化探知識(shí)
探查異常源的非常規(guī)化探方法的研究
文章來(lái)源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2021-11-04 14:49:40瀏覽次數(shù):1216
20世紀(jì)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(cè)量方法進(jìn)一步縮小靶區(qū),再經(jīng)工程驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)的。由于找金礦取得的巨大成效,帶動(dòng)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(shí),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(qiáng)(朱泰天,1984)。李惠對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了廣泛的研究(李惠,1991)。他選擇了多個(gè)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(duì)構(gòu)造和成礦多期性對(duì)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(shí)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(gè)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(gè)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(cè)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(cè)標(biāo)志)。同時(shí),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(jìn)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(duì)光密度的特點(diǎn),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(jìn)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(cè)的包裹體氣暈、離子暈及其疊加暈的模型和盲礦預(yù)測(cè)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(cè)提供了新的思路,改進(jìn)和發(fā)展了蘇聯(lián)學(xué)者提出的方法和技術(shù)。20世紀(jì)90年代以來(lái),在20多個(gè)金礦山的深部找礦中應(yīng)用,提出了200多個(gè)盲礦預(yù)測(cè)靶位,預(yù)測(cè)金金屬量達(dá)200余噸;部分預(yù)測(cè)靶位經(jīng)驗(yàn)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(jī),取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(lái)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(dá)7. 77×10-6。CO:
氣的來(lái)源主要是金礦床中的硫化物礦物氧化時(shí)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(shí),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?cái)嗔哑扑閹Х植?,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(cè)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(cè)的采樣器。在Rn-Hg聯(lián)測(cè)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(cè)中,由于在同一孑L中先測(cè)Rn,后測(cè)CO。,有利于測(cè)得底層土壤的C02濃度,有利于提高異常強(qiáng)度。
核工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用Rn、CO2、Hg氣體的地球化學(xué)測(cè)量方法,在河南瑤溝礦區(qū)和吉林香爐碗子礦區(qū)進(jìn)行了成礦預(yù)測(cè),經(jīng)工程揭露驗(yàn)證,見(jiàn)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(shí),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(shí)踐中被廣泛應(yīng)用,必須解決水樣預(yù)富集和分析測(cè)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(yùn)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(jì)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(duì)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(rùn)氣候區(qū)、內(nèi)蒙古干旱氣候區(qū)和東北中溫帶濕潤(rùn)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(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,取50 mL水樣,用ICP-MS進(jìn)行分析,金的檢出限可達(dá)萬(wàn)億分之三。可以預(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(zhǎng)時(shí)間供以強(qiáng)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(guò)對(duì)采樣器上的金屬陽(yáng)離子做測(cè)定分析,即可達(dá)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(jìn)行了找礦試驗(yàn)。試驗(yàn)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(wú)異常顯示的地區(qū),地電提取測(cè)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(duì)地電化學(xué)找金法的改進(jìn)。有人認(rèn)為,如果說(shuō)地電提?。ǖ仉娀瘜W(xué))找金的原理在于通過(guò)富集過(guò)程來(lái)強(qiáng)化異常,則有理由用其他方法來(lái)代替這種野外施工較困難的方法。因?yàn)椋旱谝?,現(xiàn)代金的測(cè)試方法的靈敏度和準(zhǔn)確度已達(dá)相當(dāng)高的水平,不一定需要野外富集;第二,實(shí)驗(yàn)證明,對(duì)采集的樣品在室內(nèi)通電提取,同樣能達(dá)到強(qiáng)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(yàn)取得了成功。
