汪明启-金属矿产地球化学勘查方法1.ppt

金属矿化探方法介绍（一）岩石（二）土壤（常规、深穿透）（三）水系沉积物（四）水、生物、气体,采什么？ 怎么采？ 如何定位？,（一）岩石地球化学测量,应用条件： 基岩裸露区或工程揭露,干旱荒漠区：河西走廊、东疆部分地区,苏丹阿布萨里地区,勘查地球化学理论基础（核心）是元素的地球化学分散作用：,,元素分散作用,原生分散作用(岩石),表生分散作用(其它）,,,（一）岩石测量,以岩石为采样对象，通过研究岩石中化学元素分散、集中所形成的地球化学特征来进行矿产勘查的一种地球化学方法。,1、岩石地球化学测量概论,找 矿 类 型 1、金、银、铜、铅、锌、砷、锑、汞、镍、钨、锡、铋等贵金属和有色金属 2、铌、钽等稀有和稀土金属 3、铬、钒、锰等黑色金属矿产的找矿工作,2、岩石地球化学异常形成,热液活动过程中，富含成矿组份和伴生组份的汽水热液在内外营力的作用下，沿一定的构造通道迁移。当外界条件在较短距离内发生比较剧烈的变化，迁移平衡被打破，各元素便在一定的空间部位沉淀析出。在形成矿体和蚀变带同时，形成范围更大的地球化学异常带 迁移方式主妻为渗滤作用和扩散作用,(1)浓度分带,3.热液矿床岩石地化异常分带特征,同一组分的含量在矿化中心或异常中心向外有规律变化的现象。 为便于资料对比，一般采用内、中、外带三级划分岩石地球化学异常。,一、浓度分带,浓度分级,3.热液矿床岩石地化异常分带特征,邵跃提出元素品位划分法： 1/10工业品位为内带。经验表明该带经地表检查，一般均能发现与该元素有关的矿化； 然后以内带的1/2定为亚内带、中带和外带、亚外带。,（2）组分分带,第六节 热液矿床岩石地化异常分带特征,原生晕中不同指示元素在空间分布上有规律变化的现象。 垂向分带：垂直方向上分带现象(标高) 水平分带：水平方向上分带现象。,第六节 热液矿床岩石地化异常分带特征,二、组分分带 矿床原生晕垂直分带最早由前苏联的卡布卢科夫等（1973等）在某铀矿床上观察到,远晚于矿床分带现象的发现（1936年，艾孟斯）。,（2）组分分带,（2）组分分带,第六节 热液矿床岩石地化异常分带特征,二、组分分带 原生晕分带的研究作为化探二十世纪70年代中期最重要的成果而载入史册，主要工作由苏联学者C.B.格里戈良完成。,（2）组分分带,第六节 热液矿床岩石地化异常分带特征,二、组分分带 轴向分带 沿矿体轴向，即矿液运移方向上元素分带，渗滤作用所造成的分带； 纵向分带 顺矿体走向所反映的分带现象 垂向分带 垂直于矿体走向上的元素分带 扩散作用造成的分带,(4)土壤地球化学异常的模式,（2）组分分带,第六节 热液矿床岩石地化异常分带特征,二、组分分带 我国也是世界上最早进行原生晕研究的国家之一，1961在辽宁青城子原生晕找盲矿现场会上，使我国化探开始受到地学界的注目。,（2）组分分带,第六节 热液矿床岩石地化异常分带特征,三、综合轴向分带序列 原苏联勘查地球化学家奥弗钦尼科夫和格里戈良(1975)总结了四十七个热液矿床的原生晕资料后得出的轴向分带序列 (由前缘到尾部)为: Ba(Sb，As，Hg)－Cd－Ag－Pb－Zn－Au－Cu一Bi一Ni一Co一Mo一U一Sn－Be-W,（2）组分分带,第六节 热液矿床岩石地化异常分带特征,三、综合轴向分带序列 我国邵跃 (1984)在多年工作实践申不断总结和完善原生晕分带模型，认为含矿热液温度变化是造成元素分带的主要因素之一，并根据元素沉淀析出的先后关系提出了从高温到低温的元素分带序列: Cr－Ni(Co，Cu)－Ti－V－P－Nb－Be－F－Sn－W－Zn－Ga－ln－Mo－Re－Co(Au，As)－Bi－Cu－Ag－Zn－Cd－Pb－Au－As－Sb－Hg－Ba－Sr,（2）组分分带,第六节 热液矿床岩石地化异常分带特征,,,,,,,,,地表剥蚀水平B,地表剥蚀水平A,矿体,,Mo,Cu内,Cu中带,Cu外带,Ag,组分分带示意图,（2）组分分带,第六节 热液矿床岩石地化异常分带特征,,,,,,,,,地表剥蚀水平B,地表剥蚀水平A,矿体,,Mo,Cu内,Cu中带,Cu外带,Ag,四、研究分带的意义 1、判断矿化体剥蚀深度 2、评价地球化学异常,（3）工作方法,A.方法种类 a地面测量 b钻孔原生晕,（3）工作方法,A.工作布局： a.地面 规则测网法 系统剖面法 网格法,,（3）工作方法,,,,,,,,,,,,规则测网,（3）工作方法,规则测网,（3）工作方法,系统剖面 系统剖面是以能追踪异常，反映异常特征变化规律的前提下，使所采样品分布于测区的剖面上，剖面间距无严格限制的工作方法。特别适用于化探异常三级以下的查证和矿点检查工作，以少量样品取得对目标的初步认识。