地球化學(xué)塊體方法在隱伏礦床中的應(yīng)用

地球化學(xué)塊體方法在隱伏礦床中的應(yīng)用

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國(guó)對(duì)礦產(chǎn)的需求呈快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。資源不足已成為制約中國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的主要瓶頸之一。出露區(qū)經(jīng)歷了人類肉眼上千年的找礦歷史和一個(gè)多世紀(jì)的系統(tǒng)地質(zhì)勘查,找到新的礦產(chǎn)地的可能性越來(lái)越小,普遍認(rèn)為尋找新的礦床,特別是大型或巨型礦床的最大機(jī)遇是在隱伏區(qū)。從地球化學(xué)角度,礦床的特點(diǎn)是高度富集成礦元素。找礦的實(shí)質(zhì)是尋找元素異常富集的地質(zhì)體。因此,最直接的找礦方法是尋找出露在地表的礦石露頭,如鐵帽。對(duì)于埋藏在淺部地表下的礦床,礦體中的成礦物質(zhì)或元素可以通過(guò)各種營(yíng)力,如在風(fēng)化搬運(yùn)、離子擴(kuò)散、地下水循環(huán)、生物搬運(yùn)等作用下,遷移至地表,利用傳統(tǒng)的勘查地球化學(xué)方法能夠較有效地找到礦。水系沉積物、土壤和巖石地球化學(xué)測(cè)量等傳統(tǒng)化探方法,在20世紀(jì)的找礦實(shí)踐中發(fā)揮了令礦產(chǎn)勘查界矚目的重要作用。而對(duì)于深部隱伏礦床,特別是覆蓋區(qū)找礦條件,傳統(tǒng)化探方法已無(wú)法完全適應(yīng),需要有新的方法技術(shù)予以補(bǔ)充。近年來(lái),隨著成礦理論和分析技術(shù)的發(fā)展,形成了一系列新的地球化學(xué)勘查方法,在隱伏礦床勘查實(shí)踐中經(jīng)受了考驗(yàn),受到越來(lái)越多的關(guān)注。尤其令人矚目的是以地氣法、金屬活動(dòng)法、電地球化學(xué)法、活動(dòng)金屬離子法等一系列偏提取技術(shù)為代表的深穿透地球化學(xué)方法,綜合應(yīng)用地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理、遙感等多元信息來(lái)進(jìn)行勘查的綜合信息找礦方法,在勘查實(shí)踐中取得了顯著的效果。除此之外,從地球化學(xué)塊體這一概念理論出發(fā)發(fā)展的地球化學(xué)塊體方法技術(shù),以國(guó)內(nèi)外近百例礦床勘查發(fā)現(xiàn)史為基礎(chǔ)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)得出的信息找礦戰(zhàn)略,以及以Cu、Fe、Zn等非傳統(tǒng)同位素示蹤技術(shù)為代表的新的示蹤技術(shù),取得了快速的發(fā)展,將會(huì)對(duì)礦產(chǎn)勘查產(chǎn)生重要的影響。同時(shí),傳統(tǒng)的地球化學(xué)勘查方法如地下水地球化學(xué)勘查、植物地球化學(xué)勘查也得到了進(jìn)一步的發(fā)展完善。這些新的進(jìn)展對(duì)尋找隱伏礦床,解決資源短缺問(wèn)題,具有重大的意義。本文對(duì)各種勘查地球化學(xué)方法的概念、理論基礎(chǔ)、使用方法以及應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行了介紹和討論。1電地球化學(xué)的研究國(guó)際找礦界都在致力于研究能探測(cè)更大深度的獲取直接信息的地球化學(xué)找礦方法。20世紀(jì)90年代以來(lái),出現(xiàn)了一些新的能夠有效探測(cè)數(shù)百米深度以下隱伏礦床的方法,這些方法包括瑞典Kristiansson等首先提出的地氣(geogas)法,前蘇聯(lián)的電地球化學(xué)方法(CHIM),美國(guó)Clark等提出的酶提取方法,澳大利亞Mann等提出的活動(dòng)金屬離子法(MMI),以及我國(guó)提出的金屬活動(dòng)態(tài)法(MOMEO)。在這一背景下,Cameron與謝學(xué)錦于1997年第16屆國(guó)際化探大會(huì)期間提出了“深穿透地球化學(xué)”(Deep-penetratingGeochemistry)的概念,來(lái)概括這些新方法、新技術(shù),以推動(dòng)它們的發(fā)展。1.1深穿透地球化學(xué)的研究深穿透地球化學(xué)被定義為,探測(cè)深部隱伏礦或地質(zhì)體發(fā)出的直接信息的勘查地球化學(xué)理論與方法。它是通過(guò)研究隱伏礦成礦元素或伴生元素向地表的遷移機(jī)理和分散模式,含礦信息在地表的存在形式和富集規(guī)律,發(fā)展含礦信息采集、提取與分析、成果解釋技術(shù)以達(dá)到尋找隱伏礦床的目的。與傳統(tǒng)化探方法不同,該理論與方法具有下列特點(diǎn):①探測(cè)深度大,可達(dá)數(shù)百米;②所測(cè)量的主要內(nèi)容是直接來(lái)自深部礦體的直接信息;③這種信息極為微弱,往往在億分之幾至百億分之幾;④但這種微弱信息反而更可靠,因?yàn)槌Ｒ?guī)化探中起干擾作用的物質(zhì)發(fā)不出這種信息。深穿透地球化學(xué)方法研究的是呈極活躍狀態(tài)的金屬,它們可以在地表覆蓋物中形成疊加異常。至于它們是被何種從深部上升的推動(dòng)力攜帶于地表,可能的途徑主要有:①風(fēng)化過(guò)程中元素的物理和化學(xué)釋放;②地下水循環(huán)將元素溶解帶到地表;③離子擴(kuò)散作用;④氧化還原作用;⑤蒸發(fā)作用;⑥植物的根系吸收;⑦氣體擴(kuò)散;⑧氣體搬運(yùn)。不同的學(xué)者對(duì)此有不同的看法。如前蘇聯(lián)發(fā)展的CHIM方法認(rèn)為人工電場(chǎng)是驅(qū)使金屬?gòu)纳畈康竭_(dá)地表的主要?jiǎng)恿?酶提取方法的理論基礎(chǔ)是地下水與自然電化學(xué)作用;起源于澳大利亞的MMI方法認(rèn)為在澳大利亞深風(fēng)化過(guò)程中產(chǎn)生活動(dòng)態(tài)金屬離子;我國(guó)的謝學(xué)錦等傾向于支持地幔脫氣學(xué)說(shuō),認(rèn)為整個(gè)地球都在“漏氣”,這種來(lái)源于地幔的“地球氣”不僅穿過(guò)隱伏礦床攜帶活動(dòng)態(tài)金屬到達(dá)地表,而且可從隱伏或半隱伏的地球化學(xué)塊體中攜帶活動(dòng)態(tài)金屬到達(dá)地表。盡管不同的深穿透地球化學(xué)方法都有各自的解釋,但這些解釋的共同點(diǎn)是:礦床本身及其圍巖中的成礦元素或伴生元素活動(dòng)態(tài)形式,包括各種離子、絡(luò)合物、超微顆粒等,可以在某種或某幾種營(yíng)力的作用下,被遷移至地表,在地表介質(zhì)中形成疊加含量,用適當(dāng)?shù)姆椒ú东@或提取這些元素的疊加含量,可以達(dá)到尋找隱伏礦的目的。