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父亲节:看国之栋梁,地矿界的父子院士

发布时间:2018-06-19

今天是父亲节,《矿业界》为大家讲述一下地质学界有名的院士父子——谢家荣先生和谢学锦先生的故事:谢家荣先生不仅仅是优秀的地质工作者,中国地质工作的开创者之一,也是一位特别睿智的父亲,他对谢学锦先生的细微引导,对谢学锦先生后来的非凡成就功不可没,我们可以从谢学锦院士对父亲的回忆中感受到浓浓的情意。今天,我们以这样一位伟大父亲的故事向全天下的父亲致敬!


一、父子院士——地学界的骄傲

坐落在北京甘家口东北角的中国地质科学院大楼内,二层走廊上挂满了中国科学院院士和中国工程院院士的照片。其中两人都姓谢,他们就是地质学界有名的院士父子——谢家荣先生和谢学锦先生。

在科学史上,父子从事同一个领域的科学研究,并且从不同的角度把学科发展到顶峰的高度,毕竟少见。而实际上,从1956年到1966年,谢家荣和谢学锦就在同一层楼里工作了十年。1955年谢家荣当选中科院院士;1980年谢学锦当选中科院院士。

早在20世纪40年代,谢家荣就被称为“中国找矿最多的人”;而近20年来.我国80%的矿产新发现,特别是金矿的新发现,都与谢学锦设计并指导的区域化探全国扫面计划提供的信息有关。

谢家荣先生和谢学锦先生



二、谢学锦院士眼中的父亲

在记者采访谢学锦院士的原文中,我们能体会到父子院士的那份情,深深的父子情……

记者:我在楼道里看到您和谢家荣先生的照片,当时就感叹父子俩长得真很像。回想起来,你受父亲影响有多大?

谢学锦:受父亲的影晌潜移默化在每件小事中。我的科研一直是在比较高的起点上进行,这与英文水平不无关系,父亲是我英语的启蒙教师。中学的时候,我爱好国语,不喜欢英语,结果考试不及格。参加暑期补习班,才上了一个月的课,就不想去了。父亲看了我拿回家的新课本,第一课正是哥伦布发现新大陆,他说,这是一个很有意义的事,就讲给我听。我听着听着,就来了情绪。以后,就开始自己看,不懂的地方,请父亲解释。第二学期英文月考,我很快就交卷了,老师直叹气,说,即使做不出来,也要耐心坐一会儿嘛。结果,我的成绩是第一。七七事变后,父亲因为要了解前方的消息,就订了英文报纸,他读报的时候,也鼓励我读,再后来,我就看英文小说。第一本小说,就是《鲁宾逊漂流记》,不懂的地方,随时请教父亲。父亲早年留学美国,我虽然没有到国外留学,但因为坚持读英文,在事业上获益匪浅。

记者:父亲是否有意识地培养你的科学情结?

谢学锦:可能并不是有意识的。但我,还有我的弟弟们,却被他的科学工作热情感染。小时侯,我们经常看父亲工作到深夜。他当时在北大教书,因为晚上工作得太晚,白天矿床学的课,都要排到10点之后。那时我就觉得最伟大的人就是科学家,而不再羡慕别的事情。我后来像父亲.一样,从事了地质科学研究,三个弟弟,也分别在冶炼、机械和石油工业科学领域工作,只有妹妹学了外语。

记者:从事地质这个学科,是父亲替你选择还是你自己的选择?

谢学锦:我自己的选择。说起来,我高中毕业后选的大学专业并不是地质学,而是物理。在浙江大学物理系读到三年级,我越来越无法忍受数学的艰涩,决定转学。思前想后,转到了化学系。大学毕业后,父亲帮助我在永利化学工业公司南京厂找了份工作,主要是在实验室进行矿石样品的化学分析。

记者:那您后来怎样走上了找矿的道路?

谢学锦:工作一段时间,我感到矿石分析工作只被地质学家当作工具使用,我怀疑如此一生会不会有什么大的成就。后来父亲介绍我看了一本书,是位名叫华盛顿的美国科学家写的关于硅酸盐的分析著作,书中涉及到地球化学。看到我对此书感兴趣,他又介绍我看克拉克的地球化学的书。正是这两位科学家,使我意识到化学也可以走出另一番天地。但是,真正让我走上化探领域还是在新中国成立后。有一次,父亲看了一篇一位美国学者写的关于地球化学探矿的文章,他对我说.你不妨也试一试。我后来,就是在这个领域探索,一直到现在。

记者:从科学精神上,你觉得自己哪些继承了父亲?

