进入21世纪中国化探发展路线图

笔者回顾了近年来中国化探的一些理论与方法技术上的重大新进展,立足于地球化学填图基础上的矿集区、多元素异常集结区与地球化学块体理论,利用地球化学资料进行矿产资源潜力评价与稀有分散元素独立成矿的可能性评价,利用地球化学资料进行成矿岩体演化与中国西南大地幔柱的初步研究,这些探索性的研究均取得了令人鼓舞的成就。化探方法技术的应用成果显著,如地球化学填图与矿产勘查一体化,多元素分析与分析质量监控方法不断完善外来物覆盖浅钻取样,深穿透地球化学方法,全国生态、农业、环境地球化学调查,全球地球化学填图方法研究等。在回顾近年化探成果的基础上,提出中国化探在21世纪的发展,整体思路是立足于地球化学填图及地球化学填图与矿产勘查一体化。需要有将研究、填图、调查、勘查、工程一体化的大科学计划。提出了涉及地球化学填图、矿产勘查与综合利用、能源勘查、生态环境调查、全球变化研究等的12个重点发展方向。     

勘查地球化学80年来重大事件回顾

勘查地球化学诞生于20世纪30年代初期,经历了80年的发展,已经成为一门重要的地球化学分支科学,为矿产勘查做出了巨大贡献。本文对勘查地球化学过去80年发展历程的标志性事件进行了回顾;对勘查地球化学基础理论研究进展和对矿产发现做出的贡献进行了概括总结;对近年勘查地球化学最为活跃的研究领域进行了简要介绍。在20世纪70年代以前勘查地球化学作为一门独立学科已经形成,它的标志性事件是经典教科书的出版、勘查地球化学专业设立、勘查地球化学杂志的创刊、国际勘查地球化学家协会成立和勘查地球化学学术会议定期召开。在基础理论研究方面体现在局部地球化学分散模型和区域分布模式的建立。一些国家大规模区域或国家地球化学调查或填图计划的实施,为全球3次批量矿床发现作出了巨大贡献。近些年勘查地球化学最为活跃的研究领域集中在:(1)在微观尺度上,从纳米水平和分子水平研究化学元素的分散和迁移机理,发展覆盖区找矿的地球化学技术;(2)在区域尺度上,继续开展区域地球化学调查或填图理论与技术研究,为成矿带地球化学评价和靶区圈定提供高质量数据和图件;(3)在全球尺度上,致力于全球地球化学基准建立,为了解全球化学元素分布背景、过去地球化学演化和预测未来全球化学变化提供定量评价标尺。     

矿产勘查地球化学:过去的成就与未来的挑战

勘查地球化学经过 70年的发展 ,已从矿产勘查从属地位的一种战术手段上升到能左右整个矿产勘查全局的战略地位 ,并且从一门经验或技术 ,发展成为一门地学分支科学。这主要表现在 (1)系统地建立了各种类型的地球化学分散模式 ,并根据这些分散模式所形成的地球化学异常去追踪和发现矿床的理论 ;(2 )发展了各种尺度和各种不同介质的地球化学采样方法 ,多元素高灵敏分析方法和数据处理与图件表达方法 ;(3)发展了不同尺度 (局部、区域、国家和全球 )地球化学填图理论 ,一些国家开始陆续完成和出版了区域性或国家性地球化学图 ;(4 )在全世界发现了一大批新的矿产地 ,包括从 2 0世纪 30年代一直延续到 70年代在前苏联、北美和南美发现的许多斑岩铜矿 ,70年代在北美发现许多铀矿 ,80年代开始在中国发现数百个金矿。勘查地球化学尽管取得了从理论到实践的很大成功 ,但它也面临如下的挑战 :(1)全球各种介质中的地球化学基准与全球地球化学填图 ,(2 )隐伏区三维地球化学分散模式、深穿透地球化学与隐伏区矿产勘查 ,(3)巨量金属的聚集机理、地球化学块体与大型矿集区或巨型矿床的定量评价 ,(4 )难识别矿种或难识别类型的地球化学勘查与评价方法。     

地球化学填图与地球化学勘查

在中国与西方国家，地球化学填图的目的与做法并不相同，西方的地球化学填图是由研究机构开展的，使用等离子焰光量计、X射线荧光光谱仪等大型仪器进行多元素分析，目的是取得多种元素在地球表层分布的基础性资料。地球化学勘查则由矿业公司主要分析少量成矿元素，目的是为了找矿。而中国的地球化学填图计划却做出了巨大努力，使地球化学填图取得的资料既有学术价值又对矿产勘查具有重大的实用意义。本文详细讨论了西方国家与中国地球化学填图与地球化学勘查的思路、方法与技术的演变，并瞻望了地球化学填图在21世纪的巨大发展前景。     

