非常規(guī)化探方法在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用淺析

摘 要：隨著深部隱伏礦找礦的全面展開，一批非常規(guī)的化探方法，如汞氣測(cè)量、氡氣測(cè)量、金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量、輕烴測(cè)量等開始應(yīng)用于地質(zhì)勘查中，本文簡(jiǎn)要的介紹了汞氣測(cè)量、氡氣測(cè)量、金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量、輕烴測(cè)量等的方法原理和應(yīng)用實(shí)例，并結(jié)合自身找礦實(shí)踐，探討了應(yīng)用中存在的問題和建議。

關(guān)鍵詞：非常規(guī)化探 地質(zhì)勘查 隱伏礦

中圖分類號(hào)：P2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（a）-0086-02

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的消耗量不斷增長(zhǎng)，現(xiàn)有的礦床的資源已經(jīng)越來(lái)越不能滿足日益增長(zhǎng)的需求；同時(shí)，由于礦產(chǎn)勘查程度的逐年提高，露頭礦和淺表礦愈來(lái)愈少，找礦方向不斷向深部空間延伸；現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使找礦工作面臨著新理論、新技術(shù)和新方法的創(chuàng)新、應(yīng)用。在這種背景下，隱伏礦體預(yù)測(cè)理論與方法已經(jīng)成為當(dāng)前成礦學(xué)和礦產(chǎn)勘查學(xué)研究的熱點(diǎn)。

巖石、土壤、水系沉積物測(cè)量等勘查地球化學(xué)的常規(guī)方法，經(jīng)過幾十年的實(shí)踐，已充分證實(shí)了其實(shí)用性和重要性，隨著找礦方法技術(shù)的不斷發(fā)展和提高，一些針對(duì)于隱伏礦體勘查的非常規(guī)地球化學(xué)方法開始應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查，如綜合氣體測(cè)量方法技術(shù)（汞氣測(cè)量、氡氣測(cè)量、輕烴測(cè)量等）、地下納米級(jí)物質(zhì)測(cè)量方法技術(shù)、金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量、應(yīng)用偏提取技術(shù)評(píng)價(jià)金異常及尋找金掩埋礦體的方法、隱伏礦勘查中某些地電化學(xué)方法技術(shù)、尋找隱伏礦的水化學(xué)方法和水電化學(xué)測(cè)量方法技術(shù)、多子樣面型巖石測(cè)量方法、區(qū)域化探異常推斷解釋的計(jì)算機(jī)技術(shù)、七種痕量元素現(xiàn)場(chǎng)快速分析方法等，其目的是在隱伏區(qū)找大型、特大型甚至巨型礦床時(shí)，可以大大降低成本，減少風(fēng)險(xiǎn)。此外，針對(duì)特殊覆蓋區(qū)進(jìn)行了有關(guān)方法研究，如黃土覆蓋區(qū)、森林沼澤區(qū)、玄武巖覆蓋、運(yùn)積物覆蓋區(qū)區(qū)域化探工作方法與異常追蹤方法。

1 非常規(guī)化探方法及其應(yīng)用

1.1 汞氣測(cè)量

汞為親硫元素，在熱液階段以自然汞和汞化合物的形式存在于Cu、Pb、Zn、Mo、Fe等硫化物中，或伴隨揮發(fā)性組分?jǐn)U散、滲濾到巖石、礦物的裂隙或包裹體中，形成汞的原生分散暈。在表生條件下，含汞的金屬硫化物能夠通過氧化還原作用釋放出HgO或汞的氯化物，由于和可溶性汞的鹵化物，在地下溫度、壓力增高的情況下，促使汞隨水蒸氣、地下水沿裂隙向地表遷移，特別是氣態(tài)汞的穿透能力比溶液強(qiáng)很多。HgO和含汞溶液在遷移過程中，易被礦床上方圍巖、土壤吸附（粘土、鐵錳膠體、有機(jī)質(zhì)吸附），同時(shí)形成壤中汞氣。在一定條件下，壤中汞氣和吸附相態(tài)汞保持復(fù)雜的平衡關(guān)系，二者對(duì)深部礦體的賦存位置均有一定的指示作用。根據(jù)HgO及汞化物的熱釋峰溫度，采用溫控?zé)後寽y(cè)量土壤中與礦有關(guān)的疊加價(jià)態(tài)汞（HgO及部分HgCl），來(lái)示蹤隱伏礦體。20世紀(jì)60年代初，原子吸收分析技術(shù)應(yīng)用于汞的測(cè)定，標(biāo)志著超微量汞的分析技術(shù)取得了關(guān)鍵性突破。

