勘查地球化學
A. 中國勘查地球化學年——從勘查地球化學到應用地球化學
趙侖山朱有光
[中國地質大學(北京)]
中國勘查地球化學63年的發展緊密配合新中國的建設，經歷了從初創、探索、發展、繁榮到走向輝煌的歷程。60多年來經前後幾代數萬計的中國化探人跋山涉水、風餐露宿，足跡踏遍了祖國的千山萬水，考察了全國的每一寸山川和國土，創造了豐功偉績。勘查地球化學是一門緊密為社會發展與國民經濟服務的應用地質學分支學科，他的主要任務是通過按不同精度系統觀測岩石、水系沉積物、土壤、水域以及部分城市大氣和農作物的化學元素分布、組成和濃集狀況，給國家提供礦產資源及環境生態等情報。早期階段主要目標是礦產資源勘查，後來發展到涉及人群生活環境、區域生態、農業以及地方病等問題的調查研究需求。地球化學填圖既具有全域性國土基礎調查的性質，又可以及時發現異常提供礦產資源靶區，以及有關環境和生態狀況等多種異常信息的功能，直接為國民經濟建設服務。
勘查地球化學，簡稱化探，作為一種調查技術，於20世紀30年代起源於蘇聯和北歐國家，40年代化探技術被地質勘探部門列為先進的探礦方法。新中國成立之初，國家經濟建設中資源勘查需求十分迫切，中國化探界及時引入了地球化學探礦技術為新中國建設找礦。最早於1951年以謝學錦為首的化探小組赴安徽安慶月山進行中國勘查地球化學的首次實驗，發現了銅礦指示植物海州香薷。受到了礦產勘查部門的重視，從此在全國地質、冶金、有色，以及之後在核工業、黃金等系統廣泛建立化探隊伍，開展化探找礦。按調查目標、采樣介質和成果的應用范圍中國勘查地球化學的歷史可以劃分為兩大發展階段：第一階段1950～1998年，第二階段1999～2013年，即前50年和後13年，簡要回顧如下。
一、1950～1998年以礦產資源為主要目標的地球化學勘查階段
這50年是中國勘查地球化學從引進、探索、提高，到獲得成功的階段。經過50年的艱苦創業和緊扣世界先進化探理論與技術的步伐，終於找到了適合中國地質景觀條件特點的經濟高效的地球化學找礦方法，獲得了突出的成果。中國勘查地球化學前50年歷史，已有多位專家總結介紹，發表了論文和專著，在此僅就其中的幾件重要的大事概括如下。
1952年在地質部地礦司設立化探室，1956年在冶金部成立了冶金化探組。開始階段兩部門化探主要在一些金屬礦區進行原生暈和次生暈方法效果試驗，取得了初步成果。隨即開始全國性第一代區域化探普查。1957年地質部成立了物化探研究所(謝學錦、邵躍等)，與冶金和有色化探部門(歐陽宗圻等)幾乎同時開展了對我國典型鎢、錫、銅多金屬等礦床原生暈和次生暈找礦方法系統研究和開發，建立了涵蓋多種熱液礦床類型的原生暈分帶模式，取得了明顯找礦效果，統稱為礦區化探。1960～1977年先後在北京地質學院、長春地質學院和桂林冶金地質學院建立了地球化學探礦專業，培養擴大了化探技術隊伍。
但這一階段由於經驗不足和技術不夠成熟，以土壤金屬量測量為主要方法的第一代區域化探未能取得應有的效果。因此、為了探索適應我國地質和景觀條件的區域化探找礦方法，以及新的技術和思路在為期10多年的實踐中摸索和孕育。
1978年謝學錦提出1：20萬區域化探全國掃面計劃。經過對前期區域化探經驗和問題的總結和兩年多的采樣與分析方法試驗，地質部於1981年正式發布組織實施第二代全國區域化探掃面，技術上針對我國中東部大面積山區地形，在全國除沙漠和沖積平原外，對水系沉積物進行1：20萬比例尺的系統采樣。樣品分析成礦和伴生元素、微量元素和造岩元素氧化物共39個指標，編制了全國統一的各元素地球化學圖。該計劃在內地和沿海地區於1990年基本完成。邊遠省區，如乾旱荒漠草原、森林沼澤、黃土高原、岩溶，以及青藏高寒山區屬特殊的地球化學景觀，試驗研製了專門的采樣方法(任天祥等)，於2000年基本完成。
與此同時，冶金和有色系統化探實施了以成礦區帶為主要目標的區域性水系沉積物測量計劃(12個重點區帶，比例尺1：5萬～1：10萬)完成總面積近30萬km2，以及金礦化探項目等。找到了一大批大、中、小型金、錳、鐵、銅等礦床，研究了我國主要成礦帶和礦集區的礦化規律，增加了各地礦山的後備資源儲量。此外，核工業系統和黃金部隊也開展了成礦區帶、礦區外圍，以及遠景區的多種采樣介質和比例尺的化探找礦工作。在全國呈現出大規模高技術水平地球化學勘查的繁榮時期。
1980年5月成立了中國地質學會勘查地球化學專業委員會，自此大約每4年召開一次全國勘查地球化學學術討論會。出版了《物探與化探》等專業期刊。
經過近20年全國范圍的系統掃面測量，截至1997年底地礦部全國區域化探掃面覆蓋面積達到575萬km2，佔全國可掃面積650萬km2的88%。在此期間配合進行的區域異常查證，即化探普查和詳查(1：5萬～1：1萬)工作完成了100多萬km2。據(牟緒贊)統計到1997年底1：20萬化探掃面發現各類元素綜合異常約4.3萬處，已進行異常檢查的達1/3。區域化探掃面取得了豐碩的找礦成果，1981～1995年三個五年計劃期間經異常優選查證和工程驗證共發現具有工業價值的大、中、小型礦床569處，其中大型50多處；按礦種：金銀礦420處，有色金屬礦140處，其他9處。按年度統計，化探發現礦床數：1981～1985年：114處；1986～1990年：204處，1991～1995年：400處。其中僅金礦的潛在價值在2000億元以上。化探找礦效果突出的礦種是：Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sn、W、Mo、Ni、Hg、Co、Sb、Nb、Ta和稀土，以及某些非金屬礦產，總計20餘種。通過區域化探掃面各省都發現了新礦床和新的礦床類型，未進行查證的大量異常和遠景區，提供了今後若干年內各省地質勘查部門的找礦工作目標和潛力區。
區域化探掃面工程帶動了勘查地球化學一系列方法技術和理論的發展和提高，如測試技術、實驗室間分析質量監控、地球化學標准樣製作等，保證了分析數據的高質量和和全國范圍數據對比。其中如Au及P t族元素分析檢出限的提高為找到大批金礦立了大功：當時我國測定Au的檢出限為0.3×10-9，而美國、加拿大20世紀90年代初才將檢出限從50×10-9提高到1×10-9。此外，建立了海量高質量分析數據的資料庫，研製了專用計算和繪圖軟體，繪制了39種元素多種比例尺的全國地球化學圖。在綜合分析區域地球化學圖並與已知礦集區對比的基礎上，謝學錦提出了地球化學塊體成礦理論。
這一時期我國勘查地球化學在理論、思路和技術上出現了全面繁榮的形勢：為應對露頭礦將找盡，找礦難度、深度加大的局面，勘查地球化學開展了以地氣法為主的稱為非傳統方法的深穿透地球化學找礦技術研究，開拓了覆蓋區找礦和深部找礦的新技術。區域地球化學和區域基岩地球化學測量方法研究(於崇文、張本仁等)受到重視，對成礦帶和礦集區異常結合地質構造條件進行區域成礦潛力預測和評價的方向多次立項得到發展，勘查地球化學與成礦地質環境緊密結合的研究方向得到推廣深化。地物化遙相結合的綜合信息找礦技術在各省廣泛應用。總之20世紀90年代我國勘查地球化學方法技術和理論水平全面提高，在應用效果方面取得了明顯的業績，使我國勘查地球化學學術水平在全世界達到領先地位。
