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哈萨克斯坦境内有南北两大成矿带，
孕育了众多大型乃至超大型矿床，
这些矿床向东能不能延伸到新疆？
这一直是没有解决的问题。
申萍 · 中国科学院地质与地球物理研究所研究员
格致论道第112期｜2024年6月1日 北京
大家好，我是中国科学院地质与地球物理研究所的申萍。在此，我与大家分享一下四十年来找矿的一些故事。
回顾四十年经历，要追溯到1983年。那一年我考入西安地质学院（现为长安大学），所攻读的专业是地质矿产普查与勘探，也就是俗称的找矿专业。当初选择这个专业时，我对它没有太多的了解。但是在大学四年的学习过程中，我逐渐喜欢上了这个专业。这个专业能够为国家找矿，而一旦找到大型矿床，所带来的自豪感是难以言表的。
因此，大学毕业以后，我毅然决然地加入陕西省地质队，投身于野外工作。在四年的实地工作中，我学到了很多东西，也意识到了自己的知识储备还很匮乏。因此，我考入西北大学地质系攻读硕士学位，学的是矿床学专业，毕业后到了高校教书。
实际上，一路走来，我的经历都比较顺利。但是，我觉得人还是应该有梦想。因此，我在37岁的时候，决定到中国科学院读博。虽然作出这个决定并不困难，但是实践起来却充满挑战。首先，中国科学院对英语的要求比较高，而我们这一代人在英语学习上普遍有所欠缺。其次，当时我的孩子还小，我真是舍不得离开孩子到外求学。但思索再三，我最终还是选择走出舒适区，在37岁那年考取了中国科学院矿床学专业的博士研究生。
这张照片记录了当时儿子送我到机场的那一刻。尽管面带笑容，我自己却知道有多少的酸楚，确实非常不容易。正是因为对家庭的眷恋和对孩子的不舍，我来到中国科学院读博期间非常努力，经常夜以继日地做实验、看文献，有时甚至不回宿舍，直接在办公桌上以一床被子为伴，一半铺，一半盖。但是努力终有回报，经过3年苦读，我发表了一些文章，能够顺利地留所，而且继续从事我喜欢的专业。在读博的3年的时间里，我跟随团队实地考察了38个矿床，确实学到了很多。由于经常需要出差，我的行李一直放在办公室，以便说走就走，毫不犹豫。这些矿山多为面临资源枯竭的危机矿山。所谓危机矿山，指的是它们的矿产资源面临耗尽，有些矿山甚至已经倒闭。看这些照片，就是废弃的矿山里闲置的厂房以及生锈的机器。这些矿山在建立之初，国家曾投入巨资。现在，由于矿产资源的枯竭，它们被废弃，这实在是非常可惜。看到这些情景，我内心深受触动，为国找矿、为企业分忧，是我们找矿科研一线工作者最重要的责任。
国外的巨型铜矿会延伸到国内吗？
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我们找矿到底要找什么呢？答案是铜。铜已成为我国急需的战略性关键矿产资源，在航空航天、新能源开发以及机械制造等多个领域中应用是非常广泛的。但是我国铜资源非常匮乏，在2023年，我国有高达78%的铜需从国外进口。国家每年为采购铜矿资源所耗费的资金高达4000多亿元人民币。所以找铜对于我们来说是非常重要的事情。
那么应该找什么样的铜呢？我们知道，全球75%的铜都来自斑岩铜矿，这种铜矿是铜最重要的来源，我们就应该找这种铜矿。我们国家的铜矿集中在哪里呢？主要在西藏、江西、云南等，但是这几个大铜矿还不足以支撑我们国家现在的经济发展。那么还有哪些地方有铜矿呢？
看这张图可以看出，在新疆周边，蕴藏着众多大型乃至超大型的斑岩铜矿，如乌兹别克斯坦的阿尔马雷克、哈萨克斯坦的阿克都卡以及蒙古国的额尔登特和欧玉托洛盖，储量都达到千万吨级别。实际上，这些地区的成矿带和我们新疆地区山水相连，若能够延伸至我国境内，那么在新疆进行矿产勘探，无疑是最为直接且理想的选择。
