對能源金屬礦產資源基地調查評價基本問題的探討
——以四川甲基卡大型鋰礦基地為例

王登紅, 王瑞江, 付小方, 孫 艷, 王成輝, 郝雪峰,劉麗君, 潘 蒙, 侯江龍, 代晶晶, 田世洪, 于 揚

1)中國地質科學院礦產資源研究所, 國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室, 北京 100037;

2)中國地質科學院, 北京 100037; 3)四川省地質調查院, 四川成都 610081

對能源金屬礦產資源基地調查評價基本問題的探討
——以四川甲基卡大型鋰礦基地為例

王登紅1), 王瑞江2), 付小方3), 孫 艷1), 王成輝1), 郝雪峰3),劉麗君1), 潘 蒙3), 侯江龍1), 代晶晶1), 田世洪1), 于 揚1)

1)中國地質科學院礦產資源研究所, 國土資源部成礦作用與資源評價重點實驗室, 北京 100037;

2)中國地質科學院, 北京 100037; 3)四川省地質調查院, 四川成都 610081

能源金屬礦產是指可在能源領域發揮重要作用的金屬礦產資源, 而大型能源金屬礦產基地作為國家目標開展調查評價, 也是新事物。四川西部甲基卡一帶鋰資源十分豐富, 成礦條件優越, 而鋰作為21世紀的能源金屬, 將為解決我國能源危機、環境保護等瓶頸問題發揮重要作用。本文通過對甲基卡大型鋰礦資源基地綜合調查評價的工作實踐, 探討了在“能源＋金屬”類礦產資源基地進行調查評價時所遇到的基本問題, 包括目標任務、基本原則、立項依據、創新驅動、技術路線、工作內容及其他應注意的問題, 為同類大型礦產資源基地的工作部署提供參考, 同時也為科學決策、合理開發鋰資源提供依據。通過川西甲基卡一帶以鋰為主大型能源金屬資源基地的調查評價, 不但可提高礦產地質調查程度和資源儲量的可靠程度,進一步摸清資源家底, 為帶動整裝勘查、建設大型勘查開發基地提供資源保障, 而且可以為整個川西地區能源金屬的調查評價提供示范; 通過創新驅動包括查明鋰、鋰同位素及其共伴生組分的賦存規律, 提高綜合研究和利用程度, 為能源金屬在高新技術領域中的高效開發提供科學依據; 通過統籌規劃, 合理部署, 有序推進, 不但可將資源優勢變成經濟社會優勢、造福地方百姓, 也可以為把川西地區建設成為新能源基地、引領新興產業的發展提供科學依據。

能源金屬; 大型資源基地; 礦產調查; 鋰; 甲基卡

進入21世紀以來, 礦產資源的調查評價與找礦勘探面臨著新的形勢, 尤其是礦產資源勘查開發規模化、集約化、國際化的新趨勢, 必然要求“找大礦、找好礦”(陳毓川等, 1989; 王登紅等, 2016),大礦大開、小礦小開的傳統模式已不能適應今后礦產資源全球化配置的客觀需要。因此, 危機礦山資源接替、重要礦產潛力評價、整裝勘查、深部探測等一系列立足于解決能源資源領域重大問題的工作/項目, 陸續上馬, 取得了顯著成果。其中, 大型礦產資源基地調查評價也是“十五”以來就受到國家重視并立項的重要工作, 但是, 如何對“大型礦產資源基地”(而不是一般的礦產地)進行調查評價？采用什么樣的技術路線？主要開展哪些工作？注意哪些問題？與傳統的找礦工作又有什么不一樣？等等, 都是需要探討的。“十三五”開局以來, 國家對于能源礦產的調查更加重視, 但傳統的以生物化石能源為主導的石油、天然氣、煤等的開發利用面對著環境保護愈來愈高的社會呼聲, 遇到了新情況(路甬祥, 2014)。那么, 在能源領域能不能找到突破口并引領新興產業的發展？本文以四川甲基卡鋰礦資源基地的調查評價為例, 結合近年來取得的工作經驗, 圍繞上述問題進行初步的研討。

1 大型礦產資源基地調查評價的目標任務

大型礦產資源基地的調查評價, 也是地質找礦工作的內容之一, 但與一般找礦工作的目的是不同的。找礦以發現礦點、礦化區或礦床為目的, 并對其進行初步地質經濟評價(工業遠景評價), 為進一步選擇礦床勘探地區(或地段)、編制國民經濟發展規劃提供必需的礦產資源和地質、技術經濟資料;而大型礦產資源基地的調查評價, 不僅僅是找礦,而且是要找到能夠為建設大型礦產資源開發利用的資源基地的“大礦床”或相對集中的一系列礦床, 以保障礦業可持續發展。至于多大的礦產資源規模才算得上“大型基地”, 目前還沒有形成統一的意見,因為取決于資源儲量本身(先天因素)和開發利用的產能需求(后天因素)等多重因素。一般認為, 大型礦產資源基地, 在地質上至少要探明超大型規模的儲量(相當于5個大型礦床), 而且相對集中, 不能分散(否則就不能成為“基地”); 在滿足國家需求方面,至少能滿足50年的可持續的開發利用, 從而形成產業基地; 在社會經濟效益方面, 不但要占據舉足輕重的地位, 而且要對國家和地方經濟發展起到重要作用; 在科技和人才方面, 不但要有科技含量、創新潛力而且要引領產業的發展。比如, 四川的攀枝花釩鈦磁鐵礦、內蒙古包頭的白云鄂博稀土礦和湖南郴州的柿竹園有色金屬礦產資源基地, 都是我國公認的大型礦產資源基地, 在世界上也是舉足輕重的, 在一定的歷史時期占有不可替代的地位, 分別成為釩鈦、稀土和矽卡巖型白鎢礦等的勘查開發、綜合利用、科技創新與人才培養的“基地”。顯然, 攀枝花、白云鄂博和柿竹園這樣的礦產資源基地是我們今后找礦的方向, 盡管此類礦床本身也由于天造地設而并非十全十美, 但無疑具有十分重要的戰略意義。

