探討土壤地球化學在深部礦體勘探中的應用

■王雪飛

（河北省保定地質工程勘查院河北保定071000）

探討土壤地球化學在深部礦體勘探中的應用

■王雪飛

（河北省保定地質工程勘查院河北保定071000）

隨著我國經濟的發展和礦產資源的開發，找礦難度和找礦壓力不斷加大，深部礦體勘探對我國經濟建設和民生需求越來越為重要，是我國礦產勘查的主要方向。土壤地球化學是一種直接、快速的找礦方法，但長期以來主要集中在淺覆蓋區礦體方面，深部礦體勘探方面還有所不足。本文就土壤地球化學在深部礦體勘探中的應用進行了簡要的探討，對土壤地球化學在我國深部礦體勘探中的應用提出了一些有益的看法。

土壤地球化學 深部找礦 伴生元素

0 前言

改革開放以來，我國經濟取得了飛速的發展，人民生活得到了極大提高，對礦產資源的需求量越來越大。與此同時，我國現有的眾多生產礦山保有儲量正日益枯竭，淺覆蓋區礦體日益減少。一方面是日益加大的礦產資源需求，一方面是越來越復雜的找礦條件，我國礦體勘探面臨著極大的找礦壓力和不斷加大的找礦難度，深部找礦已經成為我國礦產勘查的主要方向。下面，本文就土壤地球化學在深部礦體勘探中的應用進行簡要的探討，提出一些自己的看法。

1 我國土壤地球化學找礦的發展

在土壤地球化學找礦中，通常將覆蓋在基巖表面的細粒疏松物質通稱為土壤，主要由礦物質、有機質、土壤溶液、土壤空氣組成。在不同的母質土壤剖面中，其常量元素的分布通常越向上層主要元素含量差異越小，與母巖原始含量關系越小，因此其主要元素的成分很難反映下伏基巖的巖石成分，但其中的微量元素豐度則主要取決于基巖。土壤地球化學找礦，即是對土壤中元素的分布進行系統測量，分析其分散、集中規律和礦床表生破壞的聯系，通常發現異常并解釋異常進行找礦的一種方法。我國最初所采用的化探方法，主要借用國外現成技術進行應用，如水化學法、放射性法、土壤鹽法、微生物法等，不過由于技術方面的原因這些方法的靈敏度和精度都有所不足，這一方法的應用一直處于低谷。在上世紀八十年代后，化探技術開始走向輝煌，得到了極大的發展，被廣泛應用于油氣、礦物勘探之中，并催生了很多新技術，在實踐應用中獲得巨大成果，很多技術達到國際先進行列。

2 土壤地球化學分析基本依據

2.1 成礦元素垂向運移

礦物元素在地球固體內部并非是固定不變的，而是時刻處于高速運動狀態之中，部分元素的遷移速率極高，遠超過利用擴散模式所計算出來的速度。此外，除了成礦作用和地質作用會造成地球化學異常外，已成礦體的元素遷移也會造成地球化學異常，這種成礦元素的遷移通常表現為垂向運移，這種垂向運移與其成礦環境的空間結構有著極大的關系。在深部礦體勘探中，由于深部礦體處于地下水中，受地下水酸堿度、氧化還原性、有機無機物質等的影響，礦體會受到物理化學、電化學、生物化學等的作用，形成大量金屬離子。隨著這些金屬離子在礦體周圍不斷聚集，最終造成地下水中金屬離子的濃度差，因此而發生擴散作用發生垂向運移。同時，礦體在氧化還原作用下會釋放熱量，并產生氣體，使地下水溶液形成溫度差、密度差、壓力差、電位差等，造成水溶液產生大規模環流使金屬離子發生垂向運移。

2.2 土壤次生暈異常

成礦元素的垂向運移最終使金屬離子遷移至潛水面處，在毛細作用、地下水蒸發作用、有機物、吸附作用等的影響下運移至地表形成礦體金屬元素濃集區。當濃集于地表的金屬元素受水流沖刷、風化剝蝕作用后，最終分散并于匯水盆地以土壤次生暈異常的現象表現出來。金屬元素在匯水盆地形成土壤次生暈異常，通常可以將匯水盆地分為背景區、異常元素供應區和異常消減區三個部分。背景區位于異常元素供應區的上游，異常元素供應區位于元素濃集區水系方向的投影上，異常消減區由于受背景物質的沖淡作用呈現出逐漸削減水平。不過，由于采樣位置及周邊地貌的影響，在實際測量中依據形成異常的距離的線性函數進行計算還有所不足，還需要依據次生暈規模等進行計算。總的說來，礦體的大小、埋深決定了次生暈的規模，以此為基礎進行礦石元素的定性和定量分析。

3 深部礦體勘探中土壤地球化學應用方法

3.1 建立土壤地球化學異常模式

在深部礦體勘探中應用土壤地球化學技術，應當先結合測區所具備的成礦地質條件建立土壤地球化學異常模式，以分析該測區地質空間成礦作用、控礦因素，把握深部礦體同土壤地球化學異常特征之間的關系。如結合區域重力場、航磁資料等地球物理特征，分析深部盲礦體、隱伏巖體、熱液活動等與土壤地球化學異常的關系；再如結合景觀地球化學條件包括氣候、地形、人文活動等，分析土壤地球化學異常強度、規模等的影響，最終建立起一個附合測區特點的土壤地球化學異常模式。

3.2 采樣

在深部礦體勘探中應用土壤地球化學技術，采樣應當注意采樣的類型和深度。通常來說，采樣為腐殖層樣本時，所確定的異常面積較大強度較弱；采樣為土壤B層時，相對于腐殖層采樣面積小強度較大，但會受大量非礦致異常因素的影響；電極或電解液吸收金屬離子采樣時，異常規模相對較小且強度大，能與背景形成鮮明的對比。在實際應用中，應當根據勘探需要和具體情況確定合適的采樣類型。采樣深度方面，由于部分元素形成異常涉及土壤厚度較大，部分元素形成異常涉及土壤元素較小，應當根據檢測元素采取合理的采樣深度，以降低檢測噪音的影響。

3.3 異常提取

土壤地球化學異常的強度與規模同礦本埋深、礦體大小、景觀地球化學等都有關系，地質過程的差異性造成了地球化學元素在宏觀區域和微觀尺度上分布的不均勻性，從而造成了土壤地球化學背景的不均勻性，因此在深部礦體勘探中應用土壤地球化學技術，提取異常時應當結合這些因素的影響來進行，充分結合樣本的空間結構、自相關結構等考慮。如近年應用較多的分形技術、多重分形技術等，能很好的從背景中分離異常，在異常提取中能取得較好效果。

[1]劉勇.長江中下游成礦帶湖北段深部找礦的幾點建議 [J].資源環境與工程，2012（S2）.

[2]吳志華.關于現代地質深部找礦的實踐與思考 [J].國土資源情報，2010（10）.

[3]曹新志，張旺生，孫華山.我國深部找礦研究進展綜述 [J].地質科技情報，2009（02）

P59[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-208-1