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1、第1页地球化学找矿第六讲 其它地球化学找矿法w第一节第一节 水化学找矿水化学找矿w第二节第二节 气体地球化学找矿气体地球化学找矿w第三节第三节 生物地球化学找矿生物地球化学找矿第2页地球化学找矿第一节第一节 水化学找矿水化学找矿w一、水化学异常的基本概念一、水化学异常的基本概念w二、水化学异常的形成二、水化学异常的形成w三、几种主要类型矿床的水化学异常特点三、几种主要类型矿床的水化学异常特点w四、水化学异常特点及其评价问题四、水化学异常特点及其评价问题吉林大学应用技术学院引言引言 水文地球化学找矿是通过水文地球化学找矿是通过查明水域的查明水域的化学组分的分布和化学组分的分布和化学性质的变化化学
2、性质的变化，研究其与矿，研究其与矿床成因的关系，来发现异常解床成因的关系，来发现异常解释异常而进行找矿的。释异常而进行找矿的。 第4页地球化学找矿第一节第一节 水化学找矿水化学找矿w由于地下水可带来潜水面附近的矿化信息，因此是找深部盲矿的有前景的方法。特别是不受覆盖物的限制，成为覆盖区找隐伏矿的重要方法。一个水样，汇集了汇水区的综合信息，与水系沉积物异常形成机理相似，故而有人又称水分散流，成为区域找矿的重要方法之一。 w一、水化学异常的基本概念一、水化学异常的基本概念w 它是地表水和地下水溶解了矿体及其原生晕、次生晕中的某些组分，在天然水体中形成地球化学异常。属次生地球化学异常的一种, 形成的
3、水文地球化学异常地段，称之为水分散晕，简称水晕。吉林大学应用技术学院第5页地球化学找矿w水化学异常同岩石、土壤、水系沉积物地球化学异常相比，具具有有更更广广泛泛的的地地球球化化学学标标志志，除金属阳离子的含量外，还包括阴离子和阴离子团的含量；还包括水介质的pH、Eh值等，而且还包括一些在固态样品中不存在的某些亚稳态过渡性离子种类，如S2O32-、HS-等。w由于原生矿物及大多数次生矿物在水中的溶解度极低，再加上水的稀释作用，所以水水文文地地球球化化学学异异常常的的浓浓度度值值远远远远低低于于岩岩石石、土土壤壤地地球球化化学学异异常常的的含含量量值值，低低至至ppb级级。因此对于水文地球化学异常
4、的研究及其找矿效果,在很大程度上取决于分析测试的水平及水文地质方面的知识。水化学异常的特点：水化学异常的特点：吉林大学应用技术学院第6页地球化学找矿二、水化学异常的形成二、水化学异常的形成w1矿物的溶解作用矿物的溶解作用w 不是所有类型的矿床都有利于水化学异常的形成，而主要是那些成矿物质本身在天然水中有较大溶解度的矿床，以及那些虽然成矿物质本身在天然水中的溶解度并不大，但在表生条件下由于氧化作用，易于转化为易溶产物的矿床。如各种盐类矿床、石油、天然气矿床、金属硫化物矿床及放射性铀矿床等 .w (见下一页）吉林大学应用技术学院第7页地球化学找矿表表 某些金属硫化物及硫酸盐在水中的溶解度某些金属硫
5、化物及硫酸盐在水中的溶解度 硫化物硫化物溶解度溶解度（mg/L)硫酸盐硫酸盐溶解度溶解度(g/L)ZnSMnSNiSFeS PbS 310-10310-10110-10310-10310-10 ZnSO4MnSO4NiSO4CoSO4FeSO4PbSO4CuSO4 531.2393274.8265.8157.00.04172.0 吉林大学应用技术学院第8页地球化学找矿2电化学溶解电化学溶解w具有不同导电性的和不同电极电位的矿物相互接触，就构成一对天然“原电池”。低低电电极极电电位位的矿物相当于阴阴极极，高高电电极极电电位位的矿物相当于阳阳极极。在两极上的化学作用表现为：w 阴极：MeS2eMe
6、2+S0 w 阳极：MeS2eMe0S2-w如果水溶液偏酸性（pH5），溶液中有较多H+，则出现：w S2-2H+ H2S吉林大学应用技术学院第9页地球化学找矿吉林大学应用技术学院第10页地球化学找矿w如果溶液中pH偏高，H+较少，则出现：w S2-2H+ HS-w当pH在510之间时，则既可能出现H2S，也可能出现HS-，其数量随pH而变化。w当水体中有较多游离氧时，可能产出H2SO4：w 2H2O2S2-3O22H2SO4w 或 H2S2O2H2SO4w上述化学过程表明，处于阴极的低电极电位矿物溶解了。 吉林大学应用技术学院第11页地球化学找矿w电极电位增加的序列是闪锌矿辉钼矿方铅矿镍黄铁
7、矿黄铜矿黄铁矿白铁矿等。w由于黄铁矿是硫化物矿床中普遍出现的矿物，其它元素的硫化物与它相接触，都会被“溶解”掉形成金属元素的水化学异常。w自然金常被认为是化学性质稳定的矿物，但是自然金与黄铁矿的电极电位相比，几乎任何情况下，都比黄铁矿低，可以推知自然金是极易产生化学溶解的矿物。吉林大学应用技术学院第12页地球化学找矿3微生物的作用微生物的作用w微生物活动通过分泌有机酸和生物触媒，加速矿物分解。并且在长期的地质历史发展过程中，微生物具有在不同环境下生存的能力。 w目前，对硫化物矿床中微生物的作用研究较多，已发现多种嗜硫杆菌和嗜铁杆菌，前者能将硫化物中的硫氧化成硫酸根形式的正六价硫，使硫溶解，故又