谢学锦:首先是博览群书。小时侯,弟弟和妹妹的成绩总是全班的第一和第二,我却总在第25名左右。母亲很恼火,父亲却劝她说,这孩子整天看书,博览群书是好事,将来会有出息的。地质部成立后,我到了北京。我当时有一段时间思想处于仿徨状态;我是学化学的,半道干地球科学的研究,合适吗?我就去问父亲。父亲说:你用不着费很大的力气去认识矿物,应该发挥你的化学所长。他有一句话我至今铭刻在心,他说,“你不要迷失在细节中”。就是说要从战略的商度研究问题,不能只见树木不见森林。我的化探扫面干的就是这样的战略性的大事。

记者:你和父亲的关系怎么样?

谢学锦:非常好!我们经常进行交流,话题天南海北,无所不谈。

记者:我们知道谢家荣先生是矿床学界大名鼎鼎的老前辈,而且在相当一段的时间内,你和你的父亲在一个学科领域工作,你们在学术上有没有争论?父亲对你的工作有怎样的评价?

谢学锦:我的主要成果在70年代后。父亲去世前,我的羽翼尚未丰满,还没有形成一种理论向传统的地质找矿理论提出质疑,所以还形不成争论。父亲并没有看到我比较成熟的工作,当然也没有看到我现在的成功。但那时,他看到了我的潜力,对我的每一份成就都给予鼓励。对于我,父亲不仅是单纯的地质学家,而且是经济地质学家。他不仅为国家找矿,而且研究找到的矿能不能开,开了之后,能不能获利。有些人说他是“江湖地质学家”,在我眼里,他是真正的科学家。我们在交流的时候,时时都流露出互相欣赏。母亲说,这父子两个,简直是互相吹捧。

记者:你和父亲都是找矿,区别在哪里?

谢学锦:有一次,有位熟人对我说,“你不如你父亲。你父亲在野外跑几天.就能发现一个矿,你做不到”。这就是我和父亲的区别。父亲找矿是根据肉眼观察、地质理论与经验,而我要通过样品分析发现肉眼观察不到的现象,我一生都在琢磨怎样打格子取样,我的格子从几平方公里一个样到几百平方公里一个样、甚至几千平方公里一个样,我要对这种很稀但是按照一定的顺序,盖全区域的样品,进行化学分析,从而系统全面地提供矿产分布的信息。

记者:你的方法明显与父亲不同,在理论上怎么解释?

谢学锦:传统化探理论认为矿床形成时和形成后会有物质向外扩散,形成各种分散模式。于是,找矿就是通过这些分散的物质向源头追索。我认为,地球在形成时,物质就是不均匀的,形成富含某种或某些元素的地球化学块体,后来的发展演变,更加剧了这种不均匀。化探的手段可以把地球化学块体圈出来,然后研究它的内部结构,结合地质条件预测和找矿,把焦聚定在巨型矿床上。

记者:如果您的父亲还活着,他会支持您吗?

谢学锦:我相信一定会的。父亲是位思路开阔的人.他随时都关注新思想的产生。在科学上,新的思想和方法,标志着科学发展提高有了新的起点。在人们眼里,化探只是地质的辅助性工作,我的工作改变了这个概念。我认为,一个方法可能和另一个方法在某个点上互相作用、互相促进。

记者:在性格上,你和父亲有什么区别?

谢学锦:父亲很内敛,他比我认真,也比我勤奋。不过,他也比我爱玩。在家里,常常听他对母亲说,一起去听戏什么的。我年轻时兴趣广,看小说、读诗、欣赏话剧,后来就变了。因为觉得自己身体不好,也觉得时间宝贵,就把自己原来所有的兴趣都排斥掉,那种生活非常的枯操无味.尽量不消耗体力。我的理论是,生命在于不动。我现在身体反而好了。

(文字内容引自,国土资源,2006年3月特别策划,院士面对面(上),记者:赵凡)



