勘查地球化學(xué)技術(shù)解決區域地球化學(xué)研究

  區域地球化學(xué)的概念，于20世紀20年代最早萌生在蘇聯(lián)。直到60年代，區域地球化學(xué)的研究發(fā)展緩慢，而在蘇聯(lián)以外的國家，很少開(kāi)展這方面的研究。60年代中，許多發(fā)達國家逐步開(kāi)展了這個(gè)方向的研究，類(lèi)似的研究也在我國起步。70～80年代，區域地球化學(xué)在區域巖石、區域成礦作用、前寒武紀地盾和地臺、區域地殼和區域上地?；瘜W(xué)組成、區域構造巖石地球化學(xué)研究等方面，取得了長(cháng)足進(jìn)展。但是，在研究工作較多的蘇聯(lián)，相關(guān)成果分散在一些著(zhù)作中，沒(méi)有形成系統的理論和方法；而在西方的文獻中，多數“區域地球化學(xué)”成果，在于依據區域地球化學(xué)測量資料，尤其是水系沉積物測量資料，結合區域地質(zhì)構造條件或基巖地質(zhì)圖，進(jìn)行區域地球化學(xué)分區，討論區域各類(lèi)巖石和礦產(chǎn)的分布，反映區域構造的展布特征，開(kāi)展成礦遠景分析及評價(jià)地表環(huán)境等。70年代末以來(lái)，我國在區域地球化學(xué)理論基礎方面的研究與國外同步，做了多種途徑的探討。80年代初，於崇文提出以“耗散結構”理論為基礎開(kāi)展區域地球化學(xué)研究，并以“成礦作用與時(shí)空結構”為突破點(diǎn)進(jìn)行了成功的初步嘗試（於崇文等，1987）。但在科學(xué)發(fā)展的現階段，這種理論體系和方法論的普遍推廣為時(shí)日尚早，一需要有適應地球化學(xué)現代水平的、較易推廣的理論和方法體系用于實(shí)踐。以張本仁教授為首的研究群體，從“兩個(gè)轉化”的基本思路開(kāi)始，經(jīng)過(guò)10多年的系統研究，于90年代初形成了較完備的區域地球化學(xué)理論與方法論系統，并取得了一系列實(shí)際成果。
 
  這套理論與方法體系，暫時(shí)以固體地球化學(xué)（內生作用）為主，不包括表生作用的內容，吸收了大陸地殼地球化學(xué)、歷史地球化學(xué)、板塊構造地球化學(xué)、實(shí)驗地球化學(xué)等一系列學(xué)科得出的新觀(guān)念、新理論和新方法，考慮到地球系統中力學(xué)的、物理的、化學(xué)的各種物質(zhì)運動(dòng)形式的互為依存、相互制約和相互轉化，綜合了地球科學(xué)的各種基礎學(xué)科的成就作為自己的基礎，提出了5個(gè)最基本和最重要的思想或觀(guān)點(diǎn)(張本仁等，1994)。
 
  1．地球化學(xué)系統的觀(guān)點(diǎn)認為化學(xué)元素的行為是同其所處的系統特征緊密聯(lián)系的，脫離具體自然系統來(lái)談?wù)撛氐牡厍蚧瘜W(xué)行為是沒(méi)有意義的。據此認為，區域地球化學(xué)的研究對象主要應為區域巖石圈系統（盡可能考慮區域軟流層），其任務(wù)應是研究區域巖石圈的組成、狀態(tài)，以及在其中進(jìn)行的各類(lèi)化學(xué)運動(dòng)和元素行為的規律，在區域巖石圈的組成和狀態(tài)限制下發(fā)生的構造運動(dòng)、各類(lèi)成巖和成礦作用以及化學(xué)元素遷移的性質(zhì)與特征。
 
  2．地球化學(xué)運動(dòng)、構造運動(dòng)和地球物理運動(dòng)相互依存、相互制約和相互轉化的觀(guān)點(diǎn)鑒于它們的這種聯(lián)系，在開(kāi)展區域地球化學(xué)研究時(shí)，不僅要密切結合其他學(xué)科的研究與資料，而且要將地質(zhì)課題轉化為地球化學(xué)課題，將地質(zhì)作用、環(huán)境、條件和因素，轉化為地球化學(xué)作用、環(huán)境、條件和因素，從而為發(fā)揮地球化學(xué)學(xué)科的特殊作用與優(yōu)勢提供哲學(xué)的、理論的和事實(shí)的根據。這就是運用地球化學(xué)觀(guān)點(diǎn)與方法解決基礎區域地質(zhì)問(wèn)題和成礦問(wèn)題的本質(zhì)所在。
 
  3．元素（或物質(zhì)）再分配與再循環(huán)的觀(guān)點(diǎn)元素的再分配與再循環(huán)，總是通過(guò)或伴隨各種構造運動(dòng)和地質(zhì)作用而進(jìn)行的，只有認真研究區域中元素（包括同位素）通過(guò)各時(shí)代不同性質(zhì)和類(lèi)型地質(zhì)作用和構造運動(dòng)所進(jìn)行的再循環(huán)與再分配的歷史，才能揭示區域巖石圈的發(fā)展和演化規律、構造性質(zhì)和發(fā)展歷史，以及區域巖石和礦床的成因與時(shí)空分布。
 
