行万里路精诚至 丹心未泯新愿开
——记有色金属矿产地质调查中心教授方维萱

2021-06-18 02:12倪海龙
科学中国人 2021年11期
关键词:东川铜矿成矿

倪海龙

皓月当空,葫芦丝的乐声打破了地勘营地的冷寂。这是方维萱辛苦工作一日后的短暂休憩,也是他埋首地质研究30余年经历中的普通一天。与山河相遇,解大地谜面,奔走在荒野山川的方维萱,正在不断探索我国有色金属矿产更加深远发展的可能。

在危机中寻找生机

2002年,受有色金属矿产地质调查中心(以下简称“中心”)派遣,年轻的方维萱与“英雄迟暮”的东川铜矿初次相逢。

因长期开采带来的资源衰竭,东川铜矿被划归为危机矿山——矿区可采储量逐年萎缩、产量持续下滑,当地矿山企业正常生产经营难以维持,甚至面临破产危机。方维萱要做的,就是为陷入危机的东川铜矿,找寻重新振兴的发展之路。

受现有勘查技术条件和理论的制约,我国大中型矿山的开采深度和勘查深度相对较浅,矿山深部仍有很大的找矿空间,这无疑为危机矿山提供了一个可行的研究方向。在具体的“救助”过程中,方维萱将目光投向矿山开发的成型期,补上理论指导和方法手段的短板,用“知己知彼”的策略打破僵局。

在“危机矿山元素综合查定和可利用性评价技术”这一科技部国家科技支撑计划项目的研究中,方维萱团队发现了一种新型矿床——碱性杂岩体有关的白锡腊型铁(钛)氧化物铜金型矿床,与之前发现的东川型(热水沉积-改造型铜矿)、稀矿山型(火山喷流沉积-改造型含铜赤铁矿铜矿)、凤山型(构造-热流体再造型铜矿)构成了“东川式”铜矿4种不同类型铜矿成矿模式。在此认识基础上,方维萱团队从以下3个角度入手。

首先,对矿山进行1/2000比例尺工程地球化学勘查,同步进行同比例尺地质填图,提出有效的勘查技术方法组合和勘查模式,并概括主要矿床类型成矿作用物理化学条件转换的特征标志,为判别成矿作用中心及找矿前景提供了确定性依据。

其次,建立隐伏矿定位预测构造-岩相学、物探和构造地球化学集成技术与不同类型铜矿最佳勘查技术组合;创新了火山岩-火山热水沉积岩的构造-岩相学编(填)图新方法技术,为预测深部矿体空间分布提供了工具。

最后,通过实测岩相学剖面,开展系统岩相学的亚相与微相建相,进行综合找矿评价工作,探索新矿种找矿问题同时进行找矿预测与资源储量估算并进行经济评价。

方维萱

在这一研究成果的帮助下,东川—易门铜矿区深部和外围部分探获铜金属资源量合计77万吨,“久经开采”的东川—易门铜矿,再次展现出巨大的发展潜力。随后,基于新技术方法对新矿种找矿的直接探测与发现能力,个旧、晴隆等技术推广矿区先后发现铷、铯、钛、钨等新矿种,将矿山从单一矿种找矿扩展到多矿种找矿,推动了新类型新矿种的勘探。经估算,仅新矿种铷的资源量即达20万吨以上,这极大延长了矿山服务年限,为稳定当地社会经济发展提供了强大助力。

方维萱说:“这项成果‘盘活’了东川,让矿山企业得以继续生存,并随之产生显著的社会效益和经济效益。”相关专著《大比例尺构造岩相学填图技术与找矿预测》可操作性极强,受到矿山企业和地质勘查行业的一致认可,一经出版就供不应求。

“我对东川有很深的感情。”方维萱说。在东川,时间紧、任务重,然而这样的高压环境极大地锻炼了团队的每一位成员。在此期间,方维萱带出了一支专注于矿山地质找矿的复合型国际化人才专业队伍,为国家高级人才的培养提供了参考。此外,方维萱团队建立和实施了中深部和外围勘查技术示范基地5处,探索建立了基于风险分析的矿山商业性找矿预测中风险管控的现代方法这一“产—学—研”创新范式,同时推动了方维萱团队技术传播体系的形成。“科研和传播,这两件事在东川都做到了。在这个过程里,看似是我帮助了别人,实际是别人帮助了我。”

