水文地球化学找矿一般原理及异常水晕

水文地球化学找矿的应用~

水文地球化学找矿是通过发现水分散晕来进行的，由于地下水一般循环深，因此，可以用来寻找埋藏较深的盲矿体。目前运用水文地球化学找矿可以寻找Cu，Pb，Zn，Mo，Ni，Cr，Co，V，U，Li，Rb，Au，Ag等金属矿床；B，P等非金属矿床；各种盐类矿床；石油、天然气等。应用水文地球化学填图，还可以评价隐伏内生矿化的远景及查明断裂构造。同时在研究环境保护、地震预报、温泉热水及水质评价等方面也具有一定的作用。
水文地球化学找矿适用于地形切割中等、水系发育、地表水受地下水补给的地区，以及运积物覆盖较厚及森林沼泽地区；地形平坦、水系不发育的地区则效果不佳。
水文地球化学找矿在区域地质调查、地质普查以及勘探中都可以应用。在区域地质调查中，应用水文地质调查方法，根据所获得的水文地球化学资料，可以了解调查区内水中成矿元素的分布规律，有助于分析构造、岩体和构造带的含矿性。在地质普查中，水文地球化学找矿主要是配合地质普查找矿，查明成矿远景地段和矿床位置，以及解释岩石中金属矿化现象的分布、构造断裂的含矿性和了解地球物理异常的性质。在详查和勘探阶段，运用水文地球化学找矿，可以发现盲矿体和确定勘探钻孔及坑道的合理位置和深度，以及预测一些隐伏构造和蚀变范围。
野外工作时，要根据目的与工作比例尺的不同（附表5），按要求采集各类样品。一般情况下，以区域含矿性评价为目的时，采集以地表溪流和一、二级河流为主的水样；以找矿为目的大比例尺测量时，样品采集以地下水为主的天然露头（泉）和人工露头（井、钻孔、坑硐）。所有水样应盛在干净、结实、带塞的玻璃瓶或塑料瓶之中。样品体积：一般简易分析500～1000mL，全分析为2000～3000mL。水样易沾污和变质，因此要及时分析。
复习思考题
一、名词解释
1.岩石地球化学找矿；2.气体地球化学找矿；3.生物地球化学找矿；4.水文地球化学找矿；5.原生晕；6.扩散作用；7.指示植物。
二、填空题
1.渗透迁移是由______造成，而扩散迁移是由______所造成。
2.矿床原生晕的形态可以有多种多样，概括起来可以分为五种：______、______、______、______和______。
3.原生晕分带的形成具有不同的观点，集中表现为：______和______两种观点。
3.原生晕分带的形成具有不同的观点，集中表现为：______和______两种观点。
4.水文地球化学找矿以地表水和______为研究对象。
5.植物体内的化学元素，根据其对植物的生长作用，可以分为三类：______、______和______。
6.指示植物可分为______和______。
7.气体地球化学测量分为：______和______。
三、判断题（对的打“√”，错的打“×”）
1.屏障植物是植物异常中指示较好的指示植物。 （ ）
2.原生晕就是赋存于岩石中的地球化学异常。 （ ）
3.原生晕呈现同心圆状围绕着矿体分布。 （ ）
4.矿体位于潜水面之上时会表现季节性的水化学异常。 （ ）
5.成矿作用可以造成比矿体大得多的原生晕。 （ ）
6.生物迁移是由于生物的迁移或吸附作用导致元素的迁移。 （ ）
7.原生晕是在成矿作用中与矿体同时形成，分布于矿体周围基岩中的某些元素（通常是成矿元素和伴生元素）含量增高的地段。 （ ）
8.应用岩石地球化学找矿最基本的条件是可以基岩出露。 （ ）
9.矿体及其原生晕、次生晕的冲刷和溶解程度取决于矿石成分、围岩性质、构造、地形条件、气候与植被发育情况。 （ ）
10.水文地球化学找矿是通过发现水分散晕来进行的，由于地下水一般循环深，因此，可以用来寻找埋藏较深的盲矿体。 （ ）
11.成矿作用中，成矿热液的迁移、运动主要是由渗滤作用和扩散作用来实现的。（ ）
12.矿床原生晕内指示元素的含量变化具有一定的规律，一般由矿化中心向外，其含量值逐渐变化趋向于异常值。 （ ）
四、问答题
1.地下水化学成分的形成作用有哪些？
2.试述原生晕元素溶解与迁移的影响因素。
3.试述原生晕渗透迁移和扩散迁移的特征。

