周四春,王登紅,劉曉輝,王亞棟,文春華,胡波,王廣西

(1.成都理工大學 地學核技術(shù)四川省重點實驗室,四川 成都 610059;2.中國地質(zhì)科學院 礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037;3.青海省地質(zhì)調(diào)查院,青海 西寧 810008;4.湖南省地質(zhì)調(diào)查院,湖南 長沙 410083)

0 引言

Li、Be、Na、Ta等稀有金屬礦是我國國防、新能源等重要領域急需的關鍵礦產(chǎn)?；◢弬ゾr型稀有金屬礦則是我國獲取前述稀有金屬的主要礦產(chǎn)類型之一。

花崗偉晶巖型稀有金屬礦的礦體賦存在花崗巖巖體中, 偉晶巖脈礦體與花崗巖的物理性質(zhì)在大多情況下沒有顯著差異, 礦體中金屬硫化礦物含量也較低, 這使得通過傳統(tǒng)地球物理勘探方法勘查這類礦床并不總能取得效果。

傳統(tǒng)地球化學勘查方法對花崗偉晶巖型稀有金屬礦床的勘查是有效的,但應用中也有技術(shù)瓶頸。 一方面, 地球化學勘探一般只能獲取地表的次生暈或原生暈, 對深部含礦情況指示常常不明確;另一方面, 我國目前發(fā)現(xiàn)的花崗偉晶巖型稀有金屬礦主要分布在西部邊遠、 自然景觀條件惡劣的地區(qū),每年野外可工作時間較短,加之一個勘查區(qū)往往賦存眾多的偉晶巖脈,而含礦的偉晶巖脈卻寥寥無幾,完全依靠傳統(tǒng)地球化學勘查方法評價出露地表或近地表的偉晶巖脈的含礦性,既受野外工作時間的限制,也受工作經(jīng)費的制約。 即使靠地球化學勘查獲取的次生暈或原生暈評價了出露地表或近地表的偉晶巖脈的含礦性,對偉晶巖脈深部的含礦性也難以作出判斷[1]。

針對花崗偉晶巖型稀有金屬礦床勘查中傳統(tǒng)地球物理勘探、地球化學勘查技術(shù)方法面臨的技術(shù)瓶頸, 成都理工大學課題組在中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所、青海省地質(zhì)調(diào)查院、湖南省地質(zhì)調(diào)查院等單位支持下,以國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃項目、 青海省科技廳基礎科研等項目為平臺,開展了地氣與 X 射線熒光測量聯(lián)合探測隱伏偉晶巖稀有金屬礦的技術(shù)方法研究。這種聯(lián)合探測技術(shù)方法,我們將其定名為“綜合地氣探測技術(shù)”。

1 綜合地氣探測技術(shù)概述

綜合地氣探測技術(shù)由快速X射線熒光測量方法與地氣探測方法構(gòu)成。

所謂快速X射線熒光測量方法是指基于手持式X射線熒光譜儀開展的土壤或巖石X射線熒光測量。目前國內(nèi)外已經(jīng)廣泛使用的是基于SDD探測器的第四代數(shù)字化手提式 X 射線熒光儀[2]。這類儀器理論上可以在野外現(xiàn)場 (或野外駐地) 開展土壤或巖石樣品的測量,完成快速捕獲花崗偉晶巖礦床次生暈或原生暈的任務,獲取淺地表礦化信息。而地氣探測,則是基于地殼內(nèi)的垂直上升氣流可以穿越數(shù)百米甚至上千米的巖層,將地下物質(zhì)信息攜帶到地表土壤中,現(xiàn)場抽取游離于土壤空隙中來自地殼深部的上升氣流——地氣,進而捕獲地氣中攜帶的深部地質(zhì)體的納米微粒,獲取深部礦化信息的方法[3]。兩種方法相互補充與融合,可以判斷偉晶巖淺部與深部是否含礦,解決偉晶巖稀有金屬礦的找礦問題。

