深部礦體找礦工作中土壤地球化學法的運用

楚海濤

（新疆地礦局第四地質大隊，新疆 阿勒泰 836500）

新疆阿勒泰地區蘊藏著貴金屬、有色金屬、黑色金屬、稀有金屬等，礦產資源十分豐富。該地區目前已經成為我國最具潛力的礦產資源集中區之一[1]。近些年來，新疆阿勒泰地區的采礦進度一直在加快，礦產量也不斷增加，較大規模的開采也使得該地區地表礦產日益減少，深部找礦成為未來工作中的一項重要內容。目前，我國的土壤地球化學法主要是測量土壤B層成礦元素的含量，根據相關現象與數據圈定化探異常。下面結合實際，就土壤地球化學法在深部礦體找礦中的運用問題做具體分析。

1 深部礦體中礦石元素運動與分布特征

1.1 元素的垂向運移

相關研究表明，在固體地球時刻內，礦石元素一直在高速運動，勻速速度極快。如Cu、Pb這兩項元素在自然土壤的遷移速度能達到200m/a[2]。這說明，含有礦產的地層較之于不含礦產的地層有些許異常，且這種異常在很長時間內都處于一種動態平衡的狀態。研究表明，在地層中，許多成礦元素都會進行垂向運移，Cd等惰性元素在地層中也有運動性。在成礦環境空間結構中，空間結構直接影響礦石元素的遷移方向以及遷移速度等。在成礦環境空間結構中，閃鋅礦等金屬硫化物在進行氧化反應時都會放熱，且這類物質放出的熱量又會對化學反映產生一定的促進作用，從而加快金屬離子的生成速度[3]。

1.2 金屬離子垂向運移

當礦體周圍不斷有金屬離子產生后，地下水溶液中金屬離子的濃度就會較大變化，在金屬離子濃度不均衡的情況下，部分金屬離子會進行垂向運移，向潛水面以下遷移。成礦金屬元素遷移至潛水面以下后，受到地下水溶液蒸發作用、毛細作用等遷移至地表，在地表形成礦體金屬元素濃集區。地表空間結構比較特殊，有適合成礦金元素富集以及積淀的空隙、裂隙等，最終會促進礦產的形成。

2 土壤地球化學異常形成原因與過程

在探討土壤地球化法在深部找礦作業中的應用之前，我們先需要對土壤地球化學異常暈的形成機制加以了解。金屬元素濃集于地表，受到風化剝蝕與水流沖刷，金屬元素會不斷分散進而促成土壤次生暈異常。結合這一分析可知，在金屬元素成礦過程中，金屬元素的遷移性質與地表結構都是影響土壤次生暈的關鍵因素。根據這兩大影響因素的影響形式、范圍以及程度等，可將匯水盆地劃分為三大部分，即異常削減區、異常元素供應區與背景區。這三大區域具體的位置關系是：異常元素供應區上游位置為背景區，金屬元素濃集區兩端是異常元素供應區。

在成礦區域發展過程中，異常削減區內金屬元素含量會在背景物質的持續沖淡下而逐漸削減，在金屬元素含量不斷削減過程中，這一區域內土壤地球化學異常元素數量也將達到最大。通過做相關研究與計算可知，在礦體埋深、礦體大小以及土壤次生暈規模之間存在著密切聯系。一般來說，土壤次生暈規模直接由礦體埋深與礦體大小來確定。結合上述分析可知，在礦體成礦過程中，礦石元素會進行垂向運移，并在一系列物質、關系的作用下使富含礦產區域內的地表出現土壤次生暈異常，在找礦時，通過尋找與分析土壤次生暈異常就可大致確定出礦產位置[4]。

3 土壤地球化學法在深部找礦作業中的具體應用

在應用土壤地球化學法進行深部礦體找礦的具體步驟是：進行地質勘探獲得測區地質特征，掌握測區異常結構特征與其他的信息數據；基于各項數據信息構建起數字刻畫模型，然后通過采樣、異常提取、異常評價等確定出測區礦產所在位置。

3.1 建立異常模式

在構建土壤地球化學異常模式時，需先對測區的地質條件進行勘察分析，通過勘測掌握該區域的控礦因素以及成礦條件等，對測區內成礦作用與控礦因素與測區土壤形態、元素組合、梯度變化以及強度等之間的關系進行分析，獲得測區的地球物理特征。阿勒泰地區的地質環境相對復雜，勘測難度較大，在制定勘測方案時要從安全性、經濟性、時效性等多層面考慮，在此基礎上靈活運用相關勘測設備，組織專業人員進入測區規范開展勘測工作，以保證勘測結果的準確性、與全面性。在勘測過程中，對部分過于復雜的區域要進行反復勘測，確保勘測結果真實精準不存有誤差。

