中科院趙鵬大院士漫談深部找礦問題(實錄)

中科院趙鵬大院士

　　以下為此次訪談實錄：

　　郭桐興：各位觀眾，大家上午好！歡迎大家來到院士訪談。今天我們非常榮幸的請到了中國科學院院士，俄羅斯自然科學院和工程院外籍院士，國際高等學校科學院院士，中國地質大學教授原校長，中國地質學會原副理事長，中國地質學會，地質教育研究分會會長，數學地質專業委員會名譽主任，我國著名的數學地質學家，地質勘探學家，也是國際數學地質協會最高獎克倫賓獎章獲得者，同時也是第一位亞洲人獲得如此殊榮的趙鵬大院士。趙老師，您好，歡迎您！

　　今天我們想請趙老師就深部找礦這樣一個話題談談他的看法和意見。首先我們想請趙老師給我們介紹一下，什么是深部找礦？深部找礦的意義是什么？

　　趙鵬大：大家好！深部找礦是一個相對的概念，我們國家礦產資源的形勢大家都清楚，不管是能源還是固體礦產資源，形勢是比較嚴峻的，像石油，像固體礦產鐵礦，對外依存度越來越大，也就是我們國家面臨的資源形勢是相當嚴峻的。如果重要的礦產資源、能源過度的依賴國外的話，那就不僅是經濟安全問題，甚至是國防安全問題了。所以我們必須很好的勘查、開發我們本國的礦產資源。這些礦產資源是以礦床為載體，這些礦床過去我們發現和利用的多數都是暴露在地表的或者是淺部的礦。這些礦是相對而言比較容易發現，比較容易開發這么一些類型。

　　郭桐興：也就是離地面很近的？

　　趙鵬大：比如說300米以淺或者甚至就是像砂礦，就是在地表，現在這樣淺部的礦床越來越少，因此我們面臨著我們的資源勘查和開發越來越向深部進行了。過去在我們國家500米以下的礦床就被稱作大深度礦床了。

　　郭桐興：相當深了？

　　趙鵬大：在我們國家就是這么一種狀況。大部分的礦床的勘察深度是小于500米的，只有少數老礦床，老礦區，它的開采深度比較大，它的勘查深度超過1000多米。但是這種相對都是在老礦床里頭，而且還是有限的老礦床。所以我們現在面臨著到哪里去找新的資源，就是要向深部進軍，要進行深部找礦的問題。

　　郭桐興：您說的深部指的是在地表以下多少米？

　　趙鵬大：最近（2008年）國土資源部頒布了“關于促進深部找礦工作指導意見”，這個意見里面提出來我們今后的資源潛力評價工作要推進到500到2000米，在一些重要的成礦區，工作礦體勘查深度要推進到1500米。這個當然對我們來說是新的深度，但是從找礦來講是完全必要的。說深部找礦，深部有沒有礦呢？它的資源潛力到底有多大，我們可以從這么一個數字來看，2004年，我們國家開展了一項工作，叫危機礦山接替資源勘察計劃。所謂危機礦山就是老礦山保有儲量不多了，比如說只夠5年以內甚至于有的就是一年，兩年，再開一兩年這個礦就要閉坑了。這個叫危機礦山，危機礦山要想持續發展，就需要有接替資源，接替資源到哪里去找？一般都是往深部勘查，到深部去找礦。這個計劃開展以后，在622座危機礦山當中進行了這樣一項工作。從04年開始到現在有466座發現有新的資源潛力。而且其中預測資源量達到大型規模的有104座。

