地球化學(xué)在覆蓋區(qū)尋找隱伏礦的應(yīng)用及研究

敬博宇

（黑龍江省第五地質(zhì)勘查院，黑龍江 哈爾濱 150090）

1 覆蓋區(qū)找礦的研究現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，對礦產(chǎn)資源的需要量越來越大，礦產(chǎn)資源是不可再生資源，一些地表容易發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源已被大量的開采，基本開發(fā)完畢，這就要求我們尋找地下的隱伏礦，覆蓋區(qū)尋找隱伏礦已經(jīng)引起了人們的重視。覆蓋層對地質(zhì)找礦和成礦預(yù)測起到了阻礙作用，并增加了找礦的成本。國內(nèi)外地質(zhì)局及學(xué)術(shù)界已經(jīng)開始了對覆蓋區(qū)隱伏礦的勘探研究工作，并提出了應(yīng)用地球化學(xué)、地球物理等找礦方法[1]。

人們對于覆蓋區(qū)尋找隱伏礦體的研究主要體現(xiàn)在三個方面，分別為勘查學(xué)、礦床學(xué)及綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測，并取得了大量的成果。成礦系列理論、成礦多樣性與礦床譜系理論、地球化學(xué)塊體、小巖體成大礦理論、成礦動力學(xué)和成礦復(fù)雜性理論等一系列的新理論被提出，為礦床的深部預(yù)測提供了依據(jù)，并提出了五層樓+地下室”模式、淺成低溫?zé)嵋?斑巖型礦床模式等成礦模式，為尋找隱伏礦和深部找礦提供了依據(jù)。除此之外，化探技術(shù)、物探技術(shù)的創(chuàng)新對覆蓋區(qū)尋找隱伏礦體和深部礦體也有很大的推動作用，不同尺度的重力、磁法、電法、地震及測井等多種方法在覆蓋區(qū)尋找隱伏礦中使用，并取得了較好的效果。

通過國內(nèi)外的找礦實踐證明，地球化學(xué)在找礦勘探過程中起到不可替代的作用，但是在覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法一直以來都是地質(zhì)勘探領(lǐng)域的一個難題同時它也是人們十分關(guān)注的課題，國內(nèi)的地質(zhì)工作者都將研究覆蓋區(qū)的地球化學(xué)作為一個大挑戰(zhàn)。人們不斷地將新的、非常規(guī)的地球化學(xué)方法應(yīng)用在實踐中，從采樣介質(zhì)、數(shù)據(jù)處理、異常解釋及測試分析手段等方面進行研究和創(chuàng)新，如電地球化學(xué)方法、地氣法、酶提取法及金屬元素活動態(tài)提取法等方法得以應(yīng)用。深穿透地球化學(xué)方法在覆蓋區(qū)尋找隱伏礦體也取得了較好的效果。在覆蓋區(qū)對異常的機理存在多種解釋，例如離子擴散作、電化學(xué)遷移作用、蒸發(fā)-蒸騰-對流作用、植物生物化學(xué)作用和地氣中納米級微粒的遷移作用，但是覆蓋區(qū)地球化學(xué)異常的形成機理沒有形成一個統(tǒng)一的認識，從而導(dǎo)致在多種景觀區(qū)并沒有一種成熟廣泛適用的方法[2]。

2 覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法進行找礦存在的問題

由于覆蓋層的存在對于地球化學(xué)信息的提取產(chǎn)生很大的難度。首先，覆蓋層中的地球化學(xué)異常通常為次生異常，對于深部的礦體和隱伏礦體的判斷沒有直接的只是作用。其次，覆蓋層具有很強的屏蔽作用，對于深部信息的獲取主要為間接的信息如地球物理的信號等傳到地表時所觀測的異常信息十分微弱，從而導(dǎo)致對于那些礦致異常不能應(yīng)用常規(guī)的地球化學(xué)方法去識別。最后，覆蓋區(qū)的地球化學(xué)工作通常采取土壤樣品或水系樣品等樣品為主，其所反映的信息可能不完整，有信息缺失。這些問題對覆蓋區(qū)地球化學(xué)信息的提取有了新的要求，傳統(tǒng)的固定地球化學(xué)參數(shù)決定背景值和異常值已經(jīng)不適用于覆蓋區(qū)的地質(zhì)勘探工作，因此需要新的理論與方法對成礦進行研究[3]。

3 覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法尋找隱伏礦的措施

針對以上地球化學(xué)法在覆蓋區(qū)進行尋找隱伏礦所存在的問題，本文提出了一系列的解決措施。首先，針對覆蓋區(qū)礦致異常地球化學(xué)信息“弱緩”的問題進行分析并提出了解決措施。對礦致異常的分析可以歸結(jié)為地質(zhì)體的分析，因為礦（化）體賦存在地質(zhì)體中。因此，可以應(yīng)用計算機對主成分和獨立成分進行模擬分析和比較，可以對不同條件下的地質(zhì)體的性能進行識別。主成分分析和獨立成分分析在不同的條件下具備各具優(yōu)勢，不同巖性差別較小時獨立成分的識別效果優(yōu)于主成分分析的效果，在不同巖性的差別較大時，主成分分析的效果優(yōu)于獨立成分的效果。研究結(jié)果表明，覆蓋區(qū)地質(zhì)體的巖性差異較大但是礦致異常的地球化學(xué)信息較弱，元素的主成分分析無法正確反映的時候，可以結(jié)合其他的數(shù)據(jù)處理方法，如奇異性指數(shù)等就可以突出主成礦元素，更好的指示礦致異常。