電吸附找礦方法研究的關(guān)鍵問(wèn)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(píng)價(jià)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(qiáng)與深部礦化有關(guān)的異常襯度,提高金礦化探效果。我國(guó)許多單位開(kāi)展了相應(yīng)的研究和運(yùn)用。例如,在總結(jié)常規(guī)評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上,西北有色地質(zhì)研究所龔美菱等試驗(yàn)研究了一種快速評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)金地球化學(xué)異常的方法(龔美菱,1994)。對(duì)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(jì)80年代初出現(xiàn)于瑞典,1988年引入我國(guó)(李善芳,1988),許多學(xué)者對(duì)它作了進(jìn)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(jìn)了野外采樣設(shè)備和技術(shù),在國(guó)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(cè)量手段。這些研究和改進(jìn),為在運(yùn)積物覆蓋區(qū)探查深部金礦信息開(kāi)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(shí),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(qiáng)(朱泰天,1984)。李惠對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了廣泛的研究(李惠,1991)。他選擇了多個(gè)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(duì)構(gòu)造和成礦多期性對(duì)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(shí)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(gè)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(gè)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(cè)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(cè)標(biāo)志)。同時(shí),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(jìn)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(duì)光密度的特點(diǎn),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(jìn)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(cè)的包裹體氣暈、離子暈及其疊加暈的模型和盲礦預(yù)測(cè)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(cè)提供了新的思路,改進(jìn)和發(fā)展了蘇聯(lián)學(xué)者提出的方法和技術(shù)。20世紀(jì)90年代以來(lái),在20多個(gè)金礦山的深部找礦中應(yīng)用,提出了200多個(gè)盲礦預(yù)測(cè)靶位,預(yù)測(cè)金金屬量達(dá)200余噸;部分預(yù)測(cè)靶位經(jīng)驗(yàn)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(jī),取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)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(lái)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(dá)7. 77×10-6。CO:
氣的來(lái)源主要是金礦床中的硫化物礦物氧化時(shí)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(shí),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?cái)嗔哑扑閹Х植?,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(cè)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(cè)的采樣器。在Rn-Hg聯(lián)測(cè)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(cè)中,由于在同一孑L中先測(cè)Rn,后測(cè)CO。,有利于測(cè)得底層土壤的C02濃度,有利于提高異常強(qiáng)度。
核工業(yè)系統(tǒng)應(yīng)用Rn、CO2、Hg氣體的地球化學(xué)測(cè)量方法,在河南瑤溝礦區(qū)和吉林香爐碗子礦區(qū)進(jìn)行了成礦預(yù)測(cè),經(jīng)工程揭露驗(yàn)證,見(jiàn)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(shí),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(shí)踐中被廣泛應(yīng)用,必須解決水樣預(yù)富集和分析測(cè)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(yùn)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(jì)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(duì)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(rùn)氣候區(qū)、內(nèi)蒙古干旱氣候區(qū)和東北中溫帶濕潤(rùn)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(yùn)回實(shí)驗(yàn)室,取50 mL水樣,用ICP-MS進(jìn)行分析,金的檢出限可達(dá)萬(wàn)億分之三。可以預(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(zhǎng)時(shí)間供以強(qiáng)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(guò)對(duì)采樣器上的金屬陽(yáng)離子做測(cè)定分析,即可達(dá)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(jìn)行了找礦試驗(yàn)。試驗(yàn)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(wú)異常顯示的地區(qū),地電提取測(cè)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(duì)地電化學(xué)找金法的改進(jìn)。有人認(rèn)為,如果說(shuō)地電提?。ǖ仉娀瘜W(xué))找金的原理在于通過(guò)富集過(guò)程來(lái)強(qiáng)化異常,則有理由用其他方法來(lái)代替這種野外施工較困難的方法。因?yàn)椋旱谝?,現(xiàn)代金的測(cè)試方法的靈敏度和準(zhǔn)確度已達(dá)相當(dāng)高的水平,不一定需要野外富集;第二,實(shí)驗(yàn)證明,對(duì)采集的樣品在室內(nèi)通電提取,同樣能達(dá)到強(qiáng)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(yàn)取得了成功。
電吸附找礦方法研究的關(guān)鍵問(wèn)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(píng)價(jià)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(qiáng)與深部礦化有關(guān)的異常襯度,提高金礦化探效果。我國(guó)許多單位開(kāi)展了相應(yīng)的研究和運(yùn)用。例如,在總結(jié)常規(guī)評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上,西北有色地質(zhì)研究所龔美菱等試驗(yàn)研究了一種快速評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)金地球化學(xué)異常的方法(龔美菱,1994)。對(duì)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(jì)80年代初出現(xiàn)于瑞典,1988年引入我國(guó)(李善芳,1988),許多學(xué)者對(duì)它作了進(jìn)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(jìn)了野外采樣設(shè)備和技術(shù),在國(guó)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(cè)量手段。這些研究和改進(jìn),為在運(yùn)積物覆蓋區(qū)探查深部金礦信息開(kāi)辟了新的方法途徑。