在实际工作中，地球化学找矿是我们经常用到的方法。地球化学找矿是通过发现异常、解释评价异常的过程来进行的。异常可以存在于各种于不同的介质中，根据进行地球化学调查介质的不同，地球化学找矿可以分为以下几个方面：

1. 岩石地球化学找矿
2. 土壤地球化学找矿
3. 水系沉积物地球化学找矿
4. 水地球化学找矿
5. 气体地球化学找矿
6. 生物地球化学找矿

其中，岩石地球化学找矿是在查明岩石中元素分布的基础上，总结出元素分散集中的规律，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主要是岩石中的原生异常。

然而，在矿区开展地球化学找矿工作，到底该采用原生晕还是次生晕找矿？


顾名思义，原生晕是原生异常引起的分带，次生晕是次生异常引起的分带。


原生异常：又称岩石地球化学异常。是发育于基岩中的地球化学异常，也就是指在岩浆作用、变质作用、气成作用及热液作用等内生地质作用和沉积作用过程中与矿体或矿化同时形成的、赋存在基岩中的地球化学异常。

在各种类型的原生异常中以发育在热液作用形成的金属硫化物矿床四周的异常。这类异常是热液通过渗滤作用运移形成的，其形态与规模受围岩中的通道系统发育程度所控制。

次生异常：赋存在地表风化产物、水、空气或生物中形成的地球化学异常的统称。

矿体或原生异常在地表经风化解体后，异常物质在地球分散到各种介质中形成的地球化学异常。

按它们与介质形成的时间关系可分为同生次生异常和后生次生异常。按照它们的赋存介质和搬运形式的不同，又可分为残坡积异常，指异常物质以次生矿物碎屑赋存在基岩或矿体上方的残积物与坡积物中的异常；水系沉积物异常，指沿原生异常源所在汇水盆地的水系分布的次生异常，又称分散流；水文地球化学异常，指赋存于地表水或地下水中的异常；生物地球化学异常，赋存于各种生物中的异常以及赋存在地表上方的大气中和土壤孔隙中的气体异常。

