（本文发表于2017年第1期）

作者简介

刘晓慧，记者，主要从事地学科普研究、报告文学写作，等等。

地球环境变化和资源短缺的现象，令人类社会面临巨大挑战，因而备受社会各界关注。我们需要知道地球具有物理和化学属性：地球的物理属性包括大小、空间、形状、密度、电性、磁性、引力、运动等，研究地球这些物理属性的学科叫地球物理；地球的化学属性包括化学元素及其化合物的组成、含量、分布、变化等，研究地球化学属性的学科叫地球化学。“ 化学地球”不是一个学科概念，而是特指将组成地球的岩石圈、土壤圈、水圈、大气圈和生物圈的化学元素及其化合物的含量和时空分布生成矢量图形，以图形化和可视化形式展现在地球上，是一种数字地球。用地理信息技术、互联网技术和空间大数据技术，生成一个虚拟的“化学元素地球”，便于大家从互联网上进行查询和使用。王学求研究员及其团队对地球化学与化学地球做了较好的回答。

> 王学求研究员在办公室

20世纪50年代，国际学术界通常认为地球化学并不适合以金找金。但中国地球化学家却默默开启了漫长的探索之路，终于在历经一甲子的探究之后，使这一学科成为中国在世界上为数不多的领先学科之一。而联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心的成立，意味着全球的地球化学调查与研究，已经毫无争议地进入了“中国引领”时代。

2016年5月，在联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心成立前的记者见面会会场，预定时间未到，有人悄悄入场。

“您是?”

来人一笑：“我是王学求。”

“腕儿”来了，却如此低调。对照已经温习数遍，长长的、写满几页纸的他的学术成就，这种低调，让我们的敬畏更增几分。此次活动，他是主角儿。联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心成立后，后续的研究工作将由他来主持完成。

勇攀“化学地球”科学巅峰：

绘制地球化学元素图谱

提出“ 化学地球”国际大科学计划，在未来6年，中心将建立全球地球化学基准网，开展全球资源评价和环境变化监测；开展“一带一路”地球化学填（编）图，服务国家“一带一路”建设；开展编制全球地球化学一张图与化学地球平台建设，向社会提供服务。

对于实施“化学地球”国际大科学计划。“化学地球”更形象的解释，就是绘制地球化学元素图谱，将元素周期表上所有化学元素的含量和分布绘制在地球上，为全球资源可持续利用和全球环境变化研究提供基础数据，为政府决策提供科学依据，为社会提供公共服务。工程庞大，具有现实意义。

“通过大科学计划的实施，最终我们将建立起‘化学地球’平台与地球化学大数据共享系统。就像人们运用‘谷歌地球’来定位、测量距离、查询路线和地形地貌一样，将来进入‘ 化学地球’，人们点击系统，就可查询了解与环境或健康有关的水、土地等有害和有益元素信息以及与资源有关的成矿元素分布信息。”王学求表示。

“中国在地球化学领域取得的成就，使得集研究与调查、科学与工程、资源与环境一体化的大科学计划——‘化学地球’成为可能。”王学求强调，自20世纪90年代以来，陆续开展的中国区域化探全国扫面计划、全国土地质量地球化学调查计划、全国地下水水质调查计划的实施，以及全国地球化学基准计划积累的协调多部门、多地区、组织成千上万人员参与实施大计划的运行经验，都为“ 化学地球”大科学计划的实施提供了可借鉴的模式。

> 王学求研究员向联合国教科文组织助理总干事兼

自然科学部主任介绍化学地球大科学计划

由王学求主持的全球地球化学基准网是迄今国际地球化学界最大规模的国际合作研究计划，目前已经有69个国家及169位科学家参加，已覆盖面积近3 200万平方千米，约占全球陆地面积的22%，分析元素达76种。

全球地球化学基准网有着深远的国际意义，为了解全球地球化学背景、全球资源评价、衡量未来全球化学变化和了解过去地球化学演化提供了定量参照标尺；重新提供了过去地球化学填图所没有包含的化学元素，如三稀元素、铂族元素、铀等远景区50余处；开发了全球地球化学一张图平台“化学地球”；制订国际地球化学填图系列指南，对引领国际地球化学填图具有奠基性意义。

通过全球地球化学基准网对中、美、欧、澳数据对比发现，重金属元素超标的采样点位分别为欧洲10.9%、中国4.1%、美国2.6%、澳大利亚1.8%。欧洲重金属污染最为严重，这与工业化历程是一致的。全球地球化学基准网还系统测定了不同地质时代岩石和土壤中的全碳、有机碳和二氧化碳含量，为自然界碳循环和全球变化提供了基础数据。

美国著名地球化学家David Smith高度评价中国地球化学基准图，指出此图将全球地球化学填图推向了极致。著名地球化学家Clemens Reimann认为，全球地球化学基准网的分析指标是世界最好的，一些元素地球化学图是以前从未有过的。

谢学锦院士指出，全球地球化学基准网所有指标均达国际领先水平；李廷栋院士指出，全球地球化学基准网填补了多项空白，为实现将元素周期表绘制在地球上的宏伟工程迈出了重要一步。

