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勘查地球化學(xué)復(fù)習(xí)資料序言勘查地球化學(xué)概念:(一般了解) 2. 地球化學(xué)異常:地質(zhì)體或天然產(chǎn)物中地球化學(xué)指標(biāo)明顯偏離正常的現(xiàn)象。3. 地球化學(xué)背景:地質(zhì)體或天然產(chǎn)物中地球化學(xué)指標(biāo)明顯正常的現(xiàn)象。 4. 地球化學(xué)異常分類(根據(jù)賦存介質(zhì)): (1) 巖石地球化學(xué)異常;(2)土壤地球化學(xué)異常:(3)水系沉積物地球化學(xué)異常:(4) 水文地球化學(xué)異常;(5)氣體地球化學(xué)異常:(6)生物地球化學(xué)異常 5. 地球化學(xué)特點(diǎn): (1) 通過微觀領(lǐng)域的研究,用直接信息進(jìn)行勘查 (2) 以現(xiàn)代分析測試技術(shù)為主要手段 (3) 方法適用性強(qiáng) (4) 快速,經(jīng)濟(jì),效率高 6. 展簡史:一般了解 第一章 1.克拉克值的勘查地球化學(xué)意義: (1)克拉克值是地質(zhì)體中元素分散與富集的一種尺度 (2)克拉克值是勘查地球化學(xué)測試方法靈敏度的總標(biāo)準(zhǔn) (3)可用于預(yù)測全球礦產(chǎn)資源 2.濃度克拉克值=地質(zhì)體或區(qū)域中元素的豐度/克拉克值 3.濃集系數(shù)=礦石最低可采平均品味/克拉克值 4.計(jì)算法步驟: (1)選取正常樣品: 根據(jù)地質(zhì)觀察和研究,選取未受礦化,蝕變影響或影響相對較弱地段樣品的分析結(jié)果作為計(jì)算對象。 (2)處理離群含量: 利用迭代法提出那些含量小于均值減去3倍均方差(xi
xP+3S)d的樣品,被剔除的樣品不再參加計(jì)算 (3)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn),確定背景值(CO)和背景上限值(CA) a.數(shù)據(jù)如果服從算術(shù)正態(tài)分布,則:CO= CA= CO+ks k 一般取2 b.數(shù)據(jù)不服從算術(shù)正態(tài)分布,則把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成對數(shù),然后再進(jìn)行檢驗(yàn)。如果服從對數(shù)正態(tài)分布,則: ClO= ClA= ClO+ks l k 一般取2 c.如果數(shù)據(jù)既不服從算術(shù)正態(tài)分布,又不服從對數(shù)正態(tài)分布,則可以用圖解法原理來計(jì)算背景值及其上,下限值。 5.異常強(qiáng)度:異常強(qiáng)度可用異常峰值(CMax)、異常平均值(Cp)、異常襯度(CP/CA或CP/Co) 來表示。 6.富集系數(shù):數(shù)值上等于CP/Co反映的是相對于異常形成過程中元素的富集程度。 7.異常濃度分帶:自礦化中心或異常中心向外,一種元素的含量在空間上有規(guī)律的變化的現(xiàn) 象。 分帶方法:內(nèi)帶:反映礦床(體)的賦存部位;中帶,反映蝕變礦化范圍;外帶,反映蝕 變礦化的影響范圍。實(shí)際工作中,通常用式子“CA*an)劃分濃度帶,其中a=2、 3、4…;n=(0、1、2)或n=(2、3、4) 8.變異系數(shù)(V):V=S/CP*100% 其中S為均方差,CP為平均含量;一般認(rèn)為,V越 大,說明元素的再分配作用較強(qiáng),對成礦有利。 9.相關(guān)系數(shù)(r):表征兩個(gè)變量之間關(guān)系的密切程度。兩個(gè)變量之間是否存在相關(guān)性,可用 不同信度下的臨界值(ra)衡量。如果|r|> ra,則認(rèn)為兩個(gè)變量之間顯著相關(guān);反之,則沒有顯著相關(guān)。其中|r|<1。 10.金屬量:(1)線金屬量: 其中,li為第i點(diǎn)樣品影響的距離,CI為第i樣品的元素含量,CO為背景值, CA為背景上限值。 從上式可以看出線金屬量是利用一條測線的異常來估算礦化強(qiáng)度的參數(shù),參 加計(jì)算的樣品必須是異常點(diǎn),即Ci>=CA (2) 面金屬量: 式中,Si為第i樣品所影響的面積,Ci>=CA。從上式可以看出,面金屬量是 利用一定面積異常估算礦化強(qiáng)度的參數(shù)。 如果是規(guī)則采樣(Si=Sj,i=/j)公式可簡化為: (3)金屬量是一個(gè)非常重要的參數(shù),廣泛應(yīng)用于地球化學(xué)異常評價(jià)中,金屬量 既包含元素的含量信息,又包含異常的空間大小信息,因此也作為異常規(guī)模用于不同異常間的對比和評價(jià)中。 11.組合指數(shù):指地球化學(xué)性質(zhì)各自相似,地球化學(xué)活動性各自相近的兩組元素間含量或襯 度或富集系數(shù)之比。包括: (1)累乘指數(shù),例如:(As*Sb*Hg)/(Mo*W*Sn)。元素符號表示該元素的含量 (2)累加指數(shù),例如:(As+Sb+Hg)/(Mo+W+Sn).元素符號標(biāo)志該元素的襯度(或富集 系數(shù)) (3) 意義:與單個(gè)元素含量相比,組合指數(shù)可以壓低由分析誤差等各種偶然誤差引起的 “噪音”,強(qiáng)化異常規(guī)律,因此廣泛應(yīng)用于地球化學(xué)異常的研究和評價(jià)中。 第二章 1.巖石地球化學(xué)異常的研究意義: (1)各類礦床的巖石地球化學(xué)異常最全面的保留了成礦時(shí)的地球化學(xué)信息,這對于礦床和 異常形成機(jī)理的研究和找礦實(shí)踐中的應(yīng)用都有重要意義。 (2)巖石地球化學(xué)異常(包括礦體)是各類次生地球化學(xué)異常物質(zhì)來源的主要組成部分, 各類次生地球化學(xué)異常,都是巖石地球化學(xué)異常的派生產(chǎn)物。 (3)尋找深部的盲礦體,巖石地球化學(xué)勘查是必不可少的方法。 2.成暈元素的遷移 在熱液礦床成礦過程中,成暈元素主要是呈液相遷移,元素在液相條件下的遷移方式有兩種,既滲透遷移和擴(kuò)散遷移 (1)滲透遷移:由于溶液的壓力梯度,元素及其化合物隨溶液沿著巖石裂隙系統(tǒng),整體自由的流動而遷移。 (2)擴(kuò)散遷移:指元素在靜止的溶液中,由于濃度差,由濃度高處向濃度低處遷移。 3.影響元素遷移成暈的因素 (1)元素的地球化學(xué)性質(zhì) 元素的地球化學(xué)性質(zhì),如離子半徑,極化性質(zhì),電負(fù)性,化合物,能量性質(zhì)等影響元素在熱液中的活動性。 (2)含礦熱液性質(zhì) 含礦熱液對元素遷移成暈的影響,主要反映在熱液的溫度,壓力和濃度等方面。 (3)構(gòu)造裂隙 構(gòu)造裂隙對成暈元素的遷移影響較大,可以從兩個(gè)方面來考慮,一是構(gòu)造裂隙為含礦溶液遷移提供了通道;二是構(gòu)造裂隙的變化,影響了溶液的壓力,破壞了原來的平衡,使成礦元素析出沉淀。 4.指示元素 (1)概念:天然物質(zhì)中能夠作為找礦線索的元素 (2)條件:a,對找礦有一定指示意義;b,成暈明顯(一般來說,濃集系數(shù)大的元素成暈明顯); c,在當(dāng)前的測試技術(shù)條件下,分析簡便,經(jīng)濟(jì)。 (3)分類:根據(jù)成礦過程中元素的遷移距離的不同,指示元素可以劃分為: A,近程指示元素:W、Mo、Sn、Be、Co、Ni B,中程指示元素:Cu、Pb、Zn、Ag C,遠(yuǎn)程指示元素:Sb、Hg、Ba、As、I、Br 6. 原生暈的微量元素(一般了解) 7. 原生暈的形態(tài)(一般了解) 8. 影響原生暈規(guī)模的因素 (1)礦化強(qiáng)度 礦體或礦床的規(guī)模不同,暈的規(guī)模也不同。大型礦床的原生暈大,反之小。 (2)構(gòu)造裂隙 構(gòu)造裂隙發(fā)育,有利于成暈元素以滲透方式遷移,形成規(guī)模較大的暈。 (3)圍巖性質(zhì) 圍巖性質(zhì)不同,可影響成暈元素的遷移,從而也影響原生暈的規(guī)模,圍巖的化學(xué)性質(zhì)活 潑,異常規(guī)模較小。圍巖的脆性大,空隙發(fā)育,空隙之間的連通性好,則形成規(guī)模較大的暈 (4)元素的地球化學(xué)性質(zhì) 在其他條件相同的情況下,元素的地球化學(xué)性質(zhì)不同,所形成的原生暈規(guī)模也不同,活 動性強(qiáng)的元素可形成規(guī)模較大的原生暈 (5)異常的剝蝕程度 異常的剝蝕程度不同,更確切的講,異常相對于礦體的位置不同,我們所觀察到的異場 規(guī)模也不同。 9. 原生暈分帶 (1)概念:異常的分帶包括濃度分帶和組分分帶。濃度分帶:反映某一元素的含量在空間上有規(guī)律的變化現(xiàn)象;組分分帶:各種元素的異常在空間分布上有規(guī)律變化的現(xiàn)象。 (2)組分分帶的構(gòu)成: a.前緣—沿含礦溶液的運(yùn)動方向上位于礦體上方(或前方)的異常地段,也稱“頭暈” b.尾暈—沿含礦溶液的運(yùn)動方向上位于礦體下方(或尾部以下)的異常地段,也稱“后尾暈” c.橫向暈—沿礦體厚度方向上的異常地段,可分為“上盤暈”和“下盤暈” d.縱祥暈—沿礦體走向方向上,由礦體向外的異常地段,也稱“側(cè)向暈” 在勘察地球化學(xué)中,沿著“前緣—礦體—尾暈”方向上原生暈的分帶稱之為“軸向分帶”;沿著礦體厚度方向上原生暈的分帶稱之為“橫向分帶”;沿礦體走向方向上原生暈的分帶稱之為“側(cè)向分帶”或“縱向分帶”。 10. 分帶指數(shù)法的計(jì)算 (1)計(jì)算每個(gè)元素在各中段(也稱水平或斷面)線金屬量(Mij) (2)進(jìn)行線金屬量標(biāo)準(zhǔn)化(Aij) Aij=10a*Mij 標(biāo)準(zhǔn)化的基本思路是把不同元素線金屬量同一到一個(gè)數(shù)量級. (3) 不同元素的標(biāo)準(zhǔn)化線金屬量按中段求和(Bi) Bi= (4) 求分帶指數(shù)(Dij) Dij= Aij/ Bi (5) 根據(jù)MaxDij所在中段位置初步排除分帶序列 (6)利用變化度(Dj)區(qū)分出位置重疊元素的前后位置 Gj= 式中,Gj的計(jì)算為矢量計(jì)算,即Dij在最大值所在截面的上面和下面,其值符號相反, 通常取最大值所在截面以下的取正,最大值所在截面以上的取負(fù)。 (7)缺陷和不足: A.參加計(jì)算的元素種類或個(gè)數(shù)的多少,可能改變元素在分帶序列中的相對位置,這可能影響不同人(或不同時(shí)間)所做的工作,因互相之間元素種類或個(gè)數(shù)不同時(shí)可能產(chǎn)生差異 B.某個(gè)元素在部分中段(或截面)中沒有異常時(shí),計(jì)算分帶序列可能失去意義(計(jì)算Gj)時(shí)分母為0 C.通過標(biāo)準(zhǔn)化過程,人為地給出每個(gè)元素的標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)系數(shù),其得出結(jié)果的數(shù)學(xué)意義和地球化學(xué)意義不明確 11.重心法 (1)計(jì)算線金屬量 (2)計(jì)算每個(gè)元素的異常重心 式中,Hj為第j元素異常的重心標(biāo)高;hj為第i截面(或中段)的標(biāo)高;n為截面(或中段)的個(gè)數(shù)。 (3)利用異常重心(Hj)的高低排出分帶序列 (4)優(yōu)點(diǎn):該方法定量描述異常重心位置,地球化學(xué)意義和數(shù)學(xué)意義明確,計(jì)算過程簡便,適用性強(qiáng),參加計(jì)算的元素種類或個(gè)數(shù)的多少,以及某個(gè)元素在部分截面(或中段)中沒有異常等情況均不影響該方法的使用。 12.原生暈的橫向縱向分帶(一般了解) 14.綜合分帶序列的標(biāo)志方法 (1),首先對每個(gè)元素給出局部分帶序列號(Aij) (2),計(jì)算每個(gè)元素的序列總和(Bj) Bj= (3),根據(jù)Bj的大小排出綜合分帶序列 15.巖石地球化學(xué)勘查的應(yīng)用條件 主要應(yīng)用于金屬礦產(chǎn)的勘查,目前已經(jīng)成為尋找盲礦體的最重要手段之一。應(yīng)用巖石地球化學(xué)勘查能尋找多種礦產(chǎn)。此外,巖石地球化學(xué)勘查還可以用于研究其他地質(zhì)問題。 巖石地球化學(xué)勘查可用于礦產(chǎn)勘查的各個(gè)階段,但主要用于礦床勘探,礦床開采,詳查,普查評價(jià)等階段 應(yīng)用巖石地球化學(xué)勘查的自然條件,最基本的是有基巖出露,或被覆蓋的地段有工程揭露,以便能夠觀察和采集樣品。 16.強(qiáng)化異常的方法 (1)改進(jìn)采樣方法 采集構(gòu)造破碎帶內(nèi)或裂隙中的充填物,大大提高異常強(qiáng)度,有助于發(fā)現(xiàn)普通巖石樣品難以發(fā)現(xiàn)得異常。其次,為了強(qiáng)化異常,還可以用富含成礦成暈元素的重粒級礦物代替巖 石樣品,進(jìn)行分析,此即為“重粒分析法”。 (2)利用特殊參數(shù) 利用組合指數(shù),多元統(tǒng)計(jì)參數(shù)等多元地球化學(xué)參數(shù),也可以達(dá)到強(qiáng)化異常的目的。 (3)利用合理的分析方法 采用合理的分析方法也是強(qiáng)化異常的方法之一。例如,偏提取分析方法 17.分散礦化引起的異常特征: (1)分散礦化的異場規(guī)模小 (2)分散礦化異常的濃度分帶不明顯,沒有明顯的濃集中心。 (3)分散礦化的異常元素組合比較簡單。 (4)分散礦化異常中,組分分帶不明顯。 18.異常侵蝕截面水平的研究(剝蝕程度的研究) 礦致異常可能有下面4中情況:a.在前緣,深部有盲礦體;b.在礦體的上部,礦體向深部延伸較大;c.在礦體的下部,礦體向深部延伸非常有限;d.在尾暈,礦體已經(jīng)被剝蝕飴盡。 (1)定性研究: 異常中元素組合式判斷異常所處相對位置的重要標(biāo)志,具體解釋為:(1)在異常中主要出現(xiàn)遠(yuǎn)程指示元素組合,則可能屬于a 情況;(2)見到礦體,并且在異常中不僅出現(xiàn)中程指示元素組合,而且也出現(xiàn)遠(yuǎn)程指示元素組合,則可能屬于b情況;(3)見到礦體,但在異常中不僅出現(xiàn)中程指示元素組合,而且也出現(xiàn)近程指示元素組合,則可能屬于c情況;(4)如果見不到礦體,并且在異場中主要出現(xiàn)近程指示元素組合,則可能屬于d情況。 (2)定量研究: 近年來比較重視定量評價(jià)異常的侵蝕截面水平,其常用的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 Y=a+Bx 式中,Y為異常與礦體的相對距離;X為組合指數(shù);a.b為回歸系數(shù)。 第三章 1.土壤分層 A層:也稱為淋溶層或腐殖層,位于土壤剖面的最上部,生物活動的影響強(qiáng)烈,腐殖質(zhì)含量 最高。富含碳酸的有機(jī)酸,在降水過程中,此層土壤中的元素發(fā)生強(qiáng)烈的淋濾和溶解作用。該層可進(jìn)一步劃分為兩個(gè)亞層。 B層:也稱淀積層,位于A層的下部,一般為棕色或黃褐色,主要由砂質(zhì)粘土組成。與A 層相比,B層的生物活動減弱,有機(jī)質(zhì)含量減少。從A層淋濾下來的各種微量元素,在B層被吸附發(fā)生沉淀富集,因此在金屬礦產(chǎn)的土壤地球化學(xué)測量中往往把B層土壤作為樣品。 C層:也稱母質(zhì)層,位于B層的下部,也是位于土壤剖面的最下部,由尚未明顯淋濾、沉 淀影響的風(fēng)化碎屑物組成。 2.次生暈的形成作用 (1)概念:次生暈是指由于礦體及原生暈的表生破壞,在礦床上覆土壤中形成的,以成礦 有關(guān)元素含量增高為特征的地球化學(xué)異常地段。 (2)遷移方式: A.機(jī)械分散:表生作用下成暈元素呈固體碎屑物形式遷移和分散。其遷移的主要元素是表生 環(huán)境下活動性弱的元素(Au,Sn,W,Cr,Ti),可進(jìn)一步分為機(jī)械擴(kuò)散和機(jī)械搬運(yùn): a.機(jī)械擴(kuò)散:指成暈元素組成由于物理風(fēng)化營力,以固體質(zhì)點(diǎn)形式向周圍介質(zhì)易位。 b.機(jī)械搬運(yùn):指在中立的作用下,成暈組分以固體碎屑形式向下坡移動 B.水成分散:在表生作用下,成暈組分在水中呈液相形式遷移。水成分散作用對于硫化物礦 床的次生暈最為典型,包括溶解,遷移和沉淀三個(gè)階段。 a.溶解:在表生環(huán)境下,金屬礦物的可溶性是水成分散的重要前提。 b.遷移:成暈組分被溶解轉(zhuǎn)入地下水或土壤中水中,可通過擴(kuò)散,滲透,毛細(xì)管作用等方 式遷移分散。 擴(kuò)散方式:在氣候濕潤,上覆土壤飽含水分的情況下,由礦體及原生暈形成的土 壤與普通土壤之間,在成暈元素濃度方面存在較大差異,從而溶解于水中的成暈元素自礦體處向外方向擴(kuò)散遷移。 