原生异常工作手段：岩石地球化学测量

次生异常工作手段：水系沉积物测量、土壤地球化学测量、岩屑地球化学测量、气体地球化学测量、水地球化学测量、生物地球化学测量

我们惊奇的发现，我们现在要讨论的议题改了，改成上述的工作手段用于哪一类工作区的找矿工作了，我大体归类了一下。

1、岩石地球化学测量：多用于隐伏矿体找矿，部分用于矿区初期找矿。

优点：在预测隐伏矿体时，在钻孔中按一定深度取样分析元素变化或者在不同中段取样分析元素变化可预测盲矿体。

缺点：前期找矿过程中，由于受浅部的构造裂隙发育程度，上覆岩石的透水性等特征影响较大，如果矿体上覆岩石裂隙极不发育，透水性极差，找矿效果不理想。

2、水系沉积物测量：多用于大面积扫面工作

优点：速度快、效率高

缺点：有一些小矿体或者隐伏较深的矿体在水系混合稀释后得不到体现，异常迁移不远。

3、土壤地球化学测量：多用于B层发育或有A层覆盖地区找矿

优点：很多金属元素在B层中有不同程度的富集，具有放大异常的作用，找矿效果较为理想，是现代找矿最为常用的方法。

缺点：遇见B层富集系数小于1，甚至小于0.5时，会减弱异常，可能出现漏矿；异常迁移较远。

4、岩屑地球化学测量：比起岩石地球化学测量，在B层不发育的工区，更适合找矿，它可以一定程度上混合附近的物质来源，不容易漏矿。

优点：矿体一般在异常附近，可根据异常组合预测不太深的隐伏矿体。

缺点：筛分粒径极其重要，注意可能干扰的外来物。

5 、气体地球化学测量：一般测量F、Cl、B、Hg异常或者烃类异常，前者用于金属找矿，后者用于油气藏。

优点：飞行找矿，效率高。

缺点：基本没见人用过！

6、水地球化学找矿：极好的寻找深部矿体（靠地下水）。

优点：寻找深部盲矿体

缺点：水中离子积的相互影响，让数据处理工作无比庞大。

7、生物地球化学找矿：主要是植物地球化学找矿，其实不要说特征植物，研究程度不够，地域差异太大，现在能派上用场的主要是植物找金或找铜，因为植物对金、铜是无差别吸收，那么高度差不多的树木的树叶灰烬用于找金效果是不错的。

优点：可找深部金矿体及浅部铜矿体
缺点：分析要求有点高

水文地球化学找矿是普查矿床的地球化学方法之一。它的基本原理是利用地下水（或地表水）受矿体影响，化学成分发生变化的规律来指导发现矿藏。

金属矿区地下水的化学成分，就其形成机理、介质环境、元素的迁移方式和富集规律与一般地下水无本质上的差别。但是，由于金属矿体的存在，在地下水与其相互作用下，矿体中的某些化学元素会从矿物转入地下水中，在矿体及其附近形成某些特殊组份的异常水晕，或称水分散晕（图6-6）。水文地球化学方法的基本任务就在于揭露和发现这些异常水晕（水分散晕），从而推测矿体的可能位置。

图6-6　水分散晕示意图

1—第四纪沉积物；2—花岗岩；3—矿体；4—矿体水；5—晕水；6—泉；7—地下水流动方向

例如，金属硫化物矿床，在表生带游离氧的作用下发生氧化作用，其中在金属硫化物矿床中分布最广的黄铁矿（FeS₂）的氧化作用是按下式进行的：

2FeS₂+7O₂+2H₂O→2FeSO₄+2H₂SO₄

12FeSO₄+3O₂+6H₂O→4Fe₂（SO₄）₃+4Fe（OH）₃

Fe₂（SO₄）₃+6H₂O→2Fe（OH）₃+3H₂SO₄

由上式可知：黄铁矿（FeS₂）分解的最终产物是铁的氢氧化物和褐铁矿，同时形成游离硫酸（H₂SO₄）和硫酸盐〔Fe₂（SO₄）₃〕，而H₂SO₄和Fe₂（SO₄）₃易溶于水，使水的pH值降低，金属含量增高。

一般在金属硫化物矿床地区的地下水中，其化学成分具有如下一些特征：（1）水的pH值低，多为酸性水，但有例外；（2）大部分水中的

含量相对较高；（3）水中的成矿金属元素（如Fe、Cu、Zn等）及伴生矿物的组份含量增高。这样，富含硫酸盐及重金属的酸性水，在矿床外围形成非常明显的水分散晕。由于这种水多属潜水类型，在地形条件有利时溢出地表，给水化学找矿造成非常有利的条件。

水分散晕的分布范围及特征，决定于许多因素。水分散晕的发育条件有：

（1）矿体有良好的氧化带，一些矿体氧化后所形成的新矿物具有较大的溶解度，或矿体的矿物组成具有良好的导电性及不同的电极电位。

（2）矿体周围的岩石有较好的透水性能，使矿体物质或矿化组份不断地被带到地下水中。

（3）矿体围岩水交替缓慢，地下水与矿体有较长时间接触，使溶解在水中的物质不致很快被带走。

（4）围岩的性质要活性小。如果围岩性质活泼，则会使溶解在水中的金属元素与其发生化学作用而使之沉淀。

（5）要有适当的气候条件。适宜的雨量和气温是保证矿床氧化作用迅速进行的条件。雨量的过多或过少，都会影响异常水晕的形成和分布。

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