隐伏矿区获取矿化信息的新技术和新方法

豫西熊耳山地区深部找矿浅析~

李俊平1，2 王金亮1，2 李永峰1，2(1.河南省有色地质矿产有限公司;2.河南省有色金属矿产探测工程技术研究中心)
一、成矿地质背景与矿床分布

图1 熊耳山地质与矿床分布简图(据郭保健等，2005)

熊耳山矿集区位于华北地台南缘，其空间范围北东面以三门峡-宜阳-鲁山断裂为界，南西面以播河-马超营断裂、车村断裂为界，北西面为洛宁-卢氏凹陷，包括豫西地区的洛宁、栾川、嵩县大部分地区和卢氏、宜阳县部分地区，东西长大约80km，南北宽25km，面积约2000km2(图1)。大地构造属于华熊隆起的熊耳山断隆区，出露地层主要为晚太古宙太华群变质岩系和上覆中元古代长城系熊耳群火山岩系、官道口群、栾川群。区内断裂构造十分发育，其中最重要的断裂有北西西向的马超营断裂、北东东向洛宁山前断裂、北东向星星阴-七里坪断裂，其中北东向断裂为区内主要控矿断裂。中生代岩浆岩十分发育，具有良好的金银多金属成矿条件。
区内内生金、银矿床主要产于太华群和熊耳群中，官道口群亦发现有金矿化;金银矿床(点)集中分布于燕山期花岗岩体周围和隐伏岩体的顶部，可大致分为两个矿化集中区。东部矿集区环绕花山岩体分布，自西向东依次为上宫-小池沟金矿田、青岗坪-龙潭沟金矿田、瑶沟-老代沟金矿田、祁雨沟-门头沟金钼矿田和木柴关-上观金银矿化区。西部以寨凹隐伏岩体为中心，其南北两侧分别出现铁炉坪-蒿坪沟银铅矿田和康山-太硐沟银铅矿田(图1)。其中最重要的金矿有上宫、虎沟、康山、星星阴、青岗坪、干树凹、祁雨沟等;以银为主的银-铅-金矿有铁炉坪、沙沟、蒿坪沟等，钼矿有雷门沟、鱼池岭等。金矿床类型主要有构造蚀变岩型、石英脉型、隐爆角砾岩型，其中以构造蚀变岩型最为重要。现已探明大-中型金矿14处，大型银铅矿2处，大型钼矿2处，找矿潜力巨大，是秦岭造山带内重要的金银钼多金属矿化集中区。区内代表性大-中型矿床的主要特征见表1。
二、深部找矿可行性分析
新中国成立以来，经过系统的地质找矿工作，该区发现了大量的矿床，随着找矿工作的不断深入，地表露头矿已越来越少，找矿费用日益增长，找矿难度日益增大，新发现矿床数量明显减少，找矿主体对象已由原来的露头矿转向寻找深部隐伏矿为主。
面对矿产资源的严峻形势，国务院于2006年颁布了《关于加强地质工作的决定》，强调要“积极开展重大地质问题科技攻关，突出重点矿种和重点成矿区带的地质问题研究，大力推进成矿理论、找矿方法和勘查开发关键技术的自主创新”;随后又将重点成矿区带矿产资源评价、寻找大型矿产资源的新理论和新方法列为国家中长期(2006～2020年)科学和技术发展规划纲要中的重点领域和优先主题。因此，围绕国家重大决策和战略规划，开展成矿理论和找矿技术的创新研究，发现一批新的矿产资源基地，是一项迫在眉睫的重大任务。
区内矿业发达。20世纪80年代以来，祁雨沟金矿、上宫金矿、沙沟银矿、雷门沟钼矿等矿山企业相继开发投产，矿业已成为地方经济发展的支柱产业。在新形势下，加强老矿山已探明矿体深部及外围的隐伏矿体预测找矿工作已日益显示出其紧迫性和重要性。
(一)从理论上分析
首先，熊耳山地区处于成矿有利地带，具有良好的成矿地质条件，是区带找矿过程中发现的地质、地球物理和地球化学，以及遥感异常的良好叠加部位，而且大多已进行过一些前期地质工作，并有大量已揭露矿体的与成矿有关的各种信息显示，特别是矿山经历了几十年的大规模机械化开采，积累了大量地质信息，解剖并检验了地质勘查阶段对矿床成矿、控制因素和赋存规律的认识，或探到了地质勘查阶段漏掉的矿体，或发现了新类型、新成矿系列的矿床，对已有地质认识产生了这样那样的问题与疑问。老矿山处于有利的成矿地质环境，前期地质勘查的成功经验与失败教训在矿山生产中得到了验证，这些宝贵的认识，为进一步找矿预测奠定了基础，因而对后续找矿工作的进行提供了良好的前提条件。
其次，过去的勘探工作由于受生产技术的局限，基本上都停留在500m以上，因而对大多数老矿山而言，500m以下是深部盲矿体良好的找矿空间，因而老矿山深部的探查应是今后寻找隐伏矿体的一个重点。国内外近代大中型矿床发现的成功经验证明，已知矿山深部与周边是获得找矿成功的最重要区域。世界巨大型矿床的发现绝大多数是在已知的中小型矿床基础上，通过坚持不懈的找矿研究，终获重大突破。
再次，过去的找矿工作多以“相似类比”理论为指导，并且多以一种矿床模型为指导，因而在已知矿体的周边和外围容易漏掉一些与“相似类比”理论不太明显相符的矿体或同一成矿系列中其他类型的矿体，因而老矿山的周边和外围也是今后寻找隐伏矿体的一个重点。
表1 熊耳山矿集区大型矿床主要特征一览表