1993年第16屆國際勘查地球化學大會在北京召開。從1996～2006年針對發展中國家我國承擔了開辦共8期國際化探技術培訓班的任務。2007年在西班牙舉行的第23屆國際化探大會期間國際應用地球化學家協會為謝學錦院士頒發了「應用地球化學家協會金獎」。中國勘查地球化學已走向世界，並得到國際本領域專家的普遍贊譽。
二、1999～2010年為資源、環境、生態、農業服務的應用地球化學階段
我國環境地球化學和農業地球化學研究和調查起始於20世紀70年代初。隨著國家改革開放和社會經濟迅速發展，環境問題和農業種植優化等課題需要應用地球化學的理論和技術進行研究，自20世紀80年代起一部分化探隊伍和技術人員轉入環境或農業課題項目，並取得了有意義的成果。在我國作為勘查地球化學學科發展到應用地球化學階段的標志性事件是1999年開始的全國「多目標區域地球化學調查」計劃。從此勘查地球化學同時在礦產資源勘查和環境生態研究兩條戰線上為國家和社會服務。
1.礦產資源勘查地球化學的發展和深化
21世紀以來，我國礦產勘查地球化學繼續大踏步拓展。隨著新時期建設對礦產資源的需求和找礦難度加大，國家投入相應增加，地球化學勘查工作得到加強，總體趨勢是向深部找礦和覆蓋區找礦推進，在技術上不斷提高。以下兩個方面的成果比較突出：
(1)礦區和礦山深部原生暈找盲礦理論和方法的深化
熱液金屬礦床圍岩原生異常元素的綜合分帶模式及軸向與垂直分帶規律，被認為是20世紀一項科學重大發現，對深入認識熱液成礦過程和追蹤深部盲礦體有重要的指導作用。礦區原生暈方法為我國化探界優勢領域，在熱液礦床深部找礦中成果卓著。例如，從20世紀70年代到21世紀以來，中國冶金地質勘查工程總局地球物理勘查院李惠在多年金礦找盲礦實踐的基礎上提出了「構造疊加暈模型」理論。他和他領導的集體在數十年化探找礦生涯中研究考察了20多處金及其他金屬熱液礦區，應用構造疊加暈模型預測金金屬量200多t，經對部分靶區工程驗證，已獲得金金屬儲量65.9t。使大批金礦山延長了開采年限，取得了顯著的經濟和社會效益。
(2)覆蓋區深穿透法找礦技術的探索
覆蓋區是未來資源勘查的主要目標，各種深穿透化探方法應運而生，其中地球氣法最具潛力。自20世紀末以來，謝學錦、王學求等圍繞該課題多次立項，從地氣的收集技術、高精度分析方法到野外采樣，進行了礦區和區域的多層次試驗，確認了「地球氣」的存在，研製出了「納微金屬測量」和「金屬活動態法」等技術方法。近年來地氣法繼續進行技術方法探索，如液體吸附劑等試驗，在Cu、Zn、Ni等幾處礦床覆蓋區取得了見礦效果，同時核工業系統在我國西部盆地邊緣覆蓋區，應用深穿透技術找層間氧化帶型砂岩鈾礦床探測中取得了多項成功。
此外，國家「十一五」以來開展的危機礦山後備資源勘查計劃，外圍和深部綜合找礦中地球化學方法發揮了重要作用；近30年來我國油氣化探找礦持續進行探索，在一些油田取得了實際效果。總之，礦產勘查始終是應用地球化學的重點任務，地球化學探礦一直處在資源勘查的第一線，並隨著任務的需要不斷向技術的深度和目標的廣度開拓。
2.環境和生態地球化學調查與評價
(1)區域多目標調查的性質與規劃
生態地球化學20世紀80年代起源於俄羅斯，其基本思路是除地質調查之外還包括生態地質和環境地球化學信息填圖和采樣。90年代我國提出了全國「多目標區域地球化學調查」計劃，由中國地質調查局主持，1999～2001年在四川、廣東、湖北三省先期試驗，自2001年全國各省逐步鋪開(奚小環)。主要任務是在平原、盆地、河谷等人口密集地區開展以土壤測量為主體，配合水介質采樣的地球化學調查，其目標除能探測新類型礦產資源信息，如油氣和熱水等以外，還包括環境、生態、農業，和與人類健康密切相關的地方病等內容。多目標區域地球化學調查反映了20世紀以來人類對環境和生態問題的關註：由於自然和人為土水環境中有害元素聚集導致污染、損害人體健康如地方病，及污染農牧果蔬產品。通過及時查明環境中的污染異常，提出治理對策；同時調查圈出富集硒等農作物有益元素地段，發展綠色無公害農業。直接為地方經濟發展和人民健康服務。
我國全國平原河谷地區總計可測面積：450萬km2，計劃於1999～2010年11年內完成。多目標區域調查和生態地球化學評價屬國家大型基礎性調查項目，調查范圍擴大到湖泊、濕地，以及廣大的淺海和灘塗區域，可為國家經濟發展和規劃提供包括湖-海水域和灘塗、濕地等生態系統多方面環境生態現狀信息，目前已按規劃大體完成。
(2)多目標地球化學調查技術方法
測量方法和采樣介質(土壤測量為主)，囊括土壤、第四紀沉積物、黃土采樣；水域底積物測量：海、湖底積物、灘塗沉積物、沼澤和濕地淤積物、江河底積物等采樣；水介質測量：地表水、孔隙水、地下水、降水、污水采樣；生物質測量：植物、作物、糧食、水產品、畜牧產品、人發等采樣；大氣測量：工業廢氣、降塵、降水、酸雨采樣。有害有機物檢測：21種持久性有機污染物、殘留農葯等采樣。
采樣網度：採用雙層網格化土壤測量：分深層和表層兩層土壤取樣，比例尺為1：25萬。A深層：原生土——未被人為污染，采樣深度1.5～2m，1個樣/4km2；B表層：被人類活動干擾、污染的土層，采表層土，深度20cm，1個樣/km2，。
(3)觀測指標和分析方法
在全國化探掃面39個指標的基礎上，增加了N、C、Se等生態敏感元素；深入層次的調查和評價中增測pH、Eh、C有機、COD，以及持久性有機污染物等項目，觀測指標54種。研製了統一分析方法，提高了測試精度、檢出限和報出率。
(4)區域異常查證和評價
劃分為區域評價和局部評價兩級進行：
區域生態地球化學評價：采樣網度和比例尺為1：5萬，網度為6～8個樣/km2。評價工作針對具體的異常生態環境特點，劃分為農田、盆地和流域、湖泊濕地、淺海灘塗、工礦區，以及城市人居區6大地球化學生態系統類型，按有害元素的國標環境和衛生標准進行評價。局部生態地球化學評價(評估預警修復)：具有生態和環境問題的專題性，應用更大比例尺詳查或剖面研究，除按國家標准進行評價定級外，還需查明污染元素的自然或人為活動的物質來源，進行危害風險性評價，並提出管理對策和治理措施。
(5)已取得的成果
1)大量有害元素主要是重金屬元素和持久性有機污染物在表層土壤和水域中富集，人類活動和近代工業污染了土壤、水域、城市大氣和部分作物。
2)沿長江、珠江、湘江及其支流發現了長達數百千米的鎘、汞、鉛等重金屬異常帶，可能來源自雲貴川等西南和湘、粵等低溫及有色金屬礦化帶。
3)我國南北方長江、黃河兩大流域帶因地理氣候差別，形成截然不同的元素表生遷移規律和生態特徵。南方：酸性土淋失嚴重，但C、N、P等元素在水/土介質中局部富集或富營養化。北方：偏少雨或乾旱帶土壤，水遷移能力弱，有害元素聚集F、As等地方病嚴重；各省都發現了大片的地方病區和有害元素的自然和人為物質來源，局部地區評價查明了區域地質背景條件和致病機理。
