第一作者简介: 王登红(1967—),男,二级研究员,博士生导师,中国地质调查局“战略新兴产业矿产地质调查工程”首席专家,主要从事重要矿产成矿规律及三稀资源调查评价。Email: 847544588@qq.com。
近年来,由中国地质调查局组织实施的战略新兴产业矿产地质调查工程在“五稀”(指稀有金属、稀土金属、稀散金属、稀贵金属和稀有气体)矿产新一轮找矿方面取得了一系列新进展。围绕阶段目标任务,通过《中国矿产地质志》的研编和关键矿种的潜力评价,正式出版了志书88部,其中萤石、镍矿、锑矿等战略性矿产全国性矿种组志书19部、省级志书10部,累计完成了200多部志书稿的评审验收,涵盖“书、图、库、普”,在全国实现了矿种、矿产地和成矿区带的全覆盖; 厘定了一批重要矿集区、远景区和靶区,为新一轮找矿突破战略行动的部署提供了依据; 从战略性新兴产业发展的角度选择难度较大的矿种和工作区开展了找矿试点示范,取得了四川阿坝州加达大型锂矿资源基地的找矿突破并促成探矿权招拍挂,取得了四川凉山州牦牛坪南部外围龙家沟和北部外围环单沟稀土矿的找矿突破,为牦牛坪国家级大型稀土资源基地的增储上产作出了贡献,取得了新疆阿尔金锂矿、南方砂矿型锆铪矿、幕阜山北缘铍铌钽矿、天山硼矿等其他一批找矿新成果,为新一轮找矿突破战略行动的实施奠定了基础。在成矿理论、成矿规律、隐伏矿体深部探测、绿色调查评价等方面实现了重大科技创新,并经实践证明具有推广应用价值,可为新一轮找矿突破战略行动的实施提供理论和技术支撑。
In recent years, the project of Strategic Emerging Industry Mineral Geological Survey, organized and implemented by China Geological Survey, has achieved a series of new advancements in the new round of mineral exploration for “five rare” minerals. After the compilation of the Mineral Geological Atlas of China and potential assessments of key minerals, 88 volumes of the atlas have been officially published focusing on the phased objectives and tasks. Among them, 19 national-level mineral group atlases covering strategic minerals such as fluorite, nickel ore, and antimony ore, as well as 10 provincial-level atlases, have been completed and published. A total of over 200 atlas manuscripts, encompassing “books, maps, databases, and popularization,” have undergone review and acceptance, achieving full coverage of mineral types, mineral localities, and metallogenic belts nationwide. A series of important mineral concentrations, prospective areas, and target areas have been identified, providing basis for the deployment of the new round of strategic action for breakthroughs in mineral exploration. From the perspective of the development of strategic emerging industries, pilot demonstrations for mineral exploration have been carried out for minerals and working areas with greater difficulty, resulting in breakthroughs in the mineral exploration for Jiada large-scale lithium resource base in Aba Prefecture of Sichuan Province, and facilitating the auction of exploration rights. Besides, breakthroughs have also been made in mineral exploration for rare earth deposits in Longjiagou on the southern periphery and Huandangou on the northern periphery of Maoniuping in Liangshan Prefecture of Sichuan Province, contributing to the increase in reserves and production at Maoniuping national-level large-scale resource base. Furthermore, a number of new mineral exploration achievements have been made, including lithium deposits in Altun Mountains of Xinjiang, placer zirconium and hafnium deposits in South China, beryllium-niobium-tantalum deposits on the northern edge of Mufu Mountains, and boron deposits in Tianshan Mountains, laying the foundation for the implementation of the new round of strategic action for breakthroughs in mineral exploration. Significant technological innovations have been achieved in metallogenic theory, metallogenic regularities, deep exploration of concealed ore bodies, green survey and evaluation, and other aspects. Those innovations have shown their value in promotion and application after practice, providing theoretical and technical support for the implementation of the new round of strategic action for breakthroughs in mineral exploration.
