一、物探方法作为成矿区带地质填图的一种有效手段，为合理筛选找矿靶区提供有用信息
区域勘查地球物理资料，不仅能有效地进行岩性和构造填图，而且还能为快速、准确地识别、圈定和扩大成矿远景区提供基础资料，这在地表覆盖区显得尤为重要。
在澳大利亚西部的耶尔冈地区，地表露头稀少（5%～10%），区内风化作用广泛而又强烈。风化层之下为花岗岩、片麻岩和绿岩带。调查结果表明，区内的大多数金、镍和贱金属矿化均产于绿岩带内，因此，划分绿岩带的界线和范围对圈定成矿远景区普查找矿具有特别重要的意义。虽然早期的区域资料也能大体识别出不同的岩性区域，但分辨率甚低，界线往往比较模糊，而20世纪80年代以来澳大利亚地调局采集的高质量航空物探数据不仅清晰地勾画出不同岩性的界线，而且能确定绿岩带内的构造。在区域性航磁图像上所显示的大面积中，低磁性分布区与花岗岩和片麻岩区相对应，而平均磁性偏低但含有强磁性单元的长条状地带对应于绿岩带。与绿岩带相对应的布格重力异常，比相邻的花岗岩和片麻岩区的布格重力异常高得多。在耶尔冈克拉通东北部，绿岩带含有薄的强磁性超镁铁质和条带状含铁建造及中等磁性的辉长岩和角闪岩，这些岩石单元反映了绿岩带内部构造的轮廓。用400m线距的航磁一阶垂向导数便可清晰划分出它们之间的界限。而大多数岩石类型，如玄武岩、中性至酸性火山岩、粒玄岩和沉积岩，其磁性均较弱。图6-1是利用高分辨率航磁测量在耶尔冈克拉通东北部的填图结果。
图6-1 用高分辨率航磁测量在耶尔冈克拉通东北部填绘出的
绿岩带、线性条带状片麻岩和分散的花岗岩侵入体
20世纪80年代以来澳大利亚西部耶尔冈的金矿勘查中，利用上述区域性物探测量结果，通过相关的数据解释及数字化图像处理技术，编绘出的1：25万到1：2.5万比例尺的图件均能够识别出以前未曾认识的、许多与金矿化有关的地质特征。
加拿大安大略和魁北克北部的阿比提比地区是加拿大主要的金矿产地。该地区的容矿岩石为太古宙的火山岩和沉积岩。整个地区受现代冰蚀作用的影响，岩石可能出露于地表，也可能被数十米厚的冰碛物覆盖。冰碛物为砾石、砂或粘土的集合体。这种自然地理条件和地质条件有利于航空和地面物探方法的广泛应用，物探方法能够对覆盖层下未风化基岩特征进行填图。
在阿比提比的鲁安-诺兰达地区进行了航磁测量。探测器离地高度305m，飞行线距805m。这样的飞行高度和线距可分辨出大、中规模的地质体特征。磁测图反映出两条主断裂构造，分别是北面的波丘潘-德斯特断层和南面的柯可兰-拉尔德莱克和卡迪亚克断层。还反映出一些次级断层。因为断层附近的岩石受到了强烈的磁化作用，而远离构造的岩石一般具有较低的磁化强度。因此，往往通过长条线形磁力高和磁力低以及异常图形的断开或错位便可明显地识别出断层。
在阿比提比地区，金矿床主要沿断层构造分布。在某些地区，矿床产于主构造上，但一般情况是矿床往往位于次级构造上。因此，这些断裂构造是本地区最重要的含金构造特征。该地区所有矿床的总开采量在1亿3千万盎司（约4043t）以上，其中的80%来源于主断裂或主断裂附近构造上的矿床。
磁异常图还显示出两条主断裂之间的区域呈闭合的磁力高，反映了含长英质和镁铁质成分的侵入体。这些侵入体在某些地段可能对金矿床有控制作用。霍恩矿区便属于这种情况。该矿区主要为贱金属矿床，但同时也含有大量的金，黄金开采量已达1千万盎司（约311t）以上，是诺兰达地区单个最大的产金矿区。总的来看，本地区的物探测量有助于识别可能含金的构造，为筛选勘探靶区指明了方向。
二、利用物探资料研究区域成矿背景，开展深部地质填图
近10多年来，在一些成矿区带从区域成矿背景、深部地质填图研究着手来圈定和优选找矿靶区，物探的作用更为明显了。利用物探资料在深部地质填图中可以解决的问题包括：确定沉积盖层和风化层的厚度，研究褶皱基底的起伏；对基底进行岩性填图；填绘基底构造；研究基底内部构造、建立深部断面。
