神奇的找礦“向?qū)А?/h1>
2009-07-09 05:27馬志飛
百科知識 2009年23期
馬志飛
植物的啟示
相傳在春秋戰(zhàn)國時期的某日，魯班行走在高山上，突然腳下一滑，他急忙伸手抓住路旁一叢茅草，結(jié)果手被茅草劃破了。他仔細(xì)觀察這些茅草，發(fā)現(xiàn)它們的邊緣長著叉密又鋒利的細(xì)齒。魯班靈機(jī)一動，開始聯(lián)想：如果也用帶有許多小鋸齒的工具來鋸樹木，不就可以很快地把木頭鋸開了嗎?后來，他根據(jù)這個想法發(fā)明出了一直沿用至今的“鋸”。
幾千年過去了，一個現(xiàn)代版的“魯班發(fā)明鋸”的故事再次上演。
1951年秋，我國學(xué)者謝學(xué)錦和徐邦梁到安徽安慶月山采集土壤、巖石試樣，一個奇特的現(xiàn)象引起了他們的注意：在銅礦區(qū)內(nèi)，有一種植物長得特別茂盛，極其惹人注目。后來，他們對這種植物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)含銅量非同尋常。經(jīng)鑒定，專家認(rèn)為這是一種“喜銅”植物，故一般稱之為“銅草”。這是我國用科學(xué)方法正式發(fā)現(xiàn)的第一種找礦的指示植物。后來，謝學(xué)錦和徐邦梁據(jù)此所寫的論文成為中國地球化學(xué)勘探的開山之作。
植物為什么能幫助人類尋找礦藏呢?簡單地說，主要是由于指示植物所表現(xiàn)出來的特殊形態(tài)與眾不同，一旦這些特殊之處引起人們的足夠重視和思考，往往能夠給找礦工作者“指點(diǎn)迷津”。
找礦五法
深埋在地下的礦產(chǎn)資源極其豐富，如何才能找到它們埋藏的地點(diǎn)呢?這就需要一個良好的向?qū)Ыo我們的探礦工作者指引道路。長期的實(shí)踐活動中，人們總結(jié)了很豐富的經(jīng)驗(yàn)，掌握了許多找礦的標(biāo)志信息，按照其成因來分，可以將找礦的方法分為5種類型：
地質(zhì)標(biāo)志找礦法即根據(jù)地球表面的各種地形地貌特征來找礦，包括礦產(chǎn)的露頭、特殊的礦物、奇特的地質(zhì)構(gòu)造等都會成為礦產(chǎn)賦存的直接或間接線索。
地球物理標(biāo)志找礦法主要利用各種先進(jìn)的儀器，探測深埋于地下的礦產(chǎn)資源所表現(xiàn)出來的異常場。由于不同的礦產(chǎn)資源具有不同的物理特征，它的密度、磁性、電阻率和放射性等會與周圍的巖石不同，當(dāng)這種特殊的礦產(chǎn)富集到一定的規(guī)模時，就會表現(xiàn)出明顯的異常，人們根據(jù)儀器探測的結(jié)果可以反推出這些礦產(chǎn)的分布位置及儲量等相關(guān)信息。
地球化學(xué)標(biāo)志找礦法在礦體周圍，成礦元素會出現(xiàn)局部含量增高的現(xiàn)象，并在地表表現(xiàn)出來。將成礦元素作為指示元素而圈定的地球化學(xué)異常便成為一種直接的找礦標(biāo)志。
人工標(biāo)志找礦法主要是以歷史上曾經(jīng)開采過的礦場遺跡為線索，通過對成礦規(guī)律、找礦地質(zhì)條件的研究去尋找更為重要的新礦體，或進(jìn)一步尋找更深層、更大范圍的礦產(chǎn)。這些人工標(biāo)志主要包括煉渣、廢石堆、特殊的地名等。
生物標(biāo)志找礦法一些特殊生物的存在能夠在一定程度上反映礦化特征，這些生物既可以是動物，也可以是植物。
植物探礦法
生物標(biāo)志找礦法中最常用到的是植物。在我國古代，就曾記載有“草莖赤秀，下有鉛”、“草莖黃銹，下有銅器”、“山上有蔥，其下有銀；山上有薤、其下有金；山上有姜，下有銅錫”、“山中有玉者。木旁枝下垂”的論述，比國外的植物探礦理論早了幾百年。這些植物就是找礦專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)常稱的“指示植物”。
其中，最容易引人關(guān)注的就是，金屬礦的存在能給植物染上特殊的顏色。例如銅元素進(jìn)入植物體內(nèi)能使植物的花朵呈現(xiàn)為藍(lán)色；錳含量高時，扁桃花冠顏色會由白色變?yōu)榉奂t色；鈾可使紫云英的花朵變?yōu)闇\紅色；鋅可以使三色堇花朵的藍(lán)、黃、白三色更加鮮艷。這樣一來，我們根據(jù)植物花朵顏色的變化就可以找到相應(yīng)的礦藏。