　　郭桐興：占的比重相當大了。

　　趙鵬大：所以說明深部是有礦的，而且這個資源潛力還是比較大的。

　　郭桐興：看來深部找礦這個計劃應該是很有潛力的？

　　趙鵬大：剛才您問到有什么意義，咱們國家大家都知道有一個三農問題，農村、農民、農業。現在我們礦產資源有一個四礦問題。

　　郭桐興：您能給我們介紹一下四礦問題嗎？

　　趙鵬大：四礦就是礦業、礦城、礦山和礦工。“礦城”主要是以開發礦產資源而興起的城市，像我們著名的云南個舊錫礦就是以礦建市，以礦興市，就是以資源為主的城市。

　　郭桐興：類似于大慶石油城？

　　趙鵬大：是的，大慶也是礦業城市。深部找礦有什么意義？一個是緩解我們資源嚴峻的形勢，要通過深部找礦來解決。第二也是解決一個社會問題，你這么多礦業人口，依礦而生存，而發展的，賴以生存的這樣一些眾多的人口，你解決不好這個問題，它是一個社會問題。所以這個意義非常重大。不光是解決資源問題，而且是一個社會問題。

　　郭桐興：下面請您給我們介紹一下深部找礦發展的現狀大致是什么情況？比方咱們中國的情況還有國際上其他的國家大致的一些情況，您能給我們介紹一下嗎？

　　趙鵬大：當然各個國家的資源狀況，它的技術和經濟發展條件不同，可能在這個問題上有所差別，發達國家、發展中國家是有差別的。我們國家是礦產資源大國，但不是一個資源強國，比如說我們國家的礦產資源量在世界上排第二位，但是按人口平均來說，我們只排到53位。這樣的情況下，我們國家的資源形勢就比較嚴峻，再加上我們技術經濟總體上的水平還不是很高，因此礦產勘查和開發深度還不是很大。在國外來講，一些礦業大國，我所指的礦業大國，像美國、俄羅斯、澳大利亞、南非、加拿大這樣一些國家，我們國家也是礦業大國，我講的其他的那些礦業大國，他們有的礦產勘查、開發的深度是很大的。

　　郭桐興：大概是什么情況？

　　趙鵬大：我舉個例子，像南非的蘭德金礦最深的礦井已經達到4117米。勘查深度肯定要更深了，勘查需要超前。

　　郭桐興：一般來講勘查深度跟開采深度大概是什么情況呢？

　　趙鵬大：往往都是勘查深度要大于開采深度，因為它是導向性的，勘察下面有沒有礦，如果下面有礦，采礦坑道才送下去，例如：巴西馬羅－維利猶金礦，開采深度為2540m，鉆孔勘探深度為3200m，超過開采660m，美國霍姆斯提克金礦開采深度為1500m，鉆孔勘探深度為2300m，超過開采深度800m。但一般像我剛才講的，美國、加拿大、俄羅斯，他們的勘查深度一般都是在1000米以上。當然有的更深一些，所以我們國家，我剛才講了，大于500米的都是深部礦產了，自從我們國家04年開始了危機礦山接替資源勘查計劃以后，勘查深度慢慢往下推進了，而且也取得了很好的成效。我后面還要談到，為了解決深部找礦的問題，有一些關鍵的技術，關鍵的措施，還會談到國外的一些狀況。

　　郭桐興：深部找礦科學問題是什么？另外深部找礦要想成功，需要解決哪些方面的問題？

　　趙鵬大：礦床的形成是地質作用的一個產物，我們居住的這個地球，有內生作用和外生作用，所謂內生作用是地球內部本身內動力產生的各種作用，外生作用是由于風化、侵蝕、沉積等由于外力作用而形成的作用，不管是內力作用還是外力作用都能形成一些礦產，所謂礦產就是各種有用的元素經過某種地質作用使它從分散狀態富集到一起達到相當高的濃度和含量，使得我們現有的技術經濟條件下可以把它開采出來，把它提煉出來為我所用。原來這些地殼分布的有用元素都是分散狀態的，只不過在地殼中的含量多少各有不同，它必須得通過一些地質作用使它富集起來，這個富集過程是一個很長的過程，因此一個礦床的形成是在有利的地質環境下才能形成礦產。

