纪念白云鄂博矿床发现84周年 记中国科学院几代研究者在认知白云鄂博矿床过程中的足迹 |
作者:王凯怡 |
解放后至改革开放前 这段时间涵盖了五十年代,六十年代和七十年代。我们的国家经历了解放初期的经济全面复苏和五十年代中后期及六十年代初期经济及科学技术的飞速发展,但也经历了文化大革命的磨难以及文革期间许多方面停滞不前甚至倒退的尴尬局面。 1951-1955年期间,地质矿产部华北地质局241队进行了大规模的地质勘探工作,对主东矿进行了详细勘察。但是,矿石中磷含量高,矿山不得不面对高磷矿石的选冶难题。为了查明矿石含磷高的原因,这里要引出本所另一位对白云鄂博矿的研究有卓著贡献的郭承基先生。郭先生是中科院院士,是我国稀有元素矿物化学和地球化学研究的开拓者和引领者。1953年从日本归国不久的郭先生受何作霖先生的委托利用先进的矿物化学和地球化学方法对白云鄂博矿床中大量存在的白云矿和鄂博矿进行了研究,发现白云矿为铈族稀土氟碳酸岩即氟碳铈矿,鄂博矿则为铈族稀土磷酸岩即独居石,清楚了解了两种矿物的物质成分,物理和化学性质以及解决了如何进行化学分析和选矿等问题。至于对矿石含磷高的原因郭先生查明主要是因为矿石中含磷灰石之故(绥远省白云鄂博矿床白云矿的研究报告,郭承基,1953,未刊),为如何去除铁矿中的磷提供了依据。 1957年,中苏科学院签订了关于白云鄂博铁,稀土研究合作协议书,拟合作研究矿床物质成分及成因等问题。中方队长为何作霖,合作队秘书为司幼东。合作队经过两年的工作,写出了地质报告并绘制了相关图件,查明了矿区主要稀土矿物的种类和分布初步探明了稀土元素的储量;发现了包头矿,黄河矿和钡铁钛石等新矿物(张培善,洪文兴,1963)。虽然报告仅以粗糙的油印本问世,但在相当长一段时间内该报告为绝密级,很不容易借阅。 中苏合作队的研究结束后,由于白云鄂博矿复杂的稀土稀有元素赋存状态,分布规律与铁矿关系等诸多问题仍未完全解决,包钢虽已上马好几年,却仍然没有针对白云鄂博矿石特点的合适的采选冶工艺流程,国家每天都在遭受着重大损失。在这种情况下,研究白云鄂博矿的物质成分及赋存状态已成为国家最重大和紧迫的科研项目之一。1963年,国家科委为了保护和合理利用白云鄂博矿产资源,在北京召开了4.15会议。中科院地质所承担物质成分和综合利用研究,主要任务是查明稀土,铌和其它可综合利用的元素的赋存状态分布规律及开发利用的价值。与此同时,国家科委还组织了地矿部105地质队,地质部,冶金部所属研究单位共同攻关。由候德封所长提名,郭先生受命主持这一国家级重大研究项目,组建了来自几个研究室包括不同专业人才的“白云队”。白云队的成员都很年轻,多数刚从学校出来,是土生土长由我们自己国家培养的。郭先生还有张培善和王中刚作为白云队的负责人和业务指导,对研究工作抓得很紧。为了早日完成任务,为包钢合理开发和利用矿山资源提供依据,大家工作都很努力。实际上, 我所在1962年夏就已派遣部分研究人员如张培善、胥怀济、胡辅佑等先期赴白云鄂博展开野外工作。1963年初夏,正式组队后的全队人马浩浩荡荡齐赴白云鄂博进行野外工作。针对白云鄂博矿元素组成的复杂多样,白云队成员进行了分组,每组二至三人。有的组专攻稀土,有的专攻铌钽,有的负责同位素年代,有的负责稳定同位素研究,还有专门研究东接触带花岗岩的。我和我的同班同学苏贤泽参与了王中刚领导的稀土组。那时跑野外,没有汽车,主要靠走路。好在主东矿距我们住的地方都不算太远,个把小时就能走到。但那时的主东矿是两座山,要高攀还是有点费劲的,我和苏贤泽在野外工作期间天天不是爬东矿就是爬主矿。虽然野外的条件比较艰苦,那时中午带饭通常就是馒头窝窝头就咸菜,但大家并不介意,在野外工作了一个多月,才胜利收兵。1964和1965年又进行了两次野外工作。值得一提的是,时任地质所所长的候德封,1964年曾亲临白云鄂博野外检查指导工作,路途的颠簸还碰伤了他的秃顶,好在伤得不算重。晚上,他跟大家随便叙谈,谈到作研究他语重心长的叮嘱大家思路可海阔天空,但具体工作要脚踏实地,要能忍受清苦和孤独,作研究就别想发财。他还跟我们生动讲述了他早年在东北考察的故事,晚上住在老乡家里时,睡在棺材上,没想到棺材中竟藏有人。