生物地球化学与黄金勘探.pdf

2 0 0 L年 3月 第 3 0卷第 2期 有色矿山 No n { e r ∞ u s M i n e s Ma r ． 2 0 0 1 Vo 1 ． 3 0 No 2 生 物地 球 化 学与黄 金 勘探 【 文 章 缠号 ]t 0 0 2 8 9 5 2 0 0 t 0 2 0 0 1 9 0 4 1 生物地球化学在矿产勘探 中的运用 植 物勘探 法的基 本原理是 生物地 球化学 原理 ， 来 自 Ro b e r t B r o o k s教 授 于 1 9 8 3年 在 他 的著作 “ 矿 产 的生物勘探法 ” 中提 出 的 “ 通过对 植 物 的分 析 来 确定 土 壤和 地层 中存 在的矿 化物” 。 植 物 勘探 服 务 公 司 P ／ L 已经 通 过 如 下 工 作 开发 并改 进 了生物地 球化 学法 在黄金 矿 山的现场工 作 ； 通过 与矿 产资源界人 士的讨 论 ； 通 过 向 Ne i l F L a l l a m 教 授 咨 询 Ne i l Ha l l a m 教 授是 澳大 利亚 的植 物学 专 家， 毕 业 于 Mo n a s h大 学 。 尤 其是 通 过 与 Ro b e B r o o k s教 授 的 合 作 。 然而 。 在 深入讨论 生物地 球化学 原理时 ， 要首先将它与其相关的学科人们称之为 “ 地球 植物学 ” 区别 。 地球 植物 学是 对植 物 的直 观 研 究， 土 壤 中偶而富 含某 些 元 素． 足 以使 植 物 的外 观 发 生明显 的变化 ， 如 植物 变 矮或 其他 畸形 。这 种现象 只局 限于一部分金 属 如铜 含量超过 丰度 值的地 区， 且其 重 要 程度 不及 生 物 地球 化学 ， 因为大 多数植 物一般 都能广泛 的、 大 量 的吸收不 同的 元 素． 而 从 植物 的外 观 看 不 见 任何相关 线索 。 然而 ， 对地 质勘探 者来说 ， 还没 有发现 哪 种植物由于其土壤 中金含量过于丰富而产生 了畸变 。但也有某 些植 物对 一些金 属元 素的 吸收量很大。 目前人们正在对这些具有超常 富集能 力 的植物 进 行 调查 ， 主要 是 用 经济 上 可行 的方 法 除去其 土 壤 和 水 如 尾 矿 和 酸矿 排 放的水 中重 金 属 。这 种新 技 术 称 为植 物 环境修复技术。 这种通过 化 学 添加 剂调 整 土 壤 ， 协 助 利 用植物对贵金属 如金 进行超常富集的方法 称为 植物采矿 法 。 2生物地球化学 法在矿 产勘探 中的应 用简 况 B r o o k s教授 于 1 9 9 8年 在其著作 “ 超 常富 集重金属 的植物 ” 中对 生物 地 球 化学 在 矿 产 勘探中的运用简史作了介绍 用生物地球化 学法进 行矿产 勘探 的基 本理论 和在矿 产勘探 中的应 用始 于十 九 世纪 3 O年 代 。但 直 到十 九世纪 8 O年代， 北美人 才对用 生物地球 化学 法进行勘 探产 生 了兴 趣 ， 这要 归功 于 分析 仪 器 的重大 发 展。 在近 十 年里 ， 这 种 方 法 主要 用 于贵 金属 勘 探。 然而在澳大利亚， 人 们对于生物地球化 学 的研 究几乎 还 处 于起 步 阶段． 其 原 因是 在 处 理大 量 物 种 过 程 中所 产 生 的 复 杂 情 况 所 致 。 这 些物 种 包括 主要 的植 物 属 桉 树 和 洋槐树 属 。 虽 然 生 物 地 球 化 学 在 十 九 世 纪 3 0 年代 已出现， 但直到十九世 纪 8 0年代才 真正引起 了北 美 人 的兴 趣 ， 特 别 是 在 黄金 勘 探 领域 。 