三、谢家荣院士——中国矿业的先驱


谢家荣(1898年9月7日—1966年8月14日),字季骅。出生于上海。地质学家、矿床学家。1955年当选为中国科学院学部委员(院士)。1956年加入九三学社。

谢家荣出身于清寒的职员家庭。1910年小学毕业。1913年考入工商部地质研究所学习地质学。1916年卒业,进农商部地质调查所任调查员,从事地质矿产调查和科学研究。1917年被选派赴美留学深造。1920年获理学硕士学位后回国,继续在地质调查所工作。

谢家荣在20世纪20年代初期的工作重点是长江中下游地质矿产调查,他对湖北和长江峡谷一带的区域地质和矿床研究较为详细。1922年中国地质学会成立,谢家荣被选为首届理事会书记,并先后两次任中国地质学会会长。1923年,他发表了《有关中国地质调查所收到的第一块陨石的成分和构造的初步研究》和《中国陨石之研究》两篇论文,这是中国陨石学最早期的探索。1924、1927年先后于东南大学、中山大学执教。其间,出版《地质学》(与徐韦曼合著),并参与华南的区域地质和矿产调查。之后,谢家荣在德国进修。三四十年代,谢家荣热心教育事业,曾任北京大学地质系主任。在50年代初的三年经济恢复时期,他创办南京地质探矿专修学校,招收高中毕业生,进行培训,为即将开展的大规模社会主义经济建设造就出百余名地质矿产科技人才,相当于当时全国地质人员的三分之一。

1950年,谢家荣任全国地质工作计划指导委员会副主任,兼计划处处长。他当仁不让,毅然根据他过去多年的丰富经验,提出一批重点矿区勘探基地和技术负责人选,经主委李四光同意付诸实施,在短短五六年内相继提交高级储量施工开采,对国家第一、二个五年计划的完成起了决定性作用。

谢家荣是国内外著名的地质学家和矿床学家,同时也是一位了不起的经济地质学家、卓越的地质教育家,是我国现代矿产勘探事业的先驱者、开拓者,他在中国地质事业上的贡献和科学研究成就是多方面的。他认为一个矿床学家应不仅探讨矿产地质,还要掌握有效的勘探方法,并了解矿产品的国内外市场价格变化。他在地质学理论探索上取得重要成就的另一侧面是对中国区域大地构造的研究,从而使他成为一位中国大地构造学专家。谢家荣同时及时培训了大量专门人才致力于地质普查勘探工作,这又使他成为一位杰出的地质学家。他还主张中国矿产应尽量出口,以获得外汇,并分析了国内外市场。

谢家荣是我国开展矿床学研究的先驱者和主要奠基者之一。早在学生时代他就发表了调查报告。到地质研究所工作后,他进一步拓宽了矿产地质研究领域。1920年撰写《矿床学大意》,系统阐述矿床学理论与实践问题,开拓了矿床学研究领域。随着矿产地质工作的深入发展,他从理论上总结了中国矿床的分布和成因分类。1926年在新创刊的《地质论评》上著文论述了“鞍山式铁矿”这一独特的新类型,指出它有别于北美的地台型铁矿和绿岩带型铁矿。同年发表了《中国中生代末第三纪初之造山运动火成岩活跃及与矿产形成的关系》的论文。抗日战争时期及以后,谢家荣主持矿产测勘处工作,对黑色金属、有色金属以及磷、硫等非金属矿床都做了深入研究。发现或指导发现了淮南八公山煤田、福建漳浦铝土矿、安徽凤台磷矿、南京栖霞山铅锌银矿、甘肃白银厂铜矿等一批重要矿产,是我国发现矿床最多的地质学家。1948年他发表了《铀矿浅说》一文,标志着我国铀矿地质学研究的起点。1950年,谢家荣根据他对中国矿产地质的实践经验,结合矿床学理论研究,就全国地质矿产勘探工作发表了许多有战略指导意义的文章。1952年,他着重于矿产分布规律的综合研究,如对甘肃白银厂铜矿的地质评价意见,为第一个五年计划的铜矿基地建设提供了理论依据。1956年,他发表了《中国矿产的分布规律及其预测》。1957年,发表《火山及火山沉积作用在中国几种矿床中的意义》。在1958年召开的第一届全国矿产地质会议上做了《中国矿产分布规律的初步研究及今后找矿方向的若干意见》的学术报告。之后,他帮助地质勘探队找到海南岛海口市附近的一处三水型铝土矿露头。60年代以后,谢家荣的工作重点转到成矿理论方面,着手总结中国的矿产地质问题。1988年,学术书刊出版社出版了他的《中国矿床学》。1946年谢家荣基于他对煤地质学的研究以及对中国大地构造、古地理和煤田地质的深刻理解,结合淮南煤田含煤沉积发育的“北型南相”特点分析,找到了淮南八公山煤田,被地质界传为佳话。这一隐伏煤田的重要发现,为两淮煤炭基地的开发奠定了基础。

