王涵

富鐵礦是我國最緊缺的大宗礦產(chǎn)資源之一，長期以來對外依存度居高不下，對國家經(jīng)濟安全構成了潛在的嚴重威脅。立足國內，發(fā)現(xiàn)和探明一批大型富鐵礦，從20世紀50年代開始，就一直是中國地質界迫在眉睫的重大任務。

依托國家原“973”項目“我國富鐵礦形成機制與預測研究”，以中國地質大學（北京）教授、博士生導師張招崇為首席科學家的地質科研團隊，從2012年至今始終致力于富鐵礦成礦創(chuàng)新研究和立足于中國地質條件的富鐵礦技術與方法創(chuàng)新，在富鐵礦的理論和實踐研究中取得了豐碩的成果。“我國富鐵礦成礦理論創(chuàng)新與實踐”項目最終獲得2019年度國土資源科學技術獎一等獎。

在精細解剖我國最具找礦潛力的沉積變質型、火山巖型、矽卡巖型、巖漿型富鐵礦床和礦集區(qū)的基礎上，張招崇和團隊構建了新的“多期次-多階段復合疊加-改造”的富鐵礦成礦模式，建立了“地質-地球物理”三維模型，改進了低緩重磁異常和弱信息識別提取勘查技術方法，預測了一批鐵礦找礦靶區(qū)的鐵礦及富鐵礦資源量，為中國在富鐵礦找礦理論、方法及預測上提供了重要的科技支撐。

2019年10月27日，中國地質學會在北京組織以中國工程院院士、中國地質科學院原院長陳毓川為主任的專家組對該項目進行鑒定，9位專家組成員一致認為，張招崇和團隊的創(chuàng)新研究達到國際先進水平，尤其在富鐵礦成礦機制研究上達到國際領先水平。

30多年的科研之路，張招崇在巖漿巖巖石學、地幔柱與成礦等領域默默耕耘，并引領著自己的團隊和學生一路攀登。他認為，科研工作貴在持之以恒，要“衣帶漸寬終不悔”，不惜“為伊消得人憔悴”。

形勢緊迫富鐵礦儲備一度受制于人

富鐵礦的對外依存度高，在10年前體現(xiàn)得尤為明顯。2011年，由于對比2010年的價格繼續(xù)上漲，國家在購買鐵礦石上要多花費1000億元。

“這個量是非?？植赖模恢边@樣，國家就會很被動。長遠來看，我們還是要自己找富鐵礦?！睆堈谐缯f，這只是近幾十年來中國在鐵礦石領域受制于人的一個極端寫照。事實上，從20世紀五六十年代至今，盡管中國礦藏資源豐富，能源探索中不斷有新的發(fā)現(xiàn)，但在富鐵礦上，卻始終摸黑前行。中國亟須在富鐵礦領域取得探索性、發(fā)現(xiàn)性的突破，找到產(chǎn)量夠大、能夠平衡國際鐵礦價格的富鐵礦。

國外85%以上的富鐵礦來自條帶狀鐵建造（簡稱BIF）經(jīng)風化淋濾形成的赤鐵富礦，但是我國20世紀80年代以前的兩次全國性大規(guī)模鐵礦研究和勘查表明，我國大陸由于長期受古亞洲構造域、太平洋構造域和特提斯構造域的影響具有特殊的活動性，并發(fā)生了多期次的構造巖漿活動，因而不利于這類富鐵礦的形成。

究竟我國富鐵礦成礦潛力如何？應該尋找什么類型的富鐵礦？最有效的技術方法是什么？在富鐵礦領域，富鐵礦的成礦理論和找礦預測方法創(chuàng)新是取得找礦重大突破的關鍵，也是國內地質科研界亟須攻克的重大科技問題。

2011年申請、2012年啟動的國家原“973”項目“我國富鐵礦形成機制與預測研究”試圖用5年的時間回答這些問題，打破我國富鐵礦研究數(shù)十年來沒有重大突破的“魔咒”。

