化探知識
探查異常源的非常規(guī)化探方法的研究
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時間:2021-11-04 14:49:40瀏覽次數(shù):1273
20世紀80年代以后新發(fā)現(xiàn)的大量金礦絕大多數(shù)是根據(jù)區(qū)域金異常的線索,利用水系沉積物及土壤測量方法進一步縮小靶區(qū),再經(jīng)工程驗證發(fā)現(xiàn)的。由于找金礦取得的巨大成效,帶動了許多其他化探方法的研究(李善芳,1989,1992)。
1.金礦原生暈的研究與疊加暈的發(fā)現(xiàn)。
朱泰天在研究夾皮溝三道岔礦床中元素的垂直分帶時,發(fā)現(xiàn)在金礦原生暈的尾部異常中,前緣元素如As、 Hg、F再度增強(朱泰天,1984)。李惠對這一現(xiàn)象進行了廣泛的研究(李惠,1991)。他選擇了多個有代表性的典型礦床,礦床類型既有石英脈型,又有蝕變巖型;在成因上主要是綠巖帶型金礦,其中包括了與花崗質(zhì)雜巖系有關(guān)的膠東金礦、與太古宙綠巖有關(guān)的河南小秦嶺金礦和與堿性雜巖有關(guān)的河北東坪金礦。在此基礎(chǔ)上,針對構(gòu)造和成礦多期性對原生暈的影響,提出原生疊加暈的概念。原生疊加暈的關(guān)鍵技術(shù)是研究和發(fā)現(xiàn)金礦單一期次成礦形成原生暈的軸向分帶及識別不同成礦期次所形成原生暈在空間上疊加的結(jié)構(gòu)。建立了四種形式的理想模型:模型1,單一主成礦階段形成礦體(暈)(A)或兩個主成礦階段同位疊加暈理想模型(B);模型2,串珠狀金礦原生疊加暈理想模型;模型3,兩個主成礦階段形成礦體(暈)部分疊加理想模型(深部盲礦預(yù)測標(biāo) 志);模型4,金礦床(體)復(fù)雜疊加暈理想模型(礦體向下延伸大小的預(yù)測標(biāo)志)。同時,總結(jié)出了應(yīng)用疊加暈找盲礦和判別金礦剝蝕程度的5條準(zhǔn)則(李惠,1993;李惠,張文華,常鳳池,1998)。在此基礎(chǔ)上,冶金物勘院物化探研究所(李惠,王支農(nóng),苑月肖等1994)、有色北京地質(zhì)研究所婁元生、王真光等進一步研發(fā)了包裹體氣暈、離子暈及其疊加暈在礦區(qū)找金盲礦的新方法。他們系統(tǒng)研究了不同成礦階段形成石英包裹體的溫度和包裹體的氣相成分、液相成分、相對光密度的特點,特別是研究了金礦體中石英包裹體氣暈(氣相成分)、離子暈(液相成分)的軸向分帶,發(fā)現(xiàn)了氣相C0:、CH。和液相F-、CI-是礦體特征前緣暈的指示,液相Caz+、Mg2+是尾暈特征指示,并在進一步研究不同階段形成的礦體(暈)在空間上的疊加結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了石英脈型金礦區(qū)及其外圍盲礦預(yù)測的包裹體氣暈、離子暈及其疊加暈的模型和盲礦預(yù)測標(biāo)志(李惠,王支農(nóng),苑月肖等,1994),并取得了較好效果。
這些成果為在礦區(qū)深部及其外圍盲礦定位預(yù)測提供了新的思路,改進和發(fā)展了蘇聯(lián)學(xué)者提出的方法和技術(shù)。20世紀90年代以來,在20多個金礦山的深部找礦中應(yīng)用,提出了200多個盲礦預(yù)測靶位,預(yù)測金金屬量達200余噸;部分預(yù)測靶位經(jīng)驗證找到了盲礦體,已獲金金屬量近60 t,緩解了礦山資源危機,取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
2.氣體地球化學(xué)方法。
可用于金礦勘查的指示氣體,主要是氡(Rn)、CO2和Hg蒸氣。Rn氣源主要來自金礦床中伴生的鈾礦物。如東秦嶺丹鳳地區(qū)某花崗偉晶巖型鈾礦床的人工重砂樣中發(fā)現(xiàn)自然金與晶質(zhì)鈾礦的連生體,河南省嵩縣瑤溝金礦區(qū)的金礦石中鈾含量達7. 77×10-6。CO:
