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    中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所申请的“似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩加工方法及应用”和“一种利用煤矸石材料制备的水泥砂浆及其制备方法”两项发明专利,日前获得国家知识产权局授权。

    当前,似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩由于遭受风化后呈松散砂状构造,形成20mm-70mm斑晶和小于10mm基质,工业化加工现状是把斑晶制备成建筑用骨料或原料直接销售,基质制备成建筑用砂,未能充分发挥原矿中有用矿物的价值。煤矸石作为煤炭开采过程中的副产品,如大量堆积,不仅占用土地,还污染环境,利用领域多集中在道路路基、路面底面层的填料以及煤矸石混凝土和提取氢氧化铝领域。

    “一种似斑状中粗粒黑云母二长花岗岩加工方法及应用”发明专利,摈弃传统的利用方法,依据原矿的结构、矿物性质和化学成分进行开发利用,采用清洁绿色工艺,通过对原矿进行一系列的擦洗、筛分、破碎、磨矿、磁选等作业后,获得不同品质钾长石、砂子、细泥、强磁性物质、磁铁矿等不同产物。该产物可分别应用于高档日用瓷,建筑卫生瓷、建筑砂、陶粒、塑料填充料、磁性材料等领域,实现了斑晶的高值化利用、基质的充分利用以及无尾排放,极大提高了资源综合利用率和利用效率,提高了产品附加值。

    “一种利用煤矸石材料制备的水泥砂浆及其制备方法”发明专利,采用硅酸盐水泥、粉煤灰、石英砂与活化的煤矸石混合搅拌,加入一定的改性剂,制备出保温、隔热、抗裂性能优良的功能性水泥砂浆。此发明为解决煤矸石利用提供了另一种应用思路,对推动煤矸石材料化具有重要意义。

     

     

    郑州综合利用所新获两项发明专利授权

    近日,中国地质科学院地质研究所李广旭博士后及其合作导师曾令森研究员等,对西藏南部冈底斯岩基东段朗县杂岩内出露的钠质煌斑岩开展了年代学、岩石学、全岩地球化学和同位素组成的系统分析和研究,揭示了钠质煌斑岩的成因及其动力学过程,取得重要成果。

    大陆岩石圈的持续俯冲也会导致俯冲板片的脱水和熔融。俯冲的碳酸盐物质熔融可以释放碳酸盐熔体,引发上覆岩石圈地幔的部分熔融,形成不同类型的碱性和钙碱性岩浆岩。煌斑岩是特殊的幔源岩浆岩,其成因往往与交代富集的岩石圈地幔有关,成为示踪深部物质组成和深部动力学过程的重要载体。钠质煌斑岩出露较少,研究程度低,导致其钠质属性的成因机制尚不清楚。由于不同性质和不同来源的交代介质会造成岩石圈地幔的富集特征和矿物组成的差异,需要进一步验证钠质煌斑岩的钠质属性或成因机制是否与交代介质的不同有关。

    研究取得了以下主要认识:一是朗县地区出露一套近南北向展布的基性岩脉,其矿物组成和地球化学特征表明该基性岩脉为钠质煌斑岩。该钠质煌斑岩主要由角闪石斑晶和斜长石(钠长石)基质组成(图1),具有较高的CaO和Na2O含量,但K2O含量低,因此Na2O/K2O比值异常高(>2.3,最高为68.1);具有明显的Nb–Ta–Zr–Hf–Ti负异常;强烈富集轻稀土元素和大离子亲石元素。

    二是朗县钠质煌斑岩侵位于始新世晚期(36.9 ± 0.3 Ma),是碳酸盐熔体交代作用形成的交代富集地幔部分熔融的结果。朗县煌斑岩的同位素组成(全岩Sr-Nd-Pb和锆石Hf同位素)明显不同于冈底斯岩基中-新生代的岩浆岩,尤其是更年轻(< 30 Ma)的钾质-超钾质岩石(图2),这意味朗县煌斑岩具有不同的岩浆源区。进一步的研究表明来源于交代富集的岩石圈地幔,其富集特征是由俯冲的印度大陆地壳来源的碳酸盐熔体交代作用造成的。

    三是朗县钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用和源区矿物组成有关。朗县煌斑岩中大量的碳酸盐矿物(方解石)是原生的(图1)。异常低的Rb/Sr和Dy/Yb比值,同时具有较高的Ba/Rb比值,表明朗县煌斑岩是在石榴子石相二辉橄榄岩稳定域内由含角闪石的橄榄岩低程度部分熔融形成的。

    四是煌斑岩的侵位可能与印度-亚洲大陆后碰撞背景下增厚下地壳(约75 km)的局部拆沉引起的东西向伸展作用有关。

    图1朗县钠质煌斑岩的野外照片(a-c)、显微照片(d-f)和背散射照片(g-l)

    图2朗县煌斑岩的锆石Hf和全岩Sr-Nd-Pb同位素特征

    该研究在岩相学基础上,通过与钾质煌斑岩全岩元素和同位素组成的系统对比,揭示了钠质煌斑岩的钠质属性与碳酸盐熔体的交代作用有关,为理解后碰撞深部动力学过程和解译冈底斯岩基的岩石圈地幔的演化历史提供了新的启示。

    该研究得到国家自然科学基金(92055202)、第二次青藏高原科学考察与研究计划项目(2019QZKK0702)和中国地质调查项目(DD20221630和DD20221817)的联合资助。相关成果发表在国际著名地学期刊《Geological Society of America Bulletin》上。

     
    地质所李广旭、曾令森等研究员对钠质煌斑岩与碳酸盐...

    高纯石英作为一种关键材料被广泛应用于电子信息、光伏、光通信和电光源等行业,在国家经济建设和安全等方面的地位和作用都十分重要,然而二氧化硅纯度达99.998%(4N8)的高纯石英高端产品却处于被“卡脖子”状态。为了给开展高端高纯石英资源调查工作提供高质量文献支撑,中国地质调查局地学文献中心(以下简称“地学文献中心”)情报研究室矿产团队于2024年初启动了高纯石英典型案例研究工作,在8月初形成专题研究报告《全球高纯石英典型矿床——成矿系统篇》。报告推出后反响较好,8月21日,团队成员受邀在中国地质调查局相关业务研讨会上作专题报告《国外高纯石英资源分布与典型矿床案例》。

    研究报告搜集了全球6个国家24个高纯石英典型矿床的资料,对其成矿背景、成矿过程、矿石特征等进行分析后,提出了初步认识。报告共分为七个章节。第一章对有关情况进行了概述。第二至七章分别介绍了24个典型矿床的情况,包括美国的斯普鲁斯派恩(Spruce Pine)、挪威的德拉格(Drag)和弗罗兰(Froland)、澳大利亚的灯塔(Lighthouse)和猎狗洞(Dingo Hole)、印度的佩鲁马拉帕杜云母-石英-长石矿(Perumallapadu)、俄罗斯的布拉尔-萨尔德克(Bural-Sardyk)以及加拿大的约翰比兹(Johan Beetz)等,综述内容包括每个矿床的地理位置、成矿类型、资源量、提纯后的石英纯度、杂质元素情况、勘探机构、成矿区带/构造位置、区域重要地质事件和主要地质单元、矿床地质特征、矿体形态和规模、赋矿围岩类型、成矿时代、矿床成因、成矿过程、石英矿物的化学特征以及伴生矿物。

    下一步,地学文献中心将聚焦国内高端高纯石英资源调查工作的需求,加强典型矿床综合研究和国内外对比,提供更高质量的文献情报支撑。

    报告封面及目录

    受邀在中国地质调查局相关业务研讨会上作专题报告

    地学文献中心推出研究报告《全球高纯石英典型矿床—...

    江西赣州是一片壮怀激烈、神奇光荣的红土地,这里的每一寸土地都闪耀着历史与传统的光辉。

    时代翻到了2020年这一页。此前,由于经济底子薄、基础条件差、贫困人口多、贫困范围广、贫困程度深,赣州成为全国较大的集中连片特殊困难地区、江西省脱贫攻坚主战场。今年4月26日,江西省政府举行新闻发布会,宣布于都等7个县(区)退出贫困县序列。至此,赣州市11个贫困县全部退出,赣南革命老区实现整体脱贫摘帽。

    在这场史无前例的脱贫攻坚战中,一支奇兵——自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所出现在深壕坚堡前,从专业入手,从技术切入,干起了别人不善干的大事来:脱贫要治贫,治贫要助贫,穷根不除,还要返贫。

    发展实体经济,把赣州建设成为全国稀有金属产业基地和先进制造业基地,是脱贫治穷的关键一招。但是,赣州又不能走传统的老路子,村村办矿,家家炼石,把资源优势折腾成生态劣势。经过深入地县情、乡情、村情调查,郑州综合利用所决定用创新思维从六方面持续发力:

    ——将钨、稀土、萤石等特色优势矿产资源进行深度研发利用;

    ——将矿山固体废弃物进行广泛综合利用;

    ——推动金属矿、非金属矿新技术研发;

    ——对矿山环境进行综合调查,经过治理后形成“绿色产出”;

    ——进行固废资源综合调查评价,力争变废为宝,产生效益;

    ——编制矿业产业规划和绿色矿山标准,使区域经济健康、绿色地向前发展,不走弯路。

    由此可见,郑州综合利用所对扶贫工作就像经营自己的“责任田”那样充满深情,“谋矿已非从前样,春风化雨焕容光”。

    于都润鹏矿业经改造后的生产现场图

    科技薪火燃一片

    赣州于都润鹏铅锌矿是一复杂共伴生的多金属矿。长期以来,由于矿床共伴生组分多、分离难度大,导致主要有价组分回收率偏低,精矿产品也因品位低,经济效益大打折扣。

    找到症结后,郑州综合利用所决定利用技术研发优势帮助矿山解决“心头之患”。他们夜以继日地进行技术攻关,先后研发了铅锌优化分离技术、尾矿重选收硫技术、铅锌混合浮选技术、铅锌混浮精矿压力浸出短流程技术等多项技术。其中,铅锌优化分离技术通过药剂配制创新和工艺条件优化,可使铅回收率提高6.72个百分点,达83.45%,银回收率提高10个百分点以上,达64.84%,增加年直接经济效益523.74万元。

    在尾矿重选收硫技术方面,该所提出采用重选回收替代浮选回收硫系统,使硫精矿品位保持在45%以上,硫的回收率增加20个百分点,年直接经济效益达90万元;运用铅锌多金属矿混合浮选工艺技术,使混合精矿各主要组分回收率大幅提高,铜达到93.69%,铅达93.55%,锌达91.94%,金达91.81%,银达97.66%,硫达93.19%,整体技术经济效果明显提升;运用浮铅尾矿锌硫混合浮选-分离技术,将流程改为先选铜铅,再锌硫混选,再进行锌硫分离,使锌回收率提高了0.63个百分点,电机功率下降150千瓦,吨原矿节约成本4.43元,实施后每天多产生效益1万余元,年增经济效益近330万元。经过多项技术改造,润鹏铅锌矿终于“滋羽鹏飞”。

    接着,郑州综合利用所又把目光瞄向了宁都县河源锂辉石矿。该矿生产的是电动汽车电池的原料,市场前景广阔,但由于矿山锂元素回收率不高,经济效益并不理想。

    通过研究,郑州综合利用所的专家们发现,造成锂回收率不高的原因是矿泥影响了药剂功能的发挥。为此,他们开展攻关,反复对比药剂,试图找到对锂辉石更为敏感的“高效捕收剂”。终于,功夫不负有心人,他们成功研发了一种名为“EL”的高效捕收剂,使浮选精矿氧化锂回收率提高11.3%。经测算,矿山通过选矿工艺的革新,不仅节约了资源,还可年增利润1200万元,抱上了一个大金娃娃。

    江西铁山垅钨矿细泥中钨的回收一直是矿山亟待解决的技术难题。一般情况下,钨选厂细泥产率约为7%~9%,钨在矿泥中的损失率达20%。郑州综合利用所根据钨细泥尾矿矿物特性,结合离心机选矿机、悬振锥面选矿机等设备优缺点,开发出了“筛分-离心机预选-悬振锥面选矿机精选”的全重选工艺流程。该工艺可再次回收废弃矿泥中的残矿,最后得到WO3品位为23.43%、回收率达到41.62%的黑钨精矿。

    在扶贫过程中,又一个难题横亘在郑州综合利用所面前:赣州会昌锡矿储量即将消耗完毕,需要尽快研发技术从锡尾矿中回收锡等有价组分。该所知难而进,通过设备组合优化、工艺条件控制和药剂创新,开发出了“锡石尾矿尼尔森重选抛尾——粗精矿浮选富集工艺技术”。这组工艺技术设计新颖,连接顺畅,要件闭环,最终抛尾量达到76.67%,大幅减少了进入浮选作业矿石量,重选抛尾也降低了细泥对浮选的影响,减少了浮选药剂用量,获得锡石精矿品位达9.73%,作业回收率47.88%,相当于提高现场锡石回收率的9%~10%。

    赣州兴国县高岭土矿是当地一宝,但由于产品含铁高,销售价格低,花了力气但不挣钱。郑州综合利用所通过分析发现,该矿的铁赋存在云母中,采用传统磁选工艺很难分离出来。于是,他们结合现有工艺,引入超导磁选技术,大幅提高了磁场强度,实现了含铁云母的分离,铁含量由1.25%降低到0.52%,白度由74.5提高至93.4,产品价格由240元/吨提升至1400元/吨,为矿产品升级换代带来希望。

    赣南高岭土矿分选后尾矿量较大,长期堆积在矿山周围,对环境影响很大。郑州综合利用所认为,这些都是放错地方的“垃圾”,完全可以变废为宝。工艺矿物学和综合利用技术评价结果表明,高岭土尾矿中主要含有石英、长石、云母、高岭石等矿物,其中石英含量高、资源禀赋好,晶体通透。于是,他们研发了“高温煅烧-水淬-重选-磁选-浮选-酸浸”工艺,把尾矿中有益组分进行分选,获得二氧化硅品位达99.85%,回收率达到35%;又把二次剩余尾矿用来制备轻质高强陶粒,充当建筑材料,实现了“吃干榨尽”。

    就这样,郑州综合利用所在扶贫3年中,攻克了一个个工矿企业的“老大难”问题,正所谓“科技薪火燃一片,青山远望小康家”。

    浮锌尾矿重选回收硫技改实施现场

    睿智英才盈彩笔

    人无远虑,必有近忧。

    赣州市及所辖县域矿产资源丰富,山脉纵横,历史上就是办矿要地,目前大中小矿山百余座,矿点千余处,稀土、钨等矿产在全国乃至世界具有重要地位。

    要谋划全市经济社会发展战略,既要充分发挥本地区的资源优势,又要积极推进“五位一体”总体布局,使矿业和其他产业协调发展。根据地方政府的迫切需求,郑州综合利用所集中科技力量,编制了4份市县矿业产业发展专项规划和1项产业发展专题报告。

