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地质勘查新技术-重砂测量法

发布日期:2017-04-12  来源:选矿技术网  浏览次数:10041
    重砂测量是一种经济、简便、有效的找矿方法。利用重砂测量进行找矿时,主要是通过对水系沉积物中重矿物的鉴定分析,根据矿床或含矿岩石中某些有用矿物及伴生矿物在松散沉积物中所形成的机械分散晕(流),来追索、寻找矿床的。
 
    一、重砂测量法的基本原理

   (一)重砂矿物分散晕(流)的形成
    地壳表面,由于长期遭受风化、剥蚀、搬运和沉积等外力地质作用,暴露在地表的原生矿体和矿化围岩在外动力地质作用下,不断地受到破坏。在这个过程中某些化学性质不稳定的矿物由于风化而分解,而某些化学性质较稳定的矿物,则成单矿物颗粒或矿物碎屑保留在机械分散晕中成为砂矿物。当砂矿物相对密度大于3时,称为重砂矿物。这些重砂矿物除一小部分能保留在原地外,大部分在重力和地表流水作用下,被搬运迁移而离开母体,沿着山坡迁移到坡积层中,再由坡积层经搬运进入水系沉积物中。
    重砂矿物在水流中呈滚动、跳动和机械悬浮运动,是在重力和流水的搬运能力处于动力平衡状态下进行的。在一般情况下当水流速度减慢、重力超过流水的搬运能力时,则重砂矿物逐渐沉积,并在有利的条件下富集。在这种风化、搬运、沉积和富集的地质作用过程中,在残坡积层中形成了重砂矿物的分散晕;而在水系沉积物(冲积层)中成为重砂矿物的分散流。
    (二)重矿物分散晕(流)的分布规律
    (1)重砂矿物分散晕(流)的形态与矿源母体的形态、产状及其所处的地形位置有直接关系,等轴状矿体所形成的分散晕呈扇形;脉状及层状矿体顺地形等高线斜坡分布,形成梯形的重砂分散晕;如与地形等高线垂直,则形成狭窄的扇形重砂分散晕。
    (2)重砂矿物分散晕(流)中重砂矿物含量,与其迁移距离有直接关系,距矿源母体较近,重砂矿物含量高,距矿源母体较远,则重砂矿物含量低。
    (3)重砂矿物分散晕(流)电重砂矿物的粒度及磨圆度,与其原始的物理性质及迁移距离有关。矿物稳定性越强,迁移距离越小,则矿物颗粒较大,磨圆度差,呈棱角状。反之,粒度小,呈浑圆状(表1)。
 
表1     机械分散流分布规律
 
辰砂、白钨矿沿水系变化
矿床附近
1~2km
2~4km
4~7km
颗粒数
粒度(mm)
形态
颗粒数
粒度(mm)
形态
颗粒数
粒度(mm)
形态
颗粒数
粒度(mm)
形态
辰砂
裂隙充填型
200~
1000
g/m3
<0.1
~2
棱角状
10~
100
g/m3
<0.1~
0.5
次棱角状
8~40粒/m3
<0.1~
0.25
次浑圆状
1~5粒/m3
<0.1~
0.15
浑圆
7km左右
白钨矿
矽卡岩型
>1000
g/m3
2~4
四方双锥
1000~
500
g/m3
0.5~1
棱角状
>1000粒/m3
<0.1~
0.5
次浑圆状
80~150粒/m3
<0.1~
0.3
浑圆
7km以上
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    二、重砂测量法的野外工作方法
 
