1∶5万区调、矿调中地球化学勘查工作方法及技术要求

第一讲：1︰5万区调、矿调中地球化学勘查工作方法及技术要求第二讲：不同景观下地球化学勘查技术与应用联系方式柴社立（博士教授）吉林大学朝阳校区地球探测科学与技术学院长春市西民主大街6号130026手机：[phone]电子邮件：[e-mail]第一讲1︰5万区调、矿调中地球化学勘查工作方法及技术要求第一讲内容简介一、地球化学勘查的概念、研究内容及任务二、地球化学勘查的研究现状、发展趋势及主要进展三、地球化学勘查的类型及其应用四、1︰5万地球化学勘查的规范及工作流程五、1︰5万地球化学勘查样品采集及质量控制六、1︰5万地球化学勘查样品分析及质量控制七、1︰5万地球化学勘查数据整理与成图八、1︰5万地球化学异常解译评价与异常查证一、地球化学勘查的概念、研究内容及任务基本概念研究内容及任务地球化学勘查的主要特点地球化学勘查的的基本原理（一）基本概念地球化学勘查又称为地球化学找矿，简称化探。顾名思义，就是用化学方法进行找矿。具体地讲，地球化学勘查是研究元素在集中分散过程中于矿体周围各类地质体中形成的地球化学异常与矿床的时间、空间的成因联系，研究各类介质中地球化学异常形成机制、影响因素、发现异常和解释评价异常的方法技术。在近代地质科学诞生之前，人类就萌发了找矿的思想。例如：在我国，古代文献中已有了矿物共生、元素分带和地植物找矿的概念。如在《管子》的《地数篇》中记载着：“山上有铅者，下有银”；“上有丹砂者，下有黄金”；“上有磺石者，下有铜金”；“山上有赭者，其下有铁”。唐代颜真卿的著作中记载有：“山上有葱，下必有银；山上有韭，下必有金，山上有金，下必有锡”。在古希腊与古罗马的文献中记载了GeoriusAgricoda用分析泉水和观察植物遭受高含量金属组分毒害后所出现的反常生长特征来找金属矿床(R．W．Boyle，1977)；同时还记载了15世纪中叶一位热那亚绅士用冬青属植物作为明矾石的指示植物在意大利获得成功的案例。近代地球化学找矿的思想和方法技术在20世纪30年代产生于俄罗斯和斯堪的纳维亚各国，而迅速得到发展并取得实质性的进展则是近50年的事，特别是近些年来，地球化学勘查的高速发展，首先归功于世界经济的持续增长对矿产需求的增长，其次是高灵敏度分析技术的长足进展为勘查地球化学找矿创造了条件。经历了近80多年的发展，地球化学勘查已经从一门经验或技术发展成为具有自身理论体系的一门地学分支科学，是应用地球化学的一个组成部分。地球化学勘查、地球物理勘查和地质勘查三者组成综合找矿勘查方法，三者相互支持、相互补充，相互依存。在不同阶段，或不同勘查目标，三者间略有侧重。过多地偏重于或忽视某种方法，将有害于整个地质找矿工作，对地质找矿十分不利。特别是在科技水平不断提高，地质找矿难度逐渐增大的今天和将来的一个时期，具有较高科技含量的地球化学勘查及方法技术将越来越受重视，将发挥其十分重要的作用。地球化学勘查的基础是地质学、地球化学等，所以，为了使化探数据得到科学、合理的应用，地球化学勘查工作者应对地质学、地球化学等应具有一定程度的了解。1、研究内容（1）地质体中元素及化合物的分布、分配模式地质体中元素或化合物分布分配规律的研究，是化探工作的基础。主要包括不同地质体中元素含量及其分布形式、空间上元素含量的变化规律、元素分布与地质体的相互关系研究等。（二）研究内容及任务（2）地球化学找矿指标的筛选不同类型的岩石、矿床中元素间共生组合关系是不同的。利用已知矿床中元素的共生组合规律、或利用地质体中元素间的统计关系，确定找矿指标是化探的重要研究内容。（3）地球化学异常解释与评价利用已有的地质、物探及已知矿床的化探资料，对未知区地球化学异常进行综合解释评价是化探工作的重点和难点。（4）异常验证、找矿远景区或靶区选定找矿远景区或靶区选定是化探工作的主要目标。与地质研究相结合，解决研究区重大的基础地质问题（构造、岩体地层分布）是扩大化探应用的一个重要方面。