8、称脱硫杆菌。后者能将二价铁氧化成三价铁，高价铁的硫酸盐又能进一步促进硫化物的氧化溶解：w 2MeS2Fe2(SO4)33O22H2OMeSO4 4FeSO42H2SO4吉林大学应用技术学院第13页地球化学找矿嗜硫杆菌嗜硫杆菌吉林大学应用技术学院第14页地球化学找矿w根据某些实验，将硫化物矿石粉末放入消毒过的器皿中进行细菌培养，经过一段时间后，溶液中即可检出金属。如用闪锌矿进行细菌培养，24小时后，析出Fe2+8.2g/L、Fe3+9.4g/L、Zn2+0.01g/L，pH值也从开始的2.5增至3.5。w在各种条件下，金的稳定性是众所周知的，甚至浓酸溶液也不溶解金，然而在某些植物中富集有金，在金
9、矿床的矿化水中总含有一定量的金。H.H.莱利可夫从佐得斯克金矿床中分离的培养物，21昼夜时间，可溶解金0.50.6mg/L。其它研究者实验发现Bacillus Megatherium在110140昼夜时间里可溶解金1.542.15 mg/L。吉林大学应用技术学院第15页地球化学找矿三、几种主要类型矿床的水化学异常特点三、几种主要类型矿床的水化学异常特点w1金属硫化物矿床的水化学异常金属硫化物矿床的水化学异常w 黄铁矿其氧化反应如下：w2FeS27O22H2O2FeSO42H2SO4w 反应产生的H2SO4可加速硫化物的溶解：w Me+H2SO4 = MeSO4+H2Sw 常见的黄铜矿、闪锌矿、
10、方铅矿等硫化物氧化，一般情况下形成硫酸盐而不形成硫酸，其反应过程如下：w （见下一页） 吉林大学应用技术学院第16页地球化学找矿wCuFeS2（黄铜矿）黄铜矿）4O2FeSO4CuSO4w ZnS（闪锌矿）闪锌矿）2O2ZnSO4w PbS（方铅矿）方铅矿）2O2PbSO4w但是，当金属矿区的地下水中同时存在H2SO4、Fe2(SO4)3和CuSO4时，可使上述硫化物反应产生游离的硫酸和硫化氢：w MeSH2SO4H2SMeSO4w 2MeS2Fe2(SO4)32H2O3O22MeSO44FeSO42H2SO4w这使得很多金属硫化物矿区的地表及地下水的pH值降低，SO42-含量增高，并富集金属
11、离子。吉林大学应用技术学院第17页地球化学找矿w地表及地下水中金属元素的含量，不仅取决于元素化合物的溶解度，还决定于化合物的水解条件。某些盐类的水解产物是难溶的氢氧化物，因而也就影响该元素在水中的含量。w金属硫化物矿床水文地球化学异常具有如下基本特征： w 水的水的pH值较低值较低 .w 水中水中SO42-的浓度相对较高的浓度相对较高。w 水中成矿金属元素及其伴生元素的含量增高。水中成矿金属元素及其伴生元素的含量增高。 吉林大学应用技术学院第18页地球化学找矿2盐类矿床的水文地球化学异常盐类矿床的水文地球化学异常w盐类矿床的组成矿物，石盐、钾石盐、光卤石、杂卤石、钾盐镁矾等在水中具有很大的溶解
12、度，不需经过氧化即可转入溶液，因此，盐类矿床附近很容易形成水化学异常。w盐类矿床水文地球化学异常的共同特征如下:：w矿矿区区地地下下水水或或泉泉水水的的水水化化学学类类型型，主主要要是是高高矿矿化化度度（5g/L）碳酸盐、硫酸盐、氯化物型水。碳酸盐、硫酸盐、氯化物型水。w出现以碱金属和卤素元素为主的水化学异常。出现以碱金属和卤素元素为主的水化学异常。吉林大学应用技术学院第19页地球化学找矿w盐类矿物总是根据其溶溶解解度度的的大大小小从原始卤水中按一定的次序沉淀。而溶解度较大的钾盐矿物则总是在较晚时期才从浓卤水中沉淀。根据已知钾盐矿床的研究和室内试验，得知固体石盐中的含含溴溴量量能够精确地反映它
13、沉淀时卤水的浓度.w w在实际工作中用溴氯系数（ ）来表示。即石盐带的石盐中溴氯系数为0.10.3；钾石盐结晶区的石盐中，溴氯系数为0.30.6；光卤石结晶区的石盐中，溴氯系数为0.60.9。吉林大学应用技术学院第20页地球化学找矿四、水化学异常特点及其评价问题四、水化学异常特点及其评价问题w1水化学异常组分的迁移形式水化学异常组分的迁移形式w元素在水中的迁移可能有多种形式，地下水中主要呈离子的真真溶溶液液迁移，其次是胶胶体体迁移，地表水中则有相当部分呈悬浮物悬浮物迁移。w那么元素的哪种迁移形式对水化学找矿有意义？那么元素的哪种迁移形式对水化学找矿有意义？ wT.W.Hamilton（1983
14、）等人在澳大利亚的研究表明，悬浮物金在金矿田地表水中可达50%左右，但与溶解部分相比，尽管悬浮物部分含量高，但变化不定、无规律，对水化学找金矿无实际意义。而溶解部分的含量随远离矿体而规律下降，对金矿床有较好的指示意义。吉林大学应用技术学院第21页地球化学找矿w水介质中元素存在的形态，价态反映了不同的来源和环境。w水介质的环境条件（pH、Eh还原剂，有机质等），严重影响元素的迁移沉淀。w随着距离矿体越远，水化学异常含量率如何呢？w美国威斯康辛区的西南部“锌区”富含Zn的泉水四周，在不到100米的距离内，水中锌含量降低了20倍。可见，水化学异常含量的衰减较分散流强烈得多。水化学异常含量的衰减较分散