4)浙、粵、蘇、贛、閩、皖、川等省圈出了多處富Se、Mo、B、N、K2O等農業營養元素地區，為合理規劃農業種植和開發綠色無公害農業區提供依據。
預期最終成果：編制出全國省區大河流域等地球化學圖，建立全國土壤元素基礎地球化學資料庫和信息數據管理系統，為農業環境土地海洋水產城市的經濟開發和規劃等服務。在查明有益有害元素分布的基礎上，提出開發和治理對策，局部評價和專題研究為解決污染地方病等問題建立預警和監測體系，以避免生態和環境污染事件。
總之，中國勘查地球化學後13年取得了新的開拓，擴大了觀測范圍，增加了測試項目，更貼近為社會經濟發展和人民健康服務的領域，地球化學學科也找到了新的生長點，應用地球化學方向正在蓬勃崛起。區域多目標地球化學調查補足了區域化探掃面在平原地區的空白，使地球化學基礎資料覆蓋了國土全域，我國勘查地球化學充分發揮了社會主義國家重視基礎調查工作的優勢條件，如此全國土大規模、多觀測指標、高精度、全方位社會服務的地球化學調查在全世界是獨一無二的，因此在技術水平和應用效果上具國際領先水平。
三、21世紀我國應用地球化學展望
隨著我國現代化社會和經濟的推進，資源勘查和環境治理任務加重，覆蓋區找礦、危機礦山探深增儲等是勘查地球化學永久的課題，非傳統深穿透化探方法應發揮技術優勢。在環境和生態地球化學中，近年來全球碳循環與創建低碳環境，以及持久性有機污染物問題突出，提出了新需求。現代化工農業生產，如石化燃料、有機化合物原料的使用擴大，大量排出CO2等溫室氣體，影響全球變化。工礦業排放的多種重金屬元素及持久性有機污染物成為強危害型污染物，例如，多環芳烴、亞硝基胺等類有機污染物為公認的強致癌物質，構成職業接觸性癌症和地方性癌症的重要殺手。其他如超量化肥、農葯殘毒也是危害作物和人類健康的大害；過度施肥和某些自然因素共同作用導致土壤及水域的N、P 富營養化問題日趨嚴重。我國生態、環境、農業地球化學面臨嚴峻的形勢和任務。應用地球化學面對不斷出現的新課題，任重而道遠。要求中國化探人認清需求、抓住機遇，找准技術突破口、規劃本學科發展方向，加強隊伍建設，探索新的突破與創新。應用地球化學在21世紀我國全面建設小康社會和可持續發展的進程中，必將會展現出新的蓬勃活力，作出更大的貢獻。
參考文獻
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B. 勘查地球化學數據獲取
第一手資料的獲取，是勘查地球化學工作的一個重要環節。要獲取勘查地球化學數據，就必須完成勘查設計、野外取樣（部分工作可以在野外現場測試）、樣品加工、分析測試等工作。
18.1.1 勘查設計
勘查設計的核心內容是編制勘查設計書。勘查設計書包括的主要內容有：勘查目的、勘查任務、勘查區或鄰區的工作程度（以往工作經驗、工作區地理、地形、地貌、地質、氣候、植被和土壤覆蓋等），設計勘查地球化學工作方法技術（按規范要求）並論證其有效性，以及經費預算和施工安排（時間、順序、人員、後勤、安全等組織工作）等。
18.1.2 野外取樣
野外取樣方法的正確與否，直接影響到勘查地球化學工作質量的高低。岩石、土壤、水系沉積物、水文、生物、氣體的取樣方法各不相同，在勘查地球化學方法一章中已有介紹。
值得指出的是，近些年來，地學核技術在地球化學勘查中的作用越來越大，其中一個重要因素是地學核技術發展了一套野外現場快速分析測試技術。如攜帶型X射線熒光儀，可以對岩石露頭、土壤、水系沉積物等介質在野外現場測試某些化學元素的含量，這就把野外取樣、樣品加工、測試分析流程簡化到野外現場原位測試上來。
18.1.3 樣品加工
除水樣和某些現場的冷提取分析外，原始樣品總要經過或多或少的加工才能進行分析。首先是除去水分，因為潮濕樣品不但難以進一步加工而且極易發霉，不便運輸和保管。其次是分出有效部分，最後研磨均勻以達到分析的要求。因為大多數分析方法只取很少的試樣（稱量）進行分析，如垂直電極光譜分析取40 mg左右，化學分析取250 mg左右等等。要使這樣小的稱量代表全樣就必須使樣品中待測元素分布非常均勻，一般天然狀態是達不到如此高的均勻度的，只有靠人為的研磨才行。
化探樣品的加工一般包括乾燥、破碎、揉碎、過篩、淘洗、縮分、研磨、混合等等步驟，這些步驟的一定組合形成一種加工方案，加工方案視樣品的性質、工作目的、分析方法而異，需要合理選擇。
樣品加工這一環節的重要性往往受到忽視，由此而引起的問題很難察覺，它經常被當作分析誤差與取樣誤差處理了。因此，加工時更應小心防止問題的發生。
圖18-1、圖18-2分別為我國常用的岩石、土壤及水系沉積物樣品的加工方案，這些方案已經過一二十年的大規模工作，證明是行之有效的，而且也比較簡便。
圖18-1 岩石樣品加工方案
圖18-2 土壤與水系沉積物樣品加工方案
樣品的乾燥可用日曬或烘箱，如需分析汞及其他揮發成分，則不要使溫度超過60 ℃；以免損失太多。對於粘土質樣品，干後固結成塊需要在乾燥過程中不時搓碎之。
加工過程中最大的問題是污染。第一種情況是樣品之間的污染，只要操作認真，而且加工按測點順序進行就不會發生問題。第二種情況是樣品被加工工具污染，尤以碾磨與過濾兩道工序為甚。表18-1為不同磨盤機污染的對比。
表18-1 不同磨具污染試驗結果
由表可見，鋼磨引起顯著的污染，而且隨被碾物質的不同而變化。較硬的物質（如石英）引起的污染更重。由此可以推想，碾磨時間長也會有同樣的結果，即會造成污染程度的變化，這對化探工作是最不利的。從表上也可看到瓷盤引起的污染極小，這並不是說瓷盤比鋼盤硬，而是瓷盤本身不含上述微跡元素，所以採用高純度的硬瓷磨具（高鋁瓷磨具）是防止污染的好辦法，我國有關單位已開始小批量生產這種設備。
篩子是另一個可能的污染源，其中銅篩，尤其是生銹、破損的細銅篩污染最甚。現在大多數工作已使用尼龍篩，污染問題當可解決。可尼龍篩易變形，孔目不是很可靠，需經常更換新的網布。小於150目的粉末，通常不用篩子，而根據手感決定，即用手指捏搓時，無粗糙感即可。
除了上述篩取細粒物質的常規方法外，有時需要採用去泥、淘洗、磁選等手續分離有用的粒級，這種方法一般用於特定的礦種，需根據當地的情況通過試驗選用。
在加工樣品時，還應注意下列幾點：① 防止樣品號碼的錯亂。② 不能隨便更動加工方案，因為同一原始樣品經過不同的加工方案，例如孔目不同，就能得出不同的含量。所以，至少一個工區要用同一方案，否則會產生系統偏差。③ 疏鬆物樣品在第一次過篩前不要研磨，以保持樣品的粒度比例。④ 注意改進加工工作的勞動條件，如搞好通風防塵，這不但對維護工人健康有利而且可以減少污染。⑤ 礦石樣品與普通樣品要嚴格地分用加工工具，最好不同一室。
18.1.4 分析測試