地球化学填图的历史发展(代总序)

地球化学填图的发展属于勘查地球化学家的贡献。勘查地球化学家从发展局部矿产勘查至区域性矿产勘查,再从区域性地球化学填图至全国性乃至全球性地球化学填图。论述了西方国家、苏联和中国发展地球化学填图所走的不同道路,从而预见21世纪地球化学填图的标准化、多样化及其在解决资源与环境问题方面的重大作用。     

区域化探数据在华南强烈风化区地质填图中的应用

自区域化探全国扫面计划开始以来,区域化探数据在矿产勘查、环境、生态及农业等方面均发挥了很大作用,但对其在地质填图中的应用研究比较少。在中国南方花岗岩广泛分布的地区,化学风化强烈,风化层覆盖厚,植被发育,基岩裸露少,岩性识别和界线划分困难,严重影响了填图的速度和精度。通过对区域化探数据的处理分析,筛选特征指示元素编制地球化学图,发现对侵入岩体具明显指示的元素地球化学分区。通过野外实地验证,元素地球化学分区可以揭示不同期次侵入体的分布范围,利用元素地球化学分区可以有效提高强风化区地质填图的效率和精度。      

地球化学填图的历史发展（代总序）

地球化学填图的发展属于勘查地球化学家的贡献。勘查地球化学家从发展局部矿产勘查至区域性矿产勘查,再从区域性地球化学填图至全国性乃至全球性地球化学填图。论述了西方国家、苏联和中国发展地球化学填图所走的不同道路,从而预见21世纪地球化学填图的标准化、多样化及其在解决资源与环境问题方面的重大作用。     

走向21世纪的地球化学填图

通过分析国外区域地球化学填图计划,指出现代区域地球化学填图具有多目标的特征,强调测定多元素总量和有效态含量;论证了超低密度地球化学填图技术．最后,针对国土资源地质大调查,提出了裸露区、半裸露区、平原区和覆盖区的地球化学填图的内容与方法,期望对我国地球化学填图起推动作用     

勘查地球化学：发展史·现状·展望

勘查地球化学是20世纪30年代末兴起的最年轻的地学分支学科之一。综述了这门学科从40年代到90年代的重要进展，它在这60余年发展中建立的理论基础是研究矿床物质向四周各种介质中分散所形成的各种分散模式，它的方法学是研究从这些分散模式反向追踪找到有经济价值的矿床的各种方法；但由于地球化学填图，特别是中国的地球化学填图，取得了数以百万计平方千米面积上数以千万计的数十种元素高质海量数据。从而发现了各种规模的宽阔的地球化学分布模式，这些模式不仅是矿床物质分散所引起的，而且主要是从地球形成及其后长期演化所形成，它们被称为各种规模的地球化学块体，并为大型臻巨型矿床的形成提供充足的物质供应。这种从分散模式到分布模式，从着眼局部到全球的新概念及其由此而形成的新的方法学将使勘查地球化学的发展出现新的突破，在勘查地球化学发展史上另一个重大的转折点是勘查地球化学今后的目标不仅是解决矿产资源问题。而是要在环境监控。治理上不仅着眼于局部的矿山环境，而要着眼于全国乃至全球的整个环境生态系统的调查。     

三维化探数据处理圈定地球化学异常原理及其意义

以往传统的化探异常圈定,均采用二维化探数据计算方法,这种数据处理方法在勘查地球化学行业已应用多年,到目前为止也仍然是生产中勘查地球化学规范执行标准。但在采样和景观差异较大的前提下,这种数据处理方法在找矿方面尚有不足之处。为弥补这些不足,我们提出了一种新的化探数据处理方法,即增加高程要素的三维数据处理成图方法。通过试验证明该方法对综合异常的圈定效果较好,异常物质流向更为清楚。三维数据处理法圈定的范围小、浓集中心明显,有利于准确布置地表探矿工程,并可以节约勘查成本,提高找矿命中率。在地球化学环境分析和地球化学找矿评价方面具有重要的现实意义。     