中國(guó)的測(cè)汞找礦方法始于1970年，經(jīng)過近40年的發(fā)展目前已趨成熟。近年來(lái)越來(lái)越多找礦實(shí)例已清楚的表明，汞氣找礦方法對(duì)于尋找貴金屬、有色金屬隱伏礦都是行之有效的，特別是對(duì)于隱伏礦床，汞氣化探方法有其獨(dú)特的找礦效果。如劉樹田驗(yàn)證了該方法是尋找隱伏礦體的有效方法之一；王國(guó)華利用壤中汞氣測(cè)量在西天山高寒山區(qū)尋找隱伏礦，效果良好；曾志方在湖南青京寨、三德堂金礦應(yīng)用壤中氣汞量測(cè)量找金，效果顯著。目前，筆者在前人的基礎(chǔ)上，已開發(fā)出一套納米汞氣測(cè)量設(shè)備，使汞氣測(cè)量的野外捕獲率和室內(nèi)釋放率均達(dá)到85%以上，在贛東北、贛西北、贛西、贛南、廣西等地多個(gè)礦區(qū)開展了找礦工作，都取得了較好的效果。

1.2 金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量

金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量是在偏提取方法上發(fā)展起來(lái)的一種利用金屬元素活動(dòng)態(tài)組分來(lái)強(qiáng)化深部礦化信息的找礦方法。在表生條件下，金元素的存在形式有（程志中等，2002）：（1）水溶性鹽類（包括游離離子及可溶性絡(luò)合物）。（2）膠體形式或被膠體吸附。（3）被粘土礦物吸附或呈可交換的離子態(tài)存在于粘土礦物之中。（4）有機(jī)絡(luò)合物及被有機(jī)質(zhì)表面吸附。（5）游離自然金。（6）被鐵錳氧化物吸附或包裹；（7）碳酸鹽包裹。（8）與硫化物結(jié)合。（9）硅酸鹽晶格或缺陷中的金屬。在這些存在形式中，（1）、（2）、（3）、（4）、（6）五種存在形式稱為活動(dòng)態(tài)。用土壤金屬活動(dòng)態(tài)來(lái)探測(cè)深部礦化信息的研究，正引起國(guó)內(nèi)外勘查地球化學(xué)家的重視，他們認(rèn)為在金屬礦產(chǎn)及其圍巖中，與礦有關(guān)的超微細(xì)金屬、金屬離子或化合物含量相應(yīng)增多，并會(huì)在營(yíng)力作用下（地下水、電場(chǎng)、地氣流、蒸發(fā)作用、濃度梯度、毛細(xì)管作用等），向上遷移到達(dá)地表，被上覆土壤或其他疏松物，如可溶性鹽類、膠體、粘土、氧化物和有機(jī)質(zhì)的地球化學(xué)障所捕獲，在原介質(zhì)含量的基礎(chǔ)上形成活動(dòng)態(tài)疊加含量，用適當(dāng)?shù)妮腿⑦@些元素疊加含量提取出來(lái)，從而達(dá)到尋找土壤下伏隱伏礦的目的。目前該方法廣泛應(yīng)用于我國(guó)高山草甸區(qū)、干旱地區(qū)和森林沼澤區(qū)等特殊景觀條件。金屬元素活動(dòng)態(tài)提取方法（MOMEO）經(jīng)過多年的實(shí)踐，已經(jīng)開始走向成熟，在礦產(chǎn)勘查中發(fā)揮著重要的作用，取得了明顯的效果。筆者曾在贛西北銅礦區(qū)、贛東北金礦區(qū)進(jìn)行過相關(guān)方法試驗(yàn)性研究，取得了理想的效果，發(fā)現(xiàn)本地區(qū)Au元素的有機(jī)態(tài)都能很好的示蹤礦化信息。