1.2金屬基本粒子測(cè)量由于不同學(xué)者對(duì)深穿透地球化學(xué)的元素遷移機(jī)理的理解不同,因此所使用的深部成礦信息提取方法也不同,主要包括金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量(MOMEO)、地球氣納微金屬測(cè)量(NAMEG)、電地球化學(xué)方法(CHIM)、活動(dòng)金屬離子法(MMI)、酶提取法(Enzymeleach)等。這里重點(diǎn)介紹我國(guó)學(xué)者所研發(fā)的金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量和地球氣納微金屬測(cè)量。1.2.1測(cè)量金屬活動(dòng)momeo(1)活動(dòng)態(tài)金屬的概念地下深部成礦元素和伴生元素可以通過(guò)各種途徑:地下水循環(huán)、離子擴(kuò)散、毛細(xì)管作用、電化學(xué)梯度、植物作用和氣體搬運(yùn)等營(yíng)力作用被運(yùn)移至地表,被各種天然捕集物質(zhì),如可溶性鹽類、膠體、粘土、氧化物和有機(jī)質(zhì)所捕獲。金屬元素可形成各種形式的活動(dòng)態(tài)金屬,主要包括:①作為離子狀態(tài)存在;②作為可溶性化合物和絡(luò)合物形式存在;③作為可溶性鹽類;④作為膠體形式吸附在土壤顆粒表面;⑤以離子或超微細(xì)顆粒吸附在黏土表面,或以可交換的離子態(tài)存在于黏土礦物之中;⑥以不溶有機(jī)質(zhì)結(jié)合形式存在;⑦作為離子或超微細(xì)顆粒吸附在礦物顆粒的氧化膜上或被氧化物包裹。不同的元素其活動(dòng)態(tài)形式和賦存介質(zhì)會(huì)有差別,如Au主要的活動(dòng)態(tài)是以超微細(xì)顆粒存在,U在干旱氧化條件下主要以活動(dòng)態(tài)的鈾酰絡(luò)陽(yáng)離子存在,Cu主要以穩(wěn)定形式存在。但無(wú)論何種形式,細(xì)粒物質(zhì)的強(qiáng)烈吸附和可交換性能是活動(dòng)態(tài)元素的天然“捕獲阱”(naturaltrap)。所以分離細(xì)粒物質(zhì)進(jìn)行全量分析或提取某種賦存介質(zhì)進(jìn)行偏量分析都可以獲取含礦信息。(2)各階段的提取方案對(duì)金屬活動(dòng)態(tài)的提取,不僅要破壞載體使金屬釋放出來(lái),而且還要將釋放出來(lái)的金屬能夠溶解于溶液中。因此,金屬活動(dòng)態(tài)提取是針對(duì)金屬活動(dòng)態(tài)本身的提取,而不只是對(duì)載體的提取。據(jù)此,Wang等研制出了金屬活動(dòng)態(tài)2階段提取方案:第一階段是使用順序提取的方法,將載體由弱到強(qiáng)依次溶解,并使金屬釋放出來(lái);第二階段是對(duì)提取液的處理過(guò)程,將第一階段釋放出來(lái)的金屬溶解于溶液中?；顒?dòng)態(tài)金屬的提取包括:①水提取(WEM),提取包括金屬離子、可溶性化合物、可溶性膠體和可溶性鹽類中的金屬元素;②吸附態(tài)提取(AEM),提取吸附和可交換金屬;③有機(jī)結(jié)合態(tài)提取(OBM),提取有機(jī)質(zhì)結(jié)合金屬;④鐵錳氧化物態(tài)提取(FMM),提取氧化物膜吸附或包裹金屬。具體的步驟以及元素分析方法可參考文獻(xiàn)。元素的分析儀器以等離子質(zhì)譜(ICP-MS)為主,配合石墨爐原子光譜吸收(GF-AAS)、預(yù)富集化學(xué)光譜(CP-AES)和原子熒光光譜(AFS)。(3)金礦床形成環(huán)境分析由于金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量方法提取的是深部隱伏礦床發(fā)出的直接信息,該方法適用于不同地表?xiàng)l件下隱伏礦床的勘查,包括沖積平原、熱帶深風(fēng)化殼覆蓋區(qū)、草原覆蓋區(qū)、荒漠戈壁覆蓋區(qū)等。金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量方法能夠提取并探測(cè)幾乎所有金屬的異常,包括Au、Ag、Pb、Cu、Zn、Mo、U、鉑族元素、稀土元素等。至于探測(cè)的深度,已有的試驗(yàn)表明,至少在超過(guò)300m深的礦床上方可以有效地圈出異常。王學(xué)求利用金屬活動(dòng)態(tài)水提取(WEM)對(duì)沖積平原山東省進(jìn)行了試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了4處大規(guī)模的區(qū)域Au異常,其中2處異常是含已知大型金礦床的異常。利用金屬活動(dòng)態(tài)水提取(WEM)、吸附態(tài)提取(AEM)對(duì)位于烏茲別克斯坦西部克孜勒庫(kù)姆沙漠腹地的穆龍?zhí)捉鸬V進(jìn)行了試驗(yàn),在金礦體上方發(fā)現(xiàn)明顯的Au異常。利用金屬活動(dòng)態(tài)提取方法在熱帶深風(fēng)化殼覆蓋區(qū)奧林匹克壩巨型Cu-U-Au-Ag礦床(深約300m)上方發(fā)現(xiàn)明顯的Cu、Au、Hg、Ir、Ta異常。利用有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)提取(OBM)方法在川西北若爾蓋草原覆蓋區(qū)東北寨金礦上方發(fā)現(xiàn)明顯Au異常,已由鉆探證實(shí)為一大型隱伏金礦。王學(xué)求等利用各種金屬活動(dòng)態(tài)提取方法對(duì)東天山進(jìn)行戰(zhàn)略性深穿透地球化學(xué)調(diào)查,共圈出1000km2以上的地球化學(xué)塊體18處,包括銅、鎳、鉛、鋅、銀、金、鎢、鈾、鉑—鈀地球化學(xué)塊體。有6處地球化學(xué)塊體與已知礦集區(qū)相對(duì)應(yīng),新圈定的地球化學(xué)塊體12處中有3處發(fā)現(xiàn)了新的礦床。對(duì)東天山荒漠戈壁覆蓋區(qū)的研究還表明:弱膠結(jié)層是干旱荒漠區(qū)超低密度調(diào)查的有效采樣介質(zhì),并且深部含礦信息主要賦存在細(xì)粒級(jí)部分和氧化地球化學(xué)障中,使用細(xì)粒級(jí)部分與提取氧化物膜中的金屬元素相互補(bǔ)充可以有效地識(shí)別含礦信息。1.2.2我國(guó)始終堅(jiān)持地氣研究的對(duì)象地球氣納微金屬測(cè)量法,即地氣法,最早由瑞典BolidenMineral公司Kristiansson等和Malmqvist等提出,但由于方法在基礎(chǔ)理論上存在分歧,西方國(guó)家自20世紀(jì)90年代起少有新的突破性成果的報(bào)道,我國(guó)是世界上唯一始終堅(jiān)持開展地氣研究的國(guó)家。