地球化学勘查的研究现状、发展趋势.ppt

1、浅析国内外地球化学勘查的研究现状、主要进展及发展趋势,物探0901班 武孝 200911020121,（一）地球化学勘查的研究现状,1798 年，B.M.谢维尔金提出了“矿物邻近性”的概念。1849 年德国 J.F.A.布莱绍普特揭示了矿物共生组合的规律性，对推断铁帽和矿化露头下部可能的矿化情况提供了依据。,1、国外地球化学勘查的研究现状,1936，艾盂斯发现了内生金属矿床周围矿物组分的分带现象，并作了完整叙述。 1939，费尔斯曼等人研制出土壤测量方法。在此基础上，萨弗朗罗夫、博伊尔等人为该方法的理论和方法技术做出了卓越的贡献，为勘查地球化学找寻残坡积层覆盖下的隐伏矿床提供了一种有效的方法技

2、术。,1970 ,J.H.奥弗钦尼柯夫和 C.B.格里戈良对原生晕的形成及其实用意义进行了研究。1976 ,C.B.格里戈良等发表了一篇有关原生晕方法的总结性文章，报道了原苏联对热液矿床原生晕方法的研究成果。其中，最重要的是提出了热液矿床原生晕具有分带性及元素组分分带的统一分带序列和计算元素分带指数的方法，以及评价矿化侵蚀截面的累加晕和累乘晕比值等指标。以上研究为半出露盲矿床的地球化学勘查提供了理论基础。,TVogt 在挪威进行的水化学测量可能是现代水化学勘查的早期研究(AALevinsson，1974)。20 世纪 40 年代俄罗斯开始将水化学勘查方法大规模用于找矿实践。20 世纪 60 年

3、代后，加拿大、美国和澳大利亚等国相继开展了大规模的水化学测量。1922 年 A.基里柯夫最早试验用 Rn 气测量找寻放射性矿。G劳伯梅尔(1929)试验用烃类气体找石油。A.A.萨乌科夫(1946)和 E.A.谢尔盖耶夫(1957)首先提出，并试验用汞蒸气测量找汞矿和其他金属矿。,20 世 纪 70 年 代 加 拿 大 巴 林 杰 公 司 的 Weiss 和 Barringer 等 人(A.RBorriger，1966)提出用大气尘埃找金属矿。加拿大巴林杰公司将大气中金属组分的测定应用于矿产勘查，该公司 Weiss 和 Barringer 等人曾秘密从事气溶胶测量方法研究达十年之久，先后研制出

4、空中微迹测量系统(Airtrace)和地面微迹测量系统(Surtrace)，他们采用 ICP 分析大气微尘中的二十多种金属组分，后因影响因素较多、难以追索到异常源而中止。,美国地调所J.R. Clarke等人在20世纪80年代中期研制出酶浸析法寻找金属矿，这种方法在美国和南美许多国家发现了新的隐伏矿。据称该方法在冰碛物覆盖区尤为有效。随后 Clarke 等人和中子活化分析公司与 ACTLABS 联合，在加拿大、美国及南美许多国家的实验室将酶提取方法大规模引入市场。,L.Malmqvist 和 Kristiansson(1984)研制出地气法（Geogas）找隐伏金属矿床。20世纪80 年代初，

5、瑞典 Lund 大学物理系和布立登(Boliden Mineral)公司合作，提出金属元素从地下深处以微气泡附着气体形式上升到地表并在矿体上形成成矿元素异常的思想，据此开始研究并使用一种新的“金属气体”测量技术，即地气测量。他们在本国及其它国家的 30 多个地区进行试验，发现地气异常与矿化存在明显的对应关系，并对地气迁移机制也作了许多工作。,20 世纪 80 年代初，捷克和德国学者合作介绍了一种元素分子态的气体找矿方法(GEO-MFE)，进而提出元素在深部可能以分子形式迁移，到达近地表时，成为气溶胶(Aerosol form)。他们除用于找金属矿外还找非金属矿(如萤石脉)，更多的用在深部断裂构

6、造填图及大型建筑物的选址等。俄罗斯也有类似研究，戈里格良博士于 1997 年 3 月份访华期间，就介绍了其研制的离子晕找矿法，但在俄罗斯一般将此类方法统称为气体地球化学方法。,20 世纪 70 年代后期，国外集中力量研究各种能寻找隐伏矿的新思路、新方法、新技术，相继诞生一系列寻找隐伏矿的方法技术，如地气法、地电化学方法、酶淋滤、程序热释、偏提取等方法。这些方法在一些特殊的景观区找残坡积层覆盖下的隐伏矿、半出露盲矿和埋藏较浅的掩埋矿，均能获得较好的找矿效果。,20世纪80 年代以来，环境问题日益受到重视，区域化探工作服务于环境地球化学的势头迅猛增长，同时区域成矿地球化学环境和条件的研究也受到极大

