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地质勘查新技术-地球化学找矿法

发布时间:2019-06-17 浏览数:126

地球化学测量(或称地球化学找矿,地球化学探矿,简称化探),是以地球化学及矿床学为理论基础,以矿产勘查为主要目的而发展起来的一门方法学科,最早是20世纪30年代由前苏联建立和应用,很快被世界各国的矿产勘查工作者所接受。

一、地球化学测量法的特点

地球化学测量主要是研究成矿元素和伴生元素在地壳中的分布、分散及集中的规律。在矿体形成的同时在围岩中形成了成矿元素和伴生元素的原生晕,以及在矿体受到破坏过程中发育了较晚期的次生晕。无论是原生晕或是次生晕其分布范围都较矿体大,因此可通过发现这些原生晕及次生晕来达到发现矿体的目的。由于成矿元素及伴生元素所处的介质条件不同,因此其迁移距离有时可很远,甚至达到数千米,故而可以用来发现寻找埋藏很深的隐伏矿体。地球化学测量已经是一种重要的矿产勘查方法;

地球化学测量是通过系统的样品采集来捕捉找矿信息的,由于采样的介质不同,所形成的元素晕也不同,以岩石为采样对象,可形成原生晕,以土壤为采样对象,可形成次生晕,以河流底部沉积物为采样对象,形成分散流,以气体为采样对象,形成气晕,以植物为采样对象,形成生物化学晕等。采样对象的确定,决定于矿产勘查的目的任务,决定于工作区的地质条件,也决定于工作区的地形地貌气候等自然景观条件。

地球化学测量所研究的成矿元素及伴生元素基本上属微量元素,其含量一般较低,甚至只达到克拉克值,因此要求分析测试方法应具有较高的灵敏度及精确度。为达到地球化学测量的有效性,要求样品的采集及加工,必须严格按着规范进行,确保样品的代表性及可靠性。

地球化学测量是通过发现成矿元素及伴生元素的分散晕(流),即通过元素的异常分布来进行找矿的,因此对地球化学元素异常进行正确的解释评价是一项至关重要的研究内容。一般发现了地球化学元素异常并不等于找到矿,引起异常的原因和因素可以是矿体,也可以是某种地质作用(包括矿化作用),只有前者具有找矿意义。因此建立正确合理的找矿异常模式,对异常进行正确的解释评价,是最终达到找矿目的的关键所在。

二、地球化学测量方法分类

根据地球化学测量方法的原理及研究的对象不同,可将其划分为如下类型(表1)

表1 主要化探方法的应用及地质效果表

方法
研究寻找的矿种
采样对象
应用范围
应用效果和实例
岩石测量法(原生晕)
铜、铅、锌、锡、钨、钼、汞、锑金、银、铬、镍、铀、锂、铌、钽等。铁非金属开展了试验
岩石、古废石堆、断裂碎屑物等
区域地质测量、矿产预查普查、详查、勘探、矿山开采
研究地球化学省、指导探矿工程掘进,找寻盲矿体或近索矿体、评价地质体的含矿性均取得良好效果。如青城子铅矿
土壤测量法
能寻找的矿种较多,对有色和稀有金属铜、铅、锌、砷、锑、汞、钨、锡、钼、镍、钴等、贵金属金、银、黑色金属铬、锰、钒及某些非金属(磷)等矿种均可采用
残坡积层土壤、矿帽
矿产预查、普查、含矿区普查都广泛应用。配合1:20万、1:5万、1:1万、1:2000地质填图进行
寻找松散层覆盖下的矿体是一种有效的方法,有时寻找盲矿体也有效。广西某队应用此法发现一个大型钼钒矿
水系沉积物测量法(分散流)
铜、铅、锌、钨、锡、钼、汞、锑、金、银、铬、镍、钴、锂、铷、铯、磷、等,也可寻找铌、钽、铍等稀有金属矿床
水系沉积物、淤泥等
配合1:20万~1:25000区域地质填图或进行区域化探。方法简单、效率高,是目前区域化探的主要方法
近年来应用于区域地质填图和矿区外围找矿,取得显著成绩。如陕西省找到一个有色金属远景区
水化学测量法(水化学)
用于寻找硫化物多金属矿床,如铜、铅、锌、钼、镍、钴、汞和盐类矿体、石油天然气及铀矿床
水(泉水、地下水、井水等)
在气候比较潮湿,地下水露头条件良好,水文网密度大,而水量小的地区最适用
能指示埋藏较深的盲矿床,正切割强的山区,找矿深度可达200m.如江西省钾盐矿床普查中起了特别重要的作用
生物测量法
含铜、铅、锌、钴、钼、镍、钒、铀、锶、钡等元素的矿床
以草本植物或木本植物或木本植物的叶为主
适用于大比例尺普查找矿
能发现的矿化深度较大,通常能发现深11~15m的矿体,在特别有利的条件下能发现深50m的矿体
气体测量法
寻找石油、天然气、放射性元素矿床及含挥发性组分的各类矿床如汞、金、铜及铅、锌、锑、铋、钛、铀、钾盐、硝酸盐等矿床
地面空气、壤中气、空中微尘
地面空气测量对大、中比例尺普查找矿均可采用,壤中气体测量在含矿区找矿可广泛采用
 
