地球化学通过地表采样、分析异常圈定靶区来找矿。而矿体一般都在地底下。起初,这个学科的技术与方法因为是地表采样,又经常被作为地球物理找矿的辅助和补充,而一度被地质界嘲讽为“皮肤科”。
既然找矿效果不好,自然就得不到各方面的重视,科研经费的短缺成了地球化学研究面临的瓶颈。科研经费短缺导致的投入降低与研究成果自然减少之间的恶性循环,既打击这个领域的科学家的信心,也容易使这个新生的学科面临萎缩或消亡的风险。
1987年,在纪念地球物理地球化学勘查研究所(下称“物化探所”)成立30周年的文章里有这么一段话:“物化探所的化探是在跌打滚爬中度过了幼稚的童年期,但它的一些优良习惯与传统也在此时开始养成。它的研究与生产密切相结合的传统的养成,是因为在50年代与60年代中国地质界对化探从未给予重视,因而物化探所的化探工作者必须时时为自己的生存而奋斗,必须将研究工作与生产工作密切结合,以它不可辩驳的、日益增多的找矿成效,博得更多地质工作者的承认与重视。它的勇于革新,重视技术进步的传统的养成是因为化探是一个刚刚萌芽的新学科,几乎一无所有,理论、方法和技术都远未成熟。因此,物化探研究所的化探工作者必须保持对新鲜事物的敏感,不断从各个学科中吸取新的营养来壮大自己。童年的坎坷与艰辛使学科与人都经受了考验。今天感到庆幸的是,物化探所化探的童年不是在温室或溺爱中度过的,坎坷与艰辛使学科与人都经受了考验。”
20世纪50年代至80年代,国家因为进口国外先进设备和技术,极缺外汇。多生产黄金换取外汇,成为黄金行业的头等大事。多生产黄金就要找到更多的金矿——毕竟巧妇难为无米之炊。
此时,国外的主流观点认为,地球化学技术不能用于区域化探。在找金时,因为要回答颗粒金的迁移问题,这个理论障碍使得国内地球化学界也一致认为地球化学填图或地球化学勘查不适合于找金矿。
但是物化探所的科学家就是不信这个邪!
他们要找到这个学科本该所有的尊严!
20世纪50年代末期,谢学锦院士和同事在辽宁凤城青城子铅锌矿开始了长达7年的蹲点,他们的付出终于有了回报,在原矿山找到了一个大的盲矿——铅锌银矿。“原生晕”理论的研究和实践,一炮打响,使一个快要枯竭的老矿山重获新生。
当时,全世界还很少有类似的成果报道。物化探所的科学家用原生晕理论攻深探盲、发现新矿后,震动了全国地矿界。
在此基础上,物化探所科学家大量的工作实践开始源源不断地结出硕果。对原生晕形态、规模、内部结构的统一描述方法和术语在中国得到了广泛的使用,在以后地质找矿中大显身手,许多铜、铅、锌、金、银、钨、锡、钼等盲矿床都用此法找到了,尤其是金矿。
此后,地球化学科学家的研究向争论的“深水区”进一步推进。他们已经发现了金的异常可以分布在100多平方公里的范围内,在反思颗粒金难以迁移和异常分布之间的矛盾中,他们开始了创新与突破的艰难步伐!
至今,金矿勘查地球化学理论技术,指导了近1000处金矿的发现,其中大中型金矿700余处,总探明金资源储量4000余吨,约占全国已探明的黄金资源量9000余吨的近一半。伴随着勘查地球化学对中国金矿“批量发现”作出的突出贡献,这一理论也日益成熟。仅在找金方面,就发展出了“原生晕”理论、“块体”理论、“深穿透”理论几个独立而相辅相成的组合。
除了找金,地球化学科学家心中还有更为广袤的社会责任,在他们宽宏的视野中,纳入了能源矿产地球化学技术、全国地下水质量与污染调查计划、全国土地质量地球化学调查计划等影响人们日常生活的急迫问题;在他们呕心沥血的研究实践中,这些问题的数据分析和解决办法正在日益清晰,并得到了国际社会的广泛关注。
地球化学作为地球科学的一个重要分支学科,在解决资源环境问题中显现出的独特优势和中国地球化学家在上述领域中的重要贡献,使得把科学与工程、调查与研究、资源与环境一体化的大科学计划“化学地球”成为可能。
经联合国教科文组织与中国政府批准,全球尺度地球化学国际研究中心于2016年5月12日正式成立。该中心的成立,标志着中国地球化学发展将进入一个新历史阶段。中心将致力于世界范围内的合作,推进全球尺度地球科学大科学计划的实施,为促进地球科学进步、人与自然和谐发展贡献中国力量。
地球化学之延伸阅读:
“铜多金属矿床深部矿体预测地球化学理论方法研究”项目
“铜多金属矿床深部矿体预测地球化学理论方法研究”项目,核心任务目标是通过对典型矿区进行地球化学特征调查和预测示范,研究元素富集贫化规律,筛选构成控矿异常结构模型指标,开展深部矿体预测异常结构模型及方法技术研究,建立深部矿体预测地球化学勘查应用基础理论和方法技术。项目实施期间,科研人员围绕核心目标,开展了系统的试验研究工作,取得了系列成果:
一是通过对矿床中元素富集贫化特征规律、异常分布状况等的研究,发现在热液成因有色金属成矿系统中,存在着多属性地球化学异常,既有微量元素,也有常量元素,甚至还有同位素;既有成矿元素、成矿伴生元素,又有矿化剂元素;既有亲石分散元素、稀有元素,还有稀土元素;既有正异常,又有负异常,丰富了成矿信息,拓展了地球化学勘查指标类型。
二是通过系统梳理、集成、概括上述不同属性异常的成矿指示作用,创新性地提出了深部矿体预测地球化学勘查应用基础理论-多维异常体系。在该理论指导下,构建出试验矿床矿致异常结构模式,以异常结构模型为核心,提出了深部矿体预测方法。
三是利用异常结构模式,对6个试验、示范矿床深部成矿前景和找矿方向进行了分析和预测,使科研成果直接服务于矿区矿产资源勘查需求。
四是研发出三维异常结构模型及可视化系统,实现了地球化学异常结构建模和可视化分析。
在建立多维异常体系理论和方法基础上,项目组实现了两个方面技术创新:一是利用元素负异常界定热液成矿系统边界;二是利用硫异常判断深部成矿前景。
该项目矿区试验案例不仅证实了多维异常体系理论的有效性、实用性,还在深部矿体预测中直接发挥了作用。
“研制地球化学调查标准物质”项目
“研制地球化学调查标准物质”项目是中国地质调查局2013年立项的工作项目,主要目标任务是在现有地球化学标准物质研制现状和应用需求的基础上,研制6个新的泛滥平原沉积物地球化学调查标准物质,以满足当前我国地质、地球化学调查工作的需求。
该项目依据国家标准物质研制相关规范和要求,分别完成了具有长江三角洲、赣江流域、汉水流域、淮河流域、黄河下游、海河流域、黑龙江流域特性的泛滥平原沉积物地球化学标准物质的研制工作。
有关专家对标准物质的采样、制备、均匀性检验、稳定性检验、定值及不确定度评定等研制过程进行了严格核查,认为该项目研制的标准物质定值成分多、数据量大、科学严谨、质量较高。