科研与生产相结合结硕果——鄂西磷矿找矿勘查的重大突破

朱良英

中化地质矿山总局湖北地质勘查院，湖北 武汉 430080

1982～1994年期间，在化工部矿山局的组织和领导下，地质研究院与湖北化工地质大队密切协作，承担湖北兴神磷矿和保康马桥磷矿的勘查与研究，以及后续中国磷矿形成条件与成矿规律的研究工作。其间，在磷块岩成矿理论、成矿规律、成矿预测及找矿勘查方面取得了突出成果，又在其后二十多年鄂西找矿勘查中，依据所取得的成矿理论、成矿规律为指导，在四个预测区中新发现或在已有矿区外围、深部新增磷矿资源量达34.7亿t。这一重大突破，是两个单位协作的重要成果。为了纪念这一科研与生产相结合的范例，笔者搜集了有关资料，撰写此文，以飨读者，企盼有关方面传承科研与生产相结合的方针。

1 兴神磷矿勘查与研究的立项背景

发展农业、保障国家粮食安全，是中国一项重要国策。20世纪60年代初期，中国遭遇三年自然灾害，粮食严重不足，国家提出“农业为基础”，大力发展农业，生产化肥。增加粮食产量，成为重中之重。粮食产量之半靠化肥，因此保障化肥原料磷、硫、钾矿的供给，提到地质部、化工部的议事日程。中国北方缺磷，除加强北方找矿工作外，还要靠南方磷矿的供应。湖北省磷矿资源丰富，地处中原地区，运输成本远低于川、滇、黔，成为供应北方磷的首选产地。因此地质部、化工部十分重视湖北磷矿找矿和开发利用。国家第七个五年计划期间（1986～1990），湖北省兴山-神农架磷矿被列为国家一类重点勘探项目，化工部矿山局将该矿“七五”总体设计任务下达湖北省化工地质大队，1987年5月11～15日，矿山局在湖北神农架林区召开总体设计评审会，通过了设计，会议期间矿山局、勘探公司、湖北化工地质大队负责同志，一致要求化工部地质研究院承担该矿的研究任务。会议明确提出“加强区域地质、构造、古地理、成矿条件、矿石物质组分等的研究，地质研究院参加进来与化工地质大队共同研究”[1]。为贯彻会议精神，湖北化工地质大队由大队总工程师朱熙槐教授级高工亲自率领的普查组担任此项任务，化工地质研究院组成由磷矿研究室主任东野脉兴研究员为项目负责人的磷矿科研组来承担此项任务。为更好的贯彻科研为生产服务与生产相结合的方针，地质研究院科研组先后两次前往湖北化工地质大队了解生产中需解决的主要问题，双方共同协商确立了研究课题。主要任务是配合地质勘探研究兴神磷矿沉积环境、矿石物质组分、区域地层对比、区域成矿规律，遂确定研究项目名称为“湖北省兴神磷矿沉积环境与矿石物质组分研究”。

“七五”期间兴神磷矿工作程度要求是：瓦屋矿区Ⅰ矿段达到勘探程度，瓦屋矿区Ⅱ、Ⅲ矿段和郑家河矿区达到详查程度，其他矿区达普查程度，要求新增加矿石储量1.4亿t，研究工作主要是配合地质勘探深入研究磷矿形成条件与矿石物质组分，以兴神磷矿为重点，深入解剖，指导面上（鄂西）工作。

2 兴神磷矿勘查与研究概况及取得的重要成果

2.1 兴神磷矿勘查概况及取得的重要成果

20世纪80年代初发现了瓦屋磷矿，化工部矿山局极为重视，责成湖北化工地质大队立即开展地质工作。矿区接近原始森林地区，几十公里不通公路，只能靠人力手工施工作业找矿。几乎同时地质研究院成立瓦屋磷矿研究组，后扩大为兴神磷矿、鄂西磷矿研究组。地勘与科研同步进行。先施工了近60条探槽，了解磷矿层地表分布及矿体特征。瓦屋Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿段共施工9条坑道进尺5417m。矿体产状适宜施工沿脉坑道，大大增加了对磷矿体的可见度。几年后修通公路，使坑道施工加快。

后期施工了地面钻，共28孔，约6693m，找到中大型磷矿。1989年提交了Ⅰ矿段勘探报告[2]，被国家储量委员会评审为良好级，获国家银质奖。报告获奖是与研究单位和地勘单位紧密合作分不开的，是科研与地勘结合的范例。

