論地球化學的70年發(fā)展

論地球化學的70年發(fā)展

地球研究始于20世紀30年代初。它是通過研究地球化學分散模式,并根據(jù)這些分散模式所形成的地球化學異常去追蹤和發(fā)現(xiàn)礦床。實際上,根據(jù)地球化學方法圈出的異常是一種微礦化露頭(micro-outcrops),因此勘查地球化學是繼承了人類憑著經(jīng)驗用肉眼去觀察礦化露頭或礦化引起的蝕變標志進行直接找礦的傳統(tǒng),但借助于分析技術(shù),將辨認礦化直接信息的能力從人類肉眼的萬分之幾提高到百萬分之幾至十億分之幾。由于地球化學方法辨認微弱礦化直接信息能力的大大提高,因此在發(fā)現(xiàn)難識別礦種或難識別類型以及盲礦上成為了礦產(chǎn)勘查的主導方法。歷經(jīng)70年的發(fā)展,勘查地球化學已經(jīng)從一門經(jīng)驗或技術(shù),發(fā)展成為一門地學分支科學,并且在礦產(chǎn)勘查中取得了巨大成就。在這一歷史巨變中,在國外所表現(xiàn)最為突出的是70年代在斑巖銅礦和鈾礦勘查所取得的成就,而在中國這一表現(xiàn)主要是在金礦勘查中所取得的巨大成就。今天勘查地球化學一方面在出露區(qū)已經(jīng)系統(tǒng)地建立了地球化學分散模式理論基礎(chǔ)和方法技術(shù)程序,但在隱伏區(qū)勘查理論、方法技術(shù)和大型礦定量評價以及某些難識別礦種勘查方面都正在面臨劃時代的革新。我們正處于一個過去取得的成就與未來面對的挑戰(zhàn)的間歇期。本文試圖對過去成功的做法進行一下總結(jié),并對所面臨的挑戰(zhàn)進行闡述。1在礦產(chǎn)化開采中的成就1.1利用地球化學方法發(fā)現(xiàn)的礦床發(fā)現(xiàn)表1是中國地質(zhì)礦產(chǎn)信息研究院對國外20世紀70年代以來,100個大型、超大型金屬礦床發(fā)現(xiàn)的各種方法所起的作用進行的統(tǒng)計。從表中可以看到根據(jù)地表礦化露頭和蝕變標志的觀察和利用地球化學方法在礦床發(fā)現(xiàn)中起著顯著的作用。表2是中國地質(zhì)調(diào)查局根據(jù)原地質(zhì)礦產(chǎn)部從“六五”至“八五”計劃(1981—1995年)這15a所發(fā)現(xiàn)的礦床各種方法所占的比例的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。從這一統(tǒng)計數(shù)據(jù)中可以看出,從20世紀80年代開始勘查地球化學方法在礦產(chǎn)勘查中一直占據(jù)著主導地位,并且它的作用在一直增大,如“六五”期間占所有發(fā)現(xiàn)礦床總數(shù)的58.5%,“七五”期間上升到66%,而到了“八五”期間上升到83.4%。從國內(nèi)外的統(tǒng)計都可以看出:勘查地球化學在礦產(chǎn)勘查中起著至關(guān)重要的作用。1.2利用水系沉積物和土壤測量方法發(fā)現(xiàn)大型斑巖型礦床勘查地球化學自20世紀30年代誕生以來,為全球礦產(chǎn)發(fā)現(xiàn)作出了決定性的貢獻,其中最具有代表性的是3次大規(guī)模發(fā)現(xiàn)高潮:一是從20世紀30年代一直延續(xù)到70年代的前蘇聯(lián)和北美許多斑巖銅礦的發(fā)現(xiàn);二是20世紀70年代美國和加拿大許多鈾礦產(chǎn)地的發(fā)現(xiàn);三是自20世紀80年代一直延續(xù)至今中國數(shù)百個金礦的發(fā)現(xiàn)。從20世紀30年代一直延續(xù)到70年代在前蘇聯(lián)和北美使用地球化學方法發(fā)現(xiàn)了許多斑巖銅礦。如前蘇聯(lián)1932—1933年利用巖屑采樣在中亞Almalyk地區(qū)發(fā)現(xiàn)巨型Kalmakyr和Balikti斑巖銅礦。