淺析地球化學(xué)勘查技術(shù)的應(yīng)用

■萬曉明（陜西省地質(zhì)調(diào)查中心陜西西安710068）

淺析地球化學(xué)勘查技術(shù)的應(yīng)用

■萬曉明
（陜西省地質(zhì)調(diào)查中心陜西西安710068）

地球化學(xué)勘查是通過系統(tǒng)測量天然物質(zhì)的地球化學(xué)性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)各種類型的地球化學(xué)異常的一種調(diào)查方法。地球化學(xué)勘查的核心是方法技術(shù)，準(zhǔn)確地認(rèn)識自然規(guī)律和把握自然規(guī)律，將決定方法技術(shù)和選擇方法技術(shù)的正確性，而正確的方法技術(shù)又反過來服務(wù)于自然界規(guī)律的新發(fā)現(xiàn)與新認(rèn)識。本文詳細(xì)分析研究了地球化學(xué)勘查的技術(shù)方法及其應(yīng)用。

地球化學(xué)勘探

勘查地球化學(xué)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(xué)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。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)。近幾年以來，我國勘查地球化學(xué)的專家在地球化學(xué)填圖、深穿透地球化學(xué)與隱伏區(qū)礦產(chǎn)勘查、巨量金屬聚集與大型礦集區(qū)定量識別與評價、難識別類型或難識別礦種勘查、地球化學(xué)塊體等方面已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，并推動勘查地球化學(xué)進(jìn)入到新的一個理論階段?，F(xiàn)階段，我國的資源形勢日益嚴(yán)峻，在我國工業(yè)、制造業(yè)等需要應(yīng)用四十五種常用礦產(chǎn)中，已有一半以上出現(xiàn)的儲量消耗程度超過儲備資源創(chuàng)造的速度。隨著當(dāng)前我國對礦產(chǎn)資源需求的日益加強(qiáng)，使得勘查礦產(chǎn)的難度也呈現(xiàn)出明顯加大。對此，強(qiáng)化我國礦產(chǎn)資源的勘查能力，從而實現(xiàn)勘查的重大突破，是目前提升我國礦產(chǎn)資源保障水平的主要措施。

1　地球化學(xué)勘查的主要目的任務(wù)

地球化學(xué)勘查目的是發(fā)現(xiàn)與圈定各類地球化學(xué)異常，尋找和發(fā)現(xiàn)礦床。研究和發(fā)現(xiàn)地球形成和演化過程中元素的分布自然規(guī)律與變化特點。研究與發(fā)現(xiàn)元素的分布和豐度、卻等變化規(guī)律與人類生存及發(fā)展的關(guān)系。研究與發(fā)現(xiàn)地球在形成、演化過程中的元素富集與貧化、遷移與分散的規(guī)律性，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)與成礦作用密切相關(guān)的區(qū)域成礦地球化學(xué)環(huán)境及其分布的規(guī)律。自從上世紀(jì)三十年代產(chǎn)生了地球化學(xué)勘查以來，找礦一直是其主要任務(wù)目標(biāo)。隨著時間推移、科技進(jìn)步和人類需求擴(kuò)大，地球化學(xué)勘查的目標(biāo)主要為資源和環(huán)境兩大領(lǐng)域，從以找礦為主，逐漸向地質(zhì)及生態(tài)環(huán)境等多目標(biāo)擴(kuò)展。

2　地球化學(xué)勘查方法

2.1巖石地球化學(xué)找礦

巖石地球化學(xué)找礦是在查明巖石中元素分布的基礎(chǔ)上，總結(jié)出元素分散集中的規(guī)律，研究其與成巖成礦作用的聯(lián)系。通過發(fā)現(xiàn)異常和解釋評價異常來進(jìn)行找礦。巖石地球化學(xué)找礦的研究對象主要是巖石中的原生異常。

2.2土壤地球化學(xué)找礦

土壤地球化學(xué)找礦：應(yīng)用土壤地球化學(xué)測量了解土壤中元素的分布，總結(jié)元素的分散與濃積規(guī)律，研究其與基巖中礦體的聯(lián)系，通過發(fā)現(xiàn)土壤中的異常與解釋評價異常來進(jìn)行找礦的。

