一种基于岩屑微点信息追踪原生矿化露头的找矿方法
阅读说明：本技术 一种基于岩屑微点信息追踪原生矿化露头的找矿方法 (Ore finding method for tracking primary mineralization outcrop based on rock debris micro-point information ) 是由 李学彪 卢见昆 黄理善 莫江平 赵延朋 唐艳萍 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于岩屑微点信息追踪原生矿化露头的找矿方法,具体是通过采用XRF技术实现现场岩屑(表面、裂隙和新鲜端口)的高精度多元素的快速测量,从微小的岩屑中提取岩屑中蕴含的目标矿种矿物尺度的找矿线索,可将目标矿种的矿化信息放大数倍至数百倍。结合岩屑的磨圆程度,判别出岩屑来源的远近程度,基于岩屑微点信息追踪原生矿化露头,进而在野外及时追踪矿化富集区,圈定矿(化)体范围,实现矿(化)体精确定位。本发明所述方法有效解决了传统重砂测量在高寒干旱地理景观区条件下缺水、取样量多和携带笨重,以及土壤、水系沉积物或岩屑测量取样介质不统一带来的贫化干扰等不足,具有高效、快速、高精度、轻便和易于推广的特点。(The invention discloses an ore-finding method for tracking a primary mineralization outcrop based on rock debris micro-point information, which particularly realizes high-precision multi-element rapid measurement of on-site rock debris (surface, fracture and fresh ports) by adopting an XRF (X-ray fluorescence) technology, extracts an ore-finding clue of a target ore type mineral scale contained in the rock debris from the tiny rock debris, and can amplify mineralization information of the target ore type by several times to hundreds times. And (3) judging the distance degree of the rock debris source by combining the rounding degree of the rock debris, tracking the primary mineralization outcrop based on the micro-point information of the rock debris, further tracking the mineralization enrichment area in time in the field, delineating the range of the mineralized ore body, and realizing the accurate positioning of the mineralized ore body. The method effectively overcomes the defects of water shortage, large sampling amount, heavy carrying, dilution interference caused by non-uniform soil, water system sediment or rock debris measuring and sampling media and the like of the traditional heavy sand measurement under the conditions of high cold and arid geographic landscape areas, and has the characteristics of high efficiency, rapidness, high precision, portability and easy popularization.)
