探討土壤地球化學(xué)在深部礦體勘探中的應(yīng)用

■王雪飛

（河北省保定地質(zhì)工程勘查院河北保定071000）

探討土壤地球化學(xué)在深部礦體勘探中的應(yīng)用

■王雪飛

（河北省保定地質(zhì)工程勘查院河北保定071000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和礦產(chǎn)資源的開發(fā)，找礦難度和找礦壓力不斷加大，深部礦體勘探對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和民生需求越來越為重要，是我國礦產(chǎn)勘查的主要方向。土壤地球化學(xué)是一種直接、快速的找礦方法，但長期以來主要集中在淺覆蓋區(qū)礦體方面，深部礦體勘探方面還有所不足。本文就土壤地球化學(xué)在深部礦體勘探中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要的探討，對土壤地球化學(xué)在我國深部礦體勘探中的應(yīng)用提出了一些有益的看法。

土壤地球化學(xué) 深部找礦 伴生元素

0 前言

改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)取得了飛速的發(fā)展，人民生活得到了極大提高，對礦產(chǎn)資源的需求量越來越大。與此同時，我國現(xiàn)有的眾多生產(chǎn)礦山保有儲量正日益枯竭，淺覆蓋區(qū)礦體日益減少。一方面是日益加大的礦產(chǎn)資源需求，一方面是越來越復(fù)雜的找礦條件，我國礦體勘探面臨著極大的找礦壓力和不斷加大的找礦難度，深部找礦已經(jīng)成為我國礦產(chǎn)勘查的主要方向。下面，本文就土壤地球化學(xué)在深部礦體勘探中的應(yīng)用進(jìn)行簡要的探討，提出一些自己的看法。

1 我國土壤地球化學(xué)找礦的發(fā)展

在土壤地球化學(xué)找礦中，通常將覆蓋在基巖表面的細(xì)粒疏松物質(zhì)通稱為土壤，主要由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、土壤溶液、土壤空氣組成。在不同的母質(zhì)土壤剖面中，其常量元素的分布通常越向上層主要元素含量差異越小，與母巖原始含量關(guān)系越小，因此其主要元素的成分很難反映下伏基巖的巖石成分，但其中的微量元素豐度則主要取決于基巖。土壤地球化學(xué)找礦，即是對土壤中元素的分布進(jìn)行系統(tǒng)測量，分析其分散、集中規(guī)律和礦床表生破壞的聯(lián)系，通常發(fā)現(xiàn)異常并解釋異常進(jìn)行找礦的一種方法。我國最初所采用的化探方法，主要借用國外現(xiàn)成技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，如水化學(xué)法、放射性法、土壤鹽法、微生物法等，不過由于技術(shù)方面的原因這些方法的靈敏度和精度都有所不足，這一方法的應(yīng)用一直處于低谷。在上世紀(jì)八十年代后，化探技術(shù)開始走向輝煌，得到了極大的發(fā)展，被廣泛應(yīng)用于油氣、礦物勘探之中，并催生了很多新技術(shù)，在實踐應(yīng)用中獲得巨大成果，很多技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)行列。

2 土壤地球化學(xué)分析基本依據(jù)

2.1 成礦元素垂向運(yùn)移

礦物元素在地球固體內(nèi)部并非是固定不變的，而是時刻處于高速運(yùn)動狀態(tài)之中，部分元素的遷移速率極高，遠(yuǎn)超過利用擴(kuò)散模式所計算出來的速度。此外，除了成礦作用和地質(zhì)作用會造成地球化學(xué)異常外，已成礦體的元素遷移也會造成地球化學(xué)異常，這種成礦元素的遷移通常表現(xiàn)為垂向運(yùn)移，這種垂向運(yùn)移與其成礦環(huán)境的空間結(jié)構(gòu)有著極大的關(guān)系。在深部礦體勘探中，由于深部礦體處于地下水中，受地下水酸堿度、氧化還原性、有機(jī)無機(jī)物質(zhì)等的影響，礦體會受到物理化學(xué)、電化學(xué)、生物化學(xué)等的作用，形成大量金屬離子。隨著這些金屬離子在礦體周圍不斷聚集，最終造成地下水中金屬離子的濃度差，因此而發(fā)生擴(kuò)散作用發(fā)生垂向運(yùn)移。同時，礦體在氧化還原作用下會釋放熱量，并產(chǎn)生氣體，使地下水溶液形成溫度差、密度差、壓力差、電位差等，造成水溶液產(chǎn)生大規(guī)模環(huán)流使金屬離子發(fā)生垂向運(yùn)移。