我國(guó)任天祥等提出地氣異常物質(zhì)可能呈納米態(tài)存在和遷移,童莼菡等研究證實(shí)地氣物質(zhì)以納米顆粒存在和遷移并提出其遷移機(jī)制,王學(xué)求等設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)采樣裝置及方法(NAMEG),謝學(xué)錦等提出用該方法做地氣地球化學(xué)填圖,在理論研究發(fā)展的同時(shí)該方法在隱伏礦勘查中發(fā)揮了重要作用。(1)地氣、地表犯罪改造研究基于地球深部存在上升的氣流,當(dāng)上升氣流經(jīng)過(guò)礦體及其所形成的高含量地球化學(xué)塊體時(shí),將把成礦元素及伴生元素的活動(dòng)態(tài)部分(納米級(jí)顆粒、膠體、離子和各種絡(luò)合物)帶到地表。因而采取氣體樣品,分析氣體中金屬元素含量就會(huì)指示深部礦體的存在。地氣測(cè)量方法和地表疏松沉積物中金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量方法的理論依據(jù)基本類似,只是采樣的介質(zhì)不同,地氣法的采集對(duì)象是氣體中的活動(dòng)態(tài)金屬。因而地氣法同樣能夠勘查各種不同地表?xiàng)l件下的隱伏礦床,能夠提取各種不同的金屬異常。(2)高效地氣樣品采集地球氣納微金屬測(cè)量法的采樣方法有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法2種。最初使用埋置集氣法(靜態(tài)法),具有受氣候影響小但采樣時(shí)間長(zhǎng)采樣器回收率低等特點(diǎn),不易開展大規(guī)模的工作。王學(xué)求等設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)采樣裝置使用聚胺脂泡沫塑料加上特殊的負(fù)載作為吸附材料,用抽氣泵快速抽氣,只需幾分鐘就能完成一個(gè)樣品的采集工作。該方法實(shí)現(xiàn)了高速采樣、液態(tài)介質(zhì)高效捕集。缺點(diǎn)是液體捕集劑無(wú)法在埋置采樣中應(yīng)用,使動(dòng)態(tài)采樣中引入誤差上升為技術(shù)問(wèn)題。地氣中的金屬含量非常低,通常10mL氣體中的絕對(duì)含量在ng級(jí)以下,相對(duì)含量在10-2ng/L級(jí)別,因此對(duì)分析技術(shù)的要求極為嚴(yán)格和苛刻,只有使用高靈敏和超高靈敏的分析技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。地氣樣品測(cè)試方法主要有:質(zhì)子激發(fā)熒光光譜分析(PIXE)、中子活化分析(INAA)和等離子質(zhì)譜(ICP-MS)。更詳細(xì)的采樣及處理方法可參考文獻(xiàn)。(3)地氣研究現(xiàn)狀王學(xué)求等利用地球氣納微金屬測(cè)量法,結(jié)合地表疏松沉積物中金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量法,對(duì)山東招遠(yuǎn)市一大型隱伏金礦——大尹格莊金礦的Au元素進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果表明:在礦體上方確實(shí)有“氣態(tài)金”的存在,并且“氣態(tài)金”的含量和地表土壤中Au的全量無(wú)關(guān),而與活動(dòng)態(tài)的Au有關(guān),反映了部分活動(dòng)態(tài)Au并不是土壤所固有的,可能是以某種途徑從深部遷移至地表,帶來(lái)了深部礦化的信息。Wang利用地球氣納微金屬測(cè)量法對(duì)沖積平原山東全省(含膠東金礦)、沙漠覆蓋區(qū)穆龍?zhí)捉鸬V、熱帶深風(fēng)化殼覆蓋區(qū)奧林匹克壩、川西北若爾蓋草原覆蓋區(qū)地區(qū)的隱伏金礦進(jìn)行了試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)金礦體上方具有明顯的Au異常。北祁連盆地區(qū)分布有我國(guó)最大的塊狀硫化物礦床,多被白堊紀(jì)以來(lái)各種運(yùn)積物所覆蓋,近年來(lái)利用地氣測(cè)量法在北祁連黑河盆地的紅層覆蓋區(qū)先后發(fā)現(xiàn)了賴都灘和白柳溝多金屬塊狀硫化物富礦體。汪明啟等采用主動(dòng)法采樣方法對(duì)白柳溝地區(qū)的地氣研究,圈出了Cu、Pb、Zn、Au、Cd、Ba等元素綜合異常帶2條,對(duì)其中的一條異常鉆探驗(yàn)證表明,在150~250m處存在鉛鋅礦化體及金礦化體。劉應(yīng)漢等利用地氣法在Cu、Ni、Zn、Pb、Cr、Au等隱伏礦床方面均取得良好的效果。1995在甘肅肅北黑山打到總厚102m達(dá)到工業(yè)品位的銅鎳礦體,1998年在河北的和順店打到數(shù)十米厚的鉛鋅銀礦體,甘肅靜寧縣蛟龍掌地區(qū)驗(yàn)證見(jiàn)銅鉛鋅礦化體,2002年在河北張全莊金礦區(qū)通過(guò)驗(yàn)證打到厚度超過(guò)1m,延伸超過(guò)200m,品位在6g/t以上的金礦體。2005年在青海祁連縣三叉地區(qū)通過(guò)地氣測(cè)量發(fā)現(xiàn)新的鎘礦化體和鎘礦體。青海拉水峽隱伏銅鎳礦深約50m,為第三系紅層、第四系黃土覆蓋。數(shù)十年來(lái)常規(guī)的地質(zhì)、物化探工作均沒(méi)有成效,利用地氣測(cè)量表明具有明顯的Cu、Ni異常,最后驗(yàn)證見(jiàn)到礦體。1.2.3金屬離子異常電地球化學(xué)方法是前蘇聯(lián)學(xué)者Ryss等提出的一種將地球物理、地球化學(xué)和電化學(xué)綜合交叉為一體的找礦方法,主要應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查的詳查及異常查證階段。該方法用于尋找隱伏礦體的基本原理是:深部盲礦或隱伏礦經(jīng)過(guò)電化學(xué)溶解,在礦體周圍形成離子暈,與成礦有關(guān)的成礦元素及伴生元素在電化學(xué)電場(chǎng)、地氣、地下水運(yùn)動(dòng)等各種自然營(yíng)力作用下遷移到近地表,并以多種形式賦存下來(lái)。在人工電場(chǎng)作用下,礦化相關(guān)的金屬離子平衡發(fā)生改變,金屬陽(yáng)離子在電場(chǎng)作用下向陰極移動(dòng),并形成電解物,收集并分析電極上吸附的電解物,即可發(fā)現(xiàn)相關(guān)的金屬離子異常,從而達(dá)到找礦和評(píng)價(jià)的目的。20世紀(jì)70年代以來(lái),俄羅斯應(yīng)用CHIM法在有色金屬、貴金屬、稀有金屬礦床普查找礦方面取得了顯著的成果。20世紀(jì)80年代該方法傳入我國(guó),羅先熔等率先在國(guó)內(nèi)開展了地球電化學(xué)勘查技術(shù)尋找隱伏礦床的研究工作。CHIM法的缺點(diǎn)是設(shè)備笨重、成本高、工作效率低,不適合大規(guī)模生產(chǎn)的需求。長(zhǎng)安大學(xué)的康明對(duì)該方法進(jìn)行了改進(jìn),在廣西橫縣泰富金礦得到了較好的應(yīng)用效果。