Question

主要找矿方法及其应用

Answer 1

(一)化探

内蒙古二连浩特-东乌旗地区属半干旱荒漠草原区景观。是内蒙古中东部重要的多金属成矿带。针对该景观区1∶20万区域化探扫面工作的方法技术。20世纪90年代几家生产单位曾进行过方法试验。但在工作方法选择上没有达成共识。2000年11月～2002年2月，中国地质科学院物化探研究所和内蒙古自治区地质调查院根据该景观区的微景观特征选择金、铜、镍矿区3处，专门进行了方法试验研究，取得了一些成果。

1.不同景观区化探方法的适用性

研究区地处内蒙古中东部，靠近中蒙边界。区内属典型的中温带大陆性气候，夏季干旱少雨，冬季寒冷。年平均气温2～4℃，年降水量小于200mm。年蒸发量大于降水量。风化作用以物理风化为主，化学风化较弱。自然景观条件介于内蒙中部中低山区和内蒙东部草原黑土区之间，土壤性质属栗钙上棕钙土黑土区，呈碱性。由于该区降水量相对较少，元素淋溶作用较弱，土壤剖面中钙积层普遍发育。区内地势总体平缓，其地貌类型属干燥作用的剥蚀平原区。区内风蚀作用较强，地表疏散堆积物中，风成沙分布较为广泛。根据研究区自然地理景观特征，可作如下划分:①低山景观区:海拔高度一般为1100～1400m，相对高差一般在2000～300m，地形切割较明显，起伏稍大，基岩裸露较好，一、二级水系发育。主要分布在研究区的北部边境和东部的兴安岭西坡地区，约占全区面积的20%左右;②残山丘陵景观区:海拔高度一般在1000～1100m，相对高差一般小于200m，地形有起伏，切割不明显，水系不发育，基岩出露一般，残坡积物发育，草本植物较发育，主要分布在盆地边缘地区，一般局部发育，面积不大，总体占全区总面积的15%左右;③准平原草原景观区:平均海拔一般在800～1000m，相对高差不大于50m，地形平坦，覆盖较厚，可达几米至百余米不等，草本植物发育。局部地段可见残坡积物。这是本区最重要的地理景观区，占全区总面积的70%左右。由上述划分可以看出，除第①个景观区勉强适合开展水系沉积物测量外，其他两类景观区适合开展土壤测量，问题是这些地区由于较厚在风成沙影响，土壤也不发育，因此化探工作受到极大的限制。

现有的找矿经验还表明，化探工作对于不同矿种还有不同程度的适用性问题。就本区而言，对于寻找铜、铅锌、钨钼矿等贱金属矿床时往往效果要好于金矿。

2.开展传统化探方法应注意的问题

研究区地形虽有切割，但相对平缓，高差小，水冲刷能力相对较弱。元素在水系沉积物中的运移能力直接关系到采样点的布局。据孔凡吉等(2004)对阿拉盖乌拉铜矿点所在区化探方法实验，在化探方法的具体操作上，如能关注到以下几点，可能会提高化探找矿的效果。

(1)低山景观区水系相对发育地段，选择水系沉积物测量开展工作。样品应尽量布置在一级水系末端或二级水系的上游，采样密度2个点/km²。

(2)残山丘陵、准平原草原景观区地形起伏小、水系不发育地段选择土壤测量开展工作。采样层位为穿透钙积层后的残坡积物，采样密度为2个点/km²。

(3)水系沉积物测量和土壤测量采样粒度为－5～+20目和－120目。

(4)根据景观区特点严格划分水系和土壤采样区，杜绝在同一采样大格进行水系和土壤两种介质混合采样。另据张义等(2005)研究，化探取样的介质层位首选残坡积层内碎石和岩屑或河床内短距离搬运的砾石层及岩屑，其优点是目标介质移动距离很小或没有太大移动，介质基本上代表附近岩石属性，此外，外部混入物相对较少，可以避免外部物质的加入对异常真实性的影响。据夏广清(2005)报道，在东乌珠穆沁旗地区选择正确的土壤地球化学测量方法，开展找矿工作，效果非常明显。认为土壤地球化学测量长剖面可以快速、有效地对1∶20万区域化探异常进行检查，并根据其异常特征及其他相关地质资料，可以选择1∶5万土壤地球化学测量扫面的范围。1∶5万土壤地球化学测量扫面进一步缩小了找矿靶区，为进一步地质找矿选区提供依据。依据土壤地球化学剖面加密测量(或大比例尺土壤地球化学测量扫面)异常特征，可以圈定矿化蚀变带，并结合其他相关地质、物探资料为钻孔设计提供依据。

(5)样品分析采用的介质粒度分析具有以下特点。多数元素含量在粗粒介质中平均含量较低，在样品分析结果中具有较高异常衬值。总体来看，介于4目～20目之间的粗粒岩样具有相对好的综合效应。