7、的重视。这些研究极大开阔了人们的视野，随着计算机技术的飞速发展，地质成矿理论研究的不断深入，物探、化探、遥感技术的不断进步与融合，提供丰富的找矿信息，综合解释与预测成为重要的发展趋势。,1924 年李四光在湖北用岩石测量方法研究侵入岩岩体中常量元素的组分特征(吴承烈，1987)用于找铁矿，这可能是世界上最早应用岩石测量找矿的研究。1952 年谢学锦在安徽月山发现了铜的指示植物海州香薷，这种植物后来被列为世界上最重要的铜的区域性指示植物，为我国长江中下游地区寻找残坡积层覆盖下的隐伏铜矿床提供了一种有效的指示标志。,2、国内地球化学勘查的研究现状,20 世纪 50 年代末，我国就进行了岩石测量(原

8、生晕)方法找盲矿的试验研究。1957-1959 年邵跃、谢学锦等人在甘肃白银厂、辽宁青城、关门山、安徽贵池铜山、湖南黄沙坪和广东大宝山等地开展了原生晕找隐伏矿的试验研究，并找到新的半出露矿体。,20 世纪 70 年代，吴承烈、朱炳球等(1976-1978)曾对我国斑岩型铜矿床进行了原生晕方法研究，并在安徽沙溪斑岩铜矿床的找矿勘探中取得了良好的找矿效果。20 世纪 70 年代之后，伍宗华、金仰芬等（1970-1980）在我国开展了壤中气测量的研究。其中包括：壤中气汞测量，壤中气 CO2测量，壤中气甲烷测量等方法研制和有效性试验，并在河南上宫等地，找到了新的隐伏矿体。,20 世纪 80 年代之后，

9、航天工业部的高云龙等人参照前苏联的理论及仪器开发出相应的地电化学工作设备，费锡栓、刘吉敏等（19801990 ）开展地电化学寻找隐伏矿试验和找矿应用；伍宗华等（1983）及蒋瑞金、任天样、高平等人（1980-1990）先后开展了水电化学方法找隐伏矿、水化学方法找隐伏矿及植物地球化学测量的有效性试验。,20世纪90 年代以来，根据金矿成矿晕的多期叠加的特点，李惠提出构造叠加晕法在矿区深部及其外围预测盲矿，取得显著效果；伍宗华等（1993）提出，矿床周围元素在原生分带序列中的位置与该元素的赋存状态有关，据此修正了以往一成不变的元素分带序列；欧阳宗圻、李惠、邹光华、吴承烈等人（1990-1995）分

10、别进行了有色金属、金、铜矿床的地质-地球化学模式、地球化学异常模型研究。邵跃（1997）总结了他多年找矿工作实践提出岩石地球化学测量的采样方法和异常评价方法，为岩石地球化学找矿提出一套完整的理论，完善了地质地球化学找矿的方法技术和理论。,谢学锦（1998）利用深穿透地球化学概括了20 世纪90 年代出现得各种新方法、新技术，并将深穿透地球化学定义为：研究能探测深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。 毫无疑问，20 世纪 80 年代以来各种深穿透地球化学方法的涌现是寻找隐伏矿新方法进行的多方面成功的探索。这些方法在大量的实践中提出的理论与方法技术问题将为勘查地球化学提供新

11、的研究领域。,从 1978 年开始的中国区域化探全国扫面计划（1：20 万-1：50 万），规模最大、完成最好，到 2000 年底已完成 600 余万 km2，主要用于矿产勘查并取得了良好效果，发现各种矿床 1070。我国近 10 年来找金矿取得重大突破，首先是查证了大批显著金异常的结果。金矿属难识别矿种，化探异常在找金矿中起到了关键性的导向作用 。,区域化探的首要目标是矿产资源勘查，主要是运用水系沉积物测量方法，部分采用土壤测量方法，以其测量的结果，经过窗口滑动平均处理，绘制元素地球化学图，用于研究元素含量在广大面积内空间分布规律和确定重要成矿带，迅速从中圈定具有找矿远景的靶区。在区域化探工

12、作的早期，筛选评价异常的主要依据是异常本身的特征，即成矿元素的含量、异常规模和元素组合，并结合地质条件和解释者的经验进行评价，主要挑选“高、大、全”的异常进行检查。这一方法在寻找地表矿阶段十分有效当然在使用中方法手段也不断有所改进，但所依据的核心还是异常本身的各种参数。但是，异常的强度、规模、元素组合受多种因素影响，不仅受物源的(地质的)、原生的以及表生作用的影响，甚至还受确定异常、背景的方法的影响。因此，方法筛选评价异常往往会出现不少失误。,为了减少这种失误，在传统经验方法的基础上做了不少改进，还引进了数学和计算机技术，如：划分子区，分别确定背景和异常下限；背景校正，消除景观条件、分析批次误

13、差；多参数综合异常等。所以，围绕着从大量异常中筛选出可能与矿有关的异常并提高查证异常的见矿比率，特别是提高发现大矿的比率，勘查地球化学工作者进行地球化学景观分区的研究、异常分级分类的研究、地球化学块体与异常关系的研究、地球化学环境与成矿区带的研究等，这些研究在勘查地球化学找矿方面作出巨大的贡献。随着人们对环境问题与可持续发展的关注，区域化探的应用领域不断拓展，同时多目标的 76 元素的地球化学填图计划，为成矿地质环境及稀有、分散元素矿床和难识别矿床的发现提供重要的找矿线索。,第一发展期(1950 年以前)。这时期，勘探者主要依靠肉眼观察地表露头找矿，以土壤测量和水系沉积测量为主要手段，对于土壤

