第七講-地球化學(xué)預(yù)測方法

1、鄧 軍 楊立強(qiáng) 王慶飛 82322301djun ,隱伏礦床預(yù)測 Searching for Hidden Ore Deposits,中國地質(zhì)大學(xué) （ 北京）研究生課程,地球化學(xué)預(yù)測方法,第六講,概述 原生暈預(yù)測方法 深穿透次生異常預(yù)測方法 其他地球化學(xué)方法,內(nèi)容提要,概 述,地球化學(xué)預(yù)測找礦方法的基礎(chǔ),一些已經(jīng)確定的事實(shí) 在形成礦體的同時在圍巖中還形成了成礦元素和伴生元素的原生暈 在礦床（體）破壞過程中發(fā)育了較晚期的次生暈、水暈、氣暈和生物化學(xué)暈 化學(xué)元素在表生帶中的遷移能力既取決于元素的性質(zhì)，也取決于外部條件,地球化學(xué)預(yù)測找礦方法步驟,成礦預(yù)測,取樣,模型構(gòu)建,數(shù)據(jù)處理,化探取樣的“代表層

2、”,礦床發(fā)育的“臨界層”（可以部分或全部暴露地表，或隱伏在深部） 對外生礦床來說，此層相當(dāng)于含礦的沉積巖石建造 內(nèi)生礦化賦存的“臨界層”與蓋層或褶皺構(gòu)造一定深度范圍內(nèi)的斷裂發(fā)育帶有關(guān) 地質(zhì)構(gòu)造和其它地質(zhì)體的代表部位 應(yīng)用找礦方法的代表帶 取樣或測量參數(shù)的代表層 對利用地球化學(xué)法和礦物法特別重要，若取樣效果差，會直接漏掉埋藏礦 在掩蓋區(qū)找礦時，要對基巖粘土質(zhì)風(fēng)化殼的代表層進(jìn)行深部地球化學(xué)取樣,化探取樣的“代表層”,在不同階段和亞階段進(jìn)行地質(zhì)勘探工作的深部代表層 能決定垂直面上的合理研究區(qū)段 以用一套最有效的普查方法尋找隱伏礦 進(jìn)行開采工作的代表層,這決定于開采工作的現(xiàn)代技術(shù)手段 總之，通過對隱伏

3、礦床（體）的各類代表層進(jìn)行綜合分析和比較后，就能選出地面和深部找礦工作體系的最佳方案,原生暈預(yù)測方法,原生暈的研究階段,我國自在五十年代開始，謝學(xué)錦等專家就進(jìn)行了原生暈找盲礦試驗(yàn)，幾乎與前蘇聯(lián)學(xué)者同時，各自發(fā)現(xiàn)了熱液礦床的原生暈具有明顯軸（垂）向分帶，即每個礦體都有自己的前緣暈、近礦暈和尾暈，礦體的前緣暈向上延伸達(dá)幾百米，為預(yù)測深部盲礦提供了重要的直接信息，也就是原生暈找盲礦的理論基礎(chǔ)。至今，研究和應(yīng)用原生暈法找盲礦已有幾十年了，并取得了好的找盲礦效果。,冶金化探首先開拓了有色金屬原生地球化學(xué)異常模式,應(yīng)用原生暈找盲礦，國內(nèi)、外已研究和應(yīng)用了幾十年，我國地礦、冶金、有色、武警黃金系統(tǒng)都作了大量

4、研究工作，并取得了很多成果，在找盲礦也取得了好的效果。冶金化探在研究和應(yīng)用原生暈預(yù)測有色金屬、貴金屬盲礦方面也取得了多項(xiàng)成果，并首先開拓了原生地球化學(xué)異常模式,研究和出版了中國第一部“典型有色金屬礦床地球化學(xué)異常模式”專著 ，為我國化探找礦模式化開拓了新路,該成果是國家“六五”期間，冶金部立項(xiàng)，由歐陽宗圻教授為首組織冶金十七個科研院所及大專院校聯(lián)合研究有色金屬礦床地球化學(xué)異常模式的成果。該成果1986年國家“六五”地質(zhì)科技重要成果交流會上交流，并展出彩色模式，受到與會者高度評價，科學(xué)出版社特邀出版了專著。,該成果被專家鑒定為：這是我國“有色金屬礦床地球化學(xué)異常模式”（歐陽宗圻、李惠、劉漢忠等著

