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土壤取样是矿产勘查的一项基本技术。与钻探相比,取样成本更低,可以快速确定矿化的存在和范围。
前期的地球物理及其他遥感方法被用于定位可能含有矿化现象的地质构造。随后土壤取样的结果则可以决定该项目是否中止或继续,也可以为包括钻探在内的进一步勘探划定一个分界线。
- 为什么土壤采样很重要? -
进行土壤取样可以确定隐伏矿化构造的位置和形状,并确定该构造内的高品位的区域。一个好的的土壤取样将会带来精确的钻孔定位。很多构造在沿其长度的矿化程度是不同的。若只根据地球物理异常来进行下钻将可能会浪费大量的资金,因为高品位区域仅限于该构造平面内的一些狭窄急倾斜区域内。
通常情况下,这些钻探钻孔不会与这些区域相交,勘探工作也会随之被放弃或废弃。由于没有进行彻底的碎石和土壤取样方案,错失了一些找到矿体的机会。
碎石样品取样
碎石样品取样是对露出的潜在含矿岩石进行取样。在初始绘图期间采集碎石,如果得到有潜力的结果,则会进行后续土壤取样调查。另外,在许多情况下,露头可能很小或不存在,土壤取样就成为勘探计划的下一个关键步骤。
设计土壤采样程序
为了确保对引起地球物理异常的矿化构造进行检测,必须设计一个土壤采样程序或计划。比如在下面的例子中,采样计划由7条线路组成,每条线路之间相隔120米。这些线以正确的角度交叉穿过地面磁力测量确定的矿化构造区域。沿线各采样点间距为20m,共采集147个样本。地表碎石可能作为高品位带沿构造分布的证据。地质师在制定土壤取样计划时要考虑这些因素。当地质师对计划满意时,样本点被输入到GPS中,为测量做好准备。
采集土壤样本
由于GPS是标准设备,土壤采样容易得多,因此可以最小化实际样品来源的不确定性。取样团队使用输入GPS的坐标来定位每个地点。通常,这个坐标可以达到±5米的精度,也就是一般的手持GPS的精度。
协作完成取样
土壤采样通常至少由两个人完成:地质师和现场助理。这不仅是为了更快地完成工作,而且还出于安全原因的考虑。像在偏远地区进行的任何工作一样,紧急情况会在最不期望的情况下发生,这可能会危及生命。比如国外有位地质师在有一次土壤采样时,她的助手因特定土壤样品中的真菌孢子引发了哮喘发作。这种真菌显然生长在羊粪上。幸运的是,她的药在卡车里距离不太远,她很快就康复了。但这个事例告诉我们要对大自然保持敬畏,长期的地质一线工作接近与野外生存,要时刻做好准备。
在采样时禁止带首饰
直接与收集和处理样品有关的人员必须移走所有随身首饰,例如戒指,手镯和项链。这消除了珠宝首饰接触样品并污染样品的任何机会。例如,黄金和白银显然是一种风险。我曾经知道一家公司因“钯金异常”而兴奋,后来发现该现象是由采样员戴着铂金戒指引起的。铂和钯通常共同存在,因为它们都属于称为铂族金属(PGM)的族。
另一个污染源可能来自采样设备本身,比如在一些筛子中用于将网片附着在外圈上的铅银焊料,以及来自不锈钢镐和铁锹的铬。甚至必须考虑采样器使用者的防晒霜类型,因为皮肤汗液中的锌基乳膏会污染样本。
采样现场污染
有时,采样样本的位置也会引起问题。栅栏柱中使用的一些木材防腐剂会污染土壤,从而使附近的样品受到铬和砷的污染。靠近样品点的波纹镀锌铁会导致锌含量升高。样本被污染的可能性很大,因此必须时刻注意潜在的污染源。
从最好的一条线路开始
采样的第一条线路通常是遇到土壤异常概率最高的一条。先做“最好”线路的原因是,如果由于任何原因(如恶劣天气或扭伤脚踝)无法完成采样,那么损失就不会太大。
XRF光谱仪
节省采样程序时间和金钱的另一种方法是在采集每个样品时使用手持式X射线荧光(XRF)光谱仪。这样可以使地质师在执行检测的过程中快速了解是否检测到地球化学异常。通过在现场使用仪器,采样计划可以在采样时进行修改。根据实际结果可以删除一些无意义的线路,或者添加有必要考察的路线。如果怀疑地球化学异常,可以将站点之间的间距减小,例如从20m减小到10m。
如何获取土壤样本
如土壤覆盖层很薄,取样用长柄镐挖一个小洞(好用不过洛阳铲),通常挖到风化的岩石。然后用一把洛阳铲将样本放入顶部的筛子中。这种最粗的筛子除去有机物,如落叶和木炭以及粗砂和砾石。
样品用80目筛网(178微米)进行现场筛选,筛网的尺寸逐渐变小。这确保了较细的粘土和泥沙颗粒得到集中到这个颗粒大小范围,它包含了最高浓度的常见指示元素,如铜、铅、锌和砷。
筛分还会除去可能附着有粗金或块金的粗石英颗粒。从样品中去除粗金似乎有些奇怪。这样做的原因是使所得的地球化学数据具有平滑的梯度,并且不包含数据中的尖峰或异常高的值,而这可能很难在轮廓图中绘制。
相比之下,在存在深层潮湿土壤的地区,通常使用手动土壤螺旋钻来获取土壤样品(背包式钻机也是选择之一,可以应对更多苛刻的取样条件)。为了从风化岩石的顶部获取样品,有时需要用手钻至一米或更大的深度。用这种方法的土壤样品几乎总是潮湿或湿润的,因此不可能进行筛分。由于泥浆往往会粘附在采样设备上,因此在收集下一个样品之前,使用尼龙刷将大部分污垢和泥土清除掉。否则可能会发生交叉污染。将湿样品放在塑料袋中,并按原样提交实验室。然后实验室在分析之前进行所需的干燥和筛分。
怎样标记样本?
样本编号使用一个简单的方法是非常重要的。由于在土壤调查中采集了大量的样本,如果编号不系统,就会产生很大的混乱。最好的方法之一是使用预先编号的票务簿。在每个地点,将坐标输入票证簿,用永久性记号笔在样品袋的外面写上号码,将副本的票证从票证簿上撕下来,连同泥土一起放进票证簿。
样本的分析
在样品被送到实验室之前,地质师要确定要分析的元素组合和检测限度。由于实验室对较低的检测限度收取更高的费用,预算既要考虑所分析的一套要素,也要考虑所使用的方法。
作者简介:
焦克
焦克毕业于澳大利亚科廷大学,拥有采矿工程硕士学位,资源勘查工程学士学位。现为HOT采矿工程师。筹备了HOT巴基斯坦合资公司,为李家山重晶石矿项目矿建阶段提供技术支持,并参与了多个国内与海外(孟加拉国,墨西哥,赞比亚,伊朗等)项目的咨询与技术支持工作。目前除负责巴基斯坦市场外,还作为采矿技术团队成员参与各个项目的技术支持。
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