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戈壁惊雷-奥尤陶勒盖矿床发现的故事 精选

已有 4003 次阅读 2020-6-1 09:05 |系统分类:科普集锦

平沙莽莽,疾风萧萧,似见金戈铁马,弯弓射雕;羌管悠悠,胡笳哀哀,又闻昭君文姬,泪透衣衫。瀚海苍茫,广袤无疆,大漠孤烟中浸透着落寞与荒凉,长河落日里诉说出哀戚与忧伤。大约一个世纪前,美国探险家Roy Chapman Andrews(《夺宝奇兵》电影主角考古学教授印第安纳·琼斯原型)来到蒙古戈壁,幸运地发现了世界上第一枚恐龙蛋化石与史前古人类活动痕迹,从而证明这里曾经绿波漫野,生机横流。19世纪以来,地质学家先后在此发现煤炭、石油、金铜等矿产资源与能源,为这片贫瘠的土地注入了热量与能量,使之不断变得喧嚣与富饶。伟人只所以是伟人必有惊天动地之举,大矿之所以为大矿必尽艰苦卓绝之力,找矿并非一蹴而就一项简单的地质活动,地质禀赋、当地知识、市场趋势、商品价格和法律环境等一系列因素都可能波及项目进展与成果。找矿实践证明,我们既要遵循地学的基本准则,又要不被繁文缛节羁绊,墨守成规固然不失一种有效生存策略,但总感觉消极被动,不若英雄侠气,逐矿四方,锐意进取,果敢开拓,方会有一个崭新的另类世界。找矿开始像吸食鸦片,只是一种幻想,进程中发现的矿化迹象如翠笛声起,趋人不舍,最后发现大矿的那一刹那玉兔揣怀,惊若天梦。把曾经梦想的幻想变为如今切实的现实不正是找矿勘探地质学最大的魅力所在吗?上世纪末本世纪初在蒙古南戈壁发现的奥尤陶勒盖超大型斑岩型铜金矿床仿若晴天霹雳,戈壁惊雷,在地质人心中炸开了一道裂痕,也开启了戈壁寻找矿产的新纪元。它背后隐藏的故事,折射的思维长期为人们津津乐道,既是一种东西科学技术的交流,又是一种东西文化思想的碰撞,值得深入借鉴与深刻反思。

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谁家姑娘戈壁弄筝一曲?(陈鹏力提供,已得到其本人同意)

上世纪90年代初,苏联解体殃及池鱼,蒙古经济也陷入了崩溃边缘,为了尽快走出泥潭,蒙古当权者众志成城,以壮士断腕之心从上到下开展了一场轰轰烈烈,大刀阔斧般的经济、政治改革。采矿业一直是蒙古经济的支柱产业,在国民生产总值中扮演重要角色,是经济复苏的稳定平台,为此政府制定了灵活机动的矿业法律,尽量营造信马由缰的矿业环境,借以吸引外资。额尔登特矿业公司(Erdenet Mining Corporation,简称EMC)当时是蒙古最大的矿山企业,经营着蒙古发现的最大的斑岩型Erdenet Ovoo铜钼矿床,借着去美国培训学习的机会,公司代表联系上了美国岩浆铜业公司(Magma Copper Company,简称MCC)。MCC是美国一家大型矿业公司,以铜矿勘探、生产及冶炼为主业,旗下矿山多分布于亚利桑那及内华达州,著名的斑岩铜矿模式的确立主要就来自该公司所拥有的San Manuel, Kalamazoo两座矿山。1994年,MCC派出专家代表团考察了EMC,本意是想投资EMC,但很快注意力就被分散于蒙古全境的数百个铜矿化点所吸引,认为寻找铜矿潜力巨大,建议成立合资公司(Joint Venture,简称JV),共同勘探铜矿。MCC有经验丰富的找矿专家与经营大型矿山的管理人员,EMC有在蒙古找矿的实践经验及广泛的人脉关系,双方一拍即合,经多次商讨,于19954月份签署了JV协议。

