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中山大學曹建勁教授團隊：用動植物體內(nèi)中含金屬微粒探測隱伏礦體技術(shù)
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中國礦業(yè)報報道：中山大學地球科學與工程學院曹建勁團隊發(fā)明納米微粒找礦技術(shù)，這是中國科研人員發(fā)明、中山大學擁有自主知識產(chǎn)權(quán)一項找礦技術(shù)，也是一項原始創(chuàng)新的國際領(lǐng)先技術(shù)。 2003年，中山大學地球科學與工程學院曹建勁教授團隊將透射電鏡載網(wǎng)直接用于野外介質(zhì)中微粒采樣（微粒找礦關(guān)鍵技術(shù)之一），使用透射電鏡單一自然納米微粒分析技術(shù)，首次獲得隱伏礦體地表介質(zhì)中納米金等單一含金屬微粒，發(fā)明用微粒的種類、大小、形狀、結(jié)構(gòu)、化學成分、聚合關(guān)系、空間分布、生態(tài)效應(yīng)等探測隱伏礦體，創(chuàng)建了微粒找礦技術(shù)，已在30余個不同類型的礦床中開展了相關(guān)研發(fā)工作，形成完善的技術(shù)體系。在14個未知區(qū)開展找礦工作，成功預(yù)測隱伏礦體，已獲8項國家發(fā)明專利授權(quán)。 動植物是自然界重要組成部分，曹建勁教授團隊很早就開展了利用動植物體內(nèi)微粒探測深部隱伏礦床的研發(fā)工作，選擇了4個以鉛、鋅、銅為主要成礦元素的多金屬硫化物礦床（廣東凡口礦床、湖南柏坊礦床、留書塘礦床和康家灣礦床）作為研究對象，在其遠離采礦點的未開采區(qū)域開展了地表生物樣品的采集工作。其中，凡口礦床采集了枇杷葉、苦楝樹葉、榕樹葉和莖，以及螞蟻、蚯蚓和蜘蛛，留書塘礦床和康家灣礦床采集了蚯蚓，柏坊礦床采集了小飛蓬根部和苧麻根部。另外選擇河源內(nèi)莞鎮(zhèn)和肇慶白土盆地作為背景區(qū)，采集了對應(yīng)的動植物樣品用于對比。使用高分辨率透射電鏡對生物體內(nèi)納米微粒的特征（形狀、大小、化學成分、元素組合、賦存狀態(tài)、超微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)造、聚合關(guān)系、生物效應(yīng)、分布位置等）進行觀察和分析，通過動植物體內(nèi)的含金屬納米微粒特征探測深部隱伏礦體的礦物組成、礦體分布等相關(guān)信息，取得的成果如下： 1、4個礦床地表生物體內(nèi)均發(fā)現(xiàn)了大量含金屬納米微粒，它們在一維尺度上多小于100nm，邊緣光滑，多見不規(guī)則狀和圓球狀，單顆粒和微粒聚集體形式均有出現(xiàn)。這些含金屬納米微粒所含元素種類豐富，可以檢測到較多的Fe、Cu、Pb、Zn、Ba等與深部礦體相關(guān)的金屬元素，它們主要以氧化物和硫酸鹽的形式出現(xiàn)，常見的元素組合形式有Zn-O、Pb-S-O、Pb-Zn-S-O、Pb-Zn-Cr-O、Cu-Zn-O、Cu-Zn-Cr-O、Cu-S-O、Cu-O、Ba-S-O、Fe-Mn-Cr、Fe-O、Fe-Zn-O等，表明鉛鋅銅多金屬硫化物礦床地表動植物體內(nèi)納米微粒的特征具備共性，可作為探測同類型礦床的指示微粒。 2、化學成分相似的納米微粒在生物體內(nèi)可以通過微粒集合體和多個單微粒集中分布這兩種方式得到有效的聚集，實現(xiàn)生物體對礦體相關(guān)納米微粒的富集作用，且納米微粒有在細胞邊緣聚集的趨勢。另外，部分納米微粒所處位置周圍的細胞形態(tài)出現(xiàn)了一些微觀異常，如細胞破損，超微觀生物效應(yīng)也是重要的找礦標志。 3、礦床地表生物體內(nèi)納米微粒與背景區(qū)生物體內(nèi)納米微粒在元素組成上有明顯的區(qū)別，背景區(qū)樣品中未檢測到含成礦元素微粒。而礦床地表生物體內(nèi)納米微粒中所含元素種類、元素組合形式與深部礦體的礦石礦物組成呈現(xiàn)出較大的相關(guān)性，說明礦床地表生物體內(nèi)含金屬納米微粒來源于深部隱伏礦體。 4、礦床地表生物體內(nèi)納米微粒特征能有效地反映深部礦體的基本特征，生物體特殊的富集能力也可為礦化異常的檢測提供便利，通過搭建生物體內(nèi)納米微粒特征的數(shù)據(jù)庫，建立一種基于生物體內(nèi)納米微粒特征分析的找礦技術(shù)。 上述研發(fā)成果獲《一種利用生物內(nèi)部納米微粒尋找隱伏礦床的方法》、《一種利用微粒在生物組織內(nèi)部引起的超微觀異�，F(xiàn)象尋找隱伏礦床的方法》國家發(fā)明專利授權(quán)，在國際地學期刊《Ore Geology Reviews》和《Resource Geology》上發(fā)表，胡乖博士為第一作者、曹建勁教授為通信作者（Email:eescjj@mail.sysu.edu.cn），論文信息如下: Hu Guai, Cao Jianjin*, Jiang Tao. Discovery and prospecting significance of metal-bearing nanoparticles within natural invertebrate tissues. Ore Geology Reviews, 2018, 99: 151-165. Hu Guai, Cao Jianjin*, Jiang Tao, Wang Zhengyang, Yi Zebang. Prospecting application of nanoparticles and nearly nanoscale particles within plant tissues. Resource Geology, 2017, 67:316-329. |
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