,（3）工作方法,网格法 为改变岩石测量多年来只能在大比例尺中应用的局面，1984年邵跃等经过大量实际工作，提出了一种适用于中、小比例尺岩石测量工作方法。,（3）工作方法,3、 网格法,Sample Quality Sampling problems with segregated materials single samples may not be representative or reproducible even large samples may not be representative or reproducible How does one sample segregated materials? collect ‘composite’ samples! collect several sub-samples from different locations and ‘composite’ them into a single sample,Sample Quality Composite samples collecting a composite sample is equivalent to calculating the mean of the characteristic measured in each sub- sample this improves the reproducibility of a sample,Sample Quality Composite samples,Sample Quality Composite Sampling sample composed of spatially distributed parts of target geological material,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Systematic Composite Sample,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Random Composite Sample,,,,,,,,,,（3）工作方法,b.工作布局：深部 利用勘探工程（钻孔或坑道）系统采样。采样间距：矿体附近0.5～5米（随矿种和矿体宽度变化）；围岩5～10米（按岩性变化而定）,,,,,,,,,,,500米,b.工作布局：深部,（3）工作方法,B.采样方法 采样时一般在一定的间距内连续捡块（新鲜岩石需要借助地质锤进行敲击）(<5cm),样品重量200～500g。,（3）工作方法,B.采样方法 为增加样品代表性，要求多点采集组合样。,(4)岩石测量应用实例青海大场黑龙江西吉诺苏丹阿布萨里地区,(二)常规土壤地球化学测量,1、概念 土壤（或土状疏松物）分布最普遍，为地球化学勘查（化探）最主要介质。,温带潮湿气候,半干旱,干旱,山区,成熟,不成熟,土壤剖面,1、概念,原生环境→次生环境 次生异常是勘查地球化学研究的主体:抓土,1、概念,以土壤为采样对象的地球化学勘查 与士壤学中对士壤概念给以严格的定义不同，这里的土壤是指一切地表疏松细粒覆盖物，如残积物、坡积物、塌积物、冰积物、风积物、湖积、物及有机成因的覆盖物等。,1、概念,土壤地球化学异常是指环绕在矿体或异常源周围赋存于地表疏松覆中的次生异常。该方法是系统地测量和研究土壤中的微迹元素含量或其它地球特征，以发现与矿化有关的各类次生异常，并进而寻找矿床 (体）。,2、异常的形成,土壤中次生异常的形成过程要经历了一个漫长而又复杂的过程，它包括风化、成壤、侵蚀、搬运与沉积的过程。这些过程总起来构成了次生地球化学旋回。（略）,（1） 碎屑异常的形成 同生碎屑异常可以看成是单纯物理风化的产物。在重力及其他各种机械力的作用下，固体颗粒在地表有三种可能的运动方式：崩塌、潜动及碎屑扩散。,（1） 碎屑异常的形成,崩塌是岩石碎块在山坡上的突发运动，虽然它不能经常发生，但由于地质时期中多次事件的积累，可以形成大片倒石堆，使悬岩后退，峡谷形成。灾变性的滑坡与泥石流也可以归入这一类。,（1） 碎屑异常的形成,潜动是地表的松散堆积物在安息角以下，受重力作用向下坡作难以观察的缓慢运动，它包括土流及蠕动二种作用 (波利卡尔波奇金，1976)。,（1） 碎屑异常的形成,碎屑扩散是松散物中各个颗粒受到各种偶然作用，如温度变化，湿胀与干缩，冻结与溶化，土居动物的搬运等，使各个颗粒在原来位置附近作微小的随机运动，从而导致颗粒间的位置变换。