氣的來源主要是金礦床中的硫化物礦物氧化時產(chǎn)生的硫酸與圍巖或脈石礦物中的碳酸鹽礦物發(fā)生作用而生成的C02。如吉林梅河口市的香爐碗子金礦床的礦石中,自然金就產(chǎn)在方解石中。當(dāng)金礦床的礦石中自然金的載體為含Hg硫化物,或金礦石中含有汞礦物,當(dāng)硫化物在氧化帶氧化成硫酸時,汞易從硫化物中還原成汞蒸氣(Hg)。如四川拉日瑪金礦床中就含有橙紅色的汞礦物。上述的Rn、CO2、Hg氣,從礦源向地表沿著壓力梯度最大或阻力最小的裂隙遷移,因此這些氣體異常一般多沿斷裂破碎帶分布,壤中氣異常一般與礦體在地表的投影位置比較吻合,這就是Rn、CO。及Hg氣測量尋找隱伏金礦的基本依據(jù)。
為了提高土壤中異常氣體采集的效率,核工業(yè)北京地質(zhì)研究所及地礦部物化探研究所分別研制成功Rn-CO。、Rn-Hg聯(lián)測的采樣器。在Rn-Hg聯(lián)測中,Rn采用Rn子體捕集片,而Hg用的是金絲捕汞管。Rn-CO。聯(lián)測中,由于在同一孑L中先測Rn,后測CO。,有利于測得底層土壤的C02濃度,有利于提高異常強度。
核工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用Rn、CO2、Hg氣體的地球化學(xué)測量方法,在河南瑤溝礦區(qū)和吉林香爐碗子礦區(qū)進行了成礦預(yù)測,經(jīng)工程揭露驗證,見到了工業(yè)金礦體,其反映深度一般在10 m至,2×10 m或更深,表明應(yīng)用壤中氣C02、Rn等勘查被覆蓋的含礦斷裂和含金礦脈是有效的。當(dāng)然,氣體地球化學(xué)方法找金,畢竟是一種間接找礦方法,在已知礦區(qū)的外圍找礦中效果較好(游云飛,1994)。
3.水地球化學(xué)方法。
金礦區(qū)土壤和水系沉積物中水溶性金的普遍存在,金礦區(qū)地表及地下水體中金含量普遍增高的事實,為采用水地球化學(xué)方法找金提供了重要依據(jù)。然而要使水地球化學(xué)找金方法能在實踐中被廣泛應(yīng)用,必須解決水樣預(yù)富集和分析測試方法的技術(shù)難題.以往天然水中金的預(yù)富集方法有蒸發(fā)法、萃取法、共沉淀法、活性炭吸附法及泡塑吸附法等。這些方法都在不同程度上存在水樣大,運輸困難,預(yù)富集步驟繁雜,所需設(shè)備、試劑攜帶不便等弊病,阻礙了水化學(xué)方法找金的廣泛應(yīng)用。
20世紀90年代,地礦部內(nèi)蒙古第二物化探勘查院、華東地質(zhì)學(xué)院及核工業(yè)東北地勘局244地質(zhì)大隊的科技人員,為解決以上技術(shù)難題,分別研制成功天然水中金的預(yù)富集方法和高靈敏度金的分析方法,并在南方濕潤氣候區(qū)、內(nèi)蒙古干旱氣候區(qū)和東北中溫帶濕潤氣候區(qū)均取得一定的找礦效果(蘇美霞等,1994;張衛(wèi)民等,1994;王超,孫作振,1994)。2005年物化探所應(yīng)Placer Dome要求,在膠東采集地下水樣品,首次不經(jīng)任何預(yù)富,直接運回實驗室,取50 mL水樣,用ICP-MS進行分析,金的檢出限可達萬億分之三??梢灶A(yù)料,由于ICP-MS儀器與方法日趨完善,水地球化學(xué)方法今后將在隱伏金礦的尋找中得到廣泛應(yīng)用,成為“常規(guī)”方法。
4.電地球化學(xué)方法。
地表覆蓋層、地下水及其覆蓋下巖石的間隙氣、液組分等,可視為多相多成分不均勻分布的電解質(zhì)。在地表放置一定裝置長時間供以強電流,可使部分金屬離子由厚覆蓋層中釋出,并遷移沉淀到作為陰極的采樣器上,通過對采樣器上的金屬陽離子做測定分析,即可達到尋找隱伏礦的目的。