14、中的地球化学异常，用探槽或浅井揭露矿体。人们这一阶段延续的时间最长，找到的矿最多。据R.W.Boyle(1977)统计，迄今为止，世界各地开采的矿床 80以上是在古人开采的基础上进行的。,3、国内外地球化学勘查的发展阶段,第二发展期(1950-1970 年)。这一时期，各国普遍加强了矿产勘查活动，在受多来源多成因的新成矿理论指导，发现了大批新矿床。原子吸收技术的发展，促使地球化学找矿方法得到广泛应用，围绕着区域地球化学填图和矿区外围找矿，以土壤、岩石测量和气体测量为主要手段，其主要寻找的对象扩展到半出露盲矿等隐伏矿类型。这一时期，勘查地球化学的探测深度明显增大，找隐伏矿的效果日趋显著。,第三发

15、展期(1970-1990 年)，也可称之为综合模式找矿期。随着地、物、化、遥各种方法技术在找隐伏矿方面的长期研究，积累了大量矿床产出地质特征和物化探异常特征的基础上，系统总结了各类典型矿床的异常模式。奥林匹克坝巨型 Cu-U-Au 矿床的发现，是综合模式找矿的成功典范。由于数学和计算机技术在地学领域的广泛应用，使综合找矿模式沿着定量化和数字化的方向发展。,第四发展期(1990 年以后)，为信息找矿期。这一时期，找矿难度明显加大，找隐伏矿的方法空前增多，探测深度明显增大，所获信息量成倍增加，推断解释的不确定性也随之增加。既需要现代高新技术，又需要多学科的综合研究，越来越多的研究者将成矿作用置于岩

16、石圈、地壳、乃至整个地球-宇宙体系的演化过程来考虑。勘查地球化学找矿，以某些微观或超微观信息的获得，使间接找矿为主的信息找矿期又重新返回到直接找矿为主的时期。因此，发展高灵敏度和大探测深度的勘查地球化学方法，具有特别重要的意义，并预示着一个找隐伏矿的新时期的到来。,（二）地球化学勘查的主要进展,深穿透地球化学中元素垂向迁移理论及模型有：离子扩散作用；毛细管作用；蒸发作用；地下水对流或循环；植物根系吸收； 微生物活动；自然电位场(电化学模型、还原囱模型、雷暴电池)；,1、深穿透地球化学中元素迁移理论新进展,离子扩散迁移模型 矿体或矿体风化后会在矿体及其周围存在高浓度成矿元素及其伴生元素离子。 由

17、于近矿离子浓度高“远矿离子浓度低”所以会产生离子浓度差， 离子扩散迁移主要是由于离子浓度差的原因“离子由高浓度向低浓度扩散。这种扩散表现为从矿体到地表连续的晕圈结构” 即在靠近矿体部位最高“远离矿体浓度逐渐降低。 这种迁移模型”在地表采样时“发现的是矿体顶部的异常。,地下水溶解迁移模型 地下水溶解迁移是指矿体中的化学元素被地下水所溶解“随着地下水的运移而被带到地表( 地下水迁移表现为垂向运移和侧向运移”也就是通常所说的上移水成异常和侧移水成异常。其中：上移水成异常是水溶液中的元素可以通过毛细管上升和植物根系吸收向上运动，输送到地表以后由于水分的蒸发而沉淀。,侧移水成异常是元素被地下水溶解，随着

18、地下水运移到渗出带，在某种沉淀障上析出，形成侧移的水成异常。 在地表采样中会出现2处异常，一个是垂直运移异常，另一个是侧移异常。这种水成异常在低水位的干旱地区，近地表水成异常受到制约，因为潜水面太深，甚至在矿体以下，无法将元素携带到地表。,地气流迁移模型 Kristiansson等指出通过矿体的微气泡流能将矿体中微量组分带到地表。他们提出隐伏铀矿上方观测到的Rn原子流是通过其他气体持续不断地向上运动而形成的，这种作为微气泡的运载气体流能够携带Rn原子加速向上运动，运动速度比扩散要快得多。这种运载气体或者起源于地球内部!或者作为大气与地下气体交换的一部分， 这种运载气体被称为地气。,气体的来源可

19、能有以下4种：与大气交换有关的气体；当地土壤产生的气体；矿床氧化产生的气体；地幔排气。Cameron等认为地气流的形成有3种机制：气压泵，矿体及周围介质中充满了气体，高气压与低气压的旋回过程形成气压泵!高气压将空气压入，而低气压使空气将岩石或矿床中的气体带出；冬季呼气作用，在冬季，暖的空气在山顶上从岩石裂隙内释出，代以冷空气和蒸气从山脚下方深部上升，形成冬季呼气作用；地震泵，一种更强的推动营力是地震泵!这是在地震多发地区发生的现象。,多营力迁移模型 深穿透地球化学异常的形成是多营力接力迁移的结果，可以概括为：矿床本身及其围岩中存在成矿元素或伴生元素的活动态形式，包括各种离子、络合物#原子团、胶

