非傳統化探方法研究的新進展

  在20 世紀的找礦實踐中，水系沉積物、土壤、巖石地球化學測量等傳統化探方法發揮了令礦產勘查界矚目的重要作用， 尤其在貴金屬和有色金屬的找礦中成效更加突出[1-5]。與其他勘查方法相比，化探的最大特點在于能直接查明成礦物質的區域分布模式和局部濃集中心，指示地下礦床的可能賦存部位。

 

  隨著隱伏礦找礦任務的提出、覆蓋區找礦工作的日益增多， 如何有效地開發適用于尋找隱伏礦或深部礦的勘查技術，已被認為是實現21 世紀找礦突破的關鍵， 成為世界各國研究機構和礦業公司技術研發的熱點。

 

  深部找礦，特別是覆蓋區找礦，是礦產勘查界公認的難題。地質方法通過研究和總結區域成礦規律和局部控礦規律， 建立不同類型礦床的成因模式和找礦模型，靠宏觀標志和實踐創新發現礦床；地球物理方法通過發展測深更大、精密度更高的方法和設備，發現和甄別地下深處的可能成礦客體；地球化學方法通過基礎理論的豐富、測試技術的進步、數據處理的改進，仍然發揮其直接研究成礦組分、伴生組分、相關物質實際分布模式和異常特征的優勢，探尋深部成礦的新途徑。然而，傳統化探方法已不完全適應深部找礦，特別是覆蓋區找礦的條件，需要有新的方法技術予以補充和輔佐，20 世紀被視為非常規或非傳統的一套化探方法重又受到青睞。

 

  所謂的非傳統化探方法，包括選擇性提取技術、生物地球化學找礦、地下水地球化學測量、地下氣體測量等多種方法技術， 以及與之配套的分析測試技術和數據處理、解釋方法。20 世紀90 年代中期，這套方法被稱為“深穿透地球化學”方法，以強調和推動覆蓋區化探方法的研究與應用，促使其深入、持續地發展。不過，在具體的研究和使用中目前各方法仍是分別進行的， 只在異常形成機制的探討上有共通之處。本文以近一兩年來的文獻為依據，側重對其中幾個方面的研究現狀和進展做一簡要評述，說明研究動態，供有關研究者和管理者參考。

 

  1 選擇性提取技術

 

  選擇性提取技術之所以成為當前國際化探界研

 

  究的熱點，最主要的原因是：該類方法可以查明以某種方式從深部礦化遷移到地表土壤中的那部分元素，它們遷移到地表后，部分被礦物表面或有機物吸附，部分與成壤粘土或方解石一道沉淀或結合，有的與鐵錳氧化物結合。該類技術的基本技術途徑是：力圖用各種溶劑選擇性地溶解并提取樣品中能反映深部礦化的某種或某些組分， 即來自深部的地球化學信息，以達到強化異常的目的。基于這一思路，西方學者進行了大量的試驗性研究。如加拿大和美國學者針對非晶質MnO2研制出酶提取技術； 澳大利亞學者研制的活動態金屬離子法（MMI），針對不同礦種和景觀條件， 研制了8 種用于不同環境和礦種的提取劑，做了實驗性和試點性應用（目前仍然保密，正在進行商業性推廣）[7-10]。除試驗性研究外，一些研究機構和礦業公司聯合， 對大量不同性質的提取劑進行了實驗， 包括4 酸提取、王水、大樣堆浸（BLEG）、EDTA、MMI、酶提取、Deepleach 11 和35（Newerest 公司研制）、1% HNO3、弱NaCN、弱HNO3＋KI、Terra Leach 1 等[11-12]。總地來看，雖然在一些已知礦區已顯示了這些方法的有效性， 但問題仍然不少。目前還沒有一種提取劑和相應的采樣方法可適用于所有的地區和所有的礦種， 通常是某種提取劑在某種環境中有效，換一種環境就可能無效。

 

  所以許多研究者都強調，使用該類方法之前，有必要先進行詳細的土壤礦物組分研究， 以便確定哪種采樣介質和哪種提取劑最為有效。

 

  但是，以適當的提取劑萃取樣品中“深部信息”

 

