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勘察地球化学复习资料
绪言
一、勘查地球化学的概念
通过系统测定天然物质当中的地球化学性质,发现并研究各种类型的地球化学异常,进而寻找各类矿产,解决地质问题或进行环境质量评价的科学。
二、地球化学背景与异常
1、定义
地球化学背景:
地质体或天然产物中地球化学指标正常的现象。
地球化学异常:
地质体或天然产物中地球化学指标明显偏离正常的现象
2、地球化学异常的分类
1)根据赋存介质:
岩石地球化学异常
2)根据形成作用不同:
原生地球化学异常:
指在成岩成矿作用下形成的地球化学异常。
次生地球化学异常:
指在基岩、矿石的表生风化作用下,有关元素分散和迁移而形成的地球化学异常。
3)根据异常物质与赋存介质形成的相对时间关系:
同生地球化学异常、后生地球化学异常
4)根据异常的规模:
局部地球化学异常、区域地球化学异常、地球化学省、地球化学域、地球化学块体
5)根据异常与成矿作用关系:
矿(致)异常、非矿异常
三、地球化学勘查分类
1、根据介质:
岩石、土壤、水系沉积物、水文、气体、生物地球化学勘查
2、根据工作区域:
区域化探:
1:
5万,1:
20万,1:
100万——————寻找成矿有利地段/成矿靶区
矿区化探:
1:
2000,1:
1万
3、其他:
油气化探、金矿化探、构造化探、金属化探、海洋化探
四、勘查地球化学的特征
1、通过微观领域的研究,用直接信息进行勘查
2、以现代分析测试技术为主要手段
3、方法适用性强(覆盖区、深部盲矿体)
4、快速、经济、效率高
第一章地壳中元素的分布
第一节地壳元素丰度在勘查地球化学中的应用
一、地壳中元素的丰度
丰度:
元素在任何宇宙体或地球化学体系中的平均含量。
(单位:
ppm、ppb)
克拉克值:
地壳中元素的丰度。
浓集系数:
矿石最低可采品位/克拉克值
浓集克拉克值:
地质体或区域中元素的丰度/克拉克值
二、克拉克值的勘查地球化学意义
1、克拉克值是地质体中元素分散和富集的一种尺度
2、克拉克值是勘查地球化学测试方法灵敏度的总标准
3、克拉克值可预测全球矿产资源
第二节地球化学背景值和背景值上下限的确定
一、正态分布
1、基本概念
2、正态分布检验
一般认为样品数大于30时可满足计算背景值及其上下限的基本要求。
各种偏离正态分布的现象
正偏负偏峰度太大峰度太小分析灵敏度不够
偏度、峰度检验————————确定样品是否符合正态分布
偏度:
式中,
。
偏度临界值:
峰度:
式中,
。
峰度临界值:
如果|CS| 二、背景值上下限确定的方法 1、直方图解法 1)将数据分组,一般为5-11组 2)统计每组的频数或计算每组的频率 3)以频率或频数为纵坐标,元素含量为横坐标,绘制直方图 4)做交叉辅助线,交点C0的横坐标值就是众数值,即背景值。 5)根据直方图绘制正态分布曲线,做直线f=0.6fmax,与正态分布曲线交点的横坐标与众 之间的距离为均方差σ 6)C0+2σ为背景上限值 2、计算法 1)选取正常样品 选取未受矿化、蚀变影响或影响相对较弱地段样品的分析结果作为计算对象 2)处理离群含量(3S检验) 利用迭代法,剔除 和 的样品,被剔除的样品不再参加计算。 