非常規化探方法在地質勘查中的應用淺析

摘 要：隨著深部隱伏礦找礦的全面展開，一批非常規的化探方法，如汞氣測量、氡氣測量、金屬活動態測量、輕烴測量等開始應用于地質勘查中，本文簡要的介紹了汞氣測量、氡氣測量、金屬活動態測量、輕烴測量等的方法原理和應用實例，并結合自身找礦實踐，探討了應用中存在的問題和建議。

關鍵詞：非常規化探 地質勘查 隱伏礦

中圖分類號：P2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0086-02

隨著我國國民經濟的持續高速發展，對礦產資源的消耗量不斷增長，現有的礦床的資源已經越來越不能滿足日益增長的需求；同時，由于礦產勘查程度的逐年提高，露頭礦和淺表礦愈來愈少，找礦方向不斷向深部空間延伸；現代科學技術的迅猛發展，使找礦工作面臨著新理論、新技術和新方法的創新、應用。在這種背景下，隱伏礦體預測理論與方法已經成為當前成礦學和礦產勘查學研究的熱點。

巖石、土壤、水系沉積物測量等勘查地球化學的常規方法，經過幾十年的實踐，已充分證實了其實用性和重要性，隨著找礦方法技術的不斷發展和提高，一些針對于隱伏礦體勘查的非常規地球化學方法開始應用于礦產勘查，如綜合氣體測量方法技術（汞氣測量、氡氣測量、輕烴測量等）、地下納米級物質測量方法技術、金屬活動態測量、應用偏提取技術評價金異常及尋找金掩埋礦體的方法、隱伏礦勘查中某些地電化學方法技術、尋找隱伏礦的水化學方法和水電化學測量方法技術、多子樣面型巖石測量方法、區域化探異常推斷解釋的計算機技術、七種痕量元素現場快速分析方法等，其目的是在隱伏區找大型、特大型甚至巨型礦床時，可以大大降低成本，減少風險。此外，針對特殊覆蓋區進行了有關方法研究，如黃土覆蓋區、森林沼澤區、玄武巖覆蓋、運積物覆蓋區區域化探工作方法與異常追蹤方法。

1 非常規化探方法及其應用

1.1 汞氣測量

汞為親硫元素，在熱液階段以自然汞和汞化合物的形式存在于Cu、Pb、Zn、Mo、Fe等硫化物中，或伴隨揮發性組分擴散、滲濾到巖石、礦物的裂隙或包裹體中，形成汞的原生分散暈。在表生條件下，含汞的金屬硫化物能夠通過氧化還原作用釋放出HgO或汞的氯化物，由于和可溶性汞的鹵化物，在地下溫度、壓力增高的情況下，促使汞隨水蒸氣、地下水沿裂隙向地表遷移，特別是氣態汞的穿透能力比溶液強很多。HgO和含汞溶液在遷移過程中，易被礦床上方圍巖、土壤吸附（粘土、鐵錳膠體、有機質吸附），同時形成壤中汞氣。在一定條件下，壤中汞氣和吸附相態汞保持復雜的平衡關系，二者對深部礦體的賦存位置均有一定的指示作用。根據HgO及汞化物的熱釋峰溫度，采用溫控熱釋測量土壤中與礦有關的疊加價態汞（HgO及部分HgCl），來示蹤隱伏礦體。20世紀60年代初，原子吸收分析技術應用于汞的測定，標志著超微量汞的分析技術取得了關鍵性突破。

中國的測汞找礦方法始于1970年，經過近40年的發展目前已趨成熟。近年來越來越多找礦實例已清楚的表明，汞氣找礦方法對于尋找貴金屬、有色金屬隱伏礦都是行之有效的，特別是對于隱伏礦床，汞氣化探方法有其獨特的找礦效果。如劉樹田驗證了該方法是尋找隱伏礦體的有效方法之一；王國華利用壤中汞氣測量在西天山高寒山區尋找隱伏礦，效果良好；曾志方在湖南青京寨、三德堂金礦應用壤中氣汞量測量找金，效果顯著。目前，筆者在前人的基礎上，已開發出一套納米汞氣測量設備，使汞氣測量的野外捕獲率和室內釋放率均達到85%以上，在贛東北、贛西北、贛西、贛南、廣西等地多個礦區開展了找礦工作，都取得了較好的效果。