當前, 我國過分依賴石油、煤炭、天然氣等常規能源所面臨的安全問題、環境問題日益突出, 一方面對外依存度居高不下, 嚴重影響到經濟安全、社會安全乃至于國家安全, 另一方面又因為污染嚴重而影響到人民群眾的健康安全。如何尋找新能源,部分甚至大部分替代傳統的石油、天然氣及煤炭等常規生物化石能源, 已經成為全球關注的頭等大事。有沒有無污染的金屬能源可以有效改變能源結構呢？有, 鋰就是其中之一。鋰是新興產業發展不可或缺的戰略資源, 既可以儲能(如鋰電池)也可以節能還可以產能(如核聚變發電), 既高度軍用也普遍民用(如心臟起搏器), 因而被稱為“21世紀的能源金屬”(王淦昌, 1998; 王秀蓮等, 2001; 游清治, 2013; 王瑞江等, 2015; 王登紅等, 2016)。在當前礦業不景氣的大前提下, 鋰金屬的價格保持在40萬元/t, 甚至在鐵、銅、鉛鋅等傳統金屬礦產和煤、石油等大宗礦產品價格一路下滑的情況下, 鋰的價格仍然在上漲(到44萬元/t)。這充分說明, 開展鋰資源的調查評價, 無論是現今還是在今后的一段時間內, 都將具有重要的社會經濟意義。

四川西部具有鋰、稀土、稀散金屬礦產資源的區位優勢, 同時也擁有以成都和綿陽為中心城市的高新技術研發基礎, 尤其是汽車發動機的研發潛力巨大, 市場和資金均不是太大的問題。川西又屬于貧困、民族地區, 迫切需要擺脫原始的粗放經濟模式、實現跨越式發展。因此, 甲基卡大型鋰礦資源基地的綜合調查評價, 不但具有良好的經濟效益(按60萬噸氧化鋰計, 潛在經濟價值1 200億元, 預期投入產出比約1∶2 500。如按能源金屬計價, 投入產出比更大, 可達1∶4 800), 社會效益和政治效益也將是顯著的, 在引導新興產業發展方面將起到良好的示范和帶動作用。

目前全世界鋰金屬的年消耗量大約在n萬噸,初步預測甲基卡及外圍地區氧化鋰資源潛力可達n×100萬噸(含探明儲量), 顯示了極其良好的找礦前景, 預期可保障鋰工業可持續發展50年以上。但是, 鋰資源是如何分布的, 哪個區塊的資源最好,開發哪個區塊的資源對生態環境的影響最小, 哪個區塊的潛在經濟價值最大, 都還沒有調查清楚, 還需要通過國家公益性項目的投入, 查明資源家底,帶動商業性勘查, 為科學開發、合理開發、最大效益地開發利用珍貴的鋰資源提供科學依據。

總之, 甲基卡大型能源金屬資源基地調查評價的目的, 是要盡快摸清資源潛力, 及時取得更大的找礦突破, 為國家找出一個世界級的優質鋰礦, 積極引領新興產業的發展。

2 大型礦產資源基地調查評價的基本原則

找礦的原則包括為國家社會服務的原則、綜合原則、點面結合原則和經濟原則等。顯然, 大型礦產資源基地的調查評價, 同樣要遵循這些原則, 而且更加嚴格并與時俱進, 比如, 環境保護的原則。回顧近百年來我國“大型礦產資源基地”的勘查歷史, 當前形勢下要找到新的“大型礦產資源基地”,仍然有一定的原則需要遵循:

以國家目標為調查評價的首要任務;

以成礦規律為靶區圈定的基本依據;

以野外調查為找礦驗證的主要手段;

以有序部署為合理勘查的有效保證;

以技術創新為快速突破的不二法門;

以綜合評價為提升價值的根本出路;

以引領產業發展為基地的立足之本。

一般性的找礦工作, 能找到礦產地就算達到目的, 但“大型礦產資源基地”不但要滿足國家社會的重大需求而且對新興產業的發展具有引領作用。那么, 在當前形勢下, 是再找一個白云鄂博、攀枝花或者柿竹園還是另辟蹊徑？圍繞國家目標, 即,“既要金山銀山也要綠水青山”, 對于甲基卡大型礦產資源基地來說, 一方面要解決資源問題, 另一方面也是解決能源而且是新能源問題, 再一方面也是為引領新興產業發展提供契機。以鋰和稀土為代表的新興產業礦產資源, 是近年來全球勘查的熱點,被稱為“關鍵金屬(critical metal)”。鋰不但是關鍵金屬礦產, 也是能源金屬, 上至氫彈爆炸, 下到老百姓的手機電池, 均不可或缺。據報道, 1 g鋰用于發電的話所產生的能量可以代替3.4 t標準煤; 20 kg的鋰用于核聚變發電的話, 可以滿足8萬戶家庭1年的需要; 生產100億度電的鋰反應堆, 只需要10 t金屬鋰(王乃銀, 1989; 吳榮慶, 2009)。因此, 國際上啟動了“小太陽計劃”, 旨在“從根本上解決能源問題”。筆者認為, 要從根本上解決能源問題為時尚早, 但無疑可以逐步減少生物化石能源的用量, 有助于環境保護, 而且可以避免核裂變技術民用所帶來的放射性污染和大眾心理問題。

3 大型礦產資源基地調查評價的立項依據——主攻礦種和地區選擇

顯然, 大型礦產資源基地的立項不同于一般的找礦項目, 需要十分慎重, 不但要選對地區而且要選好礦種; 不但要能找得到礦, 而且要找得到大型、超大型礦; 不但要能夠為礦山建設提供資源保障, 而且要引領產業發展尤其是戰略性新興產業的發展。前述攀枝花、白云鄂博和柿竹園均如此。對于甲基卡大型基地的立項來說, 成礦條件好, 能夠找得到大礦, 而且所勘查的主要礦種——鋰(及共伴生的鈹、鉭、銫、錫等)恰好是當前戰略性新興產業發展所需的“關鍵金屬”。此外, 前期工作也為今后的快速評價奠定了較好的基礎。