    知宝在其一,用宝在其二,惜宝在其三。《赣州高岭土矿资源产业发展规划(2017~2021年)》总结了国内外高岭土矿资源开发利用及产业发展现状,针对赣州高岭土矿资源特点及产业发展实际,分析了赣州发展高岭土矿资源产业的优劣势,提出了规划期内高岭土矿资源产业的总体定位、发展目标及主要任务,重点发展高岭土精深加工和陶瓷产业,建议建设崇义高岭土产业园、兴国(泉州)五金卫浴产业园和寻乌陶瓷产业基地等3处高岭土矿产业聚集区。地方政府对该规划极为赞赏。

    接着,《赣州硅石矿资源产业发展规划(2017~2021年)》也问世了。该规划总结了赣州市硅石矿资源开发利用及产业发展现状,分析了赣州发展硅石矿资源产业的前景,提出了规划期内硅石矿资源产业的总体定位、发展目标及主要任务,重点发展石英砂、石英玻璃、石英板材等产业,建设石城硅石产业园、信丰粉石英产学研基地、上犹玻纤生产基地等6处硅石矿产业聚集区。此规划一旦实施,可安排数千人就业。

    《于都县矿业产业发展规划(2016~2020年)》是地域性的专项规划。郑州综合利用所在全面总结于都县优势矿产资源及开发利用现状、矿业产业发展现状和存在问题的基础上,分析了矿业产业发展的前景,提出了规划期内产业发展的目标任务、产业布局和十大重点工程,通过延伸钨、铅锌、萤石等重点矿种产业链和优化产业布局和结构,推动矿业及延伸产业快速发展。

    《兴国县非金属矿产业发展规划(2016~2020年)》具有异曲同工之妙。郑州综合利用所在全面总结兴国县优势非金属矿产资源及开发利用现状、产业发展现状和存在问题的基础上,分析了非金属矿产业发展的前景,提出了规划期内非金属矿产业的总体定位、发展目标及主要任务,明确了萤石、高岭土等优势非金属矿的产业布局、产品方向和重点项目,构建以萤石氟化工产业为龙头,高岭土陶瓷产业、水泥建材产业等为重点的非金属矿产业集群。

    接着,郑州综合利用所又完成了《兴国县矿泉水地热产业发展前景分析报告》,通过调研兴国矿泉水、地热资源现状及现有2家矿泉水企业开发利用现状,分析了产业发展的前景,提出了产业发展的主要工作和建议,为兴国县矿泉水、地热产业开发指明了发展方向。

    看起来,郑州综合利用所做的都不是“分内事”,不过他们深知,谋贫困区之发展蓝图,规划才是主轴和引领。

    红色老区竞风流

    在矿产资源丰富地区如何科学、绿色办矿,既有序开发金山银山,又留住绿水青山,是当前绕不过的大问题。

    为此,郑州综合利用所的专家团队帮助地方政府根据本区域的矿产资源特点,谋划好绿色矿业发展示范区和绿色矿山建设。首先,他们结合地域地貌特点开展了赣州优势矿产绿色矿山建设标准体系研制,研究编制了《钨矿绿色矿山建设规范》《萤石矿绿色矿山建设规范》《离子型稀土绿色矿山建设规范》《普通建筑用砂石粘土绿色矿山建设规范》等4项赣州市绿色矿山建设地方标准,并通过细化相关指标要求,有效增强了标准的适用性和可操作性。

    可喜的是,《钨矿绿色矿山建设规范》《萤石矿绿色矿山建设规范》2项标准已于2020年5月1日正式实施,为赣州市钨、萤石矿资源绿色开发提供了标准依据。它们是赣州市首批市级地方标准,也是江西省首批生态文明市级地方标准。该标准的广泛运用,使当地绿色矿山的建设、评估、认定和核查等工作有了可循之规。此外,《离子型稀土绿色矿山建设规范》和《普通建筑用砂石粘土绿色矿山建设规范》目前也已完成标准送审稿,有望在年内完成审查后发布。

    江西铁山垅钨矿有限公司黄沙矿区是一个有着近百年开采历史的老矿山,以生产优质黑钨精矿而闻名,在第二次国内革命战争时期曾为苏区作出过重大历史性贡献。郑州综合利用所充分发挥技术和人才优势,为其绿色矿山建设提供规划指导,编制了《江西铁山垅钨矿有限公司黄沙矿区绿色矿山建设方案》。经过绿色矿山建设,该公司基本实现了矿区环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化和矿区社区和谐化,顺利进入国家绿色矿山名录库,成为赣州矿业的一张名片。

    对历史遗留的矿山生态环境问题,郑州综合利用所应地方政府的要求,积极开展各类地质环境问题调查。于都地区历史上是办矿重点区域,专家组通过遥感图像解译,并深入矿山“梳头发”,共调查国土面积1921平方千米、各类矿山180座,基本查清了存在的各种地质环境问题,编写了《于都南部区域废弃矿山地质环境问题恢复治理建议》和《于都南部废弃钨矿山环境综合治理可行性调查报告》,受到了当地政府的高度重视。

    有道是,弃矿复绿已开头,红色老区竞风流。赣州市境内老矿区颇多,生态环境欠账绝非毕一役之功就能解决,但郑州综合利用所矢志与地方政府紧密配合,在“十四五”期间将脚踏实地,一茬一茬接着干,在这片红土地上复绿、造绿、兴绿,打造出一个新型矿区。

     

    扶贫路上深耕每一块“责任田”

    摘要:揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境,在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩,桐柏志留纪超高温变质作用可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,并在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点。同时,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分。

    1.项目概况

    “重大构造事件与成矿制约”项目隶属于“关键地质问题综合调查”工程,包括5个子项目:“秦岭一大别造山带构造事件调查及1:5万填图试点”、“兴蒙造山带关键地区构造格架及廊带地质调查”、 “秦祁昆结合部构造事件调查及增生杂岩专题填图试点”、“华南造山带基底地质调查及1:5万填图试点”和“东天山沙泉子幅和狼山儿驼庙幅1:5万填图试点”。

    2.成果简介

    2014年取得的研究成果与进展如下:

    (1)揭示出中央造山带秦祁昆结合部晚古生代一早中生代的沉积建造与沉积环境。研究表明,结合部二叠系自北 向南表现为一套潮间一潮下带、陆缘斜坡相沉积组合,自东向西表现为三角洲、滨海相和陆缘斜坡相沉积组合。三叠系具有自北向南水体逐渐加深且沉积中心向南迁移的特征。古水流分析表明,研究区内三叠系碎屑物主要来自于北侧。 揭示出秦祁昆结合部蛇绿混杂岩的岩石组合特征,天峻南山蛇绿混杂岩主要是由橄榄岩、枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、灰岩、泥岩、粉砂岩共同构成,与上覆二叠系碎屑流沉积为不整合接触; 拉脊山六台水库一带蛇绿混杂岩主要由枕状玄武岩、硅质岩、辉长岩、蛇纹岩共同组成,与上覆志留系河流三角洲相沉积之间为不整合接触。提出泥盆纪一三叠纪秦祁昆结合部火山-岩浆-沉积作用形成于活动大陆边缘,是特提斯洋向北持续发生俯冲-增生造山作用的结果 (图1)。

    (1)在苏鲁超高压变质带北端威海地区识别出古元古代的超高温泥质麻粒岩。由泥质麻粒岩与大理岩、钙硅酸盐岩和片麻岩组成的变质表壳岩,以透镜体的形式产于经历了三叠纪超高压变质的新元古代正片麻岩中。泥质麻粒岩由石榴子石、矽线石、斜长石、钾长石、反条纹长石、石英、黑云母、白云母和金红石组成,麻粒岩峰期变质的温度和压力条件约为940°C和1.2GPa。锆石U-Pb定年结果给出了1845Ma的207Pb/206Pb年龄加权平均值。结合其他研究结果推 测,扬子板块北缘经历了古元古代的增生造山作用。在桐柏造山带中发现含假蓝宝石的基性麻粒岩(图2),通过锆 石U-Pb年龄、岩石学和相平衡模拟研究,确定桐柏麻粒岩经历了志留纪超高温变质作用,峰期温压条件为大于20C和8~10kbar。具有逆时针的P-T演化轨迹,变质时代为440~415Ma。桐柏志留纪超高温变质作用,可能与商丹洋洋脊俯冲作用有关。

    (3)完成了5条横穿桐柏造山带的构造剖面,发现桐柏杂岩体中的早期南北向拉伸线理和深熔作用,提出桐柏变 质-深熔地体的三维结构,在高压榴辉岩带与蓝片岩带之间韧性剪切带的糜棱岩中获得3组锆石年龄,分别为2400Ma、 2000Ma和1800Ma。

    (2)在狼山1:5万填图区发现了3个铁矿(化)点(图3 ),重新厘定了叠布斯格组岩石组成,填制出系列新生代大型逆冲断层、右行断裂和正断裂,揭示出白垩纪低角度拆离断层及上盘白垩纪拆离红盆,华北板块与阿拉善地块的边 界断裂。在叠布斯格杂岩中识别出3期褶皱,分别对应早古生代华北与阿拉善地块的拼贴、晚古生代古亚洲洋关闭和三叠纪左行走滑3个阶段。

    (3)兴蒙造山带关键地区构造格架与廊带地质调查取得重要进展,修正了大兴安岭南段地壳构造单元划分,提出 了新的构造单元划分方案。在西拉木伦河附近识别出三叠纪与碰撞相关的花岗岩,进一步限定西伯利亚和中朝古陆的 碰撞造山过程。

    (4)在东天山和北山发现一系列前寒武纪岩石(0.9 Ga和1.4 Ga),揭示出中亚造山带中古老地壳的形成和演化历
    史。在敦煌地块发现约440 Ma的高压基性麻粒岩,表明北山与塔里木板块在早古生代发生了碰撞造山。在塔里木板块 北缘(博斯腾湖南)发现约800Ma的高压麻粒岩,其很可能形成在塔里木板块与Rodinia超大陆的碰撞造山过程中。

    (5)研究表明,华夏地块古元古代基底曾经遭受麻粒岩相变质改造,具有顺时针样式P-T轨迹,经历1.93Ga和 1.87Ga两期构造热事件,存在古元古代末期的紫苏花岗岩。

    3.成果意义

    (1 )西秦岭楔晚古生代一中三叠世 活动大陆边缘的确定为中国南、北两大板块构造体质转换和秦岭、祁连、昆仑 造山带相互耦合过程研究提供了直接证据,同时将指导该区的地质找矿工作。

    (2)在苏鲁超高压变质带识别出古元古代超高温泥质麻粒岩,为苏鲁造山带及扬子板块北缘古元古代的构造演化 历史提供了制约。桐柏造山带秦岭群中含假蓝宝石基性麻粒岩的发现确定其经历了志留纪超高温变质作用,为秦岭-大别造山带早古生代的构造演化提供了制约。同时,也表明超高温变质作用可能比传统认识中的更为普遍。

    (3)桐柏变质-深熔地体三维结构的研究,将该造山带的岩浆和变质事件从早中生代碰撞造山到晚中生代伸展隆升 的演化连接起来,使人们更深人认识地壳深熔作用在造山带演化过程中的作用和重要性。

    (4)狼山地区古生代以来多期构造事件是阿拉善地块和华北板块之间受不同构造域影响的直接结果,同时也反映 了阿拉善和华北边界的位置和性质。

    (5)东天山-北山一系列前寒武纪岩石和敦煌地块约440Ma的高压基性麻粒岩的发现表明,东天山-北山造山带中的古老微陆块具有相同的前寒武纪地壳形成与演化历史,它们并不是来源于塔里木克拉通,这为揭示中亚造山带南部的构造演化和古老微陆块的起源提供了重要制约。

    (6 )华夏地块古元古代岩浆及变质事件的识别,为理解华夏地块基底生长与再造过程提供了地质依据。基底韧性 剪切带的几何学和运动学,是理解华南中生代陆内变形样式的关键,并为建立华南中生代陆内造山与南北陆缘板块碰 撞或古太平洋板块俯冲的动力学关系提供了约束。(中国地质科学院地质研究所 张泽明 张进 闫臻 周喜文 贺振宇 刘建峰 李建华 梁凤华 向华供稿)


    华南、中央和北方造山带研究取得重要成果

    经严格审查与投票后,中国地质科学院矿产资源研究所矿物微区物质组分与结构实验室(以下简称“矿物室”)诸泽颖等人发现并申报的新矿物“铈钽易解石”日前获得国际矿物学协会-新矿物命名及分类委员会批准通过。

    铈钽易解石发现于江西某稀有金属伟晶岩矿床中,显微镜下为针状、束状或短柱状产出,呈棕黑色或黑色,与长石、细晶石、萤石等矿物共生。矿物成分分析在资源所矿物室电子探针实验室完成,成分中极度富钽。

    铈钽易解石属于易解石族中富钽富铈的端元。在我国,易解石最早由张培善先生1957年发现于白云鄂博,自此开启了白云鄂博铌矿找矿的序幕。

    自然界常见的易解石为富铌富钛端元,富钽易解石较少。钽作为重要的稀有金属元素,在高端电容领域以及航空航天材料领域具有重要的应用。钽易解石出现于高演化稀有金属伟晶岩中,代表了成矿流体极度富钽的特征,对钽矿找矿及其成矿作用的研究具有重要意义。

    图1 铈钽易解石产出状态及其共生矿物组合。共生矿物有长石、萤石、榍石、细晶石等。图1C中方框部分为使用FIB切下来并使用透射电镜解析晶体结构的部位。 

    图2 铈钽易解石的晶体结构

     
    资源所在江西发现新矿物铈钽易解石

    虽然窗外寒风呼啸,但参加2018年全国地质调查工作会议小组讨论的代表们热情高涨,讨论得热火朝天。他们谈认识、说感受、建诤言、献良策,共话地质调查事业的新作为。

    本报记录整理了部分代表的发言,以飨读者。

     

    新时代开辟新路

    上海规划和国土资源管理局副局长岑福康:这次会议是对未来一段时间地质调查工作的整体部署。上海着重在成果转化应用上探索更多模式,以项目、需求、问题为导向,城市地质工作取得了很好的成果。建议地质调查工作将从内生找动力与制定法规制度相结合,完善地质调查工作组织实施方式,实现专业化与社会化“双高”。

    广西国土资源厅副厅长陆景宇:这次会议对落实党的十九大新要求以及2018年具体工作都做出了部署,对各省厅推进地方地质调查工作有很强的指向性。在保护生态背景下,矿业发开受到极大制约,今后地质调查与找矿应如何适应这种变化?要更多地强调地质调查的基础性、科研性,推进法律地位的确立。

    山东省国土资源厅副厅长刘鲁:新时代地质调查工作环境发生重大变化。目前,山东面临3个任务:一是处理转型发展与队伍稳定的关系;二是处理好生态文明建设要求和有序开展矿业开采的关系;三是转型发展中实际问题,如整合不够、无法发挥经济效益最大化等。