15、流强烈得多。吉林大学应用技术学院第22页地球化学找矿w2水化学异常的另一特点是水中异常水化学异常的另一特点是水中异常浓度低，但异常衬度高浓度低，但异常衬度高。w 一一般衬度高，异常清晰，这是因为背景区中缺乏般衬度高，异常清晰，这是因为背景区中缺乏硫化物，硅酸盐一般化学风化弱硫化物，硅酸盐一般化学风化弱 ，化学风化主要产，化学风化主要产生碱金属和碱土金属离子，很少有多金属和贵金属生碱金属和碱土金属离子，很少有多金属和贵金属离子离子.w3水化学异常与矿体空间关系水化学异常与矿体空间关系w 水水化化学学异异常常一一般般都都不不与与矿矿体体直直接接关关联联，迁迁移移距距离离较较远远，必必须须与与异异常
16、常的的地地形形地地貌貌和和水水文文地地质质特特征征相相结合进行分析解释推断。结合进行分析解释推断。 吉林大学应用技术学院第23页地球化学找矿w五、水化学测量在找矿中的应用五、水化学测量在找矿中的应用w1.应用条件应用条件w中等切割的地区，水系发育，特别是水系受地下水补给。w2.采样季节采样季节w一般来说，井水、泉水多由地下水补给，一级水系在旱季也主要由地下水补给，旱季采样主要反映了深部矿化信息。吉林大学应用技术学院第24页地球化学找矿w3.采集对象及注意事项采集对象及注意事项w采集以采集以地下水地下水为主，还要尽量在地下水的人工露头处、钻孔、为主，还要尽量在地下水的人工露头处、钻孔、坑硐处采样
17、。坑硐处采样。w采集过程采集过程：将瓶徐徐放入水面下：将瓶徐徐放入水面下0.5cm处直接取水（瓶口背着水处直接取水（瓶口背着水流方向），避免水面悬浮物进入水样，同时还要避免水底沉积流方向），避免水面悬浮物进入水样，同时还要避免水底沉积物进入水样。物进入水样。w采集的水样应盛在干净、结实、带塞的玻璃瓶或塑料瓶。采集的水样应盛在干净、结实、带塞的玻璃瓶或塑料瓶。w采样前需用采样前需用10%的盐酸溶液冲洗；在采集水样时必须用被采集的盐酸溶液冲洗；在采集水样时必须用被采集的水洗刷三次以上。的水洗刷三次以上。w水样不要充满瓶子，留下一定的空间，以防止温度升高时瓶塞水样不要充满瓶子，留下一定的空间，以防止
18、温度升高时瓶塞被冲开。被冲开。w用于分析金属元素的水样，应加入用于分析金属元素的水样，应加入1：1 HCl，使其酸化，以防，使其酸化，以防止水样中金属离子的沉淀或吸附。止水样中金属离子的沉淀或吸附。w样品体积：简易分析为样品体积：简易分析为5001000ml，全分析为，全分析为2000-3000ml。由。由于水样易于沾污和变质，因此，分析应当及时，特别是对那些于水样易于沾污和变质，因此，分析应当及时，特别是对那些易变组分（易变组分（PH值）必须现场测定。值）必须现场测定。吉林大学应用技术学院第25页地球化学找矿思考题w1.水化学异常特点水化学异常特点 3点点w2.水化学异常的形成作用水化学异常
19、的形成作用w3.金属硫化物矿床和盐类矿床水文地球化学异金属硫化物矿床和盐类矿床水文地球化学异常的特点常的特点w4.采样的注意事项采样的注意事项w5.对比水系沉积物地球化学测量和水文地球化对比水系沉积物地球化学测量和水文地球化学测量学测量吉林大学应用技术学院第26页地球化学找矿第二节第二节 气体地球化学找矿气体地球化学找矿w一、概述一、概述w二、气体异常的形成二、气体异常的形成w三、汞气异常三、汞气异常w四、氦气异常四、氦气异常w五、其他气体异常五、其他气体异常w六、地气或纳米金属异常六、地气或纳米金属异常吉林大学应用技术学院第27页地球化学找矿一、概述一、概述w1.1.定定义义：气体地球化学找
20、矿是通过系统测量大气或壤中气的气体成分特征，发现异常进行找矿。w2. 应用前景应用前景：w由于气体穿透力强、扩散迅速，反映深度大，人们一直寄希望于用它来找深部盲矿和隐伏矿。特别是在厚层覆盖区，其它方法受到限制时，气体地球化学方法就更被重视。吉林大学应用技术学院第28页地球化学找矿3.应用领域应用领域w气体地球化学找矿中研究应用较多的是烃类气体找石油天然气，He、Rn用于找铀矿，汞气、SO2、H2S、COS(羰羰基基硫硫,别名硫化碳酰)和其它含硫气体，以及CO2、O2气异常用于找金属硫化物矿床、金银贵金属矿床。w其中，应用较成功的是烃类气体直接找油气田，汞气异常找硫化物矿床以及He、Rn找铀矿。
21、w含硫气体、CO2等气体作为辅助性指标，在气体地球化学找矿中也有较广泛的应用。吉林大学应用技术学院第29页地球化学找矿w根据测量对象和采样方法的不同，气体地球化学找矿通常有三种方法：w1土壤气体测量，亦称壤中气测量。土壤气体测量，亦称壤中气测量。w2近近地地面面气气体体测测量量，在在地地面面行行进进中中，抽吸气体测量。抽吸气体测量。w3航航空空气气体体测测量量：用用装装有有高高灵灵敏敏度度仪仪器的飞机低空飞行，进行气体采样分析。器的飞机低空飞行，进行气体采样分析。吉林大学应用技术学院第30页地球化学找矿二、气体异常的形成二、气体异常的形成w深成气是深部地质作用，主要是由岩浆脱气作用和放射性衰变