  的大方向是被一致肯定的[13-15]。從國際上當前研究的提取劑的提取能力來看，一般分兩大類。一類是選用弱提取劑，在不破壞礦物的前提下，提取與礦化有關的水溶態和吸附態的元素，常用的提取劑有：去離子水、酶和MMI；另一類是選擇性溶解一種或多種次生礦物，包括部分內生和外生礦物，提取結合在碳酸鹽、鐵錳氧化物、有機質內的元素，常用的提取劑有醋酸銨、鹽酸羥胺、焦磷酸鈉等[7,11-13]。當然，還有把弱與強提取劑連續使用的所謂“順序提取”方案。但關鍵問題是， 選定的提取劑所提取出的那部分組分是否真正代表著“深部信息”[13-15]。因此，研究不同提取劑所“消化”的到底是什么物質，就成了改進和完善這類方法的基礎工作之一。圖1 示出了不同選擇性的地球化學提取劑與所提取的風化層中的礦物成分之間的關系[11,14]。從圖中可以看出，提取劑的消化能力越強，其所溶解的金屬含量越高，但并非提取的金屬含量越高越好， 而是與能反映深部礦化的物質在土壤礦物中的賦存狀態有關， 同時還受提取劑的濃度、提取時間、條件、采樣深度等關鍵因素的影響。

 

  這一問題的解決，恐怕不僅僅是實驗室中的任務，還必須有詳細的野外工作和地質－景觀研究的配合（詳細論述可參見參考文獻[11]）。

 

  從技術的實際應用來看， 選擇性提取技術目前仍處于實驗性或試點研究階段， 不過它在探測深部礦化信息方面表現出了良好的應用前景， 已被許多從事覆蓋區找礦的礦業公司看好[12]。目前，影響該類技術方法發展和提高“可信度”的一個重要問題是元素在覆蓋層中的遷移機理問題， 即深部元素的垂向遷移機理和表生環境中控制其活化、遷移、累積的作用過程。這一問題既是研發該類技術方法的難點，也是質疑其原理的長期爭論的焦點[9-20]。近些年來，人們通過大量的探索研究， 對最有可能涉及其機理的某些作用過程進行了驗證，主要有以下4 種：①電化學分散；②蒸發-蒸騰-對流作用；③循環膨脹泵吸作用； ④生物地球化學-地質微生物學-土壤氣體。

 

  不同學者根據觀察到的各種現象和獲得的數據，以各自的理解， 提出一些新的元素垂向遷移模型，如Hamilton 等[16-17]提出的“還原囪”模型；Garnett[18]提出的“雷暴電池”模型；謝學錦等[10]和王學求等[19-20]提出了“以地氣流為主的接力遷移”模型；Cameron 等[7]、謝學錦等[10]和王學求[20]提出了“循環膨脹泵吸”模型，包括氣壓泵、地震泵、陸上“潮汐泵”等多種類型。

 

  盡管這些模型都在實驗研究中得到了相關證據，或與某些地質現象吻合， 但至今仍沒有一種模型可具體解釋試驗區元素遷移聚集的實況， 可適用于所有的景觀條件和礦床類型。所以說，人們對覆蓋層中的元素遷移機理還知之甚少，僅停留在理念階段，急需開發新的觀察工具，如同位素示蹤技術、井中觀察技術等， 還需要借助和引用傳統地學之外的學科發展成果，如環境、生物、微生物、衛生、宇宙空間等學科的成果[13]。

 

  2 生物地球化學找礦

 

  近20 年來，生物地球化學找礦方法的研究一直在堅持進行，工作也在深入發展[21-22]，主要表現在以下3 個方面。

 

  2.1 系統地總結了與生物地球化學找礦

 

  有關的基礎數據和信息

 

  隨著人們在世界不同地點對隱伏礦化帶與植物化學之間的關系研究不斷深入， 這一研究領域的基礎數據和信息穩步增多。一些研究者開始對它們進行歸納和總結，為今后的研究和應用提供依據。

 

  最值得關注的是，Markert 在查證了大量數據后，于1994 年發表了《世界參考植物元素濃度表》。

 

  編制此表的意圖是想針對所有地區的所有植物提供一個平均成分的參考指南， 但由于全球植物種類繁多，成分更是復雜多樣，因此編表的難度極大。鑒于它的科學意義， 對表中數據的檢驗和修改在不斷進行。10 多年來， 此表基本經受住了新數據的檢驗。

