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谢学锦与勘查地球化学

时间:2010-09-18  归属:当代科技精华地学卷

谢学锦,中国科学院院士,现任地矿部地球物理地球化学勘查研究所名誉所长,国际勘查地球化学杂志副主编,国际地质标准通讯编委会委员。上海人,1923年5月21日生。1941年至1945年在浙江大学物理系及化学系学习。1947年在重庆大学化学系毕业。50年代对矿床原生晕进行了开拓性研究。60年代开始研究地球化学填图的理论与方法。70年代提出区域化探全国扫面计划,指导全国各省有关单位,按他提出的思路与方法,十余年来已在全国近 500万km2范围内勾画出39种元素空间变化的细节。据此发现百余个新的工业矿床,特别是金矿。1988年开始推动国际地球化学填图计划,担任指导委员会委员及分析技术委员会主席,为国际地球化学填图方法标准化做出了很大贡献。90年代开始对地球化学勘查方法与技术进行重大革新,正在发展一整套从战略到战术性的非传统地球化学勘查方法,主要是地气及元素活动态方法。从 1994年开始,他担任国家重大工程技术基础性研究项目(攀登项目B)“找寻大型特大型隐伏矿及富矿的新思路,新方法,新技术的基础性研究”的首席科学家,并致力于推动全球大陆环境的地球化学监控研究。

    1951年,谢学锦与徐邦梁在安徽安庆月山进行了在中国首次的地球化学探矿方法实验工作。他用自己研制的测定Cu的双硫腙野外快速分析方法,研究了在已知Cu矿区四周土壤及水系沉积物中Cu的地球化学分散特征,并发现了铜矿指示植物海洲香薷。这种植物后来被证明是在长江中下游广大地区Cu的通用指示植物。这次实验揭开了勘查地球化学在中国发展的序幕。

    勘查地球化学在国外是40年代在苏联及北欧兴起的。开始它是一种找矿的新方法——地球化学探矿方法(Geochemical Prospecting),在它的理论体系与方法学初步建立之后才发展成为地学的一门极有前景的新的科学分支(Exploration Geochemistry)。美国地质调查所在1948年建立专门机构从事这方面的研究,英国及其他西欧国家都在中国之后,先后在50年代中期及后期开展这方面的研究工作。60年代,西方国家开始将这种新方法传入一些发展中国家。

    1952年,在新成立的地质部内成立了地球化学探矿研究室。1954年成立了地球物理探矿研究所,谢学锦担任研究所的地球化学探矿研究室主任。从此时开始,40余年如一日,他未离开过这个研究所(已在1980年改名为地球物理地球化学勘查研究所),并一直致力于发展勘查地球化学这一新兴学科。

 

一、地球化学野外及室内快速分析方法

 

    地球化学探矿主要是研究矿床四周岩石、土壤、沉积物、水、空气及生物中痕量元素的分布与变化,从而追索找到新的矿床,因而它的发展与痕量分析技术的发展一直密不可分。V.M.Goldschmidt及其学生广泛使用光学光谱法研究痕量元素的丰度与分布,从而创立了现代地球化学。受其影响,俄罗斯与北欧的勘查地球化学家在40年代更大规模地使用光学光谱法研究痕量元素在地表各种介质中的分散特征,从而发展了地球化学探矿方法。而美国勘查地球化学家在40年代末及50年代初期受E.B.Sandell《痕量元素的比色分析》一书的影响,研制了一系列痕量元素快速野外比色方法。谢学锦在1954年地球化学探矿方法研究室建立后,首先将研究力量集中于研制新的野外及室内大规模快速分析方法,将北欧、俄罗斯与美国的不同作法结合在一起,并亲自领导这一系统研究工作。这对勘查地球化学早期在中国的发展起了决定性作用。

 

二、热液矿床原生晕研究

 

    含矿热液在裂隙或破碎带中移动,在最有利的环境中沉淀富集成矿,但在成矿前与成矿后都在其运移途径中留下痕迹,这就是热液矿床四周的原生晕。俄罗斯学者A.A.Sofronov在50年代初期发现这一现象。谢学锦与邵跃在50年代后期制订了一项大规模研究热液矿床原生晕的计划,在辽宁凤城青城子、广东大宝山等9个不同矿种、不同类型的热液矿床中进行了原生晕的研究。在青城子铅锌矿区提出了预测深部盲矿体的一些准则。在含矿的大理岩云母片岩互层带下部,长期认为不含矿的厚层大理岩中钻探出新的矿体,开辟了找矿新天地,从而使这濒临枯竭的老矿山恢复青春。这项研究不仅获得巨大经济效益,而且在原生晕研究方法与理论上也取得很大进展,发现了原生晕的组份分带现象,研究了原生晕形态、结构与地质构造的关系。所得的结果总结在谢学锦与邵跃的论文“热液矿床原生晕的几何模式与组份分带特征”及1965年完成的专著《岩石地球化学测量的理论与方法》中。这项研究是与前苏联学者的研究并驾齐驱,各具特色的。而当时西方国家在这方面则远远落后。

