在人工控制的實驗室條件下，通過對元素、礦物、岩石等地質體和地質現象的人工複製、模擬及物理化學分析來研究天然地質體和地質過程生成的機理和規律的科學。實驗地質學是近代形成和發展起來的一門地學領域的新學科。根據研究方向不同，還可分支出實驗礦物學、實驗岩石學，實驗工藝岩石學和實驗地球化學等各種實驗學科。
基本介紹
- 中文名：實驗地質學
- 外文名：Experimental geology
- 服務範圍：岩礦分析等
- 所屬學科：地質學
國際地質礦產實驗室,地質礦產實驗室科技發展,
國際地質礦產實驗室
地質礦產部地質礦產實驗室經過40年的建設與發展，各級實驗室已達400餘個，遍布全國30個省、市、自治區，現有職工1．6萬人，其中科技人員比例占70%一80%，已經形成各具特色、各有側重的實驗測試網路。它可以最大限度地滿足地質礦產工作中的各種實驗測試需要；並可為全社會提供測試、礦產品套用開發研究服務。這些實驗測試單位如下。
一、國家實驗測試研究中心
1．國家地質實驗測試中心。她是經國家科委批准，以地礦部岩礦測試技術研究所為基礎發展和建立的。
2．國家非金屆礦產資源綜合利用工程技術研究中心。她是經國家科委批准，以地礦部鄭州礦產綜合利用研究所為基礎擴建的；
3．國家寶玉石產品質量監督檢驗中心。該中心是由地礦部博物館寶玉石鑑定室擴建的。
二、區域性綜合岩礦測試中心
1．地礦部武漢綜合岩礦測試中心。她是以湖北省地質實驗研究所為基礎建立的。
2．地礦部南京綜合岩礦測試中心。她是以江蘇省地質礦產測試套用研究所為基礎建立的。
3．地礦部瀋陽綜合岩礦測試中心。她是以遼寧省地質實驗研究所為基礎建立的。
4．地礦部西安綜合岩礦測試中心，她是以陝西省地質礦產測試實驗研究所為基礎建立的。
5．地礦部成都綜合岩礦測試中心。她是以四川省地礦局中心實驗室為基礎建立的。
三、各專業地質礦產實驗測試中心
1．地礦部無錫石油中心實驗室。
2．地礦部水文地質專業實驗測試中心。她是以地礦部水文地質與工程地質研究所中心實驗室為基礎建立的；
3．地礦部北方煤炭測試中心。
4．地礦部南方煤炭測試中心。
5．地礦部海洋地質實驗測試中心，她是以地礦部海洋地質研究所中心實驗室為基礎建立的。
6．地礦部第九實驗室。
7．地礦部金礦堆浸技術研究中心。
8． 中國地質科學院尾礦利用技術中心。
四、各省、市、自治區地礦局的中心實驗室
各省、市、自治區地礦局的中心實驗室共30千(包括區域性綜合岩礦測試中心)，分布在全國各省、自治區、直轄市，絕大多數設在各省或自治區的首府和直轄市。
五、地質礦產部直屬地質礦產研究所所屬的地質礦產實驗室
地質礦產部直屆地質礦產研究所所屬的地質礦產實驗室共12個，它們分布在北京、天津、瀋陽、宜昌、西安、成都、南京、桂林、廊坊等地。
六、地質院校實驗測試中心
地質院校實驗測試中心共6個，他們是中國地質大學(武漢)、中國地質大學(北京)、長春地質學院、中國地質大學(武漢幹部管理學院)、成都理工學院和河北地質學院所屬各中心實驗室。
七、各地質大隊所屬地質礦產實驗室
各地質大隊所屬地質礦產實驗室共320餘個，他們分布在全國各地。
各級地質礦產實驗室擁有各種儀器、設備的總價值達兩億多元。主要的實驗測試儀器有45個大類，3490(台)件(不包括粉碎、選冶、顯微鏡、天平等)，其中400多(台)件的儀器和設備是近10年從國外引進的較先進的儀器。這些儀器在地質—找礦，特別是在為完成我國1；20萬區域化探掃面任務中發揮了巨大作用。
