淺析地球化學勘查技術的應用

■萬曉明（陜西省地質調查中心陜西西安710068）

淺析地球化學勘查技術的應用

■萬曉明
（陜西省地質調查中心陜西西安710068）

地球化學勘查是通過系統測量天然物質的地球化學性質，發現各種類型的地球化學異常的一種調查方法。地球化學勘查的核心是方法技術，準確地認識自然規律和把握自然規律，將決定方法技術和選擇方法技術的正確性，而正確的方法技術又反過來服務于自然界規律的新發現與新認識。本文詳細分析研究了地球化學勘查的技術方法及其應用。

地球化學勘探

勘查地球化學的理論基礎是成礦物質在成礦過程中，在圍巖中留下元素運移軌跡或在成礦以后，通過分散在四周巖石、土壤、水系沉積物、水、植物及氣體中形成各種類型的地球化學分散模式，根據這些元素變化軌跡或分散模式去追蹤和發現新的礦床。這一理論基礎的體系可以從下列經典著作或出版物中得到體現。近幾年以來，我國勘查地球化學的專家在地球化學填圖、深穿透地球化學與隱伏區礦產勘查、巨量金屬聚集與大型礦集區定量識別與評價、難識別類型或難識別礦種勘查、地球化學塊體等方面已經取得了很大的進展，并推動勘查地球化學進入到新的一個理論階段。現階段，我國的資源形勢日益嚴峻，在我國工業、制造業等需要應用四十五種常用礦產中，已有一半以上出現的儲量消耗程度超過儲備資源創造的速度。隨著當前我國對礦產資源需求的日益加強，使得勘查礦產的難度也呈現出明顯加大。對此，強化我國礦產資源的勘查能力，從而實現勘查的重大突破，是目前提升我國礦產資源保障水平的主要措施。

1　地球化學勘查的主要目的任務

地球化學勘查目的是發現與圈定各類地球化學異常，尋找和發現礦床。研究和發現地球形成和演化過程中元素的分布自然規律與變化特點。研究與發現元素的分布和豐度、卻等變化規律與人類生存及發展的關系。研究與發現地球在形成、演化過程中的元素富集與貧化、遷移與分散的規律性，進一步發現與成礦作用密切相關的區域成礦地球化學環境及其分布的規律。自從上世紀三十年代產生了地球化學勘查以來，找礦一直是其主要任務目標。隨著時間推移、科技進步和人類需求擴大，地球化學勘查的目標主要為資源和環境兩大領域，從以找礦為主，逐漸向地質及生態環境等多目標擴展。

2　地球化學勘查方法

2.1巖石地球化學找礦

巖石地球化學找礦是在查明巖石中元素分布的基礎上，總結出元素分散集中的規律，研究其與成巖成礦作用的聯系。通過發現異常和解釋評價異常來進行找礦。巖石地球化學找礦的研究對象主要是巖石中的原生異常。

2.2土壤地球化學找礦

土壤地球化學找礦：應用土壤地球化學測量了解土壤中元素的分布，總結元素的分散與濃積規律，研究其與基巖中礦體的聯系，通過發現土壤中的異常與解釋評價異常來進行找礦的。

2.3水系沉積物地球化學找礦

水系沉積物地球化學找礦是通過對河流溝谷中的沉積物（包括湖泊近岸沉積物）的系統采樣分析，研究元素在水系沉積物中的分布，發現地球化學異常，圈定找礦遠景區和成礦有利地段，為進一步詳細地球化學勘查和地質測量提供依據。

2.4水地球化學找礦

由于地下水可帶來潛水面附近的礦化信息，因此是找深部盲礦的有前景的方法。特別是不受覆蓋物的限制，成為覆蓋區找隱伏礦的重要方法。一個水樣，匯集了匯水區的綜合信息，與水系沉積物異常形成機理相似，故而有人又稱水分散流，成為區域找礦的重要方法之一。水地球化學異常形成主要來自三個方面的作用，包括：礦物的溶解作用、電化學溶解作用、微生物的作用。

2.5氣體地球化學找礦

氣體地球化學找礦是通過系統測量大氣或壤中氣的氣體成分特征，發現異常進行找礦。由于氣體穿透力強、擴散迅速，反映深度大，人們一直寄希望于用它來找深部盲礦和隱伏礦。特別是在厚層覆蓋區，其它方法受到限制時，氣體地球化學方法就更被重視。氣體地球化學找礦中研究應用較多的是烴類氣體找石油天然氣，He、Rn用于找鈾礦，汞氣、SO2、H2S、COS(羰基硫,別名硫化碳酰)和其它含硫氣體，以及CO2、O2氣異常用于找金屬硫化物礦床、金銀貴金屬礦床。其中，應用較成功的是烴類氣體直接找油氣田，汞氣異常找硫化物礦床以及He、Rn找鈾礦。含硫氣體、CO2等氣體作為輔助性指標，在氣體地球化學找礦中也有較廣泛的應用。

2.6生物地球化學找礦

生物與其生存環境是一個統一體。當土壤、巖石、水體及大氣中存在地球化學異常時，必然會對生長在其中的生物發生影響：這種影響可以從兩方面表現出來，一是引起生物體內化學成分的變化，其中最敏銳的要算微量元素含量及其組分的改變；二是生物的個體或群體的生態特征發生變異，甚至出現特殊的種屬以至植物區系。相應地在勘查地球化學中把前者叫做生物地球化學異常，后者叫做地植物學異常，目前這種方法技術不是很成熟，在實際工作中應用較少。