其次，將新的理論、技術(shù)、概念應(yīng)用到覆蓋區(qū)尋找隱伏礦中，它可以為其提供新的研究方向和突破口。很多非線性理論在地質(zhì)找礦過程中被引用，如礦床生長在混沌邊緣及自組織性的成礦地質(zhì)作用等新學(xué)說、成礦過程的多樣性、自組織性、奇異性、自相似性等。非線性空間信息的綜合研究可以將背景和異常有效的分開，因此非線性空間信息提取在多尺度勘查地球化學(xué)和地球物理數(shù)據(jù)等方面的數(shù)據(jù)處理和異常識別和提取被廣泛應(yīng)用。非線性理論在地質(zhì)勘探及成礦預(yù)測方面已經(jīng)取得了很多成果，其應(yīng)用的潛力巨大[4]。

再次，在覆蓋區(qū)應(yīng)用型的找礦模式對尋找隱伏礦體也有很大的幫助。新模式和新模型的發(fā)現(xiàn)和建立對成礦理論具有推動的作用，例如地學(xué)的冪律分布、斷裂長度的冪律分布、噸位-品位模型、元素濃度-面積多重分形模式等的出現(xiàn)和利用極大地推動了地質(zhì)找礦事業(yè)的發(fā)展和進步。新理論、新概念也為地質(zhì)勘探及成礦預(yù)測提供理論基礎(chǔ)。新的數(shù)據(jù)處理手段和預(yù)測技術(shù)也在成礦預(yù)測中得到使用。

最后，通過對覆蓋層的綜合分析可知，隱伏礦（化）體的信息是以不規(guī)則的細脈反映到地表，因此地表的奇異性指數(shù)異?？蓪Φ叵码[伏礦進行反應(yīng)。

元素奇異性指數(shù)法的優(yōu)點在于覆蓋層和巖石等不同介質(zhì)的差異較小，元素的分布在覆蓋層不同的深度上具有統(tǒng)一的模式，通過地表所采集的樣品，通過奇異性指數(shù)模式分析所得數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的，與覆蓋層的厚度變化無關(guān)，因此，對地下隱伏礦體的預(yù)測也是十分有效的。奇異性指數(shù)可以更好的區(qū)分地質(zhì)體，使地質(zhì)體的類別歸屬更有層次、更加準確。

4 覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法尋找隱伏礦的具體方法

由上述可知，在覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法進行找礦時，所獲得的信息通常具有微弱性、復(fù)合型及不完整性的特點，這就要求我們在信息利用時應(yīng)當(dāng)增強礦化信息、分解復(fù)合信息及補充不完整信息[5]。

主成分分析已經(jīng)作為一種成熟的多元分析方法應(yīng)用于地質(zhì)找礦及成礦預(yù)測中。主成分分析可以對地質(zhì)體在地球化學(xué)模式的不同來對其進行識別。同時，主成分分析可以對多種信息進行綜合利用，從而增強礦化信息。但是應(yīng)用主成分分析也存在缺點，就是在覆蓋層的影響下對于含礦地質(zhì)體也是地球化學(xué)異常的情況下，覆蓋層以下的隱伏礦體的地球化學(xué)信息要較地表露頭同巖性的的地球化學(xué)信號要弱，從而無法體現(xiàn)礦致異常。對于以上主成分分析存在的缺點提出了獨立成分分析法。不同條件下主成分分析和獨立成分分析對地質(zhì)體的識別能力和適用范圍可以在不同的地球化學(xué)模式下更好的體現(xiàn)礦化信息，歸根結(jié)底就是地球化學(xué)模式能夠更好地體現(xiàn)地下隱伏礦體的存在，在合適的地球化學(xué)模式的基礎(chǔ)上，使用多元信息提取地球化學(xué)信息，進行找礦預(yù)測。

在進行地質(zhì)勘探過程會遇到很多問題，需要對問題進行細致的研究，主成分分析和獨立成分分析應(yīng)面對建立地質(zhì)體-地球化學(xué)數(shù)據(jù)模型、識別地質(zhì)體研究途徑、識別地質(zhì)體的研究中識別結(jié)果的定量評價標準、定量化分析數(shù)據(jù)處理結(jié)果對礦化的指示性、物化遙感數(shù)據(jù)綜合分析處理、預(yù)測靶區(qū)查證等問題上[6]。

多元統(tǒng)計方法可以作為地質(zhì)體識別的突破口，利用計算機對主成分分析和獨立成分分析對地質(zhì)體識別效果的性能進行模擬對比，可以提現(xiàn)兩種方法的對地質(zhì)體識別的作用，并比較有缺點，從而選擇最合適的分析方法。

5 結(jié)論

本文詳細的介紹了蓋區(qū)找礦的研究現(xiàn)狀以及覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法進行找礦存在的問題，并針對覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法尋找隱伏礦存在的問題提出了相應(yīng)的措施和具體方法，對礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用和經(jīng)濟發(fā)展起到了推動作用。