吴能杰

（湖南省地质矿产勘查开发局四一四队，湖南 益阳 413000）

矿产资源是支撑社会发展的重要物质基础，化探技术在矿产勘查中应用较为普遍，尤其是在隐伏矿床勘查优势相对突出。深穿透化探方法，主要是通过研究成矿或是伴生元素由深部隐伏矿向地表的迁移机理与分散模式、含矿信息在地表存在形式与富集规律，通信息提取、分析与成果解释，获得准确的勘查结果。本文主要围绕深穿透化探方法及在矿产勘查中的应用展开分析。

1 深穿透化探技术的提出

矿产地球化学勘查（化探）是基于系统地测定天然物质的一种或数种化学性质的矿产勘查方法。以次生介质为采样对象的常规化探能否成功应用的关键是识别这些介质并选择恰当的工作方法，而深穿透地球化学则是如何准确提取土壤中来自深部的弱矿化信息。20世纪90年代初，随着澳大利亚MMI测量技术和美国土壤酶提取在产业界推出并不断应用于矿产勘查，科学界才引起重视。1998年，由E.M.Cam-eron 牵头，联合各国勘查地球化学界启动了一项“深穿透地球化学”计划（CAMIRO deep-penetrating geochemistry）。该计划由加拿大矿业研究会（CAMIRO）发起，26个矿业和分析公司联合资助，目的是评价不同覆盖物中这种上置后生异常可信度和各种方法的可靠性。该计划共进行了两个阶段，成果已陆续发表。结论是在各种覆盖条件下，隐伏矿上方存在上置后生地球化学异常。

2 深穿透化探技术原理及在矿产勘查中的应用

2.1 深穿透化探技术原理

土被覆盖给矿产勘查带来极大的挑战，但土壤能够储存来自深部的矿化信息，为深穿透技术开发提供了物质基础，也给运积物覆盖区隐伏矿勘查带来了希望。深穿透化探技术在实际应用中，其前提的应用条件是待测元素，目前已迁移至沉积层表面，土层内含有这些元素离子。矿产元素迁移过程中，主要包括元素活化、沉淀、搬运三个过程。在此过程中，位于矿脉中的金属物质会对外逐渐释放出金属离子，并在矿导体作用下向上迁移，此时土壤中酸碱度逐渐降低，借助仪器对具体参数信息展开分析，由此获得可靠的数据分析结果。

2.2 深穿透化探方法在矿产勘查中的应用

目前，深穿透地球化学技术分为两种，即提取“游离态”金属组分的气体测量（地气法）和提取被吸土壤矿物颗粒吸持组分的组分的活动态金属测量。

2.2.1 地气法

地气法是指通过各种技术手段捕集、分析测试覆盖层中由地气流带来的纳米金属微粒，并用来寻找隐伏矿的一种化探方法，地气流迁移模型如下图1所示。由于土壤中同生“气态”金属含量很少，与其他深穿透技术相比，地气法优点是本底低，背景干扰少，衬值高。

图1 地气流迁移模型

进入21世纪，随着液态捕集介质和ICP-MS的使用，我国主动法地气观测技术获得真正的突破。液体捕集剂由于空白可控，无需处理即可直接采用ICP－MS测定，大大提高了观测精度和准确度，使得壤中地气现象的存在得到确认。通过在金矿、多金属矿、钼矿、镍矿、铬铁矿等隐伏矿床方面的找矿实践，地气方法积累了大量数据，取得了一些成功经验。通过多年研究和应用，发现各种运积物覆盖条件下，不同类型矿床地气异常元素组合基本类似，主要为Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Sb、Bi、Ag、Au等指示元素，其中成矿元素Cu、Pb、Zn、Ni等亲铜元素含量最高，其他伴生元素等含量较低。

2.2.2 活动态金属提取法

（1）活动金属离子提取（MMI）：土壤活动金属离子（MMI，mobile metal ions） 测量技术由A.W.Mann等通过13个研究案例提出，并进行了理论探索和方法完善。他们对“活动态金属离子”定义是指在风化带中向上迁移、刚被土壤颗粒表面吸持的活动金属离子。MMI提取思路明显不同于通常意义上的偏提取技术（如离子态、交换态、碳酸盐、有机质和铁锰氧化物结合态等地球化学相态），它借鉴农业上土壤有效态分析的思路，采用特殊的混合提取剂配方（商业秘密），针对不同元素、矿种、景观，采用不同配方，主要提取被土壤颗粒表面吸持的来自深部的微弱矿化信息，而少破坏土壤矿物本身的同生组分。如下图2所示为MMI 活动态金属离子测量与常规土壤化探样品衬度对比平面图。