5、 科學(xué)出版社 北京 1990）研究的第一項(xiàng)重大成果，不但提高了化探找有色金屬礦的效果，而且使化探找礦發(fā)展為模式化，研究水平達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，具有廣泛應(yīng)用和推廣價值。1986年冶金部評為科技進(jìn)步三等獎。該成果共15個典型礦床模式，包括金、鉛鋅、銀、銅、鎢鉬、錫、銻、鈮鉭等礦種，礦床類型包括熱液型銅礦、金礦，矽卡巖型銅鉬礦、脈狀鎢礦、層控銅鉛鋅礦等。其中有5個是李惠為專題組長完成的。,“金礦盲礦預(yù)測的原生暈?zāi)Ｐ汀?中國第一部金礦地球化學(xué)異常模式,應(yīng)用原生暈找盲礦，自五十年代從前蘇聯(lián)引進(jìn)以來，我國已研究和應(yīng)用了幾十年，冶金化探在找金盲礦方面取得了多項(xiàng)成果，并出版了石英脈和蝕變巖型金礦床地球化學(xué)異常

6、模式（李惠，科學(xué)出版社 北京 1991）。,原生暈原生疊加暈的發(fā)展背景,隨著研究的不斷深入，特別是八十年代以來，在研究原生暈軸（垂）向分帶時，發(fā)現(xiàn)有很多“反常、反分帶現(xiàn)象”不能解釋，嚴(yán)重影響了原生暈方法預(yù)測盲礦效果的提高。而據(jù)金礦成礦具有多期多階段疊加的特點(diǎn)，不但可作出合理解釋，而且提取出了很好的找盲礦信息。,原生疊加暈的研究,自九十年代開始，以李惠教授為首的化探專家在原生暈理論基礎(chǔ)上，拓寬了思路、不斷創(chuàng)新，研究了金礦床的原生疊加暈，通過參加國家黃金地質(zhì)攻關(guān)項(xiàng)目（90051-09）、國家攀登計(jì)劃項(xiàng)目、國家黃金局、冶金部項(xiàng)目，并與礦山找礦相結(jié)合，使原生暈法發(fā)展為原生疊加暈原法，并總結(jié)出了金礦盲礦

7、預(yù)測的四種疊加暈理想模型和盲礦預(yù)測的五條準(zhǔn)則。在國家黃金地質(zhì)科技攻關(guān)項(xiàng)目的成果中，原生疊加暈是重要成果之一，獲部級科技進(jìn)步二等獎,參與研究和出版了“中國主要類型金礦找礦模型”專著該成果是國家重點(diǎn)黃金地質(zhì)科技攻關(guān)項(xiàng)目（90051-09）的主要成果（1994年），由地礦部、冶金、有色、核工業(yè)、武警黃金五個系統(tǒng)，30個專題聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目。1996年正式出版專著“中國主要類型金礦床找礦模型”（鄒光華、歐陽宗圻、李 惠等著.北京.地質(zhì)出版社.l996），1998年獲地礦部科技進(jìn)步二等獎。,原生疊加暈是“中國主要類型金礦 找礦模型”研究成果的主要成果之一,該成果根據(jù)不同的成礦地質(zhì)條件和礦床成因系統(tǒng)地研究和總

8、結(jié)了中國主要類型金礦床的地球物理、地球化學(xué)找礦模型，為不同類型的金礦床提供了物、化探技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)，李惠的原生疊加暈研究在“中國主要類型金礦找礦模型”成果的地球化學(xué)找礦模型中是主要成果之一是大大提高了我國金礦的物化探找金的技術(shù)水平。專家鑒定：這是我國第一次系統(tǒng)而全面的研究和總結(jié)我國主要類型金礦綜合找礦模型的重大成果，研究成果達(dá)國際先進(jìn)水平，建議盡快出版以推動和指導(dǎo)我國金礦的找礦勘查工作。,原生疊加暈是“中國主要類型金礦 找礦模型”研究成果的主要成果之一,開創(chuàng)了“原生疊加暈”新方法第一部專著,1996年又在參加國家攀登計(jì)劃項(xiàng)目中使原生疊加暈方法更加系統(tǒng)和完善，總結(jié)出了金礦盲礦預(yù)測的四種疊加暈

