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對(duì)地球化學(xué)探礦四個(gè)問(wèn)題的思考
[摘 要]多年來(lái),地球化學(xué)探礦能否區(qū)分礦體與礦化異學(xué)、地球化學(xué)異常模型與實(shí)際運(yùn)用等諸多問(wèn)題是地化探礦工作中的疑難核心問(wèn)題,本文從多角度分析了地球化學(xué)探礦中的四個(gè)基本問(wèn)題,從而為今后地球化學(xué)探礦工作打下良好的理論基礎(chǔ)。
[關(guān)鍵詞]地球化學(xué) 探礦 思考
一、地化探礦幾個(gè)問(wèn)題的分析
1.礦床區(qū)分和礦化異常,是多年來(lái)地球化學(xué)探礦工作的首要問(wèn)題,使用當(dāng)前世界上各種先進(jìn)的地球化學(xué)測(cè)量辦法可將金屬礦床劃歸為一種地球化學(xué)異常。而尋找金屬礦床問(wèn)題,也就可以歸結(jié)為尋找這種地球化學(xué)異常。用各種地球化學(xué)測(cè)量方法,可以查明各種地球化學(xué)異常。但所發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)卻要超過(guò)工業(yè)礦床數(shù)的許多倍,并且由于礦床產(chǎn)出的地質(zhì)條件和景觀地球化學(xué)條件的不同,往往會(huì)出現(xiàn)小礦異常大或大礦異常小的情況。在個(gè)別情況下,那種小(弱)異常還可能被天然的和技術(shù)上的干擾所掩蓋。這就要求查明由一定規(guī)模和產(chǎn)出條件的礦床,在地球化學(xué)場(chǎng)中所產(chǎn)生的異常,并從發(fā)現(xiàn)的大量異常中,劃分出那些與工業(yè)礦床有關(guān)的少量異常來(lái)。這就是地球化學(xué)異常評(píng)價(jià)問(wèn)題。
地球化學(xué)異常評(píng)價(jià)的內(nèi)容是:(1)定性,即確定異常性質(zhì),鑒別礦體異常與非礦異常。非礦異常中,主要是礦化異常,也就是達(dá)不到工業(yè)要求的礦化所引起的異常。(2)定位,即判斷異常與礦體在空間上的關(guān)系。(3)定量,即估計(jì)礦體的埋深、規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)、礦石組分、成因類(lèi)型等。這三條中,第一條是異常評(píng)價(jià)的根本問(wèn)題,對(duì)它有兩種認(rèn)識(shí):一種觀點(diǎn)是,認(rèn)為化探能夠區(qū)分礦體與礦化異常。理由是,元素集中到一定程度才成為礦體,元素組合和含量的變化與礦化應(yīng)有本質(zhì)的差異。據(jù)稱(chēng),蘇聯(lián)就解決了異常評(píng)價(jià)中的這一關(guān)鍵問(wèn)題。其準(zhǔn)則是:a.礦化暈中組分比礦體簡(jiǎn)單,且異常孤立零散,沒(méi)有中心,分帶不明顯。b.組合(累加或累乘)暈指數(shù)值的變化曲線在橫交礦化走向方向上,不能形成明顯的最大值。c.在相似地質(zhì)條件下,礦化異常規(guī)模小。此外,結(jié)合構(gòu)造、巖性、蝕變情況和其他方法,可以有效地鑒別礦體與礦化異常。地球化學(xué)障的研究,也可能有助于這種鑒別工作。另一種觀點(diǎn)是,元素集中到什么程度就算是礦體,是根據(jù)當(dāng)前采、選、冶的技術(shù)水平由人們確定的,今天屬于礦化的,將來(lái)也可能算做礦體,即認(rèn)為礦化與礦體沒(méi)有本質(zhì)差異,兩者的異常不能區(qū)分。例如,斑巖銅礦床,平均Cu含量達(dá)0.2的礦化斑巖體,與含銅礦床的斑巖體0.4,根據(jù)地球化學(xué)資料基本上無(wú)法區(qū)別開(kāi)來(lái)。如在理論上區(qū)分礦體與礦化異常是不可能的,而我們?cè)趯?shí)際運(yùn)用中卻硬要區(qū)分,那是徒勞。但如能區(qū)分,而人們不想法區(qū)分,那便是保守,因此這是個(gè)非常值得探討的問(wèn)題。
2.地球化學(xué)異常模型與實(shí)際運(yùn)用