技术领域
本发明涉及一种基于岩屑微点信息追踪原生矿化露头的找矿方法，属于矿产资源勘探技术领域。
背景技术
干旱高寒山区呈年平均气温-1℃～-5℃以下，冰川、霜冻、泥流作用强力，昼夜温差变化较大，表生风化作用以物理风化为主，表现为岩石的强烈机械破碎，元素的迁移主要靠岩石碎屑在季节性流水中移动完成，岩屑在沟系中的重力分选作用不明显。化学风化较为微弱，主要为淋溶作用，极少化学次生富集。每年的地质勘查野外时间仅有3～4月，有效的工作时间非常短暂，找矿工作进展缓慢。
相比南方化学风化作用强烈的地区而言，在南方较为有效的常规土壤化探、水系沉积物和重砂测量等技术在该区都不同情况的遇到效果不佳的问题。例如，土壤化探测量很难采集到统一的B层或C层土壤，土壤样品中携带大量的岩屑，给异常解释带来极大的干扰；水系沉积物测量也常常遇到取样介质不统一，细砂、岩屑和土壤混杂，无法提取到样品蕴含较弱或较小的找矿线索；传统的重砂测量技术因工作区缺水和缺氧，无足够的水用来淘洗样品，取样后要搬运较重的样品等，关键是这样的工作效率过低，一天仅能完成10 个点位以内的工作任务。然而，在这些地区由于物理风化作用作用较化学作用强烈，其矿石碎屑的表面常常会有铁染、褪色蚀变及次生氧化作用，致使矿石碎屑与周边的地层碎屑不易区分。
众所周知，岩屑是母岩岩石的碎块，是保持母岩结构的矿物集合体，只要通过山下的岩石碎块分析，就可以推断山上源区的岩石性质及矿物组成。野外工作中就面临上述技术问题，通过实践，本申请发明人团队发现在干旱高寒山区利用便携式X荧光光谱(XRF) 能解决上述这些问题。通过在该景观条件下对岩屑微点信息全方位测试与结果分析研究，研发出可追踪原生矿化露头的找矿方法，最终确定了数十处矿 (化)体。因而提出本申请。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种尤其适用于干旱高寒山区景观区，效率高、效果明显且易于推广使用的基于岩屑微点信息追踪原生矿化露头的找矿方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种基于岩屑微点信息追踪原生矿化露头的找矿方法，包括以下步骤：
S1.设计采样路线；
S2.采样并记录样品的点位信息：选择一条采样路线，沿采样路线采集岩屑样品，记录样品的点位信息，建立样品的点位信息表，包括样品采集地的线号、点号、经度、纬度、高程，以及样品的磨圆程度；
S3.样品甄别：先以出现最多的岩屑样品为地层参考基准，以了解该区主体地层的背景分布；然后筛选不同颜色和/或不同密度的岩屑样品，以了解岩脉、矿脉和蚀变地质体的碎屑，最后确定颜色和/或密度异常的样品，继续执行步骤S4；当没有颜色和密度异常的样品时检查当前采样路线是否为设计中的最后一条采样路线，如果是，则完成找矿工作；如果否，则返回步骤S2进行下一条采样路线的采样；
S4.样品中金属元素的测试：对步骤S3确定的颜色和/或密度异常的样品用X荧光分析仪测试其中各金属元素的含量，测试包括对样品表面、裂隙和新鲜断面三个部位的测试，将每一个样品中各金属元素在各部位的测试结果中的最大值补充于步骤S2中的点位信息表中，并记录每一个样品中各金属元素在所有测试结果中的最大测试值；
S5.判别有无矿化信息：以各金属元素边界品位的1/2作为划分矿化和异常的界限，其中，
当样品中某一金属元素的最大测试值大于或等于其边界品位的1/2时，则判定所述样品为有矿信息或有矿化信息，此时样品被称为矿石岩屑或矿化岩屑，继续执行步骤S6；
