應(yīng)用地球化學(xué)：5水化學(xué)

勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量概念第一節(jié)水化學(xué)異常的形成第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型第三節(jié)水化學(xué)異常特征第四節(jié)水文地球化學(xué)測量方法勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量系統(tǒng)地采集地表水或地下水（如河水、湖水、泉水、井水）的樣品，分析水中微跡元素及其他地球化學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)與礦化有關(guān)的水化學(xué)異常，以尋找礦床的地球化學(xué)勘查方法。概念勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量水文地球化學(xué)異常又稱水化學(xué)異常，它是地表水和地下水溶解了礦體及其原生暈、次生暈中的某些組分，在天然水體中形成的地球化學(xué)異常。是次生地球化學(xué)異常的一種。概念勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量水文地球化學(xué)異常同巖石、土壤、水系沉積物地球化學(xué)異常相比，具有更為廣泛的地球化學(xué)標(biāo)志，除金屬陽離子的含量外，還包括陰離子和陰離子團(tuán)的含量（如Cl-、SO42-等），還包括水溶液的pH、Eh值等。而且包括一些在固態(tài)樣品中不存在的某些亞穩(wěn)定態(tài)過渡性離子種類，如HS-、S2O32-等。概念第四章 水化學(xué)測量水文地球化學(xué)異常形成原理示意圖1、砂巖；2、頁巖；3、花崗巖；4、斷裂帶；5、礦體；6、殘坡積層7、沖積層；8、泉水面；9、下降泉；10、上升泉；11、地下水異常概念勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量由于原生礦物及大多數(shù)次生礦物在水中的溶解度極低，再加上水的稀釋作用，所以水化學(xué)異常的濃度值遠(yuǎn)低于巖石、土壤地球化學(xué)異常的含量值（ppb或ng/ml）。概念勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量第一節(jié)異常形成

一、礦物的溶解作用

能形成水化學(xué)異常主要是那些成礦物質(zhì)本身在天然水中有較大溶解度的礦床，以及那些雖然成礦物質(zhì)本身在天然水中的溶解度并不大，但在表生條件下由于氧化作用，易于轉(zhuǎn)化為易溶產(chǎn)物的礦床。如各種鹽類礦床、石油、天然氣礦床、金屬硫化物礦床及放射性鈾礦床的等，都比較有利干水化學(xué)異常的形成。如鹽類礦床中K、Na、Ca、Mg的鹵化物和硫酸鹽，石油·天然氣礦床上方的烴類氣體在水中有較大的溶解度，可以通過直接溶解而形成水化學(xué)異常?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第四章 水化學(xué)測量

一、礦物的溶解作用

一般情況下，金屬硫化物的溶鏟度是很小的，但在表生帶游離氧的作用下，能形成易溶的硫酸鹽及游離硫酸，使水的pH降低，金屬離子濃度增高。第一節(jié)異常形成勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量

一、礦物的溶解作用某些金屬硫化物及磷酸鹽在水中的溶解度

第一節(jié)異常形成勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量

二、硫化物的電化學(xué)溶解作用

研究表明，賦存在近地表的金屬硫化物礦床附近，不僅由于金屬硫化物的氧化作用可以引起水化學(xué)異常，而且金屬硫化物的電化學(xué)溶解作用也可引起水化學(xué)異常。金屬硫化物礦床中共生礦物的電極電位差別越大，越有利于電化學(xué)溶解。因此，多金屬硫化物礦床，銅一鎳硫化物礦床，和斑巖銅一鉬礦床有利于電化學(xué)異常的發(fā)育。第一節(jié)異常形成勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量

三、微生物的作用

微生物活動通過分泌有機(jī)酸和生物觸媒，加速礦物的分解。無論在巖石、士壤、地表水和地下水中均有傲生物的活動和發(fā)育，并且在長期的地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，微生物具有在不同環(huán)境下生存的能力。它既可以見之于冰點以下氧化帶的巖石、土壤中，也可在還原環(huán)境高溫?zé)崴邪l(fā)現(xiàn)。第一節(jié)異常形成勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量