地面空气测量对大中比例尺普查找矿能反映出矿床或矿带。壤中气体测量能圈出矿体大致位置,如白银厂黄铁矿型铜矿

随着矿产勘查难度的加大,特别是找矿对象的改变,即由找地表浅成矿转向寻找深部盲矿,找矿难度加大,常规的方法难以达到找矿目的。从20世纪80年代初开始进行了新的化探方法试验,并取得了较好的找矿效果(表2).

表2 综合化探新方法及应用特点简表

方法
方法原理
特点
适用范围
土壤离子电导率测量法
测定样品中多种民晕离子的代参数——电导率,来达到找寻隐伏矿体的目的,属地电化学找矿方法之一
示矿信息强;方法简便;重现性好,误差小、成本低
厚层覆盖区;面积性普查找矿
地电提取离子测量法
利用多个阴极和一个共同阳极组成回路,向地下长时间通电,促使深部矿体离子群两极分化,并向地表运移,在地表接收与矿体相关的成分
电提取异常是离子态;找矿深订大;区分异常与非异常能力强;可发现弱异常
在详查阶段查证异常,确定验证工程位置
土壤吸附相态汞测量法
在土壤中汞气测量基础上发展起来的一种方法,采用控湿热释放装置对土壤样品测量叠加价态汞
快速、简便、效率高、经济找矿效果显著
大面积普查找矿阶段
构造射气测量法
野外实地测量由镭同位素衰变产生的气态放射性元素——氡气,探测隐伏构造
可大致确定构造破碎带位置及其活动性,属物探、化探综合方法
预测受构造控制的隐伏矿体

三、地球化学测量发展趋向

地球化学测量的主要任务是研究地球中元素的分布及其运动规律,其目的是通过发现与矿化有关的地球化学元素异常,寻找有经济价值的矿床。近年来由于区域地球化学找矿的发展,使这门学科的内容发生了重大变化,已经从单纯的以找矿为目的而扩展到地学的其他领域,如为研究岩石学、地层学、构造地质学、矿床学及理论地球化学等提供基础资料。与此同时,在农业、畜牧业、地方病、环境保护等领域也更加广泛地应用地球化学测量的资料,因此地球化学找矿已经不可能完全概括本学科的全部研究内容。近些年提出地球化学勘查这一名词术语,它是系统地在不同领域范围去研究地球中元素的运动规律,从而赋予了地球化学更广泛更全面的研究内容。

为了适应找矿形势的变化,特别是寻找埋藏较深的隐伏矿体,近年来涌现出许多新的化探方法。80年代出现的地压法(geogas)(瑞典Boliden MineralAB公司及驻德科技学院共同推出,1987)可以探测埋深达1000m的矿体。为了寻找埋深较大的矿体,地球化学家们极力研究原生晕的远程指示元素,如Hg,、F、I、 Br等元素的提出,使找矿深度达到500m,而以稀散元素作为指示元素(Se、Te、Ti等),探测深度可达千余米。目前国内外应用的矿物包裹体方法进行直接找矿,主要是根据蒸发晕、热晕、气晕、盐晕等方法,也取得了重大进展。

为了提高地球化学找矿效果,地球化学异常找矿模式的研究,一直是人们关注的重要研究内容。地球化学异常找矿模式是通过总结已知的含矿地质体(矿体、矿床、矿田)的地球化学异常特征,进而总结含矿地质体地质特征与地球化学异常特征之间的成因联系,尽管完全相似的矿床是不存在的,但是在总体上相似,局部不相同的矿床是普遍存在的,各矿床元素分带组合不尽相同,但总的元素分带序列具有一定规律,对于次生地球化学异常模式,在同一种景观地球化学条件下,具有共同的、特定的及最优的工作方法,因此,地球化学异常模式的总结和研究,既是必要也是可能的。目前在进行地球化学异常的总结研究时,很为重视系列模式的建立,即按地质体的不同层次结构而建立相应的模式,如矿体地球化学异常模式,矿床地球化学异常模式,矿田地球化学异常模式等。地球化学异常模式是一项内容广泛的研究总结工作,在大量实际资料基础上,不断完善和建立行之有效的地球化学异常找矿模式。

地球化学测量中某些技术方法的改进提高,对提高找矿效果仍然是十分重要的,如测试分析技术、分析数据的处理技术、自动成图技术等,尽管目前有了长足的进步,但仍然需要继续改进。