地质调查支撑服务海南生态文明建设探索与实践

黎清华，张彦鹏，齐 信，胡道功，马生明，崔振昂，涂 兵， 柯贤忠，陈双喜，彭 康，唐世新，杨 博，贾丽云，刘文涛

1.中国地质调查局武汉地质调查中心（中南地质科技创新中心），湖北 武汉 430205；2.中国地质科学院地质力学研究所，北京 100081；3.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所，河北 廊坊 065000；4.中国地质调查局广州海洋地质调查局，广东 广州 510075；5.中国地质大学（武汉），湖北 武汉 430074

生态文明是尊重自然、顺应自然、保护自然，注重人与自然和谐的现代文明形态，面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，必须树立生态文明理念，把生态文明建设放在突出地位。作为基础性、公益性、战略性的地质调查工作应主动适应这种形势，需在工作内涵和服务对象上进行深度调整，把支撑生态文明建设和自然资源综合管理纳入到新时期地质工作转型升级和拓展领域的重要范畴中（施俊法等，2020；姜杉钰和王峰，2021；聂洪峰等，2021）。

多年来地质工作围绕不同时期、不同地区经济社会发展中资源环境方面的突出问题，拓宽地质服务的新领域和创新理论方法，在不同地区的生态文明建设中发挥了重要作用（李金发，2014；刘芳，2019）。从初期支撑工业发展的找油找矿地质调查，到后来支撑重大工程和城镇建设的水工环地质调查，再到现在的支撑社会高质量发展的生态地质和自然资源综合地质调查，地质调查工作越来越系统化，内容越来越丰富（施俊法等，2014；杨宗喜等，2016；肖国强等，2022）。近年来，以图幅为特色的地质调查工作不断探索支撑生态的系统保护和整体修复，展示自然资源的发育特征系统性（姚震和杜子图，2018；王尧等，2020；殷志强等，2020）。尤其是在服务国家地质资源开发规划、减灾防灾应急、区域重大工程布局与建设、土地利用和重大规划方面发挥了基础引领性作用，从不同方面服务国家生态文明建设（张训华，2015）。在生态文明战略背景下，高质量发展面临国土空间优化开发与利用、生态产品价值实现机制探索和生态保护修复等一系列新需求和新问题，探索地质调查支撑服务生态文明和自然资源管理全链条工作模式和机制，全方位提升地质调查工作能力成为摆在新时期地质调查工作面前的一项新的重要任务（施俊法等，2020）。海南地理位置独特，生态环境优美，地理单元相对独立，具有成为全国生态文明试验区的独特优势，为打造地质调查支撑服务生态文明建设示范提供了极佳的试验场。正在稳步推进中国特色自由贸易港建设的海南，定位为全面深化改革开放的“三区一中心”，建设国家生态文明试验区已成为其高质量发展的核心内容之一（致公党中央调研组等，2021）。针对海南生态文明试验区建设对地质调查工作的新需求和制约海南自贸港建设的新问题，2019～2021年中国地质调查局组织实施了海南生态文明试验区综合地质调查工程（以下简称海南工程），围绕城市地下空间开发利用、海岸带生态环境破坏、重大基础设施地质安全、热带高效农业发展以及生态产品价值实现等典型问题，开展海南岛自然资源综合地质调查，重构自然资源空间区划理论技术方法体系，形成支撑海南国土空间规划和用途管制的地球系统科学解决方案，制定可供推广的省级多门类自然资源调查评价的工作技术标准，为新时代地质工作转型升级提供相关经验。

1 研究区概述

海南省位于我国最南端，北以琼州海峡与广东雷州半岛隔海相望，陆域面积3.54万km2，海域面积约200万km2，是我国陆域面积最小、海域面积最大的热带海洋岛屿省（张晶晶，2017）。海南岛内地形呈穹窿状，中间高四周低，山地、丘陵、台地、阶地、平原、水域等地貌结构由中部向沿海形成层状垂直、环状水平分布（袁建平等，2006）。海南岛地层出露较齐全，岩浆活动频繁，岩浆岩分布广泛，构造发育（图1）。第四纪以来的活动断裂主要发育于琼北地区，其他地区主要表现为老断裂的继承性活动（海南省地质调查院，2017）。

图1 （a）海南岛地形地貌（据袁建平等，2006）和（b）地质图（据傅杨荣，2014）Fig. 1 (a) Geographical map (after Yuan J et al., 2006) and (b) geological map (after Fu Y, 2014) of Hainan Island

