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面前这位老者的脸,显然是青藏高原的风雨和太阳的作品,除了黑,还有光泽和线条。中等偏小个头的他,风尘仆仆,操着一口不太容易听懂的福建家乡话。8月3日,记者在拉萨见到郑绵平时,第一感觉是:看不出他是71岁的老人,看不出他是生于南方的汉族人。
刚刚从扎布耶盐湖回来,郑绵平在路上再次经历了他遭遇过无数次的故事:雨季,路坏了,车被陷,在野地里蜷身过夜当“团长”。
这次,他来西藏一个月了,还是进行盐湖野外调查。郑绵平还要赶路。几天后,国家自然基金委主持的立项答辩会,正在北京等着他。
这是一个充满传奇色彩的科学家:曾参与发现、评价青海查尔汗盐湖钾盐矿床;多次赴罗布泊“死亡之海”和藏北无人区考察;主持建立了世界上海拔最高的盐湖科学实验站,在高原建成碳酸锂精矿的生产线;建立“盐湖大产业”的思想体系,并在盐湖与环境的研究上走到了世界的前列。
从20世纪50年代进驻西藏,到本世纪的今天,郑绵平五十年如一日,坚持在青藏高原地区进行科学研究,足迹遍及青海、西藏、新疆、内蒙古,考察了西藏300多个盐湖,记录了上百本调查笔记,行程相当于3个两万五千里长征。
为祖国寻找宝藏
中国经济发展到今天,新中国的第一代找矿人为经济社会的发展建立了丰功伟绩。郑绵平是其中的一分子。
郑绵平的助手张永生告诉记者,就找矿而言,郑先生在盐湖研究上的贡献,主要分两个阶段:上世纪70年代末以前,主要战场在青海柴达木、察尔汗,以找陆相盐湖的钾和硼为主。上世纪80年代后,战场重点集中在西藏,以找硼、锂为主。
当时的中国,钾和硼都是紧缺资源。一方面,我们要用硼还外债;另一方面,缺钾几乎是一个定论,全国只有古自贡盐井卤水中能生产很少量的钾。
郑绵平找矿的第一次喜悦,是首次在察尔汗盐湖发现了钾盐矿物——新沉积的光卤石。那是科考队的车队抵达青海省柴达木盆地察尔汗盐湖的第二天,他对路边浅坑坑沿的晶体附着物产生了极大的好奇。抠下来几颗盐晶,送到嘴里,感觉是“辣的”。
随即,在同行的著名化学家柳大纲的带领下,郑绵平和同事马上开始进行涵盖全湖的坑探和钻探,最终圈定了120平方公里面积内断续分布的老光卤石,以及遍及察尔汗全湖的富钾卤水,其品位极好,储量喜人。在他主笔的报告中,首次估算该盐湖资源为1.508亿吨。这一估算结果,被1958年~1967年地质勘查报告和当地地质队求得的数据所证实。
1958年,察尔汗盐湖固体钾盐矿床经有关单位的土法上马,成功地用光卤石加淡水分解的方式生产出了氯化钾。当年生产出的几百吨钾盐,标志着中国从此告别了无钾盐矿床的时代。
其后最重要的,是在西藏发现了天然原生碳酸锂。
早在20世纪50年代后期,科学家就注意到,某些碳酸盐型盐湖“淤泥”沉积中,锂含量较高,但锂在其中的赋存状态一直不清楚。1965年,郑绵平初步研究发现,这种“淤泥”沉积中锂与碳酸盐的含量呈正相关,推定可能有含锂碳酸盐矿物存在。
1980年,郑绵平主持盐湖队在班戈盐湖和扎布耶盐湖打钻取样,发现扎布耶盐湖的锂含量特别高,显微镜下还发现许多细小、针状的物质。这些物质通过测试,被国际矿物学会新矿物命名委员会最后确认为新矿物——天然原生碳酸锂,这就是“扎布耶石”。