在俄罗斯，大比例尺深部地质填图一般都专门针对某些类型的矿床。例如在沃罗涅日结晶地块，为寻找硫化铜镍矿和含镍黄铁矿矿床以及其他矿产，开展了深部地质填图工作。铜镍矿床与前寒武纪基底内的基性-超基性侵入体有关，而基底之上普遍覆盖有300m左右的中-新生代沉积，因而物探方法得到广泛的应用。物探工作比例尺一般为1：5万，在有远景的地段加密到1：2.5万和1：1万。解释时将物探异常分为几类，每类异常选出两三个进行钻探验证，钻孔打入基底30～50m。
深部矿源体的分布对勘查选区具有导向作用。在俄罗斯诺里尔斯克铜镍矿区，早在40年代就有人设想过在上地幔和含矿侵入体之间存在着中间岩浆，但长期以来，并未找到可信的证据说明其位置、形状和大小。为解决这一问题，20世纪80年代以来西伯利亚地质、地球物理和矿物原料研究所开始研究深源磁场，所遇到的主要困难是该区暗色岩广泛分布，厚度达3.5km且磁化强度大，因此要建立暗色岩干扰体的几何模型，计算出其磁场并从实测磁场中消除。总磁场是在2400m的高度上测的，选择这样的高度是为了压制近地表干扰。当把模型场从实测场中减去后，差值场形态仍很复杂，有许多局部异常是由模型中未考虑进去的暗色岩的不均匀性引起的。由于这种异常和深部地质体引起的异常的波谱成分不同，可通过滤波将二者区分开。结果得出几个由中间岩浆源引起的深源异常，其中的诺里尔斯克-哈莱拉赫异常面积3000km2，强度大于160nT，三个已知矿结的所有侵入体都与该异常有关。通过定量解释发现，矿结的规模愈大，相应中间岩浆源的厚度愈大。据此提出了下一步勘查铜镍矿的远景区。
美国内华达州的卡林金矿床与一些地质要素（如花岗岩深成岩体、大的断层系）有关。因此，航磁和重力方法曾用于快速圈定这类地质特征以及进一步查明金矿床与这类地质要素的空间关系，以更好地了解该区的成矿地质环境，缩小找矿靶区。美国地质调查局主要根据磁测数据编制了内华达深成花岗岩体分布图。由此推断出了深成岩体的边界、岩石组分和年代。通过对比研究发现，大多数已知的浸染型金矿床靠近计算出的磁化强度界面或推断的深成岩，许多卡林型金矿床靠近所推断的白垩纪深成岩。由于岩体大部分是隐伏的，如果不靠磁测是无法确定其整体范围的。图6-2是用磁测结果推断出的与卡林型金矿有关的花岗岩侵入体。
此外，根据重力数据求得的密度界面有助于确定与金矿化有关的断层系统，可以追索一些已知断层在冲积层下的延伸并推断出更多完全隐伏的断层，尤其是山前断层。例如内华达中西部佛罗里达峡谷金矿、斯坦达德金矿和一些其他金矿与大的断层系有关。密度界面主要沿断层系的东侧和西侧分布。可是，与填绘出的断层不同，密度界面向北延伸到布鲁矿床，说明该断层系向北延伸，表明了南面和北面的矿化系统是相关的。区域性重磁资料可更好地查明与金矿系统有关的深部构造和岩体，从而有助于隐伏矿床的预测。
图6-2 在内华达卡林城附近推断出的与卡林型金矿有关的花岗岩侵入体（注意其露头极少）
小比例尺的区域物探资料对了解区域成矿背景也是有帮助的。如美国的库蒂纳（1992）采用不同波长对布格重力异常进行滤波，发现不同波长滤波后的剩余和区域重力异常图对研究矿化的深部控制很有用，如科罗拉多的89个矿区中有78个位于两个大的重力低范围内（1000km波长滤波后的剩余重力图）。又如布莱克利（1991）等人对美国内华达州全境的重磁数据进行了研究，从航磁异常图上发现在该州北部有两条200km长的狭窄异常带，被解释为裂谷带，与热泉型的金矿和汞矿有关。他们对重磁异常作了三维分析，即把不同深度的异常源加以划分，根据深度小于1km的磁源分布图可以看出其中的一条裂谷继续向南延伸，长达500km，从而大大扩展了成矿预测的范围。
三、从区域构造背景角度认识和挖掘小比例尺地球化学资料的找矿潜力
对于一些成矿区带来说，如何从大区域背景来分析地球化学异常结构与特征，是一个十分关键的问题。过去一般分析地球化学异常结构与特征都将目标放在异常强度高、异常面积大、元素组合齐全（简称“高、大、全”）的局部异常上，但并非总能找到矿床。因此，我们必须用新的思路，重新认识现有的地球化学资料，从区域成矿带的角度认识地球化学资料，提高地球化学资料的预测普查能力。通过区域地质构造背景研究，筛选出有利的地球化学异常
