应用地球化学讲义

-.z应用地球化学讲义随着地球化学的迅速开展，其研究领域不断扩大，地球化学的实际应用也愈来愈广泛。本章不可能将地球化学在解决许多实用问题所得到的成就全部加以阐述，这里只拟就目前应用得比拟广泛的几个重要问题，作一简单的介绍。这几个问题是：地球化学找矿、微量元素与**及地球化学工程。第一局部地球化学在找矿勘探上的应用第一章绪论勘查地球化学是一门年轻的边缘学科，由于它是作为一种探矿方法〔地球化学探矿方法〕而开展起来的，因此在我国常简称为“化探〞。地球化学探矿方法系统测量天然物质(如岩石、土壤、水系沉积物、水、空气或生物)中的元素含量或其它化学性质，发现其中的地球化学异常，根据异常的线索找到新的矿床。这种方法是在30年代末期，在现代地球化学与痕量分析技术的推动下，首先在前苏联和北欧开展起来的。40年代以后，在工业化国家中，由于地表出露矿体大局部已被发现，找矿难度日益增大，这种方法才被引起重视，并广泛被传播应用于北美、西欧、中国和澳洲。定义：勘查地球化学是一种以地球化学异常作为主要研究对象，以矿产勘查为主要目的，并兼顾其它根底地质研究的系统的地球化学调查。勘查地球化学研究的对象：不但包括地球化学异常本身，而且还包括如何在给定的自然条件下经济、合理、有效地应用它去到达预定的找矿目的或其它目的。因此，勘查地球化学是一项高度综合性的工作，不但必须研究异常的发育特征、形成机制、评价方法及观察技术，还要注意与其它找矿方法的配合。对地球化学异常的研究不但涉及成矿元素，而且还包括非成矿元素；不但要注意成矿元素的集中局部，还要考察他们的分散局部；不但要研究结合在矿物晶格中的元素，还要探索存在于矿物以外的元素；不但研究其无机过程，还包括有机过程。勘查地球化学与地球化学的联系：我们知道，地球化学主要是研究地球和地壳中化学元素的分布、分配、分散、共生组合及迁移演化规律的科学；而勘查地球化学——“化探〞则是应用化学元素分布、分配、共生组合及其变化规律来指导找矿等的应用科学。二者是根底理论和实践应用两个有机联系的局部。勘查地球化学是运用地球化学的理论和方法，在地球化学勘查方面的应用科学，它是地球化学的一个根本研究领域，并已逐渐开展成为地质科学中一个重要的应用科学的分支。目前各国在勘查地球化学的研究中，广泛采用了这样的方法：即在地质与地球化学的理论指导下，在各种介质〔包括岩石、土壤、水、水系沉积物、植物、气体等〕中系统地采集地球化学样品，经过测试分析和数据处理，发现地球化学异常和其它地球化学标志，据此作为找矿的线索和依据，进而寻找矿床；同时用以解决一些地质等其它问题。勘查地球化学与其它学科的关系：一方面它广泛地从地质学、矿床学、地球化学、土壤学以至数学、化学等根底学科吸取养料，同时又用本学科的新发现和新资料充实这些学科。如大量的分析数据的积累，无疑是地球化学理论开展的一个重要源泉；新型“隐矿物〞矿床的发现以及矿源层的识别，对矿床学的开展起了推动作用；土壤中微量元素分布的详细资料，丰富了土壤学的内容。另一方面，大量地采用现代分析测试仪器及计算技术，从而对这些部门的开展给以有力的推动。如专门设备的研制，专业软件的生产等。勘查地球化学作为找矿勘探的一种重要手段，有关各类矿床的成矿地质环境与控矿因素的分析研究，矿床物质成分的研究，矿床物质在空间与时间上的分布，以及矿床的成因研究，都有助于勘查地球化学制定合理的工作方案，以及对于最终结果的评价解释。而勘查地球化学发现的元素含量的分布、分配规律，迁移、富集、分散规律，勘查地球化学方法的特点：依靠分析测试手段探测矿床的微观标志，无论有无矿物，都能检测出来。对于寻找不形成独立矿物似的稀有分散元素和低品位细分散的金属矿床，更是非常有效的手段。随着对矿产资源需求的增加和地表矿床的数量日益减少，大量待寻找的矿床不是被覆盖或埋藏较深，就是类型特殊、条件较为复杂而未被认识，这时勘查地球化学显示出它的优势。找寻隐伏盲矿，它是行之有效的重要手段；对发现新的尚未被认识的矿床类型，它所提醒出的地球化学异常特征，能为之提供最根本的重要依据。作为地球物理探矿方法的有效辅助手段，在评价地球物理异常时，可以排除其多解性。在一定程度上来说，勘查地球化学是一种直接的找矿方法，因此对于成果的解释，较地球物理探矿方法简单、直接。同时它比地质钻探等投资少。快速、经济。不同比例尺的区域性地球化学勘查，可以查明大*围或局部地区内成矿元素及其伴生元素的分布、分配、迁移富集规律、元素共生组合和存在形式等微观现象，进展区域地球化学制图和地球化学分区区划，是国家的根本图件，是勘查地球化学的一项战略任务。它不仅可以指导成矿预测、缩小找矿*围，减少找矿的盲目性，而且也是环境质量评价，进展经济区划等方面的重要根底资料的依据。我国地域广阔，大局部地区的地质研究程度不高，特别是遥远地区。开展大面机的勘查地球化学工作，不仅可以划分出成矿有利区，而且还可以为详细的地质地球化学工作打下坚实的根底。勘查地球化学在地质领域尤其是根底地质研究中的应用日益广泛，可用来解决许多地质上的疑难问题。例如地层特别是亚地层的划分和比照，准确地划定地质界限，深刻认识地质构造的开展历史、岩体时代和成因的划分，迅速评价岩体的成矿专属性和含矿远景，以及成矿的物质来源和矿床控矿因素的说明等方面。勘查地球化学简史：最早的文字记载，可追索到2000多年前的?管子.地数篇?，“山上有赭者，其下有铁；上有铅者，其下有银，上有丹砂者，其下有铢金金，上有磁石者，其下有铜金，此山之见荣者也。〞又云：“凡天下名山五千三百七十一，出铜之山四百六十七，出铁之山三千六百有五。〞由此可见早在春秋时代的人们不但已经摸索出了*些矿物和元素的共生关系，分带规律，而且明确地用于指导找矿，进而对矿产的区域分布也有所调查和总结。国外有关地球化学找矿记述的古典文献出现于中世纪。也有人推测可能在八世纪时人们就知道利用植物帮助找矿。1546年在巴塞尔出版的“论金属〞，对水地球化学找矿进展了较为详细的描述，并分出了六类水质：盐质、碱质、硫质，硫酸质、铝质，沥青质。现代勘查地球化学是以快速、灵敏的微迹元素分析技术的应用为标志。1932年前后，前苏联的物探人员为了解决物探异常的矿与非矿问题，在地质地球化学原理的指导下，系统地采集地表的土壤样品，用光谱分析测定其中的成矿金属，最初是Sn，后来扩大到Cu、Pb、Zn、Ni、W等，这一方法叫金属量测量。不久在北欧也开展了生物地球化学勘察工作。前苏联学者萨弗朗诺夫，谢尔盖也夫等二站以后英国经济地质学家Webb50年代，我国的谢学锦、*帮墚等在**月山开展化探实验，用简易的化学方法研究了土壤、水系沉积物中的铜异常，并发现铜矿指示植物—海州香薷〔铜草〕七八十年代开展谢学锦提出“区域化探全国扫面〞方案。勘查地球化学的分类：根据取样对象和地球化学异常所富存介质类型的不同进展划分，主要有：岩石地球化学勘查，土壤地球化学勘查，水系沉积物地球化学勘查，湖积物、水化学勘查，生物地球化学勘查，气体地球化学勘查等。根据工作面积大小与详细程度，化探可分为区域化探〔地球化学踏勘、地球化学普查〕和矿区化探〔地球化学详查、地球化学精查〕：勘查地球化学工作根本流程：景观的地球化学研究和实验工作；水系河底沉积物测量查明矿化远景*围的河底沉积物详细找矿；为了确定异常来源的土壤或风化壳的取样；为了提醒矿床或与其有关的原生分散晕研究的基岩取样。**组合规律等，也有助于矿床学对前述诸多问题的解决。与遥感科学的关系。勘查地球化学的取样对象岩石新鲜的全岩，蚀变岩石，岩石裂隙壁，风化岩石，造岩矿物及其中的包裹体，富矿物，斑晶与基质，角砾和胶结物矿石粉碎的矿石，精选的单矿物〔包括金属矿物及脉石矿物〕，矿石中各组成矿物，单矿物中的气液包裹体及子晶土壤表土，心土，母质土，腐殖质，土壤中的重矿物及结核〔钙质、铁质、锰质〕，土壤中的各种粒级水系沉积物水流中央的活动性沉积物，河床泥炭，河漫滩及洪积物，砾石及其上的铁、锰质被膜，水系沉积物中的重矿物，轻矿物及铁、锰结核，泉华及铁染物质，湖塘中心及边缘的底积物，沼泽物质，冰积土及冰川终积物其它地表沉积物风成沙，黄土，倒石堆，雪原堆积物，山麓堆积物水体泉水、井水、矿坑水、溪水，河水，湖水，雪、冰川水，雨水，渗出水，深层海水等气体大气、壤中气，水中溶解的气体，岩石中的气体，气溶胶，大气中的漂尘生物体植物的根、茎、叶、花、果实、种子、嫩枝，褐藻，水生苔藓，蚁巢，鱼肝，蜜蜂身上的花粉，食草动物的粪便等勘查地球化学工作样品数的分布：根据地质、地形、气候、勘查精度、矿种工程等因素加以选择，按照前述流程，一般的取样比例为：土壤——57%，河底沉积物——23%，岩石——14%，水、植物及其它——6%。