9、理想模型和盲礦預(yù)測的五條準(zhǔn)則。項(xiàng)目首席科學(xué)家中國化探元老謝學(xué)錦院士及專家委員會專家陳毓川、常印佛、葉天叢竺等給予了很高評價，并支持出版了“大型、特大型金礦盲礦預(yù)測的原生疊加暈?zāi)Ｐ汀保ɡ罨葜骶?，冶金工業(yè)出版社，1998）,獨(dú)創(chuàng)了“構(gòu)造疊加暈”新方法、新技術(shù),1998年以來，又通過參加“九五”國家攻關(guān)項(xiàng)目和八個礦山或（危機(jī)礦山）找礦的實(shí)踐中，在研究思路、方法方面又有新的發(fā)展，使原生疊加暈法又發(fā)展為構(gòu)造疊加暈法，并制定了一套特殊的在構(gòu)造中采樣的方法和解釋方法。,金礦受構(gòu)造控制，構(gòu)造活動有脈動性，金礦成礦暈不僅具有時間上的多期、多階段疊加特點(diǎn)，而且在構(gòu)造空間上也具有不同形式的疊加結(jié)構(gòu)，據(jù)此，研究不同成

10、礦階段的元素組合、不同成礦階段形成礦體（暈）的軸向分帶及其在空間上的疊加特點(diǎn)，建立典型金礦床的構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ?，確定盲礦的預(yù)測標(biāo)志，用模式和標(biāo)志對深部進(jìn)行盲礦預(yù)測。,構(gòu)造疊加暈法方法理論基礎(chǔ),構(gòu)造疊加暈理想模式,通過對十幾個典型金礦床構(gòu)造疊加暈的研究，總結(jié)了其共性特點(diǎn)，根據(jù)疊加結(jié)構(gòu)建立了四種類型金礦床構(gòu)造疊加暈理想模式和地球化學(xué)參數(shù)變化的理想模式。,構(gòu)造疊加暈對盲礦預(yù)測的五條準(zhǔn)則,準(zhǔn)則一 當(dāng)金異常強(qiáng)度較低時，前緣暈指示元素As 、Sb 、Hg 、B、F、I 、Ba等出現(xiàn)強(qiáng)異常，尾暈指示元素Bi 、Mo 、Mn、Co 、Ni、 Sn等為弱異常，指示深部有盲礦存在；相反，前緣暈不發(fā)育，而尾暈較強(qiáng)，則

11、深部無礦。 。,準(zhǔn)則二反分帶準(zhǔn)則 當(dāng)計(jì)算金礦床原生暈軸（垂）向分帶序列時，出現(xiàn)“反向分帶”或反常，即典型前緣暈元素As、 Sb 、Hg、B、F、 I、 Ba等出現(xiàn)在分帶序列的下部，是指示深部還有盲礦存在或有第二個富集中段，若礦體本身還末尖滅，則指示礦體向下延伸還很大,準(zhǔn)則三反轉(zhuǎn)準(zhǔn)則 計(jì)算金礦體或暈的地球化學(xué)參數(shù)（比值：前緣暈元素/尾暈元素或其累加、累乘比）時，若其值從上到下有幾個標(biāo)高連續(xù)下降或上升，突然反轉(zhuǎn)，即由降轉(zhuǎn)為升、或由升轉(zhuǎn)為降，這種變化指示深部還有盲礦或礦體向下延伸還很大。,準(zhǔn)則四前、尾暈共存準(zhǔn)則 在有金異常的條件下，既有前緣暈指示元素的強(qiáng)異常，又有尾暈指示元素的強(qiáng)異常存在，即前、尾暈

12、共存，指示深部有盲礦存在；若在礦體中、下部出現(xiàn)前、尾暈共存則指示礦體向下延伸還很大。,準(zhǔn)則五金礦床（體）的構(gòu)造疊加暈軸向下部前緣暈強(qiáng)度增強(qiáng)趨勢準(zhǔn)則 即從己知礦體前緣頭部中部下部尾暈，前緣暈元素異常強(qiáng)度若出現(xiàn)由強(qiáng)弱強(qiáng)的變化趨勢，則指示深部還有盲礦存在。,原生暈預(yù)測實(shí)例,山東乳山三甲金礦 深部第一次預(yù)測盲礦的效果,三甲金礦是山東牟乳金礦帶內(nèi)中型石英脈型金礦。 第一次預(yù)測及效果 1987年對地表（標(biāo)高150m）至-26m標(biāo)高范圍內(nèi)勘探圈定的金礦體進(jìn)行了研究，在礦體根部出現(xiàn)了前緣暈指示元素Hg、As、Sb強(qiáng)異常與尾暈指示元素Bi、Co強(qiáng)異常疊加共存、地化參數(shù)SbBi、(Pb、Zn) (Mo、Bi)從上