,（2） 水成异常的形成,原生物质在表生条件下，经水的溶解、搬运，终因地球化学条件改变（地球化学障）而产生沉淀。,（2） 水成异常的形成,根据水成异常与异常源间关系： 上置水成异常（寻找隐伏矿） 侧移水成异常（干扰）,3. 土壤异常形态,残积物中同生碎屑异常 （A） 单个浓度分界面,,C0,,C1,X,,,H,,,Z,,,,Cx,,3. 土壤异常形态,,（B） 厚矿脉的残积异常,,,C1,,,H,,,,,,,C0,,C0,,,,,,,,C1,C0,,（C） 垂直薄矿体的残积异常,,,,,H,,,,,,,,（D） 矿脉组异常,,,,,,H,,,,,,,,d,D>2KH K=L/h,,,,L,,,h,（E） 矿脉组异常,,,,,,H,,,,,,,,d,D=2KH K=L/h,,,L,,,h,,,,,,,,4.土壤地球化学异常的模式,,,,,地面,基岩面,,,,,,地面,基岩面,,,,,,,4.土壤地球化学异常的模式,5、技术问题：采什么？ （1）采样层位 (A)当疏松覆盖层为原地风化形成的残坡积物时，其土壤剖面大多数由A层 (腐殖层)、B层(淋积层)、C层(母质层)三个层位组成。元素在土壤剖面上的含量变化是受气候、地理条件和表生地球化学作用的控制。一般地说，元素在土壤剖面中的分布情况有如下情况:,5、采什么？ （1）采样层位 (A)当疏松覆盖层为原地风化形成的残坡积物时，其土壤剖面大多数由A层 (腐殖层)、B层(淋积层)、C层(母质层)三个层位组成。元素在土壤剖面上的含量变化是受气候、地理条件和表生地球化学作用的控制。一般地说，元素在土壤剖面中的分布情况有如下情况:,（1）采样层位 (a） 元素在各层位中的含量大致相近，即Ca＝Cb＝Cc。这种情况一般出现在干旱荒漠地区或是山坡上。这是由于坡积物不断更新、成土作用不能深人进行、化学与生物化学作用极为微弱所致。,（1）采样层位 (b）元素含量随深度增加而增高，即CACb>Cc。这是由于残余富集作用或生物积聚作用的结果。,（2）采样粒级 用一套20目至160目的样筛由上而上依次叠放，直接将干燥样品放大最上一层样筛内过筛分析。 根据所研究样品的分析结果，指示元素含量高、异常清晰的粒级区间即是该元素的富集粒级，并根据粒级重量分布，选择最佳采样粒级。,6.怎么采？ (1).特殊地貌区应根据不同自然地理条件和实验景观选用不同的采样方法。 (2).同一个地区的工作应尽量作到采样层位、土壤性质一致。,(3) 应采用多点组合法采样，以增加样品的代表性。 (4) 样品重量应根据土壤粒级而定，尽量做到样品风干过筛后（一般60目）重量>150g。,6.　实例： （１）浪卡子 （２）网格法：蒙古,（三）深穿透土壤测量新技术,MMI公司成立标志该技术走向成熟（1995）,１、背景资料,2008年，MMI公司被SGS集团公司收购,Global - 21/02/08SGS Acquires Wamtech Pty. Ltd., Developers of MMI Technology,１、背景资料,２、方法原理,土壤后生地球化学异常 上置异常：深部活动状态的元素，通过各种天然地质作用（毛细管上升、氧化还原电场、气体、植物根系吸收等）而向上运动，在地表土壤或其他覆盖物中形成地球化学异常。异常与下伏异常源空间位置对应,２、方法原理,常规土壤,深穿透土壤,２、方法原理,２、方法原理,土壤后生地球化学异常 上置异常： C总＝C同＋C后 技术关键：将来自深部与矿化有关的C后从土壤总量中提出，而不或少破坏土壤本身矿物,提取步骤选择,二、方法原理,３、工作方法 （一）采样方法 MMI:采自真正的土壤界面以下10到25厘米深度，不过筛，250g。 酶提取：<40cm，60目筛，200g 中国：B层，60～80目筛，200g,３、工作方法 （二）分析方法 ICP-MS为主,四、实例 （一）中国活动态 甘肃蛟龙掌,景观特征,地质特征 覆盖物分布,地质特征 指示元素分布,蛟龙掌32勘探线矿带上方 地表黄土土壤元素含量（全量）分布,提取步骤选择,蛟龙掌32勘探线矿带上方 地表黄土土壤柠檬酸氨提取结果,提取步骤选择,蛟龙掌32勘探线矿带上方 地表黄土土壤醋酸提取结果,提取步骤选择,蛟龙掌32勘探线矿带上方地表黄土 非晶质铁结合态技术金属元素分布,提取步骤选择,蛟龙掌32勘探线矿带上方地表黄土 土壤稳定铁氧化物及铝硅酸盐结合态元素分布,提取步骤选择,蛟龙掌32勘探线矿带上方 地表黄土土壤硅酸盐结合态元素分布,提取步骤选择,48勘探线矿带上方地表黄土粘土吸附态提取结果,有效性检验,48勘探线地表碳酸盐结合态提取结果,有效性检验,表层土壤去离子水提取结果,1.0%氯化铵表层土壤提取结果,1.0%氯化铵表层土壤提取结果,2.0%A混合试剂表层土壤提取结果,澳大利亚MMI,四、实例1:,四、实例2:,四、实例3:,四、实例4:,四、实例4:,美国酶提取 