神奇的找矿“向导”

马志飞

植物的启示

相传在春秋战国时期的某日，鲁班行走在高山上，突然脚下一滑，他急忙伸手抓住路旁一丛茅草，结果手被茅草划破了。他仔细观察这些茅草，发现它们的边缘长着叉密又锋利的细齿。鲁班灵机一动，开始联想：如果也用带有许多小锯齿的工具来锯树木，不就可以很快地把木头锯开了吗?后来，他根据这个想法发明出了一直沿用至今的“锯”。

几千年过去了，一个现代版的“鲁班发明锯”的故事再次上演。

1951年秋，我国学者谢学锦和徐邦梁到安徽安庆月山采集土壤、岩石试样，一个奇特的现象引起了他们的注意：在铜矿区内，有一种植物长得特别茂盛，极其惹人注目。后来，他们对这种植物进行分析，发现其体内含铜量非同寻常。经鉴定，专家认为这是一种“喜铜”植物，故一般称之为“铜草”。这是我国用科学方法正式发现的第一种找矿的指示植物。后来，谢学锦和徐邦梁据此所写的论文成为中国地球化学勘探的开山之作。

植物为什么能帮助人类寻找矿藏呢?简单地说，主要是由于指示植物所表现出来的特殊形态与众不同，一旦这些特殊之处引起人们的足够重视和思考，往往能够给找矿工作者“指点迷津”。

找矿五法

深埋在地下的矿产资源极其丰富，如何才能找到它们埋藏的地点呢?这就需要一个良好的向导给我们的探矿工作者指引道路。长期的实践活动中，人们总结了很丰富的经验，掌握了许多找矿的标志信息，按照其成因来分，可以将找矿的方法分为5种类型：

地质标志找矿法即根据地球表面的各种地形地貌特征来找矿，包括矿产的露头、特殊的矿物、奇特的地质构造等都会成为矿产赋存的直接或间接线索。

地球物理标志找矿法主要利用各种先进的仪器，探测深埋于地下的矿产资源所表现出来的异常场。由于不同的矿产资源具有不同的物理特征，它的密度、磁性、电阻率和放射性等会与周围的岩石不同，当这种特殊的矿产富集到一定的规模时，就会表现出明显的异常，人们根据仪器探测的结果可以反推出这些矿产的分布位置及储量等相关信息。

地球化学标志找矿法在矿体周围，成矿元素会出现局部含量增高的现象，并在地表表现出来。将成矿元素作为指示元素而圈定的地球化学异常便成为一种直接的找矿标志。

人工标志找矿法主要是以历史上曾经开采过的矿场遗迹为线索，通过对成矿规律、找矿地质条件的研究去寻找更为重要的新矿体，或进一步寻找更深层、更大范围的矿产。这些人工标志主要包括炼渣、废石堆、特殊的地名等。

生物标志找矿法一些特殊生物的存在能够在一定程度上反映矿化特征，这些生物既可以是动物，也可以是植物。

植物探矿法

生物标志找矿法中最常用到的是植物。在我国古代，就曾记载有“草茎赤秀，下有铅”、“草茎黄锈，下有铜器”、“山上有葱，其下有银；山上有薤、其下有金；山上有姜，下有铜锡”、“山中有玉者。木旁枝下垂”的论述，比国外的植物探矿理论早了几百年。这些植物就是找矿专业领域内常称的“指示植物”。

其中，最容易引人关注的就是，金属矿的存在能给植物染上特殊的颜色。例如铜元素进入植物体内能使植物的花朵呈现为蓝色；锰含量高时，扁桃花冠颜色会由白色变为粉红色；铀可使紫云英的花朵变为浅红色；锌可以使三色堇花朵的蓝、黄、白三色更加鲜艳。这样一来，我们根据植物花朵颜色的变化就可以找到相应的矿藏。

