勘查地球化学找金的前世今生

    ［编者按：20世纪50年代，国际学术界通常认为地球化学并不适合找金。但中国地球化学家在这个宣判面前，却开始了探索与创新的步伐。历经一甲子的嬗变，这一学科成为中国在世界上为数不多的领先学科之一。而联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心的成立，既代表着这一领域的顶尖水平，也意味着全球的地球化学调查与研究，已经毫无争议地进入了“中国引领”时代。］

    ［据原地矿部和中国地质调查局统计，勘查地球化学 “批量发现”的金矿近1000处，其中大型、中型以上金矿就有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。中国黄金生产能够连续几年位居世界第一，不能不提到这一学科所作的贡献。同时，中国地球化学的金矿化探，也成为国际公认的地球化学找矿三大贡献之一。］

    1938年，地球化学之父戈尔德施密特在《元素分布地球化学原理》一书中首次提出研究元素分布的概念，这是地球化学勘查理论的前身。

    1951年，地球物理地球化学勘查研究所（下称“物化探所”）名誉所长、中国勘查地球化学的开拓者和奠基人谢学锦院士，在中国首次开展勘查地球化学试验，揭开中国地球化学调查研究的序幕。

    勘查地球化学理论技术发展至今天，已经越来越成熟。为解决不同类型的找矿问题而发展出来的各种理论之间互相补充，独立又统一于勘查地球化学理论中，在不同类型的找矿中发挥着独特的作用。

    勘查地球化学在金矿勘查中可谓一枝独秀，依据该理论的指导，在中国发现金矿近1000处，占新发现金矿80%以上，其中大中型金矿700余处。如贵州烂泥沟金矿和灰家堡金矿储量分别达到110吨和300吨，整个地区成为世界第二大卡林型金矿产区。这些金矿的投产，为中国成为世界第一黄金生产大国作出了重大贡献。


    20世纪50年代至60年代，谢学锦从事热液矿床原生晕的研究，与前苏联学者同时各自独立地发现了热液矿床原生晕的分带现象，并写出了专著《地球化学岩石测量的理论基础与工作方法》。

    所谓原生晕，是指金属从合矿热液中沉淀成矿后，残余矿液继续沿岩石中的裂隙上升，在矿的周围特别是矿的前缘形成原生晕。这种原生晕可以从矿里延伸出来几百米，最远可达千米以上，这样，使用灵敏的分析方法在地表发现原生晕，就可以推测深部有盲矿存在。

    20世纪50年代末期，辽宁凤城青城子的一座铅锌矿快要枯竭，没矿可采，矿区面临着即将关闭的命运。但是物化探所的科学家不相信已经枯竭，他们一起在青城子“蹲点”7年， 开始了“原生晕”理论的研究和实践。

    化探技术一般应用于地表采样，但是，谢学锦沿着相反的方向创新，向地下挺进，去寻找盲矿。所谓盲矿，即深埋地下肉眼看不到的矿。经过长达7年的蹲点，终于一炮打响，在原矿山找到了一个大的盲矿——铅锌银矿，终于使一个快要枯竭的老矿山重新焕发了青春。

    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发现了青城子矿后，震动了全国地矿界。

    在此基础上，经过物化探所科学家们大量的工作实践，获得了丰硕的成果，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，并在以后的地质找矿中大显身手，许多铜、铅、锌、金、银、钨、锡、钼等盲矿床都是用此法找到，尤其是金矿。


    1993年~1995年，由谢学锦主持的“环境地球化学监控网络与全国动态地球化学填图”项目，依据区域化探全国扫面计划获得的大量数据和他所主持的国家攀登项目“找寻难识别及隐伏的大矿、富矿的新战略、新方法、新技术基础性研究”取得的重大突破，提出了地球化学块体理论，完全改变了勘查地球化学的面貌。

    地球化学块体理论认为：自然界不仅有地球化学局部异常模式，亦存在由地球太初的不均匀性引起的套合的地球化学模式谱系，在地球上存在着富含某些元素的不同规模的地球化学块体。形成大型、特大型矿床的必要与充分的条件是要有巨量的成矿物质供应。这种巨量的物质供应与聚集表现为成矿元素特别富集的地球化学块体。这种地球化学块体可以用低密度的地球化学填图方法勾绘出来，并且可以通过元素在块体中逐步浓集的轨迹追踪到巨型矿床在巨大的地球化学块体中“聚焦”的地点，从而追踪到隐伏巨型矿床。中国地质调查局运用地球化学块体的理论与方法，对中国内地的矿产资源潜力进行了预测和评估，由此发现了一批新的寻找大型、巨型矿床的战略靶区。

    2000年5月，由中国地调局发展中心组织实施的“中国东部区地球化学块体内矿产资源潜力预测”项目，就是在这一理论基础指导下，对我国东部区区域化探资料进行深入剖析，并提出了资源潜力评价和矿产规模预测。在块体理论的指导下，在华南发现了世界上最大的钨产地，从全国区域化探扫面成果来看，这样的地区有很多，如胶东地区金的地球化学块体，藏南地区的地球化学块体，以及位于川、滇、黔、桂交界地区铜的地球化学块体等。


    在勘查地球化学领域，科学家们一直在努力研究能探测更大深度的穿透性地球化学找矿方法，这一方法对于覆盖区的隐伏矿产勘查的针对性很强。

    在几年艰苦的研究后，物化探所的科学家终于取得了突破。据联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心常务副主任、首席科学家王学求介绍：“在国家项目支持下，物化探所的研究人员首次在矿体及其上方土壤和气体中同时发现了六边形的纳米铜、金晶体。纳米金属晶体只有在一定的温度和压力条件下才能形成，这证明隐伏内生矿体纳米金属微粒可以通过岩石微裂隙和纳米孔喉垂直迁移到达地表。实验模拟证实，纳米金属微粒具有极强的穿透能力和快速迁移能力。”

    这一具有自主知识产权的系列深穿透地球化学技术，用纳米探测、金属活动态提取、地球气纳微金属测量、独立供电偶极子地电化学等技术，直接获取深部异常信息的隐伏矿体探测，显著提高了对隐伏矿的探测能力，探测深度可达1000米。该技术的投入应用，填补了盆地地球化学调查的空白。

    同时，王学求及其团队研发的深穿透地球化学等新方法、新技术，结合传统地球化学找矿方法和现代分析测试技术，形成了一套有效的地球化学矿产勘查方法技术组合，为国家紧缺矿产资源，如大型金矿、铀矿和铅锌矿的发现提供了重要找矿线索。

    据不完全统计，自1999年以来，我国的地质人员运用该团队所发展的地球化学方法，发现大型以上金矿16处、银矿3处、铜矿21处、铅锌矿7处、锡矿7处。这些矿产资源的发现和探明，大大提高了国家的资源保障能力。该项研究成果也由此获得国家科技进步二等奖，国土资源科技成果一等奖。