中科院赵鹏大院士漫谈深部找矿问题(实录)

中科院赵鹏大院士

　　以下为此次访谈实录：

　　郭桐兴：各位观众，大家上午好！欢迎大家来到院士访谈。今天我们非常荣幸的请到了中国科学院院士，俄罗斯自然科学院和工程院外籍院士，国际高等学校科学院院士，中国地质大学教授原校长，中国地质学会原副理事长，中国地质学会，地质教育研究分会会长，数学地质专业委员会名誉主任，我国著名的数学地质学家，地质勘探学家，也是国际数学地质协会最高奖克伦宾奖章获得者，同时也是第一位亚洲人获得如此殊荣的赵鹏大院士。赵老师，您好，欢迎您！

　　今天我们想请赵老师就深部找矿这样一个话题谈谈他的看法和意见。首先我们想请赵老师给我们介绍一下，什么是深部找矿？深部找矿的意义是什么？

　　赵鹏大：大家好！深部找矿是一个相对的概念，我们国家矿产资源的形势大家都清楚，不管是能源还是固体矿产资源，形势是比较严峻的，像石油，像固体矿产铁矿，对外依存度越来越大，也就是我们国家面临的资源形势是相当严峻的。如果重要的矿产资源、能源过度的依赖国外的话，那就不仅是经济安全问题，甚至是国防安全问题了。所以我们必须很好的勘查、开发我们本国的矿产资源。这些矿产资源是以矿床为载体，这些矿床过去我们发现和利用的多数都是暴露在地表的或者是浅部的矿。这些矿是相对而言比较容易发现，比较容易开发这么一些类型。

　　郭桐兴：也就是离地面很近的？

　　赵鹏大：比如说300米以浅或者甚至就是像砂矿，就是在地表，现在这样浅部的矿床越来越少，因此我们面临着我们的资源勘查和开发越来越向深部进行了。过去在我们国家500米以下的矿床就被称作大深度矿床了。

　　郭桐兴：相当深了？

　　赵鹏大：在我们国家就是这么一种状况。大部分的矿床的勘察深度是小于500米的，只有少数老矿床，老矿区，它的开采深度比较大，它的勘查深度超过1000多米。但是这种相对都是在老矿床里头，而且还是有限的老矿床。所以我们现在面临着到哪里去找新的资源，就是要向深部进军，要进行深部找矿的问题。

　　郭桐兴：您说的深部指的是在地表以下多少米？

　　赵鹏大：最近（2008年）国土资源部颁布了“关于促进深部找矿工作指导意见”，这个意见里面提出来我们今后的资源潜力评价工作要推进到500到2000米，在一些重要的成矿区，工作矿体勘查深度要推进到1500米。这个当然对我们来说是新的深度，但是从找矿来讲是完全必要的。说深部找矿，深部有没有矿呢？它的资源潜力到底有多大，我们可以从这么一个数字来看，2004年，我们国家开展了一项工作，叫危机矿山接替资源勘察计划。所谓危机矿山就是老矿山保有储量不多了，比如说只够5年以内甚至于有的就是一年，两年，再开一两年这个矿就要闭坑了。这个叫危机矿山，危机矿山要想持续发展，就需要有接替资源，接替资源到哪里去找？一般都是往深部勘查，到深部去找矿。这个计划开展以后，在622座危机矿山当中进行了这样一项工作。从04年开始到现在有466座发现有新的资源潜力。而且其中预测资源量达到大型规模的有104座。

　　郭桐兴：占的比重相当大了。

　　赵鹏大：所以说明深部是有矿的，而且这个资源潜力还是比较大的。

　　郭桐兴：看来深部找矿这个计划应该是很有潜力的？

　　赵鹏大：刚才您问到有什么意义，咱们国家大家都知道有一个三农问题，农村、农民、农业。现在我们矿产资源有一个四矿问题。

　　郭桐兴：您能给我们介绍一下四矿问题吗？

　　赵鹏大：四矿就是矿业、矿城、矿山和矿工。“矿城”主要是以开发矿产资源而兴起的城市，像我们著名的云南个旧锡矿就是以矿建市，以矿兴市，就是以资源为主的城市。

　　郭桐兴：类似于大庆石油城？

　　赵鹏大：是的，大庆也是矿业城市。深部找矿有什么意义？一个是缓解我们资源严峻的形势，要通过深部找矿来解决。第二也是解决一个社会问题，你这么多矿业人口，依矿而生存，而发展的，赖以生存的这样一些众多的人口，你解决不好这个问题，它是一个社会问题。所以这个意义非常重大。不光是解决资源问题，而且是一个社会问题。