3.2 進行現場采樣

在運用土壤地球化學法進行深部找礦時，需進入測區進行采樣。采樣時工作人員要結合具體情況準確確定采樣深度與采樣類型，從而保證模式構建的科學性與有效性。按照一般理論，在采樣時若采取腐殖層樣本，那么所測得的異常強度會相對較弱，若采集B層的土壤樣本，最終獲得的異常強度相對較大。但若只采集B層樣本也很難保證結果實驗結果的精準性，因此在采樣時建議直接采取土壤介質。為保證整體的找礦效率，在樣本采集階段還需要對采樣深度進行計算與確定。結合相關研究可知，粘土以及石英是土壤的主要構成物質，在地表以下0.6~1.8m的范圍內也含有一些鈣質成分，地表2.4m以下大體上全是基巖[5]。在進行采樣時，若不能合理把握采樣深度，那么也就無法獲得真實的異常信息。因此在采樣之前一定要通過相關的試驗以及計算確定出最為合理的采樣深度，以保證最終找礦結果的準確性。

3.3 異常提取操作

前文已經提及，礦體埋深與礦體大小影響土壤地球化學異常程度，并且在諸多內外部因素的作用與影響下，各區域、各層次的化學異常程度也均有不同，從而導致土壤地球化學背景具有明顯的不均勻性特征。在此背景下，要想準確確定出礦產位置，就需要綜合考慮以上因素合理進行異常提取操作。除此之外，在進行異常提取時還要能選用科學合理的方法。相關研究與實踐證明，相較于單變量、概率圖等傳統統計方法，空間因素分子法、空間統計法等要更為科學合理。空間統計法綜合考慮了地球化學元素的相關性與概率分布問題，同時也分析了樣本的變異性與空間相關性。合理運用這一方法可相對全面與準確地的獲得 礦區各項地質信息。

除了可運用空間統計法進行異樣提取與分析外，還可將奇異值分解法、奇異性繪制法等靈活運用于深部找礦工作。利用這些方法可獲得成礦元素在深部的空間分布形態與含量分布頻率，能得到地球化學場的廣義自相似性與各向異性，從而為找礦方案的設計提供出更有效的參考。

近些年來，多種分形法在深部找礦作業中也得到了比較廣泛的應用。這一技術方法可直觀反映出土壤局部變異情況，因此讓深部找礦更有針對性。合理運用這一方法可大大縮短深部找礦時間，提高找礦的準確性。上述提到的奇異性繪制法在深部找礦作業中更有妙用。阿勒泰地區地質環境相對復雜，使用傳統方法不僅費時費力，而且找礦的準確性也難保證。但在將奇異性繪制法應用于深部找礦作業后，水文地質條件帶給找礦工作的影響將被大大弱化，利用這一技術，找礦人員可準確獲得測區各部位礦產元素的虧損情況與富集特征，獲得相對準確且全面的礦產信息，從而讓后續的找礦工作更加精準高效。

3.4 開展異常評價

在應用土壤地球化學法開展深部找礦工作時，異常評價是一個十分關鍵的環節，異常評價結果將直接影響到找礦的準確性，因此在具體的找礦作業中也需對該項工作引起重視。然而眾所周知，土壤地球化學異常評價也是一項難度十分高的工作，多年來我國一直沒能跳出這一技術瓶頸，從而也給深部找礦的發展帶來了很大影響。但隨著實踐經驗的增加與科學技術的發展，我國土壤地球化學異常評價技術水平也有所提升，近年來適用于異常評價的技術方法不斷增加，異常評價結果的準確性、可靠性也得到顯著提升。在當前應用的幾項技術方法中，主要是以異常本身的特點為基礎來分析與評價異常，獲得有關異常的各項結論，為后續的找礦工作提供參考。具體如在分析評價過程中工作人員需要掌握并利用土壤異常的連續性、強度以及規模、形態、元素組合與梯度等進行。在評價已知礦床的異常特征時，主要是采用聚類分析、判別分析以及回歸分析等幾種方法進行，最后有關礦床異常情況的各項結論。

在找礦過程中需要明確，任何礦床的形成都是多種因素耦合作用的結果，因此在一種異常特征下也含有許多細微的差異。在運用土壤地球化學法進行深部找礦時，一定要樹立起正確的觀念與思路，基于科學合理的理論知識與實踐經驗對各項因素做綜合考慮與分析，從而保證找礦結果的科學性、準確性。同時在具體的找礦作業中，各工作人員還需增強環保意識與安全意識，要結合測區實際情況科學設計找礦方案，不斷優化每一項找礦工藝，最大程度降低深度找礦對測區以及周邊環境的影響，確保環境與人員安全。

4 結語

綜上所述，土壤地球化學法在深部礦體找礦作業中發揮著重要作用，科學運用這一技術方法可大大提升深部找礦效率，提高深部找礦的準確性。為此在當前背景下應進一步加大對土壤地球化學法的研究優化與推廣運用，從而提升我國深部找礦工作的技術水平。