寻求地球化学的妙用：

发现超微细金

王学求介绍说，世界上地球化学找矿总共有3次大的贡献，这在地球化学界已经形成了共识。

第一次大的贡献是前苏联，从1930年一直持续到1970年，共40年的时间跨度，通过金属量测量计划，在中亚地区和远东地区发现了大批的铜矿、铅锌矿等有色金属矿床。采样方法是路线采样，即沿路线每隔500米采一个样品，遇到什么矿采什么矿，用光谱量分析技术测定十几种有色金属元素。第二次大规模的发现高潮是从20世纪70年代开始的，一直持续到80年代，前后长达近20年时间。北美根据地球化学填图，发现了大量的铀矿，特别是在加拿大、美国发现了大量的砂岩型铀矿。而中国是在20世纪90年代才在新疆伊犁发现这种铀矿。方法是水系沉积物采样化探技术，每十几平方千米采一个样，这是加拿大与美国在发现铀矿方面对世界的贡献。第三次就是中国的金矿化探，对世界金矿床批量发现作出贡献。这三种技术都是成熟的，而且有明确的理论支撑。

早在20世纪50年代，谢学锦院士在中国首次开展勘查地球化学试验，揭开中国地球化学调查研究的序幕。王学求是谢学锦院士的学生。正是在谢学锦院士的指导下，王学求通过无数次实验发现，地球化学样品中大量存在粒径小于5微米的亚微米金、纳米金，含量占总金量的30%~90%，据此提出了超微细金的概念。

在勘查地球化学领域，科学家一直在努力研究能探测更大深度的穿透性地球化学找矿方法，却迟迟无人破题。王学求当然明白，攻破这个难题对隐伏区的矿产勘查将具有极大的推进作用。于是，他开始潜心关注。在国家项目支持下，他在矿体及其上方土壤和气体中同时发现六边形的纳米铜和金晶体。按照常规判断，纳米金属晶体只有在一定的温度和压力条件下才能形成。那么，此次在矿体及其上方土壤和气体中同时发现纳米金属晶体，充分证明，隐伏内生矿体纳米金属微粒可以通过岩石微裂隙和纳米孔喉垂直迁移到达地表。

“通过实验模拟证实纳米金属微粒具有极强的穿透能力和快速迁移能力。”王学求表示，这就为元素从内生矿床向地表的垂向迁移提供了直接的微观证据，实现了覆盖区勘查地球化学迁移机理研究从“描述性模型”到“实证性科学”质的飞跃。国际地球化学领域的权威科学家对此给予极高赞誉，认为纳米金属微粒发现是一项创新性研究成果，对隐伏区的矿产勘查具有深刻影响，也为全世界的应用提供了实证。

通过实验，王学求发现，超微细金具有极强的活动性，不仅可以以机械形式被各种营力作长距离搬运，而且具有很强的化学活动性，可以被水所溶解迁移。这一发现圆满地解释了“自然界中大规模金的地球化学异常是如何形成的”这一亘久未破之谜，被国外同行称作“超微细金勘查概念模型”。实验结论也推进了金矿区域化探由一门经验或技术成为一门真正的科学。国际勘查地球化学家协会主席将这一发现列入了勘查地球化学20世纪90年代的最重要进展之中。

王学求与谢学锦院士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T. T. Chao称作“一部划时代的巨著”。这一研究成果的广泛应用为金矿化探取得突出找矿成就作出了重要贡献。据不完全统计，自1999年以来，运用谢学锦院士和王学求科研团队所研发的地球化学方法，在所圈定的靶区中发现大型以上金矿已达16处。

在此基础上，王学求带领研究团队，发明了具有自主知识产权的系列深穿透地球化学技术——穿透性勘查地球化学新方法技术，即用纳米探测、金属活动态提取、地球气纳微金属测量、独立供电偶极子地电化学等技术直接获取深部异常信息的隐伏矿探测法，显著提高对隐伏矿的探测能力，探测深度可达1 000米。

这项技术投入应用后，填补了我国盆地地球化学调查方法的空白，先后分析样品5万余件。该项成果获得了国家科技进步奖二等奖1项、国土资源科学技术奖一等奖1项、国家专利3项。

学术服务社会：

开拓学术应用思路

事实上，这一成果也恰恰完全印合了王学求一贯的学术应用思路。

“作为一名地质科学研究人员，更多的时候，我的调研对象是岩石、土壤和水。正是这些‘不会说话的朋友’透露的信息，常能最真实地回应群众关切的环境问题。”在2013年的全国两会期间，在讨论地下水和土壤保护时，王学求更明确地陈述了作为一名科研人员的职责：“我认为，首先应将科研成果和科学数据服务于决策，服务于人民。”他认为，论文不仅要对科学负责，更要对社会负责，要将科学研究成果与社会发展问题对接，为推进科学决策献计出力。

