云南红河地区路边某稀土矿剖面处。(摄影/刘雪云)
“这些提炼出来就是稀土。”顺着中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所首席科学家王学求手指的方向,《中国报道》记者在云南红河地区路边某处剖面见到了传说中的世界级中重稀土矿,它们夹杂着白色、粉色、黄色的分层,比普通土壤的层次看起来更为丰富,而这里也是王学求及其团队在云南发现的第一个稀土矿体。
初次见到这些稀土矿的人,很难将这片不起眼的剖面与“工业黄金”联系起来。
稀土是什么?稀土非土,也并不稀少,因其提取难度大,故被称为“稀土”。稀土是镧系元素(15种)以及钪和钇共17种关键金属元素的统称,广泛应用于半导体、人工智能、精密制造和国防科技等尖端领域。当人类文明迈入数字时代,稀土正经历从“工业维生素”到“工业必需品”的转变,现今更是一跃成为各国重要的战略资源。在大国博弈的棋盘上,它已成为决定胜负的关键棋子。
20世纪30年代的内蒙古白云鄂博,科学家在光谱仪上捕捉到多条稀土特征的谱线,中国稀土的存在被首次证实。
2024年,我国在云南红河地区发现超大规模离子吸附型稀土矿。其中,镨、钕、镝、铽等关键稀土元素超过47万吨,这是自1969年在江西首次发现离子吸附型稀土矿以来的又一重大突破。
“滇南首次发现超大规模稀土矿,对我国中重稀土矿业空间分布格局具有重要意义。”王学求对《中国报道》记者说。
从内蒙古到江西,再到云南红河,中国稀土勘探走过了“从无到有、从有到优”近一个世纪的探索历程。今年6月,《中国报道》记者一行走进云南红河这片热土,循着几代地质工作者的足迹,深入探寻这座有望成为中国最大中重稀土矿的发现之路。
深入山野
探访云南红河地区稀土矿区的第一道考验,便是漫长而险峻的山路。
清晨,越野车驶离县城后,在蜿蜒崎岖的山路上颠簸了近两个小时,才终于抵达矿区的外围。随着海拔缓缓攀升,道路两旁的景致逐渐铺展开来,起初还能见到零星的村寨,后来便只剩裸露的岩壁与深不见底的山谷。
云南红河地区景象。(摄影/刘雪云)
记者坐在车内紧抓扶手,身体随着车身颠簸而左右摇晃。此时,透过车窗向外望去,只能看到陡峭的山崖,路旁的土层断面也近在咫尺,甚至可以清楚地看到风化壳的分层纹理。
6月的滇南,短时强降雨时有发生。前几日暴雨肆虐的痕迹仍清晰可见,道路两旁,倒伏的芭蕉树横七竖八地歪斜着,巨大的砾石散落在各处。山涧流水从路面断裂的缝隙流过,每次车轮碾过路面断裂处时,车身都会伴随着剧烈的颠簸。山路狭窄到勉强能通过一辆车,与对向车辆的每一次会车都要异常小心。
在这般险峻的山路上行车,考验的不仅是乘客的胆量,更是驾驶员的技术。同行的司机师傅气定神闲,由于常年跟随地质勘探人员往返野外,这样的路况在他看来,可以称得上“极好了”。
正午时分,车辆缓缓到达勘探队位于云南红河的驻地。中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所正高级工程师、云南红河稀土矿勘探阶段现场负责人周建看到因一路颠簸尚在紧张中的记者说:“今天大部分是水泥路,路况已经非常好了,平时比这糟糕的时候可太多了。”
周建告诉《中国报道》记者,出野外勘探作业时,水泥路并不常见,更多的是泥浆翻滚的土路。当雨季来临,经过雨水浸透的土路便会变成黏稠的泥潭,车轮一旦陷入便会越陷越深。
云南红河地区稀土矿的项目工地大多位于哀牢山地区,这里的道路多为砾石路。“遇到植被茂密的地方,我们不得不自行开路;某些坡道则需要反复垫石填土,才能勉强通行;遇到危险路段时,必须先有人下车步行探路,然后司机才能一寸一寸地挪过去。”周建回忆道,在雨量充沛的哀牢山区,暴雨冲刷出的沟壑常常将道路变得支离破碎,不仅车辆难以通过,危险系数也极高。
与荒野为伴是身为地质勘探者的职业宿命,那些宝贵的矿产资源往往藏在人迹罕至的原始森林、险峻的山区或茫茫的戈壁中,连当地村民都鲜少涉足的区域,却是勘探队员的“办公室”。
采集稀土“切片”
寻找稀土的工作从每天例行晨会开始。地质队员们依据1∶25万比例尺采样点位图,布置当日需要进行采样的点位。在用GPS标记完所有目标点位后,王学求及其团队便进一步规划进山的行进路线。对于路线选择,他们会尽量避开陡坡断崖,减少折返耗时。随后,他们便开始沿着既定点位与路线开展作业。
野外采样工作是对稀土富集区进行异常查证的关键环节。它不是简单地挖土,更像是给地下矿藏做“切片检查”。
在距离驻地一个多小时车程的地方,有一处采样点。朝着标记点位,车辆很快到达并在山顶某岔路口处停下,剩余路程则需要徒步。跟随勘探团队,《中国报道》记者沿着山间小径向上攀登,眼前突然出现一片长势极好的玉米地,站在此间远眺,连绵的哀牢山山脉也能尽收眼底。
王学求向团队讲解富含稀土的土壤样品。(摄影/李士萌)
根据事先的工作规划,勘探团队在玉米地附近选定采样位置。随后,取样师傅便开始着手工作,他们运用“赣南钻”很快就取出一管样本,并将其倾倒在事先铺好的取样布上。一旁席地而坐的中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所工作人员刘昱恒,仔细揉捏着这管土壤样本,观察其特征,并将相关数据记录在表中。