第二章地球化学背景和异常物质的非均一性是自然界的普遍规律。地壳中化学的含量分布特征，亦显示出明显的非均一性。这种非均一性，表现为：1〕组成地壳的各类化学元素的平均含量上有极大的差异；2〕化学元素的含量分布在空间上的差异性；3〕在时间上与地壳的演化历史上化学元素分布所表现出的差异性等。目前所知，地壳是由90余种化学元素及其同位素组成的，它们组成了各种岩石和矿物，并且组成了地壳的岩石圈。研究整个地壳*围内各种化学元素的平均含量，是地球化学的根本任务之一，历来受到各国地球化学家的重视。他们采用各种方案，测定地壳中各个元素的平均含量，即所谓“克拉克值〞。为了便于比照地壳中各元素的平均含量分布的差异性，我们根据Taylor(1964)的资料，编制了地壳中化学元素平均含量序列表〔表，地壳中化学元素平均含量序列〕。该表清楚地显示出，各类化学元素在地壳中的平均含量的差异性十分显著。例如氧、硅、铝、铁、钙、钠、镁及钾等8种元素的平均含量计为99.34%，而其余80多种元素的平均含量总计仅为0.66%。地壳上不同的区域，*些元素的平均含量亦显示出明显的差异性。例如，有的区域富集*些特征元素，这些元素在该区域内的含量值高于地壳中的克拉克值，于是在该区域形成以这些元素为主的所谓地球化学省；而在有的地区，*些元素的平均含量极其卑微，甚至低于这些元素在地壳中的平均含量。即使在一个地区内，例如一个地球化学省的*围内，化学元素的分布也是不均匀的。在一些地段，由于特征的地质构造作用和成岩成矿作用的结果，因此造成*些成矿元素相对富集，而在另一些地段成矿元素相对分散。这就是元素的局局部布问题。由此造成矿化带、矿田与矿床等。地壳中化学元素含量分布的差异性，在时间上，在地壳的演化历史上表现出来。例如华南地区不同时代的花岗岩其微量元素的平均含量，就显示出明显的差异。时代较老的雪峰期与加里东期的花岗岩较为富集亲铁元素铬、钒、钛以及锶、铜等；而时代较新的燕山期花岗岩则富含钨、锡、铍、锂、铌及钽等。〔地球化学找矿p22.图1-6;图1-7〕(勘查地球化学p13.表1-2)化探中通常使用不同的单位来表示不同的含量级次：1ppm=10-4%=1g/t=1ug/g，表示微量元素；1ppb=10-7%=1ng/g，表示超微量元素；1ppt=10-10%=1pg/g，表示超微量元素。地球化学储量：按照元素的地壳丰度值计算出来的，目前还不能经济地开发提取出来的局部；如按Taylor1964年的元素地壳丰度，取地壳的平均密度为2.7g/cm3，则可计算出每1km3普通“地壳〞中含有1.5亿吨铁，15万吨铜，7.5吨铀。资源：在地球化学储量中有可能被人类在现有的技术水平上开采的局部；矿产储量：在资源中已经探明的局部叫做矿产储量；矿化度：资源量占地球化学储量的百分比。资源与地壳丰度的关系：R=K•AK为估算系数，与该元素的矿化度、地壳总质量、预期的开采深度及矿床分布密度有关。地球化学背景由于地壳中化学元素在区域分布上的差异性，因此形成化学元素分布的地球化学背景及异常。研究目的：判断地球化学异常；研究地球化学旋回。〔地球化学旋回示意图〕在一定的区域*围内或一定的地质体内，一些特征的成矿元素及其伴生元素的含量处于正常状态，则这些区域或地质体则称为*些特征元素的地球化学背景区。这里所说的正常状态，主要是指没有受到矿化影响的情况下，一些特征的成矿元素及其伴生元素的含量变化处于“原始〞状态。在背景区内，*些特征元素的平均含量值，称作这些元素的区域背景平均值，简称为背景值。背景值是指化学元素的正常含量，即在没有受到矿化影响的情况下，指示元素在原始状态下的平均含量。为此，为了求得*一区域或*一地质体内*一元素的背景值，应该避开矿区或矿化带取样。在统计计算时，必须将那些过高含量或过低含量的值剔去，因为它们不属于正常含量*围。背景值既然是指*一特定的区域内或*一地质体内化学元素的正常含量，因此不同的区域不同的地质中*一化学元素的背景值不一定一样，甚至存在着显著的差异性。因此要按不同的区域与不同的地质体，分别一一统计计算。背景含量是在一定的*围内元素含量变化的一系列数值。而背景平均值也不是一个确定的数值，它与参加统计计算的数据个数、样品的分析方法的精度以及计算方法的选择等，都有密切的关系。也可以说是这些因素的概率函数值。在勘查地球化学中，背景值确实定是十分重要的。因为它是划分异常区与背景区的根底，是将两者别离开的“尺子〞，而仅仅用克拉克值尚缺乏以将两者区别开。为了说明这一问题，试举一例。表1-2华南地区不同时代花岗岩中锡的平均含量表1-2为华南地区不同时代花岗岩中锡的平均含量值。该表显示，华南地区花岗岩中锡的含量平均值背景值，均高于全球花岗岩的平均含量值。假设事先人们不了解华南地区不同时代花岗岩中锡的含量分布特征，并未计算其背景值，则仅仅用全球花岗岩锡的含量平均值3pmm作为区分异常区与背景区的标准，这样势必将锡平均含量高于3pmm的花岗岩体划作锡的异常区。如表1-2所示，这样有可能将加里东晚期、海西-印支期及燕山期的花岗岩体均作为锡的异常区。事实上，这些时代的花岗岩体中锡的含量尽管为酸性岩中锡的平均含量的几倍甚至几十倍，但仍属背景的*围。地球化学异常地球化学异常区是相对于地球化学背景区而言的，是指与地球化学背景区有显著差异的元素含量富集区或贫花区。在异常区内，各种自然介质中，指示元素的含量与周围的背景区有明显的差异，则该指示元素的含量称为地球化学异常值，简称异常值。一般地说，异常区内指示元素的含量往往高于背景区，这样的异常区称作正异常区，一般所说的异常，即指正异常。但是，在一些矿化蚀变带中，由于蚀变交代作用，将原岩中的*些元素带出，使这些元素在蚀变带中的含量低于背景区，从而造成这些元素的负异常。地球化学异常的形成主要是由于元素的集中与分散的结果，究其原因有以下各点：1〕成矿作用；2〕非矿化的其它地质作用；3〕非地质作用，如人为的干扰与污染等；4〕地球化学研究中造成的〔如采样、样品加工及分析等〕。目前关于地球化学异常的分类问题，原则尚不统一，争议较大。我们按照异常的成因与所赋存介质的不同，将异常分为原生的与次生的两类。所谓原生异常，主要是指在岩浆作用、变质作用、气成作用及热液作用等内生地质作用过程中所形成的地球化学异常，以区别于表生作用所形成的次生异常。在目前的一些勘查地球化学文献中，对于沉积岩中的地球化学异常亦称为原生异常。这样，原生异常的涵义不仅是“内生作用〞中所形成的异常，而且包括沉积作用所形成的异常。所以从广义上说，原生异常是指赋存于固化岩石中的地球化学异常。所谓次生异常，是指表生作用中所形成的地球化学异常。这类异常赋存于地表的疏松覆盖物、水系沉积物、水、空气和植物体等介质中。对次生异常按其赋存介质及其与异常源的空间关系，可进一步细分为：赋存于基岩或矿体上方的残积物与坡积物中的次生异常，称为残积-坡积异常。这类异常是在残积-坡积物的形成过程中同时形成的。因为它的下方往往就是隐伏矿体或隐伏的异常源，异常与隐伏矿体有对应的空间关系，所以亦将其称为残积-坡积次生晕，或简称次生晕。赋存于水系沉积物中的地球化学异常。因为该类异常是沿异常源所在地汇水盆地的水系分布的，所以通常又称作分散流。赋存于地表水与地下水中的地球化学异常，称作水文地球化学异常。赋存于生物〔主要是植物〕中的地球化学异常，称为生物地球化学异常。以气体状态存在的地球化学异常，称作气体异常。这类异常在于地表上方的大气中，亦存在于岩石与土壤的孔隙中。