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十年磨一剑，发现亚洲“锂腰带”
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十年磨一剑，发现亚洲“锂腰带” 来源:地调局资源所 作者:王登红 发布时间:2025-02-06 “厘定松潘—甘孜—西昆仑2800千米锂矿巨型成矿带，改变我国锂资源分布格局”，中国地质科学院2025年创新工作会议上，中国地质调查局相关负责人着重介绍了2024年这一重要找矿成果。中国地质科学院矿产资源研究所（以下简称“资源所”）已初见规模的“矿石博物馆”，于近日举办了全国不同类型锂矿标本展。 发现松潘-甘孜-西昆仑地区锂矿巨型成矿带 在“矿石博物馆”，资源所所长、锂等稀有金属勘查学术带头人王登红为记者科普了伟晶岩型、盐湖型、黏土型等外表各异、成分不同的锂矿矿物，并特别介绍了一块近30年前他亲手采自新疆阿勒泰可可托海3号矿脉的锂矿石，该标本由锂辉石、锂云母、锂电气石、锂蓝闪石与磷锂铝石五种主要锂矿物组合在一起，极为罕见。 他告诉记者，我国锂资源丰富，类型较多，但勘查水平总体偏低。伟晶岩型锂矿产量大、开发成本相对较低、采选冶技术成熟、不受天气因素的影响，且多种稀有金属可以同时回收，是锂铍铌钽等稀有金属共同开发的最优解。之前，中国的伟晶岩型锂矿主要产自著名的“功勋之矿”——可可托海花岗伟晶岩型锂铍铌钽稀有金属矿床，然而，随着可可托海3号脉渐趋闭坑，中国的伟晶岩型锂矿资源难以接续，急需开拓新区，增储上产，提质增效。 锂被誉为21世纪的能源金属、白色石油，战略地位不断提升。特别是2010年之后，随着新能源汽车和个人电器用充电锂电池的普及化，锂在储能设备制造领域异军突起，需求量猛增。为了保障国家锂资源安全尤其是当前以新能源汽车为代表的锂产业链安全，从2011年开始，资源所王登红领衔的“自然资源部稀有稀土稀贵战略性矿产创新团队”，通过国家重点研发计划项目“锂能源金属矿产基地深部探测技术示范”“我国西部伟晶岩型锂等稀有金属成矿规律与勘查技术”，以及“我国三稀资源战略调查及综合”“川西甲基卡大型锂矿资源基地综合评价”“松潘－甘孜成锂带锂铍多金属大型资源基地综合调查评价”“战略性新兴产业矿产地质调查”等中国地质调查局项目，系统总结了我国锂、铍成矿规律，在全国划分出12个锂矿带和7个铍矿带，首次提出松潘—甘孜与西昆仑组成同一个巨型锂成矿带，并且在印支晚期到燕山早期的大地构造演化的关键时刻，相隔上千公里的不同的锂矿几乎同时爆发式成矿，具有十分重要的理论和现实意义；同时对四川甲基卡、新疆大红柳滩、卡鲁安等典型矿床进行了解剖式研究，以点带面，促进了大红柳滩、甲基卡及长江中下游幕阜山、江西九岭等一系列锂矿的找矿新发现新突破，为支撑大型锂资源基地建设提供了示范。 打开中国锂矿分布图，一条呈倒三角形的松潘—甘孜—西昆仑锂矿巨型成矿带令人瞩目。 “这条花岗伟晶岩型稀有金属成矿带从川西松潘—甘孜地区，向西经可可西里延伸至西昆仑甜水海地区，东西跨度约2800千米。”王登红告诉记者，松潘—甘孜—西昆仑成矿带产出大量富Li锂-Cs铯-Ta钽(LCT)型花岗伟晶岩，至今已发现了70余处以锂为主、共（伴）生铍铌钽的稀有金属矿产地。