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第四章 地球化学找矿方法(12月13,16日)

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地质 储层 沉积 地化 层序地层
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123 1第四章 地球化学找矿方法成熟的、常用的地球化学找矿方法有:岩石地球化学找矿方法、土壤地球化学找矿方法、水系沉积物地球化学找矿方法。必须理解和掌握这些方法的特点、研究的对象、方法的应用条件及对应解决的地质问题。在实际生产过程中,需要根据不同的地质任务,选择对应的地球化学找矿方法。内容介绍与学习目的123 2第一节 岩石地球化学找矿第二节 土壤地球化学找矿第三节 水系沉积物地球化学找矿第四节 其他地球化学找矿方法第四章 地球化学找矿方法123 3第一节 岩石地球化学找矿一、 原生晕的形成及特点二、 指示元素的含量特征三、 原生晕的分带性四、 方法的应用条件和对象五、 岩石地球化学找矿的野外工作方法123 4岩石地球化学异常占有特殊的地位:1) 各类矿床的岩石地球化学异常 最全面 的保留了成矿时的地球化学信息 。2) 岩石地球化学异常是各种类型 次生地球化学异常物质来源 的组成部分 , 各类次生地球化学异常 , 都是原生矿体及其岩石地球化学异常的 派生产物 。3) 当前陆地上的找矿工作的发展趋势是寻找厚覆盖地区 隐伏矿 和浅覆盖区及开采矿山深部的 盲矿 。 对于深部盲矿的寻找 , 岩石地球化学找矿是必不可少的方法 。在不同成因类型矿床的岩石地球化学异常中 , 仍以 热液矿床 的应用和研究最为深入 。 本章重点介绍热液矿床岩石地球化学异常 。第一节 岩石地球化学找矿 (测量)123 5岩石地球化学找矿 :在查明 岩石 中元素分布基础上,总结元素分散集中规律,研究其与 成岩成矿作用 的联系,通过发现异常和解释评价异常来进行找矿。岩石地球化学找矿的研究对象是岩石中的 原生异常 。岩石中的原生异常有 大小 或 级次 之分。地球化学省 :一级原生异常。以地壳为背景的原生异常。规模最大,是地质工作战略部署的依据。区域原生异常 :二级原生异常。指区域 地层 中某些元素含量增高;或某类 岩体 中某些元素富集形成异常,属 同生异常 。是研究 区域成矿 作用、划分成矿区带、预测成矿远景、确定找矿方向的依据。局部原生异常 :三级异常。可以是成岩作用形成,也可以是成矿作用形成,发育于各种成因类型矿床 (矿体 )附近。岩石地球化学找矿就是研究该类异常 。第一节 岩石地球化学找矿 (测量)123 6晕 :在某空间范围内,由浓集中心向外某种物质逐渐分散或某种特征逐渐减弱直至趋于周围环境。原生晕 :与矿体同时形成,为基岩中与矿体有关元素含量增高地段。由矿体向外,有关元素含量逐渐降低 (或逐渐升高 ),直至趋于背景含量。矿床原生晕 :在矿体附近基岩中形成的地球化学异常地段。岩浆矿床、伟晶岩矿床、接触交代矿床、热液矿床、沉积矿床及变质矿床都有矿床原生晕。热液矿床原生晕研究最多、最充分,其次是岩浆矿床、沉积矿床与伟晶岩矿床原生晕。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿123 7123 8成矿热液 是一种富含成矿元素及其伴生元素的气水热液。它的成分主要是 次是一些挥发分如 S、 F、 液中的成矿元素主要有 W、 u、 U、 同热液中的成矿元素含量和组合是不同的。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿123 9成矿热液的共同点:1)一种成分复杂的热水溶液,最主要成分是 含成矿元素、伴生元素及少量挥发元素。2)温度在 400℃ 以下,最高 600℃ ,最低 50℃ 。3)热水溶液在内应力作用在沿构造裂隙迁移。4)成矿元素及伴生元素呈离子、配离子及气体分子存在。5)当外界条件变化强烈 (或地球化学环境改变 )时,迁移平衡遭受破坏,各元素在一定部位沉淀、析出。沉淀条件最充分地区为沉淀中心,由此向外,依次形成矿体、蚀变带和原生晕。