化探知識(shí)

植物地球化學(xué)勘查和地植物學(xué)勘查概述

  植物地球化學(xué)勘查和地植物學(xué)勘查,是生物學(xué)勘查方法的主要組成部分。生物地球化學(xué)是以地球化學(xué)觀點(diǎn)研究生命物質(zhì)的科學(xué)(KOBa neBCKHHA JI,1991),它作為生物學(xué)勘查法的重要理論基礎(chǔ)之一,發(fā)源于20世紀(jì)初葉,應(yīng)礦產(chǎn)勘查等社會(huì)實(shí)踐之需求,逐漸形成了一種地球化學(xué)調(diào)查手段。從30年代起,北歐和蘇聯(lián)開始用植物地球化學(xué)法尋找礦產(chǎn),逐步發(fā)展出了一套生物地球化學(xué)勘查方法。廣義的生物地球化學(xué)勘查,通過系統(tǒng)采集植物、動(dòng)物某個(gè)部分或器官的樣品分析其指示元素含量,以及研究微生物群落的特征分布和數(shù)量,探尋它們與金屬礦分布的關(guān)系,包括植物或動(dòng)物地球化學(xué)方法和微生物地球化學(xué)方法。狹義的生物地球化學(xué)勘查,則專指針對某些指示植物和(或)特定植物,系統(tǒng)地采集其某個(gè)(或某些)部分或器官的樣品,分析其中的指示元素含量或其他地球化學(xué)特征,以發(fā)現(xiàn)異常,達(dá)到礦產(chǎn)勘查等目的,通常就稱之為植物地球化學(xué)測量方法。另外,用肉眼或航空遙感方法圈出有關(guān)指示植物或植物的變異、變態(tài)征兆,查明其與礦體或地質(zhì)體關(guān)系的方法,則稱為地植物學(xué)方法(謝學(xué)錦,1993)。在礦產(chǎn)勘查中,國內(nèi)外生物地球化學(xué)勘查所采用的樣品介質(zhì),基本上都是植物,所以.本文主要論述植物地球化學(xué)勘查法和地植物學(xué)勘查法。應(yīng)該提到的是,從20世紀(jì)70年代起,生物地球化學(xué)方法被越來越多地應(yīng)用于環(huán)境調(diào)查,但因本文主題所在,主要還是談礦產(chǎn)勘查方面的應(yīng)用。
 
  植物依賴環(huán)境而生存,環(huán)境影響著植物的生長與分布。環(huán)境中的諸多因子(如金屬元素、鹽類、酸堿度等)對植物的影響,主要表現(xiàn)在引起植物體內(nèi)化學(xué)成分含量的變化,引發(fā)植物個(gè)體生長、發(fā)育、生理功能和形態(tài)的變異,影響植物及其群落的種類組成、結(jié)構(gòu)和分布規(guī)律的差異等。長期以來,人們觀察、研究這些變化、變異和差異與礦藏分布的關(guān)系,將之應(yīng)用在礦產(chǎn)勘查上。指示植物常常是元素的聚積者,在研究其指示作用的同時(shí),分析其成礦元素和伴生元素含量,即為植物地球化學(xué)測量;研究植物的變態(tài)、變異征兆等與礦床的關(guān)系,即為地植物學(xué)方法。因此,它們是相互密切關(guān)聯(lián)的兩個(gè)方面。
 
  我國古籍中早就有關(guān)于植物與礦產(chǎn)關(guān)系的記載。例如,“山上有蔥下有銀,山上有韭下有金,山上有姜下有銅、錫,山有寶玉木旁枝皆下垂”(段成式,800);“草莖黃秀,下有銅氣;草青莖赤,其下多鉛”(李時(shí)珍,1603);“透山根,似蔓青而紫,含金氣;石楊柳含銀氣;馬齒莧含汞氣;艾、蒿、栗、麥含鉛、錫之氣;酸芽、三葉酸含銅氣”等(王炳章等,1964;燕羽,1955)。古籍中的這些記載是世界上有關(guān)植物地球化學(xué)認(rèn)識(shí)的最早記錄,說明我國的古人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到,植物中所含的某些元素、植物的某些顏色變化,與環(huán)境中的金屬元素(或礦藏)有一定的關(guān)系。國內(nèi)外的近代試驗(yàn)研究和應(yīng)用,從某些方面印證了我國古籍記述有一定的真實(shí)性,這是中國科學(xué)史上的光榮(燕羽,1955;李約瑟,1976)。
 
