非传统化探方法研究的新进展

  在20 世纪的找矿实践中，水系沉积物、土壤、岩石地球化学测量等传统化探方法发挥了令矿产勘查界瞩目的重要作用， 尤其在贵金属和有色金属的找矿中成效更加突出[1-5]。与其他勘查方法相比，化探的最大特点在于能直接查明成矿物质的区域分布模式和局部浓集中心，指示地下矿床的可能赋存部位。

 

  随着隐伏矿找矿任务的提出、覆盖区找矿工作的日益增多， 如何有效地开发适用于寻找隐伏矿或深部矿的勘查技术，已被认为是实现21 世纪找矿突破的关键， 成为世界各国研究机构和矿业公司技术研发的热点。

 

  深部找矿，特别是覆盖区找矿，是矿产勘查界公认的难题。地质方法通过研究和总结区域成矿规律和局部控矿规律， 建立不同类型矿床的成因模式和找矿模型，靠宏观标志和实践创新发现矿床；地球物理方法通过发展测深更大、精密度更高的方法和设备，发现和甄别地下深处的可能成矿客体；地球化学方法通过基础理论的丰富、测试技术的进步、数据处理的改进，仍然发挥其直接研究成矿组分、伴生组分、相关物质实际分布模式和异常特征的优势，探寻深部成矿的新途径。然而，传统化探方法已不完全适应深部找矿，特别是覆盖区找矿的条件，需要有新的方法技术予以补充和辅佐，20 世纪被视为非常规或非传统的一套化探方法重又受到青睐。

 

  所谓的非传统化探方法，包括选择性提取技术、生物地球化学找矿、地下水地球化学测量、地下气体测量等多种方法技术， 以及与之配套的分析测试技术和数据处理、解释方法。20 世纪90 年代中期，这套方法被称为“深穿透地球化学”方法，以强调和推动覆盖区化探方法的研究与应用，促使其深入、持续地发展。不过，在具体的研究和使用中目前各方法仍是分别进行的， 只在异常形成机制的探讨上有共通之处。本文以近一两年来的文献为依据，侧重对其中几个方面的研究现状和进展做一简要评述，说明研究动态，供有关研究者和管理者参考。

 

  1 选择性提取技术

 

  选择性提取技术之所以成为当前国际化探界研

 

  究的热点，最主要的原因是：该类方法可以查明以某种方式从深部矿化迁移到地表土壤中的那部分元素，它们迁移到地表后，部分被矿物表面或有机物吸附，部分与成壤粘土或方解石一道沉淀或结合，有的与铁锰氧化物结合。该类技术的基本技术途径是：力图用各种溶剂选择性地溶解并提取样品中能反映深部矿化的某种或某些组分， 即来自深部的地球化学信息，以达到强化异常的目的。基于这一思路，西方学者进行了大量的试验性研究。如加拿大和美国学者针对非晶质MnO2研制出酶提取技术； 澳大利亚学者研制的活动态金属离子法（MMI），针对不同矿种和景观条件， 研制了8 种用于不同环境和矿种的提取剂，做了实验性和试点性应用（目前仍然保密，正在进行商业性推广）[7-10]。除试验性研究外，一些研究机构和矿业公司联合， 对大量不同性质的提取剂进行了实验， 包括4 酸提取、王水、大样堆浸（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]。总地来看，虽然在一些已知矿区已显示了这些方法的有效性， 但问题仍然不少。目前还没有一种提取剂和相应的采样方法可适用于所有的地区和所有的矿种， 通常是某种提取剂在某种环境中有效，换一种环境就可能无效。

 

  所以许多研究者都强调，使用该类方法之前，有必要先进行详细的土壤矿物组分研究， 以便确定哪种采样介质和哪种提取剂最为有效。

 

  但是，以适当的提取剂萃取样品中“深部信息”

 

