摘要：提出了深穿透地球化學(xué)概念和理論，發(fā)現(xiàn)來自于深部礦體的納米金屬晶體可以通過巖石和土壤微孔或納米孔穿透上覆蓋層到達(dá)地表，建立了穿透性地球化學(xué)模型，研發(fā)出系列深穿透地球化學(xué)探測技術(shù)，顯著提高對隱伏礦的探測能力。

1. 項目概況

目前找礦面臨的難題是覆蓋區(qū)和深部找礦，深穿透地球化學(xué)作為一種能直接獲取來自于深部礦體異常信息的勘查技術(shù)，近20多年來一直處于國際研究前沿，并為找礦界所關(guān)注。在國家攀登計劃課題“隱伏大礦地球化學(xué)勘查理論與方法”、國家“863”計劃課題“深穿透地球化學(xué)探測與識別技術(shù)”、國家“973”計劃課題“覆蓋區(qū)戰(zhàn)略靶區(qū)預(yù)測理論與方法”、國家科技攻關(guān)計劃課題“西部荒漠戈壁區(qū)大型銅金礦勘查評價技術(shù)與綜合示范”、部公益性行業(yè)科研專項（深部探測專項）“盆地穿透性地球化學(xué)探測技術(shù)”、地質(zhì)大調(diào)查項目“覆蓋區(qū)地球化學(xué)調(diào)查理論與方法”的持續(xù)支持下，中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所以發(fā)展覆蓋區(qū)地球化學(xué)勘查理論與技術(shù)、指導(dǎo)找礦實踐為目標(biāo)，立足自主創(chuàng)新，取得了從理論、技術(shù)、裝備到勘查實踐的創(chuàng)新，實現(xiàn)了淺覆蓋區(qū)礦產(chǎn)勘查技術(shù)突破。

2. 成果簡介

（1）提出深穿透地球化學(xué)概念，發(fā)現(xiàn)納米金屬晶體微粒遷移的微觀證據(jù)，并建立了覆蓋區(qū)穿透性地球化學(xué)遷移模型。隱伏礦成礦元素及伴生元素可以穿透上覆蓋層到達(dá)地表，在地表形成疊加地球化學(xué)異常，通過采集和分離這些穿透性信息以達(dá)到尋找隱伏礦的目的。這一概念的提出突破了地表地球化學(xué)取樣僅能用于淺表礦勘查的傳統(tǒng)認(rèn)識。首次在銅鎳礦床、金礦床及其上方土壤和氣體中發(fā)現(xiàn)銅、金等納米金屬晶體微粒（圖1），微粒具有有序晶體結(jié)構(gòu)，證明納米金屬微粒來自于隱伏內(nèi)生礦體。在實驗室和野外建立了模擬遷移柱，證實納米金屬微粒具有極強(qiáng)的穿透能力和快速遷移能力。這不僅為深穿透地球化學(xué)提供了直接的微觀證據(jù)，為地球化學(xué)異常成因理論研究從描述性模型走向?qū)嵶C性科學(xué)邁出了重要一步。

圖1 在地氣、土壤和礦石中同時發(fā)現(xiàn)納米銅晶體

A—地氣中納米銅-鈦晶體；B—土壤中納米銅-鐵晶體；C—礦石中納米銅-鈦晶體

（2）研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的多項深穿透地球化學(xué)技術(shù)，并形成了相應(yīng)的技術(shù)裝備。研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的深穿透地球化學(xué)技術(shù)，包括納米地球化學(xué)探測技術(shù)、金屬活動態(tài)測量技術(shù)、地氣測量技術(shù)、偶極子獨立供電地電化學(xué)測量技術(shù)等。在納米地球化學(xué)探測技術(shù)方面，通過深入研究納米微粒特殊的物理性質(zhì)和遷移特征，創(chuàng)新性地提出通過物理篩分納微土壤顆粒來獲取或強(qiáng)化深部異常信息，從而發(fā)現(xiàn)隱伏礦床。在金屬活動態(tài)測量技術(shù)方面，初步研制了賤金屬、金礦、鈾礦元素活動態(tài)提取劑（MML-Cu、MML-U、MML-Au），建立了元素活動態(tài)提取及測定實驗流水線（圖2），提高了提取的規(guī)范化和效率。在地電化學(xué)測量技術(shù)研發(fā)方面，改進(jìn)了獨立定時供電偶極子地電化學(xué)技術(shù)裝置。在地氣測量技術(shù)方面，引入了更低本底的吸附材料以消除背景誤差，提高技術(shù)穩(wěn)定性。

圖2 元素活動態(tài)提取流水線

（從左至右、從上至下依次為：野外采樣—樣品分離—加入專用試劑—恒溫震蕩提取—溶液分離—ICP-MS測定）

（3）利用研發(fā)的深穿透地球化學(xué)技術(shù)，在國內(nèi)外典型覆蓋區(qū)和典型礦床的應(yīng)用試驗取得明顯成效。利用深穿透地球化學(xué)技術(shù)在新疆金窩子金礦、澳大利亞奧林匹克壩金銅礦、美國內(nèi)達(dá)華Mike金銅礦、河南周庵銅鎳礦、紫金山悅洋盆地銀多金屬礦、內(nèi)蒙古鄂爾多斯鈾礦（圖3）、新疆十紅灘鈾礦等大型隱伏礦試驗區(qū)都有明顯的異常反映和效果。在東天山成礦帶大南湖地區(qū)，利用深穿透地球化學(xué)圈定的金異常與淺鉆圈定的異常不吻合，但該區(qū)都不具備金礦找礦遠(yuǎn)景。在新疆大南湖深穿透地球化學(xué)圈定的鈾異常與煤系地層分布一致，并在煤田鉆孔中發(fā)現(xiàn)高含量鈾，這也證明了深穿透地球化學(xué)的有效性，而且比淺鉆成本更低、采樣更容易。

圖3 深穿透地球化學(xué)在鄂爾多斯盆地取樣

3. 成果意義

理論創(chuàng)新為地球化學(xué)遷移機(jī)理研究提供了實證性模型，技術(shù)上初步實現(xiàn)了地球化學(xué)探測深度從百米以內(nèi)淺表礦到千米以下深部礦的突破，提高了對隱伏礦的探測能力，為中國東部深部找礦和西部近200萬km²覆蓋區(qū)和盆地地球化學(xué)調(diào)查提供了可供選擇的技術(shù)支撐。

（中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所 張必敏 王學(xué)求供稿）