细数他的科研、学术成就，每一项都紧贴民生大计、国之根本。

自1989年6月从长春地质学院勘查地球化学专业硕士研究生毕业后，王学求即投身到艰苦的地质勘查行业。参加工作近30年来，他一直致力于勘查地球化学研究工作，先后主持国家“攀登计划”、国家“973计划”和国家“科技攻关计划”课题、省部级研究项目、地质调查项目及国际合作项目等20余项，在金矿勘查地球化学、深穿透地球化学、纳米地球化学和全球尺度地球化学研究等领域取得了获得国内外同行高度评价的理论创新成果与实用性成果，为中国勘查地球化学在国际上处于领先地位作出了重要贡献。

> 王学求研究员在新疆戈壁区

从事地质调查工作

为更好地落实研究工作与国家需求密切结合的要求，王学求一直坚持和团队人员一起分别于1994年至1996年间和1999年至2003年间两次进入西部无人区从事野外调查，为国家紧缺矿产资源，如大型金矿、铀矿和铅锌矿的发现提供了重要找矿线索。

从新疆的罗布泊到西藏大部分区域，他们的足迹覆盖了南北520千米，东西达1 000余千米的无人区。地球化学调查最关键的工作就是采样和定位。而在西部无人区，风成沙情况严重，对含矿信息的掩盖给采样带来一定的技术难度。在无人区进行第一次地球化学调查时，手持式GPS定位尚未普及，国内仅有一家公司在做代理，而且价格高得出奇。通过艰难的“谈判”，团队终于争取到一台价格相对低的手持式GPS，几个小组轮流使用。

“在西部无人区开展工作，最重要的就是安全问题。茫茫荒漠，没有路，没有补给，没有淡水。为了节省时间，又要保证淡水的水质，团队大多是两周进行一次补给。”在野外，最大的危险来自猝不及防又凶悍无比的沙尘暴。“风沙来时，遮天蔽日，车无法行进，只能停在戈壁中等待。但是风沙遇到障碍物就会迅速沉落堆积，车很快就被沙掩埋，车门打不开，人困在车里。只能等风停了，打开车窗跳出来，再用铁锹把车挖出来。”王学求说，就是在这样艰苦的环境中，他们的团队完成了无人区40万平方千米的地球化学填图，填补了这片区域地球化学数据的空白。同时，还发现了一批铜、金、镍、铅、锌等金属元素异常。

“从1994年开始，我们就对全国土壤中的51个化学元素进行监测，2008年开始又建立了覆盖全国的地球化学基准网，对土壤81个化学指标进行监测。监测数据显示，重金属等污染物指标在局部地区上升较快。”这些成果应用广泛推进。王学求带领团队研发的深穿透地球化学等新方法新技术，结合传统地球化学找矿方法和现代分析测试技术，形成了一套有效的地球化学矿产勘查方法技术组合。

据不完全统计，1999年以来，运用该团队研究的地球化学方法，在所圈定的靶区中已发现大型以上金矿16处、银矿3处、铜矿21处、铅锌矿7处、锡矿7处。这些矿产资源的发现和探明，大大提高了国家的资源保障能力。

湖北、甘肃、贵州、陕西、新疆、四川等省区地质队的实践经验也表明，王学求研究团队所发展的金矿勘查地球化学、深穿透地球化学、盆地铀矿地球化学理论和方法技术在当地金矿、铀矿勘查中发挥了重要作用。

在中蒙合作1 : 100万地球化学填图工作中，通过项目实施所圈定的异常靶区中，有3处已经由内蒙古有色地质矿业（集团）有限公司跟进登记探矿权，另有2处正在审批。此外，还实施了“一带一路”主要资源大国地球化学填图国际合作，其中，中蒙和中哈地球化学填图已纳入国家发展与改革委员会“一带一路”规划目录，为相关决策提供了依据。

> 王学求研究员与蒙古工作组在野外采样

寻找“化学地球”的未来：

与国际水平的团队一起成长

从事勘查地球化学和国际地球化学填图研究，离不开研究团队的共同成长和合作。而这种精神的传承，在谢学锦院士团队超过60年的发展中，始终如一。他们为中国应用地球化学在国际上处于持续领先地位作出了重要贡献。

目前，在这个团队中，有院士1人、国家百千万人才工程国家级人选1人、国土资源部科技领军人才1人、国土资源部科技创新人才工程青年科技骨干1人，团队近5年培养了博士后3人、博士16人、硕士5人。

截至目前，团队与60余个国家建立了合作研究关系，举办了20余次国际地球化学填图培训班，培训的学员达500余人，不仅将中国的先进地球化学技术输出国外，而且建立了良好的人脉关系和人才储备，创造了中国与发展中国家开展互利共赢的地球化学填图合作模式。例如，蒙古国给予中蒙地球化学合作填图项目以高度评价，研究团队中的2人也因此被授予蒙古国最高国家荣誉勋章、2人被授予蒙古国部级荣誉勋章。以该团队为基础建立的“联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心”本身就已经代表了各自领域的研究前沿。

> 王学求研究员与巴布亚新几内亚工作组在野外采样

作者： 刘晓慧

编辑： 胡 勇 张佳楠

排版： 何陈临秋

审核： 刁淑娟

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