受地质条件控制和影响，全岛地下水主要划分为松散岩类孔隙潜水、松散-半固结岩类孔隙承压水、火山岩孔洞裂隙水、碳酸岩类溶洞水和基岩裂隙水等五大类；工程地质区可划分为琼北平原台地工程地质区、中部山地丘陵工程地质区、琼西滨海冲洪积海积倾斜平原工程地质区和琼东南滨海残丘平原软土工程地质区（张晶晶，2017）。海南岛特殊的地理位置和地质条件导致区域主要面临着水土环境质量背景值高、水土流失、滑坡崩塌、海岸侵蚀、港口淤积、海水入侵和珊瑚礁红树林破坏等一系列典型环境地质问题，不同程度制约和影响着海南经济社会发展和生态文明建设（廖香俊等，2005；仝长亮等，2018）。

2 海南工程总体思路

牢固树立和贯彻落实“山水林田湖草是一个生命共同体”的工作理念，以探索自然资源综合调查评价区划技术方法为主线，围绕海南生态文明建设过程中重点关注的城市规划建设、热带特色农业布局、国土空间优化及生态保护修复等重大需求，重点开展四方面工作：一是围绕海口江东新区、三亚市规划建设区、海岸带重大工程区开展综合地质调查，建立不同层级“双评价”技术方法体系，支撑服务国土空间优化与开发利用；二是开展琼中县脱贫攻坚地质调查工作，在集中连片区为安全饮水和矿泉水与地热水开发利用等方面提供有力保障；三是开展生态农业地质调查与地质文化村试点建设，探索支撑生态价值实现机制；四是围绕红树林、珊瑚礁、滨海沙滩等开展综合地质调查，支撑滨海湿地生态保护与修复和海南岛自然资源综合信息平台建设与监测体系构建（图2）。

图2 海南工程总体思路与工作内容Fig. 2 General idea and work content of Hainan project

3 探索实践的主要成果与进展

3.1 支撑国土空间优化开发与利用

探索国土空间开发保护制度、深化“多规合一”改革、严格自然生态空间用途管制、推进绿色现代城市规划建设、科学规划重大工程及基础设施是海南自贸港和生态文明试验区建设的重要内涵和要求，同时也是新时期地质调查工作支撑服务和转型升级的重要方向，也成为探索服务生态文明试验区建设的重要方面之一，因此工程围绕区域国土空间规划，城市规划建设和重大工程规划建设等重大需求开展了系列探索。

3.1.1 不同层级双评价成果服务国土空间规划

资源环境承载力评价和国土空间开发适宜性评价（以下简称“双评价”）是优化国土空间开发格局、合理布局建设空间的依据（杜海娥等，2019）。国内外学者探索开展了包括土地、水、生态等在内的各种资源环境承载能力的评价与研究工作（Gober et al.，2010；Widodo et al., 2015；刘年磊等，2017；封志明等， 2017）。基于《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南（试行）》（自然资源部，2019）的技术要求，结合海南岛的国土空间用途管制与生态保护修复的目标导向，分别选择海南岛海岸带、三亚市、琼中县为双评价试点，探索形成“海岸带-市-县”不同层级双评价实践案例和技术方法体系。通过“双评价”工作，研判国土空间开发利用问题和风险要素，为海南岛海岸带、三亚市、琼中县国土空间规划提供科学指导建议。

（1）海岸带国土空间规划：严格限制围填海区域和规模，重要生态环境敏感区及周边海域严格限制填海，并尽可能采用人工岛式围填海、多突堤式围填海等填海方式；海岸带总体渔业养殖适宜性等级较高，但沿岸大部分低地、滩涂以及海湾内不适宜进行海水养殖，如：海口港、清澜湾及周边海域；港口建设适宜性的岸线占全省岸线的18.86%，等级为一般的岸线占比46.96%，等级为不适宜的岸线占比34.18%。

（2）三亚市国土空间规划：三亚市各区生态保护重要性以育才生态区和天涯区北部最高，崖州区和海棠区农业发展潜力大；崖州区、海棠区宜以经济建设和农业生产并重，天涯区宜以生态保护为前提发展经济建设和农业生产，而其北部山区宜以生态保护为主，限制农业开发与城镇建设，育才生态区也宜以生态保护为主，适当发展生态旅游产业；海南三亚崖州新区港口建设适宜性较高，具备城镇建设的优越条件，建议在崖州一带开展城镇建设，推动三亚及崖州新区的发展。

