礦床地質(zhì)學(xué)，新時(shí)代要有新思維

——訪中國科學(xué)院院士翟裕生

    在礦床地質(zhì)領(lǐng)域摸爬滾打60年的礦床地質(zhì)學(xué)家翟裕生，經(jīng)歷了我國礦床地質(zhì)學(xué)的建設(shè)和應(yīng)用的風(fēng)風(fēng)雨雨，60年的學(xué)科沉淀，讓他對我國的礦床地質(zhì)學(xué)建設(shè)有許多新的思考。在翟裕生院士80誕辰慶祝會(huì)上，記者與他攀談起來?！　?SPAN lang=EN-US>

    60多年來，我國礦床地質(zhì)工作迅速發(fā)展，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段

    翟裕生說，新中國成立以來，為了保證經(jīng)濟(jì)建設(shè)對礦產(chǎn)資源的迫切需求，礦產(chǎn)地質(zhì)勘查工作迅速發(fā)展，礦床學(xué)也取得多方面的進(jìn)展，大致可以分三個(gè)階段：

    第一階段，1949年至上世紀(jì)50年代末。

    第一個(gè)五年計(jì)劃時(shí)期，原地質(zhì)部、冶金部等部門組織勘探了一批重點(diǎn)礦床。地質(zhì)資料日趨豐富，對鞍山式鐵礦、大冶鐵礦、華南鎢礦等一些重要礦床的地質(zhì)特征和成礦條件等作了綜合分析。

    這一時(shí)期，礦床研究偏重于解決礦產(chǎn)勘查中的實(shí)際問題，理論與實(shí)踐密切結(jié)合。由于當(dāng)時(shí)勘探的對象主要是一些熟悉的礦床類型，因而研究課題相對簡單。其中，巖漿熱液成礦理論起了主導(dǎo)作用，尤其是與中小型侵入體有關(guān)的矽卡巖礦床和氣成熱液礦床受到廣泛重視。

    第二階段，上世紀(jì)60年代至70年代末。

    這一時(shí)期，地質(zhì)學(xué)發(fā)生了重大變革，影響到它的各個(gè)分支學(xué)科，礦床學(xué)在觀念、方法和研究內(nèi)容上也都發(fā)生了重要變化。

    幾個(gè)五年計(jì)劃期間，開采的礦山和勘探礦床的數(shù)目日益增多，為礦床學(xué)研究提供了廣闊的天地，形成了不少分支學(xué)科和新的研究方向，包括：層控礦床研究和多成因理論的興起，花崗巖類成礦研究的深入，礦田構(gòu)造和成礦預(yù)測研究，礦床成因和礦床模型研究等。但隨著礦產(chǎn)勘查投資萎縮，以及容易發(fā)現(xiàn)的礦床日益減少，研究成果解決實(shí)際問題的難度日益增加，出現(xiàn)了某些理論探索與勘查實(shí)踐的不協(xié)調(diào)現(xiàn)象。

　   第三階段，上世紀(jì)80年代至今。

    這一時(shí)期，地球科學(xué)迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了系統(tǒng)化和全球化的趨勢。改革開放推動(dòng)了對外學(xué)術(shù)交流與合作，推動(dòng)了地質(zhì)巖礦測試和探礦技術(shù)裝備的不斷改善，促進(jìn)了礦床學(xué)的發(fā)展提高。

    通過國家和有關(guān)部門組織的礦產(chǎn)地質(zhì)攻關(guān)項(xiàng)目的實(shí)施，礦床理論研究和勘查實(shí)踐間脫節(jié)的現(xiàn)象有所改進(jìn)。現(xiàn)在正在開展的國家重大基礎(chǔ)研究和國土資源大調(diào)查以及危機(jī)礦山探礦增儲(chǔ)等項(xiàng)目，強(qiáng)調(diào)解決經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重大問題和學(xué)科研究前沿的結(jié)合，促使礦床研究與勘查評價(jià)工作在更高層次上加以結(jié)合，顯著提高了成礦理論水平，研究成果豐碩，在發(fā)現(xiàn)新礦床和新礦產(chǎn)基地方面也有突破性進(jìn)展。