 

  2007 年，Dunn[26]考慮到等離子質譜儀對某些元素分析的檢出限比過去降低了很多， 對表1 中某些元素（如Au、Ag、Hg、PGEs、Re、Te、Tl）的估計值做了修改（黑體字標星號處）。

 

  此外，過去10 年間，研究者在許多生物地球化學調查中，通過對世界各地的礦床進行詳細研究，從總體上擴大了生物地球化學數據庫中的數據量。研究者從不同角度進行總結， 出版了5 部包含生物地球化學信息的專著：《植物分析》[27]、《金屬超聚集植物》[28]、《植物中的痕量和超痕量金屬》[29]、《生物地球化學作用過程概論》（主要論述對植物結構和代謝有根本性作用的元素———C、O、H、N、S、P、Fe、Mg、Mn[30]）和《勘查和環境地球化學手冊》叢書之第九冊， 專門論述生物地球化學在礦產勘查中的應用[26]。這一系列基礎數據的整理與總結，將大大促進生物地球化學的發展與應用。

 

  2.2 新儀器和新理論的出現促進了生物

 

  地球化學的發展過去10 年，等離子質譜儀投入商業使用，使植物化學分析有了新的手段， 干植物組織中元素濃度的分析數據庫迅速擴大。與其他分析方法相比，等離子質譜儀的優點是， 可以對干植物組織中超痕量級的60 多種元素進行準確和精密的分析，且分析費用相當低。它可以獲得許多過去因濃度極低、難以在干植物中測定出來的元素數據。有些元素（ 如Be、Bi、In、Pd、Pt、Re、Te、Tl、W） 在植物中的含量極低， 必須把植物組織縮減成灰分狀態后，才能用等離子質譜儀檢測這些元素的濃度。同時，樣品消解實驗在幫助研究者弄清復雜的植物化學方面也發揮了作用， 使勘查工作者可以在更可靠依據的基礎上選擇合適的分析方法， 從而優化特定元素的數據質量。比如，Hall 等[31]提供了植物中高場強元素（HFSE）的測定數據。對植物的部分提取可以幫助研究者進一步認清植物結構中的不穩定元素，尤其是鹵族元素[26]。

 

  電子顯微鏡的使用， 使研究者可以看到植物中的結晶相。憑借現代儀器，研究者大大拓寬了對小于2 μm 粒徑物體的觀察能力， 而植物結構中的賤金屬和重金屬元素似乎大部分都在這種空間內富集。這就為認識植物中的礦物相提供了有用的信息。此外，研究者們正在借助同步加速X 射線熒光分析儀（SXRF）、質子激發X 射線分析儀（PIXE）等， 弄清植物組織化學結構和植物組織內元素的分布情況。研究結果顯示，這種儀器可以提供很有用的新信息。例如，Pickering 等[32-33]使用同步加速器研究了Se 的超聚集植物Astragalus bisulcatus（甜黃芪）樹葉中Se 的分布和化學形態。對Se 在Astragalus 中的化學形態的基本調查清楚地顯示，有機Se 富集在嫩葉組織中， 成熟樹葉中含的是硒酸鹽，而樹枝中Se 含量極少[32-33]。澳大利亞礦業研究協會（AMIRA）下屬的澳大利亞聯邦科學和工業研究組織（CSIRO），正在用與同步加速器相連的“地質粒子誘發X 射線熒光分析”（Geo-Pixe）方法描述單株植物組織中的元素分布。這種信息可以幫助地質學家在野外采集最合適的樣品介質，并幫助化學家優化提取程序[26]。另有一些研究所正在研究植物組織中的同位素， 但同位素在生物地球化學找礦中的作用還遠未弄清， 目前這一課題仍處于研究階段。

 

  2.3 生物地球化學法找礦實例的價值———采樣結果10 年后生效生物地球化學找礦法自20 世紀30 年代產生之后，在蘇聯、加拿大、英國、澳大利亞、美國、日本等許多國家得到了應用和發展， 采集一定種屬的植物及其器官， 在各種礦床的勘查中取得成功的實例屢有報道[21-29]。盡管這種方法的制約因素較多，但其效能是肯定的， 而且在一些景觀條件下會發揮獨特作用。