在班戈盐湖和扎布耶盐湖,郑绵平还发现新的矿物变种——含锂菱镁矿和含锂白云石。锂元素在这个矿物晶格中,以离子替换的形式存在。
以往的教科书认为,只有在内生条件下锂才能交代镁,而郑绵平的发现提供了一个在外生条件下锂可以交代镁的首例,解决了我国20余年来悬而未决的湖泊沉积中锂的赋存状态之谜。这项研究还意味着发现和确立了一种新型的、沉积潜在锂矿床类型,其规模和品位都达到工业标准。
扎布耶盐湖目前已经被证实是硼储量达超大型规模,锂、钾、铯等储量达大型规模的特种盐湖。其中,锂品位居世界盐湖第二位,钾品位居全国盐湖第一位,铯含量居世界第一。就在这个盐湖里,他和同事们还发现了大量的耐寒、富含β胡萝卜素的嗜盐藻。
按照推算,扎布耶盐湖蕴藏的锂、硼、钾、铯、铷等矿产资源总价值在1500亿元以上,确实是一个“用斗量金的金湖”。
在郑绵平的找矿史上,类似的发现还有:
上世纪80年代,发现和带队勘探了有重要经济意义的扎仓茶卡、基布茶卡新型镁硼矿床和加波错等重要硼矿。经过开发,硼矿当时成为西藏自治区阿里地区的支柱产业,收入占地方财政的1/2。
1989年,他在罗布泊“耳心”腹地发现了卤水含钾达到工业品位,并首次发现钾盐矿物。
……
理论来自实践,又是实践的升华
找矿的长期实践摸索,使郑绵平演绎出“多级盐湖成矿”模式,建立了“湖区—湖系—湖群—湖链”的内陆湖盆体系,以及“高阶湖—低阶湖”成矿系列理论。他以此理论为指导,首次全面划分了高原盐湖成矿带,提出了不同类型盐湖的找矿方向,多次成功地找到了有经济价值的硼、钾、锂、铯卤水矿床。
叫高原盐湖成“金湖”
发现和证实了扎布耶盐湖的价值,郑绵平的思路又往前走了一步:怎样才能使这个“用斗量金的金湖”真正出金?
科学家认为,锂是最轻的金属元素,而它在未来的用途是巨大的。1公斤锂具有的能量,大约相当于两万吨优质煤炭,至少可以发出340万千瓦时的电力。有人因此断言:锂是21世纪的能源元素。
但是,锂的提取,却很难。
长期以来,我国锂产品主要是从固体含锂矿石中提取。世界盐湖卤水提锂技术发展成熟后,以成本低、质量高、速度快取代了固体矿石提锂,中国传统企业纷纷下马,锂产品市场几乎被个别国家垄断。
扎布耶是世界上唯一的优质碳酸盐型盐湖,锂元素以天然碳酸锂形态存在,镁的含量也较低,成本应该低,而且不会产生对环境的影响。从资源储量、化学成分、工艺技术及产品成本各方面衡量,郑绵平认为扎布耶盐湖的开发,能够有新的突破。
郑绵平带领他的科研团队开始了艰难的锂资源的开发和提取活动。
从1986年开始,郑绵平主持对扎布耶盐湖卤水开展提锂试验。他们实验了七八种方法,锂是取出来了,但成本过高。郑绵平精益求精,最后探索成功了盐梯度太阳池提锂法。
他的经验是16个字:艰苦奋斗,因地制宜,就地取材、扬长避短。
西藏之短是什么?是没有矿物能源,交通不便,氧气少。西藏之长又是什么?太阳能最强。
郑绵平发现,在扎布耶盐湖卤水中,碳酸锂的特点是热沉淀,冷溶解。根据这个特点,他们采取了一个非常简单但很见效的方法:在卤水被太阳晒到一定程度、锂盐快要沉淀的时候,加淡水进去。淡水逐渐分层下渗,形成中间盐梯度非对流层,使下部含锂卤水越来越热,使碳酸锂在低部充分沉积。