  的大方向是被一致肯定的[13-15]。从国际上当前研究的提取剂的提取能力来看，一般分两大类。一类是选用弱提取剂，在不破坏矿物的前提下，提取与矿化有关的水溶态和吸附态的元素，常用的提取剂有：去离子水、酶和MMI；另一类是选择性溶解一种或多种次生矿物，包括部分内生和外生矿物，提取结合在碳酸盐、铁锰氧化物、有机质内的元素，常用的提取剂有醋酸铵、盐酸羟胺、焦磷酸钠等[7,11-13]。当然，还有把弱与强提取剂连续使用的所谓“顺序提取”方案。但关键问题是， 选定的提取剂所提取出的那部分组分是否真正代表着“深部信息”[13-15]。因此，研究不同提取剂所“消化”的到底是什么物质，就成了改进和完善这类方法的基础工作之一。图1 示出了不同选择性的地球化学提取剂与所提取的风化层中的矿物成分之间的关系[11,14]。从图中可以看出，提取剂的消化能力越强，其所溶解的金属含量越高，但并非提取的金属含量越高越好， 而是与能反映深部矿化的物质在土壤矿物中的赋存状态有关， 同时还受提取剂的浓度、提取时间、条件、采样深度等关键因素的影响。

 

  这一问题的解决，恐怕不仅仅是实验室中的任务，还必须有详细的野外工作和地质－景观研究的配合（详细论述可参见参考文献[11]）。

 

  从技术的实际应用来看， 选择性提取技术目前仍处于实验性或试点研究阶段， 不过它在探测深部矿化信息方面表现出了良好的应用前景， 已被许多从事覆盖区找矿的矿业公司看好[12]。目前，影响该类技术方法发展和提高“可信度”的一个重要问题是元素在覆盖层中的迁移机理问题， 即深部元素的垂向迁移机理和表生环境中控制其活化、迁移、累积的作用过程。这一问题既是研发该类技术方法的难点，也是质疑其原理的长期争论的焦点[9-20]。近些年来，人们通过大量的探索研究， 对最有可能涉及其机理的某些作用过程进行了验证，主要有以下4 种：①电化学分散；②蒸发-蒸腾-对流作用；③循环膨胀泵吸作用； ④生物地球化学-地质微生物学-土壤气体。

 

  不同学者根据观察到的各种现象和获得的数据，以各自的理解， 提出一些新的元素垂向迁移模型，如Hamilton 等[16-17]提出的“还原囱”模型；Garnett[18]提出的“雷暴电池”模型；谢学锦等[10]和王学求等[19-20]提出了“以地气流为主的接力迁移”模型；Cameron 等[7]、谢学锦等[10]和王学求[20]提出了“循环膨胀泵吸”模型，包括气压泵、地震泵、陆上“潮汐泵”等多种类型。

 

  尽管这些模型都在实验研究中得到了相关证据，或与某些地质现象吻合， 但至今仍没有一种模型可具体解释试验区元素迁移聚集的实况， 可适用于所有的景观条件和矿床类型。所以说，人们对覆盖层中的元素迁移机理还知之甚少，仅停留在理念阶段，急需开发新的观察工具，如同位素示踪技术、井中观察技术等， 还需要借助和引用传统地学之外的学科发展成果，如环境、生物、微生物、卫生、宇宙空间等学科的成果[13]。

 

  2 生物地球化学找矿

 

  近20 年来，生物地球化学找矿方法的研究一直在坚持进行，工作也在深入发展[21-22]，主要表现在以下3 个方面。

 

  2.1 系统地总结了与生物地球化学找矿

 

  有关的基础数据和信息

 

  随着人们在世界不同地点对隐伏矿化带与植物化学之间的关系研究不断深入， 这一研究领域的基础数据和信息稳步增多。一些研究者开始对它们进行归纳和总结，为今后的研究和应用提供依据。

 

  最值得关注的是，Markert 在查证了大量数据后，于1994 年发表了《世界参考植物元素浓度表》。

 

  编制此表的意图是想针对所有地区的所有植物提供一个平均成分的参考指南， 但由于全球植物种类繁多，成分更是复杂多样，因此编表的难度极大。鉴于它的科学意义， 对表中数据的检验和修改在不断进行。10 多年来， 此表基本经受住了新数据的检验。