包括川西甲基卡、雅江县木绒、金川县李家沟、马尔康市党坝和新疆大红柳滩等5处Li2O资源量大于50万吨的超大型锂矿床，以及11处大型锂矿、7处中型锂矿床、2处中型铍矿床和一系列小型锂、铍、铌钽等稀有金属矿床。 “这一结论是理论研究与找矿实践相结合、十余年攻关积累的重要成果。”王登红总结道。 推动甲基卡等伟晶岩型锂矿登上新兴产业大舞台 2024年12月3日，经过激烈竞争，四川麦基坦锂矿以24.62亿元的价格归属四川省自然资源投资集团有限责任公司。该矿位于四川省甘孜州康定市、雅江县交界处，是亚洲第一大锂辉石单脉，有极高的开采价值，它的另一个名字则是由王登红团队发现并命名的“甲基卡新三号矿脉（X03）”。之所以命名为新三号脉，一方面是发现过程中的自然排序，另一方面则是为了与新疆可可托海三号脉对比。 在王登红科研团队十余年来的锂矿找矿履历中，甲基卡是一个重要的标志性成果。 四川甲基卡矿田，是中国乃至世界上锂辉石资源量最集中的地区之一。早在新中国成立初期，地质工作者就在甲基卡发现了含锂伟晶岩，至二十世纪七八十年代，已找到大量伟晶岩脉并作了初步的勘查和研究。但由于矿区地处高原、空气稀薄、自然环境恶劣，工作、生活条件异常艰苦和危险，加之当时锂矿还未进入世界经济的主战场，这里的找矿工作沉寂了近30年。 2002年，国内几乎没有人专题研究伟晶岩及其相关的矿产资源，但在矿床成矿系列理论的指导下，基于1996~2000年间在新疆阿尔泰研究伟晶岩型稀有金属成矿规律的基础，王登红毅然决然向国家自然科学基金委申请“我国西南主要伟晶岩矿床对于大陆演化的示踪”项目，得到批准，与博士研究生李建康一起潜心研究川西的伟晶岩型及其稀有金属成矿作用，出版了《川西伟晶岩型矿床的形成机制及大陆动力学背景》专著，为后期成果的产出奠定了基础。这一超前10多年的科研布局，被王登红认为“既有挑战性又有前瞻性”。 2012年，资源所牵头承担的中国地质调查局“三稀矿产资源战略调查研究”项目启动，国家层面上三稀资源调查、研究与深度利用的序幕就此拉开。锂，作为国家急需的战略性矿种，与稀土共同成为此次调查研究工作的重中之重。 经详细调研，甲基卡迅速进入项目负责人王登红的视野：这一区域存在超过500 条的伟晶岩脉，其中具矿化的伟晶岩脉就有114 条，但达到详查—勘探程度的仅为 19 条！这里必将成为中国硬岩型锂矿找矿的突破口！ 2012年，资源所在项目经费不足的情况下，毅然调动一切力量，联合四川省地质调查院在甲基卡地区进行详细的踏勘，并用了约一年的时间，在新三号脉完成第一期5个验证钻孔的施工，孔孔见矿，141件样品的氧化锂（Li2O）含量为0.8%～2.81%，平均品位达1.61%。通过后期的持续勘查，估算新增氧化锂资源储量达 64.31万吨。 2016~2018年，他们又在“川西甲基卡大型锂矿资源基地综合调查评价”等项目的支持下，于甲基卡矿区及外围鸭柯柯等地圈定找矿靶区4处，并通过高分辨率遥感地质找矿、大比例尺填图、激电中梯扫面、机械岩心钻探（5个钻孔，共1520.11 米）等工作，提交新发现矿产地2处，共探获预测矿石资源量2267.86万吨，Li2O资源量 25.77万吨。 如今，资源所与四川省综合地质调查研究所（原四川省地质调查院）已在此发现评价了6处大型和超大型锂矿床。