銅的套用十分廣泛，但是中國的銅78％需要進口，因此，科學家們遍訪中亞諸國，考察了近百個礦床，在新疆阿泰勒已經關閉的著名礦山中，發現了新的重要找礦線索…
出品：格致論道講壇
以下內容為中國科學院地質與地球物理研究所研究員申萍演講實錄：
大家好，我是中國科學院地質與地球物理研究所的申萍。在此，我與大家分享一下四十年來找礦的一些故事。
回顧四十年經歷，要追溯到1983年。那一年我考入西安地質學院（現為長安大學），所攻讀的專業是地質礦產普查與勘探，也就是俗稱的找礦專業。當初選擇這個專業時，我對它沒有太多的了解。但是在大學四年的學習過程中，我逐漸喜歡上了這個專業。這個專業能夠為國家找礦，而一旦找到大型礦床，所帶來的自豪感是難以言表的。
因此，大學畢業以後，我毅然決然地加入陜西省地質隊，投身於野外工作。在四年的實地工作中，我學到了很多東西，也意識到了自己的知識儲備還很匱乏。因此，我考入西北大學地質系攻讀碩士學位，學的是礦床學專業，畢業後到了高校教書。
實際上，一路走來，我的經歷都比較順利。但是，我覺得人還是應該有夢想。因此，我在37歲的時候，決定到中國科學院讀博。雖然作出這個決定並不困難，但是實踐起來卻充滿挑戰。首先，中國科學院對英語的要求比較高，而我們這一代人在英語學習上普遍有所欠缺。其次，當時我的孩子還小，我真是舍不得離開孩子到外求學。但思索再三，我最終還是選擇走出舒適區，在37歲那年考取了中國科學院礦床學專業的博士研究生。
▲左：兒子送我去上學
右：40歲獲博士學位
這張照片記錄了當時兒子送我到機場的那一刻。盡管面帶笑容，我自己卻知道有多少的酸楚，確實非常不容易。正是因為對家庭的眷戀和對孩子的不舍，我來到中國科學院讀博期間非常努力，經常夜以繼日地做實驗、看文獻，有時甚至不回宿舍，直接在辦公桌上以一床被子為伴，一半鋪，一半蓋。但是努力終有報酬，經過3年苦讀，我發表了一些文章，能夠順利地留所，而且繼續從事我喜歡的專業。
在讀博的3年的時間裏，我跟隨團隊實地考察了38個礦床，確實學到了很多。由於經常需要出差，我的行李一直放在辦公室，以便說走就走，毫不猶豫。
▲左：廢棄的礦山
右：閑置的廠房
這些礦山多為面臨資源枯竭的危機礦山。所謂危機礦山，指的是它們的礦產資源面臨耗盡，有些礦山甚至已經倒閉。看這些照片，就是廢棄的礦山裏閑置的廠房以及生銹的機器。這些礦山在建立之初，國家曾投入巨資。現在，由於礦產資源的枯竭，它們被廢棄，這實在是非常可惜。看到這些情景，我內心深受觸動，為國找礦、為企業分憂，是我們找礦科研一線工作者最重要的責任。
國外的巨型銅礦會延伸到國內嗎？
我們找礦到底要找什麽呢？答案是銅。銅已成為中國急需的戰略性關鍵礦產資源，在航空航天、新能源開發以及機械制造等多個領域中套用是非常廣泛的。但是中國銅資源非常匱乏，在2023年，中國有高達78%的銅需從國外進口。國家每年為采購銅礦資源所耗費的資金高達4000多億元人民幣。所以找銅對於我們來說是非常重要的事情。
那麽應該找什麽樣的銅呢？我們知道，全球75%的銅都來自斑巖銅礦，這種銅礦是銅最重要的來源，我們就應該找這種銅礦。我們國家的銅礦集中在哪裏呢？主要在西藏、江西、雲南等，但是這幾個大銅礦還不足以支撐我們國家現在的經濟發展。那麽還有哪些地方有銅礦呢？
看這張圖可以看出，在新疆周邊，蘊藏著眾多大型乃至超大型的斑巖銅礦，如烏茲別克的奧馬里科、哈薩克的阿克都卡以及蒙古國的額爾登特和歐玉托洛蓋，儲量都達到千萬噸級別。實際上，這些地區的成礦帶和我們新疆地區山水相連，若能夠延伸至中國境內，那麽在新疆進行礦產勘探，無疑是最為直接且理想的選擇。
