为西部特殊景观区开展区域化探和异常检查提供方法技术依据——中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所张华团队成果

中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所担负着我国地学领域中勘查地球物理（物探）与勘查地球化学（化探）两大学科的研究开发及推动相关技术进步的任务，承担国家基础性、公益性和战略性地质调查工作，是我国物探与化探两大学科应用基础理论和新方法新技术的研究开发、成果转化的集散地和辐射源。

中国镍地球化学基准值特征及地质背景的影响

随着中国新能源产业和新基础设施项目对镍的需求增加,镍的战略价值不断提升,确定镍的含量和分布对于寻找新的镍矿床和缓解镍资源短缺至关重要。中国地球化学基准计划(CGB)通过3382个表层和3380个深层汇水域/土壤样品以及11602个岩石样品建立了镍的地球化学基准。中国岩石镍的基准值为12.1×10^(-6),背景值为22.2×10^(-6),与中国东部出露地壳丰度一致。超基性岩和基性岩的基准值分别为1317×10^(-6)和63.4×10^(-6),远高于中性岩基准值(17.5×10^(-6))和酸性岩基准值(3.19×10^(-6))。中国汇水域沉积物/土壤表层、深层镍基准值分别为23.6×10^(-6)和22.4×10^(-6),略低于其他大陆(国家),与中国区域化探水系沉积物镍中位值一致。母岩类型尤其是超基性-基性岩主要控制汇水域沉积物/土壤镍高值区的分布。镍的高值区(累频>85%)主要出现在蛇绿岩带、大火成岩省等超基性-基性岩区和长江中下游沿岸等黑色岩系区。镍地球化学异常与岩浆型镍矿耦合较好。岩石和汇水域沉积物/土壤中镍基准值主要受地质背景控制,但在化学风化作用强烈和碳酸盐岩发育区域,汇水域沉积物/土壤中镍基准值将发生富集。镍地球化学基准将为后续资源评价和环境基准建立提供定量参照标尺和数据基础。

低密度地球化学填图重现性定量评价:以中国钴为例

低密度地球化学填图的重现性是开展全球尺度地球化学填图的核心科学问题之一,长期以来备受地球化学填图界的密切关注。但缺乏对低密度地球化学填图重现性定量评价的有效手段,对重现性的定量化认识一直相当薄弱。本研究利用中国地球化学基准计划(CGB)和区域化探扫面计划(RGNR)两种尺度钴元素数据,基于1546个典型汇水域局部空间相关系数分析,对低密度地球化学填图重现性进行定量评价,探讨其空间分布特征与影响因素。研究结果表明,全国尺度上,相关性受到钴含量和地球化学景观条件的共同影响。局部尺度上,受到差异剥蚀影响。贫钴背景下(沉积物钴含量<13μg/g),填图重现性指数R在0.4附近浮动,而富钴背景下(沉积物钴含量>13μg/g),填图重现性指数R从0.4增加至0.6以上。岩溶区、热带雨林区和半干旱中低山丘陵景观区重现性指数R高达0.58~0.74。冲积平原和森林沼泽景观区重现性指数R小于0.32。本研究为低密度地球化学填图方法研究提供了定量评价指标,总体而言,低密度地球化学填图采样方法能较好地重现元素分布特征,在全球尺度地球化学填图中具有良好的应用前景。

中国土壤硼地球化学异常特征与找矿远景区预测

硼是一种新兴战略矿产,在现代高新技术产业中应用广泛。近年来,硼的需求持续上升,硼矿资源勘查也日益受到重视。本文依托中国地球化学基准值计划所采集的3380件汇水域深层土壤数据,提供了全国B元素地球化学分布和异常特征。全国汇水域土壤深层样品B平均含量为46.4μg/g,B整体上具有南高北低、连片分布的特点,可划分为5个地球化学分区,分别为东北与内蒙古东部地区(Ⅰ)、西北部地区(Ⅱ)、华北地区(Ⅲ)、青藏地区(Ⅳ)和南方地区(Ⅴ)。以B含量70.9和52.4μg/g(累频85%)分别作为南北方异常下限,共圈定出37个B地球化学异常,在全国圈定10个地球化学省和9个小规模异常。根据B异常空间分布,结合地质背景和硼矿床分布,进一步划分出9个成矿远景区,建议加大盐湖型硼矿的找矿勘查力度,并将硬岩(海相沉积)型硼矿作为下一步勘查目标。