20、体、超微细的亚微米至纳米级金属颗粒、铁族元素氧化物吸附和包裹金属、碳酸盐包裹金属和矿物颗粒间的成矿元素独立金属矿物、自然金属、金属互化物、硫化物等。,如果矿体覆盖厚度不大，各种营力包括地下水循环、离子扩散、氧化还原电位梯度、蒸发作用、植物作用、地气流等都可将矿床元素组分迁移至地表。对于厚层覆盖，在不同的气候与地形条件下，这些营力所起的作用会有很大不同，是多营力接力迁移而完成元素从深部向地表的传输过程的。,如果是在潮湿地区，地下水溶解，并在充水的通道中向上迁移，到达接近地表时离子扩散、植物作用、蒸发作用等因素都可参与元素向地表的迁移。在干旱地区，由于地下水潜水面很深，难以将元素溶解携带至地表，在

21、深部地气流的搬运可能起着主导作用，到达接近地表时，蒸发作用、离子扩散等因素都可参与元素向地表的迁移。,“雷暴电池”模型,D. Garnett（2004）提出了 Electrically charged storm cells-“雷暴电池”模型。雷暴电池是雷电爆发前出现的一种自然现象。大量事实证明，在雷雨云形成的时候，其下部会蕴集起大量负电荷，它们与地表相互作用，使两者之间的电场变得非常强大。强电场能使风化层内的电子脱离地表，使电子下降或侧移，从而使云体下面的风化层表面立即获得大量的正电荷，形成正极。,在大陆上，“雷暴电池”是一种常见的现象。就全球而言，每秒钟会发生50-100次电击，任何一个瞬

22、间，全球就有18002000个“雷暴电池”形成 。澳大利亚的大部分地区，每年每方公里会发生0.5-2次雷击 。印度、非洲、南美洲和北美洲的大部分地区的密度比这个值还高(NASA，2001)。,雷电场对地表部造成的强大影响，有多方面资料可作佐证。古地磁研究表明，闪电至少会对风化层有一些影响。闪电可导致重磁化，风化层表层的古地磁测量结果可能不太可信。土壤在闪电轰击下会熔化，形成的“熔岩”可以追溯到地表以下20m 。有报告称，旅行者在地表下300-400m的岩洞内遭遇电击，而闪电击中这些岩石时，岩洞中并没有人为的导电装置 。最新的有关金属污染土壤的电泳修复技术的研究表明，适当地增加电压差能显著加大带

23、电物质的迁移速度。,“雷暴电池”模型很复杂，许多因素都参与其中。像风化层的湿度、电阻率和矿物等因素，也能影响离子的行为。尽管“雷暴电池”模型还存在许多问题，但它为我们提出了研究元素垂向迁移机制的新思路。需要指出的是“雷暴电池”模型也是基于自然界雷电形成过程的一种推测模型，深部物质的垂向迁移及地表的地球化学行为还有待深入研究。,“还原囱”模型,Hamilton等通过大量研究, 在自然电位场、电化学迁移模型的基础上, 提出了“还原囱”模型。他们认为, 氧化还原活性离子穿过覆盖层的运移, 是沿着氧化还原梯度发生的, 而不是靠硫化物-偶极- 感应电场发生的。,在掩伏区, 基岩处于还原状态, 地下水面以

24、上则处于氧化状态。在被地下水浸透的覆盖层中, 从基岩顶部到地下水面之间, 由于氧化剂的消耗会产生还原环境。在基岩中硫化物矿体的顶部与接近地表的地下水面( 这里是O2的进口)之间, 氧化还原条件是有差异的, 从而产生了垂向的电化学梯度。沿此梯度, 还原的和氧化的活性物质会相对运移, 彼此发生氧化还原反应。在此过程中, 地下水带内有限的氧化剂会先被耗尽, 同时, 还原性物质( 如HS- 、Fe2+等) 也有消耗, 导致它们从矿体顶部继续向外和向上弥散。,O2从地下水面补进，反应继续进行， 还原性物质继续弥散, 还原锋面向上推进，直到潜水面处才会中止, 形成一个还原柱。在此过程中，还原态物质( 特别

25、是诸如Fe2+等金属物质)会穿过覆盖层向上运动；由于电荷从矿体顶部弥散出来，矿体内的自发电位电流就可继续发生， 在地表就有可测量到的电场( 即自发电位电流) ；还原柱内会产生pH的降低和伴生的碳酸盐溶解等效应。需要指出的是：“还原囱”模型要在潮湿地区，存在地下水的条件下才成立。,尽管这些模型都在实验研究中得到了相关证据，或与某些地质现象吻合， 但至今仍没有一种模型可具体解释试验区元素迁移聚集的实况， 可适用于所有的景观条件和矿床类型。所以说，人们对覆盖层中的元素迁移机理还知之甚少，仅停留在理念阶段，急需开发新的观察工具，如同位素示踪技术、井中观察技术等， 还需要借助和引用传统地学之外的学科发展