盐梯度太阳池提锂法的确是因地制宜、就地取材的创新。这项技术,将提锂的成本至少减少了50%,同时因为采用太阳能,完全是环保绿色产业。这项技术获得了国家专利。
但是,真正标志郑绵平的科研成果产业化获得巨大成功的,并不仅仅是一项工艺技术。而是中国锂矿工业基于扎布耶盐湖的崛起。
1990年,在扎布耶盐湖湖心岛上建起了世界上海拔最高的科学观测站。郑绵平和他的科研团队以此观测气象、水文、生物和盐湖的种种变化,取得了大量连续的气象、水文及卤水天然蒸发等基础科学数据,动态地掌握了扎布耶盐湖全年气象和水盐动态变化规律。
1995年,在扎布耶盐湖南湖建立了“中国地质科学院盐湖中心扩试基地”。来自地质、选矿、化学、物化等各个专业的科研人员,充分利用当地气候资源,进行盐田卤水蒸发试验和混盐选矿加工实验,形成资源评价、长期观察、工艺加工、工程设计一整套产业化技术。
1999年,西藏矿业公司决定与盐湖中心合作开发扎布耶盐湖。
2001年5月,在扎布耶盐湖北湖建成了100万平方米的工业试验盐田和1.6万平方米太阳结晶池。通过不断优化实验,2002年6月,他们从太阳池结晶池获得了品位为81.93%的碳酸锂精矿。由此,“冬储卤—冷冻日晒—太阳池结晶-碳酸锂精矿”的优化工艺路线正式确立。
2004年9月20日,扎布耶盐湖隆重举行了“西藏扎布耶锂资源开发产业化示范工程”建成投产剪彩仪式,郑绵平当场赋诗一首:“晶池锂盐落,楼群荒滩起;欲将功德满,更上一层楼。”他说,衷心地希望能在这里建成西藏著名的盐湖镇,能为藏族人民生活提高、人民幸福作出更大贡献!
扎布耶盐湖锂矿生产线的设计规模是年产7128吨碳酸锂精矿,计划到2006年达产。该矿在甘肃白银的锂矿加工基地,计划在2006年获得99.3%品位、年产5000吨的矿产品。
8月5日,当记者离开拉萨的时候,扎布耶盐湖锂矿生产线已经生产矿产品600吨。
让“大盐湖产业”开花结果
传统的思路,盐湖是被作为矿物研究的。但是郑绵平不满足于此。在长期的调查中,他发现了卤水中活跃的生命活动。
1982年,郑绵平在扎布耶盐湖发现的大面积天然嗜盐菌和嗜盐藻,优于世界上已知的杜氏藻(一种在极端寒冷环境下生存的藻类),这意味着可以扩展世界盐藻生产的期限。
在国家自然科学基金的资助下,他与学生们一道,对这些嗜盐菌和嗜盐藻进行了深入研究,结果发现盐藻有较强的亲硼性,可浓集相当量的硼分,其死亡堆积层还可转溶出硼,并形成大量腐殖酸。据此,他提出了“生物成硼作用”的新观点。
1990年以来,他进一步查明了盐藻的盐度、pH值和营养物等天然生长因子,还发现了多处具有开发前景的卤虫资源。
1996年,郑绵平在西藏拉果错发现了较大规模的卤虫品系,每克卤虫(干体)中含EPA(脑黄金)40多毫克,比美国大盐湖卤虫品系高10余倍。
众多盐湖的考察实践,使郑绵平对盐湖科学有了更广泛意义上的认识。他在自己的论文中首次提出了“盐湖农业”的新概念,建议以西藏拟溞、卤虫和盐藻、螺旋藻作原料,发展我国水产业和其他食品业。著名科学家钱学森看到他的提法后大加赞赏,认为“盐湖农业是21世纪的产业”。
目前,内蒙古、新疆等西部地区的一些地方政府都把盐湖农业列入到发展计划进行部署和推进。
但是,郑绵平的研究并没有停顿。他极为热心地给记者宣讲着盐湖的产业文化,如,盐湖的生化医学价值、盐湖的旅游价值……
