第七講-地球化學(xué)預(yù)測(cè)方法

1、鄧 軍 楊立強(qiáng) 王慶飛 82322301djun ,隱伏礦床預(yù)測(cè) Searching for Hidden Ore Deposits,中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （ 北京）研究生課程,地球化學(xué)預(yù)測(cè)方法,第六講,概述 原生暈預(yù)測(cè)方法 深穿透次生異常預(yù)測(cè)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(cè)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(shí)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(guò)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(cè)找礦方法步驟,成礦預(yù)測(cè),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(duì)外生礦床來(lái)說(shuō)，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(cè)量參數(shù)的代表層 對(duì)利用地球化學(xué)法和礦物法特別重要，若取樣效果差，會(huì)直接漏掉埋藏礦 在掩蓋區(qū)找礦時(shí)，要對(duì)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(kāi)采工作的代表層,這決定于開(kāi)采工作的現(xiàn)代技術(shù)手段 總之，通過(guò)對(duì)隱伏

3、礦床（體）的各類(lèi)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(cè)方法,原生暈的研究階段,我國(guó)自在五十年代開(kāi)始，謝學(xué)錦等專(zhuān)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(shí)，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(gè)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(cè)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(kāi)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(guó)內(nèi)、外已研究和應(yīng)用了幾十年，我國(guó)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(cè)有色金屬、貴金屬盲礦方面也取得了多項(xiàng)成果，并首先開(kāi)拓了原生地球化學(xué)異常模式,研究和出版了中國(guó)第一部“典型有色金屬礦床地球化學(xué)異常模式”專(zhuān)著 ，為我國(guó)化探找礦模式化開(kāi)拓了新路,該成果是國(guó)家“六五”期間，冶金部立項(xiàng)，由歐陽(yáng)宗圻教授為首組織冶金十七個(gè)科研院所及大專(zhuān)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(guó)家“六五”地質(zhì)科技重要成果交流會(huì)上交流，并展出彩色模式，受到與會(huì)者高度評(píng)價(jià)，科學(xué)出版社特邀出版了專(zhuān)著。,該成果被專(zhuān)家鑒定為：這是我國(guó)“有色金屬礦床地球化學(xué)異常模式”（歐陽(yáng)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(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，具有廣泛應(yīng)用和推廣價(jià)值。1986年冶金部評(píng)為科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。該成果共15個(gè)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(lèi)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(gè)是李惠為專(zhuān)題組長(zhǎng)完成的。,“金礦盲礦預(yù)測(cè)的原生暈?zāi)Ｐ汀?中國(guó)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(lái)，我國(guó)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(lái)，在研究原生暈軸（垂）向分帶時(shí)，發(fā)現(xiàn)有很多“反常、反分帶現(xiàn)象”不能解釋?zhuān)瑖?yán)重影響了原生暈方法預(yù)測(cè)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?zhuān)姨崛〕隽撕芎玫恼颐さV信息。,原生疊加暈的研究,自九十年代開(kāi)始，以李惠教授為首的化探專(zhuān)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(guò)參加國(guó)家黃金地質(zhì)攻關(guān)項(xiàng)目（90051-09）、國(guó)家攀登計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)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(cè)的四種疊加暈理想模型和盲礦預(yù)測(cè)的五條準(zhǔn)則。在國(guó)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(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng),參與研究和出版了“中國(guó)主要類(lèi)型金礦找礦模型”專(zhuān)著該成果是國(guó)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(gè)系統(tǒng)，30個(gè)專(zhuān)題聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目。1996年正式出版專(zhuān)著“中國(guó)主要類(lèi)型金礦床找礦模型”（鄒光華、歐陽(yáng)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(jiǎng)。,原生疊加暈是“中國(guó)主要類(lèi)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(guó)主要類(lèi)型金礦床的地球物理、地球化學(xué)找礦模型，為不同類(lèi)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(guó)主要類(lèi)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(guó)金礦的物化探找金的技術(shù)水平。專(zhuān)家鑒定：這是我國(guó)第一次系統(tǒng)而全面的研究和總結(jié)我國(guó)主要類(lèi)型金礦綜合找礦模型的重大成果，研究成果達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平，建議盡快出版以推動(dòng)和指導(dǎo)我國(guó)金礦的找礦勘查工作。,原生疊加暈是“中國(guó)主要類(lèi)型金礦 找礦模型”研究成果的主要成果之一,開(kāi)創(chuàng)了“原生疊加暈”新方法第一部專(zhuān)著,1996年又在參加國(guó)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(cè)的四種疊加暈