（3）琼中县国土空间规划：琼中县森林资源丰富，覆盖率总体高，天然林面积被人工林侵占，植被的水土保持能力有所下降，建议以热带雨林国家公园为主体，构建中部绿色生态屏障，落实优化生态保护红线，构建“两屏、三带、多廊道、多节点”的生态保护格局；琼中县水资源丰富，重点的水源地保护力度不够，水源存在污染风险，建议加强三江水源涵养区保护；区内生物多样性资源丰富，物种生境却较破碎化，生物多样性保护廊道有待科学构建和区域协调发展；琼中县耕地资源有限，但耕地资源清洁，且具有富硒富碘特性，应着力做优做强特色农业，提高土地利用效率和附加值；矿泉水与地热水资源优良，开发潜力巨大，建议进一步加大矿泉水与地热水资源勘探力度。

3.1.2 城市人-地界面探测与空间优化成果服务地 下空间开发利用

地下空间开发利用是增强城市承载能力、有效化解城市病、实施可持续城镇化发展战略的必由之路（王成善等，2019）。不少城市在发展过程中已经产生过一系列由于地质情况不明或潜在危险性判断不足而导致的问题（程光华等，2019）。地质调查先行支撑城市地下空间安全开发利用已成为城市规划建设的重要趋势。地质调查先行支撑城市地下空间安全开发利用已成为城市规划建设的重要趋势。以海口江东新区为例，其作为海南自贸港建设先行示范区和重要标杆，地上地下一体化规划建设被摆在区域发展的重要位置。

基于成果集成、岩性对比、年代学与沉积环境研究，首次建立了江东新区地下200 m深度的标准地层层序，厘清了江东新区地下空间结构，构建了地下空间三维地质结构模型（图3）；同时对可能影响江东新区开发的活动断裂、地下沼气、砂土液化、软土震陷、膨胀土、溶蚀空洞、风暴潮、地面沉降、水土腐蚀、（微）咸水入侵、高铁水等11项地质问题的现状分布、危害情况、所处地质环境及变化情况进行了综合分析评价，提出了具体的应对措施。

图3 海口江东新区地下空间三维地质结构模型（据张傲等，2022）Fig. 3 Three-dimensional geological structure model of underground space in the Jiangdong New district, Haikou (after Zhang A et al.,2022)

基于地下空间三维地质安全系统评价，提出了地下空间综合利用、重点地下工程科学规划、优势地下水资源高效利用的对策建议。对江东新区浅层、次浅层、次深层、深层地下空间开发利用适宜性、开发利用价值、资源量及其综合开发利用潜力进行了系统评价，对各层地下空间、各潜力区的资源量进行了综合计算，从地下空间利用模式、功能、地质问题防治等方面提出了分层规划利用的建议，为城市总体规划和中央商务区控制性详细规划编制提供了重要参考依据（张傲等，2022）。

3.1.3 区域地壳稳定性评价与活动构造探测成果服 务重大工程选址与建设

重大工程的规划建设是加快推进海南自由贸易港落地建成的重要基础，海南岛特殊的地理位置和地质条件即为其发展创造了良好的外在条件，同时局部地质安全问题也不可忽视（廖香俊等，2005）。地质调查工作在国家重大工程规划和建设中发挥着重要的先行性和基础性作用，可为海南自贸港建设重大工程规划、选线、设计、施工和运营管理提供重要的地质环境资料和科学依据。

为支撑服务海南自贸区重大工程规划建设，在活动断裂调查基础上，鉴别出全岛12条晚更新世-全新世活动断裂和10条早-中更新世活动断裂。地壳稳定性评价结果表明，海南岛及近海地壳稳定性总体属于稳定到次稳定，次不稳定区主要分布在琼北地区和琼南沿海地区，不稳定区局限于活动断裂带附近（图4）。基于活动断裂调查成果，开展了三亚新机场及邻区、海口港、昌江核电站和文昌航天发射中心等重大工程区地壳稳定性评价工作，结果表明三亚新机场、文昌航天发射场及昌江核电站等目前正在规划建设或扩建的重大工程区地壳稳定性主体属于稳定区和次稳定区。

图4 海南岛及近海地壳稳定性评价图Fig. 4 Evaluation of crustal stability in Hainan Island and offshore area