在资源所公益性地质工作的拉动下，四川省地勘基金和天齐锂业等其他资金渠道的商业性勘查工作也在甲基卡矿田实现了一个个找矿突破，累计新增Li2O资源量超过200万吨。 与此同时，王登红科研团队将甲基卡成矿模式推广到整个松潘—甘孜—西昆仑成矿带乃至于中国东部地区，圈出南疆大红柳滩、湘南尖峰岭和正冲、湘鄂赣幕阜山、滇西贡山等锂铍铌钽找矿远景区和甲基卡、可尔因、扎乌龙、大红柳滩等重点找矿靶区，助推形成了甲基卡、可尔因、阿尔金、攀西、赣南、幕阜山、武夷山、南秦岭等多处重要资源产业及储备基地，为打造中国西部“千万吨”级硬岩型锂矿产业基地奠定了坚实资源基础，有效支撑战略性新兴产业高质量发展；也为中国东部新区新类型锂矿的找矿突破起到了示范引领作用 创立多旋回深循环内外生一体化锂成矿理论 锂是典型的稀有金属。所谓“稀有金属”，是那些在地壳中含量较少、分布稀散或难以从原料中提取的金属。锂、铍、铌、钽、铷、锶、锆、铪、铯等，都是如此。含量少、隐伏矿多，加之西部地区独特的地形地貌及气候条件，找锂之难，可想而知。 “找矿难度大，所以更要依靠先进的找矿理论和适用性的勘查技术。”科研团队主要成员王成辉说，“基于大量野外实践，我们系统总结了全国锂铍成矿规律。特别是首席科学家王登红，针对我国多旋回构造运动的特点，创新性提出多旋回深循环内外生一体化成锂理论，揭示了内、外生锂矿的成因联系和形成机制，为我国开展以锂为代表的三稀金属找矿工作提供了重要理论指导。” 王登红向记者介绍了“多旋回深循环内外生一体化锂成矿理论”这一生根拔节于科研团队多年三稀金属矿产找矿实践“土壤”中的理论成果。 在中国西南部扬子地台的西侧，随着古生代与中生代全球性构造转换时期峨眉地幔柱、塔里木地幔柱的强烈活动，来自地幔和从地壳中转移出来的稀有、稀土和稀散金属在三叠系沉积岩中被吸附；之后，三叠系物质重熔形成含稀有金属的岩浆，并进一步结晶分异形成含稀有金属的花岗岩和花岗伟晶岩，导致了锂等稀有金属的大规模聚集成矿，形成了川西九龙、甲基卡、可尔因、扎乌龙乃至于新疆大红柳滩的硬岩型锂矿矿集区。 锂的成矿作用具有循环性，既可以“内生外成”，也可以“外生内成”。也就是说，近地表卤水中的锂可由深部含锂热液补充，也可以是地表花岗岩风化后被沉积盆地中的黏土矿物吸附而富集，即“内生外成”；而富含锂的沉积岩经过深埋、重熔、花岗岩化以及结晶分异，即经历沉积首次富集、花岗岩化二次富集、伟晶岩化三次富集的多期次成矿，则可以形成内生成因锂矿床（黏土岩重熔变质的产物），即“外生内成”。并据此发现了岩体型、浅成低温热液型锑—锂组合、热泉型等新类型锂矿，明确了“以伟晶岩型锂矿为重点，兼顾云英岩型、角砾岩筒型、黏土型等新类型”的找矿新思路。 在此基础上，王登红等人还总结得出了适用于青藏高原东部及北缘印支与燕山期过渡阶段岩浆－构造－热穹隆发育地区的硬岩型锂矿“五层楼+地下室层脉组合”勘查模型，概括了巴颜喀拉－松潘造山带在印支运动后相对稳定的构造背景下，含矿岩浆沿着热穹窿构造周边的张性空间充填而形成的一系列矿床的共同特点，为我国硬岩型锂矿成矿研究、找矿预测及后期开发利用等提供了实践经验和理论依据，进而指导科技人员在湘鄂赣交界地区的幕阜山—九岭矿集区、中央造山带的秦巴山区等地，发现了一系列伟晶岩型锂辉石矿床、花岗岩体型锂铍铌钽矿床及层控热液型铍矿床。 