——基础地质研究与找矿紧密结合与社会发展需求紧密结合
山东省自然资源厅张增奇
我调来地科院工作的17年多来,经历了我院、我省乃至全国地质工作低潮期、发展期和辉煌期不同阶段,也是地科院职工不断努力紧密服务于社会发展与需求的过程,同时也是基础地质研究紧密与找矿相结合的过程与结果。现将我的地质工作回忆奉献给大家,以期望在今后工作中不断创新地质工作新模式,再创地科院新的辉煌。
1998年年中,山东省地质矿产局总工程师李宏骥和地矿科技处处长石玉臣找我谈话征求意见,地矿局主办的公开发行学术期刊《山东地质》编辑部需要补充一位熟悉全省地质矿产概况且能够接替常务副主编的技术骨干,根据局总工李总召集地矿科技处处长石玉臣、编辑部主任张天祯及区调队队长王来明等讨论推荐,希望我能调来济南。当年7月底,根据山东省地质矿产局安排,我从山东省地质调查研究院(原山东省地质矿产局区域地质调查队)调到山东省地质科学实验研究院报到(期刊挂靠在地科院),从事《山东地质》编辑工作。
我1982年1月从长春地质学院地质系毕业到山东地矿局区调队,算来在野外地质队工作了17年半,先期9年主要从事胶东和鲁西1/20万区域地质调查以及鲁西早前寒武纪地质专题研究,其后4年多从事山东省地层清理研究,最后2年半在院从事技术管理并负责开拓地质市场。依据地质调查研究院从事区域地质调查资料优势,首先从全省各市地和县区域地质矿产编图与地质矿产概论编著着手,服务于地方地质矿产经济发展,青岛、临沂、潍坊、淄博、济宁、菏泽等地质市场很快打开。市县区域地质编图是服务的基础,地质找矿才能共同大发展。1996年末以地质市场合同额就超过350万元,这与当时上级拨款每年700万元的地质调查研究院来说真是开天辟地,受到地矿局领导的充分肯定和表扬。
记得7月下旬来地科院报到,在院总工办为我准备了桌椅及资料厨。根据我在区调队从事技术工作和地质市场特长,我在地质矿产研究所工作为主,兼做《山东地质》编辑。
上个世纪90年代末期正是地质行业改革阵痛期,上级拨款大幅减少,习惯了靠地勘经费过日子的地质队多数发不出工资,技术人员纷纷调出,仅有少数及早走向地质市场的和靠发现金矿上交储量换经费的地质队勉强发出工资和奖金。我和爱人从条件较好的地质队和大医院来到地科院,两个人工资水平相当于我们原来一个人的。选课题,找项目,走向地质市场是当务之急。当时的院长王先起、书记王君仁分别找我谈,希望我能够在地质矿产方面发挥作用,也是当时山东省地矿局调我来地科院工作的另一层含义。
作为一名地质工作者,只要把你所学知识与社会需求相结合,就能够得到社会认同,就能够创造经济效益。记得在90年代中期,当时地质队最不景气人员大逃离时,区调队所在的胶州市领导也为我联系了不错的接收单位。但是,我热爱地质,最后坚持了下来。今天在省会城市济南,我一定能够利用地质矿产知识所长,发挥作用,增加收入,让地质人生活更体面。为扩大地质市场联络方便,地科院任命我为院副总工程师兼地质矿产研究所所长,2001年9月又担任山东省地科院副院长,分管地质项目。
