白云鄂博里的探索與發現

一座礦床，就是一座寶藏。作為世界上最大的稀土礦床，白云鄂博不僅是中國最大的鈮、螢石和釷礦床，還是大型鐵礦床，伴生有鈧、硫、磷、鉀等多種稀有稀散元素，以李以科為代表的科研團隊，常年扎根于此，為新礦物發現，成礦理論，找礦突破，資源開發，提供了依據和支撐。

新理論的提出

在地質勘探界，白云鄂博的礦床成因一直眾說紛紜，大致可歸納為“水成”學說和“火成”學說，而中國地質科學院礦產資源研究所（以下簡稱研究所）也早已對其進行了研究。早在上世紀六七十年代，研究所老專家袁忠信與白鴿就曾對白云鄂博特別是礦床成因做過深入的調查和研究，并提出“海相火山噴溢沉積碳酸巖礦床”等認識，可惜因種種原因中斷了。作為傳承者，李以科扛起了深耕探索的大旗。

科研是一項細致的工作，李以科團隊匯集了詳細的18條大比例尺剖面、近500件樣品、4000多張顯微照片、300多個電子探針點資料，研究了白云鄂博礦床的蝕變分帶和蝕變礦物成分，繪制了首張白云鄂博礦床蝕變分布圖，識別出與火成碳酸巖配套的堿性巖，并對未蝕變碳酸巖進行了地球化學及年代學研究。同時，他們認為，白云鄂博“賦礦白云巖”為巖漿成因的白云石碳酸巖，但遭受了強烈的韌性剪切變形和動態重結晶作用。

具體的成礦過程是：高溫高壓條件下，碳酸巖漿經持續結晶分異演化成高鹽度、超臨界流體，稀土元素則大量富集到熔（流）體相中。碳酸巖漿深度小于5000米時，熔體—流體不混熔，流體蝕變不一定成礦；巖漿侵位深度大于5000米時，高壓下熔體—流體連續演化過程，超臨界流體富集稀土，與圍巖反應（反矽卡巖），形成高品位稀土礦。

于是，“與碳酸巖巖漿作用有關的巖漿型+高溫熱液交代型礦床”的成礦理論誕生了，因其成礦過程跟經典矽卡巖型礦床成礦動力相反，李以科團隊將其稱之為“反矽卡巖型礦床”。

新的理論，全新的認知，揭開了白云鄂博礦床成因的面紗，也為后續的綜合勘查，提供了新的路徑。

新礦物的誕生

新礦物研究，是地球科學領域重要的基礎性研究工作。其發現數量、研究深度及分析技術水平展現了一個國家基礎科技綜合實力的體現。耕耘在白云鄂博的李以科，一直以發現新礦物為己任，2022年，夢想走進了現實。

2022年12月2日，由中國地質調查局礦產資源研究所李以科研究團隊發現并申報的新礦物“白鴿礦”，獲得國際礦物學協會-新礦物命名及分類委員會高票通過，批準號IMA 2021-002a。新礦物英文名稱“Nioboixiolite-”，為紀念在白云鄂博地區首次發現鈮鐵礦并開啟鈮資源調查研究的白鴿研究員，團隊將新礦物中文名稱確定為“白鴿礦”，目前其標型樣品存放于中國地質博物館，編號M16118。

白鴿礦發現于白云鄂博稀土-鈮-鐵床隱伏碳酸巖體中，是在白云鄂博礦床發現的第16個自然界新礦物。它是一種黑色不透明的鈮鉭氧化物。一直以來，白云鄂博被認為是極度富釷（Th）貧鈾（U）和極度富鈮（Nb）貧鉭（Ta）的碳酸巖型稀土-鈮-鐵礦床，本次發現的白鴿礦中UO3、Ta2O5含量分別達到20.21%、13.75%，預示著可能經歷了特殊的成礦過程。

白鴿礦的發現，不僅豐富了白云鄂博富鈮礦物的種類，為鈮礦的開發提供了重要啟示，同時為找尋更加珍貴的鈾、鉭資源提供了新方向。

新思路的勘查

在李以科團隊看來，白云鄂博礦山開發近70年，消耗了大量探明的鐵和稀土資源，目前，露天開采已經接近尾聲，尋找深部接替資源，迫在眉睫。

2019年，李以科所在的研究所與包鋼集團簽署《白云鄂博科學研究基地合作框架協議》，合作建立白云鄂博科學研究基地，制定了產學研密切融合的“五年計劃”。李以科帶領團隊從找礦理論研究入手，為打破科技創新和資源勘查僵局而另辟蹊徑。

2019年到2020年，李以科團隊，聚焦構造對深部礦體控制作用，開展了專題地質填圖-反射地震-重力-磁法-電法綜合勘查技術方法示范，通過專題構造填圖，提出了礦區近東西向逆—平移斷層導致了主礦、東礦深部礦體向東平移的新認識，明確主礦、東礦深部存在受構造控制的鐵礦體。同時，他們利用三維正演的方式，精確地消除了數百米高的礦渣堆等人文干擾源在重力地形改正過程中帶來的密度不均一問題，開展重磁聯合反演建模，透視主東礦區深部結構，定位深部礦體空間位置。

在計算機的模擬下，白云鄂博的控巖斷裂以及主東礦地下礦體的形態清晰可視：600米以淺，礦體并不相連，主東礦分開；600米以下，兩部分聯通為一個大礦體，且深部可能有共同的巖漿房（通道）。根據這些新認識及對礦床成因的全新理解，李以科團隊修正了1954年以來沉積變質型礦床的勘查模型，提出了構造控制的接觸交代型礦床勘查模型及深部勘查方向，并圈定3處鐵礦找礦靶區。

2021年3月至2023年10月，包鋼集團公司對新的勘查模型進行驗證，最終完成43個鉆孔，鉆進35700多米。結合野外編錄及化驗估算，預計可新增鐵礦資源量超2.28億噸、稀土金屬氧化物量895萬噸；伴生螢石約2000萬噸，與鐵礦異體共生的鈮金屬氧化物量68萬噸。

經歷了70余年的精細勘查和高強度開發，白云鄂博礦山還有很多未解之謎，還有多少亟待開發的資源？是否還有新的礦物誕生，巨量稀土超常富集機理等問題，都需要科研人員的不斷是深入研究和探索。為此，李以科將繼續以此為使命，披荊斬棘，砥礪前行。

專家簡介

李以科，研究員、博士導師，現任中國地質科學院礦產資源研究所礦物研究室副主任，稀土學會地采選專業委委員，《中國地質》第四屆編輯委員會委員，“自然資源部深地科學與探測技術重點實驗室”學術骨干成員，中國地質科學院礦產資源研究所科學技術委員會委員。長期從事稀土、螢石、晶質石墨等關鍵礦產成礦作用研究與勘查評價工作，先后主持國家自然科學基金、地質大調查、行業基金、省地勘基金、企業橫向等項目20余項。榮獲“全國礦產資源利用現狀調查”突出貢獻獎，自然資源部找礦戰略突破行動優秀成果1項（R1）、冶金礦山科學技術二等獎1項（R1）、國土資源部科學技術進步二等獎1項（R10）、冶金科學技術進步獎1項（R8），包鋼集團公司科技成果獎1項（R4）、中國地質科學院礦產資源研究所年度科技成果一等獎2項（R1）。公開發表學術論文40余篇，新礦物“白鴿礦”第一發現人。