多年來，地質礦產實驗測試技術工作已逐步完善，形成了一套較完整實驗測試體系，實驗測試水平在同行業中享有較高的聲譽。截至1992年底，地質礦產部門的國家地質實驗測試中心、區域性綜合岩礦測試中心、部直屬地質礦產研究所中心實驗室、專業測試中心和省局中心實驗室已全部通過了國家級實驗室計量認證，取得了相應的計量認證合格證書；地質大隊所屬實驗室已有三分之二以上的實驗室通過了省級計量認證，並獲得了合格證書。這些實驗室取得了為社會提供準確可靠測試數據的法定公證的資格。
地質礦產實驗室科技發展
40年來，特別是近10餘年內，實驗測試技術與礦產綜合利用技術取得了很大的進展，不僅保證了同時期地質勘查、地質科研任務的需要，促進了勘查找礦、地質科研、礦產資源評價及開發利用的發展，而且還為社會提供了大量的實驗測試服務。從1980—1991年11年間，各實驗室完成了一大批科研成果，其中獲國家級各種獎勵19項，獲部、省級二等獎以上各種獎勵75項。這些成績主要有以下幾個方面：
一、岩礦分析、測試與鑑定研究方面
經過幾十年的努力，岩礦分析、測試和鑑定等方面已基本建立了比較齊全的方法體系，研製了一批分析、測試儀器，編著了一批專著和各種方法規程等。尤其是近10餘年，岩礦測試技術與鑑定方面取得了明顯的進展。
痕量和超痕量金、鉑、鈀等貴金屬元素的測試方法有較大的突破，金的檢測下限可達10-10，不僅可採用先進儀器測試，而且研製了一系列易掌握、可操作的適用於室內和野外現場分析的方法，可滿足化探樣品分析(測定痕量金0．3X10-9的要求，並在全國進行了推廣。這套方法在全國金礦普查評價中發揮了重要作用，也使我國痕量金的測試技術在國際上居領先地位。
以X射線螢光光譜分析和等離子光量計為主體的l：20萬區域化探樣品分析方法和配套方案以及質量管理體系，分析40種元素，已完成了1：20萬區域化探掃面4．57X105km2的600個圖幅的樣品測試，其檢出限達到或優於區域化探掃面分析樣品所提出的要求．整套方法檢出限低，準確度和精密度高、快速、成本低。還成功研製了化探樣品分析數據採集和成圖的自動化系統。這項技術的推廣大大加快了區域化探工作的進程，對及時發現異常，指導找礦發揮了重要作用，還節省了大量地勘費投資，經濟效益顯著。1：5區域地球化學樣品測試·廳法研究，建立了一種或一種以上司供選擇的樣品測試方法，此項研究成果是針對特殊景區和不同地質單元的特殊要求(對某些疑難元素測試)而研究的。能測定的元素。除Os、h、Ru、Rh、Re、Cs等外，幾乎覆蓋了自然界存在的重要的地球化學元素。結合我部隊級實驗室設備實際，採用行之有效的分離富集手段，使疑難元素測定質量均滿足1：5萬區域地球化學要求。這套方法直接用於礦區的靶區圈定，為更多獲得地球化學信息提供了可能性。
礦樣中的稀土元素及稀土分量測定是痕量元素分析難點之一，地質礦產部的分析人員不僅研究了採用大型精密儀器測試稀土元素及其分量，而且還選用了先分離富集，後用示波極譜儀常規分析儀器來測定16個痕量稀土元素及其分量，由此而獲得了國家發明二等獎。