四、絡(luò)合作用

土壤水中的物質(zhì)成分有相當(dāng)一部分是以配位化合物的形式存在。由于絡(luò)合物的溶解度較大，因此，當(dāng)?shù)貧ぶ心承┙饘僭匦纬膳湮换衔锖螅兹苡谒?，而較穩(wěn)定的配位離子在水中易遷移。遷移過程中，若外部條件改變，配位化合物遭到破壞并與水作用，生成難溶化合物，重新沉淀下來。第一節(jié)異常形成勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量

四、影響配合物的因素

（一）中心離子的性質(zhì)金屬離子的電荷越大和半徑越小，配離子越穩(wěn)定

（二）配體的性質(zhì)配體的堿性愈強(qiáng)，該配體和中心離子形成的配離子愈穩(wěn)定

（三）外界的影響對放熱反應(yīng)，溫度升高，穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)下降。增大壓力，配離子的離解度一般增大。第一節(jié)異常形成勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量

四、微生物的作用

據(jù)實驗，將硫化礦石粉末放人消毒過的器皿中進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)，經(jīng)過一段時間后，在溶液中即可檢出金屬元素。如用閃鋅礦進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)，經(jīng)過一晝夜后，析出Fe2+杏8.2g/l,Fe3+9.4g/L，Zn，0.01g/L。pH值也從開始的2.5增加到3.5。在各種物理化學(xué)條件下，金的穩(wěn)定性是眾所用知的事實，甚至濃的酸溶液也不能溶解金。然而在某些植物體中富集有金，在金礦床的礦化水中總是含有一定數(shù)量的金，說明金在自然界有較大的遷移。第一節(jié)異常形成勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量

一、元素進(jìn)入地下水后的遷移

（一）彌散遷移

在多孔介質(zhì)中，兩種不同成分的可以混溶的液體之間，存在一個不斷加寬、濃度由高到低的過渡混合帶，這種現(xiàn)象稱為〔水動力）彌散。彌散遷移可分為分子彌散遷移和機(jī)械彌散遷移：第一節(jié)異常形成－遷移勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量

一、元素進(jìn)入地下水后的遷移

（一）彌散遷移-分子彌散遷移

由于液體中所含溶質(zhì)的濃度不均一，在濃度梯度的作用下，引起的溶質(zhì)從高濃度向低濃度的定向擴(kuò)散，以求濃度趨于均一的現(xiàn)象。溫度增高，擴(kuò)散系數(shù)增大。第一節(jié)異常形成－遷移勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量

