葉慶森，方適宜，歐陽平寧，陶志軍

（核工業(yè)230研究所，湖南 長沙 410007）

隨著礦床勘查活動(dòng)的日益深入，地表礦、淺部礦已被基本探明，礦床勘查工作者已把注意力轉(zhuǎn)向地下深部。攻深找盲的方法應(yīng)運(yùn)而生。上世紀(jì)50年代前蘇聯(lián)學(xué)者提出了原生暈垂向分帶模型找礦方法，已成為尋找礦床最主要的地球化學(xué)找礦方法之一。該方法在尋找銅、鉛、鋅、鎢、金、銀、鉬等盲礦床（體）方面發(fā)揮了巨大的作用，預(yù)測深部盲礦體的成功率達(dá)84%以上[1]。自上世紀(jì)60年代該方法引入我國后，中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所謝學(xué)錦教授、邵躍教授，中國有色金屬北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究所歐陽宗圻教授，中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院李惠教授等率先做了大量的科學(xué)研究和找礦應(yīng)用工作，取得了非常顯著的找礦效果和巨大的經(jīng)濟(jì)效益；上世紀(jì)80年代，筆者等人在鈾礦勘查領(lǐng)域?qū)υ摲椒ㄟM(jìn)行了深入研究及找礦應(yīng)用試驗(yàn)[2－3]，結(jié)果表明，攻深找盲效果明顯。

1 原生暈垂向分帶模型找礦法

原生暈垂向分帶模型找礦法是通過發(fā)現(xiàn)、研究并應(yīng)用基巖中原生暈指示元素垂向分帶規(guī)律、建立指示元素垂向分帶模型進(jìn)行原生暈找礦或延伸到次生暈找礦的勘查地球化學(xué)方法。

1.1 礦床原生暈及其分帶性

礦床 （體）原生暈的成因與相應(yīng)礦床（體）是一致的，但其范圍很廣，一般可超過礦體很多倍，礦體前緣的原生暈可向上延伸幾百米，并與礦體物質(zhì)成分類似，含有大量的伴生元素，其中成礦元素和部分伴生元素可作為尋找該類礦床的特征指示元素。礦體四周的原生暈中，伴生元素的賦存形式通常與礦體相同。成礦元素和伴生元素存在明顯的分帶現(xiàn)象，按空間關(guān)系，可分為垂向 （軸向）分帶、水平 （橫向）分帶。其中，垂向分帶對指導(dǎo)找礦意義重大，是礦床勘查研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。

原生暈指示元素呈現(xiàn)垂向 （空間）分帶性是由元素地球化學(xué)活動(dòng)性差異引起的。由于成礦溶液在運(yùn)移過程中物化性質(zhì)發(fā)生漸變或突變，相伴生的物質(zhì)成分依次在相應(yīng)的物化條件下沉淀出來，從而造成了不同礦物組合分帶或指示元素組分分帶。通常在成礦元素沉淀之前，活潑性弱的元素先沉淀下來，形成尾暈；在成礦元素析出沉淀后，活潑性強(qiáng)或揮發(fā)性元素，如As、Sb、Hg等，仍沿構(gòu)造向上遷移一定距離才沉淀，在礦體前緣形成前緣暈；與成礦元素同時(shí)或近于同時(shí)沉淀的元素形成近礦暈。

1.2 指示元素垂向分帶序列及分帶模型

前蘇聯(lián)學(xué)者格里戈良和奧浦欽尼科夫等[4]根據(jù)200多個(gè)不同類型熱液礦床原生暈指示元素垂向分帶規(guī)律研究表明，對于不同成分的熱液礦床，其原生暈元素垂向分帶序列的性質(zhì)基本相近。他們總結(jié)并確定了具有普遍意義的礦床原生暈指示元素垂向分帶序列（自下而上）：W－Be－As1－Sn1－U－Mo－Co－Ni－Bi－Cu1－Au－Sn2－Zn－Pb－Ag－Cd－Cu2－As2－Sb－Hg－Ba。

