第壹,地球物理方法
航空地球物理勘探是壹種經濟、快速的隱伏區勘探方法。利用航磁、航電快速掃描隱伏區,獲取與成礦有關的直接和間接信息,查明與成礦有關的構造環境或地層單位,進而進行深部地質填圖。
地面地球物理方法,如重力、磁測、電磁法和激發極化法,仍是尋找隱伏礦的重要方法。近年來,為了尋找埋藏較深的隱伏礦床,提出了壹些新的地球物理勘探方法。
1.時域電磁法
航空時域電磁系統的主要發展方向是通過提高發射功率和改善機載數據處理來增加對良好導體目標的探測深度。為了實現這壹目標,壹方面,傳統輸入系統中的模擬接收機被數字接收機所取代;另壹方面,線圈相隔壹定距離,以減少單元中的功率損耗。雖然初級場仍然是半正弦波脈沖,但傳輸平均距離增加到傳統輸入系統的兩倍。國外利用地面和井中的時間域電磁方法發現了許多隱伏的塊狀硫化物礦床。
2.可控源音頻大地電磁法
可控源音頻大地電磁法的電源是接地線,離接收器很遠。通過測量接收點處水平電場與磁場的比值(稱為地阻抗),可以得到壹個不受發射和接收裝置電磁波傳播路徑影響,但與測量點以下電阻率分層有關的量(Cagniar電阻率)。有效探測深度主要是大地電阻率和工作頻率的函數。當頻率範圍為0.125 ~ 4096 Hz,發射功率為30 kW時,探測深度可達幾十米至2km。通過在壹定範圍內同時逐漸改變發射機和接收機的頻率,在地球的不同深度采樣就可以實現探空。CSAMT對地質噪聲極其敏感,但與TEM相比,由於其發射器遠離接收器,地下電阻率主要從電場測量結果中獲得,因此其橫向分辨率高於TEM,但受良好導體覆蓋層影響較大,難以區分覆蓋層與礦體的響應。與常規電磁法相比,該方法具有工作效率高、探測深度大、分辨率高的特點。
3.自然源音頻大地電磁法(AMT)
AMT測量自然場的水平電分量與垂直於它的水平磁分量之比,它與均勻層狀大地的電阻率有關。校準AMT是指儀器經過校準後可以直接給出所選頻率下的比值。AMT的重現性差,後來提出了CSAMT來改善。
4.小規模充電方法
傳統的加料方法是針對單個礦體,小規模加料方法是針對礦田。充電點不局限於裸露良導體,而是盡可能深地分布在礦體、蝕變帶、侵入體或圍巖的不同部位。橫向探測範圍可以達到幾公裏甚至幾十公裏。礦體電阻率壹般最低,是導電核。蝕變暈壹般比未改性圍巖好。礦上暈可成為導電窗口,蝕變暈分為外區和內區。內層電阻率是外層電阻率和礦體電阻率的中間值。因此,礦田的電性分帶在縱向和橫向上都十分明顯。
5.金屬礦山地震勘探技術
地震方法在油氣勘探中得到了廣泛應用。由於金屬礦區的構造比油氣區小得多,地震的測量精度也更高,必須采取有效措施消除地帶對測量結果的影響。因此,可以采用不同的震源和檢波器組合來測量表層速度、探測點和激發點的高程,從而校正觀測信號。另外,可以使用信號增強地震儀和* * *深點疊加技術,並使用相應的高頻檢波器和高通檢波器對探測深度進行濾波。在地震勘探中,主要使用反演法和折射法。前者用於研究沈積巖、噴出巖和變質巖的結構,侵入巖的形狀和內部結構,以及追蹤斷層。折射波法用於繪制基巖和基底,研究基底巖石的風化殼。
二、地球化學勘查方法
在地球化學勘查中,最突出的進展是地氣法、元素分子形態法和離子暈法的出現,它們探測地氣流動帶來的固體顆粒,創造了新的方法和原理。國內外地球化學家對此方法做了大量的野外實驗和室內實驗,初步證實了深部固體顆粒垂向運移機制的存在和相應方法的可行性。謝等人改進了地氣法,使之發展成為壹種戰略勘探方法,並在國內外的先導勘探中證明了其有效性。這些成果對傳統的頭頂暈形成機制作了重要補充,認為礦體和原生暈中的物質顆粒可隨氣流遷移到近地表任何地方,因此該方法發現的異常可作為找礦的直接信息。這大大加強了化探方法在隱伏(隱伏)區應用的理論基礎。根據西方文獻綜述,頭頂暈法在確定礦體位置方面存在壹些不足,但可以確定成礦遠景。這足以進行戰略探索。此外,傳統的隱伏礦化勘查方法也取得了壹定的進展,現選取主要的幾種做壹些簡要介紹。
