地球化学 7-4水系沉积物测量

7.4水系沉积物地球化学找矿•一、水系沉积物异常的形成•二、分散流的发育特征•三、分散流中的指示元素矿体矿体矿体矿体一、水系沉积物异常的形成•表生带内的矿体及原生地球化学异常，经表生氧化风化形成疏松物后，在地下水及地表水的冲刷与溶解下，使原来集中的元素沿水系发生分散。在水系沉积物的狭长地带内形成的异常，叫做水系沉积物异常。•这种异常的衬度通常比土壤异常低一个级次，但用一般的化探快速分析方法，即使是半定量的方法也能可靠地发现它们。•一个中等的有色金属或稀有金属矿床，在下游几公里到几十公里的河床沉积物中就能有所显示。例：含铍矿脉的分散流N05001000mW、Be、Sn、Pb矿脉10ppm20ppm40ppm40ppm20ppm20ppm10ppm10ppm•形成分散流的动力当然主要是水的机械冲刷搬运力和化学溶解力，分成碎屑分散流（机械分散流）和化学分散流（盐分散流）。但在下列两个意义上说，碎屑分散占主导地位：•1）含量比例上，大多数金属元素主要呈碎屑分散；•2）化学迁移部分最终沉淀出来或附着碎屑表面，一起参与机械分散。而且，这种比例随地点而变一、分散流的形成分散流和次生晕都是在表生作用下形成的。因此二者有许多共同点。首先，分散流与次生晕具有共同的物质来源，即都是矿体及其原生晕在表生作用下，与矿石组分有关的元素，迁移、分散所形成；其次，分散流与次生晕的形成作用基本相同，在形成过程中，既可有与物理风化作用有关的机械分散，又可有化学风化作用下的水成分散，而且都是以机械分散为主。第三，分散流与次生晕都是表生作用下形成的，因而都受气候因素所控制。但是，分散流的形成也有其特殊之点：第一，形成分散流的物质，不仅是如同次生晕那样可来自地表的矿体及原生晕，也可以是来自地下的盲矿体及其原生晕；甚至还可来自次生晕，即次生晕内的物质组分，进一步迁移、分散，在水系沉积物中形成分散流。见下图分散流物质来源示意图河流第二，形成作用方面，虽然分散流、次生晕都可有机械分散和水成分散，但分散流的机械分散并不像次生晕那样由于气候变化所造成，而主要是由于水动力的冲刷、搬运，使矿石物质进入水系，并在水系内进一步分散形成分散流。第三，气候对分散流形成的控制，不仅如同次生晕那样反映在年平均温度，年降雨量方面，而且还反映在季节性气温变化和降雨量上，因为季节性气温及降雨量变化，对形成分散流物质的冲刷搬运影响很大。1．水系分级：水系分级图1111123N05001000m中国黑龙江东部TM2．碎屑分散流的形式•河水的机械搬运能力取决于水的流速与被搬运物质的粒度与比重。据水力学的计算，流水的搬运能力与其速度的四次方成正比。•随着搬运时间的延长，碎屑被进一步粉碎，形成悬浊液。粒度在100μm以上的颗粒，虽然不能在水中长期稳定，但紊流及涡流能暂时把它们带起，然后又沉淀。这样多次重复，使细粒物质搬运更远，产生按粒度的分选。•而粒度在100μm以下的颗粒成为胶体质点，属化学分散的行列。2．碎屑分散流的形式冲积物矿体残坡积物++++++++3．化学分散流的形式•以真溶液状态存在的元素，在水中最为稳定，可以被水带到很远直至大海。但只有为数不多的几种离子，如Na+、Mg2+、Cl-、HCO3-等可以大量存在。•但对于Mo、Cu、Zn、Pb等元素，只有在特殊高浓度下才能形成其本身的化合物，产生次生金属矿物。而在多数情况下是被其他大量元素的化合物所夹带（共沉淀）。其中尤以铁、锰氢氧化物为最主要。这就是所谓铁锰氢氧化物的清除作用。二、分散流的发育特征•1．