50年的不懈积累,开出了绚烂之花。通过对地质学、化学、生物学、工程学、环境学等多学科的综合研究,郑绵平将地球盐湖研究中的基本过程与化学和生物学等学科的基本过程联系起来,建立了一门综合性、交叉性的学科——盐湖学。
盐湖学的创立,实现了对盐湖研究的认识由平面的向立体的转化。1999年8月,在美国召开的第七届国际盐湖会议上,他的论文《论盐湖学》作为大会特邀报告,得到与会同行一致好评。该论文后来在国际著名刊物《水生生物学报》发表。
郑绵平将自己对盐湖产业化的独特理解总结成一种观点,即“大盐湖产业”。他提出,国内外盐湖研究及其资源开发利用空前发展的现状和趋势表明,当代盐湖产业化已形成多矿种、综合利用高值化盐类化工矿业、生物技术为基础的盐湖农业与盐湖生态农业以及盐湖旅游业。这样大规模、多样性和综合性盐湖产业可称之为“大盐湖产业”。
他对“大盐湖产业”的概括是:“一三二”。
“一”指一个基础——盐湖学及其应用基础科学理论体系。
“三”指三个立足点——盐湖矿业、盐湖生态农业和盐湖旅游业。
“二”指两个发展目标——发展大盐湖高新科技产业,促进西部等干旱半干旱地区的大开发;建立盐湖生态平衡体系,改善荒漠环境,促进荒漠化治理。
站在世界研究的前沿
地球科学在20世纪末开始格外注意人类环境。郑绵平发现,他的盐湖研究,恰恰在这个领域有很大的发言权。
盐湖实际上是从淡水湖演变过来的。从淡水到咸水再到卤水,这个过程,恰恰是气候环境从潮湿到干旱的迁演过程。
决定盐湖矿物变化的,一个是温度,一个是化学组分。而这两者之间,郑绵平发现,很有关系。在他眼里,盐湖沉积物对古气候和古环境变化有灵敏的反映。湖泊沉积物有可能提供时间分辨率达百年至十年的气候变化信息,而盐湖具有从淡水湖、咸水湖、盐湖演变环境的全息性记录。
注意了盐类矿物能够最直接地感受气候的冷暖变化,郑绵平根据盐类矿物的形成条件,通过不同类型盐湖和盐类矿物反映的气候环境,对它们进行了量体裁衣的划分。
氯化物型和含氯化物—硫酸盐型区,往往是地球上第四纪长期干旱或极干旱地区。如:柴达木氯化物—硫酸镁亚型、塔里木盆地含氯化物型和硝酸盐型—硫酸盐型区为现代极干旱地区;硫酸钠亚型区是分布最广的类型,分布于不同气候带的干旱区,海洋水属于这一类;而碳酸盐带的分布范围则在两类之间,与温带、亚热带或热带的亚干旱区或冬季与夏季季风交替区相一致。东部含硫酸盐—碳酸盐型带与中温带亚干旱区即冬夏季风交替区吻合。
具体到单个矿物种,郑绵平将它们划分为三种:冷相、暖相和广温相,即根据形成温度进行归类。芒硝就是典型的冷相矿物,多出现在寒带、亚寒带至中温带的亚干旱或干旱气候环境中,形成的年平均温度为零下7摄氏度到零下3摄氏度。也就是说,如果在一个地方发现大量芒硝,就可以肯定当时的气候条件比较寒冷。而暖性矿物则相反,如稳定性无水芒硝、水碱等的大量出现,则说明当时当地的气候比较温暖。
在古气候研究领域,很重要的一项任务是对过去几万年几十万年前的气候事件进行分析讨论。郑绵平通过对不同阶段、不同区域的盐湖沉积记录进行对比发现:西南季风从南到北是需要时间的,同一强度的季风不会在同一时间出现在两个地方,青藏高原转暖(湿)期的出现具有由南、东南向北、西北渐晚的穿时性这一观点后来称之为“西南季风的穿时性”。