1.2 金屬活動態測量

金屬活動態測量是在偏提取方法上發展起來的一種利用金屬元素活動態組分來強化深部礦化信息的找礦方法。在表生條件下，金元素的存在形式有（程志中等，2002）：（1）水溶性鹽類（包括游離離子及可溶性絡合物）。（2）膠體形式或被膠體吸附。（3）被粘土礦物吸附或呈可交換的離子態存在于粘土礦物之中。（4）有機絡合物及被有機質表面吸附。（5）游離自然金。（6）被鐵錳氧化物吸附或包裹；（7）碳酸鹽包裹。（8）與硫化物結合。（9）硅酸鹽晶格或缺陷中的金屬。在這些存在形式中，（1）、（2）、（3）、（4）、（6）五種存在形式稱為活動態。用土壤金屬活動態來探測深部礦化信息的研究，正引起國內外勘查地球化學家的重視，他們認為在金屬礦產及其圍巖中，與礦有關的超微細金屬、金屬離子或化合物含量相應增多，并會在營力作用下（地下水、電場、地氣流、蒸發作用、濃度梯度、毛細管作用等），向上遷移到達地表，被上覆土壤或其他疏松物，如可溶性鹽類、膠體、粘土、氧化物和有機質的地球化學障所捕獲，在原介質含量的基礎上形成活動態疊加含量，用適當的萃取劑將這些元素疊加含量提取出來，從而達到尋找土壤下伏隱伏礦的目的。目前該方法廣泛應用于我國高山草甸區、干旱地區和森林沼澤區等特殊景觀條件。金屬元素活動態提取方法（MOMEO）經過多年的實踐，已經開始走向成熟，在礦產勘查中發揮著重要的作用，取得了明顯的效果。筆者曾在贛西北銅礦區、贛東北金礦區進行過相關方法試驗性研究，取得了理想的效果，發現本地區Au元素的有機態都能很好的示蹤礦化信息。

其他的學者也做了大量的實驗和研究，并取得了不錯的效果。如徐景銀的研究顯示在白云山礦區，元素活動態測量，水提取相、粘土吸附相、有機相和氧化物相中，Cu、Ag、Au都有異常顯示。白金峰使用改進后的金活動態分析方法并在東北高寒森林覆蓋景觀某金礦區進行實驗，結果表明，有機結合相的異常強度最大，是在該景觀條件下尋找隱伏礦的最有利相態。文雪琴用金屬活動態提取法在廣西與山西黃土區進行試驗研究，發現金的粘土結合態、有機物結合態和鐵錳氧化物結合態異常清晰地反映在礦體上方；而在雨量充沛的廣西紅壤區，金的水提取態和鐵錳氧化物結合態異常較好，而粘土結合態金異常效果不太理想。陳希泉通過對大興安嶺森林覆蓋區內蒙古虎拉林金的活動態測量方法的研究，找礦效果明顯為。楊理勤對陽山礦區305脈群上方被梯田、灌木和人工林覆蓋土的分析結果顯示，金的活動態總量與金礦脈密切相關，利用金的活動態總量找礦可以準確定位。

1.3 輕烴測量

有機質對金屬的成礦作用及深源巖漿熱液中原生烴類氣體對成礦的影響已為地質、地球化學工作者所關注，前人研究指出，有機質對金屬元素的吸附、活化、遷移和富集沉淀均有重要的作用，在對各類礦床的金屬礦物氣液包裹體的成分分析表明：輕烴氣體在氣液包裹中占有相當的比例，有的為沉積物中有機質熱解所致，有的可能為深源原生烴類氣體。由于烴類（C1～C4）為氣體，易揮發、易溶、易在巖石各類級次的裂隙構造中遷移。為此，輕烴氣體測量可嘗試用來探測深部隱伏礦體，常用的輕烴有甲烷（C1）、乙烷（C2）、丙烷（C3）、異丁烷（iC4）、正丁烷（nC4）、異戊烷（iC5）、正戊烷（nC5）等。

