胡西顺(西北有色地质研究所，陕西Xi 710054)和胡西顺(西北有色地质研究所，陕西Xi 710054)地球化学找矿评述
摘要植物地球化学调查是一种穿透式地球化学勘查方法，在各种景观条件下，在厚风化区和外来沉积物覆盖区寻找隐伏矿效果良好。寻找大多数元素的矿物是可行的，其中矿物与诸如Ra、Mo、Au、Bi、Cd、W、Sb、as、Rb、Pb、Ag、Be、Ni、Pt、Pd等元素有关。具有很好的适用性。该方法取得的找矿结果表明，在实际工作中具有很大的潜力和明显的优越性。植物地球化学测量在隐伏矿山的应用效果植物地球化学测量是世界上最早的地球化学测量方法之一，但由于其影响因素多、取样复杂、难以掌握，人们对其可靠性仍有怀疑。本文概述了该方法的发展现状、找矿特点、适用矿种及应用效果。1.发展概况植物地球化学调查始于20世纪30年代，开创性工作由前苏联的Sochi Vanov (1935)、Malyuga (1937)和Tkalich (1938)、瑞典的Brundin(1939)和Vogt(1939)完成。1938年，Tkalich通过分析植物中的铁含量首次描绘了西伯利亚毒砂矿床的轮廓。Brundin(1939)在瑞典的钒矿床和英国康沃尔的钨矿床的勘探中尝试了这种方法，并在康沃尔发现了新的矿脉。在加拿大，Lundberg在Backens中应用了植物取样法，并于1940年报道该方法可圈定30~40英尺覆盖层下的矿化范围。1945年，沃伦在英国哥伦比亚大学的植物地球化学工作表明，一些树木和小植物中的Cu和Zn含量在一定程度上可以反映这种元素在土壤层下的存在。在随后的几十年里，沃伦和他的同事们在植物地球化学找矿方面做了大量卓有成效的工作，尤其是在金矿方面。自1948年以来，植物地球化学方法在前苏联、加拿大、英国、澳大利亚、斯堪的纳维亚、美国和新西兰逐渐发展起来。其中以前苏联的Kovalevski和加拿大的Dunn所做的系统研究最为突出，这些研究成果在地质找矿中取得了显著的成果。在我国，植物地球化学调查的研究工作起步较晚，但已开展了较多的实验研究工作。戴兴根(1980)利用檵木进行铀矿植物地球化学实验；刘英俊等(1985)在杨楚岭钼矿区开展了钼的植物地球化学研究；高平、孔令绍等人(1983~1985)在我国北方干旱景观区内蒙古、甘肃、山西的铅锌矿、铜矿、金矿进行了植物地球化学实验。胡西顺等人(1992；1993;2002年)在陕西秦岭开展了金、铜、铅锌矿床植物地球化学调查。吉俊锋等(1992)对湖南金矿进行了植物地球化学研究；全恒等(1998)在大兴安岭森林覆盖区进行了植物地球化学调查实验；沈等(1999)在新疆西准噶尔地区进行了植物地球化学找金实验，谭秋明等(1999)在鄂南进行了植物地球化学找金实验。陈等(2000)开展了黔西南铊矿床植物找矿研究；宋慈等人(2001)在甘肃进行了铜的植物地球化学研究。不难看出，植物地球化学调查在我国已经越来越受到重视。但是，由于植物地球化学测量的效果受多种因素的影响，而且在测量前必须确定区内广泛分布的、能指示待找矿体的采样介质，因此大量工作仍处于实验研究阶段，该方法尚未在找矿中发挥应有的作用。2.方法特点植物地球化学测量的特殊之处是以活体植物或植物器官为采样介质，植物中的元素被植物的根部吸收，吸收的元素以离子或气态形式被吸收。植物根系具有一定的深度和范围，与矿化有关的元素往往在矿体上方形成上升迁移盐晕，容易到达植物根系的范围，使植物对元素的吸收与矿化元素的盐晕处于动态平衡体系。因此，植物地球化学方法有其独特的优势:探测深度大；在有外来沉积物覆盖的地区，找出原生晕和次生晕更有效。采样效率高，成本低，定位准确。原则上全年都可以进行；适应各种植被发育条件；大多数异常位于矿体的正上方。早在1951年，Webb报道在三洲铅锌矿区，生长在埋深100 m的盲矿体上的橡树枝中的Zn含量比背景值增加了60%。grabowska(1965)的研究表明，在温暖潮湿的气候条件下，根据植物中be的异常浓度，可以圈定20m厚冲积石英砂覆盖的基岩中的铍矿化。