白云鄂博里的探索與發(fā)現(xiàn)

一座礦床，就是一座寶藏。作為世界上最大的稀土礦床，白云鄂博不僅是中國(guó)最大的鈮、螢石和釷礦床，還是大型鐵礦床，伴生有鈧、硫、磷、鉀等多種稀有稀散元素，以李以科為代表的科研團(tuán)隊(duì)，常年扎根于此，為新礦物發(fā)現(xiàn)，成礦理論，找礦突破，資源開(kāi)發(fā)，提供了依據(jù)和支撐。

新理論的提出

在地質(zhì)勘探界，白云鄂博的礦床成因一直眾說(shuō)紛紜，大致可歸納為“水成”學(xué)說(shuō)和“火成”學(xué)說(shuō)，而中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所（以下簡(jiǎn)稱(chēng)研究所）也早已對(duì)其進(jìn)行了研究。早在上世紀(jì)六七十年代，研究所老專(zhuān)家袁忠信與白鴿就曾對(duì)白云鄂博特別是礦床成因做過(guò)深入的調(diào)查和研究，并提出“海相火山噴溢沉積碳酸巖礦床”等認(rèn)識(shí)，可惜因種種原因中斷了。作為傳承者，李以科扛起了深耕探索的大旗。

科研是一項(xiàng)細(xì)致的工作，李以科團(tuán)隊(duì)匯集了詳細(xì)的18條大比例尺剖面、近500件樣品、4000多張顯微照片、300多個(gè)電子探針點(diǎn)資料，研究了白云鄂博礦床的蝕變分帶和蝕變礦物成分，繪制了首張白云鄂博礦床蝕變分布圖，識(shí)別出與火成碳酸巖配套的堿性巖，并對(duì)未蝕變碳酸巖進(jìn)行了地球化學(xué)及年代學(xué)研究。同時(shí)，他們認(rèn)為，白云鄂博“賦礦白云巖”為巖漿成因的白云石碳酸巖，但遭受了強(qiáng)烈的韌性剪切變形和動(dòng)態(tài)重結(jié)晶作用。

具體的成礦過(guò)程是：高溫高壓條件下，碳酸巖漿經(jīng)持續(xù)結(jié)晶分異演化成高鹽度、超臨界流體，稀土元素則大量富集到熔（流）體相中。碳酸巖漿深度小于5000米時(shí)，熔體—流體不混熔，流體蝕變不一定成礦；巖漿侵位深度大于5000米時(shí)，高壓下熔體—流體連續(xù)演化過(guò)程，超臨界流體富集稀土，與圍巖反應(yīng)（反矽卡巖），形成高品位稀土礦。

于是，“與碳酸巖巖漿作用有關(guān)的巖漿型+高溫?zé)嵋航淮偷V床”的成礦理論誕生了，因其成礦過(guò)程跟經(jīng)典矽卡巖型礦床成礦動(dòng)力相反，李以科團(tuán)隊(duì)將其稱(chēng)之為“反矽卡巖型礦床”。

新的理論，全新的認(rèn)知，揭開(kāi)了白云鄂博礦床成因的面紗，也為后續(xù)的綜合勘查，提供了新的路徑。

新礦物的誕生

新礦物研究，是地球科學(xué)領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)性研究工作。其發(fā)現(xiàn)數(shù)量、研究深度及分析技術(shù)水平展現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家基礎(chǔ)科技綜合實(shí)力的體現(xiàn)。耕耘在白云鄂博的李以科，一直以發(fā)現(xiàn)新礦物為己任，2022年，夢(mèng)想走進(jìn)了現(xiàn)實(shí)。

2022年12月2日，由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局礦產(chǎn)資源研究所李以科研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)并申報(bào)的新礦物“白鴿礦”，獲得國(guó)際礦物學(xué)協(xié)會(huì)-新礦物命名及分類(lèi)委員會(huì)高票通過(guò)，批準(zhǔn)號(hào)IMA 2021-002a。新礦物英文名稱(chēng)“Nioboixiolite-”，為紀(jì)念在白云鄂博地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)鈮鐵礦并開(kāi)啟鈮資源調(diào)查研究的白鴿研究員，團(tuán)隊(duì)將新礦物中文名稱(chēng)確定為“白鴿礦”，目前其標(biāo)型樣品存放于中國(guó)地質(zhì)博物館，編號(hào)M16118。

白鴿礦發(fā)現(xiàn)于白云鄂博稀土-鈮-鐵床隱伏碳酸巖體中，是在白云鄂博礦床發(fā)現(xiàn)的第16個(gè)自然界新礦物。它是一種黑色不透明的鈮鉭氧化物。一直以來(lái)，白云鄂博被認(rèn)為是極度富釷（Th）貧鈾（U）和極度富鈮（Nb）貧鉭（Ta）的碳酸巖型稀土-鈮-鐵礦床，本次發(fā)現(xiàn)的白鴿礦中UO3、Ta2O5含量分別達(dá)到20.21%、13.75%，預(yù)示著可能經(jīng)歷了特殊的成礦過(guò)程。