　　你提到的科學找礦，面臨什么樣重大的科學問題，首先一條，就是要了解、研究地球的深部結構，地球下面是一個什么樣的狀況，地球的結構大家都知道有地殼，地殼有多厚呢？海洋地區是從3到4公里到10公里這樣的情況，大陸下面的地殼是30公里到70公里。

　　像喜馬拉雅山的下面地殼就厚了，礦產的形成，地質作用現在有一種新的板塊理論，說板塊構造，就是我們的大陸是運動的，在板塊運動的過程當中，不管是碰撞還是離散，一些重要的作用可能引起巖漿活動，密度比較大的板塊向下面俯沖，到深部的地殼的軟流圈它就熔融了，形成巖漿，巖漿上涌到地殼可能就伴隨著一些內生的礦產的形成，有些礦的形成是在很深的，像金剛石礦，它有兩個成礦深度，一個是200到220公里深。一個是300到350公里，那么深的地方巖漿沖到地表，大家知道金剛石主要是和金伯利巖相關的，金伯利巖就是在巖漿很深的地方形成的。

　　它形成的深度很大，而地球不同的空間部位，地下結構是不一樣的，有的地方巖石圈比較厚，有的地方巖石圈和地幔變薄，有的地方比較厚等等，地下的結構不一樣，有的是兩層結構，有的是三層結構，有的下面有巖漿巖，有的下面沒有。這個情況很不同。不同的地殼深部的結構可能就有不同的礦產形成，因此，第一個很重要的科學問題就是研究地球的深部結構，你要把這個結構搞清楚。而搞清地下結構也是很難的一個問題，過去都是靠間接手段，比如說靠地球物理探測，像我們怎么知道下面有地殼、有地幔，中間還有一個軟流圈，地幔和地核，這些東西都是用地球物理，用地震反射波間接測定，比方說地幔和地殼的交界面在地球以下2900公里，是地球物理，用地震的方法，通過地震波的方法知道地殼結構。

　　我們直接觀測，你要直接看這個東西不是間接的資料了解，就要靠打鉆，深部鉆探，現在地球目前最深的鉆孔在哪里呢？在俄羅斯科拉半島，這個鉆設計是15公里，現在實際上已經達到了近13公里。這是人類在地球上打的最深的鉆孔。這個13公里是什么概念呢？地球的平均半徑是6371公里，這個深度的鉆孔也就相當于地球平均半徑的1/530，你想想我們費了這么大勁打了這么一個深孔，就像地球表面扎了一個眼。這個眼雖然很淺，但是意義很大，我們可以直接觀測從下面拿出來的深部的物質，13公里的巖心我們提取出來直接研究，就像登月之后取出來的月巖我們直接研究月球是什么東西，月球的巖石是什么成份。這個也是，地球是什么狀態，我必須得拿著那個東西來研究。拿不到東西，你只能間接推斷，根據地球物理的資料來推斷下面是一個什么狀況。要想真正了解到它的狀況那就靠打鉆，這就是獲得直接信息。所以我們可以看到研究地球深部的難度，而打這樣一個鉆孔，那不是很簡單的事情，難度相當大。

　　郭桐興：怎么個大法？

　　趙鵬大：因為地球下面的溫度和壓力，有一個地熱增溫率，每下降30米，溫度增加1度，所謂地熱增溫率。

　　郭桐興：越往下打，溫度就越高？

　　趙鵬大：它不是一個線性的，深部是溫度越來越高，壓力越來越大，因為那個鉆桿下去就像面條一樣，沒有特殊技術，沒有特殊的材料，你打不了那么深。

　　郭桐興：這個要打到13公里左右，那個溫度大約是多少度？

　　趙鵬大：那就是幾百度的溫度，肯定都是塑性狀態了。另外壓力是很大的，所以巖心提上來之后，它都變成粉碎了。這個情況說明那么深的鉆孔，有人說，入地比上天更難，太空探測也是難度很大的，但是入地的難度是相當之大。