1.2.4金屬活動(dòng)離子異?；顒?dòng)金屬離子法(MobileMetalIons,MMI)是澳大利亞的Mann等發(fā)展起來(lái)的。MMI法的理論基礎(chǔ)是深部礦體的金屬活動(dòng)離子可以穿過(guò)上覆的沉積巖石及外來(lái)的沉積物到達(dá)地表,使用某種特殊試劑可以把這種金屬活動(dòng)離子提取出來(lái),這種金屬活動(dòng)態(tài)離子異常經(jīng)常較準(zhǔn)確地位于礦體垂直上方,偶爾也在傾斜上方。MMI法能夠準(zhǔn)確地圈定Au的盲礦體以及隱伏的鎳和賤金屬礦化,并已在澳大利亞、非洲、智利和美國(guó)等許多覆蓋厚度幾米至700m的礦床上圈定出多個(gè)含金、賤金屬和鎳礦化的礦體。1.3有機(jī)碳化學(xué)法國(guó)際勘查地球化學(xué)家協(xié)會(huì)于1997年開始組織實(shí)施了“深穿透地球化學(xué)對(duì)比計(jì)劃項(xiàng)目”,將各國(guó)不同的方法進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,在干旱地區(qū)隱伏礦床上方最明顯的異常是酶提取的Br、I異常與Fe、Mn負(fù)異常;在內(nèi)華達(dá)Mike隱伏金礦上方使用有機(jī)結(jié)合態(tài)提取方法(OBM)效果最好;Mike隱伏銅礦上方使用鐵錳氧化物包裹及吸附態(tài)提取方法(FMM)效果最好;在智利GabySur隱伏斑巖銅礦上方,應(yīng)用水提取(WEM)及吸附態(tài)提取(AEM)方法能夠在整個(gè)隱伏礦床上方地表都圈出明顯的Cu及Ag異常。我國(guó)將深穿透地球化學(xué)方法用于超低密度區(qū)域性地球化學(xué)填圖,先后在沖積平原區(qū)(25萬(wàn)km2)、黃土覆蓋區(qū)(3萬(wàn)km2)、草原覆蓋區(qū)(3萬(wàn)km2)、荒漠戈壁區(qū)(15萬(wàn)km2)以及澳大利亞奧林匹克壩外圍(6000km2)和烏茲別克斯坦穆龍?zhí)椎V區(qū)外圍(1萬(wàn)km2),完成了深穿透地球化學(xué)填圖。目前,正在進(jìn)行全國(guó)76種元素地球化學(xué)圖集的編制。在深穿透地球化學(xué)填圖中,發(fā)現(xiàn)了多處有可能找到新的Au、U、Cu、W、Pt、Pd隱伏礦床的遠(yuǎn)景區(qū)。1.4地球化學(xué)特征深穿透地球化學(xué)勘查方法依靠靈敏的分析技術(shù),能夠探測(cè)到深部礦體的直接信息,開創(chuàng)了新的找礦方法。在近十幾年里迅猛發(fā)展,已成為一種有效的隱伏礦床勘查手段,具有很大的應(yīng)用潛力。但在應(yīng)用的過(guò)程中需要注意的是:(1)深穿透地球化學(xué)方法主要適用于大型、超大型隱伏礦床的勘查。因?yàn)樯畲┩傅厍蚧瘜W(xué)探測(cè)的深度大,還可能存在各種背景噪音的干擾,只有那些具有巨量成礦物質(zhì)富集的大型、超大型礦床發(fā)出的信息才更有可能被識(shí)別出。(2)由于深穿透地球化學(xué)所測(cè)量的來(lái)自深部礦體的直接信息極其微弱,因此發(fā)展新的技術(shù)手段,提高元素的檢測(cè)靈敏度,將會(huì)極大地推動(dòng)深穿透地球化學(xué)的發(fā)展。(3)雖然深穿透地球化學(xué)勘查方法已在礦產(chǎn)勘查中成功應(yīng)用,但是它的理論基礎(chǔ)——成礦元素從深部向地表遷移的機(jī)理仍是勘查地球化學(xué)工作者需要努力解決的問(wèn)題。(4)準(zhǔn)確扣除背景干擾,有效提取成礦信息是深穿透地球化學(xué)應(yīng)用成功的關(guān)鍵。不同的覆蓋區(qū)和礦種,金屬活動(dòng)態(tài)的存在形式會(huì)不同,需要選用不同的提取方法。如CHIM和MMI提取的是離子態(tài)的形式,故對(duì)于那些易呈離子形式的金屬元素(賤金屬和多金屬礦)比較有效;MOMEO提取的不僅是離子態(tài)的形式,還包括超微細(xì)的金屬,故對(duì)于不易形成離子形式的金礦效果突出;Enzymeleach只提取非晶質(zhì)錳的氧化物,所以在氧化環(huán)境條件下效果比較好。2成藏地質(zhì)偵查研究隱伏礦床勘查是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工作,單一的勘查手段往往具有多解性或片面性,多種勘查手段的綜合,或者多學(xué)科信息的結(jié)合,能夠大大提高找礦效率。綜合多種地質(zhì)信息,包括地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理、遙感等勘查信息,而進(jìn)行隱伏礦床勘查的方法,我們稱之為綜合信息找礦。近年來(lái),越來(lái)越多的勘查者提出了綜合不同信息進(jìn)行找礦的思路和方法,包括綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論與方法、礦床模型綜合地質(zhì)信息預(yù)測(cè)技術(shù)、多元信息綜合找礦等。其中尤以王世稱提出的綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論與方法效果顯著,下面以此為例進(jìn)行介紹。綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論與方法最初是由吉林大學(xué)王世稱等于20世紀(jì)80年代提出的。該方法融合了地質(zhì)、地球化學(xué)勘查、地球物理勘查、遙感勘查信息,對(duì)隱伏礦床進(jìn)行勘查和預(yù)測(cè)。20多年來(lái)該理論與方法廣泛應(yīng)用于中國(guó)礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)領(lǐng)域,現(xiàn)已成為礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)通行的理論與方法。2.1成礦預(yù)測(cè)理論與方法綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論與方法以研究地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)和遙感信息為基礎(chǔ),同時(shí)研究信息之間的轉(zhuǎn)換規(guī)律,建立綜合信息找礦模型,開展成礦預(yù)測(cè),應(yīng)用間接信息找尋隱伏礦產(chǎn)資源體,達(dá)到找礦的目的。綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論與方法的成礦學(xué)原理是成礦系列和礦化系列理論。成礦系列是由程裕淇等提出的,是指在一定的地質(zhì)單元中,一定的地質(zhì)發(fā)展時(shí)期,與一定地質(zhì)作用有關(guān)的,在不同或相同的演化階段不同部位形成的有內(nèi)在成因聯(lián)系的一組礦床。