地质工作的新形势新趋势与我国的新机遇新方向

杨宗喜 ,  贾德龙 ,  方圆 ,  吴林强 ,  王泉 ,  毛景文

中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (6) : 130 -142.

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中国工程科学 ›› 2025, Vol. 27 ›› Issue (6) : 130 -142. DOI: 10.15302/J-SSCAE-2025.10.017
战略性矿产资源国际供应链安全战略研究

地质工作的新形势新趋势与我国的新机遇新方向

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New Trends in Global Geological Work and New Opportunities for China

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摘要

地质工作是国民经济和社会发展的重要先行性和基础性工作。当前，世界之变、时代之变、历史之变正以前所未有的方式展开，我国地质工作如何顺应变局，更好地支撑和服务经济社会发展成为当前的重大时代课题。本文研究与辨识了当前世界地质工作在资源、空间、生态、科技等方面面临的新形势，梳理总结了世界主要国家地质调查机构积极应对变局采取的措施：通过开展清洁低碳能源和关键矿产资源调查评价，满足战略性新兴产业发展需求；通过开展环境地质调查、地质灾害调查等工作，推动经济社会可持续发展；通过应用大数据、人工智能等信息技术，推动现代地质工作重塑；通过加强学科交叉融合，推动地球系统科学逐步完善。结合我国地质工作实际，提出发展建议：一是要在传统资源领域地质工作基础上，加强气候约束和地缘政治约束下的能源与矿产资源供应研究；二是要破解气候变化条件下的水资源、水生态、水灾害难题；三是要推动地质灾害调查研究支撑服务防灾减灾与国土空间规划；四是要为韧性城市建设提供系统的地质解决方案；五是要加强服务海洋强国建设的海洋地质调查研究；六是要加强保障生态安全底线的生态地质工作；七是要构建“星 ‒ 空 ‒ 地 ‒ 深”地质调查研究相结合的地质科技新体系。

Abstract

Geological work is a vital precursor and foundational component of national economic and social development. In the face of unprecedented global and historical transformations, how China's geological efforts can adapt to these changes and support economic and social progress has become a major question of our time. This study analyzes the emerging global trends confronting geological work across the dimensions of resources, spatial planning, ecology, and technology. Geological survey agencies in major countries around the world are meeting the development needs of strategic emerging industries by conducting surveys and assessments of clean and low-carbon energy and critical mineral resources. Through environmental geology surveys, geological hazard investigations, and related work, they are promoting sustainable economic and social development. By applying information technologies such as big data and artificial intelligence, they are reshaping modern geological practices. Meanwhile, by strengthening interdisciplinary integration, they are advancing the Earth system science. Based on the actual geological work in China, the following development suggestions are proposed: (1) based on the traditional geological work in the field of mineral resources, strengthening the research on the supply of energy and mineral resources under the climate and geopolitical constraints; (2) solving the problems of water resources, water ecology, and water disasters under the conditions of climate change; (3) promoting geological disaster survey and research to support services for disaster prevention and mitigation and territorial spatial planning; (4) providing systematic geological solutions for the construction of resilient cities; (5) strengthening the research on marine geological survey for the construction of a strong ocean country; (6) strengthening the ecological geological surveys to guarantee the bottom line of ecological security; and (7) building a new system of geological science and technology that combines deep geological exploration and research with shallow geological process survey and research.

关键词

地质工作 / 资源安全 / 矿产勘查 / 国土空间规划 / 资源环境承载能力评价 / 生态地质 / 地球系统科学

Key words

geological work / resource security / mineral exploration / territorial spatial planning / assessment of the carrying capacity of resources and environment / ecological geology / Earth system science

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杨宗喜,贾德龙,方圆,吴林强,王泉,毛景文. 地质工作的新形势新趋势与我国的新机遇新方向[J]. 中国工程科学, 2025, 27(6): 130-142 DOI:10.15302/J-SSCAE-2025.10.017

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一、 前言

地质工作是指应用地质科学的理论和相关技术方法，认识地球、探索地球奥秘所进行的工作，主要是了解地球浅表，即地表及上部地壳的成分、构造、内外动力作用的形成过程与机理，了解其发展规律，为解决资源、环境、灾害问题提供重要支撑和服务。地质工作是国民经济和社会发展的重要先行性和基础性工作，《国务院关于加强地质工作的决定》中指出，加强地质工作，是缓解资源约束、保障经济发展的重要举措，是推进城乡建设、开展国土整治的重要基础，是防治地质灾害、改善人居环境的重要手段。

不同的经济社会发展阶段对地质工作的需求不同。当今世界正处于百年未有之大变局，人口、资源、环境、灾害问题相互交织，极端气候现象频发，第四次工业革命浪潮席卷而来，未来世界的不确定性显著增加，地质工作面临前所未有的新形势新挑战。在此背景下，世界各国地质调查机构纷纷研究制定应对之策，以美国等西方国家地质调查机构为代表，持续加强关键矿产调查评价工作[1]，同时也积极向以地球关键带为工作重心和以大数据驱动转型，尝试构建地球监测、分析与预测系统（EarthMAP），推动提出解决资源、环境、生态和空间重大问题的地质方案[2~4]。我国地质工作经历了一百多年的发展，取得了巨大的成就，但与西方发达国家相比，在信息化技术、探测监测能力、地球系统科学研究等方面还存在较大差距。因此，借鉴国际经验，研究提出我国地质工作未来的发展机遇和重要方向，对于地质工作更好支撑国家经济社会发展具有重要的现实意义。

本文围绕地质工作未来发展方向的研究主线，分析研判当前地质工作面临的新形势，梳理总结世界地质工作的发展趋势，研究提出地质工作未来的新机遇新方向，为我国地质工作发展提供参考和借鉴。

二、 全球地质工作的发展历程

工业革命催生了地质工作并使其快速发展，而工业化的不断发展推动地质工作逐渐走向成熟和完善，工业化中后期带来的新的需求极大拓展了地质工作的业务领域。按照地质工作与工业化进程的关系，地质工作大致可以划分为三个阶段，这三个阶段并未截然分开，在时间上有交叉重叠，同时也因为世界各个国家的发展阶段和发展模式不同，各个国家历经的地质工作发展阶段也有较大差别。