其他的學(xué)者也做了大量的實(shí)驗(yàn)和研究，并取得了不錯(cuò)的效果。如徐景銀的研究顯示在白云山礦區(qū)，元素活動(dòng)態(tài)測(cè)量，水提取相、粘土吸附相、有機(jī)相和氧化物相中，Cu、Ag、Au都有異常顯示。白金峰使用改進(jìn)后的金活動(dòng)態(tài)分析方法并在東北高寒森林覆蓋景觀某金礦區(qū)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，有機(jī)結(jié)合相的異常強(qiáng)度最大，是在該景觀條件下尋找隱伏礦的最有利相態(tài)。文雪琴用金屬活動(dòng)態(tài)提取法在廣西與山西黃土區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)金的粘土結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)異常清晰地反映在礦體上方；而在雨量充沛的廣西紅壤區(qū)，金的水提取態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)異常較好，而粘土結(jié)合態(tài)金異常效果不太理想。陳希泉通過對(duì)大興安嶺森林覆蓋區(qū)內(nèi)蒙古虎拉林金的活動(dòng)態(tài)測(cè)量方法的研究，找礦效果明顯為。楊理勤對(duì)陽(yáng)山礦區(qū)305脈群上方被梯田、灌木和人工林覆蓋土的分析結(jié)果顯示，金的活動(dòng)態(tài)總量與金礦脈密切相關(guān)，利用金的活動(dòng)態(tài)總量找礦可以準(zhǔn)確定位。

1.3 輕烴測(cè)量

有機(jī)質(zhì)對(duì)金屬的成礦作用及深源巖漿熱液中原生烴類氣體對(duì)成礦的影響已為地質(zhì)、地球化學(xué)工作者所關(guān)注，前人研究指出，有機(jī)質(zhì)對(duì)金屬元素的吸附、活化、遷移和富集沉淀均有重要的作用，在對(duì)各類礦床的金屬礦物氣液包裹體的成分分析表明：輕烴氣體在氣液包裹中占有相當(dāng)?shù)谋壤?，有的為沉積物中有機(jī)質(zhì)熱解所致，有的可能為深源原生烴類氣體。由于烴類（C1～C4）為氣體，易揮發(fā)、易溶、易在巖石各類級(jí)次的裂隙構(gòu)造中遷移。為此，輕烴氣體測(cè)量可嘗試用來(lái)探測(cè)深部隱伏礦體，常用的輕烴有甲烷（C1）、乙烷（C2）、丙烷（C3）、異丁烷（iC4）、正丁烷（nC4）、異戊烷（iC5）、正戊烷（nC5）等。

許多有識(shí)之士都曾提出過將有機(jī)烴氣測(cè)量應(yīng)用于金屬礦床勘查的設(shè)想，部分研究院所亦開展了一些方法有效性試驗(yàn)研究其他學(xué)者也開展過大量的研究，如陳遠(yuǎn)榮對(duì)十幾個(gè)典型金屬礦床進(jìn)行試驗(yàn)研究后，初步總結(jié)了各類金屬礦床上方，有機(jī)烴氣的常見模式，剖析了這些異常模式的成因機(jī)制。李廣之還對(duì)輕烴中的異構(gòu)體進(jìn)行了研究，結(jié)果表明同分子量的正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴，在運(yùn)移過程中受圍巖的物理化學(xué)性質(zhì)及其它外部因素的影響必然產(chǎn)生分異效應(yīng)，從而指示礦化信息。筆者也曾在贛西北銅礦區(qū)外圍開展過輕烴的方法試驗(yàn)性研究，發(fā)現(xiàn)丁烷（C4）和戊烷（iC4）可以更好的示蹤下伏的礦化信息。

