现代地球化学及其与黑龙江矿产资源勘查

地球科学是以整体的地球作为研究对象,包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围,是由固体地球(岩石圈)、流体地球（大气圈、水圈、土壤圈、生物圈）、社会地球（人类活动）和行星地球（太阳系、银河系）组成的一个开放的复杂巨系统，称为地球系统（Earth’s  System）。地球科学是一个庞大的超级学科体系群。

地球化学是地球科学的二级学科，是研究地球物质运动中的化学形式基础运动。地球及其各级子系统物质运动中均含有化学运动、并且这种化学运动还处于同各体系中的力学、物理学等形式运动的相互作用和相互制约的状态。因此，地球化学应能参与地球科学各个领域的研究，并至少与研究地球物质力学运动和物理学运动的学科研究是等效的。从生物化学推动现代生物学发展的重大作用看，地球化学将在地球科学发展中起更大的作用。在当代地球科学的两大前沿领域——全球变化和大陆动力学研究中，地球化学已经成为重要支撑学科之一，就足以说明地球化学在地球科学中的意义和地位。

1地球化学的历史及现状

地球化学发展的第一阶段是自20世纪初其建立至60年代末的这一时期[1]。上世纪初，随着大量岩层、岩石、矿物以及陨石等化学分析数据资料的积累，人们认识到化学元素是有规律地分布在岩层、岩石、矿物以及陨石的。应阐明元素在地壳及其组成岩石和矿物中的分布和分配规律的需要，从而诞生了地球化学这一学科。任何学科在发展的不同阶段都有它的特定研究对象和研究范围。是由它们由所要研究和解决的问题所决定的。第一阶段的地球化学是以“元素原子自然历史”的基本思想为特征，地球化学的研究范围也主要就是元素在地壳中的分布、分配、集中、分散及迁移历史，其研究对象基本是地壳中的元素原子。

自20世纪70年代开始，地球化学进入了其发展的第二阶段，主要表现为地球化学基本思想、研究对象、研究层次和研究范围均发生了重大突变：

1．1 地球化学进入第二阶段的背景：

20世纪60年代以来兴起的板块理论是地质科学发展史上一次重大的认识飞跃和理论突破，引起了地学界的思想革命，使之首次真正能从全球甚至太阳系和宇宙的视野来思考研究地学问题。为地质科学发展提供了全球研究的框架、推进了地质科学向全球化方向发展，树立了地质科学理论的全球观，并由此有力地推动了大陆动力学的探索研究；另外，板块理论也为资源勘查和灾害预测提供了新的思路，并为地震、火山等自然灾害的评估与预测提供了新的依据。这一切均表明了地球科学已经跨入了地球系统科学的时代，这也必然要带动其下属各学科的发展和前进。

1．2现阶段地球化学的科学定义和研究对象

1973年，美国国家科学院地球化学定位小组在“地球化学定位”（Orientations In Geochemistry)一书中这样定义“地球化学”：“地球化学是涉及地球和太阳系的化学成分和化学演化的科学领域，它包括所有对其做出贡献的学科的化学方面”，“亦即探索地球和行星演化的全部化学就是地球化学。”

地球化学的研究对象和研究范围已由化学元素及其在地壳中的行为和迁移历史拓宽至地球及其层圈的化学组成、化学作用和化学演化；并由地壳元素原子层次为主上升到地球及其层圈甚至行星和太阳系化学的层次。

应用地球化学则是地球化学的应用学科。应用地球化学的二级学科：

区域地球化学是研究解决区域岩石圈与构造的发展演化及岩石和矿产形成规律的，区域地球化学是矿产勘查和环境检测的有效手段；

矿床地球化学是研究矿床及其组成部分中的化学元素及其同位素的化学组成，化学作用和化学演化，研究矿床形成以前的成矿过程和矿床形成后的保存和演化问题；

环境地球化学是环境科学与地球化学的结合。它研究人类环境的化学性质，研究污染物在环境中的迁移转化规律，研究环境中的化学物质对生物体和人体健康的影响；

海洋地球化学是以中国海为研究基地，以典型海域为突破口，利用国际合作计划的机遇，针对全球变化、全球海洋通量、海-陆界面等地球化学问题，建立具有中国特色的边缘海地球化学理论；

生物地球化学是围绕生物圈和智慧圈中生物地球化学规律进行研究的；还有气体地球化学．元素地球化学．实验地球化学．深部地球化学．同位素地球化学．第四纪地球化学．有机地球化学等等。

区域地球化学、矿床地球化学、环境地球化学、海洋地球化学等等分支中以勘查为目的的地球化学理论方法统称为勘查地球化学。而勘查地球化学是本文讨论的主题。

勘查地球化学中人们最常提到的，也是最常应用，更与矿产资源关系最为密切的是区域地球化学。一般就我国目前状况而言，区域地球化学有以下八大任务[2]：1）中国大陆岩石圈地球化学分省、大地构造分区和金属成矿省；2）中国主要大地构造单元岩石圈的结构、化学组成及化学演化；3）中国早期地壳与上地幔组成与演化历史；4）含气盆地构造背景、演化历史及动力学的地球化学机制研究；5）中国地球化学填图的理论、内容、方案的研究；6）找盲矿的理论与方法研究；7）地壳和地幔流体性质、成分、运移规律及作用的研究；8）化学地球动力学研究等方面有着全新的思想。