图2 MMI方法与常规土壤化探样衬度对比平面图

但近年来，随着MMI技术大量应用，也发现了不少问题，特别是澳大利亚MMI初创公司WamtechPty．Ltd．被SGS公司收购后，MMI技术发明人A．W．Mann不再应用MMI技术找矿，而是用来解决农业和考古问题，C.Reimann，AMann等则应用MMI分析结果研究欧洲土壤和农业问题，说明MMI提取的不是MMI公司早先声称的来自深部矿化信息，而是多来源（土壤风化和水、大气等输入），因此技术失去特效性，结果解释复杂化，MMI技术需要重新认识。

（2）酶提取：酶提取技术由J．R．Clark稍早于MMI提出，主要采用生物酶提取来自深部、被锰氧化物结合的后生金属元素。目前，酶提取方法由国际著名商业实验室ACTLABS掌控并被应用于商业勘查和科学研究。该技术商业化运作也比较成功，他们声称该方法不仅成功用于冰碛物覆盖区、干旱景观区、喀斯特景观区、强风化红壤景观区勘查金、块状硫化物、密西西比铅锌等金属矿床的矿产勘查，而且还用于石油勘查，但由于只提取锰氧化物，限制了其应用范围，因此，其影响远不及MMI技术。

（3）地电化学提取：地电化学方法是用电来提取土壤中活动组分。早在20世纪60年代就由前苏联列宁格勒大学Ю．雷斯等推出，称之为“部分提取金属法”（CHIM），并在勘查找矿中进行了应用。我国最早开展地电化学找矿方法是南京地质学校的费锡铨。与此同时，桂林地质学院罗先熔等和地质矿产部物探所刘吉敏、刘占元等在全国各地不同的厚层覆盖区，不同类型矿床上开展了地电化学找矿的系列研究，取得了较好找矿效果。近年来，一些研究者在装置和方法上进行了一些改进，将无穷远极供电方式改为作用区域供电方式，并采用直流低压（9V干电池）作为提取电场，大大提高了方法的实用性和效率，观测精度也得到极大提高。

（4）其他提取方法：我国于20世纪90年代末开展土壤活动态提取方法实验。提取方案一般采用赵俊田20世纪80年代总结的方法，即水溶态（去离子水）、黏土吸附态或交换态（弱酸、弱碱盐，如5%柠檬酸铵溶液）、碳酸盐结合态（酸性条件醋酸盐）、有机质络合态（0．1molNaOH+0．1molNa4P2O7·H2O溶液，pH=13）、铁锰氧化物等结合态（0．3mol柠檬酸铵+0．1mol盐酸羟氨，pH=7）。一些学者对提取和分析方法进行研究，主要是提取及分离条件、试剂本底控制和测试仪器条件等方面进行优化。

在应用活动态测量勘查矿产方面，一般根据矿种和景观特征选择提取步骤，开展方法有效性试验，目前应用主要集中在金矿和铀矿上。与其他矿种相比，活动态测量在铀矿勘查方面应用实例更多，但多集中在盆地砂岩铀矿上，如下图3所示为砂岩型铀矿铀迁移模型。提取方法主要针对水溶态、黏土交换态和有机结合态，分析元素除成矿元素U外，还包括其他伴生元素Mo、V、Se等。近年来，核工业系统学者将活动态测量称之为分量化探，提取剂配方申请了专利，初步应用效果良好。

图3 砂岩型铀矿铀迁移模型

3 结语

综上所述，在矿产勘查中深穿透化探方法的应用较为广泛，且效果良好。金属活动态测量、分量化探法、地气法、地电法等深穿透化探方法，各有特点，适用于不同环境，矿产勘查实际工作较为复杂，单纯采用一种方法可能无法准确确定矿体位置，一般需采用多种方法勘测，合理选择穿透化探方法，方可有效圈定异常，提高勘查效率与准确性。