地下水微粒为主的多介质微粒特征及找矿意义研究——以湖南柏坊铜矿为例摘要
随着经济的发展与人口的激增,现今地表或浅部找矿开采已经不能满足日益增长的需求,老矿的重新勘探,隐伏矿的勘查研究日渐兴起。传统的物化探工作在这一状况下,需要进一步发展适应新需求。纳米微粒找矿技术的提出,利用了纳米微粒良好的活性和迁移性,为在地下水等多种介质中观察到深部的矿化信息提供了可能。柏坊铜矿作为一个老矿床,面临资金投入不足,需要更加有效圈定远景区的现状。并且,该矿床是一个沉积型外生矿床,弥补了应用纳米微粒找矿技术研究矿区种类单一的不足,因此作为研究是十分合适的。本文的主要目的是通过分类讨论,来源探究找到与深部隐伏矿体有关的纳米微粒,最终服务于找矿。本文把地下水作为主要观察介质,以土壤样和植物样为辅。并且,我们运用透射电镜(TEM)作为主要的观察手段。深部地下水与浅部地下水中均可观察到含Cu、Zn、Pb、As、Fe和其他金属元素的微粒。浅部地下水与深部地下水样品相比,含Zn微粒和Cu-Zn微粒的数量有所升高。而背景区地下水中微粒主要是CaCO3、TiO2和Fe3O4。矿区土壤中微粒同样含有Zn、Pb、As、Fe和其他金属元素。该介质中与地下水中微粒存在最大的区别就是发现了含U微粒。植物中微粒大小通常小于20 nm,偶见大于200 nm的微粒。植物中同样存在含U微粒。地下水作为主要观察介质,通常,所有地下水样中的微粒都有一个共同特征:均存在含CaCO3、 TiO2 和 Fe3O4的微粒。这些共同存在的微粒在地下水中通常作为地球化学载体,提醒我们可以根据载体存在与否来给金属微粒分类。地下水中微粒繁多,而含Cu微粒与铜矿关系最为密切,作为研究重点。首先这些微粒可被分为有载体的含Cu微粒和无载体的含铜微粒。有载体的含Cu微粒被分为两类:1)载体含Fe系列微粒;2)载体不含Fe系列微粒。无载体的含Cu微粒被分为四类:1)棱角分明的单晶(大小100nm到200nm);2)圆形聚合体(尺寸300nm到400nm);3)毛发状聚合体(赤铁矿聚合体);4)尖锐棱角聚合体。按照上述分类对微粒来源进行讨论,来自深部隐伏矿体的含Cu微粒有三种类型:1)随地球化学载体迁移的Cu微粒。2)随Fe(OH)3迁移的物理吸附的Cu纳米微粒。3)单独以Cu-O或Cu迁移的微粒。综合选出的这三种标型含Cu微粒和柏坊铜矿实际的地质环境,我们认为柏坊铜矿后期找矿,应把出现特征含铜微粒的古岩溶坳陷区最近的隆起区域作为远景区。并且,纳米微粒找矿,不仅关注含原生合金微粒,也应该关注被地球化学载体捕获的微粒。此外,含U微粒在地下水中未发现,但在土壤和植物中却被发现。这一现象提示我们对于不同含矿元素,详细的找矿预测需要结合多种介质中研究成果。此外,矿区植物样中Cu-S-O微粒存在,而背景区同种植物样中不存在,这提示我们植物对于Cu纳米微粒的吸收作用能富集土壤中Cu的异常信息。但后两种介质中微粒的研究仍存在不足,还需要继续深入。
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