藺強(qiáng)強(qiáng),鄭琪,蘇永紅

(甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020)

0 引言

我國黃土覆蓋區(qū)東起太行山，西至烏鞘嶺，南連秦嶺，北連內(nèi)蒙古高原，目前超過30萬平方公里范圍的黃土覆蓋區(qū)礦產(chǎn)勘查程度較低，主要受限于傳統(tǒng)地球化學(xué)方法在黃土覆蓋區(qū)地質(zhì)找礦效果不理想[1-2]。隨著我國礦產(chǎn)勘查程度的加劇，找礦的主要思路轉(zhuǎn)變?yōu)楣ド钫颐3,5]，所以新型勘查技術(shù)方法的研究已迫在眉睫[6-7]。地氣測(cè)量作為覆蓋區(qū)礦產(chǎn)勘查地球化學(xué)技術(shù)之一，近年來得到了極大發(fā)展，顯示出巨大的發(fā)展前景[8-9]。以甘肅省通渭縣陳賈村地區(qū)的地氣測(cè)量成果為例來分析地氣測(cè)量在黃土覆蓋區(qū)的有效性，事實(shí)證明，地氣測(cè)量在黃土覆蓋區(qū)成果顯著，方法有效。

1 工作區(qū)簡(jiǎn)介

工作區(qū)地處甘肅省通渭縣境內(nèi)，為典型的黃土覆蓋景觀區(qū)，地貌形態(tài)以黃土梁峁為主，區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，部分溝谷底部有少量基巖出露，其余幾乎全被黃土覆蓋。工作區(qū)位于中北祁連成礦帶結(jié)合部位，具有良好的成礦條件和找礦遠(yuǎn)景，但傳統(tǒng)地球化學(xué)礦產(chǎn)勘查手段在黃土覆蓋區(qū)效果不理想。多年來，王學(xué)求、任天祥、汪明啟、劉應(yīng)漢等在甘肅北祁連東段進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)一些新型地球化學(xué)勘查方法可在黃土覆蓋區(qū)發(fā)揮作用，如水化學(xué)、氣體測(cè)量(測(cè)汞和地氣)及弱信息提取技術(shù)等[10-18]，給黃土覆蓋地區(qū)實(shí)現(xiàn)地球化學(xué)找礦突破帶來了希望。

區(qū)內(nèi)進(jìn)行1∶20萬化探異常查證時(shí)，在陳賈村一帶發(fā)現(xiàn)一處鉛礦化線索，因此在該地區(qū)部署了地氣剖面進(jìn)行驗(yàn)證，測(cè)量結(jié)果顯示除了已發(fā)現(xiàn)礦化線索的地方出現(xiàn)低緩地氣異常外，覆蓋區(qū)其余地方出現(xiàn)了多處強(qiáng)異常。在對(duì)這些異常進(jìn)行查證時(shí)，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)異常區(qū)為全覆蓋區(qū)，而在發(fā)現(xiàn)鉛礦點(diǎn)的相鄰溝谷中巖石較破碎，覆蓋較淺，通過剝土施工，發(fā)現(xiàn)一條金、銅、鉛、鋅多金屬礦體。

2 地氣工作方法簡(jiǎn)介

2.1 地氣野外采樣方法

地氣野外采樣工作由中國地質(zhì)大學(xué)(北京)完成，野外工作時(shí)采用主動(dòng)法(減壓抽氣法)采樣[19]。由于地氣中元素含量較低，為加大采樣量和增加樣品代表性，在每個(gè)采樣點(diǎn)2～3 m的范圍內(nèi)用鋼釬打孔 3～4個(gè)，孔深0.5～1 m，將鉆具擰緊于孔中，使鉆孔密閉。采用硅膠管與微塵過濾器和地氣捕集裝置連接，用專用抽氣泵依次在每個(gè)孔抽氣5 L，讓氣體均勻緩慢通過液態(tài)捕集劑[20-22]，每個(gè)采樣點(diǎn)共抽取約15 L氣體。

采樣裝置主要由螺紋采樣器、硅膠管、過濾器、捕集器和減壓器組成(圖1)。

圖1 地氣采樣裝置Fig.1 Geogas measurement sampling device

2.2 地氣樣品分析方法

地氣測(cè)量樣品分析測(cè)量工作由中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所分析實(shí)驗(yàn)室完成。使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)，工作條件采用跳峰模式，進(jìn)樣時(shí)間10 s，測(cè)量的目標(biāo)元素包括Na、Mg、Al、P、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ag、Cd、In、Sn、Sb、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、W、Au、Tl、Pb、Bi、Th、U等51種元素。鑒于篇幅有限，筆者只對(duì)其中所涉及的Cu、Pb、Zn、Ni、Sn、Sb、W、Bi、Cd等元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行討論。

