现代勘查技术理论与前沿

现代勘查技术理论与前沿.现代矿产勘查技术理论实际上现在提出的矿产勘查理论不一定比过去的矿产勘查理论更符合地质事实，具有更具体的指导找矿意义，任何矿产勘查理论（成矿分析理论）只是从地质问题的某一方面提出的，因此矿产勘查的实践过程中应具体问题具体分析，要具有自己符合该地区地质客观事实的找矿思路（或思想），这是实现找矿突破的在这里我们不妨回顾一下矿产勘查的理论，或现代成矿分析理论。在这里强调一点：地质找矿必须重视成矿地质条件的研究，任何技术找矿方法（物、化、遥等）都只能作为地质找矿方法佐证（尤其对金矿来说）。现代矿产勘查理论的内容：区域构造成矿分析理论槽区成矿特征：1地槽早期：剧烈下沉，火山喷发，地槽边缘形成深断裂，基性、超基性岩石侵位，相关矿床：Pt、Cr、Cu、Ni和钒钛磁铁矿。2地槽中期：褶皱阶段，花岗岩基形成。矽卡岩型的W矿，热液型Au、Mo、Pb、Zn、Sn、Ta、Li、Be等矿床。3地槽晚期：造山运动结束，地槽逐步向年轻地台转化，中酸性小型侵入体侵位，Sn、Au、Ag、Hg、Sb、As等矿床形成。台区成矿特征：地台区具有盖层和基地双层结构，因此从成矿特征上也有差别：基地岩系主要矿产为：亲铁矿产，Fe、Cr、Ni、Co、Au、Cu、金刚石等，这些矿产多与地台区的深大断裂有关，如山东、辽宁的金刚石矿和胶东地区的金矿集中区等。盖层岩系主要矿产为：石油、煤、沉积非金属矿产。板块构造区域成矿理论该理论以H.H.赫斯(Hess)、A.H.米契尔(Mitchell)等为代表：离散边界：洋中脊，主要矿床：Fe、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Cr、V、Ni等。聚敛边界：碰撞俯冲消亡带，主要矿床：有色金属：Cu、Pb、Zn、Mo、Sn、W；贵金属：Ag、Au、Pt；例如，太平洋沿岸的全球Cu矿成矿带。碰撞缝合线边界：陆陆碰撞，主要矿床：Cu、Cr、V、Ni、Au等。地洼区成矿理论这是陈国达教授提出的区域成矿理论，是重要的第三成矿单元。第三成矿单元是中国境内以印支或燕山期开始所出现的一系列大地构造特点，无论是在地貌反差强度，沉积建造，岩石地球化学，构造变形方面都使得中国的中、新生代可以明显地同以前的变形阶段相区别，命名为地洼区。目前我国大部分地区（除海西期的昆仑地槽、巴颜喀拉地槽和喜山期的喜山地槽等）都进入了地洼阶段，尤其是中国东部地区更是如此。中国东部与地洼成矿有关的矿种：Sn、W、Au、Ag、Pb、Zn、Sb等。地槽多旋回成矿理论这是黄汲清教授在广泛研究了世界主要地槽褶皱带发展历史的基础上，提出了地槽发展的多旋回理论，将地槽发展分为地槽阶段和后地槽阶段共六个旋回。前苏联矿床学家B.И.斯米尔诺夫将地槽分为四大类，成矿特点各有所差异，但总体来说，可分为两大类，即：玄武岩型地槽，有关的矿床为Fe、Ti、Cr、Cu、Au等金属元素为主；花岗岩类地槽：Sn、W、Au、Ag、Pb、Zn、Sb等金属元素。断裂构造区域成矿理论该学派强调线形构造带和深断裂对成矿的重要控制作用，故又称“线形构造学派”或“深断裂构造学派，以前苏联的M.A.法沃尔斯卡娅、И.H.托姆松（TOMCOH)，美国的J.库廷纳等为代表。国内张文佑某些观点和其相似。其主要的成矿分析思路为：利用地质、物化遥确定线性构造带，结合区域矿产分布，确定聚矿构造带。在聚矿构造带上圈出与其他线形构造的立体交叉点，结合岩浆活动、岩石地层、中小构造类型，以及中大尺度的物化探异常，圈出矿田和可能矿床的位置。建造分析和成矿系列成矿理论建造分析理论是前苏联多位矿床学家提出。成矿系列是我国的程浴淇、陈毓川和翟裕生教授等结合我国具体国情，首先从铁矿后扩展到所有矿床，逐步提出的。建造分析基本理论该理论的核心是通过各类地质体物质共生组合规律的分析，恢复和识别其形成环境。不同建造类型反映不同的地质环境和地质历史发展阶段，不同的地质环境有特定的矿床组合，从建造分析入手到查明矿床的时空分布和物质共生组合规律，并用于指导预测勘查实践。如形成与大陆边缘火山岩带的Au矿床，则与安山岩——流纹岩建造有关,Au/Ag比值为1:20时则共生元素为Pb、Au、Sn、Mo等。火山岩——次火山岩建造多与Cu、Au矿床有关。成矿系列理论成矿系列是指在一定地质环境中形成的、在时间上、空间上和成因上有密切联系的一组共生矿床。矿床成矿系列在空间分布上，产于地质历史悠久，构造长期活动具有多旋回成矿特点，构造——地球化学场不同的成矿区带产出不同的金属成矿系列。我国东部与火山岩、变质岩、侵入岩有关的成矿系列。例如赣东北的铜厂斑岩Cu矿和银山Pb、Zn、Ag矿都与燕山晚期的中酸性侵入岩有关，80年代初期，在银山深部也发现了Cu矿，表明了它们之间的内在联系。在时间分布上，在元古代、海西期和燕山期出现了三个成矿系列高峰，且三者具有继承性关系。地质历史时期，金属矿系列元素组合的演化规律是：太古代：Fe、Cu、Au——元古代；Fe、Cu、Ni、Co、Pt、Nb、REE、Pb、Zn、Ag——加里东：Cu、Pb、Zn、Fe、Cr、金刚石——海西、印支期：Cu、Mo、Ni、Co、Pt、Pb、Zn、Ag、Au——燕山、喜山：Sn、Sn、Pb、Zn、Sb、Ag、As、Hg、U、REE、Cr、Fe等。成矿模式成矿模式（矿床模式、矿床模型）是用简明的图表等形式对矿床地质特征、矿床成因和矿床（矿体）产出规律的高度综合和概括。如：黑矿模式、斑岩Cu矿模式、玢岩铁矿模式等。本人认为：成矿模式可以细分成两类，一类是成因模式，主要反映机制和演化，对找矿评价意义不大。另一类是主体反映控矿因素的矿体定位的成矿模式，这对找矿有重要的指导意义。