为此，我们首先要看一看这些国外大型矿床长什么样。于是我们对哈萨克斯坦、乌兹别克斯坦以及蒙古国在内的多个国家进行了广泛的考察，行程万里。在考察过程中，我们对近100个矿床，无论其规模大小，都进行了实地考察，并带回了超过1000公斤的岩矿石样本。在这个过程中，我们对境外斑岩铜矿的成矿规律和成矿条件有了深刻的理解。
接下来，我们针对中亚地区斑岩铜矿资源最多的一个国家——哈萨克斯坦进行了深入研究，实地考察六七次。从图中可以看出来，哈萨克斯坦境内有南北两大成矿带，这两个成矿带孕育了众多大型乃至超大型矿床。但是这些矿床所在的成矿带向东能不能延伸到我国新疆地区？延伸的具体范围能够到哪里？这一直是没有解决的问题。
我们回到新疆，考察与哈萨克斯坦接壤的谢米斯台山和巴尔鲁克山，看看这两座山有没有类似矿床资源的出现。
我们到达了谢米斯台山。从这张照片中大家可以看出来，这座山起伏连绵，山峰一座连着一座，期间并无明显道路，在这个地方找矿困难是很大的。尽管如此，我们还是坚持寻找，因为这里被认为是最有可能发现矿藏的地点。首先，我们需要一份基本的地质图来提供最基础的地质资料。但先前还没有，我们必须自己绘制。在这种地形条件的限制下，车不能进去，我们不得不在连绵起伏的山脉间反复穿行，沿着多条剖面进行勘测。我们花了两个月做实地工作，勘测总距离达到上百公里。
这是我们当时绘制的一幅地质草图。尽管这张草图看似平淡无奇，但是上面有很多我们用脚丈量出来的线条，是我们找矿最关键的基础。
后来，我们完成了地质图的绘制。我们发现，在断裂带通过的地方最容易找到矿。经过一系列的勘探工作，我们共发现了六个矿点。其中规模最大的一个，我们以其所在山脉的名称来命名，称之为谢米斯台铜矿。
左边的照片是我的学生正拿一块大饼开心地吃着。我们当时的工作环境极为简陋，中午就是一块大饼、一瓶矿泉水，偶尔搭配一点榨菜。即便如此，大家还是很开心地工作。中午吃完饭以后，我站起来四处张望，看一看附近的地形有什么特点。我发现了右边有一个垭口，而通过该垭口的路径就是地质断裂带易于穿越的地方，也就是矿床最有可能出现的区域。
爬上去以后，便很幸运看到红圈里的那一个绿点，那微小的绿点就是孔雀石。孔雀石是什么？它就是铜矿的一种氧化物，现在呈现为绿色。当时把它开采出来后，就是右图上，可以看到孔雀石非常多。这让我们非常兴奋，意味着这个地区有可能存在铜矿。因此，我很高兴地在这拍了一张照片。右图展示了我们做的一系列工作，其中圈出来的就是几个矿体。
在当地政府的支持下，我们成功挖掘出一条长达60米的探槽。探槽表面覆盖着好多绿色物质，经鉴定就是孔雀石，这表明在整个60米范围的地表下蕴藏着丰富的铜矿资源。这一发现让我们非常高兴。
▲上：洪古勒楞铜矿
随后，我们参与了地质勘查单位的工作，并在洪古勒楞地区发现了中型铜矿床，同时在苏云河流域探明了一座大型钼矿，以及宏远地区的中型钼矿。这一系列矿床的发现解答了一个问题，就是哈萨克斯坦南北两条成矿带到底延伸到中国的哪些区域。具体而言，就是延伸到图里我们看到的这两个地方。
还原性矿床未必是小矿
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在这个过程中，我们还发现了一个重要现象：红圈里所有的矿床，无论是铜矿、金矿还是钼矿，均具有一个显著特点——成矿流体都是（富含甲烷）还原性的。
还原性矿床概念是由国外地质学家提出，与氧化性矿床相对应。过去认为，这种矿床难以形成大型矿体，所以不是很重要。
实际上，我国境内有一处叫包古图的斑岩铜矿，这是前人发现的，铜的储量达到63万吨，在我国的矿产资源分类中，这种规模的铜矿可被视为大型矿床。而该矿床是还原性的。
▲岩体中包含有碳还原地层；左：手标本照片