    重砂测量的野外工作主要包括重砂(样品采集)和重砂样品的淘洗与编录二个方面。
   (一)重砂样品的采集
    重砂取样是重砂测量的重要一环,取样质量的好坏直接影响到重砂测量的效果。根据重砂取样的种类、目的、任务及地形地貌特征,重砂取样总体布置分为3种。
    1、水系法
    水系法是目前应用较广的一种重砂取样布置方法。通常对调查区二级以上水系进行取样。样点的布置可依照下述原则:
  (1)大河稀,小河密,同一条水流则上游密下游稀,越近源头,取样密度越大;
  (2)河床坡度大,跌水崖发育,流速大流量小的溪流应密,反之应较稀;
  (3)主干溪流的两侧支沟发育且对称性好,则样点可放稀,反之应加密;
  (4)垂直岩层主要走向的溪流应密,而平行岩层主要走向的溪流可放稀;
  (5)对矿化、围岩蚀变发育地段,岩体接触带,岩性发生重大变化处的溪流冲积层应加密取样。
    本系法取样间距可根据不同河流的级别加以确定(表2).
 
表2    不同长度的河流中重砂取样间距
 
河流长度(km)
沟谷性质
取样间距(m)
河流长度(km)
沟谷性质
取样间距(m)
<3
冲沟、切沟①
200~300
10~20
小河
400~500
3~10
小溪
300~400
>20
大河
500~700
    ①切沟系冲沟发育的初期阶段,长度小,宽度等于或小于其深度。
 
    2、水域法
    水域法是按着汇水盆地中各级水流的发育情况进行布样。取样前应对汇水盆地的水域进行划分,然后将取样点布置在各级水域中主流与支流汇合处的上游,以控制次级水域中有用矿物含量和矿物组合特征(图1)。
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    取样时应逆流而上,对各级水域逐一控制,对没有出现有用矿物的水域逐个剔除,对出现有用矿物的水域逐级追索,直至最小水域,达到追索寻找矿源母体的目的。水域法取样每个样品的控制面积视地质构造复杂程度和地貌条件而异,地质构造复杂,成矿有利地段,四级支流和微冲沟的每个样品控制在1.5~2km2为宜,地质条件中常地区,三级支流中每个样品控制面积可为3~4km2,地质条件简单地区每个样品控制面积可为5~8km2
    3、测网法
    测网法是以重砂取样线距和点距组成纵横交叉的网格,样点布在“网格”的结点上。测网法取样目的是为了圈定有用矿物的重砂分散晕,进而寻找原生矿床,或者为了对砂矿进行勘查,从而进行远景评价。取样时线距应小于晕长的一半,点距应小于晕宽
    由于重砂样品采取的对象不同,可有下述方法:
   (1)浅坑法:它是以冲积物、坡积物和残积物为采取对象。以寻找原生矿床为主要目的。目前多采用在一个取样点运用“一点多坑法”的方式进行采样,以增强样品的代表性。取样深度视取样对象而定,一般对冲积层取样深度以20~50cm为宜;坡积层取样深度可在腐殖层以下20~50cm;残坡积层取样深度决定于残积层厚度,样深均应达到基岩顶部。取样原始重量要求为20~30kg,以保证获得20g灰砂为准。
   (2)刻槽法:主要用于阶地重砂取样,在阶地剖面上进行,首先要除去表面的松散物质,然后从顶部到基岩垂直其厚度,以50cm长的样槽按层分段连续取样,样槽规格以保证取得一定数量的原始样品重量为准。
   (3)浅井法:当冲积层、坡积层、残积层及阶地等松散沉积物厚度较大时采取的取样方法,目的是勘查现代砂矿或古砂矿。在浅井施工过程中,用刻槽、剥层或全巷法采集样品。其中剥层法应用较多,它是沿砂矿可采部位将整个剖面取样,开采时沿掌子面取样。剥层规格为:深度5、10、15、20cm不等,宽度一般为0 .5~lm.
   (4)砂钻法:在松散沉积物很厚时采用,主要用于砂矿勘探。将钻孔中所取得的砂柱作为样品,样品长度0.2~lm不等,应视具体矿产种类而定。如砂矿以0.2~0.5m为好,砂矿以0.5~lm为好。砂钻法取样主要运用大口径冲击钻。
   (二)重砂样品的淘洗与编录
    1、重砂样品的淘洗是重砂测量工作方法中的一道重要工序
    淘洗质量的好坏,直接关系到重砂法找矿的效果。原始重砂样品一般在野外就地淘洗。淘洗工具主要有圆形淘砂盘和船 形淘砂盘两种(图2)
 