区域性（小比例尺）的地球化学资料，不仅可反映出区域上元素浓集程度偏高或偏低，以指示远景区之所在，而且可以揭示更深层次的成矿地球化学信息。例如，Ю.С.罗坦科夫（1996）在东外贝加尔地区，根据1：100万的基岩、土壤、底积物和地表水取样结果，用Геоскан法处理数据，解译出了这些地区的构造-地球化学框架，即大型地球化学线性结构框架。它们与地质上的断裂（包括地质图上未反映出来，但有遥感和物探资料佐证的断裂）方向总的说来是吻合的，似乎反映着地壳深部的巨型“劈理”构造，一些著名的金矿田（如巴列依）、锡和铀矿床（田）都分布在这种“劈理”的“枢纽”部位（图6-3）。这无疑为区域性矿床普查提供了十分重要的地球化学依据。
更有趣的是，在诺里尔斯克成矿区，20世纪80年代初曾做过大比例尺的地球化学工作，建立了矿田地球化学模型，但是并没有研究矿田形成与地球化学线性结构交切构造之间关系的概念。对间距为5～10km的200多个钻孔的岩心作半定量光谱分析，总面积有1300km2，大体相当1：100万比例尺的工作。尽管没有采用电子计算机处理资料，用原始方法处理的结果也清晰地反映出了线性结构带，出现了特殊的地球化学构架，而已知的特大型铜-镍矿床就分布在这种构架的“枢纽”上，在构架范围之外，还没有凸显任何矿点。Ю.С.罗坦科夫认为：“不考虑地球化学异常在总框架中的构造位置，就难以对诺里尔斯克成矿区内的地球化学异常作评价”。只有根据相当大面积的地球化学测量结果，才有可能对这种构架作出评价，才有可能在邻区预测出新的成矿客体。这些实例和经验，足以使我们对开发区域性地球化学资料潜力的重要性和对区域性资料揭示深部控矿因素的能力，产生深刻的印象和认识。
图6-3 东外贝加尔地区区域构造-地球化学解译图
1—通过地球化学图解译出的线性体；2—不同建造的矿床区段
上述是从区域构造角度来重新认识地球化学场的性质，为区域地球化学异常的二次开发提供一种新的思路。然而，要想提高找矿效果，最好在开展化探工作前优先应用遥感技术进行区域构造分析，然后在有利成矿区段开展化探工作，从而使勘查工作更具有针对性。例如，B.J.苏乔梅尔在美国俄勒冈州马卢尔县费里泽乌特（Freezeout）地区，先用TM图像和彩色航空摄影进行了区域构造分析，确定了费里泽乌特山脉附近是NW和NNE向断裂交汇处，并认为这是成矿有利地段。在野外检查中发现了一些矿化的转石及一些含蛋白石化至硅化火山岩的隐伏露头。但在所采集的25个地表岩石样品中，仅有一个样品含金27×10-9。尽管如此，由于地表显示强烈蚀变，还是开展了土壤地球化学测量，结果发现了长达1100m、走向为NW向的金异常，其峰值达147×10-9，同时存在Ag异常。在Ag异常周围也圈出了As、Sb异常。依据化探异常，经钻探验证，在费里泽乌特山脉发现了隐伏的高品位金矿体。
成矿物质的富集过程是由一个水平到另一个水平分阶段发育的。成矿系统的分级是常规地质作用的自然产物。与成矿系统分级相对应，地球化学场的分级也是客观存在的，是必要的普查标志，而地球化学异常解释就是要查明这种标志。前苏联将不同成矿客体由高到低依次划分为成矿省、成矿区、矿结、矿田、矿带、矿床、矿体，并将地球化学异常与之匹配。这种划分虽然过细，但深刻反映了不同级次成矿客体及其地球化学异常之间相互作用、相互制约的关系。Г.Я.阿布拉姆松通过对保加利亚、乌兹别克斯坦的金、多金属硫物矿床的分带研究，提出了在同一成矿系统矿床的分带柱中，通过金的富集波作用，将矿体、矿床和矿田等不同成矿客体联系起来。他认为，在形成亚建造和建造同源分带系列的金矿床中，金最富集的矿物组合可以处在其分带柱的不同部位，这是因为富集波穿过的结果。在同一成矿系列的矿床中，产金的矿物组合是从后方带向前方带移动的，这种移动在纵向和横向均有所表现，这是热液渗滤、温度障和酸碱障从整个系列的后方带沿着深大断裂共同向前方带运动的结果。