还有一些次生异常，如赋予存于冲积物、塌积物、湖积物及风积物中的异常等。这些异常，目前在我国地球化学找矿的意义还不大明显。地球化学晕地球化学晕，也称为地球化学分散晕，简称分散晕或晕。这是一种局部性的地球化学异常。分散晕或晕是指赋存在矿体或异常源周围各种介质〔如岩石、土壤等〕中的地球化学异常。无论是沉积矿床、岩浆矿床以及热液矿床的围岩中所形成的原生晕，或者是矿床与异常源上方的残积-坡积物中所形成的次生晕，均与矿床或异常源有对应的空间关系。它们或者是分布于矿床或异常源的四周〔例如原生晕〕，包围着矿体或异常源，表现为一定的立体几何形态，或者是分布于矿床或异常源的上方〔例如次生晕〕，表现为一定的平面几何形态。晕是由于矿体或异常源的元素迁移富集与分散的结果。对于原生晕来说，如同矿床或矿体的形成一样，是由于成矿元素及其伴生元素迁移富集而形成；对于次生晕来说，是由于矿体或异常源在表生条件下迁移分散的结果。由上所述，地球化学晕是一种特殊类型的地球化学异常，它与矿床〔或异常源〕有对应的空间与成因关系。对于那些*围很大的地球化学省或区域性的地球化学异常，很难确定其异常源或富集中心，这样大*围的异常不能称为晕。对于水系沉积物地球化学勘查所发现的分散流，亦不能称作晕。因为分散流是沿着矿床或异常源所在汇水盆地的水系分布的异常，它并非紧紧围绕着矿床或异常源，而与之有一定的距离，显然不属于晕。此外，对于原生晕或次生晕中根本通过一条地球化学剖面线所显示的异常，或者通过矿床的勘探剖面所显示的异常，也不能称作晕，只能称作异常。总之，“异常〞是涵义较广的概念，它既包括以晕的形式存在的异常，也包括不是以晕的形式存在的地球化学异常；而“地球化学晕〞是有关异常特殊存在形式的概念，它只是地球化学异常的类型之一。因此在应用这个概念时，应注意它们之间区别与联系。地球化学异常的参数值对于*一种元素所形成的单一组成异常，有以下参数值：异常下限值、异常衬度值、异常浓度〔强度〕、异常面积、异常规模以及异常浓度梯度等。对于多组分的综合异常来说，除了上述各单一组分异常的参数值外，尚有异常的组分特征及组分的分带性特征等。1．异常下限又称为背景上限，它是划分异常与背景的临界值。大于或等于此值者，为异常*围，小于此值为背景*围。在背景区，指示元素的背景含量不是一个特定的数值，而是在一定的数值*围内变化的一系列数值，则这一系列数值中的最大值，就是背景上限值。超过这个数值界限，就属于异常*围。如果从异常的角度来看，它是异常*围内最低的数值〔图1-2〕。早期的化探工作，可以遇到接近地表或直接出露的强矿化地带，由此造成的异常，很容易就能识别出来，如在50ppm背景上发育1000ppm的异常。这时确定背景上限也比拟容易。随着化探工作的深入，对低缓异常和负异常的圈定开场受到重视，这时正确求得背景上下限便具有决定性的意义。最简单的方法是在一条通过矿体并延伸到无矿化地区的长剖面上，在无矿化地区的含量起伏的中央部位及最大幅度上目估作出两条直线，分别代表背景值及背景上限。为了使这种人为的选择更可靠一些，最好附有地质剖面。这一方法简单，但需要经历，且只适用于矿区化探的局部地区。〔见图，根据地球化学剖面经历地确定背景值和异常下限值〕。在背景*围内，当参与统计计算的数据个数、样品的分析方法精度以及背景平均值的统计计算方法确定后，可以认为所计算出的背景平均值近似为一个恒定值。如果通过实验工作，在未矿化地区取了足够多的样品，例如50个以上，则可以获得一个背景分布的完整资料，此时求背景值C0与背景上、下限Ca就比拟容易。常用的公式为Ca=C0+RS。背景值C0衡量背景区内元素含量变化集中性特征，S为标准离差，衡量背景区内元素含量变化的离散性特征。R为决定可靠性的一个系数。R选在1—3之间。具体数值要看当地异常与背景的发育程度与工作目的而定。R值选得大些，即背景上限划得高一些，所得异常可靠。但把一些弱异常切掉的可能性也答谢；反之，异常*围变大，但可能把背景的一些波动也当成异常。所以，R值的选择，是在这两类错误之间进展权衡。一般来说，化探工作宁可增加一些无意义的异常而增加解释与验证的困难，而不愿漏掉异常，所以R值的选择通常是比拟低的。例如，在一定的信度〔例如信度α=0.05〕下，异常下限值则为：中——背景平均值；Sb——标准离差值。背景平均值与标准离差值Sb可分别由以下统计公式求得：(I=1,2,……N)式中N——参与统计计算的数据个数；Ci——第i个样品的含量高〔单位%或ppm〕。利用概率格纸可以把上面的计算大大简化。概率格纸是一种特殊的坐标纸，其中一个轴的刻度以正态分布积分函数值分度，另一个轴用普通分度〔适用正态分布〕或对数分度〔适用对数正态分布〕。一个正态分布的数值与对应的累积频率〔F〕绘制在这种纸上就成为一条直线，这条直线的斜率就是标准离差S的度量〔图，应用概率格纸确定背景值和异常下限值〕。根据实测数据的点是否根本分布在一条直线上，就可以检验出这批数据是否服从正态分布。在概率格纸上绘制出代表*一正态分布的直线之后，就可以读出任意一个分位数值，分位数就是*一累积频率所对应的含量值。例如50%分位数就是平均值，84.1%分位数就是平均值加一倍标准离差，97.7%分位数就是平均值加上二倍标准离差等。分位数是一组很有用的统计特征数。2．异常衬度异常衬度〔或对衬度、比照度〕是指*一指示元素所形成的异常含量平均值与异常所区域该元素的背景平均值〔或异常下限值T〕的比值；可依异常的衬度值比照不同的区域内*一指示元素所形成的异常强度。这是因为，所欲比照的指示元素，在不同的区域内背景平均值存在明显的差异；其次各个区域的样品在分析方法上亦存着系统的偏倚。显然，在这样的情况下，不能直接依据样品的分析结果，比照不同区域内*一指示元素的异常强度。而衬度值则可消除以上两方面的影响，可用以比照同一元素的不同的地区所形成的异常强度，显示异常相对于背景的起伏变化状态。3．异常强度即异常浓度。它是指指示元素含量值的大小。*一元素所形成的异常强度，可用其异常含量平均值度量。如果异常多为高含量值组成，可用异常的最高含量值度量。依照异常强度大小，可对其进展浓度分带，如高值带、中值带及低值带；或者分为内带、中带及外带。异常强度是评价异常的一个因素。异常源或矿体中元素含量的上下，对异常强度来说，是重要的制约因素。在一定的条件下，可以根据异常强度的大小预测异常源或矿体中元素含量的矿化规模。但是，异常强度除了异常源或矿体中元素含量的因素所制约外，还要受到其它许多复杂因素的影响。例如矿体或异常源的覆盖层厚度就是影响异常强度的重要因素。如果覆盖层厚度较大，尽管矿体中元素含量较高，也很难在地表形成较强的异常；如果矿体埋藏较浅，或者已被剥蚀得厉害，使矿体大局部出露于地表，即使其中成矿元素的含量不一定很高，也可能形成较强的异常。此外，指示元素的活动性，周围介质的物理-化学环境，都会影响异常强度。因此，在评价异常强度的找矿意义时，要全面地分析上述各种因素对异常强度的影响。4．异常面积即以异常下限值所圈定的异常*围。异常面积是评价异常十分重要的因素，它较少受地表因素的影响。5．异常规模是综合了异常强度与面积〔或宽度〕而提出的参数值。异常规模往往用异常线金属量或面金属量度量。线金属量值：在一个地球化学异常中，为了比照各剖面线的异常规模大小，必须求各剖面线上的异常金属量值。如果测线上各采样点是等距的〔图，等距采样线金属量计算图示〕，则线金属量值可按下式计算：式中Li——由第i条测线上金属量值，单位米·ppm；——第i条测线上的异常平均值，单位ppm；——异常外围背景平均值，单位ppm；θ——第i条测线与异常长轴方向的交角。当采样点为不等间距时〔图，不等距采样线金属量计算图示〕，第i条测线上的线金属量值则为式中lj——由第i条测线上*一端点至第j个采样点的距离；——第j个采样点所控制的实际距离，单位米；CAj——第j个采样点的异常含量，单位ppm；其它符号同前。计算异常面金属值应用如下的公式：式中Ps——异常面金属量值，单位平方米·ppm；——异常*围内异常的平均值，单位ppm；——异常外围的背景平均值，单位ppm；S——异常面积，单位平方米。