（一） 工业化初期的地质工作由零散走向正轨

英国是工业革命的发源地，同时也是地质工作的发源地之一。17世纪及更早时期，英国地质工作只是些零星、分散的工作，地质学还远称不上一门独立、系统的学科。有关地质学的内容，往往分散在博物学、古文物研究、地形学、宇宙学之中。这一时期，地质工作主要由牧师、医师、富裕的绅士完成。随着18世纪工业革命步伐的加快，英国对煤炭和铁的需求以及国外对英国矿产品的需求日益增加，在这种情况下，分散的地质工作已无法满足需求。

1815年，被称为英国地质学之父的威廉·史密斯（Willian Smith）完成了一张包含英格兰、威尔士和南苏格兰的地质图，也是世界上第一张地质图。1830年，现代地质学的创始人查尔斯·莱伊尔（Charles Lyell）出版了《地质学原理》一书，为地质学研究奠定了理论与方法基础。同时，工业化也对地质工作的科学化、职业化提出了要求。1835年，英国成立了世界上第一个国家地质调查机构——英国地质调查局，负责开展全国范围的地质调查和矿产普查[5]。至此，地质学作为一门独立的学科，地质工作作为一个独立的工作，从孕育到诞生的过程基本完成。

（二） 工业化中期的地质工作逐渐走向成熟

在工业化阶段，由于经济快速增长，对矿产的巨大需求推动了西方主要工业化国家地质调查机构的建立和以矿产资源调查为中心的地质工作定位，促进了地质工作的快速发展。19世纪，英国、法国、加拿大、澳大利亚、美国、印度等国家纷纷成立国家地质调查机构，由于矿产资源在国家工业化中占有极为重要的地位，各国地质调查机构成立之后，无不把矿产勘查和相关地质调查列为主要任务，甚至直接从事矿床勘探工作。这些地质调查机构开始对国土进行大面积地质调查，直接目的是了解矿产资源的分布，为工业化提供资源支持。矿产资源领域的地质工作是这一发展阶段的主题，矿产勘查产业迅速发展，勘查理论、勘查技术、勘查设备、勘查体制迅速形成和完善。

在工业化中期，各国均开展了广泛的区域地质调查工作，完成了全国性小比例尺地质编图（1∶250万~1∶100万或1∶50万），并不同程度地开展了中比例尺（1∶25万或1∶20万）地质填图。在地质填图工作的基础上，物探和化探等技术相继得到了发展，成为地质调查工作的重要支撑。地球物理、地球化学、遥感地质调查和应用成为区域地质调查的重要组成部分[6]。

在工业化的早期，国家地质调查机构开展了大量的矿产资源勘查工作。后来，随着矿产勘查市场的成熟和完善，地质调查机构将具体的矿产勘查工作逐渐剥离出去，转而主要从事区域矿产资源评价工作。地质工作划分出公益性地质工作和商业性地质工作，出现了以初级矿产勘查公司和大型矿业公司为主的市场主体，建立了较为完善的矿产勘查市场，有力地保障了矿业发展对矿产资源的需求。

19世纪中期，由亨特（T.S.Hunt）提出的“背斜理论”和20世纪30年代由麦考洛（E.H.McCollough）提出的“圈闭学说”形成了以地质调查为核心的找油思路，指导了早期石油勘探工作。特雷布斯（Treibs）首次在石油中检出生物标志物卟啉化合物，解决了石油有机／无机成因的长期争议。中国地质学家提出并创建“陆相生油理论”，突破了海相生油的理论桎梏，直接指导了松辽、渤海湾等陆相盆地石油勘探大发现。

在这个时期，许多地质科学理论取得重大突破。通过对单个矿床和同一类矿床的深入研究，推动了各类矿床模式建立。随着研究的深入，人们逐渐认识到，在一个地区，矿床的形成不是一种孤立的现象，矿床之间彼此具有较强的成因联系，因此，矿床学家逐渐构建了成矿系列和成矿系统模型，推动了区域尺度矿床之间成因联系的研究。板块构造理论的兴起使地质学的理论思维从固定论转变为活动论，带动了地学所有领域和地质科学各分支学科向前发展，也标志着地质科学理论趋于成熟。板块构造理论与矿床学的结合，也将矿床学研究提高到一个新高度。

（三） 工业化中后期的地质工作领域得到拓展和完善

随着工业化的推进，现代产业体系逐步形成，城市化进程加快，环境污染问题加重，社会对地质工作的需求呈现多样化，在仍然以满足矿业需求为主导的前提下，地质工作出现了为多种产业服务的格局。20世纪80年代以来，以率先实现工业化的欧美发达国家为代表，对地质调查的需求发生重大转变，水资源、生态 ‒ 地质环境、地质灾害成为关注的重点。世界大多数国家的地质调查机构，在关注矿产资源调查的同时，也把环境地质调查、水资源保护和合理利用、地质灾害评价和预测作为主要的工作方向。工业化中后期的社会经济发展对地质工作的需求日益多样化，为适应城市、农业、环境、健康、军事、旅游、休闲等对地质工作的需求，地质工作多样化的格局基本形成。

在现代地质工作发展的最初几十年中，工程地质远没有矿产地质那样重要。19世纪后期，欧洲和北美工业化建设规模迅速扩大，公路、铁路、港口、桥梁、隧道、水坝、机场和城市大型建筑对工程地质的需求随之急剧增加，工程地质的重要性迅速凸显出来。20世纪初，欧美等国家和地区的基础设施与城市建设进入高峰，出现了对工程地质在人才、理论、技术、装备上的重大需求，英国、美国、加拿大、德国、澳大利亚等国家相继出现一批工程地质学家，出版了一批工程地质、岩土力学领域的教科书，研发了一批有效的掘进和钻探装备，积累了大量的工程勘察案例。工程地质作为一门地质学分支学科和一项专门的地质工作在20世纪初得以确立[7]。21世纪以来，随着一大批如三峡大坝、南水北调等大型工程相继规划立项或开工建设，工程地质逐渐向地质安全综合风险的调查评价方向拓展。