根據(jù)垂向分帶序列可以建立指示元素垂向分帶模型，圖1是金礦床原生暈垂向分帶理想模型示意圖[5]。在該模型中，可根據(jù)各指示元素異常相對礦體垂向上的空間位置，將指示元素分成： （1）前緣元素——指示元素的異常主要位于礦體前緣或上方 （相應(yīng)的異常暈稱前緣暈，如圖1中的 Hg、As、Sb等）；（2）近礦元素——指示元素異常主要靠近礦體或位于礦體中部 （相應(yīng)的異常暈稱近礦暈，如圖1中的Au、Ag、Cu等）；（3）尾部元素——指示元素異常主要位于礦體尾部或下方 （相應(yīng)的異常暈稱尾暈，如圖1中的Mo、Bi、Mn等）。當(dāng)勘查區(qū)的地表發(fā)育有較強(qiáng)的前緣元素異常時(shí)，表明其深部可能賦存盲礦體；當(dāng)勘查區(qū)的地表僅發(fā)育有較強(qiáng)的尾部元素異常時(shí)，表明礦體可能已基本被剝蝕；當(dāng)勘查區(qū)的地表僅發(fā)育有較強(qiáng)的近礦元素異常時(shí)，表明礦體出露地表或可能賦存在淺部。

1.3 工作方法簡介

原生暈垂向分帶模型找礦方法遵循從已知到未知的工作思路，其關(guān)鍵技術(shù)是在已知礦床建立垂向分帶理想模型和在未知區(qū)礦床（體）預(yù)測。建立理想模型是基礎(chǔ)，礦床（體）預(yù)測是目的。

建立模型的一般步驟：

（1）確定工作區(qū)礦床的指示元素；

（2）選取區(qū)內(nèi)有代表性的已知礦床，并選擇有深部工程 （如鉆孔、坑道等）控制且有代表性的垂向剖面 （如鉆探剖面）按照一定的間距取樣，礦段部位可適當(dāng)加密取樣；

（3）分析樣品指示元素含量，確定指示元素的垂向分帶序列，對不同期次成礦作用進(jìn)行分解，建立原生暈垂向分帶理想模型。

（4）根據(jù)垂向分帶模型進(jìn)行礦床 （體）預(yù)測。

原生暈指示元素垂向分帶模型找礦方法可用于定性或定量判別礦體埋深、盲礦體定位、推斷礦體剝蝕程度，是構(gòu)造地球化學(xué)疊加暈找礦的基礎(chǔ)。

2 方法研究主要進(jìn)展

多年來，在確定礦床原生暈垂向分帶序列的定量計(jì)算研究和應(yīng)用垂向分帶模型進(jìn)行異常評(píng)價(jià)、礦床預(yù)測方面，取得了長足進(jìn)步。

2.1 原生暈垂向分帶序列計(jì)算方法研究主要進(jìn)展

為通過定性定量方法客觀地建立原生暈垂向分帶模型，國內(nèi)外化探界在前蘇聯(lián)學(xué)者格里戈良創(chuàng)立的分帶指數(shù)計(jì)算法[6]的基礎(chǔ)上，先后提出了多種計(jì)算原生暈指示元素分帶序列的方法，主要有廣義襯值法、濃集重心法、濃集指數(shù)法、比重指數(shù)法、含量梯度法[2，7－11]等，不斷發(fā)展和完善了原生暈分帶序列計(jì)算方法，在礦床地球化學(xué)勘查中發(fā)揮了重要的作用。

筆者對上述計(jì)算方法進(jìn)行了較為系統(tǒng)的剖析、比較和研究[12]，認(rèn)為：

（1）雖然廣義襯值法、濃集重心法、濃集指數(shù)法、比重指數(shù)法、含量梯度法一般都能克服格里戈良分帶指數(shù)計(jì)算法中當(dāng)指示元素的異常在某截面不連續(xù)時(shí)，分帶指數(shù)梯度值ΔG無法直接計(jì)算的弊端，但由于濃集指數(shù)法中各指示元素濃集指數(shù)值的計(jì)算并非相互獨(dú)立，即同一礦床原生暈指示元素的濃集指數(shù)值可因參與計(jì)算的元素多寡或種類而變，而且其計(jì)算過程較復(fù)雜；含量梯度法僅考慮指示元素在各截面的含量，忽略了各采樣點(diǎn)指示元素含量的有效控制長度，因而該方法尚需完善和改進(jìn)。對比研究結(jié)果顯示，廣義襯值法、濃集重心法相對合理和客觀，其計(jì)算方法比較簡單，值得推廣。

