本刊記者 武光磊

每每談到地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)資源等相關(guān)知識(shí)，就令人們想到地殼運(yùn)動(dòng)、巖層構(gòu)造、礦產(chǎn)資源、地震等深?yuàn)W復(fù)雜的形成原理，然而遇到中國(guó)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任梁光河后，他用“鹵水點(diǎn)豆腐”“燒熱的平底鍋”“煮沸的高壓鍋”等如“烹小鮮”般把那些深?yuàn)W的原理簡(jiǎn)單、生動(dòng)地呈現(xiàn)出來(lái)，重燃起記者對(duì)地球研究的興趣。

勘探中的發(fā)現(xiàn)

“1980年本科在西南石油大學(xué)，后又到吉林大學(xué)讀研、在中國(guó)石油大學(xué)讀博士，因成績(jī)優(yōu)異獲中國(guó)科學(xué)院王寬誠(chéng)博士后獎(jiǎng)勵(lì)基金，1999年中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)研究所博士后出站就留下了?！绷汗夂拥那髮W(xué)經(jīng)歷豐富多彩，同樣，他的足跡也遍布祖國(guó)大江南北，北起外蒙古邊境、西至新疆阿爾泰、南到海南。在這片廣袤的土地上，他用物理學(xué)原理勘查過(guò)石油，尋找過(guò)金礦，并取得了顯著成績(jī)。因?yàn)樗呐?，減少了資源浪費(fèi)，增加了資源的出產(chǎn)量。在與中海油南海東部石油研究院合作中，他利用自主研發(fā)的地震模擬軟件為珠江口盆地的HZ32-3-NE油田的發(fā)現(xiàn)做出關(guān)鍵貢獻(xiàn)，新增石油儲(chǔ)量3000萬(wàn)噸；在承擔(dān)“十五”國(guó)家305科技攻關(guān)項(xiàng)目中的綜合地球物理勘探專題研究中，他提出的方案為新疆哈密圖拉根銅鎳礦床控制11萬(wàn)噸的銅鎳資源量做出了重要貢獻(xiàn)。

2006年,他帶領(lǐng)10多人的科研團(tuán)隊(duì)，裝載大量勘探裝備，不畏舟車勞頓、路途泥濘，13天跑了上萬(wàn)里路來(lái)到老撾中部。他們準(zhǔn)備利用多種地球物理方法和鉆探技術(shù)，對(duì)呵叻盆地的鉀鹽儲(chǔ)備狀況進(jìn)行探測(cè)，“老撾的鉀鹽是古沉積礦，屬固體礦，儲(chǔ)備是我國(guó)的10倍以上”，他邊說(shuō)邊拿出亞洲地質(zhì)地圖指給記者看。

鉀是農(nóng)作物生長(zhǎng)必不可少的營(yíng)養(yǎng)元素，以鹽的形式廣泛分布在陸地和海洋、湖泊中，在我國(guó)主要以湖泊鉀鹽為主。而位于老撾中部呵叻盆地的嘉西鉀鹽礦含礦面積240平方公里，鉀鹽資源量數(shù)億噸。2007年，梁光河作為勘查項(xiàng)目負(fù)責(zé)人指導(dǎo)老撾中農(nóng)鉀鹽礦勘探項(xiàng)目。經(jīng)過(guò)細(xì)致勘探，在那里建成了年產(chǎn)量10萬(wàn)噸的鉀鹽生產(chǎn)線。由于效果顯著，2010年梁光河又負(fù)責(zé)指導(dǎo)了四川開元老撾鉀鹽礦勘探項(xiàng)目，探明鉀鹽數(shù)億噸，并于2012年10月投產(chǎn)建成年產(chǎn)50萬(wàn)噸的采礦工程。這不僅為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展提供了有力支持，而且為經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造了條件，同時(shí)也緩解了我國(guó)鉀鹽狀況緊缺的現(xiàn)狀。