直到 十九世纪 8 o年代 ， 分析技 术的 灵敏 度 才足 以检 测 出植 物 中的金 。植物 样 中金的 背景 值一般 在 1 0 0 p p t 或更 低 。然而 ． 随 着十 九 世纪 8 0年 代 中子 激 活 分析 法 和 各种 光 谱 测定 技术 的出 现 ， 可 探 测 出植 物 样 中 的金 含 量达 l O O p p t 或 1 0 0 p p t “下 。 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1正 3 生物地球化学循 环 从 地球化 学 的角 度 看 ， 可把 植 物看 作是 “ 地下土壤 和岩石在 地上 的延 伸” ， 这是 D u n n 在 1 9 9 5年提 出 的 观点 。 植物 的生 存需 要 一 些元 素， 其 他一 些 无关 紧 要 的 元素 也被 植 物 吸收 ， 并 以一 种 对 植物 体 无 害 的方 式富 集 在 植物的某 些组 织 末梢 ， 如 植物 的茎 、 枝 、 叶等 组织是这 些元 素 的终 身 富 集地 ， 就 好 比人 体 将有害 元素 如砷 聚集在 发梢一 样。 元素是从植 物 的根 系 ， 通 过 根 系 通 道 的 压力作用 、 毛 细作用和 蒸腾作 用， 而 被吸收 到 植物体 内的。但 金 与许 多 重 金属 一 样 ， 具 有 很 低 的 地 球 化 学 活 动 性 。 1 9 9 6 年C o l i n Du m a 提 出 含金 的氯化物 可通过 根进入 植物 体 内， 这是 金 元素 进 入植 物体 内的 一 种可 能 的方 式 。其 他研 究人 员 如 B r o o k s在 1 9 8 3 年 指 出 金可与 氯化物和 硫 化物 配 位体 形 成一种新 的 复合物 ， 从 而 能有 效 的将 金 变 成 一 种可溶性 物质 ， 再 加上一些 指示元 素 ， 以备 可溶性 的金复合物 能通过 植物 的根系被植 物 吸收后 ， 再通 过 植物 内部 结 构 进 行输 送 和转 移 。 可以 确 定 的 是 如 果 金 存 在 于 土 壤 和 或 地层 中， 那 么这 些矿 化 的 土壤 和 或 地 层 中生 长 的 植 物体 内就 会 产 生 地 球 化 学 反 应 ， 且该反 应通 常是与 地 层 中金 的有效 含量 成一定 比例 的。 4进行生物地球化学勘查的基本原理 每种植物 对金属 的要求和 限度 都有 其独 特之 处， 因此生 物地 球 化 学勘 探 就 是要 知道 采集 哪种植物 以及植 物 的哪部分 样才 能最 有效地 检测出 隐藏 的矿 产。 植 物勘 探公 司与 植 物 学 家 Ne l l Ha H a m 教授 采集 了普 通 的维 多 利亚 桉 树样 ， 这 些桉 树 生长 在低 矿化地 区。通过 对这些样 品进行 化 学分析， 获取 很 多 在维 多利 亚 金矿 田常见 的物种 中金和指示 元素 的背 景值 。 关 键是要 知道从 某个特 定 的植 物 中采 集 的是什 么组织 ， 植 物越老 ， 植物 的气 生组织积 累和 富 集元 素 的时 间就 越 长 。然 而 ， 在 实际 工 作 中， 要找 到合适 的取样 树也不是 很难 ， 如 很 多种桉 树喜欢 一些特 殊的生 长环境 。取样 树 的大 小也很 重要 ， 因为树越 大， 其根 系就 越 庞大 ， 因此 影 响其根 系的土壤 和地层就 越 多。 一 棵大 树能 有 效 的采 集 数 干立 方 米 的 样 品， 这些样 品就好 比是地表 下若 干米深处 矿化 的 窗 口。 如 果在土壤 或地层 如 金沉积 土 中富 含 一 种元 素 ， 那 么， 通常情 况下在 该地 区生长 的 植 物体 内也 富含 这 种 元 素。 