中国镍矿工业的开拓者——中国工程院院士汤中立

2014-09-25

汤中立院士，矿床学家、地质矿产勘查专家，中国工程院院士。汤院士长期从事矿产勘查和地质矿产研究工作，是中国镍矿工业和甘肃省金矿工业的开拓者之一，其中对金川镍矿二矿区深部隐伏矿体的勘探和突破，使该镍矿一跃成为世界第三大镍矿。他通过数十年深入系统研究和实践，提出了“深部熔离——一期或多次贯入成矿”模式，并建立了典型小岩体铜镍矿床为代表的“深部熔离——贯入的组合成矿模式”。该理论成果在国内外被广泛引用，使我国在岩浆硫化物矿床研究领域的科学研究水平跻身于世界前列。先后获甘肃省、地矿部联合授予“祖国镍都开拓者”荣誉称号，获国家科学技术进步二等奖（2项），李四光地质科学家荣誉奖，甘肃省科技进步一等奖，金川集团公司科技进步一等奖，国土资源科技进步一等奖，陕西省科技进步一等奖等。在国内外地球科学刊物上发表论文八十余篇，主编9本中文专著、1本译著和2本英文专著，培养了30余名博士、硕士研究生。

甘肃区域地质矿产勘察

1956年7月，毕业不久的汤中立带领3人地质组，在甘肃北山星星峡－白墩子一带进行1﹕20万路线地质调查时发现一块含铜矿的转石，并在一个岩体的外接触带发育一条北西西向的铜矿矽卡岩带找到了原生矿露头。于是他们便投入地质填图和地表工程揭露，当年10月份打钻，见到深部原生矿。第二年，由甘肃省地质局组队勘探，发现铜金属储量4.3万吨，铜品位1.64%，银93.9吨，品位93.3克/吨。其后，由白银公司实施矿山开采。

1958年10月，汤中立带领分队地质组依据报矿线索，发现了金川镍矿（后来的第一矿区）。1965年，汤中立主持编制了第二矿区深部找矿设计方案。实践结果发现了-400米以下的隐伏厚大富矿体（后来的1号矿体），使金川矿床的铜镍勘察储量翻了几番，一举成为世界第二大镍矿（现排第三大镍矿）。1978年，甘肃省委、省政府评定汤中立为先进科技工作者，1980年被评为全国地质系统劳动模范，出席了在北京召开的评功授奖大会。1986年，甘肃省人民政府和地质矿产部在金昌市公园内建立献给祖国镍都开拓者纪念碑，汤中立的名字被镌刻于碑文中。

20世纪80年代初，汤中立调任甘肃省地矿局总工程师。他对甘肃省几十个主要矿产地的区域背景及发现史进行了综合分析，逐步、坚定地把地质勘察的主要目标转移到地表难识别的黄金矿种上来，陆续发现了拉尔玛、石鸡坝、卢儿坝和大水等一批大型、特大型金矿。为发展甘肃省的金矿事业提供了资源基础。

从20世纪80年代开始，他系统地考查了国内外的岩浆硫化物矿床和其他金属矿床，对自己的科学领域进行了探索和总结，致力于“岩浆硫化物矿床”和“区域成矿”等方面的研究。经过多年实践以后，汤中立通过对金川、红旗岭、喀拉通克、赤柏松、力马河、白马寨等这些矿床特征的对比研究，提出：“深部熔离复式贯入矿床”是中国最主要的岩浆硫化物矿床类型，也是世界岩浆硫化物矿床的主要类型之一。并在长期实践和研究的基础上，提出了“小岩体成大矿”的学说。

提出金川成矿模式

大致从19世纪下半叶到20世纪末，全世界地质学家都崇尚到大型层状岩体的底部去寻找硫化铜镍矿床，主要原因可能有二：其一是19世纪下半叶加拿大发现了Sudbury（萨德贝里）矿床，这是世界最早发现的大型盆状层型岩体，岩体面积达1300km²，在辉长苏长岩体底部产有世界最大的硫化铜镍矿床，镍的资源储量大于1000万吨；其二是科学家V.M. Goldschmidt (1954)在其巨著《地球化学》中提出形成这类矿床的岩体必须巨大。金川矿床的地质实践恰恰与这一传统理念相悖：金川是一个陡倾斜的岩墙状的小岩体，面积只有1.34km²，在这样的小岩体中却产有如此巨大的镍、铜、钴、铂族、金、硫等资源储量。这不仅在中国而且在全世界也是一个独特的矿例，从金川的实践出发，汤院士论证提出了金川“成矿模式”，即：深部熔离，复式贯入现存空间成岩成矿。其核心内容是，来自地幔的镁铁质岩浆在深部岩浆房中，由于分离结晶和∕或同化混染作用，导致硫化物饱和熔离，按重力由上而下形成贫矿岩浆-含矿岩浆-富矿岩浆-矿浆的分层，当发生重大动力事件时，岩浆房中的预富集分层岩浆，由上而下脉动式依次贯入现存空间成岩成矿。由于早期动力充足，上层贫矿岩浆是大量的且相对较轻，因此可以喷出地表或侵入较远较高层位，剩余的部分贫矿岩浆-含矿岩浆-富矿岩浆和矿浆多次侵入现存空间成岩成矿，由于上部贫矿岩浆的分出，致使金川形成了“小岩体大矿床”。这一模式对小岩体岩浆硫化物矿床的勘查和发现起到了积极的作用。

