深穿透地球化学迁移模型

深穿透地球化学是针对寻找隐伏矿的需求而发展起来的一门新的地球化学分支学科,其理论基础由连续的几个要素构成:元素向地表的迁移机理→迁移到地表以后的赋存介质和赋存形式→形成异常模式的特征.本文针对元素从深部隐伏矿体向地表的迁移机理,总结了传统的具有代表性的3种迁移模型,包括离子扩散迁移模型、地下水溶解迁移模型和电化学迁移模型,并根据最新的研究成果,提出了地气流迁移模型和多营力迁移模型.这些模型的系统总结和提出对深穿透地球化学理论基础的建立和研究隐伏矿体元素的三维分散模式具有重要理论意义.     

深穿透地球化学迁移模型

深穿透地球化学是针对寻找隐伏矿的需求而发展起来的一门新的地球化学分支学科,其理论基础由连续的几个要素构成元素向地表的迁移机理→迁移到地表以后的赋存介质和赋存形式→形成异常模式的特征.本文针对元素从深部隐伏矿体向地表的迁移机理,总结了传统的具有代表性的3种迁移模型,包括离子扩散迁移模型、地下水溶解迁移模型和电化学迁移模型,并根据最新的研究成果,提出了地气流迁移模型和多营力迁移模型.这些模型的系统总结和提出对深穿透地球化学理论基础的建立和研究隐伏矿体元素的三维分散模式具有重要理论意义.     

深穿透地球化学迁移机理与方法技术研究新进展

系统地论述了近年来国际勘查界在深穿透地球化学迁移机理与方法技术方面的新进展。重点介绍了元素垂向迁移的新模型和新理论,包括"还原囱"模型、"雷暴电池"模型、泵压效应机制等。叙述了国内外深穿透地球化学的研究成果,主要包括加拿大矿业研究组织(CAMIRO)资助的国际合作项目、澳大利亚景观环境与矿产勘查联合研究中心(CRC LEME)的试点研究及其他国家的研究工作。在此基础上,对影响选择性提取技术的关键因素进行了探讨,认为选择性提取技术的战略选择和对单一"目标矿物"的选择性提取比较复杂,在一定程度上受土壤形成过程及其理化性质如pH、Eh等因素的影响,此外还与提取液的浓度、采样深度和提取条件与过程的控制等有关。     

深穿透地球化学新进展

叙述了深穿透地球化学近年来在方法技术与理论上的新进展。列举了在国际合作项目“Deep penetratingGeochemistry”中使用中国发展的新分析技术与国外一些方法在两个隐伏矿区比较的结果。在内华达Mike隐伏金矿上方使用中国的有机结合态提取方法 (OBM )效果最好 ;Mike隐伏铜矿上方使用中国的铁锰氧化物包裹及吸附态提取方法 (FMM )效果最好。在智利GabySur隐伏斑岩铜矿上方 ,应用国外Actlabs的水提取及酶提取方法仅在隐伏矿两侧断层上方地表圈出Cu和Ag异常峰值 ,而应用中国的水提取 (WEM )及吸附态提取 (AEM)方法则在整个隐伏矿床上方地表都圈出明显的Cu及Ag异常。两者明显差异的原因正在进一步研究中。在中国“973”及地质大调查项目中例举了在新疆东天山采集弱胶结层细粒物质进行战略性深穿透填图取得的成果 ,发现多处可找到Au ,U ,Cu ,W ,Pt,Pd隐伏矿床的远景区 ,特别是两个可能发现大型隐伏铀矿的靶区 ,为在该地区找寻可地浸砂岩型铀矿提供了重要线索。在理论研究方面报道了国际项目中提出的地震泵、大气压泵、冬季呼气、CO2 发生器等驱动活动态金属向上迁移的理论将之与中国近年提出的地球气搬运活动态金属的理论相结合 ,提出了一个新的以地球气为主的活动态元素向上迁移的多营力接力搬运模型。     