 

三、区域化探全国扫面计划

 

    1965年初,原生晕研究正在高潮之中,但谢学锦认识到尽管研究原生晕可以有效地找到深埋数百米的盲矿,但它毕竟是一种在局部地区进行详细调查的战术性方法。他要开始使地球化学方法摆脱在找矿中的从属地位,使它成为一种总揽全局,进行大面积预测的战略性方法。他准备用后半生的精力来实现这一理想,而这一理想目前大部分已经实现。

    他中断了原生晕的研究,开始着手区域地球化学(或区域化探)的研究工作。这项研究只进行了一年,就因“文化大革命”而停顿了7年之久。

    1973年谢学锦重新恢复区域地球化学的研究,在江西和浙江实验低密度水系沉积物采样方法,在皖浙赣三省边界研究不同实验室分析偏倚对地球化学图的影响以及数据处理与异常评价方法。1975年在福州全国区域化探经验交流会上,江西与浙江试点研究取得的成果给来自全国的化探工作者以极大的震动。从此,中国的勘查地球化学发展进入一个新时期。

    首先提出大规模进行地区性或全国性区域地球化学填图的是英国人J.S.Webb。1973年Webb出版了北爱尔兰地球化学实验图集。此后,除英国外,美国、加拿大、德国都开展了全国性区域化探或地球化学填图工作。谢学锦仔细研究了各国地球化学填图的作法,吸取了他们好的经验,但敏锐地看到各国工作共有的严重缺陷。1977年在安徽黄山第二次全国区域化探经验交流会上,谢学锦作了“当前区域化探工作中若干问题的探讨”的报告。这篇报告已经把在中国进行地球化学填图的思路初步阐明。1979年初,谢学锦在上海地矿部全国工作会议上正式提出区域化探全国扫面计划,并得到了地矿部的批准,付诸实施。谢学锦直接承担或指导了一系列大规模研究计划,以便为这项庞大的工程作好技术准备,其中包括:起草内地及沿海山区及丘陵地区水系沉积物测量暂行规定,使野外工作方法标准化;划分中国北部及西部若干景观地区,并提出分别为这些地区研制特殊工作方法的思路;制定标准化的分析质量监控方案,并领导全国40余个一流的实验室研制地球化学标准样品;组织地矿部所属各省中心实验室研究这项计划适用的多元素分析系统,并为这项研究规定出指导思想与技术路线;确定地球化学图的标准格式;研制成快速筛选与评价多元素异常的RESMA系统。经过5年的技术准备及在各省的试点,这项计划于1984年在全国大规模开展,从1979年提出至今已进行了16年,覆盖全国面积近500万km2 (图1),采集水系沉积物及其它类型样品数百万件,用多元素分析系统在全国20余个中心实验室分析39种元素含量,取得数千万数据,制作了数万张1∶20万地球化学图。为指导全国工作进行,谢学锦在1979年出版了《区域化探》一书,系统地讨论了区域地球化学填图的理论、方法、技术。这本书再版三次,已成为全国化探工作者进行区域化探全国扫面的工作指南。

     

 

    1981年,谢学锦等发表了“Geochemical exploration in China”,1983年发表“Recent advances in geochemical exploration in China”1989年发表“Regional geochemistry-National Reconnaissance Project in China”,1991年发表“A decade of regional geochemistry in China, The Na-tional Reconnaissance Project”, 向国际化探界介绍了中国地球化学填图计划的进展与成就,引起国外广泛兴趣。现国外普遍承认中国的地球化学填图工作在全世界居于领先地位。

    这项计划已取得了巨大的经济效益。从1982年至1992年,在已发现的三万余处多元素异常中检查了3000余处,从中新发现各种矿产地600余处,查明工业矿床150余处,内有大中型矿床70余处。地矿部在这十年发现的新矿床,绝大部分是从这个计划提供的线索发现的(图2,3)。

     

 

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