同时，科研团队对四川甲基卡、新疆卡鲁安和大红柳滩等地的典型伟晶岩型锂等稀有金属矿床开展了综合研究，建立了典型硬岩型锂矿成矿模式，揭示了花岗岩成岩与伟晶岩成矿的关系、稀有金属元素赋存规律、成矿条件和形成机制，划分了成矿空间分带，为后续锂等稀有金属矿的成矿预测和勘探工作提供了依据。 形成系列绿色物探、化探、生物找矿新方法 川西地区地处高原，山高谷深、河流湍急。前期的找矿工作异常艰难。2012年，项目组在川西甲基卡、西昆仑大红柳滩等地高原区要想挖探槽，既批不到火药等物资，连基本的安全工作的条件都得不到，更不用说“探矿权”了。为此，王登红苦笑着说，当时想到了“雪线找矿”的方法，因为全球气候变暖，青藏高原及周边的雪线自然上移，有可能露出以往地质填图没有发现的伟晶岩，再利用遥感快速定位，然后，就是“两条腿走路，四条腿爬山”…… 回忆起在马尔康加达野外进行调查研究的日子，王登红科研团队青年骨干代鸿章用了四个字概括——“艰苦危险”。“我们经常一天要走十几个小时，才能从一个矿点赶到另一个矿点。清晨启程，戴月而归，对体力耐力都是极大的考验。由于工作区荒无人烟，我们还遇到过熊、野猪等野兽。” 松潘—甘孜—西昆仑锂矿巨型成矿带，要么剥蚀严重，要么第四系覆盖，甚至冰川覆盖，难以找到好的矿化露头，于是科研团队集成建立了“空天地”一体化的调查评价与深部探测技术方法——地质填图+化探异常检查+化探剖面测量+AMT测量+遥感铝羟基蚀变矿物异常+工程揭露+钻探验证。 “大致为三个步骤。”代鸿章以甲基卡为例进行了讲解：第一步，在通过创新遥感技术圈定含矿伟晶岩脉的基础上，通过“三定两参”1∶2000伟晶岩转石填图，结合土壤地球化学测量，可以直接圈定靶区；第二步，在靶区上，利用地质雷达测量揭示第四系等覆盖层的厚度和基底形态，能够部分代替槽探，实现绿色勘探和快速评价；第三步，利用激电测深技术进一步查明含矿地质体或异常体的地下形态、层数、埋深及产状，通过高密度电法测量揭示深部异常，通过音频大地电磁测深揭示含矿脉体与深部高阻异常之间的空间关系，由此推断出一批隐伏的潜在找矿靶区，进而钻探验证。 “物质不灭、能量守恒、时空无限但有序”，这是王登红提出的锂成矿预测三原则。由此哲学思维出发，科研团队还针对高海拔游牧区、环境保护区、特殊地貌景观区取样、钻探施工难度大等难题，发明了“转石填图”“生物找矿”“水化学找矿”等一系列简便适用的找矿新方法。 在川西许多第四系覆盖严重的地方，山坡上会分布着许多伟晶岩转石，科研团队根据经验发明了“三定两参”1∶2000伟晶岩转石填图法，即：定伟晶岩转石类型、尺度、密度，参考矿区内伟晶岩脉产状和地形条件，在野外快速锁定伟晶岩转石来源，进而确定第四系覆盖区内伟晶岩脉的类型、产状及规模，为钻探工程部署提供依据。 生物找矿，是通过查明不同地域植物、牛粪中锂铍元素的含量，进而追索隐伏的原生锂铍矿体；化学系列找矿方法，则是对地表水中的化学异常进行研究，初步圈定应进一步详细调查的锂远景区。 此外，科研团队还利用高光谱、雷达等多种遥感技术手段寻找伟晶岩型稀有金属矿床，并获得“基于高光谱的含锂辉石伟晶岩识别方法”和“基于多源遥感数据的伟晶岩型锂矿的找矿方法”等多项发明专利。