边缘成矿理论边缘成矿理论是由芬兰的加拉(G.Gala)于1981年首次提出的，原苏联的卡赞斯基(Ф.И.Казацкий)等人积极支持。其主要观点是：大部分金属矿床在空间上是沿着大地构造单元（各种板块边缘、大陆边缘、槽台边缘）和地质体（如盆地边缘、岩体边缘）的边缘部位，即异相交接带分布的，时间上是在不同地质时期或成矿作用时期的早期或晚期形成的。国内孙启祯在90年带初期先后发表了“论我国Fe矿的边缘成矿“和”论我国Au矿的边缘成矿“。我国金矿成矿带大者分布在地台边缘，小者分布在古隆起边缘，尤其是我国北方金矿集中区更是如此。地质异常区域成矿理论该理论是由赵鹏大（1991）提出，其基本含义：地质异常泛指与周围总体地质特征不相同有明显差异的地区，包括各种地质、物探、化探和遥感等各种异常的总和。地质异常的分类：全球地质异常、区域地质异常、局部地质异常、小型地质异常、显微地质异常。地质力学成矿理论为我国著名地质学家李四光首创，地质力学的分析方法的主要内容是鉴定结构面的力学性质、确定构造序次和成生联系，建立构造体系，分析各类构造体系对各种矿床形成和展布的控制作用，从而指出矿化局部富集的规律。1研究不同构造体系的控矿作用2研究构造体系的多级别序次控矿作用3研究构造体系不同部位的控矿作用4研究不同构造体系复合部位的控矿作用5研究不同构造形迹特定部位的控矿作用现代矿产勘查技术现代勘查技术主要包括：遥感，物探，化探，找矿物学等。以下主要讨论物探、化探。地球物理找矿地球物理找矿也称地球物理探矿（物探），是以物理学和地球物理学的理论为基础，结合地质学的特点，进行研究某些特殊地质体的地球物理场或某些物理现象（如地磁场、地电场、放射性和重力场），并进行区分矿和非矿地质体的地球物理异常，进而达到找矿的目的。自从80年代以来，由于新技术的引进，和我国自己研的研制。用于矿产勘查的新技术发展很快，地震层析成象(CT)、大地电磁测深(MT)、瞬变电磁(TEM)、连续电阻率剖面测量系统(EH4)、可控源音频大地电磁法(CSAMT)，浅层地震技术。另外，传统的物探方法还有：伽玛能谱测量法、航空及地面甚低频电磁法、压电法、电磁测深、电阻率法、自然电场法、激发激化法、重力法、x射线荧光法、井中物探、高精度磁测、微重力测量等。上述方法在我国固体矿产勘查中均有不同程度的应用。下面介绍几种物探方法的性能：浅层地震技术：高精度地震勘探是近年来地震勘探领域中发展起来的新技术，高分辨率地震勘探是用高信噪比、宽频带数字地震勘探仪器进行野外资料采集，并用相应的手段进行资料处理，从而对地下构造作出精细的地质判断。在当前地质找矿目标由浅至深，地质条件越来越复杂的条件下，地震勘探方法是解决深部地质构造不可缺少的方法。该方法能探测深度在近地表到3000m左右，比一般的方法探测深度大，它可以经图象处理得到地下较为精细的二维结构构造，提供地下的构造形态和分布情况。常规的地震勘探，地震波主频为20Hz左右，当地震波的传播速度为3000m/s，勘探埋深为500m时，可分辨地质体垂直方向必须大于1/4波长，即25m；水平方向必须大于地震波菲湟耳带（与地质体埋深有关）的直径316m。由于地震波的高频成分随传播距离的增加迅速衰减，所以上述分辨率还将随地质的埋深的增加而降低，这样的分辨率远远满足不了找寻金属矿的祥勘要求。高分辨地震勘探所采用的地震数据采集系统具有高信噪比、宽频带的特点，地震主波的频可达几百一致上千赫兹，当地震波的传播速度同样为3000m/s，地质体的埋深为500m时，采用300Hz地震波主频计算则垂直分辨率达2.5m，水平方向分辨率可达50m，因此可以对矿区构造作出精细的描述。采用高分辨率浅层地震勘探法，在金矿进行隐伏矿（构造蚀变带）的探测研究时，进一步了解深部地质界面和地质结构变化，提供了有用的找矿信息，为深部找矿提供了较准确的地球物理资料。在此基础上通过先进的数据处理手段，结合地质、化探综合信息，进行完善的地质解译，提供较详细的深部地质构造解译信息。为金矿提供了基础性、实用性的可靠资料。CSAMT和TEM技术：CSAMT为可控音频大地电磁法，TEM为地面时间域电磁法，属于两种地面电磁法，是80年代以来发展起来的一种寻找金属矿的电法勘探高新技术，具有穿透力强、分辨率高的特点。这些方法在国内外找矿工作中已取得了一定的成效。前者适用于寻找与金矿化有关的蚀变作用引起的电阻率异常带，后者适用于寻找良导型的金矿床、金矿化富集带。伽玛能谱测量实践证明，伽玛能谱测量法是一种简便、快速、有效的寻找隐伏金矿床的方法。通过工作，总结出不同类型金矿床具有不同的伽玛能谱特征。其中与碱性斑岩岩浆活动有关的金矿床具有明显的伽玛能谱铀、钍、钾及F参数正异常，与中基性岩浆活动有关的矽卡岩型、斑岩型金矿具有明显的伽玛能谱U/K参数正异常，与中基性脉岩活动有关的石英脉型金矿具有一致的伽玛能谱K/U参数正异常，与层间滑动带有关的层间角砾岩型金矿伽玛能谱特征则是F参数正异常。这些不同类型的金矿床不同的伽玛能谱特征，对寻找找不同类型的金矿有重要的指导意义。地球物理特征物探方法磁铁矿、铬、镍矿地面和航空磁测钾含量增加航空和地面伽玛能谱测量密度增加或减少重力测量粘土蚀变（电阻率变小）地面和航空磁测，地面电阻率测量，大地电磁测量硅化强（电阻率高）高分辨率电阻率测量，可控源声频大地电流测量，压电测量。硫化物含量高激发激化法构造和断层航空磁测，重力测量、大地电流法、地震勘探法。深部侵入体航空磁测、重力测量、大地电流法、地震勘探法。表1浅成热液金矿床的地球物理特征与物探方法地球化学找矿随着科学技术的发展，化探技术也在不断的改进。有些方法目前在国内外的找矿效果较好。传统的方法如：岩石地球化学法、水系沉积物地球化学法、土壤地球化学法、水地球化学法、生物地球化学法、偏提取与电提取法。其它的方法包括pH值法、电导率法、热释汞法、热释卤素法、氡气测量法、元素存在形式法(MPE)、活动态金属离子法（MMI)、元素活动态测量法(MOMOG)。部分地球化学方法特征与使用范围见下表：方法原理发明时间国家仪器使用范围