针对红塘湾新机场建设区和崖州湾南山港扩建区开展精细化地质调查评价，红塘湾新机场建设区海底地形较平缓，工程区地质结构稳定，工程地质条件总体良好，地壳稳定性较好，具备重大工程建设的基本地质安全条件，但在工程建设区存在埋藏古河道、不规则浅埋基岩和浅层气等环境地质问题（图5），提出了工程建设应充分评估，护岸工程和跨海大桥建设注意避让等初步规划建设方案。

图5 三亚重点地区海域环境地质问题分布Fig. 5 Distribution of environmental geological problems in part of offshore areas of Sanya

针对海口港—澄迈湾港口工程发展建设，开展海陆一体综合地质调查，形成了区域地形地貌、工程地质、灾害地质及第四纪地质陆海一体的成果认识，为港口重大工程建设及港航条件优化提供基础支撑。调查区陆域地形相对平缓，海域地形总体呈东陡西缓地势，局部5 m水深线距岸小于200 m，具备发展港航业潜力（图6）。区内近岸海域浅部断层发育，工程风险性大；相对而言陆域地质灾害不发育，地基承载力高，适宜工程建设。

图6 海口港-澄迈湾海陆一体地形地貌及灾害地质图Fig. 6 The landform and geological hazards distribution in Haikou harbor and Chengmai Bay

3.2 构建民生地质技术方法与工作路径

做强做优热带特色高效农业，打造国家热带现代农业基地，培育推广绿色优质安全、具有鲜明特色的海南农产品品牌，推进乡村振兴战略，开展特色地质文化村镇建设，形成“一村一品、一乡一业”特色是海南优质地质资源生态产品价值实现的重要路径之一（孙铁玉等，2019；丁华等，2020）。查明海南地质资源的先天特征和禀赋，科学分析土地资源质量的空间分布特征，深入挖掘地质资源的质量优势，系统提升重要地质资源生态产品价值，将为海南生态产品价值实现探索提供重要地质智慧和特色地学路径。

3.2.1 富硒土地资源评价成果服务热带特色农业发展

绿色富硒等优质耕地已经成为发展特色农业和生态农业新的增长点，发展富硒农业对提高人们生活质量、促进农业与农村以及区域经济发展都具有重要意义（高显钧等，2013；蔡海生等，2020）。作为我国重要的热带作物种植区，清洁的土壤资源和得天独厚的自然地理环境，使得海南岛具备了发展优质农业的基础条件（傅杨荣，2014）。充分挖掘优质土地资源和特色农产品产业，将有力促进区域热带特色农业发展与提质增效。

在琼中、澄迈、海口等地系统查明富硒土壤分布状况，圈定富硒土地80.3万亩。其中在琼中湾岭镇圈定绿色富硒土地35500亩，无公害富硒土地4805亩，一般富硒土地3315亩（图7），为支撑琼中脱贫攻坚和乡村振兴，促进天然富硒特色农业的发展提供了重要基础。进一步分析了海南岛农产品硒、碘含量，并参照相关标准，发现富硒含碘农作物以福橙、绿橙果肉为主，部分玉米、辣椒、百香果和花生达到富硒标准；相对而言，茶叶、益智、花生、山药和咖啡等具有较高的碘含量；为提升农产品品质和附加值提供了重要的科学依据。

图7 琼中天然富硒土地分布图Fig. 7 Distribution map of natural se-rich land in Qiongzhong County

3.2.2 “地质+生态农业”模式成果服务地质文化村 建设

地质文化村（镇）是指依托地质资源禀赋，通过深度挖掘地质科学和文化，将其与乡村、乡镇建设相融合，发展特色产业和经济，提升乡村、乡镇生活品质和文化内涵，形成的宜居宜业特色村镇（丁华等，2020）。

儒安村位于海南省海口市秀英区石山镇，为雷琼火山群环抱，以儒安村及周边具有典型的火山地貌以及熔岩被、熔岩棘、玄武岩柱状节理、坍塌的溶岩隧道、不整合接触等地质景观与村内保存完好的玄武岩为依托，结合儒安古村落遗址、村内黎药园等生态资源和优质天然矿泉水地质资源，打造形成儒安“地质+生态农业”模式地质文化村。编制完成《海南省海口市儒安地质文化村建设报告》，经中国地质学会评选，2021年5月25日该村正式成为全国首批8家“三星级”地质文化村之一，并于2021年12月3日正式挂牌“海南儒安火山地质文化村”。中央电视台农业农村频道在儒安村录制《大地讲堂：乡村演说家》，极大地提高了儒安地质文化村在全国的知名度与影响力。