在西方国家工业化和城市化过程中，工业供水和城市供水成为发展中的一个重要问题，于是在19世纪中叶，现代水文地质学应运而生。随着工业化和城市化对水资源需求的迅速增长，西方国家在19世纪末20世纪初开始大规模对地下水进行勘查，从而促进了水文地质填图、地下水动力学理论、地下水污染理论和水源地勘查方法的发展。到20世纪30年代，水文地质学的学科体系和水文地质勘查的工程体系基本形成[8]。21世纪以来，地下水超采等问题逐渐显现，地表水与地下水的关系成为当前的研究热点，极大地拓展了水文地质调查的工作内容和研究领域。

随着可持续发展理念在20世纪中后期得到广泛认同，20世纪六七十年代，环境地质学从地质科学中衍生出来。美国、英国、德国等工业发达国家开始把地质灾害、资源开发利用等列为环境地质工作的范畴[9]。因此，开展环境地质调查成为有关国家地质调查机构的重要职责之一。当前，城市地质研究、生态环境系统保护、地球关键带等逐渐成为地质工作的重点研究领域。

三、 全球地质工作发展的新形势

需求导向始终是地质工作最本质的特征。随着经济社会发展的阶段演替，地质工作的需求结构也在不断调整和变化，当前，世界地质工作正面临四大挑战。

（一） 在全球资源竞争加剧和可持续发展双重约束下，推动地质工作优化方法、调整布局

资源是人类赖以生存和发展的重要基础。随着可持续发展理念逐渐深入人心，资源领域的地质工作也走上绿色发展之路。未来经济社会的发展对资源需求并没有降低，而是越来越高，需求结构不断变化。

资源开发利用的价值取向，正由高度聚焦经济价值向关注综合价值转变。人们不再满足于资源的“数量”，开始注重资源的“质量”，更加关注资源的“经济 ‒ 生态 ‒ 社会”综合效益，更加强调对资源的全生命周期评价。美国地质调查局在2012年发布的战略规划中指出，不仅要注重研究矿种的成矿条件和矿床类型，还要对矿体展布、提取技术、应用技术进行研究，并且开展了矿产资源开发利用对环境的影响研究和评价。例如，美国亚利桑那州大峡谷地区的铀矿项目，初期从矿床经济角度评价了其巨大的经济价值；之后，美国内政部责成美国地质调查局对其生态效益和社会效益进行了评价；通过建立生物模型、社会经济模型、地质环境模型进行综合评价，结果表明开采该铀矿将对土地、水、人类和野生动物带来较大的负面影响，故美国内政部撤销了对该铀矿的采矿申请。

经济结构调整带来了对矿产资源需求的结构调整，不同种类矿产资源出现差异化的供需模式，能源、关键矿产、水资源预计未来会出现结构性短缺。世界银行于2020年发布的报告[10]指出，低碳的未来社会对于矿产的需求更加强劲，因为清洁能源技术比基于化石燃料的发电技术需要更多的矿产资源。研究人员[11,12]揭示并建立了矿产资源消费“S”形规律和预测理论模型，以及矿产资源消费种类的波次递进规律等，很好地诠释了工业化进程中，不同的经济社会发展阶段需要不同种类的大宗矿产资源供给。随着我国工业化和城镇化的不断推进，我国矿产资源需求种类不可避免地出现结构性变化，部分大宗矿产品陆续达到需求顶峰，大部分关键矿产资源需求持续旺盛，如铜、锂、钴、镍等与低碳经济密切相关的矿产资源近年来持续性供不应求。

矿产资源全球分布的不均一性，决定了矿产资源供给全球化。自改革开放以来，我国逐渐融入全球化进程。2001年我国加入世界贸易组织之后，加速了矿产资源领域的国际化进程，矿业企业“走出去”初见成效。然而，自2018年美国发起贸易摩擦以来，全球化进程受阻，加之地缘冲突的影响，加剧了“逆全球化”趋势，资源供应风险进一步提高。同时，亚洲经济和制造业的崛起催生了亚洲的全球资源消费中心地位，资源供需矛盾凸显，矿产资源国际合作形势严峻。

未来，围绕安全和发展两大事项，人们将更加注重资源的综合效益，更加注重资源的节约集约与综合利用，更加注重“碳达峰、碳中和”目标下能源资源的安全高效利用与清洁低碳转型，更加注重新能源和关键矿产资源的供给保障，更好地利用“两种资源、两个市场”。资源的调查、勘查、开发、利用和保护是地质工作的永恒主题，未来也将在新的资源观下发挥更加重要的作用。

（二） 人 ‒ 地关系新视角下的国土空间规划，要求地质工作转变理念、拓展领域

在农业文明和工业文明早期，包括粮食生产和工业制造所使用的水、能源和矿产等资源供给是人类需要解决的首要问题，因此，地质工作的主要任务都集中在资源勘探和开发利用等方面。近年来，人类活动对自然环境造成了前所未有的影响，自然生态系统退化的本质实际上是人类对于自然的索取与破坏超出了一定空间内自然生态系统的承载能力，人与自然关系失衡。空间是水（水圈）、土（土壤圈）、气（大气圈）、生（生物圈）、岩（岩石圈）等各类资源的综合载体，是各类资源通过相互作用耦合的系统，决定了一定区域范围内对于人类活动的承载能力。因此，需要通过对特定国土空间功能的调查研究，合理规划国土空间用途，优化国土空间格局。

国际上，通过空间规划约束人类活动已经成为地质工作的一个重要议题。行星边界框架理论认为，人类正在快速破坏唯一可居住星球的环境。行星边界理论的九大要素中，生物圈完整性、生物地球化学流量、土地系统变化和气候等四大指标被认为已经超过了全球范围的阈值，其他要素虽然在全球范围内尚未达到阈值水平，但在局部区域构成了重大风险。人类需要将自身的活动限制在一定的范围内，避免突破各种行星边界，造成难以恢复的后果[13]。目前，已有学者探索将该理论应用于省域尺度和市域尺度[14,15]。一些国家在通过国土空间规划进行空间治理时，同样考虑了一定空间范围内的多种资源的综合效应。例如，美国的联邦国土规划是在联邦法律框架下，综合考虑了土地、矿产、濒危动植物、水、空气等资源[16]。