在加拿大萨斯喀彻温省，厚度为150m的砂岩下的铀矿化可以通过黑云杉枝中的U异常来圈定(Dunn，1981)。在哈萨克斯坦和乌兹别克斯坦，植物地球化学测量的探测深度约为50～150m(кοвлвевсссвсс),在中国山西省新庄金矿区，金、砷、锑、铋、铜、汞在10m厚黄土层下的金脉上方的威奇托显示出强烈的异常含量，清楚地反映了金矿脉的位置(高平，1990年)大量研究工作表明，植物地球化学调查适用于干旱荒漠区、风沙荒漠区、黄土区、多年冻土区、沼泽区、湿热区等各种景观条件。特别是在外来沉积物覆盖区、化学元素强风化淋滤区、粗粒物质分布区、潮湿沼泽和泥炭区，在寻找隐伏矿方面效果显著。植物根系深度远比表层土壤样品深，可以达到深层取样的效果，反映地下矿化或基岩的性质。其采样效率远高于采集土壤样品。根据Dunn等人(1991年)的研究，在每个点采集植物样本大约需要6分钟，而采集1m深的土壤样本需要15分钟，采集2 m深的土壤样本需要20分钟。而且植物样品轻，处理效率高，分析结果稳定，可以避免“块金”的地球化学测量。地球化学测量在识别矿化，特别是寻找隐伏矿方面具有很高的可靠性。因此，该方法在找矿勘探中具有广阔的发展前景。3.适用矿物。目前，植物地球化学调查发现的矿床或矿体有钼、铜、铅锌矿、铀、铬铁矿、铁、金、铅银矿、铂族矿、锶矿等。研究较多的矿物有钨、锡、钒、铍、镍、钴、汞、锰和重晶石矿石。除上述矿床的主要成矿元素外，对矿床的指示元素，如砷、锑、铋、铊、镉、硒、碲、镓等的研究较多。植物中元素含量的植物地球化学测量已扩展到石油、天然气和金伯利岩的勘探。在植物地球化学调查中，首先要选择能反映矿化特征的指示元素以及这些元素的有效指示植物。为了避免使用没有信息的植物，Kovalevski提出了无障碍生物地球化学探索理论，并制定了划分生物屏障类型的具体标准。作者(胡西顺，1995)还提出了判断有效指示植物的具体标准。然而，植物地球化学测量适用于哪些矿物或元素，是一个亟待解决的重要问题。Kovalevski (1974)将植物或植物器官的生理吸收分为四种类型:①无限制型(无屏障):植物中指示元素的含量与供给植物的生长层中该元素的含量成正比，植物中指示元素的最高含量超过背景含量300倍。该设备可提供矿体的定量信息；②高限型(几乎没有障碍):植物中指示元素的含量是背景含量的30 ~ 300倍。这种类型的植物或植物器官可以提供近似定量的普查信息；③中限型(十倍背景障):植物中指示元素含量最高为背景含量的3 ~ 30倍。这类植物体或植物器官只能提供定性的普查信息；④低限型(背景屏障):植物中元素的最高含量接近背景含量。这种类型的植物体或植物器官不能提供任何有关地下矿化的信息。【接下来】根据上述标准并综合分析前人研究资料，笔者将植物地球化学调查中的指示元素分为四类:第一类:无限和高限植物之和占30%以上的元素，包括Ra、Mo、Au、W、Cd、Sr、Bi、Sb、Ni、Rb、As、Y等。第二类:有无限株的元素，无限株和高限株之和小于30%，包括Pb、Ag、Li、Be、Hg、Sn、Tl、V、Ti、Yb、Te、Pt、Pd等。ⅲ类:没有无限植物体，但高限植物体(占10%以上)、低限植物体(背景屏障)占50%以下的元素相对较多，包括Zn、B、Cs、Cr、Ga、La、th等。第四类:无无限植物、高限植物占10%以下或背景屏障植物占50%以上的元素，包括铜、钴、铁、铀、氟、锰、氯、溴、碘、铌、钽、锆、铪、铱、铝、硒、锗等。在这四类元素中，第一类元素有许多有效指示植物可供选择，因此是植物地球化学调查中最容易使用的元素。在寻找这些元素的矿产时，植物地球化学测量既可用于找矿阶段，也可用于详查阶段。ⅱ类元素也存在于无限的植物中，便于在植物地球化学调查中使用。该类元素的矿产资源植物地球化学调查也可用于找矿阶段和详查阶段。虽然ⅲ族元素中没有无限的植物，但由于存在一定数量的高限植物，在植物地球化学普查中仍然可以得到很好的应用。