　　郭桐興：要比上天的難度還要大？

　　趙鵬大：不比它容易，因為目前的科學技術狀況，要想再達到更深的深度，那確實需要進一步發展。我們國家前不久在江蘇東海打了第一口大陸科學鉆探，當時設計的深度是5公里，但是實際完成是超過了5公里，石油鉆孔有打得比較深的，但是那些石油鉆孔一般巖石硬度比較低，打這種鉆有可能會遇到很堅硬的巖石，而且我們要取巖芯研究，所以是一個全程取芯的鉆井，在大慶油田打了一口科學考察鉆，它是研究白堊紀地層和油氣形成機理。前不久在四川汶川又打了一口科學鉆，研究汶川地震產生的機理等等。但是迄今為止還沒有一口比較深的鉆孔是研究固體礦產的，像我剛才講的這些重要的固體礦產成礦區完全有必要打一口，不是一口的問題，像我們國家這樣的超深鉆來研究地殼深部結構，深部找礦的重要科學問題就是要搞清地下深部結構，你通過超深鉆探的途徑才能夠獲取直接的信息。

　　這方面在國外發達國家也好或者是有些國家相當重視。我還舉俄羅斯的例子，剛才講的科拉半島，那是15公里。在另外一個地方，現在的烏克蘭，有一個叫曲角，這個地方是什么礦呢？是它的沉積變質鐵礦。它那里設計一個鉆孔是打12公里深的，而且已經打到8公里深度了。它的目的就是研究鐵礦在深部分布的規律。俄羅斯的深鉆是很多的，我想我不一一列舉，這方面也很重要。研究深部的地殼結構，為了研究深部油氣，它在一系列的地區布置了一些深鉆和超深鉆，像近地中海孔7公里深，在秋明的孔是8公里，為了研究金屬固體礦產，諾里爾克4公里深的鉆孔，別欽格4公里，克瓦列4公里，希賓兩公里等等。我們國家超深鉆最深的5公里，而且沒有一口是研究固體礦產的，所以很有必要，我們國家要開展超深鉆的研究，像我們這么大的國家，不同的地區有不同的地殼結構，怎么樣查明這些深部地殼特征，對于實現今后深部找礦的突破，是非常重要的。

　　郭桐興：需要解決的首先是這個問題？

　　趙鵬大：然后研究深部的成礦作用，成礦機理，因為深部的地質狀況，物理、化學和生物的狀況不一樣，所以我們要很好的研究，這個礦在深部是怎么形成的，它怎么分布的，它受什么因素控制，你才能夠去預測哪個地方可能有，哪個地方可能有更多的礦才可以預測、評價。

　　郭桐興：哪些地方具備這樣的環境和條件？

　　趙鵬大：一個是研究地殼深部結構，第二個就是研究深部的成礦作用和成礦機理怎么形成的，第三要研究礦床的形成和分布受哪些因素控制，我們應該如何科學的進行預測和科學正確的評價。這是我們所面臨的科學理論問題，技術問題，那就是你怎么達到這么深的探測深度了，像國外，比如像澳大利亞，他們提出了一個玻璃地球計劃，想象的那就是透明的，所謂玻璃地球，就是要從地表以下1公里深的范圍，他都應該研究得很清楚，這個結構是怎么樣的，就像玻璃似的，一看就看到底了，當然這個不是那么容易實現的，當然深部研究計劃是很厲害的。

　　過去我們知道，美國提出來數字地球，它就是用一種新的視野來研究地球，把地球的事物信息化、數字化，用高度的信息技術把地球的各種事物，地球本身的物質特征，地球的人文特征，各個方面，甚至軍事、政治都數字化，都把它信息化。從這么一個視野來看地球。澳大利亞是從研究深部結構提出問題，我們提出什么東西呢？我想至少我們應該加大地球深部的研究，了解我們所居住這個地球的狀況，不管從研究資源也好，像火山、地震很這些跟人類生存密切相關的地質災害問題都和深部的地質過程密切聯系，所以我想，進行深部地球探測是非常重要的。