 

  2007 年，Dunn[26]考虑到等离子质谱仪对某些元素分析的检出限比过去降低了很多， 对表1 中某些元素（如Au、Ag、Hg、PGEs、Re、Te、Tl）的估计值做了修改（黑体字标星号处）。

 

  此外，过去10 年间，研究者在许多生物地球化学调查中，通过对世界各地的矿床进行详细研究，从总体上扩大了生物地球化学数据库中的数据量。研究者从不同角度进行总结， 出版了5 部包含生物地球化学信息的专著：《植物分析》[27]、《金属超聚集植物》[28]、《植物中的痕量和超痕量金属》[29]、《生物地球化学作用过程概论》（主要论述对植物结构和代谢有根本性作用的元素———C、O、H、N、S、P、Fe、Mg、Mn[30]）和《勘查和环境地球化学手册》丛书之第九册， 专门论述生物地球化学在矿产勘查中的应用[26]。这一系列基础数据的整理与总结，将大大促进生物地球化学的发展与应用。

 

  2.2 新仪器和新理论的出现促进了生物

 

  地球化学的发展过去10 年，等离子质谱仪投入商业使用，使植物化学分析有了新的手段， 干植物组织中元素浓度的分析数据库迅速扩大。与其他分析方法相比，等离子质谱仪的优点是， 可以对干植物组织中超痕量级的60 多种元素进行准确和精密的分析，且分析费用相当低。它可以获得许多过去因浓度极低、难以在干植物中测定出来的元素数据。有些元素（ 如Be、Bi、In、Pd、Pt、Re、Te、Tl、W） 在植物中的含量极低， 必须把植物组织缩减成灰分状态后，才能用等离子质谱仪检测这些元素的浓度。同时，样品消解实验在帮助研究者弄清复杂的植物化学方面也发挥了作用， 使勘查工作者可以在更可靠依据的基础上选择合适的分析方法， 从而优化特定元素的数据质量。比如，Hall 等[31]提供了植物中高场强元素（HFSE）的测定数据。对植物的部分提取可以帮助研究者进一步认清植物结构中的不稳定元素，尤其是卤族元素[26]。

 

  电子显微镜的使用， 使研究者可以看到植物中的结晶相。凭借现代仪器，研究者大大拓宽了对小于2 μm 粒径物体的观察能力， 而植物结构中的贱金属和重金属元素似乎大部分都在这种空间内富集。这就为认识植物中的矿物相提供了有用的信息。此外，研究者们正在借助同步加速X 射线荧光分析仪（SXRF）、质子激发X 射线分析仪（PIXE）等， 弄清植物组织化学结构和植物组织内元素的分布情况。研究结果显示，这种仪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（甜黄芪）树叶中Se 的分布和化学形态。对Se 在Astragalus 中的化学形态的基本调查清楚地显示，有机Se 富集在嫩叶组织中， 成熟树叶中含的是硒酸盐，而树枝中Se 含量极少[32-33]。澳大利亚矿业研究协会（AMIRA）下属的澳大利亚联邦科学和工业研究组织（CSIRO），正在用与同步加速器相连的“地质粒子诱发X 射线荧光分析”（Geo-Pixe）方法描述单株植物组织中的元素分布。这种信息可以帮助地质学家在野外采集最合适的样品介质，并帮助化学家优化提取程序[26]。另有一些研究所正在研究植物组织中的同位素， 但同位素在生物地球化学找矿中的作用还远未弄清， 目前这一课题仍处于研究阶段。

 

  2.3 生物地球化学法找矿实例的价值———采样结果10 年后生效生物地球化学找矿法自20 世纪30 年代产生之后，在苏联、加拿大、英国、澳大利亚、美国、日本等许多国家得到了应用和发展， 采集一定种属的植物及其器官， 在各种矿床的勘查中取得成功的实例屡有报道[21-29]。尽管这种方法的制约因素较多，但其效能是肯定的， 而且在一些景观条件下会发挥独特作用。

 

