1、现代勘查技术理论与前沿,现代矿产勘查技术理论实际上现在提出的矿产勘查理论不一定比过去的矿产 勘查理论更符合地质事实，具有更具体的指导找矿意 义，任何矿产勘查理论（成矿分析理论）只是从地质 问题的某一方面提出的，因此矿产勘查的实践过程中 应具体问题具体分析，要具有自己符合该地区地质客 观事实的找矿思路（或思想），这是实现找矿突破的 关键。在这里我们不妨回顾一下矿产勘查的理论，或 现代成矿分析理论。 在这里强调一点：地质找矿必须重视成矿地质条件的 研究，任何技术找矿方法（物、化、遥等）都只能作 为地质找矿方法佐证（尤其对金矿来说）。,现代矿产勘查理论的内容： 区域构造成矿分析理论 槽区成矿特征：
2、1地槽早期：剧烈下沉，火山喷发，地槽边缘形成深断裂，基性、超基性岩石侵位，相关矿床：Pt、Cr、Cu、Ni和钒钛磁铁矿。 2地槽中期：褶皱阶段，花岗岩基形成。矽卡岩型的W矿，热液型Au、Mo、Pb、Zn、Sn、Ta、Li、Be等矿床。 3地槽晚期：造山运动结束，地槽逐步向年轻地台转化，中酸性小型侵入体侵位，Sn、Au、Ag、Hg、Sb、As等矿床形成。,台区成矿特征： 地台区具有盖层和基地双层结构，因此从成矿 特征上也有差别： 基地岩系主要矿产为：亲铁矿产，Fe、Cr、Ni、Co、 Au、Cu、金刚石等，这些矿产多与地台区的深 大断裂有关，如山东、辽宁的金刚石矿和胶东地 区的金矿集中区等。 盖
3、层岩系主要矿产为：石油、煤、沉积非金属矿产。,板块构造区域成矿理论 该理论以H.H.赫斯(Hess)、A.H.米契尔(Mitchell) 等为代表： 离散边界：洋中脊，主要矿床：Fe、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Cr、V、Ni等。 聚敛边界：碰撞俯冲消亡带，主要矿床：有色金属：Cu、Pb、Zn、Mo、Sn、W；贵金属：Ag、Au、Pt；例如，太平洋沿岸的全球Cu矿成矿带。 碰撞缝合线边界： 陆陆碰撞，主要矿床：Cu、Cr、V、Ni、Au等。,地洼区成矿理论 这是陈国达教授提出的区域成矿理论，是重要 的第三成矿单元。第三成矿单元是中国境内以 印支或燕山期开始所出现的一系列大地构造特 点，无论是
4、在地貌反差强度，沉积建造，岩石 地球化学，构造变形方面都使得中国的中、新 生代可以明显地同以前的变形阶段相区别，命 名为地洼区。目前我国大部分地区（除海西期 的昆仑地槽、巴颜喀拉地槽和喜山期的喜山地 槽等）都进入了地洼阶段，尤其是中国东部地 区更是如此。中国东部与地洼成矿有关的矿种： Sn、W、 Au、Ag、Pb、Zn、Sb等。,地槽多旋回成矿理论 这是黄汲清教授在广泛研究了世界主要地槽褶皱带 发展历史的基础上，提出了地槽发展的多旋回理论， 将地槽发展分为地槽阶段和后地槽阶段共六个旋回。 前苏联矿床学家B.斯米尔诺夫将地槽分为四大类， 成矿特点各有所差异，但总体来说，可分为两大类， 即：玄武岩
5、型地槽，有关的矿床为 Fe、Ti、Cr、Cu、 Au等金属元素为主；花岗岩类地槽：Sn、W、Au、 Ag、Pb、Zn、Sb等金属元素。,断裂构造区域成矿理论 该学派强调线形构造带和深断裂对成矿的重要 控制作用，故又称“线形构造学派”或“深断裂构 造学派，以前苏联的 M.A.法沃尔斯卡娅、.H. 托姆松（TOMCOH)，美国的J.库廷纳等为代表。 国内张文佑某些观点和其相似。其主要的成矿 分析思路为： 利用地质、物化遥确定线性构造带，结合区域 矿产分布，确定聚矿构造带。 在聚矿构造带上圈出与其他线形构造的立体交 叉点，结合岩浆活动、岩石地层、中小构造类 型，以及中大尺度的物化探异常，圈出矿田和
6、可能矿床的位置。,建造分析和成矿系列成矿理论 建造分析理论是前苏联多位矿床学家提出。成矿 系列是我国的程浴淇、陈毓川和翟裕生教授等结 合我国具体国情，首先从铁矿后扩展到所有矿床， 逐步提出的。,建造分析基本理论 该理论的核心是通过各类地质体物质共生组合 规律的分析，恢复和识别其形成环境。不同建 造类型反映不同的地质环境和地质历史发展阶 段，不同的地质环境有特定的矿床组合，从建 造分析入手到查明矿床的时空分布和物质共生 组合规律，并用于指导预测勘查实践。如形成 与大陆边缘火山岩带的Au矿床，则与安山岩 流纹岩建造有关, Au/Ag比值为1:20时则共生元 素为Pb、Au、Sn、Mo等。火山岩次火
