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红外光谱技术在矿产勘查中的应用

光谱学与光谱分析 2024年第1期44卷 15-21页

作者：成嘉伟刘新星张娟河北地质大学河北省战略性关键矿产资源重点实验室地球科学学院河北石家庄050031 河北省战略性关键矿产资源协同创新中心河北石家庄050031

红外光谱技术具有快速、经济、高效等特点,是现阶段国内外地质找矿工作中被广泛应用的一项高新技术。通过研究矿物在红外波段上的差异性吸收特征,开展红外光谱填图和波谱参数分析工作,进而确定矿化区域内的特征矿物组合以及指向矿化热... 详细信息

红外光谱技术具有快速、经济、高效等特点,是现阶段国内外地质找矿工作中被广泛应用的一项高新技术。通过研究矿物在红外波段上的差异性吸收特征,开展红外光谱填图和波谱参数分析工作,进而确定矿化区域内的特征矿物组合以及指向矿化热液中心的矿物波谱参数变化范围。近年来,随着光谱分辨率的提高和解混算法的优化,越来越多的波段被应用于岩矿信息提取工作,其中发展成熟的短波红外技术(SWIR, 1 100~2 500 nm),对于绢云母、高岭石、明矾石和绿泥石等中低温黏土矿物有较好的识别效果,通过这些矿物的波谱参数变化规律成功在斑岩型、浅成低温热液型、 VMS型等矿床中建立了找矿勘查模型;热红外技术(TIR, 6~15μm)主要针对长石、石英、石榴子石和辉石等中高温矿物有更好的探测能力,近几年在矽卡岩型矿床中有着出色的表现;中红外技术(MIR, 3~6μn)在地学领域找矿勘查工作中还处于研究阶段,没有形成一套完整的矿物信息提取方法。对红外光谱技术在地学领域的发展历程进行了综述,对各个波段引起波形变化的原因、常用的波谱参数及其表征的含义、四类测试仪器进行了总结,描述了常作为找矿指标的四种矿物——绢云母、绿泥石、石榴子石和碳酸盐类矿物的波谱特征。说明了红外光谱技术在矿产勘查工作中两大核心内容以及目前可能存在的问题。最后对未来红外光谱技术在地质找矿工作中的应用提出了几点建议,即加强规律验证工作,建立多波段、多平台综合光谱勘查模型和建立矿区的波谱库与参数提取标准。

关键词：红外光谱技术矿物波谱矿产勘查

磷灰石化学组成研究进展:成岩成矿过程示踪及对矿产勘查的指示

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岩石学报 2022年第10期38卷 3067-3084,I0013-I0015页

作者：谭侯铭睿黄小文漆亮高剑峰孟郁苗谢欢中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081 中国科学院大学北京100049

磷灰石广泛分布于各类岩石和矿床中,根据其F、OH以及Cl阴离子种类可分为氟磷灰石、氯磷灰石和羟基磷灰石。磷灰石对其自身结构的变形以及化学取代有良好的耐受性,一系列元素可以替代磷灰石中的Ca、P、F、Cl和OH,因此其化学组成复杂。磷... 详细信息