1.地氣法(GEOGAS)、元素分子形態法(MFE)和離子暈法。
在1982中,K. Christesen等人在研究氡運移模型時發現氡可以快速運移至地表,運移時間不超過氡半衰期3.8天。用常規的擴散模式很難解釋這壹現象,於是他們提出了壹個新的假說,氡原子可能是被壹個緩慢向上的、能穿過巖石到達地表的地質流所搬運的。攜帶氡原子的氣體在地下水中以氣泡的形式存在,而氡原子和氡的放射性母體則附著在氣泡的氣水界面上。
如果上述氡遷移的假設成立,為什麽其他金屬不能以這種方式遷移?受此思想啟發,K. Christesen等人於1984年首先測量了瑞典北部已知礦體上方的雪樣,很快發現雪片中存在與礦床有關的成礦元素異常。因為這個地區的雪只保存了半年,說明在半年的時間裏,與礦床有關的深部元素可以通過某種方式遷移到地表。但雪片在下落過程中容易被大氣汙染,所以他們用壹種特殊的裝置來收集地流攜帶的金屬,結果在已知礦體上方獲得了良好的金屬異常。
德國RULF GEO公司和捷克地球物理研究所也進行了類似的研究。但他們認為元素以分子形式到達地表後,很快就轉化為氣體,進入大氣。因此,他們采用直接采集大氣的方法來分析金屬含量,同時也觀察礦化以上金屬元素的異常,並將他們的方法稱為“元素的分子形式”,簡稱MFE法。
與地氣法不謀而合的是,近年來,俄羅斯的格裏戈裏揚(C.B. grigoryan)發展了壹種新的隱伏區找礦方法——“離子暈法”。離子暈法的研究人員認為,在隱伏礦化上方和大氣表面附近存在高濃度的指示元素。格利雅開發了壹種收集離子的特殊裝置。根據1997年3月格氏在中國地質圖書館的講座,用壹個直徑約為10cm的玻璃瓶,裏面裝有150ml的1N硝酸,蓋上半透膜,用橡皮筋紮緊。24小時後,分析HNO3溶液中金屬離子的濃度,以便觀察並與HNO3溶液的濃度進行比較。這種方法既類似於地電化學方法,又類似於氣體地球化學方法,利用化學勢差原理來捕獲活性金屬離子。俄羅斯物理學家認為這是壹種新的物理現象,這壹成果被列為俄羅斯科學發現之壹。
2.活性金屬離子法
在順序萃取中,無論哪種方案,都會首先遇到水溶性相的問題。由於水溶相法操作簡單,經常提取活性元素,對尋找隱伏礦有很大的吸引力。在俄羅斯,土壤中水溶性相(40g土壤+40g水)的離子濃度是用離子選擇電極法有效分析的,如,,,
Br-、K+、Na+、Ca2+、Eh、pH等。在厚層沈積物覆蓋的礦床上方獲得了良好的異常。
A.W. Mann提出了流動金屬離子法,他們的MMI是用壹種或幾種弱試劑萃取活性金屬離子,但萃取劑的名稱仍然保密。本質上,這種方法是通過弱酸或酶煮提取弱結合離子。主要分析銅、鉛、鋅、鎘、鎳、金、銀、鈀等。據說用這種方法得到的地球化學異常具有很好的重現性,可以探測到地下700米深處的礦體。
這種方法已經大規模進入市場,並被澳大利亞Wamtch公司註冊為其註冊商標。在有關礦產勘查的文獻中,這種方法幾乎都被列為壹種新的地球化學方法加以推廣。對於活性金屬離子地球化學異常的形成機制,A.W. Mann的說法非常模糊。他們認為是毛細作用、植物根系作用、離子擴散、電化學作用等等。
3.酶浸法
