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  地质科学与可持续发展 张陟  
 

今年一月,国务院发布了《关于加强地质工作的决定》,全面阐释了新时期地质工作的地位作用、总体要求、基本原则、主要任务以及加强地质工作的主要措施。《决定》的发布实施是我国地质工作的一件大事,对全面增强勘查的资源保障能力和服务功能,促进地质工作更好地满足经济社会发展的需要,具有十分重要的意义。

全面贯彻落实科学发展观,实现我国经济社会的全面协调可持续发展,所需要的支撑条件包括许多方面,其中一个重要方面就是被人们形象地比喻为工业粮食的矿产资源。就目前来说,我国95%的一次性能源、80%的工业原材料、70%以上的农业生产资料、30%以上的农田灌溉用水和三分之一人口的饮用水都来自于矿产资源。可以预计,在未来一个相当长的时期,我国仍将处在工业化的过程当中,对资源的需求也将保持较高的增长。没有资源的充足保证,可持续发展就失去了物质基础。

中国作为一个大国,解决发展过程中的资源问题要靠自己。从国家资源安全的战略高度考虑,利用外国资源只能作为一种补充,而不能作为基本立足点。立足国内解决矿产资源问题,无非两个途径,一是开源,二是节流。根据我国的地质条件、资源特点、地质工作程度,可以肯定地说,无论是开源还是节流,都必须紧紧依靠科技进步和创新,充分发挥地质科技的引领作用。如果仍然沿用传统的理论和方法技术,我国的地质找矿工作很难有大的作为,更谈不上实现重大突破。

地质科学是六大基础科学之一,同时又是一门实践性很强的应用科学,对于矿产资源的勘查发现和合理开发利用具有不可替代的引领作用。概括地讲,地质科技可以通过发现和探明更多的矿产资源,改变矿产资源的品种、质量要求和资源综合利用等方式实现资源的开源;通过资源的综合利用,提高资源回收水平等方式达到资源节约的目的。

发现和探明新的矿产资源。地球上的矿产资源是在几十亿年的漫长历史过程中,经过各种地质作用而形成的。从理论上讲,这种资源是一种有限资源,并非取之不尽、用之不竭的。如果假定科技水平保持不变,那么找矿难度将随着矿产资源开发利用数量的增加而增加。据有关部门对我国建国以来铜、铅、锌、金等矿种不同时期找矿难度的测算,从20世纪50年代到80年代,这些矿床的平均勘探深度分别为200米、251米、265米、323米,90年代增加到364米,目前可能已经达到或超过400米。综合找矿难度系数测算结果是:假定50年代找矿难度为1,以后各年代分别为1.28、1.63、2.00和2.36,随着时间的推移,找矿难度系数会越来越大。为了提供可持续利用的矿产资源,人类必须不断拓宽找矿活动的空间:从人口密集区扩展到边远地区,从地球表层转向地下深部,从陆地走向海洋甚至走向太空。

科学技术在拓宽找矿领域、发现和探明新的矿产资源方面的手段主要有:新的找矿理论的突破、找矿方法和探矿手段的进步以及其他相关配套技术的创新。从我国的矿床发现史看,每一次找矿科学技术的重大突破,都给我国的地质找矿工作带来一次新的飞跃。

—— 先进的成矿理论在由已知领域探索未知领域方面能够起到极其重要的指导作用。例如,在“陆相成油”理论产生之前,我国曾被某些外国地质学家断言为“贫油国”。“陆相成油”理论产生之后,指导我们找到了大庆、辽河等许多大油田,使我国由所谓的“贫油国”一跃变成了一个产油大国。

—— 先进的找矿勘探手段是实现找矿突破和降低勘查成本的重要途径。从找矿勘探的发展历史看,为了克服找矿难度不断增加所带来的困难,必须不断研究和应用找矿新技术、新工艺、新方法。当前找矿勘探技术在旧的地质填图、普查、钻探的基础上,又大量采用了电法、磁法、重力法、地震法等地球物理勘探方法和同位素地球化学方法,并且广泛采用航空测量、遥感等高科技手段和其他先进技术。这些先进技术在实现找矿突破方面发挥了十分重要的作用。例如,我国新疆阿尔泰地区自古以来盛产砂金,长期在寻找原生金方面多次尝试未获成功。“七五”期间中国地质科学院某研究所会同有关部门联合攻关,采用地质、地球物理、地球化学、航空遥感等多学科、多手段联合攻关,首先发现了多拉那萨依蚀变岩型金矿,进而又发现了多个原生金矿,突破了该地区原生金矿的找矿难关。

改变矿产资源品种、质量要求。科技进步通过增加矿产资源种类或降低对矿产资源的质量要求,达到开源的目的。从资源利用的发展过程看,随着科技进步,人类认识和利用矿产资源的种类和数量不断增多,导致矿产资源概念的外延不断扩大。另一方面,由于采、选、冶技术水平的提高,导致对矿产资源的质量要求不断降低,从而改变了矿与非矿的界限。