公司成立后,立刻招兵买马,准备野外调查事宜。在几乎对蒙古全境的铜矿化点梳理一遍后,他们选择出75个找矿远景区进行实地考察。调查组兵分两路,不辞劳苦,日夜兼程,风餐露宿,多方奔波,克服文化壁垒,语言障碍,道路不畅,天气恶劣等层层难关,在短短6-8三个月的时间内,就对其中的73个找矿远景区进行了全面检查,并采集了大量样品。各种反馈信息表明:在南戈壁寻找具有次生富集的斑岩型铜矿前景广阔,野外识别标准包括(1)存在石英-泥质蚀变发育的斑岩体,(2)存在淋滤的网状石英脉,(3)残留有铜矿化迹象的孔洞,(4)表面有褐铁矿和赤铁矿化。想法并非全新立异,但在蒙古勘探史上却鲜有尝试。四个优选找矿远景区逐渐浮出水面,其中两个位于南戈壁。公司于11月份兴致冲冲地向蒙古地质调查局递交了勘探许可证申请材料,但令人失望地是,由于当时蒙古与日本一家公司在这四个找矿远景区都有业务往来,被无情拒绝。更为令人震惊地是,当年12月份,上面传来MCC被“澳洲巨人”布罗肯希尔私人有限公司(Broken Hill Proprietary Company Limited,简称BHP)收购的消息……

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铜矿远景区野外调查分布图(来自文献1

1.铜矿远景区,2.行政中心,3.铁路,4湖泊

BHP收购MCC后,起初看来只是公司名称的变化,但由于当时EMC的首席执行官卷入了一场政治与经济腐败丑闻,EMC不能按照原先合同规定筹集到相应份额的钱款,虽然双方都做出了极大让步与努力,但JV最终还是于199610月份土崩瓦解。BHP遂决定单独在蒙古成立勘探分公司,继续寻找符合自身勘查战略需求的斑岩型铜矿。

19969月份,由美国著名勘查地质学家D.Cox与熟知蒙古全境地质情况的D.Garamjav领导的野外调查小组来到了南戈壁,在蒙古已知最大的Khanbogd碱性杂岩体西侧调查Garamjav曾于1983年到访时发现的铜矿化点。他们无意中发现了一座硅化明显的小山,小山直径150米,高几十米,由强烈硅化-泥化-绢云母化的安山质和英安质火山岩组成,石英网脉中包含了大量淋滤后残留的孔洞,广泛分布的褐铁矿与赤铁矿暗示深部可能有辉铜矿次生富集体。地表由于黏土、高岭土等矿物的存在呈白色斑点状,这一特征与周围区域形成鲜明对比。小山附近可见古人类采矿留下的圆形坑洞及含铜矿渣,未发现现代勘查的痕迹,表明她还是一块“处女地”。调查人员将这座小山命名为奥尤陶勒盖(Oyu Toigoi),意为绿松石,虽然此地只有颜色与之相似的孔雀石。这一切均表明奥尤陶勒盖极度符合人们心目中斑岩型铜矿勘探标准,前景光明,尽管做出这样的判断还为时尚早,但是给了这群威武的地质汉子一根充满希望的“套马杆”。能在这么短的时间内,通过传统的“靴锤式”(boot and hammer)勘查方式发现有深远广阔前景的找矿靶区若非有一支地质知识丰富,找矿经验十足,野外嗅觉灵敏,内心充满渴望的精良团队断难实现。

奥尤陶勒盖以往地质资料极少,需要进行详细勘查,以全面评价其找矿潜力,1997年设计的地质工作(按时间顺序)包括地形测量、地球物理测量、地质填图与地球化学测量,最终通过资料融合,圈定找矿异常区,用钻探手段进行验证。勘查未动,遥感先行,使用美国LandsatTM(thematic)与法国SPOT卫星生成的遥感解译图像可以识别岩石蚀变区及判别岩体、断裂等信息。地球物理使用了磁法测量与瞬变电磁测量,磁法测量可以圈定低磁异常,低磁异常反映了与绢英岩蚀变相关的磁性破坏(magnetic destruction)。瞬变电磁用于圈定覆盖层下的次生硫化物富集区。填图比例尺为1:25,000,可以详细了解勘探区地质情况及查证遥感、物探异常。地球化学测量主要进行岩屑、土壤及水系沉积物取样,圈定化探异常及追踪已知矿化。最终通过资料分析与整理,圈定出中、北、南、西南4处最有希望的待钻探验证的矿化异常区。

1997-1998年间分三个阶段,共实施钻孔23个,合计3789m,其中8个有重要矿化显示,最主要的发现是在勘探区中部发现了具有一定规模的次生辉铜矿体,但由于BHP的勘探策略是发现像智利Escondida一样便于露天开采的次生富矿体,因此勘探网度设计为400×400m,也就不能对深部原生矿体进行充分评价。各种迹象表明,深部存在更大规模的矿体,且在矿区南部、西南部及北部、东北部都有进一步找矿潜力。初步估算资源量438百万吨,其中Cu@0.52%,Au@0.25%,公司更是乐观估计,潜在资源量达12亿吨,将会成为蒙古第二大斑岩型铜矿床。