探测深度（m)地气法地下深部气体呈微气泡形式上升，通过矿体时将成矿元素吸附于气泡表面带至地表1984瑞典聚苯乙烯薄膜沙漠、戈壁、草原、森林n•100~1000热磁法土壤中的非晶质铁锰氧化物对活动态元素具有强的吸附性，非晶质铁锰氧化物在隔氧还原环境高温加热转变为较强磁性的晶质，将加热后的样品进行分离，测定强磁性部分的成矿元素含量可以反映深部的含矿性。80年代前苏联磁选机土壤覆盖区100~500表2部分地球勘探化学方法简介有机络合物提取法呈活动态迁移上来的元素与有机络合物集合，形成稳定的络合物，利用焦磷酸钠加氢氧化钠浸取剂提取土壤中的有机络合物，测定提取液中成矿元素和指示元素的含量，发现隐伏矿床（体）。70年代前苏联未固结的覆盖物150~500地电化学在自然电场的作用下隐伏的金属矿体周围空间能形成多种金属离子晕。对此用外加直流电场驱逐金属离子，再用极富集金属离子的办法进行找矿，是一种电法和化探方法相结合的方法。80年代极谱仪覆盖区200以上续表2酶浸出法非晶质氧化物比晶质氧化物对活动态元素有更强的吸附作用能力，稀释的过氧化氢容易还原和溶解非晶质的二氧化锰，并将其中的痕量元素释放出来，而结晶质的二氧化锰只起很弱的反应。90年代美国葡萄糖氧化酶和石旋酶冰川和湖积物顺磁共振顺向和逆向状态的未成对电子在一个很强的变化磁场中受到微波作用会产生顺磁共振。有晶格缺陷的石英和硅质岩中含有杂质，有很强的顺磁性，而这种石英中往往含金。80年代澳大利亚同步顺磁共振仪石英脉和硅化续表2构造—地球化学动力学填图在现代地球动力条件下，隐伏断裂即使有十分微弱的活动，松散表层由于流变性等原因而引起谐振放大，而使应力场急剧增强并造成松散表层介质导电的各向异性。80年代末乌克兰电磁异常记录仪覆盖区续表2金属活动态提取法早在上一世纪50年代末，前苏联的地球化学家就提出了依靠活动态调查（Investiga-Tionofmobileform)进行找矿的思想。并认为尽管活动态的含量相对较低，但他们所产生的异常衬值确是最大的。活动态包括在水里、气体里、有机质里和作为吸附的等形态，并且认为水是沉积物中最强的活动态，据此发展了从土壤中提取水溶态化合物的方法（ExtractionofWater-solublecompounds)。以后Lukashev等(1974)、Albil等(1978)、Gatehouse(1977)都使用了水提取法，但这些都是提取贱金属。Losliakov(1988)用水提取法测定金。国内王学求、谢学锦(1988)年研究金的表生存在形式时用去离子水提取金。自从1988年王学求等发现在岩石、水系沉积物和土壤中有大量超微细金，这一发现使对金的存在形式、分散机理和活动态金的提取有了新的认识。活动态形式的金在表生条件下不仅作为离子或络合物的形式存在于各种表生载体中，而且还大量作为超微细颗粒（亚μm至nm）以物理形式被可溶性盐类、土壤胶体、粘土矿物、铁锰氧化物和有机物所吸附或包裹。这些载体很容易被各种试剂所溶解，但存在于载体中的超微细金颗粒却不能被溶解进入溶液中，原因是它们或者不溶解或者被胶体颗粒重新吸附。而这些超微细金也是呈活动态的，正是金的活动态形式从矿体以各种途径向地表迁移，在地表疏松介质中形成活动态叠加含量，带来了深部矿化信息。所以只有提取金属的活动态进行找矿才是最有意义的。与王学求不谋而合的是在1995年的第17届国际化探会议（17thIGES）上Mann提出了活动金离了法（MobileMetal,简称MMI)。MMI已经由澳大利亚的Wamtech公司注册其为注册商标。他们利用MMI技术在70多个地区进行了工作，取得了非常好的效果。在覆盖厚度几m至700m的矿体上方均发现清晰的异常。看来用活动态进行找矿已成为国际化探界不约而同的关注焦点。目前比较成熟、应用比较广泛的提取活动态的方法有：北美利用酶提取非晶质镁的氧化膜法：前苏联利用提取有机物法和澳大利亚提取金属离子法。原始样品加工有机质结合金属提出液吸附可交换金属提出液残渣水提取金属提出液分析子样残渣去离子水铁锰氧化物金属提出液残渣柠檬酸氨焦酸酸钠残渣柠檬酸氨焦酸酸钠过滤过滤过滤过滤处理处理处理处理地电地球化学测量方法地电地球化学测量方法是以岩石、矿石电化学活动性而产生的天然电场为基础的一种方法，而自然电场的分布往往与某些导电型的金属硫化物（如：黄铁矿、黄铜矿）、金属氧化物赋存有密切关系，在这些矿化赋存的地方，自然电场往往十分明显和强烈。金矿的围岩蚀变常发生黄铁矿化，尤其是浸染状的黄铁矿化，黄铁矿氧化时产生诸如K+、Na+、Fe3+、NH+、H+、Li+、Au+、SO2-4、OH-、Cl-等离子。在地下水的作用下生成的离子经过漫长的时间，从蚀变岩和矿体向四周扩散，形成一个离子晕。电导率异常是多种离子成晕的产物，是示矿较强的物理化学综合指标，反映的矿化信息远比单元素要强。并且地电地球化学参数具有简便、快速、现场化的特点。铊地球化学异常法铊与金都是亲硫元素，二者在氧化状态、离子半径（Tl+为0.147nm；Au+为0.137nm)、化学性质方面十分相似，近几年来的研究发现，许多大型、超大型金矿和一些多金属矿都有铊的异常显示，特别是美国的卡林金矿、麦克劳林金矿、加拿大的赫姆洛金矿以及我国即将成为超大型的烂泥沟卡林型金矿等。