2地球化学与黑龙江省矿产勘查

黑龙江省在中国大地构造中处于特殊的位置。它经历了古亚洲构造域的发生、发展和最后形成的多旋回演化过程，又经受了老、新太平洋板块的多次作用，形成复杂的构造格局，不同沉积环境的地层发育齐全，沉积建造类型多种多样，岩浆侵入和喷发频繁而强烈，变质及变形作用也显示了普遍性、多样性和复杂性。多种多样的地质作用和复杂多变的地质环境为不同矿种、不同成因类型的各式各样矿产的形成奠定了基础。

黑龙江省除中、上寒武统和中石炭统外，其他时代地层均有出露。由于构造、岩浆活动广泛发育，地层多零散分布。

黑龙江省岩浆活动频繁而强烈，岩石类型复杂，以花岗岩占优势。在不同成因的花岗岩类中，以壳幔同熔(I)型和陆壳重熔(S)型为主，幔源(M)型和碱性花岗岩(A)型为次。(超)基性侵入岩数量相对较少，形成于多个地质时代。各时代广泛的岩浆作用形成了黑龙江省多期次的构造岩浆岩带[3]。

全省深断裂有12条，主要为北东和北北东走向。其次为近南北向，个别为北西向。

黑龙江省矿产资源比较丰富。根据《黑龙江省区域矿产总结》的统计，截止到1990年底，全省已发现112种矿产，各类矿产地2974处；其中已探明储量的矿种68种，矿产地658处。在已探明储量的矿产中，储量占全国第一位的有石油、晶质石墨、矽线石、颜料黄沾土、水泥用大理岩、火山灰、岩棉用玄武岩、铸石用玄武岩共8种；占全国第二位的矿产有铼、硒、玻璃用脉石英、陶粒用粘土等4种；占全国第三位的有金、沸石、泥炭、熔炼水晶等4种；此外钛、铜、铅、锌、钨、锡、铂族元素、煤等20种矿产在东北三省中居领先地位。黑龙江省主要短缺矿种是黑色金属和化工原料用非金属，如铁、锰、铬、磷、硫、盐类，以及铝土矿、汞矿等。

黑龙江从地球化学景观分析，为森林沼泽景观区。这一景观区的特点是，地势起伏小、沟谷平坦、水系沉积物分选差、沼泽发育、物理风化作风增强）。覆盖厚是这一地区的主要特点。由于覆盖厚，人工地质观察难以实现，从而给矿产勘查带来了很大的难度。单就岩金勘查而言，黑龙江目前这种砂金多，而岩金少；砂金大中型矿多，而岩金中小型矿多的状况都不是很正常的。笔者支持富金地层遭剥蚀后沉积为砂金矿的理论，同时笔者也认为目前许多岩金矿没有被发现是与黑龙江森林沼泽景观区这一特殊自然景观不无关系[4]。由此笔者认为，常规的矿产勘查工作程序和工作方法在这一特殊地区的应用条件值得商榷。

2．1进一步开展森林沼泽景区区域地球化学方法研究

自从上世纪八十年代开始在黑龙江省开展区域地球化学调查工作以来，区域地球化学方法研究就一直没有真正停止过。采样密度、采样方法、样品介质、样品加工、异常确定、成图方法一直都在不断的探索。目前已基本确定了不同了在东北森林沼泽景区不同子区的不同区域地球化学方法。但是，还有必要进一步开展森林沼泽景区区域地球化学方法研究。比如采样密度与勘查效果的关系问题，较粗粒样品活跃元素（Cu、Fe、Pb、Zn等）贫化的问题，样品组合造成人为异常圆滑的问题，汇水盆地如何表征的问题，异常下限系数确定的原则问题等等；

2．2进一步开展中大比例尺勘查地球化学方法研究

与区域地球化学方法研究一样，进一步开展中大比例尺勘查地球化学方法研究很有必要。一方面中大比例尺勘查地球化学方法与区域地球化学相辅相承。另一方面中大比例尺勘查地球化学与区域地球化学一样，采样密度、采样方法、样品介质、样品加工、异常确定、成图方法都一直在不断的探索。而且到目前还没有公认的成熟的方法；

2．3开展森林沼泽区深穿透地球化学研究

超低密度深穿透地球化学调查可以快速有效圈定靶区，更适于覆盖区矿产评价。同样，由于森林沼泽景观区的特殊性，直接影响到了深穿透地球化学的工作方法，开展深穿透地球化学方法在黑龙江工作的适用性和方法技术的研究工作势在必行；

2．4开展矿区地球化学方法研究

黑龙江省是一个矿业大省。在成型的大中型矿区和某些勘探区开展矿区地球化学方法研究，以探索在黑龙江省开展矿区地球化学工作的可行性、必要性，从而带动黑龙江省开展矿区地球化学工作，指导黑龙江省矿产资源勘查工作；

2．5开展地球化学与综合方法整合的工作模式

俄罗斯的许多作法应当说给了我们很好的启示。就其勘查方法而言，除了地质条件分析和地球化学追索以外，在勘探阶段以地球物理方法为主。比如地面高精度磁测、地面电法扫面工作辅助解决覆盖区地质填图、辅助解决矿产调查。这在俄罗斯是已经被证明了的。

地球物理方法还可以用于直接、间接寻找、查明导矿构造、容矿构造、蚀变带、矿化带，甚至是矿体的空间赋存形态。开展综合方法与地球化学方法整合研究是十分必要的。GIS的应用为这项研究的开展提供了一个良好的平台。综合方法的利用大大丰富了地质信息、约束了地质条件，从而使地质解释更科学、更高效、更定量化。

笔者相信：通过开展一系列地球化学研究工作，黑龙江省矿产资源勘查工作会有一个全新的局面，一个斩新的工作空间。

参改文献：

⑴谢学锦  勘查地球化学：发展史•现状•展望[J]   地质与勘探  2002,Vol.38 .No.6