2 綜合地氣探測技術(shù)中的X射線熒光測量技術(shù)方法

綜合地氣探測技術(shù)中的X射線熒光(以下簡稱XRF,即X-ray fluorescence)測量設備均采用配備SDD(silicon drift detector)硅漂移探測器的第四代數(shù)字化手提式XRF儀。本文研究工作采用了牛津公司生產(chǎn)的商用X-MET7500手提式XRF儀器。該儀器采用SDD探測器,銠靶X光管激發(fā)源,對55Fe 5.9 keV射線能量分辨率為120 eV左右,理想情況下可以同時測量30種左右的元素[2]。

為了實現(xiàn)對花崗偉晶巖脈含礦性的評價,XRF測量技術(shù)方法主要由下述4個部分組成。

2.1 X射線熒光指示元素選擇

劉英俊等[4]將稀有金屬元素劃分為稀有元素族,該族包括 Y、REE、Li、Be、Nb、Ta、Zr、Hf等,在戈氏分類中都屬于親石元素,這一組元素間有明顯的地球化學共生組合現(xiàn)象。雖然它們的地殼豐度低,但在一定的地質(zhì)條件下可富集成礦,是一個有特殊性的地球化學元素組。常常與稀有金屬族具有共生組合現(xiàn)象的還有屬于放射性族的 U 與 Th,這是因為它們在戈氏分類中與稀有元素族同屬于親石元素。

謝學錦院士[5]在討論偉晶巖類稀有金屬礦床的地球化學異常的元素組分時指出,Nb、Ta、Sn、W、Sb、Bi、Li、Be、Ti、Rb、Cs、Re、U、Th、B、Zr、Hf、P、F 是該類礦床的地球化學異常中的常見元素。

總結(jié)前人的研究,偉晶巖稀有金屬礦中常見的富集元素包括3類:稀有元素族元素(Nb、Ta、Li、Be、Rb、Y、REE、B、Zr、Hf 等)、有色金屬元素(Sn、W、Sb、Ti、Cs、Re)、放射性元素(U、Th)。理論上這些元素都具備作為 XRF測量找礦中的指示元素(常稱為“熒光指示元素”)。

筆者所在課題組在多個偉晶巖稀有金屬礦的研究與找礦實踐后發(fā)現(xiàn),上述3類指示元素中,Nb、Ta、Rb 3個關鍵性熒光指示元素具有普適性的找礦指示作用。除上述3個熒光指示元素外,礦區(qū)不同,具有找礦指示作用的其他熒光指示元素也會有所不同?；谝韵聨讉€方面的原因,開展 XRF 測量工作時,其他熒光指示元素需要進行研究選擇。

1)目前最先進的手提式 XRF 儀器也無法實現(xiàn)對 Li、Be、B、F 等原子序數(shù)小于 13 的元素的測量;

2)每一個具體的稀有金屬礦床,其富集元素的成分都是不完全相同的;

3)受到儀器檢出限限制,對選出的某些指示元素有可能無法實現(xiàn)測量(包括Nb、Ta)。

因此在每一個具體的勘查區(qū)工作前,可以在已知礦體頂部土壤、背景區(qū)土壤上,在最佳采樣深度處采集具有代表性的土壤樣品,分選出80～100目原始土壤粒級部分做樣品,分別測量其 XRF 譜線(如圖1所示),根據(jù)譜線上顯示的元素組分情況,參考上述 3 類可能的指示元素,然后加以選擇,最終將它們與Nb、Ta、Rb一起,作為熒光指示元素。

圖1 湖南省仁里礦區(qū)16號勘探線背景區(qū)土壤XRF 譜線(為清晰顯示不同道址范圍內(nèi)XRF譜線,0～311、311～371、371～2000段分別采用了不同縱坐標比例尺)Fig.1 Soil XRF spectrum in the background area of exploration line 16 in Renli mining area, Hunan Province(in order to clearly display the XRF spectral lines in different address ranges,different ordinate scales were used for the three segments of 0～311,311～371 and 371～2000)