尽管这些矿床地质条件不同，但都表现出了金与铊的密切关系，这就使得铊成为找金的重要指示元素。铊的指示作用，一方面铊与金异常一起可以确定找金及其他有色和贵金属的有利标志，另一方面铊属于垂直分带序列的中部元素，因而可以研究铊与其他元素的分带特征，确定剥蚀深度、以及矿体可能赋存的空间位置和寻找深部的盲矿体。地气法与地球气纳微金属测量理论与方法地气法：地气的概念是1982年由瑞典兰德大学物理系K.Kristiansson博士和波立登矿业公司勘探部L.Malmqvist博士共同提出的。他们在研究Rn的迁移机制时发现与传统的扩散迁移理论有很大的矛盾。Rn222的半衰期是3.8天，根据计算正常空隙度的干土，在这3.8天内只能迁移1m左右的距离。在上百米深的铀(U)矿上方观察到的Rn异常不可能是通过扩散迁移到达地表的，一定还有另一种比扩散更快的迁移机制。为了解释Rn的长距离的迁移现象，随后这两位研究人员又提出了上升气流零星喷发理论。Kristiansson等（1982）提出了Rn原子流(StreamingofRadonatoms)迁移假说。但要形成持续不断的Rn气体，必须有持续不断的大量Rn气体的产生，显然这是不可能的。Rn原子一定是通过另外气体的持续不断地向上运动而被带到地表。这种作为微气泡的运载气体流(StreamofCarriergas)能够携带Rn原子呈加速向上运动，这种运动速度比扩散快的多。这种运载气体或者源于地球内部(theinterioroftheearth)，或者作为大气与地下气体交换的一部分。这种运载气体称为地气“geogas”。随后他们与1984年在3个不同地区的30个钻孔中26个进行了试验，观测到了地气的流量和成分。气体的流量在没m2的钻孔截面上每分钟在0.006~4cm3之间变化。气体成分主要为N2、Ar甲烷，少量的其他烃类气体和一氧化碳。德国的RULFGEO公司和捷克的地球物理研究所将地气法称作元素分子形式地质找矿法(methodofmolecularformofelements，简称GEO-MFE)。他们推测元素以分子形式到达地表后很快就会转变成气体形式存在与大气中。因此他们用采集大气样品，分析其中的元素进行找矿。R.W.Klusman(1993)在他出版的《资源勘查的土壤气体及有关的方法》一书中，将地气列入到微粒(Particulate)测量中，称地气为地球内颗粒迁移(Particulatetransportintheearth)。尽管该书作者没有解释这一提法的成因，但笔者认为这是很有道理的。既然地气测量不是分析地气中的气体成分，而是分析那些呈颗粒状被气体携带的元素，因此将其成为气体颗粒测量。俄罗斯的Volokh(1994)将地气法列为气体地球化学测量范畴，只不过是他们的解释是金属的射气迁移。我国学者李善芳(1988)和吴传壁(1988)先后撰文将该方法介绍给我国读者。因此童莼菡与1999年开始地气试验时也就引用了国外的名称（童莼菡，1992)。1988年谢学锦在清华大学所做的“激光单原子测试技术在金矿找矿中的应用“的立项论证时，金可能以气溶胶或“金的气体”形式迁移。并提出用激光单原子分析技术去测定这种超微量金。王学求于1990年开始在大尹格庄金矿进行了首次气体动态采样试验，并发现矿体上方异常金的存在。另外瑞典人提出的地气“geogas”这一概念已经申请专利，我国谢学锦等人认为地气（geogas)方法已应用于许多国家的矿山，且已取得反应。因此，这种上升的气体不是局部的，而可能是全球性的，称之为“earthgas”更合适。我国学者伍宗华(1995)称之为气溶胶体测量，并且将此列入到综合气体测量的范畴。任天祥等（1995)将地气测量归为“纳米物质测量”。地球气中的元素组合地球气中的元素组合是比较复杂的，目前能够检测到的元素已达30余种：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、Fe、Mn、Ni、Co、Cr、V、Ti、Nb、Ta、Pt、Ir、Th、Rb、K、Si、Ca、Br、Na。但对金矿上方来说，地气中异常元素组合为：Au、As、Sb、Hg、Ag、K。地区山东安徽四川广西新疆穆龙套奥林皮克坝样品数2121861201171508636背景含量0.010.0130.0130.0210.0170.0350.035金(Au)在地球气中的背景含量测试方法：中子活化；单位：ng\L地区山东安徽四川广西新疆样品数212186120117150最大值0.1600.1400.1700.1030.180最小值0.0050.0080.0020.0050.007离差0.170.080.210.170.25平均值0.0220.230.0300.0350.033地球气中金含量的统计分布AgAsAuBaBrCeCoCrCsEuFeHfngngngngngngngngngngngng1-50.653.6516.264.21692.072.9723440020734.53141-5a0.62.0932.447.82702.362.623162461723.492331-151.092.0230.161.83222.551.62293112182.4194.51-15a0.522.8960.649.53621.970.881142261632.35232山东某地区同一时间和同一地点两次重复采样的分析数据地球气纳米微金属运载气体的组成和来源地下深处确实存在气体已被许多间接的事实所证实：如火山活动排放大量气体、大洋底的黑烟囱和地幔柱中存在大量的气体等。Malmqvist等(1984)用试验证实了地下确实存在上升的气流这一事实。