22、作用产生的气体。前者主要以CO2、CO、CH4、H2S、H2等还原气体为主，后者主要是惰性气体。w表成气体则是在水、阳光、游离氧、生物作用下形成的，当然也包括有放射性衰变形成气体。由于地质条件不同，表成气体种类差异很大。w如：碳碳酸酸盐盐岩岩地地区区，重碳酸盐分解形成以CO2为主的气体；有有机机质质丰丰富富的的地地层层及及疏疏松松沉沉积积物物，细菌活动强烈，产生大量有机气体，缺氧条件形成CH4及其它碳氧化合物，富氧条件则形成CO2为主的气体。金金属属硫硫化物氧化化物氧化，则形成各种含硫气体。吉林大学应用技术学院第31页地球化学找矿w气体异常的来源，主要有以下三种：w 1原生成矿作用的内生气体w
23、这类气体异常由于气体成分与背景大气无明显组分差别，加之原生气体有限、长期散失后，异常衬度变低。并无实际价值。w 2矿石氧化的表生气体w金属硫化物在表生带氧化时，能形成H2S、SO2、CO2、COS、 (CH3)2S（ 二 甲 硫 ） 、 CS2以 及 (CH3)2Se、(CH3)3As等。 w 2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+H2SO4w 4FeS2+ 2H2SO4+O22Fe2(SO4)3+2H2Ow ZnS+H2SO4ZnSO4+H2Sw FeS2+Fe2(SO4)33Fe(SO4)+2Sw 2S+2O2SO2吉林大学应用技术学院第32页地球化学找矿w氧化产生的硫酸和硫酸盐如遇围
24、岩中的碳酸盐反应生成CO2：w H2SO4+CaCO3CaSO4+H2O+CO2w 2CaCO3+2CuSO4+H2O w Cu(CO3)(OH)2+2CaSO4+CO2w气体形成后，并不能永久存在下去，它们可能因溶于水，或相互反应、分解而消失。w据兰德尔（1977）的研究，COS最为稳定，寿命达600天，而H2S仅存留一天，(CH3)2S是三天，SO2只有九天，CS2是40天。吉林大学应用技术学院第33页地球化学找矿w汞是硫化物矿床中普遍伴生的元素，表生氧化作用中，普遍有汞气异常形成。w卤族元素是成矿热液中重要的络合剂，它们往往以成矿的残余溶液中的离子运移到矿上围岩中，形成外带异常。w在富含
25、卤族元素的金属矿床上方壤中气或大气中，能形成卤族气体异常。那么矿石氧化的表生气体除了含硫气体，那么矿石氧化的表生气体除了含硫气体，CO2外，还有什外，还有什么气体呢么气体呢？吉林大学应用技术学院第34页地球化学找矿3放射性衰变形成的射气异常w由铀、钍矿物衰变形成He和Rn是铀、钍矿床上的典型射气异常成分，利用氡气和径迹探测技术能成功地探测200米以下的含铀矿床。w什么叫径迹探测？w粒子是放射性衰变过程中从原子核内放射出的一个粒子，它是氦的原子核，由两个质子和两个中子组成。粒子穿过物质时可留下痕迹，痕迹数量与放射性矿物含量有关。利用硝硝酸酸纤纤维维薄薄膜膜或醋酸纤维薄膜来记录粒子的行踪，称为径迹
26、测量。此法称 杯法测量。吉林大学应用技术学院第35页地球化学找矿三、汞气异常三、汞气异常w汞的性质：汞的性质：w汞是典型的亲硫元素，在内生热液作用中与Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd、In、T1以及As、Sb、Bi、Se、Te等密切伴生，主要以类质同象赋存于许多金属硫化物中，低温阶段还能形成自己的独立矿物。w 不同地点大气中汞的含量不同地点大气中汞的含量：w地表大气中，汞的背景含量为0.2-10ng/m3，火山气中常高达几百几千ng/m3，金属硫化物矿区大气则常为30-1000ng/m3。w w 1 1汞气异常的形成汞气异常的形成w 在内生过程中汞及其化合物呈气态迁移，这是可以相信的，但那时
27、形成的气体异常，早已消失殆尽，现在实际观察到的气体异常都是新生的。那么新生的汞气来源有哪些呢？那么新生的汞气来源有哪些呢？吉林大学应用技术学院第36页地球化学找矿w一切含汞量高的地质体，都可能成为汞气异常的来源。 w（1）硫硫化化物物矿矿床床，（2）氧氧化化物物矿矿床床，（3）富富汞汞岩岩石石，（4）地地热热田，（田，（5）油气田，（）油气田，（6）人工污染源。）人工污染源。w（1）硫化物矿床硫化物矿床w在高温矿床内，汞主要在矿床外围，矿体本身含汞较低 。低温硫化物矿床则相反，矿石中含有很高的汞，除了独立矿物辰砂外，浅色闪锌矿是汞的主要赋存矿物，此时汞气异常的形成主要来自矿床本身的氧化。 w（
28、2）氧化物矿床氧化物矿床w汞异常并不来自含氧矿物本身，而仍旧是来自伴生的硫化物。因为混入氧化物的汞很难在地表条件下转换成气体。吉林大学应用技术学院第37页地球化学找矿w（3）富汞岩石富汞岩石w碳质岩石、磷块盐岩石、富碱岩浆岩、富铁锰质岩石等有时可含较高的汞，它们的平均含量低于矿石，但由于总量大，可形成汞气的高背景带。在构造有利地段，也能富集成局部高异常点，形成非矿异常 。w（4）地热田）地热田w与地热有关的汞异常，成为圈定地热远景区的方法。w有利于地热区汞异常的形成两个因素：wa、温度高，促进了汞的蒸发；b、地热水的化学成分有利于汞的迁移，在深部的脱气过程中，强化了汞气异常。w（5）在在油油气