  QR 金矿位于加拿大不列颠哥伦比亚省中部，在乔治王子城东南140 km 处。矿体露头大部分都被厚度不同的冰碛物覆盖（有的覆盖层达几米厚），生长其上的是大片的森林， 树木主要是内陆花旗松和黑松。1988 年，加拿大地质调查局用直升飞机采集了103 个花旗松（Pseudotsuga menziesii） 树顶的样品。松针和松枝被分开晾干， 松枝处理后缩减成灰分，然后进行中子活化分析。对数据作异常检验，发现了强烈的Au 异常带。1994—1998 年，Kinross 金矿公司开采了该矿的主区和西区， 共生产出3.67 t 金（年产量约为933 kg），总开采矿石量为106×104t，平均品位4.1 g/t。2005 年，研究者又把1988 年采集的花旗松松针从档案库中取出并磨成粉， 用等离子质谱仪进行分析。检验结果确认并更清楚地辨识出了原来根据松枝分析结果圈定的异常区， 从而验证了这种地球化学标志的可靠性（图2）[26]。2006 年，Cross Lake 矿产公司宣布， 他们在北区又发现了大量金储量（可能有6.22 t），将重新在该区进行开采生产。钻探结果显示， 北矿区沿走向的长度至少有1km，估计金的平均品位为6 g/t，是QR 矿产地内最大的金矿化带。

 

  总地来看， 植物可以被看作是一种精密的地球化学采样介质， 不过目前人们还不能充分认识这种介质，需要与其他技术方法配套使用。尽管在植物学家、植物化学家和地球化学家发表的论文中，能得到大量关于植物化学的信息，但必须清醒地认识到：虽然生物地球化学测量的应用已经度过了幼年期，但仍处于成熟的早期阶段， 还有许多问题有待进一步论证。值得注意的是，随着新仪器的出现，研究者在植物积累元素的控制条件方面取得了进展， 野外观察数据也在不断增加， 这些都会使植物在矿产勘查项目中的作用变得越来越重要。

 

  3 地下水地球化学测量

 

  从理论上讲， 地下水地球化学有潜力成为寻找隐伏矿和深部矿的一种有效方法。主要原因有：

 

  ①分析技术的进展，已能快速、灵敏地检测地下水中多种元素；②所需的样品预处理量很小；③地下水采样可以发掘三维勘查的潜在可能性； ④地下水能与矿化带及其围岩发生化学反应； ⑤与岩石地球化学相比， 地下水可以从与矿化发生反应的地方流出，从而提供一个更大的潜在的勘查靶区；⑥许多有意义的物质背景浓度很低， 因此可提高异常衬度[34-36]。但是，从地下水地球化学的实际应用效果来看， 目前影响地下水地球化学测量在矿产勘查中的应用及其优势、潜力充分发挥的最大问题在于： 勘查者对地下水地球化学数据做不出全面的解释。近年来，围绕这个问题，化探界加强了以下3 个方面的研究。

 

  （1）重视地下水中矿物饱和度与物质计算。水地球化学文献表明， 目前已开发了各种计算机代码用于进行矿物饱和指数和金属物质计算。比较流行的工具有PHREEQC、MINTEQA2 和GeochemistsWorkbench[34]。成功使用地球化学物质和矿物饱和度计算代码的关键在于实现计算程序的公开化或透明化。尽管这方面的研究还存在一些不足，但矿物饱和度和元素物质计算还是很有意义的。例如，可更好地理解金属的活动性或衰减模式， 以及次生矿化的形成，例如铁帽迁移或外生铜矿床的形成等[13]。

 