地電化學(xué)法在眾多隱伏金礦區(qū)進行了找礦試驗。試驗研究表明,在各種厚覆蓋區(qū),各種不同成因的掩埋金礦,都能取得較好的異常反應(yīng);在常規(guī)化探方法無異常顯示的地區(qū),地電提取測出了清晰的異常(李江,1989;羅先榕,1999)。劉吉敏在新疆用地電化學(xué)法找到了金礦體(Li etaZ.,1993)。
電吸附找金法被視為是對地電化學(xué)找金法的改進。有人認為,如果說地電提取(地電化學(xué))找金的原理在于通過富集過程來強化異常,則有理由用其他方法來代替這種野外施工較困難的方法。因為:第一,現(xiàn)代金的測試方法的靈敏度和準(zhǔn)確度已達相當(dāng)高的水平,不一定需要野外富集;第二,實驗證明,對采集的樣品在室內(nèi)通電提取,同樣能達到強化異常的效果。這就是所謂的電吸附找金法,該方法在河北省后溝金礦的試驗取得了成功。
電吸附找礦方法研究的關(guān)鍵問題,是合理取樣與有效地提取異常元素(張茂忠,周奇明,1994)。
5.痕量相態(tài)分析技術(shù)評價金異常的方法。
借助痕量相態(tài)分析技術(shù),查明從深部遷移到近地表部的地球化學(xué)信息,可以增強與深部礦化有關(guān)的異常襯度,提高金礦化探效果。我國許多單位開展了相應(yīng)的研究和運用。例如,在總結(jié)常規(guī)評價方法的基礎(chǔ)上,西北有色地質(zhì)研究所龔美菱等試驗研究了一種快速評價研究熱液金礦床的新方法、新技術(shù)——痕量相態(tài)分析技術(shù)評價金地球化學(xué)異常的方法(龔美菱,1994)。對此本書有專文論述,本文不再冗述。
6.“地氣法”找金的研究與發(fā)展。
“地氣法”在20世紀80年代初出現(xiàn)于瑞典,1988年引入我國(李善芳,1988),許多學(xué)者對它作了進一步研究和發(fā)展(童純菡等,1992;王學(xué)求等,1995;王學(xué)求,謝學(xué)錦,1996;任天祥等,1995;伍宗華等,1994)。例如,王學(xué)求等改進了野外采樣設(shè)備和技術(shù),在國內(nèi)外著名金礦床上證明了方法的有效性,并將之發(fā)展為區(qū)域性測量手段。這些研究和改進,為在運積物覆蓋區(qū)探查深部金礦信息開辟了新的方法途徑。
1.金礦原生暈的研究與疊加暈的發(fā)現(xiàn)。
朱泰天在研究夾皮溝三道岔礦床中元素的垂直分帶時,發(fā)現(xiàn)在金礦原生暈的尾部異常中,前緣元素如As、 Hg、F再度增強(朱泰天,1984)。李惠對這一現(xiàn)象進行了廣泛的研究(李惠,1991)。他選擇了多個有代表性的典型礦床,礦床類型既有石英脈型,又有蝕變巖型;在成因上主要是綠巖帶型金礦,其中包括了與花崗質(zhì)雜巖系有關(guān)的膠東金礦、與太古宙綠巖有關(guān)的河南小秦嶺金礦和與堿性雜巖有關(guān)的河北東坪金礦。在此基礎(chǔ)上,針對構(gòu)造和成礦多期性對原生暈的影響,提出原生疊加暈的概念。原生疊加暈的關(guān)鍵技術(shù)是研究和發(fā)現(xiàn)金礦單一期次成礦形成原生暈的軸向分帶及識別不同成礦期次所形成原生暈在空間上疊加的結(jié)構(gòu)。建立了四種形式的理想模型:模型1,單一主成礦階段形成礦體(暈)(A)或兩個主成礦階段同位疊加暈理想模型(B);模型2,串珠狀金礦原生疊加暈理想模型;模型3,兩個主成礦階段形成礦體(暈)部分疊加理想模型(深部盲礦預(yù)測標(biāo) 志);模型4,金礦床(體)復(fù)雜疊加暈理想模型(礦體向下延伸大小的預(yù)測標(biāo)志)。同時,總結(jié)出了應(yīng)用疊加暈找盲礦和判別金礦剝蝕程度的5條準(zhǔn)則(李惠,1993;李惠,張文華,常鳳池,1998)。在此基礎(chǔ)上,冶金物勘院物化探研究所(李惠,王支農(nóng),苑月肖等1994)、有色北京地質(zhì)研究所婁元生、王真光等進一步研發(fā)了包裹體氣暈、離子暈及其疊加暈在礦區(qū)找金盲礦的新方法。