А.А.马特维耶夫等系统总结了不同级次成矿客体的地球化学特征。随着成矿客体的范围的变化，不仅仅是元素含量在数量上发生变化，元素的变异性、元素的组合、元素的赋存形式都有较大的差异。其中在所有级次的成矿客体中都会表现出不同程度的分带特征。元素及其组合或由它们演变而来的其他指标的带状分布，是任何矿石建造类型异常的重要标志。向心性和离心性及指标在各级次晕中的带状分布都是普遍存在的。这是由于矿床与多级的成矿系统晕在形成原理上有统一性的结果。在地球化学异常的结构和形态的反映方面，成矿区和矿结表现最为雷同，因此，必须查明不同级次分带性的具体表现。
依据不同级次地球化学场分带性的原理，С.В.索科洛夫于1990年对前苏联某金矿成矿区进行了研究，发现每个级次成矿客体都有与之相对应的成矿系统，随着客体范围扩大，控制因素和表现形式有所区别，但都有一致的物质分异方向，并形成沿核心-径向分带的地球化学系统，这便是与分散矿化的区别。这一点既体现在元素成分分带上，也体现在元素扩散-渗透迁移的强度上。对金成矿系统而言，由于元素带入带出而形成的正负异常带是成矿系统十分特征的地球化学现象。他确定了矿体与矿带的分带序列，并在格里戈良的分带法则的基础上，提出了一个新的参数——强度系数Kи，它是成矿元素组合乘积与亲石和亲铁元素组合含量乘积的比值，即
Kи=Au·As·Ag/W·Cr·V·Co·Mn
图6-4 金矿带矿物-地球化学模型复原图
1～3—地球化学系统的诸带（1—核心带，2—交替带，3—分散矿化带）；4～7—矿物组合（4—金辉碲铋矿-石英组合，5—金砷黄铁矿-石英组合，6—金银黝铜矿-石英组合；7—石英-碳酸盐组合）；8—元素迁移方向
依据Kи作图，建立了矿带范围内的矿物-地球化学模型，即在矿带内出现Kи正晕的核心带，在该带外围则出现Kи负晕的交替带；再向外是分散矿化带。在此模型中还表示出了矿物地球化学组合分布及不同元素迁移方向（图6-4）。金矿成矿客体的形成与因物质分异（带入带出）作用造成的地球化学分带（正负晕）直接有关；分散矿化带虽有较高的金属量，却没有这种分带现象或者分带十分微弱。据称，用这种方法在一个6000km2的区域内处理分散流资料，划分出两个与所预测金矿田相对应的具有三带结构的地球化学系统，大大扩展了两个区域的远景，这是传统方法所没有做到的。
在地球化学场范围划定后，要揭示和利用其内的信息，除元素组合和含量水平之外，更重要的是要研究结构特征。C.A.格里戈良（1996）对在俄罗斯东北部的20多年工作经验和在马里的5年工作经验作了总结，提出了处理和解释区域地球化学资料的方法建议。他突出强调了如下问题：为有助于查明地球化学场的不同结构特征，最好按在地球化学场中差异最大（不同类别，如亲石、亲铜、亲铁）的元素组（通常以2～3组为宜）编制组合（累加、累乘）地球化学图，这样可以提高地球化学场结构特征的可重现性及稳定性；通过编制元素浓集程度最大值和最小值的组合（累加）图，着重揭示地球化学场浓度的和组分的线状、弧状、环状及向心的、同心的结构（分带）特征；结构-地球化学异常是一种重要的评价标志，也就是说，只有含量水平的异常性，缺乏结构异常性，不足以作为成矿远景的评价标志，据此，在下一步工作中可将80%～95%的面积除掉；在编图中，最好能同时反映出三个级次的物质组织水平，既反映出“主体”，也反映出“背景”，例如，在1：20万的图件上，在成矿区（带）的背景上可将矿结水平的结构最充分地反映出来，而在矿结水平的结构中可不同程度地将矿田的某特征反映出来。
四、改变取样战略，提高地球化学异常强度