2.2 土壤樣品的采集與預處理方法

由于手持式X射線熒光儀器做現(xiàn)場原位測量時存在不平度效應、礦化不均勻性效應、顆粒度效應以及基體效應等諸多影響[2],這些影響不但會明顯降低測量結(jié)果的準確性,還會影響儀器的檢出限。對Nb、Ta、Rb 3個關鍵性熒光指示元素,當我們采用當今最先進的手持式X熒光儀(如牛津X-MET7500)測量時,由于Rb一般背景值較高(見圖1),通過現(xiàn)場原位測量獲得其結(jié)果基本沒有問題。但Nb、Ta兩個元素在大多數(shù)偉晶巖稀有金屬礦勘查區(qū)的背景值甚至異常下限值都處于儀器理想狀態(tài)下檢出限的邊緣(參見圖1),通過現(xiàn)場原位測量獲得可靠的Nb、Ta兩個元素的X射線熒光結(jié)果難度太大。這就是為什么在開展現(xiàn)場測量前一定要尋找出指礦效果好、區(qū)域豐度較高的有色金屬或其他金屬熒光指示元素的原因。

基于上述原因,在沒有找礦周期約束時,采集土壤回實驗室稍作處理后做X射線熒光測量是不受現(xiàn)場測量各種影響,進而改善儀器檢出限,可靠獲得Nb、Ta兩個關鍵性熒光指示元素的正確技術(shù)方案。

以青海茶卡北山鋰鈹?shù)V勘查區(qū)(后文簡稱“茶卡北勘查區(qū)”)XP3測線170號與270號測點研究為例。該勘查區(qū)土壤類型主要為高山草原—草甸土,地表腐殖質(zhì)(A)層一般不超過15 cm,按照地球化學樣品采集規(guī)范,在研究區(qū)統(tǒng)一采集地表30 cm深坑底的B層土壤。經(jīng)不同原始粒級土壤樣品的XRF對比測量實驗,選擇目標元素最富集的80～100目原始粒級部分土壤作為測量對象(見圖2)。選出的80～100目土壤用儀器配置的壓片器統(tǒng)一壓制成厚3 mm的樣片,制作成待測樣品。經(jīng)實驗,用這樣制作的樣品進行X射線熒光測量,不僅避免了現(xiàn)場測量時無法回避的各種影響,也基本不會受到顆粒度效應影響(表1)。

表1 X射線熒光測量中的顆粒度效應影響實驗結(jié)果Table 1 Particle size effects in X-fluorescence measurements affect experimental results

圖2 不同原始粒級土壤樣品的XRF測量對比Fig.2 XRF measurement comparison of soil samples with different raw grain sizes

2.3 測量數(shù)據(jù)處理與成圖參數(shù)

一方面,由于偉晶巖稀有金屬礦勘查區(qū)內(nèi)Nb、Ta元素豐度值都較低(參見圖1),商用儀器一般給不出其元素含量,只能提供元素特征峰計數(shù)(率),單位為cpm,其值一般從幾百到幾千。而XRF儀器對于Rb或其他有色金屬熒光指示元素能夠直接給出百分含量,其值從0.001%～0.1%,與Nb、Ta的熒光測量數(shù)值具有數(shù)十萬至數(shù)百萬倍的差異,使熒光指示元素間直接對比困難。

另一方面,不同勘查區(qū)的同一元素的背景值不同,會造成利用原始測量數(shù)據(jù)做直接對比研究不方便。

為了減少同一勘查區(qū)不同熒光指示元素間,以及不同勘查區(qū)同一元素測量結(jié)果間對比的影響,對獲取的原始XRF測量數(shù)據(jù)首先進行“襯度”化處理[2],使所有元素的XRF測量值都處于同一量級。在此基礎上,根據(jù)已知礦體上方可行性試驗選擇的與礦體元素呈顯著負相關關系的元素作為分母,對各指示元素做比值計算后作為最終成圖參數(shù)。用這種比值參數(shù)成圖,會明顯增大各熒光指示元素的異常(峰背比)幅度。

