植物地球化學(xué)勘查和地植物學(xué)勘查概述

  植物地球化學(xué)勘查和地植物學(xué)勘查，是生物學(xué)勘查方法的主要組成部分。生物地球化學(xué)是以地球化學(xué)觀(guān)點(diǎn)研究生命物質(zhì)的科學(xué)（KOBa neBCKHHA JI，1991），它作為生物學(xué)勘查法的重要理論基礎之一，發(fā)源于20世紀初葉，應礦產(chǎn)勘查等社會(huì )實(shí)踐之需求，逐漸形成了一種地球化學(xué)調查手段。從30年代起，北歐和蘇聯(lián)開(kāi)始用植物地球化學(xué)法尋找礦產(chǎn)，逐步發(fā)展出了一套生物地球化學(xué)勘查方法。廣義的生物地球化學(xué)勘查，通過(guò)系統采集植物、動(dòng)物某個(gè)部分或器官的樣品分析其指示元素含量，以及研究微生物群落的特征分布和數量，探尋它們與金屬礦分布的關(guān)系，包括植物或動(dòng)物地球化學(xué)方法和微生物地球化學(xué)方法。狹義的生物地球化學(xué)勘查，則專(zhuān)指針對某些指示植物和（或）特定植物，系統地采集其某個(gè)（或某些）部分或器官的樣品，分析其中的指示元素含量或其他地球化學(xué)特征，以發(fā)現異常，達到礦產(chǎn)勘查等目的，通常就稱(chēng)之為植物地球化學(xué)測量方法。另外，用肉眼或航空遙感方法圈出有關(guān)指示植物或植物的變異、變態(tài)征兆，查明其與礦體或地質(zhì)體關(guān)系的方法，則稱(chēng)為地植物學(xué)方法（謝學(xué)錦，1993）。在礦產(chǎn)勘查中，國內外生物地球化學(xué)勘查所采用的樣品介質(zhì)，基本上都是植物，所以．本文主要論述植物地球化學(xué)勘查法和地植物學(xué)勘查法。應該提到的是，從20世紀70年代起，生物地球化學(xué)方法被越來(lái)越多地應用于環(huán)境調查，但因本文主題所在，主要還是談礦產(chǎn)勘查方面的應用。
 
  植物依賴(lài)環(huán)境而生存，環(huán)境影響著(zhù)植物的生長(cháng)與分布。環(huán)境中的諸多因子（如金屬元素、鹽類(lèi)、酸堿度等）對植物的影響，主要表現在引起植物體內化學(xué)成分含量的變化，引發(fā)植物個(gè)體生長(cháng)、發(fā)育、生理功能和形態(tài)的變異，影響植物及其群落的種類(lèi)組成、結構和分布規律的差異等。長(cháng)期以來(lái)，人們觀(guān)察、研究這些變化、變異和差異與礦藏分布的關(guān)系，將之應用在礦產(chǎn)勘查上。指示植物常常是元素的聚積者，在研究其指示作用的同時(shí)，分析其成礦元素和伴生元素含量，即為植物地球化學(xué)測量；研究植物的變態(tài)、變異征兆等與礦床的關(guān)系，即為地植物學(xué)方法。因此，它們是相互密切關(guān)聯(lián)的兩個(gè)方面。
 
  我國古籍中早就有關(guān)于植物與礦產(chǎn)關(guān)系的記載。例如，“山上有蔥下有銀，山上有韭下有金，山上有姜下有銅、錫，山有寶玉木旁枝皆下垂”(段成式，800)；“草莖黃秀，下有銅氣；草青莖赤，其下多鉛”（李時(shí)珍，1603）；“透山根，似蔓青而紫，含金氣；石楊柳含銀氣；馬齒莧含汞氣；艾、蒿、栗、麥含鉛、錫之氣；酸芽、三葉酸含銅氣”等（王炳章等，1964;燕羽，1955）。古籍中的這些記載是世界上有關(guān)植物地球化學(xué)認識的最早記錄，說(shuō)明我國的古人已經(jīng)認識到，植物中所含的某些元素、植物的某些顏色變化，與環(huán)境中的金屬元素（或礦藏）有一定的關(guān)系。國內外的近代試驗研究和應用，從某些方面印證了我國古籍記述有一定的真實(shí)性，這是中國科學(xué)史上的光榮(燕羽，1955；李約瑟，1976)。
 