他们在瑞典的Saxberger、Algliden和Langsele三个不同地区不同深度的30个钻孔进行了试验，在其中的26个钻孔中均发现了上升的气流存在。这些结果显示一个特征：三个不同地区由于取样钻孔的深度不同，气流流速有较大的差别。Langsele矿山取样深度最大，深度在610~750m其流速和流量都最大，流速在1~20cm3/min，流量在0.2~4cm3/minm2。Saxberget矿山流量在0.006~0.1cm3/minm2。最浅的Algliden地区气体流量最小，在0.0005~0.0264cm3/minm2。气体的成分为N2、Ar2、O2、CH4，其次是较重的烃类气体和CO2。N2气的浓度含量高于大气中78%的含量，而O2的含量与大气中21%相比明显偏低，与大气成分的显著差别是有大量CH4的存在，而且随着钻孔孔位的加深，CH4的含量明显升高。取样深度N2(%)O2(%)Ar(%)CH4(%)Saxberget60280.210.01.08.860280.012.61.16.260280.610.81.17.662976.29.31.213.462579.613.61.15.867578.514.21.06.468478.419.21.01.461677.915.01.06.0气体成分比例取样深度N2(%)O2(%)Ar(%)CH4(%)Langsele70053.012.20.6534.170045.710.00.5643.870044.49.50.5445.570044.99.10.5146.570250.611.20.6037.870251.911.30.5836.370246.48.90.5344.270253.511.90.6933.970344.79.20.5145.7气体成分比例前人对地气的来源研究主要是依靠同位素示踪技术，He同位素的比值3He/4He：幔源为(1.1~1.4)×10-5，大气：1.4×10-6，壳源：2×10-8。河北张全庄金矿地气中3He/4He：(1.41~1.78)×10-6，平均值为：1.60×10-6高于大气中的3He/4He比值，说明测量气体中有幔源的成分加入。地球气纳微金属形成机理地球深部存在上升的气流，气体的主要成分是烃类气体：He、CO2、N2、O2、Ar等，当上升的气流经过矿体及高含量地球化学块体时，将把成矿元素及伴生元素的活动态部分（nm级颗粒、胶体、离子和各种络合物）捕获到微气泡表面，或超微细金属颗粒称弥散形式分散在气体中形成气溶胶，由于金属是随气体一起迁移的，因此具有沿微通道（岩石裂隙、矿物间隙、大分子间隙）垂直迁移的特点，形成顶部异常，同时也沿宏通道构造迁移形成强烈的峰值异常，但在无矿区，即使存在宏通道也不存在气体中金属异常，但可以形成普通气体异常，气体中所携带的金属在近地表可以被覆盖物所吸收或结合，形成金属活动态异常。A.W.Mann(1995)在解释活动态金属离子的形成时，也认为气体搬运和风化过程中金属的化学释放起着主导作用。气体的搬运已成为覆盖区异常形成的最合理的解释。深穿透地球化学为寻找隐伏矿的需要勘查地球化学家一直在努力研究能探测更大深度的勘查地球化学新方法，如20世纪70年代以前产生的偏提取法（partialextraction)、水化学方法(hydrogeoc-Hemistry)、生物地球化学(biogeochemistry)气体地球化学(vaporgeochemisty)；20世纪80年代发展了电地球化学方法(electrochemistry)、热磁地球化学(TMGM)和地气法(geogas)。进入20世纪90年代，由于寻找隐伏矿已经不再停留在研究和实验阶段，部分方法进入了实用阶段，故一批经改进的新方法应运而生，如：酶提取(enzymeleach)，改进的地气法(geogas)、活动态金属离子提取法(MMI)和金属活动态测量(MOMEO)。在这种背景下“PENETRATION”（穿透）这一术语开始出现(Clark等，1997）。在18届国际化探会议期间，有人将这些方法统称为深穿透(deeppenetration)技术。深穿透地球化学基本概念深穿透地球化学（Deeppenetrationgeochemistry)可以定义为研究能探测探部隐伏矿体发出的极微弱直接信息的勘查地球化学理论与方法技术。这一定义最主要包含着这样几层含意：一是探测深度大，至少应在百米以上；二是测量的是直接找矿信息；三是信息极微弱，通常在ng/g以下。按照这样的定义，不妨可以考察一下在上面列举的方法，究竟那此方法可以列入深穿透地球化学的研究领域？先将这此方法归并一下：一类是与测量地气中金属含量有关的方法，如地气法、地球气纳微金属测量、气溶胶测量、纳米物质测量等，这些方法都是基于气体对金属的搬运，或认为金属具有类气体性质，那么无疑它们的探测深度是较大的，而且实践中也证实在几百米深的矿体上方存在气体中异常显示；如金矿上方就可以直接测定气体中的金，这应算作深穿透地球化学方法的一种。第二类是测定与矿体上方地壤中活动态的金属有关的方法，如有机质结合形式法（MPF）、热磁地球化学法（TMGM）、酶提取法（ENZYMELEACH）、金属活动态测量法（MOMEO）和活动态金属离子法（MMI），这些方法探测的是直接指标这一点是肯定的，但它们的探测深度到底是否足够大，这一点已经被越来越多的实例所证明，如MMI在700多米深的矿床上方可以有效地圈出异常。第三类电地球化学方法，探测的是直接指标这一点是无容置疑的，但它的理论基础却一直是颇引起争议的话题，如果按照它的电化学迁移机理，根本就无法实现较大深度的探测，但实际上它的探测深度又是很大的，所以有人认为它提取得只不过是通过其营力早已被搬运至地表的离子。