地球化学，步入“中国引领”时代

5月12日，联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心（以下简称中心）在中国河北廊坊挂牌成立。该中心依托中国地质调查局中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所建立，致力于提升全球地球化学调查研究水平，推进“化学地球”国际大科学计划实施，为促进地球科学进步、人与自然和谐发展贡献中国力量。

　　就今后如何为全球资源环境问题解决贡献中国力量，以及中心如何推进“化学地球”国际大科学计划实施，记者采访了中心副主任王学求。

　　奠定金矿区域化探理论基础

　　中国勘查地球化学开创者——中国科学院院士谢学锦1951年开始地球化学探矿实验，揭开了中国勘查地球化学序幕。中国勘查地球化学研究对世界最大的贡献，莫过于金异常形成理论和金的分析技术。这一贡献，正是来自于王学求与他所在的研究团队。

　　据王学求介绍，传统理论认为，由于金比重大和化学惰性，不可能在水系里长距离迁移。那么，自然界中大规模金的地球化学异常是如何形成？这一疑问一直困扰着地球化学家。

　　作为谢学锦院士研究团队的一员，王学求在谢学锦院士的指导下，通过实验发现了地球化学样品中大量存在粒径小于5微米的亚微米、纳米金，其含量占总金量的30%～90%。王学求据此提出了超微细金的概念，被国外同行称作“超微细金勘查概念模型”。

　　实验证实，超微细金具有极强的活动性，不仅可以以机械形式被各种营力作长距离搬运，而且具有很强的化学活动性，可以部分被水所溶解迁移。“这一发现，圆满地解释了大规模区域金异常形成的机理，并克服了粒金效应采样难题，为金矿区域化探奠定了理论基础，使金矿区域化探由一门经验或技术，上升成为一门真正的科学。”王学求说。同时，中国创新性发明了活性炭富集或聚胺酯泡沫塑料富集金技术，使金分析检出限降到了0.3纳克/克，为圈定低含量金异常提供了技术保障。这一研究成果广泛应用后，金矿化探取得突出找矿成就——发现金矿近1000处。

　　深穿透地球化学技术助力隐伏矿产勘查

　　我国的勘查地球化学家一直努力研究能探测更大深度的穿透性地球化学找矿方法。

　　“在国家项目支持下，我们首次在矿体及其上方土壤和气体中同时发现了六边形的纳米铜、金晶体。纳米金属晶体只有在一定的温度和压力条件下才能形成，这证明隐伏内生矿体纳米金属微粒可以通过岩石微裂隙和纳米孔喉垂直迁移到达地表。实验模拟证实，纳米金属微粒具有极强的穿透能力和快速迁移能力。” 王学求谈起深穿透地球化学找矿如数家珍。

　　纳米金属微粒迁移证据的发现，为元素从内生矿床向地表的垂向迁移提供了直接微观证据，实现了覆盖区勘查地球化学迁移机理研究从描述性模型到实证性科学质的飞跃。研究团队据此发明了具有自主知识产权的系列深穿透地球化学技术，并投入应用，填补了盆地地球化学调查的空白。

　　王学求及其团队研发的深穿透地球化学等新方法新技术，结合传统地球化学找矿方法和现代分析测试技术，形成了一套有效的地球化学矿产勘查方法技术组合，为国家紧缺矿产资源，如大型金矿、铀矿和铅锌矿的发现提供了重要找矿线索。

　　据不完全统计，自1999年以来运用该团队所发展的地球化学方法，发现大型以上金矿16处、银矿3处、铜矿21处、铅锌矿7处、锡矿7处。这些矿产资源的发现和探明，大大提高了国家的资源保障能力。

　　引领实施全球地球化学基准计划

　　作为全球地球化学基准委员会主席,王学求领导并实施了迄今为止国际地球化学界最大规模的国际合作研究计划——全球地球化学基准计划。

　　王学求介绍说，该项计划共有来自69个国家的169位科学家参加，目前已建立了覆盖面积近3200万平方千米、约占全球陆地面积22%的全球地球化学基准网，分析元素达76种，为了解全球地球化学背景、全球资源评价、衡量未来全球化学变化和了解过去地球化学演化提供了定量参照标尺。

　　通过该计划的实施，还提供了过去地球化学填图所没有包含的化学元素，如三稀元素、铂族元素、铀等远景区50余处；开发了全球地球化学一张图平台“化学地球”；制定国际地球化学填图系列指南，对引领国际地球化学填图具有奠基性意义。