此外，由于某些植物需要特定的元素，所以如果某個地區(qū)該種植物多而且生長得特別好，這個地區(qū)就可能蘊(yùn)藏著某種礦物。美國科學(xué)家曾根據(jù)桉樹長勢繁茂的特點(diǎn)，找到具有放射性的鈾礦；還曾經(jīng)靠一種粉紅色的紫云英的“提示”，發(fā)現(xiàn)了鈾礦和硒礦。現(xiàn)在，人們已經(jīng)總結(jié)了很多經(jīng)驗(yàn)，譬如說，在生長有大量針茅草或者錦葵的地方，可能會有鎳礦；在有喇叭花大量生長的地方，可能會有鈾礦；矮灌木林一般生長在有石膏的地方；哪里的石松生長茂盛，那里就可能有鋁礦；在富含鋅的地方，車前草、三色堇的生長特別旺盛；風(fēng)眼蘭、杉木及鐵芒箕生長旺盛的地方，地下往往藏有金礦；羽扇豆生長得好的地方，也許土壤中有大量的錳……
有時候，某些礦物的存在會嚴(yán)重影響到植物的生存，所以，這些植物的發(fā)育一般是畸形的。譬如，在鹽類和石膏礦床上，植物一般比較矮小：硫化物礦區(qū)內(nèi)因地下水酸度過大，也能使植物枯萎，但磷礦區(qū)內(nèi)的植物往往生長得特別茂盛：青蒿生長在普通土壤中時，植株高大，而生長在富含硼的土壤中時，植株就變得又矮又??；當(dāng)豬毛草生長在富含硼的土壤中時，枝葉會變得扭曲而膨大。根據(jù)它們的這種畸形姿態(tài)，就可能找到硼礦。
植物為何能“指路”
為什么有些植物能夠指示礦產(chǎn)資源的存在呢?總體說來，盡管原因有很多，但最重要的有兩條：
第一，有些植物由于長期生長在蘊(yùn)藏某種礦物的礦區(qū)，當(dāng)?shù)叵碌慕饘俚V體經(jīng)地下水的溶解、沖蝕及搬運(yùn)作用后，常使表層的土壤中也富含此類金屬元素，在漫長的地質(zhì)年代里，很多元素逐漸變成了能被植物吸收利用的離子狀態(tài)，一旦這些物質(zhì)被植物吸收，就有可能在它們的生長狀況上反映出來。
第二，有的植物在生長發(fā)育中特別需要某些礦物元素，即對某金屬具有一定的特殊依賴性，喜歡生長在富含這種金屬的土壤上，這種依存關(guān)系便是人們尋找礦藏的重要依據(jù)。植物的根系除了從土壤中吸取氮、磷、鉀等營養(yǎng)成份之外，還能吸收少量的其他元素，富集于根、莖、葉和果實(shí)內(nèi)。分析它們體內(nèi)礦物元素的含量，呈現(xiàn)明顯高值異常的物質(zhì)一般具有一定的指示性。還有的植物種子受到放射性物質(zhì)照射后，導(dǎo)致生態(tài)發(fā)生變異或使植株異常高大粗壯，人們可據(jù)此推測尋找放射性礦物。
但是，利用植物找礦并非想象中那么容易，地質(zhì)工作者如果缺乏基本的植物學(xué)知識，面對一片片植被覆蓋區(qū)，很難發(fā)現(xiàn)線索。
遙感助推植物找礦
隨著科技的不斷進(jìn)步，人類總會慢慢克服所面臨的困難。在地質(zhì)勘探領(lǐng)域引入遙感技術(shù)，有助于人們準(zhǔn)確找礦。遙感，即“遙遠(yuǎn)的感知”，是利用遙感器從空中來探測地面物體的性質(zhì)，由于不同物體對波譜的響應(yīng)不同，就會在遙感圖像上產(chǎn)生色彩的變化，根據(jù)不同的色彩即可識別出不同的植物，并可對植物生長發(fā)育狀況做出判斷。植物的光譜性質(zhì)取決于植物葉子的色素成分、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和含水量等特征。植物對重金屬元素的富集，會干擾植物體本身對基本營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，影響其正常發(fā)育，使植物的色素含量、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和含水量等出現(xiàn)異常，進(jìn)而導(dǎo)致植物群落的變化，當(dāng)遙感圖像的分辨率能夠區(qū)分這些異常的時候，便可以重點(diǎn)研究這片異常區(qū)的土地，尋找礦產(chǎn)資源是否存在。
