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2021-04-26
程哲整理
專家信息：王瑞，中國地質大學（北京）教授
研究方向：碰撞帶巖漿作用和斑巖成礦作用、找礦勘查
教育背景：2008年北京大學地質學學士學位；2010年北京大學礦床地球化學碩士學位；2014年加拿大阿爾伯塔大學地質學博士學位
研究項目：岡底斯帶碰撞型斑巖礦床成因和短波紅外光譜找礦指針礦物
孫老師：
大家好，我們現在開始上課。在上一節課專家走課堂的系列里，我們邀請到了一位地球物理的專家。他講到深地項目一個非常重要的任務就是深部找礦。
那我們今天特別榮幸的有請到了中國地質大學（北京）的王瑞教授。他是“雪域高原的逐礦人”。我要特別介紹一下我們的青年才俊——王瑞教授。他本科跟碩士都畢業于北京大學。博士畢業于加拿大阿爾伯塔大學。他的簡歷是非常的漂亮，是我們所有青年學者學習的榜樣。
那我們今天就有請王瑞教授來分享深地項目找礦到底有哪些進展。
王老師，您好！
王老師：
您好，孫老師！
孫老師：
王老師，我之前把您的簡歷放在了網站上，然后有一個網友表示您做的項目所有的字他都認識，連在一起就不知道是什么意思，您能先幫我們科普一下嗎？
王老師：
好的，好的。我覺得這個問題挺好的。說到研究方向的意義呢，我覺得我們可能要從威爾遜旋回來說起。所以，對于一些不是本專業的同學或是老師們可能是比較生僻的。所以我給大家簡介一下。大家可能聽說過威爾遜旋回，就是滄海桑田的變化有一個威爾遜旋回。那么這個旋回呢，就包括裂谷的產生和打開。大洋俯沖，這時候就是洋—陸俯沖。然后呢，是大洋的消亡。最終就是陸—陸的碰撞。那么我們說的大陸碰撞帶或者是碰撞型斑巖成礦作用。這個“碰撞”呢就指的是陸—陸碰撞帶。那么我們所熟知的就是青藏高原，也就是印度——歐亞板塊的碰撞所形成的青藏高原—喜馬拉雅碰撞帶。那么這個斑巖礦床呢，我相信對很多非專業的也比較生疏。那么它特指一類跟中酸性的、淺成的侵入巖相關的一類成礦作用。它是具有斑狀結構的。它不是噴出巖，它是侵入巖。然后因為是跟這種斑狀結構的侵入巖密切共生的礦床，我們叫做斑巖礦床。那么傳統的斑巖礦床主要是產在俯沖帶，比如說智利啊、秘魯啊。近20年，一些深地項目的開展，在青藏高原發現了一些碰撞帶內產的斑巖成礦作用，這是一種很獨特的成礦類型。所以，有的網友表示很陌生，我也可以理解。因為確實是一個比較時新的概念。
孫老師：
好的，好的王老師。那您剛才一直強調的是青藏高原，但是其實我們深地項目的目標是在深部空間去找礦。那這個深部跟青藏高原的高是不是會相互矛盾呢？
王老師：
我覺得這個問題也非常的有趣。青藏高原確實是海拔比較高的，有些礦床的海拔甚至是在5000m以上，所以大家去青藏高原開展工作的話，身體首先就會非常的不適。這個是指海拔比較高。那我們所謂的深地、深海、深空，特別是指深地呢，是指你所研究的對象距離地表的深度是比較深的。其實我們知道許多礦床、礦產我們都是可以看得見的，比如說有一些高嶺土礦啊，或者一些銅礦、金礦啊，我們都可以明顯的看到一些礦體。那么這是一些裸露在地表的，其實已經被發現差不多的一些礦床了。那么我們所謂的深地呢，是指的那些距離地表比較遠，沒有裸露在地表的礦床。那么這類礦床的研究呢，對我們來說吸引力很大，因為還有很多礦床沒有被發現。然后淺表的礦床已經發現的差不多了，所以這些礦床將會成為我們研究的重點。