 

  QR 金礦位于加拿大不列顛哥倫比亞省中部，在喬治王子城東南140 km 處。礦體露頭大部分都被厚度不同的冰磧物覆蓋（有的覆蓋層達幾米厚），生長其上的是大片的森林， 樹木主要是內陸花旗松和黑松。1988 年，加拿大地質調查局用直升飛機采集了103 個花旗松（Pseudotsuga menziesii） 樹頂的樣品。松針和松枝被分開晾干， 松枝處理后縮減成灰分，然后進行中子活化分析。對數據作異常檢驗，發現了強烈的Au 異常帶。1994—1998 年，Kinross 金礦公司開采了該礦的主區和西區， 共生產出3.67 t 金（年產量約為933 kg），總開采礦石量為106×104t，平均品位4.1 g/t。2005 年，研究者又把1988 年采集的花旗松松針從檔案庫中取出并磨成粉， 用等離子質譜儀進行分析。檢驗結果確認并更清楚地辨識出了原來根據松枝分析結果圈定的異常區， 從而驗證了這種地球化學標志的可靠性（圖2）[26]。2006 年，Cross Lake 礦產公司宣布， 他們在北區又發現了大量金儲量（可能有6.22 t），將重新在該區進行開采生產。鉆探結果顯示， 北礦區沿走向的長度至少有1km，估計金的平均品位為6 g/t，是QR 礦產地內最大的金礦化帶。

 

  總地來看， 植物可以被看作是一種精密的地球化學采樣介質， 不過目前人們還不能充分認識這種介質，需要與其他技術方法配套使用。盡管在植物學家、植物化學家和地球化學家發表的論文中，能得到大量關于植物化學的信息，但必須清醒地認識到：雖然生物地球化學測量的應用已經度過了幼年期，但仍處于成熟的早期階段， 還有許多問題有待進一步論證。值得注意的是，隨著新儀器的出現，研究者在植物積累元素的控制條件方面取得了進展， 野外觀察數據也在不斷增加， 這些都會使植物在礦產勘查項目中的作用變得越來越重要。

 

  3 地下水地球化學測量

 

  從理論上講， 地下水地球化學有潛力成為尋找隱伏礦和深部礦的一種有效方法。主要原因有：

 

  ①分析技術的進展，已能快速、靈敏地檢測地下水中多種元素；②所需的樣品預處理量很小；③地下水采樣可以發掘三維勘查的潛在可能性； ④地下水能與礦化帶及其圍巖發生化學反應； ⑤與巖石地球化學相比， 地下水可以從與礦化發生反應的地方流出，從而提供一個更大的潛在的勘查靶區；⑥許多有意義的物質背景濃度很低， 因此可提高異常襯度[34-36]。但是，從地下水地球化學的實際應用效果來看， 目前影響地下水地球化學測量在礦產勘查中的應用及其優勢、潛力充分發揮的最大問題在于： 勘查者對地下水地球化學數據做不出全面的解釋。近年來，圍繞這個問題，化探界加強了以下3 個方面的研究。

 

  （1）重視地下水中礦物飽和度與物質計算。水地球化學文獻表明， 目前已開發了各種計算機代碼用于進行礦物飽和指數和金屬物質計算。比較流行的工具有PHREEQC、MINTEQA2 和GeochemistsWorkbench[34]。成功使用地球化學物質和礦物飽和度計算代碼的關鍵在于實現計算程序的公開化或透明化。盡管這方面的研究還存在一些不足，但礦物飽和度和元素物質計算還是很有意義的。例如，可更好地理解金屬的活動性或衰減模式， 以及次生礦化的形成，例如鐵帽遷移或外生銅礦床的形成等[13]。

 