2.3水系沉積物地球化學(xué)找礦

水系沉積物地球化學(xué)找礦是通過對河流溝谷中的沉積物（包括湖泊近岸沉積物）的系統(tǒng)采樣分析，研究元素在水系沉積物中的分布，發(fā)現(xiàn)地球化學(xué)異常，圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)和成礦有利地段，為進(jìn)一步詳細(xì)地球化學(xué)勘查和地質(zhì)測量提供依據(jù)。

2.4水地球化學(xué)找礦

由于地下水可帶來潛水面附近的礦化信息，因此是找深部盲礦的有前景的方法。特別是不受覆蓋物的限制，成為覆蓋區(qū)找隱伏礦的重要方法。一個水樣，匯集了匯水區(qū)的綜合信息，與水系沉積物異常形成機(jī)理相似，故而有人又稱水分散流，成為區(qū)域找礦的重要方法之一。水地球化學(xué)異常形成主要來自三個方面的作用，包括：礦物的溶解作用、電化學(xué)溶解作用、微生物的作用。

2.5氣體地球化學(xué)找礦

氣體地球化學(xué)找礦是通過系統(tǒng)測量大氣或壤中氣的氣體成分特征，發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)行找礦。由于氣體穿透力強(qiáng)、擴(kuò)散迅速，反映深度大，人們一直寄希望于用它來找深部盲礦和隱伏礦。特別是在厚層覆蓋區(qū)，其它方法受到限制時，氣體地球化學(xué)方法就更被重視。氣體地球化學(xué)找礦中研究應(yīng)用較多的是烴類氣體找石油天然氣，He、Rn用于找鈾礦，汞氣、SO2、H2S、COS(羰基硫,別名硫化碳酰)和其它含硫氣體，以及CO2、O2氣異常用于找金屬硫化物礦床、金銀貴金屬礦床。其中，應(yīng)用較成功的是烴類氣體直接找油氣田，汞氣異常找硫化物礦床以及He、Rn找鈾礦。含硫氣體、CO2等氣體作為輔助性指標(biāo)，在氣體地球化學(xué)找礦中也有較廣泛的應(yīng)用。

2.6生物地球化學(xué)找礦

生物與其生存環(huán)境是一個統(tǒng)一體。當(dāng)土壤、巖石、水體及大氣中存在地球化學(xué)異常時，必然會對生長在其中的生物發(fā)生影響：這種影響可以從兩方面表現(xiàn)出來，一是引起生物體內(nèi)化學(xué)成分的變化，其中最敏銳的要算微量元素含量及其組分的改變；二是生物的個體或群體的生態(tài)特征發(fā)生變異，甚至出現(xiàn)特殊的種屬以至植物區(qū)系。相應(yīng)地在勘查地球化學(xué)中把前者叫做生物地球化學(xué)異常，后者叫做地植物學(xué)異常，目前這種方法技術(shù)不是很成熟，在實際工作中應(yīng)用較少。

3　地球化學(xué)勘查應(yīng)用

3.1森林沼澤區(qū)的應(yīng)用

我國森林沼澤景觀區(qū)主要分布在大興安嶺、小興安嶺、張廣才嶺和長白山區(qū)，面積約七十萬平方千米，氣候溫和濕潤，凍土凍結(jié)時間長，從而造成土層冷濕、通氣狀況不佳、生物化學(xué)作用受到很大抑制；有機(jī)物分解能力較弱，地表疏松層中保留了較多職務(wù)殘體。同時，由于植被發(fā)育，水土保持良好，地表排水能力較差，地下水位較高，沼澤和濕地十分發(fā)育。長期影響化探效果的干擾物質(zhì)為有機(jī)質(zhì)，選擇排除有機(jī)質(zhì)干擾的辦法，是在森林沼澤景觀區(qū)進(jìn)行化探工作的攻關(guān)點和難點。森林沼澤區(qū)異常查證最關(guān)鍵的是采樣介質(zhì)的選擇。所選擇的介質(zhì)既要能夠最直接地反映成礦信息，又應(yīng)當(dāng)是普遍存在并易于大規(guī)模開展的。注意土壤的分層結(jié)構(gòu)、不同層位的物質(zhì)組成、含量變化和存在形式。重視有機(jī)質(zhì)對元素含量的干擾問題。采樣粒級，應(yīng)采用水系沉積物相同的粒級，在沒有完全確定采樣粒級的情況下，應(yīng)依據(jù)土壤與下伏基巖的關(guān)系，采樣粒級宜粗不宜細(xì)，樣品以基巖風(fēng)化碎屑為主。采樣的難易程度與組合樣點的關(guān)系就是樣品的可靠性與代表性的關(guān)系。