1991年3月提交了兴神磷矿郑家河矿段勘探报告[24]，为中型磷矿。1993年提交了瓦屋Ⅱ、Ⅲ矿段勘探报告[22]，亦为中型。继之又提交Ⅳ矿段磷矿勘探报告[23]，为一大型磷矿。该时期，地质研究院也提供了多份磷矿研究成果。地勘与科研逐步深入。以上报告均获省储委审查批准。磷矿的研究与地质勘探合作扩大，在兴山-神农架-保康地区继续找矿与科研的深度结合，科研指导找矿，地质勘查验证科研成果，全面开花，多点突破（表1）。

表1 上世纪八、九十年代瓦屋矿区完成地勘工作量表Table 1 Table of completed geological prospecting workload in Wawu mining area in the 1980s～1990s

瓦屋Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ矿段和郑家河矿段均为中型矿床，连同马桥与尧治河1.5亿t，总计3亿t以上，比矿山局下达的1.4亿t指标高出1倍。

2.2 兴神磷矿研究概况及取得的重要成果

七年野外工作每年有半数以上时间地质研究院科研组与化工地质大队普查组同步工作。为进行区域地层对比、区域成矿规律研究，科研组对整个兴神保、宜昌和荆襄三大矿集区以及湖南东山峰磷矿、贵州瓮福磷矿和开阳磷矿，即鄂、湘、黔陡山沱组磷块岩地质、矿床成因、区域成矿规律等进行了系统研究，共实测剖面31条，岩芯编录19个钻孔，取样1200件，岩石薄片鉴定1060片，其他各种测试样品821件。通过各种样品测试，系统研究磷矿矿石物质组分。野外与室内相结合，阐述了包括兴神磷矿在内的鄂、湘、黔陡山沱组磷块岩沉积环境、成因、成矿规律等，及时与化工地质队普查组交流，指导生产，用于勘查。满足了兴神磷矿地勘工作对沉积环境、物质组分、区域地层对比、区域成矿规律等方面的要求。最后撰写了《湖北省兴神磷矿沉积环境与矿石物质组分研究报告》[1]、《湖北省保康县马桥北部磷块岩与富集规律研究报告》[3]和《中国磷矿形成条件与成矿规律研究报告》[4]，与化工地质大队交流，同时汇交地质部全国地质资料馆供全国地质工作者查阅参考。

通过对鄂、湘、黔陡山沱期构造古地理研究、磷块岩宏观构造与微观结构研究，提出了与微生物成矿论相配套的构造古地理单元“陆缘坻”新概念，建立了“磷块岩序列模式”[1]，将扬子地块东南缘陡山沱期构造古地理命名为鄂西-黔中陆缘坻，并发现了陡山沱组上下两个工业矿层及磷块岩序列随上升洋流向陆缘坻两端迁移沉积的重要规律，从而预测陆缘坻两端均有富矿沉积，提出鄂西-黔中陆缘坻西北部保康马桥地区可能形成陆缘坻西南部贵州开阳那样的富矿。1988～1990年期间，地质研究院科研组与化工地质大队普查组共同先后四次去马桥地区（预测区）找矿，结果发现三个矿带，各分别延长4～16km，矿层厚3～18m，推算远景地质储量大于1亿t，发现尧治河富矿（P2O5≥30%）带延长18km，厚2～20m，地质储量5000万t以上，两矿储量1.5亿t。这是科研与生产相结合的直接成果，也是对成矿理论与成矿预测的有力验证。

2.3 湖北化工地质大队对地质研究院研究成果的应用与评价

湖北化工地质大队对地质研究院《湖北兴神磷矿沉积环境与矿石物质组分》研究课题，取得的成果给予充分肯定，并对该研究报告在生产中应用情况做了详尽的说明，在“关于《湖北省兴神磷矿沉积环境与矿石物质组分研究》研究成果在生产中应用情况的证明①化工部湖北地质大队,1992，关于“湖北省兴神磷矿沉积环境和矿石地质组分研究报告”研究成果在生产中应用情况的证明”中指出：化工部地质研究院湖北兴神磷矿科研组，应我队要求和矿山局指示，自1988年～1990年，配合我队兴神磷矿地质勘探，对该矿进行了专题研究，撰有《湖北省兴神磷矿沉积环境与矿石物质组分研究》的科研报告。报告全面系统、深入地研究了兴神磷矿地质、矿床特征，磷矿沉积环境，矿石物质组分，与此同时对中国南方震旦纪陡山沱期磷块岩进行了成矿古地理、区城成矿规律和富矿找矿方向及磷块岩成因等深入地研究。该硏究成果经我队近几年的地质普查和勘探应用，情况如下:

（1）该研究课题来自生产，密切结合生产，为生产服务。课题组根据生产需要，将阶段性成果例如矿区与区域矿层划分对比，沉积环境与物质组分等及时提供给生产应用，我队1989年提交的瓦屋磷矿I矿段勘探报告，荣获国家级银质奖，与该科研组提交的阶段研究成果是分不开的。

（2）该研究报告有关沉积环境、物质组分，成矿规律和找矿方向、矿床成因等主要研究成果，已直接用于我队1991年提交的郑家河矿勘探报告中的矿床地质部分。

（3）该研究报告有关沉积环境的研究提出的唐扎营、白果坪为无矿带的结论，是正确的，从而为我队节省了人力、物力、财力，节约国家地质费投资近千万元的经济效益。并加快了整个兴神磷矿的勘探进程。

（4）科研组根据磷块岩成因、沉积环境和区域成矿规律的研究，对鄂西磷矿进行了成矿预测，尤其预测保康县马桥地区有像贵州开阳那样的富矿，经我队和该组同志近两年的普查验证，已在马桥地区找到了确如开阳那样的富矿，其厚度在3～18m，三个矿带分别延长4～16km，其富矿规模推算远景地质储量在1亿t之上。可以肯定地说，保康已构成中国又一重大富磷矿基地。马桥磷矿已列为我队勘探基地。国家已选择其陈家坡块段为“短平快”项目进行勘探，计划对口供给山西化肥厂急需用矿，表明该科研成果已收到了巨大的社会与经济效益。根据科研报告，“富矿向西、北迁移”的结论，在矿带的西部尧治河发现了富矿，厚度2～20m间隔延长近18km，品位＞30%，远景地质储量在5000万t以上，经济效益可达35亿元。

该科研组依据较充分的事实，提出了磷块岩生物成矿论，区域成矿规律和成矿预测（特别是富矿预测）具有重大的理论意义和应用价值，这一理论立论新颖，具有独创性，在世界处于领先地位。

2.4 马桥磷矿发现的重要意义

如前所述，化工部地质研究院磷矿科研组与湖北化工地质大队磷矿普查组密切合作成功预测并发现马桥大型富矿，资源储量达1亿t，潜在经济价值近百亿元。矿区位于鄂西贫困山区，保康县马桥镇政府十分重视马桥磷矿，决定招商引资开采磷矿，于1992年9月邀请在马桥磷矿现场工作的地质研究院磷矿组负责人协助镇政府研究马桥磷矿开采事宜，研究认为矿山开采后可带动马桥镇脱贫致富，促进地方经济发展。对马桥磷矿发现的意义，中共化工部地质研究院党委特出一期《简报》，以“磷科研结硕果”[9]为题予以报道，中央电视台两名记者于1992年9月11日～12日亲赴马桥磷矿现场和马桥镇政府对上述情况采访，并在9月17日新闻联播节目播出，之后矿山局总工程师对兴神磷矿科研组负责人说：“中央电视台播出了你们与地质队合作的成果及为地方做出的贡献，是地质研究院和湖北化工地质大队的共同荣耀，也是矿山局的荣耀，希望你们再接再接再厉，为国家的磷矿事业做出更大贡献。”

1994年5月25日中国化工报以“我磷矿资源研究取得重大进展”[10]为题予以报道。1994年5月化工部矿山局总工程师宋鸿年和王炳铨处长，亲临现场考察，对取得的成果高度赞赏，宋总激动地说：“这个发现在中国磷矿资源上占有重要地位，与建国初期发现昆阳、开阳磷矿一样占有相当的历史地位。”并指出“马桥以北一带的磷矿地质工作还要加大力度、加快速度、加强普查、扩大远景、择优详查，保康打开局面创造辉煌”[3]。

3 继兴神磷矿之后的接续项目

3.1 湖北省保康县马桥北部磷块岩分布与富集规律研究项目

根据矿山局的指示，加大了对马桥磷矿的勘查力度，1992年经矿山局批准成立《湖北省保康县马桥北部磷块岩分布与富集规律研究》课题，由化工部地质研究院与湖北化工地质大队共同承担项目任务，经三年勘查研究，查明了马桥北部五个矿带及富矿的分布特征（表2）和磷矿富集规律[3]，完满地完成了项目任务。

表2 磷块岩富矿带分布特征Table 2 Distribution characteristics of phosphorite bonanza

通过湖北化工地质大队普查组与地质研究院科研组密切协作，对兴山-神农架-保康地区磷矿形成环境、矿床成因、成矿规律等进行全面地调查研究，确立“兴神保聚磷区”，列为化工地质大队勘探基地。

