地球化學土壤地球化學測量

關于地球化學土壤地球化學測量

土壤地球化學找礦是通過分析土壤中元素的分布，總結元素的分散與集中的規(guī)律，研究其與基巖中礦體的聯系，通過發(fā)現土壤中的異常與解釋評價異常來進行找礦的。這里所指土壤，主要是殘破積的地表疏松覆蓋物，同時也包括塌積的、冰積的、湖成的、風成的以及有機成因的地表疏松覆蓋物。

第2頁,共61頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)風化與土壤形成一、風化作用風化作用是成土的動力因素可分為三種類型：物理風化、化學風化及生物風化1、物理風化特點：氣溫的變化引起巖石的熱脹與冷縮，水在巖石中凍結而膨脹引起；不改變成分。第3頁,共61頁，2024年2月25日，星期天2、化學風化特點：

實質上是在水的作用下礦物巖石的分解，水及水中溶解的氧和二氧化碳氣體有重要作用，包括水化、水解，氧化、溶解，酸的作用，膠體的形成，交換反應等；

化學成分發(fā)生改變。

第4頁,共61頁，2024年2月25日，星期天3、生物風化

生物風化不僅是植物根系的生長可擴大巖石的裂隙，加速物理風化，更重要的是植物分泌的有機酸，大大地增強巖石的化學分解；植物的呼吸，影響化學風化起重要作用的氧、二氧化碳的循環(huán)；細菌與真菌在許多有機氧化反應中使植物殘骸逐漸解體，最后形成二氧化碳和水；土壤細菌的活動可產生有機酸類及其它化合物參與化學風化作用。第5頁,共61頁，2024年2月25日，星期天二、土壤及其形成

土壤是在巖石風化的基礎上通過成壤作用逐漸形成的。土壤由礦物質、有機質及土壤溶液和土壤空氣等部份所組成，其中，礦物質和有機質是土壤的主體和物質基礎。

第6頁,共61頁，2024年2月25日，星期天土壤礦物質，包括原生礦物(如石英、云母等)和次生礦物(如高嶺石、蒙脫石等)兩大類，不同氣候帶不同類型的土壤中，土壤的礦物成份不完全相同。土壤的有機質，包括非腐植質(如蛋白質，碳水化合物，脂肪等)和腐植質兩類有機物質。腐植質是微生物活動的產物，一般不易為微生物所分解，是土壤有機質的主體。

第7頁,共61頁，2024年2月25日，星期天土壤根據其成熟程度通常可分為三層：淋濾層（A）、淀積層(B)、母質層(C)第8頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

需要說明的，微量元素不僅在不同層位的土壤中分布不均勻，而且在同一層位不同調度的土壤中的含量也不一致。其原因是元素在風化、成壤過程中的行為狀態(tài)不同。很顯然，耐風化礦物中的元素與在粘土或鐵、錳氧化物上成吸附離子的易溶金屬元素相比，后者肯定富集于更細粒的土壤中。這些情況，對礦化地區(qū)或無礦化的地區(qū)都是存在的，而且對土壤地球化學找礦說來有重要意義。

第9頁,共61頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)礦床次生暈的形成

一、成礦元素的次生分散

地下深部形成的礦體、礦化及原生暈，和圍巖一樣在表生帶經受各種風化作用。其中的元素隨著礦物的破碎或溶解，都會向外遷移產生次生分散，而形成次生暈。成礦有關元素的次生分散可分為機械分散和水成分散。要了解次生暈的形成，就要了解機械分散與水成分散。

第10頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

(一)機械分散

在表生作用下，礦石中成礦元素呈固相(原生礦物，難溶的次生礦物)遷移而形成的分散稱為機械分散。

礦石和巖石一樣，在表生帶由于溫度的變化(熱脹冷縮、水的凍結和融化，鹽類的結晶和溶解)，植物根系作用等等，使礦體破碎，由大塊變?yōu)樾K，由礦石碎塊分解為單一礦物的碎塊。第11頁,共61頁，2024年2月25日，星期天風化剝蝕與礦床分散暈形成關系示意圖1-礦體；2-圍巖；3-礦石質點