13、下也由高低又升高（轉(zhuǎn)折），指示深部（-26m之下）有盲礦存在，1990年深部探礦所見盲礦體與預(yù)測靶位相符，找到了第二個金的富集體，獲金金屬量3噸，盲礦體在-300m又尖滅。,山東乳山三甲金礦 深部第二次預(yù)測盲礦的效果,1995年對三甲金礦床-300m之上探明礦體的構(gòu)造疊加暈又進(jìn)行了跟蹤研究，并對-300m之下進(jìn)行了預(yù)測。研究結(jié)果不但完善了三甲金礦的構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ剑以?0年所找到盲礦體的下部又出現(xiàn)了前緣暈疊加于其尾暈之上（前、尾暈共存），地化參數(shù)Sb/Bi、（Pb Zn）/(Mo Bi)由降轉(zhuǎn)升（轉(zhuǎn)折），指示深部還有盲礦存在，因此預(yù)測-300m之下還有第三個金的富集體。日前，礦山驗(yàn)證已找到了

14、第三個金的富集體，盲礦體已延深到-500m，又獲得金金屬量4噸。 兩次預(yù)測該礦山增儲共計(jì)7噸。延長了礦山壽命。,對山東乳山金青頂金礦深部 三次構(gòu)造疊加暈的預(yù)測效果,金青頂金礦是山東牟乳金礦帶內(nèi)大型石英脈型金礦。 （1）1987年第一次研究預(yù)效果： 1987年研究了地表至-400m間礦床的構(gòu)造疊加暈特點(diǎn)，礦床的前緣暈特征指示元素為As、Sb、Hg ，尾暈指示元素為Bi 、Mo、 Co 、Ni ，近礦指示元素為Au 、Cu、Pb、Zn。并發(fā)現(xiàn)深部出現(xiàn)了前、尾暈共存，指示礦體向下延伸還很大，該預(yù)測被1990年前對-600m以上的探礦所證實(shí)。,1996年第二次花研究預(yù)測效果： 1996年對-600m之

15、上的礦體又作了研究，結(jié)果在下部又出現(xiàn)了前、尾暈共存，指示礦體向深部還有較大延伸，該預(yù)測結(jié)果又被1998年的深部（-600m-850m）探礦所證實(shí)。 1999年第三次次研究預(yù)測結(jié)果： 對-850m以上礦體又進(jìn)行了系統(tǒng)研究和預(yù)測：結(jié)果指示深部還有盲礦存在，該預(yù)測還有待驗(yàn)證。,對山東乳山金青頂金礦深部 三次構(gòu)造疊加暈的預(yù)測效果,乳山金礦初家溝等十二個礦床點(diǎn)深部構(gòu)造疊加預(yù)測效果：經(jīng)初步驗(yàn)證已探明金金屬量13噸，再次證明了構(gòu)造疊加暈找礦方法的有效性。 摘自中國黃金報2003年3月28日中國黃金協(xié)會對2002年黃金科技成果簡介。,陜西太白雙王金礦床的 構(gòu)造疊加暈研究及其預(yù)測效果,雙王金礦是產(chǎn)于隱爆角礫帶內(nèi)

16、的低品位大型金礦床。 通過研究該礦床的構(gòu)造疊加暈特點(diǎn)，建立了礦床的構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ?。根?jù)模式標(biāo)志，對其深部含礦性進(jìn)行了預(yù)測，提出了四個盲礦靶位。日前，礦山對靶位2進(jìn)行了驗(yàn)證，見礦效果很好，已獲金金屬量近7.6噸，預(yù)計(jì)對四個靶位驗(yàn)證后，可使礦山增儲金金屬量15噸。,驗(yàn)證見礦孔位,山東新城金礦深部構(gòu)造疊加暈預(yù)測,新城金礦是特大型典型蝕變巖型金礦。研究和建立了該礦床的構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ?，對深部共進(jìn)行了兩次盲礦預(yù)測，第一次預(yù)測（1987年）已被礦山勘探所證實(shí)；第二次預(yù)測（1998年）預(yù)測金金屬量大于50噸（待驗(yàn)證）。,深穿透次生異常預(yù)測方法,掩伏區(qū)地球化學(xué)勘查技術(shù)演化,Gwendy E.M. Hall，Ge

