■王雪飛
(河北省保定地質(zhì)工程勘查院河北保定071000)
探討土壤地球化學(xué)在深部礦體勘探中的應(yīng)用
■王雪飛
(河北省保定地質(zhì)工程勘查院河北保定071000)
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和礦產(chǎn)資源的開發(fā),找礦難度和找礦壓力不斷加大,深部礦體勘探對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和民生需求越來越為重要,是我國礦產(chǎn)勘查的主要方向。土壤地球化學(xué)是一種直接、快速的找礦方法,但長期以來主要集中在淺覆蓋區(qū)礦體方面,深部礦體勘探方面還有所不足。本文就土壤地球化學(xué)在深部礦體勘探中的應(yīng)用進(jìn)行了簡要的探討,對土壤地球化學(xué)在我國深部礦體勘探中的應(yīng)用提出了一些有益的看法。
土壤地球化學(xué) 深部找礦 伴生元素
改革開放以來,我國經(jīng)濟(jì)取得了飛速的發(fā)展,人民生活得到了極大提高,對礦產(chǎn)資源的需求量越來越大。與此同時,我國現(xiàn)有的眾多生產(chǎn)礦山保有儲量正日益枯竭,淺覆蓋區(qū)礦體日益減少。一方面是日益加大的礦產(chǎn)資源需求,一方面是越來越復(fù)雜的找礦條件,我國礦體勘探面臨著極大的找礦壓力和不斷加大的找礦難度,深部找礦已經(jīng)成為我國礦產(chǎn)勘查的主要方向。下面,本文就土壤地球化學(xué)在深部礦體勘探中的應(yīng)用進(jìn)行簡要的探討,提出一些自己的看法。
在土壤地球化學(xué)找礦中,通常將覆蓋在基巖表面的細(xì)粒疏松物質(zhì)通稱為土壤,主要由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、土壤溶液、土壤空氣組成。在不同的母質(zhì)土壤剖面中,其常量元素的分布通常越向上層主要元素含量差異越小,與母巖原始含量關(guān)系越小,因此其主要元素的成分很難反映下伏基巖的巖石成分,但其中的微量元素豐度則主要取決于基巖。土壤地球化學(xué)找礦,即是對土壤中元素的分布進(jìn)行系統(tǒng)測量,分析其分散、集中規(guī)律和礦床表生破壞的聯(lián)系,通常發(fā)現(xiàn)異常并解釋異常進(jìn)行找礦的一種方法。我國最初所采用的化探方法,主要借用國外現(xiàn)成技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用,如水化學(xué)法、放射性法、土壤鹽法、微生物法等,不過由于技術(shù)方面的原因這些方法的靈敏度和精度都有所不足,這一方法的應(yīng)用一直處于低谷。在上世紀(jì)八十年代后,化探技術(shù)開始走向輝煌,得到了極大的發(fā)展,被廣泛應(yīng)用于油氣、礦物勘探之中,并催生了很多新技術(shù),在實踐應(yīng)用中獲得巨大成果,很多技術(shù)達(dá)到國際先進(jìn)行列。
2.1 成礦元素垂向運(yùn)移
礦物元素在地球固體內(nèi)部并非是固定不變的,而是時刻處于高速運(yùn)動狀態(tài)之中,部分元素的遷移速率極高,遠(yuǎn)超過利用擴(kuò)散模式所計算出來的速度。此外,除了成礦作用和地質(zhì)作用會造成地球化學(xué)異常外,已成礦體的元素遷移也會造成地球化學(xué)異常,這種成礦元素的遷移通常表現(xiàn)為垂向運(yùn)移,這種垂向運(yùn)移與其成礦環(huán)境的空間結(jié)構(gòu)有著極大的關(guān)系。在深部礦體勘探中,由于深部礦體處于地下水中,受地下水酸堿度、氧化還原性、有機(jī)無機(jī)物質(zhì)等的影響,礦體會受到物理化學(xué)、電化學(xué)、生物化學(xué)等的作用,形成大量金屬離子。隨著這些金屬離子在礦體周圍不斷聚集,最終造成地下水中金屬離子的濃度差,因此而發(fā)生擴(kuò)散作用發(fā)生垂向運(yùn)移。同時,礦體在氧化還原作用下會釋放熱量,并產(chǎn)生氣體,使地下水溶液形成溫度差、密度差、壓力差、電位差等,造成水溶液產(chǎn)生大規(guī)模環(huán)流使金屬離子發(fā)生垂向運(yùn)移。