3.3 支撑脱贫攻坚与乡村振兴

3.3.1 水文地质调查与勘探成果服务琼中县集中连片 缺水区饮水安全

琼中县侵入岩分布广泛，岩性以花岗岩、花岗闪长岩等为主，地下水分布不均，找水难度大（齐信等，2021a），但琼中县地下水质量总体较好（齐信等，2021b），地下水中富含偏硅酸、锶、锌等矿物质元素，具有较大的矿泉水开发价值。按照“构造控水、裂隙导水、空间蓄水”找水思路精准部署，在琼中县形成“明确方向、远景分析、锁定靶区、精确定孔、科学成井”的“五步法”找水过程和“筛查、调查、勘查、钻查”的“四查”找水体系。通过地下水探测技术方法和花岗岩区地下水赋存模式总结（齐信等，2021a；任磊等，2021），破解花岗岩区找水困境，成功探获29口扶贫水井，包括1处饮水示范工程、5处示范井、24口探采扶贫水井。总出水量达到8091吨/日，总水量可满足4万余人的安全饮水需求，目前已解决1.5万余人安全饮水以及百亩槟榔园、山茶园灌溉和多处养殖基地的供水需求。

3.3.2 矿泉水与地热水清洁资源评价成果服务琼中 县绿色发展

丰富的矿泉水资源与地热水资源为琼中县脱贫摘帽后向实施乡村振兴战略提供了重要的切入点和发力点。加大矿泉水与地热水资源勘探和合理开发，探索生态价值实现机制，实现“资源变资产”，增强贫困地区的造血功能，对琼中县可持续绿色发展起到了强有力的支撑作用。

29口扶贫水井中有8口是具有较大开发价值的珍稀矿泉水源井，8口矿泉水井总出水量达到4890吨/日，各项水质检测指标均可达一类或二类饮用水标准。开展琼中县2口矿泉水井系统性监测工作，支撑了琼中县政府矿泉水资源采矿权的申报。

琼中县地热资源勘探方面也取得新突破，通过查明上安乡南流地热田的热储断裂构造空间展布特征，优选4处靶区进行地热钻探施工，其中3口井成功探获地热矿水（图8），井温范围46.0 ～52.1℃，总出水量突破5000 t/d，热矿水类型为氟水、硅水，具有较高的医疗康养开发利用价值，可以作为医疗矿水开发。

图8 琼中县上安乡地热钻孔分布图Fig. 8 Distribution map of geothermal boreholes in Shang＇an Town, Qiongzhong County

3.4 支撑海岸带生态环境保护与修复

海岸带是人类活动的重要区域（Nicholls和Cazenave, 2010；王焰新等，2020），是海南生态文明试验区生态文明建设的重点区域。受人为和自然因素共同驱动，海岸带资源与环境矛盾日渐突出，生态环境地质问题不断涌现（许妍等，2016，范成新等，2021）。针对海岸生态保护和系统修复，海南生态文明试验区综合地质调查工程选择红树林、珊瑚礁和沙滩退化等典型滨海生态资源和生态环境地质问题开展了系统调查。

3.4.1 全新世以来地质沉积演化过程研究成果服务 红树林湿地生态保护修复

红树林湿地是海南海岸带生态系统的重要组成部分（何海军等，2015；辛欣等，2016）。根据海南红树林的分布特征，在海口东寨港和文昌清澜湾两种不同类型的红树林湿地开展了系统调查。从不同时间尺度揭示了红树林生长发育与地质环境间的协同演化过程，为海南红树林湿地人工生态系统的构建，以及生态保护和系统修复提供了理论支撑。调查成果在自然地质过程和人为活动影响两方面取得系统性认识。

一是自然地质演化过程对红树林生长发育的制约和影响。沉积记录揭示了红树林湿地的地质历史演化过程。孢粉分析显示，东寨港红树林全新世以来主要属种经历了木榄属到竹节树属，再到角果木属，最后到现今秋茄树属的四个阶段。先锋红树植物木榄属的生长改变了水动力条件，进而改变土壤水分、盐分等生态环境状况，为竹节树属、角果木属和秋茄树属等真红树种群的生长创造了有利条件（图9）。地面沉降和海平面上升导致东寨港水深自南向北以3.51～7.06 mm/a的速率加深，同时河流带入东寨港的泥沙以4.15～10.66 mm/a的速率沉积，上述认识为红树林生态系统的保护与修复提供了重要依据。