目前常用的地球化學分析方法有光學法、核技術法、色譜法、電化學法及其他方法。光學法包括分光光度計法、比色法、旋光測定法、比濁法、熒光測定法、振動光譜法、原子吸收光譜法、發射光譜法、電子探針與離子探針等；核技術法包括中子活化分析技術、輻射測量技術、γ射線光譜法、X射線熒光測定法等；電化學法包括電位法、電導法、極譜法等；色譜法中又有氣相、液相與熱解色譜法等；其他還有熱分析法、動力、催化法等。據T.Braun統計，1979～1998年《分析化學》雜志論文中，各種方法在地球化學樣品分析測試中所佔比例是不同的（表18-2）。
表18-2 用於測定地球化學樣品所使用的分析方法所佔的比例（%）
在微量元素地球化學樣品測試方面，X射線熒光光譜法（XRF）、中子活化分析（NAA）、等離子體光譜（ICP-AES）和等離子體質譜法（ICP-MS）是重要的測試手段。
X射線熒光光譜法（XRF）分析不破壞樣品，對樣品的要求不苛刻（固體、粉末、液體、植物、土壤等均可），可測試的濃度范圍廣，可以同時測定Na、Mg、Al、Si、Ca、As、Y、Zr、Nb、Sn、U、Th等30多種主要元素和微量元素。XRF法分析高含量樣品時，相對偏差2%～5%左右；分析低含量樣品時，相對偏差10%～20%；當被測元素接近探測限時，相對偏差可達50%以上。對於稀土元素，XRF法的檢出限在（0.5～1）×10-6之間，是區域化探分析的一種重要手段。
中子活化分析（NAA）分儀器中子活化分析（INAA）、超熱中子活化分析（ENAA）、放射中子活化分析（RNAA）等。其中以INAA法應用最廣。主要優點是不破壞樣品、樣品用量少、分析靈敏度高、精密度好、准確度高；對元素周期表中大多數元素的分析靈敏度在10-6到10-13之間，可同時測定下列元素：Na、Mg、Al、K、Ca、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ca、Ge、As、Se、Br、Rb、Sr、Zr、Nb、La、Ce、Nd、Sm、Eu、Tb、Yb、Lu、Au等。中子活化分析（NAA）靈敏度見表18-3。
表18-3 中子活化分析（NAA）靈敏度
和經典光譜相比，等離子體光譜（ICP-AES）檢出限較高、分析精度好（百分相對標准偏差RSD%一般不大於10%）、干擾水平低、分析准確高度（系統誤差一般不大於10%）、同時順序多元素測定能力強、分析速度快。其中，稀土元素的檢出限為：La（0.03）、Ce（0.12）、Pr（0.11）、Nd（0.08）、Sm（0.07）、Eu（0.009）、Gd（0.04）、Tb（0.4）、Dy（0.02）、Ho（0.02）、Er（0.02）、Tm（0.02）、Yb（0.005）、Lu（0.003）、Y（0.01）。
等離子體質譜（ICP-MS）法將等離子體作為質譜分析的離子源。和ICP-AES比較，其干擾更小，分析速度更快，檢出限更低（特別是不同元素的ICP-MS檢出限差別小），可在大氣壓下連續操作，靈敏度高出1～2個數量級（表18-4）。
表18-4 若干元素的ICP-MS檢出限及與ICP-AES的比較（ng／ml）
C. 勘查地球化學資料解釋
18.3.1 勘查地球化學異常的解釋和分析
18.3.1.1 異常評價的一般原則及方法
早期化探工作，把注意力全部集中在明顯的異常上，而對廣大的背景地區甚至低緩異常則常予忽略，這就使異常變成一些孤立的圈圈，導致異常評價的簡單化。隨著經驗的積累，人們逐漸認識到異常與背景應當作為一個統一體來看待，廣義地說，異常評價實際上是對地球化學資料進行全面的地質解釋。
異常評價成功有兩種情況：① 正確地肯定了異常的遠景，達到了預期的地質目的。② 及時地對異常作了否定評價，節省了勘探時間和資金。
異常評價失誤也有兩種情況：① 應該肯定的異常不敢肯定，延長了找礦周期，甚至失掉發現礦藏的機會。② 肯定了一些無意義的異常，導致驗證落空。得到肯定結果的工作，當然令人鼓舞，但對於否定的結果，絕不能成為灰心的理由。相反，更應該積極總結經驗，使其成為勘查地球化學的財富。國內外出版的各種化探工作史例，是很有價值的文獻，只可惜大都報道的是成功的例子。從其數目上來說，只佔整個工作的極小部分。
異常評價往往標志著前一階段的結束，另一階段的開始。整個化探工作的程序可用圖18-3表示。該圖只是一般性的，每一個具體過程不一定死板地服從某一程式。經驗證明，就找礦工作的經濟效益來說，分階段的工作部署是上策，即先用快速低成本的方法覆蓋廣大面積，從中找出有利地區，再投入詳細工作，直至發現礦床。近十年區域化探在世界范圍內興盛，一個很重要的原因就是廣大地質工作者及政府計劃部門認識到了這一策略。當然另外的原因是出於基礎地質調查、環境保護及畜牧業生產的需要。所以區域化探異常的解釋遠遠超出單純找礦的范疇，需要由使用資料的部門本身來完成。下面的討論主要限於地質找礦方面。
18.3.2 勘查地球化學常用圖件
18.3.2.1 原始性圖件
原始性圖件不受或稍受編制人主觀意志的影響，從圖上可以直接恢復分析數據。許多地球化學家都十分重視保存所有的信息。保存有信息的圖件有剖面圖、平面剖面圖、數據圖、符號圖等等。
圖18-3 異常評價的一般程序
（1）剖面圖
它是以曲線的形式表示某一方向上（測線或鑽孔）地球化學指標變化的細節與地質現象的關系。地質剖面圖根據需要可選擇不同比例尺。剖面圖製作的關鍵是縱比例尺的選擇，可以用普通比例尺，對數比例尺或其他更方便的比例尺。普通比例尺適用於表示變化幅度小的數據，例如常量元素通常用之，對數比例尺適用於表示變化達幾個級次的元素。不論何種比例尺，背景含量一般不要高於2×10-6。同一批數據，用不同比例尺製作，給人的印象是不同的，所以比例尺的選擇很重要。
剖面圖雖然有簡單明了的特點，但它不能反映兩側的情況，如孤立看一個剖面就難以解釋。所以，每條剖面，要在適當的平面圖上標明其位置，否則其價值就降低了。
剖面圖還有一個優點是可以同時做許多元素的曲線，有利於對比元素間的關系。
（2）平面剖面圖
把剖面圖放在剖面所在的平面位置，就成了平面剖面圖。這種圖在詳細測量時最常用到，特別是與物探方法平行作業時，總是要做這種圖件。它不但能反映每條測線內含量的變化，而且更重要的是能反映測線之間的對比關系，尤其是對於那些單向延長的地質體，如斷裂、剪切帶、岩脈、礦脈等，有很好的追索表達能力。在試圖把峰值進行對比連結的時候，則要充分地注意當地的地質情況。
縱比例尺的選擇要注意不要使含量曲線過多地伸到上面的剖面中去，以利觀察。
（3）數據圖
數據圖就是把分析結果如實填在取樣點旁。這種圖與其說是成果圖，還不如說是一個數據處理的中間環節，因為有許多數據處理方法要用數據圖進行。
數據圖最大限度地保存了資料的原始性，但異常分布、背景起伏表示得最不清楚。在西方由政府部門或研究機構進行的區域性地球化學調查，加工過的圖件公開出版，私人探礦公司可以免費得到；但他們寧願要原始數據，可見原始數據的重要性。
在製作數據圖時，要百分之百地檢查，以免抄錯。