甲基卡位于青藏高原的東部, 海拔在4 000 m以上, 區域性的地質工作尤其是找礦工作是在新中國成立以后開展的。在1959年群眾報礦的基礎上,多家地質隊和研究所在區內開展過地質調查和找礦工作, 初步確定了甲基卡礦區及其外圍稀有金屬的遠景和工業意義, 但區域地質調查工作滯后, 直到20世紀80年代中期才完成1∶20萬康定、新龍、禾尼三幅聯測工作, 通過1∶20萬康定幅區域化探掃面, 初步查明有鋰等稀有元素的異常。1∶5萬標準圖幅的區調工作目前還沒有完成(礦調已立項, 地調則2016年才立項)。20世紀80年代以來, 圍繞松潘—甘孜造山帶和“三江”成礦帶區域成礦尤其是稀有金屬區域成礦、成礦系列和甲基卡典型礦床的成礦機制等關鍵性基礎地質和成礦問題, 進行了一系列調查研究, 初步查明區內花崗偉晶巖型稀有金屬成礦作用與印支晚期花崗巖漿成穹作用密切相關,總結了構造-花崗巖漿穹隆構造的幾何特征、變質變形特征、成礦特征和成礦條件, 初步厘定了礦床的成礦系列, 構建了構造-成礦模式, 指出了找礦方向(唐國凡和吳盛先, 1984; 侯立瑋和付小方, 2002; 王登紅等, 2004, 2005; 李建康等, 2007; 陳毓川等, 2010), 為2006—2013年間的鋰資源潛力評價和成礦預測奠定了基礎。

甲基卡具有獨特的區域成礦條件, 不同于國內外其他稀有金屬礦床。在川西眾多硬巖型(花崗偉晶巖型)鋰礦床中, 以甲基卡規模最大(超大型), 品位最富, 共伴生礦產最多(Be、Nb、Ta、Rb、Cs、Sn),經濟價值最大, 而且埋藏淺、開采技術條件佳、選礦性能好, 是川西偉晶巖型鋰輝石礦床的典型代表。甘孜州目前已發現稀有金屬礦產地78處, 其中大型礦床6處, 中型5處, 小型6處, 礦點4處, 但總體工作程度低, 找礦前景大。通過四川省地質局甘孜隊、404地質隊、402地質隊等單位的詳查和勘探, 以往在甲基卡發現花崗偉晶巖脈498條, 其中工業礦脈和礦化偉晶巖114條, 求獲各級Li2O資源量102.6萬噸、BeO 3.4萬噸、(Nb+Ta)2O51.35萬噸(《中國礦床發現史·四川卷》編委會, 1996)。20世紀90年代來, 各探、采礦權人又相繼開展了詳查和勘探。經四川省國土資源廳2011年底的儲量核查,甲基卡17條礦脈Li2O累計查明資源儲量為100.4萬噸。2011年以來, 中國地質調查局設立了“全國三稀金屬資源戰略調查”工作項目, 2012年升格為計劃項目, 均將甲基卡作為重點工作地區。2015年起, 在中國地質調查局9大計劃50項工程之一的“大宗急缺礦產和戰略性新興產業礦產調查”工程之下, 設立有“全國稀有稀土稀散礦產調查”項目, 又將甲基卡作為重點, 并加大投入。2015年6月30日—7月2日, 中國地質調查局李金發副局長等領導在野外現場檢查之后, 明確將甲基卡地區的鋰資源調查評價作為中國地質調查局的工作重點,并決定自2016年起單獨立項并加大投入。中國地質調查局及承擔項目的中國礦產資源研究所和四川地質調查院各級領導高度重視, 全力保障公益性地質工作的開展并為帶動商業性勘查奠定基礎。

2012—2014年間, 通過“我國三稀金屬資源戰略調查”, 項目組在甲基卡取得成礦規律、成礦預測、綜合找礦方法與驗證等多方面的突破性進展,新發現8條(X01～X08)鋰礦化偉晶巖脈(Li2O: 1.3％～2.60％), 并對X03號礦化脈開展了鉆探驗證,證實為一條巨大的鋰輝石稀有金屬礦脈, 稱為“新三號脈”(按發現順序為第三號, 也正好與新疆可可托海“老三號脈”呼應)。經儲量估算, 新增333+334類氧化鋰資源儲量64.31萬噸(已達超大型規模), 使得整個甲基卡礦田的鋰輝石資源儲量超過澳大利亞的格林布什而有望成為世界第一(Partington et al., 1995; 王登紅等, 2013b; 付小方等, 2015; 劉麗君等, 2015)。此外, 據地質、物探和化探調查成果顯示, 甲基卡地區除己查明露頭礦脈之外, 浮土掩蓋區可能存在隱蔽型偉晶巖礦脈, 初步預測甲基卡及外圍地區Li2O資源潛力可達300萬噸, 找礦前景良好。但是, 總體上看, 川西地區基礎地質調查和礦產地質調查、稀有金屬礦集區和遠景區工作程度較低, 因此, 自2016年起設立“川西大型鋰礦資源基地綜合調查評價”項目, 仍然是必要的, 目標是明確的, 依據是充分的, 意義也是十分重大的。

4 大型礦產資源基地調查評價的創新驅動

大型礦產資源基地的調查評價不同于一般性的找礦, 能源金屬大型資源基地的調查評價更需要創新驅動。不同類型的大型資源基地存在著各不相同的具體問題, 針對不同的實際問題, 需采取不同的技術創新手段以查明資源、綜合開發并保護環境。

