斑岩型铜金矿床是全球铜和金的重要供给来源，近年来，研究人员在多个与碱性岩浆岩相关的斑岩型铜金矿床中发现硫同位素具有时空分带特征，并且该特征与矿体品位变化相对应，这不仅为理解斑岩矿床形成机制提供了新的视角，同时也为找矿勘查提供了新的思路。全球范围而言，斑岩型铜金矿床多与钙碱性岩浆岩有关，然而，硫同位素是否也具有分带特征及其对成矿作用指示意义尚不明确。近期，中国地质科学院矿产资源研究所（以下简称“资源所”）孙嘉副研究员研究团队以西藏多龙矿集区多不杂斑岩型铜金矿床为主，兼顾区内多个矿床开展了系统研究，以此为解决上述科学问题提供新的证据。

研究工作首先根据地质编录与矿物学研究结果，查明了多不杂矿床蚀变矿物组合类型及分布特征，并将成矿作用划分为3个阶段。其中，早阶段与钾硅酸盐化蚀变和青磐岩化蚀变有关，中阶段与绿泥石-绢云母化蚀变有关，晚阶段泥化蚀变局部发育，同时产出大量石英脉、硬石膏脉和黄铁矿脉。通过对比铜金矿体数据，确定成矿作用主要产于钾硅酸盐化蚀变带，而绿泥石-绢云母化蚀变带也有部分矿质沉淀。在此基础上，对上述不同成矿阶段和蚀变的相关脉体开展了硫同位素研究，共采集100余件样品进行系统分析。结果表明不同蚀变类型、成矿阶段的硫化物δ³⁴S值具有明显差异，具体表现为：早阶段钾硅酸盐化蚀变（-4.8‰~-0.4‰）相比青磐岩化蚀变（1.2~4.8‰）具有更低的δ³⁴S值，中阶段绿泥石-绢云母化蚀变（-2.6‰~0.6‰）相比钾硅酸盐化蚀变具有更高δ³⁴S值，晚阶段三类热液脉体δ³⁴S值逐渐升高（-3.1‰~0.5‰，-2‰~0.6‰，-0.7‰~2.3‰）。综合流体包裹体、氧同位素数据和模拟计算推测，硫同位素的分带变化主要与沸腾作用和水岩反应有关，而矿质沉淀则主要由沸腾作用导致的流体降温所引发。此外，硫同位素分带与矿体品位变化对比显示，该矿床矿体富集部位硫化物具有更低的δ³⁴S值（矿体Cu品位＞0.2%，黄铜矿δ³⁴S（‰）＜-1，黄铁矿δ³⁴S（‰）＜0），表明硫同位素对圈定矿化中心具有重要指示意义（图1）。

同时，对多龙矿集区波龙、拿若、拿厅、拿顿和铁格隆南矿床开展的研究指示，硫同位素在矿床范围内也表现出一定的时空变化规律，并可为探讨温度、氧逸度等变化提供佐证。值得注意的是，矿集区内各矿床主要矿化阶段的硫化物均具有较低的δ³⁴S，表明该特征在类似矿床的找矿勘查工作中也可发挥积极的指示作用。

图1. 多不杂斑岩型铜金矿床铜品位分布与硫同位素变化图解

（a.黄铁矿δ³⁴S值；b.黄铜矿δ³⁴S值）

“这几天，党的十九届四中全会召开，我激动得几天没睡好觉。全会提出，‘要全面建立资源高效利用制度’，这为矿产资源的综合利用提供了更加良好的发展环境。我从事矿产资源综合利用研究工作已有几十年时间，深刻地感受到现在是开展尾矿资源综合利用的大好时机。”2019年初冬的一个下午，一位耄耋老人迈着稳健的步子，来到中国矿业报社，邀请记者到他的工作室采访，到他的中试基地参观。这位老人，就是被业界称为“尾矿利用第一人”的中国地质科学院研究员李章大。

