互动科普

探秘全球最大稀土矿区

撰文 莎拉·辛普森（Sarah Simpson） 翻译 王昊明

地质学家在阿富汗地区发现了大量重要矿物，其中包括相当数量的稀土矿石。这项发现不仅能满足高科技产业对稀土元素日益增长的需求，还可以帮助这个国家饱经战乱的人民逐步摆脱依靠种植罂粟维生的现状。

在饱经战乱的阿富汗，经常能看到这种场面：在南部与巴基斯坦接壤的“炸弹集散地”，两架“黑鹰”直升机降落在山坡上，全副武装的美国海军陆战队队员依次跳出机舱。但有时候，还会有一队身着头盔和陶瓷防弹背心的地质学家跟随美军士兵一起走出机舱。除了手里握着的不是步枪而是地质锤之外，他们看上去和士兵几乎没有区别。随后，美军士兵在地质学家周围围成一个环形，保护着他们在尘土中前进。

“我们从下飞机的那一刻起，就完全是地质学家了。”美国地质勘探局（USGS）阿富汗计划的负责人杰克·H·麦德林（Jack H. Medlin）说，“我们几乎忘记了士兵的存在——除非你试图走出他们围成的圈子。”

麦德林领导的小组已经靠这种方式完成了许多考察任务。为了确保敌人没有足够的时间实施进攻，他们每次行动都被严格限制在1小时之内。对于地质学家而言，60分钟的考察时间很短，在一般情况下，对一个地点进行详细的采样和测绘需要几天到十几天。地质考察之所以耗时甚长，是因为含贵重元素（如金、钕）的矿石往往被夹在普通岩层之间。这些结构历时久远，经历一系列褶皱、埋藏和剥露之后，如今矿石痕迹罕见，仅存在于受侵蚀严重的河床及山谷断层等处。寻找这些矿石的痕迹需要专业知识和耐心，并能够时刻集中精神。陆战队士兵清楚，地质学家正在专注于寻找这些重要线索，因此尽量不打扰他们的工作，只是静静跟随他们，提供保护。

最近一次远足考察是在2月。这次考察的收获证明，地质学家所冒的风险是值得的。他们发现了一个储量丰富的稀土矿，其储量几乎能与此前在中国发现的特大稀土矿(中国许多地方都有稀土矿藏分布，目前发现的最大稀土矿藏是新疆南部拜城县的特大铌钽矿）相提并论。稀土是当今高新技术制造业的关键元素，当前在许多国家供应紧张。

地质学家很久以前就推测，阿富汗地区储藏着大量未开采的重要矿物，其总价值可能超过千亿美元。阿富汗领导人也清楚，如果能够开采这些矿藏，所得收益能够帮助阿富汗摆脱国内经济对鸦片生产业的依赖，维护国家政治稳定。但在正式开采之前，应该先评估开采收益是否高于成本。这就意味着要对矿床开展实地考察，并详细采集样本，绘制地图。USGS依靠这种危险的探测活动，收集并整合了阿富汗矿藏的大量一手数据。美国国务院和国防部高级长官在结束与麦德林的“高层会谈”后一致认为，开采这些矿藏能够帮助阿富汗实现转变。事实上，一场对于矿石开发权的争夺战已悄然展开。中国冶金科工集团有限公司（下称中冶集团）投资29亿美元的大型铜矿已是阿富汗最大的开发项目，美国则将资金投向金矿的开发。而在20多家竞标哈吉加克铁矿开采权的企业中，来自印度的公司数量遥遥领先。

USGS本计划于9月底在位于华盛顿的阿富汗驻美使馆发布研究报告，公布对喀布尔矿藏的最新评估结果。但早在我着手写此文的8月，麦德林和其他USGS的科学家就告诉我，这些矿藏易于开采，且属富矿，可能会使阿富汗变成世界上重要的矿石出口地。然而，外国投资者能够在多久内开采这些重要矿产还是未知数。今年2月的考察地均位于阿富汗南部，它们处于塔利班组织的控制之下，暴力事件时有发生。如果能够在北部地区找到类似的矿藏，不论是铜矿还是其他矿类，都会掀起一股“淘金热”，创造大量经济效益，从而遏制鸦片种植业的发展，帮助当地摆脱塔利班势力的控制。这也许能够为美军的军事行动提供巨大帮助，给恐怖主义以沉重打击。

迄今，地质学家在战区开展了无数艰苦卓绝的科考工作。如果没有他们的工作，那么前文所述的情景几乎不可能实现。麦德林和其他50位USGS的地质学家已在阿富汗科考7年，其间花费大量时间培训阿富汗本国的地质学家，使之能独立开展科学考察工作。麦德林和同事会在下个月回到喀布尔，帮助阿富汗科学家解读最新报告，并对十几个新矿藏的开发制定可行方案。他们准备对新发现的稀土矿藏做更详细的考察——据推测，此稀土矿的实际储量将远大于最初的估计值。

