专家走进孙老师的课堂

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2022-04-06

孙家轩整理

专家信息：

曹明坚

中科院地质与地球物理研究所

研究员

研究方向：

  原位微区分析示踪岩浆－热液矿床精细成岩－成矿过程；

  斑岩Cu/Mo矿床低温热年代学；

研究项目：

1、斑铜（金）矿中间岩浆房过程对比研究；

2、浅成低温－斑岩铜金、银铅锌－钼锡钨矿床的共生与分离机理；

孙老师：

    如果石头会说话，其实它想告诉我们，它很珍贵。今天我们要聊的就是石头与矿产，今天我们邀请到了中科院地质与地球物理研究所曹明坚研究员，他是矿床领域的专家，下次大家出去玩的时候，就知道该捡哪一块了。曹老师，您好！

孙老师：

    曹老师，请问是所有的石头都很珍贵吗？

曹老师：

    肯定不是的嘛。大家爬山的时候都会遇到很多石头，大家也可能了解过地球科学概论，比如石头分为三大岩类，火成岩、沉积岩、变质岩，这些石头有的可以用来做建材，有的富含金属矿产，这种石头就比较珍贵了，但是大部分石头是不含有矿产的。

孙老师：

    我们的同学在这个问题上非常踊跃，我们请这几位同学来向曹老师提问。

同学A：

    曹老师您好，我想请问一下，哪种石头里的矿产资源最丰富？

曹老师：

    这个很难说。因为总体来看，很多石头都可能含有矿产资源，比如岩浆矿床是富含在岩浆岩里，有些岩浆热液矿床可能富含在变质岩里或者蚀变岩里，有些沉积矿产富含在沉积矿床里，这些不同类型的石头都可以形成相应的矿产，我们的矿产学家把这种内在联系成为“成矿专属性”。然而随着研究深入，我们发现这种“成矿专属性”是非常复杂的，因为我们知道成矿的过程分为很多阶段，概括起来是“源”“运”“距”，很难说某种石头里的矿产是最丰富的。但是如果我们按某一类矿床富含金属的总量来算的话，一般斑岩型矿床往往具有形成大规模矿产的潜力，金属量比较大，所以从这个角度看，斑岩型矿床富含的金属资源相对更多。但是也有一些矿产，虽然总量不是很多，但是可以形成特别“富”的金属矿产，从单位体积内可以带来更大的经济价值，所以要看大家如何看待这一类问题。

同学B：

    曹老师您好，我想问一下同一个矿床中可以同时产出2种矿产吗？

曹老师：

    这个肯定是可以的。我们矿床命名是按主要的金属类型，比如“金矿”，其最主要的价值来自“金”。但是也有很多矿床不仅含有一种金属元素，比如斑岩铜钼矿、浅成低温型铜金矿，很多这种矿床的命名就包含了2种或多种金属元素，对这类矿床很难说其价值是一种金属提供，可能很多金属都能提供，经济价值也都非常重要。举一个例子，矽卡岩型铅锌矿床，里面的铅和锌都有很重要的经济价值，可以提供2种或多种金属元素。

同学C：

    曹老师您好，我想问的是，我们今天讨论石头的价值是说它蕴含着矿产资源，对于石头的价值，它的内部有没有某些特殊成分对它的价值影响比较大？

曹老师：

    其实很多矿床，像刚才的同学提问的，金属可能是伴生的形式产出，这些金属在里面不能提供主要的价值，但是伴生元素也可以带来经济价值，虽然它不是主要的。我们管这种元素就叫“伴生有益组分”。举个例子，富金斑岩铜矿，很明显它伴生了很多金，但是如果按照金矿开采，经济上是亏损的，但是如果作为伴生元素开采，则具有了较大的经济价值。

    同时也有很多元素会对矿产后期开发利用有害，我们也叫“有害元素”比如铁矿石，如果硫含量比较高，会使制造的钢材具有“热退性”性能就会不好。同时硫有时是以硫化物的形式存在，我们在选矿的时候、焙烧的时候等进行后期处理，在最后的炼钢环节之前，保证硫含量不会太高。磷、砷这些元素也会使钢材的性能降低，这就要求我们控制矿石中磷、砷这些元素的含量。再比如铁矿石伴生铜，如果不能在分选过程中剔除，也会对钢材的性质产生影响。

    因此我们要求在炼钢之前减低铜含量，最重要的还是控制矿石总体的铜含量。当然还有一些特殊钢材，比如航空母舰的甲板特质钢，可能就是加入了稀土元素等，这样反而会提高金属性能，这种元素可能不是矿石伴生，而是后期添加进去的，这样也会造成一定影响。

同学C：

    好的谢谢曹老师，请问我可以这么理解吗，决定石头价值的可能是主体大部分，也可能是其中的伴生物质，就是其中一小部分决定了整体的价值。这一小部分对石头的价值可能有提升作用，也可能有不利作用。

曹老师：

    对的对的。

同学：

    好的谢谢曹老师！

孙老师：

    我有一个跨越时代的问题想问一下曹老师，我对金子挺感兴趣的，去哪里能捡到狗头金呢？

曹老师：

    狗头金吗？因为狗头金在河溪里，源头肯定是有金矿。一般来说金矿的主要类型有造山型金矿，比如胶东——世界第三大矿区的金矿，资源量已经接近4000吨了，这种区域性的金地球化学异常很高，有可能形成金矿，这种地区水系里面就可能有狗头金，再比如天山那边的阿尔泰山，意思似乎是“金山”有很多的金矿，水系的改造作用造成里面也会有一些砂金、狗头金，因为狗头金肯定要有砂金的迹象，如果区域里有砂金、有一些金矿，前人又已经发现了一些矿点，这样就有可能找到狗头金。

孙老师：

    好的谢谢曹老师！大家听到了吗？去哪里找？

同学：

    去新疆、胶东！

孙老师：

    对。如果疫情允许，大家也可以去捡一点回来！