用等離子質譜法測定岩礦中的超痕量元素和稀土元素，這是國際上80年代發展起來的新技術，它檢出限低、測定元素多，可測定周期表中70餘個常用元素，採用改進的超聲霧化器進樣，稀土元素的檢出限可降低到0.0004一0.003ng/mL。可為地質研究提供流體包裹體中稀土元素分析數據，也可為高純稀土分析提供數據。還研究套用等離子質譜法測定同位素比值，並已初見成效。
測定天然水中50多種痕量和超痕量元素的檢出限已達0．0x—xug/L。
建立完善了中子活化分析系統，裝備了MNSR-C微型反應堆以及兩套快速樣品的傳輸系統，分析靈敏度為10-4—10-9。
現代光度分析已開拓了雙波長、導數光譜、隱色體系、動力學體系、用螯合樹脂分離富集岩石中稀土元素等研究工作。對現代光度分析和反應機理進行了深入的開拓性研究，建立了高靈敏、準確、快速測定岩礦中10-6一10-9級錸、鈹、硼的新方法，在現代光度分析研究方面取得了創新成果。
在近10餘年中，我部的地質標準物質研製已完成了百餘種岩石、礦石、礦物、水系沉積物、水、海洋結核、海底沉積物等標準物質，還有同位素年齡標準物質、電子探針用標準物質，植物、生物用等標準物質，還建立了一批岩石、礦石、礦物及水的部級標準分析方法。
岩礦分析已拓寬到微束微區分析，利用國家同步輻射開放實驗室，建立微區XRF分析站，開展微區分析，並已逐步開始套用於地學中。
在岩礦鑑定工作中，在開展礦區的礦床物質組成、賦存狀態、評價非金屬礦種、礦床成因、發現新礦物等基礎地質研究方面做了大量工作，同時研製了若干礦物分離和鑑定測試儀器．完成一批理論性專著。如江西永乎銅礦物質成分和賦存狀態研究，對鎢、銀賦存及有益元素進行全面研究，查清了礦石中W、Ag、Cr的賦存狀態、地球化學特性和工藝特性等問題；對攀枝花釩鈦磁鐵礦進行了全面系統研究，套用元素平衡分析法，查清了重要有益元素在生產過程中的分布規律；在金川鎳礦工藝礦物與生產工藝研究過程中，由於對硫化物進行深入研究，查清了多年誤定的銅、鎳、鐵礦的鎳黃鐵礦和黃銅礦的不混熔連晶，從而改進了冶煉工藝，提高了產量，降低了能耗；在非金屬礦發現方面，浙江省首次發現我國的沸石資源，並進行了沸石礦物及其工藝套用研究。之後，相繼在我國十幾個省內找到了天然沸石；江蘇在六合小盤山凹凸棒石粘土礦物物質成分研究的基礎上，提出了凹凸棒石粘土礦床成因的新見解。還有對遼寧含鈾硼鐵礦、廣西碳酸錳礦、貴州微細粒金礦、白雲鄂博鐵礦、湖南七寶山鐵錳黑土礦、浙江前寒武紀荷塘組黑色岩系、湖北累托石等礦的物質組分及賦存狀態進行了研究，查清了有益和伴生元素，為礦區開發提供了賃料。
在同位素地質實驗室建設方面，我部已建立了17個同位素實驗室和10個超淨實驗室，擁有先進質譜計。在地質年齡測定中，建立了K—Ar法、Rb—Sr法、U—Pb法、Sm—Nb法、Pb—Pb法和單顆粒鋯石逐層蒸發及穩定同位素的C、H、O、S、C、S6F6、14N、氘、氚及袖系不平衡法等測定方法。這些方法無論在測定技術和裝備方面，均與國外同類實驗水平相當。雷射40Ar—“Ar地質年代測定法、混合模式同位素法也已建成；雷射探針穩定同位素測定La—Ce法正在建立。有關同位素測定方面研究出了一批高水平的成果，在國際上有一定的知名度，硫同位素實驗室是國際上名列前茅的實驗室。
