普查找矿中化探工作方法某些问题的讨论

摘要：内蒙古自然景观的复杂性，使内蒙的化探方法技术有其独特性。风成沙能稀释化探异常，查明风成沙干扰机制，合理选择采样粒级，是化探找矿有效性的关键。科学合理地选择测网，土壤测量取样层位的选定，指示元素的选择，以及化探成果的地质化推断解释等等，都有待今后科学实践中进一步完善和提高。深入分析研究中国南北方水系沉积物（含残坡积物）中化学元素“U”字形分布机制及其影响因素，有助于完善和提高勘查地球化学方法技术，更进一步提高化探在普查找矿中有效性。

关键词：风成沙 采样粒级 取样层位 推断解释“U”字形分布

经几十年的找矿实践，随着分析测试技术的进步，尤其是微量金测试技术的突破，化探方法在普查寻找金矿和有色金属矿的找矿效果已得到人们的首肯。同时也与化探方法技术自身在找矿实践中不断完善有密切的关系。现就内蒙古自然景观特征和成矿地质规律，浅谈内蒙古化探工作中的某些实际问题。

1． 自然景观与化探方法的关系

1.1 内蒙古自然地理特征

为便于叙述和对比不同地区的自然地理特征，由西向东大致划分四个区段，即西部区（阿拉善盟额济纳旗）、中西部区（狼山至乌力吉苏木）、中部区（白云鄂博――赛汉塔拉――锡林浩特一带）和东部区（赤峰――乌兰浩特――海拉尔一带）。四个区段自然地理特征列表1。由表1可见：由西向东年降雨量逐渐加大，而年蒸发量逐渐减少。年均温度由西向东随着纬度的增大而逐渐降低，而且日温差变化西部比东部剧烈。内蒙古地区总体上气候干燥，蒸发量又大，致使土壤中钙积层普遍发育，而西部区蒸发量极大，在荒漠土层或破碎基岩之下形成10cm左右的石膏层。土壤类型由西向东成壤作用逐渐增强，土壤中有机碳含量在东部森林沼泽区达19～47mg/l〔4〕。西部植被稀少，向东植被逐步增多，大兴安岭地区是我国著名的天然林区。西部阿拉善盟是著名的荒漠地区，生态环境极其恶化，是我国沙尘暴重要的源区之一。

1.2 地质地貌特征

内蒙古基本上是一个高原型的地貌区，海拔多在一千米以上。其内部又分为高原区、山地区、平原区、沙漠戈壁区和湖沼等，见图1。

（一）高原区

包括北部高原区（含阿拉善高原）和鄂尔多斯高原区。

北部高原区东起大兴安岭西坡，西达北山丘陵，南起阴山山脉，北抵国境线，海拔高度在1300～1600m，从西向东北缓倾斜。在地貌形态上包括高原、盆地、丘陵山地、熔岩台地和沙漠戈壁等。地质构造上属华力西地槽褶皱带和华夏系、新华夏系内陆沉降带。

鄂尔多斯高原区位于河套平原南部，西、北、东三面被黄河环绕，南部与晋陕黄土高原连接。海拔高度在1000～1500m之间。地表波状起伏，是南北向中间隆起的台状高原，包括卓子山、贺兰山低中山山地，准格尔黄土丘陵，南北两端为毛乌素沙漠和库布其沙漠。地质构造上属稳定的鄂尔多斯台向斜，上石炭世――二叠世为一套海陆交互相含煤建造，中生代形成大型内陆拗陷盆地，沉积一套河流相湖相含煤建造和含油气建造。

（二）山地区

包括阴山山脉和大兴安岭山脉。阴山山脉呈东西向横亘于内蒙古中部；大兴安岭山脉呈北北东向展布在东部区。

阴山山脉由西向东包括狼山、色尔腾山、乌拉山和大青山，北与内蒙古高原毗邻，南依河套――土默川平原，向东延伸与燕山山系相连。海拔高度1100～2300m，山势陡峻。地质构造属东西向伟向构造带，系一古老的断块山地，岩性主要为太古界和元古界变质岩系及不同时期的花岗岩。