系统总结镍矿勘探研究

20世纪80年代上半叶，中国地质学会矿床专业委员会开始对新中国建国前30年地质勘查成果进行系统总结，编写《中国矿床》专著。汤院士负责中国镍矿章节，为此，他现场考查了吉林省（红旗岭1号、7号、赤柏松等），河北省（铜硐子），四川省（力马河），云南省（墨江、白马寨、金宝山、杨柳坪），广西省（大坡岭），青海省（拉水峡）等的这类矿床，收集了相关资料，编制完成了《中国镍矿床》作为《中国矿床》中的一章，于1989年出版。

他总结的中国镍矿床具有几个鲜明的特征：

1.主要发育在古地块边缘及其外侧褶皱带靠近地块的一侧，与深大断裂密切相关；

2.m/f比值<6的铁质基性超基性岩体有利成矿；

3.成矿的岩体都很小，中国的有工业意义的的镍矿都是小岩体矿床，最大的一个就是金川岩体，只有1.34km²；

4.具有一个完整的成因分类系列，如下表；

5.明确提出深部熔离-复式贯入矿床是中国的主要矿床类型。

岩浆成矿新探索-小岩体成矿体系

1995年后，汤院士广泛地考查了国内外的小岩体成大矿的实例，尤其是那些世界级的镁铁质小岩体成矿实例和那些长英质小岩体成矿的实例，并在“镁铁质小岩体成大矿的基础上”，继续进行了岩浆成矿新探索。先后发表了《中国的小岩体岩浆矿床（2002）》、《中国岩浆硫化物矿床新分类与小岩体成矿作用（2006）》、《两类岩浆的小岩体成大矿（2006）》、《小岩体成大矿的范畴及地质属性（2008）》、《岩浆硫化物矿床勘查研究的趋势与小岩体成矿系统（2010）》、《小岩体成矿体系（2011）》、《岩浆成矿新探索-小岩体成矿与地质找矿突破（2012）》等一系列论文，亦探索性提出了一个涵盖镁铁质和长英质两类岩浆的小岩体成大矿的体系。这种来源于长期地质找矿实践的学术思想体系，对今后的地质找矿工作，必然会发挥更大的作用，也会得到更加深入的发展和完善。

科学诚信，严谨治学，创建一流科研团队

2000年，汤院士主持建立了长安大学造山带成矿研究所，他们紧紧围绕铜镍硫化物岩浆矿床勘查与研究方向，团队先后承担了“中国超大型镍铜铂岩浆硫化物矿床预测研究”、“西部地区铜镍矿勘查选区研究”、 “新疆富蕴县喀拉通克铜镍矿接替资源勘查研究”、“小岩体镍、铜、铂族岩浆硫化物矿床成矿的深部过程”、“大陆科学钻探选址与钻探实验--金川铜镍硫化物矿集区科学钻探选址预研究”、“金川铜镍硫化物矿床深部及东湾异常区资源潜力评价”、“甘肃金川铜镍矿床科学基地研究”等20余项国土资源部、中国地质调查局、中国工程院和国家自然科学基金等重点研究项目。出版专著8部，译著2部，发表论文80余篇（其中SCI收录检索31篇），获得国家科技进步二等奖1项，国土资源科学技术一等奖1项，省级科学技术一等奖2项。

通过多年来对我国金川等矿床的深入系统研究，研究团队学科带头人汤中立院士提出了“深部熔离—分期贯入成矿模式”及“小岩体成大矿”成矿理论。近年来，团队以“岩浆作用及其矿床成矿理论与资源开发”研究为重点，对我国镍铜铂岩浆硫化物矿床成矿机理、成矿地质条件、成矿过程进行了详细的论证，提出符合我国地质现状的成矿学术思想，并得以广泛应用，极大地推动了我国该类型矿产资源的勘查步伐，为国家建设获取急需的矿产资源做出了突出贡献，同时培养了多名优秀的青年人才。研究的理论成果在国内外被广泛引用，使我国在岩浆硫化物矿床研究领域的科学研究水平跻身世界前列。

后记

半个世纪以来，汤中立院士沿着“从金川镍矿→中国镍矿→小岩体成大矿→两类岩浆小岩体成大矿→小岩体成矿体系”这样一个地质历程不断地实践、探索，他以“为祖国找矿、献宝”为天职，使我国在岩浆硫化物矿床研究领域的科学研究水平跻身于世界前列，为我国镍矿工业的发展做出了杰出贡献。