不等不靠走市场。我首先带领技术人员走出去,不等不靠闯地质市场。先后走访了菏泽、泰安、济宁、枣庄、淄博、德州、聊城、潍坊及其所属重要县市地质矿产管理局及其后来成立的国土资源局,了解了市县有关地质矿产需求,并为地方立项打下了基础。借全省市国土资源局局长会议之际,邀请局长来地科院指导工作,让地方政府了解山东省地质科学研究院能够承担的工作。当年就承担了曹县庄寨地热普查,沂源县钾长石普查、花岗石普查等项目。当时地科院仅有两辆轿车,一辆较新的红旗,一辆接近报废的上海牌,每次走访出发,王院长总是安排副院长辛国金给我预留好红旗轿车,并且一同前往。一年多的时间里,鲁中鲁西地市地矿局很快知道了实验研究院并不光是搞实验与测试,也能搞地质矿产。
市县地质矿产编图和地质矿产概论编制,是实现找矿突破的基础工作,是地质工作者走向应用地质的代表作。世纪之交10余年,我先后组织编制了临沂市、济宁市、淄博市、菏泽市、德州市、聊城市及昌乐县、寒亭区、沂源县等地质矿产图和地质矿产概论专著,细化了每个地区的大地构造单元,为政府矿产管理部署提供了基础图件,指导了找矿工作。其中菏泽地区实现找矿突破的关键是菏泽市地质矿产图的研编,详细划分的菏泽地区潜凸起与潜凹陷的分布范围,正是后来实现找煤找盐突破的矿区分布范围。在菏泽地区找矿与地质研究,大家所用地质图件至今仍然是我们项目组2000年组织编制的1/20万比例尺地质矿产图。
成矿预测登矿权。研究资料,做好成矿预测,登记矿业权,重视立项。1998年起,我通过研究资料,划定成矿预测区,组织技术人员在菏泽、聊城、济宁、泰安、日照、临沂、烟台、青岛等地,先后登记矿业权40余处,早期普查时的研究经费缓解了地科院工资发放困境,后期产生了巨大的经济效益,影响至今。
找地热带团队,钻出鲁西最高温度地热井。1998年我来院承担的第一个市场项目是因我调动济南家乡市局推荐的曹县庄寨地热普查,地热钻井非常成功,出口水温70°。该项目既解决了地质矿产所半年的工资,又打出了鲁西南最高温度地热井,关键是培养了地质矿产研究所张尚坤等10余人地热勘查人才。其后带领岩矿所开辟聊城市地热勘查市场,在临清市打出了鲁西聊城地区最高温度地热井,同时培养了杨德平等又一批地热勘查专家队伍。
创建覆盖区找煤规律认识,发现新煤田,在全省创造多项第一。1998年年底山东省地矿厅批准我组织编写的地科院承担的第一个项目是单县孙溜—曹马集煤炭普查,项目勘查资金约百万元,其后再次立项追加200万元。该项目实施,发现了覆盖区隐伏煤田,既缓解了院1999--2003年工资紧张局面,更是地科院里程碑式重大工程,创造了地科院乃至山东省地矿行业五个第一:
第一个矿产资源补偿费项目。1994年山东省地质矿产局将山东省地质科学研究所与山东省地矿局中心实验室合并时,是以实验室基地为新单位办公地点,当时的地科院工作重心是以实验测试为主,地质矿产人员较少未引起重视,大家简称为实验研究院或者实验院。那时,包括实验院在内的不少地质队不太重视矿业权登记,也不重视立项承担矿产资源补偿费项目这一资金渠道,多数在等待地矿局分配项目资金。单县煤炭普查项目的实施,使全院职工了解了新的项目渠道——矿产资源补偿费项目,增加了矿产勘查重要性和矿业权登记重要性认识,为本院以后地质矿产勘查工作立项奠定了基础。
第一个找煤及矿产勘查项目。在本院是第一个找煤及矿产勘查项目,在地矿局也是除第二地质队于90年代初期计划经济时期承担聊城阳谷-茌平煤田后,在地矿系统乃至煤田系统走向市场经济时期第一个主动承担找煤的队伍。