26、成果，如环境、生物、微生物、卫生、宇宙空间等学科的成果。,2、选择性提取技术,选择性提取技术之所以成为当前国际化探界研究的热点，最主要的原因是：该类方法可以查明以某种方式从深部矿化迁移到地表土壤中的那部分元素，它们迁移到地表后，部分被矿物表面或有机物吸附，部分与成壤粘土或方解石一道沉淀或结合，有的与铁锰氧化物结合。该类技术的基本技术途径是：力图用各种溶剂选择性地溶解并提取样品中能反映深部矿化的某种或某些组分，即来自深部的地球化学信息，以达到强化异常的目的。,目前，选择性提取技术分两大类,一类是选用弱提取剂，在不破坏矿物的前提下，提取与矿化有关的水溶态和吸附态元素，常用的提取剂有：去离子水、酶和

27、MMI。另一类是选择性溶解一种或多种次生矿物，包括部分内生和外生矿物，提取结合在碳酸盐、铁锰氧化物、有机质内的元素，常用提取剂有醋酸铵、盐酸羟胺、焦磷酸钠等。由于不同学者对元素迁移机制及其地表赋存状态的理解不同，在不同景观区、不同类型隐伏矿床或矿化区开展工作时，选用的提取剂类型、浓度、提取温度及操作流程等也有所不同。,几种常见的选择性提取技术,目标矿物和提取剂的选择,目前研制的选择性提取技术，有一类是选择性地溶解土壤中的一种或多种次生矿物，提取其中的指示元素，以达到强化异常目的。它们的效果如何取决于两点：一是指示元素来自目标矿物中“外生组分”与“内生组分”的比例；二是提取时要最低程度地溶解其它

28、含较多内生组分的矿物。,土壤形成过程中外生组分与内生组分的分配模型（引自E.M. Cameron, 2004）,E. M. Cameron等研究认为，Spence矿区土壤中的Cu主要以水溶相、碳酸盐结合相和铁锰氧化物相三种形式存在，其中，碳酸盐矿物中的外生Cu与内生Cu的比值最高，所以选择性溶解碳酸盐矿物的提取技术，测得的异常衬度最高。醋酸铵和MMI均是提取碳酸盐矿物的方法，所以它们测得的异常最明显。,ALS Chemex实验室的冷盐酸羟胺，目标主要是溶解铁锰氧化物。然而，它是一种酸性物质，pH值为1.5，能溶解各种碳酸盐矿物，所以它测得的高异常衬度，是由于溶解了碳酸盐矿物产生的，而非溶解铁锰

29、氧化物的结果。中国的FMM方法只提取被铁锰氧化物包裹的金属，因为采用的是顺序提取，在进行FMM提取时，碳酸盐矿物已被AEM溶解掉了。FMM的异常衬度较低，说明只有少量的外生Cu进入到了这些矿物中。,自然界的矿物比较复杂，水溶性含量较多，单一矿物相的选择性提取几乎不太可能。所以，目标矿物和提取剂的选择，仍然是该类技术方法研究的难点和热点。不同学者和公司近几年也都相继提出了针对某种矿物或组分的提取剂，但都处于保密试验阶段。,采样深度的确定,大量的研究表明，采样深度是影响选择性提取技术的关键因素之一。,1999年Cross lake 40线,1999年Cross lake 6线,采样深度的确定取决研

30、究区的景观条件和土壤形成过程。就上述试点的做法看，与其说是采样深度问题，不如说是合适的样品介质或样品特质的选择问题。目前，人们对深部元素上向迁移机制和表生元素地球化学过程的认识有限，所以，合理采样深度的确定，只能通过加强地表地质观察和大量对比实验来解决。,2000年Cross lake 6线Zn,提取条件和过程的控制,目前，选择性提取技术采用的都是溶液提取剂，样品溶解受时间、温度和提取液浓度及矿物化学稳定性的影响。尽管在一定条件下，矿物溶解可由热力学和反应动力学来确定，但一旦有固体出现，这个过程就十分复杂。固相物质对提取液有缓冲作用，反应中形成的胶体又会吸附活化后的离子，都会影响拟提取金属的稳

31、定性。此外，Eh和pH值及溶解时间，也能影响矿物溶解的稳定性。,控制pH和络合作用，可提高金属溶解的稳定性。,酶提取的Mn含量与土壤pH的散点图 热氢氧羟胺提取的Mn含量与pH散点图(引自： D.L. Kelley 等。2003),控制提取过程中胶体的形成，也能提高测量效果。,去离子水提取土中Fe、Al、Mn、Cu、Pb、Zn的胶体率,图给出了Fe、Al、Mn、Cu、Pb、Zn的胶体率（过滤前的元素含量除以过滤后的元素含量），其中，Fe、Al的胶体率较大，说明提取过程中形成了Fe、Al胶体，并吸附了其他元素，使Cu、Pb、Zn的胶体率得到了提高。,选择性提取的效果还与提取时间和温度有关,氢氧羟