7、山岩 建造多与Cu、Au矿床有关。,成矿系列理论 成矿系列是指在一定地质环境中形成的、在时间上、 空间上和成因上有密切联系的一组共生矿床。 矿床成矿系列在空间分布上，产于地质历史悠久， 构造长期活动具有多旋回成矿特点，构造地球 化学场不同的成矿区带产出不同的金属成矿系列。 我国东部与火山岩、变质岩、侵入岩有关的成矿系 列。例如赣东北的铜厂斑岩Cu矿和银山Pb、Zn、Ag 矿都与燕山晚期的中酸性侵入岩有关，80年代初期， 在银山深部也发现了Cu矿，表明了它们之间的内在 联系。,在时间分布上，在元古代、海西期和燕山期出 现了三个成矿系列高峰，且三者具有继承性关 系。地质历史时期，金属矿系列元素组合
8、的演 化规律是：太古代：Fe、Cu、Au元古代； Fe、Cu、Ni、Co、Pt、Nb、REE、Pb、Zn、Ag 加里东：Cu、Pb、Zn、Fe、Cr、金刚石 海西、印支期：Cu、Mo、Ni、Co、Pt、Pb、Zn、 Ag、Au燕山、喜山：Sn、Sn、Pb、Zn、Sb、 Ag、As、Hg、U、REE、Cr、Fe等。,成矿模式 成矿模式（矿床模式、矿床模型）是用简明的图表 等形式对矿床地质特征、矿床成因和矿床（矿体） 产出规律的高度综合和概括。如：黑矿模式、斑岩 Cu矿模式、玢岩铁矿模式等。本人认为：成矿模式可以细分成两类，一类是成因 模式，主要反映机制和演化，对找矿评价意义不大。 另一类是主体反
9、映控矿因素的矿体定位的成矿模式， 这对找矿有重要的指导意义。,边缘成矿理论 边缘成矿理论是由芬兰的加拉(G.Gala)于1981年首次 提出的，原苏联的卡赞斯基(.)等人积极 支持。其主要观点是：大部分金属矿床在空间上是沿 着大地构造单元（各种板块边缘、大陆边缘、槽台边 缘）和地质体（如盆地边缘、岩体边缘）的边缘部位， 即异相交接带分布的，时间上是在不同地质时期或成 矿作用时期的早期或晚期形成的。 国内孙启祯在90年带初期先后发表了“论我国Fe矿的边 缘成矿“ 和”论我国Au矿的边缘成矿“。我国金矿成矿带大者分布在地台边缘，小者分布在古 隆起边缘，尤其是我国北方金矿集中区更是如此。,地质异常区
10、域成矿理论 该理论是由赵鹏大（1991）提出，其基本含义： 地质异常泛指与周围总体地质特征不相同有明 显差异的地区，包括各种地质、物探、化探和 遥感等各种异常的总和。地质异常的分类：全球地质异常、区域地质异 常、局部地质异常、小型地质异常、显微地质 异常。,地质力学成矿理论 为我国著名地质学家李四光首创，地质力学的 分析方法的主要内容是鉴定结构面的力学性质、 确定构造序次和成生联系，建立构造体系，分 析各类构造体系对各种矿床形成和展布的控制 作用，从而指出矿化局部富集的规律。1研究不同构造体系的控矿作用 2研究构造体系的多级别序次控矿作用 3研究构造体系不同部位的控矿作用 4研究不同构造体系复
11、合部位的控矿作用 5研究不同构造形迹特定部位的控矿作用,现代矿产勘查技术 现代勘查技术主要包括： 遥感，物探，化探，找矿物学等。 以下主要讨论物探、化探。,地球物理找矿 地球物理找矿也称地球物理探矿（物探），是以 物理学和地球物理学的理论为基础，结合地质学 的特点，进行研究某些特殊地质体的地球物理场 或某些物理现象（如地磁场、地电场、放射性和 重力场），并进行区分矿和非矿地质体的地球物 理异常，进而达到找矿的目的。,自从80年代以来，由于新技术的引进，和我国 自己研的研制。用于矿产勘查的新技术发展很 快，地震层析成象(CT)、大地电磁测深(MT)、 瞬变电磁(TEM)、连续电阻率剖面测量系统
12、(EH4)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)，浅 层地震技术。另外，传统的物探方法还有：伽 玛能谱测量法、航空及地面甚低频电磁法、压 电法、电磁测深、电阻率法、自然电场法、激 发激化法、重力法、x射线荧光法、井中物探、 高精度磁测、微重力测量等。上述方法在我国固体矿产勘查中均有不同 程度的应用。,下面介绍几种物探方法的性能： 浅层地震技术：高精度地震勘探是近年来 地震勘探领域中发展起来的新技术，高分 辨率地震勘探是用高信噪比、宽频带数字 地震勘探仪器进行野外资料采集，并用相 应的手段进行资料处理，从而对地下构造 作出精细的地质判断。在当前地质找矿目 标由浅至深，地质条件越来越复杂的条件 下，
