对话院士赵鹏大 加强非传统矿产资源研究

昆仑剑客

对话院士赵鹏大 加强非传统矿产资源研究

2014年12月09日  来源： 中国矿业报   作者： 王琼杰

　　近年来，随着经济社会的快速发展和传统矿产资源消耗量的不断增加，加强非传统矿产资源研究，实现矿产资源的可持续供给，已成为一个热门话题。
　　非传统矿产资源主要包括哪些资源，加强研究有什么意义？带着诸多问题，记者近日专访了多年来致力于非传统矿产资源研究的中国科学院院士赵鹏大。
　　记者：为什么要加强非传统矿产资源研究？
3 h1 _! g! c! z9 f5 i! e　　赵鹏大： 矿产资源是人类赖以生存和发展的物质基础。目前，我国95％的能源和80％的工业原料都取自矿产资源。简而言之，整个人类的发展史从某种角度来说，就是人类开发利用天然岩矿材料的历史。
　　进入21世纪，无论是发达国家还是发展中国家，对矿产资源的需求都是有增无减，矿产资源开发和矿物原料采掘业都是其经济的重要组成部分。但是，作为不可再生的矿产资源，其储量形势是严峻的。
　　我国矿产资源现状与问题呈现以下特征：第一，矿产资源总量虽位居世界前列，但人均占有量小。中国已探明的矿产资源总量很大，约占世界的12％，仅次于美国和前苏联，居世界第3位，但人均占有量仅为世界人均占有量的58％，居世界第53位。第二，矿产资源结构性矛盾突出，需求量大，支柱性矿产储量保证程度低，矿产资源出现入不敷出的现象，后备储量严重不足。同时，我国矿产资源需求量增大，到2020年，我国人口将达到15亿，需要生产粮食6亿吨，城市化将从现在的40％提高到55％，城镇建设用地预计增加360万公顷，我国经济总量将在2000年的基础上翻两番，对能源的需求急速增长。第三，我国大型、超大型矿床偏少，贫矿、复杂组分、难选冶矿床偏多，影响资源开发效益和市场竞争力。第四，现有生产矿山后备资源不足，产量消减严重，不少矿业城市面临经济转型的挑战。第五，矿产资源地理分布不均衡，产区与消费区错位。第六，资源利用不充分，资源浪费问题严重。
4 \. a- e8 ^8 `2 M. u* |　　矿产资源已成为制约国民经济和国家安全的重要瓶颈。紧缺矿产资源如铜、富铁、铅锌、锰、铝等后备储量持续出现负增长，国内保障程度日益降低，迫使我国不得不从国际市场大量进口。我国多数矿产特别是需求量大的支柱性矿产储量保证程度低。据估计，在我国已探明的45种主要矿产资源中，在2000年可保证需求的有29种，2010年下降到23种，到2020年将仅有6种。预计到2020年，进口矿产品可能达到2.5亿吨以上，将耗费大量资金和外汇。
　　传统矿产资源渐趋枯竭，寻求非传统矿产资源刻不容缓。我国矿产资源勘查面临“三难”（难识别、难发现、难开发）、“三新”（新类型、新深度、新领域），资源勘查越来越依赖于新理论、新技术、新方法。这就要求我们从国情实际出发，走资源节约型的发展道路；重视资源储备战略，实行“两种资源及两个市场”的战略；努力寻求各种替代资源，认知、发现、开发和利用非传统矿产资源。
, A1 C& S# w2 A+ Z: a　　记者：什么是非传统矿产资源？非传统矿产资源研究体系包括哪几个方面？
. q# m6 y8 l3 K3 m4 N$ v　　赵鹏大：非传统矿产资源是指受目前经济、技术以及环境因素的限制，尚难发现和尚难实现工业利用的矿产资源，以及尚未被看作矿产和尚未发现其用途的潜在矿产资源。
　　非传统矿产资源包括各种新类型、新领域、新深度、新工艺、新用途的矿产资源，它是一个动态的概念，随着技术、经济、环境、市场及需求的变化，有可能转化为传统矿产资源。如斑岩铜矿，在1917年报道，钻探出来的铜品位达1.2% 的斑岩铜矿，因矿石品位太低不能开发利用，被称为“胚胎矿”。这一昔日的非传统矿产，如今已成为“当家”铜矿类型，是现今世界上最重要的铜矿工业类型，占铜矿总储量的60%、产量的50%。
- u( x5 X  p8 Y, L& g  A2 F　　非传统矿产资源的发现与开发，是矿产资源可持续供给的重要保障。近几十年来，找矿与开发生产实践证明，非传统矿产资源发现和开发的潜力很大。在新类型方面，如红土型金矿、黑色页岩中的铂族矿产、超高压变质带中的金刚石等，都是当今非传统矿产新类型的典型。在新领域方面，海洋矿产资源如深海铁锰结核、深海金属软泥、深海钴结壳以及天然气水合物等资源潜力巨大，是未来矿产资源的新领域。