第12頁,共61頁，2024年2月25日，星期天冰的搬運與次生暈的形成示意圖

地表水沖刷與次生暈的形成示意圖第13頁,共61頁，2024年2月25日，星期天風的搬運與次生暈的形成示意圖

坡積作用與次生暈的形成示意圖

第14頁,共61頁，2024年2月25日，星期天(二)水成分散在表生作用下礦石中成礦元素呈液相(溶液)遷移而形成的分散稱為水成分散。成礦物質水成分散的過程，包括礦石的氧化、溶解，遷移及析出。這種作用和過程對硫化礦石來說最為典型。硫化物氧化變?yōu)榱蛩猁}。由于各種金屬硫酸鹽基本上在水中都有較大的溶解度，其結果是成固態(tài)的金屬硫化物變化成為液相硫酸鹽溶液。

第15頁,共61頁，2024年2月25日，星期天水的循環(huán)示意圖

第16頁,共61頁，2024年2月25日，星期天二、控制成礦元素次生分散的因素

礦石物質由于表生帶風化作用而產生的次生分散(機械分散和水成分散)，受多種因素所控制，如元素本身的性質、物理化學環(huán)境、氣候及地形條件、生物的作用等。

第17頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

(一)礦物性質礦石中元素的次生分散是礦石礦物風化的結果，所以礦物耐風化能力必然要影響元素的次生分散。一般說來，內生條件下形成的礦石礦物，其結晶條件越接近表生條件，其耐風化能力越強。硫化物最不穩(wěn)定，最容易氧化、溶解。各類礦物根據次生分解由難到易的程度可排列如下：氧化物>硅酸鹽>碳酸鹽和硫化物。

第18頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

在硫化物中，不同的礦物氧化速度也不一樣。常見的硫化物其氧化速度按以下順序遞減；磁黃鐵礦——鎳黃鐵礦——閃鋅礦——毒砂——黃銅礦——黃鐵礦——輝銀礦——方鉛礦——硫砷銅礦——輝鉬礦

第19頁,共61頁，2024年2月25日，星期天(二)物理化學環(huán)境

物理化學環(huán)境對元素次生分散的影響，主要反映在氫離子濃度、氧化還原電位等對元素在水溶液中溶解度和遷移能力的控制。

大多數金屬元素只在酸性溶液中呈陽離子溶解、遷移，并隨著溶液pH值增高，則趨于呈氫氧化物或堿式鹽而沉淀。第20頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

在表生環(huán)境中，廣泛發(fā)育的各種膠體，對元素的次生分散有很大影響。Si、A1、Fe、Mn、As、Zr、V等化合物在水中溶解度很小，形成膠體溶液(溶膠)而遷移。在這些膠體物質沉淀時，也使其上吸附的元素隨之固定下來。在氧化帶中Si、A1、Fe、Mn等含水氫氧化物、氧化物以及各種粘土礦物是膠體作用的典型產物。

第21頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

腐植質是一種負膠體，它可從介質中吸附Ca、Mg、A1、Cu、Ni、Co、Zn、Ag、Be等，此外還可能吸附Mo、V、U、Pb等元素。

粘土礦物(高嶺土、蒙脫石等)也是一種負膠體，它是一些金屬元素(如Cu、Ni、Co、Ba、Zn、Pb、Au、Ag、Hg、V等)陽離子的一種很好的吸附劑。

第22頁,共61頁，2024年2月25日，星期天（三）生物的作用

生物對成礦物質的次生分散也有深刻影響。特別是植物生長的影響更為顯著。微生物的作用和動物的活動也一定程度地影響這種分散。第23頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

植物的生長影響元素的分散一方面是根系放出大量CO2，使根尖表面及圍繞其四周的溶液酸度較高，使礦物分解。更主要的是植物生長的本身就伴隨元素的遷移。由于植物生長的需要，通過根系由土壤中吸收大量被分解了的物質；由于植物營養(yǎng)的需要，所吸收的物質在體內運動，分布于各部分組織中。當樹葉、樹枝落地腐爛時，所生成的大部分可溶性產物被移入地下水、地表水中，其中一部分可重新被植物吸收，或在B層土壤中與Fe、Mn、A1共沉淀。這樣，植物就像一個“水泵”，不斷從地下深處吸取元素，又不斷地使這些吸取上來的元素回到地面進入土壤。