13、地震勘探方法是解决深部地质构造不 可缺少的方法。该方法能探测深度在近地 表到3000m左右，比一般的方法探测深度 大，它可以经图象处理得到地下较为精细,的二维结构构造，提供地下的构造形态和分布 情况。 常规的地震勘探，地震波主频为20Hz左右，当 地震波的传播速度为3000m/s，勘探埋深为500m 时，可分辨地质体垂直方向必须大于1/4波长， 即25m；水平方向必须大于地震波菲湟耳带（与 地质体埋深有关）的直径316m。由于地震波的 高频成分随传播距离的增加迅速衰减，所以上述 分辨率还将随地质的埋深的增加而降低，这样的 分辨率远远满足不了找寻金属矿的祥勘要求。高 分辨地震勘探所采用的地震数据
14、采集系统具有高,信噪比、宽频带的特点，地震主波的频可达 几百一致上千赫兹，当地震波的传播速度同 样为3000m/s，地质体的埋深为500m时，采 用300Hz地震波主频计算则垂直分辨率达2.5m， 水平方向分辨率可达50m，因此可以对矿区构 造作出精细的描述。 采用高分辨率浅层地震勘探法，在金矿进行隐 伏矿（构造蚀变带）的探测研究时，进一步了 解深部地质界面和地质结构变化，提供了有用 的找矿信息，为深部找矿提供了较准确的地球 物理资料。在此基础上通过先进的数据处理手,段，结合地质、化探综合信息，进行完善的地 质解译，提供较详细的深部地质构造解译信息。 为金矿提供了基础性、实用性的可靠资料。CS
15、AMT和TEM技术： CSAMT为可控音频大地电磁法，TEM为地面时 间域电磁法，属于两种地面电磁法，是80年代 以来发展起来的一种寻找金属矿的电法勘探高新 技术，具有穿透力强、分辨率高的特点。这些方 法在国内外找矿工作中已取得了一定的成效。前 者适用于寻找与金矿化有关的蚀变作用引起的电 阻率异常带，后者适用于寻找良导型的金矿床、 金矿化富集带。,伽玛能谱测量 实践证明，伽玛能谱测量法是一种简便、快速、 有效的寻找隐伏金矿床的方法。通过工作，总 结出不同类型金矿床具有不同的伽玛能谱特征。 其中与碱性斑岩岩浆活动有关的金矿床具有明 显的伽玛能谱铀、钍、钾及F参数正异常，与中 基性岩浆活动有关的矽
16、卡岩型、斑岩型金矿具 有明显的伽玛能谱U/K参数正异常，与中基性脉 岩活动有关的石英脉型金矿具有一致的伽玛能谱 K/U参数正异常，与层间滑动带有关的层间角砾 岩型金矿伽玛能谱特征则是F参数正异常。这些 不同类型的金矿床不同的伽玛能谱特征，对寻找 找不同类型的金矿有重要的指导意义。,表1 浅成热液金矿床的地球物理特征与物探方法,地球化学找矿 随着科学技术的发展，化探技术也在不断 的改进。有些方法目前在国内外的找矿效 果较好。传统的方法如：岩石地球化学法、 水系沉积物地球化学法、土壤地球化学法、 水地球化学法、生物地球化学法、偏提取 与电提取法。其它的方法包括pH值法、电 导率法、热释汞法、热释卤
17、素法、氡气测 量法、元素存在形式法(MPE)、活动态金 属离子法（MMI)、元素活动态测量法 (MOMOG)。 部分地球化学方法特征与使用范围见下表：,表2 部分地球勘探化学方法简介,续表2,续表2,续表2,金属活动态提取法 早在上一世纪50年代末，前苏联的地球化学家 就提出了依靠活动态调查（Investiga- Tion of mobile form)进行找矿的思想。并认为 尽管活动态的含量相对较低，但他们所产生的 异常衬值确是最大的。活动态包括在水里、气 体里、有机质里和作为吸附的等形态，并且认 为水是沉积物中最强的活动态，据此发展了从 土壤中提取水溶态化合物的方法（Extraction
18、of Water-soluble compounds)。,以后Lukashev等(1974)、Albil等(1978)、 Gatehouse(1977)都使用了水提取法，但这些 都是提取贱金属。Losliakov(1988)用水提取 法测定金。国内王学求、谢学锦(1988)年研 究金的表生存在形式时用去离子水提取金。自从1988年王学求等发现在岩石、水系 沉积物和土壤中有大量超微细金，这一发现 使对金的存在形式、分散机理和活动态金的 提取有了新的认识。活动态形式的金在表生 条件下不仅作为离子或络合物的形式存在于 各种表生载体中，而且还大量作为超微细颗,粒（亚m至nm）以物理形式被可溶性盐类、
19、土壤胶体、粘土矿物、铁锰氧化物和有机物 所吸附或包裹。这些载体很容易被各种试剂 所溶解，但存在于载体中的超微细金颗粒却 不能被溶解进入溶液中，原因是它们或者不 溶解或者被胶体颗粒重新吸附。而这些超微 细金也是呈活动态的，正是金的活动态形式 从矿体以各种途径向地表迁移，在地表疏松 介质中形成活动态叠加含量，带来了深部矿 化信息。所以只有提取金属的活动态进行找 矿才是最有意义的。,与王学求不谋而合的是在1995年的第17届国际化 探会议（17th IGES）上Mann提出了活动金离 了法（Mobile Metal,简称MMI)。MMI已经由澳 大利亚的Wamtech公司注册其为注册商标。他 们利用