滲透方式:一方面表現(xiàn)為成暈組分分隨土壤中水和地下水沿斜坡向低處遷移,另 一方面表現(xiàn)為成暈組分隨同大氣降水的垂直向下運(yùn)動而遷移。 毛細(xì)管作用方式:在氣候干燥,蒸發(fā)強(qiáng)烈的情況下,因毛細(xì)管作用,土壤層下部 的水?dāng)y帶成暈組分不斷地向地表方向移動,其結(jié)果是在地表產(chǎn)生異常。 c.沉淀:成暈組分以各種形式(穩(wěn)定絡(luò)合物,簡單離子,鹽類形式,有機(jī)化合物)遷移 的過程中,由于環(huán)境的變化破壞了原來的平衡,是液相組分轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嘟M分沉淀。 C.生物分散:生物分散主要從兩個(gè)方面考慮:一是植物對成暈組分的分散作用,二是微生物 對成暈組分的分散作用。 3.次生暈的分類 依據(jù)異常的賦存介質(zhì)類型不同 (1)殘留暈:產(chǎn)于殘-坡積層中的土壤地球化學(xué)異常,賦存異常的介質(zhì)基本屬于原地物質(zhì), 殘留暈形成過程中,機(jī)械分散,水成分散,和生物分散這三種分散方式均有找礦意義。 (2)上置暈:產(chǎn)于運(yùn)積層中的土壤地球化學(xué)異常,賦存異常的介質(zhì)屬于異地物質(zhì)(冰川、 洪水的沉積物和風(fēng)積物等)在上置暈中,只有水成分散和生物分散有找礦意義,機(jī)械分散無找礦意義。 依據(jù)異常與礦體的相對位置不同(會畫圖) (1) 礦上暈:暈中心在礦體上方的土壤地球化學(xué)異常。 (2) 側(cè)疑暈:暈中心偏離礦體的土壤地球化學(xué)異常 (3) 脫離暈:礦體與次生暈互相脫離的土壤地球化學(xué)異常。 4.最佳層位的確定依據(jù): (1):指示元素的含量較高 (2):異常的清晰度好,能夠有效的發(fā)現(xiàn)與礦有關(guān)的異常。 (3):指示元素分布的均勻性好,以減小采樣誤差和樣品的原始重量 意義:(1):不同深度和粒度中指示元素分布不相同,選擇合理的深度和粒度,才能有效地 發(fā)現(xiàn)礦體 (2):大規(guī)模工作前必須做深度,粒度試驗(yàn),或獲得已有資料。 5.殘留暈與礦體的空間關(guān)系 (1)在地形平緩的條件下,可能有以下兩種情況: A,礦體直立,異常濃集中心在礦體上方 B,礦體傾斜,異常濃集中心偏離礦體 (2)在斜坡,情況較為復(fù)雜,主要為兩種情況: A,地面坡向與礦體傾向相反,異常濃集中心側(cè)移距離遠(yuǎn) B,地面坡向與礦體傾向一致,異常濃集中心側(cè)移距離小 6.上置暈的主要特征 特征:上置暈產(chǎn)于運(yùn)積層中,賦存異常的土壤屬于異地物質(zhì),所以上置暈屬于后生異 常。因此,對于尋找下伏運(yùn)積層下面的礦床來說:機(jī)械分散作用是沒有意義的。上置暈的形成作用有兩種:一是水成分散作用,包括擴(kuò)散作用、毛細(xì)管作用和電化學(xué)作用;二是生物分散作用。 指示元素含量:在上置暈中,通常是C同生>>C后生,所以采用“偏提取方法”,只是分析其中的C后生。這種只提取后生含量的方法,雖然異常絕對值低,但是異常襯度高,可形成明顯的異常。與全量分析相比,偏提取方法分析的元素總量絕對值雖然很低,但是相對強(qiáng)度高,異常規(guī)模大,有利于異常的發(fā)現(xiàn)和追索。 7.土壤地球化學(xué)勘查的應(yīng)用條件 當(dāng)運(yùn)積層的厚度小于5m時(shí),水成分散和生物分散作用較強(qiáng)。相對易于發(fā)現(xiàn)異常。當(dāng)運(yùn)積層厚度超過25m時(shí),傳統(tǒng)意義上的水成分散和生物分散作用很弱,只能用鉆孔采樣或采用特殊的測量方法。 8.鐵帽的地球化學(xué)評估 地球化學(xué)方法對真假鐵帽的鑒別能力很強(qiáng)。 第四章 1分散流:由于礦體、原生暈的表生破壞,在礦體附近水系沉積物中形成的,成礦有關(guān)的 元素含量增高的地段稱“礦床分散流”,簡稱分散流。 2 水系的分級:(1)在1:50000地形圖或類似比例尺的航空照片上可以辨認(rèn)的最小水系為 一級水系;(2)同級水系匯合才能升高一個(gè)級別 3 橫穿河谷方向的指示元素分布 (1)河谷部位常年接受上游下來的物質(zhì),指示元素代表性強(qiáng),且含量高。 (2)河漫灘處,指示元素含量變化大,其物質(zhì)一般來說是洪積物。 (3)山區(qū)小河谷,只能代表一側(cè) 4 沿河流縱向指示元素含量變化 沿著河流縱向分布可以將分散流分為“頭部”和“流帶部”。 (1)頭部特征:毗鄰礦床、指示元素含量高、分布不均勻,含量曲線呈鋸齒狀 (2)流帶部特征:頭部以下異常地段、指示元素含量低、分布均勻、每當(dāng)一條新的水系匯 入,使指示元素含量陡然降低,結(jié)果含量變化曲線呈階梯狀下降,直至背景。 5 分散流的規(guī)模 分散流的規(guī)模受以下幾個(gè)因素的影響 (1)礦化強(qiáng)度:大型礦床,分散流的長度可以為12km-14km;小型礦床,分散流的長度為 0.3km-0.6km。 (2)元素性質(zhì):對于化學(xué)遷移的元素來說,在水中活動性大的元素的異常規(guī)模大 (3)礦床所處的位置:a,礦床(體)沿一條水系的流向分布,則礦體組分不斷的集中加入 該水系,使單個(gè)分散流的長度很長。b,如果礦床(體)橫跨幾條水系,或礦床(體)在分水嶺處,則單個(gè)水系的分散流長度(l)比較小,但總長度比較大。 (4)礦床(體)位于較大水系附近,由于背景區(qū)的物質(zhì)加入過多,指示元素含量明顯“稀 釋”使分散流的含量降低,甚至異常消失。 (5)小型脈狀礦體的金屬量小,進(jìn)入水系中的礦石成分非常有限,通常分散硫含量不高, 一般誤認(rèn)為是偶然誤差。