大兴安岭山地北部山势低缓，海拔高度大多在700～1100m，个别高峰达1700m。南部山体相对较高，海拔高度约1000～1300m，主峰2000余米。山脉东南坡陡西北坡缓。地质构造上北部属北东向得尔布干断裂带，南部属大兴安岭深断裂带；印支――燕山期受滨西太平洋板块向北西作用的远程效应，构造岩浆活动强烈，华力西褶皱带和花岗岩带以及侏罗纪――白垩纪陆相火山岩带，总体作北北东向延伸。

(三)平原区

包括河套――土默川平原和西辽河平原

河套――土默川平原呈东西向带状分布于阴山山地与鄂尔多斯高原之间。其内部主要地貌形态包括山麓阶地、山前冲洪积倾斜平原，黄河――大黑河冲积湖积平原。地质构造上属东西向纬向构造带内陆断陷盆地，即在中生代晚期拗陷的基础上，于第三纪末第四纪初进一步发展的断陷盆地，后由黄河及其支流沉积物充填堆积而成的湖积冲积平原。

西辽河平原位于大兴安岭东南侧和松辽平原西缘。海拔高度一般为200～500m，由西南向东北方向缓坡倾斜。地质构造上处于新夏华第二沉降带西缘，由第四系粘砂土，砂粘土和沙砾卵石组成之冲积平原。

1.3地球化学景观区的划分

阿拉善高原极干旱荒漠区：又分四个亚区，即北山和合黎山――龙首山、雅布赖山构造剥蚀低中山区，荒漠丘陵山地――高平原区，额济纳平原区和巴丹吉林――腾格里沙漠区。

内蒙古北部高原干旱半干旱草原区：下分丘陵残山区，盆地――高平原区（包括二连――锡林浩特草原区和呼伦贝尔草原区）和浑善达克沙漠区。

鄂尔多斯高原半干旱沙地草原区：又分东部丘陵残山区，盆地高平原区和沙漠区以及西部山地。

阴山构造侵蚀剥蚀中山区：包括山间盆地和河谷以及阴山中低山。

大兴安岭构造剥蚀中低山森林区，以海拉尔――扎赉屯一线以南为构造剥蚀中低山森林区，以北为低山森林沼泽区。

河套土默川冲湖积平原农牧业区和西辽河冲积平原农牧业区。

1.4 常规化探方法的选择

在阴山中山区、大兴安岭中低山区和高原残山丘陵区一般以水系沉积物测量为主，辅以土壤测量。在高原上的草原丘陵区和平原区以土壤测量为主。河套土默川冲湖积平原农牧业区和西辽河冲积平原农牧业区，宜于开展多目标地球化学调查，采用地表土壤地球化学测量。

2. 风成沙分布特征及对化探方法的影响

2.1 元素在风成沙中的分布特征

内蒙古土地沙漠化面积约为70余万平方公里，约占全区总面积的60%。中西部的巴丹吉林、腾格里、乌兰布和、库布其和浑善达克沙漠的形成，是地质构造上第四系中上更新统巨大的湖盆，沉积了巨厚的粉细砂层，加上气候干旱，地层松散，固结性差，经风吹扬而成。在北部高原区形成土地沙漠化，在地表出露以泥岩和沙砾岩为主，东部沙地的形成与过度开垦荒地和过度放牧有关。风是表生介质搬运的重要营力之一。由于风的吹蚀、分选、搬运和风积物的堆积与混入，改变了残（坡）积物和水系沉积物中元素分布。因此研究风成沙的粒级组成及其中元素分布特征，有助于提高化探方法普查找矿的有效性。

（一）风成沙各粒级重量百分比组成

由表2可见，中西部区风成沙的粒级普遍比大沙漠中的沙粗，从5mm开始，各粒级中均有分布，主要集中在-0.9～0.125mm区间，占总重量百分比为88.43%，-0.125mm粒级占7.27%，-5～0.9mm占4.6%。而东部区-0.9～0.125mm粒级占66～89%，-0.125mm粒级占11～34%，无+0.9mm粒级风成沙存在，而大兴安岭北部风成沙粒级更偏细粒级[1]。