偶然中存在必然性，作為一名地球物理學(xué)研究者，他不只滿足于發(fā)現(xiàn)礦床，更熱衷于研究礦床的形成、發(fā)展和變化過(guò)程，在對(duì)呵叻盆地鉀鹽礦的地質(zhì)發(fā)展史、水文地質(zhì)條件、礦區(qū)和礦床地質(zhì)特征、工程地質(zhì)條件、礦床成因和找礦標(biāo)志等深入研究中，他發(fā)現(xiàn)前人在古地磁史方面有資料記載和證明，6500萬(wàn)年前，即白堊紀(jì)末到現(xiàn)在，這個(gè)盆地所在的地塊位移了約1200士460公里，同時(shí)向右旋轉(zhuǎn)了約15度；另一位礦物學(xué)家曲懿華從古生物和古氣候變化也證明，該盆地在白堊紀(jì)時(shí)古緯度為23.1°±1.8°，與現(xiàn)在的緯度16.5°差6.5°，說(shuō)明自白堊紀(jì)后向南移動(dòng)了約700公里。

呵叻盆地屬硬質(zhì)地塊，周圍沒(méi)有海洋，陸地怎么會(huì)“跑”呢？這一現(xiàn)象引起了他的興趣。從現(xiàn)象中找本質(zhì)，再用本質(zhì)解釋現(xiàn)象，梁光河從當(dāng)前得到公認(rèn)的印度板塊向北移漂現(xiàn)象，分析了海南島、日本、臺(tái)灣等島嶼后面帶有很長(zhǎng)尾跡的現(xiàn)象，又制作了板塊復(fù)原圖和板塊運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫模擬圖，用圖形模擬冰島和新西蘭的板塊移動(dòng)情況。為說(shuō)明板塊漂移的原因，他形象地把這些板塊比喻成“平底鍋里的黃油”，他說(shuō)“這些板塊下面是很熱的下地殼或上地幔，因前后所受熱力不平衡而產(chǎn)生移動(dòng)，在移動(dòng)過(guò)程中板塊后面的巖漿噴涌而上推動(dòng)著這些板塊不斷前進(jìn)”。鑒于地處內(nèi)陸，他認(rèn)為，呵叻盆地的移動(dòng)不是海底擴(kuò)張，而是板塊漂移造成的。他的這些關(guān)于全球大地構(gòu)造的原創(chuàng)性研究，對(duì)地球科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

地震后的玄機(jī)

“2011年2月22日，四川平武縣南壩鎮(zhèn)文家壩村的山體發(fā)生冒煙現(xiàn)象，平武縣位于北川和青川之間，經(jīng)地質(zhì)專家勘測(cè)和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，此處山體含大量硫、磷、錳、鐵等礦物質(zhì)，是受汶川地震影響的山體垮塌，導(dǎo)致埋于地下的礦物質(zhì)裸露，造成自燃”。這則不起眼的消息引起梁光河極大的關(guān)注。

汶川地震后，梁光河對(duì)研究天然地震成因產(chǎn)生了濃厚興趣，他說(shuō)：“過(guò)去都是通過(guò)放炮引起的地震波來(lái)勘測(cè)礦產(chǎn)資源的，我從物理學(xué)方面研究汶川地震發(fā)現(xiàn)，怎么可能是因?yàn)榘鍓K斷裂摩擦產(chǎn)生的能量形成8級(jí)那么大的威力？”從此，他對(duì)地震方面的研究一發(fā)不可收拾，他搜集地表、鉆井等方面的監(jiān)測(cè)資料，應(yīng)用地球物理原理研究、分析地震的隱爆成因機(jī)制。他認(rèn)為，地震就是一個(gè)在板塊下面引爆的爆炸過(guò)程，具體說(shuō)這個(gè)地震過(guò)程就像“打槍”，其中板塊斷裂運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于手槍的板機(jī)激發(fā)，真正有強(qiáng)烈破壞的是板塊下的能量釋放，這似火藥的威力，主要來(lái)源于地殼下累積的負(fù)電荷放電即地下雷電和高壓流體相變爆炸，即體積膨脹兩種能量。他解釋說(shuō)，由于地殼下存在流體而且壓力特別大，就像正在燒水的高壓鍋鍋蓋突然打開會(huì)發(fā)生爆炸，鍋里的水從高壓流體瞬間升華成氣體且體積膨脹上千倍，致使上面的板塊扭曲斷裂大量釋放能量引發(fā)地震。這項(xiàng)地震成因機(jī)制的研究結(jié)果將會(huì)對(duì)地震的預(yù)測(cè)和預(yù)防提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