許多有識之士都曾提出過將有機烴氣測量應用于金屬礦床勘查的設想，部分研究院所亦開展了一些方法有效性試驗研究其他學者也開展過大量的研究，如陳遠榮對十幾個典型金屬礦床進行試驗研究后，初步總結了各類金屬礦床上方，有機烴氣的常見模式，剖析了這些異常模式的成因機制。李廣之還對輕烴中的異構體進行了研究，結果表明同分子量的正構烷烴和異構烷烴，在運移過程中受圍巖的物理化學性質及其它外部因素的影響必然產生分異效應，從而指示礦化信息。筆者也曾在贛西北銅礦區外圍開展過輕烴的方法試驗性研究，發現丁烷（C4）和戊烷（iC4）可以更好的示蹤下伏的礦化信息。

1.4 氡氣測量

1904年加拿大就開始將氡氣測量方法應用于找礦，20世紀50至60年代美國也應用得比較成功。目前，我國應用氡氣測量方法在尋找隱伏鈾礦，預測煤礦采境，研究現代地質構造運動，解決水文地質、工程地質中斷裂分布，預報地震災害和環境污染等方面應用得比較廣泛，近年來隨著高靈敏度、高精度和穩定性好的測氡儀的出現，氡氣測量方法開始應用于尋找隱伏有色金屬礦、圈定油氣藏邊界、確定油氣藏范圍等，實驗結果表明，氡氣測量尋找金屬礦是一種有效的深穿透地球化學方法，目前主要應用于找構造破碎帶型隱伏金礦、花崗巖型鎢錫坦鈮礦以及熱液型多金屬礦床，找礦效果良好。

氡氣測量尋找隱伏有色金屬礦和圈定油氣藏范圍上仍處于試驗和摸索之中，如賈國相在廣西栗木錫礦、四川磨溪油氣田上進行了廣泛試驗，都取得了良好效果；云南潞西金礦、新疆富蘊縣阿克塔斯金礦也開展過氡氣測量實驗，均確定了一定的找礦效果。

2 存在的問題及建議

汞氣測量的方法和原理是眾所周知的，但是由于測汞技術嚴格保密，測量精度的影響因素眾多，在實際應用過程中測量效果更是千差萬別，并未能大范圍的進行推廣，主要還是停留在研究試點層面上，商業性市場操作行為較少，由于技術壟斷，汞氣測量成本也相對較高；金屬活動態測量、輕烴測量目前理論研究和測試手段已經相對成熟，但是目前還停留在科研層面上，尚未應用于大范圍、大面積的化探生產，且目前只有為數不多的實驗室具備測試資格；氡氣測量形式上屬物探，但實質是一種氣體地球化學勘查方法，即非常規化探方法，其在金屬礦床上的應用目前尚還處于探索階段，其形成機制還需進一步的研究；上述方法技術的相互結合和配合應用也尚未展開，數據處理與評價方法也需改進，需要在傳統地球化學勘查方法基礎上有所繼承和創新。

綜合來看，這些方法并不是獨立存在的，往往需要相互配合，相互印證的。如王學求根據近些年發展起來的尋找隱伏礦的勘查地球化學新方法，提出了深穿透勘查地球化學的概念、理論、研究內容、研究意義與必要性，將深穿透勘查地球化學定義為研究能探測深部隱伏礦體發出的直接信息的勘查地球化學理論與方法技術，其主要的方法就是金屬活動態、測Hg、地電的綜合應用。陳遠榮也在貴港慶豐-平南旺石鉛鋅礦帶慶豐已知區的試驗以及幾個未知區的評價驗證結果表明，使用烴類測量和吸附相態汞測量等綜合氣體地球化學方法結合相態分析技術，在區域化探異常評價和找礦勘探中是有成效的，并總結了烴類及吸附相態汞的異常模式。

總之，只要通過不斷的實踐和完善，這些非常規地球化學方法能廣泛應用于隱伏礦的深部勘查外，其工作思路對于深部找礦具有參考價值，其應用前景也會愈來愈廣泛。

參考文獻

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