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隐伏矿床勘查地球化学进展讨论

更新时间:2009-03-28

近年来,随着成矿理论以及分析技术的发展,逐渐形成了一系列的地球化学勘查方法。其中,地气法、金属活动法、电地球化学法、活动金属离子法等偏提取技术是深穿透地球化学中具有代表性的技术。在实际的矿床勘查中,对地质、地球化学、地球物理、遥感等综合信息的分析,能够为找矿提供充分的理论依据,进一步提高矿产勘查的效率。下面就地球化学勘查方法理论、进展和应用进行分析[1]

1 地球化学概述

从地球化学角度来说,其特征主要体现在高度富集成矿元素,找矿工作主要是为了寻找富集元素和地质体。因此,要想快速找到矿体,需要找出露出地表的矿石。对于埋藏深度较深的地下矿体,矿体中的一些物质元素在多种外力影响下会发生迁移,物质元素会逐渐迁移至地表,通过地球化学方法可以迅速地找到这些物质元素,进而保证找矿效率[2]。水系沉积物、土壤以及岩石地球化学测量等传统化探方法已经不适用于深部矿产勘查工作了。对于深部隐伏矿床,尤其是覆盖区找矿,传统化探方法已经不能满足现代勘查需求。为此,需要加强理论研究,创新技术方法。

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2 隐伏矿床勘查地球化学进展

2.1 深穿透地球化学

所谓深穿透地球化学,就是对隐伏矿成矿元素以及伴生元素向地表迁移的规律和分散的模式进行深入研究,进而帮助勘查人员更好地了解含矿信息在地表中的存在形式以及富集规律,为含矿信息的采集、提取、分析以及成果解释奠定基础,实现找矿目的。与传统化探技术不同的是:①勘测深度大,一些探测深度甚至超过百米;②勘测内容为来自深部矿体的信息;③隐伏矿发出的地质信息较为微弱;④矿体微弱信息更加可靠,但是在常规化探过程中起干扰作用的物质不能发出此类信号。

深穿透地球化学研究对象是活跃状态的金属元素,可在地表覆盖物中形成叠加异常。将地质元素从深部逐渐向上推移至地表,主要途径是:①风化过程中物理化学元素得以释放;②地下水循环,将元素溶解至地表;③离子具有扩散作用;④氧化还原作用;⑤蒸发作用;⑥植物的根系可以吸收;⑦气体逐渐扩散;⑧气体搬运。尽管不同的深穿透地球化学方法解释不同,但是解释也有共同之处,主要如下:矿床自身及其围岩中的成矿元素或者是伴生元素为活动态形式,其中主要包括各类离子、络合物以及超微颗粒等,在外力的多重作用下,成矿元素或其伴生元素运动,逐渐迁移至地表,逐渐在地表介质中富集,形成叠加含晕。对此,在应用深穿透地球化学方法时,需要应用某种元素的叠加含晕以及捕获,从而为寻找隐伏矿提供信息依据。

2.2 综合信息找矿

(1)地球化学块体方法技术。我国就区域地球化学全国扫面计划广泛开展,已经获得了高质量元素分析的海量数据,通过数据分析发现自然界中存在着非传统意义的分散源分散流,逐渐成为了宽广的套合地球化学模式谱系,基于此提出了地球化学块体概念。基于地球化学块体概念的矿产勘查流程如下:①对大的研究目标域中某种金属元素的资源潜力进行评估;②依据研究目标域的资源潜力寻找具有发展潜力的大型矿的靶区;③依据地质地球物理遥感资料对靶区范围进行缩小。

2.3 其他

隐伏矿床勘查是一项复杂且又系统的工作,采用单一的方法进行勘察则存在一定的多解性以及片面性,而多种勘查方法的结合,多类学科信息的综合应用,可以提升找矿的准确性和有效性。可以综合应用的地质信息主要包括地质、地球化学、地球物理、遥感信息等,在进行隐伏矿床勘查过程中,将这种综合性勘查方法称之为综合信息找矿[3]。近些年来,很多学者对综合信息找矿的思路以及方法提出了多种新的说法,如综合信息矿产预测理论和方法、矿床模型综合地质信息预测技术、多元信息综合找矿等。其中,王世称提出来的综合信息矿产预测理论和方法研究成果最为显著。

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(1)典型剖面研究。为了保证地球化学勘查方法的有效性,需该矿带上方进行了剖面测量试验,剖面方向为NNE。测试发现该矿体受到断裂控制,形态较为复杂,局部矿体上端延伸至白垩系火山岩地层中,上方覆盖有50~100m的第四系,风成沙所占比例较高。表1为活动态中不同形式金属统计结果。