第四类植物测量方法，从传统的植物测量的理论来讲，通过植物根系抵达矿体对元素的吸引而在植物体中得到富集。如果按照这样的解释植物的根系最多只能达到几十米的深度，所以植物测量在一开始提出时的明确指出是为了探测50米深以内的矿床。按照这一理论植物测量不能列入深穿透的范畴。但植物的吸收不应该限于根系所能抵达到矿体深度对成矿元素的直接吸收，还应该包括植物根系对被其他营力搬运至地表或近地表后成矿元素的再吸收。所以从这个意义上讲植物测量也应列入深穿透地球化学研究范畴。第五类水化学方法尽管地下水可以达到很深的部位，但象一些干地旱地区潜水面很深，这样无法将元素搬运至地表，所以水化学是否能探测很大深度，还没有足够的资料证明。所以以暂时不列入其中。第六类气体测量法，尽管它探测的深度可以很大，但它测得的指标是简接信息，无法判断深部到底是由构造还是由矿引起的。并且也无法回答是由何种矿引起的，异常具有多解性，故不能列入深穿透地球化学范畴。深穿透地球化学的研究内容一研究异常的形成机理地表覆盖物中形成叠加含量异常的机理无非有下列几种：①风化过程中元素的物理和化学释放；②离子扩散作用；③氧化还原电位梯度；④蒸发作用；⑤毛细管作用；⑥植物的根系吸收作用；⑦地下水循环；⑧气体搬运。二异常模式的特征各种方法目前所发现的矿体上方异常模式有以下几种：顶部异常，双峰异常，三峰异常，多峰异常；组合异常。三每种方法的适用范围CHIM(电地球化学方法）MMI（活动态金属离子法）提取的是离子态的形式，故对那些易呈离子形式的金属元素，像贱金属和多金属矿化比较有效；MOMEO(金属活动态测量)提取的不仅只是离子态的形式，还包括超微细的金属，故对于不宜形成离子形式的金矿效果较好；MPF(有机质结合形式法)方法只能提取有机质集合形式的金属，所以对有机质发育地区效果较好；CHIM由于受到仪器和供电条件的限制，无法应用于区域工作；GEOGAS的积累提取也无法应用于大规模的区域工作，而快速动态提取NAMEG(地球气)就可以应用于区域找矿工作。四探测深度现在对这些深穿透方法到底能探测到多大深度，能否利用异常的强弱和形态及元素组合来推测矿体的埋深是大家普遍关心的问题。因为这直接涉及到能否对矿体实现三维定位的问题。人们都知道地球化学方法只能实现对矿体的二维定位，即平面定位，而无法实现深度定位，如果要达到真正意义上的深穿透，就必须做到这一点。深穿透地球化学要做到这一点，恐怕还有很长的路要走。气体与流体地球化学方法一气体地球化学方法气体地球化学方法是利用气体物质进行找矿的方法。严格地讲这种气体测量是测定本身呈气体的元系或分子，如CO、SO、烃类气体、汞蒸气和氡的气体等。这些气体都是金属矿的简接指标，而新发展起来的“地气”测量是测定气体中的金属，这些金属本身并不是气体形式，只不过以某种方式存在于气体中，所以气体地球化学测量不应包括“地气”测量。气体测量包袱汞气测量（CO、SO、HO）烃类气测量和放射性成因气体测量。气体测量从其开始提出与发展帐目标很明确就是要找寻在厚层覆盖物理埋藏下的矿床。气体测量中研究最多应用最广也最成功的是汞蒸气测量。为汞气测量奠定了理论和方法学基础的早期有影响的著作是由萨乌科夫（1946）所著的《汞的地球化学》一书。跟随萨乌科夫的思想，前苏联工作者于20世纪律50年代开始尝试用比色法测定汞，并在汞矿上方发现了汞矿异常，在金属硫化物矿床上方发现汞的气体分散晕，其后前苏联的Fursov等进行了大量的研究工作，并对前苏联的工作进行了系统的阐述（Fursov等，1990）。萨乌科夫著作于1955年谢学锦翻译介绍给中国读者后，中国的郑康乐（1959）率先在中国开展了应用汞气测量找矿的试验，但直到20世纪70年代后中国的许多研究工作者莫根生（1979、1981、1982、1984）、卫敬生（1981）、郑康乐等（1982）伍宗华等（1981、1994）、李生郁等（1981）作了大量从理论到应用和仪器研制等的系统性研究。在西方国家最早作此项工作的是Hawkes等（1962）及James等（1964），美国地质调查所的McCarthy等（1969、1972、1986）、Hinkle（1984）。Klusman（1993）在其著作“Soilgasandrelatedmethodsfornaturalresourcesexploration”中的对这些工作进行了系统的阐述。Fursov(1990)概括了汞气测量在前苏联的应用。他们报道了在70多个已知矿床上方所进行的试验，都取得较好的反应。并在一些未知区根据汞异常进行钻探，发现了新的隐伏矿床。实例一是他们在一破碎带利用汞气测量成功地发现了铅锌矿床。其上方虽发育有原生晕，但被20-40米厚的运积物所掩埋，故地表土壤测量不能发现Pb、Zn、甚至Hg的异常。而汞蒸气测量却能在地表发现清晰的异常。根据汞蒸气异常进行钻探打到地下地700-900米深的矿体。另一例是产于火山岩中的铜矿床（主要是黄铜矿）上覆盖有300余米在成矿后沉积的灰岩及沙岩。根据地表发现的汞蒸气异常打到了隐伏矿床。从文献报道中，汞气测量被用于金矿勘查的首例是McCarthy（1972）在Nevada（1972）州Cortez分散侵染型金矿所作的汞气测量实例。该矿上方被厚30米的冲积物所覆盖。汞气的采集是使用在塑料盖底部放置金丝，采集时间两个小时，使用无火焰原子吸收分析。测出的汞高含量带与金矿的分布非常吻合。前苏联在一个已知金矿所做的试验实例（fur-Sov,1990)该金矿被40米的黄土覆盖，土壤中气态汞测量很好地揭示了矿体的存在，他们的采样技术是使用采样器在深0.5-0.7米的位置抽取气体，通过滤膜进入金丝管中，汞被金丝捕获然后再将汞从金解吸附，用无火焰原子吸收分析。