非常规化探方法在地质勘查中的应用浅析

摘 要：随着深部隐伏矿找矿的全面展开，一批非常规的化探方法，如汞气测量、氡气测量、金属活动态测量、轻烃测量等开始应用于地质勘查中，本文简要的介绍了汞气测量、氡气测量、金属活动态测量、轻烃测量等的方法原理和应用实例，并结合自身找矿实践，探讨了应用中存在的问题和建议。

关键词：非常规化探 地质勘查 隐伏矿

中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（a）-0086-02

随着我国国民经济的持续高速发展，对矿产资源的消耗量不断增长，现有的矿床的资源已经越来越不能满足日益增长的需求；同时，由于矿产勘查程度的逐年提高，露头矿和浅表矿愈来愈少，找矿方向不断向深部空间延伸；现代科学技术的迅猛发展，使找矿工作面临着新理论、新技术和新方法的创新、应用。在这种背景下，隐伏矿体预测理论与方法已经成为当前成矿学和矿产勘查学研究的热点。

岩石、土壤、水系沉积物测量等勘查地球化学的常规方法，经过几十年的实践，已充分证实了其实用性和重要性，随着找矿方法技术的不断发展和提高，一些针对于隐伏矿体勘查的非常规地球化学方法开始应用于矿产勘查，如综合气体测量方法技术（汞气测量、氡气测量、轻烃测量等）、地下纳米级物质测量方法技术、金属活动态测量、应用偏提取技术评价金异常及寻找金掩埋矿体的方法、隐伏矿勘查中某些地电化学方法技术、寻找隐伏矿的水化学方法和水电化学测量方法技术、多子样面型岩石测量方法、区域化探异常推断解释的计算机技术、七种痕量元素现场快速分析方法等，其目的是在隐伏区找大型、特大型甚至巨型矿床时，可以大大降低成本，减少风险。此外，针对特殊覆盖区进行了有关方法研究，如黄土覆盖区、森林沼泽区、玄武岩覆盖、运积物覆盖区区域化探工作方法与异常追踪方法。

1 非常规化探方法及其应用

1.1 汞气测量

汞为亲硫元素，在热液阶段以自然汞和汞化合物的形式存在于Cu、Pb、Zn、Mo、Fe等硫化物中，或伴随挥发性组分扩散、渗滤到岩石、矿物的裂隙或包裹体中，形成汞的原生分散晕。在表生条件下，含汞的金属硫化物能够通过氧化还原作用释放出HgO或汞的氯化物，由于和可溶性汞的卤化物，在地下温度、压力增高的情况下，促使汞随水蒸气、地下水沿裂隙向地表迁移，特别是气态汞的穿透能力比溶液强很多。HgO和含汞溶液在迁移过程中，易被矿床上方围岩、土壤吸附（粘土、铁锰胶体、有机质吸附），同时形成壤中汞气。在一定条件下，壤中汞气和吸附相态汞保持复杂的平衡关系，二者对深部矿体的赋存位置均有一定的指示作用。根据HgO及汞化物的热释峰温度，采用温控热释测量土壤中与矿有关的叠加价态汞（HgO及部分HgCl），来示踪隐伏矿体。20世纪60年代初，原子吸收分析技术应用于汞的测定，标志着超微量汞的分析技术取得了关键性突破。

中国的测汞找矿方法始于1970年，经过近40年的发展目前已趋成熟。近年来越来越多找矿实例已清楚的表明，汞气找矿方法对于寻找贵金属、有色金属隐伏矿都是行之有效的，特别是对于隐伏矿床，汞气化探方法有其独特的找矿效果。如刘树田验证了该方法是寻找隐伏矿体的有效方法之一；王国华利用壤中汞气测量在西天山高寒山区寻找隐伏矿，效果良好；曾志方在湖南青京寨、三德堂金矿应用壤中气汞量测量找金，效果显著。目前，笔者在前人的基础上，已开发出一套纳米汞气测量设备，使汞气测量的野外捕获率和室内释放率均达到85%以上，在赣东北、赣西北、赣西、赣南、广西等地多个矿区开展了找矿工作，都取得了较好的效果。

