植物地球化学勘查和地植物学勘查概述

  植物地球化学勘查和地植物学勘查，是生物学勘查方法的主要组成部分。生物地球化学是以地球化学观点研究生命物质的科学（KOBa neBCKHHA JI，1991），它作为生物学勘查法的重要理论基础之一，发源于20世纪初叶，应矿产勘查等社会实践之需求，逐渐形成了一种地球化学调查手段。从30年代起，北欧和苏联开始用植物地球化学法寻找矿产，逐步发展出了一套生物地球化学勘查方法。广义的生物地球化学勘查，通过系统采集植物、动物某个部分或器官的样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数量，探寻它们与金属矿分布的关系，包括植物或动物地球化学方法和微生物地球化学方法。狭义的生物地球化学勘查，则专指针对某些指示植物和（或）特定植物，系统地采集其某个（或某些）部分或器官的样品，分析其中的指示元素含量或其他地球化学特征，以发现异常，达到矿产勘查等目的，通常就称之为植物地球化学测量方法。另外，用肉眼或航空遥感方法圈出有关指示植物或植物的变异、变态征兆，查明其与矿体或地质体关系的方法，则称为地植物学方法（谢学锦，1993）。在矿产勘查中，国内外生物地球化学勘查所采用的样品介质，基本上都是植物，所以．本文主要论述植物地球化学勘查法和地植物学勘查法。应该提到的是，从20世纪70年代起，生物地球化学方法被越来越多地应用于环境调查，但因本文主题所在，主要还是谈矿产勘查方面的应用。
 
  植物依赖环境而生存，环境影响着植物的生长与分布。环境中的诸多因子（如金属元素、盐类、酸碱度等）对植物的影响，主要表现在引起植物体内化学成分含量的变化，引发植物个体生长、发育、生理功能和形态的变异，影响植物及其群落的种类组成、结构和分布规律的差异等。长期以来，人们观察、研究这些变化、变异和差异与矿藏分布的关系，将之应用在矿产勘查上。指示植物常常是元素的聚积者，在研究其指示作用的同时，分析其成矿元素和伴生元素含量，即为植物地球化学测量；研究植物的变态、变异征兆等与矿床的关系，即为地植物学方法。因此，它们是相互密切关联的两个方面。
 
  我国古籍中早就有关于植物与矿产关系的记载。例如，“山上有葱下有银，山上有韭下有金，山上有姜下有铜、锡，山有宝玉木旁枝皆下垂”(段成式，800)；“草茎黄秀，下有铜气；草青茎赤，其下多铅”（李时珍，1603）；“透山根，似蔓青而紫，含金气；石杨柳含银气；马齿苋含汞气；艾、蒿、栗、麦含铅、锡之气；酸芽、三叶酸含铜气”等（王炳章等，1964;燕羽，1955）。古籍中的这些记载是世界上有关植物地球化学认识的最早记录，说明我国的古人已经认识到，植物中所含的某些元素、植物的某些颜色变化，与环境中的金属元素（或矿藏）有一定的关系。国内外的近代试验研究和应用，从某些方面印证了我国古籍记述有一定的真实性，这是中国科学史上的光荣(燕羽，1955；李约瑟，1976)。
 
  在国外，这个领域的研究始于20世纪30年代的苏联和瑞典等国家，并取得了专利。
 
  对植物地球化学和地植物学勘查的现代试验研究，最早是从指示植物的研究萌芽的(1931年)。50年代以来，在寻找厚层运积物覆盖下的隐伏矿方面，植物地球化学勘查方法的试验研究进展较快，主要集中在苏联、加拿大、美国、澳大利亚和斯堪的那维亚半岛。苏联的工作量大大地超过其他国家，出版了几本专著，发表了大量论文，涉及铀矿、铜矿、金矿等许多金属矿；提出了植物对元素吸收、积累的生物障理论，将植物体（或器官）分为无障(nobarrier)、半无障、有障和背景障四类，对改善找矿效果起到重要作用，据报道，1972～1982年间发现了4个矿藏(Kovalevskii A L，1984)；生物地球化学方法已作为找矿方法的一个部分，列入《苏联固体矿产化探规范》。在西方国家，生物地球化学方法的应用研究一直没有停顿。例如，加拿大用一种云杉的二年生枝，圈出了铜矿的异常；美国在爱达荷州南部用洋松进行植物地球化学测量，发现了很强的金异常；在干旱环境中用牧豆树属植物(Prosopisjuliflora)进行铜矿的植物地球化学勘查，在亚利桑那发现了铜矿异常。值得特别提出的是，近几十年来，由于采用了灵敏度很高的中子活化法测定样品中的金，使金的植物地球化学勘查方法发展极为迅速。在苏联、美国、加拿大、西班牙等国家，用某些植物的金异常勘查金矿，取得了很好的找矿效果。此外，据不完全统计，已报道的矿床指示植物有200余种，不过真正可用者尚需考证，确知可在找矿中应用的只是少数。如Cannon筛选出了32种（霍克斯HE等，1974）；Malyuga D P(1964)列出了25种；Brooks R R(1983)列出了80种，等等。
 
  在我国，于20世纪50年代开始研究矿藏指示植物，并对植物元素含量进行分析。谢学锦、徐邦梁(1953)做了开拓性的工作，率先发表了《铜矿指示植物海州香薷》的文章，阐明了海州香薷（唇形科香薷属、一年生植物）(ElshoLtziahaichowensis Sun)的分布及其铜含量与铜矿的关系。此后，包括植物地球化学和地植物学勘查在内的化探试验研究逐步开展，相继开展了铜矿、铅锌矿、金矿、铀矿和钼矿等的植物地球化学勘查和矿藏指示植物的试验研究。据不完全统计，共发表有关论文、研究报告50余篇，尚有许多未发表的试验研究成果和报告；发表综述性文章20余篇，翻译出版了一些国外有关的论文、专著等。