我国的空间治理体系也在逐渐完善，这一过程需要地质工作提供有力支撑。主体功能区是国土空间规划的重要组成部分，而主体功能区中主体功能的确定则由资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价（双评价）决定。双评价旨在刻画区域资源禀赋和生态环境本底条件，确定主要风险类型，从而有效支撑三条控制线划定、规划目标指标确定、主体功能分区优化等规划决策[17]。由此可以看出，双评价的基础是由水资源、土地资源、气候条件、生物多样性、地质背景、地质灾害等多种自然因素的综合分析。

人与自然关系失衡，很大程度上是因为空间功能错配。这就要求我们从系统论的角度，科学研判各类复合资源构成空间的承载能力。地球表层系统是水资源、土地资源、气候条件、生物多样性、地质基底相互作用的综合体，需要地质工作在传统领域的基础上，综合水、土、气、生等领域的调查研究成果，提出一定区域国土空间的合理功能，进而为调整优化国土空间布局提供技术支撑。

（三） 全球气候变化和生态危机，迫使地质工作提升能力、保障生态安全

数十年来，由于世界各国重视经济增长速度、轻视质量和效益，经济社会面临可持续发展困局。人类对自然生态系统进行了前所未有的改造，使人类赖以生存的自然生态系统发生了前所未有的变化，恢复和修复受损的生态系统已成为全球的公共议程。2015年，联合国会员国一致通过《2030年可持续发展议程》；同年，《巴黎协定》生效，作为可持续发展目标的有益补充，如果在全面执行《巴黎协定》承诺情况下，有望将全球温控目标限制在2 ℃内。这两个协议互为补充，共同构成了联合国在生态 ‒ 气候方面对所有成员国的整体约束。为进一步破解人类所面临的生态 ‒ 气候问题，2021年，联合国环境规划署和联合国粮农组织联合制定的“联合国生态系统恢复十年（2021—2030年）”倡议正式启动，旨在预防、遏制并扭转全球生态系统退化趋势，修复被破坏的生态系统。

随着生态文明建设的持续推进以及相关的政策体系逐步完善，我国对于国土空间有了整体性、系统性的规划和利用，确立了“三区三线”（“三区”是指城镇空间、农业空间、生态空间三种类型的国土空间。“三线”分别对应在城镇空间、农业空间、生态空间划定的城镇开发边界、永久基本农田、生态保护红线三条控制线）、“三线一单”（生态保护红线、环境质量底线、资源利用上线和生态环境准入清单）的刚性管控体系，生态保护修复成为经济发展的一个重要刚性约束。在“双碳”背景下，能源转型被提上议事日程，而天然气作为一种清洁低碳能源，在2030—2060年的过渡时期内的作用和地位尤为突出。

当前，生态 ‒ 气候危机与人类社会发展息息相关，尤其是在长周期的背景下，将会通过影响和改变水循环、气候循环和生物地球化学循环，长久改变生态系统。而且，生态 ‒ 气候危机的危害链目前尚处于调查研究阶段，其系统性影响目前尚未可知。临界要素就是一个典型的例子，在一定的条件下，翻转成员有标志性要素变化达到某个临界点时，翻转成员可能转变为一种全新的状态。例如，北极海冰等翻转成员，如果受气候变暖影响北极海冰消融，北极就会变成另一种不可逆转的状态，进而引发全球气候和生态的连锁反应，甚至产生一些不可预料的灾难性后果[18]。最新研究指出，全球升温超过1.5 ℃可能触发多个临界点，进而引发地球发生系统性灾变[19]。

因此，生态 ‒ 气候变化已成为世界各国经济社会发展面临的重大挑战，也成为我国生态文明建设的一项重要议题。这就要求地质工作必须深化对自然生态系统的理解和认识，加强地质作用过程对于生态系统影响的调查研究工作，从地质视角研究推动生态系统稳定和可持续发展，推动实现人与自然和谐共生。

（四） 科技革命为地质工作高质量发展提供强大动力

当代高新技术的飞速进步，正日益深刻地改变着人类社会，也带动着地质工作和地球科学的发展。现代地质工作以科学认识地球、利用自然资源和防治地质灾害为主要工作内容，是技术密集型的工作，对高新技术有着较高的依存度。这就要求地质工作适应新科技革命的要求，不断采用新理论、新技术和新方法，推动地质科学技术的进步。

监测探测技术、物联网技术、分析测试等高新技术的不断进步，以及在地质工作领域的逐渐应用，对人类认识地球的能力产生了革命性的影响。对地观测卫星、航空遥感、航空地球物理、激光雷达探测等对地观测技术，高精度高分辨率地球物理勘探、深穿透地球化学、定向钻探等探测技术，非传统稳定同位素技术、微区原位分析技术、高温高压实验技术、野外现场快速测试等分析测试技术等，这些技术的进步极大地提升了地质工作获取和采集数据的能力，促进了地质工作走向精确化、定量化、综合化，进而提高了人类对地球的认识水平，提升了地质调查能力。

近年来，大数据、云计算、人工智能等信息技术发展迅速，将推动地质工作走向数据驱动的工作范式。地质工作在信息技术的推动下，将在以往实验观测和理论研究的基础上，增加数值模拟的应用，进而推动地质工作向第四范式的转变。地球系统模拟技术将极大增强对地球系统中各种复杂过程的理解和预测，助推地质科学与应用研究由“问题驱动模式”向“数据驱动模式”、由“经验、理论范式”向“数据密集型范式”、由“因果关系研究”向“相关关系研究”、由“已知求未知”向“未知求未知”转变[20]。信息技术也将推动地球系统理念逐渐实现。未来，虚拟现实技术、第五代移动通信技术、可视化技术等也将越来越多地应用到地质工作中，必将进一步推动地质工作服务社会的能力得到跨越式提升。

四、 主要国家地质调查机构工作新趋势

面对地质工作新挑战，世界各国地质调查机构结合自身优势，积极应对，近年来相继发布了未来5~10年的发展战略。地质调查机构是从事地质工作的主体，可以从一定程度上反映出地质工作的方向和态势。结合世界主要国家和地区地质调查机构工作重心的调整，大致可以看出世界地质工作发展的新趋势。