2.2 土壤次生暈異常

成礦元素的垂向運(yùn)移最終使金屬離子遷移至潛水面處，在毛細(xì)作用、地下水蒸發(fā)作用、有機(jī)物、吸附作用等的影響下運(yùn)移至地表形成礦體金屬元素濃集區(qū)。當(dāng)濃集于地表的金屬元素受水流沖刷、風(fēng)化剝蝕作用后，最終分散并于匯水盆地以土壤次生暈異常的現(xiàn)象表現(xiàn)出來。金屬元素在匯水盆地形成土壤次生暈異常，通?？梢詫R水盆地分為背景區(qū)、異常元素供應(yīng)區(qū)和異常消減區(qū)三個部分。背景區(qū)位于異常元素供應(yīng)區(qū)的上游，異常元素供應(yīng)區(qū)位于元素濃集區(qū)水系方向的投影上，異常消減區(qū)由于受背景物質(zhì)的沖淡作用呈現(xiàn)出逐漸削減水平。不過，由于采樣位置及周邊地貌的影響，在實際測量中依據(jù)形成異常的距離的線性函數(shù)進(jìn)行計算還有所不足，還需要依據(jù)次生暈規(guī)模等進(jìn)行計算。總的說來，礦體的大小、埋深決定了次生暈的規(guī)模，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行礦石元素的定性和定量分析。

3 深部礦體勘探中土壤地球化學(xué)應(yīng)用方法

3.1 建立土壤地球化學(xué)異常模式

在深部礦體勘探中應(yīng)用土壤地球化學(xué)技術(shù)，應(yīng)當(dāng)先結(jié)合測區(qū)所具備的成礦地質(zhì)條件建立土壤地球化學(xué)異常模式，以分析該測區(qū)地質(zhì)空間成礦作用、控礦因素，把握深部礦體同土壤地球化學(xué)異常特征之間的關(guān)系。如結(jié)合區(qū)域重力場、航磁資料等地球物理特征，分析深部盲礦體、隱伏巖體、熱液活動等與土壤地球化學(xué)異常的關(guān)系；再如結(jié)合景觀地球化學(xué)條件包括氣候、地形、人文活動等，分析土壤地球化學(xué)異常強(qiáng)度、規(guī)模等的影響，最終建立起一個附合測區(qū)特點的土壤地球化學(xué)異常模式。

3.2 采樣

在深部礦體勘探中應(yīng)用土壤地球化學(xué)技術(shù)，采樣應(yīng)當(dāng)注意采樣的類型和深度。通常來說，采樣為腐殖層樣本時，所確定的異常面積較大強(qiáng)度較弱；采樣為土壤B層時，相對于腐殖層采樣面積小強(qiáng)度較大，但會受大量非礦致異常因素的影響；電極或電解液吸收金屬離子采樣時，異常規(guī)模相對較小且強(qiáng)度大，能與背景形成鮮明的對比。在實際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)勘探需要和具體情況確定合適的采樣類型。采樣深度方面，由于部分元素形成異常涉及土壤厚度較大，部分元素形成異常涉及土壤元素較小，應(yīng)當(dāng)根據(jù)檢測元素采取合理的采樣深度，以降低檢測噪音的影響。

3.3 異常提取

土壤地球化學(xué)異常的強(qiáng)度與規(guī)模同礦本埋深、礦體大小、景觀地球化學(xué)等都有關(guān)系，地質(zhì)過程的差異性造成了地球化學(xué)元素在宏觀區(qū)域和微觀尺度上分布的不均勻性，從而造成了土壤地球化學(xué)背景的不均勻性，因此在深部礦體勘探中應(yīng)用土壤地球化學(xué)技術(shù)，提取異常時應(yīng)當(dāng)結(jié)合這些因素的影響來進(jìn)行，充分結(jié)合樣本的空間結(jié)構(gòu)、自相關(guān)結(jié)構(gòu)等考慮。如近年應(yīng)用較多的分形技術(shù)、多重分形技術(shù)等，能很好的從背景中分離異常，在異常提取中能取得較好效果。

[1]劉勇.長江中下游成礦帶湖北段深部找礦的幾點建議 [J].資源環(huán)境與工程，2012（S2）.

[2]吳志華.關(guān)于現(xiàn)代地質(zhì)深部找礦的實踐與思考 [J].國土資源情報，2010（10）.

[3]曹新志，張旺生，孫華山.我國深部找礦研究進(jìn)展綜述 [J].地質(zhì)科技情報，2009（02）

P59[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-208-1