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李子穎:孜孜不倦找鈾人

  • 發佈時間:2014-12-10 07:32:22  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  文·本報記者 陳 瑜

  一個數十米高的鐵架“披”著綠色的帆布“衣”立在百米高的半山腰,2014年12月7日,“鈾都”相山,簡短的開工儀式後,科研和鑽探人員聚在鑽塔下,投入緊張工作。未來半年,他們將每天24小時連續作業,將科學深鑽向下延伸2000米,開始向深部要鈾多金屬資源的征程。

  “這是一個在綜合調查評價的基礎上,經過充分論證選址,開闢深部鈾多金屬成礦環境調查和資源突破的鑽探工程。”項目負責人、核工業北京地質研究院院長李子穎研究員説。

  這幾年,李子穎往相山跑得勤。2013年,他和團隊在相山另一個山頭“切”了一個“小口”,將鈾礦的科學深鑽伸到地下2818米,刷新了此前1200多米的紀錄,發現了鈾多金屬礦化,標誌著我國鈾礦勘查進入更深更廣的新階段。

  過去找鈾礦主要局限于300—500米深度,現在對500—1000米深度的資源潛力已經沒有太多爭論。李子穎説,深鑽是成礦理論和預測模式的驗證手段,二者互相補充,可以為開闢更深找礦空間提供依據。

  實現鈾礦找礦第二空間的突破

  如果説鈾礦找礦的深度在500米以淺被稱為第一找礦空間, 那麼500米至1500米為第二找礦空間。我國鈾礦勘查的深度直到本世紀初大部分在500米以淺,新世紀以來,面對新的鈾資源需求,拓展新的找礦空間迫在眉睫。

  從南昌驅車3個小時,綿延的相山群峰漸漸逼近,越往裏走,路越窄也越難走。李子穎似乎已經熟悉了這一切。

  “這裡的山頭我基本都爬過。”站在群山環抱的中國鈾礦第一科學深鑽的鑽探平臺,李子穎言語中透出自豪。

  2013年,在充分調研的基礎上,他和團隊實施了中國鈾礦第一科學深鑽。幾分鐘的車程外,每三米深度的岩芯被標注、裝成一個一個岩心箱,近千個岩心箱被整整齊齊地碼在倉庫裏,科研人員對它們進行著精細的研究。

  “熱點”,同行這樣形容李子穎的研究,這不僅因為他關注的地表或近地表長期岩漿熱液作用中心,被簡稱為“熱點”,還因為其研究方向已成為備受鈾礦地學界關注的前沿課題。

  按含礦主岩劃分,我國的鈾資源主要有四大類型,即花崗岩型、火山岩型、碳硅泥岩型和砂岩型,前二者為熱液型鈾礦。

  上世紀90年代初,由於我國鈾礦地質找礦中心工作轉移至北方可地浸砂岩型鈾礦,熱液型鈾礦的勘查、研究工作幾乎停滯。雖然50年代初至80年代末,前人對熱液型鈾礦做了大量工作,但找礦深度大都在500米以內,少數地區達500米及其以下。

  隨著新一輪找礦工作逐步深入,熱液型鈾礦的找礦重點已轉移到鈾礦第二找礦空間,即500米—1500米。

  “新一輪鈾礦找礦著眼于尋找中、大型熱液型鈾礦床,首先必須是成礦理論創新。”李子穎説,只有以新的成礦理論、新思路做指導,才能有新的大突破。

  2006年,李子穎經過理論與實驗模擬、依據大量地質事實和地球化學證據,創新提出了熱點鈾成礦作用理論。它闡明瞭鈾在長期多次岩漿熱液活動中的富集機制、成礦流體的深源性和還原性及物理化學條件的變化促使鈾沉澱富整合礦的機理,從更深層次探究熱液鈾礦床的成因問題。

  這對鈾礦床學而言,是研究思路及認識上的重要創新。

  “熱點鈾成礦理論認為,鈾的成礦深度可達3000米。”李子穎説,這一理論成果最直接的影響是認為更深部還有鈾礦。事實上,近幾年,通過工程驗證,實現了主要由深部500米至1500米左右的找礦突破,為推動向深部和週邊尋找熱液鈾礦做出了重要貢獻。

  描繪能源礦産“家族譜”

  鄂爾多斯盆地被認為是我國目前尋找砂岩型鈾礦潛力最大的盆地之一,截至2013年底,評價預測鈾礦資源潛力達數十萬噸。

  然而,十年前,雖然該盆地在天然氣、煤炭等資源探明儲量已位居我國前列,但其鈾礦資源潛力前景並不明朗。

  我國鈾礦界為什麼會對鄂爾多斯盆地的認識發生根本性的改變?改變背後,不得不提的是包括李子穎在內的一群人,他們堅信大盆地成大礦,開始孜孜不倦在30萬平方公里的整個盆地進行成礦預測科技攻關,尋找突破鈾資源。

