4．5 矿床与潘多拉魔盒

    （1）地壳中的元素丰度

    迄今为止人类所利用的天然元素几乎都来自地壳的表层。人类活动（如超深钻）目前可能到达的最大深度也只有13km。而矿床开采还要浅，最深的石油开采也只有4000多米。其他固体矿床就更浅。我们常用的大部分元素的含量在地壳的大部分地方大都接近于该元素的地壳平均丰度，说明它们有均一化的趋势。

    地壳中元素平均丰度是指某一元素在地壳中的平均重量百分含量，称为克拉克值。它是根据对所有岩石类型进行大量化学分析所测得的结果，经过加权平均计算出来的。

    元素克拉克值反映了地壳的平均化学成分，也是微量元素在地壳某些地方中集中或分散程度的标准。

    （2）矿床的概念

    地壳中存在着人类需要的各种元素。但是人类真正能够利用的，除了少数可以用作建筑材料的岩石之外，大多数岩石并不能用于提炼人类所需要的各种元素。这是因为我们所需要的元素，在多数的岩石中含量太低了，以致于将它们开采出来并进行提炼，所付出的远远超过所得，在经济上是极不合算的。因此地质学家们要寻找出一种岩石，某种有经济价值的元素能够浓集到这样的程度，即将它开采和提炼出来所得到的价值比开采和提炼它们所付出的费用要高得多，只有这种岩石，才具有经济价值。我们就把这种比地壳中元素丰度要大得多的岩石称为矿床。

    不同的元素要成为矿床其浓集程度差别很大，在不同的国家也有所差别。有的只需浓集到比地壳中该元素丰度的几倍就足于成为矿床，有的则需要浓集几百至十万倍才成为矿床表4-2是几种可供开采的主要的金属元素的浓集系数。

    这样一来，矿床在地壳中不仅是十分特殊的岩石，而且是罕见的，为数不多的。从这个意义来说，就存在着地球资源被人类消耗尽的问题。

    （3）潘多拉魔盒——矿床开发与环境

    人来自自然，因而一般说来，地球表面或环境中的各种元素，除少数特殊地区之外（如地方病流行区），并不会富集到有害于人类的程度。埋藏于地下的资源是不会污染环境的，但是，一旦它们被采掘并运输到地面，在高温高压下形成的矿物，在表生条件下，在氧和水的作用下组成它们的元素活化了，并随水流四处迁移，就像被打开的潘多拉魔盒一样，祸害四处飘散。这样从开采、洗选、冶炼、加工和利用的全过程无不对地球环境造成污染。因此，它除了可供人类利用以满足人类的需要之外，同时也存在负面影响。

    从勘探和开采开始，即对土地构成破坏，农田和森林中钻井溢出的泥浆横流，坑道及采掘的碎石堆积，洗选厂尾矿堆积都占用土地。这些废石、尾矿的堆积在暴雨季节常常造成矿石流，推毁农田、道路、桥梁。废石堆还可造成塌方、滑坡等事故。露天开采或坑采采空区的塌陷更可造成大面积农田被毁。在环境保护方面特别要重视矿山完成采掘之后的农田的复耕工作。

    废石、尾矿的堆放长时间的风化使矿物中一些有害元素活化，雨水将其带入地表径流或水中，导致水质的严重污染。选矿厂的废水污染江河及地下水、坑道排出的酸性水汇入生活区的饮用水等等。从开采、洗选、冶炼、加工排放的废水都会对土壤及农作物造成污染，最后使有害元素通过食物链进入人体。各种金属冶炼过程中都会造成大气的污染。

    由水、大气、土壤的污染可以引起生物污染，并沿食物链传递方向成百倍、万倍地浓缩，最后进入人体形成公害疾病，危及人类生存。1968年和1999年日本、比利时先后出现的一级致癌物质二恶英（多氯二苯二氧）污染米油、畜禽产品事件，是典型实例。