从石器时代开始到本世纪中期,人们发现、勘探和开采的仅仅是处于地球表层的金属矿产。无论在世界各国,还是在苏联,情况都是如此。苏联顿巴斯、库兹巴斯及卡拉干达的煤矿,克里沃罗格及下塔吉尔的铁矿,乌拉尔及科累马的金沙矿,阿尔泰山及扎巴卡尔的多金属矿——所有这些金属矿产都是由于它们暴露于地表才被发现的,并且通常不是由地质学家,而是由农民、牧民、猎人、采矿工人和探矿员发现的,地质学家们只是在矿产被发现以后,对它进行研究和评估罢了。
近三十年来,苏联原则上对蕴藏在地壳深处的,非暴露于地表层的潜在矿产,采用新的勘探和开采方法。金属矿产在地壳内的分布规律是怎样的呢?这一重要课题在理论研究上形成了两个方向。其中一个研究方向是建立地质构造层系理论。苏联科学院士H. C. 沙奇基(H. C. Шатский)的著作为这一理论奠定了基础。科学家把岩层的自然群体称之为构造层系。岩层的这种自然群体产生于一定的地质构造状态条件下,并具有确定的且仅为其所固有的矿产构架(矿产堆)。H. C. 沙奇基院士研究了沉积岩和火成岩的构造,他的研究工作和构想得到了西伯利亚地质学家们的响应,并由他们继续下去,而转到火成岩的研究上来,结果,发现了库兹巴斯附近山地的新的富铁矿及西伯利亚东部的多金属矿床。西伯利亚的科学家们将之写成了一系列学术专著,由此而获得了1983年度的国家奖金。
另一个研究方向是把揭示各种矿产在地壳内的许多分布规律与地质层系构造理论联系起来。原来,在结构上,即便是相同的或近似的构造岩层,由于其形成的时间不同,也可能含有不同的金属矿产综合物。反之,同一类矿产在地球的各个地质时期,也有其固有的各种不同的构造。具有代表性的例子就是鱼卵石铁矿,这种铁矿由许多具有复杂的、能互相置换的氧化物成分和含铁质硅酸盐的小球状体所组成。我们很好地研究了最近一亿五千万年它们在地层内的形成条件。鱼卵石铁矿的蕴藏地是浅水沿海的砂质粘土结构层,它们是在湿热的气候条件下通过铁质风化富火成岩来生成的。
但是,在更为古老的地层中,鱼卵石铁矿则是在另外更为完善的条件下形成的:它们与深水海的火山及沉积结构层有关,而地下热水的输出则是它们的铁质来源。这种例子是很多的,因此便产生了在地球史上研究地质构造成分及含矿性的必要性。在这个重要问题的研究中,苏联地质学家是一支先锋部队,这一点在过去,即在1984年的莫斯科国际地质,学代表大会上表现得尤为突出。现在,地质过程的演化以及与之有关的地质构造的研究工作正在相当广泛地展开。这些工作的结果,揭示了地球的地质历史间隔,查明了由于各种原因,在什么时期曾经存在过供形成一定类型矿产的特殊良好的条件。
研究地球表层的磁场对于寻找含磁质的富铁矿床具有重大的意义。人们正是通过这种研究才发现古尔基地区矿床的地磁异常现象的,近年来,又在哈萨克的库斯坦奈地区及西伯利亚东部的安加拉 - 伊林地区的矿床上发现了地磁异常性。
地球物理电测法和测震技术,特别是深层共点反射波法具有重大的意义。在深度2 ~ 3公里内,这种方法不仅提供了有关矿产蕴藏条件的信息,揭示矿床的整个厚度及其拐弯走向情况(这一点对于选择钻井地点是非常重要的),而且能看出每一矿产层的结构成分的变化。现在,上述方法在寻找海洋石油和天然气方面得到了特别的发展,它成功地被用来寻找西伯利亚西部平原地区的新的石油蕴藏量。