矿产资源是经济社会发展的重要物质基础, 矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全。2023年以来, 中国地质科学院矿产资源研究所牵头组织实施了战略新兴产业矿产地质调查工程(以下简称工程), 其核心目标是: 持续创新研究全国矿产资源成矿规律, 续编中国矿产地质志并提供系列产品服务; 聚焦锂、铍、铌、钽、稀土、钴、镍、锆、铪、硼等战略性矿产, 开展康定— 个旧、川西、阿尔金、扬子陆块周缘、幕阜山、江西、海南等重点地区矿产地质调查, 取得找矿重要发现, 助推大型资源基地建设; 集成创新区域成矿理论, 取得战略新兴产业矿产地质调查相关领域的原创性成果。本文围绕工程的总体目标任务、工作内容、科技创新目标重点梳理了阶段找矿进展, 并提出针对新一轮找矿的工作建议。
2023年以来, 中国地质科学院矿产资源研究所战略新兴产业矿产地质调查团队坚持“ 基础研究+地调找矿+成果转化” 的使命导向, 以“ 积极践行绿色发展理念, 加大勘查力度, 加强科技攻关, 在新一轮找矿突破战略行动中发挥更大作用” 的政治担当和行动自觉, 不断加大战略新兴矿产调查评价力度, 聚焦稀土、稀有、稀散及紧缺非金属等战略新兴矿种, 以科技创新为引领, 组织实施了“ 中国矿产地质志续编与产品服务” “ 四川康定— 云南个旧稀有稀土矿产地质调查” “ 川西地区锂铍多金属矿战略性矿产调查评价” “ 阿尔金锂铍金锑多金属及萤石矿战略性矿产调查评价” “ 扬子陆块周缘镍钴紧缺战略性矿产靶区优选” “ 江西上饶地区战略新兴矿产调查评价” “ 湘鄂赣地区战略性新兴矿产调查” “ 锆及硼等紧缺非金属矿找矿远景调查” “ 高纯石英原料矿战略研究与重点区调查评价” “ 全国战略性矿产潜力评价与定位预测” “ 中国南方砂矿型锆铪矿调查评价” “ 全国重要镓锗铟矿产地质调查评价” 三级项目, 取得了系列找矿成果, 提交新发现矿产地1处, 稀有稀土找矿靶区8处, 锆铪、锰铬等区块建议102个, 为战略性新兴产业的发展作出了贡献。
“ 五稀” 矿产包括稀土金属、稀有金属、稀散金属、稀贵金属和稀有气体5大类, 是战略新兴产业高质量发展的资源保障[1], 也是近年来世界各国抢占战略制高点和国际话语权的重要战略资源。对于2023年以前的战略性矿产找矿进展, 已有过文献做过总结[2, 3, 4], 自本工程实施以来, 工程团队紧密围绕国家大型资源基地规划、部署、建设的战略需求, 聚焦战略新兴矿产资源, 在西南地区的川西高原、攀西裂谷带和西北地区的阿尔金砂锂沟东及外围、塔木切南等地以及中南地区的幕阜山北缘等重点地区开展了以稀土、锂铍等稀有金属为主的“ 三稀” 金属矿产以及萤石、硼等紧缺非金属为重点的矿产调查工作。另外, 通过矿产志研编, 在全国范围内对“ 五稀” 矿产进行了战略性远景调查和靶区优选。截至目前, 依托本工程累计完成机械岩心钻探超过5 000 m, 实现了稀土、锂铍铌钽、锆铪、硼等战略新兴矿产资源重要找矿突破, 有效服务于新一轮找矿突破战略行动, 为保障国家能源资源安全及后续矿产资源勘查提供了重要支撑, 也为新时期支撑国家战略性新兴产业以及高端制造业高质量发展做出积极贡献。