20、MMI技术在70多个地区进行了工作，取 得了非常好的效果。在覆盖厚度几m至700m的 矿体上方均发现清晰的异常。看来用活动态进 行找矿已成为国际化探界不约而同的关注焦点。 目前比较成熟、应用比较广泛的提取活动态的 方法有：北美利用酶提取非晶质镁的氧化膜法： 前苏联利用提取有机物法和澳大利亚提取金属 离子法。,原始样品,加工,有机质结合金属,提出液,吸附可交换金属,提出液,残渣,水提取金属,提出液,分析子样,残渣,去离子水,铁锰氧化物金属,提出液,残渣,柠檬酸氨,焦酸酸钠,残渣,柠檬酸氨,焦酸酸钠,过滤,过滤,过滤,过滤,处理,处理,处理,处理,地电地球化学测量方法 地电地球化学测量方法是以岩石
21、、矿石电 化学活动性而产生的天然电场为基础的一 种方法，而自然电场的分布往往与某些导 电型的金属硫化物（如：黄铁矿、黄铜矿）、 金属氧化物赋存有密切关系，在这些矿化赋 存的地方，自然电场往往十分明显和强烈。 金矿的围岩蚀变常发生黄铁矿化，尤其是浸 染状的黄铁矿化，黄铁矿氧化时产生诸如K+ 、 Na+ 、Fe3+ 、NH+ 、H+ 、Li+ 、Au+ 、SO2-4 、 OH- 、Cl- 等离子。在地下水的作用下生成的 离子经过漫长的时间，从蚀变岩和矿体向四,周扩散，形成一个离子晕。电导率异常是多种 离子成晕的产物，是示矿较强的物理化学综合 指标，反映的矿化信息远比单元素要强。并且 地电地球化学参
22、数具有简便、快速、现场化的 特点。 铊地球化学异常法 铊与金都是亲硫元素，二者在氧化状态、离子 半径（Tl+为0.147nm；Au+为0.137nm)、化学性 质方面十分相似，近几年来的研究发现，许多 大型、超大型金矿和一些多金属矿都有铊的异 常显示，特别是美国的卡林金矿、麦克劳林金 矿、加拿大的赫姆洛金矿以及我国即将成为超,大型的烂泥沟卡林型金矿等。尽管这些矿床 地质条件不同，但都表现出了金与铊的密切 关系，这就使得铊成为找金的重要指示元素。 铊的指示作用，一方面铊与金异常一起可以 确定找金及其他有色和贵金属的有利标志， 另一方面铊属于垂直分带序列的中部元素， 因而可以研究铊与其他元素的分带
23、特征，确 定剥蚀深度、以及矿体可能赋存的空间位置 和寻找深部的盲矿体。,地气法与地球气纳微金属测量理论与方法 地气法： 地气的概念是1982年由瑞典兰德大学物理系 K.Kristiansson博士和波立登矿业公司勘探部 L.Malmqvist博士共同提出的。他们在研究Rn 的迁移机制时发现与传统的扩散迁移理论有 很大的矛盾。Rn222的半衰期是3.8天，根据计 算正常空隙度的干土，在这3.8天内只能迁移 1m左右的距离。在上百米深的铀(U)矿上方观 察到的Rn异常不可能是通过扩散迁移到达地 表的，一定还有另一种比扩散更快的迁移机 制。,为了解释Rn的长距离的迁移现象，随后这 两位研究人员又提出
24、了上升气流零星喷发 理论。Kristiansson等（1982）提出了Rn原 子流(Streaming of Radon atoms)迁移假说。 但要形成持续不断的Rn气体，必须有持续 不断的大量Rn气体的产生，显然这是不可 能的。Rn原子一定是通过另外气体的持续 不断地向上运动而被带到地表。这种作为 微气泡的运载气体流(Stream of Carrier gas) 能够携带Rn原子呈加速向上运动，这种运 动速度比扩散快的多。这种运载气体或者 源于地球内部(the interior of the earth)，或者,作为大气与地下气体交换的一部分。这种运载 气体称为地气“geogas”。随后他
25、们与1984年在 3个不同地区的30个钻孔中26个进行了试验，观 测到了地气的流量和成分。气体的流量在没m2 的钻孔截面上每分钟在0.0064cm3之间变化。气 体成分主要为N2 、 Ar 甲烷，少量的其他烃类气 体和一氧化碳。,德国的RULF GEO公司和捷克的地球物理 研究所将地气法称作元素分子形式地质找 矿法(method of molecular form of elements， 简称GEO-MFE)。他们推测元素以分子形式 到达地表后很快就会转变成气体形式存在与 大气中。因此他们用采集大气样品，分析 其中的元素进行找矿。 R.W.Klusman(1993)在他出版的资源勘查的 土壤