    建议将山东列入新旧动能转化的国家试点地区,发挥地质工作的基础先行作用。

    辽宁省国土资源厅副巡视员孙永山:中国地质调查局在“三深”科技创新、可燃冰试采等领域取得的成果振奋人心,辽西页岩气取得突破对地方地质工作有很强的指导意义。辽宁的深部找矿前景很大,保护区的范围由11个部门联合研究决定,希望部里能多协调规划。

    西藏国土资源厅总工程师刘鸿飞:对地质调查支撑脱贫攻坚工作有3点想法:一是利用矿产资源开发反哺地方经济;二是地球化学技术更好地结合高原特色,服务地方经济发展;三是借助地质遗迹调查,提高旅游科技程度。下一步,西藏国土资源厅将倡导绿色地质勘查,发挥其在地质找矿中的引领作用;与地方需求相对接,除地质找矿外,还要与脱贫攻坚、城市建设相结合;做好矿权退出。

    甘肃国土资源厅副巡视员赵玲房:希望地质调查能够更多地支持西部地区小康社会建设。在放管服改革方面,能否减少行政机关对地质报告的技术审查。

    青海国土资源厅副厅长刘寅秀:希望与中国地调局构建干热岩联合推进机制,加强地灾防治的技术指导。

    中国核工业地质局副局长李友良:一是加强地质科技、理论、装备协同创新,严格质量管理,践行绿色勘查理念。二是大宗矿产地开发上,要加强公益性地质调查和商业性地质调查的对接。

    中化地质矿山总局总工程师姚超美:要重点提高业务管理水平,希望能得到中国地调局的指导。建议对小型的战略性矿产加大工作力度。

    水环中心主任文冬光:地质灾害监测各个省的情况不一样。建议统一全国地质灾害监测、矿山环境地质监测乃至城市地质安全监测等技术标准规范,在全国实现数据共享。

    地质力学所所长邢树文:我们在新时代要处理好以下几个关系。第一,单一要素和综合要素,单一要素要摸清,也要在综合的基础上运用一些现代化的方法。第二,浅部与深部,之前对浅表层次探讨得多,但深部影响因素是动因,其相关研究越来越重要。第三,内生与外生,过去偏重研究外动力,现在应加强对内生和内外动力耦合的地质作用及其引起的灾害的研究。第四,传统技术和现代技术,如今,现代技术越来越重要。

    中国地调局人教部主任赵奇:在人才方面,局里提出的3项人才计划确实含金量很高,但是拓展到整个行业系统需要一定的程序报批,同时也要解决如何落地的问题。在机构方面,各省区差异很大,中央不可能“一刀切”,还需各地根据实际情况设立。在项目方面,只要是公益性的,国家应该设置一个大项目,来安排地方从事。

    中国地质环境监测院(应急技术指导中心)党委书记李文鹏:第一,随着党的十九大的召开和生态文明建设的推进,水工环工作迎来难得的发展机遇。第二,数据共享问题。地质环境监测数据在不涉密的前提下全面支撑经济社会发展和生态文明建设。第三,地下水监测问题。目前地下水管理条例还在征求意见。水文地质调查、地下水监测、国土规划、矿产开采、城市建设等一系列与国土资源有关的事项都要在条例中有所体现。第四,水工环利用新技术的时代已经到来。

    河南省地质环境监测院院长甄习春:一是地质调查工作站位很高,主要体现在服务国家重大战略方面。二是地质调查工作科技创新能力有所增强。三是国家公益性地质调查工作效果很好,得到了领导人和社会的认可,最明显的就是,之前央视很少报道我们的工作,现在却时常在央视新闻上看到,而且都是大突破。

    河南省地质调查院院长张古彬:新形势对地质调查工作提出了新要求,我们应该思考以什么为抓手开展新项目。希望中国地调局能在河南建设一个科技平台,研发相关技术方法,形成配套成果,推动对今后的转型发展。

    江西地质调查研究院院长楼法生:党的十八大以来,地调系统在科技创新,特别是“三深一土”方面取得了很大成果。但是,很多相关的研究成果在国内的期刊上看不到。建议丰富创新科研成果发布形式,加强科研成果在系统内的传播,为今后相关领域研究提供支持。

    广西地质调查院院长徐海:留住人才和人才培养都必须有项目的支持。希望中国地调局能从人才培养的角度适当地给地调院一定的项目。地质工作是一项特殊的工程,要对人才有系统的考虑。

     

    时不我待话改革

    安徽省国土资源厅副厅长潘海滨:近年来,中国地调局在国内、国际的影响力和声誉得到显著提升。综合地质调查成果引领地方需求,使得基层国土、地质工作得到了地方政府前所未有的重视和响应。当前正处在地勘单位改革转型期,希望部地勘司从顶层出台指导意见。

    广东省国土资源厅副巡视员马兰峰:2017年,广东省在找矿突破、天然气水合物勘查先行区、城市地质、落实生态保护优先等方面取得了一些成绩,但也存在很多问题。广东省今后将大力倡导绿色勘查,促进转型升级;统筹推进五位一体整体布局,在深圳、东莞、惠州三地开展城市地质工作试点;加快清洁能源勘查,调整能源部署;做好取消地勘资质后的地勘管理工作;处理好历史遗留问题;进一步促进地勘管理职能转变。

    福建省国土资源厅副厅长何南飞:会议主题明确,任务明确,责任明确。一是高度关注地方队伍的改革;二是生态保护,要适应新的要求,在用地用矿方案制定中主动作为。建议在法规制定方面要超前。

    中国煤炭地质总局局长潘树仁:一是出台意见,指导行业队伍发展,协调相关部门。二是煤炭地质除了保障国家能源资源安全之外,对煤炭清洁高效利用开采也有很大的作用,近年来,中煤地质总局的工作范围从煤矿服务延伸到煤炭(煤系)服务,高度关注煤矿中伴生资源的勘探开发利用。三是根据会议精神,贯彻国家对地质调查工作的要求,考虑煤炭人如何有所作为。

    陕西省地质环境监测总站站长范立民:希望能通过大项目锻炼和培养一批人才。同时,关心各省总站的年轻同志,尤其是40岁以下的年轻骨干,他们的发展前景很大,很有潜力。

    齐用力共谋发展

    江苏省国土资源厅副厅长刘聪:这次会议振奋了信心,明确了方向。建议全国地质工作更加接地气,跟地方工作结合更紧密,用中央地勘工作带动地方工作。同时,地质工作不要仅限于当技术能手,希望能在环保工作中听见地质人的声音,使国家、社会认识到地质工作在资源合理利用、国家资源保障中的必要性。

    贵州省国土资源厅副厅长王赤兵:一是拓展地质调查空间在当前十分重要,要因地制宜地开展地质调查工作特别是基础地质调查,让公益性地质调查的效益真正转化为地方效益;二是协调处理生态红线和国土空间优化的关系;三是紧紧抓住地质科技创新的机遇,提高地方政府特别是省的参与度。

    大数据时代,“地质云”建设要解决好条数据和块数据的关系,建议做成“混合云”,完善数据共享。

    新疆国土资源厅副厅长覃家海:最近,新疆5个油气区块开标,其中3个区块分别以14.9亿元、3.8亿元、8.6亿元拍出,对地方经济有很大促进作用。

    中国冶金地质总局副局长琚宜太:地质调查的专业化队伍和研究队伍应加强相互合作补充。

    水文地质环境地质研究所所长石建省:新形势下地质环境监测工作面临很大的发展空间,监测的范围更广、内容更多、要求更高,需要研究探讨的东西也更多。比如,未来自然资源统一调查评价管控需要依托一个平台,地质环境监测系统有数据优势,可以发展成为自然资源综合调查评价监测平台。另外,中央队伍的优势在于有高层次的人才队伍,能接触国内外先进的理论技术;地方的优势在于长期的资料积累,有扎实的基本功。二者结合才能更好地促进地质工作。现行的财政体制、招投标机制等对这一结合有一定的阻碍作用,希望在改革过程中能解决这些问题,真正找到联合谋划设立承担重大项目的途径。

    北京市地质环境监测总站党委书记刘霞:第一时间向主管领导汇报会议精神,进一步加强建设。

    建议出台一个环境检测总局(总站)的规范文件,建立合适的人才培养激励机制。希望今后的会议也安排政策解读环节,并将资料发给我们。

    西藏地质环境监测总站高级工程师李昆仲:一方面,我们人员比较少,专业基础力量也比较薄弱,整体地质调查程度比较低;另一方面,这也说明我们面临着机遇,许多工作都需要积极去做。一是希望通过院站给予我们指导和引领,同时加强与各省份单位的合作交流,共同推动西藏的地质调查事业不断向前发展;二是此次会议给我们施加了压力,西藏这种人员比较少、落后的地区,我们该如何定位;三是还需加强培训。

    江西省环境地质监测总站站长颜春:第一,出台一个总站建设规范文件,包括人才培养、软硬件等内容。第二,组织一些覆盖全国的大型地质环境类项目,通过参与国家级大项目培养单位人才,引领地方项目的发展。

    广东地质调查院院长许汉森:我们建议局里有针对性地增加地调项目的部署,以起到对地方地调院公益性工作的引领作用,实现四两拨千斤。采取措施,推进央地之间的项目合作,使地方政府能够重视相关的工作。

    新时代地质调查工作大家谈
    我国煤矿资源丰富,长期开发形成了巨大的可利用特殊地下空间,为发展地下生态城市创造了得天独厚的条件。据调查,我国现有煤矿地下空间约139亿立方米,到2030年,预计将达到241亿立方米,长度约160万千米,可绕赤道40圈。

    开发利用废弃煤矿地下空间,既可以避免煤矿采空区被充填造成极大的特殊地下空间浪费,又可以缓解地面城市发展面临的土地紧缺等问题,可为废弃矿井企业提供一条转型脱困和可持续发展新路径,不断推动资源枯竭型城市的转型发展。

    煤矿井下可利用空间的类别 

    煤矿经过长期开采会产生大量的地下空间,这些空间主要包括井筒、巷道、硐室和采空区。

    井筒是指在井工采矿或地下工程建设,从地面向矿体开凿的垂直或倾斜一类工程,垂直的工程称为立井,倾斜的工程称为斜井。井筒是矿井通达地面的主要进出口,是矿井生产期间提升运输煤炭(或矸石)、运送人员、材料和设备以及通风和排水的咽喉工程,是整个矿井结构最“牢固”的地方。

    巷道分为开拓巷道、准备巷道和回采巷道。一般来说,巷道空间上呈条带状,绵延数公里,断面形式为拱形和矩形。开拓巷道服务年限最长,服务于全矿井,准备巷道服务年限其次,服务于矿井的一个区域,回采巷道服务时间最短,基本随着采矿活动的结束而坍塌消失,很少能够保留下来。采矿活动结束,将对准备巷道和回采巷道进行封闭,封闭之后的空间会直接淹没在矿井积水或有毒有害气体中。因此,判断巷道可利用性时,需要考虑空间环境的恶劣性,再对其进行有针对性地改造、修复甚至直接放弃。

    井下硐室主要有排水泵房、变电所、避难硐室等。这些硐室空间大,直径一般在8米,直立高度一般为50米。煤矿井下硐室在设计之初普遍采用了高强支护材料和特殊的结构形式,服务年限一般较长,结构较为牢固。因此,矿井关停后,井下硐室的空间可利用性较好。

    采空区一般是指将地下煤炭开采完成后留下的空区。由于煤炭的赋存一般呈层状煤层出现,因此可以形成大片连续的采空区。一般来说,煤矿开采过程中,采空区顶板需要在特定时间自动垮落或被强制垮落,形成垮落区。顶板岩石会重新充填采空区,因此,煤矿采空区的空间利用局限性很大。

    煤矿地下空间的优缺点 

    废弃煤矿地下空间主要有三大优点:一是防护性和安全性优越。煤矿地下空间具有天然抗灾性,对于防御战争的空袭、核冲击、抗御地震破坏等明显优于普通浅层城市地下空间。二是空间环境条件较稳定。由于埋深较大,煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,受外界影响小,冬暖夏凉。三是节省投资。由于煤矿地下空间在形成过程中已经进行了开拓和加固,因此废弃煤矿地下空间在开发利用时只需要稍加改造、加固和修缮即可,较新建地下工程空间可以节省大量投资。四是有利于就业安排,具有很好的社会效益。煤矿地下空间开发利用对于废弃矿井转型发展提供新的生命,可以缓解当地的就业问题,促进社会稳定,为资源枯竭型城市的转型发展提供新的思路。

    尽管煤矿地下空间具有上述优点,但在开发利用时需要考虑几个问题:

    一是煤矿地下空间结构稳定性和可靠性。在开发利用之前,需对围岩和支护结构进行全面评估,并采取措施进行修复和加固以提高其稳定性和可靠性。二是矿井地质条件与井下环境问题。煤矿地下空间埋深较大,地质条件复杂,地下水、地压、地热、瓦斯及其他有害物质等都会对其可利用性产生重要影响,在开发利用时需要额外注意并采取相应措施。三是提升运输及基本维护费用问题。煤矿地下空间埋深较大,地质环境复杂,二次开发利用时候,通风、进出口提升、巷道运输、排水以及照明等日常维护成本较高。而且,煤矿地下空间一般出口较少,在二次利用时提升运输能力稍显不足。

    煤矿地下空间开发利用的模式 

    基于煤矿地下空间的基本特点,研究人员和工程技术人员开发出多种二次利用模式,主要包括:

    地下储库。煤矿地下空间具有隔音隔震、低本底无辐射、恒温恒湿的特点,为此,利用煤矿地下空间作为地下储库最为适宜,这也是目前其最主要的开发利用模式。煤矿地下空间可以用来储存炸药、雷管等易爆有毒危险品,甚至作为地下水库等。

    博物馆、地下旅游和文娱活动场所。以煤矿地下空间作为博物馆、地下旅游和文娱活动场所在国内外已有较多实例。例如,德国鲁尔工业区的埃森煤矿在关停后改造成地下矿井博物馆,开展煤矿采矿科普教育、矿井旅游等活动,取得巨大成功,并于2001年被联合国教科文组织评为世界文化遗产。国内唐山开滦煤矿是2005年批准建设的全国首批28家国家级矿山公园之一,并被评为国家AAAA级旅游景区。

    开滦国家矿山公园运煤小火车 

    抽水蓄能电站。由于煤矿地下空间体积大且埋深较大,可以将其改造成抽水蓄能电站的地下水库,并将地面矿坑改建抽水蓄能电站的地上水库。在用电低峰的时候,利用便宜、多余的电力,将地下水库的水提升到地表水库中;在用电高峰时段再将地表水库的水向下排放到地下水库发电。目前,德国鲁尔区普斯波(Prosper-Haniel)煤矿正在建设一个抽水蓄能电站,将其埋深1200米、绵延26公里的井巷系统改造成一个100万立方米容积的地下水库。