因此 ， 在 勘探 者 能 充分利 用生 物 地球 化 学法 的 优 点 之前 ， 他 们需知道采 集 哪 种植 物样 ， 确 切 地说 是 采 集 植物 的哪部 分组 织， 才 能 最好 的检测 土 壤 中 埋 藏的矿物 质。 5 分析技 术 由于植 物样 中元 素 的背 景值 极 低 ， 当金 的背 景值 大 约为 1 0 0 p p t 时 ， 有 必要 采取先 进 的分 析方 法 。能 显示 各元素 含量 的 两种高灵 敏 度 的方 法如下 。 1 中子 活 化分 析 法 Au5 O种 元素 样 品被核反 应器 中辐 射 出 的 中子激 活， 产 生 放射性 的 同位 素， 特 殊 元 素通过 其 特 征 能 量 被识 别出来 ， 通 过 其 高 峰 区域 可 以确 定 该 元 素 的含量 。 2 电感偶合等离子体光谱测定法 金 约 5 O种 元素 通过 测量从矿 物反射来 的光 的波 长来识 别矿 物 类别 。I C P - MS的 特 征之 一 是高灵 敏 度 p p b用于 普通 元 素 ， p p t 用 于 贵 金属 。这 一 特征 特 别适 于干 旱地 区 的植 物 中低 含量元 素的确定 。 6 为什么要分析指 示元素 元 素不 会孤 立地 存 在于 自然 环境 中或植 物体 内。对 目标金 属 来说 ， 元 素之 间的 相互 作 用与其 自身 的含 量 相 比更 具 有地 质 意 义。 维普资讯 第 2期 生物 地 球 化 学与 黄金 勘 探 2 1 虽然存在 的元 素种 类 很 多， 但元 素之 间的 相 互 关 系可能更 为重要 。 “ 一 个地 球化学 价值高 的地 区， 可 通过 单 个 元素 的异常值 来确定 。这是 一个用 于许 多 金 矿勘探 项 目的哲理 。但 是 ， 如 果 目标元 素 的异常值 得到几种 异常值 高 的指示元 素的 旁 证 ， 那 么对该 区域 的信 心 就更 高 。 ” 这 是澳 大 利 亚实验 室服务公 司 于 1 9 9 7年提 出的推论 。 7史 例 7． 1 位 于 维 多 利亚 中部 MA LD ON地 区的 N UGGE T TY勘探 区 7． 1 ． 1 地质 Nu g g e t t y勘 查 区位于 Ma l d o n金 矿 田的 北 端 。历史上， 在 Nu g g e t 勘查 区 已经开 采 了 5 0 0 0 0 t 矿 石 ， 生 产 了 3 0 0 0 0 0多 盎 司 的 金。 通过 金刚 石钻 机 对该 地 区进 行 钻 探 ． 已成 功 的发 现在 1 4个钻 孔 中 有 8个 钻 孔见矿 金 品 位很 高 。发 现数个 由层状 石英岩体 组 成的矿 化带 ， 宽度为 1 ～5 m， 并显示出与发育较强的 断层 有 明显 的成 因关系。 7． 1 ． 2植物勘探 法 的勘 查说 明 在 Ma l d o n的 Nu g g e t t y和 I v o r y矿 脉及 其相 切地带 ， 用 植 物勘 探法 进 行 了勘 查 。这 次 勘查 的主要 目标 是 确定 植物 的分 析 值 能 否显 示 Nu g g e t t y和 I v o r y矿脉 已知 的这 些 地 区金 矿化异 常 的含金量 比其 切线区域 早 期 的勘 察结 果 显示含金 量很小 的金含量高 。 其 目的是验 证这 一理 论 植 物分 析法 是确 定地 层 的矿 化情况 的有效 的工具 。植物 样每 隔 2 0 m 采 集 一个 ， 经 处理 后 分 批 ， 再用 先进 的仪 器分 析 金 的含量 ， 精 确到 p p t 。 7． 1 ． 