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    原始重砂样品一般淘洗至灰色为止,重量应在10~15g左右,以满足对样品分析的要求。若淘至黑砂,会使浅色的相对密度大的一些重要矿物如黄玉石、灰石等,因淘洗过分而流失。总之,重砂样品的淘洗以不漏掉有用矿物为基本原则。为保证与提高回收率,可先在野外粗淘,回室内再精淘。原始样品的淘洗一般按下列流程进行。
 
 
    原始重砂样品淘洗时应注意的几点要求:
   (1)对于含泥质较多的样品,在淘洗时,应先将泥洗净,以免重砂随泥浆漂走。
   (2)风化壳砂矿及某些残坡积砂矿中,有用矿物常与其他矿物胶结在一起,为了避免有用矿物在淘洗时被其他矿物带走,应先把样品中各种胶结的碎块搓碎,使重砂矿物和其他矿物分离开来。
    (3)硬度小的矿物,粒细容易流失,呈片状的以及解理发育的矿物,容易漂走,淘洗时动作要轻要慢。
    2、重砂样品的野外编录与初步鉴定
    重砂取样的野外编录是重砂测量工作方法中必不可少的一项重要内容。在野外不但要重视重砂取样的实际操作,同时也要注意取样路线和取样点附近的地质观察,做简单的记录和描述,并将取样点标绘在地形图上,注明点号。记录描述的内容见表3.
 
表3  重砂取样野外记录表
取样日期
取样点编号
取样地址
取样沉积物的类型
被淘洗的沉积物
取样点附近的地质情况
取样方法及其深度
原始样品重量
重砂重量(灰砂)
有用矿物及其含量(g/m3
其他矿物
取样层内的转石成分
附注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
5月13日
102
三道岔
砂咀冲积物
砂砾石
斜长角闪岩大面积分布
浅坑深0.4m
25kg
15g
自然金0.23g/t
矿、石英、角闪石、绿泥石、绢云母
斜长角闪岩、角闪岩、斛闪斜长片麻岩,混合质角岩和石英等
重砂矿物具棱角状
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    在重砂测量工作中,应当对重砂矿物进行野外鉴定。初步鉴定时应注意发现指示性的有用重砂矿物,并掌握其粒度、晶形、磨圆度的变化和重砂矿物组合的大致情况。
 
