第一章地球化学异常基本概念地球化学异常:某些地区的地质体或天然物质(岩石、土壤、水、空气),一些元素含量明显偏离正常含量或某些化学性质明显发生变化的现象;地球化学背景:元素含量属于正常的现象;异常含量:高于背景上限值的含量;原生异常:在成岩、成矿作用下,在基岩中形成的异常;次生异常:由于岩石、矿石的表生破坏在现代疏松沉积物(残积物、坡积物、水系、冰川和湖泊沉积物)及生物中形成的异常;同生异常:与介质同时形成的异常;后生异常:介质形成后,异常物质以某种方式进入已形成的介质而形成的异常;(地球化学异常划分为地球化学省、区域异常和局部异常)地球化学省:几千至几万平方公里,常与构造成矿带相重合,预测矿产的区域分布;区域原生异常:几至几百平方公里,表现为与成矿有关的岩体和含矿层中某些元素含量偏高,无论对化学找矿及区域成矿规律研究都有重要意义;局部原生异常:与矿体有关的主要是矿床的原生晕。
地球化学晕:包裹矿体的、成矿有关元素含量增高的异常地段,由矿体(高含量中心)向外元素含量逐步降低,直至趋于正常含量;原生晕:在成岩、成矿有关作用的影响下,在矿体附近的围岩中所形成的局部地球化学原生异常地段,岩浆矿床和沉积矿床的原生晕属于同生晕,与围岩同时形成、热液矿床的原生晕属于后生的,是围岩形成后元素含量发生变化形成、变质矿床原生晕则较复杂;次生晕:在表生作用下,矿床或其原生晕的表生破坏,元素迁移,在矿体及其原生晕的附近松散覆盖物中形成的次生地球化学异常段,也能在一定条件下反映矿床及原生晕的存在;分散晕:虽然矿床的原生晕并非成矿物质由矿体向外分散所形成,但习惯上常将矿床的原生晕和次生晕,统称为分散晕;分散流:在表生作用下,由于矿体及其分散晕的破坏,在其附近地表水系沉积物中形成的次生异常地带,沿水系呈线状延伸;地球化学找矿:岩石地球化学找矿(原生晕,以矿区工作为主);土壤地球化学找矿(次生晕,矿区或区域调查系统运用);水系沉积物地球化学找矿(分散流);水地球化学找矿;气体地球化学找矿;生物地球化学找矿;第二章岩石地球化学找矿第一节采样布置①规则测网(按一定的测线间距和测点间距,均匀的分布在测区范围)测线的方向:一般要求垂直于矿体或控矿构造的方向;测线和测点的间距:普查找矿时应使1-2条测线和2-3个测点落于异常内;普查评价时应使3-5条测线和3-5个测点落于异常内;对于在矿体规模或矿石成分比较特殊的矿床,应选择典型地段进行试验,以确定适宜的测线、测点间距,特别是测点间距;②不规则测网(样品并不严格按照一定点线均匀布置在测区,具条件和需要随机采取,以满足研究问题的需要为原则)③系统剖面(采样点布置在一系列的剖面上,剖面线间距并无一定的要求,但以追索异常的分布为原则,不要求相互平行,以能基本垂直异常分布为原则)测点间距参考前表;第二节样品采集①样品类型包括:岩石、矿石、断层泥(评价断裂含矿性)、围岩裂隙物(强化热液矿床原生晕,加大找盲矿的有效深度)②样品组成元素分布不均匀,要求采样点附近(一般直径一米范围)采集若干小块岩石(5-7块以上)合为一个样;钻探岩心样以每个采样点上下一米采集5-7个样,合为一个样;③样品间距视原生晕的规模而定,一般2-5米;原生晕规模很大时,采样间距可达10米或更大;蚀变接触带、断裂附近,间距适当缩小;除了薄层岩层或不同岩石交替出现时可做一种地质体处理外,一个样不采集2种岩石物质;④样品重量样重一般为100-200克,对于断层泥、裂隙充填物样品,要求20克以上;⑤样品记录为了便于评价所发现的原生异常,记录每个样点的岩石、构造(主要指断裂、片理等