(二)从技术上分析
随着矿产资源的开发，地质工作程度的提高，对成矿地质规律的认识会不断深入，有利于促进对矿床形成机制和定位机制的客观规律的重新认识，是老矿区新一轮找矿取得突破的前提和基础。各种矿床成因新理论的提出有助于更新观念、拓宽找矿思路，而找矿新思路恰恰是老矿区新一轮找矿取得突破的关键。
各种综合找矿新模型与成矿系列的建立，有助于综合研究矿床成因、成矿规律、主要控矿因素和地、物、化、遥综合找矿标志，借助于GIS系统处理海量数据，筛选最主要的控矿信息，从中挖掘出最优化的信息组合来指导隐伏矿体找矿。综合信息找矿预测目前在隐伏矿体预测中应用最广、效果最好，是老矿区深部找矿取得突破的理论保障。
各种新技术、新方法的出现，克服了常规物、化探方法探测深度不够、抗干扰能力不强等一些弊端，借助于高精度的仪器和分析测试技术能够提取隐伏矿体的微弱深部信息并使之突出显化，是老矿区深部找矿取得突破的技术保障。
三、深部找矿的主要途径
(一)加强地质研究是前提
只有加强资源勘查理论与方法的研究才能有效地指导深部找矿，使发现新类型矿床和新矿种资源成为可能。成矿理论的作用主要在于:①建立正确的找矿思路，指导找矿工作的部署，即到什么地方去寻找什么矿床;②建立理论的成矿模式，指导找矿信息的解释。地学界研究新成果和成矿理论源于包括地质找矿在内的地学实践，反过来又指导地学研究和找矿工作。各种新理论和新方法使地质工作者从不同的角度对矿区的成矿环境、成矿条件、成矿规律进行重新认识，来指导矿山外围找矿和深部找矿工作，进行系统思维，总结新的控矿因素和找矿标志，建立起可操作的矿床组合模式，探索深层次的找矿问题。
对于研究程度很高的矿山及周边地区，运用传统的成矿理论、找矿模式、勘查理论来发现新矿床是十分困难的;所以必须改变传统思维，运用新的甚至是不成熟的成矿理论与勘查模式，结合前人的研究成果，对研究区的地质、物探、化探、遥感等各种资料反复认真研究，并带着求异思维、系统思维、动态观去重新分析成矿地质背景、岩石建造、物质来源等一系列的基础地质资料，在此基础上分析和总结成矿规律，建立成矿模式;最后，采用新的勘查模式与有效找矿方法，对矿区深部进行预测评价。
对于研究程度较低的矿山及周边地区，可以把已有的成矿理论、勘查理论和方法与新的技术方法结合起来，并注重基础地质、成矿物质来源、综合利用矿产资源等方面的研究，发现新矿床的潜力是十分巨大的。主要从以下几个方面着手:
(1)加强基础地质、成矿理论的研究。目前越来越重视从系统的角度去考查整个成矿过程，把成矿物质来源、岩石建造、控矿因素、找矿标志等当成一个有机的整体，既独立研究各部分的机理，又研究各部分的内部联系。
(2)加强各理论的联系。目前，在国内比较盛行的理论有地质异常理论(赵鹏大等，1991，1999)、区域成矿学及成矿系统理论(翟裕生等，1999，2000，2004)、成矿系列理论(陈毓川等，1993，1994，1998;程裕淇等，1979，1983)、综合信息预测技术(王世称等，1995，1999)及多元信息预测技术(朱裕生等，1997)等。在进行矿产资源预测时，应该把各种理论有机地结合为一个整体，而不能孤立地运用它们;既要继承前人的优点，又要突破成规、有所创新，要综合运用系统的思维、求异思维研究成矿理论与勘查理论。
(3)加强应用高新技术。要利用当今世界先进技术和先进经验，特别要加强运用多S技术，研究深部地质体、构造的遥感影像特征、地球物理技术在深部的运用、深部地质体的地球化学特征的反映等;同时也应该加强研究技术方法，寻找有效的技术方法探测深部的地质体和地质构造。
(二)开展深部立体找矿是根本
近年来，老矿区深部找矿效果比较明显，如基于美国著名的卡林金矿带而建立的卡林型金矿成矿模式一直认为卡林型金矿床是“浅而贫的”，可美国地质工作者冲破这种模式的限制，自1986年开展深钻项目，就在卡林金矿带开展深部找矿，结果在深部不断发现大而富的金矿，于550m深处发现了高品位波斯特-贝茨硫化物金矿(金储量311t)，以后又连续发现了米克尔(140t)、南米克尔(140t)、北贝茨、西贝茨、派普莱恩(115t)、南派普莱恩(136t)、特阔伊斯里奇(155t)等深部金矿。目前，国外许多大型矿山探采深度都超过1000m，如南非的巴伯顿金矿3800m，南非兰德金矿的采金竖井将加深至4117m，这将是世界最深的矿井;澳大利亚芒特艾萨铜多金属矿2600m，并在3000m深度又发现储量大于300万t的富铜矿床。在俄罗斯，黑色金属矿山平均采矿深度为600m，有色金属矿山平均开采深度为500m，但许多已超过1000m，将来可达到1500～2000m;已探明的1/3以上的铜储量，几乎所有的镍、钴，大部分铝土矿，金刚石、金、优质铁矿及磷矿的开采深度将大于1000m;其他国家的采矿深度:加拿大2000m，美国3000m，印度3500m。而熊耳山地区绝大多数金属矿床的探采深度不足500m，在500～1000m深度范围内开立体找矿，无疑具有重要的现实意义。
矿山深部找矿主要是开展立体找矿，进行三维立体填图，发现同类型矿床和矿种为主;然而矿山深部预测在我国目前尚无系统的勘查理论做指导，也无切实可行的方法，所以十分有必要加强深部预测的理论与方法的研究。
(三)先进的地球化学和地球物理技术是有力的技术保证
深部找矿的主要对象是大埋深和难识别矿床(体)，直接找矿信息难于获取，主要靠间接找矿信息进行预测分析。但因间接找矿信息弱、干扰强及其与目标体间强非线性关系等，使得常规的技术往往无法有效地探测到，因此，先进的地球物理和地球化学等技术就显得十分必要。Laznica(1997)统计了全世界140个大型矿床的发现史，采用先进技术发现的占30%，传统找矿技术发现的占24%，凭机会偶然发现的占39%，依地质填图和后续工作发现的占14.5%。但以1965～1995年时段统计，采用先进技术发现的占71%，偶然发现的占14.5%。可见，先进技术在找矿中的作用越来越大，主要原因在于地表和近地表易发现的矿床越来越少。据施俊法等(2005)统计1970年以来全球100个大型和特大型金属矿床的发现资料，发现至少有58%的矿床是在已知矿床周围或深部找到的，3%的矿床是偶然发现的，5%的矿床是通过评价已有资料发现的。由此可以看出矿山深边部存在巨大的找矿潜力，先进技术是发现这些潜在矿床的有力保障。
四、深部找矿的重点方向
熊耳山地区是我国重要的金银钼有色、贵金属成矿带，钼、金、银、铅、锌是优势矿产。该区金矿成矿规律在20世纪80～90年代开展了详细的研究工作，取得了重要成果。随着深部找矿工作的开展，初步揭示了深部还存在金矿体，出现了第二富集段，甚至还出现了其他矿种，如钼矿。因此要加强金矿深部成矿规律研究，以便指导找矿工作。
区内钼矿成矿规律研究工作主要在20世纪80年代进行的，当时勘查发现的钼矿床主要是与晚侏罗世中酸性小斑岩体有关的斑岩-矽卡岩型钼矿，如南泥湖、雷门沟等，因此，侧重研究和总结了该类型钼矿的成矿规律，取得了重要成果。但随着勘查工作的进展和成矿年代学测试方法的改进，初步揭示出该区钼矿大规模成矿作用是多期次的，除有晚侏罗世，还有晚三叠世、早白垩世;矿床类型具多样性，除有与I型花岗斑岩有关的斑岩-矽卡岩型钼矿床外，还有碳酸岩脉型、石英脉型，以及与壳幔混合型花岗岩(基)、铝质A型花岗岩(基)有关的斑岩型钼矿床。成矿构造环境亦多样性，晚三叠世后碰撞环境、晚侏罗世构造体制大转折晚期伸展环境和早白垩世板内伸展环境。
铅锌银矿主要分布于钼金矿床的外围，或与金矿床共伴生，以往的研究工作主要侧重于钼、金矿的研究，而铅锌银矿研究比较薄弱。但是钼金银铅锌矿床往往是同一地质成矿作用的产物，尤其是随着近些年，矿产品的大幅涨价，勘查工作的大量投入，该区铅锌银矿的找矿取得了重要突破。熊耳山地区东部富金、钼，西部富银、铅，反映了该地区成矿期后的差异抬升:东部剥蚀程度较高，而西部剥蚀程度较低。因此，应加强对区域剥蚀程度的研究，将这些矿产作为一个整体加强研究，注意现有矿床深部找矿工作，特别注意加强在剥蚀程度较浅的西部银多金属矿区的深部找矿工作，实现深部找矿的整体突破。
总之，加强该区成矿规律研究，总结区域成矿地质作用、系统研究区内钼、金、铅锌矿床的组合关系(成矿系列)、矿床类型与特征、区域控矿构造、成矿期次、成矿流体特征和演化、成矿构造环境、成矿模型与区域构造的耦合关系，总结研究找矿标志等显得尤为重要，为深部找矿提供理论依据和找矿方向。
参考文献
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矿化信息是指与矿产资源有关的地质信息，诸如含（赋）矿地层、控（容）矿构造、控（容）矿侵入岩、矿化围岩蚀变、与成矿有关的脉岩等。根据矿化信息与矿产之间的统计分析、空间叠置分析、缓冲区分析的结果，结合区域成矿地质背景和成矿地质条件，对矿化信息进行提取。
1.含（赋）矿地层
岩石地层是矿产资源积聚和赋存的重要媒体。安徽东南地区出露了从中元古代到新生代共77个地层单位，根据已知矿产地资料中对地层的描述（第二章第一节）和各岩石地层单位相关化学元素丰度值（表2-1-3～表2-1-7），通过综合空间分析，确定了不同构造单元分区、不同目标矿产的含（赋）矿地层共35个（表6-2-1），它们主要集中在古生代和元古代。
表6-2-1 与已知矿化相关的地层汇总表