    三、重砂样品鉴定与重砂资料整理

   (一)重砂样品鉴定
    野外淘洗的重砂样,一般都含几种或几十种不同矿物,但有用矿物只占很小部分。因此,在镜下鉴定之前,样品必须按一定的流程进行分离,以利于有用重矿物的分析与鉴定。常用的分离方法有:精淘、重液分离、重熔分离、浮选法等。
    重砂矿物的室内鉴定,其目的一般是为了确定重砂矿物的名称和含量、矿物的共生组合与标型特征,通常采用的鉴定方法有:
   (1)双筒显微镜鉴定。将砂矿物放在双目镜下直接观测矿物外部特征与某些物理性质,是常用的最基本的鉴定方法。鉴定内容包括:矿物晶体形态、砂矿物的表面特征、砂矿物的颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、磨圆度、解理与断口、延展性、包体与连生体等。
   (2)油浸法。主要用浸油来测定透明及半透明砂矿物的光性和折光率。
   (3)微化分析。应用化学分析的某些原理和方法,用1~2粒砂矿物和少量试剂,迅速确定矿物中某些特征元素是否存在。
   (4)反光镜鉴定。将砂矿物磨成砂光片,测不透明矿物的反光性、反射率等。
   (5)发光分析。利用某些砂矿物在外能作用下产生一定强度和颜色的光(磷光和荧光)的发光性,来鉴别某些矿物。
   (二)重砂资料整理
    所谓重砂资料整理就是根据重砂样品的详细鉴定成果,按矿种或矿物组合以不同方式编制成图,结合地质地貌特征圈定重砂异常区,编绘重砂成果图。重砂成果图的底图应采用同比例尺或较大比例尺的地形地质图或矿产地质图。
    重砂成果图表示方法有圈式法、符号法、带式法及等值线法4种。
    1、圈式法
    为常用的一种图示方法,可同时表示多种矿物含量,并可指出重砂矿物的搬运方向及其共生组合的变化情况。圈式法是以取样点为圆心,以5mm(1:50000重砂图)或3mm(1:200000重砂图)为直径画圆圈,再将之以直径分成若干“弧底等腰三角形”,每个三角形用不同彩色或花纹符号表示不同矿物,并以涂色或花纹符号所占面积来表示各矿物的含量。究竟分成几等份,要视矿种多少而定。有4等份的,即4个象限;也可分8等份或12等份。如果取样点太密致使圆圈重叠,可将圆圈画在取样点的上、下两侧的任一侧(图3)。
 
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    2、符号法
    将有用矿物的主要元素符号标注在取样点旁侧(图4)即可。此法简单方便,作图快。但不能表示有用矿物含量,同时当矿种较多时,符号排列拥挤,图面不清晰。这种表示方法只适用于以单一或少量矿种为寻找对象的野外定性分析之草图。
 
 
    3、带式法
    将同一种矿物的相邻取样点连接成条带,并以条带的颜色或花纹、宽窄、长轴方向分别表示矿物种类、含量和搬运方向(图5)。此法能明确表示出有用矿物的富集地段,并直观地指示找矿方向。如果矿物种类较多,图面就不清晰。此图适用于砂矿普查与详细重砂测量。
 
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    4、等值线法
    以有用矿物含量做分散晕等值线,即将相同含量的相邻点连接成曲线即可(图6)。此法用于1:10000, 1:2000的大比例尺残坡积重砂找矿或砂矿勘探(用测网法部署取样点)一般按单矿物编制,效率较低。但随着数理统计和电算方法的应用,在中小比例尺(1:200000)的重砂测量中也可用此法表示重砂成果,以来得到更多醒目的信息和资料。
 