（4）符號圖
符號圖與數據圖的性質完全一樣，只是因為數字高低不太醒目，所以採用一套與含量成比例關系的圖案標在采樣點旁，使異常點醒目地表示出來。
18.3.2.2 等值線圖
雖然符號圖上能夠顯示出一些主要的異常點來，但是對於區域性與局部性的變化趨勢卻表現得很不明顯，而等值線圖卻最適於表現這些特點。
勾繪等值線的基本規則是根據數據按比例內插。這一規則對地形等高線或物探異常是可以嚴格遵守的，但化探數據跳動很大，而且點與點之間並沒有什麼物理定律的制約，因等值線不能在嚴格意義下來理解。在人工勾繪時，要對工區內的地質構造、已知礦產分布、地形、覆蓋物性質有一定的了解，同時還要參考采樣記錄、考慮分析誤差及該元素的地球化學性狀，才能做出較好的等值線圖。切忌拘泥於數據，使等值線出現波浪狀、羽毛狀線條。在根據未處理過的數據勾繪時，高含量圈內允許有若干低含量點；相反，低含量地區的個別高點也可以不予考慮。同樣一份數據，很可能勾出不同的等量線圖來，因為此時必然要帶入主觀成分。做得好時，可以把原始資料的粗糙性、偶然性去掉，而突出其本質的主流的東西。
等值線也可以由計算機繪制。這給人一種錯覺，以為機器繪的是「客觀的」，其實不然。因為機器是按程序繪圖的，而程序中所用的取數與內插規則是多種多樣的。在編制或購買繪圖軟體時，最好用同一份數據進行對比，選擇較好的那種程序。用優良的程序繪制的圖件光滑美觀，而且可以繪制多份。
正確的選擇等值線的起點與間距是很重要的。一般的等量線距按對數等選定，常用的是Δlg（10-6）在0.2～0.4，也有些圖用1、2、5的比例繪制的，效果也不錯。有時，為了突出某一范圍內的變化，可以人為地在這一范圍內加密等值線。
為了使等值線與頻率分布聯系起來，也可以取不同百分數作為等量線值，例如95%分位數一般就是異常下限，用它圈出的就可算是異常。
18.3.2.3 地球化學剖面圖
這是表示地球化學異常在三度空間發育的常用圖件。例如岩石地球化學剖面，通常由地表、坑道或若干鑽孔控制。由於岩石中化學元素分布不均勻，在對比前，要先對數據進行平滑處理（通常是用三點或五點移動平均）。經過這種處理，雖然曲線光滑了，但還是不能直接勾繪等濃度線。因為一個50×10-6的 Cu 含量，在花崗閃長岩中和大理岩中代表著完全不同的意義。所以，在建立原生暈剖面圖時用相對濃度較好。相對濃度就是實測濃度對於采樣點上岩石的背景值之比（襯度）。邵躍建議根據襯度劃出三帶，襯度1～4為外帶，4～10為中帶，10～100為內帶，內帶一般包括礦體本身在內。這種分帶的方法圖面比較簡潔，在原生暈找礦中起著很好的作用。
圖18-4 平面剖面圖
在對比和外推各個控制工程之間的異常時，要考慮地質條件、控制因素、礦體形態特點。從所有可能的連接方式中選擇最合理的方案，並應參考勘探剖面上礦體的連接規則，如圖18-4所示，同一剖面可有三種不同連接方式，如果鑽孔較多，連接的可能性就更多。
18.3.2.4 灰度等級圖
由於等值線圖的勾繪很費時間，而且帶有主觀性。再從製作等值線圖的過程來看，它需要經過數據的網格化，因此，當數據點很多時，可以不必再勾等值線，而把每一個網格看成一個像元，直接把網格化數據用一定的灰度來代表，這種方法是從遙感數字圖像技術上引用過來的。1978年正式出版的英國本土的地球化學圖集就是用了這種方法。該圖集的每一幅圖由265行×209列=53504個像元組成，其中32151塊為海洋，沒有數據，只顯示了海岸線輪廓。餘下的21353個像元，每個像元的灰度由該像元內的移動平均值決定。在這種圖上，區域趨勢及區域異常客觀地反映了出來，而且遠看該圖邊界也是連續的。這種圖的另一個優點是特別適用於計算機處理。
18.3.2.5 綜合異常圖
綜合異常圖是把多元素異常表達在一起，這方面也有許多不同的方法，這要根據綜合的方法而異。近年來流行一種指標一張圖的做法。因而綜合指標的選擇就很關鍵了。現在經常應用的綜合指標有比例、累加、累乘、相關、因子得分、三角圖解等。三角圖解是岩石學及地球化學中常用的表示三個端元成分相互關系的方法。在整理化探資料時，可選出三個有代表性的元素，在它們的三角圖解上劃分出一定的區域。各點實測含量落在某區，就用該區符號表示在平面圖上。
18.3.2.6 解釋推斷圖
推斷解釋圖是所有圖件中的上層建築。它要求綜合盡可能多的資料，並在某種地質成礦理論的指導下，把工區內發現的元素分布情況（包括背景與異常）做出總結性的展示，並據以圈定成礦遠景區，提出今後各類礦化的找礦方向及其具體工作方法建議。屬於這類圖件的有各類成礦預測圖、各類地球化學分區圖、各種比例尺的異常推斷解釋圖以及理想分帶模型圖。
D. 地球化學勘查方法及成果
地球化學勘查在膠東金礦找礦中發揮了重要作用，勘查方法逐漸由次生暈地球化學、原生暈地球化學發展到構造地球化學。區內次生暈地球化學，已系統開展了1∶20萬、1∶5萬水系沉積物測量，部分礦區開展了1∶1萬土壤測量，次生暈地球化學在大面積找礦靶區選擇、成礦預測中起到了關鍵作用。原生暈地球化學，已開展了部分地區的1∶5萬基岩化探測量和部分礦區的1∶1萬、1∶5千基岩化探測量及化探剖面測量，為普查工作勘查工程布置提供了依據。構造地球化學測量，是近年來新發展的地球化學勘查方法，在礦床普查、評價中沿成礦構造在地表或鑽孔內採集基岩樣品，為深部找礦、預測盲礦體、礦床評價提供了依據。
一、構造地球化學方法原理
構造地球化學探礦技術是通過分析構造中的成礦指示元素的地球化學暈來推測深部隱伏礦化情況，屬原生暈技術范疇。它在許多方面優於傳統的原生暈技術，一是它可以更加有效地探測深部隱伏礦化在淺部形成的微弱地球化學異常;二是采樣是以構造格架為主要控制標准，非規則網度采樣，可以在不漏掉礦化的前提下降低采樣數量，減少勘查成本;三是由於充分考慮了構造對成礦成暈的控制，因而更加便於對異常的解釋(彭省臨等，2004)。
由於構造作用與地球化學作用是成礦中和成礦後重要的動力學過程，所以構造地球化學在隱伏礦床的地球化學信息探測方面必然能發揮重要的作用。目前，主要是利用成礦成暈的斷裂構造地球化學規律來找礦，研究成礦過程中和成礦後的礦化指示元素的地球化學空間變化受構造控制的規律，通過分析那些特殊的成暈構造中的構造岩，就可以捕捉到深部隱伏礦體在地表引起的微弱的地球化學異常。其原因在於這些構造中成礦元素的運移比非成暈構造要容易得多，成暈的動力學過程同樣受構造動力學過程式控制制(彭省臨等，2004)。
原生暈找礦法是金礦找礦中使用廣泛且行之有效的方法。原生暈是在礦體或其他地質體周圍形成的地球化學異常。原生暈找礦法是通過發現和研究基岩中的原生暈進行找礦的方法，這種方法通常用來尋找盲礦。原生暈找礦的基礎理論，即熱液礦床原生暈軸(垂)向分帶，也就是每個礦體都有自己的前緣暈、近礦暈和尾暈，前緣暈在礦體前緣可達100～300m，為找盲礦提供了重要信息(李惠等，2006)。由於金礦具有多階段脈動疊加成礦成暈的特點，因此發展出原生疊加暈找礦法，即根據金礦成礦成暈具有多期、多階段脈動性及不同階段形成礦體(暈)在空間上疊加的特點尋找盲礦。