為此，我們首先要看一看這些國外大型礦床長什麽樣。於是我們對哈薩克、烏茲別克以及蒙古國在內的多個國家進行了廣泛的考察，行程萬裏。在考察過程中，我們對近100個礦床，無論其規模大小，都進行了實地考察，並帶回了超過1000公斤的巖礦石樣本。在這個過程中，我們對境外斑巖銅礦的成礦規律和成礦條件有了深刻的理解。
接下來，我們針對中亞地區斑巖銅礦資源最多的一個國家——哈薩克進行了深入研究，實地考察六七次。從圖中可以看出來，哈薩克境內有南北兩大成礦帶，這兩個成礦帶孕育了眾多大型乃至超大型礦床。但是這些礦床所在的成礦帶向東能不能延伸到中國新疆地區？延伸的具體範圍能夠到哪裏？這一直是沒有解決的問題。
我們回到新疆，考察與哈薩克接壤的謝米斯台山和巴爾魯克山，看看這兩座山有沒有類似礦床資源的出現。
我們到達了謝米斯台山。從這張照片中大家可以看出來，這座山起伏連綿，山峰一座連著一座，期間並無明顯道路，在這個地方找礦困難是很大的。盡管如此，我們還是堅持尋找，因為這裏被認為是最有可能發現礦藏的地點。
首先，我們需要一份基本的地質圖來提供最基礎的地質資料。但先前還沒有，我們必須自己繪制。在這種地形條件的限制下，車不能進去，我們不得不在連綿起伏的山脈間反復穿行，沿著多條剖面進行勘測。我們花了兩個月做實地工作，勘測總距離達到上百公裏。
這是我們當時繪制的一幅地質草圖。盡管這張草圖看似平淡無奇，但是上面有很多我們用腳丈量出來的線條，是我們找礦最關鍵的基礎。
後來，我們完成了地質圖的繪制。我們發現，在斷裂帶透過的地方最容易找到礦。經過一系列的勘探工作，我們共發現了六個礦點。其中規模最大的一個，我們以其所在山脈的名稱來命名，稱之為謝米斯台銅礦。
能找到這個地方也有些非常有意思的事。
左邊的照片是我的學生正拿一塊大餅開心地吃著。我們當時的工作環境極為簡陋，中午就是一塊大餅、一瓶礦泉水，偶爾搭配一點榨菜。即便如此，大家還是很開心地工作。中午吃完飯以後，我站起來四處張望，看一看附近的地形有什麽特點。我發現了右邊有一個埡口，而透過該埡口的路徑就是地質斷裂帶易於穿越的地方，也就是礦床最有可能出現的區域。
爬上去以後，便很幸運看到紅圈裏的那一個綠點，那微小的綠點就是孔雀石。孔雀石是什麽？它就是銅礦的一種氧化物，現在呈現為綠色。當時把它開采出來後，就是右圖上，可以看到孔雀石非常多。
這讓我們非常興奮，意味著這個地區有可能存在銅礦。因此，我很高興地在這拍了一張照片。右圖展示了我們做的一系列工作，其中圈出來的就是幾個礦體。
在當地政府的支持下，我們成功挖掘出一條長達60公尺的探槽。探槽表面覆蓋著好多綠色物質，經鑒定就是孔雀石，這表明在整個60公尺範圍的地表下蘊藏著豐富的銅礦資源。這一發現讓我們非常高興。
▲上：洪古勒楞銅礦
左下：蘇運河鉬礦
右下：宏遠鉬礦
隨後，我們參與了地質勘查單位的工作，並在洪古勒楞地區發現了中型銅礦床，同時在蘇雲河流域探明了一座大型鉬礦，以及宏遠地區的中型鉬礦。
這一系列礦床的發現解答了一個問題，就是哈薩克南北兩條成礦帶到底延伸到中國的哪些區域。具體而言，就是延伸到圖裏我們看到的這兩個地方。
還原性礦床未必是小礦
在這個過程中，我們還發現了一個重要現象：紅圈裏所有的礦床，無論是銅礦、金礦還是鉬礦，均具有一個顯著特點——成礦流體都是（富含甲烷）還原性的。
還原性礦床概念是由國外地質學家提出，與氧化性礦床相對應。過去認為，這種礦床難以形成大型礦體，所以不是很重要。
實際上，中國境內有一處叫包古圖的斑巖銅礦，這是前人發現的，銅的儲量達到63萬噸，在中國的礦產資源分類中，這種規模的銅礦可被視為大型礦床。而該礦床是還原性的。
▲巖體中包含有碳還原地層；左：手標本照片
右：顯微照片