各種成因的礦床和不同礦種的礦床是有機(jī)關(guān)聯(lián)的整體,形成成礦系列。成礦系列受控于不同的成礦地質(zhì)條件,可以劃分為變質(zhì)成礦系列、沉積成礦系列、火山成礦系列和侵入成礦系列。礦化系列是礦產(chǎn)資源體系列,指在統(tǒng)一地質(zhì)成礦作用下,形成于一定地質(zhì)構(gòu)造單元上的所有有益元素的濃集地段(其中包括礦床、礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)及原生暈)。礦產(chǎn)資源體集合是密集成群的,絕對(duì)不是獨(dú)生子。礦產(chǎn)資源體由大、中、小型礦床組成,為一個(gè)有機(jī)的整體,具有“鶴立雞群”的分布形式。大型、超大型礦床外圍有姊妹礦,絕大多數(shù)的大型、超大型礦床外圍有隱伏的大型、超大型礦床。綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)理論與方法的地球化學(xué)原理是基于元素的成礦地質(zhì)背景及成礦系列分別具有獨(dú)特的元素組合和異常類型,并且二者之間具有某種內(nèi)在聯(lián)系。地球化學(xué)信息從異常結(jié)構(gòu)和異常強(qiáng)度等方面直接揭示了礦床及其產(chǎn)出地質(zhì)背景的地球化學(xué)特征。地球物理信息主要用于研究成礦區(qū)域地質(zhì)背景的地球物理標(biāo)志及深部地質(zhì)特征,區(qū)域構(gòu)造格架及其演化規(guī)律。遙感影像宏觀地反映了研究區(qū)景觀地理特征,反映了山勢(shì)、水系組合模式及巖性特點(diǎn)。2.2地質(zhì)、地質(zhì)和地質(zhì)特征綜合信息找礦模型以礦產(chǎn)資源體為單元,應(yīng)用它們的集合建立統(tǒng)計(jì)性模型。礦產(chǎn)資源體有不同的等級(jí)(礦床密集區(qū)、礦田、礦床、礦體),不同等級(jí)的找礦模型是統(tǒng)計(jì)性模型而不是確定性模型。綜合信息找礦模型以地質(zhì)信息為基礎(chǔ),研究地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)和遙感信息,并研究它們之間信息的轉(zhuǎn)換規(guī)律,應(yīng)用間接信息找尋隱伏礦產(chǎn)資源體和盲礦產(chǎn)資源體,達(dá)到找礦的目的。模型的建立包括如下3個(gè)方面的研究工作:①成礦模式研究,重點(diǎn)進(jìn)行成礦規(guī)律和控礦條件的研究,包括區(qū)域性和礦床地質(zhì)特征的研究,查明礦床地質(zhì)特征,空間展布格局和控礦條件,這是建立找礦模型的前提。②總結(jié)綜合性的找礦標(biāo)志。重點(diǎn)是根據(jù)地質(zhì)體(包括礦化單元)的地質(zhì)特征研究以及地質(zhì)體之間地球物理和地球化學(xué)等性質(zhì)差異的分析,確定能區(qū)分和識(shí)別不同地質(zhì)體的各種標(biāo)志。③在以上工作基礎(chǔ)上,以一定礦產(chǎn)預(yù)測(cè)對(duì)象——礦化單元為目標(biāo),研究綜合標(biāo)志的關(guān)聯(lián)和綜合信息的模式化。2.3地質(zhì)及地質(zhì)信息乳山金礦區(qū)位于膠東半島東部乳山縣境內(nèi),屬牟平—乳山近南北向金礦成礦帶的南半部。區(qū)內(nèi)主要有金青頂、唐家溝、英格莊、初家溝、胡八莊、銅錫山、三甲、東峒嶺等金礦,金礦點(diǎn)星羅棋布。通過(guò)綜合該區(qū)金牛山金礦中有關(guān)的地質(zhì)信息:包括斷裂控礦構(gòu)造,脈巖信息(閃長(zhǎng)玢巖脈、煌斑巖脈、石英脈及二長(zhǎng)斑巖脈等),圍巖蝕變信息(鉀化、黃鐵絹英巖化、絹英巖化、硅化等該區(qū)重要的找礦信),礦物學(xué)信息,地球化學(xué)信息(指示元素異常強(qiáng)弱和單個(gè)階段形成原生暈的軸向分帶特征等)以及地球物理信息(礦體與圍巖具有不同的電阻率值)等綜合研究,進(jìn)行了礦體的定位預(yù)測(cè)。根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料及已經(jīng)掌握的成礦規(guī)律,礦山部在金牛山成礦帶優(yōu)選了13個(gè)探礦靶區(qū),其中10個(gè)靶區(qū)已被中國(guó)冶金地質(zhì)勘查工程總局地球物理勘查院物探中心所進(jìn)行的“山東牟平金牛山金礦床的構(gòu)造疊加暈研究及深部預(yù)測(cè)”證實(shí),此研究項(xiàng)目最終圈定Au金屬量20t,潛在價(jià)值約30億元。優(yōu)選的13個(gè)探礦靶區(qū)在2007年的探礦工作中都發(fā)揮了重要作用,總共探明新增332級(jí)以上地質(zhì)儲(chǔ)量580831t,獲得Au金屬量2.395t。3新的勘查技術(shù)深穿透地球化學(xué)方法和綜合信息找礦方法在隱伏礦床勘查中的應(yīng)用已相對(duì)較為成熟。除此之外,成礦理論、分析技術(shù)上的突破,找礦經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),還引發(fā)了眾多新的勘查技術(shù)的出現(xiàn)。在成礦理論上,如地球化學(xué)塊體這一概念的提出和完善,發(fā)展出了地球化學(xué)塊體方法技術(shù)。在找礦經(jīng)驗(yàn)總結(jié)上,施俊法等通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外近百例礦床發(fā)現(xiàn)史的經(jīng)驗(yàn)總結(jié),提出了信息找礦戰(zhàn)略。在分析技術(shù)上,隨著多接收杯電感耦合等離子質(zhì)譜(MC-ICP-MS)的出現(xiàn),發(fā)展出了Cu、Fe、Zn等非傳統(tǒng)同位素示蹤技術(shù)。3.1地球化學(xué)塊體20世紀(jì)80年代,找尋巨型礦床成為國(guó)際礦業(yè)界勘查活動(dòng)的焦點(diǎn),許多地質(zhì)學(xué)家一直試圖從成礦過(guò)程、成礦環(huán)境和成礦條件來(lái)辨認(rèn)巨型礦床與一般礦床的差異,然而沒(méi)有成功。我國(guó)開展了20多年的區(qū)域地球化學(xué)全國(guó)掃面(RGNR)計(jì)劃,獲得全國(guó)逾600萬(wàn)km2國(guó)土面積的高質(zhì)量元素分析的海量數(shù)據(jù),在這一背景下,謝學(xué)錦等通過(guò)分析這些數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)自然界存在著一系列比傳統(tǒng)意義的分散暈分散流更為寬廣的套合的地球化學(xué)模式譜系,由此提出了地球化學(xué)塊體的概念。經(jīng)過(guò)最近幾年的發(fā)展,完善了地球化學(xué)塊體的概念:認(rèn)為地球化學(xué)塊體是地球上某種或者某些元素高含量的巨大塊體,是地球從形成與演化至今不均勻的總顯示,為大型至巨型礦床的形成提供了必要的物質(zhì)供應(yīng)條件。