中国地质科学院物化探研究所“十五”物探化探方法技术成果综述

简要介绍了中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所"十五"期间,物探、化探方法技术研究、应用及推广等方面的主要科技进展及成果。

中国土壤54项指标的地球化学背景与基准研究

1999—2021年,中国地质调查局组织实施的土地质量地球化学调查共获得670321件表层组合土壤样品(0~20 cm)和167746件深层组合土壤样品(150~180 cm),覆盖面积约266.5万km^(2),囊括我国人口集中区和大部分耕地。对相关土壤样品均按统一标准分析了54项化学指标(Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、TFe_(2)O_(3)、MgO、CaO、Na_(2)O、K_(2)O、pH、全碳和有机碳)。本文利用这些数据讨论了中国土壤54项指标的地球化学背景值、基准值及其上下限的划定方法和基本特征,并对我国耕地土壤背景与现行环境、养分等相关标准中各种阈值进行了对比。结果显示:在全国尺度上,各项指标表层与深层Spearman相关系数均高于0.50,表明表层土壤中大部分指标都继承了深层土壤的含量与分布特征。54项指标中仅C_(org)、TC、N、S、Se、Hg、Br、Cd和P等指标背景值相对基准值发生了较大变化。我国耕地土壤中,Cd的农用地污染风险筛选值在背景范围内,Hg、As、Pb和Cr的筛选值则高于背景上限值。由于许多指标的空间分布存在着巨大的差异,在全国范围内划定一个统一的背景值并不利于土壤资源的精细化管理和保护,因此有必要在全国尺度地球化学背景与基准的基础上建立区域尺度地球化学背景与基准,为政府部门合理制定相关土壤环境质量的标准和保护法规提供依据。

中蒙边界地区金地球化学分布特征及远景区预测

中蒙边界地区成矿地质条件优越,是世界上重要的金属成矿省和全球3大斑岩型铜、金、钼成矿带之一,资源潜力巨大,是国内外地学研究和贵金属、三稀资源勘查的热点地区。文章依托中蒙边界1∶1000000地球化学填图数据,探讨了汇水域沉积物中金的地球化学参数和区域地球化学分布特征。中蒙边界地区汇水域沉积物金元素含量中位值和平均值分别为0.79×10^(-9)和1.34×10^(-9);华北陆块和阿尔泰构造带金含量最高,区域浓集系数分别为1.43和1.36,是金的富集优势区。以金含量累积频率85%(1.55×10^(-9))、92.5%(2.22×10^(-9))和97.5%(4.03×10^(-9))划分外、中和内带,共圈定28处地球化学远景区,为该区寻找金等贵金属矿床提供了重要选区。研究填补了中蒙边界地区金地球化学空间分布的空白,为两国边境地区金等贵金属矿床对比提供基础数据。