2.控（容）矿构造
通过分析已有矿产资料，发现安徽东南地区许多铜金多金属矿产与北东向（含北东东向）、近东西向和北西向断裂破碎带、裂隙带、褶皱带以及韧性剪切带、隐爆角砾岩带有关，占已发现矿产地总数的70%左右。除了地质上出露的基底构造、区域深（大）断裂、韧性剪切带和盖层断裂外，物探航磁和重力资料推断出了许多隐伏或半隐伏的断裂构造。经空间地质分析，北东向、北北东向的隐伏、半隐伏断裂构造与成矿有着重要的相关性，亦是控（容）矿构造的组成部分，共同构建区域评价综合模型中的控矿、容矿构造变量图层。
3.与成矿有关的侵入岩和脉岩
在安徽东南地区，与成矿有关的岩浆岩主要是晚侏罗世的花岗闪长岩、二长花岗岩、黑云母二长花岗岩、花岗闪长斑岩及早白垩世的花岗岩、花岗闪长岩、似斑状黑云母二长花岗岩等。
在物探资料（主要以航磁为主，辅以重力资料）推断解释的58个侵入岩体中，有许多呈隐伏或半隐伏的小岩体，其中以晚侏罗世的花岗闪长岩与成矿关系最为密切。将这些花岗闪长岩的小岩体与上述早白垩世和晚侏罗世的花岗岩类叠加构成与成矿有关的侵入岩图层。
根据矿产资料的分析结果认为，安徽东南地区出露的脉岩中，花岗闪长岩、（石英）闪长玢岩、硅化石英脉等可以成为与成矿有关的脉岩图层。
4.围岩蚀变
围岩蚀变是本区重要的矿化信息。从已知矿产资料中对围岩蚀变的统计（表6-2-2）来看，与铜矿相关的围岩蚀变主要是大理岩化、硅化、矽卡岩化、绢云母化、绿泥石化、绿帘石化、角岩化、碳酸盐化和黄铁矿化，与铅锌（银）多金属矿有关的围岩蚀变有硅化、角岩化、矽卡岩化、碳酸盐化、大理岩化、绿泥石化、绿帘石化、黄铁矿化、绢云母化和透闪石化。
表6-2-2 与已知矿产相关的围岩蚀变汇总表

