CN103135144A - 一种利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地质领域，具体地，涉及一种利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法。本发明所提供的利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，包括含碳微粒的采集和分析，所述采集是以不含碳的载网作为载体采集含碳微粒样品，所述分析是采用透射电子显微镜检测载体上的含碳微粒样品。上述含碳微粒是纳米级或接近纳米级的含碳微粒，这些微粒蕴含了隐伏矿体的丰富信息，这些信息既可指示隐伏矿体的存在，又可直接反映深部矿体的特征，含碳微粒还可以结合与隐伏矿体其它有关的微粒或其它地球物理或地球化学信息，排除其它非含矿地质体对地球化学或地球物理异常的影响，提高隐伏矿体找矿的准确度和成功率。
Description
技术领域
本发明涉及地质领域，具体地，涉及一种利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法。
背景技术
以往还没有人提及用地表上升气流或土壤固体中的含碳微粒预测隐伏矿床的方法。现有技术中对微粒的分析使用含碳透射电子显微镜载网，由于受载网中碳成分的干扰，难以分析含碳微粒。
大量研究表明，容矿岩石中有机碳的含量与成矿元素（例如Pb、Zn、Cu、S等）成正相关关系，有机质在金属矿床的活化迁移、富集和沉淀的过程中起着重要的作用。海底沉积的有机碳使海底沉积环境变为还原环境，同时也为还原细菌提供丰富的营养，使大量的还原细菌繁殖。还原细菌利用有机碳还原海水中的硫酸盐，形成还原态的S，一方面为硫多金属矿床的成矿提供丰富的S源；另一方面，大量的CO3 2-生成，与Mg2+、Ca2+等离子沉淀形成碳酸盐。另外，有机质可与金属形成螯合物、络合物等，帮助金属的运移和富集，富集的金属与还原态的S形成硫金属矿物沉积下来形成金属矿床。不少的金属矿床存在金属矿物和石墨共生的现象（例如内蒙古东升庙超大型硫铅锌多金属矿等），这些都显示了含碳物质与成矿金属元素的密切关系。
对于一些非金属矿床来说，成矿物质以含碳物质为主，例如煤、石油、天然气等矿床。
含碳物质的矿体或富含碳物质的容矿岩石或矿体，经过断层的碾碎或氧化作用，形成了大量纳米级或接近纳米级的含碳微粒。在微粒达到可迁移的粒度时，微粒可由上升的地气流携带到地表并可被捕获。
发明人分析的地表土壤气体和固体的含碳微粒中含有成矿元素，表明含碳微粒在成矿元素往地表的迁移过程起重要作用。
含碳物质与矿体形成的密切关系使利用含碳微粒寻找金属矿床成为可能。对容矿岩石中含碳微粒的探究，了解含碳微粒的特征，为用含碳微粒寻找隐伏矿床奠定基础。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有寻找隐伏矿床技术中对微粒的分析手段单一、不能分析含碳微粒的缺陷，提供一种利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法。
本发明通过以下技术方案实现上述目的：
一种利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，包括含碳微粒的采集和分析，所述采集是以不含碳的载网作为载体采集含碳微粒样品，所述分析是采用透射电子显微镜检测载体上的含碳微粒样品。
上述含碳微粒是纳米级或接近纳米级的含碳微粒，这些微粒蕴含了隐伏矿体的丰富信息，如矿石矿物成分、矿床成因类型、以及成矿地质条件等。这些信息既可指示隐伏矿体的存在，又可直接反映深部矿体的特征，因此可以预测隐伏矿体，还可以结合与隐伏矿体其它有关的微粒或其它地球物理或地球化学信息，排除其它非含矿地质体对地球化学或地球物理异常的影响，提高隐伏矿体找矿的准确度和成功率。
现有技术中不可能对土壤气体中的含碳微粒做出有效的采集和分析，因此一直没有人涉足这一分析领域。但是发明人通过使用不含碳的载网作为载体，发现了土壤气体中的含碳微粒，并在含碳微粒中发现有成矿金属元素。本发明利用土壤气体和固体中的含碳微粒特征预测隐伏金属和非金属矿体开创了一个全新的领域，提供了一种全新的思路。
上述不含碳的载网可以采用多种材料制成，本发明中优选包括以二氧化硅为支持膜的载网和氮化硅网，从而提高采集微粒的效率和精度。
上述方法中可以采用多种现有技术中的采集方法进行采集，只要使用不含碳的载网，就能收集到含碳的微粒样品。本发明提供两种优选的采集方法，包括：在待检区域采集上升气流携带的微粒，或者利用吹气法收集土壤微粒。具体采集方法可以是中国专利号201010154422.6《一种地气微粒找矿方法》中描述的各种方法。更优选地，本发明提供一种尽量保留微粒原始状态的土壤样品制样方法，即吹气法，是把干燥的土壤样品置于烧杯中，一只手拿镊子夹住载网，另一只手拿吸耳球朝载网正面轻吹土壤样品，持续吹15分钟以上。