3)正态分布检验 对数据进行峰度、偏度检验,若服从正态分布,则 , , k一般取2 若不服从正态分布,求对数,再进行检验,若服从对数正态分布,则 若既不服从正态分布,又不服从对数正态分布,可用图想法原理来计算背景值及其上下 限值 3、移动平均法 第三节勘查地球化学常用参数 1异常强度: 1)异常峰值2)异常平均值或平均异常强度3)异常衬度(无量纲,可比较不同元素异常之间的强度) 2、浓度衰减: 异常范围内的浓度差/异常宽度 3、异常浓度分带: 同一元素的含量自矿化中心或异常中心向外在空间上有规律变化的现象。 经常把异常划分为三个浓度带,划分浓度带的原则是: 内带,反映矿床(体)的赋存部位;中带,反应蚀变矿化的范围;外带,反映蚀变矿化影响的范围。 实际工作中 4、均方差 5、异常的均匀性 6、变异系数: 一般认为V越大,说明元素的再分配作用较强,对成矿有利。 7、相关系数: 表征两个变量之间关系的密切程度 8、金属量: 1)线金属量: 利用一条侧线的异常来估计矿化强度的参数 2)面金属量: 利用一定面积异常来估计矿化强度的参数 9、组合指数: 地球化学性质各自相似,活动性各自相近的两组元素间含量或衬度(或富集系数)之比 1)累乘指数: 2)累加指数: 必须用衬度 第二章岩石地球化学勘查 岩石地球化学勘查的采样对象是岩石,是通过发现岩石中存在的地球化学异常,解释和评价异常来进行找矿的科学。 研究意义: 1、保存成矿时完整信息2、各类后生异常的物质来源3、寻找深部矿体的有效手段 原生晕: 基岩中(包括矿体)的有关元素含量围绕矿体而增高的异常地段。 第一节原生晕的形成 一、成晕元素的迁移 1、渗透迁移: 由于溶液压力梯度,元素随溶液沿岩石裂隙系统整体自由流动而迁移。 2、扩散迁移: 元素在静止的溶液中,由于浓度差,有浓度高处向浓度地处的移动。 原生晕形成过程中,两种方式相互伴生,在矿体厚度方向上的,扩散作用其主导作用,而沿矿体倾斜方向(构造线方向)上,渗透作用起主导作用。 二、元素迁移的影响因素 1、元素的地球化学性质2、含矿热液性质3、构造裂隙4、围岩性质 第二节矿床原生晕的特征 一、原生晕组分的一般特征 1、指示元素: 天然物质中可以用来作为找矿指标/线索的元素。 指示元素分类: 1)按迁移距离: 远程指示元素: 中程指示元素: 近程指示元素: 2)按找矿意义: 直接指示元素、间接指示元素 3)其他: 运矿元素: 卤族——矿化剂 控矿元素 贯通元素: 二、原生晕的几何特征 1、原生晕的形态: 多种多样,如带状、似层状、透镜状、不规则状 2、原生晕的规模: 一般以一定平面内晕的宽度、长度和面积来衡量 影响因素: 1)矿化强度2)构造裂隙3)围岩性质4)元素的地球化学性质5)异常的剥蚀程度(异常相对于矿体的位置不同) 三、原生晕的空间分布规律————————原生晕的分带 1、概念: 1)浓度分带: 某一元素的含量在空间上有规律的变化现象(见第一章第三节) 2)组分分带: 各种元素的异常在空间上有规律变化的现象 a、头晕/前缘晕: 沿含矿热液的运动方向上位于矿体上方(或前方)的异常地段 b、尾晕/后尾晕: 沿含矿热液的运动方向上位于矿体下方(或尾部以下)的异常地段 c、横向晕: 沿矿体厚度方向上的异常地段 d、纵向晕: 沿矿体走向方向上,由矿体向外的异常地段 沿“前缘-矿体-尾晕”方向上原生晕的分带称为“轴向分带”;沿矿体厚度方向上原生晕的分带称为“横向分带”;沿矿体走向方向上原生晕的分带称为“侧向分带”或“纵向分带”。 矿体的横向分带与锤子分带与矿体产状有关 2、确定原生晕轴向分带序列的方法 1)直观对比法 2)分带性衬度系数法——————要求线金属量随深度单向变化 分带性衬度系数: 指同一元素在最上截面与最下截面原生晕中线金属量的比值。 