另外一個，深地的內涵呢，其實就是要研究深部的一些構造、巖漿作用對礦床的影響。那么所謂的一些巖漿作用啊，構造過程啊，可能都是在距離地表的2km以下，5km以下，甚至有一些我們沒法打鉆鉆到，但是它通過一些巖石的捕虜體的形式，被一些火山巖所帶上來，那么他可以反映一些深部的過程，比如殼幔相互作用，陸—陸的俯沖，那么我們所謂的這些深部過程，這也是深地的一個重要內涵。所以一個是距離地表比較深，另外一些就是深部的過程，巖漿構造過程。
孫老師：
好的，那看我們的同學今天有什么問題向王老師請教。
王老師：
好的，歡迎大家提問。
同學：
王老師，您好，我們在巖石里面也經常會看到一些輝鉬礦啊，或者是黃銅礦啊，那我們怎么能知道我們看到的巖石能不能形成一種工業礦床呢？
王老師：
這個問題挺好的。說到工業礦床，肯定要說一下工業礦床的定義。我在網上找到了一個定義，但是我一會再給大家解釋一下什么樣的礦化規模可以達到工業礦床的級別。根據網上的釋義，就是根據礦山的地理、地質和經濟條件，在現在技術和經濟條件下，有開采價值的礦床叫做工業礦床。那么這個代表什么呢，也就是說這個礦床能不能叫做工業礦床，和當時的經濟環境，這個礦床開采的成本、提煉的成本、運輸成本都是有密切相關的。那傳統上來說，一個銅礦要想達到工業品位呢，它的銅的礦石品位要達到0.5%。也就是100公斤的礦石里面應該有0.5公斤的銅。這個品位代表著如果有這個礦床的品位，那么我們在開采過程中，應該是可以賺上錢的。所以我們叫做有經濟價值的。但是這非常取決于礦石的價格，比如說近年來，金價從原來的1g一兩百塊錢現在已經變成了600塊錢。所以原來界定為2克/噸，也就是說一噸礦石里面有2g黃金的品位呢，就可以作為工業礦床。那么現在金價這么高，那么1克/噸的有礦化規模的這種礦床也可以叫做工業礦床。所以它取決于金價以及很復雜的各種社會因素所決定的。但是普遍來說，只要你能賺錢的，有一定開采規模的礦都叫做工業礦床。
孫老師：
好的，王老師您剛才提到了一個詞叫做品位。因為我們學生現在是大一的，還沒有學過這個詞，你能稍微解釋一下嗎？因為您剛才說的是礦石中某一種元素的含量，這個礦石指的是巖石嗎，還是礦物？
王老師：
好的，大家都是大一的孩子，怪不得看起來這么朝氣蓬勃。這里面也說到了礦石，礦石其實也是巖石的一種。那么礦石呢，就是我們認為比較有用的巖石。當然，什么是有用就跟我剛剛舉的例子一樣，就比如剛剛我說的金價啊，還有我們現在國家更需要什么元素，更需要什么金屬。就是那種有用的巖石，我們叫做礦石。品位就是我們所需要的有用的，我們所需要的那種元素，所占的這個整個礦石量的一個含量，應該是一個重量的百分比。當然，它是根據我們的一個平常的對于單位的熟悉程度那可以選擇克/噸、也可以選擇百分含量，我們甚至可以用ppm或者是ppb這種量級來表示。那我當時的百分含量就是10-2，那如果說的是克/噸或者是ppm(10-6)這些。也就是說我們有用的元素在礦石中它所占的百分比就是品位。
孫老師：
好的，那王老師，還有一個網友的提問是他認為說在尋找礦床的時候是不是有一些特殊的構造，特殊的指示性的礦物能夠幫助我們去尋找礦床呢？比如您研究的斑巖型銅礦，它是不是有一些什么特殊的礦物說您看到了之后它就應該叫這種礦床。或者有什么特殊的構造或其他的東西？
王老師：