今年已经87岁的李章大教授，精神矍铄，思维敏捷。他是国务院政府特殊津贴获得者，教授级高级工程师，中南大学、北京科技大学兼职教授，中国矿业联合会、北京节能和资源综合利用协会技术顾问，中国资源综合利用协会专家委员会成员，老科技工作者协会国土资源分会矿山固体废料综合利用专业委员会副主任委员。

首钢矿业一处尾矿库（资料图）

早在上世纪80年代，李章大教授就提出了“提高资源回收率，开发利用被视为尾矿废石的资源”的建议。“1981年，我提交了《我国铁矿区成矿特征及找矿区划》《钢铁工业发展应从我国铁矿资源特点出发》等建议；1983年，提交了《我国钢铁工业地质矿床资源方面的水平和差距》报告及《对挖掘生产矿山资源潜力的几点认识和建议》，建议除主要资源可提高回收率外，还应开发利用被视为废石的资源，如蚀变围岩中的玉石、宝石类矿物、珍贵矿物晶体及大量非金属矿资源，完成《大冶铁矿矿山地质工作的经验及存在问题》。1987年，我发表了《矿产资源综合开发和合理利用现状与分析》，阐述了矿产综合开发和合理利用是矿物原料产业发展的客观规律和物质基础，分析了我国目前尾矿利用的现状，建议由点到面全面查明生产矿山和后备矿区矿石、围岩、尾矿、废渣的有用组分及利用可能性，推广有效技术，提高资源综合利用率，从而最终实现整体利用废石、尾矿及非金属组分，实现无废料开发、改善环境的目的。”谈起自己热爱的工矿固废资源综合利用工作，李老如数家珍。

几十年来，李教授潜心矿产资源综合利用，完成重大科研课题26项，采集了铁、铜、钼、铅、锌、钨、锡、金、钛、锰、铝（赤泥）、稀土金属、煤炭（煤矸石、粉煤灰）等16个矿种、60多个矿山的尾矿样品，以及炼渣、废石、花岗岩、斜长岩、辉长岩、霞石正长岩、火山凝灰岩、页岩等样品，利用这些样品进行了建材、道渣、水泥、陶瓷、玻璃、发泡陶瓷、岩（矿）棉、微晶非金属材料等产品的实验室研究及工业化中间产品扩大性试验。如今，李老的许多研究成果都已转化，并被企业批量生产。

“1993年，我上报了《尾矿的处置、管理及资源化示范工程》，被国家计划委员会、国家科学技术委员会列为《中国21世纪议程优先项目计划（第一批）》；2004年，与周秋兰（原全国矿产储量委员会专业委员）共同提交的《我国尾矿利用现状及21世纪展望》，获文化部‘中国世纪英才业绩与论著征集活动’二等奖，全文载入《中国百业论著》中。”矿产资源综合利用必须树立循环经济的理念，具备多学科、跨行业协同研究的能力。李章大教授曾就职于冶金部北京地质研究所，后又进入中国地质科学研究院尾矿利用技术中心。丰富的多学科科研经历，以及长期的实战工作积累，使他在开展固废资源综合利用方面形成了一整套成熟的科学研究成果。

李老告诉记者，矿产是我国社会主义经济建设、循环经济运行不可缺少的基础资源，只有资源化开发利用矿山尾矿、废石，矿业才能成为节约资源、维护生态环境、强国富民的现代化产业，经济建设才能形成良性循环，实现国民经济和矿山的可持续发展。我们要实实在在地查明矿产资源特点及其可利用途径，从资源特点出发，经过试验研究，选择可供开发的产品及主攻项目；与相关行业、专业、技术进行边缘杂交、互相结合，择优组合有关工艺、技术、设备，从而开发出复合矿物原料新资源；在这个过程中，逐步化解矿山历史积留下来的弊端和欠负，恢复或维护矿山生态环境，清除灾害隐患，增添物质财富，提高劳动就业率及人员素质；促进科技进步，开拓尾矿的新用途，实现和谐创新、强国富民。

1990年，李章大带领尾矿利用技术中心精干力量，从典型矿山入手，对武钢大冶铁矿、首钢迁安铁矿、江西德兴铜矿、辽宁杨家杖子钼矿等矿山的尾矿进行了分析实验，并取得一系列科研成果。