ⅳ类元素是植物地球化学屏障作用最强的元素，背景屏障植物超过50%，高限植物不到10%。因此，很难选择有效的指示植物，也很难用于植物地球化学调查。但是，即使是ⅳ类矿物，只要选择有效的指示植物，利用植物地球化学测量仍然可以取得满意的找矿效果。如Cannon(1960)利用松树、杜松和紫云英中的U含量，在美国科罗拉多高原成功发现了Laventura、Glanc、Yelokada等铀矿床。前苏联利用白桦树叶中的Fe和Cu含量，在东西伯利亚和高加索地区发现了铁矿和铜矿。在加拿大萨斯喀彻温省北部，Dunn等人(1981)发现了一个巨大的U生物地球化学异常(面积达10000km2)，探测深度为150m，采用黑云杉条作为采样介质。显然，U元素在植物地球化学调查中的应用仍然只能对3%的高限植物、4%的中限植物和93%的背景障壁植物取得结果。即使背景屏障植物占中限植物中Mn元素的94%，仅占6%，但将其用于植物地球化学调查仍是可行的。可见，植物地球化学测量几乎适用于所有微量元素或相关矿物。最适合植物地球化学测量的矿物指示元素为ⅰ类元素和ⅱ类元素，即Ra、Mo、Au、W、Bi、Cd、Sb、as、Rb、Pb、Ag、Be、Ni、Pt、Pd等元素。在植物地球化学调查过程中，只有选择能反映基底矿化、适合植物地球化学调查的指示元素，才能提高该方法的找矿效果。特别是在寻找含有ⅳ类元素的矿产的过程中，正确使用其他指示元素，会更好地发挥植物地球化学调查的作用。4.矿石效应由于植物地球化学调查工作大多处于实验研究阶段，且该方法往往与其他地球化学方法联合进行，因此很难准确评价植物地球化学方法的效果。即便如此，植物地球化学调查取得的找矿成果仍然十分显著。在澳大利亚塔斯马尼亚矿业部，在里绍山谷测量植物的含金量。测量结果显示了三个金异常，其中一个加密到冲积矿床中一条长100米、宽15米的含金矿脉周围。冲积矿床上覆盖着2米厚的土壤和茂密的植物。Warren等人(1984)通过植物地球化学调查，在加拿大南不列颠哥伦比亚省高地谷成功圈出20个Au异常、11个Hg异常、4个Ag异常和2个Cu异常，并对其中几个进行了勘探。加拿大北部萨斯喀彻温省山区森林地带的植物地球化学调查显示了几个异常带。经过钻探验证，已知的应时脉型金矿已被矿化，现在它已发展成为一个金矿床(邓恩，1992)。植物地球化学调查发现的许多矿床已达到中大型。如加拿大恩达科斑岩型钼矿床是世界著名的大型钼矿床之一，美国耶洛卡特铀矿床是中型铀矿床。前苏联的Kovalevski分析了30万个样品，在1978-1982年发现了4个工业矿床，包括南布里亚特地区哈马尔达邦山的Hulamuxia大型铅银矿床和Aronko铂族元素矿床。这些矿床地表均被松散层覆盖，常规化探方法难以发现，前期地质工作已被否定。针对这种找矿效果，Kovalevski认为“即使土壤化探的效果达到顶峰，植物化探的效果也可以与之媲美”。可以肯定地说，植物地球化学测量是一种非常有效的找矿方法。特别是在寻找隐伏矿和隐伏矿为主要任务的今天，更应重视植物地球化学调查。正如Brooks (1990年)所说，探矿者发现的矿床数量与勘探过程中付出的努力和投入的资金有关。如果投入更多的时间和资金，植物地球化学调查必将取得更加显著的找矿效果。5.结论(1)植物地球化学测量是寻找隐伏矿的有效方法，在我国有广阔的发展前景；(2)植物地球化学调查适应性广，但最有效的是在常规地球化学勘查方法无法开展的地区，如外来沉积物覆盖区、物质分布粗化区、风化淋滤强烈区、湿沼泽泥炭区等。最合适的矿物是那些与诸如ra、mo、Au、Bi、Cd、w、Sb、As、Rb、Pb、Ag、Be、Ni、Pt和Pd等元素相关的矿物。(3)我国植物地球化学调查多处于实验研究阶段，需要投入更多的人力和资金，应将这种方法推广到找矿实践中，使其发挥应有的作用。
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