由于各地区的背景不同，在比照不同地区*一元素所成异常规模时产生了困难。为了消除背景值的影响，取得统一量纲，提出了标准化面金属量值的概念。或者式中NAP——标准化面金属量值，单位平方米；、、T及S——分别为异常平均量值、背景平均值及异常面积。6．异常浓度分带性也称为异常浓度梯度。它也是评价异常的重要因素之一。一般地说，一个具有工业意义的矿化异常，往往具有较为明显的浓度分带。由异常的中心至边部，可区分为几个较为明显的带。但是对于那些分散矿化作用所形成的异常，或者在非矿化的地质作用所形成的异常，分带性就不明显，甚至根本不具有分带性。度量异常浓度分带性，可借用物理-化学上的“浓度梯度〞的概念。所谓“浓度梯度〞是指沿着元素扩散的方向上，*一点的元素浓度对距离的变化率〔即〕，叫做元素在该点的浓度梯度。在具体应用时，往往用平均浓度梯度近似的代表浓度梯度。异常中*两点的含量差值与该两点的距离之比〔〕叫做该两点之间的平均浓度梯度。可在异常的*围内重复测定假设干个平均浓度梯度之值，取其均值，即为该异常的浓度梯度之值。当进展重复测定时，使各次测定的两点距离尽可能相等。异常浓度梯度值越小，说明元素所成异常的分带性不好，当此值趋近零时，说明异常不具有分带性；反之，浓度梯度值较大，说明异常的分带性较好。7．综合异常组分特征一般来说，多组分的异常要比单一组分的异常有意义得多。异常组分的复杂性，反映了形成异常的矿床其组分的复杂性。矿床组分的复杂性，说明矿床是经历多期多阶段的矿化作用过程，有可能形成有价值的矿床。此外，根据异常的组分特征，必然在异常的组分上显示出来。地质体中元素含量的概率分布任何一种岩石或矿物中元素的含量，在排除了所有可能识别的影响因素之后，仍然是有起伏的。这种起伏带有随机的性质，对于一组有起伏的数据，求其平均值是最经常使用的处理方法。但是，只是一个平均值并不能反映一组数据的全貌。例如，三个样品中金的含量都是2ppm，平均值是2ppm，而含金量分别为0.5ppm，2ppm，3.5ppm的样品的平均值也是2ppm。但从含量分布来看，两者显然不同，所以单纯用一个平均值，就把反映金含量离散程度的信息丧失了。要描述一组随机变量，最严格的方法是用数理统计方法求出它的概率分布函数，即概率P与含量C的关系：F(*)=P(C≤*)=∫*-∞ƒ(C)dC式中是ƒ(C)概率密度函数，P(C≤*)读作含量小于等于给定*值的概率。对于任何一个地质体中的任何一种元素，F(*)是存在的，可以把具有一个完整分布的地质体叫做一个总体〔母体〕。但对于一个总体内的具体形式，却引起不少争论。争论的焦点是，一方要把*种分布型式作为普遍规律来推广，而另一方却不成认，而双方都只有一些有限的例子。实际上，由于地球化学对象非常复杂，取样的数量又有限，所以分布型式的问题，至今没有明确同意的结论。但从数理统计的角度来理解，可能更有实用性。对于一个随机变量*，只要它们的各次观察值之间的差异是由无数因数所引起的，而这些因素中没有一个是突出的，则它的概率分布自然地趋向正态分布〔大数定律〕。这一概率分布函数是由大数学家高斯推导出来的，所以也称高斯分布。正态分布有两个参数μ，σ，其形状如图1—8所示。μ叫做数学期望，σ叫标准差，可以通过实际观察数据来近似地估计。μ=0，σ=1的正态分布叫做标准正态分布，它的积分形式可以查表。在处理数据时，从原始分析结果出发，首先把含量分成间隔，然后统计落在各间隔内的样品数〔频数〕再除以样品总数，求出频率。以频率对间隔作图，就是常用的直方图。直方图是对密度函数的一个近似表达。利用计算所得的算术平均值和标准方差代入积分函数公式中替代μ和σ就可以得出一条拟合曲线，将这条曲线与实测的直方图相比，看其符合程度，就可以判断实测分布是否服从正态分布。这就是所谓的分布型式的检验。当然，还有其它的检验方法，如*2检验法，偏度峰度法，柯尔莫哥洛夫—斯米尔诺夫法等，这些在数理统计中都已有讲述。根据资料，常量元素的分析结果比拟接近正态分布，而微量元素的直方图往往向高含量方向延伸，形成正向不对称性。1954年阿伦斯发现，将原始数据转换成对数值再作图，则大多数微量元素的直方图的对称性大大改善了。因此，他认为微量元素服从对数正态分布。现在，大量的数据处理都是按对数正态分布的规律的，但也有一些数据，即使经过对数转换，仍不能服从正态分布，因此有人提出了各种不同的转换方法。如指数转换、平方根转换等。必须注意的是，这种对数据进展的转换，主要是为了满足*些统计分析的应用条件，而不是为了研究原始数据的分布型式。地球化学数据的分布型式问题，与元素所经历的地球化学历史及其在地质体中空间分布情况有关。可以经历性地概括为：结合在多种矿物的元素，服从正态分布。如根本造岩元素及与其密切相关的分散元素，象花岗岩中的Ga、玄武岩中的V等；集中在一、两种矿物内的元素，呈对数正态分布。如花岗岩中的V及大多数造矿的微量元素；由屡次地球化学作用叠加形成的含量呈正态分布；单一地球化学作用形成的含量常呈对数正态分布；通过扩散作用形成的元素浓度呈对数正态分布，通过对流混匀作用形成的元素浓度呈正态分布；二次不同的地质作用，可以引起二种类型一样而参数不同的分布。而样品的分析误差对元素含量的分布特点也有影响。在同一岩石样品中，Be和Zn的分布，根据化学分析数据分布是正态的，而光谱分析的结果则是对数正态的。对实测数据进展分布类型区分的目的是双重的：首先是为了正确的选择，包括求得背景值及背景上限在内的各种后续数据处理方法；其次是通过对分布型式的检验直接得出一些地球化学找矿信息。但在实际工作中，由于数据个数有限，所得结论具有统计的不确定性。地球化学标志：一切能提供找矿信息或一般地质信息的、能直接或间接测定的地球化学变量。包括参数性和非参数性两类。前者测量结果可以用数字表示，后者只能定性地用有无、大小、强弱、深浅等描述地球化学标志包括有指示元素的异常含量、指示元素的组合、不同指示元素的比值〔如元素对的比值、组合晕的比值〕；*些特征的指示矿物的组合；*些矿物中微量元素的含量分布特征；反映成岩成矿条件的物理-化学参数值，如温度、压力、氧化-复原电位〔Eh〕及介质的酸碱度〔pH〕；同位素的含量及其比值等。以上各类标志中，应用最为广泛的是指示元素的含量分布特征，经常用作找矿的指示。地球化学标志的种类化学元素的含量造矿元素，造岩元素，伴生元素含量的各种分布的统计特征数特征存在形式水溶性形式，可交换形式，次生矿物形式，硫化物形式，硅酸盐形式各种组合关系简单的比值，各种相关系数，各种多元统计特征数，累加与累乘指数等同位素特征δ18O，δ34S，87Sr/86Sr，208Pb/206Pb等物理化学参数pH，Eh，T，P，ƒo2等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。所选择的指示元素，既可以是*一类矿床的矿化富集组分，亦可以是矿床的特征伴生组分。前者称为直接指示元素，后者称为间接指示元素。成矿元素：如Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo等；伴生元素：如Ag、As、Hg、In、Cd、Ga、Ce、Co、Bi等。运矿元素：如F、Cl、S、B等，这些元素往往和主要成矿元素形成易溶的络合物，对成矿元素的迁移起重要作用。控矿元素：如K、Na、Ca、Mg等，它们组成缓冲体系，决定了热液的pH条件，从而控制者其它元素的沉淀与溶解。最低浓集系数：以*一元素的最低可采品位除以该元素的地壳丰度，它表示形成相应矿床所需要的起码的富集倍数。〔表主要成矿元素的最低浓集系数,p19〕指示元素的存在形式：独立矿物的形式。如方铅矿是Pb的独立矿物，辰砂是Hg的独立矿物等。金属矿物和蚀变非金属矿物中的混入物形式。主要是指矿物的类质同象混入物、固溶体别离物等。如黄铁矿中的镍、钴含量随黄铁矿晶胞参数的改变而改变，是以类质同象形式存在的典型离子。被矿物颗粒外表吸附及被孔隙水溶解的形式。