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。     

浙江省勘查地球化学四十年

40多年来，浙江省勘查地球化学工作经历了从无到有，从弱到强，从单领域到多领域，从单一的地质找矿的目标到为全社会服务的多目标的历程。20世纪60～70年代，化探作为一种找矿手段。自1963年开始的第一代区域勘查地球化学调查，以普查找矿为目的。1980～1994年进行了第二轮区域化探扫面，在找金矿方面取得较大突破。90年代初起，我省环境地球化学、农业地球化学、生态地球化学逐渐兴起，勘查地球化学进入了一个崭新的多目标拓展时期。     

从勘查地球化学到应用地球化学

勘查地球化学是在20世纪从一门探矿技术发展成一门年轻的地学分支科学.进入21世纪,它可能为解决资源与环境关键问题做出许多从事勘查地球化学工作的人都未预料到的重大贡献.由于它的发展今后可能超越它原有的局限,因而称之为应用地球化学更符合它的发展方向.应用地球化学是尚未成形的一门科学.它是许多化学家、地球化学家、地质学家、物理学家、数学家、农学家与环境学家的多学科学术活动.由此产生了一种国际学术杂志“应用地球化学(appliedgeochemistry)”,但应用地球化学的研究成果散见于许多杂志,还没有一个学术团体以此命名.因而,国际勘查地球化学家协会大可借此机会改名为应用地球化学家协会,以便吸收多学科的人才,为解决人类资源与环境中关键问题共同努力.周期表上所有元素不同尺度不同性质的地球化学图已成为解决资源与环境关键问题的最重要的基础图件.勘查地球化学家多年研究地球化学填图的思路与方法可以帮助其它学科扩大视野,而多学科的融合将使改名为应用地球化学的勘查地球化学的研究得以更深入的发展.     

2011~2020年勘查地球化学数据处理研究进展

我国建立了包含海量数据的高质量的勘查地球化学数据库,为矿产勘查、环境评价和地质调查等提供了重要的数据支撑。如何高效处理勘查地球化学数据,并从中发掘和识别深层次信息一直是勘查地球化学学科研究的热点和前沿领域。本文在系统调研国内外学者过去十年发表的论著基础上,对勘查地球化学数据处理方法进行分析与对比,从勘查地球化学数据库建设、地球化学异常识别及其不确定性评价等方面概述了我国近十年来在该领域取得的主要研究进展,包括:(1)分形与多重分形模型由于考虑了地球化学空间模式的复杂性和尺度不变性,在全球范围内得到极大的发展和推广,我国学者引领了基于分形与多重分形的勘查地球化学数据处理;(2)机器学习和大数据思维开始在该领域启蒙,并迅速得到关注,正在成为研究热点和前沿领域,我国学者率先开展基于机器学习算法的勘查地球化学大数据挖掘研究;(3)我国学者需要进一步加强勘查地球化学数据缺失值处理以及成分数据闭合效应研究。今后该领域应进一步加强对弱缓地球化学异常识别、异常不确定性评价以及异常识别与其形成机理相结合等方面的研究。     

内蒙古林西地区地球化学异常特征

通过1:5万区域地球化学勘查,初步查明内蒙古林西地区地球化学元素在时间和空间的分布规律,识别出4条地球化学异常带,新发现有潜力的铅、锌、银矿点3个;通过探讨地球化学异常与矿体的关系,总结了矿致异常特点。     

纳米地球化学与覆盖区矿产勘查

纳米地球化学已经成为目前地球化学研究领域新涌现的一个具有潜在生命力的研究领域。本文简要总结了纳米地球化学的产生,纳米晶体的发现与迁移机理研究的最新进展,以及在覆盖区矿产勘查方面的应用案例。20世纪80年代末到90年代初"超微粒金"的提出与证实,90年代到本世纪初"地气中纳米金属微粒迁移"的推测和证实,开创了中国纳米地球化学研究领域。进入2010年以后,又相继在地气、土壤和矿石中观测到纳米金属晶体微粒,获得了纳米地球化学迁移的完整证据链。矿体中成矿元素纳米颗粒或矿物在风化中产生解离,纳米级金属微粒具有巨大的表面能,可与气体分子表面相结合,以地气流为载体,穿透厚覆盖层迁移至地表,也可以自身以"类气相"形式迁移,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所捕获。通过土壤中纳米金属微粒分离应用于隐伏矿勘查,已取得一些成功案例。随着研究的深入,纳米科技的不断发展,纳米地球化学必将对地球化学勘查理论和技术发展产生重大影响。     

特大型矿床与异常成矿作用

通过对美国BigMoose湖鱼类死亡和德国莱茵河流域Cd污染的生态地球化学预警例案分析 ,就中国将要开展的区域生态地球化学预警所面临的问题进行了讨论 ,指出中国正在进行的多目标地球化学填图项目 ,其实质是对整个生态系统进行地球化学填图。进行区域生态地球化学预警时 ,战略上应以跨生态系统的江河流域为重点 ,尤其对沿长江流域分布的镉异常 ,沿江各省应有全局观念 ,把长江流域作为一个整体 ,进行镉异常的生态地球化学预警研究 ;战术上 ,应在可持续发展的框架下 ,充分考虑大气生物水土等层圈各项预警指标的协调一致。生态地球化学预警研究是一个全新的研究方向 ,中国拥有全球独一无二的区域地球化学资料 ,开展区域生态地球化学预警研究 ,不但有可能使中国勘查地球化学在国际上继续占有重要地位 ,而且还将为勘查地球化学的发展提供重要的机遇     

勘查地球化学的过去与未来的发展

勘查地球化学经过了半个多世纪的发展，其工作范围在不断扩大。另一方面，应用地球化学虽经多年发展，但它仍不能解决环境和资源方面的重大问题。全球观点、地球化学图是促使应用地球化学起巨大作用的最基本东西，否则，应用地球化学就不可能有巨大的发展，勘查地球化学应该进入应用地球化学的行列。2l世纪以来，勘查地球化学已发展到应用地球化学，从研究分散模式发展到研究分布模式，从只研究成矿后的地质过程发展到研究从地球形成开始的所有地质过程中所有元素的行为，从局部到全球，从资源到环境，从发现、开发、监控到修复，从岩石圈、土壤圈到水圈、生物圈、人类圈。这样的发展趋势必将为应用地球化学解决环境和资源的重大问题做出巨大贡献。     

地壳全元素探测——构建“化学地球”

地壳物质探测是地壳探测工程的重要组成部分。化学元素是地球物质组成的最基本单位,被称为地球的基因。矿产资源是由化学元素组成的,环境是受化学元素行为制约的,因此,对地壳中所有元素精确含量和分布的探测,对解决人类所面临的资源和环境问题具有重大意义。地壳全元素探测项目拟发展4种地球化学探测技术,包括地壳中所有天然元素的精确分析技术,中下地壳物质成分识别技术,穿透性地球化学探测技术,海量地球化学数据和图形显示技术。建立1个覆盖全国的地球化学基准网,系统采集代表性岩石样品10000件,疏松物样品6000件,按标准化的方法分析其主量元素和微量元素含量(包含78种元素),建立中国大陆地球化学基准值,为研究化学元素的分布、演化和成矿物质背景提供基准参考数据。进行总长度3300km的3条地球化学走廊带的实验与示范,采集各类代表性岩石样品5000件,进行元素和同位素测定,构建走廊带地壳地球化学模型、跨越不同大地构造单元的元素空间变化和大型矿集区成矿物质背景。为开展全国地壳探测工程奠定基础,并为最终建立"化学地球"进行技术准备和先导性实验。