    地下生态城市示范区。由于煤矿地下空间具有环境清洁、隔音隔震、天然抗灾等优势,可以构建地下宜居城市、地下房地产、地下轨道交通系统等,打造地下生态城市示范区。

    变废弃矿石为可利用资源 

    □田 敏

    矿产资源在我国的国民经济发展中起着举足轻重的作用,我国95%以上的能源、80%以上的工业原料、70%以上的农业生产资料等都来自矿产资源。

    早期受科技水平的限制,人们对矿石中矿物的使用具有单一性粗放性,矿石中低含量矿物或伴生矿物均作为废矿被抛弃,造成极大的浪费。经过长期的科学研究,矿物加工领域的工程师们已经取得了巨大进步,大量低含量或复杂伴生的可利用矿物能够被综合回收。但据不完全统计,全世界每年排出的矿业固体废物仍然在100亿吨以上。

    为了解决这些问题,科研人员通过长期研究,将废石变成了可利用资源。首先,科研人员利用高倍显微镜研究废石的矿物组成,探究其内部结构,尤其是不同矿物之间的连接架构,同时还要仔细了解不同矿物的生长粒度,分析每一种矿物内部的晶格形态。比如,标准石英矿物是由4个氧原子和两个硅原子组成的硅氧四面体,在分析该废石石英矿物时必须考虑其在自然界中是否受外力影响,氧原子被其他矿物如铝原子替换形成类质同相现象。因此,随着对废石中矿物性质的深入研究,将为下一步不同矿物分离奠定坚实的基础。

    玻璃制品在人类的生活中无处不在,其主要是以高品质石英矿物作为原料。石英矿物中的主要成分二氧化硅含量不同则制作的产品也不同,达到90%以上的可以制作玻璃器皿,达到98%以上时可以制作精密的光学产品,达到99.9999%以上时可以作为目前具有高科技性质的芯片原料。江西钨矿属蚀变规模不大的石英脉型钨矿床,废石中矿物含量达到40%~70%的为石英矿物。其内部晶型发育良好,杂质含量极低,具备成为制备高品质石英的原料。经过破碎-分级-物理除杂-化学除杂,利用石英无磁性、硬度较高耐磨性、耐腐蚀性、巨变温差下产生裂隙性等性质,可以生产出高品质石英原料的产品。

    废石中除石英矿物外,还有含量分别在10%~20%的萤石、长石、云母等矿物,萤石是无机盐工业的重要原料,长石在陶瓷工业具有举足轻重的作用,云母天然形态呈现片状,具有良好的弹性、韧性,广泛应用于电器、橡胶、塑料、造纸等行业。针对这几种矿物的不同晶体结构,采用具有针对性络合试剂,通过浮选工艺可以有效地分离,获得不同高纯度优质产品通过变废为宝,再次应用在不同的工业领域,创造更高的经济价值。

    通过采取综合利用技术,将几乎90%的废石变成可以利用的资源,从而实现“变废为宝”,既能产生重要的经济价值,又可以彻底解决土地污染,可谓一举多得。

    钨矿共伴生组分的综合回收 

    □张红新 赵恒勤

    世界钨矿资源储量比较丰富,发现的钨矿物和含钨矿物有20余种,但具有开采价值的只有黑钨矿和白钨矿,黑钨矿约占全球钨矿资源总量的30%,白钨矿约占70%。钨矿资源特点之一是共伴生矿床多,综合利用价值大。我国许多钨矿床伴共生有益组分多达30多种,主要有锡、钼、铋、铜、铅、锌、金、银等。

    根据矿石赋存状态的差异,有些共伴生组分可以在选矿过程中分离,比如锡、铜、铅、锌、萤石等,有些需要在冶炼过程中分离,比如金、银、铟、镓、铼、钪等稀有元素。对钨共伴生组分的综合回收方法的选择则需要根据矿石性质差异采用合适的工艺流程和设备进行分离,主要的分选方法有拣选法、重选法、磁选法、浮选法等,由于钨矿共伴生组分较多,几乎涵盖了所有的选矿方法。

    拣选法。根据物料中不同颗粒之间某些易被检测的物理特性差异,通过对颗粒的逐一检测和鉴别,然后以一定外力使欲拣颗粒分离出来的一种选矿方法。对颗粒进行逐一检测和鉴别,以及依靠外力分离欲拣颗粒,这是拣选不同于其他选矿方法的独特之处。手选是最古老、最简单的拣选。它是根据物料颗粒之间颜色、光泽、密度、硬度、形状等物理性质的差异进行分选的。手选法在黑钨矿中应用较多,通过手选可分选出黑钨矿和石英初级产品。

    重选法。根据矿物密度不同而分离矿物的一种选矿方法,进行重选时除了要有各种重选设备之外,还必须有介质,重选过程中矿粒受到重力(如果在离心力场中则主要是离心力),设备施加的机械力和介质的作用力,这些力的组合就使密度不同的颗粒产生不同的运动速度和运动轨迹,最终可使它们彼此分离。通过重选法可以得到密度较大的锡石。

    磁选法。基于被分离物料中不同组分的磁性差异,采用不同类型的磁选机将物料中不同磁性组分分离的一种选矿方法。在磁选过程中,强磁性矿物所受磁力最大,弱磁性矿物所受磁力较小,非磁性矿物不受磁力或受微弱的磁力。在磁选过程中,矿粒受到多种力的作用,除磁力外,还有重力、离心力、水流作用力及摩擦力等。当磁性矿粒所受磁力大于其余各力之和时,就会从物料流中被吸出或偏离出来,成为磁性产品,余下的则为非磁性产品,实现小同磁性矿物的分离,通过磁选法可以获得黑钨矿。

    浮选法。根据矿物颗粒表面物理化学性质的差异,从矿浆中借助于气泡的浮力实现矿物分选的过程。现代的浮选过程一般包括:磨矿,先将矿石磨细,使有用矿物与其他矿物(或脉石矿物)解离;调浆加药,调整矿浆浓度适合浮选要求,并加入所需的浮选药剂,以提高效率;浮选分离,矿浆在浮选机中充气浮选,完成矿物的分选;产品处理,浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水分离。通过浮选法可获得共伴生组分中的铜、铅、锌、硫等有色金属。

    有些稀散元素,由于其含量极低,常常以载体形式依附于其他矿物,比如金、银和铜、铅、硫结合紧密,通过以上选矿方法难以有效回收,需要在后续冶炼过程中回收。

    以上所述方法通常需要组合使用,然后再选择合适的设备,才能将各种矿物得到有效的回收。通过综合利用,在钨矿利用的同时,也综合回收了其他伴生组分,一方面提高了资源的利用率,增加了矿山企业的经济效益,另一方面也减少了金属矿物的排放,降低了环境污染。

    石英矿床类型及用途 

    □张亮 刘磊

    石英资源是一种重要的非金属矿资源,可作为加工玻璃砂、工业硅等原料,是冶金、化工、玻璃、陶瓷、铸造、橡胶等行业的重要原料,也是电子信息产业、光伏、新能源产业和有机硅新材料产业发展的基石。自然界石英矿床成因多种多样,目前常见可供开发利用的石英矿床工业类型有天然水晶、石英砂岩、石英岩、脉石英、粉石英、天然石英砂和花岗岩石英七类。

    天然水晶 天然水晶为透明的大型石英结晶体矿物,主要成分为二氧化硅。水晶多是在岩洞、岩石裂缝或节理、断层中自然生长形成的,其生长条件比较苛刻,必须同时满足4个条件:充裕的生长空间,能够提供富含二氧化硅的热液,一定的温度和压力,足够生长时间。我国天然水晶资源分布广泛,其中以江苏东海地区最为丰富。

    天然水晶 

    天然水晶矿床储量小,开采条件差,资源匮乏,价格昂贵,难以满足大规模工业生产的需要。但由于天然水晶的色彩丰富,晶莹剔透,美丽纯正,目前主要用作雕刻各种工艺品。

    石英砂岩 石英砂岩是经过沉积作用固结的砂质沉积岩,其石英和硅质碎屑含量一般>95%,副矿物多为长石、云母和黏土矿物,胶结物一般为硅质。目前,我国石英砂岩在各省均有分布,其中云南大关、盐津、彝良及四川沐川等地区资源较为丰富。

    石英砂岩矿床一般规模较大,地质产状稳定,开采条件较好。同时,矿石硬度一般相对较低,天然粒度适中,易于破碎分级和大规模工业化生产。但由于石英砂岩胶结物成分比较复杂,因此通常用于生产日用玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、白炭黑、有机硅等领域。

    石英岩 石英岩通常是由石英砂岩或其他硅质岩经区域变质作用或热接触变质作用而形成的变质岩石,伴生矿物除长石、云母和黏土矿物以外,往往还含有微量的电气石、赤铁矿和锆石等。与石英砂岩相比,石英岩其矿石更加致密坚硬。我国石英岩资源十分丰富,开发利用量大,主要分布在安徽凤阳等地区。

    石英岩矿床具有规模大、地质产状稳定、开采条件较好等优点,其矿石一般致密均匀,块度好,比较适合日用玻璃砂、浮法玻璃砂、玻璃纤维、金属硅、耐火材料、石英板材等SiO2含量 99%左右传统应用领域产品大规模工业化生产。

    脉石英 主要是在岩浆热液作用下形成的,通常呈致密块状构造,其矿物成分单一,几乎全部为石英,SiO2含量一般在99%以上。脉石英矿床规模一般不大,产状陡,厚度一般在几米至几十米,长度一般为十几米至几百米,一个矿区可由一条矿脉或由多条矿脉组成。

    脉石英矿床资源储量规模一般相对较小,开采难度相对较大,但由于其杂质含量少、资源品质稳定等特点,因此多将其用于制备SiO299%~99.9%的硅微粉、低铁石英砂、光学玻璃、半导体等高品质石英产品。

    粉石英 通常由硅质母岩在特殊的地质构造条件下(温湿的古气候、地形平缓古地理、水力作用等)风化解体而成的沉积风化型矿床,石英含量通常为95%~98%,有的可高达99%以上。该类矿床在我国南方分布较多,如贵州贵定、江西莲花、渝东云峰山等。

    与石英岩和石英砂岩相比,该类矿床规模相对较小,其主要优点是自然白度高,天然疏松多孔,容易超细粉碎加工,可作为陶瓷原料、硅微粉填料等。

    天然石英砂 天然石英砂是由花岗岩、石英岩、石英砂岩和脉石英等母岩经过自然界长期风化而形成的一种以石英为主要矿物成分的砂状石英矿物原料,其伴生矿物包括长石、岩屑、云母、黏土矿物及锆英石、电气石、钛铁矿和角闪石等重矿物,主要为海相沉积砂矿床和河湖相沉积砂矿床。

    该类矿床规模一般较大,其主要优点是通常具有天然适中粒度和角形因数,开采简单,是加工铸造用石英砂产品理想原料,但该类矿床缺点是杂质成分比较多,如果杂质充分去除可用于SiO2含量99%左右所有石英产品加工。

    滨海石英砂开采现场 

    花岗岩石英 指由于岩浆作用固结成岩形成的大颗粒花岗岩或花岗伟晶岩(白岗岩)中的石英。该类矿床中的石英品位多在25%左右,矿物杂质主要来自石英颗粒中的流体包裹体级晶格杂质元素。该类矿床为生产高纯石英的主要原料,目前主要产自美国北卡罗来纳州Spruce Pine地区。

    和谐共生 资源综合利用大有可为

    “锂”从山中来,仗剑走天涯

     邓伟 李成秀 冀成庆 徐莺 周雄

    1.“锂”的家族群

    1)锂(Li)

    锂的克拉克值为30ppm,是较分散而又广泛分布的元素,主要在岩浆结晶作用的晚期阶段富集在伟晶岩中;花岗岩中含量最高,其次是碱性岩。矿床中经常与铍、铷、铯、钽等有益元素共生。

    目前,已知含锂的矿物有150多种,呈独立矿物形式的有30多种,主要工业锂矿物有锂辉石、锂云母、透锂长石、磷锂铝石、铁锂云母等。川西稀有金属矿集区中的锂资源基本以锂辉石形式产出。

    锂辉石,化学成分LiAl[Si2O6]。一般Li2O含量7%左右;晶体呈柱状、板状、针状,颜色可呈无色、灰白、淡紫、淡绿、淡黄、宝石绿色;条痕白色;摩式硬度6.5-7;比重3.03-3.22。

    含锂矿物特征

    2)铍(Be)

    铍的克拉克值为6ppm,为显著的亲石元素。在花岗岩及霞石正长岩中的含量较高,在岩浆分异过程中富集于岩浆残液中,经常固结集中在岩石圈最上部,在地壳深部含量减少。

    世界上已发现的铍矿物和含铍矿物有60多种,常见的矿物约有40多种,主要的工业矿物有绿柱石、硅铍石(似晶石)、羟硅铍石、金绿宝石(铍尖晶石)和日光榴石。

    绿柱石,化学成分Be3Al2[Si6O18],一般BeO含量13%左右;晶体一般呈柱状,呈绿色、黄色、浅蓝色、红色;条痕白色;玻璃光泽或树脂光泽;性脆;硬度7.5-8;比重2.65-2.91。

    含铍矿物

    3)铌(Nb)和钽(Ta)

    铌和钽的原子构造类似,因此,两者在物理化学性质、地球化学性质及矿物学性质方面都很相近。铌、钽经常共生,在岩石和绝大多数矿物中铌和钽的含量此消彼长。在成因上与碱性岩有关的矿物中铌相对富集,与花岗岩有关的矿物中钽相对富集。

    铌在地壳中的丰度为3.2ppm,钽的丰度为2.4ppm。由于铌、钽的地球化学迁移行为不同,铌开始早、收敛晚,钽主要富集于晚期。所以铌矿物种类多,分布广;而钽的变种少,分布不广。目前,已知的铌、钽矿物和含铌、钽矿物有130多种,常见的有30多种。如铌铁矿-钽铁矿、钽铁矿、铋铁矿、褐钇铌矿、易解石、铌易解石、铌铁金红石、烧绿石、锰钽矿、重钽铁矿、黄钇钽矿、细晶石等。铌钽矿物基本呈黑-棕红色,半金属光泽、油脂光泽,少数为金刚光泽;比重大,因此可用重选方式得以富集;化学成分极为复杂。

    含铌钽矿物

    4)铷(Rb)和铯(Cs)

    铷在地壳中的丰度为90ppm。目前没有发现铷的独立矿物,呈分散状态,常以类质同象混入物出现在含钾矿物中。工业来源主要从富含铷的锂、铍、钾的矿物中提取。如锂云母中含Rb2O3%、微斜长石(天河石)中含Rb2O0.3%、铯榴石中含微量铷等。

    铯在地壳中的含量为20ppm。含铯的矿物有10多种,但铯的主要来源还是稀有金属伟晶岩中的铯榴石和锂云母。除此之外,铯还分散在其他矿物中,如绿柱石、黑云母、天河石和堇青石等。

    含铷铯矿物

    铯榴石,化学式Cs[AlSi2O6] nH2O。一般含Cs2O30%左右,晶体往往呈立方体、粒状及致密块状,无解理;颜色为无色、白色,有时带灰、粉红、浅紫等色颜色;性脆,硬度6.5-7;比重2.67-3.03。

    2.“锂”从哪里来

    1)传统矿山

    在您印象中矿山是什么样的?答案也许是偏远、荒凉、破旧的厂房,艰苦的条件,又或许是漫天尘土、泥浆满地、污水四溢,像这样又或许是那样……

    2)绿色矿山

    随着时代的发展和绿色矿山建设的推进,如今的矿山早已不再是从前的样子。先进的设备、一流的技术、现代化的厂房,一座座“花园式”的矿山正拔地而起。清洁生产,循环用水,大家再也不用担心环境污染了!

