地球化學填圖與地球化學勘查

郭亮 唐大朋

（重慶市地質礦產勘查開發局607地質隊 重慶巴南 400056）

地球化學填圖與地球化學勘查

郭亮 唐大朋

（重慶市地質礦產勘查開發局607地質隊 重慶巴南 400056）

地球化學填圖以及地球化學勘查技術是產業發展的重要手段，在多個方面有著廣泛的應用，如探明礦產資源、油氣資源的分布以及農業牧業、地方病、基礎地質等。本文首先對基本概念予以闡述，其次分析當前地球化學填圖以及地球化學勘查的應用，供相關人士參考。

地球化學填圖；地球化學勘查；應用

1 引言

地球化學勘查是一種科學的找礦技術方法，在找礦實踐中取得了許多重大成果。正因為如此，它在眾多找礦方法中占據著舉足輕重的地位，越來越受到人們的重視，并得到迅速的發展。地球化學填圖也是地質工作者有效的工作手段，為地質找礦等提供了大量的信息。本文對地球化學填圖和地球化學勘查進行深入分析。

2 概述

2.1 地球化學填圖

所謂地球化學填圖，就是指在統一的規范條件下，收集某種天然物質，并參照元素周期表上多種元素的含量，運用一定的標準化的方法來制作元素的空間變化的各種比例尺地球化學圖。通過地球化學填圖，能夠為基礎地質、礦產的勘查、環境資源、農業生產以及人類健康等提供基礎性的資料。尤其是礦產資源主要是由不同的化學元素共同組成的，周邊的環境也受制于化學元素以及其他化合物的分布以及變化的影響。

2.2 地球化學勘查

地球化學勘查是地球化學研究的主要組成部分，其指的是系統的測量天然介質中化學元素以及化合物的含量及其組成的一種礦產勘查科學。地球化學勘查也可以簡稱之為化探，原本是屬于一種找礦技術。隨著科學技術的不斷發展和進步，地球化學勘查已經發展為一門系統的理論科學，不僅用以指導礦產資源的分布以及油氣的儲藏，還可以用于指導基礎地質、環境地質、污染調查、地方病以及農畜牧業的探查。地球化學勘查的研究對象為大批量的樣品分析測試，甚至上萬件樣品測試等，這是該技術區別于理論地球化學研究的最大不同點。因此地球化學勘查的產生和發展離不開分析技術的出現和發展。

3 地球化學填圖發展應用現狀

3.1 化學填圖技術的轉變

近幾年的化學填圖技術主要是在勾繪一個化學元素地表空間分布圖。各種各樣的地球化學圖是地球化學理論領域最為基礎的圖件，對于解決資源與環境中的一些問題有著很重要的作用。因此可以看出，勘查地球化學家的貢獻早已超出了他本身的學科范疇，將其稱之為應用地球化學更確切，也更符合其發展潮流。到目前為止，應用地球化學學科正在逐漸成熟，來自數學、物理、化學、生物、地學等多個領域的人物將越來越多的參與其中。

3.2 應用——以地球化學圖推斷構造為例

在相同的大地構造單元或區域地質條件下，成礦地球化學元素無論在成礦能量或在富集程度上都是不均衡的?？臻g上就造成某些地段某些元素富集，某些元素相對含量較低，即地球化學元素在時空上的疊加性.其體現的是親和勢相同或相近的地球化學元素整體間的關聯性，每一種分帶呈現相近的元素地球化學分布特征的相似性。斷裂構造對元素背景的變化控制主要表現在以下幾個方面：①沿斷裂帶大多數元素含量發生突變，形成地球化學梯度陡變帶；②沿斷裂帶常出現具熱液特征的元素異常，且呈帶狀、線狀、串珠狀分布；③沿大多數斷裂帶，部分元素發生局部、帶狀貧化，形成帶狀、線狀、串珠狀分布的低含量區域。相關學者認為反映大斷裂或區域性斷裂構造的特征線，多數是地球化學異常組的界線，反映控制異常分布規律的特征線，多是地球化學富集區或異常軸線。依據上述特征，在利用地球化學圖推斷構造時遵循以下準則：①不同地球化學場的分界線；②地球化學等量線寬窄突變；③地球化學等量線發生同步扭曲；④地球化學等量線沿一定方向有規律地出現密集帶；⑤串珠狀排列的局部正、負地球化學場；⑥正、負異常軸、帶發生有規律的錯斷。根據上述原理在研究區推斷出斷裂構造19條。對某地區銅和砷不同地球化學場分布可以看出，這兩個元素的正、負地球化學場分界線明顯為地層與侵入巖巖性界線。再對同一地球化學場內的微觀地球化學場分布進行研究劃分，對本區進行地質體或地球化學分區，如圖1所示。

