原理
一些植物在生長發育中特別需要某些礦質元素,常於某種金屬含量較高的土壤上生長,這也成為人們尋找重要礦藏的有效依據。植物通過根部汲取土壤中的氮、磷、鉀等大量元素及其他微量元素,並讓生長元素於植物的根、莖、葉、花、果實、種子內富集。當植物體內呈現某種含量較高的元素,則有一定的指示意義。某些植物被放射性物質照射後,其生長發育狀態會出現明顯改變,或提早發芽,或果實碩大,人們也可據此利用植物來進行探礦。
在含有某種礦物的礦區所長期生長的植物,當地下的金屬礦體經地下水的溶解、沖蝕及搬運作用後,常使表層的土壤中也富含這類金屬元素,在漫長的時間裡,很多元素逐漸變成了能被植物吸收利用的離子狀態,一旦被植物吸收,可能就在植物的生長形態上表現出來。
方法
目前,探礦植物已經在探礦中起了很大的作用,一年四季都可利用植物來探礦。例如,夏秋兩季,可以通過分析木本植物的葉片和草本植物全株的成分,而冬季可以分析枝、樹皮或莖的木質部分。具體的做法是,將收集到的某種探礦植物曬乾或烘乾,再用高溫灼燒,再對灼燒的灰燼進行光譜和化學分析,從而判斷植物體內是否含有某種金屬元素。
現在植物探礦又有新的方法,在無風的天氣,通過測定某地上空的空氣成分,來確定某些礦藏的可能地點。例如,如果測得某處上空空氣成分中含有較多的銅的微粒,就可以確定那裡有銅礦的存在。這是由於植物能把由根部吸收來的各種礦物質微粒,通過植物的蒸騰作用、植物的分泌物和花粉散布到大氣中去,通過測定空氣中的成分,就可大體確定礦藏地點。
植物種類
紫苜蓿
豆科的多年生宿根草本。它在探鉭中起到了很重要的作用。金屬鉭是電子工業和高新產業的一種十分重要的稀土元素。但天然的鉭尋找起來很困難。科學家通過調查研究發現,紫苜蓿中含有較多的鉭。原來,紫苜蓿的根部能夠分泌一種溶解鉭元素的物質來溶解土壤中的鉭,然後紫苜蓿的根吸收鉭並輸送到整個植物體各部分。通過實驗,將1公頃的紫苜蓿收穫來燒成灰,可得到75g金屬鉭。
紅車軸草
為豆科車軸草屬,多年生草本植物,又名紅花苜蓿,是一種很好的牧草,也可當作綠肥。它也能吸收土壤中的稀有金屬——鉭。這種金屬是機械工業和電子工業中不可缺少的物質,但天然的鉭在地殼裡不但很少,還很分散,很難採集。科學家曾想從紅車軸草葉子中提取鉭,由於耗費太大,不便推廣。後來又有人發現紅車軸草的花中含有大量的鉭。於是培養了一種蜂,專門吃這種花的花蜜,再從蜂蜜中提取鉭,7kg蜂蜜中可提取2g鉭,而且蜂蜜的質量並不降低,提取後仍可供人類食用。
三色堇
俗稱蝴蝶花,是堇菜科堇菜屬的2年或多年生草本植物,莖有分枝,葉卵狀長橢圓形,邊緣有圓鈍鋸齒。三色堇在生長過程中喜歡“吃”鋅,如果哪個地方的三色堇色彩異常鮮艷,那說明這個地方式的土壤中富含鋅,在該地就很有可能找到鋅礦。
海州香薷
1年生草本植物,高30~50cm,全株具有芳香氣味,開紫色的花。人們常說,“牙刷草,開紫花,哪裡有銅,哪裡就有它”。銅草可吸收土壤中存在的銅元素,我國科學研究工作者曾在海州香薷的指引下發現多個銅礦。銅草除了可以起到良好的指示作用,其根、莖、葉、花還可以用來煉銅,在非洲的尚比亞,人們也根據含銅量極高的海州香薷找到了1個儲量巨大的銅礦。
玫瑰