  （2）高質量的和全面的物理化學數據（包括pH和Eh）的獲取。這方面的研究主要集中在采樣技術的改進和觀察指標上。為了獲取一定深度或一定地質層系的代表性數據， 研制精細的采樣設備就成了關鍵環節。當前，穿流水斗、井下唧筒(雙閥泵)和擴脹封圈系統是地下水采樣常用的3 種方法[34]。這些井中水樣采集設備， 均可實現不同深度或部分的采樣，以擴脹封圈系統最為精細。在滲透率低的斷裂巖石區采集有代表性的深部地下水樣品時， 因為打鉆用水會造成污染，加之斷裂裂隙的導水率很低，從中流出的帶礦化信息的水進入鉆孔后與地下水混合，既改變了信息出現的位置，又降低了異常的強度，在這種情況下，就需要使用擴脹封圈系統采樣。擴脹封圈系統通常由2 個相隔1～3 cm 的膨脹型封隔器組成，可以避免上述情況的發生，所采樣品能更好地代表采樣部位的地下水。不過，擴脹封圈系統的造價或價格高，操作耗時費事。因此，常規勘查一般不需要使用，可能只需借助抽水泵采樣，而更詳細的研究，特別是在破碎巖石介質中采樣，以及需要對地下水系統的氧化還原狀態提供最佳理解的情況下， 才使用一些由井下唧筒或擴脹封圈系統組成的設備。

 

  （3）不同礦床類型的元素和化合物指示標志的研究與評價。近年來，國外比較重視利用地下水地球化學測量方法在覆蓋區找礦， 對不同景觀環境中的各類礦床， 包括火山成因的塊狀硫化物礦床（VMS）、斑巖銅礦及銅鉬礦、金礦、巖漿型銅-鎳-鉑族礦、金剛石等，進行了詳細研究[37]。2007 年，Leybourne[34]和Cameron 等[38]總結了幾個與各種礦床類型有關的地下水響應特征的實例和不同類型礦床的主要地球化學特征（表2）。要想有效地利用地球化學技術進行探測，勘查者就要鑒別礦化巖石，并能將它們與具有相同成分的非礦化巖石區分開，把重點放在與礦化有關的地球化學特征上。因此，進一步評價地下水和其他類型水化學特征的應用， 針對不同礦床類型來測定元素或化合物的標志， 是一項極其重要的工作。這將有助于針對水地球化學測量，大致確定其潛在的能力、局限性和可操作性，從而確認將之用于礦產勘查的優勢和把它們推廣到全球所有的厚覆蓋區的找礦工作中[13]。

 

  4 分析技術

 

  地球化學分析測試技術的發展與地球化學勘查技術的發展是相輔相成、相互促進、相互依賴、相互支持的[2,39-41]。分析測試技術每取得一次重大突破，地球化學勘查技術的研發就會有一個相應的提高；同時，新的地球化學勘查技術的提出，又會對分析技術提出新的要求。所以說，分析技術與地球化學勘查技術是一對孿生姐妹，兩者共生存同發展。近年來，勘查地球化學分析測試技術取得了突破性的進展，實現了從地殼豐度到礦石級含量水平的全元素覆蓋，此間ICP-MS 技術得到了廣泛的使用， ICP-MS 分析儀器出現了不斷的改進[42-44]。

 