他还提到他的一些有事业心的同行在旧中国兵荒马乱之际不畏艰苦和险恶的环境在四川和贵州进行考查时不幸被土匪杀害,丧失了年轻的生命,这些都给我们留下了极其深刻的印象。是的,前辈们在那样艰苦的年代依然执着的坚守对地质事业的追求,这种高尚的思想境界特别值得当今略显浮躁环境中人们的追忆和学习。 接触了白云鄂博的各类型矿石后,才会领教白云鄂博矿床物质成分之复杂,矿物种类之繁多,新矿物种属之多,实属罕见。且矿物之粒度又非常细,使辨认鉴定和分选它们十分困难。此时,郭先生的矿物化学这一学科的思路和方法发挥了极大的功用。如过去白云鄂博的铌,仅知道以易解石的形式存在(张培善等,1962),条带状矿石中虽然含铌,却找不到对应的矿物。铌铁矿的性质与赤铁矿有些类似,在富含赤铁矿的条带状矿石中找出铌铁矿就等于在赤铁矿的汪洋大海里去找寻被掩没的铌铁矿。后来,是化学人员利用选择溶解的方法,先溶解了大量的赤铁矿而难溶的铌铁矿残留下来,才将铌铁矿找出。后来铌铁矿被确认是白云鄂博矿的主要铌矿物之一。还有一个例子,也很说明问题,李绍柄和候鸿泉在研究钠辉石型矿石中的烧绿石时,发现其含锆特别高。后来是化学人员在溶解烧绿石时发现了不溶残渣竟然是锆英石,帮助了地质人员搞清楚烧绿石含锆高的原因是因为其包裹了更细小的锆英石之故。通过这些实践一种鉴别和分离不同矿物的化学物相法建立了起来。白云鄂博许多极其复杂的稀有元素矿物组合的鉴别和分离正是广泛应用了这种方法而得以解决。六十年代初还没有ICP-MS,当时要测定岩石和矿物中化学性质极其相似而在自然界总是紧密共生的15个稀土元素,并非易事。郭先生提出将岩石和矿物中的稀土先用化学方法富集起来,再用X-萤光光谱进行测定,从而解决了当时这一大难题。当时,郭先生为室主任的第七研究室,除地质研究人员外,还拥有几个化学实验室和一批专业的分析化学骨干人才,在对白云鄂博各种复杂问题的攻克中,他们与地质人员密切配合,发挥了不可替代的作用,虽然他们的名字几乎没有出现在有关白云鄂博研究的各类出版物中,但我们不会忘记他们对白云鄂博研究的默默奉献。1964年时任地质所付所长的涂光炽先生十分重视先进仪器设备的引进和利用,我国进口的第一台电子探针就是他主持引进的,利用这台探针,白云鄂博矿床中的许多首次发现的新矿物及一大批稀土铌钽矿物才得以测定出来。在化学物相法和电子探针相继运用后,稀土铌钽物质成分的查定取得了突破性的进展。这些研究进展以简报的形式不断发往包钢和白云鄂博矿山,如“内蒙白云鄂博矿区矿石及矿物中稀土配分的研究简报”,“内蒙白云鄂博矿区易解石富集带工作简报”,“内蒙白云鄂博矿区主矿上盘钠交代岩中铌钽的分布”,内蒙白云鄂博矿区锆英石的研究简报“等,”内蒙白云鄂博东接触带花岗岩研究简报“,内蒙白云鄂博矿石,矿物稀有元素分析方法摘要”等,这些简报及时的指导了采选冶生产任务。 1965年初夏,白云队顺利完成任务。提交了矿床研究的“总结报告”和“补充报告”。在65年包头召开的第二次4.15会议上,郭先生向大会报告了取得的成果,得到有关领导和单位的高度评价。稍后,国家科委将白云队的研究报告以“科学技术研究报告”0633号于1965年9月出版。1963年科学出版社内部出版了“白云鄂博矿物志”(张培善,洪文兴)。1974年内部出版了“白云鄂博矿床物质成分地球化学及成矿规律的研究”(该成果获1978年国家科技大会奖)。在以上非正式出版物及内部出版物中,首次全面阐述了白云鄂博矿区的矿石类型,物质组成,赋存形式和分布规律,并对矿床成因及控制因素提出了看法,一个富钠富氟的成矿热液选择性交代不同成分沉积岩的成矿模式建立起来。首次明确提出白云鄂博是一大型铁,稀土和铌矿床,并估计了稀土和铌的大致储量。首次全面报道了白云鄂博极其丰富的稀土铌钽等稀有元素矿物学研究成果,包括首次发现的许多新矿物。虽然在那个时代以上成果仅能以非正式出版物方式问世,另外,出于对火成碳酸岩认识的局限,未能正确判断矿床热液的来源,但在经历了三四十年后,我们从新面对这些内部研究报告,依然感到这些研究成果沉甸甸的学术价值及对当时生产实践的重要指导作用。 |
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