　　此外，在计划实施过程中，还系统测定了不同地质时代岩石和土壤中的全碳、有机碳和二氧化碳含量，为自然界碳循环和全球变化提供了基础数据。

　　中国为大科学计划实施提供经验借鉴

　　“化学地球”国际大科学计划的目标，是要将元素周期表上所有化学元素的含量和分布绘制在地球上，为全球资源可持续利用和全球环境变化研究提供基础数据，为政府决策提供科学依据。

　　“中国在地球化学领域取得的成就，使得集研究与调查、科学与工程、资源与环境一体化的大科学计划——“化学地球”成为可能。”王学求强调，而且中国区域化探全国扫面计划、全国土地质量地球化学调查计划、全国地下水水质调查计划、全国地球化学基准计划的实施，积累了中国协调多部门、多地区，组织成千上万人员参与实施大计划的运行经验，为“化学地球”大科学计划的实施提供了可借鉴的模式。

　　据了解，国际大科学计划的实施分三个阶段推进，2016年为准备阶段，主要形成计划立项建议书。2017~2020年，为计划的实施阶段，主要任务是建成覆盖全球50%陆地的地球化学基准网，建成关键带地球化学观测网平台，开展中国关键带地球化学观测网建设试验研究；初步建成“化学地球”大数据平台；完成“一带一路”重点国家地球化学填图500万平方千米；发布第一期76个化学元素基准值和基准地球化学图。2021年，完成计划工作报告和成果报告。

　　在区域部署上，对已基本建立基准网的欧美澳发达国家，将补充分析未测试元素，对数据质量进行评估后，纳入全球大数据平台。对与中国已签订协议或谅解备忘录的国家，由中国地质调查局物化探所和六大区地质调查中心分工实施。对其他尚未建立基准网的发展中国家，将由全球尺度地球化学国际研究中心牵头，组织申报并联合实施地球化学填图国际合作项目。

　　有机协调各国共同参与大计划实施

环境污染和资源短缺问题备受关注，联合国教科文组织需要一个权威机构提供系统的、持续的全球科学数据和解决方案。联合国教科文组织和中国政府批准在中国建立全球尺度地球化学国际研究中心，反映了国际社会期盼中国为人类作出更多贡献。联合国教科文组织助理总干事弗莱维娅·施莱格尔表示，“全球尺度地球化学国际研究中心将提供全球高质量地球化学数据和图件，这些数据和图件将为认知地球化学属性作出巨大贡献”。

　　“‘化学地球’国际大科学计划的顺利实施，需要加强政府和国际组织的统筹和协调，增强全球地球化学研究人才的科研能力，建立统筹、协调、合作的工作机制，形成统一技术路线。”王学求说。

　　据介绍，全球尺度地球化学国际研究中心将搭建以中心为引领的大计划运作平台，大力推进“化学地球”大科学计划实施；瞄准应用地球化学前沿，加大高层次、国际合作复合型人才的培养力度，建立与国外高校或科研机构双边或多边人才培养和交流将平台，凝聚和发挥全球优秀团队和人才智慧，为计划实施提供人才保障。

　　国际大科学计划的实施，在国际上将依托联合国教科文组织及其190余个会员国，国际地质科学联合会，全球地球化学基准委员会等国际组织，在非洲将依托非洲国家地质调查局长联盟和非洲地质学会的多边平台，在亚洲将利用与东盟、CCOP、中国—上海合作组织等已有的合作网络，在拉丁美洲将借助拉美多边组织平台，在欧洲和北美将依托欧洲地质调查局地球化学专家组、北美地球化学景观计划协调组等国家和机构，积极推进多边、双边国际合作网络建立，建立统筹协调、分工协作、多元开放的国际合作工作机制。

　　该计划通过联合国际地球化学组织和研究机构，利用全球尺度地球化学国际研究中心平台，加强实施“化学地球”技术体系、实验室分析能力和大数据平台建设，形成统一技术路线，牵头制定国际认可、技术先进、科学适用的国际技术标准。

　　“通过大计划的实施，最终我们将建立起‘化学地球’平台与地球化学大数据共享系统。就像人们运用“谷歌地球”来定位、测量距离、查询路线和地形地貌一样，将来进入“化学地球”，人们点击就可查询了解和环境或健康有关的水、土地等有害和有益元素信息以及与资源有关的成矿元素分布信息。”王学求表示。