    3)“石头”变“电池”

    石头是如何变为电池的呢?锂辉石矿经过采矿进入选矿厂,选矿厂采用物理方法分选出含锂矿物,含锂矿物经过冶金处理成为碳酸锂产品,再由产业部门深加工,最终脱胎换骨成为电池。

    3.崭新“锂”程

    1) 锂之应用——走入寻常百姓家,健康美好新生活

    随着科技的快速迭代升级,锂在日常生活中的应用越来越常见。含丁基锂的橡胶轮胎更加耐用,寿命比原来提高了4倍以上,让驾车出行更加安心;锂动力电池驱动的新能源汽车逐渐进入普通家庭,成为城市代步、环保出行的首选之一;锂电池和其他锂产品在娱乐设备上也得到广泛应用,为我们的休闲娱乐生活开启了无限可能性;锂的应用在家中随处可见,它为我们提供了便捷舒适的智能生活。

    厨房里,添加了锂的电磁炉面板等玻璃制品,可以使其变得更轻、更结实、更耐溶。锂盐可为蔬果进行“健康护理”,防止西红柿腐烂和小麦锈穗病,让人们吃得放心、吃得安心。锂在医学保健方面也有新的应用,不仅可以强身健体,还能防治疾病,是人体健康的“守护者”。国外研究发现,锂与阿尔茨海默病存在关联,一款为中老年市场打造的天然矿泉水“锂水”就此诞生。而锂的用途还在不断拓展中,从交通工具到健康护理,锂的应用遍布我们生活的每个角落,改写了每一个人的生活方式。

    新世纪崭新的“锂”程指日可待。

    2) 铍之应用——让医疗成像、诊断和激光医学走到科技前端的金属材料

    铍,是仅次于锂的轻金属,主要是以铍铜合金和铍金属的形式广泛应用于航空、医学等领域,是新兴产业发展必需的战略性矿产资源。目前,世界上只有美国、中国、俄罗斯等国具有工业规模的从铍矿石开采、提取冶金,到铍金属及合金加工的完整铍工业体系。

    ①提高X射线成像效果

    因为铍金属既可以稳定地处理高温阻抗,又可以实现对X射线的高度透明,铍箔在医疗和科研X射线设备当中已经使用了很长时间。铍箔作为窗口来穿透聚焦的X射线,同时可以保持X射线发生管那一侧的真空环境。

    ②使低辐射成为可能

    铍箔仍是CT扫描和乳腺X射线成像等高分辨率医学成像设备中必不可少的材料。在新一代乳腺癌X射线成像设备中使用低辐射扫描可以得到更精细的肿瘤分辨率,使许多早期可治疗阶段的乳腺癌被及时发现,治愈乳腺癌成为可能。

    ③改善X射线光管强度和稳定性

    作为成像技术的前端科技,铍持续为满足X射线光管高强度、稳定性、抗高温、X射线穿透率等性能要求。

    ④光学激光器的小型化

    使用氧化铍的医学激光器可以帮助眼科医生为数百万患者恢复或改善视力。具有高导热、高强度、介电性能的氧化铍是唯一能控制微小高功率气体激光器的材料。

    ⑤简化外科手术

    铜铍连接器将精确的电信号传送到精密手术器械和最新的非侵入性外科技术的监测装置当中。这种技术减少了对病人的创伤和感染风险,同时加快了愈合和恢复的过程。

    ⑥分析血液

    铍还用于分析HIV和其他疾病的血液分析设备部件当中,给医生和病人提供所需的精确性和可靠性数据。

    3) 铌之新应用——冉冉升起的电子材料之星

    铌行业全球市场集中度非常高,目前全球最大的铌矿企业是巴西矿冶公司(CBMN),占据全球市场80%-85%的产量,主要从事铌产品的开发、工业化和商业化运营,是世界上唯一一家可以生产全系列铌产品(包括标准铌铁、特殊牌号铌铁、真空铌铁、真空镍铌、铌金属和五氧化二铌)的企业,对铌价格的走势具有较强的影响力,控制着全球铌产品扩产计划的进度。

    具有超导性能的元素不少,铌是其中临界温度最高的一种。而用铌制造的合金,临界温度高达绝对温度十八点五到二十一度,是目前最重要的超导材料之一。

    2019年,材料领域国际顶级期刊《自然材料》发表了复旦大学修发贤团队的最新研究论文《外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率》。文章显示制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料——砷化铌纳米带,电导率是铜薄膜的100倍,石墨烯的1000倍。此次制备出的材料砷化铌纳米带的电导率是铜薄膜的100倍,石墨烯的1000倍。业内表示,导电材料是电子工业的基础,现在最主要的材料是铜,已经大规模运用于晶体管的互连导线。

    4)钽之新应用——人体“亲金属”的神奇医学材料

    钽作为一种金属材料,具有优异的力学性能和抗疲劳特性,因此被广泛应用于医学领域,尤其是在骨科领域。它可以替代人体骨组织,起到承重作用,目前已在临床取得显著疗效。钽金属材料在与人体组织结合时,具有强度、生物相容性和稳定性等优点。因此,它比传统金属材料的人工置入物更具有优势,在医学领域的发展前景十分广泛。

    研究和临床应用表明,多孔钽金属具有比金属钛和钛合金更好的骨融合和骨传导性能,运用钽金属材料制作的仿生骨骨组织长入良好,骨性生物固定优良。未来,利用3D打印高致密度和高力学性能钽金属核心技术,将为我国在高端骨科植入物、医疗器械和难熔金属工业部件发展领域做出积极的贡献。

    不仅如此,将钽金属与其他金属材料结合应用在临床医学中也取得了十分重要的突破。很多金属材料因其独特的性能可用于医学领域,但是由于缺乏生物相容性,不能将其优点很好地应用在临床。为此,科研人员想到将耐腐蚀性强且稳定的钽金属涂覆在这些金属材料的表面,使那些有独特性能但原先忌于低生物相容性而不能用于临床的金属材料重新用于临床,并取得显著疗效。

    5)铷之应用——超视距精确授时,极佳光电传感器件制造

    全球独立铷矿床非常少,下游应用供应链受限,已成为全球对该元素发展的约束要素。铷是自然界一种最大光电效应的稀有分散元素,其合成材料在智能制造中逐渐开始发力。

    铷因其极佳的光电效应,在光电管、红外辐射仪表、太阳能光电池等器件制造方面均实现了重大革命性变革。据外媒报道,太阳能电池在通往最高效率的道路上正在不断改进中。德国国家可再生能源实验室研究人员开发了一种新的太阳能电池,为了改善用于吸收可见光的钙钛矿与用于吸收红外线的铜、铟、镓和硒的混合物两层之间的接触,研究小组在它们之间添加了一层铷原子,团队让电池的峰值效率达到24.16%。

    铷基设备材料精准计时功能助力集群医用设备同步获取精确时间信号。近年来,基于星载铷钟开发的网络同步时间服务器在国内卫生部门得到良好的推广,为医院提供标准的网络时间统计信息服务,也为局部辐射区域近万台网络客户端提供精度小于5毫秒的时间同步服务器,较大程度地改善了全区医疗机构网络系统,包括:医护人员的办公PC及医疗设备、走廊、大堂子钟系统等授时操作的统一性,充分实现了大数量集群精确医疗设备同步作业中时间的精准性保障。

    铷基量子传感器有望用于诊断房颤。心房颤动(AF)是一种导致心率异常的疾病,发作时心脏中传导的电生理信号易出现紊乱行为。目前,常规用于检测房颤的心电图受到灵敏度、时间等诸多限制。据一项发表于《应用物理学快报》的研究,科学家利用原子磁强计,通过基于铷的量子传感器接受信号,成功对导电率与生物组织相近的溶液进行电磁感应成像,可测出高导电性的区域。这项技术实现了非屏蔽环境下的小体积成像,且灵敏度较传统技术提高了50倍,为房颤的快速临床诊断带来了希望。

    固体废弃物如何变身宝藏?

    邓杰 邓善芝

    几个世纪以来,人类社会的快速发展基于对自然资源的使用与消耗。尤其是第三次工业革命以后,生物科技与产业革命的迅速发展,使人们对能源和矿石的需求量激增。同时,为满足迅速增长的社会需求,各行各业纷纷扩能扩产。2012年,国际民间组织“全球足迹网络”(GFN)及英国智库“新经济基金会”提出“地球生态超载日”的概念。“地球生态超载日”是指地球当天进入了本年度生态赤字状态,已用完了地球本年度可再生的自然资源总量。据测算,约从1970年起,人类对自然的索取开始超越地球生态的临界点。从过去数十年来看,几乎每隔10年这一天的到来就会提前1个月。

    资源过度开采和废弃物的无节制排放,造成越来越严重的生态环境问题。人类用碧海蓝天换来了现代社会的方便快捷和科技的快速发展。随着人们经济水平的提高以及对自身健康的重视,环境的重要性被越来越多的人认识。如何在保障人类需求的前提下,尽可能保护和改善环境,寻求资源环境和谐发展的解决方案,成为时下人们关注的重点。为节约资源、提高现有资源的利用率,资源综合利用的概念逐渐被人们所熟知。

    在资源开发利用及使用消费过程中,不可避免会产生伴生矿石、围岩及选矿尾矿等,比如钨矿中伴生的铜、铅、锌等含有稀有分散元素的矿物,氧化矿中的碳酸盐和硅酸盐类脉石、有机物生产中产生的废水、生活中的废旧金属和电池等,这些生产和生活废弃物中含有大量的有价金属、有机及无机盐类矿物质资源,将其直接排放到环境中,不仅会造成大量的宝贵资源白白流失,还会影响耕地质量、污染空气和水源,破坏生态环境。在资源开发利用和消费过程中,针对这些伴生矿物资源和生产生活中的废弃物开展回收利用,使其重新资源化,从而最大限度地实现现有资源的高效利用,可以称之为资源的综合利用。

    如何实现资源的综合利用?现阶段,资源的综合利用主要从三方面开展:

    一、在矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用。

    煤炭被人们誉为“黑色的金子”“工业的粮食”,它是18世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤矸石是与煤伴生的一种含煤高岭土,过去采煤过程中产生的大量煤矸石一直被作为大宗固体废弃物堆放在煤矿周围。正如犹太经典《塔木德》中所说:“世上没有废物,只是放错了地方。”煤的伴生矿——煤矸石也是如此。煤矸石综合利用的途径很多,除了传统的利用途径,如回填煤矿采空区、铺路、土壤改良、做建筑材料和发电等。最新研究表明,煤矸石还可以作为下游精细加工业的原料。如,煤矸石经处理后可以作为橡胶填料,获得与炭黑相当的补强效果;还可以制备聚硅酸铝铁,用于处理造纸综合废水等;此外,煤矸石可以用于陶瓷、耐火材料、橡胶工业、涂料、塑料、4A分子筛、铝硅铁合金等十多个行业。

    二、对生产过程中产生的废渣、废水(液)、废气、余热余压等进行回收和合理利用。

    除矿石中的伴生资源外,矿石资源生产加工过程中还会产生大量的废弃物资源。以铜矿尾矿为例,研究表明,铜尾矿中除了可以回收有价金属元素铜之外,还可以回收非金属组分石榴子石、硅灰石等,并将剩余部分作为植物培养基等原料进行利用,实现铜尾矿的减量化和资源化。部分有色金属尾矿的主要成分为SiO2,且包含大量钙、镁等元素的氧化物,和市场上普遍运用的建筑材料的化学组成非常相似。尾矿用作建筑材料时加工方式比较简洁,能够有效解决成本和能耗问题。

    三、对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。

    除开展矿山资源的综合利用之外,再生资源回收利用也是开展资源综合利用的重要方面。发展再生资源回收行业可以节省采矿、冶炼、电解等工艺环节,大量减少污染排放和能源消耗,也是降低资源对外依存度、推动我国生态文明建设的必由之路。中国是全球公认的制造业大国,然而近些年随着人口红利日益消失,以及环保成本的不断抬升,我国资源的对外依存度逐渐走高。在此背景下,大力发展再生资源回收利用产业,具有积极重要的战略性意义。

    现阶段,资源环境和谐发展之路仍然崎岖且漫长,人类需要开展更多的探索与实践。相信在不久的未来,资源综合利用方法和途径会越来越多,资源环境和谐发展之路必将越来越顺利。

    带你了解这朵“云”——地质云

    戴新宇

    “地质云1.0”闪亮登场,魅力初现

    “地质云”是自然资源部中国地质调查局主持研发的一套综合性地质信息服务系统,集地质调查、管理、共享、服务四大功能于一身,面向社会公众、地质调查技术人员、地学科研机构、政府部门提供丰富的各类地质信息服务。经过“地质云”研究开发团队艰辛付出,2017年11月6日,“地质云1.0”闪亮登场,迈出了“地质云”建设三步走的第一步。

    “地质云1.0”刚上线运行,就受到地质调查科技工作者的青睐,局系统内外正式用户达4000多人,日均访问量突破6000次,在地质调查管理和应急事件服务上体现出精准、快捷的特点。例如,在2017年11月18日西藏林芝市米林县发生6.9级地震后,“地质云”首次启动了应急服务工作机制,在2小时内线下完成震区地质图数据制作,仅用10小时就为应急救灾在线提供了震区区域地质图、国家地质资料馆藏涉及震区的地质资料,以及林芝地区卫星遥感影像图、震中300公里范围地质钻孔、林芝专题地质文献库等系列地质信息产品。毫无疑问,“地质云1.0”实现了地质调查数据共享破冰,为75个国家核心地质数据库的互联共享和2382个信息产品提供社会化服务。

    “地质云2.0”华丽转身,飒爽英姿

    在2018年10月18日召开的中国国际矿业大会上,“地质云2.0”宣布正式上线,完成“地质云1.0”云上数据资源和系统功能的全面升级,完成手机版地质云APP国家地质大数据共享服务平台研发,通过数据资源整合和信息系统集成,全面提升地质调查数据采集、汇聚、处理、分析、共享与服务能力,为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力,及时、有效地满足政府部门、行业用户、社会公众等各类用户对地质信息的多元需求,以信息化带动地质调查现代化。

    “地质云3.0”鲲鹏展翅,大展宏图

    “地质云”建设三步走设想2020年上线运行“地质云3.0”。为此,地质云研发团队的科研人员做足了功课,全力以赴助推云平台、大数据、智能化“三位一体”建设应用迈上新台阶,为新时代地质调查工作转型升级提供核心动力支撑,建成分布式地质大数据中心,并在以下九个方面提供全方位综合地质服务:

    一是升级完善“在线化”调查系统、研发升级重要专业应用系统,初步实现在线化调查,构建立体式地质信息感知体系。二是显著扩大中大比例尺实体数据共享资源,精准开发地质信息系列产品,提供地质信息专题服务,提升“地质云”服务门户访问便捷性,加快构建地质信息共建共享云生态,基本实现在线化服务,显著扩大地质信息线上共享服务规模。三是升级地质调查业务管理系统,完善地质调查业务管理大数据辅助决策系统,强化在线化管理,支撑地质调查业务管理高效运行。四是推行地质调查在线化办公,支撑远程办公、便捷办公。五是通过攻关实现智能区调矿调、智能识别、智能管理、智能数据搜索引擎等智能地质调查技术突破,示范构建智能化工作模式。六是建立完善地球科学“一张图”大数据体系,更新维护国家核心地质数据库。七是采取优化地质调查网络、规范化运维“地质云”节点体系、加强网络安全建设等措施,建实地质调查基础设施与网络安全体系,保障安全稳定运行。八是完善地质调查信息化制度标准体系,支撑自然资源信息化建设。九是加强信息化人才队伍建设与国际合作,提升中国地质调查局在国内外的影响力。

    这就是中国地质调查局功能强大的地质云(Geocloud)!神奇的地质云(Geocloud)!

