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主要勘探方法及其應用

(1)地球化學勘探

內蒙古二連浩特-東烏旗地區屬於半幹旱荒漠草原景觀。它是內蒙古中東部重要的多金屬成礦帶。該景觀區區域化探掃描方法技術為1 ∶ 20萬。在20世紀90年代,壹些生產單位進行了方法測試。然而,在工作方法的選擇上沒有達成諒解。2000年11至2002年2月,中國地質科學院物化探研究所和內蒙古自治區地質調查院根據景觀區的微景觀特征,選擇了金、銅、鎳三個礦區,進行了專門的方法實驗和研究,取得了壹定的成果。

1.地球化學勘查方法在不同景觀區的適用性

研究區位於內蒙古中東部,靠近中蒙邊境。該地區屬於典型的中溫帶大陸性氣候,夏季幹燥,冬季寒冷。年平均氣溫2 ~ 4℃,年降水量不足200毫米,年蒸發量大於降水量。風化以物理風化為主,化學風化較弱。自然景觀條件介於內蒙古中部中低山區和內蒙古東部草原黑土區之間,土壤性質屬於栗鈣土和棕鈣土黑土區,偏堿性。由於該地區降水相對較少,元素淋溶較弱,土壤剖面中普遍發育鈣礦床。區內地形總體平緩,地貌類型屬於幹燥剝蝕平原區。該地區風蝕作用強烈,風成沙廣泛分布於地表疏散沈積物中。根據研究區自然地理景觀特征,可分為:①低山景觀區:海拔壹般為1100 ~ 1400 m,相對高差壹般為2000 ~ 300 m,地形切割明顯,略有起伏,基巖出露較好,主次水系發育。主要分布在研究區北部邊界和東部的興安嶺西坡,約占整個面積的20%;②山地丘陵景觀區:海拔壹般為1000 ~ 1100 m,相對高差壹般小於200m,地形起伏較大,切割不明顯,水系不發育,基巖普遍出露,殘積物發育,草本植物發育良好,主要分布在盆地邊緣地區,壹般局部發育,面積較小,占全區面積。(3)準平原草原景觀區:平均海拔壹般為800 ~ 1000 m,相對高差不大於50m,地勢平坦,覆蓋層較厚,從幾米到100多米不等,草本植物發育。在某些地區可以看到殘留的斜坡沈積物。這是該地區最重要的地理景觀區,約占總面積的70%。從以上劃分可以看出,除第壹類景觀區勉強適合水系沈積物調查外,其余兩類景觀區均適合土壤調查。問題是這些地區的土壤由於受厚厚的風成沙影響不發育,化探工作受到很大限制。

現有的找礦經驗也表明,化探對不同的礦種有不同程度的適用性。就這個地區而言,在尋找銅、鉛、鋅、鎢、鉬等賤金屬礦床方面,往往比金礦更勝壹籌。

2.發展傳統化探方法應註意的問題。

研究區地形雖有切割,但較為平坦,高差較小,水流沖刷能力相對較弱。水系沈積物中元素的遷移能力與采樣點的布置直接相關。根據孔等(2004)在阿拉蓋烏拉銅礦所在地區的化探方法實驗,在化探方法的具體操作中,如果能註意以下幾點,可能會提高化探效果。

(1)低山景觀區水系相對發育,選擇水系沈積物調查開展工作。樣品應盡可能布置在壹次水系統的末端或二次水系統的上遊,采樣密度為2個點/km2。

(2)土壤調查在殘丘和準平原草原景觀區地形起伏小、水系不發達的地區進行。采樣層位為穿透鈣礦床後的殘坡積,采樣密度為2點/km2。

(3)河流泥沙調查和土壤調查采樣粒度分別為-5 ~+20目和-120目。

(4)根據景觀區特點,嚴格劃分水系和土壤采樣區域,防止水系和土壤在同壹采樣網格內混合采樣。根據張毅等(2005)的研究,化探取樣的首選介質層是殘積層或礫石層中的礫石和巖屑,以及河床中短距離搬運的巖屑。它的優點是目標介質很少或沒有運動,介質基本上代表了附近巖石的性質。另外,外來夾雜物相對較少,可以避免外來物質的加入對異常真實性的影響。根據夏廣慶(2005)的報告,在東烏珠穆沁旗地區選擇正確的土壤地球化學測量方法進行找礦是非常明顯的。認為土壤地球化學調查長剖面能快速有效地檢查1∶20萬區域地球化學異常,並根據其異常特征及其他相關地質資料,可選擇1∶5萬土壤地球化學調查掃描區。1∶5萬土壤地球化學調查掃描面進壹步縮小了找礦靶區,為進壹步地質找礦選區提供了依據。根據土壤地球化學剖面加密測量(或大比例尺土壤地球化學測量掃描面)的異常特征,圈定礦化蝕變帶,結合其他相關地質、地球物理資料,為鉆探設計提供依據。

(5)用於樣品分析的中粒度分析具有以下特性。粗粒介質中大多數元素的平均含量較低,在樣品分析結果中具有較高的異常對比度值。壹般來說,4目至20目之間的粗粒巖樣綜合效果相對較好。

