地质精神的无言传承

文/《中国报道》记者 李士萌

“把全中国走一遍”是很多人的梦想，而中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所首席科学家王学求已经实现了多次。 

“世之奇伟、瑰怪，非常之观，常在于险远，而人之所罕至焉，故非有志者不能至也。”找矿亦是如此。当前，我国矿产勘查已从浅部转向深部，从寻找露头矿转到覆盖区找矿，从低山区转到中高山的深切割区，找矿难度增大，更需依托科技创新实现重大突破。

中国近些年许多找矿的重大突破，都与地球化学技术息息相关，地球化学填图更是其中的关键一子。曾经有报道形容，地球化学填图相当于扒开表层，把地球的“腑脏”画在图纸上。

地球化学填图概念提出于上个世纪初，美国、欧洲、前苏联在上个世纪30年代开始实施，特别是第二次世界大战以后，开始大规模实施。中国勘查地球化学奠基人谢学锦院士于1978年提出全国地球化学填图计划，亦称作“区域化探全国扫面计划”，经过30年的实施，已成为全世界地球化学填图的“样板”。他的学生王学求于2008年提出“把元素周期表绘制在地球上”，将“区域化探全国扫面计划”从39种元素提升到76种元素，将覆盖面积从全国拓展到全球。中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所首席科学家王学求亲历了中国地球化学填图的40年，并将这种不畏难、精益求精的地质精神传递给自己的学生。

国大地元素周期表，每一种元素对应一张地球化学基准图。其中部分元素由于是人造放射性元素，自然界中不存在天然存量，不予测量。 摄影 / 李士萌

把10克样品分为3000份找金颗粒分布规律

1985年的夏天，王学求收到了一份北京发来的电报，全文不到100字，但这封简单的电报结束了王学求3个月忐忑不安的等待。

电文为王学求收到被免试推荐为谢学锦院士硕士研究生的申请，大意为：学求同志申请获悉，很高兴你有志于中国的化探事业，望你继续努力为将中国化探事业在世界上占有领先地位作出贡献。落款为“谢学锦”。作为中国勘查地球化学的奠基人，谢学锦几乎代表了当时中国勘查地球化学专业的最高水准。这是王学求满心期盼的结果，只是当时的他没想到，自己会成为跟随谢学锦时间最长的学生。 

那个时候的谢学锦，经历“周游列省”的漫长游说后，其呼吁的“区域化探全国扫面计划”终于在全国轰轰烈烈地展开，并逐一确定了采水系沉积物、网格采样、坚持高灵敏度分析标准等规范，这些严谨的规范为中国的地球化学填图打下了坚实的基础。

持续多年的“区域化探全国扫面计划”，共分析了39种化学元素，其中关于“金”这一元素的故事格外长。王学求加入谢学锦团队时，“区域化探全国扫面计划”没有解决金的迁移理论和“粒金效应”问题。当时西方地球化学填图计划都不分析金，因为金有延展性，不易被粉碎，造成取样很大误差。分析时，如果称取的样品中偶尔有大颗粒金落入，就会产生异常的干扰高值（也称为“粒金效应”）。同时，有一个科学问题始终困扰着地球化学界，惰性金比重大，不可能在水系中长距离迁移，也不能穿透覆盖土壤到达地表，这些大规模金地球化学异常是如何形成的？

谢学锦猜测，在自然界中，除颗粒状金外还存在有大量的超微细金，这种超微细金的存在可以形成大规模金异常，分析结果也更为可靠稳定。

猜想毕竟不是事实。在草原、丛林等覆盖区是否真的存在超微细金需要实验验证，王学求的硕士论文便是围绕这一主题。测量金首先需要找到超微细纳米金，但当时的实验室还没有透视电镜，只有显微镜，无法对纳米级的元素进行有效观察。

如何找到土壤中极小颗粒的金子？王学求受南京实验室沈瑞平的启发，基于矿物光谱量测量和排列组合原理，把一份10克的样品磨碎到某一合理的粒级，在精密天平上把样品分成足够多的等份，让每一等份中最多只有一粒金，要么没有金。根据理论计算，当把一个样品分成的份数是样品中实际含有金颗粒数目的5倍时，每一份中含有两粒或两粒以上金的概率只有1.5%，基本可以确认每一份中只有一粒金子。对每一份样品逐一摄谱，就可根据含量计算出金颗粒大小及样品中含有金颗粒的数目。