4.1 鑒于礦產地質調查程度和資源儲量的可靠程度不高, 資源家底亟待查清, 迫切需要創新成礦預測和潛力評價的理論與技術方法

甲基卡稀有金屬的調查工作程度總體偏低, 現已發現的500余條偉晶巖脈中, 礦化脈有114條,達詳查-勘探程度者僅僅17條; 尚有眾多偉晶巖的產出形態、規模、含礦性缺乏詳實的調查, 亦無工程揭露和取樣控制, 加之受當時分析檢測水平的限制, 早期取樣分析多為半定量, 致使一些礦體的品位和資源量的可靠性偏低。需要加強綜合地質調查,及時部署1∶5萬區調和礦調, 用2至3年時間面上快速展開, 保證重點突破。另外, 電法測量顯示, 新三號礦脈在南北走向的延伸方向上尚未封閉; 重磁掃面成果也顯示深部為隱伏巖體, 有巨大的熱源區;除己查明露頭礦脈外, 第四系覆蓋區可能存在隱蔽型偉晶巖礦脈, 具進一步找礦的潛力和前景。需要在現有新三號脈找礦成果的基礎上, 面上拓展, 對已圈定的異常繼續開展驗證評價, 在走向、傾向等三度空間內創新預測方法, 以控制遠景資源量, 為實現快速突破提供依據。

4.2 覆蓋區找礦難度大, 需進一步探索、創新有效的找礦方法并迅速推廣運用

甲基卡礦田北部第四系覆蓋嚴重, 前人認為成礦條件差, 找礦難度大, 因而將主要的地質工作放在礦田南部, “就脈找礦”。這就為尋找隱伏礦體或半隱伏礦體留下了較大的找礦空間。2012—2015年間, 在地質綜合分析的基礎上, 結合遙感解譯填圖, 通過采取重磁測量優選靶區—物探電法定位—化探定性—多元信息分析—鉆探驗證的勘查技術方法, 又新發現了若干條鋰輝石礦化脈, 初步實現了隱蔽型偉晶巖礦床的找礦突破和科研成果的快速轉化。所建立的勘查模型和綜合找礦方法, 為隱蔽型偉晶巖型鋰礦的找礦突破提供了技術示范, 但還需要加強科技攻關, 深入解剖典型礦床, 總結成礦規律, 完善找礦標志尤其是地球物理標志, 優化技術方法, 結合成礦理論的創新, 進一步探索有效的找礦方法, 并迅速推廣運用到川西的其他偉晶巖分布區。

4.3 對共生組分的綜合研究程度較低, 需要創新思路, 引領高新技術領域的應用研發

甲基卡稀有礦石中鋰品位高, 礦石中共生和伴生有用組分較多, 但研究程度低, 前期工作是20世紀80年代以前完成的, 分析檢測多屬定性和半定量; 近年未專門對稀有礦物及稀有金屬元素的共伴生賦存狀態進行過研究, 以至于稀有金屬賦存規律不清, 綜合利用滯后, 故需加強對鋰及共伴生稀有元素賦存狀態的研究, 提出綜合利用的合理化建議。甲基卡新三號脈新增氧化鋰資源量60萬t, 相當于潛在經濟價值1 200億元, 若以當前全球年消費量4萬t計, 可滿足全世界15年的用量。但是, 如以鋰同位素發電計算, 理論上可保障全世界48年的發電需求。因此, 只有把鋰輝石、氧化鋰、常規金屬鋰和鋰同位素以不同的產品方式分別加以評價,才能取得最大的預期成果, 才能評價出礦產資源的最大經濟、社會效益, 才能從“供給側”引領產業和經濟發展。

4.4 堅持科學發展觀, 實施統籌規劃, 將資源優勢變成經濟社會優勢, 造福地方百姓, 引領新興產業布局

為加快發展節能環保、新一代信息技術、生物、高端裝備制造、新能源、新材料、新能源汽車等戰略性新興產業, 國家相關部委及四川省制訂了一系列發展規劃。對川西地區鋰資源的調查也要整體規劃, 尤其是在“十三五”期間(2016—2020年), 要通過基礎地質調查和公益性礦產調查, 把中央的工作、地方的工作、企業的工作納入一個大盤子統一部署。摸清家底、試點示范, 注重面上推廣。鋰作為能源金屬新材料, 更要注重新材料新能源基地的布局, 積極探索新機制, 通過政府部門主導, 在國家、部門、四川省和甘孜州的礦產勘查專項規劃基礎上, 具體制訂出區內開展與能源金屬相關的地質礦產基礎調查、稀有礦產整裝勘查、跨區資源整合的總體規劃和實施方案, 并從礦山→選礦→冶煉→提純→合成→電池全資源產業鏈的角度, 制訂出具有川西特色的戰略性新興產業以及科技創新、生態環境保護與整治的發展路線圖。

4.5 創新管理思維, 保證既要金山銀山也要綠水青山

甲基卡礦田位于四川甘孜州康定、道孚、雅江三縣交界的藏區, 社會經濟發展相對滯后, 自然生態環境脆弱, 但礦產資源又十分豐富。因此, 一方面要加快大型礦產資源基地的調查評價, 為把資源優勢轉化為經濟優勢奠定扎實的基礎, 另一方面也需要在地質調查評價的一開始就認真做好礦山生態環境的保護工作, 為發展循環經濟、打造綠色礦山資源基地做出示范。

4.6 能源金屬的專項調查, 更需要理論和技術的創新

戰略性新興產業的發展為甲基卡的深入調查評價帶來了新契機。盡管近年來已經初步探明新增了64萬噸的氧化鋰, 但針對能源金屬來說, 用于核聚變反應的鋰主要是鋰的同位素6Li而不是7Li。雖然自然界中鋰同位素的組成相對固定, 但不同地質體的鋰同位素組成明顯不同。那么, 偉晶巖中尤其是甲基卡礦區偉晶巖中鋰同位素的組成是怎么樣的,還需要開展鋰同位素地質調查。

5 大型礦產資源基地調查評價的技術路線

大型礦產資源基地調查評價的技術路線側重于: ①通過合理的勘查, 查明資源家底, 為整裝勘查提供依據; ②以點帶面, 高效利用, 帶動區域礦產資源的高端開發, 將資源優勢轉化為區域經濟優勢, 引領產業發展或者轉型升級; ③不拘泥于按規范、按部就班地“找礦”, 始終貫徹野外實地調查與理論創新、技術創新密切結合, 也為同類型礦產資源的一般性找礦工作提供示范。對于甲基卡這樣的高原地區、民族地區、經濟落后地區, 同時也是新興能源金屬的礦集區和礦業開發利用的新區, 為了達到引領新興產業發展、促進地方經濟跨越式發展的預期目標, 在調查評價的過程中還需要遵循如下的技術路線:

(1)資料搜集側重于潛力評價和戰略分析

既要全面搜集工作區內已有的地物化遙等各類資料與成果, 特別是工作區內探、采礦權地勘資料、鉆探成果以及專題研究的新成果, 更要深入分析本地區是否有條件成為一個大型礦產資源勘查開發的基地, 滿足國家和社會可持續發展的基本需求。

(2)各類專項地質調查要圍繞資源評價和找礦突破這一工作重點

對于甲基卡工作區, 第四系約占60％以上的面積, 坡積物、殘坡積物、沼澤堆積物及冰磧物等普遍覆蓋, 厚度一般在7～10 m。如此廣泛分布的第四系堆積物給地質找礦工作帶來了很大的難度, 要想通過常規的地質填圖、在有限的地質路線和控制點的前提下, 很容易只圈定為“第四系”而漏礦。新三號脈的發現過程就表明, 區內第四系殘積物、殘坡積物中的偉晶巖脈、含鋰輝石偉晶巖脈, 以及堇青石角巖化黑云母片巖的碎塊和巖塊, 對隱伏基巖有一定的指示意義, 特別是部分具殘積特征的含鋰輝石偉晶巖塊, 在區內成帶密集分布, 經遙感解譯具明顯的影像特征, 部分經鉆探驗證, 其下基巖多為含鋰輝石偉晶巖脈。因此, 通過第四系覆蓋區基巖地質填圖這樣的專項調查, 可以彌補常規地質填圖調查評價之不足, 有助于快速突破。

(3)充分發揮遙感等先進技術的作用

遙感技術的運用, 不但可以起到宏觀、客觀把握全局的作用, 更重要的是可以大大提高工作效率。對青藏高原及新疆、內蒙古等高原、荒漠地區,利用Worldview高精度多波段數據及ETM＋數據進行全區遙感礦化蝕變信息提取, 結合地、物、化、礦產資料進行篩選和優化, 建立區內地層、巖體、控巖控礦構造、礦體和礦化蝕變等解譯標志, 并對遙感信息所圈定出的異常進行解譯和判斷, 為專項地質填圖圈定各類地質體提供補充依據。這在近年來的地質調查工作中取得了很多經驗和成果。因此,甲基卡這樣的新區也可以在專項地質填圖中以遙感解譯為先導, 結合路線地質調查, 以穿越法為主,追索法為輔, 對不同類型的第四系進行區分和填繪。路線間距和地質點密度根據構造復雜程度、基巖出露情況、自然地理條件等實際情況而定, 以解決問題為原則, 不平均使用工作量。

(4)地球化學探測工作區的礦種及剝蝕程度

化探是找礦的基礎性手段之一, 但對于不同的工作區也應該具體問題具體分析。比如, 對于甲基卡這樣的第四系覆蓋區, 已有的土壤地球化學資料顯示: Li元素的背景含量相當于全國平均水平的若干倍, 具有顯著的異常特征, 化探異常的元素與主礦種也是吻合的。對新三號脈的驗證也證明, 顯著的Li異常特征及高的疊加強度可以作為縮小找礦靶區的可靠證據, 尤其是化探異常與物探異常(激電測量異常)相吻合, 可推斷是否有含鋰輝石礦化脈體的存在。但是, 當一個礦體剝蝕程度很高時,其頂部土壤也可以高度地富集成礦元素, 但礦已經剝蝕掉了。

(5)地球物理探測礦化的范圍、礦體的三度空間部位

物探工作是鉆探驗證的主要依據之一, 十分重要, 在當前和今后鉆探工作量越來越少的情況下,更要精心獲得地球物理的相關信息。比如, 甲基卡地區已有的激電中梯測量成果顯示, 工作區花崗偉晶巖具有密度低而電阻率高的特點, 視電阻率為8 000～15 000 ?.m, 與變質巖片巖的電阻率低的高導性特點(視電阻率為3 000～3 500 ?.m)形成強烈反差。采用800 mAB距, 10 m左右鉛垂厚度的花崗偉晶巖脈均有較好的顯示。花崗偉晶巖視電阻率異常呈帶狀, 并有分枝復合現象。對新三號脈驗證的結果也證明了偉晶巖脈與視電阻率有良好的對應關系,可用于面中求點圈定異常, 定位預測偉晶巖脈, 大致了解鋰礦化偉晶巖的規模、走向等分布情況, 為鉆探驗證提供依據。

(6)地質雷達

地質雷達是淺部地球物理勘探中的一種高分辨率、高效率、實時探測方法, 具有較強的抗干擾能力, 用于確定地下介質分布, 對地表覆蓋條件下確定礦體具有較好的效果, 是下一步甲基卡第四系淺層覆蓋區花崗偉晶巖找礦的所需要使用的新技術方法手段, 也值得區域上嘗試。

(7)取樣鉆

取樣鉆主要用于揭露掩蓋深度一般不超過3 m的礦體和異常。由于甲基卡地區一般殘坡積掩蓋較厚, 且為藏區珍貴藥材蟲草的主要產區, 槽探等傳統人工揭露施工對環境破壞較大, 因此以取樣淺鉆代替槽探, 可以達到綠色勘探的目的。

(8)機械鉆探

對各種綜合異常進行直接的驗證, 離不開機械鉆探。鉆探巖心取樣是找礦必不可少的手段, 也是獲得地質樣品和求算資源儲量的基本技術手段。

(9)采樣與巖礦測試

通過典型礦床研究, 查明巖(礦)石的結構、構造、礦物成分及其共生組合、蝕變現象, 為巖(礦)石的準確命名、礦石類型的劃分、礦石可選性的研究及礦床成因的分析提供資料; 查明礦石中有益、有害元素或組分的種類、含量, 確定礦石質量, 為礦產資源的合理開發和綜合利用提供最直接的科學資料。