异常含量范围一般在15~20pg/L背景含量在5~10pg/L。我国伍宗华等在山东仓上利用汞气测量发现构造交会带，山东六队根据这一线索进行进一步的工作发现了大型仓上金矿（伍宗华，1994）从上述实例看来，汞蒸气测量似乎已可以完全解决被厚层运积物或厚层成矿后岩及火山岩覆盖下隐伏矿床的找矿问题。其实不然，汞蒸气测量的发展道路一直坎坷不平，在不同地区应用的效果差异很大，各种报道互相矛盾，过去一直把这种情归之于不同地区气候、季节性变化、地表覆盖物性质有关。Klusman(1990)认为汞蒸气测量除对汞矿外实际上一种间接的找矿方法，最近的一种新看法是汞蒸气并不是来源于各种矿石中的伴生矿物，而是来源于断裂构造和破碎带，因而汞蒸气测量可以非常有效的圈定隐伏的构造。但圈定的构造可以是含矿的，也可以是不含矿的。在一般情况下，只要有矿化就有汞异常（因为矿化都与一定的构造有关），但反之确不成立。这似乎可以满意地解释在不同地区应用汞蒸气测量结果出现的扑朔迷离的现象。由于气体能够从地下深部向上迁移数十、数百米甚至更大的距离，因而在20世纪70~80年代不少勘查地球化学家认定气体测量是解决深部找矿的最有远景的途径。进行了大量的研究工作，不仅研究汞蒸气，而且研究其他从深部上升的气体，包括CO2、⊿O(氧耗量)、COS、H2S、CH4以及正在开始的甲基化元素如：甲基硫、甲基砷等。这些气体与矿体的关系更为复杂，其中涉及许多化学的、生物化学的、微生物化学的过程。二流体地球化学方法流体作为成矿物质的搬运载体和搬运动力，记录了成矿过程的动力学条件及与成矿有关的各种信息。过去地球化学家对流体的研究主要是为了研究矿床成因和成矿的物理化学条件。而直接用于找矿的研究却做得很少。但近年来，由于对流体在成矿作用中的意义获得更深入的认识，以及分析技术的改进和高灵敏度仪器的出现，使得流体应用于找矿逐步得到重视。就目前而言，对利用流体进行找矿，还只停留在研究流体包裹体的物理化学条件、流体的成分进行简介的找矿。而直接研究流体中的成矿元素进行找矿目前的工作相当有限。流体在矿产中的应用主要表现在以下几个方面：1应用流体的数量和形状，热液矿床通常与大量流体流过周围岩石有关，所以矿体周围由于流体的作用形成重结晶带，越靠近矿体中心部位，流体的数量随之增加。（Yermakov,1966）。许多研究者发现流体数量与矿化规模有直接的联系（Chivas,1977;Rankin,1983;Burlinson,1983;Rankin,1988）。谢奕汉的研究发现有矿和无矿流体的形状存在较大差别。2流体气体分析，许多热液矿床都有明显的流体化学组成，富含某些气体。Shepherd等（1991）对黑色页岩金矿的研究发现含金矿体流体中CH2和N2的含量明显高于不含金石英脉，在与区域变质岩石同时形成的石英脉中，N2/（CH4+CO2+N2）的比值要低。Burlinson等（1991）的研究表明金矿化与流体中富含CO2有关，流体中CO2的含量可用于圈定矿体。Kesler（1992）预言：流体分析技术在不久的将来应用于矿产勘查的观点将更加明朗，并且应用将更加广泛。他说流体气体分析之所以会成现代矿产勘查有吸引力的方法，主要有如下几原因：流体气体分析能够提供对流体化学和成矿机制的洞察，从而能够识别一组相类似的地质环境中哪一种更有利于成矿；其次流体气体分析样品比其它样品更均匀，可以避免贵金属分析由于粒度效应造成的分析误差；最后，流体气体分析可以圈定成矿热系统的范围和几何状，提供了追踪热液系统中心矿化部的方法。3流体中固相微区分析，利用电子探针或激光探针发现成矿流体中载有成矿金属固体相（Ea-Dington,1974;Sawkins等1981；Chryssoulis等1983；Rankin等1990）。4流体微量元素定量和半定量分析，ICP-AES和ICP-MS为流体中微量元素的分析提供了快速、灵敏和多元素测定的手段，许多研究者已经开始将这些技术应用于流体中微量元素测定研究（Alderton等1982；Rankin等1990；Alderton等1992）。这些方法在流体微量元素测定中的应用无疑将为把流体分析技术直接用于矿产勘查成为可能。但到目前为止，还没有将分析流体中的金等元素直接用于金矿勘查的报道。Shepherd等利用质谱分析英国北威尔士的Dolgel-Lau金矿带中的石英包裹体中的流体气体，发现含金流体与不含金流体中的气体有明显的差别。含金石英与不含金石英相比，流体中CH2和N2的含量要明显偏高。流体中气体含量与矿脉的含矿品位存在明显的对应关系。在与区域变质岩石同时形成的石英脉中，N/（CH4+CO2+N2）的比值要低。目前对流体的研究大都还是局限于对流体包裹体的研究。实际上地球内部存在大量广泛分布的宏观流体已经被越来越多的证据所证实，并有研究者开始从更广泛的意义和范围提出许多新的见解（杜乐天，1996）。对大规模流体的研究有助于大型矿床的预测和成因探讨，并且许多国内外的学者已经开始这一工作（何知礼，1994；季克俭等，1994）。先后工作或考察过的金矿集中区有：黑龙江的佳木斯地区、吉林夹皮沟地区、辽宁的丹东地区、山东胶东地区和鲁西地区、河北张家口地区、河北金厂峪地区、河南小秦岭地区、甘肃北山地区、内蒙赤峰地区、山西大同（五台地区）地区、滇-桂-黔金三角地区（微细粒浸染）。危机矿山找矿要重视成矿地质背景的研究任何矿床都是区域地壳综合演化的结果，因此成矿地质背景的研究不仅是矿床地质研究的重要内容，也是找矿地质研究的重要内容。长期以来在矿山找矿的过程中不少人只注意矿山地质的局部地段，没有从宏观上把握矿山找矿的潜力，往往找矿收效甚微。构造、岩浆岩、老地层构造、岩浆岩和老地层是中国东部地区金矿成矿必不可少的条件，可能有人认为，这个谁都知道，我在这里讲的构造、岩浆岩是指在统一地质背景下，统一应力场的产物，也就是说，构造、岩浆活动、及成矿是相匹配，地球内动力是一致的，老地层是指Ar、Pt1的中高级变质岩。构造：一般中、大型金矿（田）的就位，多受二、三级基底隆起与另一组深大断裂构造的交汇处控制。

