行業(yè)新聞
——記勘查地球化學(xué)專(zhuān)家馬生明
http://www.mlr.gov.cn/xwdt/jrxw/201605/t20160523_1406121.htm
推廣部門(mén)：品牌部
如果在當(dāng)下，準(zhǔn)確地定位馬生明的研究領(lǐng)域，應(yīng)歸為勘查地球化學(xué)學(xué)科范圍。但翻看他的履歷，他從1984年12月畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)校，分配到物化探所工作至今。在工作過(guò)程中，他從未間斷學(xué)習(xí)，從中專(zhuān)讀到博士，跨越了找礦、地球化學(xué)、水資源等多個(gè)專(zhuān)業(yè)學(xué)科。這一路走來(lái)，從更多方向打開(kāi)了他思考和解決問(wèn)題的思路，讓他獲得了更多的成長(zhǎng)機(jī)會(huì)和空間。
馬生明，1963年6月生，遼寧本溪人，中國(guó)共產(chǎn)黨黨員，教授級(jí)高工（二級(jí)），博士，博士生導(dǎo)師。他先后主持科技部科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)土資源部行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)、地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目等20項(xiàng)，發(fā)表論文80余篇，獲國(guó)土資源科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。30余年來(lái)，他結(jié)合國(guó)家需求和發(fā)展需要，潛心鉆研，孜孜不倦，在環(huán)境地球化學(xué)異常形成機(jī)理、勘查區(qū)成礦潛力評(píng)價(jià)、覆蓋區(qū)地球化學(xué)勘查等方面取得了創(chuàng)新性成果。
提出“元素相關(guān)關(guān)系法”
區(qū)域地球化學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，城鎮(zhèn)及其周邊土壤中存在著重金屬元素異常，引起社會(huì)和公眾的普遍關(guān)注，也給地球化學(xué)科學(xué)家提出一系列問(wèn)題——這些異常是怎樣形成的？生態(tài)效應(yīng)如何？需要地球化學(xué)家圍繞土壤重金屬元素異常查證和評(píng)價(jià)方法技術(shù)研究這一主題，同時(shí)針對(duì)目前環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查和評(píng)價(jià)工作中亟待解決的問(wèn)題，拓展思路，開(kāi)創(chuàng)性地開(kāi)展試驗(yàn)研究工作。
在土壤垂直剖面上，異常通常表現(xiàn)為兩種主要形式：表層累積型和連續(xù)型。表層累積型異常的組分基本來(lái)自于人類(lèi)活動(dòng)釋放產(chǎn)物，至少部分Hg異常與辰砂礦物有關(guān)，此類(lèi)辰砂礦物是在表生條件下通過(guò)土壤微生物的參與形成的，部分Cu、Pb、Zn、As等重金屬元素異常與煤燃燒或礦石冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的“微球粒”及磁鐵礦、黃鐵礦等有關(guān)。而連續(xù)型異常多為自然成因，以區(qū)域性Cd異常為代表，Cd含量與土壤中細(xì)粒級(jí)物質(zhì)組成相關(guān)。
馬生明通過(guò)系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，提出了確定環(huán)境地球化學(xué)異常組分基準(zhǔn)值的方法“元素相關(guān)關(guān)系法”，即利用重金屬元素與土壤中常量元素含量間的相關(guān)性，判斷異常成因類(lèi)型。由此判斷，城鎮(zhèn)周邊土壤Hg異常與表生條件下生物作用形成的辰砂礦物有關(guān)。