這是前蘇聯(lián)第一個地球化學勘查成功實例,也是世界上首個報道地球化學找礦成功實例。前蘇聯(lián)另一個重大發(fā)現(xiàn)是利用水系沉積物和土壤測量方法在遠東Baimsky地區(qū)發(fā)現(xiàn)的巨型Peschanka斑巖型銅金礦。這一發(fā)現(xiàn)結(jié)束了位于前蘇聯(lián)遠東地區(qū)環(huán)太平洋帶沒有大型斑巖型銅礦的歷史。加拿大于1968年在環(huán)太平洋帶的育空地區(qū)發(fā)現(xiàn)了Casino斑巖銅礦,這是在北美首個利用地球化學方法斑巖銅礦的實例,使用的是水系沉積物測量和土壤測量方法。20世紀70年代美國和加拿大根據(jù)世界鈾礦資源緊缺的情況分別制定了全國性的鈾礦資源普查計劃,其核心部分是水系沉積物地球化學測量與水化學測量(美國)或湖積物測量(加拿大)。美國的國家鈾資源評價計劃(NationalUraniumResourceEvaluationProgram,NURE),使用每10km2一個樣的采樣密度系統(tǒng)采集水和水系沉積物。加拿大聯(lián)邦-省鈾區(qū)域勘查計劃(Federal-ProvincialUraniumReconnancenceProgram)于1975年開始進行,采樣密度13km2一個湖積物或水系沉積物樣品。這兩個計劃發(fā)現(xiàn)了一批新的鈾礦產(chǎn)地。在中國自1978年開始實施的利用水系沉積物的“區(qū)域化探掃面計劃”(RegionalGeochemistry—NationalReconnaissanceProject,RGNR),截止到2000年已覆蓋了全國近600萬km2的國土。根據(jù)這一計劃所圈定的地球化學異常于20世紀80—90年代發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個金礦。1982年利用水系沉積物測量在河南發(fā)現(xiàn)的大型上宮金礦,這一發(fā)現(xiàn)是我國利用區(qū)域水系沉積物測量方法找到大型金礦的首例。這一發(fā)現(xiàn)突破了在這一地區(qū)幾十年找礦“只見星星,不見月亮”的徘徊局面,導致了其后在熊耳山—小秦嶺地區(qū)一系列中—大型金礦的發(fā)現(xiàn),帶動了整個地區(qū)金礦的找礦突破。1984年區(qū)域化探掃面在貴州發(fā)現(xiàn)了爛泥溝金礦,這一地區(qū)還發(fā)現(xiàn)了一系列大型卡林型金礦,如紫木凼、戈塘等,使該區(qū)成為世界上僅次于美國內(nèi)華達的第二大卡林型金礦集中區(qū)。這兩個金礦區(qū)的金總儲量都已達500t以上,都已跨入世界級金礦區(qū)之一。2在礦產(chǎn)化開采中成功的原因2.1重新發(fā)現(xiàn)區(qū)域低異常下限,形成了超微細金的發(fā)現(xiàn)勘查地球化學的理論基礎(chǔ)是成礦物質(zhì)在成礦過程中在圍巖中留下元素運移軌跡或在成礦以后通過分散在四周巖石、土壤、水系沉積物、水、植物及氣體中形成各種類型的地球化學分散模式,根據(jù)這些元素變化軌跡或分散模式去追蹤和發(fā)現(xiàn)新的礦床。她歷經(jīng)70年的發(fā)展,已經(jīng)從一門經(jīng)驗或技術(shù)發(fā)展成為具有行之有效理論體系的一門地學分支科學。這一理論基礎(chǔ)的體系可以從下列經(jīng)典著作或出版物中得到體現(xiàn)。1941年前蘇聯(lián)的YeASergeev出版了《地球化學探礦法》一書。這是世界上第一本系統(tǒng)闡述地球化學勘查理論與方法的著作。1962年美國H.E.Hawkes與J.S.Webb出版了《礦產(chǎn)勘查的地球化學》一書,系統(tǒng)地闡述了勘查地球化學的理論體系與方法學。