探尋地球化學(xué)異常通過(guò)模型設(shè)定并在實(shí)際中加以運(yùn)用,是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的有效方法。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外通過(guò)編寫(xiě)例案,建立了一系列礦床地球化學(xué)異常模型,這種模型是礦床成因模型的重要組成部分,是成礦的客觀表現(xiàn)。它是從大量實(shí)際資料中抽取出來(lái)的元素地球化學(xué)異常共同特點(diǎn),概括地表達(dá)了元素或化合物在不同地區(qū)、不同類(lèi)型金屬礦床上,在周?chē)臻g上和時(shí)間上的變化規(guī)律性。它表達(dá)了:(1)地球化學(xué)異常的幾何形態(tài)(異常的幾何形態(tài),大體上與礦體或礦化帶的形態(tài)相一致),直觀地反映了形成礦體或礦化帶或暈的控制因素。(2)組分及其分帶性,即對(duì)于各種類(lèi)型礦床原生暈,暈中組分與礦石組分完全一致,并具有明顯的垂直和水平的分帶性,客觀地反映了礦石的成分及礦物的空間分布規(guī)律。(3)元素濃度分帶特征,即暈中元素濃度隨著遠(yuǎn)離礦體、礦床、礦田乃至礦帶,一般呈現(xiàn)逐漸降低的規(guī)律,它反映了元素含量梯度的變化,可用來(lái)判斷礦化中心,以及鑒別富礦化與分散礦化。
建立地球化學(xué)異常模型,對(duì)于地球化學(xué)資料的綜合分析和總結(jié),都是一種較理想的表達(dá)方式。它簡(jiǎn)單、直觀、易于理解又便于利用。由于資料的限制,新建立的模型可能會(huì)有不少欠缺,這就有待于今后有了更新的資料時(shí),對(duì)原來(lái)的結(jié)論進(jìn)行修改,這也是科學(xué)推理的正常過(guò)程。又由于地質(zhì)情況的復(fù)雜性.不同地區(qū),不同類(lèi)型礦床.地球化學(xué)異常并非完全與模型符合不同地區(qū),相同類(lèi)型礦床,地球化學(xué)異常也往往不符合(重現(xiàn))。因此.在實(shí)際運(yùn)用中,在未知區(qū)所獲得的異常.只要某些方面與模型符合、復(fù)合,就可大膽提出驗(yàn)證意見(jiàn)。因?yàn)橥耆稀?fù)合,在目前是不可能的。
3.試驗(yàn)測(cè)量工作的重要性
何為實(shí)驗(yàn)測(cè)量就是指在一個(gè)地區(qū)著手進(jìn)行生產(chǎn)之前,選定最佳采樣方法和分析方案是十分必要的。它是通過(guò)選擇與所要尋找的礦床類(lèi)型,地質(zhì)及地球化學(xué)景觀條件盡量相似的已知礦床進(jìn)行試驗(yàn)確定的。這就是試驗(yàn)測(cè)量。
對(duì)不同的地球化學(xué)測(cè)量方法,實(shí)驗(yàn)測(cè)量的內(nèi)容也不同。歸結(jié)起來(lái),其內(nèi)容大體是了解覆蓋物的性質(zhì)、巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn),選擇取樣介質(zhì),確定取樣密度、樣品粒級(jí)、取樣層位:確定樣品處理方案:選擇指示元素:測(cè)定未受礦化影響或影響很小的巖層中的金屬含量,確定地球化學(xué)區(qū)域背景值、局部背景值和異常值;研究地球化學(xué)異常特點(diǎn),各種影響因素,提出找礦標(biāo)志,確定解釋評(píng)價(jià)地球化學(xué)異常資料的準(zhǔn)則,等等。
試驗(yàn)測(cè)量是在以往的資料基礎(chǔ)上.借鑒實(shí)際經(jīng)驗(yàn),有重點(diǎn)地進(jìn)行。對(duì)樣品類(lèi)型、取樣介質(zhì)、指示元素等有效性檢驗(yàn),是實(shí)驗(yàn)測(cè)量的一個(gè)重要部分。
4.化探及應(yīng)用程序基礎(chǔ)工作
通過(guò)近二十年的地球化探礦工作的總結(jié),我認(rèn)為地球化探工作的工作程序是:取樣一加工一分析一整理資料一檢查異常一驗(yàn)證異常。從中可以看出,“驗(yàn)證異常”之前的工作,都是基礎(chǔ)工作:筆者認(rèn)為,化探基礎(chǔ)工作中,最需加強(qiáng)的應(yīng)為以下幾方面。
(1)地球化學(xué)理論工作。研究各種地球化學(xué)異常的形成機(jī)理和影響因素,是最基本的基礎(chǔ)工作,它是制定相應(yīng)地球化學(xué)普查方法的依據(jù)、這一工作,一方面是積累和總結(jié)實(shí)際資料,另方面是實(shí)驗(yàn),如進(jìn)行成礦、成暈的地質(zhì)和地球化學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)及數(shù)學(xué)模擬實(shí)驗(yàn)。主要研究在各種地質(zhì)和地球化學(xué)作用過(guò)程中,元素的遷移方式,集中的環(huán)境、條件及存在形式。第三方面是進(jìn)行溫壓地球化學(xué)研究這些基礎(chǔ)工作.能為制定地球化學(xué)普查方法、正確確定取樣介質(zhì)、選擇合理的分析方法提供理論依據(jù)。
(2)地質(zhì)基礎(chǔ)工作。主要包括對(duì)構(gòu)造、巖層、蝕變、礦化現(xiàn)象的觀察了解,對(duì)礦化及成因類(lèi)型的認(rèn)識(shí),并加強(qiáng)對(duì)巖石學(xué)及礦物學(xué)的研究。