风成沙矿物鉴定表明（见表3），在风成沙主要分布的粒级区间（0.9～0.097mm），以滚圆、次滚圆状的石英、长石为主（占80%以上），并且滚圆状矿物比率随着粒级的变细不断增加，至-0.097mm粒级，几乎全由滚圆状矿物组成，具有远源搬运的特征。在-5～0.9mm粗粒级，以次棱角状，次滚圆状的岩屑成分为主（占50～80%），显然，这部分物质有可能来自附近的疏松层，被风卷动,属于近源搬运[2]。

（二）元素在风成沙各粒级中的含量分布

（1）中西部区：研究表明，风成沙中绝大多数元素的含量均低于当地岩石和残积土的背景。由图2可见，+0.9mm粒级中元素含量较高，接近当地背景；-0.9～0.125mm区间各个元素均出现最低值；-0.125mm粒级，特别是-0.076mm的极细粒级，除Mo外，各个元素均出现最高浓度，是-0.9～0.125mm区间含量的1～2倍，甚至3～4倍（如Zn、Mn、Ni等）并且普遍高于当地岩石和土壤的背景[1]。

（2）东部区：由图3可见，风成沙中各粒级元素含量呈“V”字形分布，粗粒级部分由于含较多的岩屑成分，元素含量略有升高，而极细部分元素含量升高与Fe、Mn氧化物及其它粘土矿物的吸附作用有关[2]。

2.2 风成沙对化探方法找矿效果的影响

风成沙各粒级的空间分布与风动力作用有关，风的吹扬作用，使细风成沙远离沙源地，粗粒级风成沙靠近沙源地。风成沙形成与地质年代长短有关，可分末固结风成沙（近代风成沙）和已固结风成沙（古风成沙），前者对化探异常影响明显，后者曾有过影响。

（一）空白物质的加入稀释了化探异常：在正常的化探异常（指水系沉积物和残坡积物）中有粗粒级（-5~+20目，含蚀变岩石碎屑物质）异常和细粒级（-120目，以粘土矿物为主）异常两种，而中粒级（-20~+120目）也以石英、长石为主，由于石英、长石是岛状和架状硅酸盐矿物，成矿流体中成矿元素难以进住到这些矿物中，所以，一般不显示异常。当大量的中粒级风成沙物质（石英、长石为主（占80%以上））加入到水系沉积物或残坡积物时，就对水系沉积物异常或残坡积物异常起到稀释作用，使这些异常减弱，甚至于消失。

（二）风成沙对化探异常的影响：沙源区与化探测区距离远近对化探异常有不同程度的影响。

（1）测区靠近沙源区：如阿拉善盟的雅布赖山、合黎山――龙首山一带荒漠低山丘陵区，受巴丹吉林沙漠近源风成沙的影响，测区中分布大量的粗粒风成沙，这时化探方法若取-5~+20目水系沉积物（或土壤）样品，可能就发现不了化探异常，或者是仅发现弱异常，而漏掉了有找矿意义异常。其原因是沙源区是湖相沉积的碎屑岩风化而成的沙源，掩盖并稀释了化探异常，此时应选择已知矿点作化探方法实验，确定最佳取样粒级，或者取-5~+20目和-120目混合粒级可能会增强发现化探异常的机率。

（2）测区远离沙源区：如内蒙中部大部分半荒漠中低山区和高原上残山丘陵区，局部受近代风成沙的影响，化探方法若采集-5~+20目，或-120目，或-5~+20目加-120目混合粒级的水系沉积物（或土壤）样品，可以有效避开风成沙中粒级-20~+120目稀释作用，提高化探方法找矿的有效性。

（3）古风成沙对化探方法的影响：主要指内蒙古东部大兴安岭山区和高原上草原丘陵区。此区风成沙大多已被固结，已有植被覆盖，局部某些沙地和大水系两侧有风成沙分布。野外化探采样除有意识地避开风成沙外，采样粒级取-5~+20目水系沉积物（或土壤）样品，在森林区和草原区，当采集-5~+20目样品遇到困难时，也可改用-5目水系沉积物（或土壤）样品，这种取样技术经在大兴安岭试验，同样可以取得很好的找矿效果。可见中粒级风成沙的影响是有限的，或者说基本上无影响。可从土壤和水系沉积物粒级组成中找到答案。