  （2）高质量的和全面的物理化学数据（包括pH和Eh）的获取。这方面的研究主要集中在采样技术的改进和观察指标上。为了获取一定深度或一定地质层系的代表性数据， 研制精细的采样设备就成了关键环节。当前，穿流水斗、井下唧筒(双阀泵)和扩胀封圈系统是地下水采样常用的3 种方法[34]。这些井中水样采集设备， 均可实现不同深度或部分的采样，以扩胀封圈系统最为精细。在渗透率低的断裂岩石区采集有代表性的深部地下水样品时， 因为打钻用水会造成污染，加之断裂裂隙的导水率很低，从中流出的带矿化信息的水进入钻孔后与地下水混合，既改变了信息出现的位置，又降低了异常的强度，在这种情况下，就需要使用扩胀封圈系统采样。扩胀封圈系统通常由2 个相隔1～3 cm 的膨胀型封隔器组成，可以避免上述情况的发生，所采样品能更好地代表采样部位的地下水。不过，扩胀封圈系统的造价或价格高，操作耗时费事。因此，常规勘查一般不需要使用，可能只需借助抽水泵采样，而更详细的研究，特别是在破碎岩石介质中采样，以及需要对地下水系统的氧化还原状态提供最佳理解的情况下， 才使用一些由井下唧筒或扩胀封圈系统组成的设备。

 

  （3）不同矿床类型的元素和化合物指示标志的研究与评价。近年来，国外比较重视利用地下水地球化学测量方法在覆盖区找矿， 对不同景观环境中的各类矿床， 包括火山成因的块状硫化物矿床（VMS）、斑岩铜矿及铜钼矿、金矿、岩浆型铜-镍-铂族矿、金刚石等，进行了详细研究[37]。2007 年，Leybourne[34]和Cameron 等[38]总结了几个与各种矿床类型有关的地下水响应特征的实例和不同类型矿床的主要地球化学特征（表2）。要想有效地利用地球化学技术进行探测，勘查者就要鉴别矿化岩石，并能将它们与具有相同成分的非矿化岩石区分开，把重点放在与矿化有关的地球化学特征上。因此，进一步评价地下水和其他类型水化学特征的应用， 针对不同矿床类型来测定元素或化合物的标志， 是一项极其重要的工作。这将有助于针对水地球化学测量，大致确定其潜在的能力、局限性和可操作性，从而确认将之用于矿产勘查的优势和把它们推广到全球所有的厚覆盖区的找矿工作中[13]。

 

  4 分析技术

 

  地球化学分析测试技术的发展与地球化学勘查技术的发展是相辅相成、相互促进、相互依赖、相互支持的[2,39-41]。分析测试技术每取得一次重大突破，地球化学勘查技术的研发就会有一个相应的提高；同时，新的地球化学勘查技术的提出，又会对分析技术提出新的要求。所以说，分析技术与地球化学勘查技术是一对孪生姐妹，两者共生存同发展。近年来，勘查地球化学分析测试技术取得了突破性的进展，实现了从地壳丰度到矿石级含量水平的全元素覆盖，此间ICP-MS 技术得到了广泛的使用， ICP-MS 分析仪器出现了不断的改进[42-44]。

 

  ICP-MS 技术克服了传统分析方法的大多数缺点，被称为当代分析技术的重大发展，在地质和环境领域得到了广泛的应用[42-44]。图3 示出了地质和环境领域文献中ICP-MS 见于摘要、标题和关键词的文章数的变化①。从图中可以看出， 近10 多年来，ICP-MS 的使用呈直线快速上升。同时，ICP-MS 仪器的不断改进与更新使ICP-MS 技术的分辨率和精度趋于更高。目前，ICP-MS 仪器设备包括3 种类型质谱仪[45]：①最常用的是四极杆质谱仪，能提供单位质量分辨率，采用扫描倍增器作为检测器。②价格和复杂程度均超过前者的磁扇区（magnetic sector）质谱仪， 即配备有类似扫描型检测器的高分辨率质谱仪（HR－ICP－MS）。磁扇区质谱仪能提供更高的质量分辨率，达到零点几质量单位，并且具有高得多的离子通过量和相应的低检出限。③多接收器磁扇区质谱仪（MC-ICP-MS）， 这种系统将磁扇区质谱仪的分辨能力与用于各种待测物质的单个检测器（法拉第筒）结合起来，从而提供了最高的分辨率和准确度。此外，在ICP 发射装置、样品输入、多元素、多变量质量控制等方面也取得了较大的改进。例如，阶梯光栅固态探测系统的采用， 降低了光谱重叠的干扰， 提高了分辨率；Elemental Scientific 公司开发的自动取样器，缩短了样品提取和管路冲洗的时间，使仪器的工作效率提高了1 倍多；Hotelling T 统计的使用， 为多元素地球化学数据评估提供了有力的支持[45]。总之，ICP-MS 仪器的改进大大改善了ICP-MS 的分析性能， 使许多元素的常规测量的检出限较10 年前提高了0.5～1.0 个数量级（图4），几乎每种元素的检出限都等于或低于地壳丰度[14]，并使地质样品的放射性同位素和某些轻稳定同位素的分析有可能成为一种常规的测量指标[46]。此外，卤素元素的分析一直是分析技术中的前沿技术和难点问题。新一代磁扇区ICP 质谱仪的产生，为这一难题的解决带来了新的希望。Bu 等[47]用HR-ICP-MS测定有机化合物中的F、Ce、Br、I， 其浓度水平从低于10-6 到10-2 水平，F 用中等分辨率模式测定，Ce、Br、I 用高分辨率模式测定。可见，这项技术的应用，将使卤素测定问题在不久的将来得到解决。