当样品中某一金属元素的最大测试值大于或等于其边界品位的1/4且小于其边界品位的1/2时，则判定所述样品为有矿化指示意义，结合现有常规方法进一步探寻样品是否为有矿信息或有矿化信息；当所述样品为有矿信息或有矿化信息，此时样品被称为矿石岩屑或矿化岩屑，继续执行步骤S6；否则检查当前采样路线是否为设计中的最后一条采样路线，如果是，则完成找矿工作；如果否，则返回步骤S2进行下一条采样路线的采样；
当样品中各金属元素的最大测试值均小于其边界品位的1/4时，检查当前采样路线是否为设计中的最后一条采样路线，如果是，则完成找矿工作；如果否，则返回步骤S2进行下一条采样路线的采样；
S6.源区远近判别：以矿石岩屑或矿化岩屑的磨圆程度判断其运移距离的远近，进而判断矿石岩屑或矿化岩屑是近区来源还是远区来源；
S7.物源来源方位的确定：根据当前采样路线中确定的颜色和/或密度异常的样品的实测矿化强度，结合地形特征和/或水系的交汇情况，确定出矿石岩屑或矿化岩屑物源的来源方位；
S8.源头溯源：根据当前采样路线中确定的颜色和/或密度异常的样品的实测矿化强度，在垂直矿石或矿化岩石物源来源的方位部署数条测量剖面，沿着矿化中心带由低海拔向高海拔地区进行追踪，即可确定出原生的矿化露头；检查当前采样路线是否为设计中的最后一条采样路线，如果是，则完成找矿工作；如果否，则返回步骤S2进行下一条采样路线的采样。
上述找矿方法的步骤S1中，按现有技术设计采样路线，通常是根据水系垂直面或沿等高线设计采样路线，更具体是以水系或者山坡脚为重点进行设计采样路线。采样路线有多条，本领域技术人员根据实际地理情况进行确定。本发明所述找矿方法中，以水系为重点设计，水系条件不佳时以山坡为重点设计；当以水系设计采样路线时则垂直水系进行，剖面长度以小于500米为宜；当以山坡设计采样路线时则沿等高线进行。剖面部署数量由本领域技术人员视岩屑磨圆程度确定。当需要勘测的地区中水系有多条，且水系较小(通常当水系宽度≤10米时称为较小水系)，在采用本发明所述方法找矿时，可以采取跨水系(通常是指1～2条水系)呈“Z”字型路线采样，这样可以更快速的确定是否有矿或矿化。
上述找矿方法的步骤S2中，在采样路线的两侧随机进行采样，采样数量视具体情况而定。在本申请中，采集样品时优选是通过颜色或密度，或者是颜色结合密度来采集岩屑样品。该步骤中，采用手持GPS定位仪(如GPSMAP) 等现有常规设备来定位样品采集地的各种点位信息。所述的线号是指样品采集地所处的采样路线号，以正整数顺序编号或其它常规方式顺序编号；所述的点号是指样品采集地所处的采样路线中采集的第几个样品，以正整数顺序编号或其它常规方式顺序编号；经度、纬度和高程分别表示样品采集位置所处的经度、纬度和高程；样品的磨圆程度是指采集的样品的形状，如圆形、亚圆形、次棱角或棱角等。
上述找矿方法的步骤S3中，通过了解勘测区域主体地层的背景分布，为快速排除无找矿价值的岩屑提供依据。当勘测区域主体地层的背景分布数据表明该区域不可能存在有矿信息或有矿化信息指示时，完成找矿工作。
上述找矿方法的步骤S4中，当样品具有多个表面时，分别对每个表面进行测试，并以其中的最大值作为样品表面的测试结果；当样品具有多个裂隙时，分别对每个裂隙进行测试，并以其中的最大值作为样品裂隙的测试结果。所述的新鲜断面是指选择垂直于样品表面测试结果的表面进行断面，所得的断口面称为新鲜断面；对新鲜断面的测试即是对新鲜断口面进行岩屑内部测量，当新鲜断口面有多个时，分别对每个新鲜断口面进行测试，并以其中的最大值作为样品断面的测试结果。
上述找矿方法的步骤S4中，所述X荧光分析仪优选为便携式X荧光分析仪，便携式X荧光分析仪可以是现有技术中的常规选择，如Niton XL3t等，在具体操作时根据仪器说明书进行。在本申请中，优选测试时间为10～15秒，测试模式为高含量的矿石分析模式。当矿化信息较弱时，可以采用土壤低含量测试模式。
上述找矿方法的步骤S4中，最大值是一个样品中各金属元素在各部位的测试结果中的最大的测试结果，每一种金属元素在每一个部位会有一个最大值。而最大测试值是指一个样品中各金属元素在所有测试结果(包括三个测试部位)中的最大的那个值，即每一种金属元素只有一个最大测试值。
上述找矿方法的步骤S5中，各金属元素的边界品位参考现行标准或规范。如Pb的边界品位为0.3％,Zn的边界品位为0.5％(DZ/T 0214-2020矿产地质勘查规范铜、铅、锌、银、镍、钼)。