2.3 地氣樣品重復(fù)性分析

由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)監(jiān)控分析質(zhì)量，為評(píng)價(jià)高分辨率質(zhì)譜(HR-ICP-MS)對(duì)地氣樣品金屬元素分析數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性，監(jiān)控分析質(zhì)量，在所有樣品分析完成后，按10%比例每10件抽取1件樣品，在相同測(cè)試條件下進(jìn)行重復(fù)測(cè)定，共分析重復(fù)樣品123件，并計(jì)算兩次測(cè)定結(jié)果的相對(duì)誤差(Er/%)，結(jié)果見表1。

表1 重復(fù)樣品分析結(jié)果(n=50)Table 1 Analysis results of repeated samples

由表1可以看出，地氣樣品中成礦元素Cu、Pb、Zn、Ni、W平均相對(duì)誤差分別為2.76%、4.8%、3.76%、5.88%、12.42%，表明這些元素分析質(zhì)量較好，完全滿足地氣測(cè)量精度要求。

通過以上分析可以看出，本次地氣測(cè)量由于采用了最新型的高分辨率質(zhì)譜(HR-ICP-MS)作為測(cè)定方法，總體分析質(zhì)量較高，基本滿足地氣測(cè)量要求。

2.4 地氣樣品空白控制

捕集材料空白控制是地氣測(cè)量能否成功的關(guān)鍵技術(shù)。本次采用Mos級(jí)高純酸，再采用特殊工藝再提純并活化，作為地氣測(cè)量捕集劑。為了解其空白含量，按實(shí)際測(cè)量采用的捕集劑濃度，選擇20件空白樣品放入測(cè)量樣品中一同分析,結(jié)果見表2。

表2 地氣測(cè)量捕集劑空白元素分析Table 2 Blank element analysis of geogas measurement collector

注：各元素含量單位為ng/L

由表2可以看出，空白樣品大多數(shù)元素不僅平均含量非常低(微量元素平均值都低于1 ng/L)，且比較均勻。金屬成礦元素只有Zn空白樣相對(duì)較高，最高值大于10ng/L，而地氣測(cè)量樣品中Zn一般大于20 ng/L，故本次的捕集劑空白完全能夠滿足本區(qū)地氣測(cè)量要求。

3 地氣異常重現(xiàn)性問題

異常重現(xiàn)性是勘查地球化學(xué)方法技術(shù)成熟的重要標(biāo)志。由于地氣測(cè)量受到多種因素的影響，因此在實(shí)際生產(chǎn)過程中，地氣異常重現(xiàn)性表現(xiàn)較差。長(zhǎng)期以來，重現(xiàn)性差成為限制地氣方法在實(shí)際找礦中推廣的主要障礙。 由于地氣測(cè)量的特殊性，地氣測(cè)量不能按常規(guī)化探方法來評(píng)價(jià)其重現(xiàn)性，而應(yīng)參照測(cè)汞規(guī)范來評(píng)價(jià)，只要兩次測(cè)量結(jié)果異常趨勢(shì)基本一致即可，不能要求絕對(duì)含量一致。

本次地氣測(cè)量重共采集重復(fù)樣37件，由于篇幅所限，筆者只對(duì)工作區(qū)19線的15件重復(fù)樣中Cd、Bi、Pb、Ni、Zn、Cu 5種親硫元素的重現(xiàn)性結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析。從圖2可以看出，雖然氣體流通性強(qiáng)，但本次地氣測(cè)量和重復(fù)樣的主要金屬成礦元素Cu、Pb、Zn、Ni、Bi、Cd分布趨勢(shì)比較一致，特別是Zn，趨勢(shì)完全一致。但在3號(hào)點(diǎn)，重復(fù)樣Cu、Ni、Pb含量顯著增高，分布趨勢(shì)與第一次采樣結(jié)果不一致。從元素含量看，除重復(fù)樣Zn含量系統(tǒng)性高于測(cè)量樣品近3倍，原因不明外，其他元素兩次采樣結(jié)果總體比較相差不大(除3號(hào)點(diǎn))。