29、气田田上上的的汞汞气气异异常常也也引引起起有有关关单单位位的的重重视视，可成为寻找油气田的辅助方法。可成为寻找油气田的辅助方法。w（6）人人工工污污染染的的汞汞气气，则则来来自自燃燃烧烧矿矿化化燃燃料料及及某某些些消耗汞的化工工业。消耗汞的化工工业。吉林大学应用技术学院第38页地球化学找矿w w2 2、汞蒸气形成、汞蒸气形成w形成机制，归纳起来有下列几种：w （1）自然汞及辰砂的蒸发与升华。）自然汞及辰砂的蒸发与升华。w （2）汞的不均衡反应：汞的不均衡反应：w Hg22+Hg0+Hg2+w不能自发进行，需要消耗能量，可能来自阳光和微生物活动，因此，这一反应主要在地表进行。w （3）无游离氧时
30、的硫化物氧化）无游离氧时的硫化物氧化w 亚铁或原生硫化物中“欠价”化合物的还原作用：w 2Fe2+Hg2+2Fe3+Hg0w Pb(1+)S+ HgS(1+ )PbS+ Hg0w（4）游离氧的氧化作用游离氧的氧化作用w 当硫化物氧化成硫酸盐时，S2氧化成S6+，共放出8个电子，可还原4个Hg2+，很可能这种还原过程是分阶段进行的。第一步把Hg2+还原成Hg+，然后通过不均衡反应生成Hg0。 w（5）有机物的还原作用）有机物的还原作用w 封闭的沼泽中，有时能见到自然汞滴，这是有机物或细菌作用下形成的。吉林大学应用技术学院第39页地球化学找矿3汞气异常的观察及影响壤中汞异常形成汞气异常的观察及影响
31、壤中汞异常形成的因素的因素w由于汞蒸气浓度极低，干扰测定的因素又多，所以通常要将被测气体通过一种选择性捕汞装置，使汞浓集并与干扰分离。我国最常见的是金丝捕汞管金丝捕汞管。w对捕汞管的要求是吸收与释放效率高，各管间的一致性好，寿命长。w在汞气采集和测试中，应充分考虑影响汞气异常发育的下列因素：w （1）地质条件）地质条件 w （2）土壤厚度与性质土壤厚度与性质 w （3）气候条件气候条件 w （4）工作条件的一致性工作条件的一致性 吉林大学应用技术学院第40页地球化学找矿（1）地质条件wA、矿床含硫化物高低及硫化物种类是影响汞气生成的首要因素；wB、其次矿体及围岩裂隙发育程度，裂隙发育有利于汞气
32、向土壤中的输送；wC、矿体埋深条件和产状也影响汞气异常的发育。矿体产状陡，则产生的汞气异常强，而异常宽度窄；相反缓倾斜矿体异常低弱而宽大。吉林大学应用技术学院第41页地球化学找矿（2）土壤的厚度与性质w土壤厚度过薄，气体易于与大气沟通而不易保存。一般要求厚度大于50cm。w其次土壤空隙度要适度、细粒砂壤土最为有利。过于紧密，贮存空间有限；过于疏松，不利于保存。吉林大学应用技术学院第42页地球化学找矿w温度是汞气升华的首要条件.不同气候条件，壤中汞气含量不同；降雨会使壤中汞含量降低。3.气候条件气候条件吉林大学应用技术学院第43页地球化学找矿（4）工作条件的一致性）工作条件的一致性w取样管质量、
33、金属管加热释放和条件、测汞仪仪器稳定性、操作中可能的人为污染。 实际工作中，只要二次异常存在，范围相似即可，而含量高低影响因素较多，不可过于苛求。吉林大学应用技术学院第44页地球化学找矿4.壤中汞气异常的一般特点与应用w一般特点：一般特点：w1）背景值为背景值为2 40ng/m3；w2）异常衬度在）异常衬度在3-10之间，异常值在之间，异常值在0.212ng之间，相当于几十之间，相当于几十几百几百ng/m3；w3）异常曲线常呈跳跃式；）异常曲线常呈跳跃式；w4）异常峰值与疏松物下的气源位置没有位移。）异常峰值与疏松物下的气源位置没有位移。吉林大学应用技术学院第45页地球化学找矿应用应用w1）厚
34、层外来覆盖物区，不论是我国西北那样干燥的黄土、河漫滩阶地，还是东南被水饱和的冲积层都可在地表测到下伏矿体的汞气异常。w2）厚层地层的覆盖区，能反映新地层下的矿体；w3）深埋于基岩中的盲矿体或矿体埋于基岩内而基岩又被外来松散物所覆盖；w4）放射性铀矿，当铀与其蜕变子元素不平衡时，通常的放射性方法的异常偏离矿体很远，而汞气异常能指示深部的铀矿体。w5）金矿床上汞气异常的应用是寻找断裂，因为金矿体通常赋存在断裂中。吉林大学应用技术学院第46页地球化学找矿w5汞气测量的一些其他方法汞气测量的一些其他方法w（1）近地表大气取样：）近地表大气取样：w用金丝富集器直接抽地面上的大气。用金丝富集器直接抽地面上
35、的大气。w（2) 热释法热释法w热释法是对固体样品（土壤、岩石或单矿物）进行加温，同时记录不同温度下挥发出来的汞量 。在热释曲线中特别有意义的是150左右的峰，这无疑是吸附的原子态的汞，这部分的汞可以用简单的装备，大量的测定，将能提出有价值的找矿信息 。w（3）离子汞法）离子汞法w这实际上是一种冷提取法，即把一定量的土壤样品用硫酸亚锡溶液处理，测定在常温下释放出来的汞。吉林大学应用技术学院第47页地球化学找矿w（4）减压释放法）减压释放法w将样品置于密闭管子内，通过降压使吸附的汞释放出来。不同吸附强度的汞，将在不同的负压下释放出来。 w 据测定，减压释放的汞，只占样品中全汞的千分之一，但更能反
36、映下伏矿化情况。吉林大学应用技术学院第48页地球化学找矿四、氦气异常四、氦气异常w1.He实实际际上上就就是是获获得得电电荷荷的的质质点点，每每一一个个238U、235U、232Th原原子子蜕蜕变变成成最最终终Pb的的稳稳定定同同位位素素后后，分分别别放放出出8、7、6个个He原原子子核核（质点）。质点）。w He的测定需用质谱仪的测定需用质谱仪 .w2.He气的观察方法有气的观察方法有：w1 1）壤壤中中气气测测量量：用用空空心心取取样样探探针针伸伸入入土土壤壤中中，抽抽取取壤壤中中气气，不不需富集与分离，即可供分析。需富集与分离，即可供分析。w2 2）水中气测量）水中气测量 w取取一一大大