     

     

    用好这些珍贵的矿产资源

    目前,深部矿产资源勘查已成为我国未来矿产勘查的重要方向。近年来,随着全国危机矿山接替资源找矿和老矿山接替资源找矿等项目的实施,深部找矿勘查工作取得了一系列重要进展。这些新发现和新成果,不仅颠覆了对已有矿床成矿规律(成矿系统的发育深度和不同类型矿床的分带、叠合规律等)和矿床成因的认识,推动了科学研究“向深部进军”,还为深部矿产资源勘查提供了重要依据。本文选择近年来深部找矿取得重要突破的矿山,介绍其深部勘查的新发现及意义,以期引起业界对矿床系统的理解和再认识,更好地服务于深部矿产资源勘查工作。同时,结合已有的深部找矿经验,对下一步深部矿产勘查工作提出建议。

    深部找矿新发现促进矿床成因新认识

    1. 西藏罗布莎铬铁矿

    西藏罗布莎铬铁矿床是目前国内规模最大、研究和勘探程度相对最高的铬铁矿床,但经多年开采,矿山保有资源储量严重不足。

    自2006年以来,通过开展矿区含矿构造岩相带与矿体空间分布规律研究,同时配合重磁电综合解释,在矿床深部发现厚大隐伏矿体,实现我国铬铁矿找矿的重大突破。钻探资料显示,钻孔ZKWT02在孔深286.3~341.1米处见累计视厚度达46.28米的4层矿体,Cr2O3含量50%以上;钻孔ZK西2004于孔深334.5~426.9米处见4层矿,累计视厚度46.1米,Cr2O3含量约50%,发现的Cr-80单矿体资源量达115万吨,成为目前国内发现单体规模最大的铬铁矿矿体。此外,通过“千米钻”深孔ZK东04的实施,在孔深679.5米处见蚀变破碎带中的浸染状铬铁矿,验证了深部有规模较大的中央含矿构造岩相带的存在。

    通过深部找矿工作的实施和深部厚大铬铁矿体的发现,对该矿床的成矿规律和成矿模型取得了新的认识,打开了找矿空间。进一步验证了中央含矿构造岩相带对于深部铬铁矿体的控制意义,查明了豆荚状铬铁矿体主要赋存于罗布莎超基性岩体中北部的斜辉橄岩岩相带中,浸染状铬铁矿体赋存于岩体北部纯橄榄岩岩相带中;提出豆荚状铬铁矿形成的多阶段成因模式;矿体表现出成带分布、成群出现、分段集中的特点,与层状铬铁矿的形成机制完全不同,可能是含铬铁矿残浆受构造作用强力侵位的结果;建立了以西藏罗布莎铬铁矿为典型的“板块踫撞蛇绿混杂岩带超镁铁质岩岩相构造带控矿的找矿预测地质模型”。总之,深部找矿工作的开展为罗布莎铬铁矿以及国内同类型铬铁矿床下一步找矿勘查工作提供了新的思路。

    2. 广东大宝山铁铜钼多金属矿

    大宝山铁铜钼多金属矿床是一座以铁、铜、铅、锌、硫、钼为主的大型矿床。广东省地质局705地质大队曾于1958~1961年完成普查—勘探工作,并提交了相当于122b的铜多金属储量79.96万吨(品位0.86%),铅金属储量31.36万吨(品位1.77%),锌金属储量84.97万吨(品位4.44%),铁矿石储量8034万吨(品位49.69%),以及钼金属资源量(2M11,包括外围)2.26万吨。大宝山矿床经过半个多世纪开采,资源几尽枯竭,属严重危机矿山。

    经全国危机矿山接替资源找矿(2006~2009年)和老矿山接替资源找矿(2014年)两轮找矿勘查工作,在大宝山矿区深部分别探获了一处大型规模的斑岩型钼矿体和一处厚大的斑岩型铜硫矿体,取得了重大找矿突破。其中,斑岩型钼矿体主要呈似层状、透镜状产于花岗闪长斑岩和次英安斑岩中,受岩体和构造联合控制。矿体围岩蚀变分带明显,从浅部至深部分别为粘土化带→青磐岩化带→绢英岩化带→钾化带(如图),显示出典型的斑岩型成矿特点。斑岩型铜硫矿体主要赋存于泥盆系棋梓桥组灰岩、粉砂岩和次英安斑岩中,矿石类型以黄铁矿型铜矿石、磁黄铁矿型铜矿石和黄铁矿型硫矿石为主。由此,大宝山铁铜钼多金属矿床的矿体空间分布可分为深部的花岗斑岩型钼(钨)、铜硫矿、矽卡岩型钼(钨)矿、浅部的脉状、似层状铜铅锌矿以及远端的菱铁矿。

    关于大宝山铁铜钼多金属矿床的成因主要有3种观点,即与岩浆期后热液有关、与海相或陆相火山热液有关以及与沉积改造作用有关。大宝山深部斑岩型钼矿体和铜硫矿体的发现进一步改变了以往对该矿床成因的认识,为下一步找矿工作提供了重要线索和依据。祝新友等研究认为,大宝山矿床深部的斑岩型、矽卡岩钼钨铜矿化、浅部的脉状铜铅锌矿化以及远端的菱铁矿化构成了斑岩型或岩浆期后热液型成矿系统。应立娟等对层状铜硫矿体研究后认为,大宝山矿区及外围成矿作用与岩浆热液有关的,属同一成矿系统演化的产物。戴塔根等指出,大宝山多金属矿床斑岩型、矽卡岩型矿体与岩浆热液有关,而似层状铜铅锌矿体则与海底火山热液活动有关,并受后期岩浆热液的叠加改造。

    大宝山矿床37线剖面图

    3.江苏栖霞山铅锌矿

    江苏栖霞山铅锌多金属矿床位于南京市东郊的栖霞镇境内,处于长江中下游成矿带宁镇矿集区。2012年~2014年,地质矿产调查评价专项实施“江苏省南京市栖霞山铅锌矿接替资源勘查”项目,对矿床开展了深部找矿工作。在研究石炭系高骊山组与黄龙组硅/钙面控矿和脉状矿体侧伏规律的基础上,项目利用坑内钻追索和控制了1号主矿体在走向和倾向上的延伸,并新发现多层厚大铅锌矿体。尤其值得注意的是,在钻孔KK4603和KK4201中均发现金、银、铜矿化。其中,钻孔KK4201中银、金、铜平均品位分别为金 2.19克/吨、银 319.73克/吨、铜0.49%。经估算,本次工作新增333+334资源量:铅锌58.13万吨,共(伴)生金7.64吨、银1113吨、铜1.53万吨。

    栖霞山矿床是华东地区目前已发现规模最大的铅锌多金属矿床,前人开展了大量找矿研究工作。然而,关于该矿床的成因一直存在争议,即矿床的形成与岩浆热液成矿作用有关,还是与热水沉积成矿作用有关?此次通过深部找矿勘查工作,在栖霞山矿床深部发现银-金-铜矿化,一方面暗示矿床深部巨大的找矿前景,另一方面为矿床成因研究提供了新的线索和证据。根据这些深部矿化信息,张明超等对矿床开展了流体包裹体显微测温及氢-氧-硫-铅研究,指出栖霞山铅锌矿的成矿流体和成矿物质主要来源于岩浆,岩浆水和大气水的混合是导致矿质沉淀的重要因素。因此,栖霞山矿床深部勘查的新成果不仅促进了矿床成因方面的研究工作,取得了新认识,而且更为下一步找矿工作指明了方向。

    4.云南澜沧铅矿

    云南省澜沧老厂铅锌银多金属矿床一直被认为是以火山岩为容矿建造或与火山岩有关的块状硫化物矿床(VMS)。2006年实施矿山深部找矿工作以来,在矿区继ZK153101钻孔揭露了钼矿化带后,ZK14824、ZK14827钻孔均揭露了深部的钼矿(化)体。其中,ZK14827钻孔孔深1417.05米,圈定的工业矿体总长度696.25米,平均品位0.068%,矿体主要产于深部隐伏斑岩体(喜马拉雅期)和接触带内。深部隐伏斑岩体和岩浆型钼矿的发现引发了学者们对该矿床成因模式的争议。斑岩型或岩浆型成矿系统的存在已是事实,如果考虑前人的石炭纪的块状硫化物成矿系统,则应是2个成矿系统的叠加。

    朱裕生等强调“成矿系列”的“缺位找矿”理论,在多年前建立了“同位成矿”理论。在前人的理论认识基础上,可以对上述新发现给予验证和深化。韩润生等认为,澜沧老厂矿床是2套主要成矿系统、多种有利成矿要素有机耦合的结果,具多成矿动力学环境、大时间间隔和多类型成矿作用同位叠加的显著特征,是多种构造环境演变过程中形成的火山喷流沉积+隐伏斑岩热液成因为主的矿床,并将其成矿模式归纳为“双成矿系统同位叠加模式”。

    5.内蒙古毕力赫金矿

    早期勘查和研究认为,毕力赫金矿床赋存于晚侏罗世玛尼图组火山、次火山、火山碎屑岩系和隐爆角砾岩中,从基性的玄武岩到中酸性的流纹岩构成一套含金火山建造。其中的蚀变火山岩、次火山岩、角砾岩是主要的含金地质体,又是赋矿的直接围岩。主要岩性有安山质角砾熔岩、安山玢岩质角砾熔岩、闪长玢岩、热液角砾岩、蚀变玄武质角砾岩等。矿体的形态特征也表明其与火山机构关系密切。卿敏等通过对矿区深部、外围勘查和典型矿床解剖研究后认为,毕力赫金矿的成矿作用与海西期岩浆活动有关,成矿流体的性质、矿体空间产出与浅成花岗闪长斑岩关系密切,并在此基础上建立了矿田“斑岩-构造蚀变岩-浅成石英脉型矿化类型一体化”成矿模式。

    深部找矿新发现开拓区域找矿新思路 

    1. 内蒙古维拉斯托锡多金属矿

    维拉斯托锡多金属矿床位于大兴安岭南段,曾作为大型铜锌银多金属矿床进行开发和找矿工作。2013年,地质人员在勘查过程中发现矿区及外围的黑云斜长片麻岩中发育有含锡石英脉,进而推测深部可能存在隐伏矿体。2014年地质调查项目实施的老矿山找矿项目,在矿山深部发现石英脉型锡钨锌铜钼矿体、隐爆角砾岩型锡铜锌矿体和浸染状锡锌铷铌钽矿体。其中,隐爆角砾岩型矿体位于岩体顶部外接触带,呈筒状,角砾成分为主要为黑云斜长片麻岩,胶结物以石英、黑钨矿和锡石为主;石英脉型矿体赋存于下古生界锡林郭勒杂岩和石炭纪石英闪长岩中,总体倾向北东,矿物组合为石英、锡石、闪锌矿和黑云母等;浸染状锡锌铷铌钽矿体赋存于云英岩化和天河石化的岩体顶部,矿物组合主要为锡石、闪锌矿和黑钨矿等。项目已初步查明矿体30余条,其中,1号矿体为主矿体,长大于700米、宽大于300米,总体呈舒缓波状;矿体厚度(视厚)平均5.15米,Sn品位平均为0.89%;共提交锡金属量8.1万吨(333及以上),实现了大兴安岭南段锡矿找矿的重大突破。

     

    矿床三维空间结构模型示意图

    大兴安岭南段是我国重要的铅锌、银、铜、锡多金属成矿带。按照成矿物质来源和矿床组合,区内划分出3个成矿带,其中林西-甘珠尔庙一带以锡多金属成矿作用为主,而锡林浩特-霍林郭勒地区则以银铅锌成矿作用为主。因此,长期以来,大兴安岭南段的锡矿找矿工作一直以林西-甘珠尔庙地区为重点,但多年来始终未取得较大突破。维拉斯托矿床位于以银铅锌成矿作用为主的锡林浩特-霍林郭勒地区,其与拜仁达坝矿床一起曾作为大型银铅锌矿床开展找矿勘查和科学研究工作。然而,此次维拉斯托矿床深部锡多金属矿体的发现,显示出传统的银铅锌成矿区巨大的锡矿找矿潜力。最近,Liu et al、祝新友等和Wang et al研究认为,维拉斯托矿床的银铅锌矿体和锡矿体是同一成矿系统的产物,并指出浅部为热液型脉状铅锌银矿,深部则可能存在岩浆热液型锡(钨)多金属矿。因此,维拉斯托矿床深部锡多金属矿的发现不仅改变了人们以往对大兴安岭南段锡、银、铅锌成矿规律的认识,而且将影响该区域今后的锡矿找矿勘查思路,意义重大。

    2. 四川拉拉铜矿

    四川拉拉铜矿田位于扬子准地台康滇地轴中段,属东西走向的金沙江断裂褶皱带与川滇攀西大裂谷南北向构造带的交接复合部位。拉拉铜矿是我国西南重要的大型铜矿,也是四川省最大铜矿生产基地。矿田内金属矿产以铜为主,次为铁、镍,伴生金属有银、金、钴、钼、铂、钯等。2012年以前,经勘查的主要矿床(点)42个,其中大型矿床1个、中型矿床4个,其余为小型矿床和矿点,已累计探明铜资源量130万吨,铁资源量2600万吨,镍资源量5万吨。2012-2014年,老矿山接替资源勘查项目在拉拉落凼铜矿南部红泥坡矿区勘查取得了重大突破,新增333+334铜资源量63.22万吨,实现重大找矿突破。