步骤: a、计算各个元素各截面线金属量b、计算每个元素最上截面与最下截面线金属量比值c、根据上述比值,排出元素分带序列 3)分带指数法/格里戈良法 a、计算每个元素在各中段(也称水平或截面)线金属量 b、进行线金属量标准化: 把不同元素线金属量统一到一个数量级 c、不同元素的标准化线金属量按中段求和 d、求分带指数 e、根据分带指数最大值所在的中段位置初步排出分带序列 f、利用变化度,区分出位置重叠元素的前后位置 4)重心法 a、计算线金属量 b、计算每个元素的异常重心 c、利用异常重心的高低排出分带序列 第三节岩石地球化学勘查的应用 一、岩石地球化学测量工作方法 1、应用条件 应用岩石地球化学勘查能寻找多种矿产,煤、石油不适合;可应用于矿产勘查的各个阶段 2、工作方法 应注意: 1)采样剖面的方向应垂直于地层走向、构造线方向和异常体的长轴方向 2)样品要尽可能采集新鲜岩石 3)样品的代表性至关重要,在样品点周围采集若干个小碎块组成一个样品 3、强化异常的方法 1)改进采样方法如采集构造破碎带内或裂隙中的充填物;用富含成矿元素的重粒级矿物代替岩石样品,进行分析,即“重粒级分析法” 2)利用特殊参数 利用组合指数、多元统计参数等多元地球化学参数,也可达到强化异常的目的 3)利用合理的分析方法 如,偏提取分析方法(或部分提取方法,活动态分析方法),虽然测出的绝对浓度很低,但相对浓度很高,异常明显,有利于寻找深部的盲矿体或被成矿后的岩层覆盖的矿床。 二、原生异常的评价 首先要弄清异常的真假,然后对真异常的含矿性进行评价。 假异常可能由分析、样品加工过程中的误差、污染等因素造成。 非矿异常虽然是真实的异常,但对于寻找矿产没有意义。 在实际工作中识别非矿异常相对不十分困难,困难在于区分工业矿化异常与分散矿化异常,以及矿化规模等方面的预测。 1、工业矿化异常与分散矿化异常的区别 分散矿化: 是指矿化体中成矿元素品位或矿化体规模并未达到开采要求,而这种矿化体所引起的异常称为分散矿化异常, 工业矿化: 是指矿化体中成矿元素品位和矿化体规模都达到开采要求。 这种矿化体就是矿体(或矿床),而矿体(或矿床)引起的异常称工业矿化异常。 2、异常侵蚀截面水平(异常剥蚀程度)的研究 第三章土壤地球化学勘查 土壤地球化学勘查是在系统地测量土壤中元素分布的基础上,研究化学元素及其他地球化学指标的分散、集中的规律与矿床及人类环境等之间的联系,并以此解决找矿和其他地质、环境等问题的科学。 第一节土壤及表生地球化学环境特点 一、表生地球化学作用的特点 1、是在低而速变的温度下进行的。 2、是在常压下进行的,且变化幅度小 3、富含游离氧及二氧化碳,对变价元素的氧化作用很强 4、极丰富的水参与作用 5、生物作用是表生作用所特有的 6、表声环境下物质的迁移,重力作用起主导作用 7、在太阳能作用下,空气的运动也对物质迁移分散起作用 二、土壤的概念 泛指基岩上覆的松散堆积物,是由基岩、矿石进入表生环境以后,为了与新的物理化学环境取得新的平衡而形成的。 土壤的分层: A层(淋溶层或腐殖层)位于土壤剖面的嘴上不,生物活动的影响最强烈,腐殖质含量最高。 可进一步分为三个亚层? : A0层也称残落层,为未分解的有机质;A1层也称暗色层,因富含有机质呈深色;A2层也称浅色层/淋滤层,淋滤作用强烈,因腐殖质被分解淋失而呈浅色,主要由沙和粉砂组成。 B层(淀积层)一般为棕色或黄褐色,主要由砂质粘土组成。 B层的生物活动减弱,有机质含量减少。 