2024 年 9 月 13 日，自然資源部基巖區礦產勘查工程技術中心主任、研究員、貴州省地礦局首席科學家周琦在科普中國·星空講壇「傳承科學家精神，點亮地質之光」主題場帶來演講【踏遍青山尋突破】，為我們講述了他和他的團隊 40 余年來為中國尋找礦藏、並實作重大突破的奮鬥歷程。
以下是周琦的演講節選：
大家好，我是貴州省地質礦產勘查開發局首席科學家、自然資源部基巖區礦產資源勘查工程技術創新中心主任周琦，長期從事戰略礦產資源勘查和科研工作。今天我和大家分享一下我和我的團隊踏遍青山為祖國尋找錳礦並實作重大突破的故事。
錳礦是什麽？為什麽如此重要？
1774 年，瑞典的化學家和冶金學家甘恩從一種叫軟錳礦的礦物中還原出金屬錳而發現了錳元素，並將它命名為「manganese」。
錳是元素周期表中第四周期第七族的元素，是一種銀白色的脆性金屬。它是人類所必需的微量元素之一，對人體健康有著重要的作用。錳的密度是每平方厘米 7.3g/cm³ ，熔點是 1244℃ ，沸點是 2097℃ 。在自然界中，錳有 Ⅱ 價、Ⅲ 價、Ⅳ 價以及 Ⅶ 價態，其中以 Ⅱ 價態和 Ⅳ 價態最為常見。錳在空氣中非常容易氧化，在加熱條件下，粉狀的錳與氯、溴、碘、硫、矽以及碳元素都可以發生化學反應。
「無錳不成鋼」，錳是鋼鐵工業的基本原料，同時它也是支撐新能源、新材料等戰略以及新興產業發展的重要原料，是關系國計民生和國家安全的戰略礦產資源。
錳礦是自然界中礦物組合最復雜的一個礦種之一，已知的含錳礦就有 150 余種，工業開采的錳礦物主要為菱錳礦，以及軟錳礦、硬錳礦、水錳礦、黑錳礦、褐錳礦和硫錳礦等等。
圖片來源於周琦演講PPT
世界的錳礦資源主要分布在南半球的少數國家，高品質的錳礦主要集中分布在南非，澳洲，巴西、加彭等少數國家，主要為氧化錳礦。
中國的錳礦主要分布在華南，如黔、桂、湘、渝、鄂、湘、滇等省（市）區，北方的遼、冀、陜和新疆等省區也有部份分布。全國共發現錳礦礦產地 430 余處，但主要為中小型分布。
自 20 世紀 80 年代到本世紀的 10 年代，露頭及半露頭的錳礦發現殆盡以後，中國的隱伏錳礦一直久攻不克。
隱伏錳礦找礦難題是怎麽被突破的？
中國錳礦主要是形成於距今 6.6 億年的南華紀、4.17 億年前的泥盆紀和 2.6 億年前的二疊紀，三個時期均為菱錳礦。
菱錳礦最早發現於阿根廷，因而又有「阿根廷石」的這樣一個名稱。優美的色澤使之被譽為「印加玫瑰」。菱錳礦晶體是非常漂亮的，如 2009 年在廣西梧州蒼梧縣發現的被譽為「中國皇後」的菱錳礦晶體，震驚中外。
「中國皇後」。圖片來源於周琦演講PPT
但是大部份人卻沒有聽說過氣泡狀的菱錳礦。
從美學角度來說，氣泡狀的菱錳礦遠遠不能與「中國皇後」等菱錳礦晶體相媲美，可它的科學意義卻非常突出。因為它的發現，不但揭示了一種全新的錳礦床型別——噴溢沈積型錳礦床，而且如同一把金鑰匙，開啟了黔東隱伏錳礦資源的保護之門，幫助我們發現了亞洲最大的錳礦集區，實作了錳礦找礦的重大突破，重塑了中國錳礦資源的分布格局。
圖片來源於周琦演講PPT
這種神秘的「氣泡狀的菱錳礦」是怎麽發現的，還得從一個難得的天然實驗室——貴州大塘坡錳礦區說起。
支撐找礦勘查的礦床學研究沒有捷徑可走，它的實驗室主要是在野外。大塘坡錳礦區位於貴州省松桃縣，是著名的大塘坡市錳礦的發現地。1958 年，我曾在貴州省地礦局一○三地質大隊工作的前輩透過群眾報礦偶然發現了它。它的發現，帶動了 20 世紀 60 年代到 80 年代中國貴州、湖南、重慶（當時屬於四川）毗鄰地區露頭、半露頭錳礦找礦實作重大突破，累計送出錳礦資源儲量 1 億余噸。