1990s中后期,国际金融市场疲软,导致矿产品价格狂跌,内部管理又出现了混乱,一时之间BHP这艘“巨轮”处于内忧外患,风雨飘摇中,公司不得不进行内部调整,以尽力摆脱困境,在此情形下,勘探费用大幅消减,勘探目标大为提高。对于BHP这样的矿业大鳄,发现小矿是没有任何意义的,只有那些世界级矿床才能满足其胃口。他们将世界级矿床分为三级,即Tier1,Tier2,Tier3,Tier1是世界矿产品价格无论如何波动都能赚钱的那种,Tier2则是在价格高时有利可图,价格低时无利可图那种,Tier3直接关闭或甩手。奥尤陶勒盖被确定为Tier2,需要寻找投资伙伴,共担分险。

为了找到合适的投资者,BHP管理层决定在多伦多举行的加拿大勘探者和开发者协会(Prospector and Developers Association of Canada,简称PDAC)1999年会上展示奥尤陶勒盖岩心样品及相关资料,PDAC是世界上最重要的勘探会议,每年都会吸引来自世界各地成千上万的勘探者与投资者。许多公司代表驻足于BHP展柜前,其中就包括艾芬豪矿业公司(Ivanhoe Mines),他们当时正在中国与蒙古寻找合作项目,作为一家比BHP小得多的矿业公司,他们的胃口没有那么大,次生硫化物岩心样品引起了他们的极大兴趣,最终他们赢得了与BHP合作的机会,2000年5月8日双方签订了合作协议。在艾芬豪矿业公司的领导下,奥尤陶勒盖项目将在新的历史时期迎来最为激动人心的时刻。

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BHP奥尤陶勒盖勘探区钻孔分布图(来自文献1)

23个孔,合计3789m

2000-2002年为双方第一合作阶段。艾芬豪矿业公司优先选择实施浅部反循环钻,目的是增加次生硫化物资源量,在打了几十个钻孔后,初步估算资源量只有50百万吨,太小了,尤其是在基础设施薄弱的荒无人烟的戈壁滩里,公司的一些领导也对项目的前景心存质疑。何去何从?奥尤陶勒盖走到了关键路口,利用仅有的剩余资金,项目总负责Charlie Forster决定打三个深孔,经过深思熟虑后,他在勘探区中部设计了OTD159,南部设计了OTD149,第三个钻孔OTD150他犹豫了一下征求了Garamjav的意见。Garamjav建议在原先BHP钻进的OTD010旁实施,OTD010位于勘探区西南部,当年遇到了37m Cu@0.4%,Au@1.2g/t的富矿体,但由于存在断层,岩石破裂等技术原因未达到设计孔深被迫停钻,建议最终被采纳。2001年3月,BHP与南非矿业巨头Billiton合并,组建了必和必拓(BHP Billiton),成为矿业界的“巨无霸”。到2002年4月8日第一阶段截止日期,艾芬豪向必和必拓提交的报告未有达到后者行使回购选择权的条款要求,因此按照合同规定,必和必拓需将奥尤陶勒盖项目勘探许可证及其他资料设备全权转让给艾芬豪,至此,奥尤陶勒盖全部为艾芬豪所拥有,这是奥尤陶勒盖项目历史上的一个重大转折点。OTD150钻进深度578m,矿化长度508m,Cu@0.81%,Au@1.17g/t,一举扭转奥尤陶勒盖看衰的命运。在许多矿床发现过程中,总有那么一两个“复活”孔,它突然打通了关隘,揭开了宝藏的秘密,使得前途一片光明。与此同时,在勘探区远北地区也取得了重大突破,OTD270在穿透200m的覆盖层后,遇到了638m的原生黄铜矿-斑铜矿化。更令人兴奋的发现来自OTD367A孔,矿化长度155m,Cu@4.41%,Au@1.61g/t;OTD409孔,矿化长度66m,Cu@3.52%,Au@1.88g/t。为了纪念Hugo Dummett,这位奥尤陶勒盖项目早期的坚定支持者,这位加拿大最大钻石矿Ekati发现的幕后大脑,这位全副身心致力于寻找世界级矿床的梦想家,这位因疲劳驾驶发生车祸殒命的前SEG主席,决定将新发现的远北矿区命名为Hugo Dummett矿。生活总是充满了意外与惊喜,假如在第一阶段截止日前,OTD150已经实施,触发了回购条款,也许奥尤陶勒盖就不会为艾芬豪全部拥有,然而生活没有假设。勘探事实证明:再精致的理论,再美好的想法,没有钻探验证,一切皆是徒劳。

