勘查地球化學(xué)

1、地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系-第三章勘查地球化學(xué)勘查地球化學(xué)第2頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日第三章 原生環(huán)境與元素的原生分布w 一、地殼的物質(zhì)組成與元素豐度w 二、各類巖漿巖中化學(xué)元素的豐度w 三、沉積巖中化學(xué)元素的豐度w 四、地殼中元素的賦存形式元素的賦存形式第3頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日概概 述述w 地球化學(xué)環(huán)境是使元素所在的地球化學(xué)系統(tǒng)得以保持平衡的各種物理化學(xué)條件的綜合。地球化學(xué)環(huán)境主要由物理參數(shù)（溫度、壓力）和化學(xué)參數(shù)（化學(xué)元素種類、豐度、fo2、fs、p

2、H、Eh）確定。 w （1）原生環(huán)境，是指天然降水循環(huán)面以下直到巖漿分異和變質(zhì)作用發(fā)生的深部空間的物理化學(xué)條件的總和；w （2）次生環(huán)境，是地表天然水、大氣影響所及的空間所具有物理化學(xué)條件的總和。在地表發(fā)生風(fēng)化、土壤形成和沉積作用以及到大氣圈、水圈、生物圈和地球表層疏松物所處的環(huán)境都屬表生環(huán)境。 第4頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w 原生環(huán)境是一種高溫、高壓、游離氧缺乏、水和其它流體循環(huán)受限制、無生物作用參加的環(huán)境，礦物巖石保持了形成時(shí)的狀態(tài)。w 因此，原生環(huán)境中巖石的物質(zhì)組成與狀態(tài)，元素的分布是深部地球化學(xué)作用的記錄，反映了原始形成時(shí)的特

3、征，是研究深部地質(zhì)作用最直接的證據(jù)。第5頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日第6頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日第7頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日第8頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日第一節(jié) 地殼的物質(zhì)組成與元素豐度w 豐度研究概況豐度研究概況 w 地殼是地球莫霍面以上的固態(tài)結(jié)晶物質(zhì)，是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是與人類休戚與共的最密切的部分。地殼中各種性質(zhì)不同、成因不同的地質(zhì)體，往往以化學(xué)元素含量

4、（豐度）不同而表現(xiàn)出來。所以元素豐度是不同地質(zhì)體的地球化學(xué)標(biāo)志之一。w 地殼中的元素豐度，是指地殼中化學(xué)元素的平均含量。w 著名科學(xué)家 FW克拉克、戈?duì)柕率┟芴?、B維爾納茨基、AE費(fèi)爾斯曼、B梅遜、A維諾格拉多夫、SR泰勒以及我國(guó)的黎彤等在地殼元素豐度方面的研究作出了重要供獻(xiàn)。(附錄1-3）第9頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w 各學(xué)者發(fā)表的地殼元素豐度，一般來講，越新發(fā)表的資料越是可靠，克服了以前研究者在計(jì)算方法、分析方法以及地殼模型等方面的不足。其中以泰勒（1964）的地殼豐度值被廣泛應(yīng)用。w 我國(guó)地球化學(xué)家黎彤長(zhǎng)期從事地殼豐度的研究，他

5、在計(jì)算地殼豐度時(shí)采用全球地殼模型，對(duì)地殼類型進(jìn)行了分區(qū)。分為臺(tái)盾區(qū)和褶皺區(qū)。w 大陸地殼包括了地盾、地臺(tái)、以及海平面以下的大陸架地殼。大洋地殼則是指主體為深洋區(qū)的地殼，平均厚度6.4km，表層為平均厚度0.6km的深海沉積物。他根據(jù)我國(guó)大地構(gòu)造特征劃分為中國(guó)臺(tái)殼、北緣槽殼 、青藏槽殼和華南槽殼四部分，計(jì)算了中國(guó)陸殼元素豐度。第10頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日豐度研究的意義豐度研究的意義 1判斷特殊地球化學(xué)過程判斷特殊地球化學(xué)過程 2衡量研究區(qū)化學(xué)元素富集或貧化的程衡量研究區(qū)化學(xué)元素富集或貧化的程度度 3作為選擇分析方法靈敏度的依據(jù)作為選擇