1977年前蘇聯(lián)A.Beus和S.V.Grigorian的《礦床地球化學勘查方法》一書系統(tǒng)闡述了原生暈找礦方法和原生暈元素分帶理論以及利用原生暈找盲礦所取得的輝煌成就。1979年謝學錦的《區(qū)域化探》一書對區(qū)域地球化學勘查的理論進行了系統(tǒng)闡述。2000年王學求和謝學錦所著《金的勘查地球化學——理論與方法·戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)》對金礦地球化學勘查的理論與方法進行了系統(tǒng)闡述。同時,1970年國際《地球化學勘查雜志》的創(chuàng)刊,使得勘查地球化學家可以更深入、更迅速地發(fā)表最新研究成果,廣泛地傳播勘查地球化學知識。這里特別強調(diào)的是,中國金礦地球化學勘查的成功與超微細金的發(fā)現(xiàn)以及區(qū)域低異常下限理論的建立是分不開的。中國1979年開始的利用水系沉積物的區(qū)域化探掃面計劃,在全國發(fā)現(xiàn)了一大批異常下限一般在2～4ng/g,異常面積可達幾十km2至幾百km2金的區(qū)域異常。當時,20世紀80年代初,對金表生行為的認識還都限于金是呈顆粒形式存在,密度又大,不會在水系中長距離遷移,而在水系沉積物中為什么會有這樣的低含量、大規(guī)模金地球化學異常?這些異常是如何形成的?對這些問題的回答不僅可以為區(qū)域化探使用低檢出限和低異常下限的方法提供依據(jù),而且可以為異常評價奠定理論基礎(chǔ)。1989年,地球化學樣品中大量超微細金的發(fā)現(xiàn)使得這一問題迎刃而解。表3是超微細金(<5μm)占總金含量的比例。由表3可以看出無論是巖石、土壤、還是水系沉積物都大量存在<5μm的超微細彌散金(包括微粒金、膠體金和亞微米至納米級的各種金顆粒)。圖1是高、中、低含量樣品中金的顆粒分布示意圖。在低含量(<10ng/g)樣品中,不存在大顆粒金;中等含量和高含量樣品中也大量存在超微細金。超微細金具有極強的物理活動性,幾乎能被各種營力做長距離搬運。大規(guī)模區(qū)域低異常下限異常是由超微細金所形成的。這一發(fā)現(xiàn)圓滿地解釋了大規(guī)模區(qū)域金異常的形成機理,為區(qū)域化探使用低異常下限奠定了理論基礎(chǔ),也為金呈納米顆粒遷移和納米成礦學研究提供了直接證據(jù)。同時根據(jù)中國大量測試結(jié)果,1ng/g左右金背景值的精確測定,使得我們不僅可以用更低異常下限去圈定有意義的異常,而且還為我們不再用4ng/g的傳統(tǒng)地殼豐度標準去解釋金是富集還是貧化,去推斷金礦礦源層的異常評價提供了理論依據(jù)。2.2與區(qū)域性的重新定位研究地球化學的發(fā)展方向所有的地球化學勘查方法都需要有相應(yīng)的分析技術(shù)來分析所采集的各種樣品,因而勘查地球化學方法的發(fā)展與分析技術(shù)的發(fā)展是密不可分的。20世紀30年代末40年代初發(fā)射光譜方法的出現(xiàn)導致了勘查地球化學在蘇聯(lián)的誕生;快速比色方法的出現(xiàn)推動了地球化學勘查方法在美、英、加、德、法等國的發(fā)展;而70年代原子吸收方法和X射線熒光方法的大規(guī)模應(yīng)用則使地球化學勘查從一種局部的輔助性的找礦方法開始向區(qū)域性的戰(zhàn)略性方法轉(zhuǎn)變;80年代等離子火焰光譜方法在勘查地球化學中的應(yīng)用,促成了各國地球化學填圖的實施;90年代等離子質(zhì)譜法又大大地提高了分析靈敏度,增強了地球化學方法識別弱信息的能力和找隱伏礦的能力。隨著地球化學勘查發(fā)展成為一種戰(zhàn)略性方法,所覆蓋的面積越來越大,這就要求大面積地球化學勘查所獲得的數(shù)據(jù)能夠相互對比。中國自1979年開始“區(qū)域化探全國掃面計劃”就開始研制地球化學標準樣用于監(jiān)控分析批次和分析實驗室之間的誤差,先后研制了12個具有72個元素含量值的水系沉積物標準樣(GSS1-12)和6個巖石標準樣(GSR1-6)。