他们在武钢大冶铁矿调查了东露天尖山采区25条勘探线、110个钻孔、5512米岩心，补采了100个矿样、16个人工重砂样、15个硫化物精矿样，对样品进行了多元素分析、岩矿鉴定和小型选矿试验，查明尾矿资源特征，总结了矿山地质工作经验，摸索了含矿围岩工业利用评价方法，确定可采品位及铁、铜综合品位指标，新圈定10个矿体，计算出21.9万吨储量。同时，还发现洪山溪尾矿库中残存大量菱铁矿等非磁性铁矿，进行了经济评价，提交了3份研究报告。项目验收后获得原冶金部科技进步三等奖。

随后，他们又对首钢迁安铁矿进行了历时4年的研究，取得丰硕成果：查明尾矿资源特征，利用围岩、废石及矿山尾矿生产出高速铁路道渣、建筑用砂、水泥、混凝土材料、陶瓷（日用瓷、美术瓷）、色釉、建筑瓷砖、玻璃等样品，在唐山陶瓷研究所试产了陶瓷产品；利用尾矿制造微晶玻璃的工艺试验及产品中试取得良好效果，建筑瓷砖成功投产，属尾矿资源化利用领域的首创。铁道部工务局为首钢矿山废石生产的高速铁路道渣建立了技术标准，为修建大同至秦皇岛运煤出口高速铁路东段所用道渣召开了多次铁道系统现场会。唐山陶瓷研究所结合此项成果申请了《铁矿尾矿制造陶瓷及方法》发明专利，被原轻工业部科技司综合处誉为“国内陶瓷原料的首创”，是我国尾矿资源化利用的首次突破。在北京玻璃研究所的协助下，他们不仅用尾矿制做普通玻璃产品，还开发出世界首创的“尾矿微晶玻璃花岗石”，使尾矿资源化利用进入高科技材料产业领域。这些研究成果不仅使首钢矿业公司获得了丰厚的经济效益（至今保有相关生产线），更使其成为首例“无废料绿色矿山”。

在对江西德兴铜矿尾矿进行研究的过程中，他们利用尾矿研制出了日用-工艺美术陶瓷、无釉外墙砖、锦砖及水泥等产品。研究表明，德兴铜矿尾矿是良好的紫砂型陶瓷（带色）原料，可制作墙砖、锦砖、525号火山灰质硅酸盐水泥，是已经磨细了的绢云母质瓷及经济实用建筑陶瓷、优质硅酸盐水泥的原料。

通过多年研究，李章大教授认为，我国金属矿山尾矿、废石资源化开发利用已经积累了许多研究成果和产业化经验，进入推广提高的新阶段。但还存在一些突出问题：知识和认识上囿于传统，把尾矿、废石作为废物看待，开发利用停留在低层次上，套用他人做法或只开发大路货产品；不做本矿山的资源特点查定，不愿做试验研究，满足于生产一二种简易产品；固守旧思想、旧技术，不顾国家社会和企业的长远利益；缺少更多可供开发的好产品、好成果；有的成果缺少工业化试验，技术不成熟；缺少风险基金支持和激励机制；技术力量分散单薄，研究者缺少经济实力，更缺少实验条件及实验室，难出新成果。

为此，李章大提出：第一，建议把尾矿、废石等矿山固体废弃物作为国家自然资源依法保护和管理起来，禁止无序开发，加强技术指导，防止再次浪费资源和扩大环境污染。当务之急是立法和立项进行尾矿资源普查，同类资源宜先用尾矿、再开新矿。

第二，矿山所在地政府科学管理和指导矿山固体废物资源化开发利用和环保治理，委托有资质的专业团体（如矿业联合会、矿山地质专业委员会、资源综合利用协会等）协助政府为企业搭桥和进行监督、咨询、协调，促进其节约资源，相关企业依法保护和使用矿山固体废物资源。三方齐心协力，从组织上落实矿山尾矿、废石等固体废物的资源化开发利用，提高实效。