谢家荣的煤田地质研究开始于学生时代,1916年就发表了河北滦县、江西丰城和江西进贤三个煤田调查报告,以后陆续有煤田地质研究成果问世。1925年,他赴德考察,回国后倡导煤岩学工作。1934年发表《煤之成因与分类》。抗日战争时期,他主持矿产测勘处的工作,对西南地区的煤田地质做了大量工作。1945年他在《贵州煤田研究并特论其与古地理及地质构造之关系》一文,提出了煤田地质研究中的重要问题。20世纪50年代以来,谢家荣以其煤地质学理论研究和中国煤田地质实践经验陆续发表了多种有指导意义的论文、报告,1954年发表《勘探中国煤田的若干地质问题》。

谢家荣是中国石油和天然气地质学理论与实践的发展的开拓者,并有不断的建树。1922年,谢家荣在其调查报告中论述地质构造对油气生成及运移、储存的控制,揭示背斜层的重要意义。他1930年发表的论著《石油》,是中国学者自己撰写的最早的石油科学专著。1935年他在《地理学报》上发表《中国之石油》,着重讨论了四川、陕西含油盆地的远景,对西部地区的石油勘探提出建议。1936年他编制了《中国各种储油区域油苗、油页岩及地沥青分布图》。1937年在地质调查所《地质汇报》上发表《中国之石油储量》,并将中国含油区划分成陕北、四川赤盆地、准噶尔和塔里木四个区,含油地层为中生代的大陆沉积和海相沉积地层,还提到塔里木盆地“有海相之始新统及白垩纪地层,转运宜于产油”,认为“此区亦颇有重视之价值”。20世纪50年代以来,谢家荣兼任燃料工业部石油地质顾问,对全国的石油地质普查勘探工作起了重要的指导作用。1954年发表的《中国的产油区和可能含油区》与1956年发表的《石油地质的现状、趋势及今后中国勘探石油的方向》以及1957年发表的《石油地质论文集》是中国石油和天然气地质学的重要文献。

谢家荣是我国最早提出陆相生油的学者之一,更是注意到在华北和东北平原下找油的第一位地质学家。我国石油地质领域最重大和具有划时代意义的成就就是松辽盆地大庆油田的发现,松辽盆地就是谢家荣命名的,他和李四光、黄汲清一起,获得了国家自然科学一等奖。石油地质中的“左潜山油藏”一词也是谢家荣首先提出的。谢家荣认为在对中国各类矿产资源的理论研究和矿产分布规律研究中都应把大地构造格局放在首位。他对中国大地构造问题有独到的见解,有许多科学论述发表在他的经济地质学著作中。1937年发表佳作《北平西山地质构造概说》,1961年的《中国大地构造问题》,1962年的《论中国大地构造格局》和1963年的《华南主要大地构造特征》等论文反映了他对中国地质问题的总结和认识上的深化,也是对中国矿床学总结的理论准备。谢家荣是中国最早将地质学与经济学结合起来的地质学家,他运用地质科学为社会服务,为找矿服务,并引入经济学,进行成本核算,按经济规律办事,是我国经济地质学的先驱。

谢家荣50年的地质生涯是他对中国地质事业执著追求,对地球科学理论努力探索的历程。他的成功来自勤奋求实。他的研究工作涉及的地质学领域广,成就大,优秀作品多。他的青胜于蓝的教育思想,也表明他的超常勤奋和献身精神。他对经济地质学家的素质要求有现实意义和深远影响。


四、谢学锦院士——躬身大地,敢为天下先

谢学锦(1923~2017)应用地球化学家,中科院院士。原籍上海,生于北平,1941~1945年就读于浙江大学物理系、化学系, 1947年毕业于重庆大学化学系。历任地质部化探室主任、中国地质学会理事、中国地质学会勘查地球化学专业委员会主任委员、地球物理地球化学勘查研究所副所长及名誉所长、国际Journal of Geochemical Exploration副主编、国际地科联全球地球化学填图工作组指导委员会委员和分析技术委员会主席、联合国教科文组织国际地质对比计划(IGCP)执行局委员、国际Geochemistry Exploration·Environment·Analysis编委。先后荣获部级科学技术进步奖一等奖3项、国家科学技术进步奖二等奖1项、何梁何利科学技术进步奖和国际应用地球化学家协会(AAG)的最高国际奖项——国际应用地球化学家协会金奖。