加拿大实例,美国酶提取 加拿大实例,Zn geochemical profiles for MMI, Enzyme, aqua regia leaches of samples from (a) Line 6, covered by ~30 m of clay and (b) Line 40, covered by ~ 50 m of sand and clay,Zn responses on Line 40 by Enzyme leach for (a) shallowest B-horizon, (b) shallowest Ae-horizon and (c) shallowest mineral soil, either Ae or B,Some potential hydrogeochemical mechanisms for dispersion through transported regolith. The genesis and evolution of electrochemical processes within saturated transported cover are covered by Hamilton (2000).,五、形成机理,Illustration of potential gas based migration mechanisms through transported regolith.,Illustration showing the operation of potential mechanisms depending on nature of cover (fresh or cemented as compared to deeply weathered with minimal cementation) and influences of microbial processes.,Possible model of hydrocarbon microseepage-related alteration over petroleum deposits (modified after Saunders et al., 1999),Model by Hamilton for development of anomalies through exotic overburden at Cross Lake. A reduced chimney/column is generated above the sulphide body. Reduced metal ions are oxidized at and above the water table by infiltrating oxygen and thereby generate H+ ions which in turn dissolve carbonate (from C-horizon clay soils) that reprecipitates on the flanks of the zone of low pH. From Cameron et al. (2004),（四）水系沉积物测量,水系沉积物测量使化探从局部走向区域，成为矿产普查的战略手段之一。,水系沉积物地球化学测量,1、应用条件 勘查对象：有色金属、黑色金属、稀有金属、贵金属，非金属。,1、应用条件 地形切割、水系发育，可在内地及沿海中、低山丘陵景观，高含山区、荒漠边缘残山景观，森林沼泽景观，热带雨林景观等。但不同景观条件，工作方法有所不同。,（三）水系沉积物测量,2、概 述,在表生带内的一切地球化学异常，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，在水系沉积物分布的狭长地带内形成的异常，叫做水系沉积物异常，前苏联称其为分散流。,,水系沉积物异常,概 述,水系沉积物找矿思想可追溯到远古时代，人们沿河床淘砂找金不知沿用了多少世纪。但通过分析水系沉积物中元素分布进行找矿的现代地球化学勘查方法直到二十世纪五十年代才认识到这一点。,,发展历史,概 述,水系沉积物测量方法在二十世纪六、十年代得到大力发展，由于其能快速圈定远景区，促进了各国地球化学填图工作的开展。极大地扩大了地球化学勘查工作在地学界的影响。,,发展历史,系统地调查水系沉积物的成分，己远远超出单纯找矿的范围，勘查地球化学家把它当成整个地球物质迁移的重要坏节来看待。