稀土作为全球高科技产业、高端装备制造、军事现役武器、新一代信息技术等领域不可或缺的战略性资源, 是“ 五稀” 矿产的重要组成部分[1, 2, 3, 4, 5]。面向国家重大需求, 笔者带领团队开展了稀土找矿理论、技术方法研究与找矿实践, 取得了一系列新成果、新进展、新认识[6, 7]。2023年, “ 四川康定— 云南个旧稀有稀土矿产地质调查” 三级项目在攀西龙家沟工作区部署钻探800 m, 钻孔ZK001总稀土氧化物平均含量达4.87%, 见矿视厚度为125.76 m, 核心部位高品位矿段超过60%, 提交新发现矿产地1处[6]。
2024年, 项目针对高海拔、深切割、厚土覆盖新区隐伏稀土矿找矿难点, 在成矿体系理论指导下, 从战略性新兴产业发展的角度选择难度较大的矿种和空白新区开展“ 攻深找盲” 试点示范, 通过稀土资源绿色调查评价创新引领和“ 全位成矿+缺位找矿” 的实践应用, 在攀西深覆盖空白区经钻探验证探获了隐伏厚大的高品位稀土、钼矿体, 推动了中国稀土集团在牦牛坪投入5万m钻探探边摸底、增储上产。攀西环单沟地区连续厚大富稀土、钼隐伏矿体的发现, 极大拓展了哈哈断裂北段稀土、钼矿的资源潜力与找矿前景。项目重点针对牦牛坪南部外围有利区内地物化综合剖面测量工作中新发现的矿化线索开展钻探验证工作, 在龙家沟ZK002孔深部继续探获厚大高品位隐伏稀土矿体(图1), 总稀土氧化物平均含量达2.77%, 是首次将高精度时频电磁物探方法应用于隐伏稀土找矿的成功案例, 同时扩大了牦牛坪稀土矿的成矿前景, 是科技创新持续指导找矿突破的又一典型实践, 有效助推了攀西国家级大型稀土资源基地建设。
针对马尔康矿田高海拔、深切割和厚覆盖等找矿难点, “ 川西地区锂铍多金属矿战略性矿产调查评价” 项目组2023年在松潘— 甘孜成矿带加达矿区外围马纳工作区新钻获富锂矿体, 提交勘查区块建议1处。结合以往1∶ 2 000地质填图成果, 对马尔康矿田马纳工作区伟晶岩脉开展系统分析研究, 在加达矿区内共施工钻孔8个(总进尺1 909.54 m), 孔孔见矿, 探获氧化锂潜在矿产资源大于22万t, 北矿带和南矿带均达到大型锂矿床规模, 所提交的区块(加达锂矿)2023年已成功招拍挂, 按照竞拍截止日锂矿价格估算, 潜在经济价值近400亿元, 成果转化取得重大成效。同年, 项目组在加达南部资源前景较好但尚缺少工程控制的伟晶岩脉中开展深部验证工作, 实施2孔机械岩心钻探(ZK115-01和ZK123-01, 累计进尺700.5 m)。2024年项目组针对川西观音桥找矿靶区部署实施5个机械岩心钻孔(图2), 总进尺1 001.68 m, 找矿效果显著, 钻孔揭露含锂辉石伟晶岩脉累计视厚度超75 m, 除观音桥外, 在加达运用“ 以锂找锂” 同位素技术方法, 结合企业项目发现了规模巨大的36号脉。运用遥感、人工智能预测技术在新疆阿尔金圈定了一批锂矿远景区, 得到了初步验证, 钻探控制了锂云母型锂矿, 初步构建了一套适用于高海拔、深切割、厚覆盖地区绿色高效勘查技术方法体系体系, 丰富了锂矿多旋回深循环内外生一体化理论[8, 9, 10, 11, 12, 13], 有效助推了川西、阿尔金大型锂矿资源基地的建设。