近年來，在膠東地區開始研究構造蝕變帶中原生暈特徵並用於盲礦預測和深部勘探，被稱為構造疊加暈法。方法原理是:熱液礦床嚴格受構造控制，構造中礦體的原生暈發育特點是在構造帶內強度高、范圍大，特別是前緣暈在礦體的前緣可達幾百米。研究構造中的原生暈軸(垂)向分帶及不同期次形成原生暈的疊加結構，只在構造帶中採取有蝕變疊加樣品，不但可以強化暈的強度或盲礦預測信息，而且大大減少採樣及分析工作量，提高工作效率及找礦效果(李惠等，2006)。
二、焦家礦區深部金礦構造地球化學
(一)工作方法
由於深部礦床埋深很大，且其淺部存在對應礦床(體)，地表構造地球化學研究不能有效的預測深部礦體，因此深部找礦採用了鑽孔取樣方法，即採取鑽孔中構造蝕變岩樣品研究其原生暈特徵，稱為鑽孔構造地球化學。本次工作選擇焦家礦區112線、144線典型勘探線採集了樣品，分析了44種微量元素含量，其中18種成礦元素及相關微量元素分析結果列於表8－2。實驗測試在核工業北京化工冶金研究院分析測試中心完成，除Au、Ag採用原子吸收光譜儀(TAS－990F)、ELEMENT電感耦合和等離子體質譜原子熒光光度計(AFS－2202)測試外，其他元素均採用電感耦合等離子體質譜(ICP－MS)法(儀器型號HR－ICP－MSElementⅠ)測試。
(二)構造地球化學規律
1.元素統計分布特徵
對18種金屬元素進行統計分析，分別計算全部樣品、絹英岩化花崗岩(花崗岩、黃鐵絹英岩化花崗岩)、絹英岩化花崗質碎裂岩(黃鐵絹英岩化花崗質碎裂岩)、黃鐵絹英岩質碎裂岩(絹英岩質碎裂岩)、主斷裂上盤岩石、主斷裂下盤岩石各元素含量的最大值、最小值、平均值(X)、標准離差(S)、變異系數(Cv)、濃集克拉克值(C)、致礦系數(Z)和黃鐵絹英岩質碎裂岩的元素襯度(表8－3)。以濃集克拉克值大於0.5和襯值大於1為標准，確定成礦元素組合為Au、Ag、Cu、Pb、As、Sb、Bi、W、Sn、Mo、B、U。
成礦元素Au、Cu、Pb、As、Sb、Bi、Mo的變異系數(全部樣品)大於1，表明這些元素的分布是極不均勻的，存在局部地段的富集或貧化。這些元素的致礦系數(全部樣品)均大於10，說明易發生成礦作用。各種元素異常襯值差別較大，主要成暈元素為Au、Cu、Pb、Sb、Bi、As、Mo(襯值大於2)，其中Au、Bi、Mo元素的襯值最大，說明其成暈強度高;次要成暈元素為Ag、W、Sn、B、Th、U(襯值大於1～2)。
相關分析(表8－4)表明，在18種金屬元素中，Au與Bi關系最為密切，其次為W、Sb、Cu、Ag、As、Sn、B，這與區內成礦元素組合關系基本一致。按相關系數0.2進行聚類分組，可分為三組，Au、Ag、As、Bi、Sb、W、Cu、B為一組，Pb、Sn、Th、U為一組，Zn、Co、Ni、V、Cr、Ba為一組。按相關系數0.45進行聚類分組，則Au、Ag、As、Bi、Sb在一組(圖8－25)，表明這些元素是密切相關的，其富集與礦體緊密關聯，是本區的礦化指示元素。
主斷裂面下盤岩石主要成礦元素Au、Ag、Cu、As、Bi、Sb及微量元素Co、Ni、V、Cr、W、Ba平均含量均高於上盤岩石，表明下盤蝕變作用強於上盤。不同構造蝕變岩比較發現，隨著蝕變作用增強Au、Ag、Cu、As、Sb、Bi等主要成暈元素含量遞增。
表8－2 焦家深部礦區成礦元素及相關微量元素分析結果表
表內樣品名稱代號: γ—花崗岩，γJ—鉀長石化絹英岩化花崗岩，γJH—黃鐵絹英岩化花崗岩，SγJ—絹英岩化花崗質碎裂岩，SγJH—黃鐵絹英岩化花崗質碎裂岩，SJH—黃鐵絹英岩化碎裂岩，SJ—絹英岩化碎裂岩。
表8－3 焦家深部礦區成礦元素及相關微量元素構造地球化學含量統計結果表
續表
續表
注:表中岩性代號同表8－2。
表8－4 焦家深部礦區構造地球化學分析元素的相關系數矩陣
圖8－25 焦家深部礦區構造地球化學分析元素的R型聚類譜系圖
R型因子分析(表8－5)表明，焦家深部金礦金元素的因子模型為:XAu=0.52F1+0.37F2－0.02F3－0.48F4－0.11F5+0.07F6，指示F1、F4對金礦成礦貢獻較大。正交旋轉後(表8－6)確定的主因子為:F1［As、Bi、Sb、B、Ag、Cu、Au］，F2［Cr、Co、Ni、V］，F3［Pb、Ag］，F4［Au、Sn、W、Bi］，F5［Mo］，F6［Th、U、W］·［Cu］。其中，F1為主成礦因子，表明Au與毒砂、輝鉍礦、砷黝銅礦、黃銅礦等多金屬硫化物關系密切;F4為次要成礦因子，指示Au與Sn、W有淵源關系。
2.鑽孔剖面構造地球化學特徵
沿122勘探線的構造地球化學剖面(圖8－26)由ZK622、ZK603、ZK604鑽孔構成，ZK622孔位於Ⅰ－1主礦體中部，ZK603孔位於Ⅰ－1主礦體中下部，ZK604孔位於Ⅰ－1主礦體下部。穿過主構造蝕變帶的鑽孔剖面上，Au及一系列伴生元素含量發生了變化，以ZK622孔最為明顯，表現為Au、As、Sb、Bi、Mo元素同步的強正異常組合，且異常峰值位置重合;Ag、Pb、Cu、Sn、U、Th表現為正異常，但元素濃集中心略有偏移，除Cu異常位於Au異常深部外，其他元素異常位於Au異常淺部;Ni、Co、Cr也表現為正異常。沿勘探線剖面，礦體中部的ZK622孔異常元素多，異常強度大;向礦體尾部(下部)異常元素減少、異常強度降低。
沿144勘探線的構造地球化學剖面(圖8－27)由ZK606、ZK608、ZK615三鑽孔構成，ZK606孔位於Ⅰ－1主礦體頭部，ZK608孔位於Ⅰ－1主礦體中部，ZK615孔位於Ⅰ－1主礦體尾部。元素含量變化特點與112線相似:Au、As、Sb、Bi、W、Cu元素表現為同步的強正異常組合，且異常峰值位置重合;Mo、Pb、Zn、B、Ag、U、Th元素表現為正異常，部分元素濃集中心略有偏移。礦體尾部異常元素數量減少、異常強度降低，異常元素主要有Au、W、Bi、Cu。
表8－5 焦家深部金礦原生暈R型因子分析正交因子載荷表
表8－6 焦家深部金礦原生暈R型因子分析最大方差旋轉表
圖8－26 焦家深部礦區122勘探線鑽孔構造地球化學剖面
圖8－27 焦家深部礦區144勘探線鑽孔構造地球化學剖面
3.指示元素的確定
從原生暈元素組成來看，主要成暈元素襯值最高的為Au、Bi、Mo，其次為Cu、Pb、Sb，它們都能形成清晰的異常。從原生暈共生組合來看，與金顯著正相關的元素有Ag、As、Bi、Sb。從構造地球化學剖面看，除Au、Ag、Cu、Bi、Pb、As、Sb形成強正異常外，Mo、W、B、U、Th也常形成正異常。因此認為，Au、Ag、Cu、Bi、Pb、As、Sb元素在地球化學行為上有很強的親緣性，確定為成礦指示元素;Mo、W、B、U、Th元素異常也可作為金礦成礦的輔助指示元素。
三、構造地球化學異常分帶