3.其他化探方法

包括岩屑地球化学测量、岩石构造裂隙地球化学测量、脉岩地球化学测量和面型岩石地球化学测量等多种岩石地球化学测量技术方法系统。对比研究表明，在干旱沙漠区、草原或戈壁区内具有露头的局部地段开展岩屑地球化学剖面测量，获得的异常对于找矿常具有明显的效果。这与2002～2004年，中国地质科学院矿产资源研究所和中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所共同在内蒙古为东部草原区开展地质找矿技术方法研究，发现以物理风化介质为主的地区，粗粒作用岩屑比细粒介质粘土更能够提高异常衬值，可以达到事半功倍的效果。

4.风成沙对化探异常的干扰

风成作用是本区最具特色的岩石破坏和风化产物搬运的重要地质外营力作用形式之一。研究表明，在该景观区内，风成沉积物，即风成沙对于区域化探工作带来较大的影响，前人大量的找矿勘查工作表明，这种影响在某种程度上严重制约了本区化探工作找矿的有效性，应予以高度重视和认真研究。

实践表明，本区地球化学异常均受到新、老风成沙的干扰。由于风的吹蚀、分选、搬运和风积物的堆积与混入，不仅可改变和杂化异常分布，而且可使异常强度降低甚至完全消失。由于工作区近地表疏松层存在这种风成沙的混入作用，因此水系沉积物测量往往效果不佳，这也是造成该区不同元素区域化探异常很弱的另一个原因。据李清等研究，区内风成沙粒级分别为－0.45～+0.097mm，主要集中于-0.2～+0.125mm，土壤化后的风成沙颗粒变细，因此在该区进行异常评价时，土壤测量度以采残积层物质为主，并采取+0.45mm部分的粗粒作为样品，可最大限度地避免风成沙干扰。

此外，本区的部分地段，主要是东部地区，钙质层的存在对表生异常也有重要影响。区内土壤剖面上均发育钙质层，在钙质层中，碳酸钙占大部分，当下伏土壤中微量元素向上运移到达钙的高含量层位时，与碳酸钙生成稳定的次生碳酸盐矿物，或因钙的大量沉淀，改变了原有土壤剖面的化学环境，形成了不同于下部土壤层的碱性地球化学障，使一些元素以其他形式发生沉淀。土壤样品常量及微量元素分析结果表明，Ca含量与Cu、Pb、Zn等元素含量呈反消长关系，钙质层底部成矿及伴生元素含量迅速降低，这些说明在成土过程中由于钙的大量沉积，产生了钙质沉积的碱性地球化学障，这种碱性地球化学障对大部分元素从土壤底层或深部(土-岩界面)向地表运移起了屏蔽作用。其结果使钙质层和其上层土壤中元素含量明显低于其下部残积层中的元素含量，使得残积层中出现的Cu、Pb、Zn的中、弱异常不能穿过钙质层而进入地表，加之这些元素在基岩土壤化过程中又存在贫化的趋势，这就是研究区地下浅部存在矿(化)体，但区域化探异常很弱的原因。区内钙积层多发育在地表以下50～80cm处，位于土壤剖面的中、下部，厚度20～50cm，该区上覆土层较薄，易溶盐、碳酸钙和石膏多在表层(即地表以下40cm左右)聚积。

总之，在该类半干旱草原残丘景观区内，钙质层的存在，阻挡了元素向上迁移，对成矿及伴生元素异常的显示起了屏蔽作用，同时，一些微量元素在土壤钙化过程中发生分异，从而造成了其在土壤剖面上不同的富集变化规律。因此在该景观区内评价表生地球化学异常时，采样应穿过钙质层，取其下部的残积层作为样品，取样深度一般应大于90cm，并应足够重视区域低缓异常，以免因钙质层的影响而漏掉矿(化)异常。

(二)物探

由于化探方法在本区应用效果的有限性，人们自然地将焦点集中到物探方法上来。早在上世纪80年代初期，内蒙古自治区物探队航磁分队就在本区(重点在东乌珠穆沁旗西部)针对铁、铜、金多金属矿开展了航空磁测工作(1∶5～1∶10万)。发现异常123个，地面检查22个，其中已知和推断的隐伏超基性岩引起的异常24个，余者为酸性—基性岩浆岩引起。但这些异常未能开展更进一步的深入检查工作，其找矿价值和意义还不清晰。另据更早在本区开展的重力、地面磁法等工作成果表明，其对于寻找铁矿具有良好的效果。

1993年，内蒙古自治区第二地球物理地球化学勘查院对吉林宝力格银多金属矿床开展了激电中梯测量，以圈定银多金属矿有关的蚀变或矿化引起的激电异常。通过工作共圈定异常9处，通过对各异常进行综合研究并设计验证工程表明，这种方法对于寻找吉林宝力格这种多金属硫化物发育的矿床是可行的。

本项目在两个重点地区(巴彦温都尔和红格尔)开展了系统的以高密度电法为主的物探测量工作，工作对象为含金石英脉。经在巴彦温都尔矿区6号、22号、31号脉群、35号脉等开展系统测量和勘查验证工作发现，对于连续性好、有一定规模的韧性剪切构造带具有较好的指示作用，但对连续性不好、硫化物含量较低的石英脉(透镜体)而言，高密度电法测量的结果具有多解性，应用时应予以慎重。