作为我国勘查地球化学的开拓者与奠基人,谢学锦一直在这门新兴学科内不断创新,使它在若干领域领先世界。他发现了国际公认的铜矿指示植物——海州香薷,探寻到原生晕找矿规律,独自完成了《中国地质词典》中地球化学勘查部分300多个专业词条的注释,提出了极具重要意义的“区域化探全国扫面计划”。他是国际地球化学填图的三位主要倡导者之一。

师出名门 崭露头角

1923年5月21日,谢学锦出生在北平一个学术和艺术气氛浓厚的家庭。父亲谢家荣是我国地质科学的奠基人章鸿钊、丁文江创办的工商部地质研究所培养的我国第一代地质学家中的佼佼者,我国矿床学的主要奠基人。母亲吴镜侬是安徽人,毕业于北京女子师范大学。她出身名门,聪明美丽,质朴大方,擅长绘画,爱好音乐,思想激进。

在家庭氛围的熏陶下,谢学锦从小就立志成为一个科学家。中学时代受启功的影响,博览群书,这不仅使他从中获得乐趣和思维逻辑的锻炼,更重要的是体会到人类社会的各种悲欢离合,善与恶、美与丑、伟大与渺小,从而熏陶了自己的道德观念与情操。他的中学学业是在颠沛流离的抗战岁月中完成的,他的大学生活则伴随着轰轰烈烈的进步学生运动。在重庆大学,他遇到了良师梁树权——他的高等分析化学课讲得非常精彩,使谢学锦受益匪浅,对他后来从事的勘查地球化学专业起了夯实基础的作用。

大学毕业后,谢学锦进到父亲领导的矿产测勘处工作,在父亲的指引下,进入了一门新兴的学科——勘查地球化学。

1951年夏,谢学锦受父亲的派遣,与同事徐邦梁一道去安徽安庆月山开展中国的第一次地球化学探矿实验,发现了铜矿的指示植物——海州香薷。这是他事业的开端。

不久,谢学锦被调入地质部筹建的中国第一个化探机构地质部化探室。

1953年5月到9月,刚刚成立的化探室去陕西省安康县牛山做了一个地球化学探矿实验。当时地质部苏联专家组中有位叫罗吉诺夫的专家,听了陕西一个人的报告,看了他的标本,就断定牛山这个地方有一个很大的斑岩铜矿。但谢学锦的父亲看了标本,说“这根本就不是”,和罗吉诺夫产生了分歧。罗吉诺夫建议在牛山进行当时苏联使用的“铜量测量”,就是系统采集测区的土壤样品,用吹管分析方法测定其中铜的含量。他认为这是评价斑岩铜矿经济价值的有效方法。于是,地质部派化探室去牛山工作。化探室所有人都去了。他们在6平方公里的范围内,采集土壤样品,用谢学锦在安徽安庆月山使用的双硫腙现场比色分析铜的方法做实验。结果证明,牛山矿点没希望。

后来,罗吉诺夫到牛山视察,通知谢学锦和另外一位同志周树强下山向罗吉诺夫汇报。当晚,他们在山上高一脚低一脚地摸黑前行,走到山下时天已经亮了。见了罗吉诺夫,谢学锦汇报说,铜的含量只有几十个ppm(即十万分之几),没有开采价值。罗吉诺夫认为 “那是因为你没有做吹管分析,做了吹管分析就知道了”。他们又将含量最高的样品给了他,但他终究也没能吹出高含量来。后来,他们写了一个报告,否定了这个矿点,就这样否定了一个“权威”的意见。

原生晕找矿一炮打响

原生晕找矿法是在已知矿床的钻孔中和地表进行系统采样、分析,以勾绘出原生晕围绕矿体的三度空间分布。将所得的结果在未知区进行地表工作,以找寻盲矿。

谢学锦进入勘查地球化学领域时,这种原生晕找矿法在国际上只有10多年的历史,主要在苏联使用。西方学者认为原生晕没有什么意义,因为他们发现,原生晕在很短的距离内,变化就非常大,难有规律可循。