（一） 以全球视野、低碳视角、底线思维，推动清洁低碳能源和关键矿产资源调查评价

随着全球气候变化带来的影响逐渐加剧，各国能源转型的持续推进，以及地缘政治的变化，世界主要发达国家地质调查机构在矿产资源领域更加注重清洁低碳能源和关键矿产资源的调查评价，以及能源矿产资源的国际合作。

作为资源丰富的发达国家，加拿大地质调查局（GSC）和澳大利亚地球科学局（GA）保持并延续了其传统优势，仍以矿产和能源为重心。例如，目前GSC的两个旗舰项目是能源及矿产资源地质填图计划（GEM）和靶区地球科学倡议（TGI）。GEM显著推进了对加拿大北方地区地质情况的认识，推动了资源勘探，并为土地保护和负责任的资源开发决策提供依据。TGI第5阶段为工业界提供了新一代地球科学知识和创新技术，力求有效地寻找隐伏矿床的靶区[21]。澳大利亚在资源类产品的生产方面具有显著的优势。在《澳大利亚地球科学局2028年战略》中，澳大利亚地球科学局首先侧重矿产资源，在其六大关键领域中，第一项就是最大程度地发挥矿产和能源资源的价值[22]；专门发布了《澳大利亚关键矿产战略2019年》，其战略重心是为工业化国家提供其国土上较为优质的关键矿产，这与其他发达国家有着显著的不同[23]。

针对日益激烈的关键矿产国际竞争，美国地质调查局同GSC、GA联合成立关键矿产填图倡议（CMMI），破解当前关键矿产国际竞争激烈的难题。

欧洲各国地质调查机构积极应对能源转型。英国地质调查局以去碳化与资源管理为中心，重点开展了地热资源的监测研究，建立了英国地球能源观测站，开展热量、水文地质、机械、化学和微生物研究，以评估储存性能、优化效果以及热循环产生的影响。此外，英国地质调查局还开展了重点关键矿产资源的全球评价以及全生命周期评价[24]。法国地质调查局重点开展支撑服务欧洲循环经济发展的资源循环利用评价、地热资源调查和碳捕集与封存（CCS）等工作，支持能源转型[25]。德国联邦地球科学和自然资源研究所重点开展地热、CCS、核废料存储、地下水资源的供应安全评价以及能源和矿产资源的负责任的开发等研究[26]。

保障能源资源安全同样是我国地质工作者的重要职责和使命，新一轮找矿突破战略行动在任务部署方面重点围绕紧缺战略性矿种，并加强了矿产资源综合利用方面的研究。

（二） 以环境治理、空间治理、灾害治理，推动经济社会可持续发展

随着世界主要发达国家陆续进入后工业化阶段，可持续发展成为各国地质调查机构的优先事项，在英国、法国、德国等国家的地质调查发展战略中明确提出了如何具体对接17项联合国可持续发展目标。综上可以看到，这些国家的国家地质调查机构主要从环境、空间、灾害等三个方面着手。

在环境治理方面，侧重于城市和乡村地区的水土修复。例如，法国地质调查局重点开展棕地复垦和水污染治理方面的调查研究工作[25]，英国地质调查局开展了适应环境变化方面工作[24]，德国联邦地球科学和自然资源研究所开展了水污染研究和土壤健康方面的调查研究[26]。这些欧洲发达国家的地质调查机构的很大一部分工作重心仍然是在处理工业化发展给国家留下的创伤。

在空间治理方面，欧洲各国侧重于城市地下空间和城市发展规划。其三维地质填图工作全球领先，以英国和荷兰为代表，为服务城市密集布局的建设和规划提供了较好的基础。英国地质调查局的三维填图与建模技术历经20多年的发展，覆盖范围从场点到城市，再到英国大陆与大陆架，以城市三维地质模型为基础，全程参与城市发展规划修编[27]。荷兰是世界上最早开展四维地质填图的国家之一，基于其四维地质模型基础，荷兰地质调查局开发了城市地下数据库，为城市规划提供了调查数据、模型信息和各类许可证资料，由此荷兰地质调查局成为国家规划制定的专业机构[28]。2013年，为更好地推动地质工作服务与城市空间管理，欧洲各国联合发起欧洲城市地下空间行动计划，以推动提高对城市地下空间的理解和利用[29]。

自然灾害也是服务可持续发展的一个重要内容，尤其是在当前气候变化背景下。英国地质调查局的重点是多重灾害与风险评估，包括自然灾害过程对经济增长、建筑环境、生产生活产生的重大影响；此外，深化了对危害性、脆弱性、暴露性和风险的研究和应用，确保研究成果有用、可用并得到使用[24]。德国联邦地球科学和自然资源研究所侧重地震和滑坡研究，在工程地质学、工程地震学和卫星遥感的基础上，分析自然灾害的时空分布规律和过程，并致力于在国家层面推广减少灾害风险和提高抗灾能力研究的经验和方法[26]。

2018年，我国印发的《深化党和国家机构改革方案》明确提出，自然资源部要履行好统一行使全民所有自然资源资产所有者职责，统一行使所有国土空间用途管制和生态保护修复职责，这也对我国地质工作提出了新的要求，指明了新的方向。近年来，我国地质工作围绕“两统一”职责的行使，积极拓展工作领域，开展了自然资源综合调查、资源环境承载能力评价、生态地质调查等工作，有效支撑了自然资源管理工作。

（三） 以系统思维、数据思维、生态理念，推动现代地质工作重塑

近年来，生态文明理念逐渐深入人心，地质作为生态系统的重要组成部分得到广泛认同，涵盖了“水 ‒ 土 ‒ 气 ‒ 生 ‒ 岩”五大圈层的生态系统也逐渐成为地质工作的重点工作领域。适逢大数据、云计算、人工智能技术在地质工作中逐渐得到应用，将生态系统各单元从数据的角度整合为一个有机系统成为可能，进而推动复杂问题的解决。