盡管松桃大塘坡錳礦區是一個老礦區，其淺部錳礦資源已開采殆盡，但由於礦區的露頭良好，地質現象十分豐富。我和我的團隊長期在大塘坡錳礦區開展深入研究，發現了很多與錳礦成礦密切相關的罕見地質現象，如菱錳礦體中的氣泡狀構造、噴溢構造、底辟構造、龜背構造以及隱爆角礫巖筒、同生斷裂等構造，而這些地質現象用傳統的錳礦外生沈積成礦理論是難以解釋的，這給我們開展尋找隱伏錳礦找礦科研帶來了機遇。
圖片來源於周琦演講PPT
我們重點依托大塘坡錳礦區這個天然實驗室，長期開展「大塘坡式」錳礦成礦理論研究。透過執行多項國家和省部級科研計畫、國家整裝勘查區找礦突破計畫，終於創立了錳礦噴溢沈積成礦的原創理論。
圖片來源於周琦演講PPT
我們發現南華紀的「大塘坡式」錳礦是一種全新的錳礦床型別——噴溢沈積型錳礦床，在國際上未見相同或相似型別錳礦床的報道。
垂向上，該類礦床自下而上會出現基於底辟-噴溢構造系統的積木式礦石相分帶。而平面上，則出現富菱錳礦帶→中品位菱錳礦帶→低品位菱錳礦帶的同心橢圓狀礦石相平面分帶等。
圖片來源於周琦演講PPT
我們透過進一步的研究發現，噴溢沈積型錳礦床均出現在盆地的中心，而不是傳統的錳礦外生沈積成礦理論認為的在盆地邊緣沈積成礦。
圖片來源於周琦演講PPT
我們還對殘留盆地的原型進行了深入研究，運用三維地質建模、大資料探勘和反射地震探測技術，揭示了這類礦床的成礦機制。這類錳礦床的深部具有導礦構造，即錳礦成礦物質的傳輸通道，它深達上地幔頂部。揭示了該型別錳礦「裂谷盆地-傳輸通道-含錳流體」控制的多旋回大規模噴溢沈積成礦機理。突破了國際上錳礦大規模成礦主要是外生沈積成礦的理論束縛，為該型別錳礦找礦勘查提供了原創的理論支撐。
圖片來源於周琦演講PPT
技術創新推動錳礦資源高效勘查
探尋隱伏噴溢沈積型超大型錳礦，主要是要抓住兩個關鍵：一是要精準辨識錳礦成礦構造，即導礦構造、配礦構造、容礦構造；二是要排除錳礦成礦以後的後生構造幹擾。
我們具體采取了哪些方法來精準辨識錳礦成礦構造呢？主要就是依靠我們創立的錳礦噴溢沈積成礦系統模式，進一步研發地質找礦預測模型、音訊大地電磁預測模型，還有地球化學定量預測模型。基於模型-數據聯合驅動的錳礦大數據多目標遞進式智慧預測技術還有數位勘查技術等等，這些技術可以實作錳礦綠色高效勘查等。
圖片來源於周琦演講PPT
透過將上述隱伏錳礦找礦勘查理論技術體系在 2011 年到 2020 年間國家找礦突破戰略行動中錳礦整裝勘查區的工程套用，我們終於在黔東地區新發現、送出了貴州松桃普覺、松桃高地、松桃道坨、還有松桃桃子坪四個世界級的隱伏超大型錳礦床。
另外，我們透過跨時代、跨地區利用，實作了貴州遵義二疊紀錳礦整裝勘查區資源儲量翻番。2013 年以來，我們團隊將本計畫的找礦理論技術套用到遵義錳礦國家整裝勘查區，發現二疊紀「遵義式」錳礦與南華紀「大塘坡式」錳礦大同小異，改變了該錳礦床過去傳統的外生沈積成錳認識，也同樣實作了隱伏錳礦找礦突破，新增錳礦資源儲量 7000 余萬噸，使該地區錳礦資源儲量翻了一番。
錳礦找礦突破的重大成果，為建成國家戰略性新興產業集群——貴州銅仁市新型功能材料產業集群提供了資源支撐。建成投產六個大型錳礦企業和一批新能源電池、新材料企業，經濟效益和社會效益顯著。
圖片來源於周琦演講PPT
人類的生存發展是與礦產資源的開發利用分不開的，可以說人類的文明前進演化歷史就是礦產資源的開發利用史。當今正處資訊時代，中華民族將實作偉大的復興，需要更多的礦產資源支撐和保障，我和我的團隊將繼續踏遍青山尋突破，努力為祖國多找礦、找大礦、找富礦，繼續做出新的貢獻。
策劃制作
作者丨 周琦 自然資源部基巖區礦產勘查工程技術中心主任、研究員、貴州省地礦局首席科學家
責編丨張揚、楊雅萍
審校丨徐來、林林