纳米金属微粒发现——深穿透地球化学的微观证据

在400m深度隐伏铜镍矿上方气体和固体介质中同时发现纳米级铜等金属微粒。透射电镜下显像直观、质感,图像清晰。单个金属微粒呈球形或椭球形,多个微粒大多构成团聚体。单个金属微粒粒径主体在几十纳米,最小到10nm,大到上百个nm。微粒具有有序晶体结构。原位测量微粒成分为:①单一成分纳米自然铜微粒;②金属复合成分纳米微粒Cu-Fe,Cu-Ag,Cu-Cr,Cu-Ni,Cu-Fe-Mn;③含有Si、Al、Ca、O、P复杂成分的纳米Cu微粒。在地气和土壤中微粒大小、形貌特点和成分基本相似,同时微粒具有有序晶体结构。以上事实说明二者之间具有成因联系,即都来自于矿体。在实验室建立的模拟迁移柱,证实纳米金属微粒具有极强的穿透能力和快速迁移能力。这不仅为深穿透地球化学提供了直接的微观证据,而且为利用土壤作为采样介质的微粒分离深穿透地球化学技术寻找隐伏矿具有重要的应用价值。     

深穿透地球化学对比研究两例

为了寻找隐伏矿床,近些年提出了深穿透地球化学的概念和发展了深穿透地球化学方法。国际勘查地球化学家协会于1997年开始组织实施了“深穿透地球化学对比计划”。这里给出了四种深穿透地球化学方法,包括金属活动态提取方法、酶提取方法、活动金属离子法和电地球化学方法,在中国和美国的两个隐伏矿进行了对比试验,结果表明,深穿透地球化学方法可以在隐伏矿上方有效地发现异常。在干旱荒漠区,由于氧化作用和蒸发作用强烈,地表形成氧化地球化学障和大量盐类的蒸发地球化学障,这些地球化学障可以将深部迁移至地表的含矿信息捕获。因此,用深穿透地球化学的铁锰氧化物膜提取和盐类蒸发障良好导电性能的电提取,可以有效地指示矿体。中国的深穿透地球化学方法在美国内华达Mike金铜矿的效果要优于加拿大的酶提取(EnzymeLeach)和澳大利亚的活动金属离子法(MMI)。     

运用深穿透地球化学研究地壳的不均一性

地球存在着化学不均一性,在宏观上表现为矿床分布的不均一性,大型矿集区的出现也是地球化学不均一性的表现.运用深穿透地球化学测量方法,发现华北地台与扬子地台及秦岭-大别造山带之间,主要成矿元素Au、Cu存在很大差异,华北地台主要以金的地球化学块体大规模出现为特征,而扬子地台北缘Cu、Pb、Zn的平均含量高出华北地台1倍,并且出现一个较大的Cu地球化学块体.从这些研究,我们可以发现,不同大地构造单元中元素分布是不均匀的.华北地台和扬子地台物质供应的巨大差别,导致两个地台成矿特征的差别.     

深穿透地球化学方法对比研究——以内蒙古花敖包特铅锌矿为例

在内蒙古花敖包特铅锌矿区,应用深穿透地球化学找矿方法进行地球化学调查,探索深穿透地球化学找矿新方法。分别进行了金属活动态测量、地球气测量、地电化学测量、土壤全量测量。在埋深70m的隐伏金矿体上方发现了较为明显的地球气、水提取与地电化学异常,与已知矿体位置吻合的程度较高,显示了深穿透地球化学方法在隐伏矿勘查中的良好应用前景。     

新疆金窝子矿区深穿透地球化学对比研究

在新疆金窝子金矿区,利用2种深穿透地球化学方法--金属活动态提取方法和电地球化学方法进行对比试验,结果表明这些方法可以在隐伏矿上方有效地发现异常.在干旱荒漠区由于氧化作用和蒸发作用强烈,地表形成氧化地球化学障和大量盐类的蒸发地球化学障,这些地球化学障可以捕获由深部迁移至地表的含矿信息,因此,用深穿透地球化学的铁锰氧化物膜提取和盐类蒸发障良好导电性能的电提取可以有效地指示矿体.     