在測試儀器開發和研製方面也有一批有水乎的成果。如發射光譜計算機譯譜在線上，實現了繁雜操作的自動化，提高了工作效益(10—30倍)。測量精度和整機的綜合性能已達國際水平。在全國推廣使用後，使基層實驗室的微光度計充分發揮了作用。利用常規光柵光譜儀改造為ICP掃描式直讀光譜儀計算機在實驗室的普及使用，不僅提高了分析測試的質量，也提高了工效。
GGX—4型塞曼原子吸收光度計、GGX—6型火焰塞曼原子吸收光度計、XDT—E型雙道原子螢光光度計已進入批量生產；JM—1型矛式探金儀、CH—1型超痕量測金儀、XRW—l型微分電位溶出儀、SWVR2000型智慧型綜合工程探測儀、光學光組儀等各種礦物儀器，為我國測試事業提供了新手段。
僅“七五”期間，岩礦測試與鑑定的科技成果經部登記的就達160餘項，其中獲國家級各種等級獎勵六項。
二、礦產綜合評價和綜合利用方面
我部已對約3000個礦區開展了礦產的綜合評價，在“六五”、“七五”期間就對400多個礦區進行了綜合評價和選冶試驗研究，為地質找礦和礦山建設作出了貢獻。其中，成績顯著的有：
1．評價了60多個新類型、組分複雜的難選礦床，可供工業部門利用。如四平清乎的硫磷鋁鍶礦、攀枝花的釩鈦磁鐵礦、遼寧的含鈾硼鐵礦、廣西的碳酸錳礦等。
2．對攀枝花釩鈦磁鐵礦進行了四大礦區的從物質組分到綜合利用的系統研究，在選鐵、鈦，提釩鉻等工藝方面均有重大進展。採用強磁—浮選新工藝獲得了高質量的鈦精礦，·TiO2，品位為46%一48%，回收率達49%一54%，為國家增加了750萬噸TiO2，可利用的儲量，相當於七個大型礦區的鈦的儲量。
3．低晶位金的堆浸提金工藝的推廣使用。
低晶位金的堆浸提金工藝研究及在全國推廣套用，金的浸出率為63%一75%，先後在河南、陝西進行大量工業級的堆淋—載金炭解吸—電解的工業試驗，都獲得了很好的經濟效益。1991年又在新疆成功地完成了10萬噸級的堆浸生產試驗，就此一項成果就獲黃金萬餘兩。不僅產生了巨大的經濟效益，還為我國低晶位金礦生產開闢了廣闊的途徑。又如微細粒浸染金礦，此類型金礦在國內是1980年由貴州117隊首次發現的，這種金礦無論是氧化礦還是原生礦都是不可見金。通過物質組分以及工藝礦物學和選冶研究，採用了焙燒和其他氧化手段進行浸出，工藝流程直接採用炭漿法，使金的浸出率達82.83%，吸附率為99.9%，由於這項研究的成功，結束了貴州歷史上不產黃金的歷史，先後向國家交售了黃金8000多兩。此項成果促進了我國同類型金礦的開發利用，同時促進了經濟發展。
4．磁團聚重選新工藝及磁聚機的研究，提出的低品位磁鐵礦利用技術，是低晶位磁鐵礦選礦技術的突破，可使含Fe259《一30%的磁鐵石英岩增加可利用儲量50億噸以上。該項目研製成功。曾獲得1987年國家科技進步一等獎，地礦部科技成果特等獎，]989年中國專利局和世界產權組織聯合在中國首次評選的中國專利發明創造金獎。該發明已在首都鋼鐵廠選廠推廣，提高生產能力16%，降低了鐵精礦成本。從1986—1989年3年中，累計新增產值1．78億元，新增利潤7227萬元。
5．電磁液體靜力分選機研製成功，解決了細粒金剛石(粒度在0．5±0．2mm之間)的回收問題，為國家增加可利用的金剛石儲量400餘刀克拉，節省地勘費1900萬元。
其他還有廣西碳酸錳礦的利用研究，與國外試驗指標相比，金屬回收率提高了20%。從鈦白水解母液中回收氧化鈧研究，採用了溶劑萃取一沉澱一灼燒的工藝流程，直接從含鈧鈦白水解母液中回收氧化鈧，獲得的純度99．95%。回收率為71．17%的優質氧化鈧產品。為冶金鈦白車間的廢液利用、提純稀貴金屬開闢了道路。
