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让“四元性模型”为丝路矿业合作把关
——专访中国工程院院士裴荣富先生
2018-08-15 | 作者: 赵腊平 刘艾瑛 | 来源: 中国矿业报 分享到

  “随着‘一带一路’倡议的提出,新时代‘丝路矿业开发’也被赋予新的内涵,不仅要重视绿色矿山建设,更要促进沿线发展中国家共同发展,共享繁荣。地质工作合作也随之驶上新线路,促进了有关国家共商、共赢、共享的国际主义。”中国工程院院士裴荣富近日在接受中国矿业报记者专访时就丝路矿业开发侃侃而谈,并提出建立“四元性模型”,即从地质、环境、技术、经济4个方面对矿产资源合理勘查涉及到的定量因素和定性因素进行分析,由此评判矿产资源勘查开发方案的合理性。

  如今94岁高龄的裴荣富先生依然精神矍铄,壮心不已,奉献之心如初。如果说每个人的一生都由各个节点串联而成,那么毫无疑问,裴荣富的一生深深地镌刻在了中国矿业工程勘查和科学研究的里程碑上。从清华地质专业到矿产勘探“跑野外”,深造为一名“初显地质天赋”的地质人才,继而逐渐成长为一名中国地质勘探事业的旗帜性人物,最后走向国际地质舞台。“顺势而为”,是他回顾自己学习工作生涯时的最大感受,顺历史之大势,服从国家和民族的选择;“永不止步”,是他一生致力地质事业的不变状态。我们的专访从他正在研究的丝路矿业开发开始。

  记者:您如何看待丝绸之路的历史渊源?丝路矿业开发的资源背景情况如何,我国都开展了哪些相关工作?

  裴荣富:丝绸之路源于中国,但“路”之名则来自德国地理学家李希霍芬《中国旅行纪》一书。该书记录了公元前114年至公元127年长达两个半世纪的时间,由中国开辟的,正式命名由西安经西域与中亚及印度连接的丝绸贸易之路。该路径跨越100多年的发展,可分为路上和海上。路上又分草原丝路、沙漠丝路和西南丝路。海上则分为东海和南海丝绸之路。草原丝绸之路东起蒙古高原大兴安岭,翻越阿尔泰经准格尔盆地至哈萨克或黑海低地贯通欧亚;沙漠绿洲丝绸之路由长安经河西走廊的敦煌再分南北两路到安息(波斯今伊朗)、大秦(罗马帝国今地中海沿岸);海上丝绸之路,最初是通往朝鲜、日本,所以被称为东海丝绸之路,继而又通往东南亚,后面的线路被称为南海之路。这些丝路是有关国家经济贸易的通道,也见证了人类文明的发展。

  现在我们提出的开发丝绸之路是国家间互通有无,发展现代化经济的必由之路,更是发展中国家实现矿业可持续发展的当代创举。矿产资源是人类赖以生存的重要物质基础,但同时也是一种耗竭性的经济地质体。因成矿机率很小,所以必须通过充分研究,不断提高其认识规律,通过合理勘查、开发和加工转化为矿产品。

  丝绸之路的矿业开发应满足有关国家工业发展和百姓生活的需求,目标是保障供给需求平衡,健全政策法规,实施有效的管理与保护措施,大力依靠信息化、智能化,深化认知,采取集约与推动型的资源开发策略,实现环保与经济协调发展。

  根据矿床空间分布的不均匀性,全球划分为四大成矿域(劳亚成矿域、特提斯成矿域、环太平洋成矿域、冈瓦纳成矿域)和21个巨型成矿区带,21个巨型成矿带中“一带一路”占据12个成矿带。成矿域是全球I级成矿单元,一般与全球性、跨洲际的大地构造区域相对应,在成矿域内部进一步划分出成矿区带。

  我们在世界地质图类委员会(CGMW)主持下完成了“1∶25M全球大-超大矿成矿图”、“1∶25M全球海洋矿产资源图”和“1∶10M亚洲成矿图”,在此基础上,基本掌握了全球四大成矿域、21个巨型成矿带、22个矿种、1285个大-超大矿的成矿规律,并提出全球成矿统一性、不同区域成矿特殊性、大-超大矿成矿偏在性和超巨量金属工业堆积异常性等成矿的新认识,这些都为“一带一路”矿业开发奠定了有利成矿地质资源背景。

  加拿大学者最早提出矿床点密集区与成矿,美国学者完成了美国的矿床(点)密集区图,但未公开发表。在此基础上,我们对中国金矿床(点)利用其等密度或等量的参数圈出矿聚区,也称矿汇区。矿汇区包括矿床和矿化点,必须通过矿调来完成。矿调是在区域编图成果基础上对成矿认识的深化,矿调要求单位面积应有一定数量的地质点,包括野外地质槽井和浅钻施工。在矿汇区内选取其中最大密集和最小时限的部位部署整装勘查工作,相关企业应该跟上,同时对接矿产风险勘查基金,有利于实现找矿快速突破。

  记者:地质勘查和矿业开发是高投入、高风险,在“一带一路”选取的有利整装勘查区内,如何做到最佳投入产出比?