完成初步鉴定后,中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所工作人员李龙雪小心翼翼地将样本分装进特制的样品袋,并用防水笔认真标注好取样编号等信息。
“通常,我们钻探取样要达到10—15米的深度。”王学求一边检查刚取出的岩芯样本,一边向记者解释道,“每向下钻探一米,都需要详细记录风化壳的层位特征。”
说着,他指向刚取出的红褐色土层说:“在西部地区,像这样的样本主要分布在全风化层,所以必须准确标注其所属层位。除了基本分层,还要记录每一层的矿物成分、颜色变化、硬度、黏性、颗粒大小,以及结构的致密程度等多项指标。”
另一边,中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所工作人员孙文龙正用滴定技术对样本进行野外现场快速分析,以此来判断是否含稀土矿。他熟练地将滤纸折叠成锥形形状并放置在透明的漏斗里,取样师傅将刚钻取的土壤样本揉碎,均匀地铺在滤纸漏斗中,随着适量试剂的缓缓倒入,液体开始渗透土壤层,在滤纸上形成细密的渗透圈,最终一滴滴落入下方的量杯中。
当最后一滴试剂完全滤过,孙文龙在量杯中轻轻滴入几滴草酸。通过化学反应,量杯中的液体先是微微泛起涟漪,而后逐渐变得浑浊并开始显现出白色絮状物。“白色沉淀物的出现,基本可以确认这块土壤含有稀土元素。”孙文龙告诉《中国报道》记者。
中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所云南野外项目组工作人员在采集水系沉积物样品。(摄影/李士萌)
除土壤风化层的取样外,水系沉积物的采集也尤为重要。王学求带领团队选定一水湾处,他手持地质铲,站在溪流边向记者解释道:“水流会不断冲刷、搬运山体中的矿物,这些矿物有些会沉积在下游河床。因此,对这些水系沉积物进行采样分析,能相对准确地判断上游山体是否蕴藏稀土等矿藏。”
王学求边说边俯身铲起一铲暗色泥沙,倒入筛网。随着清澈的溪水不断冲刷,粗颗粒的砂石被留在网中,而富含矿物的细粒物质则随水流落入收集器中。最后,这些贴好标签的样品被仔细封装后,由工作人员拍照记录。
一场千里跋涉
夕阳西沉,取样工作渐入尾声。当天采集的稀土土壤样本被悉数带回驻地,它们被整齐地排列在院中,静等风干。
王学求告诉记者,现场装袋的样本带回驻地后,就会被送到实验室,借助高精度仪器开展检测,分析得出的数据会进一步系统整合,完善地球化学图,圈定出更细致准确的稀土矿范围,为下一阶段靶区验证提供科学依据。
地质人员在云南红河基地晾晒样品,随后这些样品将被送回位于廊坊的实验室。(摄影/王建超)
另一边,远在近2840公里外的中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所实验室里,一批来自云南红河地区的样品经过仔细分装,整齐有序地排列在样品筐中。
实验室的样本分析流程远比野外采样复杂得多。据介绍,样品送达实验室后,样品管理员会立即对样品进行登记验收,并生成相应的样品加工任务单。样品制备人员根据样品加工任务单要求进行样品制备。在样品完成制备后,样品管理员根据管理组下达的质量控制计划表,抽取重复性检验样品并插入质控样品。随后,管理员会通知管理组,管理组向检测部门下达样品检测任务单,检测人员根据任务单上分配的任务到样品管理室领取待检样品,开始后续的检测工作。
“分析人员需精确称取微量样品,经加酸分解或选择性浸取、定容、稀释后,通过电感耦合等离子体质谱仪等专业仪器,对稀土元素进行全量分析和浸出相分析,把稀土元素的精确含量检测出来。”中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所实验测试中心主任白金峰告诉《中国报道》记者。
为确保数据准确性,同一批样品还会分送到其他多家实验室进行比对分析。之后,研究人员将原始检测数据与标准物质、重复样分析进行系统校验,最终形成包含稀土含量、质量监控参数等在内的综合数据库。
所有实验数据的终极使命,都是构建更高精度的地球化学数字地图。研究团队将实验室分析数据导入专业制图系统,进一步更新地球化学图。这些数据与成果图,通过数字化平台共享至野外作业团队,指导勘探人员开展更有针对性的野外采样与异常验证工作。
云南红河地区稀土矿的发现不是偶然。从成矿理论的创新突破到勘查技术的迭代升级,从区域地球化学扫面到高精度分析,每一个科学环节都环环相扣。
“2008年我们开始开展调查工作,直到2021年才确认云南红河地区稀土矿的存在。”周建回忆道,2008至2014年间,团队完成了全国稀土元素分布的摸底调查;2019年开始,在红河地区开展了约1万平方千米异常核心区的1∶25万比例尺地球化学调查,为最终确认矿体奠定了坚实基础。
云南红河地区稀土矿的工作尚未就此结束,仍在进一步确定更精确的范围以及更准确的稀土含量,新一轮找矿突破战略行动正等待着他们实现新的突破。