  在對最典型的鄂爾多斯東勝特大型砂岩鈾礦研究後,李子穎認為,東勝砂岩鈾礦不同於一般的砂岩鈾礦,礦化不是産在黃色和灰色砂岩過渡帶中,而是産在灰綠色至灰色砂岩的過渡帶中,因此,揭示灰綠色砂岩成因非常重要。它主要是因為其表面覆蓋有極薄的一層針葉狀綠泥石。這種綠泥石化與油氣的二次還原作用密切相關。油氣的強還原作用導致砂岩鈾礦增加了一層面紗,即氧化黃色砂岩變成還原色的灰綠色砂岩。

  這一觀點有助於找到真正的礦化帶,尤其對勘查同類礦床,特別是在富産油氣、煤的盆地中尋找類似砂岩型鈾礦具有重要實際指導意義。

  2012年,應邀在國際原子能機構作報告時,李子穎團隊的這一成果得到同行高度關注和讚揚,尤其是擁有石油、天然氣的國家特別感興趣。“因為過去不知道石油、天然氣與砂岩型鈾礦的關聯性,現在可以説解釋了石油、煤、天然氣、鈾這四個家族成員的共生關係,對找礦很有指導意義。”

  建立砂岩型鈾礦快速評價預測技術方法

  “成礦理論在找礦中起著方向指導作用,找礦技術是邁向找礦方向目標的方法,勘查工程是在找礦目標區實現資源突破的手段。”李子穎一口氣道出了找礦的三部曲,光有理論創新還不行,還必須創新找礦技術方法。

  2003年,核工業北京地質研究院聯合核工業208大隊、703航測遙感中心和核工業203研究所等單位,李子穎帶領産學研相結合的團隊,採用地質、物探、化探和遙感及資訊整合技術等多種技術方法,在鄂爾多斯全盆地開展鈾礦成礦快速預測評價工作。

  但要在30萬平方公里的廣大盆地上,快速圈出一個或幾個地表沒有直接資訊顯示的鈾礦成礦帶,難度極大。因為成礦頻寬一般只有數十到數百米,埋藏在地下數百米,有些區域經歷了多期次的地質構造活動事件,加上油氣疊加作用影響,找礦人員很容易被誤導。

  李子穎回憶,項目組勇於創新、打破常規,突破改進多項直接和間接找鈾關鍵技術,在鄂爾多斯盆地北部、西部和南部快速預測了三片一級遠景區,其中鄂爾多斯東北部和西部寧東遠景區經工程查證,已落實成為重要的鈾資源勘查基地,尤其東北部成為超大型鈾礦基地。

  2007年,該項目順利結題,創新建立了東勝特大砂岩型鈾礦“疊合成礦模式”,豐富發展了砂岩鈾礦成礦理論。這些鈾成礦理論和模式為指導鈾資源遠景預測發揮了重要作用。2012年,項目成果獲得了國家科學技術進步二等獎。

  搞科研貴在堅持鑽進去

  談及創新的源泉,李子穎坦言,得益於學習期間接受的嚴格專業訓練和貴在堅持。

  1991年,全國只有40人獲得德國科技交流獎學金(DAAD獎學金),李子穎名列其中。沒有德語基礎的他從零起步,先過語言關,然後在德國柏林工業大學攻讀地質學專業博士,同時擔任國際合作項目課題負責人。

  他的博士論文研究方向是埃及岩漿岩地球化學和稀有元素礦床地質,5年間,他每年有幾個月“泡”在撒哈拉沙漠裏,“從野外取樣、送樣、磨片、數據分析,全部親力親為,因此可深入發現科學問題,並帶著疑問查證求證,取得創新成果。”

  上世紀90年代初,熱液型鈾礦的勘查工作幾乎停滯。1996年回國時,我國鈾礦找礦處於低潮時期,核地質院的形勢也一樣。為了維持生計,李子穎和同事曾經給中小學生賣過地質標本,甚至買來影印機賺取複印費。就是在這樣的情況下,李子穎仍然帶領團隊孜孜不倦堅持科研工作,特別是對貴東花崗岩型鈾礦的系統研究,為熱點鈾成礦作用理論的提出奠定了基礎。因此,他認為,做科研工作堅持就會有創新,堅持就是勝利,特別是困境中的堅持。

  “我從大學一直學的就是這個專業,中途放棄心有不甘。”在不被人關注的低潮期,李子穎認為有更多精力投在科研上。回國之初,他拿著國家給歸國留學人員的5萬元科研經費,扎進廣東貴東,研究岩漿岩和鈾成礦作用,一呆就是幾個月,白天跑山,中午山上就著鹹菜吃隨身帶的饅頭,晚上整理資料,也可以説是苦中有樂, 有付出,就會有産出。這也是對他從事30多年鈾礦地質工作結出豐碩成果的寫照。

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