酶法浸出是20世紀80年代中期由美國地質調查局的J.R. Clark發展起來的壹種新方法。他認為,雖然土壤中的無定形氧化錳只占總氧化錳的壹小部分,但其不規則的表面具有巨大的表面積和隨機分布的電荷,使其能夠吸附化學性質截然不同的陰離子和極性分子。沈積物中無定形氧化錳吸附的微量元素往往反映了深部基巖的地球化學特征。J.R. Clark利用葡萄糖氧化酶產生微量的過氧化氫和葡萄糖酸。雙氧水很容易還原溶解的無定形氧化錳,從而釋放出氧化物,而結晶氧化錳只有輕微的侵蝕,葡萄糖酸會釋放出金屬絡合物,使其留在溶液中。然後,測定溶液中金屬離子的濃度。據說這種方法在冰磧覆蓋區特別有效。
至於與成礦有關的元素向上遷移的地質動力,J.R. Clark認為最重要的是深層循環地下水,向上遷移深層金屬離子,被深根植物吸收,然後進入落葉層,在那裏被淋溶並富集在b土層的無定形氧化錳中,J.R. Clark還認為Cl、Br、I、As等壹組元素的異常酶提取的形成, 表面的Sb、Mo、W、Re、Se、Te、V、U、Th與氧化還原電場的驅動有關。
在部分提取技術和方法方面,近期,在“EXTECH”計劃的實施中,加拿大地質調查局對選擇性相提取技術的順序提取技術進行了廣泛的研究,並取得了重要成果。
4.地球電化學方法
在俄羅斯文獻中,術語“地球電化學方法”包括壹大組方法,例如元素賦存形式方法、熱磁地球化學方法、擴散提取方法和部分金屬提取方法。其中,壹些金屬提取方法是地電化學方法的核心,我國通常稱之為電提取法。元素賦存形態法、熱磁地球化學法、擴散提取法在西方文獻和國內壹般稱為“部分提取技術”。
目前,地球電化學方法爭論的焦點仍然是金屬離子是直接來自礦體還是來自電極周圍地表附近的活性金屬離子。雖然兩者都反映了深部成礦的信息,但兩種不同的認識對地電化學方法的前景產生了不同的影響。最近俄羅斯的S.G .阿列克謝夫(1996)闡述了壹個重要的事實,值得關註。地球化學暈的元素組成通常相當於礦體的化學組成。鑒於此,他列舉了同壹剖面上相距不遠的兩個礦體,其中A礦體的Pb、Zn大致相當,各占5% ~ 7%;在B礦體中,鉛含量達到10%,而鋅含量僅為0.05%左右。鉛鋅礦體上方有鉛、鋅異常,而鉛鋅礦體上方只有鉛異常。我們認為這種現象很難解釋支持哪種理解。
美國地質調查局從1993開始這項研究。經過實驗,他們發現蘇聯地電化學方法的缺點是傳統地電化學方法只采集自然濕度下巖石和土壤中的物質。由電極獲得的化學提取體積小於1立方英寸。因此,他們開發了壹種新的地電化學方法(NEOCHIM),在不移動土壤的情況下,可以輕松地將采樣體積增加100000倍,從而大大增強了地電化學方法的靈敏度。據稱,這種新的地電化學方法可用於檢測土壤濕度對地質變量的影響,識別距離汙染源引起的土壤濕度變化,評價土壤治理的效果。
5.大樣堆浸(BLEG)法
20世紀80年代初,澳大利亞引進了批量堆浸黃金(BLEG)的商業化技術,在各種地質背景條件下的金礦勘探中得到了廣泛應用。最初主要用於土壤,現在主要用於河流沈積物。這是壹種相對便宜且高度敏感的區域取樣技術。20世紀80年代以來,澳大利亞、西南太平洋(印度尼西亞、巴布亞新幾內亞等)金礦勘查取得重大突破。)通過這種方法。然而,到目前為止,很少有文獻詳細描述這種方法。
該方法的原理是采集大樣品的河流沈積物,用弱氰化鈉(NaCN)溶液浸提,然後用原子吸收光譜法測定。這種方法的本質也是部分提取黃金,但所提供的黃金的性質尚不清楚。但壹般認為只提取遊離金,細金比粗金更容易提取。實驗表明,直徑為45μm的金顆粒可以在浸出過程中溶解。金的溶解受樣品中粘土礦物和有機質含量的影響。通常需要采集5 ~ 6 kg的樣品,但最近的壹些數據顯示,樣品采集量可以相對較小。但是在測量過程中保持樣本量的壹致性是很重要的。通常,樣品被篩分成小於2 mm、4 mm或6 mm的部分..采樣密度主要根據各地區的經驗來確定。