富鐵礦的成礦理論很難突破，這在20世紀全國性的“鐵礦會戰(zhàn)”中就已經(jīng)被多次證實。國內對富鐵礦的成礦理論研究多次氣餒，這一項目飽受質疑。

瞄準國家急需的大型富鐵礦，國家原“973”科研組立足4種重要鐵礦床類型——沉積變質型、矽卡巖型、火山巖型和巖漿型進行研究，針對關鍵科學問題，選擇以鞍本、冀東、邯邢、長江中下游、天山、阿爾泰、攀西地區(qū)等大型礦集區(qū)及其典型礦床為重點解剖對象，以揭示富鐵礦的形成條件和關鍵因素。

打破魔咒富鐵礦成礦理論實現(xiàn)突破

從2012年開始，科研團隊經(jīng)過長達5年的研究，揭示了重大地質事件對鐵巨量堆積的控制機理及富鐵礦形成機制，豐富和發(fā)展了富鐵礦成礦理論。

沉積變質型鐵礦是全球鐵的主要來源，也是富鐵礦的主要來源，我國鐵也主要來自該類鐵礦。但和全球富鐵礦類型不同的是，我國該類富鐵礦比較少?？蒲薪M通過分析，提出該類富鐵礦少主要是與我國構造巖漿活動強烈的地質背景有關，但是另一方面這樣的背景也為與構造-巖漿活動有關的富鐵礦的形成創(chuàng)造了有利條件。

研究表明，沉積變質型、矽卡巖型、火山巖型及巖漿型4種類型富鐵礦均經(jīng)歷了多期次-多階段復合疊加-改造的成礦過程，沉積變質型鐵礦是時代相差很大的成礦作用疊加改造形成，而與巖漿-熱液有關的矽卡巖型、火山巖型和巖漿型富鐵礦則是同一構造-巖漿活動期中，在巖漿熱源和構造應力的驅動下成礦巖漿/熱液多次疊加作用的結果。

他們進而論證了世界最大的沉積變質型磁鐵富礦——遼寧弓長嶺富鐵礦是貧鐵礦發(fā)生“去硅富鐵”形成，與區(qū)域變質或混合巖化無關，并據(jù)此建立了新的成礦模式；與此同時，在我國最大的富鐵礦——海南石碌富鐵礦的研究中，他們論證認為，其是“變質變形+熱液疊加改造去雜富鐵”形成，據(jù)此建立了1075-840Ma原始沉積、560-450Ma變質改造、260Ma熱液疊加、130-90Ma退化變質四階段成礦新模式。

對于巖漿型富鐵礦，科研團隊也提出了新的成因模式：攀枝花式富鐵礦是富鐵母巖漿通過分離結晶作用+巖漿流動分異及多次巖漿補充形成，而大廟式富鐵礦則是不混熔作用+分離結晶作用+熱液改造形成，而非純磁鐵礦漿形成。

在針對長江中下游大冶和寧蕪地區(qū)、華北克拉通邯邢和萊蕪地區(qū)的矽卡巖型和陸相火山巖型鐵礦床，以及西天山和阿爾泰等地的海相火山型鐵礦床中的流體包裹體系統(tǒng)進行研究后，科研團隊又提出高溫高濃度富鐵流體出溶、磁鐵礦結構再平衡與多期次流體交代富集是矽卡巖型和火山巖型富鐵礦的關鍵因素，并由此建立了巖漿-熱液礦床多階段的復合-疊加改造形成富鐵礦成礦模式，為富鐵礦找礦奠定了重要的理論基礎。

成功應用未來仍要長期攻關

通過對沉積變質型、矽卡巖型、火山巖型和巖漿型鐵礦典型富鐵礦床與礦集區(qū)的系統(tǒng)研究，探討不同地質歷史時期和不同地質背景中鐵礦富集機理，特別是大型富鐵礦的形成條件和形成過程，張招崇和他的科研團隊逐步創(chuàng)新和完善了富鐵礦成礦理論。

在理論創(chuàng)新的基礎上，他們最終建立了低緩重磁異常提取和弱信息評價的理論模型及大比例尺定位預測模型，開展靶區(qū)圈定和深部礦體定位預測研究，推動快速發(fā)現(xiàn)一批富鐵礦床。

一直以來，地球物理方法，尤其是磁法，是尋找隱伏鐵礦特別是深部鐵礦的最重要和最有效的手段。然而，針對隱伏鐵礦、特別是對深部鐵礦引起的弱異常信息進行識別和提取，卻仍是需要攻克的難題。