圖1 研究區成礦元素地球化學圖法推斷地質單元及構造圖

4 地球化學勘查應用分析

4.1 應用在特殊景觀區的方法技術

4.1.1 沼澤森林區

在森林沼澤區，影響區域地球化學勘查的主要因素是廣泛存在的大量有機質。有機質對元素的吸附作用造成了元素在地表富集，而且不同地區、不同位置的有機質分布極不均勻，導致水系沉積物中地球化學規律發生變形，從而誤導了地質找礦工作。通過以腐殖質和殘坡積土為主要來源的水系沉積物的研究，顯示水系沉積物中有機質的干擾一般從-40目就開始發生，主要出現在-60目的各個粒級段。因此選擇-10～+60目粒級段的水系沉積物作為采樣介質就可以基本消除有機質的影響。新技術不僅能夠給景觀區的找礦工作提供可靠的地球化學資料，而且操作簡單。

4.1.2 干旱、半干旱高寒山區

在干旱、半干旱高寒山區中，風積物分布十分普遍。由于山體的阻滯，該景觀區以風成砂沉降為主，粒級偏細，主要集中在-60目以下。影響區域地球化學勘查的主要因素是沉積物中混入了大量的風積物（風成砂和風積黃土）。風成砂和黃土中大部分元素含量很低，造成礦化信息嚴重稀釋，甚至完全消失，對地質找礦工作造成嚴重誤導。通過截取水系沉積物和土壤的有效粒級，可以消除普遍存在的風成砂和風積黃土對水系沉積物和土壤測量的嚴重影響。實踐證明（以維寶大型鉛鋅礦床為例），這項新技術是一套符合景觀特點的行之有效的方法。

4.1.3 高寒湖沼丘陵區

在高寒湖沼丘陵區，風成砂分布十分普遍，部分地段已上侵至半山腰。本區的另一大特點是發育著大片沼澤和冰積平原，由于高寒缺氧，有機質分解緩慢，造成明顯的堆積。所以影響區域地球化學勘查的主要因素有兩點，即風成砂和有機質。在高寒湖沼丘陵景觀條件下，通過對風成砂和有機質粒級組成的研究，發現其對水系沉積物的擾動具有突變性，主要發生在40目以下粒級段。研究表明，采樣粒級在-10～+40目的樣品可有效消除風成砂和有機質對水系沉積物的影響。該技術操作簡單，適合大面積推廣。

4.2 深穿透地球化學勘查技術

4.2.1 電地球化學勘查技術

人員對電地球化學勘查技術找礦機理尚未形成統一認識，主要存在兩種觀點：①認為電極表面的提取物直接來源于深部隱伏礦體，人工電場是驅使深部礦體金屬離子上升的主要動力；②認為人工電場并不能作用于地下幾百米深的隱伏礦體，使其發生電化學溶解并使各種成礦金屬離子運移至地表，認為其主要機理是地殼中的上升氣流作垂向運移時，將成礦元素、伴生元素攜帶至地表，電極表面提取的只是隱伏礦體及其周圍形成的活動態的原始金屬離子暈運移至地表所形成的地表金屬離子暈，如圖2所示。目前，第二種觀點已初步得到大多數人的認同，因為電遷移理論的計算結果表明，隱伏礦體的成礦金屬離子不可能遷移至幾百米遠的地表。電地球化學提取異常的機制是離子通過礦體的電化學溶解或其他作用形成，在電場作用、地氣搬運、地下水運動或其他作用下運移至地表，并吸附在土壤中。伴隨著化學及電化學解離，離子轉換為金屬陽離子和金屬絡陰離子，然后利用人工電場將土壤中呈活動態的金屬離子提取并沉積在電極上。電地球化學勘查技術的野外工作方法是通過外加人工電場來促使成礦金屬離子運移至已埋入地下的離子收集器中，由于收集離子的整個過程要不斷積累，所以該方法需要將離子收集裝置放置一段時間（一般為1～2d）。

