2024 年 6 月 21 日，中國地質調查局自然資源實物地質資料中心高級工程師高建偉在科普中國星空講壇“科學報國正當時”主題場帶來演講《學習地質，是不是就是與深山為伴？》。
以下是高建偉的演講節選：
地質學主要有兩大任務，第一是滿足人類的生存發展，第二方面就是探索人類的未知。
先說滿足人類發展方面，有這么幾件事需要做——
第一件也是最重要的一件，就是指導人們尋找礦產資源。
第二件是指導城市建設。因為城市建設之前，我們需要開展城市地質調查，包括地基的穩定性、水文地質、地下空間等等。
第三個方面就是抵御自然災害。因為我們人類會面臨很多自然災害，包括地震、火山、滑坡、泥石流等，我們需要調查這些地質災害的形成規律，進一步指導大家如何避免或抵御這些自然災害。
第四個方面研究地質環境，可以保護人類的健康。地質環境又分兩個方面，一個是地質環境的污染治理問題，第二就是地質健康問題，有些地方會產生一些地方病，往往與當地的巖石或土壤里邊某種元素的多與少有關系，比如克山病，就是因為當地土壤中硒元素非常少。
如何利用成礦規律找礦？
傳統地質學有幾項研究內容，第一項就是要研究我們地球的物質組成，主要就是研究石頭。
從地質學角度，石頭可以分為三大類：礦物、巖石和礦石。
礦物大家可能都見過。比如常見的石英，有顏色的話還能變成墨晶、紫水晶甚至更漂亮一點變成寶石；巖石主要是花崗巖、灰巖、白云巖、礫巖、砂巖等，其中，有一種特殊的巖石叫礦山，就是一些有用的元素富集到一定程度就變成礦石，礦石進一步富集就變成了礦床，礦床經過開發，人們就能利用這些有用的元素。
在地質學幾個分支中，結晶學和礦物學主要研究礦物，巖石學主要研究巖石，礦床學和礦產勘查學主要研究礦床。同時，這些學科并非彼此割裂，而是彼此之間有著千絲萬縷的聯系。
舉個例子，這張照片是膠東北部海域金礦現場打鉆的照片，看起來很壯觀。這是一座蝕變巖型的金礦。
在地球深部，有很多含金的流體，在向淺部運移的過程中，伴隨著溫度降低，這些含金流體會逐步形成一些黃鐵礦，也就是載金礦物，金就藏在這些黃鐵礦里。如果黃鐵礦足夠富集，就變成了一座金礦。
通過研究，我們發現了一個有趣的現象：這些黃鐵礦中，除了主要的鐵元素和硫元素，還有大量的微量元素。隨著溫度降低，礦床的頭部和淺部會含有低溫的砷、銻這些微量元素，而當礦體的尾部高溫時，會充分發育鈷、鎳等高溫的微量元素。
于是，我們就利用這個成礦規律，對三山島北部海域金礦進行了一個全面調查。結果發現，在一千多米地下的這些礦體中采集的黃鐵礦樣品中，其中百分之七八十的微量元素是低溫的微量元素，這樣我們就有很充足的理由相信，在一千多米之下應該還有很大的找礦空間，也給了當地礦山企業很大的信心——這就是我們地質工作者要做的一個工作，就是指導找礦，也是一個非常有意義的工作。
如何利用地球物理學找礦？
傳統地質學的第二項研究內容，就是研究地球內部結構和構造。
為了搞清楚地球的結構，出現了一門學科叫地球物理學，之后，為了搞清楚石頭發育有哪些構造，產生了構造地質學。
簡單說，地球物理學就是用地球物理的方法來探索地球內部的結構，包括各種異常。它的主要方式包括重力、磁法、電法、地震等。
舉個例子，地質學家可以利用地震來研究地球的結構，通過接收地球上一些大的地震的地震波速度，地質學家將地球分為三個圈層：地殼、地幔和地核。
之后，地質學家又提出來，地球內部并不是都是剛性的，不都是石頭，而是在上地幔有一層軟流圈，有點類似我們吃的疙瘩湯，是一種能流動、但是里邊不全是液態的軟流層。
同時，地球物理學還能用來找礦。舉個簡單的例子，比如地下幾百米有一個鐵礦，它的有用礦物可能是磁鐵礦。因為磁鐵礦具有強磁性，所以，地球物理學家就可以利用磁力儀來探測到地下深部的磁異常，然后，通過發現這個異常，就可以推斷地下可能存在一個大型的鐵礦。
如何利用構造地質學找礦？
地球上有各種構造變形，比如斷層、褶皺、解理等，它們的組合形式是什么樣的？它們的形成條件是什么樣的？這都是構造地質學要查明的問題。
而且，對找礦來說，研究地球構造也非常有意義。為什么呢，因為有很多大型、超大型的礦床都是由構造控制的。再舉一個我們在膠東地區開展金礦考察的例子。
這張圖片是山東招遠玲瓏金礦，是歷史非常悠久的金礦。這里有大量的花崗巖，花崗巖里邊發育了大量的裂隙、斷層，在裂隙里邊沖陷了很多含金的石英脈，石英脈里面發育黃鐵礦，黃鐵礦里面含有大量的金。
通過對構造的研究，我們又發現了一個很有趣的現象：在形成礦體之前，這些裂隙是受到一個擠壓應力的作用，因為構造必須受到力的作用。當它開始受到擠壓應力的作用時，斷層形成了，而且它是緊閉的，所以說它那個時候沒有成礦；在成礦時期，它受到一個伸展力的作用，斷層張開了，在地下形成了裂隙，之后，在深部含有金的熱流體運移到這些裂隙中。突然進入到裂隙之中，這些熱流體會減壓，減壓就會沸騰，沸騰之后就會富集下來形成礦體。
所以說，好好研究構造，也可以讓我們對礦床了解得更加深入和透徹。
策劃制作
作者丨高建偉 中國地質調查局自然資源實物地質資料中心高級工程師
責編丨楊楊
審校丨徐來 林林
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