第一个利用自有资金加速风险勘查,且由普查直接至勘探阶段的实例。全部使用财政资金有年度和资金总额限制,为了加快单县煤田勘查开发步伐,满足地方开发急需,经主管部门同意,使用自有资金,实施风险勘查;通过二维地震勘探和钻探验证后(找煤),勘查阶段由预查直接到勘探,发现了单县煤田,提交了两个勘探报告,其开发步伐进度在山东省是第一个。
第一个受益最大的项目。其后陆续不断追加资金,相继提交了单县煤田张集井田煤炭勘探和陈蛮庄井田煤炭勘探报告,两个井田及其中时楼探矿权转让受益近10亿元人民币,是当时山东省地矿系统第一个受益最大的探矿权转让项目。中国地科院李廷栋院士评价说,山东省经济实力超过了中国地科院,也是全国地科院(所)的排头兵。
第一个获得山东省科技进步奖最高的找矿勘查与专题研究项目。之前地质勘查报告往往是最高获得地矿部科学技术奖,但是没有获得省级科技进步奖的。单县煤田勘查,首先是通过分析单县潜凸起北缘构造形态圈定找煤靶区,以其地震先行,钻探验证,辅以其他手段发现了有价值的隐伏煤田,总结的“潜凹陷中地垒,凸起的边缘”覆盖区赋煤规律,是指导覆盖区找煤的重大成果,获得了山东省科技进步二等奖。也成为山东省地矿系统首次获得科技进步二等奖的重大成果。
电气石发现评价填补全国查明资源储量空白。1998-1999年随着地热和煤炭普查项目的陆续实施,各个研究所内部管理实行单独核算制度,工资与奖金差别拉大,全院上下走市场找项目热情高涨。岩石矿物研究所所长田秀林听说韩国和台湾市场需要电气石,张尚坤副所长推荐了野外区域地质调查时在邹城曾经发现过电气石石英脉。当时正值申请1999年度矿产资源补偿费项目,王副总及时赶去邹城市地矿局递交申报材料,我听说后及时电话联系邹城市要回资料,这样好的找矿线索项目应由本单位直接向省厅申报。当年成功申报资源补偿费的项目邹城市下连家电气石普查,发现了3条有价值的矿体,探矿工程施工时试采矿石结果,完全满足日本、韩国水处理用和特殊陶瓷球电气石指标。该项目查明了电气石资源量,并且在全国率先建立了评价指标,第一个填补了我国电气石储量的空白。电气石的发现和评价及其开发利用研究,获得了山东省科技进步三等奖,一年里地质矿产研究所获得两个省级科技进步奖,在地勘队伍中引起不小的反响。
栖霞灰色千枚岩的发现已经申报我国新矿种。时任院总工程师张广隆一天找到我说,有韩国客户需要一种浅变质岩石千枚岩,其要求特性是在焙烧前没有磁性,而焙烧成陶瓷球后有磁性。嘉祥一位供应商跑遍了山西、河北等地,没有发现这种矿石。问我我国哪里能够找到这样的岩石。
我给张总分析,华北地台的浅变质岩石是新远古界,山东省浅变质岩石有蓬莱群和朋河石岩组,苏北东海也有类似岩石,但重点是原岩为泥质浅变质岩石的蓬莱群,可以寻找其中泥质含量高的千枚岩--板岩。于是我与研究所主任工程师牛保祥一起,带上地质图,从栖霞寨里蓬莱群下部逐层采样,再到莒南县朋河石岩组,继续向南又来到江苏省赣榆县石桥镇采石场,几厘米厚的浅变质岩石都要逐层采样编号。行程1500km,采样近百件。回到室内,在每块岩石样品切割成若干橡皮大小后,每件样品都按照50℃间隔分别焙烧至700℃至1250℃,最后发现栖霞蓬莱群下部少部分千枚岩具有焙烧磁性特征。通过后来系统评价,发现了栖霞灰色千枚岩矿,其质量完全满足洗涤用陶瓷球原料。2017年10月,山东省地质科学研究院通过山东省和全国矿产地质志项目办公室,向国土资源部储量司申报了山东省勘查发现我国新矿种——千枚岩,与其他省申报的新矿种一起正在等待审批。