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿123 101.原生晕的形成当外界条件在短距离内变化较剧烈,或含矿热液遇到 地球化学障 ,迁移平衡被破坏,各元素在一定空间部位析出。在沉淀条件最充分地区形成沉淀中心,向外依次形成矿体、蚀变带和原生晕。原生晕形成过程复杂。含矿热液是 多源 的,有岩浆、变质水、地下水热液等,总有一种起主要作用。成矿热液迁移主要由 渗滤作用 和 扩散作用 实现的。渗滤作用 :指元素及其化合物随溶液运动而迁移,是主要迁移方式,在 压力梯度 作用下进行 。渗滤晕 :渗滤作用形成。 规模较大 , 形态不规则 ,元素 含量变化不均匀 ,存在 构造裂隙发育 地段。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿123 11扩散作用 :在 浓度梯度 下产生。指一个体系不同部分,由于某元素浓度不同,该元素质点自动从高浓度处向低浓度处迁移,直到各处浓度相等为止。只要体系存在浓度差,就会发生元素迁移, 质点扩散方向与溶液流动方向无关 。致密岩石 或 裂隙不发育岩石 中热液矿床原生晕,可用扩散作用来解释。扩散作用 速度较慢 ,扩散晕 规模较小 ,晕中元素含量变化较规则 ,自矿体边缘向外随距离增大,而呈 对数曲线 形式下降。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿123 12美国廷提克地区石英二长岩中 05 303扩散作用速度与元素浓度梯度、介质性质和温度等因素有关。矿床原生晕的形成,是渗滤和扩散 共同 作用,但不同的地质条件,在成晕中作用大小不等。沿裂隙流动的热液,在 热液流动 方向或成矿成晕方向上,以 渗滤 为主;在 垂直裂隙 方向或矿体及含矿溶液通道两侧方向上,以 扩散 作用为主。外因对成晕作用也有很大影响。主要有含矿溶液性质、构造条件、围岩性质等。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿123 14+ + ++ + ++ + ++ + ++ + ++ + ++ + +123 152.原生晕的特点热液矿床原生晕特征分为形态特征和组分特征。(1)形态特征原生晕的形态是指以 指示元素的异常界限值 为界,在三维空间上所圈出的范围。据原生晕空间延伸及与矿体相对位臵,将原生晕划分为 前缘晕 、 尾部晕 、 侧向晕 、上盘晕 、 下盘晕 。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿侧晕前缘晕下盘晕 矿体上盘晕后尾晕123 16① 前缘晕 :矿液在离开成矿地点后,残余矿液继续沿通道前进形成异常。一般规模大、延伸远,以活动性大的元素组合为特征,如 尾部晕 :矿液尚未达到成矿地点前,在通道及其附近形成异常。一般规模小,以活动性小的元素组合为特征,如 W, 上、下盘晕 :在与矿体相毗连的上、下盘围岩中形成异常。一般上盘晕规模大于下盘晕。④ 侧向晕 是沿矿体走向延伸的异常。据原生晕外形态特点,可分为 线 状异常、 带 状异常、等轴 状异常和 不规则 异常。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿123 17┴┴┴ ┴┴石英闪长岩线状异常剖面图线状异常平面图P b 8带状及透镜状异常平面图铅异常 铜异常123 19等轴状异常平面图不规则状异常平面图123 20(2)组分特征热液矿床中 矿体 及其 原生晕 组分基本一致,二者在含量和空间分布上存在差别。指示元素: 那些能够形成清晰异常、能较直接指示矿体存在空间位臵、能分辨矿石类型及能反映异常形成机理的这样一类元素称为指示元素。所谓指示元素就是天然物质中能够提供 找矿线索和 成因指示 的化学元素。在不同类型的热液矿床中都能经常出现,能够提示多种矿床类型的存在,因此称为 贯通元素 。西方的文献中,将能够作为寻找盲矿指标的中远程指示元素称为 探途元素 。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿123 21据指示元素在成矿成晕过程中作用不同,可分为:① 成矿元素 ,如 b 伴生元素 ,如 s n a o 矿元素和伴生元素是相对的,在一定条件下的成矿元素,在另一条件下则是伴生元素。