第四章 寻找矿石的家——生物与探矿

第四章 寻找矿石的家——生物与探矿

小问号

    在日常生活中,我们会经常听到铁矿、铜矿、金矿、银矿、石墨、大理石等说法,其实这都是一些矿种名称。当今世界上已发现的独立矿种达200种,如果从大的方面讲,所谓的矿藏应该包括金属矿产、非金属矿产、能源和水资源等4大类。地球上一切矿产的形成和分布都有它自身的内在规律,既不是处处都有矿,更不是任何人随时随地都可以找到矿。矿产只生存在它自己的“家”里,即“矿藏”。寻找、勘探和开采金属矿产,是人类一项持之以恒的事业。生物与地下矿产有着密切联系,人类正是运用这一特点来有序寻找矿藏的。那么,生物与矿产之间有什么微妙联系?人类是怎样扣开矿石之家的大门的?

    在广袤的地球上,许多生物与身边的矿物质有着千丝万缕的联系。为了寻找矿藏,科学家想出了各种各样的方法,从自然界最低等的微生物到高等的动植物,都曾利用它们在找矿的行动中大显身手。

    骆驼身材高大,背有肉峰,蹄底有肉质的厚垫,能负重物在沙漠中远行。在恶劣的环境下穿越沙漠驮人载货,骆驼是唯一的工具。骆驼耐酷热、耐寒冷、耐干旱、耐饥饿,沙漠上生长的粗糙植物都能充饥。长期以来,人们只注意骆驼的运输能力,却忽视了它在运输中行走的线路始终是弯弯曲曲的(详见本书《揭开忍饥耐渴之谜——骆驼与耐渴蛋白质》),以减轻背上物体的重量,降低体能消耗,适应在沙漠上长途跋涉这一奇特现象。科学家们发现骆驼走曲线不走直线这一特性后,用它来探矿:先让骆驼进行初步探测,然后再作重力探矿,既提高了探矿速度,又能收到良好的效果,能更加快捷地开采和利用矿物资源。

    白蚁是一种有害昆虫。可是在非洲南部博茨瓦纳共和国却用它来寻找金刚石这种珍贵宝石。白蚁在地下掘土作穴,深度可达49~60米,堪称挖洞能手。白蚁将土堆在地面成为蚁丘或蚁冢,可高达2米以上,直径则有3米左右,宛如巨大的坟包。有一次,一场暴雨把蚁丘冲垮了,人们在蚁丘中意外地发现了金刚石。非洲金刚石巨头比尔斯公司知道这一消息后,立即组织勘探队在非洲南部200平方千米的面积上对许许多多白蚁巢穴进行勘察,用120米钻探机对蚁冢进行深部取样,发现在蚁冢下面有丰富的金刚石。不仅如此,科学家还对白蚁身躯进行“体检”,用以寻找矿源。因为白蚁能够分泌一种特殊的蚁酸,啃食金、银等物质也不会被“胀”死。研究发现,生活在金矿区的白蚁体内含金量明显高,而含银量高的白蚁必然也来自银矿区。

    狗是人类驯养的一种动物,它的鼻子有2.2亿个嗅觉感受器,嗅觉极其灵敏,是人鼻的44倍,感觉200万种不同浓度的物质气味。由于狗对铜矿和亚硫酸盐类矿特别敏感,因此,许多铜矿和亚硫酸盐类矿都是在狗的帮助下找到的。

    在餐风露宿的野外探矿活动中,地质学家不但能利用蜜蜂、骆驼、驴子、鸭、鹅等动物找到铅矿、铁矿和金矿等,还让植物在找矿中发挥了意想不到的作用。

    植物的新陈代谢和生长发育过程中,特别需要某种矿物,它们常常会形成发达的根系而深深地扎入地下,去寻找这些矿物元素。埋藏的矿物,在漫长的地质年代里,部分化学元素渐渐变成能吸收的离子状态,有些植物在吸收金属离子后,改变了细胞液的酸碱度,导致植物正常花色的改变,从而对寻找矿藏起到指导作用。科学家一旦发现某种树叶有异常,就会对它的成分进行分析,从而探索地下矿藏的奥秘。有一种在正常情况下开红色花朵的野玫瑰,在吸收大量铜离子后开出了蔚蓝色的花,在它指引下能找到铜矿。三色荲的色彩如果变得特别鲜艳,地下可能含锌,有人在美丽的七瓣莲指引下找到锡矿,根据一种开浅红色的紫英发现了铀矿,有蓝色花瓣的羽扁豆生长旺盛的地方,可能有锰矿。光秃秃寸草不长的地方,可能有硼矿。含铁和钼过量的土壤,树木发育不良。美国人利用遥感技术观察时发现有一片地域的桧树会发光,轻易地找到了高浓度钼的存在。科学家还发现,蕨类植物问荆、鸡脚蘑、凤眼兰生长的地方往往藏有黄金。近年来,在我国湖南省会同县漠滨金矿处,发现了大量野薤子,正应对了古书上“山上有薤,地下有金”的记载。

    加拿大人利用植物在沙漠、海洋中溢散出来的“浮质”,在空气中收集它,然后用测谱仪测定其金属含量,能找到汞、铜、银、铅、锌、镍等矿产。

    有些植物的生长姿态有指示意义,例如,蒿在一般土壤中长得相当高大,但由于土壤中含硼量的变化,而成为“矮老头”。更有趣的是有的树木害一种“巨树病”,它的树枝伸得比树杆还长,而叶子却小的可怜,这种畸形是由于吸收了地下埋藏的石油造成的,所以成了油田的指示植物。

    利用微生物找矿,这是前苏联科学家的一大发明。由地下几百米到上千米的石油及天然气层中,轻质的碳氢化合物气体要向上扩散,于是气体中的丙烷就召来了一些能氧化丙烷的细菌,在地表面进行活动。科学家只要取土壤样品加以培养,就能证实这种细菌是否存在。用这种方法钻探,成功地找到石油、天然气等矿藏的概率可达60%以上。目前,许多国家都采用了这种细菌找矿法。

    在自然界中,正是这样一些生物为人们提供宝贵而又可靠的情报,为探矿专家寻找地下宝藏的义务“向导”。

    【小档案】

    人类为了满足各种需求,在古代只需18种化学元素,到17世纪增加到25种,19世纪为47种,至20世纪中期,人类就需要80种元素了。自从第二次世界大战以来,全世界各种矿产资源的开采量和消费量平均每年以5%左右的速度增长,每隔15年就要翻一番。从20世纪60年代以来,矿产资源的消费量增长更快。据统计,1961~1980年的20年间,全世界共采出铁矿约150亿吨,采出煤炭600亿吨,分别占在此之前的100年中,人类从地壳内采出铁矿石和煤炭的50%和60%。现在,全世界每年要从地下采出各种矿产约几千亿吨。沉睡地下的约200种矿产,绝大多数都是不可再生的资源,特别是不能原地再生,如金、银、铜、铁、锡、煤炭、石油、天然气等。一个矿藏的形成所需的时间是漫长的,少则几千年至几万年,多则十几万年至几十万年。因此,保护矿产资源,珍爱地球家园也是人类共同的责任。