湘鄂幕阜山北缘取得伟晶岩型稀有金属找矿新发现。2023年项目组经钻探验证初步圈定含铍矿体1处, BeO平均含量为0.07%, Nb2O5+Ta2O5平均含量为0.014%, Li2O平均含量为0.19%。2024年, 研究团队重点提出了“ 幕阜山式” 大岩基中伟晶岩成矿的“ 体中体” 模式, 经钻探验证在摇头山发现了新的锂铍稀有金属矿体。通过对区域稀有金属成矿规律的总结, 结合东部高覆盖区稀有金属勘查方法组合的创新应用, 在幕阜山圈定了多处重点工作区, 布设了机械岩心钻孔。2024年, 8个钻孔(进尺1 970 m)完成施工并全部见矿, 共探获稀有金属伟晶岩69层, 累计厚度超过267 m, 脉体视厚度最大达27 m。伟晶岩岩心中肉眼可见绿柱石、铌钽铁矿、锂辉石、锂云母等稀有金属矿物, 含矿性良好, 初步圈定多条铍铌钽锂矿体, 在幕阜山北缘首次圈定了铍铌钽稀有金属靶区一处。基于钻探工程, 研究团队构建了幕阜山北缘的伟晶岩类型三维分带, 推翻了低分异伟晶岩找矿潜力低的既有认识, 进一步完善了区域成矿理论和“ 体中体” 成矿模型, 为幕阜山大型资源基地的建设提供了有效支撑。
锆和铪是我国急缺战略性稀有金属矿产, 也是重要的战略金属, 在战略新兴产业中有着广泛的应用和市场前景。海南砂锆矿具有明显优势, 探明资源储量位列全国第一, 找矿潜力很大, 是新一轮找矿突破战略行动值得重点部署的省份。“ 中国南方砂矿型锆铪矿调查评价” 三级项目在2023年年底、2024年年初野外调查和预研究的基础上, 根据海南砂锆矿的成矿规律, 结合前人经验尤其是《中国矿产地质志》研编成果, 有针对性地选择海南环岛滨海砂矿陆域非矿权区的第四系有利层位开展实地调研, 现场采集样品, 并联合国家地质实验测试中心开展了锆铪矿的野外快速测试分析, 结果显示异常良好, 部分样品的锆已达到锆矿的边界品位甚至工业品位, 有7个采样点的Zr含量超过1 000× 10-6, 最高达到1 300× 10-6, 在此基础上圈定16个区块, 总面积为1 421 km2。按照海南探明面金属量经验估算, 可新增锆英石矿物资源潜力801.7万t。该成果为海南滨海砂锆铪矿可出让区块的圈定提供了第一手资料, 也为构建新时代新区划工作的新范式积累了经验。
稀散金属矿产近年来部分受到出口管制, 引起了国内外高度关注。项目组对中国500余处矿产地的稀散金属资源调查数据进行了综合研究。研究显示, 国内的稀散金属资源虽分布广泛, 中国镓、锗、铊资源储备较为充足, 但铼、铟、硒、碲和镉资源相对匮乏, 独立矿床极少, 规模以中、小型为主, 总体品位偏低, 赋存状态复杂, 综合利用率较低。在找矿方面, 铼矿资源具有较大的成矿潜力和找矿空间, 建议开展全国铼矿资源潜力评价, 并在此基础上建立铼的战略储备[14, 15, 16, 17, 18, 19]。
《银矿卷》《金矿卷》等志书已正式出版发行, 系统反映了我国金、银矿产资源状况、勘查成果、矿床地质特征、成矿规律及相关研究成果, 首次实现分地区系统论述金、银矿产资源禀赋特征, 查明金、银矿产资源时空分布规律。以上书籍详细论述了典型金、银矿产资源的地质特征和勘查成果, 对拓展稀贵金属矿找矿空间、全力服务新一轮找矿突破战略行动提供了有效支撑, 创新构建了双源三向动定转化成矿动力学模式、金矿区域成矿模式和多旋回成矿谱系, 对重塑中国金矿资源新格局具有重要现实意义。云南墨江金厂金矿等老矿区实现金矿找矿新发现, 实现了“ 双推双控双成” 成矿模式的成果转化, 实现了边研编、边应用、边实现成果转化, 并取得了找矿突破[20]。