同样,在一定条件下的伴生元素,在另一条件下则为成矿元素。③ 运矿元素 ,如 F 主要成矿元素形成易溶配合物,对成矿元素迁移起重要作用。④ 控矿元素 ,如 K a 成缓冲体系,决定热液 制其他元素的沉淀与溶解。形成原生晕的元素,可以是与成矿有关元素、矿化剂,且热液中某些基本组分如碱金属、碱土金属等,由于成矿作用也明显地偏离正常分布,形成原生晕。一、原生晕的形成及特点第一节 岩石地球化学找矿123 22下图为我国热液矿床主要类型的原生晕指示元素组合123 23指示元素的含量 对研究晕的组分特征、评价晕的含矿性及研究晕的形成有重要意义。热液矿床原生晕内 指示元素含量 由 正常含量 和 成晕叠加异常含量 两部分组成。指示元素的正常含量可以不等,在成晕过程中叠加异常差别更大。在晕内各指示元素含量变化很不一样,总体而言,原生晕内 指示元素的含量高于各元素的背景上限,低于矿石的最低可采平均品位 。为了便于研究,将高于最低可采品位矿石中成矿元素含量,也归为晕内指示元素含量的研究范畴。二、指示元素的含量特征第一节 岩石地球化学找矿123 24矿床原生晕内指示元素含量 变化规律 :由矿化中心向外,其含量值逐渐趋于背景。对于成矿成晕 带入的元素 ,矿化中心含量高甚至富集成矿,由矿化中心 (矿体或含矿断裂 )向外含量逐渐降低,直至背景含量。对于矿化过程中由岩石 带出元素 相反,矿化中心处的含量最低,向外含量逐渐增高,直至背景含量。据这一规律可寻找地下深处的盲矿体。二、指示元素的含量特征第一节 岩石地球化学找矿123 25大于 3× 106原生晕内指示元素含量的因素:元素本身及化合物的性质,热液的性质,构造条件,围岩条件。1、含矿热液的性质:温度、压力、浓度2、构造条件3、围岩性质岩石化学性质活泼,利于热液交代,易于成矿,但不利于形成规模较大的原生晕。另,含炭质及有机质岩石,由于吸附力强,对晕内指示元素富集影响明显。距高矿化中心远近直接影响指示元素含量高低。在评价各异常含矿性时,须从多方面考虑。二、指示元素的含量特征第一节 岩石地球化学找矿123 27常见化学性质活泼由强到弱:石灰岩 炭质页岩 粘土质页岩 片岩 砂岩 脆性岩石,利于元素迁移,塑性不利于元素迁移)。岩石的脆性由大到小:古老石英脉 石英岩与花岗岩类 砂岩 辉缘玢岩 蛇纹岩 示元素的含量特征第一节 岩石地球化学找矿123 28123 29豫西某接触交代型铁铜矿床各元素的原生晕,在花岗闪长岩一侧宽大于 100m,而在燧石条带白云岩一侧,除主要成矿元素铜晕稍宽外,其余元素的异常宽度都不超过 10m,如图。123 30原生晕的分带性 :在热液矿床岩石地球化学异常的形成过程中,由于组分浓度的不断变化,各种元素化学活动性及析出顺序的不同,往往导致了同种指示元素的含量及不同指示元素的含量在空间上有规律的变化。这种现象称为原生晕的分带性。1)浓度分带浓度分带 是同一组分的含量自中心或异常中心向外有规律变化的现象。即自异常中心向外,元素含量有规律地变化。通常将指示元素含量划分为三个浓度带,即 内带 、 中带 和 外带 。浓度分带可以在不同空间位置上表现出来,在垂直方向表现出来的称浓度分带的 垂直分带 ,在水平方向表现出来的称浓度分带的 水平分带 。三、原生晕的分带性第一节 岩石地球化学找矿123 31三、原生晕的分带性第一节 岩石地球化学找矿123 322)组分分带组分分带 是原生晕中不同指示元素在空间上有规律变化的现象。组分分带在垂直方向上的表现,称为 垂直分带 。在水方向上的表现,称为 水平分带 。热液矿床原生晕垂直分带,表现为不同指示元素在不同标高上发育的差异,即在不同高程上产生不同的元素组合,某些元素的比值随深度的增加而发生有规律地变化。原生晕的水平分带性明显不同于垂直分带性。不同类型的热液矿床的原生晕,其垂直分带有很大的相似性,而水平分带则不同。不同类型热液矿床的原生晕,往往具有不同的分带模式。三、原生晕的分带性第一节 岩石地球化学找矿123 33苏联学者 结合矿体的产状将原生晕的分带性划分为 轴向分带 、 横向分带 和 纵向分带 三种类型。