3 I NNA对 植物样 的分析结 果 l 号 勘查 点 沿 Nu g g e t t y矿 脉 采集 了 1 O 个植 物样， 其 中的 5个 样 品 的金 含 量干 重 在 3． 7 ～8 ． 8 p p b之 间，低 测 量 标 准 是 5 0 0 p p t 。 I NNA对 植物 样 的 金 和 砷分 析 显 示 金 和 砷 的含量与 已知矿脉 的矿 化程度 有很密切 的正 相关关 系。 2号 勘查 点 在 与 Nu g g e t t y和 I v o r y矿 脉相切 的区域 采集 的 1 0个 样 品 中没 有 一个 样品 的金 含量 达 到 了 最 低 限值 5 0 0 p p t ， 砷的值 也相 当低， 这 一 结 果 与早 期 勘 察结 果 含金 量微乎 其微 相 吻合 。 3号勘 查 点 沿 I v o ry 矿脉 的植 物样对 金 和 砷 的 分 析 结 果 表 明 含 金 量 上 升 至 2 ． 6 p p m， 该 值与 已知矿 脉 的矿 化程 度 有 密切 的正相 关关 系。 7． 2 位于 维 多 利亚 中部 的 Amh e r s t 地 区 的 P e a r 1 ． C r o y d o n勘查 区 7 ． 2 ． 1地质 据初步 推 断 ， P e a r l C r o y d o n勘 查 区金 的 储量 为 8 0 0 0 0盎 司 ， 主要 分布 在北部 ， 每 组含 金 石英脉为 4 0 ～8 0 m。 7 ． 2 ． 2 植物勘探 法 的实施情 况 说 明 在 已开 采的矿 区的 1 6 0 m4 0 0 m 范 围 内 取样 ， 分 析确 定该 区金 的资源 前 景， 并 将该结 果 与 已 获 得 的 有 关 位 于 维 多 利 亚 中 部 Amh e r s t 地 区的“ P e a r l C r o y d o n矿 脉 的地 质 资料进行 比较 。 7 ． 2． 3 分 析结 果 以 4 0 mx 4 0 m 网度取样 所 获得 的结果 似 乎很明 确， 金 的 异常 反 应微 弱。植 物 勘 探 结 果表 明 未 开 采矿 区金 的含 量高 于 已开 采 的 矿 区。勘查结 果进一 步显 示 了在早 期 RC钻 探计划 所考 察 区 域 的 上 部 有 一 个 4 0～8 0 m 的狭长 矿化 带 。人 们也 注 意到 了， 随着 矿 脉 向南进 入考 察 区， 金 含量 在 急剧 下 降 。勘 探 区 内土 壤地 球化学手 段 被该地 区早期开 采引 起 的地表污染 削 弱。 7． 2． 4结 论 分 析结果 可 以认 为与 早期 的 RC钻 探 法 所获得 的结果 一致 ， 其 中有 两个 平 行 而狭 长 的弱矿 化带 ， 宽约 4 0 ～8 0 m， 沿南 一北 走 向延 伸到考 察 区域 。 同时用 植物勘探 法也 找到 了 老采 区含金量高 的部位 。 7． 3 BROOKVI LLE M L 4 6 65 B r o o k v i ll e金 矿 田位 于 G r eat D i v i d e东 维普资讯 有色矿山 2 0 0 1正 边 ， 在S wi f t s C r e e k 西 南 约1 0 英 里 处。 B r o o k v i U e属 山 区， 金 矿 位 于 海 拨 3 0 0 0到 4 0 0 0英 尺 。金 矿 脉 露 头 约 3英 里 长。 大约 于 1 8 9 4年 开始 开 采石 英 矿 。 约 于 1 9 1 8年 闭 坑 。 7 ． 3 ． 1 植物勘探 法的应 用情况说 明 由于 ML的大部 分地 区覆盖 着从 其他地 方移来的 表土 层， 且不 断 扩 展 的表 面勘 探 已 污染 了很 多地 区， 所 以土 壤 的地 球化 学 手 段 受到很 大影 响。