美国地质调查局的发展改革路径体现了其现代地质工作构建的过程。1996年，美国国家生物局并入美国地质调查局，使其业务领域完整涵盖了五大圈层。2012年，以七大使命领域发展战略的发布为重要标志，开始了其问题导向的转型。七大使命中的核心科学体系使命是一项综合性的工作任务，试图构建一个能把美国地质调查局的所有使命无缝整合起来，更有效解决21世纪各种问题的科学框架[30]。2021年，美国地质调查局发布新科学战略，其重心是构建EarthMAP。EarthMAP是一个将各学科研究内容之间的逻辑关系打通，将科学概念、信息、数据、公式、模型进行系统性组织和应用的工作框架、数据集成模块以及工具箱。这种研究模式将贯穿未来的整个工作流程，包括信息采集、数据存储、整理加工、数值模拟、深入研究，直到最终形成支撑决策的工具等各个环节[31]。相较于之前的模块式科学框架，EarthMAP更加突出了数值模拟分析、评估预测及最终产品的产出。为了向整合的地球系统科学框架迈进，美国地质调查局已经建立了3个旨在提升地球科学综合技术和知识基础的机构：数据集成共同体、创新中心和鲍威尔分析与合成中心[4]。目前，EarthMAP也处于探索阶段，2022年发布的《EarthMAP用例开发：美国地质调查局未来综合预测科学的路线图》提出了36个试点研究项目，重点集中在公共土地和水域保护相关的重要主题的融合[32]。

英国地质调查局面向人类生存、环境变化及可持续发展，于2009年提出了应对能源和环境变化挑战的战略（2009—2014年），可概括为“观测和监测”“环境模拟”“知识库及交流”三大目标。用四类行动支持目标实现，一是全方位、多圈层、“天地海陆”一体化的观测和监测；二是开发环境影响模拟平台，整合观测资料的认知；三是管理数据、信息和知识，增强互动性和易用性；四是交流和开发知识，增强社会和经济影响力。其战略以“环境模拟”为重点，以“环境模拟平台”建设作为机构的发展方向和各类资源的迁移方向，应对不断变化的环境挑战，以“莱伊尔中心”为创新示范实体，不断建设机构内外联合创新的驱动体系，力图将“全系统方法”用于其科学研究。英国地质调查局通过运用新技术和新数据，理解并预测与人类生存相关且意义重大的地质过程，研究重点同样聚焦于地球关键带。

（四） 以交叉融合、技术驱动、时间思维，推动地球系统科学逐步完善

传统地质调查工作对象的时间变化周期以十万年至百万年尺度计量，远远大于地球表生环境变化周期。因此，预测的周期也以十万年至百万年计。当前，叠加了外动力因素和人类作用以后，地质工作需要加强时间思维，更好地预测地球环境的变化。例如，GSC前任局长撰文指出，加拿大地质工作经历了从“地球科学调查和综合三维模型”到“支撑模型和整合的地球科学”，再到“预测地球科学和系统”3个阶段，这3个阶段起步于不同时代，但现在是3个齐头并进的方向，共同构成加拿大地质工作的3个方向[21]。可以看出，GSC正在借助第四次科技革命带来的高新技术，谋划推动地质工作的调查方法、技术手段和成果表达等方面的升级换代。

地球深部研究是地球科学前沿之一，地球深部与表层的相互作用形成了地震、海啸、滑坡等重大自然灾害，因此实施空天对地全天候观测尤为重要，以保障人类生存安全。开展关键地带的陆地与海洋地质调查十分重要，不仅可以发现更多经济社会发展所需要的矿产资源，而且可以孕育出革命性成果，此外，地球深部研究也为解决部分重大地球科学问题提供支撑。正是因为20世纪60年代的海底调查，诞生了20世纪地球科学最重要的理论基础——板块构造理论，有效地解释了大洋地壳结构、物质组成及其演化规律。

五、 我国地质工作的新机遇与新方向

形势分析为地质工作未来的需求提供了长周期的参考，主要国家地质调查机构的最新动态为我国地质工作未来的发展提供了方向性建议。结合我国地质工作实际，提出如下思考。

（一） 清洁低碳能源和关键矿产资源：气候约束和地缘政治约束下的能源资源供应

未来，全球气候变化将推动能源体系进行一场根本性的变革，将由传统的煤炭等能源资源逐渐向天然气、地热能、风能、太阳能等清洁低碳能源转型，进而推动地质工作方向的转变和调整。未来，随着我国国际地位的不断提升，地缘政治环境将可能变得愈加复杂，应持续推进境外地质工作，提升国际矿业合作能力和水平。

持续深化能源和关键矿产资源成矿理论研究和方法技术研发，提升探测的深度、精度、速度。在传统能源领域，攻关煤炭清洁低碳利用，煤基能源协同发展，推进全油气系统理论研究，系统揭示传统油气与非常规油气之间的成因联系，构建新的勘探模式。开展煤岩气、页岩气、天然气水合物、干热岩等非常规能源成矿理论、找矿方法、勘探技术研究，加快推进天然气水合物和干热岩等能源资源勘查开发产业化进程。立足我国典型造山带，查明矿产富集机理、时空分布格局，完善深部成矿过程认识，揭示关键矿产富集机理及成矿物质源、运、储、存的过程。加大镍、铜、铬、钴、中重稀土、金、铂钯、锰、钾盐、富铁矿、铝土矿、晶质石墨等战略性矿产资源勘查，支撑我国经济结构调整和能源转型。深化共伴生矿产资源理论研究和矿产资源综合利用技术研发，如煤炭中关键矿产的提取利用等方面研究攻关。开展深部矿产资源的物理化学过程和可表征信息信号特性研究，提升现代地球物理和地球化学勘查技术的精度和深度。

推进能源资源基地与国土空间规划的有效衔接，加强能源资源保障体系建设。依据资源禀赋、开发利用等情况，布局一批能源资源基地和国家规划矿区，打造战略性矿产资源稳定供应的核心区，在各级国土空间规划中予以充分考虑，并探索在能源矿产资源基地构建政策扶持体系，吸引社会资本参与矿产勘查和绿色矿山建设。与冶炼、金属加工、制造等下游相关产业规划衔接，实施矿产地储备工程，构建产品、产能和产地相结合的战略性矿产资源储备体系。

