荒漠覆盖层成矿元素垂向迁移的非线性响应机理研究

The source of surface geochemical anomalies and effective identification of ore-forming anomalies has become a frontier problem in the field of mineral quantitative prediction, and also a difficult problem of surface geochemical exploration in desert cover areas. In this project, with the help pf phase analysis, thermomagnetic separation technology, soil sulphate measurement, new ultrasonic nanoscale particle extraction and measurement technologies, we will carry an integrated study for shallow drilling exploration samples in different surface geochemical background and anomaly areas in the covers of the Donggebi Molybdenum Deposit region in Xinjiang. The quantitative vertical distribution patterns of ore-forming materials in the covers will be established. Combining with soil column experiments and computer simulation, our results will show the nonlinear response processes between deep ore-bodies and the surface geochemical anomalies formed by ore-forming elements with different quantitative migration modes, and then reveal the formation mechanisms of surface ore-forming anomalies. This study will provide new insights into the mineral quantitative prediction in concealed mining areas.

地表化探异常的来源及矿致异常的有效识别是矿产定量预测领域的前沿问题，也是荒漠覆盖区地表勘查工作的难点。采集新疆东戈壁钼矿覆盖区地表地球化学背景和异常区的浅钻样品，分析主要成矿元素及伴生元素含量、相态特征、纳米颗粒含量、硫酸盐成分，确定覆盖层中元素垂向分布特征并建立其定量评价模型。结合土柱迁移实验及计算模拟，确定研究区隐伏矿区覆盖层中元素的迁移途径与演化历史，总结具有不同定量迁移模式下的元素所形成的地表地球化学异常与深部矿体之间的非线性响应过程，揭示荒漠覆盖区地表致矿异常的形成机理。该成果将为隐伏矿区矿产定量预测提供新的思路。

地表化探异常的来源及致矿异常的有效识别是矿产定量预测领域的难点。为了有效描述荒漠覆盖层主要成矿元素的迁移机制，本项目将非线性迁移科学理论引入到研究中，选择雅山和东天山荒漠覆盖区中的 Cu-Mo 覆盖区近500个钻孔地球化学数据作为研究对象，首先利用分形理论中的重要思想挖掘主要成矿元素的分形特征和确定元素主要迁移形式及迁移潜力强度，并结合室内土柱实验和平行试管试验分析了元素垂向迁移潜力的动力学行为，使用非线性微分方程数学模型定量模拟了主要成矿元素衰减行为引起的垂向风化层剖面复杂动力学机制，为元素迁移过程的分析提供新的理论基础。.主要取得了以下认识和结论：.（1）通过多重分形方法对主要成矿元素进行分析，主要成矿元素垂向迁移至地表被地表中的粘土等地球化学障捕获并富集。通过对元素的全量和相态进行分析，对主要成矿元素的迁移状态进行分类， Cu、Zn主要是以可氧化态的形式存在于地表物质中；Mo 元素主要是以可还原态的形式存在于地表物质中。.（2）主要成矿元素的垂向迁移在空间上的分布显示长程相关性，在时间上显示具有明显的非线性分布特。土柱实验显示空间上元素总量随深度的增加而递增，试管实验显示时间上同一深度的 Cu 元素总量变化呈非线性波动变化，并且随时间逐渐稳定，在覆盖区土壤中形成局部异常。.（3）为了描述元素衰减行为引起的垂向风化层剖面复杂的机制，提出了一种新的非线性微分方程数学模型，认为雅山荒漠Cu-Mo覆盖区主要成矿元素Cu元素、Zn元素属于指数模型；Mo 元素属于高斯模型。.（4）利用蒙特卡罗方法对模型参数进行模拟实验以得出理想的模型参数。通过编程实现对主要成矿元素的最佳迁移模型的参数进行实验模拟，比较实验真值和模拟值的均方误差和估计均值，通过了模型参数的检验，认为前面回归的雅山荒漠 Cu-Mo 覆盖区主要成矿元素迁移模型及其参数合理，从而为研究荒漠覆盖区元素迁移模型的研究提供理论依据。