  在國外，這個(gè)領(lǐng)域的研究始于20世紀30年代的蘇聯(lián)和瑞典等國家，并取得了專(zhuān)利。
 
  對植物地球化學(xué)和地植物學(xué)勘查的現代試驗研究，最早是從指示植物的研究萌芽的(1931年)。50年代以來(lái)，在尋找厚層運積物覆蓋下的隱伏礦方面，植物地球化學(xué)勘查方法的試驗研究進(jìn)展較快，主要集中在蘇聯(lián)、加拿大、美國、澳大利亞和斯堪的那維亞半島。蘇聯(lián)的工作量大大地超過(guò)其他國家，出版了幾本專(zhuān)著(zhù)，發(fā)表了大量論文，涉及鈾礦、銅礦、金礦等許多金屬礦；提出了植物對元素吸收、積累的生物障理論，將植物體（或器官）分為無(wú)障(nobarrier)、半無(wú)障、有障和背景障四類(lèi)，對改善找礦效果起到重要作用，據報道，1972～1982年間發(fā)現了4個(gè)礦藏(Kovalevskii A L，1984)；生物地球化學(xué)方法已作為找礦方法的一個(gè)部分，列入《蘇聯(lián)固體礦產(chǎn)化探規范》。在西方國家，生物地球化學(xué)方法的應用研究一直沒(méi)有停頓。例如，加拿大用一種云杉的二年生枝，圈出了銅礦的異常；美國在愛(ài)達荷州南部用洋松進(jìn)行植物地球化學(xué)測量，發(fā)現了很強的金異常；在干旱環(huán)境中用牧豆樹(shù)屬植物(Prosopisjuliflora)進(jìn)行銅礦的植物地球化學(xué)勘查，在亞利桑那發(fā)現了銅礦異常。值得特別提出的是，近幾十年來(lái)，由于采用了靈敏度很高的中子活化法測定樣品中的金，使金的植物地球化學(xué)勘查方法發(fā)展極為迅速。在蘇聯(lián)、美國、加拿大、西班牙等國家，用某些植物的金異?？辈榻鸬V，取得了很好的找礦效果。此外，據不完全統計，已報道的礦床指示植物有200余種，不過(guò)真正可用者尚需考證，確知可在找礦中應用的只是少數。如Cannon篩選出了32種（霍克斯HE等，1974）；Malyuga D P(1964)列出了25種；Brooks R R(1983)列出了80種，等等。
 
  在我國，于20世紀50年代開(kāi)始研究礦藏指示植物，并對植物元素含量進(jìn)行分析。謝學(xué)錦、徐邦梁(1953)做了開(kāi)拓性的工作，率先發(fā)表了《銅礦指示植物海州香薷》的文章，闡明了海州香薷（唇形科香薷屬、一年生植物）(ElshoLtziahaichowensis Sun)的分布及其銅含量與銅礦的關(guān)系。此后，包括植物地球化學(xué)和地植物學(xué)勘查在內的化探試驗研究逐步開(kāi)展，相繼開(kāi)展了銅礦、鉛鋅礦、金礦、鈾礦和鉬礦等的植物地球化學(xué)勘查和礦藏指示植物的試驗研究。據不完全統計，共發(fā)表有關(guān)論文、研究報告50余篇，尚有許多未發(fā)表的試驗研究成果和報告；發(fā)表綜述性文章20余篇，翻譯出版了一些國外有關(guān)的論文、專(zhuān)著(zhù)等。