(3)實(shí)現(xiàn)編錄工作的標(biāo)準(zhǔn)化。
(4)分析基礎(chǔ)工作。擴(kuò)大分析元素的范圍,今后應(yīng)爭(zhēng)取達(dá)到80種增加分析手段,努力研究出高靈敏度、高精確度、高準(zhǔn)確度的相態(tài)和價(jià)態(tài)分析以及微區(qū)超微量分析方法一建立分析中心,實(shí)現(xiàn)基本分析的儀表化和自動(dòng)化,提高質(zhì)量。
(5)制定嚴(yán)密的取樣、加工、分析、資料整理等一整套的質(zhì)量監(jiān)控方案。
(6)實(shí)現(xiàn)資料整理的標(biāo)準(zhǔn)化,建立基礎(chǔ)資料。其中應(yīng)包括:我國(guó)各種巖石的區(qū)域地球化學(xué)背景值,各種介質(zhì)如水、空氣、植物、土壤中元素的平均含量:各種巖漿巖的平均化學(xué)成分,各種類(lèi)型礦床礦物的包裹體溫度、成分、鹽度、同位素測(cè)定數(shù)據(jù):主要指示元素的存在形式;成礦、成暈的熱力學(xué)數(shù)據(jù):各種地球化學(xué)測(cè)量的原始數(shù)據(jù)圖、元素地球化學(xué)圖、地球化學(xué)成礦預(yù)測(cè)圖、景觀地球化學(xué)圖等基本圖件;報(bào)告書(shū):各種地球化學(xué)異常模型和數(shù)學(xué)模型:典型研究例案及找礦例案等。
建立相應(yīng)的系統(tǒng)。例如組織管理系統(tǒng),元素的中心測(cè)試系統(tǒng),巖石學(xué)和礦物學(xué)中心測(cè)試系統(tǒng),地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等,是實(shí)現(xiàn)、加強(qiáng)基礎(chǔ)工作的組織保證。
二、對(duì)地球化學(xué)探礦工作中幾個(gè)技術(shù)補(bǔ)充說(shuō)明
1.層控礦床在地層剖面上的巖性特點(diǎn)是:下部通常是一套碎屑巖,上部是碳酸鹽巖石,工業(yè)礦體一般存在碳酸巖石的中下部。下部碎屑巖(特別是細(xì)碎屑巖)具隔水性,上部碳酸巖石是含水巖層,兩套含水性不同的接觸帶有利于地下水活動(dòng),為成礦作用提供水源。
2.層控礦床成礦物質(zhì)來(lái)自礦源層,礦源層中可能初步富集了某種成礦元素,但更主要的是分散于礦源層中的物質(zhì)能否被“解放”出來(lái)轉(zhuǎn)入溶液。正如“兩次成礦說(shuō)”所指出的:“物質(zhì)的玻璃狀態(tài)(火山玻璃)成混合物狀態(tài)(如碎屑沉積),各組份之間沒(méi)有化學(xué)平衡關(guān)系。這些巖石在扭應(yīng)力和熱力驅(qū)動(dòng)下,容易晶化,在結(jié)晶過(guò)程中,不易進(jìn)入晶格的某些金屬元素則轉(zhuǎn)入溶液形成礦液,所以在許多情況下,碎屑巖和火山巖通常是層控礦床的礦源層,為成礦作用的來(lái)源。
3.層控礦床工業(yè)礦體的形成是異地改造富集的控礦層位可分為礦源層和儲(chǔ)礦層兩部分。其中:礦源層層位稍低,在許多情況下由碎庸巖和火山巖組成;儲(chǔ)礦層稍高,常由破酸鹽巖石組成。
4.產(chǎn)于厚層狀灰?guī)r和厚層狀白云巖中的礦體,大都呈不規(guī)則脈狀,線狀,串珠狀產(chǎn)出,形態(tài)復(fù)雜,不易勘探;產(chǎn)于薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r和薄層狀灰?guī)r接觸帶(或兩種巖性突變帶)的礦床,一般順層發(fā)育,形態(tài)比較規(guī)則,多呈似層狀和層間透鏡體產(chǎn)出,容易勘探。這種現(xiàn)象可解釋為:厚層狀灰?guī)r和厚層狀白云巖層理不發(fā)育,巖性單一,在扭應(yīng)力牽引下,多產(chǎn)生節(jié)理裂隙,不易形成層間剝離,礦液只能沿節(jié)理裂隙活動(dòng),難于集中,礦體形態(tài)復(fù)雜,分散;薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r與薄層狀灰?guī)r接觸帶(或兩種巖性突變帶),由于巖性差異大以及層理發(fā)育,在扭應(yīng)力牽引下,不易產(chǎn)生節(jié)理裂隙,卻容易形成層間剝離,礦液易于集中,常形成順層發(fā)育的大型礦床。可見(jiàn),巖性時(shí)礦床的控制是不容忽視的。
參考文獻(xiàn):
[1]地球化學(xué)雜志,2005,(10).
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