科研團隊在成礦理論研究基礎上，不僅提出并建立了磁總場及其三方位梯度聯(lián)合反演方法及方程，編制了三維自動反演程序，大幅提高了鐵礦磁法勘探的反演質量，還構建了空-地-井全空間重磁法多參量聯(lián)合反演方法和理論方程，基于交叉梯度法，利用航磁、地磁、重力數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)，結合物性參數(shù)，實現(xiàn)了針對同源地質體全空間多參數(shù)限定下的聯(lián)合反演，反演精度更為精確。

理論和預測研究取得重大突破后，項目科研團隊迅速投入實踐，提出我國富鐵礦新的找礦方向，圈定找礦有利區(qū)，推動找礦取得重大突破。研究成果認為，我國今后富鐵礦應主攻海相火山巖型、沉積變質型和巖漿型，并指出了找礦有利地區(qū)，為富鐵礦的找礦部署提供了重要參考依據(jù)。

如今，創(chuàng)新理論和方法已經(jīng)在新疆西天山地區(qū)查干諾爾-哈爾嘎嘎林恩一帶圈定了1個有望達到億噸級富鐵礦的遠景區(qū)和2個找礦靶區(qū)，在四川攀西地區(qū)圈定了15個找礦靶區(qū)，預測富鐵礦礦石資源量28億噸。令人欣喜的是，成果也已經(jīng)在海南石碌、新疆西天山、冀東等地區(qū)勘查中得到驗證，找礦效果顯著，潛在經(jīng)濟效益巨大。

業(yè)內專家認為，這一成果是20世紀70年代鐵礦會戰(zhàn)以來，富鐵礦研究領域取得的又一重大成果，具有重大科學意義和實際意義。

近年來，以張招崇為首席科學家的科研團隊已經(jīng)陸續(xù)在Economic Geology、Mineralium Deposita等國內外礦床學領域國際權威學術期刊上發(fā)表了222篇高水平學術論文，SCI他引1725次，顯著提升了我國在富鐵礦成礦理論方面的國際影響力。

事實上，到2016年該項目結束后，科研組一直未停止探索。“因為5年時間還是不夠，我們需要長期地做這件事。雖然近幾年來，鐵礦石價格沒那么高了，但是我們仍然需要為改變我國大量鐵礦依賴進口的現(xiàn)狀而努力?！睆堈谐缯f。

精神傳承做科研要“衣帶漸寬終不悔”

“我國富鐵礦形成機制與預測研究”項目，不僅在理論和實踐中獲得了豐碩成果和應用價值，同時也培養(yǎng)了包括國家杰出青年科學基金獲得者、中組部“萬人計劃”科技創(chuàng)新領軍人才在內的一批高層次創(chuàng)新人才和科研團隊。

張招崇說，團隊正是傳承了老一輩科學家堅韌不拔、持之以恒的精神，才能取得豐碩的成果。

20世紀60年代出生于浙江的張招崇，仿佛從小就與大山結下不解之緣，他長大的地方，就在一個海拔600米的山上。盡管家境貧窮，但他卻一直成績優(yōu)異，尤其對數(shù)學充滿了興趣。高考時，他的數(shù)學拿到了最高分，并以優(yōu)異的成績被北京大學錄取?！拔以鞠Ｍ麑W習數(shù)學專業(yè)，是被調劑到了地質學。但是學習了地質學之后，我想，或許這里是我最好的歸宿?！?/p>

事實上，他在數(shù)學上的天賦，也為他在未來幾十年的地質科研中，奠定了非常重要的基礎。

剛開始學地質，張招崇覺得“很難學”，后來，他逐漸將科學思維方法應用到地質學的學習中，找到了地質學的“內涵”所在。直至今日，他仍不斷告訴自己的學生們，學地質學，不能靠死記硬背，而是應該學會充分挖掘邏輯思維能力，自己去思考地質現(xiàn)象，并從中找到樂趣。在多年的科學研究中，張招崇擁有自己獨特、創(chuàng)新又嚴謹?shù)倪壿嬎季S能力，并將他的邏輯思維很好地應用到地質課程的講解中，受到了學生的喜愛，許多學生慕名選擇他的課程。