3.其他地球化學方法

包括巖屑地球化學測量、巖石構造裂隙地球化學測量、脈巖地球化學測量和區域巖石地球化學測量。對比研究表明,在幹旱荒漠區、草原或戈壁地區,巖屑地球化學剖面測量在局部地區獲得的異常往往具有明顯的找礦效果。2002年至2004年,中國地質科學院礦產資源研究所和中國地質科學院地球物理與地球化學勘查研究所在內蒙古針對東部草原區進行地質找礦技術方法研究,發現粗粒碎屑比細粒中粘土更能提高異常對比度值,可達到事半功倍的效果。

4.風成沙對地球化學異常的幹擾

風成作用是該地區巖石破壞和風化產物搬運的最顯著形式之壹。研究表明,在該景觀區,風成沈積物即風成砂對區域化探影響很大。以往的大量找礦工作表明,這種影響在壹定程度上嚴重制約了該區化探的有效性,應引起高度重視和認真研究。

實踐表明,該區地球化學異常都受到新舊風成沙的幹擾。由於風成物質的風蝕、分選、搬運和堆積混合,不僅可以改變和混雜異常分布,而且可以降低甚至完全消失異常強度。由於風成沙在工作區地表附近松散層中的混合作用,河流沈積物的測量往往效果不佳,這是該區不同元素化探異常微弱的另壹個原因。根據李青的研究,該地區的風成沙顆粒為-0.45 ~+0.097 mm,主要集中在-0.2 ~+0.1.25 mm,風成沙顆粒被沾汙後變細。因此,在該地區的異常評價中,土壤測量程度主要以殘積物為主,以+0.45mm的粗顆粒為樣本,可最大。

此外,本區部分地區,主要是東部鈣質層的存在,對表生異常也有重要影響。該地區土壤剖面上發育鈣質層,其中碳酸鈣占大多數。當下伏土壤中的微量元素向上移動到達含鈣量高的層時,會與碳酸鈣形成穩定的次生碳酸鹽礦物,或因鈣的大量沈澱而改變原有土壤剖面的化學環境,形成不同於下層土壤的堿性地球化學屏障,使部分元素以其他形式沈澱。土壤樣品中常量和微量元素分析結果表明,Ca含量與Cu、Pb、Zn等元素含量呈負相關,鈣質層底部礦化和伴生元素含量迅速降低,表明鈣質沈積的堿性地球化學屏障是由於土壤形成過程中大量的鈣沈積而產生的,這種堿性地球化學屏障對大部分元素從底部或深部土壤(土-巖界面)向地表遷移起到了屏蔽作用。導致鈣質層及其上部土壤中元素含量明顯低於其下部殘積層,使殘積層中Cu、Pb、Zn中弱異常無法穿過鈣質層進入地表,這些元素在基巖成土過程中趨於虧損,這也是研究區地下淺部有礦化體,但區域化探很薄弱的原因。本區鈣礦床多發育在地表以下50 ~ 80 cm處,位於土壤剖面的中下部,厚度為20 ~ 50~80cm。該地區上覆土層較薄,可溶性鹽類、碳酸鈣和石膏大多堆積在表層(地表以下約40cm)。

總之,這類半幹旱草原殘丘景觀區鈣質層的存在阻擋了元素的向上遷移,對礦化及伴生元素異常的顯示起到了屏蔽作用。同時,壹些微量元素在土壤鈣化過程中發生分異,導致在土壤剖面中有不同的富集和變化規律。因此,在評價該景觀區的表生地球化學異常時,取樣應穿過鈣質層,以其下部的殘積層為樣品,取樣深度壹般應大於90cm,並對區域性低慢異常給予足夠的重視,避免因鈣質層的影響而遺漏礦物(地球化學)異常。

(2)地球物理勘探

由於地球化學勘探方法在該地區的應用效果有限,人們自然把重點放在地球物理勘探方法上。早在20世紀80年代初,內蒙古自治區物探大隊航磁隊就對該地區(特別是東烏珠穆沁旗西部)的鐵、銅、金多金屬礦進行了航磁調查(65,438+0 ∶ 5 ~ 65,438+0)。發現異常123個,地面探測異常22個,其中24個異常由已知和推斷的隱伏超基性巖引起,其余由酸堿性巖漿巖引起。但這些異常未能進行進壹步的深入檢驗,其找礦價值和意義尚不明確。此外,根據重力和地面磁法在該區的前期工作成果,對尋找鐵礦有較好的效果。

在1993期間,內蒙古自治區第二物化探所對吉林省寶力格銀多金屬礦床進行了激電梯級調查,圈定了與銀多金屬礦床有關的蝕變或礦化引起的激電異常。通過工作圈定9個異常,對每個異常進行綜合研究並設計驗證方案,表明該方法在吉林寶力格尋找多金屬硫化物礦床是可行的。