三、原生晕的分带性第一节 岩石地球化学找矿123 34轴向分带 是指沿矿体轴向,即沿矿液运移方向上的元素分带。主要由渗滤作用造成。当矿体产状为陡倾斜时,轴向分带与垂直分带相一致。纵向分带 是指顺矿体走向所反映的元素分带,即矿体所在平面内与轴向正交方向的分带,实际上就是侧晕所显示的分带。横向分带 是指在矿体侧向,即上、下盘晕所表现的分带现象,因此,它是垂直矿体所在平面方向上的分带。横向分带主要是由扩散作用造成的分带。在矿体产状为陡倾斜的情况下,横向分带与水平分带相一致。三、原生晕的分带性第一节 岩石地球化学找矿123 35图 6向分带示意图( a-三元素轴向分带, b-轴向分带空间示意图,引自阮天健等, 1985)123 36应用岩石地球化学找矿最基本条件是 基岩出露 ,在有 工程揭露 基岩(如:探槽、浅井、钻孔、坑道等)情况下,也可开展岩石地球化学找矿。岩石地球化学测量在 普查阶段 多用于评价岩浆岩、地层、构造的 含矿性 ,指出找矿的 远景区 ;在 详查 、 勘探 、 开采 阶段用于 寻找盲矿体 ,以及寻找无宏观找矿标志难以识别矿体和验证物探异常。岩石地球化学找矿方法,可广泛用于 有色多金属矿产 、 贵金属 、 稀有金属 找矿与评价。近年来还开展找 金属矿床的试验研究。四、方法的应用条件和对象第一节 岩石地球化学找矿123 371 采样工作的布局为全面反映原生晕异常,采样点按一定规格布臵。首先选择 样品分布形式 ,同时考虑 样品间距离 。样品分布形式: 规则测网 、 不规则测网 和 系统剖面 。规则测网:样品按一定测线和测点来取,样品呈网格状 均匀分布 。测线要 垂直 于异常延长方向 (控矿方向 )。测线间距保证至少有 两条测线通过异常 。采样点距离,决定于测区异常规模及比例尺大小,测网保证至少有 2~ 3个样品落在异常区 之内。五、岩石地球化学找矿的野外工作方法第一节 岩石地球化学找矿123 38表中所列数据为岩石地球化学找矿的采样间距,适用于一般矿床。如在规模上、元素含量变化上比较特殊的情况下,应适当变更,或选择典型地段进行试验,以确定合理的线、点间距。四、岩石地球化学找矿的野外工作方法第一节 岩石地球化学找矿123 39不规则测网 :指不严格按照一定线、点间距取样,而是以满足研究问题需要为原则取样。系统剖面 :使所采集样品分布于测区的一系列剖面上。剖面间距以能追索异常、反映异常特征变化规律为原则。剖面方向尽量垂直矿体 (带 ),不要求剖面间互相平行。剖面长度应超过蚀变矿化影响范围。系统剖面采样也适用于 垂直剖面 。在钻孔中取岩心样时,样品间距一般为 2~ 5m,在矿化或蚀变带很宽或很窄时,间距可适当放大或缩小,在断裂带、蚀变带、岩体与围岩接触带附近,还应加密采样。因自然条件限制,工作中常使用 不规则测网 和 系统剖面法 。四、岩石地球化学找矿的野外工作方法第一节 岩石地球化学找矿123 402.样品的采集与加工为保证样品具代表性,采样时要求以 连续拣块 或 梅花点式 采若干小岩块 (一般 5~ 7块,直径 2~ 4合成一个样品,每个样品原始质量为 100— 200g。取样时 记录 采样点附近地质特征 (如岩性、构造、矿化和蚀变等 )、组成样品的物质及风化程度等。样品加工目的:减小样品粒度,使样品均匀,达到测试要求。分析方法不同,对样品粒度要求不一样。样品加工时应注意防止样品 污染 、 混样 、 错号 等。对指示元素较低弱异常,可地采集对成矿成晕有明显控制作用的物质,采用更精确分析方法。四、岩石地球化学找矿的野外工作方法第一节 岩石地球化学找矿123 41第二节 土壤地球化学找矿一、 风化作用二、 土壤三、 次生晕四、 土壤地球化学找矿的应用及野外工作方法第二节 土壤地球化学找矿123 42土壤地球化学找矿 :在系统测量土壤中元素分布的基础上,研究其分散、集中规律及其与矿床表生破坏联系,通过发现异常、解释评价异常来进行找矿。矿床次生分散晕(次生晕): 由于矿体及其原生晕的表生破坏,在矿床上覆土壤中形成的、以与成矿有关元素的含量增高为主要特征的地球化学异常地段。土壤地球化学找矿就是要在所发现的土壤地球化学异常地段中,识别出与矿床有关的次生晕,进而达到寻找矿床的目的。第二节 土壤地球化学找矿123 431.风化作用表生带 :岩石圈、水圈、大气圈和生物圈界面交错重叠地带。