从A层淋滤下来的各种微量元素,在B层被吸附发生沉淀富集,因此在金属矿产的土壤地球化学测量中往往把B层土壤作为样品。 C层(母质层),由未明显淋滤、沉淀影响的风化碎屑物质组成,上部岩石碎屑相对较少,下部岩石碎屑相对较多,最后过渡为基岩。 D层为基岩 第二节矿床此生晕的形成 一、次生晕: 是指由于矿体及原生晕的表生破坏,在矿床上覆土壤中形成的,以成矿有关元素含量增高为特征的地球化学异常地段。 二、次生晕的形成 根据成晕元素在成晕过程中的迁移方式不同,此生晕的形成作用可分为: 1机械分散: 表生作用下成晕元素呈固体碎屑物质形式迁移和分散 可进一步划分为: 机械扩散: 成晕组分由于物理风化营力,以固体质点形式向周围介质易位 机械搬运: 指在重力的作用下,成晕组分以固体碎屑形式向下坡移动。 2、水成分散: 在表生作用下,成晕元素在水中呈液相形式分散。 对于硫化物矿床的此生晕最为典型。 矿石及原生晕组分的水成分散过程,包括溶解、迁移和沉淀3个阶段 迁移的方式: 扩散、渗透、毛细管作用、电化学作用等 3、生物分散 三、次生晕的分类 1、根据异常赋存介质类型 1)残留晕: 产生于残坡积层中的土壤地球化学异常,赋存异常的介质基本属于原地物质。 属于同生异常 2)上置晕: 产于运积层中的土壤地球化学异常,赋存异常的介质属于异地物质。 属于后生异常 2、依据异常与矿体的相对位置不同 1)矿上晕: 晕中心在矿体上方的土壤地球化学异常。 2)侧移晕: 晕中心偏离矿体的土壤地球化学异常。 3)脱离晕: 矿体与次生晕相互脱离的土壤地球化学异常。 a、地形坡度较大,土壤层发生滑坡形成 b、地下水沿山坡的渗透作用,在山麓脚下或河谷旁的渗出带形成渗出晕 c、由于蒸发作用,在表层可沉淀金属盐类而形成。 3、依据发现晕的难易程度 1)出露晕: 地表出露的土壤地球化学异常。 2)隐伏晕: 未出露地表的土壤地球化学异常。 (土壤层较厚,地表淋滤作用较强) 3)埋藏晕: 被运积层覆盖的土壤地球化学异常。 第三节残留晕 残坡积层中的残留晕与矿体、原生晕之间空间上密切相联,成因上直接相关,化学成分上具有明显的继承性。 一、残留晕的组分. 与原生晕有相似性,指示元素的组合和存在形式存在一定差异 二、指示元素的含量 1、贫化与富集——————贫化富集系数 意义: 研究元素在表生条件下的活动性;可以计算原生岩石中元素含量 2、指示元素富集的层位和粒度 合理标准: a、能有效的发现异常b、省工省力(越浅越好) 三、残留晕的形态和规模 规模: 残留晕>原生晕>矿体 四、与矿体的关系 1、地形平缓: 矿体直立,异常浓集中心在矿体上方;矿体倾斜,异常浓集中心偏离矿体 2、地形有坡度: 矿体倾向与坡向相反,异常浓集中心侧移距离远;矿体倾向与坡向相同,侧移距离小 3、脱离晕 第四节上置晕 一、形成 1、形成作用: 一是水成分散作用,包括扩散作用、毛细管作用和电化学作用;二是生物分散作用 2、形成条件: 1)水溶性,矿体和原生晕中的指示元素在表生环境下成为水溶性化合物是形成上置晕的重要前提2)矿体发生蚀变 二、组分特点 1、主要是易溶组分,主要有: 2、知识元素组合比较简单,是由成矿主要组分组成 2)赋存状体: 吸附离子态;金属有机化合物 三、指示元素含量: C同生>>C后生,实际工作中,采用偏提取或部分提取,只是分析其中的C后生 第五节土壤地球化学勘查的应用 一、应用条件 1、工作阶段: 1)矿产普查(1: 5万)、地质调查阶段(1: 20万),用于寻找矿床、矿带 2)详查阶段、矿点检查(1: 1万),用于评价矿床、矿化 2、自然条件: 应用于基岩被土壤覆盖、半覆盖、浅覆盖的嗲去 二、工作方法: 1、采样布局2、样品采集、测试3、异常检查(方法: a、现场勘查b、重复采样c、基岩采样)4、异常解释和评价(a、推断矿化和矿石类型b、确定是否为工业矿化c、成矿规模评价) 第四章水系沉积物地球化学勘查 水系沉积物地球化学勘查是应用水系沉积物地球化学测量,查明水系沉积物中的化学元素的分布,发现水系沉积物地球化学异常,并解释和评价异常来进行找矿的科学。 