“化学地球”是一种化学属性的“数字地球”,是将元素周期表上所有天然元素分布和循环绘制在地球上,服务于全球可持续发展。联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”;联合国大会表示:“化学元素周期表是现代科学领域最重要和最具影响力的成果之一,不仅反映了化学的本质,也反映了物理学、生物学和其他基础科学的本质。”作为基础科学的地球化学,核心是研究化学元素周期表中所有元素在地球上的分布和循环规律,为矿产发现、全球变化、环境风险、生命健康和耕地保护等提供基础数据。自2008年“化学地球”概念(王学求等,2020)提出以来,通过“‘化学地球’大科学计划”的实施已经取得覆盖全球三分之一陆地地球化学基准数据、特提斯成矿带和中亚成矿带大部分区段1∶100万 1∶500万地球化学数据,老挝等12个国家350万平方千米1∶100万地球化学数据。这些第一手高质量数据对研究元素分布规律,开展找矿潜力评价具有重要意义。在《地学前缘》编辑部的大力支持下和有关科研人员努力下,本专辑“化学地球:全球战略资源地球化学调查评价”收录22篇论文,全部以第一手数据为基础,集中反映了全球战略资源地球化学调查评价部分成果。专辑划分为6个栏目:“‘化学地球’大科学计划”“战略资源地球化学评价理论”“特提斯成矿带战略资源地球化学调查评价”“环太平洋成矿带战略资源地球化学调查评价”“中亚成矿带战略资源地球化学调查评价”“地球化学信息化与智能化数据分析”。
“‘化学地球’大科学计划栏目”栏目收录1篇文章,作为专辑开篇文章《“化学地球”大科学计划:全球关键元素分布与循环》首次对这一计划提出背景、科学目标、研究内容、运行机制和主要成果进行了全面介绍(王学求,2025)。编制了第一张覆盖全球陆地面积1/3的全球地球化学基准图,初步揭示了全球关键元素分布规律;发现一批金、铜、稀土和锂等超常富集区,据此发现云南红河州超大规模离子吸附型中重稀土矿;全球8个有毒重金属元素分布显示,欧洲超过风险限值的面积最大,我国7大粮食主产区,耕地环境质量总体安全;中国地球化学观测网三轮观测数据显示,镉、汞、砷和钙4个元素在过去30年发生显著变化,汞可能主要以纳米辰砂矿物参与全球循环;发现全球土壤无机碳占土壤总碳库的50%。“化学地球”大数据有效地服务了政府决策和社会公众。
“战略资源地球化学评价理论”栏目收录了4篇文章,聚焦关键元素超常富集与战略资源地球化学评价理论。《关键元素超常富集与战略资源效应》(王学求等,2025),阐述了元素超常富集区是形成大型以上矿床的必要条件,给出了超常富集区可以用成矿富集系数(m.a.i)、异常富集系数(a.c.i)和矿床吨位指数(t.a.i)来定量刻画。其中t.a.i是要矿床勘探以后才能确定,而m.a.i和a.c.i在矿床发现之前就能通过地球化学调查数据确定,因此这两个指数是判别未知资源潜力的重要标志。针对我国紧缺的镍矿和钴矿找矿难题,刘东盛等(2025)首次提出低密度钴地球化学填图重现性定量评价方法,并揭示填图重现性的影响因素,从低密度地球化学填图角度定量评价中国钴矿资源潜力。李龙雪等(2025)首次给出了全国镍地球化学基准值特征,镍的高值区分布(累频>85%)主要与蛇绿岩带、大火成岩省、黑色岩系区一致,镍地球化学异常中心与岩浆型镍矿耦合。柳青青等(2025)针对中国并不稀缺的战略资源硼,首次利用地球化学基准数据,对全国硼的地球化学异常特征进行总结,并对找矿远景区进行了预测。
“特提斯成矿带战略资源地球化学调查评价”栏目收录了7篇文章,涉及老挝、巴基斯坦、塔吉克斯坦和摩洛哥4个国家,全部以第一手地球化学调查数据为基础,聚焦特提斯成矿带优势矿种金、铜、铅锌、锂铍地球化学特征与成矿潜力分析。老挝处于特提斯成矿域南东段,具有丰富的矿产资源,但缺少全国性地球化学调查数据,整体资源潜力不明,首次利用老挝全国1∶100万地球化学填图数据,结合元素组合空间分布、地质背景、区域构造以及矿产分布因素条件,圈定9处铜矿成矿远景区(张必敏等,2025),7处金成矿远景区(王玮等,2025),对指导今后老挝全国铜、金矿评价和找矿靶区优选具有重要应用价值。巴基斯坦位于特提斯东段,具有巨大找矿潜力,3篇文章集中阐述了巴基斯坦铜、铅、锌、锂、铍等关键元素空间分布规律,对成矿潜力做了预测分析,并有新的发现。