原生晕真的没有规律可循吗?谢学锦不大相信。他决定采用英国人J. S. Webb在做地球化学图时,曾经用过的一种移动平均法来进行原生晕研究,看看究竟会是什么情况。研究的结果表明,利用5点移动平均法对数据进行处理后,在相当范围内,原生晕的变化是非常有规律的。

1959年,物探所成立了由谢学锦和邵跃负责的原生晕方法研究组,并制定了一个庞大的原生晕研究计划。按此计划,研究组先后赴湖南桂阳县黄沙坪和辽宁凤城县青城子铅锌矿区以及安徽贵池县铜山铜矿区,总共采集了各种样品约3500件。研究结果表明所研究矿区的盲矿体上方的地表基岩中都存在金属异常,说明原生晕方法能有效地找寻盲矿。研究结果还表明:青城子矿区以Pb含量大于300 ppm、As含量大于100 ppm及Cu/Pb比值小于0.2的地球化学异常与有经济价值的矿化有关。以此进行工作,在青城子矿区新发现了好几个铅锌盲矿体,大大扩大了青城子矿区的远景,指出了新的找矿方向,使一个濒临关闭的老矿山得以起死回生。

原生晕找矿在青城子一炮打响,地质部和冶金部于1960年4月在青城子联合召开了全国原生晕找矿现场会。青城子的原生晕找矿案例由此写进了教科书。原生晕找矿的方法在全国地质战线轰轰烈烈地开展了起来。

1963~1964年间,谢学锦全面总结出了与苏联同处国际领先水平的原生晕的研究成果,写出了共九章16万字的《地球化学岩石测量的理论基础与工作方法》,成为中国上世纪六七十年代化探工作者必读的工作手册。

烧锅炉不忘科研

尽管原生晕的研究获得了巨大成功,但它仍处于战术地位,不过是一种辅助性的找矿方法而已。谢学锦认为勘查地球化学这门科学应该取得战略地位。他要把勘查地球化学从一种战术手段变成一种战略性的、指导全局的方法,把这确定为他一生所有努力的目标。为此他毅然决定将他学术研究的车轮转向一个他梦寐以求、规模宏大、将会令世界震惊的领域:进行大规模的、全国范围的地球化学填图,弄清楚元素周期表中几乎所有元素在中国大地上的分布状况。

为此,谢学锦先去了四川米易的深山调研——四川的化探工作者在那里试验水系沉积物测量。在那里,他总结出了提高分析质量,控制和消除各种分析偏倚,是区域化探工作中亟待重视和解决的问题——这就是他四川米易之行得出的最重要的结论。在那里,他深切体会到了地质工作的艰苦:地质队的同志们送他们出山时,常常走了整整半天,居然还能看得见他们的身影——那山路太难走了!为此他用塑料奶瓶,将其加装一个头,制成“挤瓶”,用它添加试剂,拼凑了一套冷提取设备,在现场进行了300多个分析,这在冷水沟大型锡矿床的发现中起了重要作用。

这时候“文革”开始,父母先后自杀离世,谢学锦则被下放到陕西蓝田烧锅炉。少年时代的博览群书给了他力量。他记起了朗费罗的《生命赞歌》:人生既有享乐,也有悲伤。在痛苦的岁月中,他边工作边等待,坚持让每个明天都比今天有一点进展。

在蓝田烧锅炉的日子里,他始终没有忘记他要在中国大地上开展大规模地球化学填图的宏伟计划。他白天烧锅炉,晚上在煤油灯下看专业书和当时能弄到的文献资料,时刻关注着国内外勘查地球化学的发展现状和趋势,谋划着中国的地球化学填图。

正是在那些烧锅炉的日子里,他编写了有125个词条的化探名词解释,纠正了国内化探名词使用的混乱情况;也正是在那些烧锅炉的日子里,他翻译出版了对我国化探工作有着重要参考价值的由美国人H.E.霍克斯和英国人J.S.韦布合著的《矿产勘查的地球化学》。

让化探成为“领路者”