經(jīng)過北京大學本科四年的地質學習之后，張招崇在中國地質科學院攻讀研究生，于1989年獲得碩士學位，此后留任助理研究員，并于1995年獲得中國地質科學院博士學位。張招崇的碩、博導師是李兆鼐研究員，導師對科研的刻苦及對名利的淡泊給了他很深的觸動，導師告訴他，“做科研必須耐得住寂寞”，這句話對他有著極大的影響。

如今，每當有學生找到張招崇說希望跟著他做研究時，他都會告訴對方先問問自己，是否可以經(jīng)受得住外界的誘惑，是否可以堅定自己對科研的信念。

有一次，他在巖石中選出了自然金（黃金），為了確保黃金是從巖石本身中來的，他花了數(shù)月時間，對巖石進行切片觀察，由于巖石中析出黃金的概率極低，他一度打算放棄，但嚴謹?shù)目蒲芯瘛ⅰ安桓市摹钡哪铑^促使他堅持了下來，最終在巖石薄片中發(fā)現(xiàn)了黃金。

他說，地質科研人可以看到許多不一樣的風景，到達許多沒有開發(fā)的、原生態(tài)的地方。然而，荒無人煙，意味著有著更大的艱辛和危險，跋山涉水、扎營住帳篷……他曾連續(xù)趟過幾十條河，曾經(jīng)在高海拔地區(qū)爬上1800米高的山峰。在長達30年的科研道路上，張招崇一直默默耕耘，卻不斷結出科研碩果，履歷上列著20多個國家級的科技攻關項目。

張招崇常常引用王國維的詩來解析科研人必須經(jīng)歷的三重境界。他說，第一重境界是“昨夜西風凋碧樹，獨上高樓，望盡天涯路”；而第二重境界，則是“衣帶漸寬終不悔，為伊消得人憔悴”。只有經(jīng)歷了一、二重，最終才能達到第三重境界——“眾里尋他千百度，驀然回首，那人卻在燈火闌珊處。”

張招崇說，做科研要登高望遠、看準一個方向，選準了方向就必須“衣帶漸寬終不悔”，要刻苦追求、無怨無悔?！芭Σ灰欢ㄓ谢貓?，‘那人卻在燈火闌珊處，可能就差那么一點了，你還要繼續(xù)下去，堅持下去?！?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/04/20/qkimageskezxkezx202010kezx20201007-5-l.jpg"/>

專家簡介

張招崇，1965年7月生，中國地質大學（北京）教授、博士生導師。國家杰出青年基金獲得者，國家原“973”項目“我國富鐵礦成礦機制與預測研究”首席科學家，該項目獲得2019年度國土資源科學技術獎一等獎。

1986年畢業(yè)于北京大學地質系獲學士學位，1989年和1995年畢業(yè)于中國地質科學院研究生部獲碩士和博士學位，他的主要研究方向為巖漿作用與資源環(huán)境效應，教授晶體光學、巖漿巖巖石學、地幔柱與成礦等課程。

至今發(fā)表論文360余篇，其中以第一作者或通訊作者發(fā)表國際SCI論文80余篇，包括Journal of Petrology、Earth and Planetary Science Letters、American Mineralogist、Economic Geology、Geochimica et Cosmochimica Acta等國際知名刊物。

張招崇同時還擔任國際礦床學著名刊物Ore Geology Reviews副主編，國內核心期刊《地質學報》《巖石礦物學雜志》《現(xiàn)代地質》副主編、中國礦物巖石地球化學學會地球內部與化學專業(yè)委員會副主任、中國災害防御協(xié)會火山專業(yè)委員會委員、自然資源部成礦作用與資源評價重點實驗室客座研究員等職務。

2003年，入選自然資源部百人優(yōu)秀青年科技人才計劃；2004年入選教育部新世紀人才計劃；2013年，他又入選“新世紀百千萬人才國家級人選”及國土資源高層次創(chuàng)新型人才培養(yǎng)工程——科技領軍人才開發(fā)和培養(yǎng)計劃。張招崇曾獲黃汲清青年地質科學技術獎、侯德封礦物巖石地球化學青年科學家獎，曾獲4項國土資源科技成果獎二等獎，被評為全國優(yōu)秀教師、全國優(yōu)秀科技工作者、有突出貢獻中青年專家，享受國務院政府特殊津貼。