3.2 “中国磷矿形成条件与成矿规律研究”项目

根据国民经济发展和地质工作发展的需要以及地矿部科技司关于地质行业十二年科技规划的要求，化工部矿山局于1989年组织地质研究院和勘探公司研究，规划三十八项研究课题，将“中国磷矿形成条件及成矿规律研究”[4]列入该规划的研究课题之一，并于1991年正式列为国家“八五”规划项目，该项目下达地质研究院后，该院组成以东野脉兴研究员为项目负责人的课题组，历时4年，对中国磷矿地质、成矿条件、矿床成因、区域成矿规律及预测进行了全面系统的研究和总结，并依中国地质科学院“编图规范”编制了中国第一张“中国磷矿矿产图（1∶500万）”和“中国磷矿成矿规律及预测图（1∶500万）”，划分出Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级成矿单元45个，其中8个Ⅱ级成矿单元、16个Ⅲ级成矿单元、21个Ⅳ级成矿单元，圈定预测区46个，其中A级预测区12个，B级预测区14个，C级预测区20个。这是中国磷矿地质和区域成矿规律的第一次全面系统总结，其中扬子地块划分出鄂西-黔中陆缘坻成矿亚带和川中-滇东陆缘坻成矿亚带，并进一步划分出9大聚磷区和16个预测区，16个预测区8个A级预测区（高级预测区）、6个B级预测区和1个C级预测区[4]。

4 鄂西磷块岩成矿理论与找矿勘查的重大突破

4.1 磷块岩成矿理论的创立

4.1.1 创立了磷块岩微生物成矿论

科研与生产相结合，在生产实践中不断探索发现，通过“湖北省兴神磷矿沉积环境与矿石物质组分研究”和“中国磷矿形成条件与成矿规律”等项目研究，提出磷块岩微生物成因观点，论证了“磷质微生物及其成矿作用”[5]，创立了“磷块岩生物成矿论”[6]。

4.1.2 提出“陆缘坻控矿论”

通过鄂湘黔磷块岩成矿构造古地理研究，提出磷块岩“陆缘坻”构造古地理新概念[7]。将扬子陆块东南缘晚震旦世陡山沱期磷块岩成矿构造古地理单元命名为“鄂西-黔中陆缘坻”，形象地指出“陆缘坻是上升洋流抵达大陆边缘的第一道屏障、是磷等物质的储集仓库、是磷质微生物的繁衍场、是磷块岩的产床、是磷块岩巨大成矿带”。

4.1.3 建立了“磷块岩序列模式”

在兴神磷矿研究中，通过对兴神保、宜昌和荆襄等矿集区各矿区剖面测试研究中，发现两个工业矿层自上而下均由致密块状磷块岩（Ⅳ）、白云质条带磷块岩（Ⅲ）、泥质条纹磷块岩（Ⅱ）、泥质条带磷块岩（Ⅰ）四种宏观构造类型的磷块岩组成，其在剖面上形成Ⅳ-Ⅲ-Ⅱ-Ⅰ有规律的序列，而致密块状磷块岩自上而下则由壳粒磷块岩（C）、团粒磷块岩（B）、微粒磷块岩（A）的微观结构序列磷块岩构成，从而建立了磷块岩序列模式[11]。

研究发现两个工业矿层及磷块岩序列随上升洋流在陆缘坻向两端迁移沉积，并在两端形成规模大品位高的富矿。这一重要自然规律的发现，为磷块岩特别是富矿预测提供了理论依据，并且被找矿实践所证实。

4.1.4 提出了含磷岩系岩石共生组合-陆缘坻岩套

鄂湘黔陡山沱组含磷岩系与川滇梅树村组含磷岩系有着惊人的相似性，均由砂质岩、泥质岩、硅质岩、碳酸盐岩和磷块岩等五种岩石组成，即鄂西-黔中陆缘坻和川中-滇东陆缘坻特有的这套岩石组合，称之为“陆缘坻岩套”[7]。陆缘坻岩套是重要的找矿标志，具备陆缘坻岩套必有工业磷块岩存在，反之或无矿或只有磷酸盐化地层。

4.1.5 找矿模型的建立

根据扬子陆块陡山沱期与梅树村期磷块岩沉积基底构造、古地理、古地形地貌特点及其与上升洋流的关系，将两大成磷期矿集区划分为五种找矿模型[7]，其中黄陵式找矿模型系指鄂西地区陡山沱期存在神农架、黄陵和报信坡等三个规模较大的基底隆起高地，其东至东南部是迎向洋流的一侧，有利成矿，因此分别形成兴神保、宜昌和荆襄三大矿集区，其中以黄陵基底隆起为代表，命名为“黄陵式控矿（找矿）模型”。找矿模型可直接用于找矿勘查，宜昌矿集区杨柳超大型磷矿和堰边上超大型磷矿的发现，是对黄陵式找矿模型的有力检验[8]。