珍贵的稀土

数十年来，关于阿富汗地区存在大量矿产资源的说法都仅是一种猜测。2007年，麦德林小组仔细研究了大量未出版的土地考察报告（其中大部分来自苏联时代或更早），综合各种信息，最后在阿富汗的高山和平原中，划出了24个最可能埋有矿藏的区域。但美国和阿富汗政府一开始都没有关注这个研究结果，直到两年后保罗·A·布林克利（Paul A. Brinkley）注意到这份报告。布林克利是美国国防部副部长，监管着五角大楼推进伊拉克和阿富汗商业的相关事务。布林克利认为，矿产开发是打击鸦片产业最有力的武器，所以他请求麦德林帮助。麦德林清楚，如果要说服矿业公司在阿富汗投资，需要提前进行大量研究调查。因为矿业公司前期要花费大量资金和人力来确定某一地点是否值得开采，而绝大多数公司不会将自己的科学家送到危险的战区开展调查活动。

2009年，布林克利的特遣部队拜访了麦德林，双方决定共同开展调查活动。此后，USGS的科学家使用卫星成像、遥感探测等技术手段，配合实地考察活动（在军方的保护下），验证了旧数据的有效性，并精确定位了可能有矿藏的区域。麦德林现在能有把握地说，其中至少有6个区域有金属矿藏，储量甚至能和世界上最大的矿产地相提并论。

含有稀土元素的岩石埋藏在一座死火山内部。这座火山坐落于阿富汗南部干燥的平原上，位于赫尔曼德省范围内，离克汗奈欣区不远。对于徒步行进的地质学家而言，这里陡峭的火山地貌是一个巨大的考验。此外科学家们还要面对来自敌方的威胁，也许敌军士兵就藏在某块岩石后面。USGS的科学家之所以要冒这么大的风险、实地考察一个危险区域内的火山，某种程度上是因为现代工业对贵重元素的需求与日俱增，如何满足这种需求，成为了让所有人头疼的问题。各国对其他矿物的需求也日益高涨，随之上升的就是原料的价格。几十年前，铜的售价是每磅50美分，而现在大约是每磅4美元。

在海军陆战队的保护下，麦德林小组曾两次实地考察这座火山，目的是验证苏联时期的一种说法：当地的岩石中含有贵重金属。今年2月，考察组找到了一条较大的岩石带，其中含有大量轻稀土元素，包括铈（用于光学器件）和钕（用于生产混合动力汽车中的高强度磁体）。

到目前为止，科研小组在克汗奈欣区的考察涉及130万吨岩石，其中包含的稀土元素能够满足全世界未来10年的需求。五角大楼估计，这些矿藏的价值在74亿美元左右，此外，这里还有大量其他贵重矿物，估价约合820亿美元。科学家猜测，如果能够进行更细致的地面调查，采用更适合的遥感手段，他们最终能发现的稀土储量将比目前多2~3倍。研究人员期望能够验证这个猜想是否正确。通过对一个陡峭的山谷进行简略的考察，科学家认为，这里的岩石结构与火山中的几乎相同。通过高空成像技术对深埋地下的岩石磁场和密度进行测量，结果显示，在地下深处很可能埋藏着含有贵重金属的矿石。

然而，在克汗奈欣区火山进行开采活动，最快也要等到数年后。虽然阿富汗几乎没有任何重工业基础，农村地区更是连铁路和电力供应都难得一见，但这些都不是主要问题，各大矿业公司都习惯了在不同国家（如印度尼西亚、智利和澳大利亚）的偏僻区域进行开发活动。真正能左右矿业公司决策的潜在因素是，能否提供足够的安全保障，避免开采设施遭受敌对势力的袭击。今年7月，联军将赫尔曼德省首府拉什卡尔加移交给阿富汗安全部队，也给这一地区的安全添加了不确定因素。

战区的投资

麦德林说，目前看来，将数十亿美元的资金投在阿富汗北部地区更为合适，因为北部没那么危险。这也许是个好主意，北部地区同样存在大量富含铜、铁和金等贵重金属的矿石，总价值数千亿美元。阿富汗矿业部迫切希望依靠这些矿石资源吸引外来资金。第一笔投资来自中国。2007年，中冶集团击败四个竞标对手，获得了艾娜克铜矿（位于喀布尔南方）的开采权，该铜矿的总价值估计在430亿美元左右。中冶集团承诺修建两座电厂，为采矿设备和当地电网提供电力；此外中冶集团还为阿富汗建造铁路，用来连接矿区和阿富汗北方原苏联地区已有的铁轨。