他們系統(tǒng)研究了不同成礦階段形成石英包裹體的溫度和包裹體的氣相成分、液相成分、相對光密度的特點,特別是研究了金礦體中石英包裹體氣暈(氣相成分)、離子暈(液相成分)的軸向分帶,發(fā)現(xiàn)了氣相C0:、CH。和液相F-、CI-是礦體特征前緣暈的指示,液相Caz+、Mg2+是尾暈特征指示,并在進一步研究不同階段形成的礦體(暈)在空間上的疊加結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,總結(jié)出了石英脈型金礦區(qū)及其外圍盲礦預(yù)測的包裹體氣暈、離子暈及其疊加暈的模型和盲礦預(yù)測標(biāo)志(李惠,王支農(nóng),苑月肖等,1994),并取得了較好效果。
這些成果為在礦區(qū)深部及其外圍盲礦定位預(yù)測提供了新的思路,改進和發(fā)展了蘇聯(lián)學(xué)者提出的方法和技術(shù)。20世紀90年代以來,在20多個金礦山的深部找礦中應(yīng)用,提出了200多個盲礦預(yù)測靶位,預(yù)測金金屬量達200余噸;部分預(yù)測靶位經(jīng)驗證找到了盲礦體,已獲金金屬量近60 t,緩解了礦山資源危機,取得了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
2.氣體地球化學(xué)方法。
可用于金礦勘查的指示氣體,主要是氡(Rn)、CO2和Hg蒸氣。Rn氣源主要來自金礦床中伴生的鈾礦物。如東秦嶺丹鳳地區(qū)某花崗偉晶巖型鈾礦床的人工重砂樣中發(fā)現(xiàn)自然金與晶質(zhì)鈾礦的連生體,河南省嵩縣瑤溝金礦區(qū)的金礦石中鈾含量達7. 77×10-6。CO:
氣的來源主要是金礦床中的硫化物礦物氧化時產(chǎn)生的硫酸與圍巖或脈石礦物中的碳酸鹽礦物發(fā)生作用而生成的C02。如吉林梅河口市的香爐碗子金礦床的礦石中,自然金就產(chǎn)在方解石中。當(dāng)金礦床的礦石中自然金的載體為含Hg硫化物,或金礦石中含有汞礦物,當(dāng)硫化物在氧化帶氧化成硫酸時,汞易從硫化物中還原成汞蒸氣(Hg)。如四川拉日瑪金礦床中就含有橙紅色的汞礦物。上述的Rn、CO2、Hg氣,從礦源向地表沿著壓力梯度最大或阻力最小的裂隙遷移,因此這些氣體異常一般多沿斷裂破碎帶分布,壤中氣異常一般與礦體在地表的投影位置比較吻合,這就是Rn、CO。及Hg氣測量尋找隱伏金礦的基本依據(jù)。
為了提高土壤中異常氣體采集的效率,核工業(yè)北京地質(zhì)研究所及地礦部物化探研究所分別研制成功Rn-CO。、Rn-Hg聯(lián)測的采樣器。在Rn-Hg聯(lián)測中,Rn采用Rn子體捕集片,而Hg用的是金絲捕汞管。Rn-CO。聯(lián)測中,由于在同一孑L中先測Rn,后測CO。,有利于測得底層土壤的C02濃度,有利于提高異常強度。
核工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用Rn、CO2、Hg氣體的地球化學(xué)測量方法,在河南瑤溝礦區(qū)和吉林香爐碗子礦區(qū)進行了成礦預(yù)測,經(jīng)工程揭露驗證,見到了工業(yè)金礦體,其反映深度一般在10 m至,2×10 m或更深,表明應(yīng)用壤中氣C02、Rn等勘查被覆蓋的含礦斷裂和含金礦脈是有效的。當(dāng)然,氣體地球化學(xué)方法找金,畢竟是一種間接找礦方法,在已知礦區(qū)的外圍找礦中效果較好(游云飛,1994)。
3.水地球化學(xué)方法。
金礦區(qū)土壤和水系沉積物中水溶性金的普遍存在,金礦區(qū)地表及地下水體中金含量普遍增高的事實,為采用水地球化學(xué)方法找金提供了重要依據(jù)。然而要使水地球化學(xué)找金方法能在實踐中被廣泛應(yīng)用,必須解決水樣預(yù)富集和分析測試方法的技術(shù)難題.以往天然水中金的預(yù)富集方法有蒸發(fā)法、萃取法、共沉淀法、活性炭吸附法及泡塑吸附法等。這些方法都在不同程度上存在水樣大,運輸困難,預(yù)富集步驟繁雜,所需設(shè)備、試劑攜帶不便等弊病,阻礙了水化學(xué)方法找金的廣泛應(yīng)用。