1.2 金属活动态测量

金属活动态测量是在偏提取方法上发展起来的一种利用金属元素活动态组分来强化深部矿化信息的找矿方法。在表生条件下，金元素的存在形式有（程志中等，2002）：（1）水溶性盐类（包括游离离子及可溶性络合物）。（2）胶体形式或被胶体吸附。（3）被粘土矿物吸附或呈可交换的离子态存在于粘土矿物之中。（4）有机络合物及被有机质表面吸附。（5）游离自然金。（6）被铁锰氧化物吸附或包裹；（7）碳酸盐包裹。（8）与硫化物结合。（9）硅酸盐晶格或缺陷中的金属。在这些存在形式中，（1）、（2）、（3）、（4）、（6）五种存在形式称为活动态。用土壤金属活动态来探测深部矿化信息的研究，正引起国内外勘查地球化学家的重视，他们认为在金属矿产及其围岩中，与矿有关的超微细金属、金属离子或化合物含量相应增多，并会在营力作用下（地下水、电场、地气流、蒸发作用、浓度梯度、毛细管作用等），向上迁移到达地表，被上覆土壤或其他疏松物，如可溶性盐类、胶体、粘土、氧化物和有机质的地球化学障所捕获，在原介质含量的基础上形成活动态叠加含量，用适当的萃取剂将这些元素叠加含量提取出来，从而达到寻找土壤下伏隐伏矿的目的。目前该方法广泛应用于我国高山草甸区、干旱地区和森林沼泽区等特殊景观条件。金属元素活动态提取方法（MOMEO）经过多年的实践，已经开始走向成熟，在矿产勘查中发挥着重要的作用，取得了明显的效果。笔者曾在赣西北铜矿区、赣东北金矿区进行过相关方法试验性研究，取得了理想的效果，发现本地区Au元素的有机态都能很好的示踪矿化信息。

其他的学者也做了大量的实验和研究，并取得了不错的效果。如徐景银的研究显示在白云山矿区，元素活动态测量，水提取相、粘土吸附相、有机相和氧化物相中，Cu、Ag、Au都有异常显示。白金峰使用改进后的金活动态分析方法并在东北高寒森林覆盖景观某金矿区进行实验，结果表明，有机结合相的异常强度最大，是在该景观条件下寻找隐伏矿的最有利相态。文雪琴用金属活动态提取法在广西与山西黄土区进行试验研究，发现金的粘土结合态、有机物结合态和铁锰氧化物结合态异常清晰地反映在矿体上方；而在雨量充沛的广西红壤区，金的水提取态和铁锰氧化物结合态异常较好，而粘土结合态金异常效果不太理想。陈希泉通过对大兴安岭森林覆盖区内蒙古虎拉林金的活动态测量方法的研究，找矿效果明显为。杨理勤对阳山矿区305脉群上方被梯田、灌木和人工林覆盖土的分析结果显示，金的活动态总量与金矿脉密切相关，利用金的活动态总量找矿可以准确定位。

1.3 轻烃测量

有机质对金属的成矿作用及深源岩浆热液中原生烃类气体对成矿的影响已为地质、地球化学工作者所关注，前人研究指出，有机质对金属元素的吸附、活化、迁移和富集沉淀均有重要的作用，在对各类矿床的金属矿物气液包裹体的成分分析表明：轻烃气体在气液包裹中占有相当的比例，有的为沉积物中有机质热解所致，有的可能为深源原生烃类气体。由于烃类（C1～C4）为气体，易挥发、易溶、易在岩石各类级次的裂隙构造中迁移。为此，轻烃气体测量可尝试用来探测深部隐伏矿体，常用的轻烃有甲烷（C1）、乙烷（C2）、丙烷（C3）、异丁烷（iC4）、正丁烷（nC4）、异戊烷（iC5）、正戊烷（nC5）等。