（2）格里戈良的分帶指數(shù)法雖然比較經(jīng)典，但由于異常不連續(xù)，即某截面無異常時(shí)，其分帶指數(shù)梯度值ΔG無法直接計(jì)算而影響排序；而且，某指示元素在分帶序列中的位置會(huì)因參與計(jì)算的指示元素不同或多寡而改變。因此不宜采用。

2.2 分帶序列及分帶性研究主要進(jìn)展[1]

根據(jù)我國礦床元素地球化學(xué)分布特點(diǎn)，邵躍對前蘇聯(lián)學(xué)者格里戈良確定的礦床原生暈指示元素垂向分帶序列進(jìn)行了修改、補(bǔ)充和完善，于1997年將該序列自下而上定義為：Cr－Ni（Co、Cu1）－Ti－V－P－Nb－Be－Fe－Sn－W1－Zn1－Ga－In－Mo－Re－Co1－（Au1－As1）－Bi－Cu2－Ag－Zn2－Cd－Pb－W2－Au2－As2－Sb－Hg－Ba－Sr。并認(rèn)為熱液成礦作用過程是一個(gè)沉淀作用的過程，由于各種礦物結(jié)晶溫度不同，因而造成了元素的沉淀分帶。礦床原生暈是在礦石結(jié)晶沉淀過程中與礦體同時(shí)形成的。礦床原生分帶的元素分帶與礦石原生分帶應(yīng)具有一致性。

2.3 礦床 （體）預(yù)測方面的主要進(jìn)展

（1）以前緣元素組合或尾部元素組合的累加值、累乘值來評(píng)價(jià)異常、區(qū)分分散礦化。前蘇聯(lián)學(xué)者別烏斯與格里戈良發(fā)現(xiàn)分散礦化中前緣元素或尾部元素的累加值或累乘值隨深度很少有變化，而有價(jià)值的異常則變化明顯。

（2）以前緣元素組合累加值或累乘值與尾部元素組合的累加值或累乘值之比值來推斷深部盲礦體、判斷礦體剝蝕程度。如果該比值很大，即使地表未見礦化，也可推斷地下深部有盲礦。如果該比值較高，且地表已見礦化露頭，可推測礦化在深部仍有較大的延伸。若該比值很低，且地表已見礦化，可以推斷礦體已被剝蝕到尾 （根）部。

（3）上世紀(jì)90年代，以中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院李惠教授為首的化探專家深入研究和發(fā)展了原生暈垂向分帶模型找礦方法，提出了原生疊加暈理論[13]。

李惠等在研究和應(yīng)用原生暈垂向分帶模型找盲礦時(shí)，發(fā)現(xiàn)很多礦床原生暈垂向分帶有 “反常、反分帶”現(xiàn)象，即前緣元素不僅出現(xiàn)在礦體前緣，而且在礦體中部或尾部也有出現(xiàn)，若用熱液礦床一次成礦或一個(gè)主成礦作用形成的原生暈垂向分帶理論是無法解釋的，因而嚴(yán)重影響了應(yīng)用原生暈垂向分帶模型找礦方法預(yù)測盲礦的效果。他們根據(jù)熱液礦床成礦暈嚴(yán)格受構(gòu)造控制，熱液礦床具有多期多階段疊加成礦成暈特點(diǎn)，創(chuàng)造性地提出了原生疊加暈理論及其技術(shù)方法：熱液礦床每次成礦作用都有自己的前緣暈、近礦暈和尾暈，不同期次成礦形成的原生暈在空間上互相疊加。因此不僅要研究每次 （單次）成礦形成的原生暈垂向分帶特征，而且還要研究與識(shí)別不同成礦階段 （多次）形成的原生暈在空間上疊加呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形態(tài)，建立典型礦床垂向分帶的原生疊加暈?zāi)Ｐ停_定盲礦的預(yù)測標(biāo)志。