图9 孢粉指示的红树林物种演化Fig. 9 Species evolution of mangrove indicated by palynology

二是人类活动对红树林生态及其生境的破坏。近几十年来，人工围海养殖等活动不仅挤占了原有红树林区生态位，还导致红树林空间分布上的碎片化，进而改变了红树林湿地的生态环境和水文动力条件，致使生物种群退化、多样性减少，红树林面积进一步萎缩。除营养盐、盐度、重金属、有机质污染等，新型污染物抗生素也在威胁红树林湿地的健康。其中抗生素类大环内酯、磺胺、磺胺代谢物和喹诺酮检出率达100%，四环素检出率达96%。抗生素使红树林根系微生物产生相应的抗性基因，改变微生物的群落结构，对红树林根系的生长发育造成显著影响（阮孙兰，2018）。

在调查监测的基础上，通过东寨港红树林生态地质演化过程识别，以红树林湿地生态系统的连通性和完整性为原则，提出了“统筹规划，精准治理”的红树林湿地生态系统保护与修复科学方案。方案包括红树林湿地动态变迁及沉积演化、关键生态地质要素监测、红树林湿地海水-地下水交互过程及湿地地面沉降监测等系列成果。

3.4.2 生态地质调查成果服务三亚东锣岛珊瑚礁生 态修复

珊瑚礁是典型的热带-亚热带滨海湿地生态系统，与红树林和海草床组成三大重要滨海湿地生态系统（王丽荣和赵焕庭，2006，路文海等，2013；Pascal et al, 2016）。针对珊瑚礁生态修复，在三亚东锣岛近岸开展生态地质调查，查明滨海地形地貌及生态环境质量，依据调查海域地形地貌、工程及环境地质实测数据，结合区域珊瑚分布历史数据，遴选出3个适宜于珊瑚修复区块（图10）。目前，适宜修复区内已建成面积约2亩的珊瑚修复示范区。修复后，示范区内珊瑚覆盖率增加10%，生物多样性提高15%，修复效果良好。

图10 珊瑚礁修复适宜区块位置及鱼礁投放 Fig. 10 The suitable location for coral reef restoration and fish reef releasing

3.4.3 三亚湾海滩泥化黑化机制研究成果服务砂质 海岸修复

滨海沙滩是重要的旅游资源，在人类和自然的双重作用下，海滩劣化也日益严重（冯若燕等，2016；Luijendijk et al., 2018；戚洪帅等，2021）。针对三亚湾海滩泥化黑化问题，查明了三亚湾泥黑化现状，厘定了海滩黑化的物质组分，分析了黑化物质的来源和形成机理，为后续海滩修复治理奠定了基础。

海滩沉积物采样分析发现三亚湾西部海退致黑组分主要为钛铁矿，其主要来源于临近的马岭锆钛矿体；而三亚湾中-东部海滩致黑组分则主要为有机质，主要来自三亚河及鹿回头东部海域海流的输入和近岸海域沉积物搬运（图11）。“泥化”现象实质是由沉积物中的有机质在自然条件作用下分解形成有机腐殖质所致，较高含量的有机腐殖质在沙粒中间起到了胶结作用，造成沙粒间的黏连，沙质流动性变差，导致沙滩变硬，形成了表观上的沙滩“泥化”现象（胡劲召等，2017），相关工作为三亚海滩修复提供了及时支撑。

图11 扫描电镜下的三亚湾海滩沉积物样品Fig. 11 Features of beach sediments from Sanya Bay under scanning electron microscopy

4 理论方法探索与创新

4.1 形成红树林湿地生态地质调查监测评价技术方法体系

红树林的出现与兴替过程是上百甚至上千年的演化结果（范航清等，2018），不同的时空尺度环境要素研究需匹配相应的调查监测方法。经过三年实践，初步总结形成了红树林湿地生态地质调查监测评价技术方法体系（图12）。红树林湿地调查对象体现“四多”特征，即多种指标参数（pH、Eh、DO、盐度、营养元素、重金属、有机污染物）、多环境界面（海水-河水、海水-地下水、地下水-土壤/沉积物）、横向多区域（广滩区、红树生长区、潮沟区、河口区）以及垂向多要素（红树林、水体、沉积物、底栖生物）。红树林湿地监测以湿地不同时空尺度演化为主线，从千-百年、数十-年际、季节-天等三个时间尺度构建监测体系。依托调查监测数据，全面考虑影响红树林湿地生态环境的自然与人为因素，从影响生态环境稳定的驱动因素、状态因素及响应因素三方面，形成红树林湿地生态系统健康PSR评估模型。