是的，因為我一個重要研究方向就是叫指針礦物。其實這個指針礦物是從國外的詞匯音譯過來的。它的全英文叫“mineral indicator”。mineral indicator就是說如果你看到了這個mineral，mineral是礦物，我們看到了這個礦物呢，我們就可能推測這個底下有沒有礦，或者我們可能進一步縮小找礦的靶區的范圍。那么我們知道找礦其實有多難啊，相當于你在草垛里面插了一根針，你來找到這根針。因為就是這個礦體，比如說金礦的礦體可能是非常小的，它可能才幾十厘米或者是幾厘米，那么我們相當于一個這么大的一座山來說，那它其實是微乎其微，所以想找到這個礦其實是挺難的。我們有時候不是看到了黃銅礦，看到了金，我們才能找到這個礦，當然你能看到黃銅礦，看到金，你就離礦體非常近了。那我們怎么樣才可以在草垛中找到這根針呢，那我們不是一定要看到針才能發現在這個針，而是如果這根針，它在草垛里它會帶來周圍的一些變化。也就是說如果我們拿一個很強的磁鐵，在旁邊一吸，就可以把針吸出來，對吧。那如果我們這里是有一個礦床，一個礦化的話呢，這個礦化形成過程中呢，它會引發一系列的礦物的一些水巖反應形成一系列新的礦物，有些礦物的組合。那么以我研究的斑巖型礦床為例，如果它確實是斑巖礦床，它有礦化，它同時還應該有很強烈的蝕變分帶。這種蝕變分帶就比如說它會像我們吃過的甜甜圈，同心圓狀的。它最中間的是一個銅礦體，那它有一個鉀化帶。在外圍呢，可能有一個絹巖化帶，就是有絹云母啊，石英啊，非常密集的蝕變分帶。再往外呢，它可能有一個發綠的那種叫做青磐巖化帶。這個青磐巖化帶的規模可以達到1-3km，甚至是到5km，那么可以設想一下，如果我們在一個大山里面去找那根“針”是不好找的。但是我們在大山里面找一個山頭，找一個非常獨特的造型的山頭是可以找到的。那么我說的這個“mineral indicator”其實就是說我們為了找到礦，然后這種跟礦化有關的礦物，它的蝕變規模會非常的大，我們通過這些礦物的共生組合以及礦物成分的一個獨特的成分，然后可以給我們指引一個找礦方向。比如說我們是繼續往東走還是往西走。這就叫做縮小成礦靶區。進而呢，可能我們離礦體非常近的時候，我們才可以布鉆，因為打鉆畢竟是一個成本很昂貴的工作，一個鉆，小的就是幾萬，甚至是上百萬的一個數目。這就是我剛才提到的找礦指示礦物，起到了一個關鍵的作用。
剛才孫老師也提到了有利的成礦構造，因為我的研究涉及的不太多，但是我可以大概提一下。就像我們知道形成油氣，在座的很多同學都是做油氣，可能是油氣相關專業研究的，那我們知道油氣會提到蓋層啊，圈閉啊。那我們礦床呢，就是金屬礦床也涉及到一個源運儲的問題。那么，特別是一些巖漿熱液礦床，就是富集銅和金的這些熱液流體呢，經常是在一些構造比較發育的地方，或者是一些次級斷裂處，然后減壓或者是有一些耦合的圈閉的時候，會導致這個流體降溫或者是流體遇到了氧化障，還原障，pH值的變化，會導致銅和金的溶解度改變，進而就會沉淀出一些有用的礦物質，包括黃銅礦、黃鐵礦相關的一些礦物，還有一些金啊、輝鉬礦這些。那么尋找這些次級斷裂，一些圈閉構造，也可以有效的減少我們找礦的成本，縮小靶區。這樣就讓我們，比如說在草垛里找針，變成了我們去找某一個區域，這么一個簡單的問題。這就是我舉例這個礦物和構造對于找礦的指示意義。
孫老師：
好的，謝謝王老師今天的分享。希望王老師在今后的道路上可以走的更高更深。
王老師：
好，謝謝，感謝大家。再見！