     60多年來，中國礦床學(xué)形成了自己的特色研究，主要體現(xiàn)在五個(gè)方面

    翟裕生介紹，60多年來，我國礦床學(xué)取得多方面進(jìn)展，同時(shí)，也顯示了中國礦床研究的一些特色：

    ——區(qū)域成礦規(guī)律研究。上世紀(jì)70~80年代板塊構(gòu)造學(xué)說的興起帶動(dòng)了整個(gè)地球科學(xué)的迅速發(fā)展，從礦床學(xué)研究來看，則發(fā)展了從板塊構(gòu)造背景對礦床時(shí)空分布規(guī)律的研究，對中國的區(qū)域成礦規(guī)律研究有明顯的促進(jìn)，逐步形成了一些學(xué)術(shù)觀點(diǎn)，如，構(gòu)造—成巖—成礦、構(gòu)造體系控礦、全球構(gòu)造演化控制區(qū)域成礦、區(qū)域成礦系統(tǒng)等，為進(jìn)一步深入研究打下基礎(chǔ)。近年來，青藏高原為主的碰撞造山成礦過程和機(jī)制、大陸內(nèi)部巖漿—熱液成礦作用、大火成巖省演化及其成礦系統(tǒng)等均有重要研究成果。研究顯示，中國幾個(gè)大成礦區(qū)帶各有特色，已引起廣泛關(guān)注。

    ——礦床成礦系列和成礦系統(tǒng)研究。在典型礦床深入研究的基礎(chǔ)上，中國學(xué)者提出了成礦系列研究的理論和方法，并在全國范圍內(nèi)推廣，深化了對礦床類型的對比和綜合研究，對預(yù)測找礦工作有重要的指導(dǎo)作用。近年來隨著系統(tǒng)科學(xué)觀點(diǎn)向地質(zhì)科學(xué)滲透，礦床學(xué)研究開始重視成礦系統(tǒng)分析，突出了礦床形成—演變—保存的全過程研究，進(jìn)而發(fā)展到對成礦系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的深入探索。最近，又提出了“地球系統(tǒng)—成礦系統(tǒng)—勘查系統(tǒng)”的研究理念，體現(xiàn)了當(dāng)今礦床學(xué)的前進(jìn)方向。

    ——貴金屬礦床地質(zhì)研究。上世紀(jì)70年代以來，中國重點(diǎn)加強(qiáng)了金礦地質(zhì)勘查和科學(xué)研究攻關(guān)，發(fā)現(xiàn)了眾多有價(jià)值的新類型金礦，金礦儲(chǔ)量和黃金產(chǎn)量有了大幅度增長，解決了生產(chǎn)和理論研究中許多重大問題，包括對甚低品位金礦石的選礦問題。上世紀(jì)80年代以后，中國銀礦勘查和研究有了重要進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)和查明了大型獨(dú)立銀礦，并以銀為主礦床，劃分了中國銀礦床主要類型。近十多年來，對西南等地的鉑族元素礦床的物質(zhì)組成和富集作用等也作了系統(tǒng)研究。

    ——超大型礦床研究。超大型礦床因其巨大儲(chǔ)量和罕見而具有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和科學(xué)研究意義，成為許多國家、地區(qū)和勘查公司追逐的目標(biāo)。涂光熾先生等倡導(dǎo)和組織了尋找超大型礦床的基礎(chǔ)研究，探討了中國超大型礦床的時(shí)空分布規(guī)律，剖析了白云鄂博稀土—鈮—鐵礦、柿竹園鎢錫多金屬、大廠、金頂?shù)榷嘟饘俚V床的形成機(jī)制，初步總結(jié)分析了多數(shù)超大型礦床之所以產(chǎn)在大陸邊緣構(gòu)造帶的原因。近年來裴榮富等在研究我國超大型礦床的基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步對全球的超大型礦床開展了國際合作研究。