项目组在前人研究的基础上, 进一步总结了地层、构造和岩浆岩对我国银矿产出和分布的控制特点和规律: 银矿赋矿地层以泥盆系最多, 其次是中元古界、石炭系等; 按赋矿岩性则以碳酸盐岩最多, 变质岩次之; 古老地块边缘裂陷槽和增生带、区域性深大断裂及多组构造汇聚部位及陆相断陷盆地是我国银矿产出和分布的重要控制因素; 海相火山岩、陆相火山岩、侵入岩控制着我国不同地区不同类型银矿的产出。分析了我国大型、超大型银矿的找矿前景和方向, 提出川西义敦岛弧带、川滇黔接壤地区和大兴安岭成矿带是大型、超大型银矿的重要找矿区, 应继续加强我国陆相火山岩型大型、超大型银矿的寻找和研究, 应重视在萤石矿床分布区、黑色岩系分布区找银矿及火山岩地区找银锰型矿床, 充分利用银矿找钨、锡等其他矿种[21]。
在紧缺非金属矿产方面, 项目组围绕实现增加硼矿资源量的迫切需求, 2023年度在新疆天山乌鲁木齐— 七角井部署施工3个钻孔(累计进尺511.1 m), 均不同程度钻遇2~4层达到边界品位的硼矿化体, 尤其是ZK7-302钻孔钻遇2层工业硼矿体, 指示该区具有较好的硼矿找矿潜力, 提交天山硼矿找矿靶区1处。2024年项目组在辽东地区部署实施了钻探工程550 m, 力争继续取得找矿新发现。
开展战略新兴产业矿产资源的调查研究, 不但有助于弥补传统资源的不足, 还可在成矿理论研究、技术研发等方面实现了重大科技创新。
理论创新方面, 完善了多旋回深循环内外生一体化理论, 针对“ 到哪里找” 的难题, 在全国范围内划分了成矿区带, 重点在西昆仑— 阿尔金— 松潘— 甘孜2 800 km长的巨型成矿带内优选了靶区, 运用多旋回深循环内外生一体化成矿理论和五层楼+地下室层脉组合勘查模型, 创新提出了法线勘探的原则。重点提出了“ 幕阜山式” 大岩基中伟晶岩成矿的“ 体中体” 模式, 经钻探验证在摇头山发现了新的锂铍稀有金属矿体。构建了全国伟晶岩型稀有金属矿床的成矿谱系, 在山东发现了我国首例太古宙含锂伟晶岩。构建了牦牛坪式岩浆→ 伟晶→ 热液→ 表生多期多阶段稀土成矿模式, 经钻探验证发现了隐伏厚大高品位角砾岩型稀土矿, 并初步识别出其中存在中重稀土。丰富了岩浆型镍钴成矿理论。创新性提出全国矿床(成因/工业)类型三级分类新体系, 为找矿突破奠定了理论依据。
技术研发创新方面, 针对“ 怎么找” 的难题, 创建了我国西部高海拔地区厚土层覆盖及高寒地区稀有稀土矿产调查评价方法体系, 破解了覆盖厚、切割深、露头差地区隐伏矿体探测的技术瓶颈, 实现了大型资源基地立体探测。另外, 查明了锂等稀有金属的立体分带机制及大型资源基地不同层次的深部结构, 建立了全位成矿+缺位找矿模型, 完善了以锂找锂及典型矿床的透明化精准深部探测技术体系。创新了“ 三稀” 资源绿色调查评价技术方法组合, 基于高分5号(GF-5)星载高光谱遥感影像和无人机高光谱数据, 开展高精度的氟碳铈矿及与稀土元素成矿有关的碳酸岩光谱自动识别及分类研究, 建立了高精度的氟碳铈型稀土矿高光谱遥感找矿方法。