　　郭桐兴：下面请您给我们介绍一下深部找矿发展的现状大致是什么情况？比方咱们中国的情况还有国际上其他的国家大致的一些情况，您能给我们介绍一下吗？

　　赵鹏大：当然各个国家的资源状况，它的技术和经济发展条件不同，可能在这个问题上有所差别，发达国家、发展中国家是有差别的。我们国家是矿产资源大国，但不是一个资源强国，比如说我们国家的矿产资源量在世界上排第二位，但是按人口平均来说，我们只排到53位。这样的情况下，我们国家的资源形势就比较严峻，再加上我们技术经济总体上的水平还不是很高，因此矿产勘查和开发深度还不是很大。在国外来讲，一些矿业大国，我所指的矿业大国，像美国、俄罗斯、澳大利亚、南非、加拿大这样一些国家，我们国家也是矿业大国，我讲的其他的那些矿业大国，他们有的矿产勘查、开发的深度是很大的。

　　郭桐兴：大概是什么情况？

　　赵鹏大：我举个例子，像南非的兰德金矿最深的矿井已经达到4117米。勘查深度肯定要更深了，勘查需要超前。

　　郭桐兴：一般来讲勘查深度跟开采深度大概是什么情况呢？

　　赵鹏大：往往都是勘查深度要大于开采深度，因为它是导向性的，勘察下面有没有矿，如果下面有矿，采矿坑道才送下去，例如：巴西马罗－维利犹金矿，开采深度为2540m，钻孔勘探深度为3200m，超过开采660m，美国霍姆斯提克金矿开采深度为1500m，钻孔勘探深度为2300m，超过开采深度800m。但一般像我刚才讲的，美国、加拿大、俄罗斯，他们的勘查深度一般都是在1000米以上。当然有的更深一些，所以我们国家，我刚才讲了，大于500米的都是深部矿产了，自从我们国家04年开始了危机矿山接替资源勘查计划以后，勘查深度慢慢往下推进了，而且也取得了很好的成效。我后面还要谈到，为了解决深部找矿的问题，有一些关键的技术，关键的措施，还会谈到国外的一些状况。

　　郭桐兴：深部找矿科学问题是什么？另外深部找矿要想成功，需要解决哪些方面的问题？

　　赵鹏大：矿床的形成是地质作用的一个产物，我们居住的这个地球，有内生作用和外生作用，所谓内生作用是地球内部本身内动力产生的各种作用，外生作用是由于风化、侵蚀、沉积等由于外力作用而形成的作用，不管是内力作用还是外力作用都能形成一些矿产，所谓矿产就是各种有用的元素经过某种地质作用使它从分散状态富集到一起达到相当高的浓度和含量，使得我们现有的技术经济条件下可以把它开采出来，把它提炼出来为我所用。原来这些地壳分布的有用元素都是分散状态的，只不过在地壳中的含量多少各有不同，它必须得通过一些地质作用使它富集起来，这个富集过程是一个很长的过程，因此一个矿床的形成是在有利的地质环境下才能形成矿产。

　　你提到的科学找矿，面临什么样重大的科学问题，首先一条，就是要了解、研究地球的深部结构，地球下面是一个什么样的状况，地球的结构大家都知道有地壳，地壳有多厚呢？海洋地区是从3到4公里到10公里这样的情况，大陆下面的地壳是30公里到70公里。

　　像喜马拉雅山的下面地壳就厚了，矿产的形成，地质作用现在有一种新的板块理论，说板块构造，就是我们的大陆是运动的，在板块运动的过程当中，不管是碰撞还是离散，一些重要的作用可能引起岩浆活动，密度比较大的板块向下面俯冲，到深部的地壳的软流圈它就熔融了，形成岩浆，岩浆上涌到地壳可能就伴随着一些内生的矿产的形成，有些矿的形成是在很深的，像金刚石矿，它有两个成矿深度，一个是200到220公里深。一个是300到350公里，那么深的地方岩浆冲到地表，大家知道金刚石主要是和金伯利岩相关的，金伯利岩就是在岩浆很深的地方形成的。

　　它形成的深度很大，而地球不同的空间部位，地下结构是不一样的，有的地方岩石圈比较厚，有的地方岩石圈和地幔变薄，有的地方比较厚等等，地下的结构不一样，有的是两层结构，有的是三层结构，有的下面有岩浆岩，有的下面没有。这个情况很不同。不同的地壳深部的结构可能就有不同的矿产形成，因此，第一个很重要的科学问题就是研究地球的深部结构，你要把这个结构搞清楚。而搞清地下结构也是很难的一个问题，过去都是靠间接手段，比如说靠地球物理探测，像我们怎么知道下面有地壳、有地幔，中间还有一个软流圈，地幔和地核，这些东西都是用地球物理，用地震反射波间接测定，比方说地幔和地壳的交界面在地球以下2900公里，是地球物理，用地震的方法，通过地震波的方法知道地壳结构。

