矿产资源浅说
工学部地球系统工学专攻 特别研究员 王平安
矿产资源是人类社会存在与发展的重要物质基础。社会生产所需的80%左右的原材料、95%左右的能源、70%左右的农业生产资料以及30%以上的饮用水来自矿产资源。
目前,多数矿产资源都需要经过地质调查与矿产勘查才能获得。对探获的矿产资源,根据其有用组分的含量、规模以及其开发利用的经济、技术和环境可行性,可分为当前可利用的矿产资源和不可利用的或潜在的矿产资源。特定形式的矿产资源在地质学中一般称为矿床,而研究矿床的专门学科在中国称为矿床学,在西方国家则称为经济地质学(economic geology)。
寻找尚未被发现的矿床是矿产勘查的主要目的。矿产勘查是一项科学研究性极强的调查、探索和资源评价工作。从科学角度说是一项对自然界矿产资源的科学探索活动;从经济角度说是一项经济活动,以资金投入,谋求发现经济效益更大的矿床。矿产勘查工作具有五大特点∶高风险—自然与社会风险,成功率仅1~10%;高投入—据统计,澳大利亚1955~1978年发现一个有经济价值的金属矿床,平均投入3500万美元;加拿大1951~1971年间发现一个矿床(除煤、铁外)平均投入3000万美元;高效益—据贝利计算,金属矿产勘查效益—增值率在,加拿大1951~1955年为160;1961~1965年为95;1966-1970年为55;高科技—越来越依赖于地质理论、找矿方法与技术;长周期—从发现矿到开发,一般需要10年左右时间。
矿产勘查可分三大阶段∶(1)经验找矿阶段(找矿人找矿阶段):经历漫长时期,以找地表矿为主。直到目前,经验找矿仍然发挥重要作用;(2)地质理论与技术方法找矿阶段:亦就是十九、二十世纪200年的历史;(3)高科技综合信息找矿阶段:21世纪将进入应用高科技进行综合信息找矿阶段。
虽说矿产资源的数量是有限的,但是展望未来,人类仍然可以通过开拓新的矿产资源领域和寻找替代用品两个途径,解决社会生产不断增长的矿产资源需求问题。
1. 入地下海上天,开拓新的矿产资源领域∶地下深部找矿领域宽广,广大发展中国家找矿一般均在浅部,我国平均在400米以内。国际上找矿探矿已可达2000米以下。俄罗斯在科拉半岛的深钻孔(钻孔总深度12千米)中发现了铜、镍矿。海洋中蕴藏有极其丰富的矿产资源,如石油、天然气、多金属结核、富钴结壳、海底热液硫化物矿床,以及大量的天然气水合物。预计海洋中的石油资源量在7048亿吨以上,天然气资源量216万亿立方米。多金属结核分布于水深4000~6000米的深海平原及丘陵区,三大洋均有分布,总量估计达3万亿吨,仅在太平洋区就达1.5万亿吨,其中已经勘查具开采价值的资源量达700亿吨。
2. 合成新材料替代传统的矿产资源∶光导纤维替代金属导线,工程陶瓷替代金属刀具、汽车发动机等,新的合成高分子材料替代日常生活、工业、农业、建筑等方面的金属材料,碳纤维复合材料用于制造汽车、飞机等。
综合展望未来人类社会所需的矿产资源和相关科技发展水平与趋势,我们有理由对此抱持谨慎的乐观态度;但同时又要面对现实,要有急迫感和危机感。以目前科技水平、矿产利用水平、已探明储量水平,大部分矿产在100年内将不能满足人类社会发展的需要,而且绝大部分矿产资源是不可再生的。所以人类仍然有必要增强节约、保护、积极开拓新的矿产资源以及更加有效地利用矿产资源的意识和科技手段。
此文参照了中国工程院院士、我国著名矿床地质学家陈毓川先生的有关资料,特此致谢。