勘查區(qū)不同,與礦體元素呈顯著負相關的元素有可能不同。比如,茶卡北勘查區(qū)與Be、Nb等礦體元素間負相關關系最好的為Ni;新疆福?？h卡魯安鋰鈹?shù)V勘查區(qū)(后文簡稱“卡魯安勘查區(qū)”)與湖南平江縣仁里鈮鉭礦勘查區(qū)(后文簡稱“仁里勘查區(qū)”)與礦體元素負相關關系最好的則為Zr。圖3展示了青海茶卡北山勘查區(qū)XRF測量Nb后用Nb襯度和w(Nb)/w(Ni)數(shù)據(jù)編制的XP8號剖面圖對比,在背景值基本沒有變化的情況下,w(Nb)/w(Ni)的異常幅度較Nb有顯著增加,異常極值處從1.42提高到2.51,增幅達76.8%,效果特別顯著。

圖3 XP8測線采用不同XRF成圖參數(shù)編制的剖面圖對比Fig.3 The XP8 line was compared using different XRF mapping parameters

2.4 X射線熒光異常的分布特征及推斷解釋方法

在偉晶巖礦脈上一般會出現(xiàn)兩類X射線熒光異常:一類是對含礦層位偉晶巖脈區(qū)域起指示作用的熒光元素形成的正或負異常(低值區(qū));一類是以Nb、Ta、Rb以及相應礦床特有的某種(或某幾種)熒光元素指示偉晶巖礦脈位置的正異常[6]。如茶卡北勘查區(qū),在偉晶巖脈分布區(qū)域,可以捕獲到Ca形成的X熒光正異常、Ni的負異常以及Fe與Mn的低值區(qū);而在含礦偉晶巖脈上方可捕獲到Nb、Ta、Rb、K形成的正異常。在不同礦區(qū),Nb、Ta、Rb都是具有普適性的熒光指示元素,但礦區(qū)不同,兩類異常的其他熒光指示元素有可能不同。如仁里勘查區(qū)第一類異常為Zr的熒光負異常,第二類異常則為Nb、Ta、Rb以及Y與Ni的正X熒光異常[6]。

根據(jù)第一類熒光元素異常,可以評價偉晶巖脈分布區(qū)域;在偉晶巖脈分布區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的第二類熒光異常,則指示了偉晶巖礦脈在地表的出露位置或其頂部在地表的投影位置。據(jù)此,結(jié)合勘查區(qū)地層走向,依據(jù)第二類熒光元素異常帶的走向及控制長度,可以大致判斷偉晶巖礦脈的走向及延伸長度。

3 綜合地氣探測中的地氣測量技術(shù)方法

除沙漠覆蓋景觀區(qū)外,常見的不同地球化學景觀區(qū)內(nèi),地氣測量技術(shù)都可以采用可調(diào)節(jié)采樣效率的動態(tài)地氣采樣、樣品濃縮、ICP-MS測試及數(shù)據(jù)處理與異常推斷解釋方法組成。

3.1 采樣效率可調(diào)節(jié)的動態(tài)地氣采樣技術(shù)

在課題組早期的研究中發(fā)現(xiàn),我們勘查的礦種用其邊界品位來劃分的話,可以大致劃分為兩大類:邊界品位在千分之幾及以上品位的礦種,如Cu、Pb、Zn等;邊界品位在萬分之幾及以下品位的礦種,如U、Au等。偉晶巖稀有金屬礦(無論是Li、Be,還是Nb、Ta礦)屬于第二類礦種。