磷灰石广泛分布于各类岩石和矿床中,根据其F、OH以及Cl阴离子种类可分为氟磷灰石、氯磷灰石和羟基磷灰石。磷灰石对其自身结构的变形以及化学取代有良好的耐受性,一系列元素可以替代磷灰石中的Ca、P、F、Cl和OH,因此其化学组成复杂。磷灰石中Ca位存在两种不同的阳离子位置,影响不同元素在这两种位置取代的因素包括离子半径、价态以及磷灰石的种类等。岩浆过程中,稀土(REE)、Y、Sr是磷灰石中的相容元素,而F、Cl、OH的相容性随物理化学条件不同而变化。相较于元素在磷灰石与熔体相间的分配研究,目前对于元素在磷灰石与流体相间的分配研究较少。磷灰石化学组成可以判别母岩类型:如F、Cl、As、V含量可以区分I型与S型花岗岩;REE、Sr、Y、Mn、As、Th的含量、轻稀土(LREE)的富集程度和球粒陨石标准化稀土元素配分模式可以用于判别碳酸岩、二辉橄榄岩、镁铁质岩石等岩石类型。利用磷灰石的F、Cl和CO等挥发分的含量,并结合Sr-Nd同位素组成,可以识别地幔源区及其流体交代作用。磷灰石Sr/Th与La/Sm的变化可用于指示岩浆来自脱水板块或熔融沉积物。磷灰石的主微量元素(Mn、Eu)含量或元素比值(F/Cl)能够反映岩浆的分异程度,而且Ce/Pb和Th/U比值可以反映岩浆形成过程中流体参与程度。磷灰石中的变价元素如Eu、Ce、Ga和S含量及δEu和δCe可用于推断岩浆的氧化还原状态。由于磷灰石对热液交代作用非常敏感,所以磷灰石的结构和化学组成已广泛用于成矿过程研究。在与花岗岩有关的关键金属矿床中,磷灰石的主、微量元素含量和Sr-Nd同位素比值常常用于区分不同花岗质岩浆的源区特征,δCe、δEu也可以用于指示花岗质侵入体的氧化还原状态;斑岩有关的多金属矿床F、Cl、S、Mn含量以及F/Cl比值能够指示成矿岩浆-热液的来源及演化,δCe、δEu可以用于指示岩浆热液的氧逸度;铁氧化物-铜-金和铁氧化物-磷灰石矿床中磷灰石结构、共生稀土矿物结合Na、F、Cl以及REE含量能够反映与成矿有关的岩浆-流体作用以及流体性质。磷灰石中Mn、Fe、REE、Y、F、Cl、SO_(3)的含量或比值的差异可用于判别矿化与未矿化的岩石或者蚀变类型,并用于区分不同矿床类型等,对矿产勘查具有一定指示意义。磷灰石化学组成结合机器学习方法,可以更好地识别磷灰石的来源。综上所述,磷灰石作为一种新兴的指示矿物,除了在成岩和成矿过程示踪方面体现出独特优势,在矿产勘查应用方面也具有重要的应用前景。

关键词：磷灰石结晶结构分配系数岩石成因成矿示踪矿产勘查

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矿产勘查的纳米地球化学理论与方法

地球科学 2018年第5期43卷 1503-1517页

作者：张必敏王学求国土资源部地球化学探测重点实验室中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000 联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心河北廊坊065000 中国地质大学地球科学与资源学院北京100083

纳米地球化学为人类从微观探索和认识地壳发生的地质地球化学过程提供新的理论与方法,开展该领域研究将对资源、环境等领域的研究和应用产生重大影响.纳米地球化学在矿产勘查领域已取得了重要进展.通过总结、归纳前人研究并结合团队最... 详细信息

纳米地球化学为人类从微观探索和认识地壳发生的地质地球化学过程提供新的理论与方法,开展该领域研究将对资源、环境等领域的研究和应用产生重大影响.纳米地球化学在矿产勘查领域已取得了重要进展.通过总结、归纳前人研究并结合团队最新成果,从自然界纳米金属微粒形成过程、迁移方式、在表生介质中的赋存状态及纳米金属微粒的捕获等几个方面开展了梳理总结,并进一步阐述了纳米金属微粒对隐伏矿勘查的理论与实际应用意义.纳米微粒的迁移机制可总结为:成矿过程中成矿元素可形成纳米金属颗粒,在矿石风化过程中部分纳米金属微粒发生解离而具备活动性,活动性纳米金属颗粒因其巨大的表面能,可吸附于气体分子表面,并通过地气流的垂向运动,穿透矿体上方覆盖层而到达地表;另外,纳米物质所具备的易分散性质可以使纳米金属微粒自身发生垂向迁移而到达地表.到达地表后部分纳米金属微粒仍然滞留在壤中气,部分被土壤中粘土矿物或氧化物膜吸附,此外也可被地表生物所捕获.该迁移机制已通过表生气固介质中大量纳米金属微粒原位观测结果获得证实.在矿产勘查中,通过分离土壤中的纳米金属微粒可实现指示土壤覆盖层和深部矿体的目的,目前已取得一些成功案例.

关键词：纳米地球化学纳米金属微粒隐伏矿矿产勘查迁移机理矿床学

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甲玛-驱龙矿集区地壳结构及成矿指示意义

地质学报 2023年第8期97卷 2534-2546页

作者：吴蔚贺日政冀战波牛潇王超李宗旭中国地质科学院北京100037 江西省交通设计研究院有限责任公司江西南昌330052

南拉萨地体位于印度大陆与亚欧板块陆陆碰撞的前缘,发育有大型的铜、钼、金等多金属斑岩型矿床,其地壳深部结构对于研究成矿构造背景和动力学模式有重要的约束作用。基于甲玛-驱龙矿集区及周边布置的33个宽频带地震台站资料,使用远震P... 详细信息