32、胺提取的Mn和Fe与时间、温度的关系图,锰氧化物在10分钟内能全部溶解，而铁氧化物的溶解时间却相对较长，且所需温度较高；Mo在较短的时间内溶解后，又急剧下降，可能是再吸附作用的结果；Cu基本上不受时间、温度的影响。G. E. M. Hall等（1995）曾指出，在提取过程中Au常发生再吸附作用，这是影响偏提取技术使用的主要因素。,所以，在判定一种偏提取技术的有效性时，最重要的是要看这种方法的稳定性，要看其提取过程中对pH值、提取时间和胶体形成的控制能力。,3、生物地球化学,近20 年来，生物地球化学找矿方法的研究一直在坚持进行，工作也在深入发展，主要表现在以下3个方面：系统地总结了与生物地球化

33、学找矿有关的基础数据和信息；新仪器和新理论的出现促进了生物地球化学的发展；生物地球化学法找矿实例的价值-采样结果10 年后生效。,总地来看， 植物可以被看作是一种精密的地球化学采样介质， 不过目前人们还不能充分认识这种介质，需要与其他技术方法配套使用。尽管在植物学家、植物化学家和地球化学家发表的论文中，能得到大量关于植物化学的信息，但必须清醒地认识到：虽然生物地球化学测量的应用已经度过了幼年期，但仍处于成熟的早期阶段， 还有许多问题有待进一步论证。值得注意的是，随着新仪器的出现，研究者在植物积累元素的控制条件方面取得了进展， 野外观察数据也在不断增加， 这些都会使植物在矿产勘查项目中的作用变得

34、越来越重要。,4、地下水地球化学测量,从理论上讲， 地下水地球化学有潜力成为寻找隐伏矿和深部矿的一种有效方法。主要原因有： 分析技术的进展，已能快速、灵敏地检测地下水中多种元素；所需的样品预处理量很小；地下水采样可以发掘三维勘查的潜在可能性； 地下水能与矿化带及其围岩发生化学反应； 与岩石地球化学相比， 地下水可以从与矿化发生反应的地方流出，从而提供一个更大的潜在的勘查靶区；许多有意义的物质背景浓度很低， 因此可提高异常衬度。,但是，从地下水地球化学的实际应用效果来看， 目前影响地下水地球化学测量在矿产勘查中的应用及其优势、潜力充分发挥最大问题在于： 勘查者对地下水地球化学数据做不出全面的解释

35、。近年来，围绕这个问题，化探界加强了以下3 个方面的研究：重视地下水中矿物饱和度与物质计算。水地球化学文献表明， 目前已开发了各种计算机代码用于进行矿物饱和指数和金属物质计算。,高质量的和全面的物理化学数据（包括pH和Eh）的获取。这方面的研究主要集中在样技术的改进和观察指标上。为了获取一定深度或一定地质层系的代表性数据， 研制精细的采样设备就成了关键环节。不同矿床类型的元素和化合物指示标志的研究与评价。近年来，国外比较重视利用地下水地球化学测量方法在覆盖区找矿， 对不同景观环境中的各类矿床， 包括火山成因的块状硫化物矿床（VMS）、斑岩铜矿及铜钼矿、金矿、岩浆型铜-镍-铂族矿、金刚石等，进行

36、了详细研究。,要想有效地利用地球化学技术进行探测，勘查者就要鉴别矿化岩石，并能将它们与具有相同成分的非矿化岩石区分开，把重点放在与矿化有关的地球化学特征上。因此，进一步评价地下水和其他类型水化学特征的应用， 针对不同矿床类型来测定元素或化合物的标志， 是一项极其重要的工作。这将有助于针对水地球化学测量，大致确定其潜在的能力、局限性和可操作性，从而确认将之用于矿产勘查的优势和把它们推广到全球所有的厚覆盖区的找矿工作中。,5、地球化学分析技术,地球化学分析测试技术的发展与地球化学勘查技术的发展是相辅相成、相互促进、相互依赖、相互支持的。分析测试技术每取得一次重大突破，地球化学勘查技术的研发就会有一

37、个相应的提高；同时，新的地球化学勘查技术的提出，又会对分析技术提出新的要求。分析技术与地球化学勘查技术是一对孪生姐妹，两者共生存同发展。近年来，勘查地球化学分析测试技术取得了突破性的进展，实现了从地壳丰度到矿石级含量水平的全元素覆盖，此间ICP-MS 技术得到了广泛的使用， ICP-MS 分析仪器出现了不断的改进。,ICP-MS 技术克服了传统分析方法的大多数缺点，被称为当代分析技术的重大发展，在地质和环境领域得到了广泛的应用。总之，ICP-MS 仪器的改进大大改善了ICP-MS 的分析性能， 使许多元素的常规测量的检出限较10 年前提高了0.5-1.0 个数量级（图），几乎每种元素的检出限都