许多有识之士都曾提出过将有机烃气测量应用于金属矿床勘查的设想，部分研究院所亦开展了一些方法有效性试验研究其他学者也开展过大量的研究，如陈远荣对十几个典型金属矿床进行试验研究后，初步总结了各类金属矿床上方，有机烃气的常见模式，剖析了这些异常模式的成因机制。李广之还对轻烃中的异构体进行了研究，结果表明同分子量的正构烷烃和异构烷烃，在运移过程中受围岩的物理化学性质及其它外部因素的影响必然产生分异效应，从而指示矿化信息。笔者也曾在赣西北铜矿区外围开展过轻烃的方法试验性研究，发现丁烷（C4）和戊烷（iC4）可以更好的示踪下伏的矿化信息。

1.4 氡气测量

1904年加拿大就开始将氡气测量方法应用于找矿，20世纪50至60年代美国也应用得比较成功。目前，我国应用氡气测量方法在寻找隐伏铀矿，预测煤矿采境，研究现代地质构造运动，解决水文地质、工程地质中断裂分布，预报地震灾害和环境污染等方面应用得比较广泛，近年来随着高灵敏度、高精度和稳定性好的测氡仪的出现，氡气测量方法开始应用于寻找隐伏有色金属矿、圈定油气藏边界、确定油气藏范围等，实验结果表明，氡气测量寻找金属矿是一种有效的深穿透地球化学方法，目前主要应用于找构造破碎带型隐伏金矿、花岗岩型钨锡坦铌矿以及热液型多金属矿床，找矿效果良好。

氡气测量寻找隐伏有色金属矿和圈定油气藏范围上仍处于试验和摸索之中，如贾国相在广西栗木锡矿、四川磨溪油气田上进行了广泛试验，都取得了良好效果；云南潞西金矿、新疆富蕴县阿克塔斯金矿也开展过氡气测量实验，均确定了一定的找矿效果。

2 存在的问题及建议

汞气测量的方法和原理是众所周知的，但是由于测汞技术严格保密，测量精度的影响因素众多，在实际应用过程中测量效果更是千差万别，并未能大范围的进行推广，主要还是停留在研究试点层面上，商业性市场操作行为较少，由于技术垄断，汞气测量成本也相对较高；金属活动态测量、轻烃测量目前理论研究和测试手段已经相对成熟，但是目前还停留在科研层面上，尚未应用于大范围、大面积的化探生产，且目前只有为数不多的实验室具备测试资格；氡气测量形式上属物探，但实质是一种气体地球化学勘查方法，即非常规化探方法，其在金属矿床上的应用目前尚还处于探索阶段，其形成机制还需进一步的研究；上述方法技术的相互结合和配合应用也尚未展开，数据处理与评价方法也需改进，需要在传统地球化学勘查方法基础上有所继承和创新。

综合来看，这些方法并不是独立存在的，往往需要相互配合，相互印证的。如王学求根据近些年发展起来的寻找隐伏矿的勘查地球化学新方法，提出了深穿透勘查地球化学的概念、理论、研究内容、研究意义与必要性，将深穿透勘查地球化学定义为研究能探测深部隐伏矿体发出的直接信息的勘查地球化学理论与方法技术，其主要的方法就是金属活动态、测Hg、地电的综合应用。陈远荣也在贵港庆丰-平南旺石铅锌矿带庆丰已知区的试验以及几个未知区的评价验证结果表明，使用烃类测量和吸附相态汞测量等综合气体地球化学方法结合相态分析技术，在区域化探异常评价和找矿勘探中是有成效的，并总结了烃类及吸附相态汞的异常模式。

总之，只要通过不断的实践和完善，这些非常规地球化学方法能广泛应用于隐伏矿的深部勘查外，其工作思路对于深部找矿具有参考价值，其应用前景也会愈来愈广泛。

参考文献

[1] 陈远荣，戴塔根，党玉涛.有机烃气法在个旧锡矿松树脚矿田中的应用[J].物探与化探，2001，3（25）：180-184

[2] 陈远荣，尹意求，贾国相.地球化学综合方法找矿应用试验研究─以广西贵港庆丰─平南旺石铅锌矿带为例[J].有色金属矿产与勘查，1999，6（8）：569-573.

[3] 陈远荣，庄晓蕊，徐庆鸿.金属矿床有机烃气常见异常模式和成因机理研究[J].矿产与地质，2001，6（15）：737-742.