“化学地球”大科学计划:全球关键元素分布与循环

“化学地球”的概念于2008年提出,2016年由联合国教科文组织全球尺度地球化学国际研究中心发起“化学地球”大科学计划倡议,2023年被联合国教科文组织正式批准。目标:将元素周期表绘制在地球上,建立化学属性数字地球,服务于全球资源环境可持续发展。科学技术问题:关键元素在地球上的时空分布和循环,全球不同地质地貌景观特点的地球化学探测技术、元素高精度分析和大数据开发技术。主要成果如下:(1)建立全球陆地1/3地球化学基准网,提供76个元素地球化学基准值,初步揭示关键元素全球分布规律,发现一批稀土元素(REE)、锂、铜和金等超常富集区,据此发现云南红河州超大规模中重稀土矿;(2)全球8个有毒重金属元素分布显示,欧洲超过风险限值的面积最大,占欧洲面积的48%,欧洲早期工业历史,没有清洁生产技术,导致大量有害物质排放;(3)中国地球化学观测网揭示镉、汞、砷和钙4个元素近30年发生显著变化,并发现汞的循环是以纳米辰砂微粒为主,而不是传统认为的气体形式迁移和循环;(4)地球化学大数据揭示我国7大粮食主产区,耕地质量总体安全,并利用大数据技术赋予绿色土地二维码标识,通过手机客户端实现绿色食品溯源。“化学地球”大科学计划入选习总书记主持的全球发展高层对话会主席声明成果清单,服务了高层决策和全球发展。

秘鲁铜元素地球化学空间分布及对成矿远景区的预测

秘鲁位于南美洲西岸,作为安第斯成矿带的重要组成部分,矿产资源丰富,铜矿资源储量和产量位居世界第二。本文首次对秘鲁开展全国范围全球尺度地球化学调查工作,获得汇水域沉积物样品共416件,秘鲁全境铜元素含量为2.38~495μg/g,背景值(中位数)为24.0μg/g。秘鲁全境、沿海带、安第斯山区和亚马孙平原的表层(深层)汇水域沉积物中铜元素平均含量依次为31.4(31.6)、45.6(32.2)、47.5(48.2)和21.3μg/g(24.9μg/g)。地球化学图显示,秘鲁铜空间分布整体呈现出西高东低的趋势,西部沿海带和中部安第斯山区含量较高,东部亚马孙平原区含量较低的特征。本文选用75%累积频率作为异常下限值,圈定出5处铜地球化学异常,其中两处达到地球化学巨省规模,两处达到地球化学域规模。同时,讨论铜地球化学异常的来源和影响因素,解析与之对应的矿产资源响应,秘鲁良好的构造演化环境,为大型、超大型铜矿床的形成提供有利条件。太平洋纳斯卡板块向南美大陆不断俯冲变换,致使洋壳发生部分熔融,产生强烈而广泛的中酸性岩浆活动,且岩浆中铜含量大规模富集,局部地区在特定环境下富集成矿。这一构造运动导致铜元素在秘鲁空间分布上呈现出多个地球化学块体,可能也是铜地球化学异常形成的原因之一。这些巨大的地球化学块体发现可用于未来寻找铜矿集区或大型、超大型铜矿床,圈定找矿远景区,并可以降低找矿风险,提高找矿效率,缩短找矿周期。研究圈定的地球化学找矿远景区,可为秘鲁铜矿勘查开发利用提供基础资料和数据。

地球化学调查野外信息化技术构架与实现

地球化学野外样品采集是勘查地球化学工作的重要环节。然而,长期以来缺乏专门针对地球化学野外样品采集的信息化软件支持。随着信息技术的迅猛发展,传统的野外地球化学调查模式正加速向智能化、便捷化和现代化方向转型。因此,实现地球化学野外样品采集全流程的信息化已成为必然趋势。本文基于国内外地质调查信息化的最新进展,系统总结了地球化学野外调查及地质调查信息化的关键发展方向与核心技术特点,并深入探讨了未来地球化学野外调查系统的功能需求和特性。研究旨在推动地球化学野外样品采集向数字化与信息化迈进,为构建覆盖勘查地球化学全流程的信息化产品体系奠定基础,同时助力地质调查信息化服务能力的全面提升。为最终形成勘查地球化学全流程信息化的产品体系,提升地质调查信息化服务品质打下基础。