第24頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

現已查明，植物為了營養(yǎng)的需要，不僅吸收N、K、P、S、Ca及Mg，而且也吸收一些微量元素，其中包括Cu、Co、Ni、Pb、Zn、As、Sn、Be、Mo、Fe、Ag、Au、Mn等，因而使這些元素在生物地球化學循環(huán)中產生分散。第25頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

根據觀察研究，許多植物能從地下深埋30到50尺將金屬元素轉移至地表形

成異常，甚至礦體在地下65尺一150尺深度，地表仍有類似的反應。因而目前在于旱荒漠地帶正試驗用以尋找地下深處的礦體。第26頁,共61頁，2024年2月25日，星期天(四)氣候條件和地形條件

氣候決定著水分、植被及土壤類型，因而控制著元素的遷移和分散。在干旱地區(qū)，水及植被少，機械分散起著主導作用。地下水面也較深，能形成可溶性陰離子絡合物的金屬元素，只可能被深根系植物帶上來。在半干旱的情況下，由于土壤及水的pH值較高，含石灰質的鈣質土多，對可溶性元素的水成分散不利。在潮濕的熱帶及溫帶，水成分散條件十分有利。在寒冷地區(qū)，生物活動減弱，化學反應變慢，機械分散作用增加，甚至在永凍區(qū)幾乎僅有機械分散。

第27頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

根據成暈礦石質點主要分散方式的不同可將次生暈分為機械分散暈、鹽分散暈。根據分散營力的不同可將次生暈分為水成暈、風成暈、冰成暈、生物暈。根據成暈與成壤時間可將次生暈分成同生暈和后生暈。根據出露情況可將次生暈分成出露及埋藏暈。第28頁,共61頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)土壤地球化學測量的應用

土壤地球化學找礦所能尋找的礦產種類也較多，對一般有色金屬(Cu、Pb、Zn、As、Sb、Hg、W、Sn、Mo、Ni、Co等)、貴金屬(Au、Ag)、黑色金屬(Cr、Mn、V)及某些非金屬(P)等礦種均可采用。

第29頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

土壤地球化學找礦工作比例尺為

1：200，000——1：5，000，一般與地質測量工作比例尺相同，但有時較地質測量比例尺略大，即地質測量比例尺為

1：50，000時，土壤地球化學測量比例尺為1：25，000。在普查評價階段，土壤地球化學測量一般和地質測量工作同時進行，其比例尺也往往相同，一般均為1：10，000——1：5，000，在礦體小時可為1：2，000。

第30頁,共61頁，2024年2月25日，星期天土壤地球化學找礦在區(qū)域普查找礦、礦區(qū)及其外圍找礦，都有重要作用。土壤地球化學測量主要用以找被覆蓋的礦體，有時也可用以間接指導找盲礦。

第31頁,共61頁，2024年2月25日，星期天一、尋找被覆蓋的礦體、預測礦石類型、礦化規(guī)模

(一)確定評價指標、區(qū)分含礦異常與無礦異常。在土壤地球化學找礦中，為了區(qū)分上述不同性質的異常，常從各方面進行研究統(tǒng)計，確定評價標志，建立評價指標。

第32頁,共61頁，2024年2月25日，星期天1．研究礦石的表生變化，確定含礦異常的評價標志

礦體次生暈是礦體(及其原生暈)表生風化的產物，其形成與礦石變化有關。因而研究礦石的表生變化，有利于建立含礦異常在組分方面的標志，以區(qū)分含礦異常與無礦異常，如廣東某鈷礦床屬黃鐵礦化含鈷石英脈型礦床，據研究原生礦石中As與Co含量呈正相關。同時礦石中Cu、Bi、Pb含量高。由于風化作用，礦石氧化溶解，鈷被帶出，礦體上方土壤中含量低，而砷成為穩(wěn)定的殘物(FeAsO4·2H20)被保留下來。因而選擇As、Cu、Bi、Pb為指示元素來找鈷礦。