勘查地球化學(xué)
一、勘查地球化學(xué)的發(fā)展形勢 1.關(guān)于某些國際動向 過去幾十年,勘查地球化學(xué)以礦產(chǎn)勘查為主題,經(jīng)歷了一個(gè)輝煌的時(shí)期。近些年來,由于國際上礦業(yè)不景氣,礦產(chǎn)勘查項(xiàng)目和投資減少,從事礦產(chǎn)勘查的地球化學(xué)家多有轉(zhuǎn)行,國際勘查地球化學(xué)家協(xié)會的會員明顯減少,因而有人認(rèn)為,勘查地球化學(xué)“在走下坡路”。近十多年來,隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出和環(huán)境污染形勢的嚴(yán)峻,環(huán)境地球化學(xué)迅速發(fā)展,西方發(fā)達(dá)國家強(qiáng)調(diào)環(huán)境問題的勢頭尤甚??偟目磥?,勘查地球化學(xué)的發(fā)展正處在一個(gè)“十字路口”上。這種形勢也在“國際勘查地球化學(xué)家協(xié)會”的改名之爭上反映出來。協(xié)會的一些委員認(rèn)為,應(yīng)把協(xié)會的名稱改為“勘查和環(huán)境地球化學(xué)家協(xié)會”或“應(yīng)用地球化學(xué)家協(xié)會”。 但投票結(jié)果沒有任何一種方案被通過。此后,戈維特等發(fā)達(dá)國家的學(xué)者再次強(qiáng)烈主張改名為“應(yīng)用地球化學(xué)家協(xié)會”。其主要理由是:“勘查”只包括了調(diào)查與評價(jià)兩個(gè)階段,但地球化學(xué)工作已深入到“利用”和“治理”(“修復(fù)”)兩個(gè)階段,“勘查”一語顯然包括不了,而“應(yīng)用地球化學(xué)”則可把它們都包括進(jìn)來。礦產(chǎn)問題和環(huán)境問題同樣面臨著這樣的擴(kuò)展。在座談會上,有些專家強(qiáng)調(diào),調(diào)查技術(shù)已經(jīng)相對簡單了,科學(xué)問題主要在評價(jià)方面,再往下就是清除和治理。因此,改名實(shí)際上是學(xué)科發(fā)展方向問題。有些專家認(rèn)為,改名不是實(shí)質(zhì)性問題,主要是適應(yīng)形勢需要,擴(kuò)展我們的領(lǐng)域和思路。 謝學(xué)錦院士贊成“化探在國際上的發(fā)展正處在一個(gè)十字路口”的提法。但是,對于因礦業(yè)界前幾年不景氣,有人就認(rèn)為化探好像也處于不景氣狀態(tài)的說法,應(yīng)該進(jìn)行分析。他認(rèn)為:“實(shí)際上礦業(yè)界絕不會從此一蹶不振,到一定時(shí)期礦不夠用,又要去找,我們千萬不能短視。過去化探技術(shù)是以礦為中心的,研究的問題以礦作為起點(diǎn),根據(jù)分散的模式和規(guī)律來找礦。如果化探是研究礦產(chǎn)形成以后發(fā)生的事件的話,它的技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟了。但是我國在另一個(gè)方向上已做了大量工作,提出今后不是光研究分散,要從地球形成起研究元素的分布和再分布。根據(jù)這個(gè)思想,給化探打開了一個(gè)全新的天地。也根據(jù)這個(gè)思想,我們提出地球化學(xué)塊體的理論,深穿透的技術(shù),元素從深部向外遷移等等新東西。這些東西的提出,很可能使化探技術(shù)發(fā)生深刻的革命。比如,采樣就要是多介質(zhì)的,這對環(huán)境研究尤其重要。風(fēng)成砂中從遠(yuǎn)距離搬運(yùn)來的細(xì)粒物質(zhì),本來是起負(fù)作用的,但是它有很強(qiáng)的吸附能力,地下深部上來的物質(zhì)就專門吸附在它里面,所以就把它從起負(fù)作用變成起積極作用了;從而可以通過研究地表弱膠結(jié)物,分析從底下上來的物質(zhì)。由此可見,如果有新的思路,不是從礦出發(fā),而是從地球的形成演化出發(fā),就會使采樣、分析、評價(jià)發(fā)生大的變化。這樣一個(gè)時(shí)代正要來臨,所以我對化探的前途非常樂觀。我認(rèn)為,在21世紀(jì),在解決環(huán)境與資源問題方面,化探要起非常重要的作用。根本問題還是觀念和認(rèn)識問題。關(guān)鍵問題是要采取積極的措施,去支持新的思路的發(fā)展?!? 2.關(guān)于我國發(fā)展形勢 2 由于我國社會主義制度有集中力量辦大事的優(yōu)越性,在全國性區(qū)域化探掃面,區(qū)域化探標(biāo)準(zhǔn)樣與樣品分析工作,金礦和其它礦產(chǎn)的勘查理論與技術(shù),覆蓋區(qū)化探技術(shù)與理論的探索等方面,已取得了舉世矚目的成果;環(huán)境地球化學(xué)工作正在積極開展,近些年來“多目標(biāo)”地球化學(xué)(農(nóng)業(yè)地球化學(xué))填圖已取得重要成果和進(jìn)展,受到政府和各方面的重視。但是,面對21世紀(jì)國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求,縱觀世界勘查地球化學(xué)的發(fā)展趨勢,回顧我國勘查地球化學(xué)的發(fā)展歷程,仍需冷靜地認(rèn)識我們的不足和問題。主要是: (1) 區(qū)域化探資料的利用程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。資料管理制度沒有共享機(jī)制,不利于廣泛利用和深入研究;區(qū)域化探資料的利用率較低,找礦信息未充分發(fā)掘,研究基礎(chǔ)地質(zhì)、環(huán)境問題的潛力有待進(jìn)一步開發(fā)。 (2)化探隊(duì)伍需要更新知識和觀念。長期以來化探的主要任務(wù)是找礦,觀念和思路還不適應(yīng)新形勢發(fā)展和開拓新領(lǐng)域的需要;面對需要解決的社會-經(jīng)濟(jì)問題,化探的發(fā)展應(yīng)走與地質(zhì)、物探及相關(guān)環(huán)境學(xué)科結(jié)合的綜合研究之路;面對科學(xué)技術(shù)發(fā)展的新階段,化探要介入新的應(yīng)用領(lǐng)域,不應(yīng)被動地“靠進(jìn)去”,而要發(fā)揮化探優(yōu)勢,找到自己的“閃光點(diǎn)、突破點(diǎn)、結(jié)合點(diǎn)”,在綜合研究中站到解決問題的前沿。 (3)化探方法技術(shù)的研究仍需繼續(xù)加強(qiáng):隨著較大比例尺評價(jià)工作的開展和新領(lǐng)域的開拓,現(xiàn)有的方法技術(shù)尚存諸多問題,需要分類進(jìn)行專門研究,以推進(jìn)面上工作。 (4) 在新的體制和機(jī)制下,針對資料利用、項(xiàng)目管理、人員素質(zhì)、組織協(xié)調(diào)等問題,管理工作需進(jìn)一步改進(jìn)。 二、區(qū)域地球化學(xué)發(fā)展方向及建議 我國的區(qū)域化探走在世界前列,形成了一套基本工作方法。在新的世紀(jì),全球地球化學(xué)填圖和地球化學(xué)基準(zhǔn)等區(qū)域性研究課題,仍是國際上的熱點(diǎn)。專家們認(rèn)為,我國76種元素地球化學(xué)填圖的試點(diǎn)已取得初步成果,堅(jiān)持做下去,其意義將不亞于“門捷耶夫元素周期表”。同時(shí),專家們對這一領(lǐng)域的重要課題和方法技術(shù)發(fā)表了意見。 1.區(qū)域化探資料需要深入利用 (1)與世界發(fā)展趨勢掛鉤,在戰(zhàn)略層面上將全國地質(zhì)工作戰(zhàn)略部署、全球氣候變化、資源環(huán)境變化放在一塊考慮,以1:500萬-1:1000萬比例尺,把區(qū)域化探資料與基礎(chǔ)地質(zhì)、構(gòu)造作用,以及全球尺度的淺表部和深部地質(zhì)作用結(jié)合起來,作為一個(gè)大課題來研究,可為基礎(chǔ)地質(zhì)提供很多新的信息。 (2)把化探資料的區(qū)域背景與地球塊體、不同構(gòu)造區(qū)、大的成礦帶聯(lián)系起來,從地球演化的角度作綜合研究,在地質(zhì)理論和基礎(chǔ)研究中發(fā)揮作用。 (3)在區(qū)域成礦作用研究方面,過去利用的元素少,偏重于研究局部異常,很 3 少從大的成礦角度考慮問題。應(yīng)該把區(qū)域化探資料與地質(zhì)和物探很好結(jié)合起來,從成礦系列的角度反映大的成礦戰(zhàn)略區(qū)。近期在“三江”地區(qū)所作的研究表明,這種做法可很好地反映成礦系列的空間分布規(guī)律,將成礦作用研究提升到了新的層面。 (4)在地質(zhì)填圖中解決地層、構(gòu)造等問題,這種工作已有了新的開端。 (5)區(qū)域化探資料在環(huán)境、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)等方面的應(yīng)用潛力有待進(jìn)一步挖掘。 2.方法技術(shù)的改進(jìn)是實(shí)施各種戰(zhàn)略的保證 (1)區(qū)域性地球化學(xué)資料的采集是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作,特別是覆蓋、淺覆蓋和中覆蓋地區(qū)的信息采集要很好解決?,F(xiàn)在我們有了較好的開頭,如研制了深穿透方法、活動態(tài)、地氣法等,應(yīng)在此基礎(chǔ)上深入研究。 (2)保證測量數(shù)據(jù)的真實(shí)、可靠,是一個(gè)至關(guān)重要的問題。近些年的研究表明,按以前的規(guī)定來執(zhí)行方法技術(shù),與測區(qū)的實(shí)際情況是有沖突的,甚至嚴(yán)重沖突。這涉及到野外采樣的方法技術(shù)問題。無論從礦產(chǎn)勘查考慮,還是從兼顧找礦、基礎(chǔ)地質(zhì)和生態(tài)問題考慮,都需要繼續(xù)研究不同景觀帶的介質(zhì)代表性,元素的遷移富集特點(diǎn),影響勘查效果的干擾因素和干擾機(jī)制,進(jìn)一步確定采樣手段、介質(zhì)和密度。有專家提出,在我國西部地區(qū)工作,采取單一介質(zhì)是有問題的,應(yīng)該用集成方法,在一次調(diào)查中采幾種介質(zhì),互相印證、互相結(jié)合,效果會好一點(diǎn)。 (3)我國森林沼澤區(qū)的工作方法已做過6次研究,總的看來,理論研究程度還低,如何利用這些資料進(jìn)行填圖、找礦等,還值得研究?,F(xiàn)行規(guī)范只是從地球化學(xué)角度制定的,沒有考慮其他方法的綜合應(yīng)用,應(yīng)該走多學(xué)科綜合研究的路子。 (4)對于一些特別的地球化學(xué)勘查新方法,包括野外調(diào)查方法和分析方法,只要有一絲希望,就應(yīng)給予支持,以利其發(fā)展;對新方法的研制,在局部試驗(yàn)與面上推廣之間,應(yīng)該設(shè)立過渡性研究,以便進(jìn)行驗(yàn)證和完善。 (5)新方法的研制應(yīng)該做到能真正應(yīng)用。目前在區(qū)域和局部工作中開發(fā)的一些新方法,如金屬活動態(tài)、地氣法、偏提取等,科研單位尚可使用,到了生產(chǎn)單位和生產(chǎn)實(shí)踐中,問題就很多??偟目磥?,它們還處于研究階段,未能成熟到可以推廣的程度。