26、气体及有关的方法一书中，将地气列 入到微粒(Particulate)测量中，称地气为地球 内颗粒迁移(Particulate transport in the earth)。 尽管该书作者没有解释这一提法的成因，但,笔者认为这是很有道理的。既然地气测量不是 分析地气中的气体成分，而是分析那些呈颗粒 状被气体携带的元素，因此将其成为气体颗粒 测量。 俄罗斯的Volokh(1994)将地气法列为气体地球 化学测量范畴，只不过是他们的解释是金属的 射气迁移。 我国学者李善芳(1988)和吴传壁(1988)先后撰文 将该方法介绍给我国读者。因此童莼菡与1999 年开始地气试验时也就引用了国外的名称（童
27、 莼菡，1992)。,1988年谢学锦在清华大学所做的“激光单原子 测试技术在金矿找矿中的应用“的立项论证时， 金可能以气溶胶或“金的气体”形式迁移。并提 出用激光单原子分析技术去测定这种超微量金。 王学求于1990年开始在大尹格庄金矿进行了首 次气体动态采样试验，并发现矿体上方异常金 的存在。 另外 瑞典人提出的地气“geogas”这一概念已经 申请专利，我国谢学锦等人认为地气（geogas) 方法已应用于许多国家的矿山，且已取得反应。 因此，这种上升的气体不是局部的，而可能是 全球性的，称之为“earthgas”更合适。,我国学者伍宗华(1995)称之为气溶胶体测量， 并且将此列入到综合气
28、体测量的范畴。任天 祥等（1995)将地气测量归为“纳米物质测量”。地球气中的元素组合 地球气中的元素组合是比较复杂的，目前能够 检测到的元素已达30余种：Au、Ag、Cu、Pb、 Zn、As、Sb、Hg、Fe、Mn、Ni、Co、Cr、V、 Ti、Nb、Ta、Pt、Ir、Th、Rb、K、Si、Ca、Br、 Na。但对金矿上方来说，地气中异常元素组合 为：Au、As、Sb、Hg、Ag、K。,金(Au)在地球气中的背景含量,测试方法：中子活化；单位：ngL,地球气中金含量的统计分布,山东某地区同一时间和同一地点 两次重复采样的分析数据,地球气纳米微金属运载气体的组成和来源 地下深处确实存在气体已被
29、许多间接的事实所 证实：如火山活动排放大量气体、大洋底的黑 烟囱和地幔柱中存在大量的气体等。 Malmqvist等(1984)用试验证实了地下确实存在 上升的气流这一事实。他们在瑞典的Saxberger、 Algliden和Langsele三个不同地区不同深度的30 个钻孔进行了试验，在其中的26个钻孔中均发 现了上升的气流存在。 这些结果显示一个特征：三个不同地区由于取 样钻孔的深度不同，气流流速有较大的差别。 Langsele矿山取样深度最大，深度在610750m,其流速和流量都最大，流速在120cm3/min， 流量在0.24cm3/min m2。Saxberget矿山流量 在0.006
30、0.1cm3/min m2。最浅的Algliden地区 气体流量最小，在0.00050.026 4cm3/min m2。气体的成分为N2 、Ar2 、O2 、CH4，其次 是较重的烃类气体和CO2。 N2气的浓度含量高 于大气中78%的含量，而O2的含量与大气中21% 相比明显偏低，与大气成分的显著差别是有大 量CH4的存在，而且随着钻孔孔位的加深， CH4 的含量明显升高。,气体成分比例,气体成分比例,前人对地气的来源研究主要是依靠同位素 示踪技术，He同位素的比值3He/4He：幔源 为(1.11.4)10-5，大气：1.4 10-6，壳源： 2 10-8。 河北张全庄金矿地气中3He/4
31、He：(1.411.78) 10-6，平均值为：1.60 10-6高于大气中的 3He/4He比值，说明测量气体中有幔源的成分 加入。,地球气纳微金属形成机理 地球深部存在上升的气流，气体的主要成分 是烃类气体：He、 CO2、 N2 、O2 、Ar等， 当上升的气流经过矿体及高含量地球化学块 体时，将把成矿元素及伴生元素的活动态部 分（nm级颗粒、胶体、离子和各种络合物） 捕获到微气泡表面，或超微细金属颗粒称弥 散形式分散在气体中形成气溶胶，由于金属 是随气体一起迁移的，因此具有沿微通道 （岩石裂隙、矿物间隙、大分子间隙）垂直 迁移的特点，形成顶部异常，同时也沿宏通 道构造迁移形成强烈的峰值