第33頁,共61頁，2024年2月25日，星期天2．研究礦體及礦化、蝕變巖石的組分特征，確定含礦異常(次生暈)的評價指標。

礦化、蝕變類型不同，形成的異常組分也不同，即使同一礦床成礦階段不同，所形成的異常也具有不同的組分特征，可據此確定原生異常評價指標。同樣也可作為土壤次生暈異常的評價指標。

第34頁,共61頁，2024年2月25日，星期天3．統(tǒng)計對比異常內指示元素的線金屬量，確定評價指標。單位長度的線金屬量是指沿剖面線異常內單位長度地段土壤中元素的平均含量，即：

M=(c1x1+c2x2+……..+cnxn)/(x1+x2+…….xn)c1……cn——剖面線上異常內各樣品某元素的含量；x1……xn——剖面線上異常內各樣品所代表的地段(即采樣間距)；M——剖面線上異常范圍內某元素的線金屬量第35頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

(二)研究暈的分帶性，預測礦床

與礦石類型

暈的分帶性不僅是含礦異常的標志，而且可以用以預測礦床，礦石類型。預測礦床、礦石類型方面，可通過研究礦石的物質成分，確定有關評價指標來進行。這一點對土壤地球化學找礦來說，條件允許時也可以應用。但是也可通過研究次生暈的分帶性，來進行礦床、礦石類型的預測。

第36頁,共61頁，2024年2月25日，星期天如廣東省某地區(qū)，土壤地球化學找礦工作中發(fā)現了含量高、規(guī)模大的W、Sn、Bi、Pb、Zn、Cu、Sb、As等元素的次生異常，并顯示出明顯的水平分帶?；◢弾r灰?guī)r砂巖WSnPbZnAs第37頁,共61頁，2024年2月25日，星期天(三)研究暈中元素的異常含量，

預測礦化規(guī)模

異常含量中任何一點的指示元素的含量(Cx)由兩部分組成：因巖石風化質點形成的正常含量部分(C0)和因礦石風化質點而疊加的異常含量部分(ΔC)，即

Cx=C0+ΔC

第38頁,共61頁，2024年2月25日，星期天計算公式為：

Ml(s)=q·c·h=

(cx-co)

Δx（s）

Ml(s)—測線(面)上疊加的某成暈元素含量總和；c—測線(面)處礦石中某元素的含量；h—測線上礦體的厚度；Δx(s)—測線(面)上各采樣點間距（積）；q—為比例系數。風化過程中元素在表生帶富集時大于1，貧化時小于1。第39頁,共61頁，2024年2月25日，星期天二、研究地質體的含礦性，評價區(qū)域找礦遠景

巖石地球化學找礦在區(qū)域凋查中，可用于研究區(qū)域地層、侵入體、斷裂構造等地質體的含礦性，評價區(qū)域找礦遠景。這些方面的工作在土壤地球化學測量中，也可相應地進行。第40頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

(一)研究地層的含礦性

不同層位的地層，在表生作用下所形成的次生異常，可能具有不同的特點，并能指示賦存的沉積礦產.第41頁,共61頁，2024年2月25日，星期天(二)研究斷裂的含礦性

斷裂及附近圍巖的地球化學特征，在土壤中必然會有所反映，根據斷層上的土壤，也可研究斷層的含礦性。第42頁,共61頁，2024年2月25日，星期天鄂西某地地質平面圖

1-Cu異常；2-Zn異常；

3-Ag異常；4-Pb異常

第43頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

在研究斷裂的含礦性方面，土壤地球化學測量不僅可以查明區(qū)域構造對成礦的控制，

而且可查明礦區(qū)構造對成礦的控制。

第44頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

右圖為江西某鉬礦次生暈平面圖。鉬的次生暈分布于北西西向與南北向斷裂復合處，反映了構造對礦化巖體的控制。次生暈的邊緣呈手指狀沿北西西向斷裂延伸，反映了構造對礦體的控制。