（4）構(gòu)造疊加暈——構(gòu)造地球化學(xué)原生疊加暈評(píng)價(jià)技術(shù)[14]。這是近年來在地球化學(xué)找礦 （原生暈垂向分帶模型找礦方法）方面取得的最大進(jìn)展之一，是原生疊加暈理論和方法的又一發(fā)展，是原生暈垂向分帶模型找礦方法與構(gòu)造地球化學(xué)找礦方法的融合。該方法研究構(gòu)造蝕變帶中礦床原生疊加暈垂向分帶特征并應(yīng)用于盲礦體預(yù)測，因而可大大減小工作量、降低勘查費(fèi)用、縮短勘查周期。該技術(shù)特別適用于工作程度較高的地區(qū)，如礦床外圍等地區(qū)。近年來，該理論和方法被廣泛應(yīng)用。

3 在鈾礦預(yù)測中的應(yīng)用

我國將原生暈指示元素垂向分帶模型找礦法應(yīng)用于鈾礦預(yù)測起步于上世紀(jì)80年代中期，主要在湘南桂北花崗巖地區(qū)開展了系統(tǒng)的試驗(yàn)和應(yīng)用研究，取得了顯著的成果。

3.1 SHJ地區(qū)鈾礦床原生暈垂向分帶模型及其找礦意義[2]

SHJ地區(qū)位于桂北苗兒山巖體中段的西南部，主要出露印支期中－中粗粒斑狀黑云母花崗巖、燕山早期中細(xì)粒二云母花崗巖、第四系殘積坡積層。該區(qū)巖漿活動(dòng)頻繁，斷裂發(fā)育，鈾礦床主要產(chǎn)于不同期次的花崗巖接觸帶附近，受斷裂控制。鈾礦化主要與黃鐵礦化、赤鐵礦化、水云母化、絹云母化有關(guān)。

大量巖礦石樣品分析統(tǒng)計(jì)研究表明：U、Hg、Sb、As、W、Pb、Zn、Cu、Co、Mo、Be、Bi可作為該地區(qū)花崗巖型鈾礦的指示元素。

在該區(qū)SH礦床90號(hào)鉆探剖面上系統(tǒng)采集各鉆孔的巖礦心樣品，定量分析各指示元素的含量。應(yīng)用筆者研發(fā)的廣義襯值法確定該礦床原生暈指示元素垂向分帶序列 （自上而 下） 為：Hg－Bi－Pb－Sb－Cu－Mo－Zn－Be－U－Co－As－W，與蘇聯(lián)學(xué)者奧弗欽尼科夫和格里戈良所建立的分帶序列基本類似[4]。據(jù)此，建立了垂向分帶模型，其中：Hg、Bi、Sb、Mo是代表性的前緣元素，U、Co、Be是代表性的近礦元素，W是尾部元素。應(yīng)用該分帶模型評(píng)價(jià)了研究區(qū)的兩個(gè)地段：

（1）TM地段。位于SHJ地區(qū)的東北部。該區(qū)斷裂、圍巖蝕變較發(fā)育，地質(zhì)條件與SHJ礦區(qū)類似，但地表伽瑪測量、氡測量、徑跡測量的異常發(fā)育并不好。然而，地表殘積層化探取樣分析結(jié)果表明，前緣元素異常發(fā)育，異常濃度分帶完整，異常濃集重心明顯，推斷深部賦存有盲礦體。鉆探結(jié)果表明，在深達(dá)300多米處見到了厚1.75m，鈾品位較高的富礦體。

（2）F3南部地段。位于SHJ地區(qū)西北部的3號(hào)硅化斷裂帶南部。該區(qū)斷裂較發(fā)育，地表伽瑪強(qiáng)度大，水鈾異常較發(fā)育。殘積層化探取樣測量結(jié)果顯示，U、W （尾部元素）異常強(qiáng)度大，濃度分帶較明顯，但近礦元素Co、Be的異常連續(xù)性差，異常范圍小，前緣元素Hg、Pb、Sb的異常不發(fā)育，表征了礦根相的特點(diǎn)。結(jié)合地質(zhì)條件推斷，該地段的鈾礦體已基本被剝蝕，即深部賦存鈾礦的可能性很小。鉆探揭露表明，只在淺部見到分散鈾礦化。

