可可托海是我国最大铍矿床与重要稀有金属产地。新中国成立之初，可可托海所属的中苏金属公司就已成为我国最早的中外合资企业之一，1954年底，中苏金属公司苏联股份移交中国后，可可托海矿区被命名为“111矿”，成为我国稀有金属的摇篮。可可托海稀有金属主产区3号伟晶岩脉产出的金属矿产偿还了我国大约40%的苏联外债，还为我国两弹一星以及国防、航空航天提供了关键原材料，是我国著名的“功勋矿”。可可托海矿区因为稀有金属储量大、品位高、发育完美的分异环带闻名于世，是伟晶岩矿床中的“高富帅”。综合研究已有90多年的历史, 取得了大量的成果。然而，持续数十年的开采后，现今面临后续资源短缺问题，矿区已停产。同时，可可托海是一个超大型铍矿，有显著的近源岩浆成矿特征，但周边没找到大型同期花岗岩体，成因争议持续至今，也影响资源潜力评价。

针对可可托海成因谜团和后续资源困境，中国科学院地质与地球物理研究所何兰芳高级工程师、申萍研究员、秦克章研究员、刘小驰副研究员、博士研究生李亮、王斯昊与合作者中南大学陈儒军副教授通过矿床学、岩石地球化学分析、岩石物理测量和多尺度矿床电磁学探测，综合研究揭示岩浆房控制可可托海稀有金属伟晶岩成矿，为认识可可托海稀有金属伟晶岩矿床成因和评价矿区南部覆盖区资源潜力提供了关键依据。

通过可可托海伟晶岩田(伟晶岩密集区)矿体及围岩复阻抗、地球化学分析, 建立了可可托海岩石电磁学模型，揭示了伟晶岩电阻率动态变化特征，发现可可托海伟晶岩与同期淡色花岗岩(208～213 Ma)具有低阻属性，而可可托海伟晶岩周边海西期花岗岩 (395～409 Ma)具有显著的高阻特征（图1）。可可托海样品与地幔（Krein et al., 2020）、大陆地壳（Wedepohl, 1995）、冰岛隐伏岩浆房熔体（Zierenberg et al., 2013）全岩的Zr、Hf和Nb、Ta分析结果的以及它们的比值如图2所示, 依据文献(Ballouard et al., 2016; 吴福元等, 2017) 提供的判别标准(Nb/Ta=5, Zr/Hf=26)，结合高硅、低铁、低镁特征，可可托海伟晶岩具有高分异结晶分异成因的地球化学特征，部分伟晶岩成分与岩浆熔体相似。音频大地电磁测深(AMT)、宽频大地电磁测深(BMT)揭示了可可托海伟晶岩田浅部(1000 m)和深部(～30 km)矿床电磁学特征。基于AMT探测的可可托海伟晶岩田200m和400m深度电阻率切片表明海西期高阻花岗岩体发育伟晶岩田周围，形成高阻环带，～200Ma的可可托海伟晶岩具有相对中低阻圈闭特征。岩田南部15～30公里深度范围及深部发育低阻电性体，综合地质地球物理分析推测为古岩浆房；电性剖面显示岩浆房到末端成矿系统的通道和围岩存在电性差异。电磁法研究揭示了可可托海稀有金属伟晶岩完整的成矿构造，通过矿床电磁学研究揭示了从下地壳到末端成矿伟晶岩成矿系统。综合地球物理观测和矿床地球化学约束，认为可可托海稀有金属伟晶岩田源于下地壳岩浆系统。可可托海3号脉矿床发育在伟晶岩田的北部边缘，矿床电磁学研究表明3号脉以南的可可托海伟晶岩田覆盖区具有较好的资源前景。

图1 可可托海伟晶岩田矿体和围岩的电阻率特征

图2 可可托海伟晶岩田岩石样品主量与Nb/Ta, Zr/Hf比特征. (a)、(b)和Al₂O₃、SiO、总铁与SiO₂含量交汇图；(d)Nb/Ta, Zr/Hf与高分异花岗岩A型花岗岩对比图 (底图：吴福元等, 2017)

研究成果发表于矿床学国际权威期刊OGR(He L F, Shen P, Li L, Wang S H, Liu X C, Chen R J, Qin K Z. Metallogenic electromagnetism study reveals the pegmatite rare metal mineral system in Koktokay, Altai, Western China[J]. Ore Geology Reviews, 2025, 188: 107084. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2025.107084.)。数据采集使用了中国科学院深地资源装备技术工程实验室（深地技术与装备研究中心）底青云院士团队研发的地面电磁探测系统 (SEP)，研究受中国科学院战略性先导科技专项（XDA0430102, XDA0430101）,国家自然科学基金重大研究计划“战略性关键金属超常富集成矿动力学”重点项目(91962213）等项目资助。