深穿透地球化学方法在山东大尹格庄金矿区试验研究

山东大尹格庄金矿埋深距地表距离大于200 m,属典型的隐伏矿床。选择大尹格庄金矿开展金属活动态测量、地球气测量、地电化学测量、土壤全量测量的方法,以检验深穿透地球化学方法勘查隐伏矿的有效性。试验结果显示:在埋深达300 m的隐伏金矿体上方发现了较明显的地球气、水提取与地电化学Au异常,异常与已知金矿体位置吻合程度较高,而土壤全量测量只在蚀变带头部有所反映,显示了深穿透地球化学方法在隐伏矿勘查中的良好应用前景。     

盆地金属矿穿透性地球化学勘查模型与案例

近20年来,越来越多的大型金属矿床在盆地内部及其边缘被发现。传统的勘查地球化学方法对盆地及盆山边缘覆盖区无能为力,深穿透地球化学探测技术为解决盆地及其边缘覆盖区找矿难题提供了一种行之有效的手段。文章通过对沉积砂岩盆地铀矿、火山岩盆地银多金属矿、变质岩盖层铜镍矿和沉积盖层金矿开展探测试验,得出:(1)砂岩型铀矿中活动性铀主要以铀酰络阳离子的形式存在,铀酰络阳离子很容易受地下水运动及蒸发蒸腾作用而发生迁移,迁移通道包括砂岩的孔隙、构造裂隙等,到达地表后,铀酰络阳离子易与土壤中带负电的黏土矿物结合而赋存其中,使用微细粒分离和活动态提取两种方法均能圈定矿致异常;(2)火山岩盆地中,与火山岩近乎同期形成的矿床,矿床形成过程中含矿流体携带成矿元素银、金、铜等沿构造裂隙运移,迁移到地表后被土壤中的黏土矿物所吸附,使用土壤活动态测量和微细粒分离测量均能有效圈定已知矿体,异常直接位于矿体上方;(3)变质岩盆地超基性岩体在侵位过程中,岩体与变质岩接触带将产生大量的构造裂隙,因此当流体通过岩体与围岩接触带时,将携带矿体中铜、镍向上迁移至地表,形成环状异常;(4)洛宁盆地金矿成矿过程中,成矿元素金、银等以络合物、纳米级单质或合金等形式通过流体携带顺着构造破碎带向上迁移,地表岩石风化发生成矿元素解离,后期被黄土覆盖,矿体或岩石解离的化合物或纳米颗粒可以穿过黄土孔隙向上迁移至地表,并赋存于表层黄土的细粒级黏土中,因此采用土壤微细粒分离测量可圈出矿致异常。本文根据深穿透地球化学方法应用效果,异常的形态,并结合盖层的特点,成矿元素的存在形式、迁移方式以及在地表的赋存状态,初步建立了盆地金属矿深穿透地球化学勘查模型,为盆地盖层区地球化学勘查提供了理论与技术支撑。     

鄂尔多斯盆地砂岩型铀矿深穿透地球化学勘查方法实验

鄂尔多斯盆地尚未开展区域化探扫面工作。文中以东胜砂岩型铀矿区为例,开展深穿透地球化学勘查方法实验。东胜铀矿床产于侏罗系直罗组下段,为隐伏矿床。研究发现,富含细粒级地表结层是半干旱盆地砂岩型铀矿区域地球化学勘查的有效采样介质。在东胜砂岩型铀矿区及周边2 000 km2的方法实验中,每4 km2采集一个样品,过筛后取-200目进行全量分析,在矿化出露区及隐伏矿区圈出了铀及相关元素的地球化学异常。对元素比值R=lnU/(lnCe+lnY+lnZr+lnNb)在不同区域分布特征的研究表明,样品中活动态铀是形成铀异常的主要原因,提取细粒级土壤组分进行全量分析,可作为区域深穿透地球化学的砂岩型铀矿找矿指标。在矿床尺度深化穿透地球化学勘查方法中,因实验区地形特点使得富含细粒级地表结层样品不易普遍取得,地表土壤的全量分析不能满足勘查要求,需要采用铀专属性强的提取试剂进行元素活动态分析。文中采用作者研制的MML-U活动态提取剂,在东胜铀矿区孙家梁矿段剖面实验中,成功探测到矿体上方土壤中的U、Mo、V等元素的活动态异常。     