32、异常，但在无矿,区，即使存在宏通道也不存在气体中金属 异常，但可以形成普通气体异常，气体中 所携带的金属在近地表可以被覆盖物所吸 收或结合，形成金属活动态异常。 A.W.Mann(1995)在解释活动态金属离子的 形成时，也认为气体搬运和风化过程中金 属的化学释放起着主导作用。气体的搬运 已成为覆盖区异常形成的最合理的解释。,深穿透地球化学 为寻找隐伏矿的需要勘查地球化学家一直在 努力研究能探测更大深度的勘查地球化学新 方法，如20世纪70年代以前产生的偏提取法 （partial extraction)、水化学方法(hydrogeoc- Hemistry)、生物地球化学(biogeochemi
33、stry) 气体地球化学(vaporgeochemisty)；20世纪80 年代发展了电地球化学方法(electrochemistry)、 热磁地球化学(TMGM)和地气法(geogas)。 进入20世纪90年代，由于寻找隐伏矿已经不再 停留在研究和实验阶段，部分方法进入了实用 阶段，故一批经改进的新方法应运而生，如：,酶提取(enzyme leach)，改进的地气法(geogas)、 活动态金属离子提取法(MMI)和金属活动态测 量(MOMEO)。在这种背景下“PENETRATION” （穿透）这一术语开始出现(Clark等，1997）。 在18届国际化探会议期间，有人将这些方法统 称为深穿
34、透(deep penetration)技术。,深穿透地球化学基本概念 深穿透地球化学（ Deep penetration geochemistry) 可以定义为研究能探测探部隐伏矿体发出的极微 弱直接信息的勘查地球化学理论与方法技术。这 一定义最主要包含着这样几层含意：一是探测深 度大，至少应在百米以上；二是测量的是直接找 矿信息；三是信息极微弱，通常在ng/g以下。按 照这样的定义，不妨可以考察一下在上面列举的 方法，究竟那此方法可以列入深穿透地球化学的 研究领域？先将这此方法归并一下： 一类是与测量地气中金属含量有关的方法，如地 气法、地球气纳微金属测量、气溶胶测量、纳米,物质测量等，这些
35、方法都是基于气体对金属 的搬运，或认为金属具有类气体性质，那么 无疑它们的探测深度是较大的，而且实践中 也证实在几百米深的矿体上方存在气体中异 常显示；如金矿上方就可以直接测定气体中 的金，这应算作深穿透地球化学方法的一种。第二类是测定与矿体上方地壤中活动态的金 属有关的方法，如有机质结合形式法（MP F）、热磁地球化学法（TMGM）、酶提取 法（ENZYME LEACH）、金属活动态测量 法（MOMEO）和活动态金属离子法（MMI ），这些方法探测的是直接指标这一点是肯,定的，但它们的探测深度到底是否足够大，这 一点已经被越来越多的实例所证明，如MMI在 700多米深的矿床上方可以有效地圈出
36、异常。第三类电地球化学方法，探测的是直接指标这 一点是无容置疑的，但它的理论基础却一直是 颇引起争议的话题，如果按照它的电化学迁移 机理，根本就无法实现较大深度的探测，但实际 上它的探测深度又是很大的，所以有人认为它 提取得只不过是通过其营力早已被搬运至地表 的离子。第四类植物测量方法，从传统的植物测量的 理论来讲，通过植物根系抵达矿体对元素的吸 引而在植物体中得到富集。如果按照这样的解,释植物的根系最多只能达到几十米的深度，所 以植物测量在一开始提出时的明确指出是为了 探测50米深以内的矿床。按照这一理论植物测 量不能列入深穿透的范畴。但植物的吸收不应 该限于根系所能抵达到矿体深度对成矿元素
37、的 直接吸收，还应该包括植物根系对被其他营力 搬运至地表或近地表后成矿元素的再吸收。所 以从这个意义上讲植物测量也应列入深穿透地 球化学研究范畴。第五类水化学方法尽管地下水可以达到很深 的部位，但象一些干地旱地区潜水面很深，这 样无法将元素搬运至地表，所以水化学是否能 探测很大深度，还没有足够的资料证明。所以,以暂时不列入其中。第六类气体测量法，尽管它探测的深度可以 很大，但它测得的指标是简接信息，无法判断 深部到底是由构造还是由矿引起的。并且也无 法回答是由何种矿引起的，异常具有多解性， 故不能列入深穿透地球化学范畴。,深穿透地球化学的研究内容 一 研究异常的形成机理 地表覆盖物中形成叠加含