然而此后，各国对阿富汗矿产的热情开始减退，直到布林克利介入才有所转变。基于麦德林团队收集的数据，布林克利的团队雇用专业矿业咨询公司，统计最有可能吸引外国投资的矿藏，这重新引起了五角大楼的兴趣。这些努力最终在去年底得到了回报。在摩根大通（J. P. Morgan Capital）一位负责资本市场的业务主席的带领下，西方投资者向当地一座依靠人工开采的小金矿（位于马扎里沙夫东部的一个山谷中）投资5 000万美元，期望在明年年初，依靠当地劳动力和现代化设备使金矿持续运转。

而更多的活动或将很快出现。在五角大楼和世界银行的帮助下，阿富汗矿业部计划在年底正式拍卖另外6个主要矿床。第一个就是阿富汗潜在价值最高的矿床——在首都喀布尔以西130千米的山区里、位于哈吉加克的铁矿（巧的是，这个地区离艾娜克铜矿附属的铁路设施很近）。据估计，这个铁矿总价值高达4 200亿美元，每年能为阿富汗政府带来3亿美元的收入，并为当地提供大约30 000个工作岗位。那些出露的黑色岩石是明显的标记，在几个世纪以前，人们就发现阿富汗地区埋藏有大量矿物。但由于阿富汗一直没能整合到足够的资金，且长期不稳定，因此开采迟迟没有实现。现在阿富汗吸引外国公司来此投资，迈出了矿产开发的第一步。今年9月初，共有23家国际矿业公司参加竞标。它们在去年下半年向阿富汗政府提交了正式申请，其中包括曾获得艾娜克铜矿开采权的中冶集团。

培养本土接班人

为了成功地完成上述贸易，仍需要进行大量地质考察工作，而这些工作以后就要交给阿富汗本国的地质学家来完成。刚踏上阿富汗国土时，USGS的首要目标就是帮助阿富汗科学家赶上当代科学和信息技术的步伐，现在依然如此。这个目标不仅激发了麦德林的兴趣，还引起了他一个关系密切的同事赛德·米尔扎德（Said Mirzad）的注意。米尔扎德是一名美籍阿富汗地质学家，30多年前，在他担任阿富汗地质调查组负责人时，考察过哈吉加克的铁矿。米尔扎德说，当时他对铁矿未来的发展有很清晰的想法，可以将铁矿石用卡车运送到巴基斯坦，甚至可以在当地建造一座钢铁厂。可惜所有的设想，都随着1979年苏联的入侵成为了幻想。苏联政府曾数度将米尔扎德投入监狱，直到1981年，他带着妻子和两个年幼的儿子逃亡美国。此后的几十年里，阿富汗国内冲突不断，严重阻碍了科学技术的发展。

2001年美军入侵阿富汗，打开了阿富汗封闭的国门。“9·11”恐怖袭击三周后，米尔扎德和麦德林获得了美国国际发展署的授权以及随后颁发的一笔专项基金，以帮助阿富汗确定地下矿藏资源的种类和方位。此外，他们还要训练阿富汗本国的科学家，让他们能够为自己的政府提供如何开发利用矿产资源的建议。这些是USGS的日常工作，他们已经帮助十几个陷入困境的国家重建了自然资源部门。麦德林小组一开始对阿富汗地区蕴藏的世界级矿藏几乎一无所知，当时他们认为，想让当地人停止生产鸦片，仅靠开发矿产的盈利是无法实现的。

米尔扎德在2004年随USGS团队到达阿富汗，同行的还有麦德林和另外7个美国人。“当我到达这里时，我在想，经历了25年的战乱后，我们不知道在喀布尔，甚至全阿富汗国内还有没有哪怕一个地质学家，” 米尔扎德回忆道。当他们到达阿富汗地质调查组总部时，只看到一所千疮百孔的屋子，紧挨着一个屠宰场。房子没有窗，没有门，水电供应更不用想。墙上布满了弹孔，主任办公室甚至只剩下了被火箭弹打中后的痕迹。就在这种情况下，每天还是有大约100名地质学家和工程师来工作。他们将重要的报告和资料放在家里，使这些重要资料得以保存。现在，这些科学家每天工作几个小时，对旧材料进行整理和分类，其余的时间里，他们中大多数人要去卖香烟或开出租车以维持生活。所幸他们受过系统的科研训练，就算经历了这样的战争，他们的科研能力也没丢失。最大的问题是，他们的科技水平还停留在20世纪80年代，和当今严重脱节。甚至当有人拿出便携式电脑时，一名化学家显得十分畏惧。麦德林回忆：“她根本不敢碰电脑，因为她害怕这个东西会让她触电身亡。”

