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。     

穿透性地球化学迁移模型的实验证据

深穿透地球化学是通过研究成矿元素或伴生元素从隐伏矿向地表的迁移机理和分散模式,含矿信息在地表的存在形式和富集规律,发展含矿信息采集、提取与分析以及成果解释技术以寻找隐伏矿.     

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。     

干旱荒漠覆盖区隐伏金矿上方覆盖层三维地球化学分布模式

深穿透地球化学已被证明是干旱荒漠区寻找隐伏矿的有效方法,但其对元素在覆盖层中的分布模式的探知还较少。为此,在新疆金窝子金矿运用了空气动力反循环钻探技术,以揭示元素三维分布模式,并了解元素迁移轨迹和迁移机理。形成的元素三维分布图表明：(1）元素异常在矿体上方不同深度覆盖层中具有继承性;(2）在覆盖层垂向剖面上,Au趋向于在顶层和底层富集,中间层含量较低;(3）底部异常主要分布在覆盖层和基岩接触部位的低洼位置;(4）底部异常横向延伸,范围较窄,仅数十米宽,而地表异常分布范围广,可扩展至数千米。     

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)。     

覆盖区勘查地球化学理论研究进展与案例

覆盖区勘查地球化学近年在迁移机理研究上最显著的进展是在矿体上方覆盖层土壤中直接观测到Cu、Au等纳米金属微粒和植物细胞中的成矿元素,从纳米尺度和分子水平直接观测到的微观迁移证据使得覆盖区勘查地球化学迁移机理研究从描述性模型向实证性模型实现了质的飞跃.通过对北方干旱沙漠覆盖区金矿、中部湿润农田覆盖区铜镍矿、南方植被红土覆盖区的铜金银矿研究表明,Cu、Au元素主要以纳米微粒形式穿透火山岩、变质岩和土壤覆盖层,用深穿透地球化学的微粒分离和铁锰氧化物提取技术可以有效指示隐伏矿体.干旱盆地砂岩型铀矿的研究表明,铀在氧化条件下以铀酰络阳离子(UO₂2+) 形式迁移到地表,并被土壤中粘土所吸附,吸附相中的铀占全部的铀比例最高(17%~40%),使用物理分离粘土或化学提取粘土吸附相铀可以有效地指示深部铀矿体.      

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.     

干旱荒漠区隐伏金矿覆盖层中金的分布与迁移：以新疆金窝子金矿田210金矿带为例

以新疆金窝子金矿田210金矿带为例,实验研究了该区地气和土壤活动态测量等深穿透地球化学方法的效果。实验表明地气测量和土壤活动态测量可以有效地反映覆盖层下隐伏矿体。揭露矿体覆盖层的钻孔研究表明,金活动态形式具有“C”型分布特征。采集矿体上方地表异常位置土壤孔隙中地气、土壤样品,使用透射电子显微镜(TEM)实测样品中微粒物质的粒径、形貌和成分,在地气和土壤中观测到了Au-Cu、Au-Bi成矿元素纳米微粒,此微粒是形成地表深穿透地球化学异常的物质,来源于覆盖层下隐伏矿体。微粒到达地表,可以形成地气和土壤活动态异常。纳米微粒具有可从土壤颗粒表面分离的性质,在其向上迁移过程中,可以从吸附固定状态解吸,此性质可以用于解释活动态异常在钻孔垂直剖面上的“C”型分布。     

深穿透地球化学勘查技术对隐伏稀有金属矿的勘查指示：以甲基卡X03号锂矿脉为例

花岗伟晶岩型锂矿是锂资源的重要矿产类型,目前随着勘查程度的提高,发现地表出露的伟晶岩型锂矿资源的几率越来越小,下一步的勘查重点应放到找寻隐伏型锂矿资源。近年来,深穿透地球化学勘查手段在隐伏矿勘查中发挥了重要作用。其中土壤微细粒分离测量技术能有效探测深部异常信息,已在多种景观覆盖区进行了试验,并取得了显著的效果。本文以四川甲基卡X03号隐伏锂矿脉为研究对象,利用土壤微细粒分离测量技术,开展深穿透地球化学勘查技术对隐伏锂矿脉探测的试验研究,并分析了成矿及伴生元素组合特征,结果表明：Li、Be、Rb、Cs、Sn、Nb、Ta、Bi、Pb、U等元素具有较好的相关性,富集程度高,异常明显,异常峰值显著;其中,Li-Be-Bi-Cs-Rb-Pb-U元素组合与研究区X03号矿脉成矿元素组合具有良好的耦合性;利用土壤微细粒分离测量技术取得的元素高异常范围与已知隐伏矿体具有较好的对应关系,可以将上述元素作为该区域寻找锂矿的指示元素。以上结果证实了深穿透地球化学勘查技术能有效指示深部隐伏锂矿体,可以将深穿透地球化学勘查技术应用于西部高寒山区景观覆盖区地球化学找矿勘查中。     