17、ological Survey of Canada, Ottawa，22 IGES,一、深穿透地球化學(xué)的研究現(xiàn)狀,“深穿透地球化學(xué)”（Deep Penetrating Geochemistry）國際合作項(xiàng)目，19972001年，由加拿大礦業(yè)研究組織（CAMIRO）出資，E. M. Cameron主持，參加單位有：加拿大地質(zhì)調(diào)查局、中國地質(zhì)科學(xué)院物化探研究所及全球26家礦業(yè)公司和分析公司。主要目的是：了解深部礦體或礦化在地表形成地球化學(xué)異常的過程或作用，并對不同技術(shù)方法進(jìn)行比較； 安大略礦產(chǎn)勘查技術(shù)計(jì)劃（OMET project），2001-2004年，項(xiàng)目組成員同上，勞倫森大學(xué)礦產(chǎn)勘查中心。

18、澳大利亞景觀環(huán)境與礦產(chǎn)勘查合作研究中心（CRCLEME），礦床預(yù)測發(fā)現(xiàn)合作研究中心（pmd CRC）長期致力于覆蓋區(qū)礦產(chǎn)勘查技術(shù)的開發(fā)和研究，進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)和試點(diǎn)研究，研制出多種技術(shù)方法。 礦業(yè)公司、商業(yè)性實(shí)驗(yàn)室和部分大學(xué)均在開展相關(guān)研究。,“深穿透地球化學(xué)”國際合作項(xiàng)目,大部分研究報告已在國際勘查地球化學(xué)協(xié)會的網(wǎng)站上公布：/ Cameron et al. GEEA, 2004, Part 1 “Finding deeply buried deposits using geochemistry”,表1CAMRO深穿透項(xiàng)目所選實(shí)驗(yàn)研

19、究區(qū)的特征,表2各實(shí)驗(yàn)區(qū)選用的選擇提取技術(shù),表3各實(shí)驗(yàn)區(qū)選用的其他技術(shù)方法,景觀環(huán)境與礦產(chǎn)勘查合作研究中心（CRCLEME）,A.J. Fabris等對南澳洲庫納摩納省近10年來，覆蓋區(qū)化探找礦方法的成功與失敗進(jìn)行了總結(jié)，實(shí)驗(yàn)區(qū)的基本特征： Kalkaroo礦區(qū)：Cu-Au主礦化位于110m深的變泥質(zhì)巖和砂棲泥質(zhì)巖中。礦區(qū)被40-60m的運(yùn)積物覆蓋； Polygonum礦區(qū)：4種不同類型的礦化產(chǎn)于不同的層位，均被150m厚的運(yùn)積所覆蓋； Portia礦區(qū)：Cu-Au-Mo礦化產(chǎn)于薄層含碳質(zhì)的變質(zhì)沉積巖中。上伏殘積層厚度在90m以上，往上依次被第三紀(jì)、第四紀(jì)沉積物。,可能成功的技術(shù)方法,Rhc(

20、Rhizomorphic carbonate):結(jié)核構(gòu)造碳酸鹽；nc(Nodular carbonate): 結(jié)核碳酸鹽；不滿意；？可能有效；有效,其他地球化學(xué)方法,活動態(tài)金屬離子法,mobile metalion (簡稱MMI) 是用一種或幾種弱的試劑提取活動態(tài)的金屬離子 實(shí)質(zhì)上是用弱酸或酶煮法提取弱結(jié)合的離子 主要分析Cu,Pb,Zn,Cd,Ni,Au,Ag,Pd等 所獲得的地球化學(xué)異常重現(xiàn)性較好 能探測到地下700m深度的礦體,方法對隱伏礦的定位,MMI方法辨認(rèn)隱伏金礦化,深穿透地球化學(xué)活動態(tài)U,Mo測量可清晰發(fā)現(xiàn)砂巖型鈾礦,深穿透地球化學(xué)測量在勝利油田周圍發(fā)現(xiàn)大規(guī)模金異常,地氣法(geogas)元素分子形式法(MFE)和離子暈法,氡可以快速地搬運(yùn)到地表,而搬運(yùn)的時間不超過氡的半衰期3.8 氡原子可能是由一股緩慢向上、可穿過巖石到達(dá)地表的地氣流搬運(yùn) 攜帶氡