    拉拉地区铜矿矿体赋存于古元古界河口群火山沉积岩系中,具有明显的层控特征。但与以往拉拉地区铜矿均赋存在河口群中部火山沉积旋回落凼组地层中不同的是,本次发现的红泥坡铜矿体主要赋存在河口群上部火山沉积旋回长冲岩组上段,其主矿体东西最大延伸1950米,南北延伸2100米;矿体平均厚度为10.37米;Cu品位平均为1.36%。红泥坡铜矿矿石矿物有磁铁矿、黄铜矿、黄铁矿、斑铜矿、辉钼矿、磁黄铁矿等;脉石矿物有钠长石、白云母、黑云母、钾长石、石英、铁白云石等。与典型的拉拉铜矿条带状矿石构造不同,红泥坡铜矿矿石构造以脉状、网脉状、角砾状为主。

    拉拉铜矿田是我国重要的铜矿集区,一直以来是研究的热点地区,众多学者对其进行了详细的研究并取得了丰富的成果。然而,由于矿床的复杂性,拉拉矿田的成因仍存在争议,目前主要的观点分为两类:一是一些学者根据其赋存于河口群落凼组海相火山岩中,矿体呈层状、似层状产出,矿石主要为块状、条带状构造,结合部分硫铅同位素数据显示成矿物质来自于河口群地层,据此认为矿床属于火山成因块状硫化物矿床(VMS),并认为成矿年龄与成岩年龄一致为16~17亿年,但拉拉铜矿目前较为可靠的辉钼矿Re-Os定年数据显示其可能的成矿年龄为10.86亿年,且该矿矿化元素仅有Cu和Fe,无Pb或Zn,显示其可能的VMS矿床成因证据仍显不足。

    ②也有学者认为其特征很类似IOCG矿床,其发育很强的钠长石化,出现大量的贫Ti磁铁矿,并富集Co、Au、P、F、REE等,而贫Pb、Zn;C-H-O-S同位素数据显示其岩浆热液来源,有部分成矿物质来自于地层;且根据辉钼矿的Re-Os同位素年龄得到其成矿年龄为10.86亿年,并与当时板内拉张环境密切相关。但与典型的IOCG相对比,落凼铜矿缺乏大范围分布的角砾状矿石,并且受断裂控制不明显,所以其可能的IOCG矿床成因也存在争议。红泥坡铜矿的发现及其揭示的矿床地质信息,为研究者研究拉拉铜矿田的成因机制提供了绝佳的契机,通过对其系统的解剖,有望最终确定拉拉铜矿田的矿床成因并建立找矿预测地质模型,进一步指明区域找矿方向。总之,红泥坡铜矿重大的找矿突破打开了拉拉地区广阔的找矿空间,新赋矿层位的发现明确了本地区下一步的找矿方向,并增强了矿山企业“拉拉外围找拉拉”的找矿信心,为川滇有色金属成矿带开展“拉拉式”铜矿找矿提供了可借鉴的成功经验。

    3. 江西相山铀矿

    江西相山铀矿田位于钦杭成矿带北东段,赣杭陆相火山岩铀成矿带西南端,德兴-遂川大断裂的南东侧,是我国重要的热液型铀矿田。以往对于相山铀矿田的研究工作主要侧重于铀的成矿作用机制和找矿预测等方面,且主要集中在矿田浅部。随着矿山深部找矿的实施,多个深孔均见到较好的铅锌铜等多金属矿化,且品位较高,已达综合利用价值。例如,钻孔CUSD3在孔深1095.4~1549.2米、1574.2~1577.5米分别见到铅锌铜矿化脉和铜多金属矿化脉。又如,钻孔ZK26-101在深部见约330米的铅、锌、银等多金属矿化,初步估算铅锌银矿资源量分别为Pb1.7万吨、Zn 0.88万吨、Ag76.2吨。地质特征显示,深部的铅锌银矿化主要赋存于流纹英安岩、碎斑熔岩及基底变质岩中,受断裂构造、岩层界面、火山塌陷构造复合控制;铜矿化主要分布于基底变质岩中。最新研究表明,相山铀矿田浅部的铀成矿作用与深部的铅锌铜成矿作用具有相同的成矿物质来源,属同一岩浆-热液成矿系统的产物。深部铅锌铜多金属矿化的发现构成了相山矿田上铀-中铅锌金-下铜的成矿空间模式,不仅加深了对矿田成矿规律的认识,拓展了深部找矿空间,而且开拓了区域找矿思路。

    4. 南京市梅山铁矿

    根据宁芜地区玢岩铁矿的成矿模式,梅山式铁矿为次火山岩体与火山岩接触带上下高温气液交代充填矿床和矿浆充填矿床,具透辉石-石榴子石-磷灰石-磁铁矿组合。近年来实施的梅山铁矿接替资源找矿项目中,在梅山铁矿层顶部硅化、黄铁矿化、碳酸盐化凝灰岩、沉积凝灰岩、凝灰角砾岩中发现了金矿体,同时这一层位也是梅山铁矿层顶部普遍存在的一个“近矿指示蚀变带”。据江苏省地矿局第一地质大队项目成果资料,ZK4101钻孔在392.2~407.8米处见到金处矿化15.6米,平均品位0.97克/吨;ZK4121钻孔在406.28~414.77米处见金矿层8.49米,平均品位1.88克/吨。初步估算新增333金矿资源量(金属量)2.85吨。

    宁芜地区铜金矿主要有铜井地区的铜井式铜矿,矿床类型均属火山-次火山热液型矿床。此类矿床的矿化与偏碱性、碱性火山活动有关,受区域构造裂隙或火山构造裂隙的控制。矿体一般呈脉状沿构造破碎带或破火山口构造成群出现,陡倾斜产出,与围岩界线清楚。矿石组合多为铜、金、多金属矿物与石英(重晶石、碳酸盐矿物)组合,并以中-低温热液充填型为主。典型矿床有铜井金铜矿(中型)、观山铜铅矿(小型)、谷里铜矿(小型)、金驹山金矿(小型)等。梅山铁矿矿体顶部层位发现的含金蚀变带与铁矿的密切关系可能反映铁矿和金矿是同一岩浆热液不同演化阶段形成的产物,当然目前也不能排除后期热液叠加成矿的可能。尽管目前对铁矿化和金矿化成生关系的认识还有待于进一步深化,但这一发现对宁芜地区玢岩铁矿的找矿不乏指导意义。

    5. 吉林夹皮沟金矿

    夹皮沟金矿位于华北克拉通北缘,是一座资源几近枯竭的危机矿山。该矿床虽有近200年的开采历史,但其成因却一直存在争议。前人曾先后提出过绿岩型、层控型、韧性剪切带型、变质热液型、岩浆热液型等多种成因模式,尤其以韧性剪切带型成因模式最为主要。近年来,随着老矿山接替资源找矿项目的开展,在夹皮沟矿床深部取得了重要突破。经钻孔验证,在夹皮沟矿床深部742~754.9米处见10米厚的细脉浸染型金矿体,平均金品位为2.2克/吨。钻孔编录结果显示,细脉浸染型金矿体主要产于隐伏的石英闪长岩体顶部接触带,矿石矿物主要为黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等,脉石矿物主要为石英、方解石等。此外,在八家子南西的头道溜河地区,还发现了与闪长玢岩体有关的爆破角砾岩型金矿床。多种金矿化类型的新发现,不仅加深了对夹皮沟金矿矿床系统的认识,而且为区域深部找矿提供了新的思路和方向。

    对下一步深部找矿工作的建议 

    1.持续推进矿集区找矿预测工作

    老矿山是开展深部矿产资源勘查的理想场所,而矿集区是大中型矿山密集分布的地区。矿集区矿产地质调查程度和找矿预测直接关系到老矿山及其外围的深部找矿工作。然而,由于种种原因,许多矿集区尚缺乏系统的矿产地质调查及找矿预测,直接阻碍了深部找矿突破。矿集区找矿预测工作主要包括以下两方面内容——

    一是在1∶5万矿产地质调查、地球物理测量、地球化学测量、矿产及异常检查、典型矿床研究、资源潜力评价等工作的基础上,确定重点工作区开展找矿预测。在重点工作区开展大比例尺专项地质填图(含修测)、专项物探、专项化探、专项样品采集及深部钻探探查等工作,系统研究工作区内主要矿床类型的成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志,构建找矿预测综合信息模型,预测矿体赋存位置,评价资源潜力,提交预测资源量,引导后续勘查。

    二是围绕深部找矿预测需求,开展矿集区及老矿山“三位一体”(成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志)找矿预测理论与方法创新与示范,主要包括:1)成矿构造与成矿结构面研究方法与模式建立;2)开展矿床深部定量预测理论与方法研究;3)基于2DGIS/3D建模平台构建矿集区“成矿地质体-成矿构造与成矿结构面-成矿作用特征标志”找矿预测模型。

    2.进一步加强勘查区找矿预测理论与方法研究

    勘查区找矿预测理论方法体系的创建,首次提出成矿地质体、成矿结构面、成矿作用特征标志的概念,在实际使用中取得了良好效果,切实指导了深部找矿。但是,勘查区找矿预测理论目前仍不完善,需要在实际的应用过程中进行修正。

    一是要结合矿山深部和外围找矿的新发现,重新认识各类矿床的成矿规律、成矿系统的发育深度和不同类型矿床的分带、叠合规律。以深部找矿为目标,通过建立典型矿集区脉、层、块、体矿化样式组成的上下、左右多元空间矿床矿化系统结构模型,突出反映找矿信息,进而指导矿山深部和外围找矿工作。

    二是矿床模式的研究要从矿床的角度走向矿集区,从单个的矿床成矿模式发展为典型矿床成矿模式之间的组合模式,从构造体系控矿发展为构造成矿系列的阶段,这对于认识成矿系列控矿的规律,深入总结和认识矿床和矿集区成矿规律,提高对深部矿床成矿理论的认识和指导矿产资源勘查实现重大的突破具有重要意义。

    3.加强科技引领,推进新方法和新技术的研发应用

    从近年来矿山深部找矿的经验来看,重大成果的取得无一不是根据新现象,打破旧思维,结合实际情况进行理论、方法和技术创新的结果。科技创新无疑将对未来深部矿产资源勘查工作起到重要引领作用。因此,在开展深部找矿勘查工作的同时,还应重点研发和推广适合深部找矿的物化探等技术方法。

    一是继续贯彻“三深一土”国土资源科技创新战略,针对矿集区3000米以浅的地下空间,重点研发覆盖区探测技术和深部地质结构与成矿系统探测技术,开展覆盖区物质组成识别标志研究、矿集区深大剖面探测、深部成矿系统蚀变标志研究等工作,查明各类重要成矿要素在深部空间的分布特征,尤其重点探明与成矿有关地质体、成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志等关键成矿要素的空间展布规律和形态特征,建立符合矿集区深部找矿的地球物理和地球化学等技术的指标体系,构建矿集区深部地质三维结构模型。

    二是对成熟的新技术新方法进行推广应用。在科学分析矿集区地质条件的基础上,根据深部新发现,充分利用KGR抗干扰电法仪激电测深、大比例尺低飞航磁测量、井-地磁测反演技术、构造地球化学测量、1∶5万抗干扰电法扫面等先进技术方法,进行推广应用,总结出一套适合本地区寻找同类型矿床的物化探方法组合,进一步指导矿集区及外围深部勘探工程布置,开展深部矿产勘查示范。

    总之,深部找矿新发现进一步促进了深部成矿规律的认识,开拓了找矿思路,已成为持续推进矿产资源勘查“向深部进军”的强大动力。同时,深部找矿突破的实现,还需要系统的矿产地质调查、完善的找矿预测理论和先进的探测技术等作为强有力的支撑。

    深部找矿新发现及意义

    从1978年到2018年,是刚刚到达的改革开放四十年。在这四十年里,整个国家是一艘开足马力迎风破浪、驶向未来的大船。漫漫风雨途,每一个行业都心怀憧憬、力量满身,而每一代人,都砥砺向前、倾心奉献。这也正是这个国家四十年来不断进步的动力源泉。

    “管中窥豹可见一斑。”

    从1978年成立,到2018年壮大,自然资源部中国地质调查局中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所整四十年的发展历程与取得的成就或许可以成为探视整个行业科技与发展的一个窗口。

    梦想启航的地方

    四十年前,原国家地质总局批复同意了中国地质科学院关于建设矿产综合利用中间试验基地计划任务书,同意中国地质科学院在郑州成立国家地质总局郑州矿产综合利用中间试验研究基地。1982年,原地质矿产部将地质部郑州矿产综合利用研究所筹备处改称为地质矿产部矿产综合利用研究所郑州分所。1986年,原国家科学技术委员会批复同意恢复郑州矿产综合利用研究所管理体制,更名为地矿部郑州矿产综合利用研究所,为原地质矿产部直属事业单位。2000年,经中央机构编制委员会办公室批复同意,研究所更名为中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所。2005年,郑州综合利用所划归中国地质调查局直接管理。如今,自然资源部中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所(简称“郑州综合利用所”)已成为自然资源部中国地质调查局的直属科研机构。

    四十年来,支撑国家矿产资源管理决策、支撑国家重大工程实施、保障国家经济建设资源需求;创新实现矿产资源节约集约与综合利用,完成标准化建设,储备大批领军人才;建成国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心、自然资源部郑州矿产资源利用评价中心、自然资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室、自然资源部矿产资源综合利用野外试验基地、河南省黄金资源综合利用重点实验室、郑州市吸附催化重点实验室等多个国家级、省部级和市级科技创新平台;共获省部级以上科技奖励60余项,拥有专利近百项,多人获省部级人才等荣誉称号……四十年来,数历风雨,屡经沿革,郑州综合利用所在漫漫征途中蜕变成一支勇于创新、敢打硬仗的地质科技劲旅。

    如今,根据社会与经济发展的需求,郑州综合利用所的主攻方向实现了调整和拓展,除了开展矿产综合利用高效利用、综合利用、循环利用基础研究和技术创新示范,开展矿产资源开发利用水平及开发利用效率评价,开展矿产资源区域调查、矿产勘查及可利用性评价、大型矿产资源基地资源环境综合地质调查与评价等优势项目外,还可承担金属、非金属矿产资源和海洋、深部矿产资源及非传统矿产资源可利用性调查评价,矿山和重要城市生态地质环境调查评价,新材料资源调查与评价等任务,以承担地质调查工作为重心,为国家矿产资源管理提供技术支撑。

    这一支地质行业的科技劲旅,在四十年中已然成长为一支支撑服务国家自然资源管理决策及地质调查中心工作不容忽视的力量。

    搭建平台支撑科研

    “有科研平台支撑才能有机会出更多科技创新的成果,硬件设备必不可缺。”这是数年里郑州综合利用所历任负责人坚信并秉承的理念。该所抓住一切机会,争取各方支持,建立科技创新平台。