薔薇科、薔薇屬落葉灌木。在烏拉爾山區,根據一種開藍花的野玫瑰也能找到銅礦。這是因為植物吸收了銅礦石所含的銅鹽後,就生長了特殊的藍花(+2價銅離子顯藍色)。
紫雲英
豆科草本植物,被外國牧童稱為“瘋草”,能將土壤中存在的大量硒吸收並積累於體內。一旦人和牲畜誤食了硒元素含量高的植物,便會中毒、發狂直至死亡。作為硒礦的指示植物,人們通常把紫雲英割下後,曬乾燒成灰燼,再從灰燼中提取硒,每公頃紫雲英可以提取2.5kg硒。
石竹
石竹科、石竹屬,廣泛分布在我國各個區域,但華南較熱地區並不多見。1985年,石竹首次被發現與金礦有伴生關係,5年後,石竹被確定為金的指示植物。由於石竹花在開花期呈紅色,極易被人識別,因此用來探金礦行之有效。
芒箕
裏白科、裏白屬,多年生草本,山地自生。金屬鉈能夠在芒箕中大量聚集,且在同一植物上的不同部位含量也不同,一般來說,同一植物的老枝較新枝中含鉈量高,葉和根中的含鉈量高於莖中的含量。相關研究表明,鉈礦的指示植物是芒箕、南燭和榔榆。另外,捲心菜、牛皮菜等植物的根系較發達,導致其體內的含鉈量也較高。
桉樹
又名尤加利樹,是桃金孃科、桉屬植物的總稱。常綠高大喬木,是鈾的指示植物。美國在科羅拉多高原尋找鈾礦時,分析了1萬多種樹木標本,做了“指示植物”專題研究,終於發現了桉樹中含鈾。他們圈定了一塊1平方英寸的範圍,經過鑽探共發現了5個鈾礦,後來套用此法在猶他州和新墨西哥州發現了5個更大的鈾礦。
鐵樺樹
樺木科樺屬,它的比重很大,遇水就下沉,而且,不論鐵樺樹在水中浸泡多久,其內部也不會出現腐爛。鐵樺樹是世界上最硬的木材之一,木質堅硬,即使是鐵釘也難以釘進去。人們常將鐵樺樹替代金屬,前蘇聯不僅曾經用鐵樺樹製造滾球、軸承,還套用在快艇製作上。鐵樺樹木質堅硬是由於其在土壤中吸取了大量矽元素,因此,人們常用鐵樺樹來進行矽礦探測。
冬青樹
冬青科、冬青屬木本植物。美國某地質學家1810年於里蘭州和賓夕法尼亞州交界地帶勘查時發現,該地區的冬青樹,除葉脈呈綠色,葉片其餘部分均為黃色。於是,該地質學家大膽假設該地區土壤可能存在某種元素,導致冬青樹顏色奇特。隨後,他深入分析、集中精力,積極勘查冬青樹葉片嚴重發黃的地方,果真發現大量的鉻鐵礦。
藍液樹
生長在太平洋的新塔里多尼亞島上。這種植物能分泌出藍色的乳汁。對這種汁液烘乾後進行分析,其含鎳率高達25%,比一般開採的鎳礦石的含鎳高出近百倍。人工種植這種樹,便可以像割膠一樣,收集藍液樹的乳液來獲取鎳元素。
鐵線蕨
種屬較多,全世界都有分布,主要有普通鐵線蕨、扇葉鐵線蕨、條裂鐵線蕨、鞭葉鐵線蕨、楔葉鐵線蕨等。因為鐵線蕨喜鈣質,因而常生於流水溪旁石灰岩上或石灰岩洞底和滴水岩壁上,為鈣質土的指示植物,生長在海拔100-2800米。
另外,在忍冬灌叢的地方,往往有銀礦;車前草生長狀態好的地方,或會有鋅礦;錦葵生長繁茂的地方,或會有鎳礦;喇叭花大量生長的地方,或會有鈾礦;艾蒿生長狀態好的地方,或會有錳礦;野苦麻生長狀態好的地方,很大可能埋有鐵礦;石松生長茂盛的地方,或會有鋁礦;鳳眼蘭及鐵芒箕生長旺盛的地方,通常藏有金礦;羽扇豆生長得好的地方,可能有大量的錳。捲心菜、牛皮菜由於根系發達,體內鉈含量較高。科學家還發現蕨類植物問荊和細葉牛毛蘚對金礦有指示作用;珠蘚和長蒴蘚可以作為銅礦的指示植物;雞腳菇、鳳眼蘭生長的地方也往往藏有黃金。