上述應(yīng)用成果表明，原生暈垂向分帶模型找礦法不但可對放射性異常做出評(píng)價(jià)，而且可避免 “遺漏”深部盲礦體，這對擴(kuò)大老礦區(qū)、提升鈾資源掌控能力意義重大。

3.2 桂北沙子江鈾礦床垂向分帶模型及鈾礦預(yù)測研究[15－16]

沙子江礦區(qū)位于苗兒山巖體內(nèi)。該區(qū)除南部出露新元古界－下古生界淺變質(zhì)巖系外，大面積出露加里東、印支、燕山期花崗巖。沙子江鈾礦床位于豆詐山巖體西南緣F1斷裂 （雙滑江斷裂）與F9斷裂 （大坪里斷裂）楔形夾持區(qū)敞開部位西側(cè)的F8斷裂帶中，區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，NNE向武穴－望城－資源深斷裂通過本區(qū)東側(cè)。主要構(gòu)造為NE、NNE、近SN和近EW向四組構(gòu)造，其中以NNE和NE向兩組構(gòu)造最為發(fā)育，也是主要控礦構(gòu)造。自東向西主要分布有F7、F8、F9、F10、F11等斷裂帶，具有多期多階段活動(dòng)特點(diǎn)，是深源流體熱擴(kuò)散和礦質(zhì)擴(kuò)散通道，也是重要的含礦構(gòu)造，控制了沙子江礦床鈾礦化分布。

與鈾礦化關(guān)系密切的蝕變?yōu)楣杌?、赤鐵礦化、黃鐵礦化、鉀長石化、高嶺土化，發(fā)育于含礦斷裂上下盤，尤以上盤最發(fā)育。巖礦石樣品系統(tǒng)分析統(tǒng)計(jì)研究表明，沙子江礦區(qū)的指示元素為：Hg、As、Mo、Sb、W、Pb、Sr、V、Co、Ni、Ag。

為了建立該礦床原生暈指示元素垂向分帶模型，根據(jù)沙子江鈾礦床的鉆孔及坑道布局，選擇多個(gè)典型鉆孔和5個(gè)坑道中段進(jìn)行系統(tǒng)取樣，定量測定各樣品的鈾礦指示元素含量。根據(jù)廣義襯值法等，確定原生暈指示元素 分 帶 序 列 為 Ni－As－Sb－Hg－Co－Pb－W－U－VMo－Sr。結(jié)合鈾礦體的空間分布關(guān)系得到：Hg、As、Sb等為前緣元素，U、W、Pb等為近礦元素，Sr、Mo為尾部元素。據(jù)此，建立沙子江鈾礦床地球化學(xué)原生暈指示元素垂向分帶疊加模型。

應(yīng)用所建立的沙子江鈾礦床指示元素垂向分帶模型在相鄰的向陽坪地區(qū)進(jìn)行了成礦預(yù)測。結(jié)果顯示：前緣和近礦元素異常主要分布于F9號(hào)帶、F10號(hào)帶、F11號(hào)帶和F805號(hào)帶北部，此外在F7、F8號(hào)帶南部，前緣和近礦元素異常也比較發(fā)育，推測這些異常地段的深部賦存有隱伏盲鈾礦體，值得鉆探揭露。

4 結(jié)論和展望

幾十年來，隨著原生暈垂向分帶模型找礦法研究不斷深入和推廣應(yīng)用，其找礦效果越來越顯著，方法適應(yīng)性更廣：可用于資源潛力評(píng)價(jià)、預(yù)查、普查等階段，也可用在礦床勘探階段判斷礦體剝蝕程度、預(yù)測盲礦體及其埋深；擴(kuò)大增加礦產(chǎn)儲(chǔ)量、延長礦山服務(wù)年限。實(shí)踐證明，在鈾礦勘查領(lǐng)域的應(yīng)用效果良好，可用于評(píng)價(jià)放射性異常、追蹤礦體延伸方向，為鉆孔布置提供依據(jù)；也可用于指導(dǎo)礦區(qū)探深擴(kuò)邊。還可用于對成礦帶上的礦點(diǎn)或異常進(jìn)行評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)新礦床 （體）。構(gòu)造地球化學(xué)原生疊加暈評(píng)價(jià)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可大大減小工作程度較高地區(qū)的化探工作量、降低勘查費(fèi)用、縮短勘查周期，從而有效提升掌控鈾礦資源的水平和能力。因此，該方法值得進(jìn)一步研究、推廣和應(yīng)用。