 

  分析技术领域中另一项值得关注的进展是野外现场分析技术，因其具有快速、便捷等特点，在现代矿产勘查中得到越来越多的使用， 仪器设备的研发也有较大进展[13,46,48]。从国内外文献来看，野外便携式X 荧光仪(FPXRF)是野外现场分析技术中应用最广和最成功的一种， 其他手段则起着补充或完善的作用。目前国际上最主要的三大FPXRF 提供商和研发者是Niton（Thermo Fisher scientific）、Innov-XSystems Inc.和OxfordInstruments。近年来，这3 个公司都推出了许多高级的手提式XRF 元素分析仪，一般重3 磅，可测量25 种元素。Niton 公司新近推出了一款小移相器式（small “Phaser” form）的放射性同位素仪，重1.7 磅，可测量1～3 个同位素[48]。国外公司正在研发新一代的FPXRF 设备， 显像管和探测器的功率较大，具有较强的判别功能及记数率，可降低仪器的检出限和元素干扰。这些设备的研发将随同高水平的计算模拟技术一起集成到FPXRF 仪器中。同时，再将照相机、GPS、拉曼光谱等包含进去，向着可提供更多信息的方向发展。此外，便携式红外线设备（PIMA、ASD 等）在蚀变矿物填图中的使用也在不断增加[48]。此外，还从环境等相关领域引入了一些用于水和气体分析的野外便携式仪器，如分析水的Hach 仪器、Sensicore 仪器及分析气体的Leybold-Inficon Hapiste GC/MS 仪器等[13]。这些仪器的引入丰富了勘查地球化学野外现场分析技术。

 

  5 地球化学数据处理技术

 

  地球化学数据处理技术是矿产勘查评价的重要环节，近年来这类技术在国外发展迅速。

 

  （1）国外公开发表的相关研究论文显著增多。

 

  Cohen 等[14]对1997—2007 年发表在国际三大地球化学期刊（GEEA、JGE 和AG）上的论文进行了检索统计分析（图5），结果表明，研究数据处理的论文数量最多，排在其他勘查地球化学研究方向的前面，位居第一。可见，数据处理与解释技术已成为勘查地球化学技术研究的重要方向。

 

  （2）数据处理和解释正在酝酿新的评价方法体系。一个已经争论了60 多年的基本地球化学问题是：地球化学异常的构成是什么，如何才能通过适当的采样过程和分析方法的组合来增加异常信息，怎样才能通过不同的单变量和多变量数学技术的使用来检验（查明）异常？近年来，随着分析检出限的显著降低和各种选择性地球化学提取技术的应用与发展，这一问题又一次被激活了[14,50]。因为这些方法进一步触及了地球化学景观内的复杂性， 面对着更大的挑战， 即必须把与矿化作用有关的微弱的地球化学信号与由风化层的整体地球化学特征、矿物学特性有关的“噪音”分离开。选择性地球化学提取数据的处理经验表明，旧的“背景”和“异常”的概念已不适用于对可反映多种复杂相互作用影响的样品的多层次地球化学特征的识别。换句话说，数据处理的目标是要确定所有的与矿化作用影响有关的地球化学过程的变异性， 在带有矿化信息的样品与矿化之间建立空间关系。这样可以使能反映矿化作用影响的地球化学或矿物学的样品位于观察值的主簇（maincluster）中，而不被看成异常值。矿化信号可能只是更大的、更分散的观察值中的一些较密集的子群点，它们不太适合于高斯定律，而更适合于分形定律。