内蒙古地区土壤中大于20目（0.9mm）粗粒级重量百分比大多在50%以上，-20～+120目（-0.9～+O.125mm）中粒级也占30～35%,-0.125mm细粒级以n%～25%具多，表明整个内蒙古自治区地区成壤作用较差，而且由西向东细粒级有增长趋势，说明东部区相对西部区成壤作用有所增强。同是东部区，北面森林沼泽区相对南部区成壤作用又有所增强。由西部至东部水系沉积物中+40目（+0.45mm）粗粒部分占50%以上，而且以60～80%居多，-120目（-0.125mm）细粒部分中西部区

3. 内蒙古化探工作测网的选择与采样密度

测网的选择与化探工作比例尺有关。1∶20万（或1∶25万）小比例尺区域地球化学调查都采用自由网，采样密度一般为1~2个/Km2。1∶5万中比例尺化探普查找矿，主要也是采用自由网，采样密度4~8个/Km2。中小比例尺化探尽可能地采用水系沉积物测量为主，辅以土壤测量，因为水系沉积物样品代表整个汇水域物质组成，比土壤样品代表性广且遥测能力强。大比例尺1：1万土壤测量，大多采用规则测网（100×40），其实该阶段化探工作仍然属于普查找矿阶段，是进一步圈定化探异常，为节省投资和提高生产效率，也可以采用自由网，在一平方千米内打成10×10格子，每个小格内取1-2个土壤样品，该样品在小格内自由选择取在最佳的取样位置上，每平方千米内允许1-3个不连续的空格不采样，总体采样密度为100-150个/ Km2，这种大比例尺的自由网尤其适用于通行条件差的陡峻山区、难以通行的森林沼泽区和大面积浅覆盖区。

4．土壤地球化学测量中应重视的某些技术问题

土壤测量应用较广，适用于固体矿产（尤其是贵金属和有色金属）、油气矿产普查找矿，多目标土壤地球化学调查以及深穿透细粒级土壤测量等。除上述各景观区化探方法采样粒级已作讨论外，取样层位是土壤测量中核心技术问题，事关土壤测量在普查找矿中的有效性。

4.1固体矿产土壤测量

取样层位与土壤层发育程度有关。通常情况下土壤分为三层，即上部植被发育的腐殖层，中部为过渡层，下部为残（坡）积层，再下部为基岩层。内蒙各地区土壤层发育程度有所不同，腐殖层由西向东逐渐发育，过渡层有些地区发育不明显，往往发育钙积层与之相伴，残（坡）积层各地发育厚度也不仅相同。钙积层在内蒙古西部区由于强蒸发作用和温差大，在地表20-40cm之下明显发育一层10cm左右膏盐层（硫酸钙为主），中部区在地表30-50cm之下为钙积层（碳酸钙为主），呈灰白色土壤层，东部区钙积层一般不明显。钙积层影响成矿及伴生指示元素向地表运移，因此，为使土壤测量取得好的找矿效果，野外作业时力求穿过钙积层，采集钙积层之下的土壤样品。钙积层野外识别，除西部区有明显的膏盐层能识别外，其它地区只能从灰白色土壤层和取样深度两个方面综合识别，只有这样才能确保土壤测量工作质量。

4.2 油气矿产土壤测量

油气土壤测量要求70%以上样品为粘土和细沙土组成的样品，土壤样品粒级为-80目。而且取样深度在100-150cm。满足这两项指标，油气土壤测量才达到质量要求。油气土壤测量一般在盆地草原区和沙漠区开展作业，粘土或细沙土样品才能吸附烃类等有机气体，要求70%以上土壤样品为粘土和细沙土，和一定的取样深度样品才能保持被吸附烃类气体不会逸散，使保持整个测区油气土壤样品一致性的两项重要技术措施。