白鴿礦的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了白云鄂博富鈮礦物的種類(lèi)，為鈮礦的開(kāi)發(fā)提供了重要啟示，同時(shí)為找尋更加珍貴的鈾、鉭資源提供了新方向。

新思路的勘查

在李以科團(tuán)隊(duì)看來(lái)，白云鄂博礦山開(kāi)發(fā)近70年，消耗了大量探明的鐵和稀土資源，目前，露天開(kāi)采已經(jīng)接近尾聲，尋找深部接替資源，迫在眉睫。

2019年，李以科所在的研究所與包鋼集團(tuán)簽署《白云鄂博科學(xué)研究基地合作框架協(xié)議》，合作建立白云鄂博科學(xué)研究基地，制定了產(chǎn)學(xué)研密切融合的“五年計(jì)劃”。李以科帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從找礦理論研究入手，為打破科技創(chuàng)新和資源勘查僵局而另辟蹊徑。

2019年到2020年，李以科團(tuán)隊(duì)，聚焦構(gòu)造對(duì)深部礦體控制作用，開(kāi)展了專(zhuān)題地質(zhì)填圖-反射地震-重力-磁法-電法綜合勘查技術(shù)方法示范，通過(guò)專(zhuān)題構(gòu)造填圖，提出了礦區(qū)近東西向逆—平移斷層導(dǎo)致了主礦、東礦深部礦體向東平移的新認(rèn)識(shí)，明確主礦、東礦深部存在受構(gòu)造控制的鐵礦體。同時(shí)，他們利用三維正演的方式，精確地消除了數(shù)百米高的礦渣堆等人文干擾源在重力地形改正過(guò)程中帶來(lái)的密度不均一問(wèn)題，開(kāi)展重磁聯(lián)合反演建模，透視主東礦區(qū)深部結(jié)構(gòu)，定位深部礦體空間位置。

在計(jì)算機(jī)的模擬下，白云鄂博的控巖斷裂以及主東礦地下礦體的形態(tài)清晰可視：600米以淺，礦體并不相連，主東礦分開(kāi)；600米以下，兩部分聯(lián)通為一個(gè)大礦體，且深部可能有共同的巖漿房（通道）。根據(jù)這些新認(rèn)識(shí)及對(duì)礦床成因的全新理解，李以科團(tuán)隊(duì)修正了1954年以來(lái)沉積變質(zhì)型礦床的勘查模型，提出了構(gòu)造控制的接觸交代型礦床勘查模型及深部勘查方向，并圈定3處鐵礦找礦靶區(qū)。

2021年3月至2023年10月，包鋼集團(tuán)公司對(duì)新的勘查模型進(jìn)行驗(yàn)證，最終完成43個(gè)鉆孔，鉆進(jìn)35700多米。結(jié)合野外編錄及化驗(yàn)估算，預(yù)計(jì)可新增鐵礦資源量超2.28億噸、稀土金屬氧化物量895萬(wàn)噸；伴生螢石約2000萬(wàn)噸，與鐵礦異體共生的鈮金屬氧化物量68萬(wàn)噸。

經(jīng)歷了70余年的精細(xì)勘查和高強(qiáng)度開(kāi)發(fā)，白云鄂博礦山還有很多未解之謎，還有多少亟待開(kāi)發(fā)的資源？是否還有新的礦物誕生，巨量稀土超常富集機(jī)理等問(wèn)題，都需要科研人員的不斷是深入研究和探索。為此，李以科將繼續(xù)以此為使命，披荊斬棘，砥礪前行。

專(zhuān)家簡(jiǎn)介

李以科，研究員、博士導(dǎo)師，現(xiàn)任中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所礦物研究室副主任，稀土學(xué)會(huì)地采選專(zhuān)業(yè)委委員，《中國(guó)地質(zhì)》第四屆編輯委員會(huì)委員，“自然資源部深地科學(xué)與探測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”學(xué)術(shù)骨干成員，中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所科學(xué)技術(shù)委員會(huì)委員。長(zhǎng)期從事稀土、螢石、晶質(zhì)石墨等關(guān)鍵礦產(chǎn)成礦作用研究與勘查評(píng)價(jià)工作，先后主持國(guó)家自然科學(xué)基金、地質(zhì)大調(diào)查、行業(yè)基金、省地勘基金、企業(yè)橫向等項(xiàng)目20余項(xiàng)。榮獲“全國(guó)礦產(chǎn)資源利用現(xiàn)狀調(diào)查”突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)，自然資源部找礦戰(zhàn)略突破行動(dòng)優(yōu)秀成果1項(xiàng)（R1）、冶金礦山科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（R1）、國(guó)土資源部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（R10）、冶金科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)（R8），包鋼集團(tuán)公司科技成果獎(jiǎng)1項(xiàng)（R4）、中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所年度科技成果一等獎(jiǎng)2項(xiàng)（R1）。公開(kāi)發(fā)表學(xué)術(shù)論文40余篇，新礦物“白鴿礦”第一發(fā)現(xiàn)人。