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谢学锦与勘查地球化学(3)

时间:2010-09-18  归属:当代科技精华地学卷
  在这个研究项目中,谢学锦指导他的学生在浙江进行了泛滥平原沉积物代表性的研究。在浙江全省共采集15个泛滥平原沉积物样品,每个样品控制2000~6000km2汇水盆地,将这些样品分析结果与这些汇水盆地范围内的区域化探全国扫面计划的数以千计数据的平均值相比较,发现它们极为一致(图5,6)。1994年9月谢学锦将这些研究成果在英国Amblaside召开的“地质分析’94”会议上作报告,引起广泛兴趣。看来多年对全球超低密度采样最佳采样介质的无休止争论将要因中国的研究成果而有可能告一段落。

    IGCP259的后继项目“全球地球化学背景”研究以大约5000个样品覆盖全球的方法技术。这一研究项目已于1992年为IGCP执行局所接受,成为IGCP360项目。谢学锦及其学生们正在进行的全国地球化学监控网络研究实际上是这一个国际上数十个国家合作的这项研究的先驱性工作。各国科学家正密切注视这项研究的进展,以便作为在全球范围内开展IGCP360研究项目的样板。

 

五、找寻金矿的地球化学方法

 

    区域化探全国扫面计划在这16年来找矿效果最为突出的是找到大量新的金矿点与金矿床,从而使地球化学方法在中国成为找寻金矿的头号方法。这种情况与国外截然不同。在国外,地球化学方法在找寻金矿上只是一种辅助性方法,其作用远不如地质及地球物理方法。这是因为国外地球化学家大多认为金在自然界是不活泼的元素,主要呈不均匀分布的颗粒金,存在于地表物质之中。由于所谓“粒金效应”,使金分析的重现性极差,因而许多找矿公司宁愿使用淘洗重砂方法以图改善金分析的重现性。国外近年来解决这一问题的另一个努力是增加分析时的取样量。根据H. E. Clifton,I.Nichol等许多国外学者的研究,要使分析达到50%的精密度,必须称取200~800克样品进行分析。这庞大的样品量在实验室内操作既费时又烦琐,因此国外近年来把提炼金的堆浸方法用于金分析,发展了所谓BLEG方法。

     

 

 

    在中国,谢学锦的作法与国外截然不同。他认为金在表生的生物地球化学环境中是很活泼的,有很大一部分金是呈各种活动态,包括超微细粒金、离子态、吸附态、包裹态及与有机物结合态存在。他和他的学生王学求利用沈瑞平研制的矿物量光谱分析技术计算出样品中大于5μm的各种大小金颗粒的数目,再以样品中金的总含量减去这些颗粒的金总含量,发现呈超微粒及各种活动态金往往占样品中金量的30~90%(表2)。从而,他提出一整套与国外完全不同的找寻金矿的地球化学方法,完全避开国外学者多年来强调而又未能很好的解决的金颗粒分布不均匀造成的“粒金效应”,只采用常规的取10~209样品进行分析,但将金分析的检出限降低到百亿分之二(国外通常金分析检出限是亿分之一至五)这种方法的关键在于它的主要目标是发现及圈定有经济价值金矿床四周高于十亿分之二至四的规模很大的“区域性异常”,而这种区域性异常主要是由超细粒金及各种活动态金所组成。这种方法另一个关键在于它重视整个异常的重视性,而不考虑个别高含量的重现性,这样就巧妙绕过了“粒金效应”这道难关。用这种方法十余年内在中国找到了数百个新的金矿点,并从中已经评价出数十个有工业价值的新的金矿床,其中很多已经开采(图7)。

 

    1989年,谢学锦被巴西“第2届全国地球化学大会”及“第13届国际地球化学勘查学术会议”特邀作报告“Geochemical exploration for gold, different approach to a special problem”,引起国际化探界广泛重视。这篇报告后来刊于国际《地球化学勘查》杂志1991年第11期。国际金矿化探权威,加拿大皇后大学I. Nichol教授在1990年来北京访谢学锦未遇,特地追踪至芬兰赫尔辛基,与谢学锦相会,专门了解中国地球化学找金方法的特点,并招收研究生,研究如何将中国的方法用于加拿大的环境。