南拉萨地体位于印度大陆与亚欧板块陆陆碰撞的前缘,发育有大型的铜、钼、金等多金属斑岩型矿床,其地壳深部结构对于研究成矿构造背景和动力学模式有重要的约束作用。基于甲玛-驱龙矿集区及周边布置的33个宽频带地震台站资料,使用远震P波接收函数方法获得了矿集区的地壳结构和属性信息。地壳厚度和波速比扫描(H-κ扫描)发现矿集区平均地壳厚度为66 km,地壳平均波速比与地壳厚度呈负相关的关系,指示偏长英质物质的相对增加是地壳增厚的主要原因;共转换点叠加(CCP)结果发现矿集区下方没有双层Moho现象,推测矿集区缺失高速的基性下地壳,这也导致了地壳平均属性更偏向于长英质,推测矿集区地壳底部的基性下地壳发生过拆沉作用。新生下地壳是碰撞造山带斑岩铜钼金成矿的重要条件。本研究结果指示新生下地壳的重熔不仅破坏了陆陆碰撞形成的双莫霍面,还使得南拉萨地体地壳进一步分异,下部地壳发生镁铁质矿物堆晶而更偏基性,莫霍面增厚。

关键词：接收函数 H-κ扫描双莫霍面斑岩铜矿矿产勘查

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矿产勘查

矿产勘查 2011年第2期2卷 103-107页

2010年10种有色金属产量增幅超过20％从有色金属工业协会获悉，2010年10种有色金属产量为3135万吨，比上年增长20．4％。其中，精炼铜457．3万吨，增长11．3％；原铝1619．4万吨，增长26．1％；铅419．9万吨，增长13．3％；锌516．4万... 详细信息

2010年10种有色金属产量增幅超过20％从有色金属工业协会获悉，2010年10种有色金属产量为3135万吨，比上年增长20．4％。其中，精炼铜457．3万吨，增长11．3％；原铝1619．4万吨，增长26．1％；铅419．9万吨，增长13．3％；锌516．4万吨，增长18．5％；镍17．1万吨，增长4．0％；锡14．9万吨，增长11．1％；

关键词：矿产勘查有色金属工业精炼铜产量

绢云母短波红外光谱特征及其在矿产勘查中的应用

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矿床地质 2023年第3期42卷 646-659页

作者：毛星星彭惠娟张云龙周琪王天瑞覃恩成都理工大学地球科学学院四川成都610059 云南省地质矿产勘查院云南昆明650051

蚀变矿物短波红外(SWIR)光谱特征日趋广泛地应用于矿产勘查研究中。绢云母作为热液矿床中最为发育的蚀变矿物之一,通过SWIR光谱技术提取其谱学特征,进而建立与矿床基础地质信息之间的相关性具有重要意义。然而,前人对于绢云母短波红外... 详细信息

蚀变矿物短波红外(SWIR)光谱特征日趋广泛地应用于矿产勘查研究中。绢云母作为热液矿床中最为发育的蚀变矿物之一,通过SWIR光谱技术提取其谱学特征,进而建立与矿床基础地质信息之间的相关性具有重要意义。然而,前人对于绢云母短波红外光谱特征的研究主要集中于单个矿床,缺少不同矿床间的对比。基于此,文章梳理了混合矿物光谱曲线中对单一矿物相对含量的提取方式,系统总结了温度、流体化学成分、流体pH值、寄主岩石、矿物结构、矿物粒度及共(伴)生矿物等因素对绢云母谱学特征空间变化规律的影响,最后,从契尔马克替换效应角度出发,分析对比了5种不同成因类型矿床中近矿端绢云母波长变化。虽然将绢云母短波红外光谱特征有效地应用于矿产勘查仍存在诸多问题,但作者相信,应用绢云母短波红外光谱特征进行矿产勘查依然具有良好的前景。

关键词：地质学绢云母短波红外光谱 Al-OH平均波长矿产勘查

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地质科学新思维观与新时代地质工作战略思考

中国地质 2024年第2期51卷 547-560页

作者：施俊法吴林强王泉方圆杨宗喜姚晓峰贾德龙中国地质调查局发展研究中心北京100037

【研究目的】通过分析新时代地质工作面临的挑战和机遇,构建地质科学新思维观,力求使地质工作健康、持续、稳定发展。【研究方法】从理论与实践、历史与未来、守正与创新、发展与保护的逻辑出发,研究提出地质科学新思维观,并分析其意义... 详细信息