  ICP-MS 技術克服了傳統分析方法的大多數缺點，被稱為當代分析技術的重大發展，在地質和環境領域得到了廣泛的應用[42-44]。圖3 示出了地質和環境領域文獻中ICP-MS 見于摘要、標題和關鍵詞的文章數的變化①。從圖中可以看出， 近10 多年來，ICP-MS 的使用呈直線快速上升。同時，ICP-MS 儀器的不斷改進與更新使ICP-MS 技術的分辨率和精度趨于更高。目前，ICP-MS 儀器設備包括3 種類型質譜儀[45]：①最常用的是四極桿質譜儀，能提供單位質量分辨率，采用掃描倍增器作為檢測器。②價格和復雜程度均超過前者的磁扇區（magnetic sector）質譜儀， 即配備有類似掃描型檢測器的高分辨率質譜儀（HR－ICP－MS）。磁扇區質譜儀能提供更高的質量分辨率，達到零點幾質量單位，并且具有高得多的離子通過量和相應的低檢出限。③多接收器磁扇區質譜儀（MC-ICP-MS）， 這種系統將磁扇區質譜儀的分辨能力與用于各種待測物質的單個檢測器（法拉第筒）結合起來，從而提供了最高的分辨率和準確度。此外，在ICP 發射裝置、樣品輸入、多元素、多變量質量控制等方面也取得了較大的改進。例如，階梯光柵固態探測系統的采用， 降低了光譜重疊的干擾， 提高了分辨率；Elemental Scientific 公司開發的自動取樣器，縮短了樣品提取和管路沖洗的時間，使儀器的工作效率提高了1 倍多；Hotelling T 統計的使用， 為多元素地球化學數據評估提供了有力的支持[45]。總之，ICP-MS 儀器的改進大大改善了ICP-MS 的分析性能， 使許多元素的常規測量的檢出限較10 年前提高了0.5～1.0 個數量級（圖4），幾乎每種元素的檢出限都等于或低于地殼豐度[14]，并使地質樣品的放射性同位素和某些輕穩定同位素的分析有可能成為一種常規的測量指標[46]。此外，鹵素元素的分析一直是分析技術中的前沿技術和難點問題。新一代磁扇區ICP 質譜儀的產生，為這一難題的解決帶來了新的希望。Bu 等[47]用HR-ICP-MS測定有機化合物中的F、Ce、Br、I， 其濃度水平從低于10-6 到10-2 水平，F 用中等分辨率模式測定，Ce、Br、I 用高分辨率模式測定。可見，這項技術的應用，將使鹵素測定問題在不久的將來得到解決。

 

  分析技術領域中另一項值得關注的進展是野外現場分析技術，因其具有快速、便捷等特點，在現代礦產勘查中得到越來越多的使用， 儀器設備的研發也有較大進展[13,46,48]。從國內外文獻來看，野外便攜式X 熒光儀(FPXRF)是野外現場分析技術中應用最廣和最成功的一種， 其他手段則起著補充或完善的作用。目前國際上最主要的三大FPXRF 提供商和研發者是Niton（Thermo Fisher scientific）、Innov-XSystems Inc.和OxfordInstruments。近年來，這3 個公司都推出了許多高級的手提式XRF 元素分析儀，一般重3 磅，可測量25 種元素。Niton 公司新近推出了一款小移相器式（small “Phaser” form）的放射性同位素儀，重1.7 磅，可測量1～3 個同位素[48]。國外公司正在研發新一代的FPXRF 設備， 顯像管和探測器的功率較大，具有較強的判別功能及記數率，可降低儀器的檢出限和元素干擾。這些設備的研發將隨同高水平的計算模擬技術一起集成到FPXRF 儀器中。同時，再將照相機、GPS、拉曼光譜等包含進去，向著可提供更多信息的方向發展。此外，便攜式紅外線設備（PIMA、ASD 等）在蝕變礦物填圖中的使用也在不斷增加[48]。此外，還從環境等相關領域引入了一些用于水和氣體分析的野外便攜式儀器，如分析水的Hach 儀器、Sensicore 儀器及分析氣體的Leybold-Inficon Hapiste GC/MS 儀器等[13]。這些儀器的引入豐富了勘查地球化學野外現場分析技術。

 

  5 地球化學數據處理技術

 

  地球化學數據處理技術是礦產勘查評價的重要環節，近年來這類技術在國外發展迅速。

 

  （1）國外公開發表的相關研究論文顯著增多。

 

  Cohen 等[14]對1997—2007 年發表在國際三大地球化學期刊（GEEA、JGE 和AG）上的論文進行了檢索統計分析（圖5），結果表明，研究數據處理的論文數量最多，排在其他勘查地球化學研究方向的前面，位居第一。可見，數據處理與解釋技術已成為勘查地球化學技術研究的重要方向。

 