6．在非金屆礦選冶及開發利用研究中取得一批成果，籌建了一批中試車間，開發研究非金屬礦種達59種，開發套用的礦種有27種，促進了科技成果的轉化。如宜昌店子坪磷礦的試驗研究，創造一種流程簡單、投資少、產率高、不污染環境的重介質處理膠磷礦選礦新工藝，使膠磷礦選礦成本大幅度減少，為此化工部決定在宜昌建選礦廠，一旦建成將為國家每年增利億元；雞西三道溝矽線石選礦的工業試驗，採用脫泥一中性礦漿浮選一強磁流程，獲得精礦石品位為55．23%，回收率為51．64%的累計平均指標，該項試驗成功，使我國誕生了第一條生產300t矽線石精礦生產線，其產品暢銷國內?並逐步扭轉了我國依靠進口矽線石製品的局面。
遼寧翁泉溝含鈾鐵硼礦，通過多方案比較，最終確定了選礦粗粒拋尾一酸法提硼一碳鎂法提取輕質氧化鎂工藝，經濟分析，效益可佳。還有江蘇沭陽藍晶石選礦研究、廈門黃厝海濱砂礦綜合利用、陝西九字溝磷礦尾礦中透輝石利用、川25#富鉀滷水的綜合利用、納河石英砂綜合利用都達到了較高的水平。
非金屬礦產開發套用的礦種多，其加工工藝有創新和突破，套用的領域很廣泛。礦種有膨潤土、高嶺土、硅藻土、伊利石、絹雲母、葉蠟石、珍珠岩、粉石英、透輝石、透閃石、石灰石、沸石、麥飯石、硼鎂石、石英砂、石墨、重晶石、薊石、海泡石、超基性岩、鉀長石、凹凸棒石、矽質粘土、芒硝、泥炭等。用途涉及到農牧業、紡織印染、造紙塗料、日用化工、新型建築材料、陶瓷工業、醫藥衛生、塗料工業、泥漿基料等許多方面。產品有以膨潤土為原料的系列產品，包括鑽井泥漿、4A沸石、有機膨潤土、活性白土，用於棉紡工業的印花糊料、漿料、高檔凝膠等；以凹凸棒石粘土為原料生產的系列產品，如各種塗料、脫色土、填料；以高嶺土為原料生產的造紙原料；由鈣質矽酸鹽填充的聚四氟乙烯製品等產品，還有礦物飼料添加劑、礦物複合肥料、礦物農藥載體、各種果汁、酒類澄清劑、用各種礦物研製的地面磚、釉面磚、拋光粉、礦化劑、淨化劑等都已進入批量生產。據不完全統計，科研成果達400餘項。
三、石油、海洋地質實驗技術方面
石油海洋地質實驗技術已建立了地層古生物門類齊全、技術水平較高的古生物鑑定方法，可為石油普查確定地質年代，劃分地層；油氣分析已有一套完整的測試技術，有機地
球化學已由定性評價發展到定量評價，從有機質豐度單一因素的評價，發展到有機質豐度、母質類型、成熟度、演化史及其他地質發展相結合的多因素評價；海洋測試技術已初步進行了深海大洋的多金屬結核和海底沉積物測試技術研究。
四、岩土力學測試試驗方面
地礦部已建立了岩土物理力學性能試驗技術中心，開展了岩石力學和聲學方面的測試；研究．對我國的主要岩石類型和礦石進行力學、聲學特性測試，獲得了大量的數據。·趣研究建立了高壓固結、普通固結等土工試驗數據處理系統，已在岩土工程試驗和災害地質監測方面得到了套用。
五、計算機技術在地質實驗套用方面
計算機技術在地質實驗工作中已普遍使用。建立了礦物資料庫檢索系統和紅外光譜資料庫，用x衍射儀測定礦物的面網指數和面網間距，按數學模式編制了7種晶胞參數的電腦程式；通用高精度數據採集處理系統已用於古地磁儀和土工試驗的高壓和普通固結儀上；XRF系列和ICP—600型的數據近程通訊系統已經建立，提高了儀器的整體功能。