一、元素進(jìn)入地下水后的遷移

（一）彌散遷移-機(jī)械彌散遷移

由于地下水在多孔介質(zhì)中的滲流速度很不均勻，流速大的將溶質(zhì)遷移得遠(yuǎn)，流速小則遷移得近。機(jī)械彌散遷移又可分為微觀機(jī)械彌散遷移和宏觀機(jī)械彌散遷移。第一節(jié)異常形成－遷移勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量實踐證明，水化學(xué)異常對于尋找各種金屬硫化物礦床、放射性鈾礦床、石油、天然氣礦床及各種鹽類、磷、硼非金屈礦床方面可以發(fā)揮獨特的作用，如我國江西德興斑巖銅礦、江西其鹽礦及若干放射性鈾礦床的發(fā)現(xiàn)，水化學(xué)方法都想了重要的作用。同時，由于地下水循環(huán)較深，有利干將深部的成礦物質(zhì)遷移至地表，因此，水化學(xué)方法是當(dāng)前尋找盲礦有較大潛力的方法之一。第一節(jié)異常形成勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量水化學(xué)異常的形成，與各種疏松物中的水成異常和生物地球化學(xué)異常的存在有著密切的關(guān)系。它們在組分特征方面有著共同性，而在空間分布和含量特征方面，往往互相制約和互相聯(lián)系的。如在地表水流中，某些元素含量較高，而在水系沉積物中其含量反而較低。所以，對于水化學(xué)異常特征的深人了解，有利于疏松物中水成異常和生物地球化學(xué)異常的發(fā)現(xiàn)和評價等。水化學(xué)方法也是區(qū)城地質(zhì)調(diào)查的主要手段之一。第一節(jié)異常形成圖解勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量第一節(jié)異常形成水化學(xué)異常與水系沉積物異常空間分離據(jù)霍克斯，一九六二年勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量第一節(jié)異常形成水化學(xué)異常與水系沉積物異常空間分離黑龍江大興安嶺白卡魯山地區(qū)勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型一、天然水的一般成分天然水溶液的化學(xué)成分相當(dāng)散雜。根現(xiàn)代分析技術(shù)，在天然水中巳發(fā)現(xiàn)有近8O種元親。它們多以離子、原子、分子、化合物和絡(luò)合物等溶解于水的無機(jī)化合物形式存在。同時，也可以溶解于水中的有機(jī)物質(zhì)、氣體以及存在于微生物體中?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第四章 水化學(xué)測量第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型1、無機(jī)物成分大量組分主要是指Cl、S、C、Na、Mg、Ca、K以及H、N、Si、P、Fe、Al等。微量組分一般是指平均含量低于10mg/L的Br、I、B、F、Pb、Zn、Rb、Sr、Ba、Mo、Cu、Co、V、W、Sb等。它們不決定地下水的化化學(xué)類型，但對于水化學(xué)找礦有重要意義。勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型2、有機(jī)成分地下水中廣泛分布不同類型的有機(jī)物質(zhì)，如氨基酸、蛋白質(zhì)、糖、有機(jī)酸、烴類、苯酚衍生物等。精確測定各種有機(jī)物極為困難，一般通過測量有機(jī)碳的含量來估算?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第四章 水化學(xué)測量第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型3、氣體成分地下水中溶解的氣體有：O2、CO2、H2S等。它們主要來源于大氣，其次來源于巖層中生物化學(xué)作用、巖石的變質(zhì)作用和放射性衰變作用。勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型4、微生物地下水中細(xì)菌，可分為喜氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第四章 水化學(xué)測量第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型5、河水河水是大氣降水經(jīng)地面徑流匯集而成，沿途廣泛接觸巖石和天然，并與地下水相互交流，組成與地下水相似，但與巖石礦物成分及氣候條件有關(guān)?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第四章 水化學(xué)測量第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型二、天然水的水化學(xué)類型天然水的按礦化度進(jìn)行劃分：礦化度－水中所含各種離子、分子及化合物的總量，以g/L表示。

1、淡水型：總礦化度<1g/L,水呈中性或弱堿性?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第四章 水化學(xué)測量第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型二、天然水的水化學(xué)類型2、重碳酸鹽型：總礦化度0.3～4g/L,水呈中性或弱堿性，其中HCO3-含量占優(yōu)勢。3、磷酸鹽型水：總礦化度1～10g/L,水呈酸性或弱酸性，含有一定量的SO42-?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第四章 水化學(xué)測量第二節(jié)天然水的化學(xué)成分及水化學(xué)類型二、天然水的水化學(xué)類型4、氯化物型：總礦化度高,一般大于5g/L,水呈中性或弱堿性，含有大量NaCl。勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量第三節(jié)幾種主要類型礦床的水文地球化學(xué)異常特點一、金屬硫化物礦床的水化學(xué)異常2FeS+7O2＋2H2O2FeSO4+H2SO4+CuSO4