 
    四、重砂异常的解释评价与检查
 
   (一)重砂异常的解释评价
    目前常从以下几方面评价异常区:有用矿物含量、矿物共生组合、矿物标型特征、重砂矿物搬运的可能距离、重砂矿物空间分布特征以及异常区地质地貌条件等。
    1、有用矿物含量
    它是评价异常区的基本依据。它表明重砂异常的强度。连续的高含量点的出现,表明异常不是偶然的,由矿化引起的可能性极大;而那些孤立高含量点则很可能是由偶然因素引起的。考虑高含量时必须研究一切可能影响含量的因素:矿源母体中的该矿物含量特征、取样处疏松沉积物类型、取样点所处的地质条件和地貌特征及矿床类型和产状等。只有这样,才能真正做到由表及里、去伪存真。
    2、重砂矿物标型特征
    矿物标型特征能反映矿物及其“母体”形成时的物理和化学条件,表现在形态、成分、物理性质、化学性质、晶体结构等方面的特点。重砂矿物的标型特征对评价异常区、具有特殊意义。它可提取一些难得的成矿信息,特别对判断原生矿床的成因类型更能提供可靠依据。[next]
    3、重砂矿物共生组合
    从找矿角度出发,利用重砂矿物共生组合可分辨真假异常及作为找矿标志。还可利用重砂矿物共生组合判断原生矿的成因类型。
    4、重砂矿物搬运的距离
    分析重砂矿物搬运的距离,对于确定原生矿床的位置及评价砂矿床具有重要意义。
    影响重砂矿物搬运距离的因素,一方面是重砂矿物的稳定程度,另一方面是迁移环境,根据经验数据,锡石砂矿距原生矿床一般不超过5~8km,自然金搬运距离可达数百千米,但具工业意义的砂金矿富集在距原生矿床不远的地方。在判断重砂矿物搬运距离时,必须注意其磨圆度及矿物的形态特征。
    5、重砂矿物空间分布特征
    重砂矿物的空间分布严格受区内各地质体控制,在进行异常区评价时,应将重砂矿物的分布与成矿的地质、地貌条件联系起来,以便追索寻找原生矿
   (二)重砂异常的检查
    重砂异常检查的目的在于检查分析引起“异常”的原因,对“异常”的找矿意义做出评价。它是在异常区评价的基础上,采用必要的技术手段,进一步实地进行的地质调查工作。具体做法有以下几种:
    对异常区加密重砂取样。取样密度视工作目的要求而定,可以是20m×50m,50m×l00m,也可以是l00m×100m。
    为了查清有用矿物的矿源母体,对异常区的各种岩石和矿化蚀变等地质体,采取一定数量的人工重砂样品。
    残坡积层的重砂取样,当发现有用矿物的高含量带且其粒度、形态及伴生矿物等方面都具有接近原生矿床的特征时,应在取样点附近施以剥土或布置槽·井探工程,进而查明异常的空间分布,圈定原生矿体的范围。
    当经过调查研究而判断是由矿体或与矿体有关的地质体所引起的异常时,应对此有希望地段采用必要的钻探或坑探工程进行揭露、验证,查明有用矿物在垂直方向上的变化规律及与原生矿床的关系。
 
    五、重砂测量报告的编写及应用
 
   (一)重砂测量报告的编写
    通常重砂测量报告的基本内容如下:
    (1)工作的目的与要求,完成任务情况。
    (2)工作区的地质概况:简述区内主要岩石类型,矿化蚀变特征、构造、接触带、地形和地貌、水系分布等。
    (3)工作概述:应包括工作方法(野外及室内),样品的分离流程,工作成果简述等。
    (4)有用重砂矿物组合及特征:[next]
      ①矿物组合及其特征变化。
      ②有用矿物的种类,物理化学特征及含量变化。
    (5)对重砂矿物异常的解释与评价意见。
      ①有用矿物异常的特征:
    A.异常下限值的确定。
    B.矿物含量统计及异常值的分级,说明异常值的分级及其与原生矿床(体)空间分布的关系。
    C.重砂矿物异常分散晕特征:如数量、矿种、搬运距离和空间分布规律等。
      ②对重砂矿物异常或分散晕特征的认识。
    综合工作区内自然重砂和人工重砂资料,结合区域地球化学和地质特征,初步指出有用矿物的来源,原生矿床的可能类型,工程检查验证情况,明确寻找原生矿床和砂矿床的方向。
   (二)重砂测量的应用
    重测量最适用于寻找金属和稀有金属(包括分散元素及其有关的矿产)。如:金(自然金)、(自然铂)、锡(锡石)、钨(黑钨矿、白钨矿)、(辰砂)、钦(矿、金红石)、(铬铁矿)、钽(钽铁矿)、(铌铁矿)、(绿柱石)、锆(锆石)、(独居石)、(磷钇矿)等;也可用于寻找某些非金属矿产,如:金刚石刚玉黄玉、磷灰石等。有时在条件有利的情况下,还可为寻找等有色金属矿产提供线索。
    重砂测量不仅可以追踪原生矿床,而且可以寻找砂矿床(包括风化壳型矿床)。根据重砂矿物的特征、矿物共生组合,可以预测矿床的类型和岩石的分布及追索圈定与成矿有关的侵入体等,直接或间接地指导找矿。
 
 
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