这个实验原理听起来简单，但从未有人实践过，因为实验太过“庞大”。螺蛳壳里做道场，不仅需要想象力，更需要强大的执行力。最多时，王学求把一份10克样品均分为3000多等份。这样的样品，他分析了50多份。一份样品分到最后，时常出现质量太小的情况，如只有0.01毫克而称量不准，王学求便往里面加入纯石英再进行称重。

那时候，白天实验室的工作人员需要正常工作，仪器数量有限，研究生不能老占着仪器，王学求只能晚上干活，一干就是一个通宵。超微细金就是如此通宵达旦找到的。

“地球化学样品中大量存在小于5微米的超微细金。”这一发现在当时的学术界引起极大震动。超微细金的发现，让中国找到了一条可以绕开“粒金效应”找金的可靠途径，被国际勘查地球化学家协会主席列入上个世纪90年代勘查地球化学最重大进展之一。

配合当时金的分析检出灵敏度的显著提升，从小秦岭到黔西南，从新疆到甘肃，20世纪80年代后，我国批量发现了900多个金矿床。据不完全统计，自1999年以来，运用谢学锦和王学求科研团队所研发的找金理论和方法，在圈定靶区中发现的大型以上金矿已达16处，我国也于2014年跃升为世界第一大产金国。

云南地矿局前总工程师张翼飞曾经说过，今天在中国寻找金矿，离开化探资料是根本不可能的。王学求与中国科学院院士谢学锦据此研究成果写成的《金的勘查地球化学》一书也被美国著名地球化学家赵畯田（T. T. Chao）称作“一部划时代的巨著”。 

中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究院正高级工程师、云南红河稀土矿勘探阶段现场负责人周建（左二）观察滴定溶液是否出现稀土沉淀。 摄影 / 李士萌

生死罗布泊

新疆罗布泊，是填图时最难获取数据的一块地区，也是地质人“出野外”试炼中的终极难关之一，即使放在今天通铁路、通信号的情况下，依然如此。 

那时进入罗布泊，没有网络、没有手机导航，非常考验地质人员的野外经验。罗布泊内遍布盐壳，这些盐壳表面看似坚硬，越野车经过时，一旦碾破盐壳，人和车沉下去找都找不到。“开车需要特别小心，找那种‘白板地’，就是有流水痕迹的地方，这种地面相对坚硬，比较安全。”王学求分享道。

王学求在这里进行区域化探采样时，团队曾有严格规定，一天采样路线只能在边长10千米的方格内活动，绝不可超出此范围。这里曾发生过太多离奇的失踪事件，必须非常谨慎。

即使如此，还是会有突发情况。有一次，王学求和团队成员在外干活时碰到大风天，这种天气极为危险，一行三人匆忙赶往基地。赶路途中，车子却意外陷沙。罗布泊的风在一望无际的沙漠中呼啸着，狂卷着地面的沙土，威力巨大，这些沙土一旦遇到障碍物便会迅速沉降。不到两个小时，风沙便把车子掩埋了一半。此时，天色渐晚，王学求一行三人等风停后赶紧下车，拿着铁铲等采样工具挖沙子。

“晚上不敢睡觉，怕万一被埋到里面，人也不能在外面待太久，沙漠昼夜温差大，晚上气温骤降，容易失温。”就这样，3个人轮换着挖了一晚上沙子，直到第二天早晨六七点，才把车挖出来离开。

为补足东天山西部无人区16万平方千米的地球化学填图空白，1994年至1996年和1999年至2003年，王学求及其团队成员两次进入东天山（含罗布泊）南部无人区从事野外调查，为国家紧缺矿产资源如大型金矿、铀矿、铅锌矿和铜矿的发现提供了重要找矿线索。 

其间，国际地球化学填图项目通过了联合国教科文组织的批准（1988年），谢学锦作为该计划工作组指导委员会委员，开始“周游列国”，王学求也跟随谢学锦前往哥伦比亚、南非等国，交流我国区域化探的成功经验。此时，我国的区域化探技术从采样到分析，已经大大领先欧美。