一级水系中的分散流•该元素在该点的冲积物中的平均含量为••也可以从用面金属量来简化上述公式，土壤异常的面金属量与水系沉积物异常面金属量相等即（Cx－Co）Sx＝（Ca－Co）Sa•进一步化简Cx＝Sa/Sx（Ca－Co）＋Co（分散流的强度公式）iiiiiiixhShSCC2．多级水系中的分散流•当水系有支流汇入时，如果该支流内没有矿化，则相当于汇水面积增加了一块，而进入沉积物的金属量不变，这就导致分散流中的金属含量呈阶梯状递减。•由于无矿岸土的混入或矿化支沟的汇入，使分散流中的含量呈跳跃式变化。但总的递减规律是明确的，最后消失在背景起伏之中。异常消失点离原生矿化（土壤异常）的距离叫分散流的延伸长度。水系沉积物中元素沿水系的变化规律矿体AB分水岭1C2DDACB13．分散流的富集系数•在推导分散流强度时没有考虑金属元素的富集和淋失等化学迁移因素,所以索络沃夫认为需要引入一个系数q，•q称为分散流的富集系数。•大致在0.8—1之间hiSihiCiSiqCx4．矿体形态与位置的影响•矿体的形态及其相对于水系的位置对分散流的形成有很大的影响。•最有利于分散流形成的是矿体位于分水岭地段，且直接受到割切，此时分散流形成呈现明显的峰值。•最不利于分散流形成的条件是矿床位于较大水系附近的沟口。5．河谷横断面中含量的分布•阶地中的物质，代表上游已被剥蚀的部分，河漫滩及河床内的最新沉积物是现代剥蚀的物质，才具有现实找矿意义。在主水道中的现代活动性沉积物就是水系沉积物取样的对象。•如果上游有正在受到剥蚀的矿床，则在有水或干涸水道中心的金属元素含量较高，而河漫滩部分较低；如果矿床已经剥蚀完了，则在早期河床沉积物中可能保存高含量。6．含量随时间的变化•随年份、季节而变。国内外的化探人员对这一问题作过许多观察，所得结果并不一致。•如雨量分布极不均匀的地区，在暴雨前后，水系沉积物中的含量可能发生暂时的变化。Zn分散流在不同月份的变化(据青海物探队)Zn500100八月份取样五月份取样20001000500200ppmCu分散流在不同季节的变化(据松江铜矿)Cu春夏秋500200ppm三、分散流中的指示元素•1．指示元素的存在形式取决于源区内的原始存在形式及后期的迁移沉淀过程。•2．指示元素的组合•3、指示元素按粒度分布3．指示元素按粒度的分布•如含在重砂矿物中的元素，当原生晶体较粗大时，则在分散流中的上游，富集在粗粒中。•浙江木瓜岭汞矿的分散流中，淤泥中的汞量高于粉砂，是因为汞主要不呈辰砂存在，而以极细的灰硒汞矿形式存在。•青海物探队对Cu做的粒度试验结果，Cu富集在细粒级中。•化学分散流，其沉积作用主要是通过吸附，因此无例外地富集于细粒部分。•由于不同的元素分别富集在不同的粒级中，而分散流找矿时总是希望能发现所有可能的异常，因此，取某一种粒度的简单方法可能不是最佳的方案。•据湖北物探队在对该省28个各种类型金属矿床水系沉积物中元素富集粒度的研究，表明大多数元素，包括Ag、Au，在粗粒（＞60目）、细粒（＜140目）两端粒级中富集。•利用淘洗的方法可以上千倍地浓集重矿物，近年来出现的所谓灰砂测量，实际上是对水系沉积物样品经过初步淘洗，然后磨细再进行分析。五、水系沉积物测量在找矿中的应用•1．前提与一般工作程序•由于矿化及其原生晕经风化形成土壤，再进一步分散流入沟系，经历了两次分散，不仅异常面积大，而且介质中元素分布更加均匀，样品代表性强，可以用较少的样品控制较大的范围，不易遗漏异常。对于所发现的异常，具有明确的方向性和地形标志，易于追索和进一步检查。