由地球化學(xué)塊體這一概念出發(fā),發(fā)展了一套新戰(zhàn)略和方法技術(shù)用于找礦研究。具體分3步:①對(duì)一個(gè)大的研究目標(biāo)域(如一個(gè)省或一個(gè)國(guó)家)某個(gè)金屬元素的資源潛力進(jìn)行評(píng)價(jià);②根據(jù)研究目標(biāo)域的資源潛力指出最有遠(yuǎn)景的大型礦(礦集區(qū))的靶區(qū);③結(jié)合地質(zhì)地球物理遙感資料對(duì)靶區(qū)(遠(yuǎn)景區(qū))做進(jìn)一步的優(yōu)選縮小。地球化學(xué)塊體的理論與方法學(xué)研究雖然尚在初期階段,但已為勘查地球化學(xué)、礦床學(xué)與成礦學(xué)開拓了眼界,并提供了新的研究思路。如王學(xué)求等通過(guò)在東天山15萬(wàn)km2的戰(zhàn)略性深穿透地球化學(xué)調(diào)查共圈出超過(guò)1000km2的地球化學(xué)塊體18處,根據(jù)這些塊體與礦集區(qū)的對(duì)比,發(fā)現(xiàn)所有的已知礦集區(qū)都位于地球化學(xué)塊體的范圍之內(nèi),地球化學(xué)塊體為礦集區(qū)的形成提供了豐富的物質(zhì)基礎(chǔ);有礦集區(qū)的存在一定有地球化學(xué)塊體的存在,但反過(guò)來(lái)有地球化學(xué)塊體的存在不一定有礦集區(qū)的存在,地球化學(xué)塊體是客觀存在的,而礦集區(qū)是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的一系列礦床并勘探到一定程度才能稱作礦集區(qū);因此,地球化學(xué)塊體內(nèi)可能會(huì)存在潛在的礦集區(qū),這為利用地球化學(xué)塊體預(yù)測(cè)新的礦集區(qū)提供了依據(jù)。地球化學(xué)塊體的理論方法用于各種資源潛力評(píng)估,為隱伏礦床的尋找提供了依據(jù),縮小了靶區(qū)。如劉大文等利用地球化學(xué)塊體的概念和中國(guó)區(qū)域化探掃面的成果對(duì)中國(guó)錫資源潛力評(píng)價(jià)的方法技術(shù),描述了中國(guó)錫地球化學(xué)塊體的空間分布特征,分析了這些地球化學(xué)塊體與地質(zhì)體和已知錫礦床的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系,確定了中國(guó)錫在8、10μg/g含量級(jí)次的地球化學(xué)塊體成礦率為0.205%和0.208%,同時(shí)根據(jù)在中國(guó)大陸所圈定的錫地球化學(xué)塊體的分布及其特征計(jì)算出中國(guó)錫的潛在資源量為1609萬(wàn)和1406萬(wàn)t。3.2信息方法與地質(zhì)特征信息找礦戰(zhàn)略是由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心情報(bào)室施俊法等通過(guò)研究國(guó)內(nèi)外近100個(gè)典型礦床(重點(diǎn)是國(guó)外33個(gè)大型超大型隱伏礦床)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程,系統(tǒng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)而提出的隱伏礦找礦的新思路和新方法。信息找礦戰(zhàn)略可表達(dá)為:針對(duì)巨型礦床勘查,應(yīng)瞄準(zhǔn)隱伏礦和難識(shí)別礦,以直接找礦信息(化探資料)為先導(dǎo),結(jié)合地質(zhì)和地球物理信息,迅速掌握全局,逐步縮小靶區(qū),直至找到大型、特大型礦床。該理論主要有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí):(1)直接信息是最可靠的找礦信息,在礦產(chǎn)勘查中必須起先導(dǎo)的作用。直接信息與間接信息在一定條件和環(huán)境下可以互相轉(zhuǎn)化,只有在信息具有直接指示礦床存在和分布的特性時(shí),它才會(huì)發(fā)揮實(shí)際的找礦效能。因此,多學(xué)科信息的收集和綜合分析,是信息找礦戰(zhàn)略實(shí)施的核心。(2)在覆蓋區(qū),地表地質(zhì)觀察無(wú)法進(jìn)行,地質(zhì)理論預(yù)測(cè)的不確定性大大增加,傳統(tǒng)的化探方法也無(wú)能為力,物探幾乎成了別無(wú)替代的戰(zhàn)略手段。但從總體上說(shuō),地球物理信息是間接找礦信息,具有多解性。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的深穿透地球化學(xué)或取的是隱伏礦體的直接信息,為在掩伏區(qū)以化探為主導(dǎo)的勘查戰(zhàn)略開辟了新的前景。(3)針對(duì)擬尋礦床的地質(zhì)特征,抓住深部關(guān)鍵的地質(zhì)因素,查明地球物理和地球化學(xué)特征與它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系,把地球物理和地球化學(xué)判據(jù)轉(zhuǎn)化成找礦標(biāo)志,是提高隱伏礦找礦效率的關(guān)鍵。(4)沒(méi)有純經(jīng)驗(yàn)的勘查,也沒(méi)有純理論的勘查。在找礦工作中,經(jīng)驗(yàn)與理論沒(méi)有明確的界限。成功的礦產(chǎn)勘查是經(jīng)驗(yàn)與理論模式戰(zhàn)略的交叉與融合。隱伏礦床的勘查是一項(xiàng)極其復(fù)雜的工作,不僅需要理論上的指導(dǎo),經(jīng)驗(yàn)實(shí)踐上的指導(dǎo)同樣非常重要。信息找礦戰(zhàn)略正是在學(xué)習(xí)大量國(guó)內(nèi)外地質(zhì)找礦經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上所總結(jié)的理論,對(duì)于隱伏礦床勘查具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。3.3斑巖銅礦中cu同位素地球化學(xué)分析測(cè)試技術(shù)的突破性發(fā)展開創(chuàng)了地球化學(xué)勘查新的思路。隨著MC-ICP-MS技術(shù)的發(fā)展,非傳統(tǒng)同位素如Cu、Fe、Zn、Mg、Se、Mo等同位素在地質(zhì)上的應(yīng)用迅猛發(fā)展。雖然這些元素的同位素在隱伏礦床勘查中的應(yīng)用還非常少,但已初見(jiàn)端倪。與傳統(tǒng)同位素相比,非傳統(tǒng)同位素在礦床的應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)是能夠利用成礦元素本身對(duì)物質(zhì)來(lái)源及成礦過(guò)程進(jìn)行直接示蹤。