指从地表向下到雨水能渗入最深处范围。原生带 :表生带以下到成岩和内生矿床形成范围。风化作用 :地壳深部形成的岩 (矿 )石进入表生带,因物化条件改变失去原来的平衡,发生了深刻改造,进而建立新平衡的过程。具体表现为原矿石和岩石被破碎和分解,元素发生分离:一部分被带走,一部分停留原地。风化作用按其营力不同又可分为三种类型: 物理风化 、 化学风化 和 生物风化 。一、风化作用第二节 土壤地球化学找矿123 442.物理风化物理风化 :岩 (矿 )石崩解破碎,无明显化学成分和矿物成分变化的过程。物理风化产生: ① 地下深处形成的岩 (矿 )石进入表生带,由于外部压力减小,在内部应力作用下,形成一系列裂隙和节理。 ② 气温的周期性变化,使岩石反复地热胀冷缩,也会产生细小的裂隙。 ③ 水渗入遇冷冻结时,体积发生膨胀。膨胀对两壁所产生的压力远大于岩浆岩及沉积岩的抗压强度。岩 (矿 )石遭受物理风化作用后,由整块变为碎块,由大块变为小块,由岩石碎块分解为单矿物碎屑。一、风化作用第二节 土壤地球化学找矿123 45  水解3.化学风化化学风化 :岩 (矿 )石的化学成分、矿物成分及结构发生根本变化,完全改变了岩 (矿 )石原有面貌。化学风化的实质:在水作用下矿物和岩石分解。化学风化过程化学反应复杂,但最重要化学反应是水解、水合、氧化还原和溶解等。(1)水解作用水解作用是 H+及 与矿物中离子发生交换,形成新矿物,如:4 4K++4H)+8岭石水解的结果,使原生硅酸盐和铝硅酸盐矿物阳离子被 H+替换转入溶液,条件有利即被水带走。而铝硅酸根和硅酸根则生成各种粘土矿物和胶体停留原地。一、风化作用第二节 土壤地球化学找矿123 46水中溶有 能促进硅盐矿物的分解,如铁镁硅酸盐矿物 (橄榄石、辉石、角闪石等 )中的 碳酸作用下生成重碳酸盐分解出来 : 24 重碳酸盐可被水带走。(2)水合作用水合作用:水分子进入矿物晶格形成新矿物,如: 铁矿水合作用常常增大物质的体积,使其质地疏松,抵抗机械破坏的能力减弱。一、风化作用第二节 土壤地球化学找矿123 47(3)氧化还原作用地表条件下主要发生氧化作用,氧化导致许多含低价铁的硅酸盐矿物的分解,如:22+4 一些元素发生迁移,如: 进一步与水作用可生成硫酸和碳酸,促进岩石的破坏。局部地段可形成还原环境,使高价元素转为低价,改变元素迁移性质,增强迁移能力。一、风化作用第二节 土壤地球化学找矿123 484.生物风化生物风化兼有物理风化与化学风化双重作用。植物根系生长扩大岩石裂隙,穴居动物营巢伴随有岩石破坏,加速物理风化。植物根系能分泌有机酸、生物活动中产生的 2、残骸经细菌分解产生的殖质能同许多金属离子形成特殊的配合物一螯合物。很多螯合物易溶于水,迁移能力增强。有机质分解消耗游离氧,也可与结合态氧结合,有些细菌直接从有机物和无机物中夺取氧,产生还原环境,影响元素迁移。细菌还原作用也影响元素的迁移。一、风化作用第二节 土壤地球化学找矿123 49三种风化作用不是孤立的,常是同时发生,只是环境不同,各种风化作用的强度有所不同。风化作用还伴随着胶体作用。在风化产物中,胶体分布非常广泛。许多表生矿物形成是胶体凝聚晶化结果。例如许多粘土矿物就是由 H)3胶体凝聚晶化而成。尤其重要的是胶体具有很强的吸附和离子交换吸附的性能,如:风化壳中许多微量元素难以形成次生独立矿物,通过胶体吸附与离子交换吸附迁移或沉淀。它是形成许多微量元素的次生异常的决定性因素之一。一、风化作用第二节 土壤地球化学找矿123 501.土壤的概念及分层土壤 :指地球表层的一切疏松细粒覆盖物。是岩石风化后经过成壤作用形成。它受气候、生物、母岩、地形、时间等因素影响,生物起着主导作用。土壤由 矿物质 、 有机质 和 土壤溶液 、 土壤空气 等组成的。 矿物质 和 有机质 是土壤的主体。矿物质包括原生矿物、次生矿物。不同气候带的不同类型土壤中,矿物成分不完全相同。有机质包括腐殖质和非腐殖质,主体是腐殖质。二、土壤第二节 土壤地球化学找矿123 51土壤在垂直剖面上有分层现象。各层之间成分、颜色、结构都不同。在不同条件下,土壤分层的发育程度不同。物残体A:淋溶层B:淀积层C:母质层D:未风化的基岩123 52温湿气候条件土壤分层 (土壤剖面 )有:物残体,部分被分解。淋溶层 )。