37、瓶瓶，装装水水至至九九成成满满，振振荡荡30s30s，抽抽取取水水上上的的气气体体注注入入质质谱谱仪进行分析。仪进行分析。w3 3）泥浆中气体）泥浆中气体.w用用一一密密闭闭的的半半透透性性容容器器，最最方方便便的的是是用用乒乒乓乓球球，埋埋于于泥泥浆浆中中，若干时间后抽取球内气体注入质谱仪测定。若干时间后抽取球内气体注入质谱仪测定。 w3.He气测量在我国开展尚不普遍气测量在我国开展尚不普遍，主要是仪器还不普及。，主要是仪器还不普及。w由由于于测测He仪仪比比较较稳稳定定，便便于于对对资资料料进进行行对对比比，随随着着仪仪器器的的批批量量生生产产，氦氦气气测测量量将将在在我我国国迅迅速速开开
38、展展。将将不不限限于于铀铀矿矿普普查查，而而且且将在将在区域性气测，地震预报及地热勘查中发挥很大的作用区域性气测，地震预报及地热勘查中发挥很大的作用。吉林大学应用技术学院第49页地球化学找矿五、其他气体异常五、其他气体异常w1O2/CO2异常异常w早在1954-1956年间就在苏联提出来了，他们在硫化物矿床上的0.4-2.5m深处的壤中气内发现了O2下降和CO2升高的现象。硫化物氧化消耗氧，氧化产物中硫酸与围岩或脉石矿物中的碳酸盐作用生成CO2。这两个反应可概括成：（以黄铁矿为代表）w 2FeS2+7O2+2H2O2FeSO4+2H2SO4w H2SO4+CaCO3CaSO4+CO2 +H2O
39、w CO2产生的原因很多，所以异常解释困难。作为扩大气体测量的种类，有利于综合解释，对这二种气体的测量工作是值得开展的。吉林大学应用技术学院第50页地球化学找矿2含硫气体含硫气体w研究从天然吸附剂土壤中解脱含硫气体的找矿方法。w其方法是在野外用严密的塑料瓶取表层土壤样品，到实验室后，在80下加热，抽取样品容器顶部的气体注入气相色谱仪进行分析。w他们的初步结论是各种含硫气体的分子形式的鉴别并没有对找矿有多少帮助，而含硫气体的总量则是很好的找矿指示。试制简易的只分析含硫气体总量的轻便色谱仪。w美国的泰勒等,根据计算，应释放的气体按多少的次序为：H2S、COS、CS2、CH3SH、(CH3)2S2、
40、SO2及S2。但实验结果，只有CS2及COS二种气体。但实验结果证明硫化矿物特别是黄铁矿氧化时，能产生足以检测到CS2及COS，而且水份饱和时，产生的速度更快。而SO2只能在极其干燥的条件下生成，一旦遇到水份，就溶解了。因此H2S及SO2都不是很好的气体指标，相反CS2及及COS是最好的指示硫化矿床的含硫气体。是最好的指示硫化矿床的含硫气体。吉林大学应用技术学院第51页地球化学找矿3氡气异常氡气异常w氡气测量虽然应用历史较久，但只限于找铀矿 。吉林大学应用技术学院第52页地球化学找矿六、地气或纳米金属异常六、地气或纳米金属异常w1研究简况研究简况 w以上介绍的传统意义上的气体地球化学异常，是以
41、气态分子状态存在于大气中的异常。上一世纪七十年代后期，国外一些勘查地球化学家和勘探公司在气体地球化学找矿方面另辟蹊径，不局限于气体分子本身的研究，开始对气气体体携携带带的的固固体体物物质质进进行行观观测测，这就是地气测量技术。吉林大学应用技术学院第53页地球化学找矿2地气异常的形成地气异常的形成w现在多数人认为是由于地球深部的脱气作用，放射性衰变作用，以及热稳定性差的组分、含水矿物在热力作用下形成的水蒸气以及各种次生气体，在地球表层产生微气流，形成气体地球化学场。深部气流上升，携带上来微粒固态物质（主要是纳米级物质纳米级物质）。w处于纳米尺度的物质（0.1100m）的物理化学性质与其固体结晶物
42、质有很大的不同。由于其微粒极小，表面积极大，表面原子越多，具有更大的无序度。因而，表面活性越强，更接近于气体性质，呈所谓“类气体”物质。这就是纳米物质的界面效应。w因因此此，纳纳米米物物质质具具有有极极高高的的化化学学活活性性和和扩扩散散速速度度，当当有有地气流上升时，极易将其携带至地表。地气流上升时，极易将其携带至地表。吉林大学应用技术学院第54页地球化学找矿w3地气异常的观察地气异常的观察w主动富集法主动富集法：w富集剂多用塑料泡沫，对Au、Ag、As、Sb、Ni、Co、Cu、Pb、Zn、Mn等金属均有较强吸附能力。使用前用3%王水或2%的高纯度硝酸浸泡24小时，洗去杂质。w被动富集法被动
43、富集法：w土壤中挖坑60-80cm，将塑料漏斗倒置，出口处放置泡塑吸附剂，留一小缝，外罩塑料杯防止污染。近地表20cm处覆盖塑料薄膜防雨。一般放置时间24-25天。吉林大学应用技术学院第55页地球化学找矿总结w1.气体地球化学找矿的三种方法气体地球化学找矿的三种方法w2.成功应用领域。成功应用领域。3个个w3.气体异常的来源气体异常的来源w4.影响异常形成的因素影响异常形成的因素w5.壤中汞气异常的特点与应用壤中汞气异常的特点与应用吉林大学应用技术学院第56页地球化学找矿第七节第七节 生物地球化学找矿生物地球化学找矿w一、生物地球化学异常概念一、生物地球化学异常概念w二、生物地球化学异常的基本