据对蒙古南戈壁成矿带欧玉陶勒盖超大型斑岩型铜钼金矿床发现的过程可以看出，在该矿区发现的初期，物探测量工作起到了关键作用。所使用的方法主要为磁法和激发极化法。可以认为，这种方法对于本区这样的地理景观中寻找大规模斑岩型铜多金属矿床是值得考虑的方法之一。

正是考虑到本区化探工作的效果，日前(2007年7月)，内蒙古自治区国土资源厅启动了新一轮物探普查工作，工作方法以航空物探为主。大约用3年左右的时间，主要针对二连浩特-东乌旗及大兴安岭南段地区开展系统的航空磁测工作，目的在于通过工作，进一步查明本区铜多金属矿产资源的潜力，寻找新的找矿目标区。相信随着该项目的实施，本区的找矿突破值得期待。

(三)遥感

研究区是国家新一轮国土资源地质大调查重点区域之一。区内优质天然草原牧场大面积发育，沼泽草甸分布广泛，第四系覆盖厚度大，岩石露头较差，为地质找矿增加了不少困难，尤其在找矿过程中利用单纯地质手段对构造、矿化蚀变带的确定周期较长，影响工作进度，使找矿工作在短期内难有突破性进展。遥感技术具有宏观、快速等特点，能从宏观上把握研究区的构造格局，缩小找矿靶区。利用遥感图像处理技术，可以增强目标地物的分辨率，提高影像中隐含的地物特征弱信息，如构造破碎蚀变带及不同规模的断裂(层)等。上述信息的提取结合地质、物探资料，对提高成矿有利地段判别的准确性，促进野外调查工作有的放矢具有重要作用。早在1996年，中国有色金属工业总公司及其下属内蒙古自治区有色地质勘查局地质研究所等单位就在研究区的乌兰陶勒盖铜矿区开展了基于LANDSATTM数据的遥感地质解译工作。取得了较好的找矿预测效果。

2002年，内蒙古自治区国土资源遥感综合调查项目领导小组、内蒙古师范大学又开展了《内蒙古自治区国土资源遥感综合调查》项目，对整个内蒙古自治区的矿产资源现状和远景等从遥感解译的角度进行了系统讨论的预测，但其使用的比例尺过小。

2005年，李继宏等特别针对东乌旗地区两景LANDSATETM+遥感资料，通过影像增强处理技术提取研究区构造信息，结合大调查资料及前人工作成果，开展了新一轮遥感地质工作，在东乌旗地区的构造信息提取的基础上，重新厘定该区构造格局，为区内新一轮国土资源地质大调查提供了有参考价值的信息。研究表明，工作区虽然受草原、沼泽草甸等因素的严重干扰，但通过选择适宜的遥感图像及波段组合，应用适当的遥感信息提取技术，在东乌珠穆沁旗草原覆盖区进行构造信息提取是可行的。这一工作可以应用全区，而对于那些基岩出露好的地段则更具有不可忽略的优势。

前人在遥感地质找矿研究仍然将主要精力放在区域构造的解译和识别上。近年来发展起来的遥感矿化弱信息提取技术具有鲜明的特色。与金矿化相伴生的各类围岩蚀变矿物在遥感TM图像的主要7个波段上，均具有各自独特的光谱响应。但这些信息一般都较弱，加上非蚀变岩性、土壤及植被等自然因素干扰。传统的遥感图像处理方法很难把这些“矿化弱信息”提取出来。张远飞通过总结、完善，逐步形成了“多元数据分析+比值+主成分变换+掩膜+分类(分割)”识别提取遥感TM图像“矿化弱信息”的方法，其主要思路是把“多元数据分析”作为选择特征变量的重要工具，为比值计算、主成分分析和分类技术选取最佳变量值。增强“矿化弱信息”，采用“掩膜+分类(分割)”，通过层层剥离逐步去除干扰信息，将矿化蚀变“弱”信息“强化”出来，从而使遥感信息得以直接运用于成矿预测。这一技术在本区这样的地理景观区应该具有较好的应用效果。

(四)地质学方法

基础地质学找矿工作永远是适用于所有地区的，尽管是严重覆盖的地区受到明显限制。到目前为止，有关本区的大量基础地质工作仍然没有开展，包括正规的1∶5万区域地质测量(填图)等。由于区域化探没有或者说无法取得令为满意的效果，基础性的区域矿产调查工作就更为重要。在目前这种情况下，我们建议针对经地质理论分析认为具有重要找矿意义的地区开展目标明确的路线地质调查工作，以对相关地区开展快速的查证和矿点检查，迅速捕捉矿化蚀变信息，尽早开拓区域找矿的新局面。

在地质学方法，也包括一些与物化探的交叉学科方法，如构造地球化学、矿脉地球化学以及黄铁矿的热液电性等，它们多具有严格的应用条件和明确的工作目的，而不是全局性的，因此不再多述。