    ——礦床地球化學(xué)研究。我國有高水平的礦床地球化學(xué)研究隊(duì)伍，在礦床成因和成礦機(jī)理方面取得豐碩成果，顯著提高了礦床學(xué)的研究水平，不僅推動(dòng)了礦床研究由定性向定量發(fā)展，而且加深了對成礦理論基本問題的認(rèn)識(shí)。對礦床研究的基礎(chǔ)問題，包括成礦年代、成礦物質(zhì)來源、流體來源及遷移過程、礦石沉淀富集機(jī)制等，作了大量的研究，已經(jīng)能從系統(tǒng)角度加以整體分析，并獲得大批富有意義的成果。

     未來，我國礦床學(xué)研究應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)四個(gè)方面

    “我國礦產(chǎn)資源需求旺盛，目前能自給的品種較多。但石油、銅、鋁、富鐵、鉀鹽等主要資源不足，已成為制約可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸。為此，政府已開始加大對礦產(chǎn)勘查和礦床研究的投入，地質(zhì)工作又將迎來一個(gè)新的發(fā)展機(jī)遇。”翟裕生說，“作為一個(gè)已從事60年的老地質(zhì)工作者，對礦床學(xué)面臨的這些機(jī)遇深受鼓舞，更感到責(zé)任重大。”

    翟裕生表示，當(dāng)前礦床研究工作的問題是理論聯(lián)系實(shí)際不夠，學(xué)科內(nèi)部各部分發(fā)展不平衡。為此，他提出當(dāng)前我國礦床學(xué)研究的幾個(gè)重點(diǎn)：

    第一，由淺部向深部開拓——深淺結(jié)合。

    隨著淺表礦越來越少，深部找礦越發(fā)重要，而且眾多危機(jī)礦山找礦項(xiàng)目中深部礦體的不斷發(fā)現(xiàn)，顯示了很多礦集區(qū)深部有良好的資源潛力。不僅如此，在深部鉆探中，還發(fā)現(xiàn)了新的礦石類型，新的控礦構(gòu)造，新的賦礦層位等。這些重要發(fā)現(xiàn)啟發(fā)我們，深部找礦不僅具有經(jīng)濟(jì)目的，而且是一項(xiàng)科學(xué)探索活動(dòng)。

    翟裕生強(qiáng)調(diào)，在關(guān)注深部找礦的同時(shí)，不能忽略對淺部礦床的精細(xì)研究。從礦體產(chǎn)狀的整體性看，存在一些延深很大的礦床。如在造山型金礦、巖漿管道型銅—鎳礦、角礫巖筒型金剛石礦以及沉積變質(zhì)鐵礦中，一個(gè)大礦體可延深幾千米，礦體的淺表部分與其深部是一個(gè)整體。因此，要將深部礦與淺部礦結(jié)合起來，先是對淺部礦進(jìn)行精細(xì)研究，再擴(kuò)展到對深部礦的探索。

    第二，礦床解剖與區(qū)域展開——點(diǎn)面結(jié)合。

    在礦床學(xué)研究中，將典型礦床解剖與區(qū)域成礦研究結(jié)合起來是行之有效的。點(diǎn)面結(jié)合，微觀宏觀結(jié)合，有利于全面認(rèn)識(shí)礦床成因和區(qū)域礦床分布規(guī)律，提高找礦工作的成效。