38、等于或低于地壳丰度，并使地质样品的放射性同位素和某些轻稳定同位素的分析有可能成为一种常规的测量指标46。此外，卤素元素的分析一直是分析技术中的前沿技术和难点问题。新一代磁扇区ICP 质谱仪的产生，为这一难题的解决带来了新的希望。,分析技术领域中另一项值得关注的进展是野外现场分析技术，因其具有快速、便捷等特点，在现代矿产勘查中得到越来越多的使用， 仪器设备的研发也有较大进展。从国内外文献来看，野外便携式X 荧光仪(FPXRF)是野外现场分析技术中应用最广和最成功的一种， 其他手段则起着补充或完善的作用。,6、地球化学数据处理技术,地球化学数据处理技术是矿产勘查评价的重要环节，近年来这类技术在国外

39、发展迅速。国外公开发表的相关研究论文显著增多，Cohen的研究结果表明，研究数据处理的论文数量最多，排在其他勘查地球化学研究方向的前面，位居第一。可见，数据处理与解释技术已成为勘查地球化学技术研究的重要方向。,数据处理和解释正在酝酿新的评价方法体系。一个已经争论了60 多年的基本地球化学问题是：地球化学异常的构成是什么，如何才能通过适当的采样过程和分析方法的组合来增加异常信息，怎样才能通过不同的单变量和多变量数学技术的使用来检验（查明）异常？近年来，随着分析检出限的显著降低和各种选择性地球化学提取技术的应用与发展，这一问题又一次被激活了。,数据处理的目标是要确定所有的与矿化作用影响有关的地球化

40、学过程的变异性， 在带有矿化信息的样品与矿化之间建立空间关系。这样可以使能反映矿化作用影响的地球化学或矿物学的样品位于观察值的主簇（main cluster）中，而不被看成异常值。矿化信号可能只是更大的、更分散的观察值中的一些较密集的子群点，它们不太适合于高斯定律，而更适合于分形定律。,在GIS 框架内进行数据综合与评价的能力得到大幅提高。过去一二十年里，个人计算机性能和一系列用户友好型软件包的有效性大幅提高， 使大型数据库在空间框架（GIS）内的处理和可视化表达变得更加容易了。在GIS 框架内进行数据综合与评价的能力得到大幅提高。过去一二十年里，个人计算机性能和一系列用户友好型软件包的有效性

41、大幅提高， 使大型数据库在空间框架（GIS）内的处理和可视化表达变得更加容易了。,随着三维（3D）可视化软件的发展，勘查地球化学家们能够在三维空间内充分集成地质、地球物理、地球化学、钻探等数据，使矿产勘查中的综合性地学数据的集成越来越普遍，已发表了许多研究成果。如：2007 年Jackson对3D 地球化学在矿产勘查中的应用进行了总结，认为在3D 空间内对地质、地球化学、地球物理数据的充分集成为探索数据关系创造了新的机遇， 促进了对矿化系统和分散现象的进一步理解，并指出3D 地球化学将广泛地应用于：,利用未参与矿化事件的或在矿化事件中未发生明显再分布的元素进行深部岩石地层对比； 建立矿化系统的

42、概念分带模型； 根据分带关系识别高品位矿化位置的指向标志；区分近矿与远矿的特征；通过集成地表和地下数据改进指向标志； 通过对地表风化效应的理解改进对地表数据的解释；根据3D 覆盖数据确定基岩异常源。,同时，还指出目前尽管有些GIS 软件引入了3D 分量， 为研究者提供了一个可从第三维角度观察数据的工具， 但本质上仍是二维的制图工具。所以，需要加强真三维技术的研发，促进3D GIS 查询、多元分析的研究和对已知矿床的钻孔数据的3D 模拟。,7、重矿物地球化学找矿标志研究,重矿物地球化学找矿标志研究重新唤起了人们的关注。最近20 年，分析技术的进步，特别是针对单个矿物颗粒的微区分析方法的进步，对重

43、要诊断性矿物的化学特征的认识起到了重要作用，例如激光烧蚀等离子质谱(LA-ICPMS）的进步等。最新的研究显示， 重矿物作为指示矿物已在岩浆型或变质型贱金属硫化物矿床的勘查中起到了决定性的作用。但如何才能把重矿物指示标志更有效地用于勘查项目，还需要做一些验证工作。,为了更好地评价指示矿物的分布，特别是评价它们的矿物化学特征，以针对更广的矿床类型确定元素和化合物的识别标志，寻求更廉价和有效的分离技术是很重要的。在CAMIRO 和AMIRA 里有许多在研项目正在对优化和（或）开发中的诊断性指示矿物的化学特征标志作调查，看其是否对指示远景区有生命力，或者能否用于指导镍-铜-铂族、斑岩铜矿或铁氧化物-

44、铜-金矿床的发现。此外，还需要了解各种重矿物颗粒的相对残留率， 因为它们是通过各种类型的地表物质发生分散的， 而后者又与各种矿床类型有关，分散作用又是在各种地质、表生和气候状况下发生的。在这方面，硫化物矿物颗粒的残留率研究较多。,8、同位素地球化学的研究,同位素地球化学的研究与应用也得到了丰富。过去的同位素研究主要集中在传统的稳定同位素（O、H、C、S）和放射性同位素（Pb、Sr）上，其研究和应用主要受分析技术和勘查经费的限制。近年来，随着高分辨率、多采集器ICP-MS 技术的使用和同位素分析成本的降低， 同位素地球化学的应用范围也在不断地拓展。,Bastakov 等研究了澳大利亚南部铁氧化物