    1991年谢学锦及其学生们开始研究地下深部气体以微气泡形式携带至地表的超微细金。80年代中期瑞典人进行了这项实验,并称这种方法为地气(GEOGAS)方法。现在德国、捷克、俄罗斯和中国都在进行这方面的实验。谢学锦认为既然已经证实地下深部气体可携带金及其他金属至地表,当气体逸散时,金及其他金属将会转化成其他活动态。他和他的学生们在发展地气方法方面主要的、创造性的贡献在于:(1)研制了动态提取的装备与技术,只需抽气几分钟时间就可完成深部气体中金的收集工作,取代了各国普遍使用的将收集器在土壤中埋藏数月的静态提取方法;(2)采用特殊处理方法大幅度降低收集器的本底值,使得辨认地下深部传来的极微弱的信息成为可能;(3)在世界上首次研制出一整套研究各种活动态金的分析方法,从而将地气方法与他称之为检测叠置的元素活动态方法(Dection of Superimposed Mobile Forms of Elements, DESME)联合使用,以取得更多的直接找矿的深部信息。

 

六、找寻超大型矿的新思路与新方法

 

    找寻超大型矿床已成为国际矿产勘查活动的焦点。各国地质学家及矿产勘查专家作了大量努力研究超大型矿床的形成过程及有利于超大型矿床的形成环境,以便制定出辨认超大型矿的准则。这类研究尚未能取得显著进展,因为迄今并未能发现超大型矿床的形成过程及形成环境与一般矿床的形成有何显著差异。

    谢学锦1991年在美国Reno第15届国际地球化学勘查学术会议上作报告“Regional Geochemical Anomalies and Geochemical Provinces”。这一报告经修改补充,以“Geochemical Patterns from Local to Global”为题在国际《地球化学勘查》杂志1993年第1~3期上发表。这篇论文被认为是勘查地球化学里程碑式的著作。谢学锦在这篇论文中指出过去勘查地球化学的研究对象一直是局部的地球化学异常(各种类型的分散晕及分散流);而自然界实际上存在着一系列不同规模,从局部、区域、省、域到洲的互相套合的地球化学模式谱系(图8)。1994年8月在北京第8届国际矿床成因学术会议上,谢学锦作报告“ New Ideas and Technology for Searching Giant Ore Deposits”。他指出,研究整个套合着的地球化学模式谱系可以辨认出地球上金属供应量得天独厚的最适于超大型矿床生成的地段,并能追索超大型矿形成的过程、途径及印迹。在这个报告中,谢学锦已开始注意到研究地表不同规模套合着的地球化学模式谱系来反映地球上金属供应量得天独厚的地段也还可能受各种表生作用干扰,今后应利用地气及元素活动态测量方法来更可靠地辨认超大型矿,特别是在隐伏地区超大型矿的存在。

     

 

    地气方法虽已成为许多国家隐伏区找矿新方法研究的热点,但所有研究皆作为详查方法限于在矿区很小的范围内。谢学锦认为整个地球存在着从深部上升的气流,这种气流既然可以从矿体及其原生晕中将超微细金捕获,并携至地表,那么它也可将区域性异常甚至地球化学省及地球化学域中金及其他金属携至地表。问题在于要发展新技术把它们辨认出来,这样就可以使地气及元素活动态方法发展成能迅速控制全局的战略性方法。

    发展一整套从战略到战术的地气与元素活动态测量方法,以便更有效的找寻超大型矿床,特别是隐伏区的超大型矿床,是谢学锦与其学生们从1993年开始的最新的、意义重大的探索。他们先后在山东与乌兹别克斯坦进行实验。在山东他们用极稀的采样网度,每800km2采集一个地气样品及一个普通土壤样品。结果发现在胶东从三山岛、焦家、玲珑、招远及大尹格庄这些大型金矿床四周数千平方公里范围内有金及其他元素,包括铁、锰、铜、铅、锌、银、锡、溴等被地气带上来的异常及呈离子态、吸附态、包裹态及与有机物结合的异常(图9)。在乌兹别克斯坦穆龙套超大型金矿区进行的实验进一步证实山东所得结果。他们穿过矿区,布署了一条大致南北向的剖面线及一条大致东西向的剖面线,再加上几条短剖面,总长超过1000km,每隔5~10km采集地气及地表细粒物质样品。结果在穆龙套、大乌兹套及考克巴大司这几个超大型矿床四周都发现巨大的金及许多其他元素的地气及元素活动态的异常,这些反映出在这些超大型矿床周围及深部有着巨大的金的供应量(图10),显示出穆龙套金矿还有大大扩充的远景以及卡尼梅赫有可能出现新的隐伏大型Au矿。

     

 

    谢学锦现在正担任国家重大工程技术基础性研究项目(攀登项目B)“找寻大型特大型隐伏矿及富矿新思路、新技术、新方法的基础性研究”的首席科学家。他准备把这几年发展起来的新思路与新技术在这一科研项目中发挥作用,为今后在中国找到影响国计民生的超大型金、铜、银矿床提供重要线索。

     

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