4.1.6 磷块岩成矿规律和富集规律的发现

通过多年野外实践与室内测试分析研究，发现了磷块岩多项成矿规律与富集规律，这些自然规律的发现对磷块岩的找矿勘查有极大的指导作用，兴神磷矿科研组与普查组共同研究，总结的成矿规律与富集规律，直接用于找矿，发现马桥、尧治河等大型矿床，这些理论、规律及实践检验等在兴神磷矿地质勘探报告及兴神磷矿研究报告中都进行了全面总结。在其后的二十多年里随着找矿实践的检验和多轮研究，不断完善、丰富和发展了上述理论、模式，撰写了“磷块岩成矿理论体系与找矿实践”专著，总结出12条成矿规律和7条富集规律[7]，这些规律来源于生产实践，具有较强的可操作性，湖北化工地质大队原总工程师朱熙槐教授指出：“国内外有关磷矿成矿古地理和规律亦有不少著述，几年的找矿勘探实践，感到不好应用，而东野脉兴提出的陆缘坻构造古地理、磷块岩序列及其在陆缘坻迁移沉积等规律和富矿预测，可操作性强、好用、能用得上。”①朱熙槐，2018，对“磷块岩成矿理论体系与找矿实践”的评审意见中国科学院院士中科院地质与地球物理所研究员刘嘉麒指出：“磷块岩成矿理论体系与找矿实践专著，经过多年的考验和实践检验，仍不失理论创新的先进性和科学性，对研究、寻找磷块岩矿床具有重要的指导意义，是一部高水平的磷块岩成矿理论和找矿指南，受到业界许多大家和专家的广泛赞许。”②刘嘉麒，2018，对“磷块岩成矿理论体系与找矿实践”的推荐书

4.2 鄂西磷块岩找矿勘查的重大突破

1982年～1994年的十二年里，化工部地质研究院（现中化地质矿山总局地质研究院）兴神磷矿科研组与化工部湖北化工地质大队（现中化地质矿山总局湖北地质勘查院）兴神磷矿普查组密切合作，在鄂西磷块岩成矿理论研究与找矿勘查方面取得双丰收。

1995年～2018年的二十多年里，以地质研究院和化工地质大队两单位为主，对鄂西磷块岩进行更大规模的找矿勘查与研究，陆续在预测区内新发现或已知矿床外围或深部新增加的并经评审备案的矿床共29处（表3），包括远景储量（334级）总资源量达34.7亿t。鄂西磷矿找矿勘查如此重大突破，是科研与生产相结合结出的丰硕成果，更是对成矿理论的有力验证。

表3 鄂西磷矿预测区新发现矿床及规模一览表[12-40]Table 3 A list of newly discovered phosphate deposits and their scales in the prediction area of western Hubei province

5 结论

化工部矿山局所属地质研究院与湖北化工地质大队密切协作，共同承担国家“七五”（1986～1990）中的一类重点勘探项目湖北省兴山-神农架磷矿的勘查与研究任务，超额完成了矿山局下达的1.4亿t的储量指标。地质研究院全面贯彻科研结合生产，为生产服务的方针，科研组与地质队普查组（后改为分队）合作，既有分工又有协作，普查分队随时向科研组提供勘查中获得的资料，科研组随时向普查分队提供研究成果，大大提高了勘查质量和研究的水平。瓦屋磷矿Ⅰ矿段勘探报告荣获国家银质奖、科研报告荣获化工部科技进步二等奖。后续共同研究整个鄂西磷矿，取得磷矿勘查和磷块岩成矿理论的双丰收，在成矿理论方面创立了磷块岩微生物成矿论、提出陆缘坻古地理新概念、建立了磷块岩序列模式，特别是磷块岩随上升洋流向鄂西-黔中陆缘坻两端迁移沉积并形成富矿的论断，用于指导找矿，发现马桥和尧治河大型富矿。在中国磷矿形成条件与成矿规律研究报告[4]中，编有“中国磷矿成矿规律及预测图（1∶500万）”，其中鄂西划分出三个A级预测区（高级预测区）和一个B级预测区。在近20多年里，在四个预测区新发现29个矿区（段），远景地质资源储量达34.7亿t。

据生产矿山反馈信息，科研成果、地勘报告资料与矿山生产实际极其相符，是科研与生产结合所取得的丰硕成果，科研与生产相结合的方式应当继续贯彻、传承下去。

本文撰写过程中，得到东野脉兴和朱熙槐两位教授的指导，在此一并致谢。