图12 海岸带红树林湿地生态地质调查监测评价技术体系Fig. 12 Technical system for eco-geological survey, monitoring and evaluation of mangrove wetlands in coastal zones

通过实施红树林湿地生态地质调查监测评价，可恢复百年尺度红树林演化与环境变迁历史，多角度掌握红树林湿地生态地质环境的演变过程，识别年际尺度红树林生态环境因子的变化规律，厘清季节尺度红树林生长环境中各生态地质要素在水-土-气-生多圈层的相互作用及迁移循环机制。

4.2 构建“海岸带-市-县”不同层级双评价技术方法体系

在海南岛海岸带以市县为基础单元，选择社会、经济、环境及自然资源要素，开展自然资源-社会资源、自然环境-社会环境等资源环境承载能力与港口建设适宜性、渔业养殖适宜性、临海城市建设适宜性、农业种植适宜性等国土空间开发适应性评价，形成全岛海岸带“双评价”实践案例。依托“双评价”技术指南，针对三亚市和琼中县自然资源、环境特点及其功能分区属性，着重从评价指标和权重上突显三亚市与琼中县“双评价”的特色与差异，形成三亚市（滨海旅游城市）和琼中县（生态保护核心区）不同功能分区的双评价实践案例。系统总结三类“双评价”在思路目标、指标选择、评价方法及权重计算等方面的异同点，构建“海岸带-市-县”不同层级双评价技术方法体系（图13）。评价结果直接为国土空间用途管制、三区三线划定、格局优化，以及生态保护与修复和高质量发展提供决策依据。

图13 不同层级双评价技术方法体系Fig. 13 Technical system for multi-scale resources and environment carrying capacity evaluation and spatial development suitability evaluation (referred to as “Double Evaluation”) in Hainan Island

4.3 建立海岸带“地层-气候-构造”三位一体活动断层探测与鉴定方法

鉴定断层活动性成为海岸带地区活动断层调查的重点和难点。根据海岸带地区地质地貌特点，探索出“地层-气候-构造”三位一体的活动断层探测与鉴定方法。地层是否被错动是判断断层是否存在的重要依据，海岸带地区地表水流侵蚀与人工干扰较大，第四纪地层在横向上发育不稳定，对判断断层活动性造成极大困扰。因此，需要寻找多期稳定发育地层作为判断断层活动的标志层。在海岸带活动断层调查过程中要特别关注气候地层的层位、古生物标志以及形成年代；等时的气候地层如果被错动，则说明断层在该气候地层发育后有过活动。例如，琼北海岸带中新世灯楼角组（N1d）、上新世海口组（N2h）、全新世琼山组（Qh2q）等稳定发育的海相地层，都具有海进时期留存的海相贝壳、微体古生物等标志，这些等时的气候地层标志可以作为判断活断层是否活动的标志地层。

该活断层探测与鉴定方法不仅确定了1605年琼山7.5级大地震的发震断层，还有效解决了海口市江东新区断层活动性问题，进一步完善了我国活断层调查技术方法体系，同时也为我国东部沿海地区活动构造研究提供了范例。

4.4 初步构建自然资源空间区划技术方法体系

以两个尺度自然资源区划探索案例为基础，系统总结全岛和南渡江流域在区划尺度、评价单元选择、思路与目标、原则、要素与指标、指标权重确定等方面的差异和特点，探索构建了海南岛自然资源空间区划技术方法体系（图14），为全岛自然资源调查评价及科学管理提供新的思路和依据，也为打通自然资源调查-监测-评价-区划技术体系提供支撑。

图14 海南岛自然资源空间区划技术方法体系Fig. 14 Technical system for natural resources regionalization of Hainan Island

海南岛自然资源空间区划可分为＜1：50万和＞1：50万比例尺两种尺度，评价单元包括非规则单元和规则单元，前者包括行政区、流域、地质单元等不规则面状单元，后者包括不同尺度规则网格。