辰砂和“微球粒”等的發(fā)現(xiàn)，為城鎮(zhèn)及其周邊環(huán)境地球化學(xué)異常成因及其形成機(jī)理研究提供了新的思路，建立起了人類(lèi)活動(dòng)-大氣污染-土壤污染間的成因聯(lián)系，促進(jìn)了環(huán)境地球化學(xué)、環(huán)境礦物學(xué)等領(lǐng)域的進(jìn)步和發(fā)展。異常生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)研究結(jié)果顯示，異常組分存在形態(tài)是控制異常生態(tài)效應(yīng)的根本因素。在此基礎(chǔ)上，他研究制定了區(qū)域土壤生態(tài)地球化學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為土壤重金屬異常生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)提供了參考基準(zhǔn)。
同時(shí)，他根據(jù)辰砂和“微球粒”的發(fā)現(xiàn)提出，“當(dāng)污染的土壤的重金屬元素呈‘微球粒’存在時(shí)，并不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的危害。”他嘗試著通過(guò)一些途徑來(lái)驗(yàn)證。這也恰好印證了謝學(xué)錦院士曾在他的一片論文中提出的觀(guān)點(diǎn)：在勘查地球化學(xué)發(fā)展史上另一個(gè)重大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是勘查地球化學(xué)今后的目標(biāo)不僅是解決礦產(chǎn)資源問(wèn)題，更要在環(huán)境監(jiān)控、治理上做文章，不僅著眼于局部的礦山環(huán)境，更要著眼于全國(guó)乃至全球的環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查。
創(chuàng)新性提出多維異常體系
勘查地球化學(xué)是通過(guò)對(duì)各種自然介質(zhì)（如巖石、土壤、水系沉積物、湖積物、水、氣體和植物等）中化學(xué)元素及其同位素的含量分布進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)量，并研究其空間分布特征、演化規(guī)律和遷移、富集變化規(guī)律，及其與各種地質(zhì)過(guò)程、地質(zhì)特征和區(qū)域成礦作用之間的關(guān)系，主要為區(qū)域地質(zhì)找礦、成礦預(yù)測(cè)、基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供基礎(chǔ)地球化學(xué)資料。
上個(gè)世紀(jì)70～80年代，這個(gè)學(xué)科發(fā)展了一些較完善的地球化學(xué)勘查程序。它們的基本思路是：運(yùn)用高效率的地球化學(xué)勘查方法，在廣大面積內(nèi)進(jìn)行廣泛的勘查，縮小找礦靶區(qū)，然后用效率較低、但能較精確圈定礦化范圍的方法開(kāi)展工作。這種做法可以用盡可能少的人力、物力和時(shí)間，找到有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的礦床。
從2006年開(kāi)始，為了更好地服務(wù)深部找礦需求，馬生明帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)，以拓展地球化學(xué)勘查指標(biāo)為主線(xiàn)，在40余個(gè)（實(shí)驗(yàn)區(qū)）礦床上系統(tǒng)開(kāi)展了元素富集貧化特征、富集貧化規(guī)律、異常分布狀況和控礦地球化學(xué)條件等研究。
通過(guò)研究，馬生明發(fā)現(xiàn)，在熱液成因有色金屬成礦系統(tǒng)中，存在著多屬性地球化學(xué)異常，既有微量元素，也有常量元素，甚至還有同位素；既有成礦元素、成礦伴生元素，又有礦化劑元素；既有親石分散元素、稀有元素，還有稀土元素；既有正異常，又有負(fù)異常，成礦信息極其豐富。由此拓展了地球化學(xué)勘查指標(biāo)類(lèi)型。通過(guò)系統(tǒng)梳理、集成、概括上述不同屬性地球化學(xué)異常的成礦指示作用，他將此創(chuàng)新性地提升為深部礦預(yù)測(cè)地球化學(xué)勘查應(yīng)用基礎(chǔ)理論，即“多維異常體系”。
“根據(jù)現(xiàn)有研究成果，多維異常體系包括元素負(fù)異常、礦化劑元素（S）異常、礦化劑元素（S）與Fe和成礦元素協(xié)同平衡、成礦與伴生元素異常、惰性組分等異常體系。”馬生明介紹說(shuō)。