這些標準樣對不同分析批次間偏倚的控制,對圖幅間、省際間分析偏倚的控制起到了至關(guān)重要的作用。使得中國獲得了全國可對比的數(shù)據(jù)。2.3泛濫成巖的地區(qū)選擇地球化學勘查從20世紀30年代誕生之日起,那些開創(chuàng)者使用很密的采樣點距,幾m或幾十m進行采樣。他們擔心使用更稀的密度將會漏掉一些重要的信息。因此在這一階段勘查面積限定在幾km2,最多幾十km2里。因此勘查地球化學只能作為礦產(chǎn)勘查的附屬手段,用于局部礦點的評價工作,無法提供新的找礦線索。進入50年代后期,地球化學勘查的面積在逐漸擴大到幾百至幾千km2,勘查地球化學在礦產(chǎn)勘查中開始發(fā)揮越來越重要的作用。它不僅可以用于局部礦點評價,而且還可以應(yīng)用于地區(qū)的選擇。從60年代末期開始,特別是進入70年代許多區(qū)域和國家的地球化學填圖計劃開始進行,采樣密度從1個樣/km2至1個樣/幾百km2,覆蓋面積從幾千至上百萬km2。這些巨大的面積及所提供的巨量信息是用高密度采樣所不可想象的。這些巨大的面積以及所提供的巨量信息為新的礦床發(fā)現(xiàn)作出了巨大貢獻。從1981年至1995年這15a期間,原地礦部門根據(jù)“區(qū)域化探全國掃面計劃”在全國共發(fā)現(xiàn)42880個異常(表4)。這些異常為中國新礦的發(fā)現(xiàn)起到了巨大的作用。其中檢查的異常數(shù)12289個,約占發(fā)現(xiàn)異常總數(shù)的29%;驗證異常數(shù)2314個,約占發(fā)現(xiàn)異?？倲?shù)的5.4%;見礦數(shù)1662,分別占發(fā)現(xiàn)異常總數(shù)的3.9%,占檢查異常數(shù)的13.5%,占驗證異常數(shù)的71.8%。從查證的異常數(shù)可以看出還有70%的異常沒有進行查證,以后隨著異常查證工作的進行,這一比例還會不斷提高。20世紀80年代開始醞釀的國際地球化學填圖計劃(InternationalGeochemicalMapping)及后續(xù)的全球地球化學填圖計劃(GlobalGeochemicalMapping)提出用160km×160km的網(wǎng)格,約5000個樣覆蓋全球。當然這一計劃的主要目的并不是針對礦產(chǎn)勘查,但它所提供的信息卻可以為了解元素在地球表層的宏觀分布,有助于獲得對全球資源分布規(guī)律的認識。中國利用500個的泛濫平原沉積物覆蓋全國的采樣已可以發(fā)現(xiàn)一些這方面重要的信息。因此,隨著地球化學填圖從局部,到區(qū)域,到全國,乃至到全球,將會為多層次礦產(chǎn)勘查與評價提供海量信息。3礦產(chǎn)礦研究與地球化學的挑戰(zhàn)3.1地球化學運動學數(shù)據(jù)的獲取迄今為止人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了元素周期表上104種元素中的88種元素在地殼中的存在(其它為人工合成的)。但人類至今對這88種元素在地球表層各種介質(zhì)的基準值還缺少了解,對它們在全球的分布更是知之甚少(只知道少量元素在地球某一區(qū)域的分布),像比較系統(tǒng)的中國區(qū)域化探掃面計劃,也只分析了39種元素,覆蓋的面積也只有600萬km2。地球化學家的一個夢寐以求的理想是能夠做出這88種元素在全球分布的地球化學圖。這樣我們就會對人類所居住的行星表面元素地球化學分布有一個整體的了解,不僅可以對全球礦產(chǎn)資源的總量評價和分布規(guī)律提供直接信息,而且還會對我們?nèi)祟愃囈陨娴牡厍蚧瘜W環(huán)境、工業(yè)化進程所造成的影響提供最直接的評價依據(jù)。地球化學填圖是多層次的,可以是全球性,全國性,區(qū)域性。