　　我们直接观测，你要直接看这个东西不是间接的资料了解，就要靠打钻，深部钻探，现在地球目前最深的钻孔在哪里呢？在俄罗斯科拉半岛，这个钻设计是15公里，现在实际上已经达到了近13公里。这是人类在地球上打的最深的钻孔。这个13公里是什么概念呢？地球的平均半径是6371公里，这个深度的钻孔也就相当于地球平均半径的1/530，你想想我们费了这么大劲打了这么一个深孔，就像地球表面扎了一个眼。这个眼虽然很浅，但是意义很大，我们可以直接观测从下面拿出来的深部的物质，13公里的岩心我们提取出来直接研究，就像登月之后取出来的月岩我们直接研究月球是什么东西，月球的岩石是什么成份。这个也是，地球是什么状态，我必须得拿着那个东西来研究。拿不到东西，你只能间接推断，根据地球物理的资料来推断下面是一个什么状况。要想真正了解到它的状况那就靠打钻，这就是获得直接信息。所以我们可以看到研究地球深部的难度，而打这样一个钻孔，那不是很简单的事情，难度相当大。

　　郭桐兴：怎么个大法？

　　赵鹏大：因为地球下面的温度和压力，有一个地热增温率，每下降30米，温度增加1度，所谓地热增温率。

　　郭桐兴：越往下打，温度就越高？

　　赵鹏大：它不是一个线性的，深部是温度越来越高，压力越来越大，因为那个钻杆下去就像面条一样，没有特殊技术，没有特殊的材料，你打不了那么深。

　　郭桐兴：这个要打到13公里左右，那个温度大约是多少度？

　　赵鹏大：那就是几百度的温度，肯定都是塑性状态了。另外压力是很大的，所以岩心提上来之后，它都变成粉碎了。这个情况说明那么深的钻孔，有人说，入地比上天更难，太空探测也是难度很大的，但是入地的难度是相当之大。

　　郭桐兴：要比上天的难度还要大？

　　赵鹏大：不比它容易，因为目前的科学技术状况，要想再达到更深的深度，那确实需要进一步发展。我们国家前不久在江苏东海打了第一口大陆科学钻探，当时设计的深度是5公里，但是实际完成是超过了5公里，石油钻孔有打得比较深的，但是那些石油钻孔一般岩石硬度比较低，打这种钻有可能会遇到很坚硬的岩石，而且我们要取岩芯研究，所以是一个全程取芯的钻井，在大庆油田打了一口科学考察钻，它是研究白垩纪地层和油气形成机理。前不久在四川汶川又打了一口科学钻，研究汶川地震产生的机理等等。但是迄今为止还没有一口比较深的钻孔是研究固体矿产的，像我刚才讲的这些重要的固体矿产成矿区完全有必要打一口，不是一口的问题，像我们国家这样的超深钻来研究地壳深部结构，深部找矿的重要科学问题就是要搞清地下深部结构，你通过超深钻探的途径才能够获取直接的信息。

　　这方面在国外发达国家也好或者是有些国家相当重视。我还举俄罗斯的例子，刚才讲的科拉半岛，那是15公里。在另外一个地方，现在的乌克兰，有一个叫曲角，这个地方是什么矿呢？是它的沉积变质铁矿。它那里设计一个钻孔是打12公里深的，而且已经打到8公里深度了。它的目的就是研究铁矿在深部分布的规律。俄罗斯的深钻是很多的，我想我不一一列举，这方面也很重要。研究深部的地壳结构，为了研究深部油气，它在一系列的地区布置了一些深钻和超深钻，像近地中海孔7公里深，在秋明的孔是8公里，为了研究金属固体矿产，诺里尔克4公里深的钻孔，别钦格4公里，克瓦列4公里，希宾两公里等等。我们国家超深钻最深的5公里，而且没有一口是研究固体矿产的，所以很有必要，我们国家要开展超深钻的研究，像我们这么大的国家，不同的地区有不同的地壳结构，怎么样查明这些深部地壳特征，对于实现今后深部找矿的突破，是非常重要的。

　　郭桐兴：需要解决的首先是这个问题？

　　赵鹏大：然后研究深部的成矿作用，成矿机理，因为深部的地质状况，物理、化学和生物的状况不一样，所以我们要很好的研究，这个矿在深部是怎么形成的，它怎么分布的，它受什么因素控制，你才能够去预测哪个地方可能有，哪个地方可能有更多的矿才可以预测、评价。

