昆虫、动物和植物引导当代生物学勘探者寻找石油、金子和其它矿床资源。

在非洲广漠的喀拉哈里沙漠的黄沙底下,有些地方可能沉睡了大块的金矿。问题是在这块与美国科罗拉多州同等大的地区内正确地定出方位,以保证在离地面三百多英尺的地层内埋有富含矿质的矿脉。地质学家在搜寻稀有金属中征用了非凡的助手:他们让白蚁担任勘探工作。

来自地质化学、细菌学、动物学和植物学的不同学科的科学家已经着手利用了生物勘探及动物探矿,由生物来引导人们发现丰富的矿藏。

某些白蚁就是天然的探矿者。在喀拉哈里沙漠,它们就以能深掘沙地五百英尺寻找地下水而闻名。被发掘到的地下水向上蒸发,给地面上圆锥形蚁穴中的“簞园”提供潮度,而蕈是它们必不可少的食源。如同所有的开矿作业一样,隧道必须保持通畅。因而白蚁也要将地下的碎土沙屑带到地表,堆在穴旁,有时堆积物要高达6英尺。这些堆成锥形的材料给地质学家提供了有关地下岩石化学和矿物学构成的丰富资料。地质学家从千百个蚁穴处取出九盎司样品,进行重矿质离析和微观测查,以评价金的含量。接着他们再用光电摄谱仪分析,测定铜、锌、镍的含量,如结果满意,就可进行一系列的试验性钻探。

生物探矿的设想并非新鲜。几个世纪以来,在寻水觅矿中人们就把植物作为标志。在亚洲中部,从有记载的史前以来,一种名叫叙利亚芸香的灌木就被用作确定沙土下100英尺深处藏有水源的标志。在中世纪,寻矿者就注意到了铜、黄铁矿与某种植物的联系。比利时在很久以前就验明了一种“锌树”。

当代生物探矿的早期成就之一是在1810年,一个名叫泰桑(Tyson)的地质学家注意到在马里兰与宾夕法尼亚州界附近的一个地区内,冬青属植物的叶子黄了,但叶纹仍不失绿色,他推测这可能是受到了矿质沉积物的伤害,并且将研究焦点集中到冬青植物受害最烈的地带。他的猜测很对,这一缺绿病(黄叶病)是由一种含有铬的矿石——铬铁矿导致的。他的灵感带来了获利的开采。

术语生物勘探”包括两项主要技术。生物地质化学包含了采集特殊的植物及测定矿质含量。地球植物学着眼于某类植物或植物群的生理及分布,以此作为地下矿藏的指南。这两项技术都依赖于植物根系的作为,植物根系摄取物质的机制使其吸收土中含有矿质和盐类的水。由于地下水常常通过植物而运动,某些矿质或无机盐就在诸如枝芽顶端的植物部位聚积。那些能将矿质摄入机体的植物就叫“指示植物”(indicator plant)。

地球植物学家经常追索植物群的反常变异,因为任何非正常生长的差异总提示着地下隐匿着矿物质。比如在富含硼矿的区域,最明了的线索是一块光秃秃的寸草不长的土地。

如同前面提及的缺绿病一样,植物异常改变常常潜在着植物的损害。摄取过量的铁或钼可阻碍植物生长,而大量的镍或钴则导致树叶上的白斑。然而有时,矿质沉积物则使植物生长更茂盛兴旺。在富含锰的土地上,植物生长大于寻常,另外,土中存有铀或钍可使植物呈硕大态或矮态,其异常大小的差别取决于当地植物的种类。

富有成效的美国生物探矿尝试之一涉及到寻铀矿。自1947 ~ 1956年,美国地质勘测署在原子能委员会原料局的赞助下,在科罗拉多高原的铀矿搜索中进行了广泛的生物勘探。科学家分析了近11,000种树样标本,还在犹他州、新墨西哥州,科罗拉多和亚利桑那州的许多地方做了“指示植物”的研究。除了桉树以外,巢菜属和针叶树的大部分植物样均都排除开了,科学家作了桉树铀量的测定后,在详细的地图上标绘出桉树分布的情况。当他们在犹他州、格兰特的一块六平方英里土地的地图上取样后,官方地质学家就在该处试验性地钻了1660个矿井。借助了仅仅一种指示植物资料,他们就发现了五个铀矿体系。此后,又用该方法在犹他和新墨西哥州发掘到五个更大的铀矿。对内华达地区桧属树的远距离传感观测发现了发光现象,显示出了该地区存在高浓度的钼。

1975年,加拿大的巴林格研究所发明了一种名为“空中追踪”Airtrace)的新型生物勘探技术。该项技术是采集由植物、海洋、沙漠等等溢发出的固体物质小粒子——浮质,这种浮质中的有机物与金属有关联。成矿作用的地区终将释放出金属有机物。人们可由飞机、轮船和车辆去采集空中样本,用质谱测定了解其样本的金属含量。地质学家总是追求非同寻常的发现,大气中聚集的与众不同的高浓度金属与指示植物相关。“空中追踪”在发现汞、铜、铅、锌、镍和银存在与否中已经取得了成功的经验。

石油、天然气方面的生物勘探甚至还动员了微生物。这是由苏联科学家发明的一项技术。来自石油和天然气层,有时还来自数千英尺地下油层的轻质碳氢化合物气体向上扩散。苏联人将这些气体中的丙烷看作存在石油层的可靠指征。当这些气体到达地球表面,达到氧化范围时,它们就会遇到能氧化丙烷的细菌。研究人员将采取的土壤样本在丙烷气体和消毒空气内进行培养。鉴于其它细菌在此种环境中不能生存,难以繁殖,因而十天后,如果样本的表面出现了泡沫,则证明其中存在氧化丙烷的细菌。苏联已报告了这种基于微生物学上异常发现的油井钻探成功率占60%。

在芬兰,根据狗的嗅觉功能可以侦察出微量的二氧化硫,提示蕴藏着的硫矿,人们就训练狗去嗅出硫矿中含矿质的石块。

有些研究人员认为在将来动物的器官组织可能会成为富有价值的勘察工具。在19 H年,英属哥伦比亚大学的地质学家沃沦(H. V. Warren)和他人分析了在那里不同河流中的96条鲑鱼肝脏的铜、锌量,发现了它们能指示出流经矿藏附近的河流中水的高度矿化情况。

人们早就了解动物的某些器官能储积特殊的矿物质:诸如甲状腺中的碘,毛发和指甲中的砷,眼睛视网膜中的硒。此类知识结合了高度灵敏的分析技引导了乔治 · 华盛顿大学的地球化学教授弗雷德 · 西格尔(Frederic Siegel)博士推测:生物学勘探者可以去根据已知的、限定的地理范围研究牲畜——比如南美巴塔哥尼亚的羊或者哥伦比亚的牛。某些解剖结构部分的分析也许能够揭示出某地区矿物学方面的许多奥秘。

[Science Digest,1982年7月]