第45頁,共61頁，2024年2月25日，星期天(三)研究巖體的含礦性

土壤地球化學測量中，根據地球化學異常不僅能夠反映礦化巖體的存在，而且還可以研究巖體的含礦性。

第46頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

小龍?zhí)兜貐^(qū)地球化學異常圖

1-巖體露頭界線；2-踏勘剖面；3-已施工鉆孔；4-Cu量等值線；5-Mo量等值線；6-Pb量等值線。

第47頁,共61頁，2024年2月25日，星期天三、研究鐵帽組分，評價找礦意義

鐵帽含礦性評價中，根本問題是根據鐵帽組份特征預測原生礦石的組分、含量和礦石類型。目前地球化學找礦工作中用的評價鐵帽的方法有：（一）根據鐵帽和原生礦石中各金屬元素含量及殘留比例的研究，預測原生礦石中元素含量和礦石的類型。(二)根據各種類型礦石鐵帽金屬元素組分特征的研究，確定評價指標，來預測鐵帽的礦石類型。(三)利用多元統(tǒng)計分析的方法，一般認為多元統(tǒng)計分析的方法，能考慮多種影響因素，能提供更多的信息，能更好地劃分鐵帽類型，評價其含礦性。

第48頁,共61頁，2024年2月25日，星期天四、研究地質問題，間接指導找礦

(一)圈定巖體、巖相帶

不同類型的巖漿巖，富集不同的元素。因而在不同類型巖體上的土壤中，也富含不同的元素，在土壤地球化學測量中，可用以指導圈定巖體，填繪地質圖。

第49頁,共61頁，2024年2月25日，星期天

在基性、超基性巖中，Cr、Ni、Co富集，因而可利用土壤中Cr、Ni、Co含量增高的現象，圈定基性、特別是超基性巖體或巖相帶。

又如在酸性巖中有鉬的富集，利用土壤中Mo的含量增高，

可以圈定酸性巖體

。第50頁,共61頁，2024年2月25日，星期天(二)追索斷裂構造

由于斷裂及其兩側圍巖的地球化學特征，一定程度上可通過土壤反映出來，因而研究土壤地球化學的特征，條件有利時可根據異常的線形延伸或突然中斷，結合地質情況可追索斷裂構造。第51頁,共61頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)土壤測量的野外工作方法一、測網布設原則1、根據工作性質確定線點距；2、根據礦種類型確定線點距；3、根據重點區(qū)、控制區(qū)、背景區(qū)確定線點距；4、根據礦體產狀確定線點距。第52頁,共61頁，2024年2月25日，星期天二、采樣1、富集層位試驗與意義廣西百色盆地土壤層中吸附烴組分含量變化剖面圖

第53頁,共61頁，2024年2月25日，星期天景觀條件取樣深度(m)組

分

含

量甲

烷乙

烷丙

烷Hg

水稻田0.3~0.50.700.920.5316.00.6~0.91.251.080.8617.01.0~1.51.230.940.4124.0＞1.60.690.470.3921.0

耕

地0.3~0.52.891.470.518.60.6~0.91.390.610.269.41.0~1.44.950.900.946.0＞1.55.131.231.083.0

丘

陵0.3~0.61.910.890.785.40.8~1.41.30.460.5226.01.5~1.80.40.260.1516.0＞2.56.752.241.974.4百色盆地不同景觀區(qū)取樣層位試驗

第54頁,共61頁，2024年2月25日，星期天取樣深度(m)組

分

含

量甲

烷乙

烷丙

烷異丁烷Hg0.38.660.1790.0650.34435.60.85.320.1110.0390.27717.31.59.610.0580.0220.26915.3廣西大廠錫礦100號礦體上方取樣層位試驗

第55頁,共61頁，2024年2月25日，星期天山東林樊家油田化探取樣深度、介質試驗剖面圖

第56頁,共61頁，2024年2月25日，星期天2、富集粒度試驗與意義取樣地點樣品編號土壤性質粒級C1C2C3iC4Hg

南

4

井

3-1

淺褐色粘

土40目1.950.330.160.017.480目2.580.5