第三，建设一批示范矿山和示范工程，作为矿山企业样板和出台政策、技术标准及产业化转化的基地。

第四，建立一个汇集综合人才、专门开发矿山固体废料的高硅无机复合新材料工程技术中心，从资源-工艺、技术、设备-新产品研发-产业化推广等全流程出发，开发符合中国矿产资源特点的复合材料系列产品，为复合材料工业奠基开路。

第五，从尾矿微晶玻璃切入，开发高科技含量、高附加值的产品。微晶玻璃被材料科学家称为“可兼有别的类型材料不能达到的物理性能”，特别适合于我国矿山尾矿、煤矸石、炉渣、赤泥等组分多样化资源的开发利用。

第六，建立矿山固体废物资源化开发利用奖励基金及制度，用于奖励有突出贡献的矿山企业、职工、科技和管理人员，支持专项研究成果的工业中间产品试验，推进新产品、新成果及时转化为生产力。

最近，美国科罗拉多矿业学院的常兆山及Richard Goldfarb两位教授在“国际经济地质学会特刊”上组织出版了“中国矿床 (Mineral Deposits of China)”一书，集中讲述中国近1300个重要的各类矿床的主要特征及通过综述获得的见解。自然资源部中国地质调查局地质研究所专家杨志明和宋玉财研究员，分别受邀撰写中国斑岩铜矿床、沉积岩容矿铅锌和铜矿床的综述文章。

杨志明研究员与澳大利亚塔斯马尼亚大学著名斑岩铜矿专家David Cooke教授历时四年，详细综述了中国64个主要斑岩铜矿床的吨位品位、时空分布、构造背景、构造控制、蚀变及矿化特征（图1）；揭示这些矿床主要分布于冈底斯带、玉龙带、中甸带、长江中下游带、中亚造山带及多龙、德兴、铜矿峪等矿集区，形成于古元古代、奥陶纪、石炭纪、晚三叠世-早白垩世、始新世-中新世五个时期，但主要形成于后两个时期；总结发现后碰撞环境是与弧环境同样重要的中国斑岩铜矿床产出背景，超过40%的中国超大型及大中型斑岩铜矿形成于后碰撞环境；识别出俯冲及碰撞环境斑岩铜矿具有不同的蚀变及矿化特征，并查明引起两种环境下斑岩矿床蚀变及矿化差异的原因；发现超过50%的中国大型斑岩铜矿，其铜的沉淀发生在绢英岩化阶段、特别是绿泥石-绢云母阶段，而非通常认为的钾硅酸盐化阶段。中国境内大量斑岩铜矿形成于后碰撞环境，表明斑岩铜矿的形成并非总与大洋板片的俯冲有关。

图1 中国斑岩铜矿床的分布及形成年龄（Yang and Cooke, 2019）

宋玉财研究员（通讯作者）与美国学者David Leach（第一作者）密切合作，历时5年，收集整理了83个矿床资料（图1），实地考察24个矿床，对中国境内的沉积岩容矿铅锌和铜矿床进行了全面综述，矿床类型主要涉及密西西比河谷型铅锌矿床（MVT）、碎屑岩容矿型铅锌矿床（CD，通常称为喷流沉积型，即SEDEX）、沉积岩容矿铜矿床（SHC），它们均与岩浆活动无关。综述重点阐述了这些矿床的发育特征和控制要素，主要在两个方面提出了新的认识。（i）重新划分了中国境内的沉积岩容矿铅锌矿床类型，特别指出：一些铅锌矿床不是MVT型，而与岩浆活动有关；很多矿床不是CD型，应为MVT型或与岩浆有关的碳酸盐岩交代型；（ii）发现MVT矿床与蒸发岩的关系远比过去认为的重要。过去研究认识到蒸发岩沉积时能够产生萃取-迁移铅锌的盆地卤水、沉积的石膏和硬石膏等硫酸盐能够提供为最终沉淀出的铅锌硫化物提供硫。本综述研究认识到：蒸发岩底辟构造、蒸发岩溶蚀-垮塌构造、蒸发岩建造中的高孔隙白云岩是MVT矿床的重要赋存部位，这是对MVT矿床储集规律的最新认识，具有全球意义。