,,水系沉积物地球化学异常,水系沉积物异常分类 根据分散流中异常物质搬运的方式，可以分成碎屑分散流 (机械分散流)和化学分散流(盐分散流)。前者是在固体颗粒中搬运，后者是在水溶液中搬运。,,水系沉积物地球化学异常分类,水系沉积物异常分类 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在碎屑表面，一起参与机械分散。而且，这种比例随地点而变，在分水岭地区，碎屑迁移比例更大，因为此时水的溶解作用的时间短，而在平缓地区，化学溶解作用的重要性增大。,,水系沉积物地球化学异常分类,3 水系沉积物异常形成,侵蚀作用－冲刷,搬运作用,沉淀作用,形成碎屑异常和水成异常,3 水系沉积物异常形成,,,,,支流,,,,,,,,,1一石英 2一石榴石 3一方铅矿,4 水系沉积物及异常特征,（1）水系沉积物颗粒度 水系沉积物碎屑部分 在流水搬运过程中，由于耐风化原生矿石矿物的比重差异，水系沉积物碎屑部分可以出现粗粒重部分和粗粒轻部分的分选情况。 对耐风化的矿物，如果是脆而易磨碎的话，则主富集于细粒级部分。 水系沉积物中还包括有褐铁矿的碎屑或其它次生矿石矿物碎屑。,4 水系沉积物特征,（1）水系沉积物颗粒度 水系沉积物水成部分 硫化物矿床氧化或氧化物矿床的淋滤作用可以导致金属离子的水成分散，在水成分散 程中可以借胶体颗粒的离子吸附作用，次生铁锰氧化物的清除作用、与粘土的离子交换 应以及被有机物质吸附或络合的作用便金属在水系沉积物的细粒级部分富集。,（2） 水系沉积物异常发育特征,异常衬度 水系沉积物中的异常衬度主要取决于基岩源中的原始衬度，但它与异常物质输入水道上的衬度更具有直接的关系。,（2） 水系沉积物异常发育特征,异常衬度 在正常情况下，由于空白物质稀释，水系沉积物异常将随基岩源与异常物质输入水道点之间距离的增加而减小。水系沉积物中异常衬度还随元素存在形式变化。,（2） 水系沉积物异常发育特征,,,,,,,,,,A,B,C,D,,,,,,,,,A,B,C,D,,A. 异常沿水系衰减模式,,,,,,,,,,,,（2） 水系沉积物异常发育特征,B、矿体形态与位置的影响,,,,,,,,,,,,（2） 水系沉积物异常发育特征,,,,,,,,,,,,(2) 水系沉积物异常发育特征,,,,,,,,,,,,(2) 水系沉积物异常发育特征,(2) 水系沉积物异常发育特征,C. 土壤与水系沉积物金属含量间关系,矿体出露,5、采样方法与工作布局,,(4)水系分级,,,,,,,,,,,1,1,1,1,1,1,1,2,2,3,5、采样方法与工作布局 （1）采样密度 水系沉积物测量的采样密度主要依勘查目标的大小和要求取得的资料的详细程度而定，同时要考虑不同的工作阶段的工作目的、工作效率和地区的工作条件等。,2、采样方法与工作布局 （1）采样密度－我国 A. 16～32平方公里一个点。在交通特别困难，切割剧烈的山区甚低密度扫面中使用。如新疆、西藏、青海。,2、采样方法与工作布局 （l）采样密度－我国 B. 每平方公里1一2个点。在许多自然地理条件不同的山区，包括雨量充沛的南方及较干旱的北方，水系呈树枝状、水流速度中等的山区，以及水系呈羽毛状、水流湍急的陡峻山区使用。大量的实践都已证明这种采样密度不仅可以发现大中型矿床四周的水系沉积物异常。,2、采样方法与工作布局 （l）采样密度－我国 C. 每方平公里4一8个点。主要用于追踪和缩小大面积区城性异常。水系发育的中低山区可按每平方公里4个点的密度采样;在干旱山区，元素分散距离较短，采样密度应适当加大。,2、采样方法与工作布局 (2) 采样物质 由于金属在河道中不同物质内(如砾石、粗砂、细砂、粉砂、淤泥)的含量不同，因此，要求在进行水系沉积物测量时，在一个地区应尽量做到采样介质一致，便于对比。,3、采样方法与工作布局 (2)采样物质 前人研究结果说明：在正常山区（China Proper)应以采集淤泥及粉砂样品为主，但一般根据实验结果来定，特殊条件下可采集细砂甚至粗粒级部分。如我国北方和西北部一些受风成沙影响的地区，采集粗粒级部分可有效地排除风成沙的干扰获取比较真实的矿化信息，森林沼泽区可采集泥炭水系沉积物,3、采样方法与工作布局 (3)、样品粒级选择 粒级实验工作非常重要。,3、采样方法与工作布局 (4)、采样位置 如果在河道中找不到这种合适的、有较多细粒物质堆积环境，则应尽量靠近水流，在水流渗湿的岸边采样。在采样时特别注意避免两坡塌积物的稀释作用。,第二部分 样品加工一、样品筛分（土壤、水系沉积物）二、样品破碎、研磨,第三部分 样品分析测试,第四部分 资料整理与异常解释,谢谢大家！,