1994年第六届国际盐湖学术讨论会在北京召开,作为国际盐湖学会副主席的他,带领中国学者向国际同行展示了我国盐湖研究的新进展。会上,将“西南季风的穿时性”这一观点公之于众,赢得了科学家们的广泛好评。
用多学科研究方法对青藏高原湖面和沉积物变化等大量实际资料进行综合分析,郑绵平建立了青藏高原四万年来的古环境—古气候演化序列,并发现大约距今4万年至2.8万年时,青藏高原存在一个证据确凿的高原最年轻的泛湖期,进而揭示高原最近期发生一次特强的夏季风事件。
他还通过对我国白垩—第三纪沉积盆地多年的调查研究,根据盐、煤、植物和哺乳动物的古气候信息,编制了我国第三纪古新世至上新世气候分带图。
把一切奉献给高原
几乎所有熟悉郑绵平的人,都说他是一个少有的“大忙人”。他走路快、说话快、办事快。一个在科学上放了那么多精力的人,他在其他任何一个地方使用时间,都会吝啬、吝啬、再吝啬。
而这一点,当然会影响到一个正常的家庭生活。郑绵平有个同样从事科学工作的要强的妻子和两个聪明的孩子。但是,他注定不可能像其他的丈夫和父亲那样顾家。
“大忙人”这个称呼,是郑绵平的夫人起的。夫人刘俊英也是中国地质科学院里的科研人员,搞古生物。郑绵平常年在外工作,回到家,也是闷在实验室,人家打趣地问刘俊英:老郑帮你做饭吗?她无奈地回答:“做饭?他能帮我吃饭就不错了。”
满负荷甚至超负荷工作,把他用在个人和家人的时间精力降到最低。为什么?对于郑绵平,这个解释是简单的:他要把所有的时间和精力都放在高原盐湖的事业上。
就在2002年藏北无人区科考队出发前,西藏藏北高原无人区科考团组委会办公室主任朗杰旺久对着郑绵平,感慨万千。
那时的郑绵平68岁,头发白了,却精神矍铄。
朗杰旺久说:“郑院士,您都六十八了,还要去藏北无人区!藏北海拔那么高,又缺氧,又寒冷,到那儿,可绝对不是美差,而是苦差。”
在青藏高原从事50年地质科学,他迷路过,翻车过,遇到过土匪,挨过冻,忍受过饥渴、疾病,遭遇过风暴……所有这些苦,当他与成功的喜悦相比,与新的发现带来的满足感相比,感觉就只剩下四个字:乐在其中!他说,青藏高原是地质科学家研究的宝地,从这里,你不断会有新的发现。只要肯吃苦、够努力,就能够有收获。
他说,去“死亡之海”和无人区,并不感觉很怕,因为事先作好充分的准备,知道在危机情况下如何应对。而罗布泊让他难忘的是,半夜,听到外边的地下吱吱地响,像是鞭炮在祝贺,原来,那些被暴晒了一天的盐壳地,到晚上在收缩。
郑绵平曾经给自己定了个指标,到70岁,就不在西藏野外跑了。他今年71岁了,仍在跑。他现在定的第二个指标是75岁。2006年,他的理想是:去藏北最后一个没去过的、也是最荒野的湖——羊湖。
郑绵平对事业的热爱和他对国家的热爱、对青藏高原地区老百姓的热爱,是联系在一起的。
1956年,郑绵平从南京大学地质系毕业,被分配到化工部地质矿山局,第四天就参加了柴达木盆地盐湖调查组。
火车到西安,转乘解放牌大卡车。西安—兰州—西宁,35个人在一个露天车厢里颠簸,越往西,眼中所见就越荒凉。六天六夜的长途跋涉加上风寒和高原反应,习惯了鱼米之乡的闽南小伙子发现,自己去的地方,已经没有绿草了。
西部太艰苦,这是郑绵平的第一个反应,紧接着的反应是:我能为改变这种现状做些什么!