' T' `3 u" [; o0 v! z, l1 w　　在新深度方面，南非兰德金矿盆地一采金竖井加深至4800米，这是世界上最深的矿井，开发的新矿层是世界级的矿体。在我国，埋深大于500米的矿床被称为大深度矿床，过去很少勘查和评价。在新工艺方面，如微生物浸矿工艺、天然纳米矿物开发利用技术等都有巨大的发展潜力，并将使那些低品位、难选冶、低价值的“呆滞型”非传统矿产资源潜力予以充分体现。我国已成功进行了铀矿原地破碎堆浸开采，用堆浸法生产天然铀和常规水冶生产天然铀相比，生产成本可大幅度降低，而原地浸出技术的应用，在降低成本方面又有了新突破。同时，我国新型潜在钾资源——钾长石资源量达数十亿吨，氧化钾含量7%~13%，这些难溶性钾资源可通过先进技术进行利用。还有我国占储量 75%的中低及低品位磷矿未利用，它们是21世纪重要的磷资源。在新用途方面，稀土矿产新用途层出不穷，环保事业的发展和灾害防治要求的提高，为许多非金属矿产开辟了应用新领域。
4 H( f: z( X. B0 `: f　　非传统矿产资源还包括“人工矿床”。近年来，人们正在探索开发利用过去采矿和选矿废弃的废石堆和尾矿坝，这类人工矿床的二次开发，对延长矿山寿命、提高经济效益和保护环境等，比建设一座新矿山的经济与社会效益更为重大。还有在目前技术经济条件下，无法采用常规方法进行勘探开发的非传统油气资源，主要包括煤层甲烷、根缘气（致密砂岩天然气）、水溶气、甲烷水合物、页（泥）岩气、重油沥青和油页岩等。
　　为确保矿产资源的可持续供给，特别是面对难识别、难发现、难勘探、难开发的找矿对象，积极探索矿产资源勘查的非传统理论和方法具有重要意义。传统的是以“相似类比”为基础的“矿床模型预测”理论，而非传统则是以“求异”为基础的“地质异常成矿预测理论与方法”、“非线性成矿预测理论与方法”等。
　　矿业经济是度量矿业发展的基础，贯穿矿业的各个方面。因此，非传统矿业经济所面临的是国际国内两种资源与两个市场的经济选择，战略资源与国家安全的政治考虑，资源开发与生态环境保护的可持续发展战略，必须实行资源、环境、技术、经济联合评价。
　　记者：国内外对非传统矿产资源研究进展情况如何，取得了哪些重大成果？
2 M2 P& y$ P; I& c　　赵鹏大：矿产资源短缺是当今世界各国面临的共同问题，非传统矿产资源研究受到各国重视。美国早在20世纪60年代，在石油和天然气领域就注意到了非传统能源和非传统勘查方法的研究。上世纪70年代后期，美国地质调查局和能源部开始联合进行非传统能源资源的前期研究。经过20年的工作后提出，美国的未来能源尤其是天然气，将主要由目前认为非传统的低渗透率储藏类型提供。目前，美国矿业局在俄勒冈州阿尔尼市建立了规模可观的研究院，专门研究目前经济上尚不具备工业价值、尚不能开采或利用的矿床和矿石类型，为的是一旦传统矿产资源枯竭，即可能有新类型资源接替。美国矿产资源调查计划（1998）明确提出，“还有许多另外的、迄今未被识别的矿床类型”，“发展新的和非传统矿床成因理论，用以查明新的特别是非传统矿床的远景区，以及通过新矿床理论对区域研究和检验来查明新的矿床远景区”。
　　俄罗斯、澳大利亚、加拿大、西班牙、波兰、捷克等国也都有关于非传统矿产资源研究的论述。如加拿大“火山弧之非传统金属矿床”、捷克“与环境工程及农业相关的非传统非金属矿物原料”等。新世纪初，加拿大联邦科学技术部和环境部联合出资成立了可替代能源的非传统能源研究项目。
　　我国非传统矿产资源研究也在不断推进之中。1998年3月，6位中科院院士联名倡议：尽快启动非传统矿产资源发现与开发基础研究。1998年、2001年和2002年，全国政协委员三次提案，都提出了开展非传统矿产资源研究；1998年10月，在中国地质大学(武汉)召开了全国首届非传统矿产资源学术研讨会；1999年8月，在中国地质大学(北京)召开了非传统矿产资源国际学术研讨会；1999年10月，国土资源部重点科技项目开展了“新型矿产(天然气水合物等)资源评价研究”；1999年12月，国土资源部非传统矿产资源开放研究实验室在地大(北京)建立；2001年4月，国土资源部非传统矿产资源开放研究实验室首批基金项目立项；2002年1月，中科院《科学发展报告》强调，开展非常规或非传统矿产资源研究具有重要意义。