富含有机质的砂、粉砂和粘土组成。要由砂 (成,含有一定量粘土,黏性差,较松散。厚度多小于 30较浅。淀积层 ) 富含粘土,黏性强,具粘土结构。土层呈黄褐色、棕褐色。母质层 ) 形成 A、 机物含量最少,粘土比 时保留原岩结构构造。风化基岩。在半干燥、干燥气候形成土壤以及初生土壤分层发育情况则不同,可能缺失某些层。二、土壤第二节 土壤地球化学找矿123 配元素在土壤中正常分布、分配特点:1)元素在土壤中平均含量不均匀。土壤中主要的化学成分: K、 )不同岩石风化的土壤中常量元素( a、 K、 异不大,但微量元素的富集特点不同。如:超基性岩风化的土壤富 岗岩风化的土壤富 W、 、土壤第二节 土壤地球化学找矿123 54元素在土壤和地表植物中的丰度123 55123 563)土壤中微量元素在不同土壤层中的分配不同 。①从上到下含量变化不大:干旱或寒冷地区山坡上,以物理风化为主,残坡积物不断被剥蚀。②越往下元素含量越高:强烈淋失作用结果。沼泽土壤和热带潮湿气候条件下,在 非碳酸盐 母岩上的土壤的U, 、土壤第二节 土壤地球化学找矿③越往下元素含量越低:由于表层发生残余富集或 生物聚积 作用。在 灰岩地区的 林地区的 生物聚集 )常见这种特点。123 57④在淀积层聚积( B):淋溶作用不大,淀积层中的 机质对元素的 吸附 作用使 i, 有几种使元素聚积的作用同时存在:在某几个层位上出现元素的高含量。二、土壤第二节 土壤地球化学找矿123 584) 微量元素在同一土壤层中粒度不同含量也不一致 。耐风化矿物中的元素在土壤中以原生矿物碎屑形式存在,多富集在较粗的粒级中;抵抗风化能力较弱的矿物中的元素 (许多金属硫化物中的元素等 )在土壤中常呈吸附离子形式存在,一般富集在较细的粒级中。5)土壤中微量元素的概率分布形式多服从对 数正态分布 。二、土壤第二节 土壤地球化学找矿123 591 次生晕的形成次生晕 :已生成矿 (化 )体及原生晕经风化作用后,与成矿有关的元素在矿体上方或附近的土壤中聚集形成高含量地段。元素迁移成晕主要方式如下:(1)机械迁移元素呈固相 (原生矿物或难溶次生矿物碎屑 )迁移。机械分散晕 :岩 (矿 )石碎屑由原位臵向外迁移,矿体上覆土壤中由于有矿体或原生晕碎屑存在,某些元素含量显著高于正常岩石形成土壤中的含量而形成的 次生分散晕 。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 61机械晕的影响因素 1:地面有坡度时,由于重力作用,地表疏松物向下坡滑动,形成 同生碎屑异常 ,同时使晕发生了位移。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿地面基岩面123 62机械晕的影响因素 2 :重力、冰川、风的作用及地表水的冲刷,可使矿石碎屑远离矿体,形成次生晕。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 63123 64(2)水成迁移元素在水溶液中迁移:分子、离子、配离子或胶体。表生带:金属硫化物 → 易溶硫酸盐、可溶性配离子(或形成可溶性有机金属配合物) → 进入地下水中。迁移形式:①由矿体向四周扩散;②由地下水面上升;③随地下水迁移。沉积原因:①物化条件改变;②生成难溶于水的化合物;③被吸附;④以胶体迁移时,胶体凝聚。结果:使这些元素固定在土壤中。水成分散晕 :以水成迁移方式在土壤中形成的晕。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 65由于地下水运动,易溶元素可被带到离矿体较远的地下水渗出区的土壤中或湖泊底部沉积物中形成异常。123 66(3)生物迁移迁移方式:植物根系能从土壤中,特别从矿体附近的土壤中吸收微量元素,进入植物各器官,植物枝、叶落在地面,使这些元素聚积在 、叶腐烂后,吸收的元素又转入地表水及地下水中,或被植物吸收,或聚积在腐殖层中,或随地下水下渗到土壤 e, 土壤中某些元素聚集形成分散晕,这种晕称 生物(成因的)晕 。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 67123 68(4)自然电场迁移条件:表生带中金属矿体和地下水接触部位潜水面以上:矿体处于氧化带,易失去电子,矿体带正电,溶液带负电。