同时，他们提出了“高密度电法测量+放射性γ测量”寻找隐伏矿体的新方法，获发明专利；应用锂同位素找矿技术，提出“以锂找锂”的技术路线；应用 AI技术对伟晶岩型锂矿进行预测，尤其是在新疆阿尔金空白区在应用人工智能找矿方面进行了卓有成效的探索，并取得了意想不到的成效。 为了全面落实地质工作的环保要求，改变了钻探工作的被动局面，科研团队还创新了岩心钻探工作部署的技术思路，以进口钻机为主，日进尺可达100 米，效率很高；钻探设备实现模块化集成，容易搬家，机动灵活，还不用修路；采用清水钻进，不产生泥浆也不会污染环境。 “从过去单一的地表踏勘填图，发展到现在的遥感定区（远景区）—地质定型（类型）—化探定性（矿种）—物探定位（孔位）—钻探定 量（资源量）及生物找矿、深穿透深部探矿等新技术新方法成体系化，锂矿的找矿方法与勘查技术已经进入了一个全新时代。”代鸿章对此颇为自豪。 继续加强战略性矿产调查的整体性研究 2024年10月，由资源所牵头完成的“我国锂等稀有金属成矿理论创新与找矿突破”荣获2023年度自然资源科学技术奖一等奖，并被评价为“是我国21世纪以来锂等稀有金属成矿理论、勘查技术与找矿成果的集中体现”。这也是对王登红三稀科研团队在创新锂矿找矿、构建锂矿勘查新版图卓越成果的高度认可。 王登红告诉记者，经过十多年来的勘查实践与理论研究，中国锂矿的类型已不再单一，卤水型从地表卤水扩展到浅部卤水与深部卤水并重，硬岩型从花岗伟晶岩型一枝独秀到蚀变花岗岩型、伟晶岩型、角砾岩筒型、沉积型等多种类型并重；成矿时代从中新生代拓展到古生代等多个期次多个旋回；成矿区带从12个增加到16个，并探获了一批新的矿产地，新的资源格局正在形成。 然而，在王登红的心中，还有太多的科学问题和实践难题有待破解，例如，地壳中高度分散的三稀金属是如何高度聚集成矿的？为什么国外的硬岩型锂矿集中分布在地台区，而中国的硬岩型锂矿却分布在造山带？如何利用好一些铝土矿中高含量的钨和锂？卤水、油田水及砂岩中赋存的锂等稀有金属如何更好地开发利用？ 王登红认为，总体上，中国战略性矿产资源紧张的局面尚未改善，战略性新兴产业快速发展对于锂资源的刚性需求还将升级，他建议，我国应加强对以锂云母为主要工业矿物的新类型锂资源及以含锂黏土为主的沉积型锂资源的调查研究与开发利用（尤其是先找到其中的高品位“富矿”，以降低企业开发的成本），加强对古生代乃至前寒武纪锂矿的研究与找矿，加强阿尔金、喜马拉雅、冈底斯、大兴安岭西坡等新的锂矿成矿区带的勘查力度，加强对市场经济条件下锂资源动态管理的新机制研究，加强对锂同位素作为可控核聚变原材料的超前研究与资源储备等。 梦在前方，路在脚下。 “2025年，我们将继续坚守‘找矿报国’初心使命，以更大热情投入新一轮找矿突破战略行动，进一步集成创新区域成矿理论，总结成矿规律，完善典型矿床、成矿区带等多尺度成矿模式，对一些重要矿床的成矿机理和矿床成因进行深入研究；加强科技攻关，持续探索矿床学与相关学科的深度融合，从学科交叉中获得理论、方法和技术突破；加强针对三稀矿产的深部定位及立体探测技术方法组合，深化深部找矿勘查模型的综合研究，以促进形成一批大型资源勘查开发基地为主线，优先在资源潜力大、易突破的地区部署靶区查证及钻探验证工程，实现找矿新发现，为保障国家能源资源安全发挥更大作用。”王登红坚定地说。 |
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