　　郭桐兴：哪些地方具备这样的环境和条件？

　　赵鹏大：一个是研究地壳深部结构，第二个就是研究深部的成矿作用和成矿机理怎么形成的，第三要研究矿床的形成和分布受哪些因素控制，我们应该如何科学的进行预测和科学正确的评价。这是我们所面临的科学理论问题，技术问题，那就是你怎么达到这么深的探测深度了，像国外，比如像澳大利亚，他们提出了一个玻璃地球计划，想象的那就是透明的，所谓玻璃地球，就是要从地表以下1公里深的范围，他都应该研究得很清楚，这个结构是怎么样的，就像玻璃似的，一看就看到底了，当然这个不是那么容易实现的，当然深部研究计划是很厉害的。

　　过去我们知道，美国提出来数字地球，它就是用一种新的视野来研究地球，把地球的事物信息化、数字化，用高度的信息技术把地球的各种事物，地球本身的物质特征，地球的人文特征，各个方面，甚至军事、政治都数字化，都把它信息化。从这么一个视野来看地球。澳大利亚是从研究深部结构提出问题，我们提出什么东西呢？我想至少我们应该加大地球深部的研究，了解我们所居住这个地球的状况，不管从研究资源也好，像火山、地震很这些跟人类生存密切相关的地质灾害问题都和深部的地质过程密切联系，所以我想，进行深部地球探测是非常重要的。

　　所以现在说，地球研究的领域，一个是上天，一个是入地，一个是下海，一个是登极（登南极、北极），当然还有人说第三极，喜马拉雅山是世界最高点了，上天，现在我们的研究资源要到宇宙天体，我们登月、嫦娥工程是围着月球转，要拍摄地球的照片，然后进一步要登月，因为月球上的资源也很丰富的，今后怎么样能够为我所用。所以要上天，当然上天不光是研究资源，它还跟大气的环境，地球环境的变化这些关系很密切。像入地，要研究地球深部，下海，海洋的矿产资源非常丰富，然后登极。所以现在我们入地这个问题要很好的解决，深部找矿，我想也属于入地的计划范畴。

　　郭桐兴：现在我们国家所谓的四矿问题，目前来说哪个问题表现得最突出？应该急于解决呢？

　　赵鹏大：这个问题是相互联系的，直接来说，我们从资源来讲，很直接的是矿山问题，你的矿山怎么能够持续不断的可持续发展。不要面临着资源危机，很多矿山闭坑，一闭坑以后，这些矿工就没有工作可做了，就是在转型之前必然会面临着这样一些问题。所以首先应该解决好矿山的问题，矿山直接是涉及到整个矿业的问题，矿城这个城市主要是以矿产资源开发利用为主要产业结构的，所以它是相联系的，你解决一个问题，也必须解决另外一个问题。相反，你解决好了这个问题，其他的问题也就得到很好的解决。但是为了解决四矿问题，一个基础就是资源，最关键的是资源，有资源，才有矿山。有持续可利用的资源才有可持续发展的矿山，才有可持续发展的矿业城市。最关键的还是找矿。

　　郭桐兴：实际上他们这四者是有相互连带关系的，互相联系的。请您谈谈我国的深部找矿的未来发展前景。

　　赵鹏大：前景，我是看好的，很乐观的。因为我们国家虽然人均资源还并不是很丰富，单位国土面积的矿产资源的价值也不是很高，但是我们国家的资源还是很丰富的，何况我们还有广大的西部地区，相对地质勘查程度还比较低，就是在勘查程度比较高的东部地区，中部地区，像我刚才讲的危机矿山勘查以后，它的新发现，也是很大的。在西部地区，像在青海、新疆、西藏这些地方，可以说浅部矿、露头矿我们还有很大的发现余地，更不要说深部矿产。未来我们国家的资源状况，我还是抱着一个乐观的态度，从能源也好，固体矿产资源也好，潜力很大，但是需要我们很好的做工作，加强地质研究，加强对地球深部状况的了解，加强对矿产资源的成因、形成、分布、预测、评价这些工作，我相信我们国家未来的资源发现潜力是很大的。当然我们不排除有条件的情况下，利用国外的资源，所谓两种资源。

　　郭桐兴：哪两种资源？

　　赵鹏大：就是国内的资源和国外的资源，两个市场同时利用。因为资源的分布是不均匀的，我们国家虽然地大，但是也有我们国家紧缺的，现在还难以自给的资源，这种情况下，我们就要充分的利用国外的资源。