6 大型礦產資源基地調查評價的工作內容

一般性找礦工作的主要任務, 包括: ①根據礦產資源形勢分析, 確定找礦項目與地區; ②研究成礦條件和礦化信息, 開展成礦預測; ③綜合運用有效的技術手段和方法, 在有利地區或地段進行找礦,以發現礦點、礦化區或礦床; ④通過初步的地質經濟評價和工業遠景分析, 為勘探靶區及勘探方案的選擇提出可行的建議。這樣的主要任務同樣是大型礦產資源基地調查評價工作所需要完成的, 但還有更高的要求, 比如, 為滿足建設大型礦山的要求,需要找到超大型以上的礦產資源總量; 為滿足物盡其用的要求, 要開展綜合利用的實驗, 等等。此外,不同歷史時期、不同成礦區帶、不同礦種的資源基地, 其主要任務并不相同, 宜在立項時具體問題具體分析。

根據前述大型礦產資源基地評價的目的、原則,對于甲基卡這樣的以“能源金屬”為創新點、切入點和產業發展新起點的“資源基地”, 其主要工作內容包括1∶5萬綜合地質調查、特殊地貌區礦產地質遙感調查、典型礦床解剖與稀有金屬賦存狀態研究、能源金屬專項調查與鋰同位素填圖、鋰同位素分析測試技術方法創新、礦區及外圍新興產業相關高鋁材料高純石英資源綜合地質調查、稀有金屬礦產資源高效利用綜合評價、環境地質調查評價以及資源開發利用的產業規劃與新興產業布局規劃等。

對于甲基卡特殊地貌區礦產地質的遙感調查,對于青藏高原這樣的大量消耗體力的地區、露頭不好但或多或少又有出露的地區具有與眾不同的意義。甲基卡工作區海拔4 200 m以上, 變化于4 200～4 600 m, 地表普遍被第四系殘坡積物和草地覆蓋。第四系殘坡積物以往也被認為是冰漂礫。另外, 該地區屬于雷擊區, 氣候惡劣, 有效工作時間短。因此, 如何提高工作效率又不漏掉重要的礦化信息, 如何合理部署地質勘查工程(乃至于今后的地質采礦工程)又不破壞生態環境, 如何區別冰漂礫(及其他第四系殘坡積物)與礦化露頭, 等等, 都需要高新技術作為支撐手段, 尤其是迫切需要新的宏觀地質調查與深部探測的技術方法來取代傳統的槽探等方法, 宏觀地質調查側重于航空遙感技術,包括空中雷達和地面雷達技術的結合, 在甲基卡一帶開展實驗, 爭取通過地質與技術的密切結合, 達到既保護環境、提高工作效率又能發現異常、查證異常的目標。工作重點是在常規多種遙感技術手段的基礎上, 針對不同地質問題, 采用新資料和不同比例尺的資料, 在高分辨率遙感解譯成果的支撐下,可采用“空中雷達＋探地雷達＋背包鉆”的立體探測新技術組合, 爭取宏觀控制礦化大格局, 不漏掉2 m以上的礦化異常點, 為地面綜合調查和重點異常的查證聚焦目標, 提高工作效率, 指明方向。

對于鋰同位素的專門調查, 主要包括三方面內容: ①對礦區二云母花崗巖、偉晶巖、細晶巖、片巖等不同巖石類型進行全巖Li同位素研究, 探討巖石形成機理和不同巖石之間的鋰同位素分餾機制;②通過系統采集不同鉆孔和地表(以鉆孔為主)的鋰輝石和電氣石分別進行Li和B同位素研究, 探討成礦流體來源、演化軌跡及其探尋流體活動中心, 為找礦勘探工作部署提供理論依據; ③與同位素專項地質填圖和綜合調查工作一起, 完成鋰同位素樣品的系統分析測試, 為地質填圖提供技術服務, 為鋰輝石大型能源金屬基地的綜合調查評價以及今后的合理、高效、綠色的開發利用提供科學依據。當然,鋰同位素的專項調查與分析測試技術的創新是密不可分的, 在解決技術問題的前提下, 以新能源金屬綜合調查為“綠色高起點”, 摸索出一套全新的同位素地質調查方法, 為新能源金屬礦產資源的調查評價提供試點示范, 也是完全可能的。

對于大型礦產資源基地綜合評價與高效利用的研究, 也是甲基卡大型能源金屬基地調查評價過程中必不可少的環節。甲基卡地區擁有豐富的礦產資源, 以稀有金屬為主, 共伴生有鎢錫等有色金屬和紅柱石等高鋁材料類非金屬和電氣石、高純石英等與新興產業密切相關的非金屬礦物原料, 但其資源量究竟多大, 如何開發利用, 如何引導新興產業的發展, 卻是需要充分地調查研究的。有些礦產地如果只回收鋰輝石而沒有回收長石、石英等非金屬, 會產生巨大的尾礦壩, 不但容易產生環境問題還要占據草場; 有的礦產地在采礦時需要“揭蓋”, 其頂板圍巖如果到處散放亂堆, 同樣占據草場, 容易引起糾紛, 不利于社會和諧發展; 而圍巖中的高鋁材料礦物原料如果能回收利用, 則不但可以形成資源產業、產生經濟效益, 而且可以減少環境污染(包括物理污染)問題。為了高效利用綜合評價, 根據國家最新規定和《中國制造2025》的精神, 本次高效利用綜合評價, 旨在綜合調查的基礎上開展評價工作,以“無尾礦”、生態環境負面效應最小為最終方向, 回過頭來再制訂礦產品的開發利用方案, 為合理、高效、綠色地開發甲基卡這一鋰礦資源奠定基礎。