  （2）數據處理和解釋正在醞釀新的評價方法體系。一個已經爭論了60 多年的基本地球化學問題是：地球化學異常的構成是什么，如何才能通過適當的采樣過程和分析方法的組合來增加異常信息，怎樣才能通過不同的單變量和多變量數學技術的使用來檢驗（查明）異常？近年來，隨著分析檢出限的顯著降低和各種選擇性地球化學提取技術的應用與發展，這一問題又一次被激活了[14,50]。因為這些方法進一步觸及了地球化學景觀內的復雜性， 面對著更大的挑戰， 即必須把與礦化作用有關的微弱的地球化學信號與由風化層的整體地球化學特征、礦物學特性有關的“噪音”分離開。選擇性地球化學提取數據的處理經驗表明，舊的“背景”和“異常”的概念已不適用于對可反映多種復雜相互作用影響的樣品的多層次地球化學特征的識別。換句話說，數據處理的目標是要確定所有的與礦化作用影響有關的地球化學過程的變異性， 在帶有礦化信息的樣品與礦化之間建立空間關系。這樣可以使能反映礦化作用影響的地球化學或礦物學的樣品位于觀察值的主簇（maincluster）中，而不被看成異常值。礦化信號可能只是更大的、更分散的觀察值中的一些較密集的子群點，它們不太適合于高斯定律，而更適合于分形定律。

 

  在數據處理中強化擬探測地球化學信號的新范例， 是欽博臘索山礦床上方的酶提取數據的處理方法。該礦床被厚層砂礫層覆蓋，地表風化層樣品的酶提取元素分布模式出現很有意思的現象（圖6）[14]。從圖6 中可以看到，Cu 的含量在穿過礦化帶時呈連續變異的形態，其含量是升高的，但變化較大；而As 的含量盡管沿橫剖面出現了“異常”，但經過求7 點的移動平均值后， 在礦化帶上方的砂礫層中就不出現異常，也就是說，橫剖面上As 含量的異常可能是由于砂礫本身存在內生成因的差異； 相反地， 通過求As 含量的7 點移動方差，礦化上方就出現了明顯的方差增大。由此可見，這個方差“信號”是一種空間變異的結果，而不單是元素含量增加或減少的結果。因此在數據處理中， 精心研究如何強化擬探測的地球化學信號意義重大。

 

  （3）在GIS 框架內進行數據綜合與評價的能力得到大幅提高。過去一二十年里，個人計算機性能和一系列用戶友好型軟件包的有效性大幅提高， 使大型數據庫在空間框架（GIS）內的處理和可視化表達變得更加容易了[13-14,41]。在GIS 框架內，可將多變量地球化學分析和野外觀察數據、空間參照數據集成為一體。一些新開發的勘查地球化學軟件，如ioGas，為尋找地球化學數據、野外觀察數據、空間參照數據之間的相關關系提供了一種強有力的工具。此外，隨著三維（3D）可視化軟件的發展，勘查地球化學家們能夠在三維空間內充分集成地質、地球物理、地球化學、鉆探等數據，使礦產勘查中的綜合性地學數據的集成越來越普遍，已發表了許多研究成果[50-51]。

 

  如2007 年Jackson[51]對3D 地球化學在礦產勘查中的應用進行了總結，認為在3D 空間內對地質、地球化學、地球物理數據的充分集成為探索數據關系創造了新的機遇， 促進了對礦化系統和分散現象的進一步理解，并指出3D 地球化學將廣泛地應用于：①利用未參與礦化事件的或在礦化事件中未發生明顯再分布的元素進行深部巖石地層對比； ②建立礦化系統的概念分帶模型； ③根據分帶關系識別高品位礦化位置的指向標志；④區分近礦與遠礦的特征；⑤通過集成地表和地下數據改進指向標志； ⑥通過對地表風化效應的理解改進對地表數據的解釋； ⑦根據3D 覆蓋數據確定基巖異常源。同時，還指出目前盡管有些GIS 軟件引入了3D 分量， 為研究者提供了一個可從第三維角度觀察數據的工具， 但本質上仍是二維的制圖工具。所以，需要加強真三維技術的研發，促進3D GIS 查詢、多元分析的研究和對已知礦床的鉆孔數據的3D 模擬。

 

  6 其他方面的進展

 