选择指示元素时，应当从两方面加以考虑：一是指示元素的指示作用如何。所选择的指示元素所成异常能够指示矿体的空间位置，或者指示找矿方向。所选择的指示元素组合，能够区分矿异常与非矿异常。而且这些指示元素所成异常衬度较大，其规模也较大，易于发现。一是元素在分析测试方面的经济效果。如果直接指示元素分析方法的精度〔精细度、灵敏度与准确度〕和经济效果能够到达要求，则首选直接指示元素。因为它可以直接地指示可能存在的矿化类型。例如，在找铜矿时，效果最为显著的指示元素为铜。如果直接指示元素在地质效果和分析技术上均达不到要求，则就选择那些矿化组分伴生的其它局部。例如，由于金元素的分析费用昂贵，加之金在地质体中含量一般是卑微的，因此以往运用勘查地球化学方法找金矿时，极少用金元素作指示，而往往用与金矿化相伴生的其它元素作为指示。近年来，随着金的微量分析技术的改进，提出了“依金找金〞。即使如此，也提出了利用伴生组分作为找金矿的指示。如利用砷、锑、铋、汞、铅、铜、钼、银、锌及钨等作为金矿化的指示，其找矿效果较之单一金元素作为指示的效果为好。这是因为，这些伴生元素所成异常的*围较之金元素的大，且探测深度也较大。再如，找铌钽矿床时，很少用铌钽元素作指示。这是因为，在铌钽的分析方面，尚缺少快速、灵敏的分析方法。所以往往选择锂作为钽矿化的指示元素。因为锂的分析方法并不难，它的迁移能力大，所成异常*围较铌钽的大得多。指示元素选择的正确与否，直接地影响到找矿效果的好坏。可采用如下的方法选择指示元素：1〕了解工作地区各类地质体〔尤其是矿床及其围岩〕的物质组分特征，作为选择指示元素的参考。如果是在矿区或矿化较好的地段进展勘查地球化学工作，一般说来，这些地段地质研究程度提高，对各类地质体〔如地层、岩浆岩及矿床等〕物质组分的资料较为详细。如果是在新的地区工作，可能还没有工作地区内各类地质体的物质组分的分析资料，则必须采集各类基岩〔包括各类矿石及蚀变围岩〕样品，进展光谱全分析或采用其它分析方法，根据假设干样品分析资料的统计结果，即可了解各类矿石和围岩中物质组分特征，特别是微量元素的组分特征，以此作为选择指示元素的参考。2〕注意研究工作地区矿床的建造类型。一定建造类型的矿床，有其特征的元素共生组合类型。例如岩浆岩的铜镍疏化物矿床，其特征元素的共生组合为Cu-Ni-Co-S-Pt等，斑岩铜矿特征的元素共生组合Cu-Ag-Mo-Au-Pb-Zn等。根据矿床建造类型的分析，有可能确定指示元素的组合。3〕注意研究与搜集矿床单矿物中微量元素含量分布的资料。单矿物中微量元素的分布资料，为指示元素的选择往往能提供十分可靠的资料。例如，班岩铜矿及夕卡岩铜矿床的黝铜矿中，往往是富含银的，因此银元素可作为这两类铜矿床的良好指示。铅锌矿床的方铅矿中银的含量也很高，闪锌矿中镉的含量也往往很高，因此银、镉可作为铅矿床的指示。4〕注意研究直接指示元素与间接指示元素的相关关系。为了正确地选择伴生元素作为找矿的指示元素，要根据矿石和岩石样品中各类元素的分析资料，进展回归统计计算，确定元素之间的相关关系。例如，在班岩铜矿与夕卡岩铜矿中Cu-Ag、Cu-Au之间，蚀变铌钽花岗岩中Nb-Li、Ta-Li、Nb-Cs之间，往往是密切相关的，因此Ag及Cs、Li可分别作为铜矿和铌钽矿床的指示。5〕参考国内外已有的地球化学找矿实例，结合自己欲找的矿床类型，初步地确定指元素，并在以后的找矿实践中加以检验所确定的指示元素是否正确。此外，为了正确地选择指示元素，了解自然界元素的共生组合规律，是非常必要的。表1-3所列元素的共生组合，可供地球化学找矿的参考。地球化学省地球化学急变带：不同块体结合带地段的两侧一样时代〔准同时代〕、一样成因类型，并与深部壳幔相互作用有关的岩石、矿床、流体的同位素与微量元素体系存在显著差异，在边界地段则表现出短距离的急剧变化。这些地段被称为“同位素地球化学急变带〞〔Geochemicaldiscordance或Steepzone〕。它标志着具有重要构造与成矿作用含义的地球化学省边界或同位素边界(Geochemicalboundary或Isotopicboundary)。地球化学省划分的开展过程：人们对于地幔与地壳体系的不均一性认识经历了从垂向不均一性的认识开展到横向不均一性的认识。对地球化学端元〔Endmember〕的认识：在早期阶段，通过现代大洋与大陆玄武岩的同位素组成研究已经发现地幔中存在不同的端元组分，并确定至少五个以上的地幔端元〔HIMU、EMⅠ、EMⅡ、DM、PM〕。这些地幔端元同时包含着垂向与横向的不均一性的含义，但对于他们在地球三维空间的分布特征与大小并不清楚。地球化学域〔Domain〕确实立：随着资料的积累增多，对地幔不均一性的认识逐渐有了区域性的概念。我们常把存在特定端元组分的区域成为“域〞；但对于它的*围大小与边界是不十分清楚的，或者本身就具有模糊分布的概念。如关于“低温成矿域〞、“DUPAL异常域〞“特提斯域〞等等的提法均是这一*畴。地球化学省〔Province〕的划分：当地球化学域进一步研究得比拟详细时，它的边界可以按一定的定义而被确定时，可称为地球化学省。这些地球化学域可以是综合的区域地球化学指标，也可以是单一特征地球化学指标。如严格区别于其它区域的特定成矿省、同位素省与年龄省等。但是划分地球化学省的指标一般不是以水系或表土化探资料建立的化探异常图为根底，也不以地表岩石组合的化学成分分布图为根底〔一般只作为参考资料〕，而是以能综合反映岩石圈层圈构造与化学演化，并记录与反映在现存状态中的地球化学资料为根底进展三维到四维空间填图。地球化学省划分的根本原则：必须根据不同块体中一样时代〔或准同时代〕、一样类型〔在成因上为同一*畴〕，并与深部作用有关的岩石、矿床、流体的同位素体系与元素组成体系的比拟，同时在块体边界存在显著差异，表现出短距离的急剧变化。由于同位素体系受到表生与叠加地质作用的干扰比元素体系小得多，因此地球化学省的划分应以多元同位素体系为根底。同时在应用多元同位素体系资料时，必须进展同位素多维空间的拓扑分析，合理地使用同位素矢量，以使不同年代、不同类型的样品可调整到同一尺度上进展填图与比拟。在应用主、微量元素体系作为地球化学省划分指标时，必须在较大*围取大样本的平均值才能反映区域地球化学特征。同时最好应用元素比值或经过以特定主元素〔如MgO，SiO2等〕为基准的标准化处理的元素含量作为划分的指标，消除岩石形成时结晶分异与局部熔融程度差异产生的影响。必须注意研究问题的尺度。地球化学省的划分应着眼于具有一定大地构造尺度的块体不均一性，从全球背景着手。因此在方法论上应力求排除如岩浆过程，矿化区与非矿化区，以及表生与人为过程带来的不均一性等的影响，而要突出具有大地构造意义并具有显著性差异的地球化学指标。在讨论地球的横向化学不均一时，应注意到均一与不均一、正常与异常都是相对的概念，是以讨论问题的尺度与角度，以及数据的准确度为前提的。如对一个大型矿床来说，他的内部从矿化前沿到主矿体铅同位素组成会有相当大的变化*围，是很不均一的。但是它的主矿体铅同位素组成又相当均一，而且与同一块体内其它大型矿均相一致，因此地球化学省的划分必须应用主矿体的同位素组成。为了从定性的地球化学域开展成为定量的地球化学省，严格的地球化学填图和等值线处理是重要的研究方法。但填图必须要有较多数量和均匀分布的数据点。如目前铅同位素积累的数据较多，分布也相对较均匀，而且不同块体之间相差的显示度大，因此是确定地球化学省的重要填图方法。地球化学省划分的主要资料依据地幔派生岩石，特别是玄武岩的铅—锶—钕同位素与微量元素组成特征与分布规律；*些主元素组成〔如Fe、Na、Mg、Ti等〕有时也可以被应用。这些资料为地幔区划提供了最根本的依据。显生宙花岗岩的同位素组成与微量元素组成，特别是全岩的钕模式年龄、长石铅同位素组成与继承锆石的铀—铅年龄。这些数据可以区别出地壳形成的时间、大陆增长模式和地壳的构造。大中型矿床主矿体的矿石铅同位素组成，小型铅—锌矿床及其矿化点的方铅矿同位素组成一般也可以利用。