是具有全球视野，二是具有地球系统科学的研究思路。全球岩溶面积辽阔，成因复杂，全世界广大人民普遍对岩溶地貌和洞穴充满好奇心。迄今为止，国际上一直没有全球岩溶资源与环境的系统数据与专题图件，普及全球岩溶知识缺乏全球信息数据，急需开展全球岩溶地质信息平台建设研究；岩溶水资源和油气资源丰富，在全球经

4、济建设和保障人类福祉中发挥重要作用，但勘探难度大，急需开展全球岩溶动力系统的资源环境效应和岩溶地下水资源等开发潜力评价研究，突破勘探瓶颈，形成科技支撑，实现高效率、低耗能的可持续开采利用模式；全球岩溶干旱、石漠化、水污染、水土漏失等环境问题和塌陷、洼地内涝等地质灾害形成演变过程复杂，形势严峻，严重威胁生命安全，急需开展全球岩溶环境问题和岩溶地质灾害形成演变机制及防治技术研究。全球气候变化已经对环境产生可以观测的影响，全球强烈的岩溶作用能够吸收与全球森林植被比例相当的大气二氧化碳，岩溶地区石笋可以年际分辨率记录环境变化，具有应对全球气候变化的地域优

5、势，对于应对全球气候变化具有重要意义。因此，实施“全球岩溶”国际大科学计划已成为当前的迫切需求。一是推动地球系统科学创新发展的需要21世纪以来，随着资源环境问题形势越来越严峻，环境治理难度越来越大，地球系统科学研究的重要内容之一是聚焦地球关键带（CriticalZone）的资源环境研究。岩溶地区的物理化学2综合过程，形成了典型的地表、地下双层岩溶水文地质结构，使地球关键带在岩溶地区结构清晰，地球四大圈层在岩溶地区的物质能量转化具有规律性，解决资源和环境问题的关键是阐明其与岩溶动力过程的关系，全球不同岩溶动力系统类型及其资源环境效应研究，不但可望率

6、先取得解决全球资源环境问题瓶颈的突破，而且可创新和发展地球系统科学理论和技术方法。二是岩溶资源有效开发和可持续利用的重大需求根据国际水文地质计划（IHP）统计，世界地下水资源开发83利用量约6000～7000×10m/a，约占总用水量的50％；其中岩83溶区地下水开发利用量约3500×10m/a。丰富的岩溶水资源为世界约25%的人口提供饮用水源。在美国，岩溶水供水比例高达40%。在中国西南岩溶区有1亿人口以岩溶水作为主要（甚至是唯一）水源。世界上著名的大泉都是岩溶泉，如美国的银泉（SilverSpring）、克罗迪亚的欧姆勃拉泉、中国的娘子关泉和

7、趵突泉等，目前岩溶泉存在水量减少、水质恶化等问题，可见，岩溶水资源对全球人类的饮水安全和生态安全影响严重。由于岩溶含水介质的复杂性和分布不均匀性，岩溶水资源难以开采，如83中国西南岩溶地下水资源的允许开采量为615.70×10m/a，已83开采量为98.32×10m/a，仅占允许开采量的16.57%，岩溶地下水资源开发潜力巨大，要提高岩溶水的开发利用效率，必须加强岩溶水的调查评价及含水层的探测。岩溶水资源的保护与水质修复也急需加强调查研究。尽管当前绿色能源产业发展迅速，但传统化石油气仍占据世界资源能源领域的绝对地位，如何实现化石油气资源的可持续开

8、3发利用仍是亟待解决的重要问题。世界碳酸盐岩大型油气田321个，在各种主要大地构造均有分布，主要分布于波斯湾盆地、扎格罗斯盆地、墨西哥湾