6、分析方法靈敏度的依據(jù) 4作為礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的依據(jù)作為礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的依據(jù)第11頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w 地球化學(xué)系統(tǒng)中元素的總量稱為地球化學(xué)儲(chǔ)量。w 在地球化學(xué)儲(chǔ)量中，能被人類開采利用的部分叫作資源，資源中被探明的部分叫作礦產(chǎn)儲(chǔ)量。w 資源量占地球化學(xué)儲(chǔ)量的百分比叫作礦化度。 w 根據(jù)經(jīng)濟(jì)地質(zhì)學(xué)家的研究，某一元素的資源與地殼豐度有密切關(guān)系。w 美國(guó)地調(diào)所麥克爾維（VEMckelvey 1960）研究美國(guó)當(dāng)時(shí)的礦產(chǎn)儲(chǔ)量（R）與地殼豐度存在如下關(guān)系：w R=A(%) 10910w 式中R單位為短噸w 后修改為R（噸）=A（10-6

7、）106w 1短噸短噸 = 907.18474 公斤公斤=0.91噸噸第12頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w 日本塞基尼（1963）和前蘇聯(lián)奧甫欽尼柯夫（1971）也提出了地殼豐度w 與資源量R的關(guān)系模型：w 塞基尼（）w 奧甫欽尼柯夫（）10.51 w 綜上可概括為：w R=K*Aw K為估計(jì)系數(shù)，與元素的礦化度、地殼總質(zhì)量、預(yù)開采深度及礦床分布密切。第13頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日 AsHgCrMnCoVAlCuSnZnPbWSbMoNiR=6.8Ax105R=Ax1071031

8、04ppm10110210010-110510610710910810101011儲(chǔ)量R圖23 地殼豐度與資源關(guān)系圖 Fe第14頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日 第二節(jié) 各類巖漿巖中化學(xué)元素的豐度 w 巖漿巖與變質(zhì)巖占整個(gè)地殼總質(zhì)量的5，其中又以巖漿巖為主，按其化學(xué)成分或礦物成分可以分成五大類：超基性巖（橄欖巖、純橄巖）、基性巖（輝長(zhǎng)巖、玄武巖）、中性巖（閃長(zhǎng)巖、安山巖）、酸性巖（花崗巖、蛇紋巖）及堿性巖。 w 各類巖漿巖中化學(xué)元素的平均含量見附錄2。第15頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w

9、 在劃分巖漿巖類型時(shí)，巖石化學(xué)成分中的酸度和堿度是主要考慮因素之一。巖石的酸度，是指巖石中含有SiO2 的重量百分?jǐn)?shù)。通常，SiO2含量高時(shí)，酸度也高；SiO2含量低時(shí)，酸度也低。而巖石酸度低時(shí)，說明它的基性程度比較高。w SiO2是巖漿巖中最主要的一種氧化物，因此，它的含量有規(guī)律的變化是巖漿巖分類的主要基礎(chǔ)。w 根據(jù)酸度，也就是SiO2含量，可以把巖漿巖分成四個(gè)大類：超基性巖(SiO2 66%)。第16頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w 巖石的堿度即指巖石中堿的飽和程度，巖石的堿度與堿含量多少有一定關(guān)系。w 通常把Na2O+K2O的重量百分

10、比之和，稱為全堿含量。Na2O+K2O含量越高，巖石的堿度越大。w A.Rittmann 1957年考慮SiO2和Na2O+K2O之間的關(guān)系，提出了確定巖石堿度比較常用的組合指數(shù)()。值越大，巖石的堿性程度越強(qiáng)。w 每一大類巖石都可以根據(jù)堿度大小劃分出鈣堿性、堿性和過堿性巖三種類型。 9時(shí)，為過堿性巖。第17頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w 據(jù)上述原則，首先把巖漿巖按酸度分成四大類，然后再按堿度把每大類巖石分出幾個(gè)巖類，它們就是構(gòu)成巖漿巖大家族的主要成員。w 超基性巖大類：鈣堿性系列的巖石是橄欖巖-苦橄巖類；偏堿性的巖石是含金剛石的金伯利巖

