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.      

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。     

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。     

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。     

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一迁移到地表以后的赋存介质和赋存形式一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。     

深穿透地球化学勘查技术对胶东冲积土覆盖区隐伏金矿的勘查指示

胶东是当今世界仅有的探明金资源储量超过5000 t的三个金矿省之一,随着地质勘查程度的不断提高,其找矿方向逐渐由浅表矿转向覆盖区深部隐伏矿。土壤微细粒分离技术是一种能反映深部异常信息的深穿透地球化学勘查技术,已在多种景观区取得成功试验案例。本文选择胶东冲积土覆盖区曲家隐伏金矿及其外围开展土壤微细粒分离技术的勘查试验。结果表明：相比于中国土壤、山东省土壤、烟台市土壤背景值,研究区内Au元素高度富集,区域浓集系数高达288,金、银等地球化学异常范围与已知隐伏矿体位置具有很好的对应关系,能够互相印证,且与钻孔原生晕地球化学信息有继承关系。异常形成机理是：深部成矿物质以呈类气体性质的纳米颗粒形式沿断层、地层接触面等〖JP3〗宏观裂隙和围岩中的微裂隙等通道在多营力接续作用下迁移至地表,并被地表微细粒土壤捕获形成矿化异常。土壤微细粒分离技术对隐伏金矿的勘查指示取得理想效果,可以应用于胶东冲积土覆盖区地球化学找矿勘查。     

安徽庐枞火山盆地铀矿床类型研究

在收集整理前人成果基础上,着重分析了庐枞盆地铀成矿地质特征及地球化学特征。盆地内铀矿化与石英正长岩具密切时空关联,石英正长岩是与火山岩同源并有时空联系的潜火山岩;潜火山岩外带砂岩层间破碎带和贯通潜火山岩与砂岩的断裂及其旁侧裂隙密集带构造是主要控矿构造,隐爆角砾岩构造亦控矿;与铀矿物伴生的金属矿物为中低温热液矿床标型矿物,铀矿石伴生元素及矿床内普遍而强烈发育的硅化,与潜火山岩型金属矿床特征相似。认为火山盆地内铀矿床类型应归属于潜火山岩型矿床,并进而对今后的铀矿勘查工作提出了建议。     

安徽庐枞盆地泥河玢岩型铁矿床地质-原生晕地球化学找矿模型

开展长江中下游地区玢岩型铁矿床轴向原生晕地球化学分析及建模,可弥补地球物理勘探结果的多解性及探测精度的局限性,对定位和评价深部盲矿体具有至关重要的作用。文章在以往研究的基础上,开展庐枞盆地泥河玢岩型铁矿床钻孔原生晕的研究工作,采用多元统计分析方法,查明了主要成矿指示元素在不同地质体中的富集和亏损,确定了磁铁矿、硫铁矿和硬石膏矿体的矿中、近矿及远矿指示元素组合,结合矿床成因模型,建立了泥河玢岩型铁矿床地质-原生晕地球化学找矿模型,通过罗河和小包庄玢岩型铁矿床的佐证,认为该模型可以应用于长江中下游成矿带玢岩型铁矿床的勘探工作中。     

Geochemical challenges of diverse regolith-covered terrains for mineral exploration in China

In recent years mineral exploration has concentrated on concealed deposits in regolith-covered terrains. In China, the regolith-covered landscapes mainly include desert windblown sand basins, desert peneplains, semi-arid grassland, loess plateaus, forestry land, alluvial plains and laterite terrains. These diverse regolith-covered areas represent geochemical challenges for mineral exploration in China. This paper provides an overview of recent progress on mechanisms of metal dispersion from the buried ore deposits through the transported cover to the surface and penetrating geochemical methods to detect the anomalies. Case studies show that, in arid and semi-arid desert sand-covered terrains, sampling of fine-fraction (− 120 mesh, < 0.125 mm) clay-rich horizon soil is cost-effective for regional geochemical surveys for sandstone-type uranium, gold, and base metal deposits. Fine-fraction sampling, selective-leaching and overburden drilling geochemical methods can effectively indicate the 210 gold ore body at Jinwozi goldfield. In alluvium-covered terrains, fine-grained soil sampling (− 200 mesh, < 0.074 mm) combined with selective leaching geochemistry shows clear ring-shaped anomalies of Cu and Ni over the Zhouan concealed Cu–Ni deposit. In laterite-covered terrains, the anomalies determined by the fine-fraction soils and selective leaching of absorbed metals on coatings of Fe–Mn oxides coincide well with the concealed deposit over the Yueyang ore deposits at the Zijin Au–Cu–Ag field. Nanoparticles of hexagonal crystals mainly native copper, gold and alloys of Cu–Fe, Cu–Fe–Mn, Cu–Ti, and Cu–Au were observed in gases, soils and ores using a transmission electron microscope (TEM). The findings imply that nanoparticles of gold and copper may migrate through the transported cover to the surface. Uranium is converted to uranyl ions [UO₂^2 +] under oxidizing conditions when migrating from ore bodies to the surface. The uranyl ions are absorbed on clay minerals, because clay layers have a net negative charge, which needs to be balanced by interlayer cations. Nanoparticles of Au and Cu and ion complexes of U are more readily absorbed onto fine fractions of soils containing clays, colloids, oxides and organic matters. Thus, fine-grained soils enriched with clays, oxides and colloids are useful media for regional geochemical surveys in regolith-covered terrains and in sedimentary basins. Fine-fraction soil sampling combined with selective leaching geochemistry is effective for finding concealed ore bodies in detailed surveys. Penetrating geochemistry at surface sampling provides cost-effective mineral exploration methods for delineation of regional and local targets in transported cover terrains.     