大中型矿床的形成均存在这着不同程度的壳幔相互作用，因此矿石铅同位素组成包含着岩石圈与造山带化学区划的综合信息。区域基底地层泥质沉积岩的微量元素组成、钕模式年龄与同位素组成初始值〔在没有初始值的情况下可以用一组样品的峰值或最低值〕。它们可以为不同基底与地壳的比照提供重要参考资料。太古宙麻粒岩的同位素体系特征，特别是从铅同位素组成计算出的变质前μ值对于确定块体的古陆属性有重要的定量指示意义。区域新生代地幔包体与玄武岩的钐—钕与铅—铅地质等时线〔Geo-isochron〕，它们可以反映岩石圈的形成时间和不同块体岩石圈演化上的显著差异。区域化探异常图中具有明显特征的元素或元素组合异常区，特别是通过偏提取技术〔如地气、水溶液等〕获得的能反映深部元素运移信息的化探异常区。这些异常区可以作为地球化学省划分及其边界确定的重要参考资料。与壳幔相互作用有关的深源流体〔包括包裹体、原油、沥青、卤水、热泉等〕的同位素体系特征。这些资料对于大的前陆盆地覆盖区进展地球化学区划将是特别重要的资料。区域最老基底、主要地质事件〔包括岩浆作用、区域与动力变质以及块体碰撞〕的年代学资料。通过区域年龄填图和年龄分布柱状图比照，获得地壳地球化学区划和边界确定的重要资料。陨石学与天体化学的比照资料。比拟行星学的研究方法为查明地球形成时可能出现的不同天体组分区〔即原始不均一性〕提供了可能。还应充分注意大地构造的区划及其边界。如块体拼接的板块缝合线，岩石圈构造经过调整后的克拉通边界，大规模的走滑断层与韧性剪切带。地球物理场的特征及其梯度带常常与地球化学场的变化有相当的同步性。如地壳与岩石圈的厚度，重力异常与磁异常的正、负转换带，热流的分布图，六级以上浅源大地震的分布，以及各种地震波谱的三维层析成像图等等。地球化学省划分及其边界确定的重要应用价值地球化学省划分及其边界确实切厘定不但在地球科学理论开展上具有重大的意义，而且同时对于资源与能源的寻找、开发，环境背景与污染源确实定，灾害的预测，区域名优产品，防伪物质指纹的建立均具有十分重要的应用价值。地球化学省确实定提醒了块体在全球古大陆格局中的属性。地球化学属性要比古生物、构造与地层属性更具有定量性和可比照性。因此已为全球大地构造区划和古板块、泛大陆重建研究的重要手段。地球化学边界提醒了块体边界壳幔相互作用的地球化学关系。它不仅将区域地球化学研究与大地构造、地球物理研究有机结合起来，更重要的是它可以提醒岩石圈不同层次时空演化，不但反映了不同块体的拼接关系，而且进一步提醒了块体结合以后岩石圈经过调整后的克拉通边界关系。这是一般地质研究不能做到的。地球化学急变带〔边界〕及与超大型矿床的分布有着密切的关系，急变带的重大转折端常是大型—超大型矿床分布的密集区。因此详细厘定急变带的位置与走向不仅对于预测与寻找超大型矿床具有现实意义，而且为深入研究急变带上的壳幔相互作用以及超大型矿床的形成机理起着关键作用。地球化学急变带比地质观察更准确地提醒了克拉通边界的位置。克拉通边缘前陆盆地靠近克拉通边界地段是重要的产油气位置。因此厘定克拉通边界确实切位置将会大大提高油气勘探效率。全国同位素省划分与填图已提醒出太平洋省〔北半球参考线区〕微块体的边界与油气资源关系更加密切。因此地球化学省的划分与边界确定对油气勘探、定位也有重要的应用价值。地球化学省的划分确定了区域的地幔、地壳铅同位素背景值，为不同区域开展隐伏矿深度与规模预测提供了根本的模型参数。这些参数确实定也为不同块体建立各自的铅同位素增长线和更正确地计算铅同位素模式年龄提供了必要条件。区域的元素与同位素的背景值确实定也是环境背景值确实定。通过同位素与元素比值的示综可以快速和低本钱地定量评价*些无机污染的程度，并为污染源追踪与判断提供了可能。根据地球化学省可以建立特定产品与特定产地相联系的同位素与微量元素指纹指标，即以物质成分为根底，也是极难仿制的“防伪标记〞。这种方法也为鉴定古文物的产地提供了依据。第三章地球化学异常的解释与评价对于一些显著的地球化学异常来说，因为它直观、醒目，与异常源直接相关，有些甚至就是矿体本身，所以解释是比拟简单的。但是大量的异常，其性质、来源与地质意义并不能轻易地说明。多年的化探工作实践证明：发现异常易，异常评价难。一个地球化学异常发现后，经过几年、几十年才认识其价值，从而进展工作，找到了矿；或者通过其它途径发现了矿，反过来才知道早已经由化探异常反映出来了。有时强而大的异常下面无矿或只有小矿，而弱异常下面反而有大矿。当然这并不是说异常评价是不可捉摸的事，关键是要进展具体分析。由于地质作用的长期性、复杂性，世界上找不出两个完全一样的矿床，更不存在完全一样的地球化学异常。然而根据*些共同特点，它们又可明显地划归到一定的类型中去。异常评价的一般原则和方法早期的化探工作，把注意力全部集中在明显的异常上，面对广阔的背景地区甚至低缓的异常则经常忽略，使得异常变成一些孤立的圆圈，导致异常评价的简单化。随着经历的积累，人们逐渐认识到异常与背景应当作为一个统一体来对待，广义上说，异常评价实际上是对地球化学资料进展全面的地质解释。异常评价成功有两种情况：1〕正确地肯定了异常的远景，到达了预期的地质目的；2〕及时地对异常作出了否认评价，节省了勘探时间和资金。异常评价失误也有两种情况：1〕应该肯定的异常不敢肯定，延长了找矿周期，甚至失掉了发现矿藏的时机；2〕肯定了一些无意义的异常，导致验证落空。整个地球化学勘查工作的程序如下图.经历证明，就找矿工作的经济效益来说，分阶段的工作部署是上策，即先用快速低本钱的方法覆盖广阔面积，从中找出有利地区，再投入详细工作，直到发现矿床。近些年来，区域地球化学勘查在世界*围内兴盛，一个很重要的原因就是广阔的地质工作者及政府部门认识到了这一策略。当然另外的原因是出于根底地质调查、环境保护及农牧业生产的需要。所以，区域化探异常的解释远远超出了单纯找矿的*畴，需要由使用资料的部门本身来完成。下面的讨论主要集中于找矿方面。就找矿目的进展的异常评价，需要综合考虑以下各方面的因素：1〕异常所在的地质部位。因为矿产的形成与分布，受岩性、时代、地质构造的控制。特定的矿床，总是在特定的地质条件下产出，如斑岩铜矿总与浅成中酸性岩浆岩有关，钨锡矿床总与酸性岩浆岩有关，蚀变岩型金矿大都产在构造破碎带内等等。在勘查地球化学方法出现以前早已行之有效的地质找矿标志，如铁帽、接触带、构造剪切带、背斜轴部、围岩蚀变等，仍有很大的价值。实际上，地球化学异常也只是找矿标志的一种，只是原有标志的扩展与延长。但是，在解释异常时，不应当被动的套用地质资料，而应当采取积极主动的态度，因为，一来地质资料可能不完备，甚至完全缺乏，根据化探结果修正地质图的情况是经常有的；二来地球化学异常可能反映一些新型的矿床类型，它们的产出条件在地质文献上是没有记载过的；三则地球化学异常对于解决一些地质问题有时很有价值，如追索断层、测量断距、恢复原岩、判断地层倒转、推测沉积环境等等。总之，评价异常最好不要局限于异常本身，而要着重于元素集中条件的分析，从中指出找矿方向。2〕异常所在的地表覆盖物情况。因为这是覆盖物的性质，决定了异常的来源、迁移距离与方式，例如残坡积物中的异常与运积物中的异常就有完全不同的性质。人工污染的异常与外来覆盖物掩埋异常都要根据对覆盖物性质与厚度的研究才能识别。在野外，判断覆盖物的来源，有时并不容易，需要进展地貌观察，对疏松物进展仔细的研究〔包括颜色、粒度、分选性、磨圆度、岩石成分、矿物成分等〕，甚至要用物探方法或浅钻测定其厚度。3〕当地的气候、地形条件。通过这些资料了解指示元素表生性状，淋失还是次生富集、原生的共生关系是否受到破坏，有无表生的分带情况，异常位移的可能方向与大小等等。4〕其它找矿方法的异常，特别是物探异常。化探异常主要包括的是强度信息，而物探异常主要包括广度信息，两者结合起来，就能提供比拟全面的资料。5〕地球化学异常本身的特征。这是异常评价的出发点。主要内容包括异常面积的大小、强度上下、变化梯度、元素的组合和分带特点。异常评价的内容，包括识别异常和解释异常两个方面。