矿产勘查的纳米地球化学理论与方法

纳米地球化学为人类从微观探索和认识地壳发生的地质地球化学过程提供新的理论与方法,开展该领域研究将对资源、环境等领域的研究和应用产生重大影响.纳米地球化学在矿产勘查领域已取得了重要进展.通过总结、归纳前人研究并结合团队最新成果,从自然界纳米金属微粒形成过程、迁移方式、在表生介质中的赋存状态及纳米金属微粒的捕获等几个方面开展了梳理总结,并进一步阐述了纳米金属微粒对隐伏矿勘查的理论与实际应用意义.纳米微粒的迁移机制可总结为:成矿过程中成矿元素可形成纳米金属颗粒,在矿石风化过程中部分纳米金属微粒发生解离而具备活动性,活动性纳米金属颗粒因其巨大的表面能,可吸附于气体分子表面,并通过地气流的垂向运动,穿透矿体上方覆盖层而到达地表;另外,纳米物质所具备的易分散性质可以使纳米金属微粒自身发生垂向迁移而到达地表.到达地表后部分纳米金属微粒仍然滞留在壤中气,部分被土壤中粘土矿物或氧化物膜吸附,此外也可被地表生物所捕获.该迁移机制已通过表生气固介质中大量纳米金属微粒原位观测结果获得证实.在矿产勘查中,通过分离土壤中的纳米金属微粒可实现指示土壤覆盖层和深部矿体的目的,目前已取得一些成功案例.      

纳米地球化学:穿透覆盖层的地球化学勘查

盖层下方隐伏矿成矿及伴生元素如何穿透覆盖层到达地表,是深穿透地球化学迁移机理研究的热点。笔者以隐伏铜镍矿和金矿为例,同时采集地气、土壤、矿石样品,使用透射电子显微镜(TEM),对样品中微粒物质的粒径、形貌、成分、结构进行了观测,发现微粒具有下列特点:(1)广泛观测到的微粒成分是铜及铜合金,金只在金矿上方土壤孔隙气体中能被观测到;(2)单个金属微粒粒径主体为几十nm,也有个别小到几个nm,大到上百个nm,微粒大多呈团聚体;(3)微粒晶形完整,内部原子呈有序晶体排列;(4)迁移柱实验表明纳米微粒具有快速迁移能力。在地气、土壤和矿石中同时观测到纳米级金属微粒,粒径大小、微粒形态、元素组合都非常相同或相近,表明两者具有来源一致性并具有序晶体结构,表明形成于内生作用。这是首次同时观测到矿石、土壤、气体介质中具有继承性关系的纳米金属微粒。矿石中纳米级金属微粒通过与微气泡表面相结合,以地气流为载体,或纳米微粒本身具有类气体性质,可以克服重力影响,穿透厚覆盖层迁移至地表,到达地表后一部分纳米颗粒仍然滞留在气体里,另一部分被土壤地球化学障(粘土、胶体、氧化物等)所捕获。这为深穿透地球化学从描述性或推测性模型走向实证性科学迈出了重要一步,为利用土壤作为采样介质、精确分离含矿信息用于寻找外来盖层下的隐伏矿提供了纳米地球化学技术。     