樣品收集後,在實驗室中幹燥,然後精確稱重。在靜態條件或間歇振動條件下,用氰化鈉浸提樣品超過65438±02或24小時。有幾種方法可以從母液中除去金。最常用的方法是用鋅粉沈澱和活性炭吸附。另壹種方法是用碳柱和原子吸收光譜法測定母液中的金含量。比較常見的方法是將用鋅、活性炭或有機試劑提取的金回收到溶液中,然後用噴霧原子吸收光譜法直接測定。大多數方案的檢出限為0.005×10-9。由於要采集的樣品重量大,野外工作量大,連西方學者都稱“BLEG”為“大”法,意為“重”。
6.地球化學氣體測量方法
氣體具有很強的滲透能力,因此地球化學氣體測量方法被認為是最有前途的方法之壹。地球化學氣體測量方法的研究非常活躍,其研究對象主要包括汞蒸氣、CO2、O2、烴類氣體、硫、碳和氧化合物(如COS)。隨著油氣化探的深入,烴類氣體在金屬礦床中的應用日益增多。但作為礦化的標誌,大多數氣體是間接找礦標誌,因此具有較大的不確定性和多解性。《勘探地球化學雜誌》在1990第38卷中發表了《土壤和巖石中的氣體地球化學專集》。在這本特輯中,S.E. Kaiser (1990)對地球化學氣體測量方法的現狀做了客觀的評價。“土壤中的氣體地球化學方法遠不是礦產勘探的常規工具,需要更多的研究工作來解釋觀察到的異常模式。總的來說,地球化學氣體測量方法在礦產勘查中尚未進入實用階段,但如果回顧地球化學氣體測量技術的演變,不難發現觀測手段和技術思路都發生了很大的變化。
在氣體測量的初始階段,遊離氣體是主要的研究對象,但人們很快發現這種遊離氣體受氣象、地貌、松散層特征和微生物作用的影響,很難比較不同時間的測量結果。隨後,出現了固體物質(土壤和巖石)吸附氣體的研究。比如S.E .凱瑟(1984,1990)應用解吸法,取得了很好的效果。這種方法雖然在壹定程度上抑制了環境條件對氣體測量結果的影響,但土壤對各種氣體的吸附能力差異很大,尤其是對烴類,有些氣體可以與烴類競爭土壤中的有效吸附位置。另外,樣品采集後,濕樣中吸附的氣體會被微生物破壞;在樣品處理過程中,吸附的氣體可能被碳酸鹽的熱電氣體屏蔽,這使得難以定量測量吸附的氣體。因此,研究人員提出用酸處理樣品,提取酸解烴,使碳酸鹽全部溶解,吸附的氣體全部釋放。
從地球化學氣體測量方法的演變過程可以看出,研究各種氣體及其金屬含量是深化地球化學氣體測量方法的有效途徑。
需要註意的是,酶浸法和活性金屬法在西方礦業中有著廣闊的市場,在隱伏區的礦產勘查中得到了廣泛的應用,而其他方法遠不如這兩種方法受到重視。但近年來,隨著俄羅斯的改革開放,地電化學方法在西方迅速得到認可。上述方法仍用於局部地球化學勘查,但不適用於區域勘查。因此,當前應加強隱伏區化探方法的基礎理論和觀測技術研究,提高現有化探方法的可靠性和實用性,使其發展成為隱伏區戰略性找礦方法。
第三,遙感方法
遙感技術地質應用方法的發展,在壹定程度上為隱伏礦床找礦評價中全面觀察和分析點面規律提供了捷徑,開辟了成礦過程追蹤和指標定量研究的方法。出於尋找和評價隱伏礦床的需要,迄今為止國內外遙感技術地質應用方法最重要的發展主要表現在以下四個方面。
1.高空間分辨率星載數據的開發和利用
