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摘要：提出了深穿透地球化学概念和理论，发现来自于深部矿体的纳米金属晶体可以通过岩石和土壤微孔或纳米孔穿透上覆盖层到达地表，建立了穿透性地球化学模型，研发出系列深穿透地球化学探测技术，显著提高对隐伏矿的探测能力。 1. 项目概况 目前找矿面临的难题是覆盖区和深部找矿，深穿透地球化学作为一种能直接获取来自于深部矿体异常信息的勘查技术，近20多年来一直处于国际研究前沿，并为找矿界所关注。在国家攀登计划课题“隐伏大矿地球化学勘查理论与方法”、国家“863”计划课题“深穿透地球化学探测与识别技术”、国家“973”计划课题“覆盖区战略靶区预测理论与方法”、国家科技攻关计划课题“西部荒漠戈壁区大型铜金矿勘查评价技术与综合示范”、部公益性行业科研专项（深部探测专项）“盆地穿透性地球化学探测技术”、地质大调查项目“覆盖区地球化学调查理论与方法”的持续支持下，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所以发展覆盖区地球化学勘查理论与技术、指导找矿实践为目标，立足自主创新，取得了从理论、技术、装备到勘查实践的创新，实现了浅覆盖区矿产勘查技术突破。 2. 成果简介 （1）提出深穿透地球化学概念，发现纳米金属晶体微粒迁移的微观证据，并建立了覆盖区穿透性地球化学迁移模型。隐伏矿成矿元素及伴生元素可以穿透上覆盖层到达地表，在地表形成叠加地球化学异常，通过采集和分离这些穿透性信息以达到寻找隐伏矿的目的。这一概念的提出突破了地表地球化学取样仅能用于浅表矿勘查的传统认识。首次在铜镍矿床、金矿床及其上方土壤和气体中发现铜、金等纳米金属晶体微粒（图1），微粒具有有序晶体结构，证明纳米金属微粒来自于隐伏内生矿体。在实验室和野外建立了模拟迁移柱，证实纳米金属微粒具有极强的穿透能力和快速迁移能力。这不仅为深穿透地球化学提供了直接的微观证据，为地球化学异常成因理论研究从描述性模型走向实证性科学迈出了重要一步。
A—地气中纳米铜-钛晶体；B—土壤中纳米铜-铁晶体；C—矿石中纳米铜-钛晶体 （2）研发了具有自主知识产权的多项深穿透地球化学技术，并形成了相应的技术装备。研发了具有自主知识产权的深穿透地球化学技术，包括纳米地球化学探测技术、金属活动态测量技术、地气测量技术、偶极子独立供电地电化学测量技术等。在纳米地球化学探测技术方面，通过深入研究纳米微粒特殊的物理性质和迁移特征，创新性地提出通过物理筛分纳微土壤颗粒来获取或强化深部异常信息，从而发现隐伏矿床。在金属活动态测量技术方面，初步研制了贱金属、金矿、铀矿元素活动态提取剂（MML-Cu、MML-U、MML-Au），建立了元素活动态提取及测定实验流水线（图2），提高了提取的规范化和效率。在地电化学测量技术研发方面，改进了独立定时供电偶极子地电化学技术装置。在地气测量技术方面，引入了更低本底的吸附材料以消除背景误差，提高技术稳定性。
（从左至右、从上至下依次为：野外采样—样品分离—加入专用试剂—恒温震荡提取—溶液分离—ICP-MS测定） （3）利用研发的深穿透地球化学技术，在国内外典型覆盖区和典型矿床的应用试验取得明显成效。利用深穿透地球化学技术在新疆金窝子金矿、澳大利亚奥林匹克坝金铜矿、美国内达华Mike金铜矿、河南周庵铜镍矿、紫金山悦洋盆地银多金属矿、内蒙古鄂尔多斯铀矿（图3）、新疆十红滩铀矿等大型隐伏矿试验区都有明显的异常反映和效果。在东天山成矿带大南湖地区，利用深穿透地球化学圈定的金异常与浅钻圈定的异常不吻合，但该区都不具备金矿找矿远景。在新疆大南湖深穿透地球化学圈定的铀异常与煤系地层分布一致，并在煤田钻孔中发现高含量铀，这也证明了深穿透地球化学的有效性，而且比浅钻成本更低、采样更容易。
3. 成果意义 理论创新为地球化学迁移机理研究提供了实证性模型，技术上初步实现了地球化学探测深度从百米以内浅表矿到千米以下深部矿的突破，提高了对隐伏矿的探测能力，为中国东部深部找矿和西部近200万km2覆盖区和盆地地球化学调查提供了可供选择的技术支撑。 （中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所 张必敏 王学求供稿） |
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