盡管利用指示植物尋找礦產(chǎn)資源的歷史悠久，但單純依靠植物的導(dǎo)向作用，并不能取得很好的效果。因?yàn)樵斐芍参锂惓１憩F(xiàn)的因素非常多，包括氣候、水文、土壤等等。毋庸置疑，指示植物在找礦工作的前期作用重大，正是這些默默無聞的向?qū)г跓o聲地向我們傳達(dá)著豐富的信息。只是，在這一基礎(chǔ)上，人們還需要結(jié)合多種方式，發(fā)揮各種找礦方法的優(yōu)勢，探索深埋地下的寶藏。
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馬志飛
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幾千年過去了，一個現(xiàn)代版的“魯班發(fā)明鋸”的故事再次上演。
1951年秋，我國學(xué)者謝學(xué)錦和徐邦梁到安徽安慶月山采集土壤、巖石試樣，一個奇特的現(xiàn)象引起了他們的注意：在銅礦區(qū)內(nèi)，有一種植物長得特別茂盛，極其惹人注目。后來，他們對這種植物進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)含銅量非同尋常。經(jīng)鑒定，專家認(rèn)為這是一種“喜銅”植物，故一般稱之為“銅草”。這是我國用科學(xué)方法正式發(fā)現(xiàn)的第一種找礦的指示植物。后來，謝學(xué)錦和徐邦梁據(jù)此所寫的論文成為中國地球化學(xué)勘探的開山之作。
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地質(zhì)標(biāo)志找礦法即根據(jù)地球表面的各種地形地貌特征來找礦，包括礦產(chǎn)的露頭、特殊的礦物、奇特的地質(zhì)構(gòu)造等都會成為礦產(chǎn)賦存的直接或間接線索。
地球物理標(biāo)志找礦法主要利用各種先進(jìn)的儀器，探測深埋于地下的礦產(chǎn)資源所表現(xiàn)出來的異常場。由于不同的礦產(chǎn)資源具有不同的物理特征，它的密度、磁性、電阻率和放射性等會與周圍的巖石不同，當(dāng)這種特殊的礦產(chǎn)富集到一定的規(guī)模時，就會表現(xiàn)出明顯的異常，人們根據(jù)儀器探測的結(jié)果可以反推出這些礦產(chǎn)的分布位置及儲量等相關(guān)信息。
地球化學(xué)標(biāo)志找礦法在礦體周圍，成礦元素會出現(xiàn)局部含量增高的現(xiàn)象，并在地表表現(xiàn)出來。將成礦元素作為指示元素而圈定的地球化學(xué)異常便成為一種直接的找礦標(biāo)志。
人工標(biāo)志找礦法主要是以歷史上曾經(jīng)開采過的礦場遺跡為線索，通過對成礦規(guī)律、找礦地質(zhì)條件的研究去尋找更為重要的新礦體，或進(jìn)一步尋找更深層、更大范圍的礦產(chǎn)。這些人工標(biāo)志主要包括煉渣、廢石堆、特殊的地名等。
生物標(biāo)志找礦法一些特殊生物的存在能夠在一定程度上反映礦化特征，這些生物既可以是動物，也可以是植物。
植物探礦法
生物標(biāo)志找礦法中最常用到的是植物。在我國古代，就曾記載有“草莖赤秀，下有鉛”、“草莖黃銹，下有銅器”、“山上有蔥，其下有銀；山上有薤、其下有金；山上有姜，下有銅錫”、“山中有玉者。木旁枝下垂”的論述，比國外的植物探礦理論早了幾百年。這些植物就是找礦專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)常稱的“指示植物”。
其中，最容易引人關(guān)注的就是，金屬礦的存在能給植物染上特殊的顏色。例如銅元素進(jìn)入植物體內(nèi)能使植物的花朵呈現(xiàn)為藍(lán)色；錳含量高時，扁桃花冠顏色會由白色變?yōu)榉奂t色；鈾可使紫云英的花朵變?yōu)闇\紅色；鋅可以使三色堇花朵的藍(lán)、黃、白三色更加鮮艷。這樣一來，我們根據(jù)植物花朵顏色的變化就可以找到相應(yīng)的礦藏。