3　地球化學勘查應用

3.1森林沼澤區的應用

我國森林沼澤景觀區主要分布在大興安嶺、小興安嶺、張廣才嶺和長白山區，面積約七十萬平方千米，氣候溫和濕潤，凍土凍結時間長，從而造成土層冷濕、通氣狀況不佳、生物化學作用受到很大抑制；有機物分解能力較弱，地表疏松層中保留了較多職務殘體。同時，由于植被發育，水土保持良好，地表排水能力較差，地下水位較高，沼澤和濕地十分發育。長期影響化探效果的干擾物質為有機質，選擇排除有機質干擾的辦法，是在森林沼澤景觀區進行化探工作的攻關點和難點。森林沼澤區異常查證最關鍵的是采樣介質的選擇。所選擇的介質既要能夠最直接地反映成礦信息，又應當是普遍存在并易于大規模開展的。注意土壤的分層結構、不同層位的物質組成、含量變化和存在形式。重視有機質對元素含量的干擾問題。采樣粒級，應采用水系沉積物相同的粒級，在沒有完全確定采樣粒級的情況下，應依據土壤與下伏基巖的關系，采樣粒級宜粗不宜細，樣品以基巖風化碎屑為主。采樣的難易程度與組合樣點的關系就是樣品的可靠性與代表性的關系。

3.2半干旱和干旱區的應用

半干旱、干旱荒漠區主要包括兩種景觀，即干旱荒漠戈壁殘山景觀和半干旱山地景觀，主要分布在我國西北部。干旱半干旱地區的特點是受風沙干擾十分強烈，而化探技術必須要有效解決排除風積物和鈣積層的干擾。通過篩選粒級來排除風塵沙子，了解由于次級景觀條件和地區差異導致的采樣粒級的差異性。加強元素在鹽基層中遷移及聚集等方面的研究，為該景觀地區的化探方法提供更合理的理論依據。該地區蒸發作用較強，鹽類沉積物分布較多，以風蝕作用為主，物理風化和機械搬運作用強烈，化學風化起較弱作用，水系較短，水系沉積物顆粒較粗。采用地球化學勘探技術可以有效圈出地球化學異常，并與地質特征吻合，反映已知礦床的位置，對風塵沙子干擾有了足夠的認識，采取了相應技術措施，并發現多處新礦床。

3.3高寒干旱荒漠及湖沼丘陵區的應用

高寒干旱半干旱荒漠山地景觀、高寒半濕潤山地景觀、高寒湖沼丘陵景觀是高寒山區的三種特有景觀。此地區地球化學勘查技術的重點是排除風積物干擾，采樣時要注意樣品代表性，土壤測量樣必須是殘坡積物，不能采集基巖中原始地球花謝信息遭到破壞的粘土化的物質。運用地球勘查技術可以采用礦物分離的方法研究各類物質與元素之間的關系，對細粒級元素富集的原因進行升入分析，對分離出的礦物樣品進行鑒定，精確分析礦物含量和元素含量。通過地質體中元素分布和元素共生組合規律的研究，解決諸如區域構造分區與成礦作用的關系等基礎地質問題。了解該區域地球化學環境的分布特征、分布規律與地質單元的關系，對成礦礦種和潛在資源量進行合理評價與確認。

3.4油氣化探

油氣化探是石油天然氣地球化學勘探的簡稱。石油天然氣化學勘查技術利用石油天然氣在形成和運移過程中，在巖體、水體、土壤、氣體和生物體中留下的痕跡進行化學勘查，找出化學異常。將地球化學與地質學相結合，采用多種分析手段，利用有機質來源、有機質的顯微組分組成、有機質元素組成、熱解特征等指標來劃分有機質類型，進而對烴源巖進行定性評價。利用地球化學勘查方法可以查找出油氣源，確定生油層和儲油層的特點，研究油氣在形成、運移、集中、分散及破壞過程中在天然介質中留下的痕跡，成功尋找到可靠油氣藏，對我國油氣產生補充作用。

4　結束語

綜上所述，地球化學勘查工作屬于十分復雜的技術型系統工程，在這其中，單純的一項化探辦法必然無法對復雜的勘查環境做出完美的解釋。所以，在現實的勘查過程中，必須要從意識上關注化探辦法和物探技術的結合應用，最大程度地發揮每個學科的特點優勢，從而抑制異常的多解性。

[1]王學求.礦產勘查地球化學：過去的成就與未來的挑戰[J].地學前緣，2013，10（111）：239-240.

[2]楊少平，弓秋麗，文志剛等.地球化學勘查新技術應用研究[J].地質學報，2011，（11）.

[3]孫秀英.隱伏礦床地球化學勘查新進展研究[J].科技創新導報，2014（12）.

[4]廖世淼.地球化學勘查新技術研究[J].科技資訊，2014（5）.

[5]李惠，張國義，禹斌，等.20世紀冶金地質化探工作十大創新成果[J].地質找礦論叢，2012，10（47）.

P59[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-224-2