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。     

地气测量在戈壁覆盖区210金矿的试验

在新疆哈密和甘肃安西县交界地带的金窝子210隐伏金矿上方,运用泡塑捕集器和液态捕集液进行大比例尺地气测量,深入研究地气测量方法在野外的应用。试验结果显示,隐伏金矿体上方出现了较为明显的Au地球化学异常,并伴随Cu、Pb、Fe等成矿伴生元素的地球化学异常,异常与覆盖层厚度、矿体产状、构造等因素相关。地气法捕集的微量物质的稀土配分模式与210金矿矿石样品的稀土配分模式相似,证明了捕集的微量物质来源于深层隐伏矿体,体现了地球化学深穿透方法在戈壁地区隐伏矿产勘查中具有良好的应用前景。     

隐伏铜矿区土壤微细粒测量有效性实验——以江西通江岭铜矿为例

土壤微细粒分离测量是一种可应用于隐伏矿勘查的地球化学技术,亟需开展多景观、多矿种有效性实验.本文以位于湿润低山丘陵区的江西通江岭铜矿为研究区,开展土壤微细粒分离测量试验,并讨论其异常形成机理.结果显示,主成矿元素Cu与Zn、Pb、Ag、Au等有较强的相关性,该组元素富集系数大、空间变异强,在研究区内趋于强烈富集.面积性试验结果显示Cu-Pb-Zn-Au多元素组合异常与已知矿体有良好对应关系.剖面试验表明断层和地层接触界面土壤成矿元素含量较高,Cu、Pb、Zn等异常可以指示隐伏矿体.根据元素组合及空间分布特征,预测研究区东部第四系覆盖区存在隐伏铜金矿体以及19线南段深部有隐伏多金属矿体,其中19号线南段在2019年详查工作中钻获铜铅锌多金属矿体.以上结果证实了低山丘陵景观区土壤微细粒测量探测隐伏矿床的有效性.断裂带、地层接触带既是容矿空间,也是深部成矿物质向地表迁移的主要通道,灰岩地层中的溶蚀缝与构造缝是次要迁移通道.深部成矿物质在多营力作用下迁移至地表,并被土壤微细粒中的铁锰氧化物、黏土矿物和无定型硅铝氧化物所捕获,在地表形成地球化学异常.     

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。     

地电化学在中国深部找矿的应用与进展

<正>随着人们对矿产资源需求的增大和地表矿的日益减少,寻找深部矿以及运积层覆盖下的隐伏矿显得日益重要。地电化学法是一种新的深穿透地球化学勘查方法,对于探测隐伏矿体有很大的优势(李兆谊等,2010)。1985年,美国学者Shmakin发表题为"稳定电场中地球化学勘查的部分提取金属法"的论文向西方学者介绍CHIM     

层间氧化带砂岩型铀矿地电化学异常形成机理及其找矿意义

层间氧化带砂岩型铀矿是我国主要的砂岩型铀矿类型之一,属全盲矿,找矿难度大。地电化学方法作为深穿透地球化学方法的分支之一,为隐伏铀矿勘查提供了新的技术手段,并在实际找矿中取得了明显的效果。研究表明,在隐伏砂岩型铀矿上方,存在着地电化学提取U元素异常。总结和分析了层间氧化带砂岩型铀矿形成的物理化学条件以及在实际试验中发现的铀矿上方地电提取铀异常特征,在前人提出的元素由深部向地表迁移机制的基础上,进一步归纳了砂岩型铀矿地电化学异常的形成机理。层间氧化带砂岩型铀矿上方地电提取U元素主要呈现为跳跃的锯齿状高值异常,可以作为深部铀矿找矿的指示标志。     

金属微粒迁移新机制及其意义综述

系统介绍了地气流的特征与组成。国内外大量的野外与内研究成果证明了地气流的普存性。在政常的条件下,与矿化有关的金属微粒以某种方式随气相从地壳深部迁移到地表。这种元素迁移机制是对传统的地球化学迁移机制的补充与完善,并成为发展隐伏区地球化学找矿方法的理论基础。     

戈壁覆盖区景观演化与AU的分散迁移

我国西北部一些戈壁荒漠区经历长期的风化侵蚀作用而形成准平原,景观演化过程改变了元素的分散模式,对地球化学勘查是很大的难题.为了研究戈壁覆盖区元素在准平原化过程中的分散与迁移情况,选择新疆金窝子金矿,并运用空气动力反循环钻开展了采样研究工作.结果表明:金倾向于在矿体上方垂向剖面的顶层和底层土壤中富集;地表或近地表富粘土层...