右：显微照片
为什么会出现这种情况？我们采集了1070块样本，并对其进行了细致的分析。研究结果显示，该岩浆的原始状态是氧化性岩浆，和国外所说的还原性岩浆完全不一样。那么，它为什么会转变为还原性呢？原因在于周围有含碳质的还原性地层，这些地层的混入，导致了氧化岩浆发生还原性转变，从而形成了误导性的现象。于是我们提出，即使是在还原性斑岩矿床中，照样能形成大型矿床。
这一发现的意义在于表明还原性矿床并不一定规模小，以后在遇到类似矿床的时候，不要着急放弃，而是要进一步做研究工作，因为它们说不定是大型矿床。比如在我国西藏雄村地区，地科院的专家们对雄村I号矿床进行了深入研究，发现这个矿床为一个大型的的还原性铜金矿床，其铜储量达到110万吨。
再找一个可可托海
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在我国，铜金属供应不足的问题已经相当严峻，而诸如铍、铷、铯、铌、钽等稀有金属的短缺情况更是不容乐观，已达到被“卡脖子”的状态。所以对稀有金属的研究与开发显得尤为重要。
我们都知道阿勒泰，阿勒泰地区有一处美丽的地方就是可可托海。
但更为重要的是可可托海三号矿脉的存在。它是我国的“功勋坑”，在全球范围内都有重要意义。在全世界已知的140多种矿种里，这个矿坑就有84种。▲左：绿柱石
中：锂辉石
右：铌钽矿
在20世纪60年代，它为我国偿还前苏联的外债作出了巨大贡献，单单一处采坑就偿还了将近半债务。另外，我国“两弹一星”工程所用的铍、锂还有铯等关键材料，都源自这个矿坑，所以它被尊称为“功勋坑”。
这个“功勋坑”资源已开采殆尽，现已停止运营，转型成为一处旅游景点。难道这么一座著名的矿山真的已无任何矿藏，就此永久关闭了吗？这无疑令人深感惋惜。于是我们在这投入了大量的工作，对所有能够到达的地方进行了仔细的考察。
在9条测量剖面里，我们意外地在采坑的西边发现了一处稀有金属花岗岩。这个花岗岩位于三号矿脉里，而且本身就是矿体，内含绿柱石和铌钽矿。这是一个非常重要的找矿线索。
接着，我们建立了一种新的花岗岩-伟晶岩成矿系统模式。该模式表明，岩浆从下部来，若上部有空间，就具备成矿的潜力。现在，已知的成矿空间是三号脉，而其他地方如果有空间，还可能形成矿床。
基于这种思想的指导，我们开展了一系列遥感和地球物理研究工作。在这些研究中，我们发现在已知的可可托海的南边，有一个非常明显的环形构造。据推测，这个构造的下部可能有尚未发现的矿床，就是我们现在预测的南边隐伏可可托海矿床。尽管这还没有被证实，但我相信对今后的研究以及矿山的再次开发具有深远意义。
在这些年的科研工作中，除了收获科研成果以外，最重要的是培养了年轻一代，他们现在已成为科研团队的骨干。在野外工作中，他们都是非常非常努力的。右上角是我们的司机师傅，我们已经合作20多年，现在也是我的好友。前几年，他向我说：“申老师，我得提醒您，您带领的学生就像特种兵一样，一到山上就立即投入工作，完成任务后就离开，从没有片刻的休息。”他的话让我突然意识到，自己未曾给予学生充分的休息。但是他们从没有任何抱怨，工作表现始终非常出色。这是一些以前的毕业生，他们在求学期间也没有说这个问题。或许正是那段艰苦的岁月造就了他们坚韧的性格，并培养了他们敢打硬仗的工作作风。因此，他们在各自的职业领域中都做出了突出的贡献。对此，我感到很欣慰与感激。![]()
我也希望借此机会，鼓励有志于找矿的年轻人报考中国科学院地质与地球物理研究所的研究生。这不仅能够为国找矿、报效国家，还能在探索过程中看到常人难以看到的绝美风景。
欢迎大家加入地质科学的行列！
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