【研究目的】通过分析新时代地质工作面临的挑战和机遇,构建地质科学新思维观,力求使地质工作健康、持续、稳定发展。【研究方法】从理论与实践、历史与未来、守正与创新、发展与保护的逻辑出发,研究提出地质科学新思维观,并分析其意义。【研究结果】地质科学新思维观主要是:(1)地质大基础观,加强区域基础地质调查,加强全国资源、环境、生态、灾害、空间国情调查,深化对地球认知的水平。(2)地质大资源观,将全部地质要素进行整体调查、开发与保护,实现各类地质要素资源综合效益的最大化。能源和战略性矿产是最核心的地质资源,地质工作要把保障国家能源和战略性矿产资源安全摆在首位。(3)地质大生态观,发挥地质工作在促进生态系统稳定与可持续中的作用,解决生态系统问题或维护生态系统功能。(4)地质大数据观,充分运用现代信息技术,全面实现地质工作的数字化、智能化转型。(5)地质大系统观,将地球与自然、社会、经济系统作为整体综合考虑,维持地球系统稳定和人类经济社会可持续发展,推进传统地质科学向地球系统科学转变。【结论】基于新思维观,新时代地质工作要:树立地质大基础观,提高基础地质调查水平,深化对地球发展演化的认知;树立地质大资源观,巩固传统地质找矿工作,实现新一轮找矿取得重大突破,拓展自然资源调查评价新领域;树立地质大生态观,开辟生态地质,为生态修复与保护提供地质解决方案;树立地质大数据观,构建地质科学研究新范式,为社会需求提供智慧化地质解决方案;树立地质大系统观,发展和完善地球系统科学,建立新一代地质科学知识体系。

关键词：矿产勘查生态文明地质大基础观地质大资源观地质大生态观地质大数据观地质大系统观

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21世纪矿产勘查的未来发展方向在哪里?

地球科学 2022年第10期47卷 3874-3875页

作者：陈华勇张俊岭中国科学院广州地球化学研究所广东广州510640 中国科学院大学北京100049

1研究背景矿产勘查研究的未来趋势取决于我们社会和工业界的需求,而这些需求在过去十年中已发生了明显的变化,并将在未来持续演变.总体上,当前所有矿床地质学家必须认真思考如何应对矿产勘查领域中的(1)深部勘查、(2)智能勘查和(3)绿色... 详细信息

1研究背景矿产勘查研究的未来趋势取决于我们社会和工业界的需求,而这些需求在过去十年中已发生了明显的变化,并将在未来持续演变.总体上,当前所有矿床地质学家必须认真思考如何应对矿产勘查领域中的(1)深部勘查、(2)智能勘查和(3)绿色勘查等(即:Deep-Intelligent-Green(DIG)exploration)三大挑战.对于研究人员来说,最关键的是要确定我们在矿产勘查研究中应该关注什么?以及我们可以做些什么工作来应对这些矿产勘查中的挑战?

关键词：矿产勘查未来发展方向绿色勘查未来趋势三大挑战深部勘查

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粤西金矿带勘查生态环境影响定量评估

地质与勘探 2022年第6期58卷 1228-1235页

作者：张源张纪伟郭敏张俊岭陈华勇广东省地质调查院广东广州510110 中国科学院广州地球化学研究所中国科学院矿物学与成矿学重点实验室广东广州510640 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室广东广州510640

矿产勘查活动往往会带来一定的生态环境影响,如何评估这些影响是当前矿产勘查所面临的迫切问题之一。本研究以广东省金矿资源最为集中的粤西金矿带为例,采用生态系统服务价值核算方法,利用单位面积生态环境价值,结合植被恢复时间和矿产... 详细信息

矿产勘查活动往往会带来一定的生态环境影响,如何评估这些影响是当前矿产勘查所面临的迫切问题之一。本研究以广东省金矿资源最为集中的粤西金矿带为例,采用生态系统服务价值核算方法,利用单位面积生态环境价值,结合植被恢复时间和矿产资源潜力,量化评估粤西金矿带内的四个主要已知矿区勘查活动生态环境影响,进一步推测量化评估金矿带内其他具有类似成矿地质条件的预测单元勘查活动生态环境影响。评估结果表明:(1)粤西金矿带勘查活动生态环境影响成本较低,相对于其矿产资源潜力带来的社会经济效益而言,微乎其微;(2)广东省粤西金矿带下一步勘查工作方向仍应重点集中在金牛A类预测区、新洲A类预测区与高村A类预测区等资源潜力大、单位资源量生态环境成本低的区域;(3)本研究提出的勘查活动生态环境影响量化评估方法具有易操作、适用性广等特点,可用于其他地理环境下的勘查活动生态环境影响量化评估。

关键词：矿产勘查生态环境影响定量评估粤西金矿带