上述找矿方法的步骤S5中，在样品三个部位的测试结果中，金属元素的含量如果是表面测试结果最大则说明岩屑可能含有矿石或矿化，如果是裂隙测试结果最大则说明矿石脉或矿化脉沿裂隙充填；如果断面测试结果最大则说明样品是矿石或矿化露头的碎屑。测试时，按表面→裂隙→新鲜断口的顺序进行测试。
上述找矿方法的步骤S6中，通过样品的磨圆程度来判断样品的运移距离，磨圆程度越高表明岩屑运移距离越远。运移距离最远是圆形，最近是棱角。在本申请中，当样品的形状呈次棱角或棱角形状时，判定样品为近区来源；当样品的形状呈圆形或亚圆形时，判定样品为远区来源。
上述找矿方法的步骤S7和S8中，所述的实测矿化强度是指前述各样品中各金属元素在不同测试部位中的最大值，即补充于步骤S2中的点位信息表中的最大值。
上述找矿方法的步骤S7中，本领域技术人员在获知当前采样路线中确定的颜色和/或密度异常的样品的实测矿化强度的前提下，结合地形特征和/或水系的交汇情况，可以确定出矿石岩屑或矿化岩屑物源的来源方位。
上述找矿方法的步骤S8中，对于部署具体多少条的测量剖面，根据矿石岩屑或矿化岩屑是近区来源还是远区来源而有所不同，通常情况下，远区来源要比近区来源时部署的测量剖面要多。本领域技术人员在获知当前采样路线中确定的颜色和/或密度异常的样品的实测矿化强度，结合近区来源还是远区来源的情况，可以明确如何部署以及部署多少条的测量剖面，部署的相邻两条测量剖面的间距视矿石岩屑或矿化岩屑的磨圆程度确定，以控制为原则。
与现有技术相比，本发明的特点在于：
1.利用X荧光射线的微小光斑(2～3mm)这一微点探测的特性实现现场多元素的快速测量，将分析目标由数厘米的岩石聚集到毫米级的矿物尺度，记录了岩屑表面、裂隙和新鲜断面3个部位的微点探测，具有高效、准确、信息量大、目标矿种矿化信息最强等特点；
2.利用岩屑的磨圆程度，在岩屑微点测量基础上，判别出岩屑来源的远近程度，确定了矿石岩屑或矿化岩屑的空间大致位置，明确了找矿线索的追踪方向；
3.有效解决传统重砂测量技术在这类干旱高寒地理景观区条件下缺水、取样量多和携带笨重等不利问题，同时也解决水系沉积物或者岩屑测量取样介质不统一带来的贫化干扰问题(常规水系沉积物测量需要截取样品中细粒 (通常是5～40目)岩屑分析从而贫化了碎屑矿化强度)；
4.利用岩屑微点测试，取样量大大缩小(一般不超过20克)，有效解决干旱高寒山区缺水(无法淘洗重颗粒物)、缺氧负重困难等不利工作环境问题，尤其适用于干旱高寒山区景观区的找矿；
5.由于上述技术优势，野外工作点可以在极少的时间内(约1分钟)即可测试完成一个点位，一天可查验点位数百个，其工作效率是目前传统方法的十余倍至数十倍。
附图说明
图1为本发明实施例1中新疆和田县某地5524高地铅锌矿露头照片，其中(A)为远照，(B)为近照。
图2为本发明实施例1中高地岩屑微点信息追踪成果图，其中小圆圈是取样点位，起点是1号，矿体露头是9号。
具体实施方式
为了更好的解释本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
实施例1
案例位于我国新疆维吾尔自治区和田县219国道旁一高地，本申请发明人团队于2016年实施发现，命名为5524高地铅锌矿。区域地层简单，均为中侏罗统龙山组(J2l) 的灰岩，发育近2条平行的性质不明的断裂(F1、F2)。2013年区域地球化学测量(水系沉积物测量)仅发现2个Pb(异常下限55μg/kg)、Zn(异常下限85μg/kg)弱异常(仅发育外带)，常规来看不会有矿化露头存在，但Pb、 Zn空间叠合关系较好，又处在F1断裂的延伸端，具有良好成矿的条件(见图1)。驱车前往该地查证F1断裂在北西端的位置是否有矿化，到达该异常附近，首先对该之流的河口取样测试，其次采用本发明所述方法进行矿化露头的追踪工作，最后发现了5524高地铅锌矿，其具体实施流程如下：
1)路线设计：由于本案例水系较小(水系宽度为3～5米的小水系)，本例中在采用本发明所述方法时，采取的跨水系呈“Z”字型路线取样。。