38、量异常的机理无非有 下列几种： 风化过程中元素的物理和化学释 放； 离子扩散作用； 氧化还原电位梯度； 蒸发作用； 毛细管作用； 植物的根系 吸收作用； 地下水循环；气体搬运。 二 异常模式的特征 各种方法目前所发现的矿体上方异常模式有以 下几种：顶部异常，双峰异常，三峰异常，多峰 异常；组合异常。,三 每种方法的适用范围 CHIM(电地球化学方法）MMI（活动态金属离 子法）提取的是离子态的形式，故对那些易呈 离子形式的金属元素，像贱金属和多金属矿化 比较有效；MOMEO(金属活动态测量)提取的不 仅只是离子态的形式，还包括超微细的金属， 故对于不宜形成离子形式的金矿效果较好；MPF (有机
39、质结合形式法)方法只能提取有机质集合形 式的金属，所以对有机质发育地区效果较好； CHIM由于受到仪器和供电条件的限制，无法应 用于区域工作；GEOGAS的积累提取也无法应 用于大规模的区域工作，而快速动态提取NAMEG (地球气)就可以应用于区域找矿工作。,四探测深度 现在对这些深穿透方法到底能探测到多大深度， 能否利用异常的强弱和形态及元素组合来推测 矿体的埋深是大家普遍关心的问题。因为这直 接涉及到能否对矿体实现三维定位的问题。人 们都知道地球化学方法只能实现对矿体的二维 定位，即平面定位，而无法实现深度定位，如 果要达到真正意义上的深穿透，就必须做到这 一点。深穿透地球化学要做到这一点
40、，恐怕还 有很长的路要走。,气体与流体地球化学方法 一气体地球化学方法 气体地球化学方法是利用气体物质进行找矿的 方法。严格地讲这种气体测量是测定本身呈气 体的元系或分子，如CO、SO、烃类气体、汞 蒸气和氡的气体等。这些气体都是金属矿的简 接指标，而新发展起来的“地气”测量是测定气 体中的金属，这些金属本身并不是气体形式， 只不过以某种方式存在于气体中，所以气体地 球化学测量不应包括“地气”测量。 气体测量包袱汞气测量（CO、SO、HO）烃 类气测量和放射性成因气体测量。气体测量从,其开始提出与发展帐目标很明确就是要找寻在 厚层覆盖物理埋藏下的矿床。气体测量中研究最多应用最广也最成功的是 汞
41、蒸气测量。为汞气测量奠定了理论和方法学 基础的早期有影响的著作是由萨乌科夫（1946） 所著的汞的地球化学一书。跟随萨乌科夫 的思想，前苏联工作者于20世纪律50年代开始 尝试用比色法测定汞，并在汞矿上方发现了汞 矿异常，在金属硫化物矿床上方发现汞的气体 分散晕，其后前苏联的Fursov等进行了大量的 研究工作，并对前苏联的工作进行了系统的阐 述（Fursov等，1990）。萨乌科夫著作于1955 年谢学锦翻译介绍给中国读者后，中国的,郑康乐（1959）率先在中国开展了应用汞气测 量找矿的试验，但直到20世纪70年代后中国的 许多研究工作者莫根生（1979、1981、1982、 1984）、卫
42、敬生（1981）、郑康乐等（1982） 伍宗华等（1981、1994）、李生郁等（1981） 作了大量从理论到应用和仪器研制等的系统性 研究。在西方国家最早作此项工作的是Hawkes等 （1962）及James 等（1964），美国地质调查 所的McCarthy等（1969、1972、1986）、 Hinkle（1984）。Klusman（1993）在其著作“ Soil gas and related methods for natural resourcesexploration”中的对这些工作进行了系统的阐述。,Fursov(1990)概括了汞气测量在前苏联的应用。 他们报道了在70多个已
43、知矿床上方所进行的试 验，都取得较好的反应。并在一些未知区根据 汞异常进行钻探，发现了新的隐伏矿床。实例 一是他们在一破碎带利用汞气测量成功地发现 了铅锌矿床。其上方虽发育有原生晕，但被20- 40米厚的运积物所掩埋，故地表土壤测量不能 发现Pb、Zn、甚至Hg的异常。而汞蒸气测量却 能在地表发现清晰的异常。根据汞蒸气异常进 行钻探打到地下地700-900米深的矿体。另一例 是产于火山岩中的铜矿床（主要是黄铜矿）上 覆盖有300余米在成矿后沉积的灰岩及沙岩。根 据地表发现的汞蒸气异常打到了隐伏矿床。,从文献报道中，汞气测量被用于金矿勘查的首 例是McCarthy（1972）在Nevada（19
44、72）州 Cortez分散侵染型金矿所作的汞气测量实例。该 矿上方被厚30米的冲积物所覆盖。汞气的采集 是使用在塑料盖底部放置金丝，采集时间两个 小时，使用无火焰原子吸收分析。测出的汞高 含量带与金矿的分布非常吻合。前苏联在一个已知金矿所做的试验实例（fur- Sov,1990)该金矿被40米的黄土覆盖，土壤中气 态汞测量很好地揭示了矿体的存在，他们的采 样技术是使用采样器在深0.5-0.7米的位置抽取 气体，通过滤膜进入金丝管中，汞被金丝捕获 然后再将汞从金解吸附，用无火焰原子吸收分,析。异常含量范围一般在1520pg/L背景含量在 510pg/L。我国伍宗华等在山东仓上利用汞气测量发现 构