其實(shí)，要理解這個(gè)復(fù)雜的理論融合后的研究結(jié)果，或許可以通俗解釋為，其中既包含了成礦的時(shí)間定位，也包含成礦的空間定位。其中每種屬性的異常，都是由一系列具有內(nèi)在聯(lián)系的單元素異常構(gòu)成。
試驗(yàn)案例證實(shí)，在多維異常體系理論指導(dǎo)下，圍繞勘查區(qū)或已知礦深部“是否具備成礦可能、如果具備成礦可能礦體賦存在哪、怎么找”等地質(zhì)找礦中最關(guān)鍵的核心問(wèn)題，從成礦前提、成礦強(qiáng)度、成礦物質(zhì)、成礦機(jī)制和成礦環(huán)境等多個(gè)層面獲取地球化學(xué)信息，遞進(jìn)地評(píng)價(jià)勘查區(qū)成礦潛力，預(yù)測(cè)找礦方向，達(dá)到提高預(yù)測(cè)可靠性和準(zhǔn)確性的目的。
多維異常體系理論，系統(tǒng)探討了礦床中各屬性異常體系的空間分布特點(diǎn)及其成礦指示作用，構(gòu)建了試驗(yàn)礦床礦致異常結(jié)構(gòu)模式。以異常結(jié)構(gòu)模型為核心，提出了深部礦地球化學(xué)勘查方法技術(shù)；根據(jù)元素的帶出、帶入特征及其遷移量的空間變化規(guī)律，探討元素遷移方向即熱液流動(dòng)的方向，進(jìn)而指示找礦方向。
多維異常體系理論與方法的提出，開(kāi)啟了地球化學(xué)勘查新模式。更直觀(guān)地說(shuō)，就是能夠更快更好地指導(dǎo)找礦。
目前，利用元素負(fù)異常界定熱液成礦系統(tǒng)邊界、利用S含量及其異常判斷勘查區(qū)成礦強(qiáng)度和成礦前景等實(shí)用型技術(shù)正在經(jīng)歷實(shí)踐檢驗(yàn)。
引進(jìn)研發(fā)土壤熱磁組分測(cè)量方法
運(yùn)積物覆蓋區(qū)礦產(chǎn)勘查是世界礦產(chǎn)勘查界急需突破的瓶頸，在這種背景下，運(yùn)積物覆蓋區(qū)地球化學(xué)勘查理論方法創(chuàng)新成為研究的熱點(diǎn)和前沿，土壤熱磁組分測(cè)量方法應(yīng)運(yùn)而生。
土壤熱磁組分測(cè)量最初是由前蘇聯(lián)A.H.波戈留波夫等人在上世紀(jì)70年代提出的。
在土壤物質(zhì)組成成分中，普遍存在著一種非晶質(zhì)鐵錳（氫）氧化物，這種物質(zhì)與成礦指示元素關(guān)系密切，而且這種物質(zhì)有一個(gè)特性，就是經(jīng)過(guò)熱處理后可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂休^強(qiáng)磁性的晶質(zhì)鐵錳氧化物，比磁化系數(shù)大為提高，利用磁選方法就可以將晶質(zhì)化的鐵錳氧化物從土壤中分離出來(lái)，成礦指示元素也同時(shí)被分離出來(lái)。對(duì)其進(jìn)行分析測(cè)試，可明顯提高地球化學(xué)異常襯度，達(dá)到強(qiáng)化礦化異常信息的目的。這也恰恰是土壤熱磁組分測(cè)量方法的基本原理。
2007年，該方法被馬生明引進(jìn)并開(kāi)展系統(tǒng)試驗(yàn)研究。馬生明在河北北部半干旱低山、內(nèi)蒙古東部半干旱草原、新疆東部干旱戈壁荒漠、青海柴達(dá)木南緣干旱盆地等景觀(guān)區(qū)進(jìn)行示范研究。結(jié)果表明，土壤熱磁組分測(cè)量將覆蓋層中的Cu、Pb、Zn、Ag、Cd、As、Sb、W、Mo等元素的異常強(qiáng)度提高一倍以上，而且異常穩(wěn)定重現(xiàn)，顯示出該方法廣泛的適用性和有效性。
青海野馬泉試驗(yàn)區(qū)沖洪積層厚度大于100米，土壤熱磁組分測(cè)量在已知勘查區(qū)內(nèi)異常明顯，證明了方法的有效性，同時(shí)在勘查區(qū)外圍發(fā)現(xiàn)了范圍和強(qiáng)度更大的多元素組合異常，為進(jìn)一步的勘查工作指明了方向。土壤熱磁組分測(cè)量方法有效推進(jìn)了覆蓋區(qū)找礦難題的破解。
歷經(jīng)十余年的發(fā)展和積淀，在馬生明的帶領(lǐng)下，物化探所已經(jīng)構(gòu)建起穩(wěn)定的礦產(chǎn)勘查地球化學(xué)理論方法研究團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)博士4人，碩士17人，為后備地質(zhì)人才培養(yǎng)做出了應(yīng)有貢獻(xiàn)。
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