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【找矿报国】在战略性关键金属矿产研究中贡献力量

——蒋少涌研究团队侧记

发表时间:2022-12-12作者:网站编辑:赵婧萱来源:地大新闻网点击:

地大新闻网讯(记者 陈华文)矿产资源是经济社会发展的重要物质基础,矿产资源勘探开发事关国计民生和国家安全。我校作为中国高等地质教育的摇篮,在70年的办学征程中,为国家培育了30多万名优秀人才,师生们还铭记“艰苦朴素、求真务实”的校训精神,投身到矿产资源勘探开发中,为国家能源资源安全奉献才华,为社会主义现代化建设贡献智慧。师生们找矿报国的故事,有太多太多在校园内外传颂。近日,记者对部分地质找矿研究团队进行了采访。

蒋少涌在甘肃余石山铌钽矿区考察

战略性关键金属矿产研究成效显著

蒋少涌教授是战略性关键金属矿产资源研究团队的首席科学家,上世纪80年代曾在北京大学地质系学习,90年代还留学英国获得博士学位。目前,作为紧缺战略矿产资源省部共建协同创新中心主任和地质探测与评估教育部重点实验室主任,带领团队成员承担国家重点研发计划项目、国家自然科学基金重点项目及其他重要项目,系统开展战略性关键金属(重点为钨、锡、稀有、稀土、钴和镍等)成矿作用过程与机理研究,揭示岩浆源区、岩浆演化和流体作用对关键金属富集成矿的控制。

去年6月,蒋少涌带领团队,完成了国家重点研发计划“我国稀有金属矿床形成的深部过程与综合探测技术示范”项目。该项目围绕两个关键科学问题:稀有金属元素成矿的岩浆深部过程与矿质聚集机理、稀有金属成矿地质体的时空分布规律及成矿识别标志,研究中,选取南岭、大兴安岭中南段、中祁连西段三个示范研究区,由深到浅、由宏观到微观,综合利用地质、物探、化探、地球化学和同位素示踪、矿石矿物同位素直接定年5种技术组合,开展稀有金属矿产资源综合勘查,研究其矿床模型和分布规律。

目前,该项目取得了一系列创新成果,如建立和完善了我国花岗岩型、伟晶岩型、碳酸岩型和热液型稀有金属矿床成矿模式;提出了隐爆角砾岩型锂矿床、变粒岩型铌钽矿床、锂绿泥石型锂矿床、云英斑岩型铷锂铯矿床等新类型的稀有金属矿床成矿模式;建立了不同类型稀有金属矿床的综合勘查技术方法组合,提出一批稀有金属矿产勘查示范基地与找矿靶区;提出了在华南晚中生代火山岩盆地中寻找稀有金属矿的找矿新思路。围绕该项目,团队发表了100多篇高水平论文,出版专著1部,培养了一批博士生、硕士生,建立了一支科研勘查一体化的高水平研究团队。

今年,蒋少涌带领团队又申报并成功获得十四五国家重点研发计划“钴镍成矿规律与高效勘查技术示范研究”项目,该项目针对我国钴镍矿床的成矿规律不清、钴镍的赋存状态不明、成矿地质条件与成矿机理研究较为薄弱的现状,将开展我国主要成矿区带沉积岩—变沉积岩容矿型、岩浆型、热液型和红土型四种类型钴镍矿床成矿作用研究,查明岩浆—热液—表生作用过程中钴—镍共生、分离和钴超常富集的关键控制因素和成矿机理,构建四种类型钴镍矿床的成矿模型和找矿模型,研发四种类型钴镍矿床的高效勘查技术方法组合。

蒋少涌与团队成员在观察岩芯样品

创新技术引领国际前沿

地质找矿研究的过程并非一路坦途。蒋少涌团队在成矿机理研究中发现,一些传统技术方法的局限性,比如稀有金属矿床成矿时代定年难。基于激光剥蚀技术,针对关键金属矿床中的矿石矿物,如锡石、黑钨矿、铌钽铁矿、磷灰石、金红石、独居石、褐帘石等,研发了原位微区定年技术,分析灵敏度和分析精度达到了国际上的先进水平,突破了关键金属矿床定年难的技术瓶颈。

通过这些矿石矿物的原位定年技术,已精确确定了国内外一些重要的关键金属矿床的形成时代,为解决这些矿床的成因争议和建立其成矿模型提供了重要的支撑证据。

蒋少涌对记者说,葡萄牙的Neves Corvo矿床,是世界级的超大型的锡铜共生矿床,以块状矿体产出于火山沉积岩中,该矿床中锡矿化的成因存在较大的争议。国外学者一般认为锡矿化是后期的岩浆热液叠加在喷流沉积型铜矿化之上,因此精确确定锡矿化时代是解决该矿床成因争议的关键。为此,他们利用团队在实验室建立的高精度的锡石原位U-Pb同位素定年方法,精确确定了Neves Corvo矿床的锡石形成于约363~366 Ma 间,与赋矿的火山岩地层完全一致,从而证实该矿床为一典型的同生沉积喷流热液型锡铜矿床,相关成果也在国际矿床学一流刊物上发表。

蒋少涌与团队成员在青海锡铁山矿床考察

地质勘探迎难而上

近年来,蒋少涌团队研究的重心,放在“稀有金属”“稀土金属”“稀散金属”和“稀贵金属”方面, 与大宗矿产相比较,这些金属普遍存在“细、伴、稀”等特点。在进行野外采样过程中,由于矿物颗粒细都比较难观察,有时候会遇到采样难题。哪些样品含矿,那些样品不含矿?用常规的地质三件套“罗盘+锤子+放大镜”,无法满足采样需求。通过放大镜+肉眼观察,非常难以辨别这些矿物。所以,在野外工作中运用到了手持元素快速分析仪,在初步判定含“稀有金属”“稀土金属”“稀散金属”和“稀贵金属”元素后,系统采集地质样品。该方法能够有效克服矿物颗粒小的困难,也能够非常快速高效地获取数据。

蒋少涌带领团队从事野外地质考察,不仅在国内,有时在遥远的非洲。一次,他带领团队成员去中非铜钴矿带进行地质勘查工作,那里条件非常艰苦、交通落后;有时,只能坐当地人的简易摩托车,在陡峭崎岖的山路上行进数小时,而且对自然环境和水源的不适应,也使得团队中部分成员因为喝水或者是蚊虫叮咬得了痢疾,面对这样的困难,他们没有退缩。整整利用20天时间,完成了几个矿山的野外勘查,并采集了一批有价值的地质样品带回国,并与国内同类矿床开展对比研究。

蒋少涌团队在研究中主要利用矿床地球化学分析手段,特别是微区分析方法或非传统同位素方法示踪成矿作用,建立矿床成因模式。已经建立了包括电子探针、激光剥蚀ICP-MS分析在内的微区矿床地球化学实验室,研发了一批碳酸盐等矿物分析标样,分发至都柏林大学等国内外知名实验室。同时实验室每年也为国内外学者提供1万点以上的分析测试,近五年测试数据支撑发表了上百篇的学术论文,为国内外学者开展高水平研究提供了有力支持。

采访中蒋少涌对记者说,战略性关键金属矿产资源在地球历史上和全球范围内分布极不均匀,这主要受地球圈层相互作用和深部岩浆—热液过程控制。针对我国各类紧缺矿产资源勘探开发利用的难点,要明确关键科学和技术问题,加强成矿机理、分布规律和赋存状态研究,资源能源安全和紧缺矿产资源关乎国家命运,我和团队成员在今后的科研中,将继续钻研、努力拼搏,为国家战略性矿产资源安全和找矿勘查贡献力量。