為什麽會出現這種情況？我們采集了1070塊樣本，並對其進行了細致的分析。研究結果顯示，該巖漿的原始狀態是氧化性巖漿，和國外所說的還原性巖漿完全不一樣。那麽，它為什麽會轉變為還原性呢？原因在於周圍有含碳質的還原性地層，這些地層的混入，導致了氧化巖漿發生還原性轉變，從而形成了誤導性的現象。於是我們提出，即使是在還原性斑巖礦床中，照樣能形成大型礦床。
▲西藏雄村I號銅金礦（Cu=110萬噸）
這一發現的意義在於表明還原性礦床並不一定規模小，以後在遇到類似礦床的時候，不要著急放棄，而是要進一步做研究工作，因為它們說不定是大型礦床。比如在中國西藏雄村地區，地科院的專家們對雄村I號礦床進行了深入研究，發現這個礦床為一個大型的的還原性銅金礦床，其銅儲量達到110萬噸。
再找一個可可托海
在中國，銅金屬供應不足的問題已經相當嚴峻，而諸如鈹、銣、銫、鈮、鉭等稀有金屬的短缺情況更是不容樂觀，已達到被「卡脖子」的狀態。所以對稀有金屬的研究與開發顯得尤為重要。
我們又回到了新疆，要在新疆的哪裏找呢？
我們都知道阿勒泰，阿勒泰地區有一處美麗的地方就是可可托海。
但更為重要的是可可托海三號礦脈的存在。它是中國的「功勛坑」，在全球範圍內都有重要意義。在全世界已知的140多種礦種裏，這個礦坑就有84種。
▲左：綠柱石
中：鋰輝石
右：鈮鉭礦
在20世紀60年代，它為中國償還前蘇聯的外債作出了巨大貢獻，單單一處采坑就償還了將近半債務。另外，中國「兩彈一星」工程所用的鈹、鋰還有銫等關鍵材料，都源自這個礦坑，所以它被尊稱為「功勛坑」。
這個「功勛坑」資源已開采殆盡，現已停止營運，轉型成為一處旅遊景點。難道這麽一座著名的礦山真的已無任何礦藏，就此永久關閉了嗎？這無疑令人深感惋惜。於是我們在這投入了大量的工作，對所有能夠到達的地方進行了仔細的考察。
▲左：可可托海三號脈中的稀有金屬花崗巖
右：鈮鉭礦（Coltan）顯微照片
在9條測量剖面裏，我們意外地在采坑的西邊發現了一處稀有金屬花崗巖。這個花崗巖位於三號礦脈裏，而且本身就是礦體，內含綠柱石和鈮鉭礦。這是一個非常重要的找礦線索。
接著，我們建立了一種新的花崗巖-偉晶巖成礦系統模式。該模式表明，巖漿從下部來，若上部有空間，就具備成礦的潛力。現在，已知的成礦空間是三號脈，而其他地方如果有空間，還可能形成礦床。
基於這種思想的指導，我們開展了一系列遙感和地球物理研究工作。在這些研究中，我們發現在已知的可可托海的南邊，有一個非常明顯的環形構造。據推測，這個構造的下部可能有尚未發現的礦床，就是我們現在預測的南邊隱伏可可托海礦床。盡管這還沒有被證實，但我相信對今後的研究以及礦山的再次開發具有深遠意義。
在這些年的科研工作中，除了收獲科研成果以外，最重要的是培養了年輕一代，他們現在已成為科研團隊的骨幹。在野外工作中，他們都是非常非常努力的。右上角是我們的司機師傅，我們已經合作20多年，現在也是我的好友。前幾年，他向我說：「申老師，我得提醒您，您帶領的學生就像特種兵一樣，一到山上就立即投入工作，完成任務後就離開，從沒有片刻的休息。」他的話讓我突然意識到，自己未曾給予學生充分的休息。但是他們從沒有任何抱怨，工作表現始終非常出色。
這是一些以前的畢業生，他們在求學期間也沒有說這個問題。或許正是那段艱苦的歲月造就了他們堅韌的性格，並培養了他們敢打硬仗的工作作風。因此，他們在各自的職業領域中都做出了突出的貢獻。對此，我感到很欣慰與感激。
我也希望借此機會，鼓勵有誌於找礦的年輕人報考中國科學院地質與地球物理研究所的研究生。這不僅能夠為國找礦、報效國家，還能在探索過程中看到常人難以看到的絕美風景。
歡迎大家加入地質科學的行列！
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