通過對焦家金礦帶田原生暈地球化學研究發現，沿成礦構造帶原生暈具有明顯的水平分帶和軸向分帶。
(一)水平分帶
沿寺庄礦區288勘探線測制了構造地球化學剖面，從該剖面地球化學元素含量曲線(圖8－28)來看，在剖面西北部主成礦構造帶附近，Au及相關元素含量發生了明顯變化。表現為Au、Ag、As、Bi元素同步的強正異常組合，異常峰值位置重合。Cu、Pb、Sb、Hg元素雖也表現為正異常，但元素濃集中心略有偏移。
沿寺庄礦區368勘探線的構造地球化學剖面(圖8－29)則顯示出，在礦體上方Au、Ag呈同步的強正異常組合，且峰值位置重合;而Pb、Zn、Cu異常濃集中心略有偏移。原生暈的水平分帶顯示為內帶為Au、Ag、Cu，外帶為Pb、Zn。
可見，本區焦家控礦構造帶附近的原生暈異常在水平方向上有明顯的濃度分帶。Au及主要伴生元素Ag、As、Bi的原生暈異常往往位於主構造帶及主礦體上方，各元素異常峰值與金重合，Cu、Pb、Sb元素異常略偏離礦化中心。根據上述地球化學剖面，結合焦家礦田其他礦區地球化學特徵，把水平分帶劃分成內帶為Au、Ag、As、Bi，表現為Au、Ag、As、Bi的強正異常和Cu、Pb、Zn的弱正異常;中帶為Cu、Pb、Zn的強正異常，Au、Ag、As、Bi弱異常;外帶為Hg、Mo的正異常及Au、Ag、Bi的弱異常。據物探隊統計60個鑽孔的元素分帶序列，確定橫向元素分帶由外至內為Hg－Zn－Pb－Cu－Sb－Ag－As－Ag。
(二)軸向分帶
選擇新城金礦159勘探線研究軸向分帶特徵。以原生暈背景值的范圍為背景區，以異常下限值的1倍、2倍、4倍三個數值劃分各元素異常的外、中、內帶。其中，由於金、銀元素異常濃度梯度大，所以採用1倍、3倍、9倍劃分異常濃度分帶。在此基礎上繪制了原生暈各元素等濃度圖。
159勘探線原生暈構造地球化學異常圖顯示(圖8－30)出，礦體產於斷裂下盤，原生暈沿軸向發育，延伸很遠，超出鑽孔控制之外，礦體兩側原生暈較窄，原生暈圍繞礦體呈透鏡狀，兩側發育略不對稱，礦下比礦上發育。礦上靠斷裂一側較窄，元素濃度呈陡坎狀下降，推測是主斷面上的斷層泥起到屏障作用影響元素的擴散而引起的。
其中，Au、Ag、Bi、Zn元素異常強度大，具內、中、外三帶。外帶范圍很大，超出鑽孔控制，內帶包圍礦體，異常濃集中心與礦體重合很好。
圖8－28 寺庄礦區288勘探線構造地球化學剖面
As、Pb、Cu元素異常分布范圍也超出了鑽孔控制，異常強度相對上述元素稍弱，中帶包圍著礦體，內帶與礦體重合好，只有銅元素的內帶略偏向礦尾。
Sb元素異常強度小，外帶包圍礦體，內帶偏離礦體中心，在礦下部位。
Co、Ni元素異常強度小，只有外帶、中帶。分布在礦前緣、礦尾各一個，且偏向礦下，推測礦體上部原有另一礦體已被剝蝕，受其影響而存在前緣暈。
總的看來，焦家式金礦床原生暈的規模與礦化強度密切相關，礦化強度和規模大的礦床，其原生暈規模也相應較大。礦化強度大的部位成暈寬度大。各元素暈的形態在垂直剖面上呈封閉或兩端收斂的帶狀，寬度相對較小，一般幾米至近百米，但沿礦體軸向長可超出鑽孔控制之外，一般幾百米，最長超過1200m，暈的整體形態為環繞礦體拉長的鐵餅狀。
關於焦家帶原生暈軸向分帶序列，前人做過較多工作。根據各元素在構造地球化學剖面上的特徵，結合熱液礦床軸向分帶的一般規律及前人資料，認為焦家式金礦床原生暈軸向分帶為Hg－As－Zn、Pb－Cu、Ag、Bi、Sb－Au。Au、Ag、Bi、Sb為近程指示元素，Cu、Pb、Zn為中程指示元素，As、Hg為遠程指示元素。這說明，當存在Hg、As異常時，往往指示深部有礦;當Au、Ag、Bi、Sb近程指示元素異常好時，則往往指示離礦化富集中心不遠了。
圖8－29 寺庄礦區368勘探線構造地球化學剖面
四、金礦構造疊加暈模型
李惠等(2006)研究了膠東部分金礦床構造疊加暈模型並進行了盲礦體預測，新城金礦位於本研究區焦家金礦帶焦家金礦北側，其構造疊加暈的研究對本次工作及膠西北今後的深部找礦具有較好的啟示意義，李惠等(2006)建立的新城金礦構造疊加暈模型是:
(1)成礦成暈特徵:熱液成礦各主要階段都產生一定量的As、Sb、Hg、Bi、Mo、Mn等，每一階段成礦過程都具有明顯的正向地球化學垂直分帶，每階段形成的礦體都有自己的頭暈、尾暈，As、Sb、Hg等元素在每個階段形成礦體的原生暈中都是在礦體前緣富集構成前緣暈，而Bi、Mo、Mn、Co、Ni等元素則富集於礦體尾部，形成尾暈;當後階段成礦(暈)疊加於前階段成礦(暈)上或部分疊加，則先形成礦體或暈的元素會發生活化、遷移，使原來的分帶結構遭到一定程度破壞，但仍能在一定程度上顯示垂直分帶性，幾個階段礦體或暈的疊加形成了復雜的疊加暈;同一階段形成的串珠狀礦體(或尖滅再現礦體)有總體的頭暈、尾暈，單個礦體又有自己的頭暈、尾暈。
圖8－30 新城金礦159勘探線地球化學圖
(2)礦床構造疊加暈模式:①前緣暈指示元素為Hg、As、Sb、F、B、W，尾暈元素是Bi、Mo、Co、Mn。已知礦體深部若出現前、尾暈共存，則指示礦體向下延伸很大或深部還有盲礦體存在。②土壤熱釋鹵素F異常范圍可指示深部隱伏緩傾斜礦體的相對位置;I異常分布於礦體賦存部位正上方及前緣構造出露部位。③礦床流體包裹體的前緣暈是CO2、CO、CH4氣暈和F－、Cl－離子暈。
E. 區域地球化學勘查新技術
在區域找礦中，區域地球化學方法雖然得到廣泛的應用，但仍面臨嚴重的挑戰。由於地質條件復雜，景觀條件多變，找礦難度加大，傳統的化探方法有時很難適應這種需求。近年來國內外都加大化探方法技術的研究力度，開發和研製新的化探技術方法。
如何加大探測深度，提高地球化學異常強度，是勘查地球化學的關鍵問題。在過去，人們總想通過對地球化學數據加工和處理，壓抑背景值或與礦化無關的信息，增強與礦化相關的地球化學異常或者加大有利地質條件（構造、岩石等）的權，使篩選出的地球化學異常更具有針對性。人們沿這個方向上雖然已取得了一些可喜的成果，但各種地球化學數據的處理方法都有一定的局限性，某些方法即使在某些地區效果甚好，但在其他地區可能會不盡如人意。對於加大有利的地質條件的權來說，人為因素所佔比例較大，有時也會適得其反。因此，將地質和地球化學有機結合起來，成為勘查地球化學家所共同關心的問題。近年來，國內外都十分注意從化探工作部署和取樣環節開始就將地質和地球化學結合起來。其中，最引人注目的是加強取樣介質的針對性和采樣方法技術的改進。這種做法既適用於地球化學異常查證，也適用於局部或較小區域范圍內的地球化學普查。
（一）對成礦後的岩脈取樣
成礦後形成的岩脈在形成過程中可能切穿早先形成的礦體，通過接觸變質作用和岩漿期後熱液流體作用，在礦體周圍形成元素的富集或分散。對這種成礦後的岩脈作系統取樣，可幫助查明深部盲礦體的分布。該項技術的要點是：①通過詳細的地質填圖，研究礦體與岩脈形成時代；②根據構造研究，在有利於盲礦形成的地段沿岩脈走向布置地球化學取樣剖面；③在野外取樣期間，應確認在岩牆內的黃鐵礦和石膏礦化中是否存在盲礦體物質活化的標志。④將取樣結果標在地質圖上，依據岩脈的元素含量圈定盲礦體存在的范圍。