隐伏矿床和难识别矿床的勘查，仅凭地表地质观测和地质理论已难以奏效，在掩蔽区地质观测更无能为力。大力发展和应用物探化探遥感技术已经成为实施信息找矿战略的必然途径；事实上在矿床重大发现中也显示了它们的重大作用。一般说来，传统的物探化探遥感方法完全可以用于隐伏矿和难识别矿的勘查。近10多年来，物探化探遥感技术的发展揭示了它们进行深部探测的更大潜能，呈现了良好前景。

一、物探方法

在隐伏区找矿方法，航空物探不失为一种经济快速的方法。利用航磁和航电对隐伏区进行快速的扫面，获取与矿化有关的直接信息和间接信息，查明与矿化有关的构造环境或地层单元，从而进行深部地质填图。

地面物探方法如重力、磁测、电磁法和激发极化法，仍然是寻找隐伏矿的重要的途径。为了寻找埋深较大的隐伏矿床，近年来推出了一些新的物探方法。

1.时间域电磁法（TEM）

航空时间域电磁系统的主要发展方向是通过加大发射功率和改进机载数据处理而加大对良导体目标的探测深度。为实现这一目标，一方面用数字接收机代替传统的INPUT系统中的模拟接收机；另一方面，各圈之间相隔一定的距离，以降低单元内的功率损耗，虽然一次场仍然是半正弦波形的脉冲，但发射偶距加大到常规INPUT系统的2倍。地面和井中的时间域电磁法，在国外发现了众多的隐伏的块状硫化物矿床。