3.2半干旱和干旱區(qū)的應(yīng)用

半干旱、干旱荒漠區(qū)主要包括兩種景觀，即干旱荒漠戈壁殘山景觀和半干旱山地景觀，主要分布在我國西北部。干旱半干旱地區(qū)的特點是受風(fēng)沙干擾十分強(qiáng)烈，而化探技術(shù)必須要有效解決排除風(fēng)積物和鈣積層的干擾。通過篩選粒級來排除風(fēng)塵沙子，了解由于次級景觀條件和地區(qū)差異導(dǎo)致的采樣粒級的差異性。加強(qiáng)元素在鹽基層中遷移及聚集等方面的研究，為該景觀地區(qū)的化探方法提供更合理的理論依據(jù)。該地區(qū)蒸發(fā)作用較強(qiáng)，鹽類沉積物分布較多，以風(fēng)蝕作用為主，物理風(fēng)化和機(jī)械搬運作用強(qiáng)烈，化學(xué)風(fēng)化起較弱作用，水系較短，水系沉積物顆粒較粗。采用地球化學(xué)勘探技術(shù)可以有效圈出地球化學(xué)異常，并與地質(zhì)特征吻合，反映已知礦床的位置，對風(fēng)塵沙子干擾有了足夠的認(rèn)識，采取了相應(yīng)技術(shù)措施，并發(fā)現(xiàn)多處新礦床。

3.3高寒干旱荒漠及湖沼丘陵區(qū)的應(yīng)用

高寒干旱半干旱荒漠山地景觀、高寒半濕潤山地景觀、高寒湖沼丘陵景觀是高寒山區(qū)的三種特有景觀。此地區(qū)地球化學(xué)勘查技術(shù)的重點是排除風(fēng)積物干擾，采樣時要注意樣品代表性，土壤測量樣必須是殘坡積物，不能采集基巖中原始地球花謝信息遭到破壞的粘土化的物質(zhì)。運用地球勘查技術(shù)可以采用礦物分離的方法研究各類物質(zhì)與元素之間的關(guān)系，對細(xì)粒級元素富集的原因進(jìn)行升入分析，對分離出的礦物樣品進(jìn)行鑒定，精確分析礦物含量和元素含量。通過地質(zhì)體中元素分布和元素共生組合規(guī)律的研究，解決諸如區(qū)域構(gòu)造分區(qū)與成礦作用的關(guān)系等基礎(chǔ)地質(zhì)問題。了解該區(qū)域地球化學(xué)環(huán)境的分布特征、分布規(guī)律與地質(zhì)單元的關(guān)系，對成礦礦種和潛在資源量進(jìn)行合理評價與確認(rèn)。

3.4油氣化探

油氣化探是石油天然氣地球化學(xué)勘探的簡稱。石油天然氣化學(xué)勘查技術(shù)利用石油天然氣在形成和運移過程中，在巖體、水體、土壤、氣體和生物體中留下的痕跡進(jìn)行化學(xué)勘查，找出化學(xué)異常。將地球化學(xué)與地質(zhì)學(xué)相結(jié)合，采用多種分析手段，利用有機(jī)質(zhì)來源、有機(jī)質(zhì)的顯微組分組成、有機(jī)質(zhì)元素組成、熱解特征等指標(biāo)來劃分有機(jī)質(zhì)類型，進(jìn)而對烴源巖進(jìn)行定性評價。利用地球化學(xué)勘查方法可以查找出油氣源，確定生油層和儲油層的特點，研究油氣在形成、運移、集中、分散及破壞過程中在天然介質(zhì)中留下的痕跡，成功尋找到可靠油氣藏，對我國油氣產(chǎn)生補(bǔ)充作用。

4　結(jié)束語

綜上所述，地球化學(xué)勘查工作屬于十分復(fù)雜的技術(shù)型系統(tǒng)工程，在這其中，單純的一項化探辦法必然無法對復(fù)雜的勘查環(huán)境做出完美的解釋。所以，在現(xiàn)實的勘查過程中，必須要從意識上關(guān)注化探辦法和物探技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用，最大程度地發(fā)揮每個學(xué)科的特點優(yōu)勢，從而抑制異常的多解性。

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P59[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-224-2