  裴荣富:从地质、环境、技术、经济4个方面对矿产资源合理勘查涉及到的定量因素和定性因素进行分析,建立“四元(地质、环境、技术和经济)性”评价模型,根据得出合理勘查开发指数值,评判矿产资源勘查开发方案的合理性,已经运用该模型检验甲玛铜多金属矿的勘查开发情况,证明甲玛铜多金属矿的勘查开发方案是合理的。

  其中,地质因素是指成矿地质条件,按照景、场、相、床四个指标体系急变带为最佳耦合成大矿。

  “景”是指宏观的可能成矿的环境和场地要素,通常有利的成矿构造背景为两个地质构造单元交接的边缘带及其地球物理和地球化学显示的各项参数急变带,超大型矿床多产于此类环境中,尤其引人注目。

  “场”是指在成矿构造背景下,发生在一定地域的地质、地球化学和地球物理等有利控矿因素的综合汇聚,不是简单的空间场所。

  “相”主要研究成矿构造背景和成矿构造聚敛场耦合部位的成矿物理化学条件,包括成矿流体性质和物理化学条件演化(成矿流体来源、性质、金属离子浓度、流体酸碱度、氧逸度、温度、盐度、压力等)和成矿区域的“冷速率-热效应”。

  “床”是指矿床样式,包括矿物共生组合、矿石组构、成矿期次、蚀变分带和矿体垂向、侧向变化等。

  地质因素主要是研究区域“景”、“场”、“相”、“床”的发育和耦合程度;环境因素是对土壤、地表水、地下水和大气进行污染评估;技术因素主要包括采矿回采率、选矿回收率、综合利用率;经济因素主要是评估矿石的经济价值。

  地质、环境、技术、经济这4个因素均按等级进行定量描述,比如,地质因素采用“很好、好、中、差和很差”5个等级,用“5、4、3、2、1”的不同分数分别对5个等级进行定量描述。

  记者:如何建立四元性模型,需要开展哪些工作?

  裴荣富:四元性模型的建立应开展地质勘查四项科学技术模拟工作。

  一是矿产勘查“双控论”与“合理域”的科学技术模拟。“双控论”是指地质与技术经济两项研究指标得到合理保证,最优的地质指标是成矿地质背景、控矿场、成矿流体相和矿床四因素的最佳耦合,技术经济是表达勘查开发技术的可行性。按照两项指标的保证程度评定地质勘查和矿山开发建设是否合理。“合理域”是指技术经济的勘查工作的投入在合理范围内。

  二是矿产勘查风险投资决策支持系统的科学技术模拟。根据预查、普查、详查、勘探不同阶段,不同矿床地质复杂程度、工作任务、勘查技术经济条件决策其勘查周期应投入的工作量和时间、投资金额及合理的风险投资比例,这是探矿工作合理投入的准则,也是决策当前探矿权交易和获取风险勘查基金合理投入的科学依据。

  三是矿山合理开发年限的科学技术模拟,这是大、中、小型不同规模矿山合理开发年限的模拟,结合矿山生产规模和平均设计服务年限,划分出试产、达产、稳产、萎缩、补偿、闭坑、复垦等不同阶段,评定矿山合理开发、闭坑、矿权投资交易的标准。

  四是5R循环经济矿业可持续发展的科学技术模拟,5R原则是指减量化(Reducing)、再利用(Reusing)、再循环(Recycling)、再发现(Rediscovery)和复垦(Reclamation)。任何产业的开发均应追求少投入大回报,地质勘探和矿业开发不确定性因素多,风险大,发现新资源和增加储量,是保证矿业可持续发展的决定因素,复垦直接关系到生态环境,对应5R原则不同阶段均有不同的工作任务。5R循环经济能保证矿产资源再发现的增储,延长矿业开发的补偿期,促使产能、消费和废物等各个环节达到循环充分利用,最大限度提高矿产资源的利用率,真正实现矿业可持续发展,同时保证生态环境修复。

  记者:您认为,如何保障丝路矿业开发和绿色矿山建设工作的顺利推进?目前丝路勘查工作的努力方向是什么?

  裴荣富:建立复垦保证体系。复垦保证体系是“一带一路”沿线国家矿业开发的核心内容,从宏观层面研究整个矿带的矿山复垦规划,从微观层面制定矿区复垦机制,同时建立复垦保障制度的监督体系,保障复垦工作的顺利进行。开展矿业可持续开发的资源、资产、资本的研究,加强矿业的资本运营。成立丝绸之路矿产风险勘查基金,按照风险投资的科学技术模拟引导企业在矿汇区进行整装勘查,有利于实现快速突破。在丝路勘查工作上,必须扎实开展基础地质工作,加强合作从不同角度联合攻关,通过大量的地质观察、科学实验等工作,进一步深化认知,勇攀科学高峰。□

  裴荣富(1924.8.24- )矿床地质与矿产勘查学专家。研究员,博士生导师,中国工程院院士。1948年毕业于北京清华大学,获理学士学位。历任中国地质科学院矿产资源研究所研究员、所长,中国地质学会矿床专业委员会主任,国际矿床成因协会主席,中日、中美科技合作和世界大-超大型矿床成因图及全球成矿项目首席科学家。

  他致力矿业工程勘查和科学研究已近60年,在国内外主持五项重大矿产勘查工程和30余矿床地质勘探与矿山开采工程验证对比研究,创新地提出“双控论”和“合理域”固体矿产勘查模型,为指导地质工作做出充分科学论证,并被国际引证。近十多年来,他专攻特大型矿床成矿背景研究,提出“成矿偏在性”和“异常成矿”等新概念,为在全国开展找矿提供理论基础。其成就,除获国家级、部级科学技术进步奖多项和李四光地质科学最高奖外,并以他为首,与多国矿床学家合作执行了国家地质对比计划IGCP-354项目,成果达国际先进水平。因贡献突出,国际矿床成因协会特授他终身荣誉称号。

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