  在國外,這個(gè)領(lǐng)域的研究始于20世紀(jì)30年代的蘇聯(lián)和瑞典等國家,并取得了專利。
 
  對植物地球化學(xué)和地植物學(xué)勘查的現(xiàn)代試驗(yàn)研究,最早是從指示植物的研究萌芽的(1931年)。50年代以來,在尋找厚層運(yùn)積物覆蓋下的隱伏礦方面,植物地球化學(xué)勘查方法的試驗(yàn)研究進(jìn)展較快,主要集中在蘇聯(lián)、加拿大、美國、澳大利亞和斯堪的那維亞半島。蘇聯(lián)的工作量大大地超過其他國家,出版了幾本專著,發(fā)表了大量論文,涉及鈾礦、銅礦、金礦等許多金屬礦;提出了植物對元素吸收、積累的生物障理論,將植物體(或器官)分為無障(nobarrier)、半無障、有障和背景障四類,對改善找礦效果起到重要作用,據(jù)報(bào)道,1972~1982年間發(fā)現(xiàn)了4個(gè)礦藏(Kovalevskii A L,1984);生物地球化學(xué)方法已作為找礦方法的一個(gè)部分,列入《蘇聯(lián)固體礦產(chǎn)化探規(guī)范》。在西方國家,生物地球化學(xué)方法的應(yīng)用研究一直沒有停頓。例如,加拿大用一種云杉的二年生枝,圈出了銅礦的異常;美國在愛達(dá)荷州南部用洋松進(jìn)行植物地球化學(xué)測量,發(fā)現(xiàn)了很強(qiáng)的金異常;在干旱環(huán)境中用牧豆樹屬植物(Prosopisjuliflora)進(jìn)行銅礦的植物地球化學(xué)勘查,在亞利桑那發(fā)現(xiàn)了銅礦異常。值得特別提出的是,近幾十年來,由于采用了靈敏度很高的中子活化法測定樣品中的金,使金的植物地球化學(xué)勘查方法發(fā)展極為迅速。在蘇聯(lián)、美國、加拿大、西班牙等國家,用某些植物的金異??辈榻鸬V,取得了很好的找礦效果。此外,據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),已報(bào)道的礦床指示植物有200余種,不過真正可用者尚需考證,確知可在找礦中應(yīng)用的只是少數(shù)。如Cannon篩選出了32種(霍克斯HE等,1974);Malyuga D P(1964)列出了25種;Brooks R R(1983)列出了80種,等等。
 
  在我國,于20世紀(jì)50年代開始研究礦藏指示植物,并對植物元素含量進(jìn)行分析。謝學(xué)錦、徐邦梁(1953)做了開拓性的工作,率先發(fā)表了《銅礦指示植物海州香薷》的文章,闡明了海州香薷(唇形科香薷屬、一年生植物)(ElshoLtziahaichowensis Sun)的分布及其銅含量與銅礦的關(guān)系。此后,包括植物地球化學(xué)和地植物學(xué)勘查在內(nèi)的化探試驗(yàn)研究逐步開展,相繼開展了銅礦、鉛鋅礦、金礦、鈾礦和鉬礦等的植物地球化學(xué)勘查和礦藏指示植物的試驗(yàn)研究。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),共發(fā)表有關(guān)論文、研究報(bào)告50余篇,尚有許多未發(fā)表的試驗(yàn)研究成果和報(bào)告;發(fā)表綜述性文章20余篇,翻譯出版了一些國外有關(guān)的論文、專著等。