潜水面以下:矿体处于还原带,矿体带负电,溶液带正电。潜水面上下矿体间、矿体和地下水接触面间、潜水面上下水体间出现电位差,产生自然电场,形成电流。因电场作用土壤溶液中阳离子按一定轨迹迁移,在矿体上方出现一低含量带,四周出现高含量带。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 69123 702. 次生晕的特征(1)次生晕 形态和规模 :与地形、取样深度和样品粒度有关。1)地形平缓:剖面上晕的形状呈上宽下窄的喇叭状,其规模比矿体及原生晕大;平面上基本与矿体及原生晕形态一致,规模也较矿体及原生晕大。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 712)地形倾斜,剖面上晕的形状向下坡 (或地形倾斜 )方向拉长,呈舌状;平面上晕的形状可不同于矿体及原生晕的形态。上边缘形态,有时可作为矿体 (或矿带 )形态推断的依据。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 723)深度:次生晕规模随取样深度加大而减小,强度随取样深度增大而增大。4)粒度:次生晕形态及规模随样品粒度不同而变化。如 度 l~ 1)次生晕均匀性较原生晕好。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 73(2)次生晕的 组分特征1)指示元素 :次生晕组分主要来源于矿体及其原生晕,是原矿体及原生晕中一些组分在土壤中聚集。次生晕中指示元素:矿床中主要成矿元素及伴生元素。一般取决于矿种和矿石矿物成分。一般地, 主要成矿元素 — 主要指示元素当主要成矿元素含量低、分析灵敏度不够时,或主要成矿元素淋失严重,可利用与主要成矿元素 有成因联系 的伴生元素作指示元素。如利用 、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 74123 752)指示元素存在形式 :① 原生矿物 及其中的混入物 (包括类质同象、机械混入及气液包裹体 )。② 次生矿物 及其中次生混入物,对于金属元素来说次生矿物主要是碳酸盐、硫酸盐、砷酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钒酸盐、氧化物和氢氧化物。也可能有少量次生的硅酸盐。③ 被吸附的离子 。④ 土壤水中的自由离子 。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 763)指示元素的含量 :①指示元素含量在 不同土壤层 中不完全相同。一般 积作用时 物聚积时物聚积或残余富集及强蒸发 土壤 粒度不同 ,指示元素含量也不同。地表 稳定矿物 中的元素 W、 R、 粒 土壤 (1~3富集。地表不稳定矿物中的元素及土壤中呈吸附态的元素 (如 n、 U)富集在细粒 (<壤中。样品采集时要求 取元素富集层位颗粒 。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 77123 784)组分分带性 :指次生晕中指示元素及元素组合在空间上呈现规律分布的现象。大规模的次生晕分带常与该区内 矿产的分带 相对应。矿床内次生晕指示元素的分带则与原生晕分带有关。例如:江西朱溪地区,次生晕在区域上有明显的分带现象。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 79从西南向东北 u- 地段有细脉浸染型 Ⅱ Ⅱ n- 地段有热液 金属矿化; Ⅱ Ⅱ b- 以看出全区从西南向东北成矿温度是逐渐降低的。123 80该区单一异常也有分带性,如异常内带多为较强的 伴有均匀的 o, 间带为较弱的 带为范围较大强度较低的 种现象与矿床的矿物分带有关 1(3)次生晕和矿体的空间位置关系次生晕空间位置受地形、矿体产状和土壤厚度控制。1)地形平缓,矿体直立,矿体位于次生晕内,晕中心即为矿体在地面投影位置。2)地形平缓,矿体倾斜,矿体可位于次生晕范围内,但晕中心不与矿体顶端在地面投影位置对应。