中國的國家地球化學填圖計劃,也就是我們通常所說的“區(qū)域化探全國掃面計劃”在1979年提出。由于該計劃采樣密度較大,1個樣/km2。因此該計劃主要用于區(qū)域地球化學編圖,要制作全國地球化學圖,必須將數(shù)據(jù)按一定網(wǎng)格取平均值作圖。到目前為止,該計劃已覆蓋了中國600多萬km2的國土面積,編制了39種元素約900幅1∶200000地球化學圖,并初步編制了1∶5000000和1∶10000000中國地球化學圖。這僅僅是2/3國土的地球化學圖,要完成全國地球化學圖還有很長的路要走。國際地質(zhì)對比計劃IGCP259(InternationalGeochemicalMapping,國際地球化學填圖)和IGCP360(GlobalGeochemicalBaseline,全球地球化學基準)先后于1988和1993年開始啟動。前一個計劃的目的是制訂國際地球化學填圖標準化的方法,以便獲得全球可對比的數(shù)據(jù);后一個計劃的目的是制訂用于全球地球化學填圖的超低密度采樣方法,制作元素周期表上除了惰性氣體元素和人工元素以外的所有天然元素在全球分布的地球化學圖。要獲得如此多元素全球可對比的數(shù)據(jù),有兩個技術(shù)性難題:一是采集什么樣品能夠具有代表性;二是對難分析元素分析方法的突破和標準樣的研制和分析質(zhì)量監(jiān)控。要獲得全球地球化學圖,首先就是要將地球打成格子,在每一格子系統(tǒng)采集有代表性樣品。采樣格子的大小取決于所要編制的地球化學圖詳細程度與時間和經(jīng)費的平衡考慮。如IGCP360計劃提出的目標是用大約5000個采樣格(每個格子大約160km×160km=25600km2)覆蓋全球的陸地面積,每個采樣格中組合一個樣品分析71種元素。采集什么樣的樣品能代表這樣大一個采樣格子的面積,一直使該計劃曾引起較大的爭議。中國的“環(huán)境地球化學監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)與動態(tài)地球化學填圖計劃”作為IGCP-360的試驗性研究項目,發(fā)現(xiàn)泛濫平原沉積物樣品最能反映如此巨大面積元素的平均分布規(guī)律,并具有普遍的適用性。因此泛濫平原沉積物可以作為全球地球化學填圖的首選采樣介質(zhì)。如果有經(jīng)費支持,可以在較短的時間內(nèi)覆蓋全球所有陸地。制作出全球地球化學圖,這樣的地球化學圖可以滿足我們對地球表面元素地球化學分布輪廓的粗略了解。另一難題是必須努力建立多儀器多方法分析系統(tǒng),所有元素分析檢出限必須降至其地殼豐度以下,用標準樣嚴格監(jiān)控實驗室間的偏倚,使數(shù)據(jù)可以全球?qū)Ρ?。由謝學錦院士所領(lǐng)導的正在進行的地質(zhì)大調(diào)查項目“我國西南76種元素編圖試點研究”已經(jīng)在這些難分析元素上取得突破,并且提出了一整套監(jiān)控方案。3.2深穿透地球化學出露區(qū)經(jīng)歷了人類肉眼上千年的找礦歷史和一個多世紀的系統(tǒng)地質(zhì)勘查,找到新的礦產(chǎn)地的可能性越來越小,尋找新的大型礦床的最大機遇是在隱伏區(qū)。國際勘查界,正在聚焦于占陸地面積一半的隱伏區(qū)礦產(chǎn)勘查。這是結(jié)束肉眼找礦時代,進入獲取深部信息找礦時代所面臨的真正挑戰(zhàn)。中國的“區(qū)域化探全國掃面計劃”進行了20a,已覆蓋了全國近600萬km2,但余下的近400萬km2大部分位于覆蓋區(qū),包括西北的干旱荒漠戈壁區(qū)和黃土覆蓋區(qū)、東北的森林沼澤區(qū)、東部的沖洪積物平原區(qū)、青藏高原的高寒草原區(qū)、南方熱帶的磚紅土地區(qū)。尤其是西部的覆蓋區(qū)中蘊涵著重要的戰(zhàn)略性資源,如盆地中的地浸型砂巖鈾礦、石油等,盆地邊緣及青藏高原的大型金屬礦。