對(duì)汶川地震的研究，是梁光河長(zhǎng)期走南闖北的見識(shí)，也是一名科學(xué)工作者對(duì)研究的執(zhí)著。發(fā)散的思維讓他創(chuàng)新性地從成礦機(jī)理出發(fā)，聯(lián)想到“老本行”——地震與成礦有什么關(guān)系？“眾所周知板塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程會(huì)使板塊邊界常發(fā)生地震，而礦產(chǎn)富集的地區(qū)又往往集中在地震帶，特別是以斑巖礦為主的金屬礦。從地球物理學(xué)方面可解釋這一現(xiàn)象，地震斷裂帶下是不斷生成的熱流體，這些熱流體把深藏于地下最深層的礦物質(zhì)融解、流動(dòng)，在地震的爆發(fā)過(guò)程中，瞬間的降溫降壓使礦物質(zhì)富集下來(lái)?！彼榻B了最近的研究發(fā)現(xiàn)，“我們知道，一個(gè)成礦的形成是需要數(shù)百萬(wàn)年的時(shí)間，在幾百萬(wàn)年的時(shí)間里一個(gè)地震帶會(huì)發(fā)生無(wú)數(shù)次地震，所以說(shuō)每次地震相當(dāng)于對(duì)成礦聚集的一點(diǎn)貢獻(xiàn)。”

研究成功與否關(guān)鍵在于與實(shí)際的結(jié)合程度。多年的經(jīng)歷讓他深切地感受到勘探裝備落后之痛，他介紹說(shuō)：“目前我國(guó)多數(shù)金屬礦山的開發(fā)深度小于500米，而現(xiàn)在南非的開發(fā)深度已經(jīng)大于3000米，與之相比，說(shuō)明我國(guó)在攻深探盲方面還存在巨大發(fā)展空間。”而深部探礦最有效的手段就是地球物理技術(shù)。我國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域一直是購(gòu)買國(guó)外不斷升級(jí)換代產(chǎn)品，致使我國(guó)地球物理裝備技術(shù)距離國(guó)際先進(jìn)水平越來(lái)越遠(yuǎn)，儀器長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，受制于人。事實(shí)上，我國(guó)的深部礦產(chǎn)資源還遠(yuǎn)未探明，其直接后果是造成諸如鐵礦、石油等大宗戰(zhàn)略礦產(chǎn)資源的嚴(yán)重短缺。由此，他呼吁，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地球物理勘查設(shè)備，包括金屬礦探測(cè)系統(tǒng)意義重要。

老撾鉀鹽礦考察

作為中科院礦產(chǎn)資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)者，梁光河明白，團(tuán)隊(duì)與科研的發(fā)展相輔相成。為研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的勘探裝備，一方面他積極加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，把原來(lái)分散的部門重新整合組建地球物理勘探綜合實(shí)驗(yàn)室，大力發(fā)展重磁、電震等技術(shù)，從空中、海洋等不同尺度進(jìn)行金屬礦勘探；另一方面針對(duì)我國(guó)大部分金屬礦成礦于山區(qū)，復(fù)雜的地表?xiàng)l件不利于野外數(shù)據(jù)采集以及金屬礦礦床具有非層狀特征而不利于地震波的有效成像和資料處理的問(wèn)題，他率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)夜以繼日設(shè)計(jì)方案。

目前，在科技部和中科院深部資源探測(cè)核心裝備研發(fā)支持下，他們已開展金屬礦地震儀器的前期研發(fā)，擁有了多項(xiàng)國(guó)家發(fā)明專利。他希望，盡快研制出適用于山地等復(fù)雜地區(qū)的高精度地震儀器和專用處理解釋軟件，這不僅可以解決我國(guó)裝備中核心芯片長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的狀態(tài)，而且還將填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外金屬礦專用高精度地震勘探儀器系統(tǒng)空白，為我國(guó)礦產(chǎn)資源的深度開發(fā)和增加礦產(chǎn)儲(chǔ)量做貢獻(xiàn)。