  4．歷史地球化學(xué)的觀(guān)點(diǎn)各類(lèi)地質(zhì)一地球化學(xué)作用所處的物理化學(xué)環(huán)境（Eh、pH等）與物源區化學(xué)成分，均隨地質(zhì)歷史發(fā)展而不斷變化。因此，不同地質(zhì)時(shí)期形成的巖石和礦床，即便是同一類(lèi)型的，其地球化學(xué)特征也會(huì )隨地質(zhì)時(shí)代的推移而有所發(fā)展和變化。為了研究地質(zhì)歷史中螺旋式上升的化學(xué)演化，已經(jīng)形成了歷史地球化學(xué)分支學(xué)科。因此，費爾斯曼在區域地球化學(xué)萌生期提出要納入“地史學(xué)成就”的觀(guān)點(diǎn)，現在應代之以歷史地球化學(xué)的理論與觀(guān)點(diǎn)。
 
  5．各類(lèi)地質(zhì)體的地球化學(xué)資料或特征是地球物質(zhì)化學(xué)運動(dòng)記錄的觀(guān)點(diǎn)地質(zhì)體的元素和同位素組成，元素組合、比值、相關(guān)性，元素賦存形式，元素在各結合相之間的相平衡關(guān)系等，都記錄著(zhù)地質(zhì)體所經(jīng)歷的地質(zhì)一地球化學(xué)過(guò)程的特征、熱動(dòng)力學(xué)條件和發(fā)展演化歷史?，F代地球化學(xué)理論、熱力學(xué)和實(shí)驗巖石學(xué)的成就，已經(jīng)能提出微量元素分配、同位素分餾的各種定量模式和地球化學(xué)圖解，為運用這些遺跡或記錄追溯地質(zhì)一地球化學(xué)作用的歷史和物理一化學(xué)條件，指示成巖成礦物源和特征，提供了更有效的工具，開(kāi)辟了更廣闊的前景。
 
  運用這些基本的思想和觀(guān)點(diǎn)，針對區域巖石圈、區域構造、區域成礦研究所要解決的重大基礎地質(zhì)問(wèn)題，提出了一系列方法技術(shù)途徑，如區域地殼元素豐度、上地幔組成的研究方法，構造地球化學(xué)研究方法，成礦地球化學(xué)條件評價(jià)方法等。這些方法在實(shí)踐中的具體應用，充分顯示出了地球化學(xué)方法解決地質(zhì)問(wèn)題的能力，以及對地質(zhì)研究強有力的支持。例如，通過(guò)秦嶺造山帶及其鄰區地殼組成和巖石平均化學(xué)成分的研究，以常量元素、微量元素、稀土元素的實(shí)際資料，論證了造山帶與地臺區的沉積巖和火山巖成分有明顯差異，同一構造單元的碎屑巖、泥巖有相同的REE組成模式。而南秦嶺與揚子地臺的泥質(zhì)巖有相同的常量、微量、稀土元素成分，華北地臺與揚子地臺和南秦嶺分屬兩種成因和地球化學(xué)類(lèi)型的地殼類(lèi)型，區域成礦元素(Cu、Pb、Au)的分布有明顯的分區性（高山等，1990，1991）。對南秦嶺古生代沉積巖的專(zhuān)題研究查明，沉積巖和火山巖的K。0/Na20、SiO2/AI2O3、K、Ti、Sc、Co、Th、La、Zr的含量與分布特征，對區域地殼活動(dòng)性有較靈敏的反映；提出用碎屑巖的K2 O/Na：O- SiO2/Al：0。圖解、K2O/TiO1比值及沉積巖的(Sc+Co)／(Th+Th+Zr/10)比值等，作為地球化學(xué)示蹤標志；論證了該區的地殼活動(dòng)性在早古生代有增強趨勢，晚古生代又減弱，志留紀早期最強，并指出與大陸板塊碰撞有關(guān)的空間活動(dòng)性最強的地區（匡耀求等，1995）。在長(cháng)江中下游及鄰區，通過(guò)東西兩條基干剖面采取各構造層和不同時(shí)期花崗巖的巖基樣品，研究成礦元素豐度背景及區域地殼演變過(guò)程中元素的變化；查明與大別隆起相比，揚子地臺富Cu、Au、W、Sn，它們的元素組合和比值也不相同，兩地區屬不同的區域巖石圈，有不同的演化結果；在沉積、變質(zhì)和殼融巖漿作用過(guò)程中，成礦元素富集微弱，巖體中的Cu、Au等成礦元素無(wú)明顯的富集趨勢，故認為成礦元素富集的主要機制是深源巖漿作用（馬振東等，1998）。在柞水一山陽(yáng)成礦帶的成礦作用研究中，利用元素豐度、氫氧同位素、成礦元素分配系數等指標，說(shuō)明了燕山期中酸性巖體對成礦有利，相應熱液礦床的成礦熱液屬殘余富集的巖漿母液，提出了巖體含礦性、熱液礦床以及層控泥盆系菱鐵礦一鉛鋅銀多金屬礦的評價(jià)標志(李澤九等，1989；谷曉明等，1990)。
 
  在我國發(fā)展和成長(cháng)起來(lái)的區域地球化學(xué)，已走在世界前列。它把地球化學(xué)的理論和方法，與區域巖石圈、區域地質(zhì)構造、成巖成礦作用等地質(zhì)研究密切結合起來(lái)，開(kāi)辟了應用地球化學(xué)的新天地，發(fā)掘了勘查地球化學(xué)的潛能，使利用地球化學(xué)方法和資料解決基礎地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)入了新的境界。