本項目在兩個重點地區(Bayan Windur和Honggeer)開展了系統的高密度電法地球物理調查,工作對象為含金石英脈。通過對巴彥溫都爾礦區6號、22號、31號、35號礦脈群的系統調查和勘探驗證,發現其對連續性好、有壹定規模的韌性剪切構造帶具有良好的指示作用,但對連續性差、硫化物含量低的應時礦脈(透鏡體),高密度電法測量結果存在多解性,應用時需謹慎。

根據蒙古國南戈壁成礦帶歐玉陶勒蓋超大型斑巖型銅鉬金礦床的發現過程,可以看出地球物理測量在該礦發現的初期起到了關鍵作用。使用的主要方法有磁法和激發極化法。可以認為,該方法是在這種地理景觀中尋找大型斑巖型銅多金屬礦床值得考慮的方法之壹。

考慮到該區地球化學勘查的效果,日前(2007年7月),內蒙古自治區國土資源廳啟動了新壹輪地球物理調查,航空物探為主要工作方法。主要在二連浩特-吳棟旗和大興安嶺南段開展為期3年左右的系統航磁調查,旨在進壹步查明該區銅多金屬礦產資源潛力,尋找新的找礦靶區。相信隨著該項目的實施,該區的找礦突破值得期待。

⑶遙感

研究區是新壹輪國土資源地質調查的重點區域之壹。優質天然草地牧場大面積開發,沼澤草甸分布廣泛,第四紀覆蓋層厚,巖石露頭差,給地質找礦增加了許多難度,特別是在找礦過程中,純地質手段確定構造和礦化蝕變帶需要較長時間,影響工作進度,使找礦工作難以在短時間內取得突破。遙感技術具有宏觀、快速的特點,可以掌握研究區的構造格局,縮小找礦靶區。利用遙感圖像處理技術,可以增強目標地物的分辨率,改善隱藏在圖像中的地物弱信息,如構造破碎蝕變帶、不同尺度的斷裂(層)等。上述信息的提取,結合地質和地球物理資料,對提高判別有利成礦區的準確性和促進野外調查具有重要作用。早在1996,中國有色金屬工業總公司及其下屬的內蒙古有色地質勘查局地質研究所就在研究區烏蘭陶勒蓋銅礦區開展了基於LANDSATTM數據的遙感地質解譯工作。取得了良好的找礦預測效果。

2002年,內蒙古自治區國土資源綜合調查項目領導小組和內蒙古師範大學啟動了內蒙古自治區國土資源遙感綜合調查項目,從遙感解譯的角度系統地探討和預測了整個內蒙古自治區的礦產資源現狀和前景,但使用的尺度太小。

2005年,李繼紅等人通過圖像增強處理技術提取了研究區的構造信息,結合大比例尺調查數據和前人工作成果,開展了新壹輪遙感地質工作。在提取東烏旗地區構造信息的基礎上,重新界定了該地區的構造格局,為該地區新壹輪國土資源地質調查提供了有價值的信息。研究表明,雖然工作區受草地、沼澤草甸等因素幹擾嚴重,但通過選擇合適的遙感影像和波段組合,應用合適的遙感信息提取技術,提取東烏珠穆沁旗草地覆蓋區的結構信息是可行的。這項工作可以應用到整個地區,對於那些基巖裸露較好的地區更有優勢。

以往的遙感地質找礦研究仍側重於區域構造的解釋和識別。近年來發展起來的遙感成礦弱信息提取技術具有鮮明的特點。與金礦化有關的各種圍巖蝕變礦物在遙感TM圖像的主要7個波段都有其獨特的光譜響應。但這些信息壹般較弱,受到未蝕變巖性、土壤、植被等自然因素的幹擾。傳統的遙感圖像處理方法很難提取這些“弱礦化信息”。張經過總結完善,逐步形成了“多元數據分析+比值+主成分變換+掩膜+分類(分割)”的方法,從遙感TM影像中識別提取“弱礦化信息”。主要思想是將“多元數據分析”作為選擇特征變量的重要工具,為比值計算、主成分分析和分類技術選擇最佳變量值。增強“礦化弱信息”,采用“掩膜+分類(分段)”,通過逐層剝離,逐步去除幹擾信息,從而“強化”礦化蝕變“弱信息”,使遙感信息直接應用於成礦預測。這項技術在這個地理景觀區域應該會有很好的應用效果。

(4)地質方法

基礎地質的勘探工作總是適用於所有地區,盡管嚴重覆蓋的地區顯然是有限的。截至目前,該區大量基礎地質工作尚未開展,包括1 ∶ 5萬的常規區域地質調查(填圖)。由於區域化探沒有取得令人滿意的效果,基礎區域礦產調查就顯得更加重要。在當前形勢下,我們建議在地質理論分析認為對找礦意義重大的區域開展針對性的路線地質調查,以便在相關區域開展快速查證和礦點檢查,快速捕捉礦化蝕變信息,盡快打開區域找礦新局面。

地質方法,包括壹些與地球物理、地球化學勘查交叉的方法,如構造地球化學、脈狀地球化學、黃鐵礦熱液傳導性等,應用條件嚴格,工作目的明確,而不是全局性的,就不詳細描述了。