饱含有石油和天然气的石灰石层和沙土层具有很高的电阻,但是在这些地层沉入的地方,由于承托起来的石油为矿化水所充填,因而它们重新又成为很好的导电体。人们根据这一原理,应用电测勘探法来寻找那些在良好聚集条件下所形成的油田和气田,并对其蕴藏量(轮廓范围)进行估算。
直到不久以前,在勘探石油和天然气时,为了确定其准确的蕴藏量(轮廓范围),打了大量的钻井。1983年,苏联土库曼的地质学家们由于采用新方法发现和勘探道列达巴 - 多米斯巨型天然气田而获得了国家奖金。1984年,秋明的地质学家们由于发现雅布尔斯盖天然气田及冷凝液而获国家奖金。在上述这两种情形中,都采用电测勘探技术来查明矿床的蕴藏量。采用这种方法时,只需在某些地方用钻井法作检验,因而可节省上百万卢布。
金属矿产如果不是以零零星星的、稀疏点缀的方式分布于矿石之中,而是以连续性的片块方式分布,则它们就具有良好的导电性。近十年来,在苏联许多地区,特别是在鲁德屋 - 阿尔泰地区成功地应用的地球物理探矿法正是基于这种原理。
在苏联,被建立起来的地球化学探矿法也获得了一定的成功。由于地下水的渗透,位于深层的矿石体的局部溶解,围绕矿石体会形成它的原子“漫射光晕”,这些原子可以在矿石体上的土壤中或在植物的灰烬中,为灵敏的化学方法找到,因为许多化学方法都能聚集一定的化学元素。鄂毕河流域新的大型铜矿就是应用这种地球化学方法由阿克秋宾斯克的地质学家们发现的,而布尔阿特的地质学家们也同样用这种方法找到了扎巴加里的多金属矿产的新蕴藏量。
现在,利用宇宙照片及宇宙观测手段来研究地形地貌及海、陆地自然资源的宇宙自然地理学,已经成为一个巨大的科学和生产部门。宇宙自然地理学对于寻找潜在的金属矿床具有重大的意义。
许多矿床,特别是钨、钼和汞等的形成与沿地层深处地质构造断口滑动的高度熔化物和热水有关,这些金属矿床还远远没有与各个构造断口相连接,但是,如果我们知道被摄入宇宙照片中的构造断口带的矿床,那么,寻找这一类型的其他矿床,就可以坚信不必按照通常的做法到周围去寻找它们,而只要顺着这一构造断口去寻找就可以了。
等价空间的宇宙照片,有时能发现蕴藏在冲积层下面的具有植物性质的结构物。例如,在布扎茨半岛(Бузачь),里海以东存在油田,这是为大家所知道的事情,该油田在宇宙照片上相应为一个黑点。但是,在从未有人去作过石油勘探的布扎茨半岛本土东部地区,宇宙照片上也有一个相应的黑点。打孔钻井勘探检验表明,这里,在不久前的里海沉降层下面,存在着一种蕴藏着石油的圆顶状结构物。
最后,我要稍微提及一下实验矿物学。在苏联,这个科技领域在战前基本上是空白,而现在它却发展得很迅猛。实验矿物学能够制造出具有一定特性,其中包括良好的矿物性质(如高纯度,完善的结构等)的物质。我们可以把建立每一种新的贵重矿物的工业合成工艺等同地看作发现了它的新矿床。在这种条件下,与最终会枯竭、价格越来越昂贵的天然矿床不同,人造矿物的合成工艺的改善将会导致其成本的降低。
我们已掌握并制造出了红宝石、大小不等的绿宝石、小钻石及其他一些新型的珍贵矿物。这些人造矿物由苏联科学院物理研究所作了命名,因为该研究所首先合成出这些矿物,他们还合成出水晶及淡红银矿等产品。
科学技术的进步能使我们发现、勘探、开发和使用潜藏在地壳深处的新矿产,必要时,也可人工合成出所需要的矿物。
[Наукα u Жuзнь,1986年第2期]