在资源利用史上,由于技术上的突破导致对矿与非矿认识上的飞跃的实例不胜枚举。例如,我国黔西南金矿是1980年发现的,当时这种“微细粒金矿”在我国南方属首次发现,由于选冶技术不过关难以开发利用。中国地质科学院综合利用研究所通过研究,证明该矿是可以开发利用、具有重要价值的金矿床。根据这一研究成果,地质工作者在该地区开展了大规模勘查工作,获得了十分可观的金矿储量,随后又发现了一个大型金矿,从而使黔西南地区成为我国两个最大的金三角之一。另外,我国自从低品位金矿堆浸技术推广后,解决了大量低品位金矿的利用问题,使我国黄金产量大幅度提高,成为世界黄金生产大国。

再如,人类在开发利用铜矿方面,由于科学技术的不断发展,利用品位由最初的5%,下降到2—3%。目前由于矿石粉碎工艺和选矿工艺的提高,铜的入选品位最低可达到0.7%左右。铜矿可采品位的提高,使铜矿储量大幅度增加。斑岩铜矿过去只作为一种矿床类型去认识,未能开发利用。也正是由于选矿技术的提高,使品位仅为0.3%的斑岩铜矿也被列入可开采范围。贫而大的斑岩铜矿的可利用问题解决后,使占世界铜储量55.3%、占我国铜储量41%的斑岩铜矿得以利用,也使全世界可利用铜储量增加12.7亿吨,我国可利用铜储量增加2487万吨。

资源综合利用。资源综合利用是实现矿产资源节流的重要途径。通过综合利用可以使“小矿”变成“大矿”,使“一矿”变成“多矿”,从而增加矿产资源总量,提高资源使用效益,保护生态环境。矿产资源综合利用一般包括共生、伴生组分的综合利用和尾矿的综合利用。

我国大多数金属和非金属矿产中都有共生、伴生有用元素,其中尤以有色金属矿产为多。据统计,在我国已发现的近170种矿产中,有80多种矿产含有共生、伴生元素。如铜矿床中含有铁、铅、锌、钼、镍、钴、金、银、铋、铂、钨、锡、硒、碲、硫等,伴生金的储量约占金总储量的28%,伴生铜的储量约占铜总储量的25%,而银的伴生储量比重则更高。目前我国从伴生矿产中回收的铜占铜总产量的25-30%,金占金总产量的25%,铂族金属和稀散元素几乎全部靠从伴生矿中回收。

提高资源利用水平。提高资源开发利用水平对节约资源,提高资源开发利用的经济效益具有十分重要的意义。提高采矿、选矿和冶炼各个环节的回收率,是提高资源开发利用水平的关键。科技进步在提高这些回收率方面具有十分重要的作用。具体方式有以下三种:一是矿山开发中的低品位、边界品位矿石的确定和回收,改进开采设备和开采方法,以提高储量回收率;二是在露天开采时,尽量减少剥离量,对边坡加强保护,减少废石的开采;三是在选、冶过程中对一切有用元素、主要元素最大限度地回收,对有害元素加以清除,以实现最大经济效益。

我国铁、锰等黑色金属矿山采选平均回收率为65%;国有有色金属矿山采选综合回收率只有50%;煤矿矿井回采率也只有50%左右,如果加上集体、个体煤矿,则只有32%。矿产资源回收率不到30%,比发达国家低20个百分点。研究表明,如果金属矿山开采回收率提高10个百分点,中国就将增加几千万吨的矿石量,相当于新建几十座矿山。由此可见,提高资源回收水平、节约矿产资源以提高矿业经济效益,实现资源可持续利用具有巨大的潜力。

回顾地质科学的发展历史,我们不难看出,地质科学的发展主要来源于社会的需要,并随着社会的发展,科技的进步和生产、生活需求的增加而发展。地质学在初创时期,主要从事的是认识地球、认识自然的活动。在其后的一个很长时期里,地质科学的主要任务是通过认识地球来解决人类生存和发展所需要的矿产资源问题,为满足社会经济发展做出了巨大贡献。这个时期的地质科学不仅从事认识自然的活动,而且参与改造自然的巨大工程。这是地质科学发展的第二阶段。但是随着时间的推移,当今人类正面临着人口膨胀、资源短缺、环境恶化和灾害频繁发生的严峻形势。因此,协调人和自然的关系,与继续解决人类所需矿产资源的同时,合理利用资源,减轻自然灾害,保护生存环境,已经成为今后地质科学研究同样重要的任务。也就是说,地质科学在认识自然和改造自然的同时,还要研究如何适应自然的问题。地质科学的发展正进入一个认识自然、改造自然、适应自然三者有机结合的新阶段。


 
   
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