圖2 19線地氣重復(fù)樣Cd-Bi-Pb-Ni-Zn-Cu結(jié)果對(duì)比Fig.2 Comparison of the results of Cd-Bi-Pb-Ni-Zn-Cu on the line 19 of the geogas repeats

4 地氣測(cè)量有效性

工作區(qū)內(nèi)地氣測(cè)量試驗(yàn)測(cè)量剖面23條，采集樣品1 196件，重復(fù)樣37件，分析51種元素，但為了節(jié)省篇幅，只對(duì)陳賈村地區(qū)的部分元素成圖。通過數(shù)據(jù)處理及對(duì)比分析研究，地氣測(cè)量有效性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

4.1 地氣異常與區(qū)內(nèi)斷裂位置對(duì)應(yīng)

對(duì)地氣分析數(shù)據(jù)均值標(biāo)準(zhǔn)變換(即對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)元素?cái)?shù)據(jù)除以該區(qū)該元素平均值)，消除系統(tǒng)誤差之后繪制Cu、Pb、Zn、Ni均值變換累加值平面剖面(圖3)。結(jié)果顯示，在工作區(qū)內(nèi)可分為3條異常帶，Ⅲ號(hào)異常帶呈條帶狀分布，展布方向?yàn)镹E向，異常帶寬約150 m，長(zhǎng)約750 m，檢查地氣異常時(shí)在異常帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)寬約3.5 m金及多金屬礦化體；Ⅰ、Ⅱ號(hào)異常帶均分布在長(zhǎng)剖面上，長(zhǎng)度未有效控制，寬度分別為500 m、350 m，數(shù)據(jù)顯示Ⅰ、Ⅱ號(hào)異常帶連續(xù)性較好，其中在29、30、32線尾部均有異常顯示。圖3顯示Ⅰ號(hào)異常帶與1∶1萬航磁解譯斷裂方向基本一致，Ⅲ號(hào)異常帶展布方向與區(qū)內(nèi)實(shí)測(cè)斷層方向一致。

圖3 陳賈村一帶地氣試驗(yàn)Cu、Pb、Zn、Ni均值變換累加值平面剖面Fig.3 The plane profile of the cumulative transformation of the mean values of Cu, Pb, Zn and Ni in the area of Chenjiacun area

4.2 地氣異常與礦化體位置吻合

陳賈村26線地氣測(cè)量顯示(圖4)，在已知小型金及多金屬礦化體正上方，捕獲到了地氣異常，且異常幅度顯著，不僅有礦體主要元素形成的地氣異常，還有V、Mn、Co、Sb、U、Bi等元素的地氣異常，為指示深部礦體的存在提供了更多依據(jù)。異常與礦體在平面投影上的位置是基本一致的，證實(shí)了在該區(qū)地氣資料對(duì)于隱伏金屬礦產(chǎn)指示的有效性與準(zhǔn)確性，且各異常區(qū)的元素組合特征相似。

4.3 地氣異常與物探異常高度對(duì)應(yīng)

此次地氣測(cè)量獲得了多處異常，筆者選取部分異常部署了激電中梯測(cè)量、激電測(cè)深及可控源測(cè)深進(jìn)行驗(yàn)證，均發(fā)現(xiàn)了較好的物探異常。尤其是陳賈村地區(qū)26線中II號(hào)異常帶，該異常帶被黃土全覆蓋，但地氣異常強(qiáng)度高、連續(xù)性好，對(duì)該處布設(shè)激電中梯剖面及激電測(cè)深，發(fā)現(xiàn)在地氣異常處深部存在低阻高極化異常(圖5)。

5 結(jié)論

1) 在黃土覆蓋區(qū)利用地氣測(cè)量能夠清晰反映金屬元素異常，異常元素組合與親硫元素組合基本一致。

2) 異常強(qiáng)度高且與礦(化)體空間位置吻合，這表明地氣異常樣品所捕集的地氣物質(zhì)主要來自于礦(化)體。

3) 地氣異常與區(qū)內(nèi)斷層展布方向基本一致。

綜上所述，在陳賈村地區(qū)，地氣測(cè)量找礦成果顯著，方法有效。

圖4 陳賈村26線地氣試驗(yàn)結(jié)果Fig.4 Ground gas measurement test results of Chenjiacun line 26

圖5 陳賈村地區(qū)地氣、激電中梯、激電測(cè)深極化率等值線斷面綜合剖面Fig.5 Comprehensive profiles of geogas, induced polarization mid-ladder and induced polarization sounding in Chenjiacun area