1.4 氡氣測(cè)量

1904年加拿大就開始將氡氣測(cè)量方法應(yīng)用于找礦，20世紀(jì)50至60年代美國(guó)也應(yīng)用得比較成功。目前，我國(guó)應(yīng)用氡氣測(cè)量方法在尋找隱伏鈾礦，預(yù)測(cè)煤礦采境，研究現(xiàn)代地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，解決水文地質(zhì)、工程地質(zhì)中斷裂分布，預(yù)報(bào)地震災(zāi)害和環(huán)境污染等方面應(yīng)用得比較廣泛，近年來(lái)隨著高靈敏度、高精度和穩(wěn)定性好的測(cè)氡儀的出現(xiàn)，氡氣測(cè)量方法開始應(yīng)用于尋找隱伏有色金屬礦、圈定油氣藏邊界、確定油氣藏范圍等，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氡氣測(cè)量尋找金屬礦是一種有效的深穿透地球化學(xué)方法，目前主要應(yīng)用于找構(gòu)造破碎帶型隱伏金礦、花崗巖型鎢錫坦鈮礦以及熱液型多金屬礦床，找礦效果良好。

氡氣測(cè)量尋找隱伏有色金屬礦和圈定油氣藏范圍上仍處于試驗(yàn)和摸索之中，如賈國(guó)相在廣西栗木錫礦、四川磨溪油氣田上進(jìn)行了廣泛試驗(yàn)，都取得了良好效果；云南潞西金礦、新疆富蘊(yùn)縣阿克塔斯金礦也開展過氡氣測(cè)量實(shí)驗(yàn)，均確定了一定的找礦效果。

2 存在的問題及建議

汞氣測(cè)量的方法和原理是眾所周知的，但是由于測(cè)汞技術(shù)嚴(yán)格保密，測(cè)量精度的影響因素眾多，在實(shí)際應(yīng)用過程中測(cè)量效果更是千差萬(wàn)別，并未能大范圍的進(jìn)行推廣，主要還是停留在研究試點(diǎn)層面上，商業(yè)性市場(chǎng)操作行為較少，由于技術(shù)壟斷，汞氣測(cè)量成本也相對(duì)較高；金屬活動(dòng)態(tài)測(cè)量、輕烴測(cè)量目前理論研究和測(cè)試手段已經(jīng)相對(duì)成熟，但是目前還停留在科研層面上，尚未應(yīng)用于大范圍、大面積的化探生產(chǎn)，且目前只有為數(shù)不多的實(shí)驗(yàn)室具備測(cè)試資格；氡氣測(cè)量形式上屬物探，但實(shí)質(zhì)是一種氣體地球化學(xué)勘查方法，即非常規(guī)化探方法，其在金屬礦床上的應(yīng)用目前尚還處于探索階段，其形成機(jī)制還需進(jìn)一步的研究；上述方法技術(shù)的相互結(jié)合和配合應(yīng)用也尚未展開，數(shù)據(jù)處理與評(píng)價(jià)方法也需改進(jìn)，需要在傳統(tǒng)地球化學(xué)勘查方法基礎(chǔ)上有所繼承和創(chuàng)新。

綜合來(lái)看，這些方法并不是獨(dú)立存在的，往往需要相互配合，相互印證的。如王學(xué)求根據(jù)近些年發(fā)展起來(lái)的尋找隱伏礦的勘查地球化學(xué)新方法，提出了深穿透勘查地球化學(xué)的概念、理論、研究?jī)?nèi)容、研究意義與必要性，將深穿透勘查地球化學(xué)定義為研究能探測(cè)深部隱伏礦體發(fā)出的直接信息的勘查地球化學(xué)理論與方法技術(shù)，其主要的方法就是金屬活動(dòng)態(tài)、測(cè)Hg、地電的綜合應(yīng)用。陳遠(yuǎn)榮也在貴港慶豐-平南旺石鉛鋅礦帶慶豐已知區(qū)的試驗(yàn)以及幾個(gè)未知區(qū)的評(píng)價(jià)驗(yàn)證結(jié)果表明，使用烴類測(cè)量和吸附相態(tài)汞測(cè)量等綜合氣體地球化學(xué)方法結(jié)合相態(tài)分析技術(shù)，在區(qū)域化探異常評(píng)價(jià)和找礦勘探中是有成效的，并總結(jié)了烴類及吸附相態(tài)汞的異常模式。

總之，只要通過不斷的實(shí)踐和完善，這些非常規(guī)地球化學(xué)方法能廣泛應(yīng)用于隱伏礦的深部勘查外，其工作思路對(duì)于深部找礦具有參考價(jià)值，其應(yīng)用前景也會(huì)愈來(lái)愈廣泛。

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