　　所以現在說，地球研究的領域，一個是上天，一個是入地，一個是下海，一個是登極（登南極、北極），當然還有人說第三極，喜馬拉雅山是世界最高點了，上天，現在我們的研究資源要到宇宙天體，我們登月、嫦娥工程是圍著月球轉，要拍攝地球的照片，然后進一步要登月，因為月球上的資源也很豐富的，今后怎么樣能夠為我所用。所以要上天，當然上天不光是研究資源，它還跟大氣的環境，地球環境的變化這些關系很密切。像入地，要研究地球深部，下海，海洋的礦產資源非常豐富，然后登極。所以現在我們入地這個問題要很好的解決，深部找礦，我想也屬于入地的計劃范疇。

　　郭桐興：現在我們國家所謂的四礦問題，目前來說哪個問題表現得最突出？應該急于解決呢？

　　趙鵬大：這個問題是相互聯系的，直接來說，我們從資源來講，很直接的是礦山問題，你的礦山怎么能夠持續不斷的可持續發展。不要面臨著資源危機，很多礦山閉坑，一閉坑以后，這些礦工就沒有工作可做了，就是在轉型之前必然會面臨著這樣一些問題。所以首先應該解決好礦山的問題，礦山直接是涉及到整個礦業的問題，礦城這個城市主要是以礦產資源開發利用為主要產業結構的，所以它是相聯系的，你解決一個問題，也必須解決另外一個問題。相反，你解決好了這個問題，其他的問題也就得到很好的解決。但是為了解決四礦問題，一個基礎就是資源，最關鍵的是資源，有資源，才有礦山。有持續可利用的資源才有可持續發展的礦山，才有可持續發展的礦業城市。最關鍵的還是找礦。

　　郭桐興：實際上他們這四者是有相互連帶關系的，互相聯系的。請您談談我國的深部找礦的未來發展前景。

　　趙鵬大：前景，我是看好的，很樂觀的。因為我們國家雖然人均資源還并不是很豐富，單位國土面積的礦產資源的價值也不是很高，但是我們國家的資源還是很豐富的，何況我們還有廣大的西部地區，相對地質勘查程度還比較低，就是在勘查程度比較高的東部地區，中部地區，像我剛才講的危機礦山勘查以后，它的新發現，也是很大的。在西部地區，像在青海、新疆、西藏這些地方，可以說淺部礦、露頭礦我們還有很大的發現余地，更不要說深部礦產。未來我們國家的資源狀況，我還是抱著一個樂觀的態度，從能源也好，固體礦產資源也好，潛力很大，但是需要我們很好的做工作，加強地質研究，加強對地球深部狀況的了解，加強對礦產資源的成因、形成、分布、預測、評價這些工作，我相信我們國家未來的資源發現潛力是很大的。當然我們不排除有條件的情況下，利用國外的資源，所謂兩種資源。

　　郭桐興：哪兩種資源？

　　趙鵬大：就是國內的資源和國外的資源，兩個市場同時利用。因為資源的分布是不均勻的，我們國家雖然地大，但是也有我們國家緊缺的，現在還難以自給的資源，這種情況下，我們就要充分的利用國外的資源。

　　郭桐興：比方說？

　　趙鵬大：比方說我們的鉀鹽，做肥料的鉀鹽，我們國家就很缺。但是在我們的鄰國，像泰國、老撾就非常豐富，像萬象盆地，距離我們國家也非常近。在這種情況下，在互利雙贏的條件下，我們可以合作開發，利用國外豐富的鉀資源為我所用，就起一個互補的作用。今后國際上的資源共享或者是互補，這還是一個很重要的話題。

　　郭桐興：我看現在有不少礦業要和國外聯合，準備去國外開發。

　　趙鵬大：像到南美或者是中亞或者是非洲，很多地方，可以說是一種互利雙贏，因為哪一個國家要單純靠自己國家完全解決資源問題，不要說領土比較小的國家，就是大國，領土很大的國家，它也有它所缺的資源。也得靠國外互相的溝通，靠國際市場的流通，所以今后我們利用國外資源這是一個很重要的方面，更重要的是要立足于我們本國的資源，因為有些戰略資源我們不能夠完全依賴國外的。比方說鈾礦資源，比如說搞核電等等發展需要鈾，這個鈾是很敏感的戰略資源，你要想進口有一定的難度。