Geochemical mapping in China

China's National Geochemical Mapping Project (Regional Geochemistry-National Reconnaissance, RGNR project) was initiated in 1979. From 1978 to 1982, cooperative research projects were carried out for the preparation and distribution of standard reference samples and for the development of field sampling techniques, multi-element analytical methodology and a unified data quality monitoring procedure. Large pilot surveys were also commenced in several provinces. After five years of technical preparation, the project came into its full implementation. More than 5 million km² of Chinese land surface has been covered by this project. During 1993–1995, another national geochemical project, under the name of ‘Environmental geochemical monitoring network and dynamic geochemical maps in China’ as a pilot survey to choose the suitable sampling medium for the global geochemical mapping application, was carried out in China. The remarkable achievements of China's geochemical mapping projects are widely recognized. Nearly 66% of new discoveries of economic mineralization by MGMR were attributed to the RGNR project. New concepts and new methodologies have emerged through these projects. They also made a great contribution to the international activity toward standardization of geochemical mapping methodology and the possible realization of wide-spaced global geochemical mapping.     

National-Scale Geochemical Mapping Projects in China

Regional, national and global scale geochemical mapping projects have been carried out in China since the late 1970s, due to the development of cost‐effective, low detection limit analytical methods. These projects have provided a huge mass of high‐quality, informative and comparable data for mineral resource exploration and are now making contributions to environmental assessment. In this paper, four national‐scale geochemical mapping projects are described. (1) The Regional Geochemistry‐National Reconnaissance Project (RGNR project), which is China's largest national geochemical mapping project, has covered 6 million km² of upland regions since 1978. Generally, stream sediment samples were collected at a density of 1/km² and four samples were composited into one sample and analysed for thirty‐nine elements. (2) The deep‐penetrating geochemical mapping project (DEEPMAP Project) has been conducted since 1994 in covered terrains, including sedimentary basins, at a density of 1 sample per 100 km² with thirty to seventy elements determined per sample. In the past 10 years, an area of approximately 800 000 km² has been covered and this project has played an important role in finding sandstone‐type uranium deposits in basins. (3) The seventy‐six geochemical element mapping project (76 GEM project) has been carried out since 1999 and involved the collection of stream sediment samples from the RGNR project targets which were analysed for seventy‐six elements. Samples from each 1:50 000 map sheet were composited into one analytical sample (approximately one composite sample per 400 km²). Approximately 1 million km² have been surveyed to date. (4) The multi‐purpose eco‐geochemical mapping project has been conducted since 1999 in Quaternary plain areas for environmental and agricultural applications. Surface soils (depths from 0–20 cm) were collected at a density of one sample per km², and four samples were composited into one for analysis. Deep soils (from a depth of 150 to 200 cm) were collected at a density of one sample per 4 km² and four samples were composited into one analytical sample. All the composite samples were analysed for fifty‐four elements.     

Geochemical exploration in China

Geochemical exploration in China was commenced in the early 1950's. In 1951, the first experimental work was carried out in Yeshan, and a geochemical exploration section was set up in the Ministry of Geology in 1953.Regional geochemical reconnaissance (metallometric surveying) was initiated in 1956 on a nation-wide scale. Soil samples have been collected, and analyzed by semiquantitative spectrography. The results were heavily biased and were not adequately processed and utilized. Renewed efforts have been made to reprocess the vast amount of data accumulated and to utilize them more fully in mineral exploration.Meanwhile, another nation-wide project of regional geochemistry using more refined techniques is in its preparatory stage. It is the Regional Geochemistry-National Reconnaissance Project. In this project stream sediment sampling with a density of one per km² will be used in China Proper, and low-density sampling of various kinds of media in different environments will be used in remote areas. Pilot surveys covering areas of several thousand square kilometers are being undertaken in several provinces.Beside regional reconnaissance, geochemical prospecting has been carried out at virtually all phases of mineral prospecting in China.A brief summary of current research in exploration geochemistry taken by research institutes and universities is given, including studies on the methodology of regional geochemical surveys, primary halos around various types of ore deposits, mercury vapor survey techniques, refinement of analytical methods and instrumentation, and computerized data processing and plotting techniques.Several case histories are described where geochemical exploration techniques have led to successful ore discoveries in China.     