此外，由于某些植物需要特定的元素，所以如果某個地區(qū)該種植物多而且生長得特別好，這個地區(qū)就可能蘊(yùn)藏著某種礦物。美國科學(xué)家曾根據(jù)桉樹長勢繁茂的特點(diǎn)，找到具有放射性的鈾礦；還曾經(jīng)靠一種粉紅色的紫云英的“提示”，發(fā)現(xiàn)了鈾礦和硒礦。現(xiàn)在，人們已經(jīng)總結(jié)了很多經(jīng)驗(yàn)，譬如說，在生長有大量針茅草或者錦葵的地方，可能會有鎳礦；在有喇叭花大量生長的地方，可能會有鈾礦；矮灌木林一般生長在有石膏的地方；哪里的石松生長茂盛，那里就可能有鋁礦；在富含鋅的地方，車前草、三色堇的生長特別旺盛；風(fēng)眼蘭、杉木及鐵芒箕生長旺盛的地方，地下往往藏有金礦；羽扇豆生長得好的地方，也許土壤中有大量的錳……
有時候，某些礦物的存在會嚴(yán)重影響到植物的生存，所以，這些植物的發(fā)育一般是畸形的。譬如，在鹽類和石膏礦床上，植物一般比較矮小：硫化物礦區(qū)內(nèi)因地下水酸度過大，也能使植物枯萎，但磷礦區(qū)內(nèi)的植物往往生長得特別茂盛：青蒿生長在普通土壤中時，植株高大，而生長在富含硼的土壤中時，植株就變得又矮又??；當(dāng)豬毛草生長在富含硼的土壤中時，枝葉會變得扭曲而膨大。根據(jù)它們的這種畸形姿態(tài)，就可能找到硼礦。
植物為何能“指路”
為什么有些植物能夠指示礦產(chǎn)資源的存在呢?總體說來，盡管原因有很多，但最重要的有兩條：
第一，有些植物由于長期生長在蘊(yùn)藏某種礦物的礦區(qū)，當(dāng)?shù)叵碌慕饘俚V體經(jīng)地下水的溶解、沖蝕及搬運(yùn)作用后，常使表層的土壤中也富含此類金屬元素，在漫長的地質(zhì)年代里，很多元素逐漸變成了能被植物吸收利用的離子狀態(tài)，一旦這些物質(zhì)被植物吸收，就有可能在它們的生長狀況上反映出來。
第二，有的植物在生長發(fā)育中特別需要某些礦物元素，即對某金屬具有一定的特殊依賴性，喜歡生長在富含這種金屬的土壤上，這種依存關(guān)系便是人們尋找礦藏的重要依據(jù)。植物的根系除了從土壤中吸取氮、磷、鉀等營養(yǎng)成份之外，還能吸收少量的其他元素，富集于根、莖、葉和果實(shí)內(nèi)。分析它們體內(nèi)礦物元素的含量，呈現(xiàn)明顯高值異常的物質(zhì)一般具有一定的指示性。還有的植物種子受到放射性物質(zhì)照射后，導(dǎo)致生態(tài)發(fā)生變異或使植株異常高大粗壯，人們可據(jù)此推測尋找放射性礦物。
但是，利用植物找礦并非想象中那么容易，地質(zhì)工作者如果缺乏基本的植物學(xué)知識，面對一片片植被覆蓋區(qū)，很難發(fā)現(xiàn)線索。
遙感助推植物找礦
隨著科技的不斷進(jìn)步，人類總會慢慢克服所面臨的困難。在地質(zhì)勘探領(lǐng)域引入遙感技術(shù)，有助于人們準(zhǔn)確找礦。遙感，即“遙遠(yuǎn)的感知”，是利用遙感器從空中來探測地面物體的性質(zhì)，由于不同物體對波譜的響應(yīng)不同，就會在遙感圖像上產(chǎn)生色彩的變化，根據(jù)不同的色彩即可識別出不同的植物，并可對植物生長發(fā)育狀況做出判斷。植物的光譜性質(zhì)取決于植物葉子的色素成分、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和含水量等特征。植物對重金屬元素的富集，會干擾植物體本身對基本營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用，影響其正常發(fā)育，使植物的色素含量、細(xì)胞結(jié)構(gòu)和含水量等出現(xiàn)異常，進(jìn)而導(dǎo)致植物群落的變化，當(dāng)遙感圖像的分辨率能夠區(qū)分這些異常的時候，便可以重點(diǎn)研究這片異常區(qū)的土地，尋找礦產(chǎn)資源是否存在。
盡管利用指示植物尋找礦產(chǎn)資源的歷史悠久，但單純依靠植物的導(dǎo)向作用，并不能取得很好的效果。因?yàn)樵斐芍参锂惓１憩F(xiàn)的因素非常多，包括氣候、水文、土壤等等。毋庸置疑，指示植物在找礦工作的前期作用重大，正是這些默默無聞的向?qū)г跓o聲地向我們傳達(dá)著豐富的信息。只是，在這一基礎(chǔ)上，人們還需要結(jié)合多種方式，發(fā)揮各種找礦方法的優(yōu)勢，探索深埋地下的寶藏。
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