可見-近紅外區星載成像掃描、雷達成像系統等高空間分辨率傳感器相繼發射,構成了多通道成像和全天候、多景觀覆蓋的龐大數據源,解決了找礦評價經常涉及的評價區與已知典型區區域對比、直接對比等成本增加或難以啟動的工作需求。目前,國內外幾乎所有重要的成礦帶都有可用的星載影像,這些影像(數據)已成為研究區域成礦規律和具體找礦工作中不可缺少的反映地質特征的直觀資料,為某些礦種礦化指標的對比和增強提供了基礎數據源。在西方國家礦產勘查的各個階段,廣泛使用不同類型的星載遙感成像或非成像數據來“竊取”相鄰租賃土地的地質信息,以減少人力和投資。
2.成像光譜系統的發展與應用
傳感系統的進步體現在利用礦物的特征光譜波段來確定特定的礦物或巖性,相應地發展了幾十個甚至上百個工作波段的成像光譜系統。這種成像光譜系統本質上是室內光譜分析和航空成像的結合。這是近20年來遙感技術地質應用方法發展中最突出的進步之壹,促進了針對礦產勘查中的實際問題開發壹系列專用或通用的數據信息處理軟件,使當今的計算機技術進壹步滲透到常規地質工作中。平時的野外地質觀測和成礦概念的形成、修正、驗證,變成了壹個可以在室內演示和操作,確定目標後再進行實地驗證的過程。目標確定後礦產勘查過程的進步,使上述巖礦定量研究技術更加實用,有助於更好地將地質過程的分析實驗與壹般的數字化處理和演示結合起來。
3.地物光譜的研究
遙感技術地質應用方法的物理基礎是地物光譜的研究,但地物光譜的研究旨在增強不同地物光譜響應的差異,從而對結果進行區分和判斷。因此,在上述工作方式下,對海量地物光譜數據進行測試、存儲和管理的效益不大。相反,人們更重視地表發育的巖石和礦物的光譜行為的地質應用價值。
揮發性組分檢測——檢測富含載礦組分或化合物或復雜無機鹽的礦物光譜,可以追蹤含揮發性組分礦物的分布路徑、含量分布和成分變化(成分和結構),幫助靶區圈定或揭示成礦系列的演化關系(從空間位置上)。這類礦物包括含NH4礦物、含Cl礦物、含F礦物、含OH礦物等。如對含銨礦物&銨長石的地面和航空探測,證明它可以用來指示含礦流體搬運熱液的路徑,揭示金等貴金屬和有色金屬的成礦系列。在綠泥石光譜的檢測中,綠泥石的Mg/(Mg+Fe)比值變化引起的羥基振動帶的頻移被用作指示塊狀硫化物礦體臨近的標誌,等等。
表面內生礦物結構變化的光譜響應檢測——近年來,粘土礦物系列結構的研究廣泛開展,目的是利用不同混合層狀結構粘土的光譜響應來追溯其成因,進而揭示成礦地質環境。研究不同氧化鐵集合體(褐鐵礦或褐鐵礦)的光譜行為,並利用它來評價和區分內生和外生生鐵落屬於這類工作。
4.遙感數據的定量模擬和解釋
近年來,礦產遙感勘查的技術組成和工作策略有了明顯的演變,可以概括為:
1)以地質模型為基礎,形成空中-地面-室內多步驟的工作程序,技術思路壹般是以待測目標的地質標誌(特征)組成的概念勘探模型為基礎。
2)線狀體的解釋和研究逐漸摒棄單純基於圖像的解釋方法,在原有地質構造格局的基礎上,利用成像和數據處理的優勢提取“意想不到的”油氣聚集或礦體賦存的構造部位,註重應力結構和古應力場的分析。
3)到目前為止,傳感器的工作波段已經包括了許多熱液蝕變礦物和壹些矽酸鹽礦物的特征波段所在的波長區域,幾乎所有的熱液蝕變帶都可以通過圖像處理得到增強和顯示,包括許多不易察覺的微弱蝕變暈。這些工作是區域遙感和地球化學勘查的綜合應用。特別是實現了這種宏觀-微觀的追蹤方法,將區域地球化學與特征光譜帶揭示的熱液中心等成礦過程指標結合起來,對局部礦田、礦區乃至礦體的元素異常進行評價,避免了基於空間位置“疊加”評價帶來的壹些主觀偏差。
4)目前在研究地質目標圖像形態表達的同時,更註重基於地質目標成像物理參數的設計方案,開發壹些反映特定地質作用的礦產指標及其二維或三維分布模式的軟件系統。提高地質研究的針對性和實用性,避免或減少壹般GIS的局限性。