钻 探 是根 本 不 可 能 的， 且 该 地 区属于 政府 的管辖范 围， 所 以太地方 化， 不 利于矿 化区域 的圈定 。 在 Ga l [ a g h e r矿 脉 沿 线 用 I C P． MS对 植 物样的分 析结 果如下 A4 2 Au 1． 4 p p b；Ag 1 0 p p b；As 2 p p m ； Ni 3 ． 1 5 p p m；S b 4 7 p p m；Z n 5 5 p p m 控制 样 。 A4 6 Au 1 ． 4 p p b ；As 4 p p m；S b 9 p p m A4 9 Au 1． 7p p b；Ag 6 pp b；As 6 p p m； Ce 2 4 7 0 p p b；S b 2 4 p p b；Zn 1 3． 3 p p m A5 2 Au 3． 8 p p b；Ag 4p p b；As 2 0． 4 p p m；S b 41 p p b；Z n 4． 5 p p m 最接近 A4 9和 A5 2采集 的植 物样 A 4 8 、 A 5 0 ， A5 1 、 A5 3和 A5 4 含 有相 当 高的金 和 其 他指示 元素 。很 显 然 ， 取样 树 的根 系接 近 以 A4 9和 A5 2为 中心 的含 金 矿脉 的 外 缘。 井 且从 离矿 化 中心 即 A4 9和 A 5 2 最 远 的 矿 脉 如 A 5 5 、 A5 6 、 A 5 7 、 A 5 8和 A 5 9 采 集 的样 品中金含 量和 指示 元素 的含 量 大幅 度 降 低 。 每隔约 5 0 m 取一 个样 。 7 ． 3 ． 2结论 通 过对 B r o o k v i l l e 采集 的 6 0个样 品的分 析确定 了 5个 有把 握 的钻 探 目标 ， 这 些 目标 已经被 标 出来 ， 因为它 们 与 矿 井 中采 集 的 控 制样具有 相 同 的级 别 。一 个显 著 的特 征 是 在 金反应 异常 的 地方 ， 也 相应 地 出现 指 示元 素砷和锑 的较高 测定值 。 8 结 语 地球 生物 化学勘探 法仅 仅是供 勘探 者选 择 的一种工 具 ， 这 种 方 法应 该 结 合 其 他所有 可利 用的地 质 、 地 球 化 学和 地 球 物理 知识 一 起使 用 。然 而 。 关 于这 种 方 法 的运 用 范 围和 有效性 ， 目前 已经 有了足 够 的认识 ， 应 郑重地 将生物 地 球 化 学 法作 为初 级 勘 探 的一 种 方 法， 而不能再 将它看 作是 “ 最后选 择 的技术” 。 植物化 学通常 可提供一 些其他方 法无 法提供 的地 层 资料。 崔广 才译 张新 宽校 上 接 第 3万 作用下 ， 矿体 局部受到 破坏 。 【 参考 文献 ] [ 1 ] 华东 冶 勘 局 8 0 3地 质 队 新 桥 硫铁 矿 东 翼 加 密 勘 探 报 告 [ R] 1 9 9 0 [ 2 ] 华东 冶勘 局 8 0 3地质 队 ． 新 桥硫 铁 矿 西 翼加 密 勘 探报 告 [ R] ． 1 9 9 0 ． [ 3 ] 朱 毒澄 ， 徐 开 礼 ． 构 造 地 质 学 [ M ] ． 北 京 地 质 出版 社 ， 1 9 8 9． [ 4 ] 杨森捕， 杨巍然 中 国区域大 地梅造学 [ M]北 京 地质 出 版 社 。 1 9 8 5 ， [ 5 ] 李 东 旭 铜 陵 地 区 矿 田构 造 及 成 矿 预 测 [ R] 1 99 0 [ 6 ] 3 2 1地 质 队 ． 戴 家 汇 幅 1 1 0万 区域 调 查 报 告 [ R] ． 维普资讯