机会只给作好准备的人。1978年1月,在上海举行了一个对于中国地质界和勘查地球化学界具有重要历史意义的会议——国家地质总局区测及铁矿会议。谢学锦在大会上作了题为《区域化探——历史、现状、前景》的报告,提出了在全国范围内开展第二代1:20万区域化探扫面即全国地球化学填图的建议。这个建议最终得到了国家地质总局的采纳,被正式纳入国家计划之中。他为此起草了《区域化探内地及沿海重新扫面方法暂行规定》,举办郑州区域化探训练班,亲自授课,为各省区开展化探扫面培训技术骨干。授课内容于1979年12月由地质出版社以《区域地质调查野外工作方法第四分册区域化探》的形式出版,是进行区域化探全国扫面计划的工作手册和指南,在全国产生了重大影响,曾三次再版。

当时,虽然国家地质总局领导的决心下了,红头文件也下发了,但仍然有许多人,包括一些省地质局的总工程师却还是想不通,认为没必要进行大规模的重新扫面。因此,谢学锦到各省区宣传、解释进行区域化探全国扫面计划的必要性与重要性,并具体指导工作的进行,使得规模空前、全球瞩目的区域化探扫面计划很快就在全国各省区开展起来。

为了开展全国范围的大规模地球化学填图,他先后组织了区域化探样品分析方法的研究、分析标准样的研制、分析质量监控方案的制定与研究、高寒山区、干旱荒漠区、半干旱草原荒漠区、岩溶区和热带雨林区等特殊景观区区域化探方法技术研究。

为进行如此大规模的区域化探扫面,各省(市、自治区)根据地质部的要求成立了专门队伍——部分省成立化探大队、大部分省在物探队或区调队中成立了化探分队,根据扫面规划并严格按照“区域化探扫面工作方法若干规定”的要求,有计划有步骤地开展扫面工作。迄今已经完成中国大陆700多万平方公里的扫面工作,为解决我国的矿产资源发挥了重大作用。据中国地质调查局2005年的统计:共发现各类地球化学异常达58788处,共检查了其中的17623处异常,在验证的4218处异常中有3349处异常找到了矿。

谢学锦曾经在一次学术会议上讲过“三只老鼠”的故事。他借前人的一幅漫画,把地质、物探、化探比作三只“找矿”的老鼠。他说:“这三只老鼠谁来领路呢?化探!因为化探提供的是物质信息,是矿床的直接物质显示——物质第一性。”人们早已习惯“以地质为基础”“物探先行”,但谢学锦坚信,化探应该而且能够成为矿产勘查的领路者,起到战略指导的作用。

依据区域化探全国扫面计划所采集的数百万样品获得的数以千万计的高质量数据,谢学锦陆续提出了一系列勘查地球化学的新概念:套合的地球化学模式谱系、地球化学块体、巨型矿床形成的首要条件是巨大的成矿物质供应量、活动态的成矿可利用金属量是估计成矿物质供应量的最佳指标,等等。依据上述新概念与相应的新方法,他提出了一整套全新的找矿战略。这套新战略的主旨是在整个矿产勘查过程中,以化探提供的直接找矿信息为先导,结合地质与地球物理资料,迅速掌握全局,逐步缩小靶区,直到找到大型、特大型甚至巨型矿床。

让化探在找矿中起到指导全局的战略作用,这个谢学锦一生追求的目标,终于通过区域化探全国扫面计划实现了。

金矿化探世界第一

由于金的分析方法非常昂贵,金又被认为是在地表条件下化学性质非常稳定,主要以颗粒金的形式产出,而金颗粒的分布又极不均匀,金的延展性非常好,极难磨细,所以采集样品进行分析时,样品的代表性很难解决,分析误差极大,且分析的重现性也非常差。因此,世界各国的区域化探项目中,绝大多数都没有把金列为必须分析的元素。

谢学锦崇尚爱因斯坦“想象力比知识更重要”的名言。苏联学者的研究发现,金矿床的区域性地球化学异常可达数百平方公里,但异常都很弱,其异常下限只有几个ppb。他据此推想,这种大面积的微弱的区域性金异常应该不是由通常的颗粒金引起的,自然界中可能有大量超微细(纳米及亚微米级)颗粒的金存在,正是这种超微细颗粒金形成了金的区域性异常。