地球化学异常可以用不同的标志在不同的空间尺度上去识别。一般来说，面积在几百平方公里以上的地球化学区或省，并不单纯由地球化学测量结果来划分。而主要是根据构造岩浆带或特定大地构造单元再结合矿床分布及区域地球化学资料来圈定。直接在地球化学图上表现的一般只限于矿田、矿床、矿体、分散矿化及其它地质体的异常。关于异常识别的方法，则主要是异常下限确实定，多元统计分析的应用及各种制图方法等，都是为了从原始分析数据中发现异常。异常评价则是从异常本身的各种特征出发，结合地质、地形和其它方法的成果，运用有关异常形成和发育规律的知识，尽可能地答复以下几方面的问题：引起异常的原因。区分矿致异常与非矿异常。所谓矿致异常是指由工业矿体及其成矿作用形成的异常，而不管其规模的大小；而非矿异常是指由特殊的岩石或地层引起的异常，无直接找矿意义，但对于解决根底地质问题可能有价值。区分矿体异常与矿化异常。有争论，具体问题具体解决。提出详查区及详查方法。这是对区域性工作提出的要求。根据多元素区域化探成果，完全有可能指出不同矿床的最有远景的地区，此时，卫星照片、航空物探资料及区域性的元素分带现象具有重要的指示作用。说明哪些异常值得工程验证及对验证方法的布置提出建议。这是对详细化探工作提出的要求。此时，异常评价的重点是深部评价。工程验证是对异常进展最后的评价，对于验证工程，不管是否见矿，最好系统采样，以便进一步总结经历。对于未见矿的工程，还可以研究其原因，作出是否需要继续追索的结论。异常评价的一个阶段性成果是对异常作出分类排队。即先把异常按矿种分类，如钨—锡矿、贵金属矿、铜矿、铅—锌矿等。然后对每一类按远景的大小进展排队。当然，对于一个小面积的工作，由于可能矿种单一，就不存在分类的问题。只要对异常进展排队即可。排队可以按各种指标进展，如总金属量、*些元素累乘或累加、元素对的比值等。而在大面积工作时，可能矿种与矿床类型繁多，此时对异常类型的正确识别就十分重要。为此，必须利用多元素分析结果，应用多元统计方法，特别是多类判别分析。只要应用得当，能极大地帮助异常分类工作。异常分类方案：甲级或一级异常。从各方面分析，都认为最有希望，并且已初步证实有工业矿体存在，或者是矿体的自然延长部位。〔由矿区成矿点引起的异常〕乙级或二级异常。各方面条件均好，推断见矿的可能性较大，但仍有待证实〔比拟全面具备矿异常特征，推断为未知矿体所引起的异常，这是最有找矿远景，极待进一步工作或验证的异常〕。丙级或三级异常。对异常的远景难以肯定，但也不能轻易否认的异常。〔由地质因素引起的异常〕丁级或四级异常。认为根本上不具找矿意义的异常。〔由人类活动的污染引起的异常〕为了使异常评价更可靠，对异常地点的重新踏勘是非常重要的。当然查阅取样记录及已有的地质资料会有很大的帮助，但决不能代替再次“重访〞。因为，此时观察的注意力将大大集中，将会观察到原先没有发现与记载的矿化或蚀变现象。在踏勘过程中，除仔细的地质观察外，还可以补充取些样品，或进展现场测定，以便取得有关异常性质、位置、*围、规模等详细数据。有可能时，还要填绘地质草图。例如**七对在追索金家沟水系沉积物的Ag、V异常时发现该地没有其它矿化迹象，地层为震旦系灯影组灰岩及陡山沱组灰岩，只是在这两层的交届处出露厚约10米的碳质灰岩，前人资料并没有在图上反映该层。但根据异常分布特点与成分上含Ag(35ppm)、V(400ppm)及Mo、Ni、Cu、Hg、As等，推测这一层黑色页岩可能为异常源。为证明这一推断进展了地层剖面取样，分析结果是碳质页岩含V0.2~2%，Ag30—200ppm，特别是底部含量更高，有开采价值，这就首次在我国发现了这种类型的矿床。在评价已经肯定由基岩矿化引起的异常时，也要认真细致地比照各种因素，不能粗枝大叶，不要把异常与现场踏勘的地质现象简单地联系起来，如见到接触带，就说由接触带引起，见到煌斑岩，就说由煌斑岩引起。**巍山县朵古Cu—Zn异常的评价就很好地注意了这一点。(图，朵古矿点地质略图，p266)朵古的地层为上白垩系虎头寺组砂岩及下第三系云龙组含盐系，该地层形成北北西向的严密向斜构造。在其西翼有正长斑岩，二长斑岩及闪长玢岩的小侵入体，沿接触带有零星铜矿化现象，其中朵古铜矿点延长约百余米，厚2—3米。该矿点已由多个地质队作过检查，有的认为属虎头寺组含铜砂岩类型，有的认为由于正长斑岩的侵入而发生沿边缘接触带的局部矿化，然而都由于其规模较小不具有工业价值而未作详细的工作，后来**区测队在1：20万土壤路线测量时也圈出了围绕朵古正长斑岩体Cu、Zn的异常，而且在斑岩中物探还发现了放射性异常，因此对该异常进展了踏勘，结果与前人的结论一致，认为异常为岩体边缘的朵古铜矿点引起无疑，矿化规模小而没有意义，放射性异常则被认为是岩体中的副矿物引起，因为异常低而断续。但在研究多元素化探资料时发现，朵古Cu—Zn异常中还有Mo100—200ppm，Ni200—800ppm，Ag—50ppm，及Co的低异常点，而且这种多元素异常在巍山一带有区域性的特点，因此，朵古Cu--Zn异常其实是复杂的Cu—Co—Pb—Zn—Ni—Ag—Mo组合异常。因此不能套用斑岩侵入引起Cu—Mo矿化这一模式。对于同时存在的Ni—Co异常，通过查阅地质路线记录及对手标本进展光谱分析，发现岩石已经蚀变且Mo的含量较高。因此该队再次对朵古异常进展勘查，除加密采样外，并且还进展了露头的地表爆破，发现矿化带中有少量的红砷镍矿，在破碎带斑岩裂隙中有类似镍华的被膜，并伴有强烈的黄铁矿化。经过系统采样分析，可以看出，除了Cu、Pb、Zn外，还有Mo、Ni、Co、Bi、Ag、V等多种元素，切有的含量已到达工业开采的要求。这种矿床的价值不在于Cu、Zn，而在于V、Ni、Co、Ag、U等。进一步观察证明，上述多元素异常虽然位于斑岩西部边缘接触带，但并不受接触带控制，而是沿着北西向断裂分布，破碎带宽约30米，均见到不同程度的矿化。而Cu、Mo矿化则严格限于斑岩边缘蚀变局部。最初圈定的Cu—Zn异常其实是两种不同类型矿化跌加的结果。由此可见，不认真的分析比照，就必然要得出错误的评价。2、地球化学模型对异常评价的意义异常评价实际上就是从局部推测全貌，从地表推测地下，从浅部推测深部，从现在推测过去，为此必须建立*种把局部与全貌、地表与地下、浅部与深部、现在与过去联系起来的模型。地球化学模型就是对化学元素在特定*围内和特定阶段上的分布与迁移特点的*种表述。它通常采用图形的具体方式，但也有采用比拟抽象的表格与公式的，因此也可叫做地球化学模式。一个理想完备的地球化学模式，应当包括元素的原始分布特征，迁移动力及方式，沉淀原因及速率，集中位置与分散*围，多阶段活动情况，直到最后可观察的分布特征。有了这样完整的模式，异常解释就有了依据。建立地球化学模型有两种途径，一种是通过大量实际材料的概括，如斑岩矿床、钨锡矿床、砂岩铀矿及各种表生异常的地球化学模型等，这种途径是地质学传统的方法。第二种是通过理论计算或实际模拟，这是根底研究常用的方法。如果这两种方法取得一致的结果，则将是重大成就。地球化学模型与矿床学中的成矿模式有密切关系。前者可以看成是后者的*种扩展。前者往往以成矿模式为根底，再加上一些伴生元素、常量元素及假设干物理化学参数。如斑岩铜矿的成矿模式呈倒杯状.中心为黑云母钾长石石化、石英网脉，向外经过石英绢云母化带，泥化带〔水白云母、伊利石〕直至最外围的清盘岩化带。Cu矿体赋存在石英绢云母化带内。而地球化学模型则除Cu、Mo等主要成矿元素外，还提醒了Pb、Zn、Mn、As、Hg、Ni、Co等元素，而且能区分出元素的带出、带入区及重新活化的元素。按照黄书俊等人的归纳，以下地质地球化学现象便统一成为一个时间的演化过程。面积在1km2左右的中酸性岩浆侵入在700m左右深度上快速冷却，经历了气成热液—矿化热液，成矿元素的迁移形式为氯络合物(CuCl4)2-，由岩体中心向外，络合物分解而依次析出，物理化学条件变化的总趋势是复原→氧化，高温350℃—250℃→220℃--150℃，压力1000*105Pa→常压，酸度由碱性→酸性→碱性。