 

  在数据处理中强化拟探测地球化学信号的新范例， 是钦博腊索山矿床上方的酶提取数据的处理方法。该矿床被厚层砂砾层覆盖，地表风化层样品的酶提取元素分布模式出现很有意思的现象（图6）[14]。从图6 中可以看到，Cu 的含量在穿过矿化带时呈连续变异的形态，其含量是升高的，但变化较大；而As 的含量尽管沿横剖面出现了“异常”，但经过求7 点的移动平均值后， 在矿化带上方的砂砾层中就不出现异常，也就是说，横剖面上As 含量的异常可能是由于砂砾本身存在内生成因的差异； 相反地， 通过求As 含量的7 点移动方差，矿化上方就出现了明显的方差增大。由此可见，这个方差“信号”是一种空间变异的结果，而不单是元素含量增加或减少的结果。因此在数据处理中， 精心研究如何强化拟探测的地球化学信号意义重大。

 

  （3）在GIS 框架内进行数据综合与评价的能力得到大幅提高。过去一二十年里，个人计算机性能和一系列用户友好型软件包的有效性大幅提高， 使大型数据库在空间框架（GIS）内的处理和可视化表达变得更加容易了[13-14,41]。在GIS 框架内，可将多变量地球化学分析和野外观察数据、空间参照数据集成为一体。一些新开发的勘查地球化学软件，如ioGas，为寻找地球化学数据、野外观察数据、空间参照数据之间的相关关系提供了一种强有力的工具。此外，随着三维（3D）可视化软件的发展，勘查地球化学家们能够在三维空间内充分集成地质、地球物理、地球化学、钻探等数据，使矿产勘查中的综合性地学数据的集成越来越普遍，已发表了许多研究成果[50-51]。

 

  如2007 年Jackson[51]对3D 地球化学在矿产勘查中的应用进行了总结，认为在3D 空间内对地质、地球化学、地球物理数据的充分集成为探索数据关系创造了新的机遇， 促进了对矿化系统和分散现象的进一步理解，并指出3D 地球化学将广泛地应用于：①利用未参与矿化事件的或在矿化事件中未发生明显再分布的元素进行深部岩石地层对比； ②建立矿化系统的概念分带模型； ③根据分带关系识别高品位矿化位置的指向标志；④区分近矿与远矿的特征；⑤通过集成地表和地下数据改进指向标志； ⑥通过对地表风化效应的理解改进对地表数据的解释； ⑦根据3D 覆盖数据确定基岩异常源。同时，还指出目前尽管有些GIS 软件引入了3D 分量， 为研究者提供了一个可从第三维角度观察数据的工具， 但本质上仍是二维的制图工具。所以，需要加强真三维技术的研发，促进3D GIS 查询、多元分析的研究和对已知矿床的钻孔数据的3D 模拟。

 

  6 其他方面的进展

 