2.2 土壤次生暈異常
成礦元素的垂向運(yùn)移最終使金屬離子遷移至潛水面處,在毛細(xì)作用、地下水蒸發(fā)作用、有機(jī)物、吸附作用等的影響下運(yùn)移至地表形成礦體金屬元素濃集區(qū)。當(dāng)濃集于地表的金屬元素受水流沖刷、風(fēng)化剝蝕作用后,最終分散并于匯水盆地以土壤次生暈異常的現(xiàn)象表現(xiàn)出來。金屬元素在匯水盆地形成土壤次生暈異常,通??梢詫R水盆地分為背景區(qū)、異常元素供應(yīng)區(qū)和異常消減區(qū)三個部分。背景區(qū)位于異常元素供應(yīng)區(qū)的上游,異常元素供應(yīng)區(qū)位于元素濃集區(qū)水系方向的投影上,異常消減區(qū)由于受背景物質(zhì)的沖淡作用呈現(xiàn)出逐漸削減水平。不過,由于采樣位置及周邊地貌的影響,在實際測量中依據(jù)形成異常的距離的線性函數(shù)進(jìn)行計算還有所不足,還需要依據(jù)次生暈規(guī)模等進(jìn)行計算。總的說來,礦體的大小、埋深決定了次生暈的規(guī)模,以此為基礎(chǔ)進(jìn)行礦石元素的定性和定量分析。
3.1 建立土壤地球化學(xué)異常模式
在深部礦體勘探中應(yīng)用土壤地球化學(xué)技術(shù),應(yīng)當(dāng)先結(jié)合測區(qū)所具備的成礦地質(zhì)條件建立土壤地球化學(xué)異常模式,以分析該測區(qū)地質(zhì)空間成礦作用、控礦因素,把握深部礦體同土壤地球化學(xué)異常特征之間的關(guān)系。如結(jié)合區(qū)域重力場、航磁資料等地球物理特征,分析深部盲礦體、隱伏巖體、熱液活動等與土壤地球化學(xué)異常的關(guān)系;再如結(jié)合景觀地球化學(xué)條件包括氣候、地形、人文活動等,分析土壤地球化學(xué)異常強(qiáng)度、規(guī)模等的影響,最終建立起一個附合測區(qū)特點的土壤地球化學(xué)異常模式。
3.2 采樣
在深部礦體勘探中應(yīng)用土壤地球化學(xué)技術(shù),采樣應(yīng)當(dāng)注意采樣的類型和深度。通常來說,采樣為腐殖層樣本時,所確定的異常面積較大強(qiáng)度較弱;采樣為土壤B層時,相對于腐殖層采樣面積小強(qiáng)度較大,但會受大量非礦致異常因素的影響;電極或電解液吸收金屬離子采樣時,異常規(guī)模相對較小且強(qiáng)度大,能與背景形成鮮明的對比。在實際應(yīng)用中,應(yīng)當(dāng)根據(jù)勘探需要和具體情況確定合適的采樣類型。采樣深度方面,由于部分元素形成異常涉及土壤厚度較大,部分元素形成異常涉及土壤元素較小,應(yīng)當(dāng)根據(jù)檢測元素采取合理的采樣深度,以降低檢測噪音的影響。
3.3 異常提取
土壤地球化學(xué)異常的強(qiáng)度與規(guī)模同礦本埋深、礦體大小、景觀地球化學(xué)等都有關(guān)系,地質(zhì)過程的差異性造成了地球化學(xué)元素在宏觀區(qū)域和微觀尺度上分布的不均勻性,從而造成了土壤地球化學(xué)背景的不均勻性,因此在深部礦體勘探中應(yīng)用土壤地球化學(xué)技術(shù),提取異常時應(yīng)當(dāng)結(jié)合這些因素的影響來進(jìn)行,充分結(jié)合樣本的空間結(jié)構(gòu)、自相關(guān)結(jié)構(gòu)等考慮。如近年應(yīng)用較多的分形技術(shù)、多重分形技術(shù)等,能很好的從背景中分離異常,在異常提取中能取得較好效果。
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P59[文獻(xiàn)碼]B
1000-405X(2016)-5-208-1