應(yīng)該從理論和技術(shù)上,就深層次的問題探尋解決和完善途徑。建議支持兩三個(gè)研究組,長期進(jìn)行工作,不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題,使這些方法技術(shù)得以完善。 (6)相態(tài)分析技術(shù)及其應(yīng)用,對于解決地質(zhì)問題、找礦問題和環(huán)境問題,對于不同景觀區(qū)和不同階段的工作,都有很大意義。過去,不同部門的單位,針對不同的用途,已進(jìn)行過大量研究。但是,相態(tài)的分類和標(biāo)準(zhǔn)尚不一致,分析程序各有千秋,直接影響到成果的可對比性和可驗(yàn)證性。建議通過一些代表性單位的聯(lián)合研究,制定出一致(統(tǒng)一)的標(biāo)準(zhǔn)和分析程序,以利于這類有前景方法的發(fā)展和應(yīng)用。 4 (7)化探數(shù)據(jù)處理是勘查評價(jià)的重要環(huán)節(jié),這類技術(shù)在國外發(fā)展迅速,例如,立體勘查和三維GIS技術(shù)的資料發(fā)表得很多。據(jù)專家估計(jì),我們在三維數(shù)據(jù)處理方面落后5年左右。在俄羅斯,GEOSCAN,GEOPOLE,SURFER等數(shù)據(jù)綜合處理方法,在規(guī)范中已作為成圖手段被廣泛使用。我國已有RASMA等技術(shù),但近些年來對數(shù)據(jù)的綜合處理技術(shù)研究得很少。例如,從1998年的張家界會議到2003年的珠海會議,基本上沒有這方面的文章。對這種情況應(yīng)該給予足夠的重視。 (8)應(yīng)該著力改變過去主要憑經(jīng)驗(yàn)作評價(jià)的狀況,加強(qiáng)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的研究,考慮多重分形、模式識別等新技術(shù),建立新的評價(jià)方法體系;應(yīng)該建立自己的數(shù)字化地球化學(xué)填圖系統(tǒng),包括GPS平臺、地形圖、遙感圖象、已有地球化學(xué)圖、地質(zhì)圖等,構(gòu)成一個(gè)兼有數(shù)據(jù)采集、儲存和處理的自動化綜合系統(tǒng)。 三、礦產(chǎn)地球化學(xué)勘查發(fā)展方向及建議 礦產(chǎn)勘查仍然是我國化探工作的主要任務(wù)。 1.開展與區(qū)域化探掃面相銜接的大比例尺礦產(chǎn)評價(jià)工作 牟緒贊對我國不同比例尺化探工作的基本情況進(jìn)行了分析:“六五”以來,區(qū)域化探完成646萬km2,1:5萬化探完成121萬km2,更大比例尺化探完成11.8萬km2,它們的比例是83:15.5:1.5調(diào)查局成立以后,區(qū)域化探完成53.6萬km2,1:5萬10萬km2,更大比例尺0.7萬km2,它們的比例是83:16:1。兩個(gè)時(shí)期的比例大體相同。他認(rèn)為,從礦產(chǎn)勘查的角度說,1:20萬以小比例尺工作是“戰(zhàn)略布局”,1:5萬工作是“短兵相接”,更大比例尺工作才是“刺刀見紅”。這里存在著一個(gè)區(qū)域地球化學(xué)資料的應(yīng)用問題。十幾年的經(jīng)驗(yàn)表明,在1:20萬的基礎(chǔ)上開展1:5萬工作,效果是相當(dāng)突出的。 許多專家贊成這個(gè)觀點(diǎn),建議:1:5萬-1:2.5萬大比例尺化探異常優(yōu)選和評價(jià)系統(tǒng),是區(qū)域成果評價(jià)的繼承和延續(xù),應(yīng)作為一個(gè)發(fā)展方向和長期戰(zhàn)略任務(wù)來抓。 2.亟需研制1:5萬礦產(chǎn)快速評價(jià)技術(shù) 與1:20萬工作相比,1:5萬評價(jià)有其特殊性。由于工作區(qū)縮小,干擾因素和景觀特點(diǎn)變化,沿用內(nèi)地的和區(qū)域上的工作方法可能會出現(xiàn)問題。東天山和岡底斯帶的試點(diǎn)評價(jià)工作表明,在一個(gè)成礦帶內(nèi),景觀有差異,工作方法不一,所獲資料的真實(shí)可靠性難以判定,給1:5萬工作造成很大困難。與區(qū)域工作和更大比例尺工作相比,1:5萬的難度要更大一些,應(yīng)該有細(xì)致的方法技術(shù)研究。此進(jìn)行,1:20萬資料測試了幾十種元素,查明了幾萬個(gè)異常,但過去把80%的精力放在了找金礦上,其余信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能充分利用,也需要有相應(yīng)的方法技術(shù)進(jìn)行引導(dǎo),提供保證。由于對1:5萬評價(jià)方法研究得不夠,一些地質(zhì)人員誤認(rèn)為化探只能在區(qū)域評價(jià)中發(fā)揮作用。專家們認(rèn)為,1:5萬礦產(chǎn)快速評價(jià)技術(shù)相當(dāng)薄弱,也是造成普查基地緊張的原因之一。 3.1:5萬方法技術(shù)研究課題設(shè)置建議 5 對1:5萬找礦,宜劃分三類地區(qū)進(jìn)行研究:(1)東部中低山丘陵區(qū),工作雖相對容易,但并沒有完全稿清楚,只依賴于經(jīng)驗(yàn)?zāi)J?,漏礦的可能性還是比較大的;(2)干旱半干旱荒漠區(qū),主要指北部和西北部地區(qū),所發(fā)現(xiàn)的面積大、含量低的異常應(yīng)很好評價(jià);(3)西部高寒深切割地區(qū),這里的1:5萬異常評價(jià)方法還不很成熟。建議在三類地區(qū)各選3-5個(gè)省作試點(diǎn),把1:20萬評價(jià)得出的所有異常都做三級查證,做完以后再做1:5萬工作,逐個(gè)進(jìn)行評價(jià)。