矿体越缓,疏松层越厚,矿体距晕中心越远。3)地表倾斜,矿体直立,晕中心与矿体不对应,向地形下坡移动。坡度越大疏松层越厚,两者距离越远。123 824)地表倾斜,矿体倾斜,且矿体与地表倾斜方向相反,次生晕分布于矿体下坡方向,矿体倾斜越缓,或坡度越大,坡积物越厚,晕中心位移越远,甚至矿体完全产于晕外上坡方向。5)地表倾斜,矿体倾斜,矿体与地表倾斜方向相同,矿体可能在次生晕中心上坡方向,也可能在下坡方向。123 833.控制因素次生晕形成和产出的控制因素有:(1)原生矿物性质 :指原生矿物抵抗风化能力强弱。原生矿物抗风化能力从强到弱为:氧化物 → 硅酸盐 → 碳酸盐和硫化物。抗风化能力强矿物 — 以机械迁移,元素多富集在土壤较粗的颗粒中。抗风化能力弱的矿物中元素 —— 水成迁移,多富集在较细的土壤中。(2)矿体规模与品位 :影响次生晕的规模和含量。矿体规模大、品位高,则次生晕规模和强度也较大。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 84(3)介质的物理化学条件 :指介质成分、 — 控制元素在水中溶解和沉淀。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 85根据元素不同物化条件下活动性的大小,安德鲁一琼斯 (1968)得出表生带元素活动性对比表。123 86(4)胶体 :矿体风化过程中一些难溶元素以胶体形式迁移,胶体聚沉时,元素形成次生晕。粘土矿物不仅吸附阳离子,还有与溶液交换离子的能力。从表可见,高岭石的离子交换能力远低于蒙脱石。若土壤中粘土矿物是高岭石,成矿元素只有少部分固着在土壤中。若土壤中是蒙脱石,就会形成更明显次生异常。123 87(5)生物 :包括两方面:促进物理化学风化,使矿石破碎分解,元素迁移。改变介质 响元素迁移与沉淀。植物从土壤中吸收许多元素,其枝叶落到地面后又可使这些元素聚集在不同土层中 (B)成晕。深根系植物,即使矿体被运积层覆盖,也可在运积层中形成次生晕。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 88(6)气候和地形:指降水量和温度。干旱、寒冷及高山区 ,物理风化发育,元素以机械迁移为主,土壤中元素流失很少。半干旱地区 降水量较少,土壤及水 多元素不利于水成迁移,带走较少;蒸发作用使元素在地表聚集,土壤测量不利。热带和温带 ,雨量充沛,植被发育,土壤 素以水成迁移为主,许多元素常因流失而贫化。次生晕除与元素本身的性质有关外,还受所处地球化学环境影响。 彼利尔曼 在研究地球化学环境对元素表生迁移的影响时,提出了 地球化学障 的概念。三、次生晕第二节 土壤地球化学找矿123 901.应用条件土壤地球化学找矿是地质矿产 普查 、矿区 详查 和矿点 检查 及区域化探异常检查工作的重要手段。尤其在残-坡积层发育的 覆盖-半覆盖区 ,是必不可少的。土壤地球化学找矿对各种金属矿产和不同矿床类型都很适用。通过 次生晕 的研究,可以确定矿床的位臵,追索圈定隐伏矿体的范围,指导探矿工程,预测隐伏矿体的矿石类型和矿化的规模。四、土壤地球化学找矿的应用及野外工作方法第二节 土壤地球化学找矿123 91意义:土壤化探资料是成矿区带、成矿规律研究的依据 。根据土壤中的元素组合及含量变化,可推断隐伏岩石类型及分布,追索地质体界线,确定断裂构造的具体位臵。土壤化探的效果与松散盖层的成因和厚度有很大关系 。残坡积层发育区最宜用土壤化探。运积层覆盖区土壤化探的效果,取决于上臵晕发育和出露情况。运积层较厚研究上臵晕还需大量钻探样。残留晕和上臵晕具不同成因,在残 — 坡积层覆盖区和在运积层覆盖区开展地球化学测量,工作方法应有差别。四、土壤地球化学找矿的应用及野外工作方法第二节 土壤地球化学找矿123 922.野外工作方法土壤化探根本任务: 寻找隐伏矿体 。适用于残 坡积
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本文标题:第四章 地球化学找矿方法(12月13,16日)
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