　　郭桐兴：比方说？

　　赵鹏大：比方说我们的钾盐，做肥料的钾盐，我们国家就很缺。但是在我们的邻国，像泰国、老挝就非常丰富，像万象盆地，距离我们国家也非常近。在这种情况下，在互利双赢的条件下，我们可以合作开发，利用国外丰富的钾资源为我所用，就起一个互补的作用。今后国际上的资源共享或者是互补，这还是一个很重要的话题。

　　郭桐兴：我看现在有不少矿业要和国外联合，准备去国外开发。

　　赵鹏大：像到南美或者是中亚或者是非洲，很多地方，可以说是一种互利双赢，因为哪一个国家要单纯靠自己国家完全解决资源问题，不要说领土比较小的国家，就是大国，领土很大的国家，它也有它所缺的资源。也得靠国外互相的沟通，靠国际市场的流通，所以今后我们利用国外资源这是一个很重要的方面，更重要的是要立足于我们本国的资源，因为有些战略资源我们不能够完全依赖国外的。比方说铀矿资源，比如说搞核电等等发展需要铀，这个铀是很敏感的战略资源，你要想进口有一定的难度。

　　郭桐兴：铀这个东西主要出产国在什么地方？

　　赵鹏大：国外有很多，像我们的邻居哈萨克斯坦的铀也是很多的，我们国家铀相对来说，目前还是很紧缺的，比如说像这种战略资源，甚至于今后比如说石油资源这些战略资源，我们必须要有立足于本国资源的思想准备，而且要做好这种物质准备。否则一旦国际风云变化，我们就会受到某种程度的威胁，不管怎么利用国外资源，我们还要立足于本国。

　　郭桐兴：还应该建立在独立自主的基础上？

　　赵鹏大：这是最主动的。

　　郭桐兴：还有一个问题，随着科学技术的进步和发展，是不是我们原来以为是贫矿，现在这样的矿藏是不是可以重新认识呢？

赵鹏大院士与主持人郭桐兴

　　赵鹏大：您说的太对了。我可以给您举一个例子，像铜矿，铜矿在上个世纪20、30年代的时候，发现一种叫做斑岩铜矿，星星点点，含量很低，当时在上个世纪20、30年代这种矿发现了以后，还不能利用，所以叫胚胎矿。到了上个世纪50年代，就开始发现这个矿虽然品位很低，但是规模很大，值得利用，而且它便于开采，可以露天开采。所以50年代就开始重视这种类型了。到现在，这个斑岩铜矿已经成为铜矿的主打类型，它占世界资源储量的50%，开采量60%的主打类型了。原来不能利用的胚胎矿现在变成一个主要类型的矿产。

　　所以过去不能利用的随着经济技术的发展，技术的提高，经济的进一步发展，可以利用低品位的矿石，可以利用过去埋藏比较深的矿石，所以新类型，新深度，新工艺，新用途，这些矿产今后都可以利用了，也就是我们叫做非传统矿产资源或者是非常规矿产资源，这都是一个概念。非常规也好，非传统也好，也就是说在当前技术经济条件下，尚难利用或者是不能利用的甚至包括我们现在还没有发现它的用途而今后具有开发出新用途的这样的一些矿产，我们把它叫做非传统或者是非常规矿产资源，现在利用的这些叫做常规的或者是传统的矿产资源。所以今后我们一个很重要的方向就是认知、发现和利用非传统矿产资源，也是解决我们资源非常重要的一个方面。

　　现在实际上国外也是，不管石油、天然气、固体矿产，像金刚石，我刚才讲的那是在金伯利岩里边的金刚石矿，过去找金刚石矿必须得找金伯利岩，现在有一个新的来源，在江苏东海打超深钻，打5公里深的钻，就打一个超高压变质岩带，那里面就有细粒的金刚石，那就是一个新发现的类型。现在有很多新类型，海洋矿产也是这样的，像深海的锰结核，那里面含铁、锰、镍。现在就是开采比较困难，怎么能够解决环境问题，像天然气水合物，（又叫做固体可燃冰），它是丰富的天然气资源，如果这个能利用是一个很大的新能源，但是这个开采难度也是很大的，它有环境保护问题，所以今后如果能解决技术问题，环境问题，我们会开拓一个很新的资源领域。随着科学技术的进步，随着经济条件的变化，人类一定能够利用更多的矿产资源。

　　郭桐兴：听您这么一介绍，我们应该看到，我们人类的深部找矿这个工作只要开展起来以后，会给我们带来一个非常美好的前景。

　　谢谢您，赵老师，就深部找矿这个话题给我们做了这么精彩的谈话。同时也感谢大家收看院士访谈，我们在下期再见，谢谢！