如Mathur等對(duì)9個(gè)斑巖銅礦床(美國(guó)亞利桑那的Bisbee、美國(guó)蒙大拿的Butte、美國(guó)亞利桑那州的SliverBell、智利的Rosario、智利的Ujina、智利的Chuquicamata、智利的Escondida、智利的ElSalvador、土耳其的Sirsir)的原生高溫銅硫化物、次生低溫銅硫化物(與銅氧化物)及淋濾帽中的的鐵氧化物的Cu同位素進(jìn)行了研究,所有樣品的δ65Cu值在-16.96‰~9.98‰之間(分析的誤差為±0.14‰)。結(jié)果表明斑巖銅礦中存于高溫深成型、富集型和淋濾帽型等明顯不同的Cu同位素儲(chǔ)庫(kù)。高溫原生礦化的黃銅礦δ65Cu值局限在1‰~-1‰之間,而低溫下形成的次生礦物δ65Cu值則在-16.96‰~9.98‰之間。次生輝銅礦富集重的Cu同位素,δ65Cu值在-0.3‰~6.5‰之間。以鐵氧化物(黃鉀鐵礬、赤鐵礦和針鐵礦)為主的的淋濾帽型礦物富集輕的Cu同位素,δ65Cu值在-9.9‰~0.14‰之間。結(jié)合前人的研究成果,表明淋濾帽和氧化帶礦物具較輕的同位素,而表生樣品中具較重同位素。這一發(fā)現(xiàn)在地質(zhì)勘查中具有重要意義:①通過(guò)測(cè)定銅硫化物、鐵氧化物樣品中強(qiáng)烈分餾的Cu同位素比值,可以區(qū)分表生過(guò)程和Cu淋濾與富集過(guò)程;②Cu同位素的測(cè)定能夠用來(lái)識(shí)別發(fā)生強(qiáng)烈風(fēng)化作用后銅硫化物明顯富集的地表或地下水。目前,我國(guó)以朱祥坤為首的研究團(tuán)隊(duì)開展了Cu、Fe、Zn、Mg等非傳統(tǒng)同位素在礦床中的應(yīng)用示范研究。最近,王躍等對(duì)Cu、Zn同位素在礦床學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的綜述,這一新的同位素示蹤技術(shù)將會(huì)為礦產(chǎn)勘查提供新的工具和手段。4地球化學(xué)特征在非傳統(tǒng)勘查技術(shù)得到迅速發(fā)展的同時(shí),傳統(tǒng)的地球化學(xué)勘查手段也在原有的基礎(chǔ)上取得了新的進(jìn)展,以適應(yīng)隱伏礦床勘查的需要。以下重點(diǎn)介紹地下水地球化學(xué)和植物地球化學(xué)勘查方法的新進(jìn)展。4.1地下水地質(zhì)和采樣地下水地球化學(xué)已應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域多年。在20世紀(jì)70年代尤其普及,當(dāng)時(shí)通常用于鈾礦勘查。最近10年來(lái),隨著分析處理技術(shù)的發(fā)展以及覆蓋層下隱伏礦床勘查因素的驅(qū)動(dòng),地下水地球化學(xué)勘查重新又受到重視。地下水可以與礦化在地下某一深度相互作用,其主量元素、微量元素和同位素特征將發(fā)生改變,如果這種地球化學(xué)特征被保留下來(lái)并被運(yùn)移足夠長(zhǎng)的距離達(dá)到地下水取樣的孔中,就可以用于隱伏礦床的勘查。利用地下水地球化學(xué)方法,可以探測(cè)到200m以下甚至到達(dá)5km的深部。同其他勘查手段相比,地下水地球化學(xué)具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):隨著分析技術(shù)的進(jìn)展,已能快速、靈敏地檢測(cè)地下水中多種元素,而且所需的樣品預(yù)處理量很小;地下水能夠與礦化物質(zhì)直接接觸反應(yīng);地下水采樣可以發(fā)掘三維勘查的潛在可能性;與巖石地球化學(xué)相比,地下水可以從與礦化發(fā)生反應(yīng)的地方流出,從而提供一個(gè)更大的潛在的勘查靶區(qū);許多有意義的物質(zhì)背景濃度很低,因此可提高異常襯度。4.1.1采用了高效的數(shù)據(jù)處理目前影響地下水地球化學(xué)測(cè)量在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)、潛力充分發(fā)揮的最大問(wèn)題在于:勘查者對(duì)地下水地球化學(xué)數(shù)據(jù)做不出全面的解釋。近年來(lái),圍繞這個(gè)問(wèn)題,地下水地球化學(xué)方法在采樣技術(shù)、數(shù)據(jù)處理、研究對(duì)象以及研究方法上取得了新的發(fā)展。在采樣技術(shù)上,擴(kuò)脹封圈系統(tǒng)的使用解決了在滲透率低的斷裂巖石區(qū)采集深部地下水樣品的問(wèn)題,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的打鉆取水方法會(huì)造成污染,加之?dāng)嗔蚜严兜膶?dǎo)水率很低,從中流出的帶礦化信息的水進(jìn)入鉆孔后與地下水混合,既改變了信息出現(xiàn)的位置,又降低了異常的強(qiáng)度。采樣技術(shù)上的改進(jìn)保證了高質(zhì)量、全面的物理化學(xué)數(shù)據(jù)的獲取。關(guān)于數(shù)據(jù)的處理解釋,勘查者研發(fā)了一系列的數(shù)據(jù)處理軟件。常用的軟件如PHREEQC、MINTEQA2和GeochemistsWorkbench,可以用來(lái)計(jì)算礦物飽和指數(shù)和金屬物質(zhì),模擬化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。其他更多的關(guān)于地下水模型的軟件可訪問(wèn)中國(guó)國(guó)際地下水模型中心網(wǎng)址/soft/index.htm。地下水地球化學(xué)數(shù)據(jù)龐大而且復(fù)雜,好的數(shù)據(jù)處理軟件有助于提取更多準(zhǔn)確有用的信息。在研究對(duì)象上,水地球化學(xué)方法用于各種類型的隱伏礦床勘查:斑巖型銅礦、火山成因塊狀硫化物礦床(VMS)、噴流沉積型礦床(SEDEX)、Ni-Cr-PGE礦床、石英脈型金礦、金伯利巖鉆石礦、鈾礦等,也用于區(qū)域上的礦產(chǎn)勘查評(píng)估。在研究方法上,現(xiàn)代的地下水勘查方法主要研究水的離子濃度、元素含量、同位素體系、物理化學(xué)條件(如pH、Eh)等,并且利用商業(yè)軟件處理數(shù)據(jù)進(jìn)行化學(xué)模擬,大量研究所建立的水地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)解釋提供了依據(jù)。同位素體系一般包括H、O、C、S、Sr、Pb等同位素,主要用于物質(zhì)來(lái)源的示蹤,元素含量的異常能用于識(shí)別礦化。4.1.2crenamon省Dickson等對(duì)南澳大利亞古河道隱伏鈾礦床的地下水進(jìn)行了研究。