對于環境地質的調查評價, 在以往的同類工作或者一般性的找礦工作中并非必不可少, 但對于大型礦產資源基地的調查評價來說是至關重要的。青藏高原東部是生態脆弱地區, 甲基卡一帶又是少數民族(主要是藏民族)世代游牧的草場分布區, 局部地塊也設立有生態保護區。如何取得既要“金山銀山”又要“綠水青山”的雙贏效果, 就必須開展環境地質的調查評價。甲基卡地區以鋰為主, 與銅鉛鋅等親硫元素及鎘、鉻等環境敏感度高的元素富集區不同, 其在水體、土壤、植被乃至于動物體內的含量要求, 目前所知甚少, 環境承受力也沒有先例可循, 但從含鋰礦泉水、心臟起搏器含鋰等常識看,鋰也并非不利于人體。甲基卡一帶尾礦區水體中野鴨群集、怡然自得的客觀現象, 也說明鋰輝石礦山開采的環境問題不是不可解決的。下一步的環境現狀調查將根據甲基卡的特點, 結合環境要素影響評價的工作等級, 確定各環境要素的現狀調查范圍,并篩選出應調查的有關參數。擬采取的調查方法包括搜集資料法、現場調查法和遙感調查法三種; 主要內容包括自然環境調查和社會環境調查兩大部分。其中, 自然環境調查的主要內容包括礦區所在的地理位置、地質、地形地貌、氣候與氣象、地表水環境、地下水環境、大氣環境、土壤與水土流失、動植物與生態等。社會環境調查的主要內容包括甲基卡一帶社會經濟、文物與“珍貴”景觀、人群健康狀況等。對已采礦區擬開展污染源調查, 以了解環境污染現狀并預測污染的發展趨勢。在調查時要將污染源、環境、生態和人體健康作為一個系統進行整體考慮, 搞清楚污染物的物理化學特征、污染物進入環境的途徑、遷移轉化規律以及是否對人體健康造成影響等方面的問題。

對于鋰資源開發利用的產業規劃與新興產業布局的規劃, 具有非常重要的現實和戰略意義。甲基卡是我國最重要的偉晶巖型鋰輝石資源基地, 但川西還有扎烏龍、可爾因等重要的類型相似的礦集區, 也有望成為同類型的資源基地。是一哄而上,還是有序地調查評價與開發利用, 就需要科學規劃。在綜合調查的基礎上, 通過摸清資源家底, 查明不同類型礦產資源的空間分布規律, 明確甲基卡地區以鋰為主各類礦產資源綜合開發利用的方向,變資源優勢為經濟優勢, 同時又能在保護環境的前提下引領新興產業的發展, 實現民族地區經濟跨越式發展和可持續發展, 是鋰資源開發利用的產業規劃與新興產業布局規劃的基本思路和根本要求。但如何科學謀劃、統籌兼顧、合理部署, 就需要專門的調查研究, 一方面掌握國內外發展的大趨勢, 另一方面查明甲基卡大型鋰多金屬礦業基地的資源家底, 再一方面還需要掌握國家政策和區域經濟發展(包括生態發展和引領新興產業發展)等方方面面的綜合訴求, 了解現有鋰礦山企業的生產狀況、存在問題和發展瓶頸, 提出對策和措施。

7 大型資源基地評價過程中應注意的問題

對于大型礦產資源基地的調查評價, 所面臨的社會、政治、經濟、環境等方面的問題遠比一般性礦產地質調查復雜, 需要通盤考慮, 全面分析, 合理布局, 其戰略意義是顯而易見的。目前看來, 甲基卡地區通過合理勘查, 查明資源家底, 以點帶面,帶動整個川西地區鋰資源的整裝勘查和高端開發,將資源優勢轉化為經濟優勢、社會優勢、實現少數民族地區跨越式發展, 是十分可能的。但是, 如何實現甲基卡鋰資源的社會、經濟等不同層面上的效益最大化, 同時又要保護環境、樹立起綠色生態礦業發展的新樣板, 就需要各方面共同努力。為此,圍繞甲基卡大型鋰礦資源基地的綜合調查評價, 還需要注意以下問題。

7.1 戰略定位問題

需要從新的角度深入認識鋰資源的重要性。除了考慮鋰在冶金化工、醫藥衛生等傳統領域的使用價值之外, 一定要把鋰在金屬能源領域的新用途考慮得十分周全, 其經濟價值也具有天壤之別。常規鋰金屬每噸40～44萬元, 但用作能源金屬的話, 其價值是1 g相當于3.4 t標準煤, 而每噸標準煤的價格至少500元。因此, 常規金屬鋰和能源金屬鋰的潛在價值要相差數百倍。因此, 作為鋰礦產品方案的設計是頭等大事, 也是決定礦產資源調查評價的重要依據。

7.2 資源家底問題

需要站在全球角度重新認識川西鋰資源的戰略地位。目前來看, 川西重點是甲基卡, 其鋰資源占有全球鋰資源的百分比到底多大, 其資源總量究竟是多少, 也是決定今后開發利用決策的關鍵。大礦大開還是大礦小開, 需要統籌部署。

7.3 技術創新問題

甲基卡一帶處于海拔4 200 m以上的高原地區,地表普遍覆蓋有第四系殘坡積物和草地。氣候寒冷,有效工作時間短。為了提高工作效率又不破壞生態環境, 迫切需要新的地質調查與深部探測的技術方法來取代傳統的槽探等方法。目前正在采用探地雷達、背包鉆、高分辨率遙感等新技術在甲基卡一帶開展試驗, 爭取通過地質與技術的密切結合, 達到既保護環境、提高工作效率又能發現異常、查證異常的目的。

7.4 環境保護問題

甲基卡地區處于高原草場和濕地保護區, 礦業開發多多少少會對環境產生影響。這就需要全面評估, 爭取礦業開發與環境保護雙贏。實際上, 當地牧民仍然處于游牧狀態, 過度放牧也造成了草場的承載壓力過大。通過規范化的礦業開發, 變游牧為定居并保護草場、變漫山遍野的采礦為定點采礦、變單一礦山采礦為綜合開發, 是可以最大程度地利用自然資源而把對生態環境的不利影響降低到最低限度的。

7.5 社會發展問題

盡管甲基卡一帶擁有豐富的礦產資源, 也有礦山企業建廠生產, 但當地牧民的經濟條件、生活水平乃至于文化程度亟待得到根本性的改變。通過現代化的礦業規劃, 除了鋰礦山的采礦之外還要帶動整個產業鏈的發展, 加強基礎設施建設, 轉移部分勞動力, 從而根本性地改變農牧民的生活水平和受教育程度, 不但是社會發展的必然趨勢也是解決民族問題、經濟問題的重要途徑。