所述含碳微粒以多种形态存在，特别包括不含成矿金属元素的含碳微粒、含成矿金属元素的含碳微粒、以及与成矿金属元素微粒聚合的含碳微粒。
上述方法中可以通过对含碳微粒进行各种分析，以获取所需的信息。优选地，所述分析是通过分析含碳微粒样品的成分、大小、形态、超微结构构造，以及含碳微粒样品的聚合关系，获取关于隐伏矿床的信息。
作为一种优选的方案，上述分析是通过能谱分析分析含碳微粒样品的组成元素的种类和含量，并进行选区衍射分析和高分辨分析。
根据所述分析得到的结果，特别是地表土壤气体和固体中微粒成分、结构及含碳微粒样品的聚合关系，可以判断是否存在隐伏矿床，以及预测隐伏矿体矿石矿物成分、矿床成因类型、以及成矿地质条件等特征。
上述方法通过用透射电子显微镜分析隐伏矿体地表土壤气体和固体微粒中含碳微粒特征，可以预测深部隐伏金属、石油、天然气、煤等矿床。
本发明提供的利用含碳微粒找矿的技术，更具体包括以下含碳微粒的采集和分析步骤。
1.样品采集
（1）上升气流微粒的采集
以不含碳的透射电子显微镜载网为载体，载体在待检区域吸附了深部上升气流携带至地表的地气微粒，利用透射电子显微镜对不含碳载网中的含碳微粒样品进行分析。
（2）土壤微粒的采集
土壤样品中微粒获取的方法为吹气法。采用吹气法采集含碳微粒，首先将少量样品置于50ml烧杯中，放入烘干箱中恒温40℃烘干，烘干后，拿到干净的环境中，右手用镊子夹住载网，放入烧杯中，载网垂直于气流运动方向，正面面对气流来的方向，左手拿吸耳球向载网轻吹15分钟以上，让微粒充分在载网上粘附，再用透射电子显微镜进行测试分析。
2.样品分析
利用透射电子显微镜测试分析时，在适当的放大倍率下寻找微粒，获取其表面形貌图像，通过能谱分析分析其组成元素的种类和含量，并进行选区衍射分析和高分辨分析。
3.资料综合和隐伏矿体预测
在对含碳微粒成分、大小、形态、超微结构构造、微粒的聚合关系，包括用含成矿元素的含碳微粒、成矿元素微粒与含碳微粒的聚合关系等信息，以及矿床地质特征等综合分析的基础上，预测隐伏矿体。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
相对于现有的技术，目前对隐伏矿体的探寻中，传统的方法包括地球物理、地球化学和地气测量。地球物理是一种利用间接信息的找矿方法，地球化学和地气测量通过检测元素含量和通过元素含量异常探测隐伏矿体。发明人已申请“一种地气微粒找矿方法”专利并获得授权，本专利通过分析与成矿有密切联系的含碳微粒，再结合与矿体相关的其它微粒，可以在地表获得更全面隐伏矿体的信息，提高找矿的准确度和成功率，区别矿异常和非矿异常，以及用于预测隐伏矿体的类型和成矿作用。
具体来说，本发明的有益效果如下：
（1）本发明可排除其它可能造成地球化学和地球物理异常假象的非矿地质体的干扰，提高找矿准确度。
（2）本发明能够获得与隐伏矿体有关的含碳微粒，这些微粒蕴含了隐伏矿体丰富信息，这些信息既可指示隐伏矿体的存在，又可直接反映深部矿体的特征，因此，含碳微粒对寻找隐伏矿床具有重要意义。本发明更全面获得隐伏矿床信息，进一步提高找矿成功率。
附图说明
图1是实施例1中固体样品制样方法示意图；其中1表示镊子，2表示烧杯，3表示载网，4表示吸耳球，5表示样品。
图2是实施例2中深部横穿矿体的断层泥含碳微粒形貌图（a）和衍射花样（b）。
图3是实施例2中深部横穿矿体的断层泥石墨微粒形貌图（a）和衍射花样（b）。
图4是实施例2中地表土壤上升气流中含C、O、Au、Cu、F微粒的形貌图。
具体实施方式
内蒙古东升庙超大型硫铅锌多金属矿含碳微粒的采集与分析
实施例1 含碳微粒的采集
1.区域背景
东升庙矿床是位于内蒙古巴彦淖尔市乌拉特后旗巴音宝力格镇上的一个超大型硫铅锌多金属矿床，主要容矿岩石为黑云母石墨片岩，矿石成分主要为黄铁矿、磁黄铁矿、闪锌矿、方铅矿，有用元素主要有S、Cu、Pb、Zn、Fe，伴生可综合利用元素有Ag、Co、Gd、Au，石墨是矿体的主要成分之一。
2.采集方法
本实施例收集了地表土壤上升气流样品和深部横穿矿体的断裂中的断层泥。本实施例采用的载网有两种，一种是SiN窗格，成分为Si和N，另一种为支持膜为SiO2的Cu网。
（1）地表土壤上升气流样品采集
本实施例地气采样主要采用静态采集法。静态采集法见中国专利号201010154422.6《一种地气微粒找矿方法》。采用静态法收集的地气样品用密封盒装好，放入干燥剂保持样品干燥，再迅速送往实验室进行分析。
（2）断层泥样品的采集
断层泥样品的采集采用吹气法。采用吹气法采集微粒需要准备如下工具：50ml烧杯一个、吸耳球一个、尖头镊子一把、可恒温烘箱一个。