2、主要任务（1）评价区域含矿远景，寻找有含矿远景的地段为评价区域含矿远景，寻找有含矿远景的地段，化探工作者应研究元素在区域上的时空变化，划分地球化学成矿区，总结含矿地质体的地球化学标志和指标。（2）寻找矿床（矿体），扩大成矿远景通过地质体中元素分布分配规律研究，提出异常评价的地球化学标志和指标，为评价异常的成因以及异常对矿的指示提供依据。（3）研究地质问题，间接指导找矿通过地质体中元素分布和元素共生组合规律的研究，解决诸如区域构造分区、构造岩浆活动与成矿作用的关系等基础地质问题。（4）查明元素在区域上的分布规律，为农业、环保、牧业等行业提供有价值的资料。与其它找矿方法相比，化探具有如下的特点：1、化探以研究与成矿有关的物质成分作为找矿基础，它所观测的不单是一些地质现象，或者是地质体(包括矿体)的若干物化参数。化探观测的是化学元素和其它地化参数，有些指示元素本身就是成矿元素或者为伴生元素，因此，可以说化探是一种直观的找矿方法。大量事实证明，化探在稀有、有色、特别是贵金属矿产勘查方面是一种颇有成效、不可替代的技术和方法。（三）化探的主要特点2、化探可以通过揭露原(同)生、次生地球化学异常，来寻找岩石中埋藏不太深的盲矿和寻找第四纪覆盖层下面的隐伏矿体。目前正在发展的地气、地电化学等化探新技术在森林地带、草原覆盖地区的普查找矿中具有十分广泛的前景。3、化探工作的野外设备较为简单轻便，采样速度快，随着样品分析方法的改进(如直读光谱、中子活化、原子吸收光谱和现场分析的x射线荧光分析仪等和计算机数据处理的采用，化探已成为一种多、快、好、省的找矿方法。4、化探的应用范围也在逐步扩大，现在它不仅可用于找矿，同时还可为解决环境污染、农业、畜牧业、地方病以及各种地质问题提供有价值的资料。勘查地球化学应用地球化学矿产资源勘察固体矿产勘查能源矿产金属非金属石油天然气地热核能源-铀矿水资源评价水质评价土地资源调查与评价农业土壤地球化学国土规划、土壤微肥、土壤改变环境地球化学调查评价环境监测、评价、治理微量元素与人体健康水、气、土壤、生物的环境调查，污染源追踪区域地质调查（构造带岩浆划分等）5、化探借助现代分析技术，将辨认矿化直接信息的能力从人类肉眼的万分之几提高到百万分之几（10-6）至十亿分之几（10-9）。由于地球化学方法辨认微弱矿化直接信息能力的大大提高，因此在发现难识别矿种或难识别类型以及盲矿上成为了矿产勘查的主导方法。（四）地球化学勘查的的基本原理地球化学勘查的的基本原理：成矿物质在成岩、成矿过程中,在围岩中留下元素迁移的痕迹，或在成矿以后由于矿床的风化淋滤作用，使其中的成矿元素、成矿指示元素在矿体周围的岩石、土壤、水系沉积物、水、植物中再分配，或矿床中的挥发性和放射性气体通过断裂带上升并被土壤所吸附，并形成各种类型的元素或化合物的分散富集模式（异常），根据这些元素或化合物的分散模式（异常）来追踪和发现新的矿床。各种类型的分散模式图1、地球化学背景从地质找矿的角度看，可以把没有受到成矿作用影响的地区称之为背景区。背景区内地质体或天然物质中元素的含量，称为地球化学背景(简称背景)。背景含量不是均匀的，所以背景含量也不是一个确定的数值，背景含量的平均值称为背景值，背景含量最高值称为背景上限值。高于背景上限值的含量即为异常含量。2、地球化学异常地球化学异常(简称异常)是指某些地区的地质体或天然物质(岩石、土壤、水、生物、空气)中，一些元素的含量明显地偏离正常含量或某些化学性质明显地发生变化的现象。具有这种现象的地区(或地段)称为异常地区(异常地段)。（1）根据异常形成环境：内生异常（地下深处）、表生异常（地表或近地表）。（2）根据异常与岩体或矿床等的关系：原生异常（成岩成矿作用所引起）、次生异常（岩石、矿物表生破坏后，元素迁移所引起）。（3）根据异常时间关系－同生异常（异常与赋存介质同时）、后生异常（异常与赋存介质不同时）。其中：同生异常是与介质同时形成的异常；后生异常是介质形成以后，异常物质以某种方式进入已存在的介质而形成的异常。