2.可控源声频大地电磁法（CSAMT）

可控源声频大地电磁法的电源为接地线，距接收机较远。测量接收点上的水平电场和磁场的比值（称为地面阻抗），就可求出一个不受发射接收装置的电磁波传播路径的影响、但与测点下方电阻率分层有关的量（Cagniar电阻率）。有效探测深度主要是大地电阻率和工作频率的函数，当频率范围为0.125～4096 Hz、发射功率为30 kW时，探测深度可达几十m到2km。通过在一定范围内逐步同时改变发射和接收机的频率，对大地不同深度上的取样，就做到了测深。CSAMT对地质噪音极为敏感，但与TEM相比，由于其发射装置远离接收装置，地下电阻率主要由电场测量结果求得，所以它比TEM横向分辨率高，但它受良导体覆盖层影响大，难以区分盖层和矿体的响应。与常规的电磁法相比，这种方法具有工作效率高，测深深度大及分辨率高等特点。

3.天然源声频大地电磁法（AMT）

AMT测定天然场水平电分量和与之垂直的水平磁分量的比值，该比值与均匀层状大地的电阻率相关。定标AMT是指仪器经过标定，能直接给出选定频率上的比值。AMT重现性较差，所以后来提出CSAMT加以改善。

4.小比例尺充电法

传统的充电法以单个矿体为目标，小比例尺充电法则以矿田为目标，充电点不仅限于揭露良导体，而且根据需要布在矿体、蚀变带、侵入体或围岩不同的部位，而且尽可能深些。横向探测范围可达数千米乃至数十千米。矿体的电阻率一般最低，是导电核，蚀变晕一般比未蚀变围岩导电性好，矿上晕可能成为导电窗口，蚀变晕又分为外带和内带，内带的电阻率是外带和矿体的中值。所以，在垂向和横向上矿田的电性分带相当明显。

5.金属矿地震勘探技术

地震方法现已广泛应用于油气勘查。由于金属矿区的构造要比油气区的构造小得多，所以地震的测量精度也要高一些，必须采取有效措施消除地表带对测量结果的影响。为此，可采用震源和检波器的不同组合，测定表层速度、检波点和炮点的高程，从而对观测的信号加以校正。此外，可以采用信号增强的地震仪和共深点叠加技术，针对所探测的深度采用相应的高频检波器、高通检波器作滤波处理。在地震勘查中主要运用反向法和折射法，前者用于研究沉积岩、喷出岩和变质岩的构造，侵入岩体的形态和内部结构以及追索断层等。折射波法作基岩和基底填图、研究基底岩石的风化壳。

二、化探方法

在化探方面，最突出的进展是地气法、元素分子形式法、离子晕法等的出现，它们检测的是地气流带上来的固相微粒，开创了新的方法原理。国内外地球化学家对这类方法进行了大量野外方法试验和室内实验研究，初步证实了深部固相微粒类气相垂向迁移机制的存在和相应方法的可行性。谢学锦等将地气法改进后，发展成一种战略性的勘查手段，并在国内外的试点勘查中证明了它的有效性。这些成就对传统的上置晕形成机制作了重要补充，认为矿体及原生晕中的物质微粒可以随地气流迁移到近地表部，因而可以把这类方法找到的异常视为找矿的直接信息。这就大大加强了化探方法在隐（掩）伏区应用的理论基础。据西方文献资料评论，上置晕法对于确定矿体位置尚有不足之处，但可以确定成矿远景区。这对于战略性勘查已可满足需要了。另外，传统的隐伏矿化探方法也有所进展，现择主要者作一些简介。

1.地气法（GEOGAS）、元素分子形式法（MFE）和离子晕法

1982年K.克里斯蒂森等人在研究氡迁移模型时发现，氡可以快速地搬运到地表，而搬运的时间不超过氡的半衰期3.8天。用常规的扩散方式搬运模式，难以解释这一现象，他们便提出了一种新的假设，即氡原子可能是由一股缓慢向上，可穿过岩石到达地表的地气流搬运。携带氡原子的气体在地下水中以气泡的形式存在，而氡原子和氡的放射性活动的母体依附在气泡的气-水界面上。

如果上述氡迁移的假设确实成立，那么为什么其他金属不可以按这种方式搬运呢？在这种思路的启发下，K.克里斯蒂森等人于1984年首先在瑞典北部已知矿体上方对雪样进行测量，很快就发现了雪片中存在了与矿床有关的成矿元素异常。由于该区的积雪只保存半年，说明在半年的时间里，深部与矿床有关的元素就可以按某种方式迁移到地表。然而雪片在下落过程中容易受大气的污染，他们便采用特定装置来采集由地气流携带的金属，结果在已知矿体上方获得了良好金属异常。

德国的罗尔福地学（RULF GEO）公司和捷克地球物理研究所，也开展了类似的研究。但他们认为元素以分子的形式到达地表后，很快地转变成气体形式进入大气中，因此，他们采用直接采集大气的做法来分析其中的金属含量，在矿化上方也观察到了金属元素的异常，并将他们的方法称作“元素分子形式法”（Molecular Form of Element），简称MFE法。

