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郑绵平与我国盐湖科学

时间:2010-09-18 14:19 来源:未知 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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郑绵平,现任中国地质科学院研究员。福建省漳州人,1934年11月生。1956年毕业于南京大学地质系。1957年和1960年曾在北京地质学院进修盐类矿床和地球化学。他先后从事硫、磷等化学矿产及盐湖、古盐矿、硼矿和热水矿床研究,尤致力于盐湖资源研究。他和他领导的研究集体曾获全国科学大会奖、国家科学技术进步一等奖和省、部科技一等奖。他被授予国家级“中青年有突出贡献专家”称号,获李四光地质科学奖。

    盐湖是湖泊中的一种重要类型,它的含盐量较高,是一种咸化水体。它是一种综合性的宝贵自然资源。盐湖研究作为一门多学科交叉的新科学,正在逐步走向成熟,成为独立于湖沼学和地质学等传统学科的一门科学。它的发展大致可粗分为三个阶段:1.开采石盐为主的盐湖科学萌芽阶段,由距今约4000年前开始至19世纪中叶;2.综合开发无机盐类为主的物理化学—地质学—化工工艺阶段,19世纪中叶至20世纪70年代初;3.以开发盐湖矿产和生物及环境研究为标志,运用现代地球科学、物理化学和生物学、生物工程等多学科进行综合研究的新阶段,约自20世纪70年代中后期以来。

    盐湖是人类赖以生存的食用盐的主要来源之一。远自人类文明的早期,古人就从盐湖中攫取自析的结晶石盐。在人类历史的很长时间,盐湖几乎成为“食盐盐池”的同义词。据考证和14C年代学研究,距今4000年前,我国山西解池已创造了治畦晒盐的技术,成功地用于石盐生产等,证明中国人在盐湖开发方面曾经有过辉煌的贡献,这是盐湖科学早期萌芽阶段。随着近代科学的兴起,盐湖科学步入了第二阶段。自此才真正按化学的概念,将盐湖的“盐”泛指金属离子和酸根结合而成的化合物,而将盐湖视为盐类矿产的宝库;除石盐外,还包括碱、芒硝、钾、镁、锂、硼、溴、碘、铯、铷、铀、锶、硝石、氯化钙等盐类。在此期间,于世界各盐湖区,尤其在美国,前苏联和以色列等国,通过物理化学和传统地质学、化工工艺学和化工工程技术等调查研究,成功地从盐湖中提取大量无机盐,特别是钾、锂、镁、硼、钙盐,取得了重大经济效益。在这个阶段的早中期,中国的盐湖开发基本上限于石盐、碱、硝和硼砂手工开采,至本世纪30~40年代,才有少数中国地质学家(如孙健初、袁见齐、宋叔和等)率先在青海、新疆作过若干盐湖地质路线概查。直到新中国成立后,中国的盐湖科学研究才有新的重要转机。1956年,我国著名化学家柳大纲、盐类矿床地质学家李悦言、袁见齐先后组织或促进开展我国大西北柴达木及西藏等区盐湖科学考察和地质勘探。刚刚大学毕业的郑绵平,就是在这个中国盐湖研究初创阶段,开始步入盐湖科学研究行列的。

    从1956年起,郑绵平先后参加柴达木、西藏盐湖科学考察队的创建和实地调查研究。在50年代中期,国内外还未发现现代陆相盐湖固体钾盐矿床(光卤石、钾石盐),已知的固体钾盐矿床均是海相。某些矿床学教科书和论著中认为,由于内陆盐湖盆地较小,粘土对钾的选择性吸附,使汇入盐盆地的钾量很少,加上周期性气候,难于使盐湖中钾分达到富集沉积固相钾盐阶段。注重第一性资料的郑绵平,不为前人认识所限。他根据自己及同事们深入柴达木盆地察尔汗等盐湖实地调查所获得的资料,执笔撰写调查报告,第一次明确指出察尔汗卤水含钾较高,盐样分析含钾0.4%~10%,为尔后进一步在该湖找钾提供了主要的找矿依据。1957年,郑绵平代表地质部门参加中国科考队柴达木科学调查队,在队长、化学家柳大纳领导下,负责地质工作。1958年10月,他再次到察尔汗盐湖调查时,最先注意到人工盐坑四壁有斜方维体析出,经确定原来是新生光卤石。在他主笔的该区第一份考查报告中,首次估算该湖KCl资源量为1.508亿吨。这一估算结果,为尔后的(1958~1967年)地质勘查所证实,当地地质队求得的工业储量与其相近。郑绵平在报告中还首次对该湖形成钾盐沉积的原因作了初步阐述,指出察尔汗盐湖盆地较大,有长期湖盆演化史,钾的来源以残余古湖水的分异聚集及第三纪和早第四纪含盐岩系为主,其次来源于周围结晶岩石的风化。同时,他还明确指出察尔汗盐湖的陆相成因,这个观点同样为以后的研究所证明。

    在上述报告中,郑绵平还根据大柴旦湖北部温泉沟富硼锂补给水的数据,指出大柴旦湖锂的主要来源与南祁连山断裂带的古代和近代含硼锂的热水活动有关,这个观点使他成为被世人公认的该区“最早提出盐湖硼锂热水来源”的研究者之一。

    37年来,他沿着这个思路,在青藏高原盐湖区作了大量地热水与盐湖物源的研究,首次划分出高原5条地热带,并对其B、Li、Cs、K输出量及盐湖B、Li等资源量作了对比,从而可以定量形式证明高原“特种盐湖”的B、Li、Cs等特殊组分,主要来源于深部地热水,并据所取得的地质地球化学资料,进而提出“岩浆—热水”观点。也就是说,这些组分作为源自深部中酸性重熔岩浆,通过地热水作为主要载体将其携入盐湖之中。从1980年始,郑绵平进一步提出大陆热水成矿作用课题,并根据雅鲁藏布地热带热水富含稀碱金属和产出大量蛋白石(胶体)硅华的地质现象,从胶体化学原理(碱金属有促进带负电荷胶体凝结作用)作了推想:“富稀碱和硅酸地热流体由深部至地表,因温压降低,使准稳定态转化为胶体溶液时,热水中丰富的稀碱元素会不会在其中和胶体(水含氧化硅)负电荷,使其凝结的同时也进入蛋白石中呢?”他在1982年路过西藏搭格架间歇泉时,利用停车休息机会采集了一个剖面样品,经室内分析得到推想结果,该区硅华含Cs0.12%~1.3%,含Rb和Li也较高,但 Cs—Rb—Li 在硅华中含量以近数量级递减。为了验证上述结果,他又实测了多条剖面,并主持进行了4年大量室内外研究和样品加工实验研究,从而查明含铯硅华为含铯水合二氧化硅矿物系列;判定铯在蛋白石分子中的占位;铯部分取代水合二氧化硅中的OH原子团的氢离子,形成不同变体的铯A—蛋白石、CT—蛋白石和C—蛋白石等。首次揭示稀碱元素Cs、Rb、Li在聚合物—蛋白石中的凝结和迁出行为(Cs>Rb>Li)。加工扩试表明该矿易于提取,规模大,达到超大型铯矿床规模。他还用“热水富含铯和有硅华堆积”两条简明找矿前提,作了热水铯趋势面分析,作出区域性成矿预测,相继找到4个新的铯硅华矿床。这项研究发现了新类型铯矿床,提出了热水成矿理论研究新课题。
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