44、特征二、生物地球化学异常的基本特征w三、生物地球化学找矿工作方法三、生物地球化学找矿工作方法w四、地植物学异常四、地植物学异常w五、遥感地植物学异常五、遥感地植物学异常吉林大学应用技术学院第57页地球化学找矿一、生物地球化学异常概念一、生物地球化学异常概念w当土壤、岩石、水体及大气中存在地球化学异常时，必然会对生长在其中的生物发生影响，这种影响可以从两方面表现出来，一一是是引引起起生生物物体体内内化化学学成成分分的的变变化化，其其中中最最敏敏锐锐的的要要算算微微量量元元素素含含量量及及其其组组分分的的改改变变；二二是是生生物物的的个个体体或或群群体体的的生生态态特特征征发发生生变变异异，甚甚至
45、至出出现现特特殊殊的的种种属属以以至至植植物物区区系系。相应地在勘查地球化学中把前者叫做生物地球化学异常，后者叫做地植物学异常。w地植物学异常代表了强烈的生物地球化学异常，它以生物生态变化表现出来，因此不必取样化验，凭肉眼观察就能识别。吉林大学应用技术学院第58页地球化学找矿w当植物所在的环境只有微弱的异常时，不足以引起生态的变异，但其中所含的化学成分可能已经变化，此时要通过取样分析来发现，这就是生物地球化学找矿生物地球化学找矿。w虽然生物地球化学找矿与植物学找矿都是很早就提出来的方法，但在勘查地球化学中的作用却是较低的，其中最主要的原因是这类异常总是在其他地球化学异常的基础上发育的，而地球化
46、学异常的影响因素本来已很复杂，再加上一个生物的因素，所以使异常解释更加困难。w生物分布的不均匀性及加工分析植物样品的冗长手续，使化探人员不太愿意采用此法。另外，一般的工作人员缺乏植物学知识与训练，使这一方法始终处在少数人冷冷清清的工作状态。吉林大学应用技术学院第59页地球化学找矿二、生物地球化学异常的基本特征二、生物地球化学异常的基本特征w1灰分在植物体内的含量灰分在植物体内的含量w新鲜的植物，一般含水7590%，干燥物质占2510%，干燥物质中，氧占42%，碳占45%，氢占6.5%，这三者通过灰化除去，留下约6.5%的灰份。上面是平均值，实际含量随植物的品种、器官、年龄而变（表7-20）。1
47、.生物地球化学异常从字面来看，虽然也包括动物，但基本上只是通过植物的灰分植物的灰分来圈定。2.灰分灰分：除去植物的基本化学成分C、H、O后剩下的无机物质。3.生物地球化学异常：植物灰分中某些微量元素含量的异常。吉林大学应用技术学院第60页地球化学找矿w植物灰份的基本化学成分灰份的基本化学成分是磷酸盐及硝酸盐，再加上少量硅酸盐、碳酸盐、氧化物及氯化物。这些化合物形式可能并不是植物体内的原始存在形式，而只是在灰化时形成的。表7-20 植物的不同器官中灰分的平均含量器官灰分在干物质中的含量(%)木质部1种子、果实3根、茎45皮7叶10-15所以，人们通常取树皮或叶子作为样品灰分的基本化学成分是什么呢
48、灰分的基本化学成分是什么呢？吉林大学应用技术学院第61页地球化学找矿w植物体内的化学元素，根据对植物的生长作用，可分为三类：w（1）常量营养元素：如H、O、N、 P、 C、K、Ca、Mg等；w（2）微量营养元素：如Fe、Cu、Mn、Zn、Mo、B等；w这些营养元素是植物生命循环所必须的，对每种植物都有一定的需要数量范围，过大或过小都会影响植物的生长。w（3）毒性元素：As、Be、Hg、Cr、Co、Ni、Pb等，这些元素若被吸收过量，可以使植物致死，或使植物生态发生畸变。 吉林大学应用技术学院第62页地球化学找矿2植物灰分的化学成分植物灰分的化学成分w植植物物灰灰分分中中，对对找找矿矿有有用用的
49、的元元素素是是有有限限的的，仅仅限限于于那那些些反映反映土壤中含量变化的元素土壤中含量变化的元素。w土土壤壤中中的的含含量量与与植植物物灰灰份份中中的的含含量量之之间间的的一一般般关关系系如如下下图所示。在图上可分出三个区域：图所示。在图上可分出三个区域：w当当土土壤壤中中的的含含量量不不高高时时，两两者者呈呈现现某某种种正正相相关关关关系系（区区）；w当当土土壤壤中中的的含含量量达达到到一一定定浓浓度度时时，灰灰份份中中的的含含量量呈呈现现某某种种饱饱和和趋趋势势（区区），这这说说明明植植物物对对该该元元素素的的生生理理要要求求已已经满足，从而抗拒过多地吸收；经满足，从而抗拒过多地吸收；w当
50、当土土壤壤中中的的含含量量过过高高时时（区区），灰灰份份中中的的含含量量急急剧剧上上升升或或反反而而下下降降，此此时时植植物物发发生生中中毒毒症症状状，甚甚至至枯枯黄黄。然然而而有有些些植植物物，却却能能逐逐步步适适应应这这种种条条件件而而形形成成新新的的品品种种，成为成为指示植物指示植物 。吉林大学应用技术学院第63页地球化学找矿区区区土壤植物吉林大学应用技术学院第64页地球化学找矿w苏联学者.o（1984）的研究表明，不同生物种属具有生理生物化学屏障的自我保护功能，并将生物体分为四类：w a.非非屏屏障障生生物物，其含量与土壤介质中元素含量（可溶解吸收部分）成线性比例，是一种无障碍吸收的生