思路与目标上，＜1∶50万尺度区划主要突出区域性要素影响与人地作用强度差异，其目标是支撑自然资源管理与问题识别；＞1∶50万尺度则主要突显局域性要素影响，以支撑影响自然资源变化的机理研究为主要目标。两种尺度区划的原则除了遵循发生学、主导因素与综合性相结合等共性原则外，＜1∶50万尺度区划需要遵循人地作用强度差异原则。参与区划的要素指标中，自然资源与环境是主体，＜1∶50万尺度区划的自然资源以一、二级自然资源、地带性要素为主，＞1∶50万尺度区划的自然资源以二、三级自然资源、局域性要素为主。指标权重计算是自然资源综合评价工作中的关键环节。由于不同自然资源相互独立，其权重相对大小不易判定。因子分析法、熵权法等根据数据本身的特征计算权重，具有不损失数据信息或数据信息损失少的特点与优势。

5 下一步工作展望

紧密围绕海南生态文明试验区自贸港“三区一中心”和自然资源管理中心工作，深化自然资源综合调查，总结凝炼支撑服务海南现代城市规划建设、国土空间规划、生态保护修复、现代农业发展、海岸带开发保护的地球系统科学理论技术方法，构建地质调查支撑服务国家生态文明试验区的科学工作体系，工作方向重点围绕以下七个方面：

（1）城市经济圈人-地界面地质过程及空间优化。研究人类活动和地质环境相互作用的耦合关系，揭示城镇化驱动的地质环境变化的趋势、内在规律和控制因素，构建资源环境承载能力与国土空间开发适宜性评价理论体系，促进城市开发建设与国土空间开发适宜性相协调，推动城市绿色、智慧发展。

（2）构建自然资源调查评价区划方法。海南岛作为一个独立地貌单元，适合开展不同尺度区域自然资源与环境要素关系研究，构建自然资源调查评价区划指标技术体系，探索利用传统多元统计与大数据分类等技术手段，形成自然资源调查评价区划方法，支撑自然资源管理。

（3）地球化学高背景区土地重金属污染及健康风险评价。研究琼北地球化学高背景区土壤-生物重金属迁移演化过程，识别重金属富集主控因素与暴露健康风险，构建基于地球化学高背景区的重金属污染和健康风险评价体系，支撑特色土地资源安全与高效利用，推动高水平生态农业发展与健康城市建设。

（4）细化活动断裂调查评价。围绕琼北和三亚重大工程建设区活动断裂开展精细化调查评价，揭示关键区域重要活动断裂的空间分布、活动方式及其工程影响，为重大工程建设的安全设防提供科学依据。

（5）活动断裂精细化探测与监测技术研发。海南属于华南地震活动区，海澄文、大三亚等城市群面对大地震存在脆弱性强、灾害风险高等问题，亟需有效的防范措施。在区域地壳稳定性评价基础上，研发震源-传播-场地条件的断层三维模型构建方法和宽频带强地面运动场模拟技术，研究活动断裂精细化探测方法，构建城市系统地震灾害耦联失效模型与监测技术设备，支撑城市规划建设与运行。

（6）海陆交互带水文-生物地球化学过程耦合模拟。滨海含水层的地下水流动和溶质运移导致陆地淡水和海洋咸水的混合，通过地质调查，建立地下水-地表水、沉积物三维耦合模型，识别关键地质环境因素，模拟不同水动力条件下的有机质降解、生物有氧呼吸作用、反硝化作用、硝化作用、厌氧氨氧化反应、铁氧化作用过程等，支撑海岸带保护修复。

（7）加强滨海湿地生态水文地质过程研究。海南有宝贵的滨海湿地，如红树林、海草床等，利用初步建设的红树林湿地生态地质监测基地，获取长时间序列的水文、化学和沉积物等方面基础数据，研究并确定驱动和控制地下水-湿地相互作用的关键变量及阈值，构建合理的生态系统健康风险评价模型，支撑滨海湿地保护修复。

本工程实施过程中得到了中国地质调查局、武汉地质调查中心、中国地质科学院地质力学研究所、中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所、广州海洋地质调查局、海南省地质局等单位，以及海南省、海口市、三亚市、琼中县政府及自然资源主管部门各级领导的关心和支持；同时韩建恩，杜建军，张磊，杨肖肖，孙东霞，张耀玲，唐得昊，袁晓婕，张亮，杨江平，胡梦茜，曾宁烽，滕德强，张顺枝，侯建梅、龚晶晶，杨剑洲，付燕刚，胡树起，高健翁，蔡永文，王振亮，苏磊，汤丽玲、李响、王令占、马筱、张再天、王晓晗等参与了工程和项目的大量工作，在此一并致以衷心感谢!