    四十年来,郑州综合利用所先后建成国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心、自然资源部郑州矿产资源利用评价中心、自然资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室、自然资源部矿产资源综合利用野外试验基地、河南省黄金资源综合利用重点实验室、郑州市吸附催化重点实验室等6个科技创新平台。

    国家非金属矿资源综合利用工程技术研究中心于1992年成立,1995年顺利通过国家科技委员会验收。中心围绕国家资源、环保等领域的重大、前沿科学问题和共性关键技术,开展提高矿产资源综合利用率、提高矿产资源价值及加强非金属矿保护与利用等技术支撑体系建设研究,结合高水平人才的培养、高层次学术交流与行业技术服务基地的建设,发展成为非金属矿加工利用的技术创新基地、科技成果的辐射源、科技成果转化的加速器。如今,中心共有各类科研仪器设备800余台套,形成规模化的生产线共9条;围绕非金属矿资源高效利用研究工作,承担了多项国家级、省部级及横向科研项目,取得了丰硕的成果,分子筛产品的研发、膨润土矿改性技术、钾长石矿高效利用技术、硅藻土矿高效利用、蓝晶石类矿物(蓝晶石、红柱石、夕线石)分选提纯、珍珠岩保温材料的制备、复杂磷矿的浮选、盐卤资源的高效利用、复杂萤石矿的浮选分离技术、碳酸钙除杂及改性技术、超纯石墨矿提纯技术等在国内居于领先水平;在非金属矿加工装备研发方面,研制了非金属专用浮选机、 新型双室搅拌磨、超细粉碎-表面改性一体化装备、非金属矿专用干式永磁强磁选机、非金属矿专用碎磨机等新型高效装备。目前,中心综合研究能力跻身国内非金属矿行业一流研究机构行列。

    矿产资源综合利用野外试验基地是原国土资源部2011年第一批命名和建设的野外科学观测研究基地,位于河南省洛阳市宜阳县,占地120亩,是在矿业领域具有一定通用性的科技成果转化半工业试验及工业试验基地。其日处理原矿能力达50~300吨,可广泛开展金属矿综合利用、非金属矿综合利用、尾矿综合利用的技术研究及成果孵化。

    在过去5年里,基地针对我国矿产资源综合利用率低、技术不够突出、尾矿和废渣等二次资源综合利用不足等问题,承担了多项国家重大研究课题,系统研发了无氟弱酸条件下长石石英浮选分离、钾长石差异化选别、智能光电拣选、尾矿干排等成套具有自主知识产权的关键技术及装备,为同类非金属矿产资源的高效开发利用提供了技术准备。

    自然资源部多金属矿评价与综合利用重点实验室于2012年获批建设,2015年通过验收。面对我国复杂多金属矿资源开发利用难的问题,重点实验室围绕共伴生多金属矿资源综合利用、难选冶多金属矿关键技术及装备研发、多金属矿利用现状调查评价及数据库建设,开展了基础研究和关键技术创新,解决了一批难选冶复杂多金属矿综合利用关键技术难题,为我国重要难选冶矿产资源技术难题攻克和重要矿产“三率”综合调查与评价提供技术支撑。

    全国国土资源标准化技术委员会矿产资源节约集约利用分技术委员会秘书处也挂靠郑州综合利用所运行。全国国土资源标准化技术委员会矿产资源节约集约利用分技术委员会(SAC/TC93/SC9)成立于2011年1月,由资源管理部门、矿业研究院所、设计单位、矿业院校、矿山企业等领域的29位专家组成。截至2018年7月,委员会已审查发布《矿产资源综合利用技术指标及其计算方法》、《非金属矿行业绿色矿山建设规范》等标准10余项。其中,《矿产资源综合利用技术指标及其计算方法》规范统一了“三率”作为行业评价指标,为资源管理部门制定发布重要矿产“三率”标准提供了标准支撑;《非金属矿行业绿色矿山建设规范》等9大行业绿色矿山建设标准,是目前全球首次发布的国家级绿色矿山建设行业标准,标志着我国的绿色矿山建设进入了“有法可依”的新阶段,将对我国矿业行业的绿色发展起到有力的支撑和保障作用。目前,委员会还组织承担了国家重点研发计划“国家质量基础的共性技术研究与应用”(NQI)专项中6项国家标准研究工作;计划开展12项本领域标准研究制定。

    同时,为更充分服务地方经济发展,郑州综合利用所建成了河南宜阳矿产资源综合利用野外试验基地、郑州高新区中试基地和本部基地的中试车间等3个功能齐全、设施一流的中试基地,拥有矿物分选提纯、超细粉碎和改性、矿物材料试制、冶金化工、选矿装备试制、光电拣选、高聚物复合材料试制、真空回转活化、工业示范线等9条工程化示范生产线,可为国内外提供各类矿产资源开发和评价的技术服务、选矿设备以及非金属矿深加工等服务。其中,矿物分选提纯示范生产线已成为国内矿产资源综合利用领域规模最大、技术装备先进、功能齐全的示范生产线;矿物加工工业生产线试验规模已超过南非明泰克研究所和芬兰冶金研究中心,居世界首位。

    创新成果层出不穷

    西班牙小说家松苏内吉说,有总是从无开始的,是靠两只手和一个聪明的脑袋变出来的。

    有科技创新平台,只要肯勤奋努力,矢志不渝,创新成果指日可待。

    数十年来,郑州综合利用所为矿产保护与合理利用做了大量基础性、公益性调查与研究工作,通过技术创新、成果推广、综合利用技术政策标准研究及面向行业的新技术服务,为提升我国资源综合利用效率做出了重要贡献。

    2016年12月,原国土资源部、国家发改委、财政部、工信部、国家能源局等五部委联合发布了由郑州综合利用所起草的《矿产资源开发利用水平调查评估制度工作方案》,提出以矿产资源全面节约和高效利用为目标,以矿业权人勘查开采信息公开公示为基础,动态调查矿产资源开发利用现状,科学评价矿产资源开发利用水平,健全完善评估指标体系,构建激励约束机制,推动矿产资源利用方式根本转变;要在现有27个矿种“三率”最低指标基础上,研究制定领跑者指标,到“十三五”末完成46个矿种“三率”最低指标和领跑者指标,逐步建立较为完善的评估体系;到2020年建成调查评估常态化、科学化、标准化和激励约束差别化的开发利用水平调查评估制度,基本建立主要矿种 “三率”指标体系,提升矿产资源开发利用水平,促进生态文明建设。

    同时,该所还在满足国家需求开拓新资源及改善修复矿山地质环境方面成就卓著。

    截至目前,已取得科研成果800余项,获省部级以上奖励的科技成果60余项。其中,磁团聚重选新工艺获国家科学技术进步一等奖、原地矿部科技进步特等奖;西藏铯硅华的发现及提取试验研究获国家科学技术进步二等奖;西藏扎布耶盐湖资源评价-矿床成因、地质勘查、动态观察与开发试验,获国家科学技术进步二等奖、国土资源科学技术一等奖;磁铁矿选矿提质节能新技术磁场筛选法及应用,获国土资源科学技术一等奖。另获部级二等奖8项、协会一等奖1项。科技成果的转化率在50%以上,技术辐射全国23个省(区)百余个矿山企业。

    除科研成果外,还拥有一系列专利设备及产品。如应用于磁铁矿选矿领域的CSX系列磁场筛选机,其整体性能、效果及独创性处于国际领先水平,已在30余家大型铁矿山企业推广应用,并出口至南美。再如,广泛应用于汽车制造、建筑、石油天然气、空分行业、制冷、乙醇干燥及水处理行业等的分子筛、阻燃剂,不仅广泛覆盖国内市场,更远销美国、日本、韩国、澳大利亚、意大利、印度等国。

    除科研成果及专利外,相关资质的获得也是社会和业界对其能力和水平的认可。

    郑州综合利用所目前已获得国家CMA实验室资质认定、ISO9001质量管理体系认证、CNAS国家实验室认可,具有岩矿鉴定、岩矿测试、选冶试验地质实验测试甲级资质,固体矿产勘查甲级资质,区域地质调查乙级资质,水文地质工程地质环境调查丙级资质。在学术方面,该所具有矿产资源综合利用、分析测试、岩矿鉴定和冶金化工领域的硕士学位授予权,累计培养硕士研究生20余名。主办的全国中文核心期刊《矿产保护与利用》从1981年创刊就坚持宣传国家矿产资源开发利用与保护的相关政策和法律法规,介绍矿业管理和矿产资源综合利用、非金属矿深加工的最新研究成果,传播科技信息,交流学术思想,促进科技成果转化,为社会主义建设服务。

    人才建设初显成效

    大海航行靠舵手。一场伟大战役的胜利离不开指挥官的正确谋略。

    面对累累硕果,郑州综合利用所党委书记、所长冯安生感触颇深:“这是我们的团队紧盯国家重大战略和市场需求,实施创新驱动战略,精心打造科技创新平台,促进科技成果转化与服务的结果。”

    的确,地质科技人才是地质调查事业改革发展的关键因素。

    中国地质调查局曾出台的《中共中国地质调查局党组关于加强地质科技人才队伍建设的指导意见(试行)》中提出,科学技术是地质调查事业改革发展的第一生产力,人才资源是地质调查事业改革发展的第一资源,地质调查过程就是科技创新和人才成长过程,必须下大力气解决人才问题。

    由此看来,高度重视人才的培养和激励,或许是郑州综合利用所成功的决定性因素。

    “我们坚持把人才资源作为推进事业改革发展的第一资源,出台了一系列促进人才发展的政策措施,人才队伍建设初见成效。”谈到人才工作,冯安生介绍说,截至目前,郑州综合利用所在编人员143人。其中,博士13人、硕士67人、大学本科37人、大学专科14人,硕士以上占比56%,大学本科以上占比82%,高学历人员明显增加;专业技术岗位人员106人,占职工总数的74%;高级职称技术人员48人、中级职称技术人员41人。目前,该所拥有国家高技术研究发展计划(863计划)资源环境领域主题专家组专家1人、国务院政府特殊津贴11人、国家注册咨询工程师5人、中央国家机关会计领军人才1人,河南省优秀专家3人、河南省学术技术带头人1人,原国土资源部百名跨世纪科技人才1人、原国土资源部百人计划1人、第一批原国土资源部杰出青年科技人才3人、第一批原国土资源部科技创新团队1个,中国地质调查局优秀地质人才2人,郑州市科技创新创业骨干人才1人。

    郑州综合利用所严格执行中国地质调查局党组“五问”“五不唯”人才和成果评价标准,着力把好选人用人方向,不断提升干部的管理能力和专业能力,加强后备人才队伍建设,真正为地质调查事业选出“政治强、懂专业、善治理、敢担当、作风正”的干部。

    作为这支队伍的“指挥官”,冯安生对未来充满信心:“总体上看,郑州综合利用所人才年龄结构、知识结构、学历及专业水平的层次分布趋于合理,能力素质显著提升,人才成长环境明显改善。‘三率’调查团队、盐湖综合利用团队、尾矿利用团队、磁选高效化技术设备制造团队已初步成型,能够为矿产综合利用事业持续发展提供必要的人智保障。”

    党的建设关系重大,牵动全局。

    多年来,该所党委坚持把党建工作作为总统领,全面加强党对各项事业的领导,抓重大、抓尖端、抓基础,为精心服务自然资源中心工作提供坚强政治保障。为主动适应新时代新任务新要求,该所深入开展各种专题学习,牢固树立“四个意识”,坚定“四个自信”,做到“四个服从”,严格党内组织生活;通过领导干部讲党课等宣传教育,将党的思想内化于心,外化于行,进一步坚定广大党员理想信念,提高党性修养;加强支部班子建设,夯实基层党组织,筑强战斗堡垒;在局系统内率先为支部设立专门办公室、活动室等场所,打造党建宣传长廊;广泛开展“四态”问卷调查,进一步做好职工思想政治工作,保持队伍稳定,激发和调动干部职工的积极性、主动性和创造性,努力营造民主、团结、积极、向上的和谐氛围和风清气正的政治生态。

     

    四十年,续写光荣与梦想

    8月31日,自然资源部中国地质调查局青岛海洋地质研究所科普团队带领青岛市实验小学的9名五年级学生开展了滨海一线研学科普实践活动,本次科普实践活动的主题为“岩石与海岸带地质”。

    据了解,本次科普实践主要考察了市南区汇泉湾和崂山区石老人海岸这两个有代表性的站点。科普团队首先来到汇泉湾第一海水浴场,孔祥淮研究员绘声绘色地为大家讲解了海岸带的类型、潮汐的成因以及海滩剖面的划分。接着来到一片红色礁石区,侯方辉博士讲解了花岗岩的成因和物质组成。同学们了解到第一海水浴场沙滩区属于砂砾质海岸,而礁石区则属于基岩海岸,花岗岩主要由红色的钾长石、灰白色的斜长石以及透明的石英组成。

    随后,科普团队一行来到崂山区午山“石老人”脚下,同学们第一次这么近距离的观察石老人,高小惠博士将石老人这座海蚀柱的神奇故事娓娓道来。

    下午,科普团队回到青岛海洋所,侯方辉博士为同学们作了题为“岩石的奥秘”科普讲座,生动形象地为大家介绍了岩石的分类、成因与结构构造,随后同学们自己观察和认识了十几块不同种类岩石的颜色、硬度和典型结构构造,一边实验,一边相互交流心得,从而掌握了三大类岩石的名称及成因等基础知识。

    课后总结中,来自青岛市实验小学五年级六班的贾子昂同学这样写道:“参加这次研学活动,认识了各种千奇百怪的岩石,了解更多的海洋地质信息,丰富了自己的知识含量。我想锻炼自己探索世界的能力,用自己的脚步去丈量天地,做一个视野开阔的少年”。黄冠勋同学写道:“今天来到青岛海洋地质研究所开始一天的研学活动,通过专家讲解与外出考察及动手实践,让我既收获了岩石成因和海岸带类型等奥秘,又有了更深刻的实践体会,我们生活在海边,在今后的学习和生活中要用善于发现的眼睛去探索更多岩石的秘密”。

    通过本次研学活动,同学们了解了自己家乡的海岸带环境、岩石的种类及其成因等相关知识,认识海洋环境的演变和发展,从而学会保护环境;通过实地探查、观察、老师讲解等方式,培养了同学们善于发现问题、运用知识分析和解决问题的能力。同时,培养了大家的“团队意识、环保意识、公德意识”,丰富暑假生活,增长见识,增强同学们爱家乡、爱祖国的情感。

    讲解潮间带地形

     

    讲解岩石组成
     

    讲解海蚀地貌
     

    科普讲座
     

    认识不同种类的岩石
     
    青岛海洋所指导小学生开展滨海一线研学活动
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