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绘制地球化学元素基因图谱

谢学锦院士    谢学锦,上海市人,1923年5月21日生,中共党员。1941~1945年在浙江大学物理系、化学系学习,1946~1947年任重庆小龙坎动力油料厂技术员,1947~1948年重庆大学化学系毕业。1948~1950年任南京永利厂技术员,1950~1952年任南京矿产测勘处实验室技术员,1952年调地质部参加地球化学探矿室的筹建工作,1954年任地球化学探矿研究室主任,1980~1984年任地质矿产部地球物理地球化学勘查研究所副所长。1980年当选中国科学院学部委员(院士),现任中国科学院地球物理地球化学勘查研究所名誉所长。

 


         勘查地球化学:一门很年轻的学科

        记者:请您给我们介绍一下,勘查地球化学是如何发展起来的? 
        谢学锦:勘查地球化学原来是作为一种探矿的技术发展起来的,是一门很年轻的学科,只有60~70年的历史。它最早是30年代末在北欧和俄罗斯发展起来的。到了40年代,美国和英国开始大规模地发展这种找矿技术。1952年,我国做了第一次实验,1953年原地质部成立,就建立了地球化学探矿室,简称化探室。那时勘查地球化学的名字叫地球化学探矿,纯粹是为了找矿,而且是在地质与地球物理工作之后指定好的地区做一些详细的测量工作,所以它是一种辅助性的工作,后来这个名词就演变成地球化学勘查了。因为勘查这个术语是指任何的一种大规模的系统的测量。这样,地球化学勘查这个概念就给学科的发展留下比较大的空间。这样,除了作为一个辅助性的手段找矿,还可以在更大的面积做这种普查,做这种战略性的找矿,不光是战术性的,它还可以在环境研究和取得基础资料方面发挥作用。但这门科学在中国、俄罗斯和西方国家的发展道路不太一样。 
        西方的情况,甚至于到了20世纪末,它的找矿工作跟研究工作都是分家的。苏联强调研究工作一定要联系实际。所以他们一开始就把地球化学填图应用到找矿上来了,这种思路非常好。但是问题是它的技术太落后,它使用的是半定量的光谱分析,开始做的是1:50000的填图,就是用500米线距50米点距的网格采土壤样,然后送去做半定量光谱,也是扫很多元素。实际上这已经是把地球化学填图跟地球化学勘查结合在一起了,不像西方国家地球化学填图跟地球化学勘查是分家的,苏联是结合在一起了,因为它这个采样点线比较密,500米×50米,这样一平方公里有80个点。半定量光谱对于做一些普通的成矿元素像铜、铅、锌还是有效的,因此也找到了不少矿,效果还是挺好的。他们把这种方法叫作金属量测量。

        我国多元素分析技术领先世界

        记者:我国的勘查地球化学发展情况如何?
        谢学锦:1952年,我在安徽省安庆月山做第一次实验,那个时候是看了美国人做的工作,我们模仿他们的工作,用高灵敏度的比色方法只分析铜,但是我们也做了很多改进。到了1953年,地质部成立了,中国就向苏联一面倒了,所以命令我们用苏联的这一套办法。当时我们就觉得苏联的这个技术太落后了,尽管思想很好。
        我们在70年代末期就提出了一个大计划,叫做区域化探全国扫面计划。就是准备用西方的仪器和方法,但是不能够用西方这个单一仪器,我们得用多仪器、多方法进行。所以西方做这么样一个项目,比如分析30~40种元素,他们有几个人就行了,我们得要有10~20个人。 
        我们就利用中国这个优势,发展了一套多元素、多方法、多仪器的系统,大量地从西方和日本买先进的仪器。日本的理工公司非常惊奇,他们的X射线荧光仪许多国家每年订货也不过是几台,中国突然一下来了一大批订货单,他们都莫名其妙,不知道怎么回事。我们买了一大堆西方的先进仪器,采取的是一种大规模操作、快速分析的流水作业,就是把所有操作分成若干段,一个人专干这个,另一个人专干那个。结果工作效率大大提高。我们用这种思想,也做了许多对方法的研究。经过30年的努力,现在我们地质系统的多元素分析,全世界没有人能比。不但俄罗斯不行,西方国家也不能跟我们比。 