ZnS(閃鋅礦)+202ZnSO4。

PbS(方鉛礦)+2O2PbSO4?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第四章 水化學(xué)測量第三節(jié)幾種主要類型礦床的水文地球化學(xué)異常特點一、金屬硫化物礦床的水化學(xué)異常金屬硫化物礦床水化學(xué)異常特征：1、水的pH值較的低；2、水中SO42-的濃度相對較高；3、水中成礦金屬元素及其伴生元素的含量增高。勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量第三節(jié)幾種主要類型礦床的水文地球化學(xué)異常特點二、鹽類礦床的水化學(xué)異常金屬硫化物礦床水化學(xué)異常特征：1、礦區(qū)地下水或泉水的水化學(xué)類型，主要是高礦化度（>5g/L)的碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物型水；2、出現(xiàn)以堿金屬和鹵素元素為主的水化學(xué)異常。勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量第三節(jié)幾種主要類型礦床的水文地球化學(xué)異常特點三、放射性鈾礦床的水化學(xué)異常由于鈾、鐳、氡水化學(xué)異常的形成，受多種因素的影響，它們單一異常及組合異常的找礦意義，需要根據(jù)地質(zhì)及水文地質(zhì)條件進(jìn)行具體、認(rèn)真地分析。同時，地下水中鈾、鐳、氡異常含量的指標(biāo)，明顯受自然地理條件的影響，不可能有統(tǒng)一的指標(biāo)，需要通過不同角度的對比去發(fā)現(xiàn)異常?？辈榈厍蚧瘜W(xué)第四章 水化學(xué)測量第四節(jié)水文地球化學(xué)測量方法一、方法的優(yōu)缺點1、優(yōu)點(1)水易于取樣(2)在覆蓋區(qū)或深風(fēng)化區(qū)(特別是在區(qū)城范圍內(nèi))很有用;(3)很容易獲取陰離子(F-、SO42-

等）的資料。陰離子是有用的探途元素;勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量1、優(yōu)點(4)解釋物種形成、飽和度指數(shù)和物質(zhì)移動的計算機(jī)模型業(yè)已存在;(5)由于水和礦化相接觸，所以具有直接發(fā)現(xiàn)隱伏礦床的潛力;(6)在為其他目的如環(huán)境和水文研究所建立的數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)存儲了大量有關(guān)的數(shù)據(jù)。第四節(jié)水文地球化學(xué)測量方法勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量2、缺點1)作為時間函數(shù)，水的成分變化相當(dāng)大;2)如需要保存和過濾，則取樣閑難;3)濃度低就相應(yīng)要求特殊的分析方法。不過新的分析技術(shù)已經(jīng)解決了一些分析上的難題，但成本相對較高第四節(jié)水文地球化學(xué)測量方法勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量2、缺點4)由于水本來就不穩(wěn)定，所以樣品不能“存檔”;5)測量結(jié)果的正確解釋要求在野外對水系和水流軌跡單獨進(jìn)行研究。6)水的化學(xué)性質(zhì)會受諸如水流軌跡、吸附作用和與含水層或沉積礦物再平衡作用等“外部”因索的影響。第四節(jié)水文地球化學(xué)測量方法勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量二、采樣點布置

水化學(xué)找礦需來水樣的數(shù)量和采樣點的分布，主要取決干水文地球化學(xué)調(diào)查的比例尺和任務(wù)。也決定干調(diào)查區(qū)的研究程度，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度及區(qū)內(nèi)的地球化學(xué)環(huán)境。在野外應(yīng)利用一切地下水的天然露頭及人工露頭進(jìn)行調(diào)查，以查明與礦體有關(guān)的異常水。所謂地下水的天然露頭主要是泉；地下水的人工露頭是指水井、鉆孔、開采坑道中的滲出水和污水。第四節(jié)水文地球化學(xué)測量方法勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量二、采樣點布置必要時，可采自地表水、河、溪、湖、沼譯以及流往地表的礦山工程中的水。利用地表水溪作為謂查對象時，最好在旱季進(jìn)行。因為在此期間，地表河溪的水流主要是由地下水補(bǔ)給的，水的化學(xué)成分基本上能代表地下水的特征，能起到泉水同樣的效果。第四節(jié)水文地球化學(xué)測量方法勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量二、采樣點布置第四節(jié)水文地球化學(xué)測量方法高山景觀勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量二、采樣點布置第四節(jié)水文地球化學(xué)測量方法中山和低山景觀勘查地球化學(xué)第四章 水化學(xué)測量三、采集水樣的方法和技術(shù)

1、水樣瓶需用10%的鹽酸溶液或熱洗液被處理，然后用蒸餾水洗滌數(shù)次，并用玻璃塞或用處理過硬軟木塞塞緊。

2、