用物理现象探测地球资源

每每谈到地质构造、地质资源等相关知识，就令人们想到地壳运动、岩层构造、矿产资源、地震等深奥复杂的形成原理，然而遇到中国科学院矿产资源研究重点实验室副主任梁光河后，他用“卤水点豆腐”“烧热的平底锅”“煮沸的高压锅”等如“烹小鲜”般把那些深奥的原理简单、生动地呈现出来，重燃起记者对地球研究的兴趣。

勘探中的发现

2006年，他带领10多人的科研团队，装载大量勘探装备，不畏舟车劳顿、路途泥泞，13天跑了上万里路来到老挝中部。他们准备利用多种地球物理方法和钻探技术，对呵叻盆地的钾盐储备状况进行探测，“老挝的钾盐是古沉积矿，属固体矿，储备是我国的10倍以上”，他边说边拿出亚洲地质地图指给记者看。

呵叻盆地属硬质地块，周围没有海洋，陆地怎么会“跑”呢？这一现象引起了他的兴趣。从现象中找本质，再用本质解释现象，梁光河从当前得到公认的印度板块向北移漂现象，分析了海南岛、日本、台湾等岛屿后面带有很长尾迹的现象，又制作了板块复原图和板块运动动画模拟图，用图形模拟冰岛和新西兰的板块移动情况。为说明板块漂移的原因，他形象地把这些板块比喻成“平底锅里的黄油”，他说“这些板块下面是很热的下地壳或上地幔，因前后所受热力不平衡而产生移动，在移动过程中板块后面的岩浆喷涌而上推动着这些板块不断前进”。鉴于地处内陆，他认为，呵叻盆地的移动不是海底扩张，而是板块漂移造成的。他的这些关于全球大地构造的原创性研究，对地球科学发展产生了深远的影响。

地震后的玄机

汶川地震后，梁光河对研究天然地震成因产生了浓厚兴趣，他说：“过去都是通过放炮引起的地震波来勘测矿产资源的，我从物理学方面研究汶川地震发现，怎么可能是因为板块断裂摩擦产生的能量形成8级那么大的威力？”从此，他对地震方面的研究一发不可收拾，他搜集地表、钻井等方面的监测资料，应用地球物理原理研究、分析地震的隐爆成因机制。他认为，地震就是一个在板块下面引爆的爆炸过程，具体说这个地震过程就像“打枪”，其中板块断裂运动相当于手枪的板机激发，真正有强烈破坏的是板块下的能量释放，这似火药的威力，主要来源于地壳下累积的负电荷放电即地下雷电和高压流体相变爆炸，即体积膨胀两种能量。他解释说，由于地壳下存在流体而且压力特别大，就像正在烧水的高压锅锅盖突然打开会发生爆炸，锅里的水从高压流体瞬间升华成气体且体积膨胀上千倍，致使上面的板块扭曲断裂大量释放能量引发地震。这项地震成因机制的研究结果将会对地震的预测和预防提供坚实的理论基础。

对汶川地震的研究，是梁光河长期走南闯北的见识，也是一名科学工作者对研究的执著。发散的思维让他创新性地从成矿机理出发，联想到“老本行”――地震与成矿有什么关系？“众所周知板块运动过程会使板块边界常发生地震，而矿产富集的地区又往往集中在地震带，特别是以斑岩矿为主的金属矿。从地球物理学方面可解释这一现象，地震断裂带下是不断生成的热流体，这些热流体把深藏于地下最深层的矿物质融解、流动，在地震的爆发过程中，瞬间的降温降压使矿物质富集下来。”他介绍了最近的研究发现，“我们知道，一个成矿的形成是需要数百万年的时间，在几百万年的时间里一个地震带会发生无数次地震，所以说每次地震相当于对成矿聚集的一点贡献。”

研究成功与否关键在于与实际的结合程度。多年的经历让他深切地感受到勘探装备落后之痛，他介绍说：“目前我国多数金属矿山的开发深度小于500米，而现在南非的开发深度已经大于3000米，与之相比，说明我国在攻深探盲方面还存在巨大发展空间。”而深部探矿最有效的手段就是地球物理技术。我国在这个领域一直是购买国外不断升级换代产品，致使我国地球物理装备技术距离国际先进水平越来越远，仪器长期依赖进口，受制于人。事实上，我国的深部矿产资源还远未探明，其直接后果是造成诸如铁矿、石油等大宗战略矿产资源的严重短缺。由此，他呼吁，开发具有自主知识产权的地球物理勘查设备，包括金属矿探测系统意义重要。

作为中科院矿产资源研究重点实验室领导者，梁光河明白，团队与科研的发展相辅相成。为研发出具有自主知识产权的勘探装备，一方面他积极加强团队建设，把原来分散的部门重新整合组建地球物理勘探综合实验室，大力发展重磁、电震等技术，从空中、海洋等不同尺度进行金属矿勘探；另一方面针对我国大部分金属矿成矿于山区，复杂的地表条件不利于野外数据采集以及金属矿矿床具有非层状特征而不利于地震波的有效成像和资料处理的问题，他率领团队夜以继日设计方案。

目前，在科技部和中科院深部资源探测核心装备研发支持下，他们已开展金属矿地震仪器的前期研发，拥有了多项国家发明专利。他希望，尽快研制出适用于山地等复杂地区的高精度地震仪器和专用处理解释软件，这不仅可以解决我国装备中核心芯片长期依赖进口的状态，而且还将填补国内外金属矿专用高精度地震勘探仪器系统空白，为我国矿产资源的深度开发和增加矿产储量做贡献。