)、矿化、蚀变等特征和组成样品的物质、风化程度;第三节样品加工第三章土壤地球化学找矿第一节采样布置不规则测网:区域性工作中,如同布设地质路线、布设观测点一样,往往重合;规则测网:大比例尺土壤地球化学找矿,测线要求基本垂直矿体或控矿构造延长方向,点距取决于异常规模和工作比例尺;矿体延长方向不明、成矿方向不清或近等轴状,测网可采用方格状;系统剖面:形成异常的物质迁移距离很大,或异常沿一定方向延展甚远时采用,除在冰碛土中进行土壤找矿外,评价区域性断裂带、岩体接触带的含矿性时也往往采用这种形式;第二节样品采集与加工土壤层位及性质:采样多在残坡积层中,要正确识别残坡积、冲积、风成或冰碛;A层属于冲积、风积,元素淋失大,有机质含量高,B层属残坡积;样重及记录:原始样50-100克,记录测线、测点号、采样层位、深度、颜色、湿度及其附近岩石、构造、蚀变、矿化情况等;最佳粒度:不同粒度取决于元素富集情况,需要采样试验;野外初步加工中过20网目(0.85mm)筛后即装袋作为样品,送交实验室后具不同分析方法要求,进一步研磨加工;第四章水系沉积物地球化学找矿第一节采样布置1)沿一定水系、按一定间距布置,大致形成不严格测网2)按汇水盆地布置,在水系中采取样品不同比例尺的水系沉积物测量,线距(采样水系间距)、点距(沿水系分布的样品间距)及采样密度(每平方公里取样点数)。
①样品布置主流和较长支流中,取样点适当放稀,而较短支流和干谷取样点应稍密;在支流的入口上方往往都进行取样;为了不漏掉分水岭附近矿体,便于追索异常,取样应尽可能接近水系源头;②地形图布局地形图上划分适当大小的采样单元(即公里网格);每个采样单元内按要求布置一个或数个采样点;采样人员可按实际情况,适当调整;第二节样品采集及加工①样品类型由水系沉积物组成(淤泥、细砂),元素不均匀及不连续性,不能按点距随意采集,必须采集富含成矿元素的沉积物;元素以吸附状态存在时,要采集吸附能强的淤泥和粘土;元素以矿物碎屑状态存在时,要采集细砂和粉砂;②采样除少数物理、化学性质稳定,比重比较大的重金属矿物外,采集表层即可,有污染可能时,采集表层以下;样品可采自河床底部或在河岸与水接触之处;在间歇性水流区,在干的河道或很少水流的河道中应主要在河床底部采样;流水较急的河道中要在水流较缓、停滞处,在转弯的内测有较多细粒沉积物聚集处采样;为了保证每一个样点的代表性,以及足够的重量,要在采样点附近一定范围内采集两个以上的样品,合并为一个样品;样品的原始重量能满足60目筛下部分大于60克,视样品粒度分布状况而定;在干的沟谷采样时,对沟谷细粒物质要正确辨别是冲积物或堆积物、塌积物,样品要正确的取自冲积物;③样品记录及加工采样点记录附近地质、地形、地貌特征、样品物质组成等内容,注意使用标准化野外记录卡;水系物一般是湿的,最好在布袋外套上塑料口袋,注意隔离,避免样品间污染;样品干燥过程实时揉搓,干燥后可用木槌敲打,使粘土胶结的颗粒解体,但不能压碾,以防止改变样品颗粒度。
样品干燥后用两个尼龙筛套合过筛,将20-60筛孔,部分及小于60目装袋保存,小于60目的细粒部分送交分析。
在新区开展工作,如有条件,最好能进行沉积物采样粒度试验,已选定最佳采样粒度;分散流指示元素第五章样品分析方法简介第一节地球化学找矿对样品分析方法的基本要求①分析方法有较高的灵敏度一般以克拉克值作为各元素分析灵敏度的基本要求,分析灵敏度以能确定背景值为原则;②分析方法具有一定的精密度定量的:两次分析相对误差小于5%(C1-C2/C1+C2×100%<5%);近似定量的:相对误差5%-20%;半定量的:相对误差20%-50%;定性的:相对误差>50%;一般要求能够达到半定量的程度,即重现性要求好一点,允许准确度差一些。