上世纪50年代的青海省大柴旦,全镇也就是几间没有门的土坯房。家境并不富裕的郑绵平更深切地知道贫困的滋味;比家境优越的青年,也更有改变这个地区的面貌、报效国家的心。
郑绵平不仅记得他靠助学金上学的事,还深深铭记着野外考察中,得到过的当地百姓的种种帮助。
有一次在扎仓茶卡调查,食物早就没有了,更难耐的是口渴。郑绵平只得到老乡家要水喝。开门的是位中年妇女,她没说什么,转身回去,一刻钟后,竟然端来热喷喷的鲜奶。
20世纪80年代初,郑绵平在调查途中突然被老乡截住。老乡焦急地指着前方,说桥断了,不能走啊。他们刚刚停下来,哗啦,泥石流倾泻而下。当地的藏族老乡救了他一命。
受惠于国家和人民,回报国家和人民,成了郑绵平献身高原盐湖研究的思想基础。科学,分很多种,并不是所有的基础科学都可以直接服务于百姓,但毕竟有的学科还是存在这样的可能性。郑绵平认为,有条件的情况下,科学家应该尽可能地把科研成果转化为人民造福。
创新,在于永不满足
郑绵平做学问和他做人一样,有自己特点:态度求实而胸怀开放。
他说地质工作不到野外没有前途。只有多跑、多观察、多思考,才会取得科学的成功。
本着这个原则,郑绵平研究盐湖,足迹遍及青海、西藏、新疆、内蒙古。重视取证科学事实,从野外工作中得到科学灵感和生活乐趣,郑绵平的苦和乐、理性和情感,正是在这里得到了平衡。
因为求实,所以勇于自我否定。他告诉记者,只有不断地否定,才能达到肯定。他说,一个人,当他察觉到不足的时候,就是他要起步的时候了。很多同行都注意到,尽管他已经在盐湖科学界获得了很高的荣誉,每当发现有问题,哪怕是细节上的问题,郑绵平都会认真改进。而每一次成功,对于他,都会是另一个起点的开始。
郑绵平认真但是不狭隘。瞄准学科前沿,紧随现代科学发展的走向,勇于开拓研究新领域是郑绵平的精神特质。他的研究随时追索科学发展的前沿。他的那双脚,并不仅仅走盐湖的泥地、水地、沼泽地、沙漠地、盐壳地。作为中国盐湖学专家,郑绵平从1983年之后,先后到澳大利亚、美国、玻利维亚、智利、新西兰、巴西、阿根廷、日本、俄罗斯、乌克兰、土库曼斯坦、约旦等盐湖或热田国家进行考察和讲学,经常参加国际盐湖会议。他的研究思路,在这些国际的交流中,一步步地开放。
郑绵平的科学团队实际上是由不同学科的精英组成的。他们当中,有学矿物的,有学沉积学的,有学化工的,还有学微生物的。郑绵平把不同学科的人才召集在一起,是期待以一个更加开放的姿态,让自己的盐湖之恋,延续下去。
党和人民给予郑绵平很高的评价。他曾获全国科学大会奖两项,国家科技进步一、二等奖3项,国土资源部科学技术一、二等奖,西藏自治区科技成果一等奖,李四光奖,何梁何利科学与技术进步奖,中国工程科学技术(光华)奖,“九五”国家重点科技攻关计划优秀科技成果奖和先进个人奖,全国先进工作者,国家级“中青年有突出贡献专家”称号。2002年,获中组部、中宣部、人事部、科技部等四部委授予的“杰出专业人才”荣誉称号。2003年,他被评为国土资源部直属机关和中国地质科学院“优秀共产党员”。
(记者 赵凡)
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