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3 实例研究隐伏矿床地球化学勘查技术的应用

3.1 实例概述

由表1可知,Pb、Zn的活动态主要以吸附态以及铁锰态为主;Au的水溶态含量较高,吸附态、有机态以及铁锰态差异较小;Ag在铁锰态中含量最高,其次为有机态,水溶态以及吸附态含量相对更少。

3.2 覆盖层组分特征和理化性质测试

地表疏松沉积物或土壤是地表作用的产物,也是地球化学测量采样的主要介质。介质中元素的分散、富集、土壤组分、理化性质息息相关。该研究区中多以风化残积土以及风成沙为主。将矿体上方的10~30cm土壤分为7个粒级。

3.3 试验结果

(2)非传统同位素。地球化学分析测试技术的重要突破就是开创了地球化学勘查新思路。随着MC-ICP-MS技术的不断发展, 非传统同位素如 Cu、Fe、Zn、Mg、Se、Mo 等同位素在地质勘查中的应用发展迅速。尽管此类元素的同位素在隐伏矿床勘查中的应用较少,但是已经初见成效。和传统同位素相较而言,非传统同位素在矿床中的应用优势主要表现在可以通过对成矿元素、物质来源以及成矿过程进行分析,进而对矿产的信息进行准确的预测与判断。

例6(2008年全国理科Ⅰ卷)如图,一环形花坛分成A,B,C,D四块,现有4种不同的花供选种,要求在每块里种1种花,且相邻的2块种不同的花,则不同的种法总数为( )

 

表1 摇土壤各活动态占活动态总量比例

  

元素 水溶态 吸附态 铁锰态 有机态Pb 0.5 41.8 36.5 21.1 Zn 2.0 35.2 48.8 14.0 Ag 9.5 9.9 56.4 24.3 Au 31.0 23.8 21.4 23.8

某研究区交通便利,地势平缓,海拔高度在1200~1500m,相对高差为10~300m。该区域风积作用普遍,在山脚和平缓处覆盖层较厚。矿区出露地层主要为元古宇红旗营子群老变质岩,其上不整合覆盖有白垩系火山碎屑沉积岩。红旗营子群岩性主要为细粒含榴黑云变粒岩夹大量中细粒浅粒岩,是区域中的赋矿层位,也是该区域铅锌银矿床的潜在矿源层。区内断裂构造复杂。

(2)面积性试验。为了保证细粒级测量在区域上可以反映矿床的存在,则需要进行细粒级的地球化学测量,采样粒级为-100目,采样密度为1样品/km2,分析结果如图1所示。

由图1可知,矿化出露体和隐伏矿中的成矿元素从垂直方向逐渐迁移至地表,同时也存在侧向迁移,形成大面积的异常范围。地表细粒级物质因为具有吸附性以及可交换性特征,因此是深部信息的有效载体,介质分布均匀,可作为采样介质,使用全量熔样,易于标准化等优点。

  

图1 矿区外围细粒级土壤全量地球化学分析

因为该地域地质形成过程特殊,使得大量形成于火山前或火山作用过程中的矿体被火山岩自身所掩盖,很难被发现,同时因为受到风成沙的影响,常规土壤地球化学测量采集基岩上方的残积物质中的较粗粒部分,在风成沙覆盖较厚的地区并非完全可行,不能获得覆盖层下方的矿产信息。细粒级测量在金矿和铀矿中找矿效果良好。土壤中细粒级物质的吸附作用及可交换性能是活动态元素的天然“捕获井”,可以捕获深部迁移信息,所以具有一定的深穿透特征,而采用深穿透地球化学方法也是解决隐伏矿勘查的有效途径。

4 结束语

综上所述,随着找矿深度的加深,隐伏矿、深部矿逐渐成为了矿产勘查的重点所在,而隐伏矿床勘查地球化学相关理论与技术也取得了长足的进步。通过地球化学勘查方法如深穿透方法可对矿产中的细粒级与活动态的地球化学信息进行采集和试验分析,从而对矿产分布进行研究,为找矿工作提供依据。实践证明勘查效果良好。

参考文献

1 祁民,张宝林,郭健.高精度磁测在蒙古国隐伏矿床勘查中的应用研究[J].矿床地质,2010,29(s1):661-662.

2 赵新科,王新社,史功文.井中物探、土壤地球化学测量在隐伏矿床勘查中的应用[J].西部探矿工程,2010,22(9):154-159.

3 文美兰,罗先熔,熊健,等.地电化学法在南澳大利亚寻找隐伏金矿的研究[J].地质与勘探,2010,46(1):153-159.

 
向洪流
《能源与环境》 2018年第02期
《能源与环境》2018年第02期文献

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