利用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀(ICP-AES)和電感耦合等離子質(zhì)譜計(jì)(ICP-MS)分析地下水各元素含量及Pb同位素,利用商業(yè)軟件及進(jìn)一步的鹽水中含U水組分的較好熱力學(xué)數(shù)據(jù)集,結(jié)合精確溶液化學(xué)模擬,表明南澳大利亞古河道含U沉積物的地下水體為中性、中等鹽度,而其他的地下水體可能以含鹽、常常酸性為特征。這種水體易活化Ra(U的子體產(chǎn)物),依據(jù)地表Rn或伽瑪測(cè)井這類鈾—子體的勘查方法可能是無(wú)效的。對(duì)細(xì)菌還原U4+及觀察到鹽池U含量增高的研究表明:細(xì)菌還原作用可能是古河道鈾礦床形成的另一種機(jī)制。該模型可助于對(duì)將勘查集中到更有利區(qū)域。deCaritat等對(duì)BrokenHill超大型Pb-Zn-Ag礦床的地下水進(jìn)行了研究。該礦體及大量其他小型礦床產(chǎn)于澳大利亞元古宙Curnamona省的有限露頭中。該省中絕大部分被厚達(dá)200m的風(fēng)化層覆蓋,使傳統(tǒng)的勘查手段應(yīng)用受到限制。在Curnamona省南部采集了約300件地下水樣品,測(cè)定了S、Sr和Pb同位素組成,并計(jì)算了過(guò)剩S(SXS)的量,即非蒸發(fā)、非混合的S。研究表明,許多樣品加入了34S虧損的S,這可能與BrokenHill型δ34S特征(平均約0‰,V-CDT)的硫化物氧化作用有關(guān)。此外,Sr同位素識(shí)別了與地下水相互作用的各種基巖,西部多為較低放射成因的阿德來(lái)得期巖石(及礦物)(地下水87Sr/86Sr比值低至0.708),在東部多為高放射成因的Willyama超群巖石(87Sr/86Sr比值高達(dá)0.737)。地下水中207Pb/204Pb與206Pb/204Pb比值可與在該區(qū)已識(shí)別出的不同礦化類型(BrokenHill、Rupee、Thackaringa等類型)對(duì)比,或處于其間。少量采集于礦化附近的樣品具有很好的指示意義(如正SXS、低δ34S、與基巖特征一致的87Sr/86Sr比值及與礦化類型的Pb同位素特征)。對(duì)另外幾個(gè)被沉積覆蓋地區(qū)的研究表明這些地下水與礦化發(fā)生了相互作用。這一研究表明了地下水在隱伏礦床勘查中具有很大的潛力。deCaritat等對(duì)印度Hinta和Kayar2個(gè)地區(qū)的噴流沉積型(SEDEX)多金屬礦床做了研究。礦床的礦化主要以Pb、Zn硫化物為主,發(fā)育于變質(zhì)的長(zhǎng)英質(zhì)和碳酸鹽基底巖石。共取了200多口井的地下水樣品,分析了主量元素濃度及它們對(duì)穩(wěn)定元素離子(如Cl-)的比值、同位素體系、熱動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)果表明水地球化學(xué)對(duì)研究隱伏礦床可能是一種非常有效的手段。Caron等分析了加拿大西北部地體MackenzieMountain的南Nahanni河盆地37000km2范圍內(nèi)的151個(gè)位置泉水的地球化學(xué)數(shù)據(jù),作為這一廣闊地區(qū)的礦產(chǎn)勘查評(píng)估指標(biāo)之一。利用泉水的地球化學(xué),pH值及溫度應(yīng)用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析,圖標(biāo)方法及基本分組方法來(lái)快速有效地識(shí)別帶有高度礦化潛力區(qū)域。由其他方法已經(jīng)識(shí)別的盆地內(nèi)部世界已知典型礦床與用該方法檢測(cè)一致。由于不同的礦床類型有不同的地球化學(xué)特征,開發(fā)出全新的3端元方法來(lái)分析指示礦化性質(zhì)的微量元素?cái)?shù)據(jù)。循環(huán)深度估計(jì)以及最大潛在礦床深度進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)潛力評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性。泉水的循環(huán)深度全范圍為4.7km~200m。總體上講,62個(gè)位置的泉水通過(guò)1種或多種方法被識(shí)別出微量金屬元素含量異常(約占數(shù)據(jù)總量的40%)。特別是11個(gè)位置的泉水通過(guò)3種方法均被劃分為異常,17個(gè)位置的泉水至少通過(guò)2種方法被劃分為異常,其余34個(gè)位置僅1種方法顯示異常。4.2生物地球化學(xué)特征植物地球化學(xué)研究工作始于20世紀(jì)30年代,Tkalich于1938年首先用植物中的鐵含量圈出了西伯利亞一個(gè)毒砂礦床的輪廓。20世紀(jì)60年代,植物已經(jīng)開始作為生物地球化學(xué)勘查手段廣泛用于礦產(chǎn)勘查,隨后的一系列研究表明生物地球化學(xué)能在那些草木茂盛、被風(fēng)化層覆蓋的區(qū)域中,能夠用來(lái)有效地檢測(cè)當(dāng)?shù)氐牡厍蚧瘜W(xué)分布模式。隨著礦產(chǎn)勘查的焦點(diǎn)轉(zhuǎn)向運(yùn)積層覆蓋區(qū),生物地球化學(xué)勘查又再次興起。由于植物的根系能滲透風(fēng)化蓋層吸收隱伏礦床元素,通過(guò)測(cè)定植物中的元素組成有助于隱伏礦床的勘查。植物化探的探測(cè)深度一般為幾十米到幾百米。植物化探的優(yōu)點(diǎn)是:成本低,環(huán)境污染小,容易在大面積的區(qū)域上進(jìn)行采樣,而且植物根系能夠穿透運(yùn)積層,受表層物質(zhì)遷移影響小。植物化探的缺點(diǎn)是容易受植物生長(zhǎng)條件的控制。4.2.1利用icp-ms分析進(jìn)行植物地球化學(xué)測(cè)量近年來(lái),植物地球化學(xué)的一個(gè)重要進(jìn)展是生物地球化學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量不斷積累,與生物地球化學(xué)找礦有關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息得到了系統(tǒng)的總結(jié),如Markert于1994年查證了大量數(shù)據(jù)后,發(fā)表了《世界參考植物元素濃度表》,針對(duì)所有地區(qū)的所有植物提供了一個(gè)平均成分的參考指南,而后的學(xué)者對(duì)該表進(jìn)行了不斷的修正和驗(yàn)證。另一個(gè)重要進(jìn)展是新儀器的出現(xiàn),電子顯微鏡的使用,使研究者可以看到植物中的結(jié)晶相;而ICP-MS分析技術(shù)的完善,可以精確地測(cè)定植物體中微量元素分布,采用0.5g植物干組織就能精確測(cè)定60多種元素。因此,植物地球化學(xué)測(cè)量方法的應(yīng)用變得相對(duì)容易。植物地球化學(xué)測(cè)量對(duì)于干旱荒漠地區(qū)、風(fēng)成沙漠、黃土地區(qū)、多年凍土地區(qū)、沼澤地區(qū)、濕熱地區(qū)等特殊的景觀條件,特別是在外來(lái)運(yùn)