如何加大探测深度，提高地球化学异常强度，是勘查地球化学的关键问题。在过去，人们总想通过对地球化学数据加工和处理，压抑背景值或与矿化无关的信息，增强与矿化相关的地球化学异常；或者加大有利地质条件（构造、岩石等）的权重，使筛选出的地球化学异常更具有针对性。人们沿这个方向虽然已取得了一些可喜的成果，但各种地球化学数据的处理方法都有一定的局限性；某些方法即使在某些地区效果甚好，但在其他地区可能会不尽如人意。对于加大有利的地质条件的权重来说，人为因素所占比例较大，有时也会适得其反。因此，将地质和地球化学有机结合起来，成为勘查地球化学家所共同关心的问题。近年来，国内外都十分注意从化探工作部署和取样环节开始就将地质和地球化学结合起来。其中，最引人注目的是加强取样介质的针对性。这种做法既适用于地球化学异常查证，也适用于局部或较小区域范围内的地球化学普查。在国外主要有以下几种取样方法。
1.对成矿后的岩脉取样
成矿后形成的岩脉在形成过程中可能切穿早先形成的矿体，通过接触变质作用和岩浆期后热液流体作用，在矿体周围形成元素的富集与分散（图6-5）。对这种成矿后的岩脉作系统取样，便可查明深部盲矿体的分布。该项技术的要点是：①通过详细的地质填图，研究矿体与岩脉形成时代；②根据构造研究，在有利于盲矿形成的地段沿岩脉走向布置地球化学取样剖面；③在野外取样期间，应确认在岩墙内的黄铁矿和石膏矿化中是否存在盲矿体活化的标志。④将取样结果标在地质图上，依据岩脉的元素含量圈定盲矿体存在的范围。
图6-5 沿成矿后的岩墙再沉淀的矿化元素中指示晕示意图
2.对断层泥或蚀变岩取样
对于金属矿床来说，断层既是成矿物质运移的通道，又是成矿物质储存的场所。因此，在断层带内通常会留下矿化的痕迹。如果对断层内的物质（断层泥或两侧的蚀变岩）进行取样，便可以提高找盲矿的效果。采用这种取样战略，首先应注意对研究区内的断层进行详细研究，通过对区域地质特征和已知矿床地质特征及对断层的走向玫瑰花图的研究，识别出控矿断层的走向；或者通过航空照片的解译，鉴别表现为横穿已知矿体或盲矿体走向的地表标志。然后，沿断层带采集断层泥、蚀变岩，或者风化的土壤。
3.对石英脉的取样
对于很多金属矿床来说，其产出都伴随着石英脉体的产出，地表含矿石英脉便是矿床产出的重要标志。石英脉本身受区域断裂构造的控制，或者作为断层的充填物产在断层内。因此，以石英脉为取样介质，可大大提高找矿的针对性。这种做法具有以下优点：①通过研究石英脉的产状与分布密度，便可初步确定测区范围内的矿化的轮廓。因此，在野外便可确定潜在成矿区；②大大提高了异常强度，根据矿物学和地球化学准则便可发现和评价标志不明显的成矿客体；③适应性广，它适用于地质普查过程中各个不同阶段；④这种方法可以消除人为污染的影响。前苏联Г.М.梅图夫将这种方法称之为“石英脉测试法”。循此思路，Γ.М.梅图夫在俄罗斯某地区约600km2范围内进行了实践。依据石英脉的分布，编制了石英脉产状频率分布图。根据频率图便可粗略地看出本区的矿床分布特征。他们还将石英脉的地球化学异常图与传统的分散流、重砂地球化学测量的结果作了比较。以石英脉为介质的地球化学异常图具有强度大，衬度高的特点。需要指出的是，使用石英脉为取样介质，可能漏掉与石英脉充填无关的其他类型矿床。
4.对成矿后断层内的苔藓取样
在地表上，断层常常被第四纪疏松物所覆盖，在沼泽区尤其如此。苔藓能够聚集土壤中存在的各种化学元素。据M.M.康斯坦丁诺夫报道，他们在俄罗斯某地区的研究表明，苔藓中的银含量是最高的（达20×10-6），其次是顺磁性砂粒级物质（这些物质主要由死苔藓和茎组成）中的银含量（达10×10-6）；而洪积物中的银含量只有2×10-6。据研究，Cu、Pb及其他元素也存在类似的趋势。因此，康斯坦丁诺夫建议在难以获得砂粒级物质的沼泽区以苔藓为取样介质。
康斯坦丁诺夫将上述几种采样方法统称为“指示晕法”。事实上，上述各种取样方法在国内都已得到了不同程度的试验和应用，有人称为“构造地球化学测量技术”或“裂隙充填物的地球化学测量技术”。这种方法也存在局限性，它主要适用于裸露区和半裸露区，且较适合于脉状矿床（受断裂构造控制的矿床）。