•此外，顺沟谷采样，不用翻山越岭，通行条件较好，劳动强度小，样品易采、易加工，工作效率高。因此，特别适用于大面积概略初查阶段，以便迅速查明找矿远景区，为战略决策提供依据。•多年来的实践证明，它是区域化探和化探普查阶段首选的找矿方法。水系沉积物地球化学测量，可寻找Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Cr、Ni、Hg、Sb、Au、Ag、P等矿产。近年来对找Nb、Ta、Be等稀有金属也取得了一定效果。水系沉积物地球化学找矿工作比例尺一般为1：200，000—1：25，000。水系沉积物地球化学找矿，适合在地形切割剧烈，水系发育的山区进行，而在地形平坦，水系不发育的地区，其应用效果受到限制。有利于迅速查明广大地区矿产资源远景，对找矿来说可起到战略侦察的重要作用。一、在区域找矿中的应用例如：秦岭某地，水系沉积物地球化学找矿中，发现Cu-5号异常，正位于花岗岩接触带附近，异常区附近已知有矽卡岩型铁铜矿点分布。因而，该异常的发现为进一步找寻矽卡岩型铜矿及铁铜矿床指出了远景地区F陕西秦岭分散流成果图异常位置在水系沉积物地球化学找矿中，区域性异常有重要意义。一些地球化学省或某些成矿带往往是在地质研究基础上，根据或参考区域异常来确定的。二、区域成矿规律研究中的应用水系沉积物地球化学测量目的是研究区域中异常特征的变化和异常分布的规律，进行区域成矿规律的探讨。分散流异常的分带性反映了各元素的活动规律，可用于异常源追踪。三、地质研究中的应用(一)研究地层(二)研究岩体(三)研究断裂构造•这种方法适用于地形切割较好，水系发育的中低山区和丘陵低山区。•这种方法适用于铜、铅、锌等贱金属矿床，也适用于钨、锡、钼、铌、钽、铍、铀等稀有金属和放射性铀钍矿床，特别是金银贵金属这类“隐矿物”矿床。•区域化探找矿实践，已形成了一套从异常检查，进一步缩小靶区，追索矿源的成熟工作方案。即区域化探—化探普查—化探详查（矿区化探）的逐步推进，逐步缩小找矿目标，直至发现矿体的工作程式如：•图区域化探及逐级查证工作程式（见下一页）。区域化探及逐级查证工作程式1:20万区域化探异常筛选1:5万分散流加密Ⅲ级查证1:1万土壤测量Ⅱ级查证1:2.5万-1:1万分散流Ⅱ级查证1:5千-1:2千土壤或基岩测量，轻型工程验证Ⅰ级查证切割区覆盖区四、水系沉积物测量的工作方法一、水系的勾绘通常以1：50000的地形图为工作地图，勾绘研究区内的水系分布图。二、布点:主要布于3~4级水系上。1:20万——1~2点/Km2，1:10万——2~4点/Km21:5万——4~6点/Km2，1:2.5万——6~10点/Km2三、编号：年份+图幅号（或批号）+公里坐标（X或Y）+点序号注意:每100件要留三个标样号四、采样1、富集粒度试验2、河流内湾沉积物，尽量取细粒沉积物。3、可在野外取样时，先过20或40目筛。4、做好记录5、做标志6、加5%的密码抽查样五、样品加工由于我国不同地区的景观差异太大，尤其是东部与西部之间，因此样品的加工粒度要根据试验结果而定。总体上，在西部地区，特别是戈壁荒漠区，水系很不发育，沉积物中风成物又较多，干扰严重。因此，常要采集一些岩屑，粒度自然较大（40~60目）。2．找矿实例平邑县归来庄金矿JKQ∈AuAuⅡ号异常Ⅳ号异常Ⅰ号异常Ⅲ号异常Au本章小结•重点掌握：水系沉积物地球化学异常的形成：机械分散流，化学分散流。水系沉积物地球化学异常的基本特征：指示元素、含量及组合，含量沿水系的衰减模式，影响分散流发育的因素。•基本掌握：水系沉积物测量的优越性、应用条件及找矿效果。