内蒙古二连盆地砂岩型铀矿深穿透地球化学扫面技术的应用

铀矿资源的勘查一直是全球矿业领域的一个重点和热点,砂岩型铀矿是我国铀矿勘查的主要矿床类型。砂岩型铀矿在我国主要分布在盆地当中,矿体埋藏较深,找矿难度较大。本文通过深穿透地球化学扫面技术在二连盆地开展砂岩型铀矿的试验,主要得出以下结论:(1)通过土壤微细粒分离技术分离土壤样品,可以实现对富含活动性铀的粘土矿物进行物理富集,方法简单高效;(2)地表铀地球化学异常的发现反映的是活动性铀迁移扩散的结果,即深部铀矿(化)体产生的易溶于水的铀酰阳离子,在地下水及蒸发蒸腾作用下通过垂向迁移至地表,而通过地表径流等水平运移形成了大面积的地表铀异常;(3)利用能捕捉来自深部铀矿(化)体发出的直接找矿信息的土壤微细粒分离技术能有效圈定盆地内砂岩型铀矿在地表引起的地球化学异常,可在盆地内快速有效地开展砂岩型铀矿地球化学扫面工作。     

土壤(土被)中后生异常与深穿透地球化学

本文论述了土壤定义、土壤中同生组分和后生组分,重点论述了后生异常,特别是上置后生异常.提出深穿透化探技术设计原理是提取土壤中来自深部与矿化有关的后生组分,而尽可能不破坏或少破坏土壤基体(同生组分).用实例说明同生异常和后生异常特征,为什么常规化探(全量)难以在运积物覆盖区隐伏矿勘查中发挥作用的原因.从提取土壤后生异常角...     

地球化学勘查的新技术及发展趋势

近几年,地球化学勘查无论从技术层面还是思想层面都得到迅速发展,主要包括:解决了几种特殊景观区普遍存在的有机质和风成砂等因素对异常的干扰问题;电地球化学、地气溶胶地球化学、金属元素活动态地球化学等深穿透地球化学勘查技术在寻找隐伏矿的理论和应用上逐渐趋于成熟;构造地球化学勘查技术成为隐伏矿定位预测评价中的关键技术之一,并形成一套完整的勘查技术流程;人工神经网络分析等地球化学数据处理新方法不断发展;建立了多目标区域地球化学调查体系,实现了资源调查与环境调查并举。未来,地球化学勘查将在农业、土地利用规划、坏境预警和保护等领域得到越来越多的应用。     

Delineation of geochemical blocks for undiscovered large ore deposits using deep-penetrating methods in alluvial terrains of eastern China

Many large ore deposits have been discovered in eastern China along the Circum-Pacific Rim. However, alluvium, which covers most of the terrain, prevents a complete assessment of the mineralization potential by geological and conventional geochemical approaches. Two deep-penetrating geochemical methods—collection of nanoscale metals in earthgas (NAMEG) and selective leaching of mobile forms of metals in overburden (MOMEO) have been used to investigate the possibility to delineate geochemical blocks generated from large ore deposits buried by alluvial terrains. A wide-spaced sampling was carried out in an area of approximately 250 000 km² at density of one sample per 400–800 km². The soil samples were subjected to MOMEO leaching and were analyzed for Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Fe, and Mn by atomic absorption spectrometry (AAS). The earthgas samples were analyzed for 17 elements by INNA. The results show that water-extractable metals by MOMEO processing can give prominent expression to concealed deposits and can delineate large-scale geochemical anomalies in the alluvial terrains. The distribution of gold in earthgas is situated along the largest deep fault systems and the concentration centers distribute in the secondary faults on the both sides of the deep fault systems.     

祁连山冻土区天然气水合物地球化学迁移机理探讨

陆域冻土区天然气水合物成矿机制较为复杂,水合物横向难以对比,形成机理不清楚,急需对天然气水合物迁移机理进行研究。文章根据祁连山冻土区天然气水合物发现区钻井揭示的地质和地球化学资料以及岩芯样品分析测试结果进行了综合分析。结果显示,研究区中侏罗统和上三叠统均为较好烃源岩,天然水合物气源以热解气为主,主要由上三叠烃源岩迁移和中侏罗统木里组烃源岩扩散提供,显示了多源多期次的特点。根据地质和地球化学分析,祁连山天然气水合物的形成经历了晚侏罗世—早白垩世的气体运移与聚集、中新世中晚期—上新世整体抬升、第四纪游离气体转化成天然气水合物矿藏3个阶段,经历了"先聚集-再抬升-后成藏"等过程,是构造-气候耦合作用的结果,初步建立了祁连山冻土区天然气水合物迁移机理。