不断深化矿产资源全球布局研究，切实推进国际矿业投资合作。服务中国矿业全球化发展战略，建立健全覆盖全球的战略性矿产资源“储、产、消、贸”的动态数据体系，动态发布全球矿产资源储量信息。加快建设以战略引导、矿山信息、项目信息、科技咨询为主要内容的全球矿产资源信息服务平台。在矿产资源丰富的国家派遣矿业参赞，加强与国内的信息沟通，推进与国内矿业企业的矿业投资合作。

以企业为主体，“产学研”深度融合，开展找矿勘查装备、设备和高精度测试仪器研发，从“跟跑、并跑到领跑”，逐渐全面实现国产替代。

（二） 水资源：破解气候变化条件下的资源、生态、灾害难题

作为资源要素，水是最重要的经济资源和生命基础，是人类赖以生存的关键要素；作为生态要素，水是生态系统中最为灵活的因子，生产生活用水的增加必然会挤占生态用水，这将会给生态系统带来严重后果；作为灾害要素，气候变化可能对水资源产生重要影响，进而产生灾难性后果。

构建地表水 ‒ 地下水一体化调查监测体系，加强水平衡、水循环研究。开展以流域为单元的水文地质调查评价，探索开展航空地球物理等新技术的应用研究，建立新的水资源调查评价技术体系。开展流域水循环过程研究，解析水循环通量与存量收支平衡关系，预测未来演进趋势。开展水资源与粮食、能源纽带关系研究，为气候变化约束下的用水管理提供地质支撑。在前期调查研究基础上，提出生活、生产、生态用水平衡与空间均衡策略，支撑水在资源要素和生态要素之间的合理配置。

加强区域地表水 ‒ 地下水演变关系调查研究，服务含水层补给管理（MAR）。地表水和地下水之间的相互转化，既可以通过自然过程实现，也可以通过人为过程控制。因此，在一定区域范围内，将地表水转移和储存到地下含水层中是一种行之有效的地表水 ‒ 地下水联合用水管理方案。在地表水或经处理的废水可再利用的情况下或是在沙漠地区，MAR是联合用水管理的一个重要组成部分。作为国家水网等平面空间水资源调度手段的一个有益补充，MAR可以为水环境和水灾害问题的解决提供支撑。地质工作要加强区域地表水 ‒ 地下水演变关系研究，支撑服务MAR。

及早评估气候变化条件对水循环的影响，提出应对之策。全球气候变化已是一个不争的事实，它所带来的影响也不可估量，尤其是对水资源系统的影响。气候变化必然会引起全球的水资源在时间和空间上的重新分配，在质量和数量上的重大改变，导致突出的水环境和水灾害问题。特别是我国，地域辽阔，跨越多个气候带，气候变化所带来的影响更加复杂多变。必须加强气候变化对水循环系统、生态系统、产业发展及生产生活方式等方面影响的研究，及早开发预测模型。

（三） 灾害地质：支撑服务防灾减灾与国土空间规划

气候变化影响着地质灾害的发生频率和程度，为人类安全合理规划和利用国土空间带来了一定的挑战。

提高地质灾害调查精度，加大国土空间规划管控力度。开展大比例尺地质灾害风险评价和调查勘查示范，综合运用合成孔径雷达测量、高分辨率卫星遥感、无人机遥感和机载激光雷达测量等技术，不断提高调查精度。将自然灾害纳入空间规划，采用包括地质学、社会学和行为科学等多学科方法评估风险，同时与土地规划部门和保险机构广泛合作。地质灾害高易发区是国土空间规划和用途管制的特殊区域，需要加强技术支撑和对策措施试点研究，协助政府全面了解可能发生的地质灾害，从源头上降低灾害风险对人类社会的影响。

提升科技支撑能力，加强多重灾害过程（包括链式灾害）的识别和研究。地质灾害是仅次于大气圈和水圈灾害的第二大灾害门类，并与大气圈、水圈灾害之间存在着灾害链的关系，应当加强多重灾害的理论研究、监测预警预报和风险评价研究。从单一地质灾害研究向多重地质灾害研究转变，从灾害机理研究向多重地质灾害建模、预测和快速反应转变。

研制预测模型，加强气候变化背景下的地质灾害防治工作。在未来人口高度聚集、气候变化影响加剧的背景下，要求地质工作针对可能遭受气候变化相关地质灾害的内陆和沿海地区开展高精度监测和地质填图，建立观测监测网络，制定有效的方法，开发早期发现潜在地质灾害的模型和工具。

（四） 城市地质：为韧性城市建设提供系统的地质解决方案

城市地区是人类与自然矛盾最集中、最直接、最剧烈的地区。全球有超过80%的能源消耗来自城市，超过70%的碳排放来自城市地区，人类在城市的发展对环境和自然资源造成的压力较大，城市将成为未来地质工作的重要地区。

应对城市地质风险，增强城市韧性。作为地质工作的传统领域，世界各国在城市灾害的防治上均发挥了重要作用，制定了有效的方法将减少自然灾害纳入城市土地利用规划和管理。绿色基础设施是城市地区应用基于自然的解决方案应对气候变化的重要手段。未来，随着城市绿色基础设施建设的逐渐增多，为绿色基础设施提供支撑、服务韧性城市建设，可能成为地质工作新的拓展方向。

聚焦地下能源资源，进一步推进城市地区地热能源利用。城市的发展和扩张将会消耗更多的能源，尤其是城市供暖和制冷方面的能源需求将持续增多。城市地质工作应当加强系统性研究，聚焦于对地热能源开发、地下能源的储存、二氧化碳捕集与封存等，提出系统的城市能源解决方案。

加强城市地下空间利用，全面支撑服务城市规划建设。未来城市空间规划的重要性越发凸显，尤其是地下空间的规划。因此，加深对城市地下空间的认识是现代地质调查的一个重点领域。地质工作应当以系统理念加强城市地质调查，开发城市地下空间数据库，为城市规划提供调查数据和模型信息，以三维或四维模拟的形式为利用和管理地下空间提供依据，全面支撑服务城市规划建设。

