探讨土壤地球化学在深部矿体勘探中的应用

■王雪飞

（河北省保定地质工程勘查院河北保定071000）

探讨土壤地球化学在深部矿体勘探中的应用

■王雪飞

（河北省保定地质工程勘查院河北保定071000）

随着我国经济的发展和矿产资源的开发，找矿难度和找矿压力不断加大，深部矿体勘探对我国经济建设和民生需求越来越为重要，是我国矿产勘查的主要方向。土壤地球化学是一种直接、快速的找矿方法，但长期以来主要集中在浅覆盖区矿体方面，深部矿体勘探方面还有所不足。本文就土壤地球化学在深部矿体勘探中的应用进行了简要的探讨，对土壤地球化学在我国深部矿体勘探中的应用提出了一些有益的看法。

土壤地球化学 深部找矿 伴生元素

0 前言

改革开放以来，我国经济取得了飞速的发展，人民生活得到了极大提高，对矿产资源的需求量越来越大。与此同时，我国现有的众多生产矿山保有储量正日益枯竭，浅覆盖区矿体日益减少。一方面是日益加大的矿产资源需求，一方面是越来越复杂的找矿条件，我国矿体勘探面临着极大的找矿压力和不断加大的找矿难度，深部找矿已经成为我国矿产勘查的主要方向。下面，本文就土壤地球化学在深部矿体勘探中的应用进行简要的探讨，提出一些自己的看法。

1 我国土壤地球化学找矿的发展

在土壤地球化学找矿中，通常将覆盖在基岩表面的细粒疏松物质通称为土壤，主要由矿物质、有机质、土壤溶液、土壤空气组成。在不同的母质土壤剖面中，其常量元素的分布通常越向上层主要元素含量差异越小，与母岩原始含量关系越小，因此其主要元素的成分很难反映下伏基岩的岩石成分，但其中的微量元素丰度则主要取决于基岩。土壤地球化学找矿，即是对土壤中元素的分布进行系统测量，分析其分散、集中规律和矿床表生破坏的联系，通常发现异常并解释异常进行找矿的一种方法。我国最初所采用的化探方法，主要借用国外现成技术进行应用，如水化学法、放射性法、土壤盐法、微生物法等，不过由于技术方面的原因这些方法的灵敏度和精度都有所不足，这一方法的应用一直处于低谷。在上世纪八十年代后，化探技术开始走向辉煌，得到了极大的发展，被广泛应用于油气、矿物勘探之中，并催生了很多新技术，在实践应用中获得巨大成果，很多技术达到国际先进行列。

2 土壤地球化学分析基本依据

2.1 成矿元素垂向运移

矿物元素在地球固体内部并非是固定不变的，而是时刻处于高速运动状态之中，部分元素的迁移速率极高，远超过利用扩散模式所计算出来的速度。此外，除了成矿作用和地质作用会造成地球化学异常外，已成矿体的元素迁移也会造成地球化学异常，这种成矿元素的迁移通常表现为垂向运移，这种垂向运移与其成矿环境的空间结构有着极大的关系。在深部矿体勘探中，由于深部矿体处于地下水中，受地下水酸碱度、氧化还原性、有机无机物质等的影响，矿体会受到物理化学、电化学、生物化学等的作用，形成大量金属离子。随着这些金属离子在矿体周围不断聚集，最终造成地下水中金属离子的浓度差，因此而发生扩散作用发生垂向运移。同时，矿体在氧化还原作用下会释放热量，并产生气体，使地下水溶液形成温度差、密度差、压力差、电位差等，造成水溶液产生大规模环流使金属离子发生垂向运移。

2.2 土壤次生晕异常

成矿元素的垂向运移最终使金属离子迁移至潜水面处，在毛细作用、地下水蒸发作用、有机物、吸附作用等的影响下运移至地表形成矿体金属元素浓集区。当浓集于地表的金属元素受水流冲刷、风化剥蚀作用后，最终分散并于汇水盆地以土壤次生晕异常的现象表现出来。金属元素在汇水盆地形成土壤次生晕异常，通常可以将汇水盆地分为背景区、异常元素供应区和异常消减区三个部分。背景区位于异常元素供应区的上游，异常元素供应区位于元素浓集区水系方向的投影上，异常消减区由于受背景物质的冲淡作用呈现出逐渐削减水平。不过，由于采样位置及周边地貌的影响，在实际测量中依据形成异常的距离的线性函数进行计算还有所不足，还需要依据次生晕规模等进行计算。总的说来，矿体的大小、埋深决定了次生晕的规模，以此为基础进行矿石元素的定性和定量分析。

3 深部矿体勘探中土壤地球化学应用方法

3.1 建立土壤地球化学异常模式

在深部矿体勘探中应用土壤地球化学技术，应当先结合测区所具备的成矿地质条件建立土壤地球化学异常模式，以分析该测区地质空间成矿作用、控矿因素，把握深部矿体同土壤地球化学异常特征之间的关系。如结合区域重力场、航磁资料等地球物理特征，分析深部盲矿体、隐伏岩体、热液活动等与土壤地球化学异常的关系；再如结合景观地球化学条件包括气候、地形、人文活动等，分析土壤地球化学异常强度、规模等的影响，最终建立起一个附合测区特点的土壤地球化学异常模式。

3.2 采样

在深部矿体勘探中应用土壤地球化学技术，采样应当注意采样的类型和深度。通常来说，采样为腐殖层样本时，所确定的异常面积较大强度较弱；采样为土壤B层时，相对于腐殖层采样面积小强度较大，但会受大量非矿致异常因素的影响；电极或电解液吸收金属离子采样时，异常规模相对较小且强度大，能与背景形成鲜明的对比。在实际应用中，应当根据勘探需要和具体情况确定合适的采样类型。采样深度方面，由于部分元素形成异常涉及土壤厚度较大，部分元素形成异常涉及土壤元素较小，应当根据检测元素采取合理的采样深度，以降低检测噪音的影响。

3.3 异常提取

土壤地球化学异常的强度与规模同矿本埋深、矿体大小、景观地球化学等都有关系，地质过程的差异性造成了地球化学元素在宏观区域和微观尺度上分布的不均匀性，从而造成了土壤地球化学背景的不均匀性，因此在深部矿体勘探中应用土壤地球化学技术，提取异常时应当结合这些因素的影响来进行，充分结合样本的空间结构、自相关结构等考虑。如近年应用较多的分形技术、多重分形技术等，能很好的从背景中分离异常，在异常提取中能取得较好效果。

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P59[文献码]B

1000-405X（2016）-5-208-1