45、造交会带，山东六队根据这一线索进行进一 步的工作发现了大型仓上金矿（伍宗华，1994）从上述实例看来，汞蒸气测量似乎已可以完 全解决被厚层运积物或厚层成矿后岩及火山岩 覆盖下隐伏矿床的找矿问题。其实不然，汞蒸 气测量的发展道路一直坎坷不平，在不同地区 应用的效果差异很大，各种报道互相矛盾，过 去一直把这种情归之于不同地区气候、季节性 变化、地表覆盖物性质有关。Klusman(1990),认为汞蒸气测量除对汞矿外实际上一种间接的 找矿方法，最近的一种新看法是汞蒸气并不是 来源于各种矿石中的伴生矿物，而是来源于断 裂构造和破碎带，因而汞蒸气测量可以非常有 效的圈定隐伏的构造。但圈定的构造可以是含
46、矿的，也可以是不含矿的 。在一般情况下，只 要有矿化就有汞异常（因为矿化都与一定的构 造有关），但反之确不成立。这似乎可以满意 地解释在不同地区应用汞蒸气测量结果出现的 扑朔迷离的现象。 由于气体能够从地下深部向上迁移数十、数百 米甚至更大的距离，因而在20世纪7080年代,不少勘查地球化学家认定气体测量是解决深部 找矿的最有远景的途径。进行了大量的研究工 作，不仅研究汞蒸气，而且研究其他从深部上 升的气体，包括CO2、O(氧耗量)、COS、H2S、 CH4以及正在开始的甲基化元素如：甲基硫、 甲基砷等。这些气体与矿体的关系更为复杂， 其中涉及许多化学的、生物化学的、微生物化学 的过程。,二
47、流体地球化学方法 流体作为成矿物质的搬运载体和搬运动力，记 录了成矿过程的动力学条件及与成矿有关的各 种信息。过去地球化学家对流体的研究主要是 为了研究矿床成因和成矿的物理化学条件。而 直接用于找矿的研究却做得很少。但近年来， 由于对流体在成矿作用中的意义获得更深入的 认识，以及分析技术的改进和高灵敏度仪器的 出现，使得流体应用于找矿逐步得到重视。就 目前而言，对利用流体进行找矿，还只停留在 研究流体包裹体的物理化学条件、流体的成分 进行简介的找矿。而直接研究流体中的成矿元 素进行找矿目前的工作相当有限。,流体在矿产中的应用主要表现在以下几个方面： 1 应用流体的数量和形状，热液矿床通常与大量
48、 流体流过周围岩石有关，所以矿体周围由于流体 的作用形成重结晶带，越靠近矿体中心部位，流 体的数量随之增加。（Yermakov,1966）。许多 研究者发现流体数量与矿化规模有直接的联系（ Chivas,1977;Rankin,1983;Burlinson,1983;Rankin, 1988）。谢奕汉的研究发现有矿和无矿流体的形 状存在较大差别。 2 流体气体分析，许多热液矿床都有明显的流体 化学组成，富含某些气体。Shepherd等（1991） 对黑色页岩金矿的研究发现含金矿体流体中CH2 和N2的含量明显高于不含金石英脉，在与区域,变质岩石同时形成的石英脉中，N2/（CH4+CO2+ N2
49、）的比值要低。Burlinson 等（1991）的研究 表明金矿化与流体中富含CO2有关，流体中CO2 的含量可用于圈定矿体。 Kesler（1992）预言：流体分析技术在不久的将 来应用于矿产勘查的观点将更加明朗，并且应 用将更加广泛。他说流体气体分析之所以会成 现代矿产勘查有吸引力的方法，主要有如下几 原因：流体气体分析能够提供对流体化学和成 矿机制的洞察，从而能够识别一组相类似的地 质环境中哪一种更有利于成矿；其次流体气体 分析样品比其它样品更均匀，可以避免贵金属 分析由于粒度效应造成的分析误差；最后，流,体气体分析可以圈定成矿热系统的范围和几何 状，提供了追踪热液系统中心矿化部的方法。 3 流体中固相微区分析，利用电子探针或激光 探针发现成矿流体中载有成矿金属固体相（Ea- Dington,1974;Sawkins 等 1981；Chryssoulis等 1983；Rankin 等1990）。 4 流体微量元素定量和半定量分析，ICP-AES和 ICP-MS为流体中微量元素的分析提供了快速、 灵敏和多元素测定的手段，许多研究者已经开 始将这些技术应用于流体中微量元素测定研究 （Alderton等1982；Rankin 等1990；Alderton等 1992）。这些方法在流体微量元素测定中的应 用无疑将为把流体分析 技术直接用于矿产勘查,