　　第八届国际矿床地质学大会于2005年8月在中国地质大学（北京）举行，350名外国专家学者和200多名中国同仁共同交流、探讨勘探和开发“更深、更远、更高”矿床的新理论和新技术。相关专家认为，要缓解全球性资源紧张的局面，当务之急是寻找新型的和非传统的矿产资源，中国尤其如此。进口矿产资源和在国外合资或独资找矿，都不能从根本上解决中国矿产资源短缺的问题，中国应立足国内，充分发挥本土能源的潜力。
$ H' w- N) h3 E　　记者：如何推进非传统矿产资源研究利用工作？
　　赵鹏大：矿产资源可持续供给是国家发展的基础。非传统矿产资源大多是传统地球科学领域留下的难点或空白区，具有研究难度大和原始创新强的特点。因此，非传统矿产资源的研究和开发不仅是解决资源短缺的崭新思路，也是地球科学领域不断开拓创新的需要。
　　非传统矿产资源的特点是难识别、难发现、难利用。关键问题在于：成矿物质颗粒的“微细”、有用组分的“复杂”、勘查矿体的“隐深”（隐伏与深埋）。针对非传统矿产资源的难认知，研究微细-复杂-低贫-隐深有用组分的富集机制、过程、地质异常响应及地-物-化-遥异常耦合关系；针对非传统矿产资源的难发现，研究非传统矿产资源的矿床谱系效应与时空分布规律，非线性地质模型以及成矿预测新理论；针对非传统矿产资源的难利用，研究微细复杂有用组分共生机理与分离理论。主要研究内容包括，微细浸染型金矿床中微粒金的形成和就位机制研究，微细浸染型金矿和红土型金矿中金的赋存状态及其可分离性研究，天然纳米非金属矿物地质成因尤其是巨量堆积的机制和制约因素研究，结构特征与物理化学性能研究，表面界面特征与物理化学性能研究，粘土矿物的表面功能基团种类、密度及其形成机理研究，重金属离子-有机污染物与粘土矿物表面反应动力学及其制约因素研究等。
, G: U8 K6 v3 ]% q- U9 i5 H1 H, V; W　　同时，还要加强新领域矿产研究，加大对大洋多金属富钴结壳形成条件、聚集机制、与洋底喜氧与厌氧微生物的生化作用的研究。在新深度方面，开展对超常规深度成矿及其地质远景的探索，将为找寻和评价位于新勘查深度（500米～2000米）的矿产资源提供地质科学依据。
　　针对经济较发达、地质勘探及矿业开发程度较高的东部地区，以搞活大中型矿山企业、防止矿业后经济萧条为目的，开展大型危机矿山地区新类型矿床的发现、勘查与开发研究。
　　针对我国矿产资源新基地的西部和西南“三江”地区，以寻找紧缺矿产资源的突破以及新（成因）类型矿产资源的发现为目的，开展非传统的矿产勘查与评价新理论、新技术和新方法的研究，为建立综合产业型或综合服务型的矿产资源基地开展预测评价。
, @  @1 T) I. }　　新型矿产资源的发现与开发研究，可以拓宽矿床成因理论认识和研究视野，完善成因与工业分类，更新“矿”与“非矿”、“有利”与“有害”等矿产资源观。而新型矿产资源的发现与开发研究，可以推动成矿预测及勘查评价新理论、新技术和新方法的研究，拓宽找矿新思路，认识找矿新标志，获取找矿新信息，建立评价新体系，给出找矿新模型；可以促进矿业生产无废化，推动地球物质流进入良性循环，有利于提高矿业自身价值和降低用于环保的成本，并为矿产资源的可持续供给提供新的保证，为新兴产业提供新的矿产资源支撑。
, z# o' Q/ V1 y' f( Y! y　　非传统矿产资源开发基础理论研究和实际工作的进行需要多学科交叉联合，需要产、学、研结合，需要政府支持和企业参与，也需要广泛的国际合作与交流。这是一项跨世纪的工程，是为子孙后代创造发展基础的事业，也是我们这一辈人的光荣任务和义不容辞的责任。为了社会的可持续发展，发现与开发非传统矿产资源刻不容缓！

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