把1:5工作階段取得的經(jīng)驗(yàn)向全國推廣,提高1:20萬資料的利用程度。許多專家對這些建議表示支持。 4.隱伏礦勘查和危機(jī)礦山深部找礦建議 尋找隱伏礦是礦產(chǎn)勘查的熱點(diǎn)之一,近些年來,國內(nèi)外正在積極研究深穿透地球化學(xué)方法,識別大型和巨型礦的地球化學(xué)定量方法。就我國東部而言,雖然工作程度已較高,隨著工作深入和觀念更新,仍有可能找到新的隱伏礦床。危機(jī)礦山的深部找礦,也是一個(gè)急迫課題。在這方面,我們以往開發(fā)過不少技術(shù),如原生暈、構(gòu)造地球化學(xué)、熱釋汞、鹵素、相態(tài)分析等,都證明是有效的。但是,這些研究工作進(jìn)行得較為零散,缺乏系統(tǒng)和持續(xù)的研究和應(yīng)用,應(yīng)該采取措施繼續(xù)給予支持。有的專家提出,要加強(qiáng)方法技術(shù)的基礎(chǔ)研究,如原生暈的理論成因模型,似乎沒有認(rèn)真研究過,沒有它,評價(jià)工作總是定性的,永遠(yuǎn)不會是定量的,就不能像物探一樣搞正反演。 5.難識別礦和非大宗礦產(chǎn)的普查評價(jià)工作建議 一些專家指出,應(yīng)發(fā)揮化探優(yōu)勢,重視難識別礦和非大宗礦產(chǎn)的普查評價(jià)。例如,盆地中的砂巖鈾礦,鉑鈀礦,稀散元素礦床(如蛋白石中的Cs),含鈾黑色巖系等。黑色巖系區(qū)的資源調(diào)查,除找鈾、鉬釩、稀土外,尋找復(fù)合微肥有很大生態(tài)意義,它是防治大骨節(jié)病等地方病的一種專用微肥。近些年來,地調(diào)局支持尋找鉑鈀的化探工作,經(jīng)過不斷努力,離礦已經(jīng)很近了。還有一些新礦種的普查,如鍺、鈷、鎵等,化探也會有作為。希望地調(diào)局沿此方向繼續(xù)支持下去。 6.境內(nèi)外礦產(chǎn)對比和勘查工作建議 彭齊鳴在會上提出了境內(nèi)外礦產(chǎn)對比和勘查的問題,并介紹了商務(wù)部予以積極支持的情況。對此,與會專家感到振奮,一致表示支持,認(rèn)為化探的特長和我國化探技術(shù)的國際領(lǐng)先水平,十分有利于實(shí)施這一戰(zhàn)略。境內(nèi)外的對比研究很重要,特別應(yīng)注重周邊國家,如蒙古、俄羅斯、哈薩克斯坦、東南亞;除編圖外,應(yīng)該列境內(nèi)外的對比和方法技術(shù)研究。援外方式在改變,培訓(xùn)第三世界國家人員也是很重要的內(nèi)容,地質(zhì)大學(xué)已經(jīng)作出非洲勘查技術(shù)培訓(xùn)計(jì)劃,提出申請,準(zhǔn)備實(shí)施。 四、環(huán)境地球化學(xué)調(diào)查與研究發(fā)展方向及建議 與會專家一致認(rèn)為,環(huán)境地球化學(xué)是必須著力開拓的新領(lǐng)域。 近十多年來,環(huán)境地球化學(xué)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展。最近舉行的第6屆環(huán)境地球化學(xué)會議提出了6個(gè)發(fā)展主題:(1)環(huán)境地球化學(xué)記錄,在全球范圍內(nèi)研究各種 隨著中國國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展,中國對礦產(chǎn) 資源的需求呈現(xiàn)了快速增長的趨勢, 資源短缺已經(jīng)成為制約中國經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的主要瓶頸之一。出露區(qū)經(jīng)歷了人類肉眼上千年的找礦歷史和一個(gè)多 世紀(jì)的系統(tǒng)地質(zhì)勘查,找到新的礦產(chǎn)地的可能性越來越小, 普遍認(rèn)為尋找新的礦床,特別是大型或巨型礦床的最大機(jī)遇是在隱伏區(qū)[1] 。 從地球化學(xué)角度,礦床的特點(diǎn)是高度富集成礦元素。找礦的實(shí)質(zhì)是尋找元素異常富集的地質(zhì)體。因此,最直接的找礦方法是尋找出露在地表的礦石露頭,如鐵帽。對于埋藏在淺部地表下的礦床,礦體中的成礦物質(zhì)或元素可以通過各種營力,如在風(fēng)化搬運(yùn)、離子擴(kuò)散、地下水循環(huán)、生物搬運(yùn)等作用下,遷移至地表,利用傳統(tǒng)的勘查地球化學(xué)方法能夠較有 效地找到礦。水系沉積物、土壤和巖石地球化學(xué)測 量等傳統(tǒng)化探方法, 在20世紀(jì)的找礦實(shí)踐中發(fā)揮了令礦產(chǎn)勘查界矚目的重要作用 [2~5] 。而對于深部隱伏礦床,特別是覆蓋區(qū)找礦條件,傳統(tǒng)化探方法已無法完全適應(yīng),需要有新的方法技術(shù)予以補(bǔ)充 [6~8] 。近年來,隨著成礦理論和分析技術(shù)的發(fā)展,形成 了一系列新的地球化學(xué)勘查方法,在隱伏礦床勘查 實(shí)踐中經(jīng)受了考驗(yàn), 受到越來越多的關(guān)注。尤其令人矚目的是以地氣法、金屬活動法、電地球化學(xué)法、活動金屬離子法等一系列偏提取技術(shù)為代表的深穿 透地球化學(xué)方法,綜合應(yīng)用地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理、遙感等多元信息來進(jìn)行勘查的綜合信息找礦方法,在勘查實(shí)踐中取得了顯著的效果。除此之外,從地球化學(xué)塊體這一概念理論出發(fā)發(fā)展的地球化學(xué)塊
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