45、Cu-Au 系统中Nd 和S 的同位素特征，指出同位素不仅可用于判别物质来源，而且可用于区分弱矿化和强矿化体；Oates 等应用土壤中N 和S 同位素作为区域勘查指标，认为在特定环境下，如果区域地球化学循环明确，矿床周围土壤的硝酸盐和硫酸盐中N、S、O 同位素组成就可确切地反映矿床类型；,（三）地球化学勘查的发展趋势,21世纪是地球化学勘查发展的关键时期，其总的发展趋势是：扩展应用领域，更新方法和途径，深化基础研究。覆盖区地球化学勘查方法和理论 随着勘查程度增高，出露区找到新的矿产地的可能性越来越小，因此，寻找新的大型矿床的最大机遇在隐伏区。国际勘查界正聚焦于占陆地面积一半的隐伏区矿产勘查。因

46、此，深穿透地球化学勘查技术(气体和部分提取)受到各国化探界的极大重视，是未来地球化学勘查发展主要方向。但是，要解决外来运积物覆盖区的地球化学调查与矿产勘查问题，需要在加强理论研究的基础上，完善方法并在应用中检验效果。,特殊景观区找矿方法研究 国外在矿物、植物、动物、微生物等地球化学勘查方法的研究和应用方面明显加强，已经在特殊景观区特殊矿产的地球化学勘查发挥了作用(如矿物化探用于寻找铂族元素矿床、稀有分散元素矿床、金刚石矿床；植物化探用于难进入或和浅覆盖区寻找贵金属和贱金属矿床)，随着研究实例的增加，这些方法将在矿产勘查中得到更多应用。,岩石地球化学会重新受到重视 经过几十年的矿床原生晕工作表明

47、,原生晕方法在找矿中发挥着重要的作用,尤其在找隐伏矿方面更具优势。目前地质找矿工作进入新一轮资源勘查阶段,发现新的矿产地、找深部矿和难识别矿又成为焦点。针对这方面的问题,原生晕的研究和找矿的作用也将会迅速而广泛深入的发展,预计今后原生晕在以下几个方面得到发展。,（1）隐伏矿信息提取:根据找盲矿和隐伏矿的需要,深部矿原生晕信息提取方法将会受到更多重视。在继续加强成矿元素与伴生元素的地球化学特征研究的同时,开发周期表中以前未重视的特征指示元素的研究。,研究矿床成矿矿物的空间分布组合、特征矿物物理性质变化和矿物中指示元素的组成对隐伏矿的指示作用。 研究成矿元素赋存状态对异常的识别,以获取指示深部矿和

48、难识别矿的有效探测指标。,（2）成矿地球化学环境:将加强研究成矿地球化学环境。从区域、局部蚀变以及地球化学异常规律,划分区域变质作用与局部成矿作用蚀变带的关系,研究总结反映隐伏矿成矿条件和地球化学环境。,（3）异常结构模式:依据成矿元素、伴生元素的异常规律,结合成矿蚀变带带出、带入产生的正负地球化学场,从元素异常分布特征量化研究成矿的异常结构,建立原生晕找隐伏矿的异常结构模式。,（4）定量预测评价:在对异常定性评价的基础上向定量化评价发展。用原生晕方法进行工业储量规模的定量预测、矿床剥蚀程度的定量评价;研究应用元素原生晕分带进行定量预测盲矿床的深度。,在今后危机矿山接替资源找矿中，隐伏矿体的地

49、球化学定位预测技术是今后重要的研究方向，特别是地下探矿工程中的岩石地球化学勘查(原生晕)是主体勘查方法之一，将会成为今后矿区化探工作进入立体矿物地球化学填图和预测的主要手段。,同位素同位素地球化学探测技术应得到加强 随着质谱技术的迅速发展，同位素分析费用大大降低，利用同位素作为成矿预测的工具成为可能。很多研究者提出应用同位素找矿具广阔前景。确定矿化区的同位素指纹，有助于从区域到局部区分勘查目标。,创新异常检查评价方法体系 目前，通常采用的评价方法，基本上包括地球化学异常的不同地质-构造单元评价法和多元素定量化评价指标法等方法。这些异常评价方法缺乏从成岩成矿系统的发展演化上去认识异常的表象与本质，关于表生因素对异常的制约和异常形成机制及异常产生的地质-地球化学环境的研究不够，只是提取和利用异常本身的信息。,研究成矿及矿化指示元素在原生带和表生带不同介质中的赋存相态、相对比例，总结其在不同景观环境下的迁移聚散规律，并在此基础上分析表生异常形成机制，系统剖析控制异常发育的各种内、外因素，进而选择区域异常评价指标，建立定性与定量相结合的区域异常评价指标体系，是区域地球化学异常评价的新思路。,