分散流: 由于矿体、原生晕的表生破坏,在矿体附近水系沉积物中形成的,成矿有关元素含量增高的地段。 第一节分散流的形成 一、水系和水系发分级: 1: 5000地形图或类似比例尺的航片上可辨认出的最小水系为一级水系,同级水系汇合后才能升高一个级别。 二、形成过程: 1、来源: 矿体、原生晕、此生晕 2、组分迁移: 1)机械迁移: 元素以固体碎屑状态被流水搬运的现象。 河水的搬运能力与水的流速和被航物质的粒度、比重有关。 2)化学迁移: 元素在河水中以液相迁移 3、分散流组分的沉淀 指示元素在水中的迁移距离影响因素: 水动力条件;北航物质的大小和比重 碎屑<粘土或胶体<真溶液 第二节分散流的特征 一、指示元素 1、元素组合: 首先是成矿元素,其次是矿石中含量较高的伴生元素和表生次生富集或能形成稳定的次生矿物的元素 一般认为: 多元素的组合异常是矿致异常的标志之一,也是预测矿化类型的标志之一。 如: 金矿床异常组合: 多金属异常组合: 2、元素含量: 很低,低于原生晕、此生晕1-2个梳理机;含量变化幅度小。 二、元素的分布/变化 1、横穿河谷方向上指示元素的分布 河床底部的水系沉积物中指示元素含量高,稳定性强,是水系沉积物采样的最理想位置 2、沿河流纵向指示元素含量的变化 头部: 1)毗邻矿体2)指示元素含量高,分布不均匀,含量变化呈锯齿状 流带部: 1)头部以下的异常地段2)指示元素含量低,分布均匀,没当一条新的水系汇入,使指示元素含量陡然降低,结果含量变化呈阶梯状下降,直至背景 4季节性气候对指示元素含量的影响 水系沉积物地球化学测量样品应避开雨季采集,最好在雨季前,或雨季后2-3个月内采样。 三、分散流的规模 分散流的总体长度,受矿化强度、元素在表生带中的活动性、矿床所处的位置等影响。 第三节水系沉积物地球化学勘查的应用 一、应用条件 1、工作阶段: 区域调查和矿产普查阶段(<1: 5万) 2、自然景观条件: 水系发育的山区 3、可寻找的矿产: 贵金属、有色金属、稀有金属及黑色金属和非金属矿产 4、其他方面: 如农业、环境等 二、工作方法 1、采样的布局 原则: 1)保证有效性2)采样点的分布要尽量均匀3)避免采集被污染的样品4)尽量降低劳动强度 2、采样 1)采样介质: 一般采集淤泥、粉砂等细粒物质,但在干旱荒漠、半荒漠地区,细粒物质多为风成砂,粗粒样品才能代表汇水盆地地质情况。 2)采样位置: 注意河流转弯、地形变缓、水中大转石等地形地物,因为这些地形地物使流水的懂了改变,沉淀采集所需物质。 3)加工与分析 3、异常的评价与解释 第五章气体地球化学勘查 气体地球化学勘查是通过测定壤中气或地表大气中的微量化学成分,发现气体地球化学异常,研究其与矿体的联系来进行找矿的科学 第一节汞气晕的形成 一、汞的地球化学性质: 亲硫元素 由于汞易挥发使其可沿构造裂隙和围岩孔隙迁移至远离矿体的地方,在矿床周围形成比矿体本身大得多的原生晕。 