        一年找到几百个金矿

        记者:勘查地球化学取得了什么样的实际成果? 
        谢学锦:当时,在河南,根据我们的方法已经找到了一个大金矿。我们的勘查,相当于西方的地球化学填图,采样点比较稀,一平方公里才采一个样,而且分析39种元素。俄国采土壤样,一平方公里采80个样,2000x200米的1:20万金属量测量也要采8个样,已经很稀。我们是一平方公里采一个样,4平方公里组合起来分析一次。所以这样的做法实际上是地球化学填图工作,但这种工作我们把它用在找矿上了。据地调局的统计,大概80%的矿的发现是靠我们用这种方法提供的线索。这种地球化学图已经变成各省地质局保密的东西,而且具体在某一地区承担这项工作的队伍,往往也保密。 
        记者:这种方法帮我们找到了哪些矿? 
        谢学锦:最主要的是金矿,因为过去这些年金矿热。这项计划进行39种元素的分析,所以能发现种种矿的异常现象。但是他们宁可先去金异常的地方去打钻,因为金矿收益大。没使用我们这个方法之前,全国一年也就找着一两个金矿。使用我们这个方法后,金矿的发现飞速增加,后来增加到一年找到几百个。粗略的在西部随便抽了几个省算了一下,潜在金储量的价值已达2000多亿元。实际上别的矿也都可以找。只要是周期表上的元素,人类能够利用的,都能找到。 
        记者:除了找矿之外,还有哪些实际意义?
        谢学锦:地球化学填图可以圈出有害元素增高的地段,也可以圈出有益元素贫乏的地段。前几年,我们到英国去了解,比如有人要买一块地,他得请地球化学家去给他测一下土壤里元素的含量,看看有没有污染,这块地好不好。

        河口化学元素采样

        记者:现在,您在哪些地区做地球化学元素填图? 
        谢学锦:我们现在就想用两个地区做实验。一个是全中国把黑龙江、黄河、珠江、长江甚至于淮河或者是几条小河也采一下。因为我们过去已累积了大量资料,只是在河口采一些样就行了,这是一个例子。第二个例子,我想做欧洲,我们做这种工作一定要选一些地区,原来的详细的数据质量很高。欧洲有一个欧洲地质调查所论坛计划,26个国家参加,它的数据质量比较好。我准备在欧洲一些大河口采一些样品跟它详细的资料比较看看他能不能推测上游。 但是在做欧洲之前,我得在一两条河里先做实验,因为欧洲的河口跟中国很不一样,中国的河口比较荒凉一些,很多地方可以采样,欧洲的河口全部用建筑物铺满了,采样很困难。现在就选了易北河、莱茵河还有涅瓦河这三条河,德国人愿意跟我合作,他们很愿意参加。我们派一个组与他合作去采样,根据这个实验结果再就把欧洲整个做完,这是第一步。第二步就预备把世界26条大河都做完。为了做这些河流,必须跟许多人合作。整个的地球化学填图是一步一步在扩大它的思路和范围。在这样的整个工作里,我们处于领先地位。

        76种元素地球化学元素填图

        记者:勘查地球化学研究未来的发展趋势,您有什么样的设想? 
        谢学锦:勘查地球化学是由小做到大,从一个做局部工作的一个小的技术发展到面向全球,而且它是在不同意见的争论之中发展的。勘查地球化学有三个组成部分,即:采样、分析、数据处理。国外搞地球化学填图的人,他们大都是学地质出身,他们认为采样最重要,样品采不对,分析得再好也没用。这是他们的观点。我的看法是分析是关键,采什么样会根据不同的目的、根据不同的地理和气候条件。所以采样需要很好的研究,在不同地区研究,在研究之前分析没做好,采样研究就会误入迷途。所以整个地球化学的填图与勘查第一步要先把分析打扎实。 
        我们以前的分析,比如说化探扫面,只分析了39种元素。我们认为,地球上的生命是在周期表里所有元素都存在的条件下进化的。人类对与生命有关的元素现在只了解了不到40种。周期表里那么多元素,它到底对生命有什么作用还不知道。另外有些元素由于资料缺乏,人类也不知道如何利用它们。所以我现在进一步提出一个项目,叫做76种元素地球化学填图。就是把周期表里头的绝大部分元素都做测量(除了气体、惰性气体、氧、氢和人工合成元素),分析这些元素对人类的生存有什么关系。我的一个很大的项目,叫做中国76种元素的地球化学填图。我们在西南四省进行的试点,已经完成了。现在我在做中国南部的76种元素,将来覆盖中国。欧洲只做了60几种元素,还没做76种元素。这76种元素在地球上的分布都做出来的话,应该说是门捷列夫发现周期规律之后的又一件大事了。而且如果中国关注这件事,说明中国关心世界人类的生存环境。 
        全世界出版的地球化学图集已经有30多份了。中国没有出什么图集,我写了大概40多篇文章在国外发表,我这些文章表明中国在地球化学填图方面有比国外高的水平。我现在预备出39种元素的全国图集,还有76种元素的西南四省的图集,然后让每一个省都出一个39种元素的图集,现在各省积极性很高。