中国区域化探若干基本问题研究：1999—2009

1999—2009年,中国区域化探发生了根本性改变。主导思想是以地球化学理论为指导研究区域化探方法技术问题和进行矿产资源潜力评价。区域化探方法技术研究的基本要求是最大限度保持原生地球化学分布特征,表生地球化学条件下采样物质问题是区域化探方法研究的核心,样品采集应以代表地质找矿信息的基岩物质成分为原则,在全国范围内最大限度地保持采样物质的一致性。基于成矿地球化学理论建立资源潜力地球化学评价方法和实行地质找矿定量预测,使勘查地球化学从单纯方法手段上升到指导地质找矿的理论高度。主要标志是在全国建立完整的区域化探工作方法技术系统和实行样品分析质量全程监控。在区域化探高精度数据基础上绘制与出版精美的地球化学图集,使区域地球化学图精确地反映地质背景分布与异常特征,促进区域化探数据信息深度开发和利用,建立具有从区域、普查到详查进行全过程独立开展资源调查、评价和预测的方法技术体系和工作程序。区域化探长期支撑中国地质找矿工作,是整个地质找矿工作的先导。随着新一代地区和全国地球化学图的形成,将在基础地质和成矿规律研究以及揭示重大地质事件等方面提供新的发现、新的认识和新的观点,对于未来中国勘查地球化学和整个地质工作产生重要影响。     

全国区域化探数据库

全国区域化探数据库首次汇集了全国28个省（自治区、直辖市）的1∶20万和1∶50万区域化探39种元素和氧化物的测试数据,共计数据点142万个,近5 540万个数据,涉及1∶20万图幅1 299个,1∶50万图幅18个,在国内第一次建立了地球化学海量数据库。全国矿产资源潜力评价项目对数据库进行了更新,使全国区域化探数据库汇集数据总量达147万余条记录,数据达6 321万。在此基础上,编制了4万多张各类地球化学系列图件,并建立了空间数据库,为地球化学研究和矿产资源预测相关专业提供了丰富的地球化学信息。该项成果的取得为在全国范围内研究区域地球化学分布、生态环境、基础地质和找矿远景规划提供了最基础的资料。     

地球化学块体——概念和方法学的发展

中国的全国区域化探扫面计划（RGNR）迄今已进行了24年,已经覆盖了全国600余万平方千米的国土面积,获得了高质量元素分析的海量数据,通过对这些数据进行的综合研究,笔者发现了比传统意义的分散晕分散流更为宽广的地球化学模式：区域异常、地球化学省、地球化学巨省和地球化学域。这种更为宽广的所谓套合着的地球化学模式谱系实际上是地球上富含各种金属的巨大岩块的内部结构特征在地表的表现,这种“地球化学块体”是原始地球的不均一性以及地球从起始演化到现在的过程中元素的分布再分配的最终结果的体现,笔者从中得到了这种大的地球化学块体能够为大型巨型矿床的形成提供其所必需的足够的物质供应量的新认识。而追索某元素地球化学块体的内部结构则可揭示该元素在地球化学块体中逐步浓集成矿的轨迹。尽管地球化学块体的理论与方法学研究虽然尚在初期阶段,但已为勘查地球化学、矿床学与成矿学开拓了眼界,并提供了新的研究思路。     

“十一五”以来化探方法技术研究主要进展

"十一五"以来,化探方法技术研究主要围绕地质工作需求,完善了区域化探扫面方法技术,充实了覆盖区多目标地球化学调查方法技术体系,开展了1∶5万地球化学调查方法技术研究,建立了76种元素测试方法技术体系,编制出版了世界上首份76元素地球化学图集;深穿透地球化学调查方法技术与异常形成机理研究取得重要进展,油气化探方法技术在曲折中发展前进,化探数据处理与制图技术得到了长足的进步,资源潜力地球化学评价方法技术研究取得明显进展,深化形成具有中国特色的资源、环境并重的勘查地球化学方法技术研究与调查的新格局,使中国化探总体上继续保持国际先进水平,为走向世界奠定了技术基础。     

地球化学填图与地球化学块体的谱系分析——编号系统及谱系树图的自动绘制

中国的地球化学填图研究工作起步较早并发展成为在国际上具有明显优势的学科。在此基础上提出的地球化学块体理论通过一定的编号系统绘制谱系树图来追索某元素在块体内部逐步浓集成矿的轨迹。通过谱系树图可以发现不同级别的子块体之间的亲缘关系,研究它们在时间和空间上的分布规律,结合已发现矿床的信息,预测潜在矿床的分布及其储量,从而指导找矿工作。提出了一种全新的谱系编号系统并编制了在计算机上自动绘制谱系树图的软件,同时实现了与原有编号系统的一致,解决了长期以来谱系树图不能自动绘制的问题,为地球化学块体的研究提供了一个很好的工具。