但由于荒漠戈壁、黃土和高寒草原的廣泛分布以及工作條件的極為困難,大部分隱伏區(qū)過去被認為區(qū)域化探掃面禁區(qū),即使少部分地區(qū)進行了區(qū)域化探掃面工作,但由于覆蓋物的影響、技術(shù)條件不具備和獲取指標的單一,難以滿足對整個中國西部資源潛力的全面了解。要解決在覆蓋區(qū)的地球化學調(diào)查與礦產(chǎn)評價問題,首先就必須發(fā)展能夠探測覆蓋層以下信息的地球化學調(diào)查新理論,發(fā)展一整套完善的從樣品采集、樣品處理、分析測試、質(zhì)量監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、圖件制作的新方法,然后才能根據(jù)所圈定的地球化學塊體和巨量金屬聚集的理論對資源潛力作出直接的評價。針對這一世界性挑戰(zhàn),中國科學家提出了深穿透地球化學的概念,研制了深穿透地球化學方法[21,22,23,24,25,26,27,28,29]。所發(fā)展的深穿透地球化學理論與方法具有下列特點:(1)可以用于大面積隱伏區(qū)的戰(zhàn)略性勘查;(2)方法具有廣譜性,可以適應(yīng)于不同景觀條件的隱伏區(qū);(3)可以提取活動態(tài)金屬,這部分金屬都是可以被成礦流體所利用的,這就使得我們有可能從微觀精細的尺度認識成礦過程和控制礦床形成規(guī)模的“基因”,架起成礦學與找礦學的橋梁。國際勘查地球化學家協(xié)會正在組織的由國際著名的26家礦業(yè)公司參加的“深穿透地球化學方法對比計劃”,目的就是為了完善各家的方法,為尋找隱伏大礦、巨礦服務(wù)。在以往的各類國際合作研究計劃中,還沒有見到如此多的礦業(yè)公司參加,這表明該方法的應(yīng)用性極強,獲得礦業(yè)界的廣泛關(guān)注。通過在國家“攀登計劃”,國家“973”計劃和地質(zhì)大調(diào)查計劃的持續(xù)支持下,已經(jīng)取得了一系列重要進展。發(fā)現(xiàn)戈壁沙漠覆蓋區(qū)深部含礦信息賦存于細粒級粘土,堿性蒸發(fā)障的可溶性鹽類和氧化障的鐵錳氧化物膜中;沖積平原區(qū)深部含礦信息主要賦存于可溶性鹽類、可溶性膠體、可溶性有機物中;高寒草原區(qū)深部含礦信息主要賦存于有機質(zhì)中。這些發(fā)現(xiàn)為深穿透地球化學信息的捕獲和提取以及我國大面積覆蓋區(qū)地球化學調(diào)查與填圖具有重要意義。在信息的捕集、提取和分析上取得一些重要進展,發(fā)展了基于ICP-MS的活動態(tài)多元素分析方法。超低密度深穿透地球化學方法可以有效地應(yīng)用于大面積覆蓋區(qū)地球化學調(diào)查與大型礦集區(qū)評價,結(jié)束了覆蓋區(qū),特別是盆地不能進行地球化學調(diào)查的歷史。通過在東天山進行的15萬km2超低密度深穿透地球化學調(diào)查制作了30余種元素地球化學圖,填補了東天山大部分地區(qū)地球化學空白。新發(fā)現(xiàn)遠景U,Cu,Au,W,Pt和Pd異常10幾處,其中首次在哈密盆地發(fā)現(xiàn)大規(guī)模、高強度鈾異常。盡管取得了很大的進展,但還有一些理論問題和技術(shù)問題有待于解決,如元素在地表覆蓋物中三維地球化學分散模式,建立景觀演化、覆蓋物與含礦基巖之間的關(guān)系等。3.3成礦可利用金屬amof從20世紀80年代以來,尋找和區(qū)分巨型礦床,一直是礦產(chǎn)勘查的焦點。中國的最新研究表明,巨型礦床與一般礦床的主要,并可以量化的差別在于巨型礦床有著巨量的成礦物質(zhì)供應(yīng)。這種巨量的物質(zhì)供應(yīng)表現(xiàn)為地球上存在某種成礦元素含量特別富集的地球化學塊體。但這大量的成礦物質(zhì)中只有一部分呈活動態(tài)易被各種流體攜帶的金屬才能逐步濃集成礦。一個礦床的形成取決于地質(zhì)體中成礦元素是否能被各種流體所淋取隨流體遷移于一定有利位置成礦。