8 結論

綜上所述, 大型能源金屬礦產資源基地的調查評價, 具有不同于一般性礦產調查、不同于危機礦山資源接替、不同于整裝勘查的目標任務、基本原則、立項依據、技術路線和工作內容, 更加強調國家目標、戰略意義、創新驅動、環境評價、綜合利用和統籌規劃。甲基卡大型鋰礦資源基地綜合調查,不但要調查地質情況、資源情況、開發利用情況、社會經濟情況、生態環境情況, 還需要調查新興產業發展的趨勢及其區域經濟發展情況, 尤其是需要從能源金屬的新角度來調查。鋰資源作為21世紀能源金屬, 對于引領新興產業發展、對于高起點綠色發展、對于經濟落后的高原藏區跨越式發展, 具有十分重要的現實意義和戰略意義。在“我國三稀礦產資源戰略調查”工作的基礎上, 已經在甲基卡外圍的東北部取得了初步的找礦突破, 今后將通過“川西甲基卡大型鋰礦資源基地綜合調查評價”,實現地質找礦的快速突破, 為國家找到一個超大型規模以上的鋰輝石資源基地, 為建設國家級乃至于世界級鋰礦基地提供資源保障, 并以鋰資源現代化開發引領新興產業的發展, 也有助于促進地方經濟的跨越式發展。

致謝:近年來甲基卡的找礦突破既是成礦規律長期研究的結果, 也是近年來艱苦實踐的收獲, 更是各級領導正確立項和長期支持的結果。中國地質調查局鐘自然局長多次聽取匯報并親自指導, 李金發副局長2016年6月30日—7月2日帶領傅秉鋒所長、韓子夜主任、徐學義主任及張生輝處長、尹成明處長等到甲基卡工作區進行野外調查并現場指導工作, 對項目組的工作給予了充分肯定和鼓勵; 國土資源部地勘司、開發司、儲量司及規劃司等部門領導劉連和、王昆、于海峰、許大純、姚華軍、鞠建華等及中國地質調查局總工程師室嚴光生主任、李基宏副主任、資源評價部多屆主任陳仁義、薛迎喜、龍寶林和邢樹文等領導, 以及四川國土資源廳、四川地勘局、甘孜州政府、康定縣、雅江縣及道孚縣政府等都對我們的工作給予了方方面面的大力支持; 承擔單位中國地質科學院礦產資源研究所王宗起副所長、毛景文副所長、邢樹文副所長及四川地調院趙春院長、馮健書記、闞澤忠副院長及陳毓川院士、裴榮富院士、鄭綿平院士和四川地調院侯立瑋教授級高級工程師、中國地質科學院礦產資源研究所鄒天人、楊岳清、袁忠信、徐玨和白鴿研究員及國土資源部高咨中心黃崇軻教授級高工等老專家, 也自始自終指導本項工作, 在此一并致謝。

Acknowledgements:

This study was supported by China Geological Survey (Nos. 201200010063, 1212011220804 and 1212011220369).

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A Discussion on the Major Problems Related to Geological Investigation and Assessment for Energy Metal Resources Base: A Case Study of the Jiajika Large Lithium Mineral Resource Base

WANG Deng-hong1), WANG Rui-jiang2), FU Xiao-fang3), SUN Yan1), WANG Cheng-hui1), HAO Xue-feng3), LIU Li-jun1), PAN Meng3), HOU Jiang-long1), DAI Jing-jing1), TIAN Shi-hong1), YU Yang1)
1) MLR Key Laboratory of Metallogeny and Mineral Resource Assessment, Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 2) Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037; 3) Geological Survey of Sichuan Province, Chengdu, Sichuan 610081

Energy metallic minerals are significant and irreplaceable in the energy field. To build large metallic mineral base as a national goal is also a new thing in investigation and assessment. Lithium as a 21st century energy mineral will play an important role in solving the bottleneck problems such as energy crisis and environmental protection in China. In Jiajika of western Sichuan, there exist rich lithium resources and superior metallogenic conditions. Based on the working practice of comprehensive investigation and assessment in Jiajikalarge lithium mineral resource base, this paper discusses the fundamental problems which will emerge in investigating and assessing the “energy + metal” type mineral resources base, such as the target tasks, basic principles, project basis, innovation drive, technical route, and work content. This can not only offer reference for work deployment in the same kind of large mineral resource bases but also provide the basis for scientific decision and reasonable development of lithium resources. To carry out the investigation and assessment in large energy metallic resources base dominated by lithium in western Sichuan Jiajika can increase the degree of mineral geology survey and reliability of the reserves, further investigate resources base, drive the exploration, provide resources guarantee for establishing large exploration and development base to provide resources, and establish a demonstration for the survey evaluation in the whole western Sichuan region. Innovation drive including finding out occurrence regularity of lithium, lithium isotope and associated components for improving the comprehensive research and utilization degree will provide a scientific basis for the efficient development of the energy metal in the field of high and new technology. The overall planning and rational deployment can not only turn resource advantage into economic and social advantages and benefit the local people but also supply scientific basis for the construction of the western Sichuan region into a new energy base so as to lead the development of emerging industries.

energy metals; large resources base; mineral investigation; lithium; Jiajika

P618.71; P624.6

A

10.3975/cagsb.2016.04.09

本文由中國地質調查局地質大調查項目“大宗急缺礦產和戰略性新興產業礦產調查”工程“川西甲基卡大型鋰礦資源基地綜合調查評價”、“稀有稀土稀散礦產調查”(編號: 201200010063; 1212011220804)和“中國礦產地質與區域成礦規律綜合研究(中國礦產地質志)(編號: 1212011220369)”聯合資助。

2016-03-01; 改回日期: 2016-04-01。責任編輯: 閆立娟。

王登紅, 男, 1967年生。研究員, 博士生導師。主要從事礦產資源研究。E-mail: wangdenghong@sina.com。