由此,谢学锦经过再三考虑,决定将Au列入中国的地球化学填图应分析元素名单,并要求研制出检出限低于克拉克值的快速Au分析方法。他的这一大胆预测与决策和其后针对这一问题的研究,最终绕开颗粒金,将Au的分析检出限降至0.3 ppb。这在全世界绝无仅有,其效果也是全世界独一无二的。由此解决了一个世界难题,取得了金矿化探方法技术和理论的突破,使中国得以创造了让整个世界瞩目的找金成果。他和学生王学求总结中国金矿化探的《金的勘查地球化学理论与方法·战略与战术》被美国地质调查所的化探元老称之为“一本划时代性的巨著”。

引领全球地球化学填图

1987年,谢学锦和其他国家地球化学家一起提出了国际地球化学填图计划。该计划拟在全球采集大约5000件样品,分析其71种元素的含量,以期尽早制作出全球地球化学图来。

采集什么样的样品才具有代表性以及怎样才能保证世界各国众多实验室的分析数据可以相互对比,是全球地球化学填图中两个最关键的问题。

1988~1993年间,中国环境监测总站为研究中国土壤中元素平均含量,从全国各地采集了4000多件土壤样品。用这些样品的分析数据编制了中国土壤中49种元素的分布图。令人吃惊的是,依据这4000多件土壤样品制作的中国土壤元素含量分布图竟然与区域化探全国扫面计划所采集的500多万件样品取得的数以千万计的数据制作的图件非常相似。更令人惊奇的是,谢学锦将这4000多件样品先后抽稀到800件和400件,结果所作出的图件仍惊人相似。1990年8月在布拉格举行的第14届国际化探大会上展示这些地球化学图时,引起全场轰动。

这是为什么?谢学锦反复思考着。1991年长江流域大洪水的电视画面给他留下了非常深刻的印象。1992年在美国莱斯顿参加第三届V·M·戈尔德斯密特地球化学大会期间的一天夜里,他突然猛醒,翻身起来去查阅随身带着的环境监控总站的报告,断定他们采集的土壤样品大多属于泛滥平原沉积物,是洪水泛滥期间从面积达数千甚至数万平方公里的汇水盆地上游冲下来的,是经过洪水充分混匀的上游物质。想分析这样的物质来追索上游矿床的具体位置当然毫无用处,但却能够很好地反映整个汇水盆地的元素平均含量,这对于研究地球上存在的那些巨大的地球化学模式具有极大的价值。他据此提出,泛滥平原沉积物是全球极低密度地球化学填图的最佳采样介质,引起了各国学者的浓厚兴趣。

回国后,他申请和主持实施了“环境地球化学监控网络与全国动态地球化学填图”项目,在全国范围内采集了529个泛滥平原沉积物样品。最终结果显示:用这529个样品的分析数据编制的地球化学图与根据全国区域化探扫面采集的500多万个水系沉积物样品的分析结果所编制的地球化学图竟惊人相似,以此证明了这种极低密度的泛滥平原沉积物可以作为全球地球化学填图的采样介质。

由于指导中国地球化学填图所取得的巨大成功,谢学锦担任了全球地球化学填图分析技术委员会主席。他以分析委员会主席身份先后于1989年在巴西、1990年在加拿大、1991年在莫斯科,依据中国的经验,作了题为《国际地球化学填图对分析的要求》的报告,就国际地球化学填图计划项目应该统一测定的元素、分析检出限和数据质量等问题提出了具体的要求。他提出的这些要求最终为国际地球化学填图指导委员全盘接受,成了国际地球化学填图的标准。

为推动全球地球化学填图,谢学锦和他的学生们采取走出去、请进来的方法,先后为亚洲、非洲、拉丁美洲10多个国家举办地球化学填图培训班,推广中国的经验。鉴于在全球采集5000样品填图需要太长的时间,为了能够在较短的时间内制作出全球地球化学图来,他又和挪威等国的学者一起倡导在全球主要大河口采样进行填图,并为此申请和经联合国教科文组织批准了在中国建立全球尺度地球化学研究中心。

鉴于谢学锦在应用地球化学领域和国际地球化学填图工作中的杰出贡献,2007年在西班牙举行的第23届国际应用地球化学学术讨论会上,他获得了该协会的最高奖项——国际应用地球化学家协会金奖。

1990年谢学锦在加拿大参加地质分析90会议

2007年6月19日谢学锦荣获国际应用地球化学家协会金奖,图为奖章正、背面

2009年10月12日谢学锦在廊坊国际地球化学填图会议上发言。


文章来源:《与院士面对面》、科学网、九三学社中央宣传部

转载:矿业界


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