    “我們要加強(qiáng)對典型的、有特色的礦床的深入研究，包括研究成礦環(huán)境和成礦年代、查明控礦因素、構(gòu)筑礦床的三維結(jié)構(gòu)、明確圍巖與礦石的組構(gòu)和物質(zhì)成分及其所蘊(yùn)含的微觀信息等，并用系統(tǒng)觀點(diǎn)說明礦床的源—運(yùn)—儲(chǔ)—變—保特征。在此基礎(chǔ)上，與同類及類似礦床作對比，建立礦床模型和找礦模型，明確主要找礦標(biāo)志，提出該（類）礦床的評價(jià)準(zhǔn)則。”翟裕生說，“在典型礦床研究基礎(chǔ)上要區(qū)域展開，這涉及更廣闊的研究內(nèi)容，包括：區(qū)域大陸動(dòng)力學(xué)背景、區(qū)域殼—幔作用與深部過程、區(qū)域構(gòu)造—巖漿—流體作用、區(qū)域變質(zhì)作用、區(qū)域表生作用、區(qū)域礦床特征與區(qū)域成礦系統(tǒng)、區(qū)域地質(zhì)發(fā)展史與成礦譜系、區(qū)域礦床的形成、改造和保存、分布規(guī)律及主要礦產(chǎn)的資源潛力等。”

    翟裕生強(qiáng)調(diào)，無論是點(diǎn)的深入，還是面的展開，都需要相對穩(wěn)定的隊(duì)伍和專家，長期堅(jiān)持研究，才能做出開創(chuàng)性成果。

    第三，礦床系列和異常系列組成的礦化網(wǎng)絡(luò)——成礦系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

    翟裕生說，現(xiàn)在找礦難度越來越大，因此，如何加強(qiáng)礦化異常研究應(yīng)引起更大關(guān)注。礦床系列和異常系列，包括地、物、化、遙、生物等異常，都是一個(gè)成礦系統(tǒng)的產(chǎn)物，它們構(gòu)成一個(gè)三維的礦化網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)將它們作為一個(gè)整體加以研究。

    為深入研究礦化網(wǎng)絡(luò)，可運(yùn)用“礦化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”的概念，即礦床系列和異常系列網(wǎng)絡(luò)中各礦種、礦床類型及礦化異常間的相互關(guān)聯(lián)的空間結(jié)構(gòu)、時(shí)間結(jié)構(gòu)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)三類結(jié)構(gòu)。對礦化異常的空間結(jié)構(gòu)來說，有近程的、遠(yuǎn)程的；有分帶的，有套合的。發(fā)現(xiàn)異常濃集帶、異常突變帶、異常復(fù)合帶和異常疊加帶四種異常應(yīng)引起關(guān)注，因?yàn)橛锌赡芤呀?jīng)接近礦體。此外，對一些低緩異常也不能忽視，尤其在深部找礦時(shí)。針對不同的成礦系統(tǒng)與成礦環(huán)境，詳細(xì)研究異常的結(jié)構(gòu)特征，有助于發(fā)現(xiàn)礦床。

    第四，研究與發(fā)現(xiàn)新型礦產(chǎn)資源。

    為了實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的可持續(xù)供應(yīng)，除了繼續(xù)找尋常規(guī)的礦產(chǎn)外，還要研究、預(yù)測和發(fā)現(xiàn)新型礦產(chǎn)資源，這包括新的礦床類型、新的成礦環(huán)境、新的成礦作用、新礦種、新的巖礦性能以及礦床物質(zhì)的綜合利用等。

    我國地處三大板塊的交匯帶，大地構(gòu)造歷史復(fù)雜，成礦多樣性和多期性顯著，疊加成礦和改造成礦作用比較發(fā)育?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多個(gè)疊加型層控礦床，還存在進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)由疊加和改造成礦作用形成的新類型礦產(chǎn)的可能性。

    翟裕生表示：“在找礦工作中，除對單個(gè)礦種的找尋及評價(jià)外，還要從區(qū)域的地質(zhì)成礦條件出發(fā)，加強(qiáng)對成礦系統(tǒng)‘源—運(yùn)—儲(chǔ)—變—保’的全面分析，以區(qū)域成礦系統(tǒng)所形成的礦床系列（組合）作為找礦的綜合目標(biāo)，把握全局，舉一反三，由已知礦床類型，找未知礦床類型包括新類型礦床，從而探尋新的礦產(chǎn)類型，開拓新的資源領(lǐng)域。”