（五） 海洋地质：服务海洋强国建设

随着陆地越来越多地被开发利用，人们已开始寻求在海洋空间找到解决方案，以满足不断增加的人口对粮食、能源、基础设施和运输日益增长的需求。

加强深海地质调查工作，提升海洋调查能力和水平。目前仅有5%的深海区域被人类探索过，80%以上的世界海底还没有被绘制出来。美国、日本、俄罗斯、英国等海洋科技大国都已完成海岸带、大陆架和专属经济区的小、中比例尺地质填图，进行或完成了大比例尺填图。随着人类对海洋的认识深度和利用程度的逐渐深入，地质工作应当加强海洋调查、填图和勘探工作，推动人类从近海地区走向深远海，获取更大范围的海洋深度、地形、地质、沉积物、生物多样性、栖息地和生物群落以及污染情况等的海洋基础资料，为深入认识海洋提供基础。

加强海洋能源资源勘探，为资源安全保障提供重要接替区。随着陆上资源的逐渐减少，深海资源的竞争日趋激烈。未来对全球油气勘探具有重要影响的主要地区逐渐“南移”，由北半球的北海油田、墨西哥湾，逐渐转移到南半球的圭亚那湾、南大西洋两岸、南非海域、中国南海和地中海等，海洋地质工作应当聚焦这些地区，加强海洋油气资源调查工作。随着世界能源转型的加快推进，天然气水合物、海上风力发电、海洋能、大洋矿产等将成为能源和矿产资源的重要接替资源，而这些资源的开发利用也将成为地质工作的重要领域。

构建“深潜、深钻、深网”技术装备体系，形成综合立体海洋观测探测监测能力。随着科技进步，深潜、深钻、深网将成为未来深海探测的重要手段。依靠“海 ‒ 地 ‒ 空 ‒ 天”一体化综合调查模式及技术体系，海洋观测探测监测体系将由单一手段逐步走向立体综合，由探测逐步走向探测与监测、观测相结合，实现海洋全学科、全要素、全覆盖调查，对全球范围、全水深、多时空分辨率的海洋信息实时获取。

（六） 生态保护修复：保障生态安全底线的生态地质工作

人口的增长和持续的城市化进程造成生态系统的破坏，生态系统的持续受损降低了生态系统的服务价值，恢复和修复受损的生态系统已成为全球各国的公共议程，地质工作在其中将能够发挥重要作用。

以地质多样性调查为基础，优化我国生态系统格局。地质多样性是生态多样性的基础，开展生态保护修复工作，必须以地质调查工作为前提。需要在保护修复工作中充分考虑地质条件和地质作用，开展基线调查，确定该地区的参考生态系统条件，利用全面综合的方法来理解生态系统的复原力、恢复情况和功能。进而，在基础地质工作的基础上，提出生态系统恢复的目标、方法和措施，建立评价指标体系，服务生态系统格局优化。

开展多门类自然资源综合调查，为生态系统服务功能评估提供基础。包含了“水 ‒ 土 ‒ 气 ‒ 生 ‒ 岩”在内的多门类自然资源及其相互过程共同组成了生态系统服务功能的自然基础，而生态系统服务功能对于维持人类社会的可持续发展至关重要。自然资源之间存在密切的相互关系，如矿产资源的开发会对水资源、土地资源、生态资源等产生长期或短期的影响。因此，地质工作可以通过开展多门类自然资源的基线调查、资源之间的综合调查研究和影响的趋势分析等，为生态系统服务功能调查研究提供重要基础。

加强地质环境机理研究，为生态问题的解决提供地质依据。包括土地退化、水土流失（冻融侵蚀）、土地沙化、石漠化、生态系统退化、森林退化、草地退化、湿地丧失等在内的生态问题都不同程度的与地质背景有关。地质工作要对这些生态环境问题开展综合性调查评价，重点关注生态问题现状和趋势，并预测未来环境状况，防止地球化学灾害的发生。

（七） 深浅结合：构建地质科技新体系

面向未来中长期发展目标，立足于地质科技实际，加强学科交叉融合，加快高新技术应用，推动建立数据驱动的地质工作模式，着力构建地质科技新体系。

以地球关键带研究为突破口，提升地球表层重大地质科技问题研究能力。地球关键带对于调节自然生境、支撑经济发展、提供生态服务等具有至关重要的作用。地质科技工作要紧紧扭住“地球关键带”这一地球表层调查研究的核心，围绕资源管理、环境保护和生态改善需求，开展重大科技问题研究，为夯实资源基础、环境基础和生态基础提供科学依据。

持续推进地球深部探测与矿产资源勘查国家科技重大专项，提升我国深地理论研究和探测技术研发。以深部成矿理论的突破指导深部找矿实践，开辟矿产资源“第二空间”，推进矿产资源综合利用技术研发，盘活一批呆矿、尾矿。同时，太空资源开发与利用逐渐成为大国博弈的新疆域，也是科技竞争的制高点，需要着力于提升太空找矿的基础理论研究和工程技术研发，提前布局。

依靠观测、监测、探测技术和信息技术，推动地质工作范式变革。大数据、人工智能、云计算等信息技术的出现，以及传感、物联网等技术的不断创新，促进了对地观测、地面监测、深部探测、海洋观测等技术的快速发展。地质工作与生俱来具有数据密集型工作的特征，借助新的信息技术和数据采集技术，将会实现由区域机理模型研究向宏观趋势规律研究的转变，全球尺度统一模型的实现成为可能。地球系统科学理论也可能由此产生，地质工作逐渐实现向第四范式的转变，形成第一、第二、第三、第四范式共同工作的模式。

六、 结语

随着资源环境约束趋紧、人地关系失衡、气候变化影响加剧，未来的地质工作需要拓展广度，提高深度。一是要持续为人类社会发展提供能源和矿产资源安全保障。地缘政治局势紧张、科技革命和产业革命加速、供应链安全形势严峻，地质工作既要加强矿产资源勘查，又要提高综合利用效率。二是地质工作要保障人类良好的生存环境。要加强地球表层系统特征和演化规律研究，并逐步建立起地球深部过程与表层系统的联系，探索宜居地球的过去、现在和未来。三是地质工作要依靠科技创新实现现代化。加大地质科技创新人才的培养力度，依靠新兴的观测、监测和探测技术，实现地球系统的实时数据获取，推动传统工作模式的变革。借助信息时代的红利，应用当前人工智能和大模型等先进技术，构建地质领域“大模型”，推动地质工作从传统范式向数据密集型范式转变。

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