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Hugo Dummett与D Garamjav在野外(来自文献1)

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2000-2002第一阶段艾芬豪完成的钻孔分布图(来自文献1)

183个钻孔,合计39663m

在随后的日子里,艾芬豪将勘查重点主要集中于南北两端,且捷报频传,屡有突破,目前已经形成一条长12km的北北东向矿化走廊。截止2010年9月8日,共实施钻孔1650个,钻进深度900km。2013年7月8日,矿山开始投入生产,产品运往中国。截止2014年12月31日,各类(探明的、控制的、推断的)资源量与储量达到63.82亿吨,其中Cu@0.67%,Au@0.29g/t,已是世界上数一数二的斑岩型铜金矿床。

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奥尤陶勒盖矿化走廊平面及剖面图(来自文献2)

在历史的长河中,我们更倾向对最后的成功者津津乐道,那些铺路石子变得默默无闻,他们均淹没于历史的尘埃中,然而他们的贡献与功绩不可抹杀,没有什么是一挥而就的。回望奥尤陶勒盖矿床发现历程,充满荆棘,令人苦恼,甚至伤心欲绝,但总有一个信念心中秉持,才最终峰回路转,柳暗花明。第一,蒙古政府提供了一个稳定的矿业投资环境。为了吸引外资,尽快走出低谷,蒙古政府不遗余力,多次修改矿业相关法律,以营造自由开放的矿业氛围,借以吸引世界上的大型矿业公司,必和必拓、艾芬豪、力拓等纷至沓来,发现了一批矿产,奥尤陶勒盖更是成为其中的佼佼者,为以后在中亚寻找斑岩型铜矿提供了模板。第二,矿业公司所拥有的企业文化及勇气担当。我们在赞美艾芬豪矿业公司不畏艰险,持之以恒最终取得成功的同时,也不应该忘记其他几家公司的贡献,特别是必和必拓,他们几乎已经站在了胜利的边缘,最终拱手相让,成为这个故事的过客,实在可惜。但是我们依然能感觉到这家大型矿业公司负责的态度,进取的决心。岩浆铜业所营造的毅力、创新、勇气、协作的企业文化深深根植于成功始末。第三,扎实有效的团队合作。虽然领导关系几经变换,但是主要成员一直在这支勘探队伍中,他们活力十足,充满对胜利的渴望,相互信任,彼此扶持,坚信深部有大矿,像D.Garamjav,更是在关键时刻,起了扭转乾坤的作用。第四,灵活机动的勘探策略。地质学家在项目之初就制定了寻找具有次生富集的斑岩铜矿的宏伟目标,并明确了野外识别标准,奥尤陶勒盖才得以被选为最有希望的找矿靶区。地质、物探、化探、遥感方法的有效结合对最终成功至关重要,特别是激发极化法圈定的异常,几处异常都被证明是潜在矿化区,例如Hugo Dummett。钻探是验证一切异常区真伪的决定性手段,必和必拓的失败是认为矿体主要位于浅部,适合露天开采,因此网度设计了400×400m,钻孔深度多小于200m,而艾芬豪则将勘探网度加密到200×200m,特别是OTD150的成功,此后附近钻孔深度多调整到了大于500m。

俗语“佛渡有缘人”,找矿也是需要缘分的,不然为什么那么多触碰到裙摆,抚摸过脸庞的人都最终揭不开神秘的面纱,与之擦肩而过,抱憾终身。聆听自然,膜拜大地,追寻岩层,感受沧桑,明天太阳升起或许我们就会成为矿藏发现的下一个有缘人。

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新疆戈壁滩喷薄而出的太阳(陈鹏力提供,已得到其本人同意)

参考文献

1.Sergei Diakov,Samand Sanjdorj and Galsan Jamsrandorj.2019, Discovery of Oyu Tolgoi:A Case Study of Mineral and Geological Exploration.Elsevier

2. T.Mike Porter.2016, The geology, structure and mineralisation of the Oyu Tolgoi porphyry copper-gold-molybdenum deposits, Mongolia: A review. Geoscience Frontiers7(375-407)

3.D.Byambajav.2016, The story of the discovery of Oyu Tolgoi.Mongolia Focus, http://blogs.ubc.ca/mongolia/2016/oyu-tolgoi-discovery/

4. Douglas John Kirwin.2006, The Giant Oyu Tolgoi Porphyry Copper-Gold

Deposit Discovery History and Exploration Implications, South Gobi, ASEG Extended Abstracts. https://doi.org/10.1071/ASEG2006ab087




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