由此引起Fe2+→Fe3+，S2-→(S2)2-→S0→S6+。在蚀变过程中，暗色矿物析出Fe、Mn、Zn、Pb，再在外围沉淀，这一局部叫做活化转移局部，使强蚀变区形成负异常，并在外围引起正异常。从空间上说，他们成了远程指示元素，其实并非从矿体分散出来，甚至也不是来自成矿溶液，但它们是成矿过程中不可分割的局部。因此形成很特征的分带规律：由内向外Cu、Mo→Cu→Co、As、F、S→Pb、Zn、Mn、Sr、Ba，由此可见，斑岩铜矿外圈的Pb、Zn异常，就不能单纯当作Pb、Zn矿来评价。3、成矿元素本身异常的评价在各类异常中，成矿元素本身的异常与该元素的工业矿床总是有最直接的关系。在评价成矿元素的异常时，异常的规模是最重要的参数，异常规模就是面积与平均含量的乘积，其中面积又比含量更可靠一些，因为它较少受表生作用的影响。由于表生作用使异常贫化或富集的速度与原有含量成正比，也就是说低含量，贫化作用变慢，高含量富集作用变慢，这就使得异常的面积相对稳定。我国长江中下游一带铜矿，但凡中等规模以上的，至少有0.2km2以上的面积。一些巨大的铜矿，则面积可达数平方公里，如果把区域异常算在内，则面积可达数十平方公里。关于含量的情况并不在于个别高点，而在于含量的变化规律。一个有希望的异常，往往具有少数浓集中心，向着这些中心，含量有规律地升高，在等量线图上表现为假设干密集的闭合圈。我们以**熊耳山发现的几处Mo、Au矿床为例说明这一问题。**地质一队在该区1700km2的水系沉积物测量图上圈出了雷门沟、龙王庙Mo异常与上宫Au异常.雷门沟异常以Mo为主，伴有多种其它元素，Mo异常面积以10ppm起算，有13.3km2，40ppm以上，达4.24km2，最高含量超过300ppm〔可采品位〕，显然这是一个已出露的受到剥蚀的Mo矿床。现场检查，发现异常处有细粒斑状花岗岩侵入于太华群变质岩系之中，岩体中心是石英—钾化带，内外接触带为石英—绢云母—高岭石化带，钼矿化与此带关系密切。后经过勘探，证实为一特大型斑岩钼矿床，矿床向下延伸250m，与根据其它指示元素分带性作的预测一致。上宫异常以Au、Ag为主，0.02ppm以上的Au异常*围为13km2，0.04ppm以上达9.7km2，最高可达1.1ppm。Ag异常0.6ppm以上达22.5km2，1ppm以上为17km2，2ppm以上为11.6km2，最高含量70ppm。因此，是一个极富远景的找金地区，对异常区检查结果说明，异常处于熊耳山背斜轴部弯转凸出部位，在太华群与熊耳群接触带上，断裂构造发育，在异常区内有一条北东向的硅化蚀变破碎带，石英细脉发育，并有古代采矿坑多处，拣块分析Au含量达20.85g/t，太华群片麻岩含Au比克拉克值高8—12倍，所有这些信息说明在上宫异常区找Au矿有很高的地质效果。长期以来，人们在检查与评价异常时总要力图发现肉眼能见到的矿化，并以此来作为肯定或否认一个异常的准则。这种方法有一定的片面性。有些人认为见到矿化，异常源就已查明，化探工作即可停顿。但实际上，地球化学异常所提供的找矿信息远比肉眼见到的为多。例如，**的狮子山铜异常和焦冲铜异常，地表可见的矿化显示〔以铁帽为代表〕非常相似，但前者伴有3500m以上的土壤Cu异常，异常的中带〔400—800ppm〕亦长达3000m。在这一*围内通过多年勘探工作找到了几个工业矿体，而焦冲异常，规模要小得多，强度也弱，虽然也进展过大量的勘探，但未发现有经济价值的矿化。4、异常的验证把经过异常识别，现场检查，比照排队，认为最有希望的异常应当尽快组织验证。只有及时验证，才能可能使异常转化为工业矿床，才能检验异常是否正确，才能积累经历，提高异常解释水平。验证异常的方法很多，在小比例尺工作中发现的异常区内布置详查，也是验证的一种。我们这里主要介绍的山地工程揭露。验证的第一步是首先揭露基岩面上的矿化，然后考虑进展深部揭露。当然，验证原生异常时，是直接进展深部揭露。在松散覆盖层厚度小于1-3米时，通常用探槽揭露，此时还可以获得一个可以连续观察的基岩剖面。探槽布置的原则是：探槽可以在异常峰值处开挖，但下伏矿体不一定在峰值下方，要看产状与地形而变。如果矿体垂直或厚度较大，一般挖到基岩即可见到矿体露头。如矿体倾斜，则应向倾向方向掘进，直至切过矿体.探槽完成后，应按一般地质勘探要求进展编录，并且无论是否见矿，都要作系统的岩石取样和探槽壁取样。在覆盖物大于3米时，探槽难以施工，不但效率低，而且容易塌方，这时可以用浅井与浅钻来验证。浅井施工较慢，但观察的内容多，浅钻的效率高，但观察的内容要少。由于浅钻只能进展孤立点的观察，所以第一个孔位或井位要估算好位移布置。由于位移的估算不可能十分准确，或异常根本不是矿体所引起的，所以第一个孔见矿的时机不大。对于不见矿的工程，可沿井以0.2—0.5m间距取样，分析主要的成矿元素，观察它的最高值变化规律，就可以指导下一个浅井的位置.如果出现各浅井的高含量都出现在浅部的情况，则往往是外来物质或地表作用形成的异常。在地形起伏较大的地区，可以巧妙地利用地形，节省验证的工程量。如下图为用浅窿验证异常(p272)，也可以在浅井底部拉少量平窿，进展追索。如果要对原生异常进展验证，则需动用钻探，坑探等重型山地工程，最常用的是钻探。当矿体严格受断裂构造控制时，孔位的选择需弄清断裂的倾向，倾角，地形坡度及预计的见矿深度，当矿体预计的倾角较大时，钻孔多为斜孔，以增加切穿矿体的时机，如果预计倾角小于45度时，可采用直孔，因为直孔比拟易于施工。(图示为最简单情况下孔位的估算,p272)。此时可以用简单计算估算出钻孔距地表异常峰值的距离。对于地形倾斜或斜孔的复杂情况，可用类似的几何关系进展估算，但具体选定时，要到现场决定，可以在估算位置附近确定一个易于施工的地点。如果第一钻打到预定深部未见矿，还可以对岩心取样比照地表与岩心中异常峰值与元素组合的变化情况，决定第二个追索孔的位置。这种方法在验证热液填充型铅锌矿床及脉状钨锡矿床时，是非常成功的。如**青城子铅锌矿，粤北石—梅—瑶钨矿带等。在对带状异常或不规则形状异常进展验证时，投入的工作量可能较大。因为这种异常往往与矿体群*围在地表的投影大致符合，或只有较小的位移，所以必须首先在异常中心布孔，但向下的延伸情况及个别伴生矿体的位置则往往难以判明，需在第一孔的两侧各布钻孔加以控制〔图复杂异常的追索,p273〕所有的岩心，不管是否见矿都要取样。对于见矿的钻孔在打穿矿体后，还不能马上停钻，需要打穿中带异常后，才能停钻，这样能减少漏掉下部可能存在的多层矿体。对于即将停钻的钻孔，需要特别注意研究最底部岩心的异常情况。有过不少例子：钻探方案停下来，但发现已经打到了异常的中带，继续钻进不久就发现了新的矿体。所以，常规的地质勘探工程以矿体作为目标，而化探验证工程以原生异常为目标，它比矿体大，因而命中的时机增加，或可用较稀疏的间距，以节省本钱。化探异常的解释推断及异常查证勘查地球化学〔简称化探〕是一门地球化学的应用科学；中国化探从起步到开展壮大已有五十多年的历史；二十世纪五十年代中叶开场了全国性的地球化学普查，当时在世界上只有前苏联和中国执行大规模的区域化探方案。各省〔区〕区域地质调查队把地球化学土壤测量〔当时称为金属量测量〕纳入其区域地质填图方案之中。为了使化探工作现代化和在地质找矿中发挥更大作用，1978年由谢学锦院士发起，地矿部在全国执行了一项新“区域化探全国扫面〞方案，围绕这项方案进展了许多研究工作，特别是化探样品测试技术的极大提高，使化探方法技术发生了深刻的变革。这一时期化探作为一种有效的找矿方法，作为地质工作中不可缺少的组成局部，已获得地质工作者的普遍成认。区域化探全国扫面方案迄今进展了二十六年，覆盖全国700余万平方公里的面积，近二十余年来地矿部门新发现矿产的80%以上是根据区域化探异常线索找到的。中国的区域化探〔地球化学填图〕已被公认在全世界居领先地位，并仍将发挥其潜在的找矿作用。一、矿产化探异常特点我国的区域化探异常，目前主要是通过20余年来全国开展的1：20万－1：50万区域化探〔水系沉积物为主〕发现的