20世紀90年代,地礦部內(nèi)蒙古第二物化探勘查院、華東地質(zhì)學(xué)院及核工業(yè)東北地勘局244地質(zhì)大隊的科技人員,為解決以上技術(shù)難題,分別研制成功天然水中金的預(yù)富集方法和高靈敏度金的分析方法,并在南方濕潤氣候區(qū)、內(nèi)蒙古干旱氣候區(qū)和東北中溫帶濕潤氣候區(qū)均取得一定的找礦效果(蘇美霞等,1994;張衛(wèi)民等,1994;王超,孫作振,1994)。2005年物化探所應(yīng)Placer Dome要求,在膠東采集地下水樣品,首次不經(jīng)任何預(yù)富,直接運回實驗室,取50 mL水樣,用ICP-MS進行分析,金的檢出限可達萬億分之三??梢灶A(yù)料,由于ICP-MS儀器與方法日趨完善,水地球化學(xué)方法今后將在隱伏金礦的尋找中得到廣泛應(yīng)用,成為“常規(guī)”方法。
4.電地球化學(xué)方法。
地表覆蓋層、地下水及其覆蓋下巖石的間隙氣、液組分等,可視為多相多成分不均勻分布的電解質(zhì)。在地表放置一定裝置長時間供以強電流,可使部分金屬離子由厚覆蓋層中釋出,并遷移沉淀到作為陰極的采樣器上,通過對采樣器上的金屬陽離子做測定分析,即可達到尋找隱伏礦的目的。
地電化學(xué)法在眾多隱伏金礦區(qū)進行了找礦試驗。試驗研究表明,在各種厚覆蓋區(qū),各種不同成因的掩埋金礦,都能取得較好的異常反應(yīng);在常規(guī)化探方法無異常顯示的地區(qū),地電提取測出了清晰的異常(李江,1989;羅先榕,1999)。劉吉敏在新疆用地電化學(xué)法找到了金礦體(Li etaZ.,1993)。
電吸附找金法被視為是對地電化學(xué)找金法的改進。有人認為,如果說地電提取(地電化學(xué))找金的原理在于通過富集過程來強化異常,則有理由用其他方法來代替這種野外施工較困難的方法。因為:第一,現(xiàn)代金的測試方法的靈敏度和準(zhǔn)確度已達相當(dāng)高的水平,不一定需要野外富集;第二,實驗證明,對采集的樣品在室內(nèi)通電提取,同樣能達到強化異常的效果。這就是所謂的電吸附找金法,該方法在河北省后溝金礦的試驗取得了成功。
電吸附找礦方法研究的關(guān)鍵問題,是合理取樣與有效地提取異常元素(張茂忠,周奇明,1994)。
5.痕量相態(tài)分析技術(shù)評價金異常的方法。
借助痕量相態(tài)分析技術(shù),查明從深部遷移到近地表部的地球化學(xué)信息,可以增強與深部礦化有關(guān)的異常襯度,提高金礦化探效果。我國許多單位開展了相應(yīng)的研究和運用。例如,在總結(jié)常規(guī)評價方法的基礎(chǔ)上,西北有色地質(zhì)研究所龔美菱等試驗研究了一種快速評價研究熱液金礦床的新方法、新技術(shù)——痕量相態(tài)分析技術(shù)評價金地球化學(xué)異常的方法(龔美菱,1994)。對此本書有專文論述,本文不再冗述。
6.“地氣法”找金的研究與發(fā)展。
“地氣法”在20世紀80年代初出現(xiàn)于瑞典,1988年引入我國(李善芳,1988),許多學(xué)者對它作了進一步研究和發(fā)展(童純菡等,1992;王學(xué)求等,1995;王學(xué)求,謝學(xué)錦,1996;任天祥等,1995;伍宗華等,1994)。例如,王學(xué)求等改進了野外采樣設(shè)備和技術(shù),在國內(nèi)外著名金礦床上證明了方法的有效性,并將之發(fā)展為區(qū)域性測量手段。這些研究和改進,為在運積物覆蓋區(qū)探查深部金礦信息開辟了新的方法途徑。
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