断层泥的采集是根据矿体和断裂的实际分布情况，选取横穿矿体的断裂作为目标，用小刀小心刮掉断层接触面中表面的断层泥，收集新鲜的断层泥样品，用干净的密封袋装好，记录好断层的位置和产状，做好样品的描述。取回的样品把密封袋底部较粉碎的样品置于干净的烧杯中，放入烘干箱中恒温40℃烘干，烘干后，拿到干净的实验台上，左手用镊子夹起一片载网，放入装有干燥样品的烧杯中，右手拿起吸耳球，对着载网的正面轻轻吹样品，持续十五分钟以上（制样方法示意图见图1），让细小的颗粒充分在载网上粘附，再放入透射电子显微镜样品台上进行检测分析。
实施例2 样品的检测和分析
将实施例1获得的含有两种样品的载网放入透射电子显微镜的样品台，拍下表面形貌的图片，分析其表面形貌；获取EDS能谱图和元素含量表，以及衍射花样图和高分辨图。在计算元素含量时，均已考虑载网成分，扣除载网成分后再计算含量。
1）深部断层泥微粒结果分析
图2（a）为含碳微粒，微粒为近圆形，大小为600nm，中间有一衬度较大的圆形斑点，大小为40nm，选区衍射图（图2（b））显示为非晶质。X射线能谱分析结果（表1）显示主要含有C、O，还含有少量的Na、Cl、K等。含有成矿元素Zn、S元素，正好与矿体的成分相吻合。
表1 断层泥中含碳微粒的元素成分表
图3（a）是在东升庙三贵口段断层泥中发现的含碳微粒，为单晶体，近六边形，片状，微粒大小约为500nm，X射线能谱分析结果为98.17%的C、1.68%的O、0.09%的Cl和0.04%的Co（表2）。微粒的衍射花样见图3（b），微粒为近六边形的片状、衍射花样为六边形及含碳98.17%的特征推测其为石墨，石墨在研究区域也是矿体主要成分之一，还携带了少量矿床中含有的成矿元素Co。
表2 近六边形石墨微粒的元素成分表
2）地表土壤上升气流样品结果分析
图4为含C、O、Au、Cu、F的微粒，微粒为不规则形状，长轴长约70nm，短轴长约40nm，以单个微粒存在。其X射线能谱分析结果（表3）显示，除碳外，主要成矿元素有Cu、Au，这些微粒与隐伏矿体的成分特征相吻合。
表3 含C、O、Au、Cu、F微粒的元素成分表
上述结果表明，在穿过矿体的断层泥中发现了大量含碳微粒，与矿体和容矿岩石中富石墨相符。碳与Pb、Zn、S等存在正相关关系，大量含碳微粒的存在与含矿层富含有机质的情况相符。在地表土壤上升气流中，也收集到有成矿元素的含碳微粒，与深部微粒有较好的对应关系。
因此，含碳微粒分析的结果与实际情况相符。
Claims (9)
1.一种利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，包括含碳微粒的采集和分析，其特征在于，所述采集是以不含碳的载网作为载体采集含碳微粒样品，所述分析是采用透射电子显微镜检测载体上的含碳微粒样品。
2.根据权利要求1所述的利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，其特征在于，所述不含碳的载网包括以二氧化硅为支持膜的载网和氮化硅网。
3.根据权利要求1所述的利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，其特征在于，所述采集包括：在待检区域采集上升气流携带的微粒，或者利用吹气法收集土壤微粒。
4.根据权利要求3所述的利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，其特征在于，所述吹气法是把干燥的土壤样品置于烧杯中，一只手拿镊子夹住载网，另一只手拿吸耳球朝载网正面轻吹土壤样品，持续吹15分钟以上。
5.根据权利要求1所述的利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，其特征在于，所述含碳微粒包括不含成矿金属元素的含碳微粒、含成矿金属元素的含碳微粒、以及与成矿金属元素微粒聚合的含碳微粒。
6.根据权利要求1所述的利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，其特征在于，所述分析是通过分析含碳微粒样品的成分、大小、形态、超微结构构造，以及含碳微粒样品的聚合关系，获取关于隐伏矿床的信息。
7.根据权利要求6所述的利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，其特征在于，所述分析是通过能谱分析分析含碳微粒样品的组成元素的种类和含量，并进行选区衍射分析和高分辨分析。
8.根据权利要求1所述的利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，其特征在于，根据所述分析得到的结果，判断是否存在隐伏矿床。
9.根据权利要求7所述的利用含碳微粒寻找隐伏矿床的方法，其特征在于，所述的隐伏矿床包括金属矿床、石油矿床、天然气矿床、煤矿床。
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