9、理想模型和盲礦預(yù)測(cè)的五條準(zhǔn)則。項(xiàng)目首席科學(xué)家中國(guó)化探元老謝學(xué)錦院士及專(zhuān)家委員會(huì)專(zhuān)家陳毓川、常印佛、葉天叢竺等給予了很高評(píng)價(jià)，并支持出版了“大型、特大型金礦盲礦預(yù)測(cè)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(lái)，又通過(guò)參加“九五”國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目和八個(gè)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(dòng)有脈動(dòng)性，金礦成礦暈不僅具有時(shí)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(cè)標(biāo)志，用模式和標(biāo)志對(duì)深部進(jìn)行盲礦預(yù)測(cè)。,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(guò)對(duì)十幾個(gè)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(lèi)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(duì)盲礦預(yù)測(cè)的五條準(zhǔn)則,準(zhǔn)則一 當(dāng)金異常強(qiáng)度較低時(shí)，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(wú)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(shí)，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(gè)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(shí)，若其值從上到下有幾個(gè)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(shì)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(shì)，則指示深部還有盲礦存在。,原生暈預(yù)測(cè)實(shí)例,山東乳山三甲金礦 深部第一次預(yù)測(cè)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(cè)及效果 1987年對(duì)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(jiàn)盲礦體與預(yù)測(cè)靶位相符，找到了第二個(gè)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(cè)盲礦的效果,1995年對(duì)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(duì)-300m之下進(jìn)行了預(yù)測(cè)。研究結(jié)果不但完善了三甲金礦的構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｊ?，而且?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(cè)-300m之下還有第三個(gè)金的富集體。日前，礦山驗(yàn)證已找到了

14、第三個(gè)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(cè)該礦山增儲(chǔ)共計(jì)7噸。延長(zhǎng)了礦山壽命。,對(duì)山東乳山金青頂金礦深部 三次構(gòu)造疊加暈的預(yù)測(cè)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(cè)被1990年前對(duì)-600m以上的探礦所證實(shí)。,1996年第二次花研究預(yù)測(cè)效果： 1996年對(duì)-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(cè)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(cè)結(jié)果： 對(duì)-850m以上礦體又進(jìn)行了系統(tǒng)研究和預(yù)測(cè)：結(jié)果指示深部還有盲礦存在，該預(yù)測(cè)還有待驗(yàn)證。,對(duì)山東乳山金青頂金礦深部 三次構(gòu)造疊加暈的預(yù)測(cè)效果,乳山金礦初家溝等十二個(gè)礦床點(diǎn)深部構(gòu)造疊加預(yù)測(cè)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(guó)黃金報(bào)2003年3月28日中國(guó)黃金協(xié)會(huì)對(duì)2002年黃金科技成果簡(jiǎn)介。,陜西太白雙王金礦床的 構(gòu)造疊加暈研究及其預(yù)測(cè)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(guò)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(duì)其深部含礦性進(jìn)行了預(yù)測(cè)，提出了四個(gè)盲礦靶位。日前，礦山對(duì)靶位2進(jìn)行了驗(yàn)證，見(jiàn)礦效果很好，已獲金金屬量近7.6噸，預(yù)計(jì)對(duì)四個(gè)靶位驗(yàn)證后，可使礦山增儲(chǔ)金金屬量15噸。,驗(yàn)證見(jiàn)礦孔位,山東新城金礦深部構(gòu)造疊加暈預(yù)測(cè),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剑瑢?duì)深部共進(jìn)行了兩次盲礦預(yù)測(cè)，第一次預(yù)測(cè)（1987年）已被礦山勘探所證實(shí)；第二次預(yù)測(cè)（1998年）預(yù)測(cè)金金屬量大于50噸（待驗(yàn)證）。,深穿透次生異常預(yù)測(cè)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(guó)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(guó)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(guò)程或作用，并對(duì)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(cè)發(fā)現(xiàn)合作研究中心（pmd CRC）長(zhǎng)期致力于覆蓋區(qū)礦產(chǎn)勘查技術(shù)的開(kāi)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(kāi)展相關(guān)研究。,“深穿透地球化學(xué)”國(guó)際合作項(xiàng)目,大部分研究報(bào)告已在國(guó)際勘查地球化學(xué)協(xié)會(huì)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(duì)南澳洲庫(kù)納摩納省近10年來(lái)，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(lèi)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(dòng)態(tài)金屬離子法,mobile metalion (簡(jiǎn)稱MMI) 是用一種或幾種弱的試劑提取活動(dòng)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(cè)到地下700m深度的礦體,方法對(duì)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(dòng)態(tài)U,Mo測(cè)量可清晰發(fā)現(xiàn)砂巖型鈾礦,深穿透地球化學(xué)測(cè)量在勝利油田周?chē)l(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(shí)間不超過(guò)氡的半衰期3.8 氡原子可能是由一股緩慢向上、可穿過(guò)巖石到達(dá)地表的地氣流搬運(yùn) 攜帶氡