基岩区寻找隐伏矿的地球化学方法:构造地球化学测量

构造地球化学测量是在基岩出露区发现深部矿化信息的一种较为有效的方法。本文介绍了构造地球化学的一些基本概念和构造地球化学测量方法的发展历程。为解决岩石样(构造岩样)的代表性和均匀性,提出了方格采样法,即在每个采样网格内多点采样组合分析采样方法,采集以构造破碎带物质、裂隙充填物、蚀变岩石、矿化岩石等为主的能反映深部矿化信息的样品。利用该方法在甘肃西和地区进行了1∶50 000构造地球化学测量试验,采用500 m×500 m的采样网格,在每个采样单元中采集6~8个子样组合,分析了其中的Au、Ag、Pb、Zn等19种元素,圈定了较好的金地球化学异常,经查证发现了金矿体。在江西岩背锡矿外围开展1∶10 000的构造地球化学测量试验,采用100 m×100 m的网格,采集构造裂隙样品,圈定了Sn等元素的地球化学异常,对圈定的Sn地球化学异常进行钻探验证,发现深部隐伏Sn矿体。不同比例尺的构造地球化学测量试验表明,构造地球化学测量在基岩出露区能有效发现深部矿化信息,在寻找隐伏矿工作中具有较好的应用前景,在中国黔西南地区寻找卡林型金矿和东南沿海地区火山岩覆盖区找矿中能发挥一定的作用。     

Deep-penetrating geochemistry for sandstone-type uranium deposits in the Turpan–Hami basin, north-western China

The Turpan–Hami basin, covering an area of approximately 50,000 km² in NW China, contains concealed sandstone-type U deposits in a Jurassic sequence of sandstone, mudstone and coal beds. Sampling of soil profiles over the Shihongtan concealed U deposit in this basin shows that fine-grained soil collected from the clay-rich horizon contains U concentrations three times higher than similar soils at background areas. Selective leaching studies of these soils show that U is mainly associated with clay minerals, which comprise from 17.9% to 40% (average 30.4%) of the total mineral content. This may indicate that U is converted to uranyl ions [UO₂]²⁺ under oxidizing conditions and is sorbed on clay minerals to accumulate in anomalous concentrations. Fine-grained soil (<120 mesh, <0.125 mm) from the clay-rich horizon, generally occurring at a depth of 0–40 cm, is shown to be an effective sampling medium for deep-penetrating geochemical surveys. A wide-spaced geochemical survey at a density of approximately 1 site per 100 km² was carried out throughout the whole basin using this sampling medium. Samples were analyzed for 30 elements by ICP-MS following a 4-acid extraction. Three large-scale geochemical anomalies of U and Mo were delineated over the whole basin. One of the anomalies is consistent with the known U deposit at Shihongtan in the western part of the basin. A new potential target in the eastern part of the basin was selected for a follow-up survey at a density of 1 sample per 4 km². A drilling exploration programme at the center of the geochemical anomaly delineated by this follow-up survey discovered a new U deposit.     

粤东火山岩盆地铜-铅-锌多金属矿床找矿新发现与认识

粤东地区燕山期火山岩盆地沿NE向呈带状展布,其中分布有众多的铜-铅-锌多金属矿点,具有良好的成矿地质条件和找矿潜力。近年该区的地质勘查工作取得了突破,发现了尖笔岽、四望坪矿床。矿床为隐伏的脉状充填型热液型矿床。隐伏矿床地表常表现为矿化蚀变带或褐铁矿化的小破碎带,土壤次生晕异常形态与隐伏矿体走向一致,异常元素组合和成矿元素一致,是本区隐伏的脉状矿床的有效的找矿标志。     

内蒙古双尖子山银多金属矿床区域地球化学特征

内蒙古双尖子山银多金属矿床是中国乃至亚洲规模最大的银多金属矿床,本研究在回顾矿床发现史的基础上对双尖子山矿床区域地球化学数据进行再分析。采用19级累积频率法制作研究区39种元素或氧化物的地球化学图,结果发现在双尖子山矿区范围内出现明显高值的有MgO、CaO、Fe₂O₃、Pb、Zn、Ag、V、Cr、Ni等多达22种氧化物或元素,其中主量成分的明显富集特征应受控于研究区的岩性分布情况。采用变值七级异常法制作研究区29种微量元素的地球化学异常图,结果发现在双尖子山矿区及其附近存在W、Sn、Mo、Bi、Pb、Zn、Ag、As、Sb计9种热液成矿元素的异常区,而其他微量元素在双尖子山矿区的明显富集情况可能是由双尖子山矿区及其附近母岩岩性及其风化作用所致。基于地球化学基因技术制作了研究区金矿化基因和钨矿化基因的矿化相似度地球化学图,结果发现在双尖子山矿区及其附近存在金矿化相似度和钨矿化相似度的异常区,表明矿化相似度可以作为该区金属矿产勘查的一种有效指标,认为区域化探工作在该区金属矿产勘查中具有很好的参考价值。     

样子哨盆地北缘找矿前景

样子哨盆地北缘构造岩浆活动强烈,成矿地质条件有利。盆地北西北东向韧性剪切带叠加有后期脆性构造,带内发育有串珠状Au元素化探异常,且与已知金矿床（点）吻合较好,类比认为韧性剪切带型金矿具有良好的找矿前景;南东侧盆缘断裂表现为多期次活动叠加的特点,沿断裂带充填有含金硅化蚀变岩,应注意寻找中低温热液型金矿;盆地中早侏罗世闪长岩、花岗斑岩侵入灰岩中,在其周围相应伴随有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo等元素化探异常,矽卡岩型铜钼矿找矿前景较好。