值得注意的是，根據(jù)原生暈指示元素垂向分帶理論，同地區(qū)同類型礦床的原生暈指示元素垂向分帶序列一般應(yīng)基本一致，但本文中SHJ鈾礦床和沙子江鈾礦床的指示元素及其垂向分帶序列有較大差別，可能與兩者的成礦期次和伴生組分不同有關(guān)。因此，如何通過準(zhǔn)確分解不同期次的成礦作用及其伴生組分來建立原生暈指示元素垂向分帶理想模型，還有待進(jìn)一步研究。

[1]劉崇民.金屬礦床原生暈研究進(jìn)展 [J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2006，20 （10）：1528－1538.

[2]葉慶森，馮 倡，滕潤球.MS巖體中段鈾礦床地球化學(xué)異常模式及其找礦意義 [J].鈾礦地質(zhì)，1988，4 （6）：340－347.

[3]葉慶森，滕潤球，馮 倡.桂北地區(qū)花崗巖型鈾礦地球化學(xué)異常模型及其成礦預(yù)測 [R].長沙：核工業(yè)230研究所，1989.

[4]阮天健，朱有光.地球化學(xué)找礦 [M].北京：地質(zhì)出版社，1985：45－59.

[5]李 惠.大型金礦盲礦的原生疊加暈和包裹體氣暈、離子暈預(yù)測準(zhǔn)則 [J].貴金屬地質(zhì)，1996，5（4）：240－247.

[6]地質(zhì)礦產(chǎn)部情報(bào)研究所.勘查地球化學(xué)手冊：第二卷 [M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990：140－150.

[7]樸壽成，連長云.一種確定原生暈分帶序列的新方法——重心法 [J].地質(zhì)與勘探，1994，30（1）：63－65.

[8]解慶林.濃集指數(shù)法確定礦床原生暈元素軸向分帶序列 [J].地質(zhì)與勘探，1992，33 （6）：55.

[9]趙 琦.原生暈垂直分帶的元素比重指數(shù)計(jì)算法[J].物探與化探，1989，13 （2）：157－159.

[10]張定源.銀巖錫礦原生暈元素分帶序列計(jì)算方法研究 [J].地質(zhì)與勘探，1989，25 （6）：45－49.

[11]邱德同.確定礦床原生暈指示元素分帶序列的新方法 [J].地質(zhì)與勘探，1989，30 （8）：51－53.

[12]葉慶森.確定礦床原生暈指示元素垂向分帶序列的幾種計(jì)算方法 [J].中南鈾礦地質(zhì)，2012，26 （1）：28－34.

[13]李 惠，張國義，禹 斌，等.構(gòu)造疊加暈找盲礦法及其在礦山深部找礦效果 [J].地學(xué)前緣，2010，17 （1）：287－293.

[14]李 惠，張國義，禹 斌.金礦區(qū)深部盲礦預(yù)測的構(gòu)造疊加暈?zāi)Ｐ图罢业V效果 [M].北京：地質(zhì)出版社，2006.

[15]方適宜，陶志軍，韓祺明.桂北沙子江鈾礦床原生暈分帶及垂向預(yù)測評(píng)價(jià)模式 [J].中南鈾礦地質(zhì)，2012，26 （1）：19－27.

[16]歐陽平寧，黃滿湘，劉鑫揚(yáng)，等.廣西向陽坪鈾礦床構(gòu)造原生暈特征及找礦遠(yuǎn)景預(yù)測 [J].中南鈾礦地質(zhì)，2011，26 （1）：16－25.