　　郭桐興：鈾這個東西主要出產國在什么地方？

　　趙鵬大：國外有很多，像我們的鄰居哈薩克斯坦的鈾也是很多的，我們國家鈾相對來說，目前還是很緊缺的，比如說像這種戰略資源，甚至于今后比如說石油資源這些戰略資源，我們必須要有立足于本國資源的思想準備，而且要做好這種物質準備。否則一旦國際風云變化，我們就會受到某種程度的威脅，不管怎么利用國外資源，我們還要立足于本國。

　　郭桐興：還應該建立在獨立自主的基礎上？

　　趙鵬大：這是最主動的。

　　郭桐興：還有一個問題，隨著科學技術的進步和發展，是不是我們原來以為是貧礦，現在這樣的礦藏是不是可以重新認識呢？

趙鵬大院士與主持人郭桐興

　　趙鵬大：您說的太對了。我可以給您舉一個例子，像銅礦，銅礦在上個世紀20、30年代的時候，發現一種叫做斑巖銅礦，星星點點，含量很低，當時在上個世紀20、30年代這種礦發現了以后，還不能利用，所以叫胚胎礦。到了上個世紀50年代，就開始發現這個礦雖然品位很低，但是規模很大，值得利用，而且它便于開采，可以露天開采。所以50年代就開始重視這種類型了。到現在，這個斑巖銅礦已經成為銅礦的主打類型，它占世界資源儲量的50%，開采量60%的主打類型了。原來不能利用的胚胎礦現在變成一個主要類型的礦產。

　　所以過去不能利用的隨著經濟技術的發展，技術的提高，經濟的進一步發展，可以利用低品位的礦石，可以利用過去埋藏比較深的礦石，所以新類型，新深度，新工藝，新用途，這些礦產今后都可以利用了，也就是我們叫做非傳統礦產資源或者是非常規礦產資源，這都是一個概念。非常規也好，非傳統也好，也就是說在當前技術經濟條件下，尚難利用或者是不能利用的甚至包括我們現在還沒有發現它的用途而今后具有開發出新用途的這樣的一些礦產，我們把它叫做非傳統或者是非常規礦產資源，現在利用的這些叫做常規的或者是傳統的礦產資源。所以今后我們一個很重要的方向就是認知、發現和利用非傳統礦產資源，也是解決我們資源非常重要的一個方面。

　　現在實際上國外也是，不管石油、天然氣、固體礦產，像金剛石，我剛才講的那是在金伯利巖里邊的金剛石礦，過去找金剛石礦必須得找金伯利巖，現在有一個新的來源，在江蘇東海打超深鉆，打5公里深的鉆，就打一個超高壓變質巖帶，那里面就有細粒的金剛石，那就是一個新發現的類型。現在有很多新類型，海洋礦產也是這樣的，像深海的錳結核，那里面含鐵、錳、鎳。現在就是開采比較困難，怎么能夠解決環境問題，像天然氣水合物，（又叫做固體可燃冰），它是豐富的天然氣資源，如果這個能利用是一個很大的新能源，但是這個開采難度也是很大的，它有環境保護問題，所以今后如果能解決技術問題，環境問題，我們會開拓一個很新的資源領域。隨著科學技術的進步，隨著經濟條件的變化，人類一定能夠利用更多的礦產資源。

　　郭桐興：聽您這么一介紹，我們應該看到，我們人類的深部找礦這個工作只要開展起來以后，會給我們帶來一個非常美好的前景。

　　謝謝您，趙老師，就深部找礦這個話題給我們做了這么精彩的談話。同時也感謝大家收看院士訪談，我們在下期再見，謝謝！