此外，由于某些植物需要特定的元素，所以如果某个地区该种植物多而且生长得特别好，这个地区就可能蕴藏着某种矿物。美国科学家曾根据桉树长势繁茂的特点，找到具有放射性的铀矿；还曾经靠一种粉红色的紫云英的“提示”，发现了铀矿和硒矿。现在，人们已经总结了很多经验，譬如说，在生长有大量针茅草或者锦葵的地方，可能会有镍矿；在有喇叭花大量生长的地方，可能会有铀矿；矮灌木林一般生长在有石膏的地方；哪里的石松生长茂盛，那里就可能有铝矿；在富含锌的地方，车前草、三色堇的生长特别旺盛；风眼兰、杉木及铁芒箕生长旺盛的地方，地下往往藏有金矿；羽扇豆生长得好的地方，也许土壤中有大量的锰……

有时候，某些矿物的存在会严重影响到植物的生存，所以，这些植物的发育一般是畸形的。譬如，在盐类和石膏矿床上，植物一般比较矮小：硫化物矿区内因地下水酸度过大，也能使植物枯萎，但磷矿区内的植物往往生长得特别茂盛：青蒿生长在普通土壤中时，植株高大，而生长在富含硼的土壤中时，植株就变得又矮又小；当猪毛草生长在富含硼的土壤中时，枝叶会变得扭曲而膨大。根据它们的这种畸形姿态，就可能找到硼矿。

植物为何能“指路”

为什么有些植物能够指示矿产资源的存在呢?总体说来，尽管原因有很多，但最重要的有两条：

第一，有些植物由于长期生长在蕴藏某种矿物的矿区，当地下的金属矿体经地下水的溶解、冲蚀及搬运作用后，常使表层的土壤中也富含此类金属元素，在漫长的地质年代里，很多元素逐渐变成了能被植物吸收利用的离子状态，一旦这些物质被植物吸收，就有可能在它们的生长状况上反映出来。

第二，有的植物在生长发育中特别需要某些矿物元素，即对某金属具有一定的特殊依赖性，喜欢生长在富含这种金属的土壤上，这种依存关系便是人们寻找矿藏的重要依据。植物的根系除了从土壤中吸取氮、磷、钾等营养成份之外，还能吸收少量的其他元素，富集于根、茎、叶和果实内。分析它们体内矿物元素的含量，呈现明显高值异常的物质一般具有一定的指示性。还有的植物种子受到放射性物质照射后，导致生态发生变异或使植株异常高大粗壮，人们可据此推测寻找放射性矿物。

但是，利用植物找矿并非想象中那么容易，地质工作者如果缺乏基本的植物学知识，面对一片片植被覆盖区，很难发现线索。

遥感助推植物找矿

随着科技的不断进步，人类总会慢慢克服所面临的困难。在地质勘探领域引入遥感技术，有助于人们准确找矿。遥感，即“遥远的感知”，是利用遥感器从空中来探测地面物体的性质，由于不同物体对波谱的响应不同，就会在遥感图像上产生色彩的变化，根据不同的色彩即可识别出不同的植物，并可对植物生长发育状况做出判断。植物的光谱性质取决于植物叶子的色素成分、细胞结构和含水量等特征。植物对重金属元素的富集，会干扰植物体本身对基本营养物质的吸收和利用，影响其正常发育，使植物的色素含量、细胞结构和含水量等出现异常，进而导致植物群落的变化，当遥感图像的分辨率能够区分这些异常的时候，便可以重点研究这片异常区的土地，寻找矿产资源是否存在。

尽管利用指示植物寻找矿产资源的历史悠久，但单纯依靠植物的导向作用，并不能取得很好的效果。因为造成植物异常表现的因素非常多，包括气候、水文、土壤等等。毋庸置疑，指示植物在找矿工作的前期作用重大，正是这些默默无闻的向导在无声地向我们传达着丰富的信息。只是，在这一基础上，人们还需要结合多种方式，发挥各种找矿方法的优势，探索深埋地下的宝藏。