對第一類礦種的地氣探測,采用常規(guī)動態(tài)地氣采樣裝置(圖4a)及技術(shù)就可以有效捕獲到礦體元素的地氣異常;而第二類礦種,則需要提高采樣效率才能有效捕獲到礦體元素的地氣異常。為此筆者所在課題組建立并采用“提高探測靈敏度的動態(tài)地氣測量”[7]。

圖4 常規(guī)動態(tài)地氣采樣裝置(a)與效率可調(diào)的雙捕集器串聯(lián)式動態(tài)地氣采樣裝置(b)結(jié)構(gòu)Fig.4 Structural diagram of conventional dynamic geogas sampling device (a) and double trap series dynamic geogas sampling device with adjustable efficiency (b)

“提高探測靈敏度的動態(tài)地氣測量”也稱為“效率可調(diào)的動態(tài)地氣采樣”技術(shù),實際是地氣采樣時在常規(guī)動態(tài)地氣采樣裝置上多串聯(lián)了一級裝有地氣捕集劑的捕集器。實驗結(jié)果表明,兩級容量相同的捕集器收集到的地氣納米物質(zhì)總量將增加40%左右,顯著提高了地氣物質(zhì)的捕集效率[7-8]。

不同地球化學景觀條件下的地氣探測實踐表明,目前本課題組采用的動態(tài)地氣采樣裝置適合于土壤層厚度超過50 cm的區(qū)域,戈壁覆蓋區(qū)也可以應用,但沙漠覆蓋區(qū)不適用。這是因為沙漠覆蓋區(qū)內(nèi)地表缺乏致密覆蓋層對深部遷移到地表層的地氣流加以有效滯留,在地表無法形成較好的地氣物質(zhì)動態(tài)飽和層。另外,采用抽氣方式進行地氣物質(zhì)采樣時會將沙漠中的細沙抽入取樣器內(nèi),既堵塞采樣器的進氣孔,也堵塞采樣裝置中干燥劑前端安裝的粉塵物質(zhì)過濾材料。

3.2 樣品預處理與ICP-MS測試

采用雙捕集器的串聯(lián)式動態(tài)地氣采樣,雖然提高了40%的捕集地氣物質(zhì)總量,但由于增加了一倍捕集劑,捕集劑中地氣物質(zhì)的濃度實際是下降了。為此,采樣后的樣品需要進行濃縮預處理,然后通過ICP-MS測試方法獲取地氣物質(zhì)的含量信息。

3.3 資料整理、成圖及異常推斷解釋

鑒于一些目前還無法完全解釋清楚的原因,礦源體上方的地氣異常連續(xù)性不好,在異常區(qū)會出現(xiàn)很大幅度的異常峰值跳動。加之地氣測量工作效率低,成本過高,目前一般都是開展剖面地氣測量[3,7],以探尋X射線熒光測量捕獲的主要異常評定的地表含礦的偉晶巖脈深部是否含礦,礦化深度大致為多少。

新一代ICP-MS分析儀器具有很強的測試能力,能提供多達40種左右元素的地氣測量結(jié)果。一般情況下,可以將2.1節(jié)中討論的3類稀有金屬礦的指示元素,包括全套稀土元素加以分析后用于綜合剖面圖編制。

與X射線熒光測量數(shù)據(jù)面臨同樣的問題,為了同一測區(qū)不同地氣元素間的對比,以及不同測區(qū)間同一元素間的直觀對比,地氣數(shù)據(jù)也需處理成襯度值后用于成果圖編制。

由于地氣的遷移動力來自地殼深部的壓力差與溫度差[3],而地殼的壓力差與溫度差最大梯度方向是垂直指向地表的,這決定搭載在地氣上遷移的地氣物質(zhì)的遷移方式以垂向遷移為主,前人的研究對此結(jié)論予以了證實[9-10]。地氣物質(zhì)的這種遷移機理決定了礦體上方地氣異?？臻g上分布的兩個重要特征[7,11]:

1)地氣異常會產(chǎn)出于地下信息源的正上方;

2)礦(化)體的地表出露或淺埋深部分不會產(chǎn)生地氣異常。

由于偉晶巖脈礦體向地下傾覆的產(chǎn)狀一般較穩(wěn)定,如果能夠較好地確定礦脈傾角,理想情況下,依據(jù)礦體上方地氣異常的水平寬度,以及X射線熒光測量確定的礦體頂部位置,就可以依據(jù)三角形關系大致推測含礦偉晶巖的向下延伸深度與走向延伸長度(詳見4.1節(jié)實例介紹)。

需要注意的是,除礦(化)體正上方會出現(xiàn)地氣異常外,在斷裂出露處或其頂部的投影位置也會捕獲到地氣異常。但斷裂上方的地氣異常與礦體上方的地氣異常在元素組合上有明顯差異。當斷裂與礦(化)體有關(如為控礦或賦礦構(gòu)造等)時,斷裂上方的地氣異常除有成礦地氣指示元素呈現(xiàn)異常外,還有不少造巖元素也會呈現(xiàn)異常;當斷裂與礦(化)體無關時,斷裂上方則主要是造巖元素的地氣異常。據(jù)此可以區(qū)分出斷裂導致的異常。

4 三類不同地球化學景觀環(huán)境下的綜合地氣探測技術(shù)找礦示范

4.1 高寒草甸景觀區(qū)找礦應用示范

近年來,課題組先后在地處高寒草甸景觀區(qū)的新疆福?？h卡魯安鋰鈹?shù)V區(qū)[12]、青海天峻縣茶卡北山鋰鈹?shù)V區(qū)開展了綜合地氣探測偉晶巖稀有金屬礦的應用示范,都取得了不錯的找礦效果。

圖5是卡魯安鋰鈹?shù)V區(qū)L2測線地氣測量礦體元素的綜合剖面。

圖5 卡魯安礦區(qū)L2測線地氣測量礦體元素綜合剖面Fig.5 Comprehensive profile of ore body elements measured by geogas at the L2 survey line in the Kalu′an mining area

依據(jù)圖5,按距離 806 號脈地表出露處投影位置遠近,該異常區(qū)可以分為兩段:1100～1350 m 低異常幅值段;950～1100 m 高異常幅值段,異常區(qū)總寬度約 400 m。根據(jù)新疆有色 706 隊在 806 號脈上鉆探施工結(jié)果,806 號偉晶巖脈產(chǎn)狀穩(wěn)定(傾角約為 56°)。據(jù)此,可得到 L2號測線 806 號礦脈延伸的幾何關系(圖 6)。

根據(jù)圖6 所示的幾何關系,可以推算出 806 號礦脈沿 56°傾角從地表到異常左邊界對應的深部延伸長度l為715 m。

圖6 806號礦脈延伸長度推斷Fig.6 Extension inference diagram of vein 806

這個異常揭示了該礦脈并沒有像前人工作認為的那樣僅延伸到200 m,而是可能延伸到超過500 m。這一成果具有兩個方面的地質(zhì)意義:

1)對于806號偉晶巖礦脈,增加了超過1倍的礦體儲量;

2)提出了新的找礦思路:卡魯安礦床的偉晶巖礦脈延伸深度不是200 m左右,超過 200 m 深度后還有較大找礦前景。

4.2 戈壁干旱荒漠景觀區(qū)找礦應用示范

位于哈密市戈壁灘上的紅嶺勘查區(qū)原是銅(鉬)礦勘查區(qū),因為在勘查區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)不少出露的偉晶巖脈,遂通過綜合地氣測量評價區(qū)內(nèi)的偉晶巖脈的含礦性。圖7是在該勘查區(qū)HH-02測線開展的土壤X熒光與地氣測量的綜合剖面。通過綜合地氣測量,地表在18號偉晶巖脈頂部及其相鄰區(qū)域發(fā)現(xiàn)了包括Rb、K、Ti、Zn的X-2號X射線熒光異常,在18號偉晶巖脈傾覆方向一側(cè),發(fā)現(xiàn)了反應深部礦化的Li、Be、Y、Nb為主的D-3號地氣異常,給出了18號偉晶巖脈是礦脈的證據(jù)。根據(jù)礦頂部到地氣異常左邊界寬度85 m,18號脈傾角65°,推測該礦脈順傾角延伸長度不少于200 m。