曹县煤田发现获得全国十大找矿成果,山东省科技进步一等奖。单县煤田的发现,进一步促进我们找煤团队对去哪找煤怎样找煤及其赋煤规律的思考。通过全省乃至全国地质演化与煤炭赋存规律研究思考,发现了“隆起中的凹陷,凸起的边缘,潜凹陷中的地垒,潜凸起中的地堑”重要赋煤规律,创建了覆盖区的“凹中找垒,凸中找堑”找煤模式,指出了覆盖区找煤方向。
单县煤田矿业权成功转让,引起菏泽地区乃至山东省找煤热潮。菏泽市政府非常重视,2005年初派徐淑和副局长和张洪波副主任前来地科院请求支持找煤工作。我与地质所主任工程师张义江认真研究菏泽市覆盖区构造格架,认为菏泽潜凸起是一个大型复背斜构造,断块的边缘应该有石炭~二叠系含煤地层赋存。通过实施地震勘探,发现疑似三煤层地震波,是否实施钻孔验证,七位专家争论面红耳赤,举棋不定,后来最终决定钻孔验证。但是,第一个钻孔验证结果是在千米之下仅仅发现了含煤地层的底部地层——石炭纪底部本溪组,投资人认为风险太大而撤资。我们项目组坚持认为,在钻孔钻遇地层倾向上即西南方向应该有山西组煤层存在。通过不懈努力,筹措资金,第二个钻孔成功发现了近8米多厚的三煤层,而且是优质焦煤。发现消息传来,项目组和专家们非常激动,近两年多努力有了重大发现。经普查,三煤层资源量达50亿吨,且是优质稀缺焦煤,实现了菏泽地区覆盖区找煤重大突破,对于实现省委省政府突破菏泽战略部署具有重大社会效益。与此同时,通过我主持分析论证的郓城县高庄煤矿勘查项目也成功发现了超过亿吨优质三煤层的大型井田。曹县煤田等覆盖区隐伏煤田的发现以及赋煤规律研究成果,获得了全国十大找矿成果和山东省科技进步一等奖。
苍山县凤凰山铁矿发现是覆盖区找矿的突破,获得了重大经济效益。在非金属矿产勘查过程中,我与项目组通过分析,认为500多米寒武系之下,应该有新太古代泰山岩群含铁地层分布。经过物探先行探测,其后钻孔验证,成功圈定了超过6000万吨的铁矿,实现了覆盖区寻找铁矿的突破,并获得了超过5亿元经济效益。该矿的发现,与邻区一起被评为全国十大找矿成果,国土资源部二等奖。
菏泽市单县黄岗超大型岩盐田和鄄城县大型岩盐田的发现是鲁西南济宁--菏泽地区古近系盆地找矿的重大突破,是地科院岩盐项目组坚持与认真负责的结果。鄄城县岩盐田是位于华北坳陷内古近纪济阳群沙河街组济阳坳陷盆地型,含NaCl超过95%,单层厚度大,埋藏3000米左右;单县黄岗超大型岩盐田是古近纪官庄群大汶口组大汶口断陷盆地型,岩盐单层相对较薄,层数多,品位低。两个盐田的发现也极具戏剧性,都是在第一眼钻孔施工时遇到了坍塌和缩颈,取出的岩心没有发现岩盐,并且钻探方一再要求停钻终孔,结束钻探。这意味着,宣布单县和鄄城地下都没有盐矿。
我和项目组张义江及专家等认为,单县黄岗凹陷中物探显示有盐的显示,岩心呈现溶蚀后的泥巴状,判断可能是盐不饱和泥浆溶蚀所致。要求施工方想方设法解决钻探施工难题,必须加大盐饱和度继续钻进,或者在附近重新钻井施工。另外,继续钻探也超出了厅任务书下达工作量,需要地科院自筹资金。经过努力,重新钻探取芯结果发现了80多米厚岩盐,含NaCl超过75%,估算资源量超过100亿吨,是一处超大型岩盐田。