圖2 水文地質和隱伏礦床的水分散暈類型

4.2.2 地氣溶膠地球化學勘查技術

氣溶膠（aerosol）是由固態或液態的小質點分散并懸浮在氣體介質中所形成的膠體分散體系，其中固體或液體小質點的大小一般為0.001～100μm。在地質工作中，通常將土壤中氣體攜帶固體粒子或團塊形成的氣溶膠稱之為地氣溶膠。地氣溶膠地球化學勘查技術是地氣地球化學勘查技術的一種，它是基于氣體對金屬元素的搬運原理測量地氣中金屬含量的一種深穿透地球化學方法。深部來源的地氣溶膠顆粒物主要被土壤中的細顆粒物吸附，含量很低，很容易被風成砂、地表出露巖石和風化物質干擾。排出干擾的方法就是提取0.1～2.5μm的氣溶膠積聚態物質，因為成礦細顆粒物質隨氣體遷移的條件就是顆?？梢苑€定懸浮在氣體中，而直徑處于0.1～2.5μm的質粒能夠穩定地懸浮在氣體中。地氣溶膠地球化學勘查技術的野外工作方法分為主動吸附法和被動吸附法兩種。在我國，被動吸附法的操作過程是將內置有泡沫塑料的塑料杯倒置埋于地下50cm處，并蓋住塑料杯的漏水孔，經過1～2個月將塑料杯取出，利用中子活化法、原子吸收法對其中吸附的金屬元素進行分析測量。主動吸附法是迅速地在地下約50cm處抽取氣體并導入預先準備的補集裝置中，并且該裝置內部裝有泡沫塑料，最后將樣品送至實驗室進行測量。

4.2.3 金屬元素活動態地球化學勘查技術

金屬元素在地表的活動態形式主要有以下幾種：離子狀態；各種可溶性化合物和絡合物形式；可溶性鹽類；膠體形式吸附在土壤顆粒表面；呈離子或超微細顆粒吸附在粘土礦物表面，或呈可交換的離子態存在于粘土礦物之中；不溶有機質結合形式；呈離子或超微細顆粒吸附在礦物顆粒的氧化膜上。金屬元素活動態地球化學提取異常的機制是在隱伏金屬礦床及其圍巖中，與礦有關的超微細金屬、金屬離子或化合物會相應增多，并會在某種地質營力作用下，如地下水、電場、地氣流、蒸發作用、濃度梯度、毛細管作用下向地表遷移，到達地表后被上覆土壤或其他疏松物的地球化學障所捕獲，在原介質含量的基礎上形成活動態疊加含量。選用適當的提取劑將這些元素的疊加含量提取出來，通過分析其濃度來發現異常，從而達到發現隱伏礦的目的。金屬元素活動態的提取方法分為兩個階段：①使用順序提取液將載體由弱到強依次溶解，并使金屬釋放出來；②對提取液的處理，將第一階段釋放出來的金屬溶解于溶液中。設計的金屬活動態形式主要包括水提取態金屬、吸附和可交換金屬、有機制結合金屬、氧化物膜吸附或包裹金屬。

5 結束語

綜上所述，我國現在正處于工業化快速發展的時代，礦產資源以及油氣資源對于我國的工業發展以及國民經濟建設將發揮著重要的作用。因此應結合國際先進的思想理念，不斷完善我國地球化學填圖以及地球化學勘查技術。

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P285.1

A

1004-7344（2016）02-0151-02

2015-12-18

郭亮（1981-），男，高級，大學本科，主要從事地質勘查方面的工作。