2008年，王学求出任全球地球化学基准委员会主席。也是在同一年，技术的更迭，要求地球化学填图向更高维度迈进，作为“全球地球化学基准计划”的一部分，王学求启动了“全国地球化学基准值建立与综合研究”，开始了81项指标（含76个化学元素）的地球化学基准图填图工作。

周建是在2009年加入中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所的。

“刚参加工作的第一年，我都没见过自己的工资卡，几乎所有时间都在野外采样，从没回过单位，过年直接从野外回家，过完年又赶赴下一个野外。”周建回忆道。

2008年到2014年，周建跟随项目走过了江西、云南、四川、青海、甘肃、内蒙古、新疆、西藏等省、自治区内的大部分地区，全国4个无人区，他去了3个，罗布泊更是八进八出。正因有周建这样一群人的付出，“全国地球化学基准值建立与综合研究”在6年间便完成了基础的采样工作，为后期的数据分析奠定了坚实的基础。

日均3万多步，遭遇毒蛇和泥石流

相比绘制全国地球化学基准图，寻找中重稀土是一件需要承担更大风险的事。在滇南进行1∶25万比例尺和1∶5万比例尺的地球化学调查，每一份数据、每一个异常都可能影响最终的结果。

“最苦”的阶段是1∶25万比例尺采样调查，每个采样网格的边长为2千米。“我和学生进行1∶25万比例尺采样时，每天手机记录的步数都在37000多步。”王学求说。

王学求的博士研究生乔宇主要在红河地区进行采样，王强则主要负责西双版纳。他们继承了老师精益求精的科学态度和地质精神，虽然每个格子的采样点在前期定点时，已尽量兼顾科学的可靠性及人力的可及性，但乔宇和王强在实际执行时为了让采样的水系沉积物更好地体现区域内的各类元素，很多人力较难抵达的采样点，他们还是会尽量争取采样。

“如果在采样阶段‘掺水’，数据就有可能呈现假异常或无异常，对后期勘矿产生误导。所以，采样点要选取最接近天然物质富集的区域。”乔宇告诉《中国报道》记者。

在有公路通达的地方，顺利时王强和乔宇一天可以采样十几个，但在地形切割深的群山中，只能靠双腿沿着崎岖的羊肠小道或小溪行走至山脚水系位置，有时候来回往返山路超过10公里，一天就只能采集1个点。

乔宇记得最累的一天是在元阳梯田。元阳梯田远看层层叠叠，起伏不大，近看高差非常大，最大可以到200米。那次的采样点在梯田底部的河流，乔宇没想到7点出发采样，在梯田里蜿蜒下爬，走了4个小时还没到底部，因为食物补给在山上的车里，当时的他进退两难，只能咬着牙继续下山，完成取样。仅梯田这一个点位，就花费了8个小时的时间。

王强告诉记者，一袋湿的水系沉积物样品可能达3—4斤重，有时候要负重10多斤样品跋山涉水返回基地。夏季酷热，随身需要携带藿香正气水，而且密林中常有毒蛇出没，野外工作组几乎每天都能碰到毒蛇。

“云南的很多路并不在地图上显示，刚来云南时都需要本地向导带着，后来待久了，自己基本就可以凭借经验和直觉找到本地人才知晓的隐藏路线。”乔宇说。

2020年，结束1∶25万比例尺的勘查工作后，王强和乔宇也毕业离开，更小范围的1∶5万比例尺（采样网格边长500米）地球化学勘查采样工作交到了中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所云南红河稀土矿现场负责人周建手中。

参与1∶5万比例尺地球化学勘查的谢明君博士告诉记者，因为网格面积更小，采样点可选择的范围也就更小，很多难以抵达的采样点需要一步步走过去。山中天气变幻莫测，时常形成小气候，户外最怕遇到大雨，很多路来时还是路，返回时可能就成了河。

王学求时常担心，因为地质行业太苦，选择这个专业的学生会越来越少，愿意出野外的学生也越来越少。

聊起这个时，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所的刘昱恒、孙文龙和谢明君仍在云南的深山中，无论下雨、刮风、起雾，只要不是极端恶劣天气，他们都会坚持进山采样、勘探。嘴上叫苦，但行动上一点儿不敢马虎，因为他们知道每一袋样本对后期数据的重要性。

(《中国报道》2025年7月刊)

责任编辑：柴晶晶