鄄城岩盐田钻孔施工一波三折,第一个钻孔半年没有钻遇盐层,无法再继续钻进。倘若再换位置钻探,就要多花费400多万元。经项目组多次论证,并经于学锋院长开会同意,重新施工第二个钻孔。但是,在2800多米处时掉杆(钻杆中间掉下),一度打算再放弃施工。在项目组协调研讨后认为,我们还要坚持继续钻探,依据物探资料其下30米可能见盐。钻探施工方从四川本单位请来专家会诊钻探技术,终于捞上了钻杆继续钻进,终于在2850米处钻遇了厚大高纯度盐矿。从开钻到见矿,前后钻探一年半。而且,因为增加钻探工作量,院又自筹补贴了资金。通过艰难施工,发现鄄城总的岩盐资源量超过10亿吨,属于大型岩盐田。
由于地处黄泛平原,半成岩松散层厚度较大,两个盐田的发现,都经历了钻探施工先期不见盐矿的过程。但是,正是在项目组一再坚持下,要求必须解决施工难题,或者换个位置重新开钻,保持盐饱和度,继续向下钻进,最终发现盐矿。如果当时稍微一放松要求结束钻探,两个盐田就至今不会被发现。
开展基础地质研究,是找矿工作的基础。我参加工作后,先后参加了鲁西太古代泰山群地层专题研究和鲁西1:20万泰安新泰幅区域地质调查,以及山东省地层多重划分对比研究(山东省地层清理),长期跟随老一辈地质学家程裕淇、曹国权、艾宪森、张成基、刘书才等先生野外调查研究,学到了他们严谨认真,勤于思考,甘做基础与奉献的精神和工作作风。先后完成了鲁西早前寒武纪地质、山东省岩石地层、山东省地勘读本、山东省矿产资源储量报告编制指南等基础地质部分,主持完成了新一代山东省基岩地质图及其说明书、山东省岩相古地理图集,主持编制了菏泽市地质矿产调查报告及其菏泽市地质矿产系列图,编制了济宁、临沂、德州、淄博等市地质矿产概论及其地质矿产图。基础地质研究,搞清了山东省地质构造格架及其演化历史,为山东省地质找矿奠定了基础。尤其是山东省新一代基岩地质图编制,以及菏泽市深覆盖区基岩地质图编制,是菏泽市两个煤田、两个盐田及其他矿床发现的基础图件,是菏泽市开展地质工作的导游图。
近十年来,我与从事基础地质工作的同事一起,通过山东省古近纪地层划分对比研究、山东省白垩纪地层研究、山东省岩相古地理图件编制研究、山东省基岩地质图编制研究及其总结等,分别于2011年和2014年完成了“山东省地层侵入岩构造单元划分对比意见”,通过山东省地质学会和国土资源厅下发,提供全省统一使用,使得山东省地质矿产工作有了统一划分语言,有利于山东省地质找矿工作。清晰的地层侵入岩和构造单元划分,以及研编的山东省基岩地质图和岩相古地理图,是山东省地质演化过程的高度总结,也是打开山东地质之门及找矿密码的金钥匙。
山东省矿产资源利用现状调查与山东省矿产地质志研编是山东省矿产工作全面总结与提升。2006年以来,我主持完成与正在实施了矿产总结研究项目。2006~2010年历时5年,筹措1亿元,完成的山东省矿产资源利用现状调查完成了全省25个矿种家底;2014年至今开展的“山东省矿产资源调查成果综合集成与服务产品开发——山东省矿产地质志”是山东省找矿工作全面总结,是“中国矿产地质与成矿规律综合集成和服务”的二级课题。通过全省地勘队伍对山东省所有矿种所有矿产地总结研编,摸清全省矿产资源家底,总结成矿规律,对新中国成立以来找矿工作全面总结,将对继续找矿工作产生较大影响。