圖7 紅嶺勘查區(qū)HH-02測線綜合地氣測量剖面Fig.7 Comprehensive geogas survey profile of HH-02 line in Hongling survey area

4.3 南方潮濕中低山景觀區(qū)找礦應用示范

先后在湖南平江縣仁里花崗偉晶巖鉭鈮礦、傳梓源鋰鈹?shù)V及仁里外圍的黃柏山勘查區(qū)開展了綜合地氣測量技術(shù)研究與應用[6]。圖8 是在傳梓源礦區(qū)PC測線開展的X射線熒光與地氣測量的綜合剖面。在測線上γρ206ⅣMB號礦脈延伸方向的對應位置捕獲到Nb等元素的X-4號XRF異常,在該礦脈傾覆一側(cè),則捕獲到包含礦體元素Li、Be、Nb的D-2號地氣異常,提供了γρ206ⅣMB號礦脈穿越PC線的地表與地下依據(jù),將該礦脈向北西方向延伸了不少于500 m(圖9)。

圖8 傳梓源礦區(qū)PC測線綜合地氣測量剖面及異常分析Fig.8 Comprehensive geogas measurement profile and anomaly analysis map of PC survey line in Chuanziyuan mining area

圖9 傳梓源礦區(qū)PC測線Nb元素X射線熒光測量平面剖面Fig.9 Plane profile of PC survey line Nb element X fluorescence measurement in Chuanziyuan mining area

5 結(jié)論及討論

在我國3種具有代表性的地球化學景觀區(qū)內(nèi)偉晶巖稀有金屬礦上開展的綜合地氣測量技術(shù)及應用研究表明,采用土壤X射線熒光測量捕獲的兩類熒光元素異常可以較好地評價偉晶巖脈淺部的含礦性,而地氣測量則可以對X射線熒光測量評價出的礦化偉晶巖脈的深部含礦性進行評價,將X射線熒光測量與地氣測量進行融合與對照,可以彌補X射線熒光測量不能直接獲取Li、Be等低原子序數(shù)元素信息的缺陷,同時解決地氣測量不能捕獲50 m以淺礦化信息的技術(shù)短板,形成的綜合地氣測量技術(shù)方法對不同地球化學景觀環(huán)境下的偉晶巖稀有金屬礦具有較好的探測效果。

找礦實踐中,可以采用布設測網(wǎng)開展土壤X射線熒光測量快速圈定異常,依據(jù)X射線熒光異常帶的位置、走向與長度,確定可能的偉晶巖礦脈的位置、走向與延伸長度。在此基礎上,在垂直穿越X射線熒光異常帶中心位置布設控制礦脈傾覆一側(cè)的地氣剖面,開展以獲取礦體元素信息為主要目的的地氣測量,可以直接獲取偉晶巖深部的礦化信息。為了捕獲所需要深度的地氣信息,地氣剖面在地表的布設長度應該根據(jù)偉晶巖脈傾覆側(cè)的傾角,大致按照三角形關系加以估算后確定。

為了減少干擾,在干旱荒漠景觀區(qū)工作時,土壤X射線熒光測量需要注意采集較粗粒級樣品,并最好通過實驗選擇指示元素最富集粒級;在南方潮濕地區(qū)開展地氣測量時需注意土壤濕度帶來的影響,選擇土壤水蒸氣蒸發(fā)較快的夏季,在雨后3天再開展采樣。