通过地球化学调查,利用Cu、Mo、Au、Ag为主要指示元素,圈定了4处斑岩型铜矿找矿预测区,预测区中已发现有大型超大型斑岩铜矿(张晶等,2025);圈定铅地球化学异常18处和锌地球化学异常24处,并优选出铅锌矿找矿预测区9处,划分出3个主要成矿系列,提出巴基斯坦中南部胡兹达尔 贝拉地区和奎达地区具有寻找沉积岩容矿有关的SEDEX和MVT型铅锌矿较大潜力的新认识,为探讨特提斯巨型铅锌成矿带是否从中国延伸至巴基斯坦到伊朗提供新的约束(张辉善等,2025a);巴基斯坦拥有优越的锂、铍成矿条件,但由于地质工作程度偏低,目前锂、铍金属资源潜力不明,地球化学调查共圈定18个锂地球化学异常和12个铍地球化学异常,并优选找矿远景区,指出喀喇昆仑地体是寻找伟晶岩型锂、铍矿床最有利地区,查盖岩浆弧东作为盐湖卤水型锂矿的找矿远景区(洪俊等,2025)。塔吉克斯坦帕米尔地区位于青藏高原和伊朗高原之间,是特提斯域的重要组成部分,其找矿潜力备受关注,地球化学调查在帕米尔发现与VMS型铜铅锌矿有关的元素组合,并经异常查证发现6条铁铜多金属矿化体,提出古特提斯阶段二叠纪地层内具有寻找VMS块状硫化物矿床的前景(张辉善等,2025b)。位于特提斯成矿域西端的摩洛哥,成矿地质条件优越,已发现大量MVT型铅锌矿床(点),通过摩洛哥大阿特拉斯构造带东段地球化学调查,共圈定73个铅地球化学异常和68个锌地球化学异常,结合区域地质背景和成矿条件分析,进一步圈定了9处铅锌矿找矿远景区,提出该区具有寻找MVT型铅锌矿的潜力(吴发富等,2025)。
“环太平洋成矿带战略资源地球化学调查评价”栏目收录了5篇文章,涉及巴布亚新几内亚、秘鲁和墨西哥3个国家,镍、铜、金3个矿种。环太平洋成矿域发生以铜、金等矿产为主的大规模成矿作用。巴布亚新几内亚位于太平洋板块和印度 澳大利亚板块的汇聚边缘,发育红土型镍矿和基性 超基性侵入岩型镍矿两种类型镍矿,其中红土型镍矿是关注的主要找矿类型。但一直缺少镍元素地球化学数据,此次地球化学填图圈定8处镍异常,均具有寻找红土型镍矿的潜力,可作为下一阶段巴新镍矿找矿依据(赵宇浩等,2025)。巴布亚新几内亚地球化学填图圈定8处金异常,均具有发育浅成低温热液型或斑岩型金矿的潜力(徐鸣等,2025)。秘鲁位于南美洲西岸,作为环太平洋成矿域东带的安第斯成矿带的重要组成部分,矿产资源丰富,铜矿资源储量和产量位居世界第二。秘鲁铜元素空间分布显示,整体呈现出西高东低趋势,西部沿海带和中部安第斯山区含量较高,东部亚马孙平原区含量较低的特征,圈定出5处铜地球化学块体,这些巨大的地球化学块体可用于未来寻找铜矿集区或大型、超大型铜矿床(胡庆海等,2025)。墨西哥属于该成矿域东带的北科迪勒拉成矿带,墨西哥铜的地球化学图显示,铜元素分布不均,总体呈南高北低,西高东低的格局,共圈定铜地球化学异常11处,根据铜地球化学信息与已有矿床的套合情况,提出墨西哥南部南马德雷山脉和恰帕斯山脉可能成为墨西哥铜的重要找矿远景区(姚春彦等,2025)。刘君安等(2025)对秘鲁中部曼塔罗盆地土壤地球化学调查,发现金元素发生强烈富集,同时发现重金属元素污染分布与曼塔罗河密切相关。
“中亚成矿带战略资源地球化学调查评价”栏目收录1篇文章,聚焦中蒙边界地区金地球化学分布特征及远景区预测。中蒙边界地区位于中亚成矿域的阿尔泰—兴蒙成矿带,成矿地质条件优越,是全球3大斑岩型铜、金、钼成矿带之一,资源潜力巨大,是国际、国内地学研究和勘查的热点地区。依托中蒙边界各延伸100千米的1∶100万地球化学填图数据,共圈定28处地球化学异常区,这些地球化学远景区为该区寻找金等贵金属矿床提供了重要选区(刘汉粮等,2025)。
“地球化学信息化建设与智能化数据分析”栏目收录4篇文章,聚焦地球化学数据采集和分析的信息化建设和智能化评价。随着信息技术和人工智能技术的迅猛发展,地球化学调查从数据采集到数据分析正加速向智能化方向转型。因此,实现地球化学野外样品采集全流程的信息化已成为必然趋势。通过充分利用通信技术、移动GIS技术、可视化技术和软件技术,开发了能够强力支撑地球化学勘查工作全流程的信息化软件(周怡宁等,2025)。自2010年以来,机器学习/深度学习已广泛应用于识别地球化学异常分析。陈永清等(2025)建立一种将线性方法与非线性方法相结合的混合方法,以胶东半岛金矿集区为研究对象,圈定找矿靶区及进行成矿潜力分析。郑澳月等(2025)基于云南腾冲1∶20万区域化探数据,应用主成分分析建立不同矿化和有利成矿地质背景的成矿元素组,然后应用奇异值分解(SVD)分别从其成矿元素组提取了Sn多金属和Pb-Zn多金属成矿组的异常分量,圈定研究区锡和铅锌多金属矿化的找矿靶区,并估算其资源量。相信随着数据的积累和人工智能技术的发展,地球化学大数据智能化挖掘将在找矿预测中发挥重要作用。
感谢所有作者把第一手数据成果奉献给本专辑!感谢所有审稿专家的认真审阅和提出的宝贵意见!感谢编辑部全体工作人员的精心校对和辛勤工作!