向阿富汗科学家介绍板块构造理论的基本概念非常关键。板块构造理论认为，我们星球的地壳并非完整一片，而是由分裂的板块构成，它们之间会相互碰撞挤压。这个理论是在阿富汗与外界隔绝后发展起来的，板块构造说解释了山脉是如何形成的、火山喷发与地震是如何发生的，它彻底改变了我们对地球的认识。它当然也能用来解释，为什么在阿富汗地区有如此丰富的矿藏。大部分内陆国家都处在几个板块的交界处，而这些地方往往都是世界主要金属矿藏所在地。

科学家迫切希望对克汗奈欣火山进行一次详细的实地考察。麦德林小组曾同海军科研实验室一起，利用在冷战期间用来探测敌军潜水艇的NP-3D飞机对火山进行高空调查。通过测量磁场和其他参数，地球物理学家能够绘制出最大10千米范围内岩床的三维图像。

考察组曾估计，这里的稀土矿藏总价值有74亿美元，但这只是以岩层平均厚度100米为前提估计的，麦德林认为这个数据相当保守。如果将飞机的飞行速度减慢，高度降低，就能够分辨出更多细节，进而精确估计岩层向地下延伸的深度。麦德林希望进行这样的调查，但是申请没有获得批准，因为这样飞机被击落的风险会大大提高。因此，他现在一方面说服布林克利为阿富汗地质调查局购买用于徒步考察的考察仪器，另一方面他将阿富汗地质学家带到美国，教他们使用这些仪器。

麦德林和米尔扎德各自获得了一笔6 500万美元的资金，用于全面翻修阿富汗地质调查局的总部。他们二人对整修后的总部十分满意，觉得它和位于美国弗吉尼亚州北部的总部不相上下。“而且这里的餐厅更好，” 米尔扎德加上一句。

现在，阿富汗新建了一个最先进的数据中心，雇佣了100名全职科学家和工程师，这些人此前一直自己在对阿富汗的矿产资源进行考察和评估。麦德林还说，阿富汗最近在Dusar-Shaida附近的一个铜矿开展了一次科学考察活动，这也使该铜矿进入了近期举行的招标会的竞标名单中。

难以克服的挑战

在先进科技的帮助下，阿富汗完全能够依靠开采矿石获得可观的利润，而主要的投资者也首次计划向阿富汗投资。阿富汗不仅能够通过矿产开发摆脱鸦片产业对本国经济的控制，还可以维护国家稳定。这也给美国和其他国家提供了一个理由，让他们逐步撤出部署在阿富汗的军队。

即使如此，一些阿富汗人还是担心，这些矿产资源是否能造福人民。根据以往的经验，在贫穷国家大规模开发矿产资源，对当地人民的影响往往是弊大于利。例如，50多年前在尼日利亚发现的油田，已经让石油公司和政府获利数十亿美元，但绝大部分尼日利亚民众每天的生活费仍低于1美元。

在阿富汗发展矿业资源，还可能会加剧当地政府的腐败，甚至让塔利班组织复苏。对于这种风险，麦德林将“绝对透明”作为预防腐败的措施之一：USGS组织测量得到的所有原始数据均归阿富汗政府所有，而阿富汗政府允许美国政府在互联网上免费公布这些数据。

环境保护是另一个需要认真考虑的问题。世界许多大型矿藏都采用露天开采的方式，那里的专家不得不想办法处理数十年积累下的各种污染物。

比如，用传统方法提取稀土元素后，剩余的碎石废料中含有铀和其他放射性元素，会威胁人类健康。要在开发阿富汗丰富矿产的同时避免污染环境，需要在开发前做出完善的规划，并认真施行。

应对以上挑战，及确定哪里的矿产值得开发，这些重担今后就要落在阿富汗科学家的肩上了。五角大楼拨给USGS的专款已经用完，而且，没有军方的保护，地面考察工作根本不可能开展。

相比之下，阿富汗本国科学家的行动会更加自由，麦德林团队也会尽力帮助他们，使他们能收集到更详细的信息。同时，麦德林向美国国际发展署申请了870万美元资金，用于继续使用卫星成像等遥感技术，对阿富汗的矿产资源进行勘测。“这就像是大海捞针，”麦德林说，“我们正在寻找苏联人和阿富汗人都不曾找到的矿藏。”

我们无法得知，科学家和政治家能否在这条路上坚持走下去。但幸运的是，矿石并不会消失，它们深埋于地下，正等待着被挖掘。