  （1）重礦物地球化學找礦標志研究重新喚起了人們的關注。最近20 年，分析技術的進步，特別是針對單個礦物顆粒的微區分析方法的進步[13]，對重要診斷性礦物的化學特征的認識起到了重要作用，例如激光燒蝕等離子質譜(LA-ICPMS）的進步等。最新的研究顯示， 重礦物作為指示礦物已在巖漿型或變質型賤金屬硫化物礦床的勘查中起到了決定性的作用。但如何才能把重礦物指示標志更有效地用于勘查項目，還需要做一些驗證工作。為了更好地評價指示礦物的分布，特別是評價它們的礦物化學特征，以針對更廣的礦床類型確定元素和化合物的識別標志，尋求更廉價和有效的分離技術是很重要的[52]。在CAMIRO 和AMIRA 里有許多在研項目正在對優化和（或）開發中的診斷性指示礦物的化學特征標志作調查，看其是否對指示遠景區有生命力，或者能否用于指導鎳-銅-鉑族、斑巖銅礦或鐵氧化物-銅-金礦床的發現。此外，還需要了解各種重礦物顆粒的相對殘留率， 因為它們是通過各種類型的地表物質發生分散的， 而后者又與各種礦床類型有關，分散作用又是在各種地質、表生和氣候狀況下發生的。在這方面，硫化物礦物顆粒的殘留率研究較多[13]。

 

  （2）同位素地球化學的研究與應用也得到了豐富。過去的同位素研究主要集中在傳統的穩定同位素（O、H、C、S）和放射性同位素（Pb、Sr）上，其研究和應用主要受分析技術和勘查經費的限制[53-57]。近年來，隨著高分辨率、多采集器ICP-MS 技術的使用和同位素分析成本的降低， 同位素地球化學的應用范圍也在不斷地拓展。例如，Bastakov 等[58]研究了澳大利亞南部鐵氧化物Cu-Au 系統中Nd 和S 的同位素特征，指出同位素不僅可用于判別物質來源，而且可用于區分弱礦化和強礦化體；Oates 等[59]應用土壤中N 和S 同位素作為區域勘查指標，認為在特定環境下，如果區域地球化學循環明確，礦床周圍土壤的硝酸鹽和硫酸鹽中N、S、O 同位素組成就可確切地反映礦床類型；Carr 等[60]用Pb 同位素地質特征模型來辨別地球化學異常；Hall 等用土壤選擇提取的Pb 同位素驗證了VMS 型礦點上的覆蓋層中的Pb 是從掩埋在下方的硫化物礦床中搬運上來的[13]。

 

  地表物質中穩定同位素系統（如Fe、Cu、Se 等）的研究也越來越多，這不僅豐富了同位素研究對象，而且也將為礦產勘查提供新的工具或手段。

 

  7 結論與建議

 

  綜觀近一二十年礦產勘查技術的發展， 盡管勘查地球化學技術在覆蓋區的找礦并沒有像人們預期的那樣取得重大突破，但在選擇性提取、地下水地球化學測量、生物地球化學找礦、分析技術、指示性重礦物找礦、同位素示蹤等方面還是取得了較大的進展。總地來看，可以得出以下幾點認識。

 

  （1）分析技術的提高為非傳統化探技術的研究與應用提供了強有力的技術支撐， 同時也促進了傳統勘查地球化學技術方法的發展。

 

  （2）在諸如選擇性提取技術、生物地球化學找礦、地下水地球化學測量、同位素示蹤技術等非傳統化探技術方面，研究者做了大量的試驗性研究，積累了海量基礎數據， 預計在可預見的未來有望取得重大突破。建議國內化探界重視這些技術的發展，加大對該類技術研發的支持力度， 鼓勵勘查地球化學家進行創新性研究。

 

  （3）地球化學數據處理技術是勘查評價的重要環節，近年來這類技術在國外得到迅速發展。文獻研究表明， 數據處理已經成為當前國際勘查地球化學研究的重點方向之一， 而國內這方面的研究略顯不足，近10 年召開的3 次“全國勘查地球化學學術交流會”，很少有論文涉及該方向，這點應引起國內專家學者的注意。建議加強數據處理技術和可視化技術的研究，特別是三維可視化技術的研究與應用。

 

  （4）勘查地球化學目前正處于發展演化的關鍵時刻，全球性人才短缺為其提出了極大的挑戰。因此迫切需要加強人才培養， 充分發揮大學在勘查地球化學新技術研發和人才培養中的作用。

 

  （5）勘查地球化學作為礦產勘查的一個分支學科，在實踐中除了要加強學科內各類技術方法的組合外，還需要加強與其他學科技術的集成，要充分吸收和引入相關學科的新理論、新方法及新儀器、新設備等，以促進或帶動整個學科和技術的發展與突破。