河北承德地区土壤硒元素地球化学特征、地质成因及其生态环境评价

【研究目的】查明承德地区土壤硒的分布特征及地质成因,为当地土壤硒的勘查及有效利用提供科学依据。【研究方法】通过地质调查查明该区成土母质类型,利用X-射线荧光光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、凯氏定氮法等获取了553个土壤样品及66件岩矿石样品中硒及多个元素的含量,并利用SPSS软件分析数据,结合地质作用分析地质成因。【研究结果】研究区成土母质大致分为9类,表层土壤中硒含量最小值为0.016mg/kg,最大值为0.743 mg/kg,平均值为0.17 mg/kg,土壤平均硒含量仅为全国土壤平均硒含量的1/2,处于缺乏等级。铁矿石、金矿石、铅锌矿石中硒含量均值分别为0.860 mg/kg、1.233 mg/kg、3.365 mg/kg,明显高于各类矿石的尾矿及围岩。【结论】承德地区土壤硒整体含量很低,主要决定于成土母质,分布特征受控于地质建造。富硒土壤区域集中在隆化县南部(A区)、承德市南部(B区)(双滦区、双桥区)、宽城县东部(C区)。C区属于“岩石风化型”,与含硒量高的原生碳酸盐岩+碳质泥岩地层组合有关;B区属于“成矿伴生型”,与铅锌矿成矿过程中硒与金属硫化物的伴生关系及硒与硫的替代关系有关;A区属于“河道沉积型”,与河道沉积过程中河湖冲动力驱动、有机质的吸附作用有关。承德南部富硒区域具有发展林果经济的天然优势,围场县处于低硒环境,是引发克山病等地方病流行的因素之一。

地球化学勘查新技术应用研究

地球化学勘查是资源和环境领域一种十分重要的勘查评价方法技术。最近十年来地球化学勘查新方法新技术研究的重要进展主要表现在以下几个方面:①基本解决了森林沼泽区、干旱半干旱高寒山区、高寒湖沼丘陵区中普遍存在的有机质和?或风成沙对水系沉积物测量的严重干扰问题,确定采样粒级为:森林沼泽区和高寒湖沼丘陵区-10^+60目,干旱半干旱高寒山区-10^+40目或-10^+80目。大大改善了这些地区的地质找矿效果,新找到了以沱沱河多金属矿田为代表的一批有影响的大型—超大型矿床,开创了资源勘查的新局面。②建立了覆盖区多目标区域地球化学调查方法技术体系:以1点?4 km2系统采集地表(20 cm以内)和以1点?16 km2系统采集1.5 m深度土壤样品,测试54种元素和指标。提出了农业、环境和城市地球化学异常查证及评价方法。为建立绿色和特色农牧产品基地、碳循环研究提供出高质量的基础地球化学资料。完成了中国勘查地球化学向环境调查领域的成功转型。③深穿透地球化学理论和方法技术研究获得了一定的进展,发现了纳米尺度金属微粒从深部向地表迁移的线索,初步制定出深穿透地球化学样品的特殊分析测试方法技术。④油气化探方法技术在曲折中发展前进,初步建立起了完整的勘查方法技术体系,在油气勘查工作中得到一定程度的推广应用,取得了一些成功的油气勘查案例。