寻迹天山,探秘林海

21世纪初,经过勘查探索,长期被当作小型矿床的乌拉根矿区逐渐展现其“真正实力”。凭借近800万吨的铅锌资源量,乌拉根矿区被定义为铜铅锌-天青石-铀-石膏-煤-天然气多矿种同盆共存的超大型矿床,关于其开发利用的众多课题,都需要方维萱团队予以回答。

在方维萱看来,以乌拉根矿区为代表的塔西铜铅锌矿床,有明显的“新奇”之处:矿区位于盆-山耦合转换与冲断褶皱带,呈现出独特的时-空结构和区域构造-成矿演化模型,沥青化和褪色化等特征也要求对其进行针对性的研究。基于大比例尺构造岩相学填图技术与找矿预测的研究成果,方维萱通过辉铜矿Re-Os同位素定年的方法,综合地回答了成矿年龄这一基本问题,创建了塔西砂砾岩型铜铅锌-天青石-铀-煤成矿系统,并用源、生、气-卤-烃、运-聚-时、耦、存、叠、表这8个成矿要素,系统阐明了砂砾岩型铜铅锌矿床成矿特征、成矿时代和成矿规律。在创建富炷类还原性成矿流体多重耦合结构与找矿预测理论的过程中,方维萱团队自主研发了“一黑(沥青化蚀变相)、二白(碳酸盐化蚀变相)、三褪色(褪色化-绿泥石化蚀变相)”的地球化学岩相学识别技术系列,并独创了绿泥石蚀变相异常古地热场识别和热通量估算矿物地球化学岩相学识别技术,解决了盆内岩浆叠加期和盆地改造期构造-热事件和构造-岩浆-热事件识别、圈定和预测难题。

目前,方维萱团队创建的理论系统和找矿预测方法技术已广泛应用于塔西地区金属矿产地质综合研究的各个阶段,有效控制和降低了找矿预测风险,缩短了勘查周期,提高了找矿预测效果和效率,其总体技术已达到国际领先水平。

大兴安岭地区相继新发现的重要金属矿床,也有他们探索的身影。经过多年调查研究,方维萱团队全面收集了大兴安岭中南段地质、地球物理、地球化学、矿产等相关资料,综合研究总结了大兴安岭中南段成矿地质背景、控矿因素和矿床分布规律,进行有色金属成矿规律及找矿预测研究,获得了国内领先的技术成果。

据了解,“塔西砂砾岩天青石-铜铅锌成矿系统与技术创新”项目,是在铜铅锌-天青石-铀-煤-天然气同根共存的盆山过渡带研究基础上的重大技术创新;基于大兴安岭中南段研究成果而成的专利“一种用于检查评价干旱荒漠景观区铜铅锌异常的新方法”,为方维萱团队赢得了极大的影响力。方维萱说:“获得成绩固然可喜,但在工作中,我们也看到了更多新情况、新问题存在的可能,为此,我们还要继续努力。”

千里之行,始于足下

醉心于传统文化的方维萱,在团队的建设过程中,也同样看重传统文化“润物细无声”的力量。“对我的学生来说,传统文化是必修课。”方维萱说,“八卦、五行、方位都与地质相关,我们现在的地质人,做工作要有家国情怀,更需要从传统文化中吸取营养,这对研究是十分有益的。”

在勘探现场

在团队成员看来,这位被称为“方老师”的领头人,是矿山生态环境资源创新实验室的灵魂人物。他要求团队的每个人都做到一人多岗、一专多能,以应对国家经济社会高质量发展和生态文明建设对地质人提出的新要求。目前,方维萱已经成长为地调中心复合型、专家型管理人员,享受国务院政府津贴,同时担任中国科学院地球化学研究所的研究员、中国地质大学和昆明理工大学博士生导师、中国地质学会勘查地球化学委员会副主任委员等职务。在他的带领下,服务于国家的“大地质”政策,为国家部委决策提供技术支撑,服务于中央企业、地方发展的矿山生态环境资源创新实验室团队正在飞速成长,承担储量核查、矿产勘查、矿山伴生资源查定以及矿山生态的恢复和土地复垦等工作。团队成员共计10人,包括博士6人、博士后1人,获得省部级以上奖项一等奖4项、二等奖4项、三等奖1项,已出版专著3部,待出版专著2部。

对于未来,方维萱说:“我一生要做的,就是学会和35亿年前的石头对话。我的态度也始终不变,那就是‘没有那么多为什么,先去做’。”

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