（4）根据异常介质关系－岩石、土壤、水系沉积物、水文、气体、生物。（5）根据异常形成意义－矿致异常、分散矿化带、非矿异常、假异常（6）根据异常形成规模：地球化学洲（n×106km2）。地球化学域（104～106km2）。地球化学省（n×103～n×104km2）。区域地化异常（n×10～n×102km2）。局部异常、点异常（nkm2）。（7）根据异常出露情况－显露异常、隐含异常。（8）根据异常含量变化－高值异常、低缓异常、正异常、负异常（贫化）。总而言之：背景地区应是末受成矿作用影响的地区。属于异常或异常地区的情况可能是多种多样的．有些地球化学异常，可能是在成矿过程中，或是在矿床形成后，由于成矿有关元素的迁移、分散或集中，矿床及其附近介质中元素的含量发生变化而形成矿致异常；有的异常甚至可能与成矿无关，是一般地质作用中自然富集，或是人类活动所造成(非矿异常)。地球化学找矿中，不仅耍正确区分背景与异常，而且要正确解释形成异常的原因，评价其找矿意义。二、地球化学勘查的研究现状、主要进展及发展趋势（一）地球化学勘查的研究现状1798年，B.M.谢维尔金提出了“矿物邻近性”的概念。1849年德国J.F.A.布莱绍普特揭示了矿物共生组合的规律性，对推断铁帽和矿化露头下部可能的矿化情况提供了依据。1、国外地球化学勘查的研究现状1936，艾盂斯发现了内生金属矿床周围矿物组分的分带现象，并作了完整叙述。1939，费尔斯曼等人研制出土壤测量方法。在此基础上，萨弗朗罗夫、博伊尔等人为该方法的理论和方法技术做出了卓越的贡献，为勘查地球化学找寻残坡积层覆盖下的隐伏矿床提供了一种有效的方法技术。1970,J.H.奥弗钦尼柯夫和C.B.格里戈良对原生晕的形成及其实用意义进行了研究。1976,C.B.格里戈良等发表了一篇有关原生晕方法的总结性文章，报道了原苏联对热液矿床原生晕方法的研究成果。其中，最重要的是提出了热液矿床原生晕具有分带性及元素组分分带的统一分带序列和计算元素分带指数的方法，以及评价矿化侵蚀截面的累加晕和累乘晕比值等指标。以上研究为半出露盲矿床的地球化学勘查提供了理论基础。据报道，原苏联，自20世纪60年代以来，一直在进行岩石测量方法的试验研究和寻找隐伏矿的工作，运用岩石测量方法已经成功地发现了数以百计的金属矿床。G.J.S.Govett(1978)评述西方国家的岩石测量工作，指出：“在过去10年里，也取得了一些进展。它已从一种基本上不能实际应用的方法技术，而发展成为矿业界从事找矿不可缺少的一种方法技术。从矿业界重新在北美和欧洲一些工作程度较高的地区采用岩石测量方法找矿实际表明，岩石测量方法已被公认为是一种理想的方法技术。”T．Vogt在挪威进行的水化学测量可能是现代水化学勘查的早期研究(A．A．Levinsson，1974)。20世纪40年代俄罗斯开始将水化学勘查方法大规模用于找矿实践。20世纪60年代后，加拿大、美国和澳大利亚等国相继开展了大规模的水化学测量。1922年A.Π．基里柯夫最早试验用Rn气测量找寻放射性矿。G．劳伯梅尔(1929)试验用烃类气体找石油。A.A.萨乌科夫(1946)和E.A.谢尔盖耶夫(1957)首先提出，并试验用汞蒸气测量找汞矿和其他金属矿。1909年A.E.费尔斯曼最早发现厄尔巴岛上的蛇纹岩和花岗岩类岩体上植物种群的差异，中世纪捷克和德国有经验的找矿人利用植物群落找寻铅锌矿化，在阿尔泰探矿员发现在硫化物富矿上方生长着一种特别的石竹“铜草”来指示找矿及地质学家根据石英脉和方解石脉、破碎带、热液蚀变带上植物组合的特征变化识别矿床等。20世纪70年代R.R.Brook和Ａ.Ｌ.科瓦列夫斯基等在加拿大和前苏联等地在森林覆盖、受风沙干扰的戈壁荒漠及沙漠、冰川沉积、湖泊沉积和厚土等厚覆盖区开展用现代生物地球化学方法找隐伏矿的研究与实验。20世纪70年代加拿大巴林杰公司的Weiss和Barringer等人(A.R．Borriger，19