近年来对分析的质量要求向近似定量方向努力,并提高准确度(分析含量与真实含量差和真实含量之比)。
③分析方法具有较大的测程元素含量变化大,相差几百倍,要求分析方法的测程要大,能测几十到几百倍范围内变化的含量。
④分析方法快速、简便、经济第二节发射光谱分析较能全面满足化探要求的分析方法,首推发射光谱分析。
①特点:效率较高;成本较低;一次同时测定多种元素,灵敏度1-100ppm 或更高,适用地球化学找矿大量样品的分析;只能室内适用!②原理:各元素的原子具特有能级分布和能量差,每个元素具特有波长的光波;光谱谱线的强度,由该波长的光强决定,后者与被激发原子数量的多寡有关,原子越多,光谱线的强度越强,元素含量越高;这是光谱定量或半定量分析的基础。
③光谱仪作为发射光谱分析主要仪器的摄谱仪,可分为棱镜摄谱仪和光栅摄谱仪,前者棱镜分光,后者光栅分光(适用野外分析);第三节原子吸收光谱分析①原理:将被测元素处理为基态原子蒸汽,特定波长的入射光投射,基态原子吸收光量越多,透射部分就越少,可以求得样品被测元素的含量。
②优点应用范围广:可测七十多种元素;灵敏度高:一般可测百万分之一到十亿分之一数量级的浓度范围;具有较好的选择性,测定效率高:一份样品溶液可测定几个元素;常用指示元素:Cu(铜)、Pb(铅)、Zn(锌)、Co(钴)、Ni(镍)、Mn(锰)、Au(金)、Ag(银)、Cr(铬)、Cd(镉)、Sb(锑)、Sr(锶)、Sn(锡)、Na、K、Ca、Mg等测定方法简单,灵敏度高。
几乎无干扰;最适合于微量金属元素的测定,也是化探样品分析的主要内容;③缺点如火焰原子化法,只能使被测元素很少一部分变成基态原子,影响灵敏度和检出限的提高。
仪器结构、性能不同、雾化器、燃烧器结构不同,光束通过火焰位置不同,燃器助燃器种类、流量不同等等,都能引起灵敏度和检出限的变化。
第四节化学分析应用化学试剂与样品物质反应生成有色溶液或有色沉淀,以此确定某些组分含量。
常用:比色分析、斑点分析、纸色层分析、冷提取分析;①比色分析使用试剂与样品待测元素反应生成有色溶液,利用光线分别透过有色的标准溶液和待测的有色溶液,比较颜色深浅测定元素含量;优点:灵敏度高、操作简便、分析速度快;可测:Cu(铜)、Pb(铅)、Zn(锌)、Cd(镉)、Cr(铬)、Ni(镍)、Ti(钛)、V(钒)、Ag(银)、Au(金)、Bi(铋)、Be(铍)、Sb(锑)、Mn(锰)、Mo(钼)、P、W(钨)、Sn(锡)、Nb(铌)、Ta(铊)、U(铀)等30多种元素;②斑点分析比色分析的一个分支。
利用斑点仪限制一定面积的滤纸,纸上显色剂与溶液待测元素反应生成有色斑点,与已知含量的标准色斑比较颜色深浅,测定元素含量;此法常用来分析Cu、Ni、As、Hg等元素,尤其是As的斑点分析有独特优点;③纸色层分析利用溶剂在有孔介质(滤纸)中渗滤,使不同的溶质(被测离子或原子团)在溶液中沿毛细孔上升时发生不同程度的迁移(色层分离),通过显色剂显示不同的色层谱,依据色层谱的深浅和宽窄来确定元素的含量。
测定元素种类不多,元素组有:Cu-Co-Ni、Cu-Co-Ni-Zn、Cu-Pb-Zn、Cu-Pb-Zn-Ni、Nb-Ta、U等。
④冷提取分析现场快速分析方法;适用水系或土壤地球化学找矿;测定的金属量主要是由金属矿物风化后存在于粘土或软泥中的吸附离子,一般为样品中重金属全部含量的5-20%。