创新了靶区查证及深部验证技术方法体系, 首次将高精度时频电磁物探方法应用于隐伏稀土找矿并取得实效, 有效支撑了高海拔、深切割、厚土覆盖新区隐伏矿产资源绿色勘查和合理开发, 为加快推进矿业全行业与全产业链绿色转型奠定了良好基础, 促进稀土地质调查工作落到实处。项目组通过绿色调查技术方法创新成功获批国家发明专利4项、实用新型专利2项、软件著作权2项, 为推行绿色地质调查方法提供了参考和借鉴, 形成可复制、可推广的典型示范, 发挥了科技创新引领找矿突破的品牌效应。
“ 五稀” 矿产是支撑中国战略性新兴产业发展与国家安全的基本保障, 也是第四次工业革命以来世界各国激烈争夺的重要战略资源, 针对“ 五稀” 矿产的成矿理论研究、技术方法的革新以及深部探测手段的变化使得战略新兴矿产调查的整体性研究成为当前研究的必然趋势和重要前沿。经过近几年的努力, 战略新兴矿产地质调查研究取得了一系列新进展, 通过理论和技术方法的创新引领, 在四川加达及其外围锂矿、攀西牦牛坪南部外围龙家沟稀土矿、攀西牦牛坪北部外围环单沟稀土和钼矿、新疆阿尔金锂铍萤石多金属矿、南方砂矿型锆铪矿、幕阜山北缘铍铌钽矿和天山硼矿等方面均取得了找矿新发现, 圈定了一批靶区, 提交了矿产地及勘查区块建议, 为保障国家战略新兴产业矿产资源安全提供了后备基地。但总体上, 中国战略性矿产或关键矿产的资源紧张的局面尚未改善, 因此, 在未来工作中, 还应从以下3个方面持续创新。
(1)进一步集成创新区域成矿理论, 总结成矿规律, 厘定“ 五稀” 矿产的优势类型, 完善典型矿床、成矿区带等多尺度成矿模式, 对一些重要矿床的成矿机理和矿床成因还需进行深入研究, 如湘鄂赣幕阜山稀有金属矿集区与四川可尔因稀有金属矿集区在成矿机制方面有何共性与个性、长达2 800 km的西昆仑— 松潘— 甘孜锂矿带是如何形成的等。通过对已有成矿理论的创新和补充, 提出深部成矿机制, 拓展典型矿床深部及外围资源的找矿前景。
(2)加强科技攻关, 持续探索矿床学与相关学科的深度融合, 从学科交叉中获得理论、方法和技术突破, 为促进高质量开发利用“ 五稀” 矿产资源提供技术保障。如优化针对锂矿、萤石矿、稀土矿等的高效实时地质样品制备与野外快速分析测试技术, 实验室传统而成熟的常规及非常规同位素示踪、高精度测年及流体包裹体技术, 拓展环境友好的“ 五稀” 矿产资源绿色调查及综合评价技术, 从而为地质找矿提供技术支撑。
(3)以科技创新为引领, 进一步加强针对“ 五稀” 矿产的深部定位及立体探测技术方法组合, 深化深部找矿勘查模型的综合研究, 以《中国矿产地质志》的续编和产品服务形成的成矿系列和成矿体系理论为指导, 以促进形成一批大型资源勘查开发基地为主线, 聚焦稀土、锂、铍、铌、钽、锆、铪等稀有金属、镓、锗、铟等稀散金属及对外依存度高达90%的钴、镍等战略性矿产、硼等紧缺非金属等重要战略新兴矿产, 优先在资源潜力大、易突破的地区部署靶区查证及钻探验证工程, 实现找矿新发现, 为新一轮找矿突破战略行动的实施提供服务, 为保障国家能源资源安全发挥更大作用。
(责任编辑: 刘丹)
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