51、物。对于矿产勘查来说是最优选择的种属。wb.半半屏屏障障生生物物，富集限度为30300倍，具有良好的矿产勘查意义。wc.屏屏障障生生物物，富集限度为330倍，矿产勘查能取得满意的效果。wd.背背景景障障生生物物，与生物生长土壤背景接近的富集能力 。吉林大学应用技术学院第65页地球化学找矿三、生物地球化学找矿工作方法三、生物地球化学找矿工作方法w1矿种和工区的选择矿种和工区的选择w根据现有的文献资料，能产生生物地球化学异常的元素有：Ni、Co、Zn、Cu、Sn、Ag、Hg、Cr、Mn、Fe、Au、W、Mo、V和U等，特别是多金属硫化物矿床多金属硫化物矿床，氧化形成易溶金属离子，有利于植物吸收产生
52、生物地球化学异常，而分析过的元素还不止这些，如As、Se、Te、I等伴生元素也应列入。w对于典型重砂矿物中的元素，虽然难溶于水，但仍能形成生物地球化学异常，很可能是某种未知的生物化学过程所致，如Au的生物地球化学异常，曾经引起相当多的研究。 w在厚层外来覆盖物地区厚层外来覆盖物地区，如冲积物、风积物、山麓堆积或冰碛物，且这些松散覆盖物又比较年轻，没有成熟的土壤层发育，可以试用生物地球化学方法。w森林地区森林地区是生物地球化学方法最能发挥作用的地区。w2试验工作试验工作w 通过试验工作，要确定工作地区主要植物种属的分布情况及它们的生物积聚系数，以便选定取样种属。吉林大学应用技术学院第66页地球化
53、学找矿w3取样方法取样方法w取样季节以春、秋为好，因为春季各种植物生长旺盛，微量元素的需要量或挟带量大，而秋季则种子趋于成熟，叶子行将凋落，植物灰份的含量较高。 w4样品加工与分析样品加工与分析w一般的步骤包括：干燥研细称重（W1）灰化（400500）称重（W2）分析。 w灰化过程一方面要保证彻底，不留碳质，另一方面要防止微量元素的损失。w注意不要让样品着火，但又要保证有足够的氧气供应使有机物彻底分解。通常在450温度下灰化损失最小。w如要分析挥发性元素，如As、Hg等，则最好用湿湿法法硝硝化化，即用强烈的无机酸如过氯酸硝酸，硫酸硝酸来破坏有机物。w5.生物异常的特点生物异常的特点w生物异常的
54、发育受水水文文地地质质条条件件的制约，有时候异常只出现在矿化地下水出漏的渗出带上；w与土壤异常相比，生物地球化学异常一一般般位位移移较较小小，因为它反映的是植物根系所达到的深度上的含量分布。吉林大学应用技术学院第67页地球化学找矿四、地植物学异常四、地植物学异常w1指示植物指示植物w某些植物与一定的地质条件相联系。这种植物叫指示植物 。w海州香薷（r）（铜草）为一年生草本植物，铜草喜弱弱酸酸性性砂砂质质含含Cu400ppm以以上上的的土土壤壤，而而且且随随着着土土壤壤中中Cu含含量量升升高高及及pH降降低低，由稀疏高大多分枝的植株变为密集不分枝的瘦小植株，并且红色调加重，甚至幼年植株的茎已呈暗
55、紫色。w铀矿指示植物箭叶堇菜。 w瞿（q）麦的线条图，它是长长江江中中下下游游地地区区铅铅锌锌矿矿化的指示植物化的指示植物。 吉林大学应用技术学院第68页地球化学找矿Cu的指示植物的指示植物吉林大学应用技术学院第69页地球化学找矿w瞿麦花 铅铅锌矿化的指示植物锌矿化的指示植物吉林大学应用技术学院第70页地球化学找矿吉林大学应用技术学院第71页地球化学找矿w双子叶植物；五桠果亚纲；紫花堇菜紫花堇菜 吉林大学应用技术学院第72页地球化学找矿w双子叶植物；五桠果亚纲；心叶堇菜心叶堇菜 吉林大学应用技术学院第73页地球化学找矿2指示植物群体特征指示植物群体特征w观察证明，单一指示植物的指示意义往往不很
56、确切。因为指示植物可以在矿床上生长，但也见于一般地区，只是出现的频率不同。如果根据若干种植物的共生关系，则指示作用将更为可靠。w同种植物的许多单株集中生长，叫做群落，许多群落组成一个群丛。w如何研究群丛特征？如何研究群丛特征？w为了研究植物的群丛特征，通常是采用“观观察察方方”的办法，即在矿床上或矿化区内与背景地区（对照地区）各选择若干地形与土壤大体相同的地点，划出一个小面积，例如22m见方。w面积的大小由试验决定，其方法是逐步扩大面积，直到很少再有新的种属进来为止。w“观察方”划定后，详细鉴定及统计落在方内的植物种属与数目。吉林大学应用技术学院第74页地球化学找矿五、遥感地植物学异常五、遥感
57、地植物学异常w在航空照片及卫星照片上，特别是多光谱扫描及彩色摄影所得的图象上，植植物物种种属属的的分分布布，季季相相（包括植株大小、高低、稀密）都可以反映出来，低空航照甚至可以分辨单棵树木，所以地植物学知识对于遥感资料的地质解释是非常有用的。w在地植物调查中最有用的波段是可见光与近红外光。不同植物在这一波段上的反射率谱是不一样的。同种植物的反射率在正常区与异常区不同，因而可在遥感图上区分 。吉林大学应用技术学院第75页地球化学找矿本章小结w重重点点掌掌握握：生物地球化学异常与地植物异常概念。植物灰分中元素的含量及其影响因素。w基基本本掌掌握握：生物地球化学找矿测量的应用。w1.适合的矿种和地区适合的矿种和地区w2.取样方法取样方法吉林大学应用技术学院