与地气法不谋而合的是，近年来俄罗斯C.B.格里戈良研制出一种隐伏区新的找矿方法——“离子晕法”。离子晕法研究者认为，在隐伏矿化上方，于大气圈近地表部分，存在着指示元素偏高的浓度。格氏研制了一种特殊的装置，来采集“离子”。据格氏在1997年3月在中国全国地质图书馆的讲授，用一口径约为10cm的玻璃瓶，内盛150ml的1N硝酸，用半透膜盖住，用橡皮筋拉紧，将容器倒置在支架上，24小时后，分析HNO₃溶液中的金属离子浓度，这样便可观测到与深部矿化有关的金属异常。这种方法既类似于地电化学方法，使用化学势差的原理，捕捉了活动态的金属离子，又类似于气体地球化学方法。俄罗斯的物理学家认为这是一种新的物理现象，这一成果被列为俄罗斯的科学发现之一。

2.活动态金属离子法（MMI）

在顺序提取中，无论那一种方案，首先会遇到水溶相的问题。因为水溶相的方法操作简单，而且常常提取活动的元素，因而对于寻找隐伏矿具有大的吸引力。在俄罗斯，采用离子选择电极法有效地分析了土壤中水溶相（40g土壤+40g水）的离子浓度，例如，

、

、

Br^-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、

、Eh、pH等，在厚层运积物覆盖的矿床上方获得了良好的异常。

A.W.曼提出了活动态金属离子法（Mobile Metal Ion），他们所提出MMI是用一种或几种弱的试剂提取活动态的金属离子，但对其提取剂的名称还在保密之中。这种方法实质上是用弱酸或酶煮法提取弱结合的离子。主要分析Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Au、Ag、Pd等。据称，这种方法所获得的地球化学异常重现性较好，且能探测到地下700m深度的矿体。

这种方法已大规模地进入了市场，并已由澳大利亚沃姆奇（Wamtch）公司注册为其注册商标。在有关矿产勘查评述的文献中，几乎都将这种方法列为化探的新方法，并加以宣扬。至于活动态金属离子的地球化学异常形成的机制，A.W.曼的说法甚为含糊，他们认为是毛细管作用，植物根系作用、离子扩散作用、电化学作用等。

3.酶浸析法

酶浸析法是美国地调所J.R.克拉克在20世纪80年代中期以来研制的新方法。他认为土壤中非晶质氧化锰虽然只占氧化锰总量的一小部分，但它的不规则表面所具有的巨大表面积及随机分布的电荷，使之能够吸附化学性质差异很大的阴阳离子和极性分子。运积物中非晶质氧化锰所吸附的微量元素经常反映深部基岩的地球化学特征。J.R.克拉克利用葡萄糖氧化酶，产生微量的过氧化氢和葡萄糖酸，过氧化氢容易还原溶解的非晶质氧化锰，从而释放出氧化物，而结晶质氧化锰仅受微弱的侵蚀，葡萄糖酸则将释放出的金属络合物，使之停留在溶液中。然后，测定溶液中的金属离子浓度。据称，这种方法在冰碛物覆盖区尤为有效。

至于与矿化有关的元素向上迁移的地质营力，J.R.克拉克认为最主要的是深循环的地下水，将深部金属离子向上迁移，被深根植物吸附，然后进入落叶层，遭到淋滤而富集于B层土壤的非晶质氧化锰中。J.R.克拉克还认为，有一组元素如 Cl、Br、I、As、Sb、Mo、W、Re、Se、Te、V、U、Th的酶提取异常在地表的形成则与氧化还原电场的驱动有关。

在偏提取技术方法方面，最近加拿大地调所在实施“EXTECH”计划中，广泛开展了选择性相提取技术的顺序提取技术的研究，取得了重要的成果。

4.地电化学方法（CHIM）

在俄罗斯文献中，“地电化学法”这个术语包容了：元素赋存形式法、热磁地球化学方法、扩散提取法、部分金属提取法等一大套方法。其中部分金属提取法是地电化学方法核心，在国内通常称为电提取法。元素赋存形式法、热磁地球化学方法、扩散提取法在西文文献和国内笼统地称为“偏提取技术”。

当前，地电化学方法的争论的焦点仍然是关于金属离子是直接来自矿体还是来自电极周围的近表部的活动态金属离子。虽然两者都反映了深部矿化的信息，但两种不同的认识对地电化学方法的前景具有不同的影响。最近，俄罗斯S.G.阿列克谢夫（1996）阐述了一个重要的事实，值得注意。地电化学晕的元素成分通常与矿体化学成分相当，针对这一点，他列举了同一剖面上相隔不远的两个矿体，其中矿体A的Pb、Zn大体相当，为5%～7%；矿体B中，Pb含量达10%，而Zn含量大约只有0.05%。在Pb-Zn矿体上方有Pb和Zn的异常，而在Pb矿体上方只有Pb异常。我们认为，这种现象很难说明支持哪一种认识。

美国地质调查局从1993年开始此项研究，他们经过试验后发现了苏联地电化学方法的不足之处是，传统的地电化学方法只采集了在自然湿度下岩石和土壤中的物质。电极获得的化学提取体积小于1立方英寸。因此，他们研制了新的地电化学方法（NEOCHIM），在不移动土壤的前提下，便可容易地使取样体积增大100000倍，从而大大增强地电化学方法的灵敏度。据称，这种新的地电化学方法可用于检测土壤湿度对地质变量的影响，鉴别距离污染源引起的土壤湿度的变化，评价土壤治理的效果。