基于大数据的中国土壤背景值与基准值及其变化特征研究——写在《中国土壤地球化学参数》出版之际

土壤地球化学背景值与基准值研究是地球科学领域重要基础性工作。《中国土壤地球化学参数》是在全国多目标区域地球化学调查基础上,基于高质量高精度大数据研究的重要成果。本文概述地球化学调查工作方法与样品测试质量等若干基本要求,说明大数据的获取方式与精度水准。主要从宏观尺度上论述中国土壤背景值与基准值变化特征,包括:(1)研究中国土壤地球化学背景值与全球地壳丰度比值特征,阐述中国土壤元素(氧化物)背景值相对于全球地壳丰度的总体特征和基本规律;(2)通过辽河流域、黄河流域、长江流域及珠江流域土壤元素(氧化物)背景值与地壳丰度对比,研究由北方至南方各大流域相对于全球丰度的变化特征;(3)通过上述各大流域与全国土壤背景值对比,研究各大流域分别在全国总背景中的变化特征;(4)以中国基本无人类影响的代表自然本底的第一环境土壤背景值为基准,研究代表人类深度影响的第二环境土壤地球化学富集特征;(5)通过对比国内各大流域和地区第一环境与第二环境土壤地球化学背景比值特征,研究全国不同自然环境和地理景观条件下元素指标富集与贫化规律等。《中国土壤地球化学参数》研究建立在地球化学大数据基础上,信息量巨大,内涵极为丰富,是我国地球化学历史上空前规模的具有里程碑意义的学术成就,为包括土壤学、生态学、环境学、生物学在内的地球科学领域提供基础信息,为全球变化、全球环境、全球治理重大科学问题研究提供重要依据,为国家自然资源、生态环保、农业农村及卫生健康等行业部门科学管理与科学决策提供评价标准。本文研究仅仅触及宏观层面的某些方面,就已经涌流出大量生态信息、自然规律与科学问题需要深化研究和应用实践。可以预见,随着中国土壤地球化学参数的深入研究与广泛应用,将促使地球化学更加深度融入国家经济社会发展,在国家发展大格局中发挥积极作用,国家经济社会发展也将会更加关注地球化学问题。本项调查与研究成果凝聚了广大地学工作者的辛劳和智慧,展现出严谨的科学精神和崇高的事业心与责任心,展示中国质量和中国精度,代表中国地学领域高质量发展方向。

浙中丘陵盆地区1∶5万土地质量地球化学调查方法研究

以1∶5万土地质量地球化学调查成果服务于土地精准管理为目标,在浙中丘陵盆地选择金华市汤溪镇地块细碎的典型区域,开展了两种采样密度的对比研究:(1)按1∶5万土地质量地球化学调查的采样密度上限采样,平均采样密度16.4件/km2,采用克里金插值法进行图斑赋值(下文简称插值);(2)以土地精准管理为目标,以地块为单元采样,平均采样密度179.5件/km2,用实测值对图斑赋值(下文简称实测)。以图斑为评价单元,对比上述两种方法间元素含量、土壤环境及养分指标分级、土壤质量综合分级的差异。研究表明:(1)与土壤质量评价密切相关的15项指标中,有9项指标插值与实测值元素含量的相对双差合格率达到90%,4项指标接近90%,仅2项指标合格率低于80%;(2)插值与实测值的土壤环境单指标分级与环境指标综合分级结果极为接近,养分指标分级差异略大;(3)实测值与插值土壤质量综合分级一级、二级图斑数所占比例相差11.8%,图斑面积相差7.4%,约40%的图斑土壤质量综合等级发生变化。研究区内环境指标变异性较小,插值与实测值的评价分级结果基本一致;养分指标N、P、K的空间变异较强,是导致插值与实测值土壤质量综合分级差异的主要原因。以上结果表明,浙中丘陵盆地区1∶5万土地质量地球化学调查成果对土地利用规划、科学平衡施肥等具有重要价值,但其成果精度尚难满足土地精准管理的需要。

新疆东天山地区地球化学勘查方法技术研究

系统研究了与新疆东天山地区地球化学勘查方法技术有关的干扰物质及其干扰程度以及在表生条件下风成沙、土壤和盐积层的分布特点、元素分布规律,为地球化学勘查方法制定奠定了理论基础。通过试点测量取得了良好效果。

适合地球化学勘查的景观划分研究

依据我国地球化学勘查的特点和需要,结合我国的自然地理、地形地貌等特征,对全国地球化学景观进行了划分和总结,编制了全国地球化学景观图。本项工作不仅为全国地球化学勘查资料的应用和成果解释提供景观划分方面的参考资料,同时为在不同景观区选择适宜的方法技术提供指导。