2)采样并记录样品的点位信息：在水沟两侧系统采集各类岩屑样品，通过颜色和/或密度快速区分各类岩屑，利用手持GPS定位仪(如GPSMAP) 记录样品采用地的线号、点号、经度(X)、纬度(Y)和高程(H)，同时记录样品的磨圆程度，建立样品的点位信息表(见表1)。
表1岩屑微点测试记录结果一览表
3)样品甄别：先以出现最多的岩屑为参考基准，其目的是了解该区的地层背景；然后逐渐筛选不同颜色和/或不同密度的岩屑样品，了解岩脉、矿脉和蚀变地质体的碎屑。
4)现场测试、分析：将步骤2)中每筛选一个样品进行1次测试，测试仪器为便携式X荧光分析仪(Niton XL3t)，测试时间为15秒，测试模式为矿石模式。测试时，对于同一个样品，按表面→裂隙→新鲜断口的顺序进行测试。即先测样品的表面(当样品具有多个表面时，分别对每个表面进行测试，并以其中的最大值作为样品表面的测试结果)，接着测裂隙(当样品具有多个裂隙时，分别对每个裂隙进行测试，并以其中的最大值作为样品裂隙的测试结果)，最后是新鲜断面(当新鲜断面有多个时，分别对每个新鲜断面进行测试，并以其中的最大值作为样品新鲜断面的测试结果)。
5)成果整理：按照步骤4)的测试方式，在步骤2)点位信息基础上记录各个测试部位的最大值(见表1)，并记录各样品中各金属元素在所有测试结果中的最大测试值。
6)规律分析：在同一样品三个部位的测试结果中，元素含量如果是表面测试结果最大则说明岩屑可能含有矿石或矿化，如果是裂隙测试结果最大则说明矿石脉或矿化脉沿裂隙充填；如果断面测试结果最大则说明样品是矿石或矿化露头的碎屑。
7)源区远近判别：首先以岩屑的磨圆程度(圆形、亚圆形、次棱角、棱角)来判断运移距离，磨圆程度越高，岩屑运移距离越远。运移距离最远是圆形，最近是棱角，由此判断出矿石碎屑或矿化石碎屑是近区来源还是远区来源；
8)物源来源方位的确定：根据当前采样路线中确定的颜色和/或密度异常的样品的实测矿化强度，结合地形特征和/或水系的交汇情况，确定出矿石岩屑或矿化岩屑物源的来源方位。本案中由于5号点Zn的含量为当前最大，且在山坡，故初步确定矿石源头露头在5号点这侧。6号点Zn的含量虽然也高，但7号点的出现，则进一步确定原生矿(化)露头一定在5号点这侧。
在此需要特别说明的是，从4号点的数据结果来看，4号点这侧也存在另外一个矿化露头的可能，由于当时工作任务是科研，而不是生产任务，4 号点这侧未进一步追踪，该地区也未系统开展地质勘查工作。
9)源头溯源：根据当前采样路线中确定的颜色和/或密度异常的样品的实测矿化强度，在垂直矿石或矿化石物源来源的方位部署数条测量剖面，间距视矿石岩屑或矿化岩屑的磨圆程度确定，依照现场地形和水系布局，以控制为原则进行路线调整与优化。沿着矿化中心带由低海拔向高海拔地区进行追踪(5号→7号→8号→9号)，最终在9号点位置发现了铅锌矿露头，露头宽约30米，可见长度约50～100米，褐黄色块状结构便可确定出矿化露头——实际上为闪锌矿的氧化矿(菱锌矿)天然露头(如图1和图2所示，图2中的1、2、3、4、5、6、7、8和9分别对应于表1中“点号”列中的1～9)。
发现矿化露头后，便加入正式的地质勘查，取样调查后确定，该矿化露头地表可见延长50～60米，矿体厚13米，产状近直立，Pb品位0.16～1.19％，平均0.82％；Zn品位1.89～23.74％，平均14.52％；Pb+Zn品位2.05～24.78％，平均15.34％(见表2)。
表2 5524高地矿化露头刻槽取样分析结果一览表
通过上述实例的实施，在一个区域异常较弱的地区找到了品位、厚度较好的菱锌矿露头，表明本发明所述方法是一项有效的找矿新方法。其高效、快速、轻便、准确、多信息、目标元素强度大等特点，未来在配合掌上电脑，现实分析结果和点位信息融合后自动绘制各类成果图件，其优势必将比目前再提供数倍。只要有合适的岩屑样品可供测试，其应用范围不局限于干旱高寒山区景观地区。
以上所述的实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的变形和改进，均应视为本发明权利要求书确定的保护范围。
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