  （1）重矿物地球化学找矿标志研究重新唤起了人们的关注。最近20 年，分析技术的进步，特别是针对单个矿物颗粒的微区分析方法的进步[13]，对重要诊断性矿物的化学特征的认识起到了重要作用，例如激光烧蚀等离子质谱(LA-ICPMS）的进步等。最新的研究显示， 重矿物作为指示矿物已在岩浆型或变质型贱金属硫化物矿床的勘查中起到了决定性的作用。但如何才能把重矿物指示标志更有效地用于勘查项目，还需要做一些验证工作。为了更好地评价指示矿物的分布，特别是评价它们的矿物化学特征，以针对更广的矿床类型确定元素和化合物的识别标志，寻求更廉价和有效的分离技术是很重要的[52]。在CAMIRO 和AMIRA 里有许多在研项目正在对优化和（或）开发中的诊断性指示矿物的化学特征标志作调查，看其是否对指示远景区有生命力，或者能否用于指导镍-铜-铂族、斑岩铜矿或铁氧化物-铜-金矿床的发现。此外，还需要了解各种重矿物颗粒的相对残留率， 因为它们是通过各种类型的地表物质发生分散的， 而后者又与各种矿床类型有关，分散作用又是在各种地质、表生和气候状况下发生的。在这方面，硫化物矿物颗粒的残留率研究较多[13]。

 

  （2）同位素地球化学的研究与应用也得到了丰富。过去的同位素研究主要集中在传统的稳定同位素（O、H、C、S）和放射性同位素（Pb、Sr）上，其研究和应用主要受分析技术和勘查经费的限制[53-57]。近年来，随着高分辨率、多采集器ICP-MS 技术的使用和同位素分析成本的降低， 同位素地球化学的应用范围也在不断地拓展。例如，Bastakov 等[58]研究了澳大利亚南部铁氧化物Cu-Au 系统中Nd 和S 的同位素特征，指出同位素不仅可用于判别物质来源，而且可用于区分弱矿化和强矿化体；Oates 等[59]应用土壤中N 和S 同位素作为区域勘查指标，认为在特定环境下，如果区域地球化学循环明确，矿床周围土壤的硝酸盐和硫酸盐中N、S、O 同位素组成就可确切地反映矿床类型；Carr 等[60]用Pb 同位素地质特征模型来辨别地球化学异常；Hall 等用土壤选择提取的Pb 同位素验证了VMS 型矿点上的覆盖层中的Pb 是从掩埋在下方的硫化物矿床中搬运上来的[13]。

 

  地表物质中稳定同位素系统（如Fe、Cu、Se 等）的研究也越来越多，这不仅丰富了同位素研究对象，而且也将为矿产勘查提供新的工具或手段。

 

  7 结论与建议

 

  综观近一二十年矿产勘查技术的发展， 尽管勘查地球化学技术在覆盖区的找矿并没有像人们预期的那样取得重大突破，但在选择性提取、地下水地球化学测量、生物地球化学找矿、分析技术、指示性重矿物找矿、同位素示踪等方面还是取得了较大的进展。总地来看，可以得出以下几点认识。

 

  （1）分析技术的提高为非传统化探技术的研究与应用提供了强有力的技术支撑， 同时也促进了传统勘查地球化学技术方法的发展。

 

  （2）在诸如选择性提取技术、生物地球化学找矿、地下水地球化学测量、同位素示踪技术等非传统化探技术方面，研究者做了大量的试验性研究，积累了海量基础数据， 预计在可预见的未来有望取得重大突破。建议国内化探界重视这些技术的发展，加大对该类技术研发的支持力度， 鼓励勘查地球化学家进行创新性研究。

 

  （3）地球化学数据处理技术是勘查评价的重要环节，近年来这类技术在国外得到迅速发展。文献研究表明， 数据处理已经成为当前国际勘查地球化学研究的重点方向之一， 而国内这方面的研究略显不足，近10 年召开的3 次“全国勘查地球化学学术交流会”，很少有论文涉及该方向，这点应引起国内专家学者的注意。建议加强数据处理技术和可视化技术的研究，特别是三维可视化技术的研究与应用。

 

  （4）勘查地球化学目前正处于发展演化的关键时刻，全球性人才短缺为其提出了极大的挑战。因此迫切需要加强人才培养， 充分发挥大学在勘查地球化学新技术研发和人才培养中的作用。

 

  （5）勘查地球化学作为矿产勘查的一个分支学科，在实践中除了要加强学科内各类技术方法的组合外，还需要加强与其他学科技术的集成，要充分吸收和引入相关学科的新理论、新方法及新仪器、新设备等，以促进或带动整个学科和技术的发展与突破。