如果巖石中的全量再高但金在其中是呈穩(wěn)定態(tài)存在的,就不宜被流體帶出帶入而成礦;相反巖石中即使全量相對較低,但可被成礦利用的活動態(tài)部分卻相對較高,也容易成礦。Seager和Meyer(1982)在對南非金礦的研究后指出:“只有硫化物和粒間金易被變質(zhì)熱液搬運到附近的擴容帶中成礦,禁錮在造巖礦物中的金對成礦幾乎無意義”。并非所有在地球化學塊體內(nèi)的金屬量都能在成礦過程中被利用,只有那些呈活躍形式,易被各種流體攜帶、搬運的那部分金屬才能在成礦過程中起作用,從而我們提出了“成礦可利用金屬”(availablemetalsfororeformation,AMOF)的概念。易被成礦利用的金屬包括各種離子、絡(luò)合物、原子團、膠體和超微細的亞微米至納米金屬顆粒。一個巨型礦床或一個大礦田的形成需要巨大的成礦物質(zhì)供應(yīng)作為基礎(chǔ),這種巨大的供應(yīng)在濃集成礦過程中勢必要留下巨大的軌跡,也就是在礦床或礦田周圍形成的高含量地球化學塊體?？辈榈厍蚧瘜W正是通過各種手段去發(fā)現(xiàn)成礦物質(zhì)這個基礎(chǔ)。測定這種呈活動態(tài)的AMOF金屬在地球化學塊體中的含量,并追蹤其逐步富集的軌跡比測定金屬全量能更可靠的估計成礦金屬的供應(yīng)量從而能更可靠的預(yù)測大型,甚至巨型礦床。我們利用金屬活動態(tài)提取技術(shù),包括水和各種弱的溶劑(模擬自然流體)去提取各種活動態(tài)的金屬部分,就可以獲得可被成礦利用金屬所占其總含量的比例。例如我們對山東膠東金的地球化學塊體中巖石樣品的提取表明活動態(tài)金一般占有30%～50%的比例,平均在40%左右(表5)。膠東地區(qū)與全國其它地區(qū)相比,金的異常規(guī)模并不算很大,但成礦可利用金屬量占的比例卻較高,所以形成有經(jīng)濟價值礦床儲量很大。需要指出的是不同元素,及同一元素在各個地區(qū)可被成礦利用金的含量是不一樣的。吐哈盆地砂巖型鈾礦活動態(tài)鈾的比例在40%～60%左右。這正是我們利用這一特性評價異常成礦的可能性,及評價形成礦床規(guī)模的基礎(chǔ)。一個地區(qū)或一個礦種可被成礦過程所利用的成礦元素比例越大,其形成有經(jīng)濟價值礦床的規(guī)模就會越大。表6給出了根據(jù)成礦可利用金屬量(活動態(tài)金屬)計算出能形成有經(jīng)濟價值礦床的潛在資源量的實例。這種定量評價方法還只是一個開端,還需要對不同礦種,不同類型,不同地區(qū)進行成礦可利用金屬量的廣泛研究,才能建立評價礦床規(guī)模的定量地球化學方法。3.4難識別礦種、難識別礦種勘查地球化學的特點就是它借助于分析技術(shù),可以有效識別肉眼無法識別的礦床類型或礦種,過去在發(fā)現(xiàn)難識別礦種或難識別類型上取得了巨大成功。但現(xiàn)在依然有些新的難識別礦種或難識別類型礦床,有待于深入研究和找礦技術(shù)的突破,如砂巖型鈾礦、黑色巖系中鉑族元素礦床、稀有分散元素礦床和油田中伴生的金屬礦床等。(1)盆地中砂巖鈾礦的性質(zhì)過去對鈾礦的勘查主要是利用放射性方法。放射性方法在鈾礦找礦歷史中發(fā)揮了巨大作用,但放射性方法只適用于尋找出露礦或近地表礦,即使只有幾英尺土壤蓋層或巖石蓋層,該方法就無能為力。現(xiàn)在世界各國都將找礦方向轉(zhuǎn)向盆地中砂巖型鈾礦。而盆地中砂巖型鈾礦都為隱伏礦,產(chǎn)于地表以下幾十m至幾百m深處。因此,發(fā)展能用于盆地砂巖鈾礦評價的地球化學方法是勘查地球化學面臨的重要挑戰(zhàn)。中國正在這方面取得重要進展,利用深穿透地球化學方法的元素活動態(tài)提取測量可以有效發(fā)現(xiàn)300m蓋層以下的鈾礦體,鈾鉬組合異常是砂巖型鈾礦的最顯著標志(圖2)。(2)黑色巖系特征俄羅斯干谷PGE-Au礦床,德國—波蘭交界地帶Cu-Au-PGE礦床,加拿大