5.大样堆浸金（BLEG）方法

20世纪80年代初期，澳大利亚推出大样可堆浸金（BLEG）商用技术，现已广泛应用于各种不同的地质背景条件下的金矿勘查，最初主要应用于土壤，现在主要应用于水系沉积物中。这是一种相对便宜而灵敏度高的区域采样技术。20世纪80年代以来，依靠这种方法在澳大利亚、西南太平洋（印度尼西亚、巴布亚新几内亚等）等地金矿床勘查取得了重大的突破，然而，迄今为止，很少有文献对这种方法进行详细描述。

该方法的原理是，采集大样品的水系沉积物，用弱的氰化钠（NaCN）溶液淋滤，然后用原子吸收方法测定。这种方法实质也是金的偏提取，但现在对所提供金的性质还不太清楚。然而，人们通常认为只有自由金被提取，而且细粒的金比粗粒更易被提取。实验表明，在淋滤过程中，可以溶解直径为45μm的颗粒金。金的溶解情况受样品中粘土矿物、有机物质的含量影响。通常需要采集5～6kg的样品，但最近一些资料表明，样品采集可以相对小一些。但重要的是在测量过程中，要使样品的大小保持一致性。通常将样品筛分成小于2 mm、4 mm或6 mm粒级。取样密度主要依据各地区的经验确定。

样品采集后，在实验室烘干，然后准确地称重。样品在静止的条件下或时断时续的振动条件下用NaCN淋滤12或24小时以上。有几种方法将金从母液中去除。最常用的方法是与锌尘共沉淀，并吸附到活性炭中。另有一种方法是，用炭柱、原子吸收法测定母液的金含量。更常用的办法是，把用锌、活性炭或有机试剂所提取的金回收到溶液中，然后用喷雾原子吸收法直接测定。大多数方案的检出限是0.005×10^-9。由于这种方法需要采集的样品重量较大，野外工作量繁重，因此，即使西方学者也称“BLEG”为“BIG”方法，喻其“笨重”。

6.气体地球化学测量方法

气体具有较强的穿透能力，因此，气体地球化学测量方法被人们看成最有前途的方法之一。关于气体地球化学测量方法研究十分活跃，其研究对象主要包括Hg蒸气、CO₂、O₂、烃类气体、硫碳氧的化合物（如COS）。随着油气地球化学普查方法的深入，烃类气体用于金属矿床研究日益增多。然而，作为矿化指示标志的大部分气体是间接的找矿标志，因而它具有更大的不确定性和多解性。《勘查地球化学杂志》于1990第38卷出版了《土壤和岩石中气体地球化学》专集，在该专集中S.E.凯瑟（1990）对气体地球化学测量方法的现状作了客观的评价，“壤中气地球化学方法远非是矿产勘查的常规工具，需要进行更多的研究工作来解释现已观察到的异常模式”，“在研究的初期阶段，要正确认识气体地球化学测量方法的现状和前景，现在人们对气体地球化学测量方法的期望过高”。总的来说，气体地球化学测量方法在矿产勘查中尚未进入实用阶段，但是如果我们回顾一下气体地球化学测量技术的演变过程，不难发现在观测手段和技术思路上都有很大的变化。

在气体测量的初期阶段，游离气体是最主要的研究对象，但人们很快发现这种游离气体受气象、景观、疏松层的特征、微生物作用的影响，造成不同时间的测定结果难以对比。随后出现对固体物质（土壤和岩石）吸附气的研究，例如，S.E.凯瑟（1984，1990）运用解吸法获得了良好的效果。这种方法虽然在一定程度上扼制了环境条件变化对气体测量结果的影响，但各种气体被土壤吸附能力的差别很大，尤其是对烃类来说，一些气体可与烃类争夺土壤中吸附的有效位置。此外，样品采集之后，潮湿样品中吸附的气体会受到微生物的破坏；在样品加工时，吸附气体可能被碳酸盐的热释气体所屏蔽，从而难以定量测量吸附气。为此，研究者提出了用酸处理样品，提取酸解烃，这样可以把碳酸盐全部溶解，从而使吸附气全部释放出来。

从气体地球化学测量方法的演变过程可以看出，研究各种赋存形式的气体及其金属含量，是深化气体地球化学测量方法的有效途径。

需要说明的是，酶浸析法与活动态金属法在西方矿业具有广阔的市场，现已广泛被用于隐伏区的矿产勘查中，而其他方法远不如这两种方法受重视。但是，近年来随着俄罗斯的改革开放，地电化学方法在西方迅速地得到承认。上述所有方法中，至今为止仍然用于局部的地球化学勘查，尚未见到用于区域性的勘查。因此，当前应加强隐伏区化探方法的基础理论与观测技术的研究，提高现有化探方法的可靠性和实用性，使之发展成为隐伏区找矿的战略性方法。