11、；過堿性巖石為霓霞巖-霞石巖類和碳酸巖類。w 基性巖大類：鈣堿性系列的巖石是輝長(zhǎng)巖-玄武巖類；相應(yīng)的堿性巖類是堿性輝長(zhǎng)巖和堿性玄武巖。w 中性巖大類：鈣堿性系列為閃長(zhǎng)巖-安山巖類；堿性系列為正長(zhǎng)巖-粗面巖類；過堿性巖石為霞石正長(zhǎng)巖-響巖類。w 酸性巖類：主要為鈣堿性系列的花崗巖-流紋巖類第18頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w 由附表2可以發(fā)現(xiàn)，各巖類的標(biāo)型元素組合為：w 1、超基性巖元素，典型代表是Cr、Ni、Co、Mg及Pt族。w 2、基性巖元素，Cu、Fe、V、Ti、P、Mn、Ca、Sc、Sb等。 w 3、親中性巖元素，Al、Ga、Zr

12、、Sr等。w 4、親酸性巖元素，種類最多，以Li、Be、Ta、U、Th、K、Rb、Cs、F、B為代表。w 5、堿性巖以富含Nb、Ta、Be及REE(稀土元素)為特征。第19頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w 巖漿巖中元素豐度的變化規(guī)律具有重大的找礦意義，某種元素的內(nèi)生礦床總與該元素豐度最高的巖漿巖有成因關(guān)系。如Cr、Ni礦床產(chǎn)在超基性巖中，V、Ti礦床與基性巖有關(guān)，U、Th礦床與花崗巖有關(guān)等。 w 噴出巖中微量元素的分異程度應(yīng)當(dāng)比侵入巖中低。因此，酸性噴出巖與酸性侵入巖的區(qū)別，就在于前者的親基性巖元素含量較高而親酸性巖元素含量較低。對(duì)于超基性

13、巖來說，情況正好相反 。w 對(duì)于地球化學(xué)找礦來說,了解這些規(guī)律，就可以加深對(duì)背景值的認(rèn)識(shí) 。第20頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日 圖2-4 各類巖漿巖中元素含量變化曲線SiBaRbFKBeSnWCsPbUInThAlPNaZrSrTmBiCeBrLu第21頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日 圖2-4 各類巖漿巖中元素含量變化曲線MgFeNiCrCoPdTiCuVCaScNbSbMoIHg第22頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日第三節(jié) 沉積巖中

14、化學(xué)元素的豐度 w 沉積巖的重量在整個(gè)地殼中所占比例不高，約4左右。但是，在地表分布極廣，約占50左右。 w 沉積巖可以分為碎屑巖、泥質(zhì)巖和化學(xué)沉積巖三個(gè)類型。w 1、碎屑巖，主要是由抗氧化的礦物組成，Si、Zr、Hf及稀土元素Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Lu等元素含量較高，其它微量元素含量較低。 第23頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日w 2、頁巖、泥質(zhì)巖：這類巖石主要由粘土及細(xì)碎屑質(zhì)點(diǎn)組成。粘土有吸附水體中簡(jiǎn)單離子和絡(luò)合物的特點(diǎn)，頁巖、泥質(zhì)巖中富集了堿金屬元素，幾乎包括了所有親鐵、親硫元素，親氧元素中的高價(jià)、變價(jià)及離子半徑特大或特小的元素。泥質(zhì)巖中富有大多數(shù)微量元素。特別值得提出的是黑色頁巖 ，富集了Mo、V、Ag、U、Ni、Ba、Pb、Zn、Cu、Cr、As等元素，已在湖北、江西的寒武系頁巖中找到了銀、釩、鈾、金等礦床。 w 3、碳酸鹽巖：是一種化學(xué)沉積巖，具有對(duì)其他元素“凈化”的作用。除a、Mg、Ba、Sr、Mn等元素富集外，其它元素含量都很低。第24頁/共37頁勘查地球化學(xué)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2022年1月14日一、元素的賦存形式一、元素的賦存形式w 按形成礦物的觀點(diǎn)分為礦物形式和非礦物形式。w 1、礦物形式：獨(dú)立礦物、副礦物、主礦物中的機(jī)械包裹體、固熔體分解物、液相包裹體