矿床多定位于隆起区和沉降区（断陷盆地）过渡带，即隆起区的边缘。

矿床内矿体多定位于最小的断裂构造中。岩浆岩：岩体的产状以岩株最佳，矿床多产出在岩体的外接触带，距岩体5km以内。

岩体成岩与成矿时间相近，时

差多在10~40Ma以内。

岩性以酸性岩为主，且为I型

成矿前后各类脉岩高频率、高

密度产出。老地层（Ar、Pt1)：过去许多地质工作者认为，Au的丰度值比较高的一些老地层，如：泰山群、胶东群、桑干群、太华群、建平群、鞍山群、迁西群等。是金矿成矿的矿源层。15余年来笔者金矿找矿的实践认为：老地层必须经过一个岩浆旋回，才能真正提供金的物质来源。断裂上下盘成矿问题：过去一般认为，断裂上盘成矿有利，但对金矿来说断裂下盘对金矿成矿有利。过去一般认为，断裂交叉点对成矿有利。但对金矿来说，断裂交叉点对成矿不一定有利。3近20几年来世界超大型金矿的发现实例（1）美国卡林、金坑(GoldQuarry)金矿：上世纪60年代，地质学家R.J.Robert提出，在内华达州尤里卡县的卡林(Corlin)地区发现了逆断层上盘的构造窗中有微量金和伴生的As、Hg、Sb、Ti高异常带。金矿化发育地带往往是含炭质较高的不纯的碳酸盐岩类和粉砂岩类，有晚于沉积围岩的火山活动，并有低序次的断层发育。纽蒙特矿业公司(NewMount)在槽、井探矿的基础上进行钻探，结果在第三钻就穿过25m厚、金品位34g/t矿体，金属量110吨。1979年，在卡林镇西北11km处发现了金坑金矿，平均品位1.519g/t，金属量220t。该类金矿的形成条件：大规模的逆掩断层，围岩的岩石类型——碳酸岩类、粉砂岩类、硅质岩类、(碧玉岩、燧石岩）凝灰岩、或其它火山岩类。主要是多孔和裂隙发育的薄层状岩石控制。成矿时代：从早前寒武纪到晚白垩世都有金矿产出，而以奥陶——泥盆纪冒地槽型海相沉积建造及优地槽海相沉积建造夹火山碎屑沉积岩为多。围岩蚀变：以硅化、高岭土化、白云母化为主，所以，常常被人忽略。(2)麦克劳林（Mclaughline)金矿：美国加利福尼亚纳帕县境内，旧金山西北20km。70年代末，霍姆斯塔克（Homestocke)公司为了保持在美国的金矿地位，研究对比了世界上大型金矿的地质特征及成矿条件，以及各矿床的时空分布规律，据Au、Hg共存于同一成矿带、同一矿区，甚至同一矿体以及在空间上、时间上和成因上的伴生关系，在一个老的Hg矿区进行了详细的地质研究，结果发现了Mclaughline金矿。这充分说明研究元素的地球化学性状对地质找矿的重要意义，该矿床为一细脉浸染状浅成低温热液矿床，产于前寒武纪深变质岩中，伴生辉锑矿和辰砂，并含银，Au：Ag：Hg=1：1：2。金的平均品位为4.712g/t，金属量100t。重要启示：原来为Hg、Cu、Ag、Pb、Zn等矿种的多金属矿，应重视深部与外围伴生金的寻找。（3）赫姆洛（Hemlo)金矿：本矿床位于加拿大安大略省苏比利尔湖的北岸马拉松附近。本世纪40-50年代进行过勘查和地质填图。70年代末，人们仍希望根据以往的经验，预期在石英脉中找到金矿，但是该区都是硅化和绢云母化变质火山沉积岩，没有找到石英脉。1977-1978年安大略省地质调查所在该地区又进行了700多km2的地质填图，最后在赫伦湾原发现金的地点以西4km处，得到9.5g/t的分析结果，因而引起注意，放弃在石英脉中找寻金矿，转而在硅化和绢云化变质火山岩中找金。1981年1月科罗纳（Corona）公司选择靶区开钻，同年12月获得理想效果。到1983年末，就在戈尔登钦特矿段探明矿石储量2165万吨，金品位9.45g/t，金储量207吨。同时科罗纳公司又与泰克公司一起，在另一矿区探明矿石储量1050万吨，金品位10.9g/t，金储量115t，拉克(Lack）矿产公司又在另一地段探明矿石储量3810万吨，其中2900万吨金品位6.86g/t，获金储量200吨。赫姆洛金矿产于晚太古代（28-29亿年）绿岩带中，呈东西向大向斜向构造。核部为变质火山碎屑岩及变沉积岩，两翼为基性火山岩。含矿层产于硅化和绢云母化变质火山碎屑岩与变沉积岩的接触带上，岩石变质程度较高，一般已达角闪岩相。主矿带下部主要由块状重晶石组成，重晶石带可能占全矿带的一半，其余为黄铁矿绢云母片岩。矿床特点是含Hg、Ti矿物组合，矿石的金属矿物组分十分复杂，除上述黄铁矿、重晶石外，还有辉钼矿、辉锑矿、雄黄、雌黄、辰砂、毒砂、砷锑矿、自然砷、钛铁矿、磁铁矿、自然金、方锑金矿以及其他锑砷铅铊等各种硫盐矿物；（4）奥林匹克坝（OlympicDam)金铜铀矿床：位于南澳大利亚州弗林德斯山西侧的利克里克附近。1976年根据遥撼图象分析对比区域地质特征，采用航测和地面地质、物化探测量发现。区域构造受北西向奥林匹克坝地堑（或裂谷）控制，地堑长大于7km，宽4km多。含矿层为晚元古代浅变质的花岗质角砾岩和赤铁矿层，花岗质角砾岩即由含铜、铀、稀土、金和银的砾石组成，矿床至少有现两次矿化作用。较老的矿化产生在沉积作用期间，沉积了层控型赤铁矿，重晶石等，并可能与火山引起的地热作用有关，矿化受地堑控制，最大厚度达350m。后成的辉铜矿、斑铜矿和金矿化以及与之