二、汞气晕形成的影响因素 1、地质条件 首先矿体中汞的含量必须比围岩高(必备条件),其次矿体的产状较陡,有利于汞气晕的发育。 第三断裂构造发育,有利汞蒸气的扩散和在土壤中形成异常。 2、土壤条件 土壤的厚度较大,湿度和通气性中等,含适量有机质的亚粘土和壤质土,这样的条件对汞气晕的形成和保存是有利的。 3、气候条件 降雨可是土壤孔隙中含水,将汞蒸汽排出,使通气性变坏,从而影响异常强度。 风特别是大风对土壤中的汞气的稀释很严重,是测量结果难以对比。 气温高的季节比气温低的季节更有利于汞的气化和晕的形成。 第二节汞气晕的特征 一、壤中汞气晕的含量 二、汞气晕的形态和规模 三、汞气晕与矿体的空间关系 1倾斜矿体: 在含矿构造至地表的延伸位置上一般有异常反映,异常强度与矿体的埋深有关 2、水平矿体: 若上覆岩层是水平的,由于构造裂隙分布的不均匀行,故异常曲线往往呈跳跃式和不连续的变化,但异常的范围基本上与矿体的分布范围一致。 3、直立矿体 直立矿体的壤中气汞异常一般强度较大,衬度高,异常范围窄。 第三节气体地球化学勘查的用用 一、应用条件: 在找矿阶段或区域普查阶段都可应用;汞气测量应用最为广泛 二、壤中汞气测量的工作 实验采样质量检验 三、应用情况 1、在岩层中寻找盲矿体2、在外来厚层运积层覆盖区找矿3、查明隐伏断裂构造4、与其他方法相互验证/综合评价物化探异常 第六章水文地球化学勘查 水文地球化学勘查是通过查明水域的化学组分的分布和化学性质的变化,研究其与矿床的成因联系,来发现异常解释评价异常而进行找矿的科学。 水分散晕/水晕: 矿床及其原生晕、次生晕的组分,在飙升个作用的影响下,部分被溶解而进入地下水和地表水,使矿床附近的水域中某些组分的含量增高,或化学性质发生变化,这样形成的水文地球化学异常地段,称之为水晕。 第一节水分散晕的形成 一、形成 二、影响因素: 矿化组分的化学性质、水介质的酸碱条件、氧化还原条件、围岩性质、矿床类型、裂隙发育程度 第二节水分散晕的基本特征 水分散晕中,不仅可以以指示元素作为找矿标志,还可应用硫酸根离子与氯离子含量的比值作为找矿标志 第三节应用 采样: 1、以地表水为主的水样,溪流和一二级河流是主要的观测对象,要选择在干旱季。 2、采集的水样应盛在干净、结实、带塞的玻璃瓶或塑料瓶,采样前需用10%的盐酸溶液冲洗 3、在采集水样时必须用被采集的水洗刷三次以上 4、水样不要装满瓶子,留下一定的空间,以防止温度升高时瓶塞冲开 5、用于分析金属元素的水样,应加入盐酸使其酸化,防止沉淀 6、分析应当及时,特别是对那些易变组分必须现场测定 第七章生物地球化学勘查 生物地球化学勘查是通过对植物体内某些微量元素含量变化的研究,来发现地球化学异常,从而进行找矿的科学 第一节生物地球化学异常的特征 生物地球化学异常: 由于矿床及其原生晕的风化,使得土壤及地下水中富含一定的成矿元素及伴生元素,这些元素可以被植物吸收,并在植物体内逐渐累计起来,产生了植物体内某些元素含量增高的现象 植物体内的化学元素,可分为: 常量营养元素、微量营养元素、毒性元素三类 二、影响植物体内化学组分的主要因素 1、土壤的组分2、气候条件(尤其是大气降水)3、植物的种属4、植物的器官5、植物的年龄6、植物根系的深度 第二节地植物异常特征 地植物异常: 在矿体或某种岩石上覆发土壤中,由于富含某些元素,而使某种或几种植物 量生长,或引起植物生态变异的现象。 地植物找矿: 应用植物的地植物异常进行的找矿
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