三、遥感方法

遥感技术地质应用方法的开发，在一定程度上提供了隐伏矿床找矿评价工作中点、面规律的综合观察、分析的捷径，开拓了追踪成矿过程及标志定量研究的方法。对隐伏矿床找矿评价工作需要来说，迄今国内外遥感技术地质应用方法最重要的发展主要表现在以下四个方面。

1.高空间分辨率的星载数据的开发利用

高空间分辨率的星载可见-近红外区成像扫描、雷达成像系统等传感器相继上天，构成了多通道成像及全天候-多景观类型区域覆盖的庞大数据源，解决了找矿评价时常涉及到的区域对比及对评价区与已知典型区作直接对比的工作需要，增大费用或无从下手的困难。目前，国内外几乎所有重要的成矿区带都有可供利用的星载图像，这些图像（数据）成为在区域成矿规律研究和具体找矿工作中必不可少的、反映地质特征的直观资料，并为一定矿种矿化标志的对比、增强处理提供了基本的数据源。在西方国家的矿产勘查工作的各个阶段，不同类型的星载遥感成像或非成像资料被普遍用于“窃取”相邻租地地质信息，以减少人力和投入。

2.成像光谱系统开发与应用

在传感系统方面的进步体现于利用矿物的特征谱带来确定具体矿物或岩性，并相应开发出了几十个乃至几百个工作波段的成像光谱系统。这种成像光谱系统实质上就是将以往的室内光谱分析与空中成像合二为一。这是近20年遥感技术地质应用方法发展最为突出的进展之一，又因此促进对矿产勘查中的实际问题的一系列专用或通用数据信息处理软件的开发，使当今计算机技术进一步渗透到常规地质工作中，通常的野外地质观察及成矿概念的形成、修正、验证等研究阶段变成可在室内付诸演示和操作的过程，在目标确定后再作现场查证，这种矿产勘查过程在目标确定后的进步又使上述岩石、矿物量化研究技术发展更加实用，有助于将地质过程的分析、实验与一般数字处理、演示更好结合起来。

3.地物波谱研究

遥感技术地质应用方法的物理基础是地物波谱研究，但地物波谱研究则是以增强不同地物波谱响应的差异从而达到能区分、判别结果为目的，因此测试并储存管理海量地物波谱数据于上述工作方法的益处并不大；相反，人们更加注重研究那些地表较发育的岩矿波谱行为的地质应用价值。

挥发性组分的检测——检测富含运矿组分或本身就是某些运矿组分化合物或络合无机盐类矿物的波谱，可追索含挥发组分矿物的分布路径，含量分布以及挥发组分的组成变化（成分和结构），帮助靶区圈定或揭示矿化系列的演化关系（从空间位置上）。这类矿物有含NH₄矿物、含Cl矿物、含F矿物、含OH矿物等等。如对含铵矿物水铵长石的地面和机载探测，证明可用于指示含矿流体运矿热液的路径，揭示金和其他贵金属、有色金属矿化的系列表现。对绿泥石波谱的探测，以绿泥石的Mg/（Mg+Fe）比值变化所引起的羟基振动带上频移作为指示接近块状硫化物矿体的标志，等等。

对地表内生矿物系列结构变化的波谱响应的检测——近年以粘土类矿物系列结构的研究为普遍，目的是利用不同混合层状结构粘土类的波谱响应追索其成因，进而揭示成矿地质环境。以混合层状伊利石/蒙脱石（l/s）的层间水吸收带及结构层内OH基团的吸收带等变化规律填绘成岩程度或古热梯度分布，对不同铁的氧化物集合体（褐铁矿或褐铁矿化）波谱行为的研究及以此用于评价、区分内生或外生铁帽的工作即属此类。

4.遥感数据定量模拟和解释

近年来，矿产遥感勘查的技术构成和工作策略出现了明显的演变，概括起来有：

1）以地质模型为基础，形成空中-地面-室内多层步骤的工作程序，技术思路普通是以待测目标的地质标志（特征）所构成的概念勘查模型为基础。

2）线性体的解译和研究逐步扬弃单纯以影像为依据的解译方法，在原有认识的地质构造格局基础上，以成像及数据处理的优势提取“意外”或地面观测难发现的油气聚集或矿体赋存的构造部位，注重应力结构和古应力场的分析。

3）由于迄今传感器工作波段范围已包括了众多热液蚀变矿物和部分硅酸盐矿物的特征谱带所在波长区，几乎所有热液蚀变带都可以通过图像处理增强显示出来，包括许多不易觉察的弱蚀变晕，这些工作为面积性的遥感-化探综合应用，尤其是实现了将区域的地球化学省到局部的矿田、矿区乃至矿体元素异常评价与特征谱带所揭示的热液中心等成矿过程标志综合起来分析的这种宏观微观追踪方法，避免了仅仅基于空间位置的“叠合”作评价所带来的一些主观偏差。

4）在研究地质目标影像形态表现的同时，目前更侧重以地质目标成像的物理参数来设计方案，开发某些反映特定地质过程的矿物指标及其二维或三维分布模式的软件系统。提高地质研究的针对性和实用性，避免或减少通用GIS的局限性。

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