内蒙古中东部草原景观区多金属矿地球化学勘查方法对比研究

内蒙古中东部草原景观区成矿地质条件有利,但由于风成砂等的覆盖,导致常规地球化学勘查在该地区找矿中受到限制。在内蒙古东乌旗1017高地进行了土壤热磁组分测量、土壤细粒级组分测量和铁锰氧化物态测量方法的对比试验,结果表明,3种方法均能有效地圈出地球化学异常,而且3种方法圈定的异常吻合程度很好。相比较而言,土壤热磁组分测量能够显著提高异常强度,有利于发现微弱的地球化学异常信息,显示出该方法在草原景观区良好的应用前景。

穿透性地球化学勘查技术在隐伏砂岩型铀矿调查中的应用研究

砂岩型铀矿是铀资源的一种重要矿床类型,该类型铀矿一般形成于中新生代盆地当中,常以盲矿、隐伏矿产出,勘查难度较大。我国中新生代盆地面积广大,因此寻找砂岩型铀矿的潜力巨大。目前,砂岩型铀矿勘查主要以物探手段为主,地球化学勘查手段未充分发挥其作用。本文在解释穿透性地球化学勘查技术铀矿勘查原理基础上,重点列举了近几年在我国北方大型含铀盆地开展的技术试验和示范研究案列,在此基础上对各种穿透性地球化学勘查方法进行了梳理。认为穿透性地球化学勘查技术在砂岩型铀矿勘查中可用于圈定远景区、靶区甚至定位矿体,可在利用地物化综合信息找砂岩型矿中发挥其应有的作用。

云南省盐津县1∶5万土地质量地球化学 评价方法研究

土地资源质量和数量管控、特色土地资源开发利用、耕地保护规划和生态管护是当前生态文明建设中的一项非常重要的工作。以云南省盐津县兴隆乡、落雁乡和牛寨乡耕地连片分布区为研究区,开展1∶5万土地质量地球化学评价,并对耕地(园地)养分、环境和综合质量进行评价,尝试性地将土地质量地球化学评价成果与绿色食品、无公害农产品产地相关标准和《土壤污染防治行动计划》结合,开展特色土地资源开发利用和耕地保护规划研究。结果显示,研究区土壤和耕地(园地)综合质量均以三等以上(中等、良好和优质)为主,分别占研究区总面积、耕地(园地)总面积的72.88%、69.17%。圈定富硒土地资源191.73 km^2,占研究区总面积的75.53%;圈定富硒耕地(园地)66.84 km^2,占耕地(园地)面积的70.92%。发现符合绿色食品产地的耕地(园地)面积11.60 km^2,符合无公害农产品种植业产地环境条件的耕地(园地)面积11.76 km^2。根据《土壤污染防治行动计划》的规定,将研究区耕地(园地)划分成优先保护区、安全利用区和严格管控区,面积分别为65.57 km^2、21.67 km^2和7.00 km^2,占研究区耕地(园地)面积比依次为69.59%、22.98%和7.43%。该成果可为研究区所在地方政府履行土地资源管理、进行农业结构调整、实施土壤环境保护、支撑脱贫攻坚等管理职能提供科学依据,为提升土地质量地球化学评价成果的利用程度及成果转化提供借鉴,对丰富和完善土地质量地球化学评价体系具有重要意义。

斑岩型铜矿勘查地球化学研究现状及进展

斑岩型铜矿是我国最重要的铜矿床类型,随着矿业开发的不断深入,勘查地球化学在矿产勘查中的作用变得愈来愈重要。为此,在收集整理有关文献的基础上,对过去斑岩型铜矿勘查地球化学研究的成果进行了总结,包括地球化学特征、勘查方法、异常评价及找矿标志等方面。以富家坞铜矿为例,介绍斑岩型铜矿的最新研究进展。