（二）對斷層泥或蝕變岩取樣
對於金屬礦床來說，斷層既是成礦物質運移的通道，又是成礦物質儲存的場所。因此，在斷層帶內通常會留下礦化的痕跡。對斷層內的物質（斷層泥或兩側的蝕變岩）進行取樣，可以提高找盲礦的效果。採用這種取樣技術，首先應注意對研究區內的斷層進行詳細研究，通過對區域地質特徵和已知礦床地質特徵及對斷層產狀的研究，識別出控礦斷層的走向；或者通過航空照片的解譯，鑒別表現為橫穿已知礦體或盲礦體走向的地表標志。然後，沿斷層帶採集斷層泥、蝕變岩或者土壤，再進行綜合分析與評價。
（三）對石英脈的取樣
很多金屬礦床都伴隨著石英脈體的產出，地表含礦石英脈便是礦床產出的重要標志。石英脈本身受區域斷裂構造的控制，或者作為斷層的充填物產在斷層內。因此，以石英脈為取樣介質，可提高找礦的針對性。通過研究石英脈的產狀與分布密度，可初步確定測區范圍內的礦化的輪廓。因此，在野外便可確定潛在成礦地段。這種方法適應性廣，它適用於地質普查過程中各個不同階段，並且可以消除人為污染的影響。
（四）地球氣納微金屬
地下深部存在上升的氣流呈氣泡形式將母體（或深部隱伏礦）內金屬物質帶出達到地表，形成地表氣稱「GeoGas」或「Earth Gas」，通過在地表或近地表觀測氣體中金屬含量的異常，推測地下隱伏礦體的存在與規模。地氣采樣方法，使用的濾膜孔隙為0.4μm，即只有小於膠體以下的顆粒才能通過濾膜。在這種尺度上，從物理角度上應是包括：膠體顆粒級（0.4μm）、介觀物質和納米級物質（＜0.1μm；從化學角度考慮應包括：離子、原子、分子、原子團、分子團和氣溶膠。它們具有物理和化學的雙重意義。從物理學角度來講顆粒極小，可以稱作超微細金屬；從化學角度來講含量極微，一般在10-9～10-12級，即10-9含量水平以下，從而引入地氣中納微的概念）。這反映了地氣中的金屬不僅有顆粒的東西，而且也有離子態的東西或化合物，並且測量含量又屬地球化學范疇。
（五）深穿透地球化學
近年來各種「深穿透」技術在隱伏區找礦取得了突破性的進展，包括瑞典、中國、俄羅斯、德國、捷克與法國實驗的各種地氣方法；俄羅斯、中國、美國實驗的各種電地球化學方法；加拿大實驗的酶提取方法；澳大利亞實驗的活動金屬離子方法以及我國提出的地球氣與金屬活動態測量方法等。這些技術之間存在著有機的聯系，是發現某種共同遷移機制在地表形成不同現象的手段，統稱為「深穿透地球化學」，即研究能探測深部隱伏礦體發出的極微弱直接信息的勘查地球化學技術。
F. 生物地球化學勘查方法
生物圈是一個特殊的圈，它包含在地殼、水圈和大氣圈之中。凡是有生物存在的地方，都屬於生物圈的范圍。生物圈可以視植物、動物和微生物的總和，其上限不超過對流層，下限至大洋的底部，在地殼內可深達地下水準面下3～4 km。生物地球化學是著重研究生物參與化學元素及其同位素在生物圈中的分布、遷移和富集的作用；也就是說，它是研究發生於生物圈內有生物參與的地球化學過程。生物地球化學勘查的服務領域主要有四：找礦、農業、醫學和環境保護。
17.5.1 生物元素及其地球化學分類
生物圈具有高度不均一性，因此精確估計其平均化學成分是很困難的。維諾格拉夫（1954）在綜合了6000種以上動物和植物的化學分析資料的基礎上，計算了生物圈的平均化學組成。
化學元素的生物地球化學分類方案很多，章申（1996）對國內外元素的生物地球化學分類進行了總結。目前，根據化學元素在生物體內的豐度、化學性質以及它所具有的生物功能和生物反應，將自然出現的92種元素分為三大類：生物必需元素、生物非必需元素和有毒元素。其中生物必需元素也叫生命元素，共有25種，它們是C、H、O、N、S、P、Cl、Na、K、Ca、Si、Mg、V、Cr、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、Se、Mo、F、B、I、Sn。研究生物地球化學地方病、生物地球化學省、生物地球化學區劃、地球化學生態學、醫學地理和環境保護，主要考慮的是生命元素和有害元素。
生物地球化學省是地球上化學元素含量水平不同於鄰近地區，並因而引起當地動植物區系的各種生物反應的范圍。在極端情況下，由於某一種或某幾種元素含量嚴重不足或過剩會產生地方病。目前已揭示Co、Cu、I、Mn、Mo、Ni、B、P、Se、F、Sr、Ca、P、As、Tl等三十多種元素不足、過剩，或比例失調會引起的生物地球化學地方病。生物地球化學省分為地帶性和隱地帶性兩種類型。前者分布在一定的土壤氣候地帶內，是某些化學元素不足而產生的；隱地帶性可以出現在任何地帶內，是由於某些化學元素過剩而產生的，且往往與礦產分布有關。17.5.2 生物地球化學找礦
17.5.2.1 植物地球化學勘查
植物地球化學勘查主要通過植物學和生物地球化學的觀察和測定來選擇有效指示植物或指示植物群落，確定與礦床有關的高濃度元素對某些特定植物造成的毒性變態反應，並以其作為找礦的生物地球化學標志。
（1）指示植物
指示植物對一種或若干種微量元素有特別的嗜好，它們只能在能充分提供這些化學元素的地域內正常生長。目前，世界上已發現有近百種植物對17種化學元素有明顯的指示作用。
指示植物可分為「通用性指示植物」和「地方性指示植物」。前者在分布上只與一定的含礦岩石及其土壤有關，在其他條件下則不能生長。例如生長在富鋅岩層上的鋅堇菜，生長在含硒土壤中的黃芪以及對銅有明顯指示作用的合氏羅勒和銅苔等，都是重要的通用性指示植物。這類植物的數量很少，分布范圍也很有限，用起來比較困難。地方性指示植物的分布則比較廣泛，但是只有在某些地區才能作為指示植物使用。表17-8列出了目前已確定的部分指示植物。
表17-8 若干指示植物及其應用地區
（2）指示植物群落
在一定地段的自然環境條件下，由一定的植物種類結合在一起，成為一個有規律的組合，稱為「植物群落」。指示植物群落則是由能夠反映特定的礦床、岩層或岩石的若干指示植物種類的共生組合。例如，我國長江中下游地區和南方一些地區銅礦床的指示植物群落由海州香薷、蠅子草（Silone tortuneivis），石竹（Dianthhue chinesis L.），鴨跖草（Comolina communis L.），女蔞菜（Meland yumapricum Tarcy，Rohrb），酸模（Rumex acetosa L.）等。四川銅礦的指示植物群落則由以葒草（Semrosei Hamet）為主，堅龍膽（Gentiana rigescens Franch）和狹葉南燭（Lyonia ovalifolia Drude var.Laneeolata Hand-Mazz）共生組成。在礦帶上方土壤中生長的上述植物都含有較高的銅、銀、鋅或鉛含量。
某些植物群落與礦體沒有直接的關系，但它可以指示某些岩性或構造環境，因而可以作為間接的找礦標志。例如，我國南嶺地區萬山型汞礦層控於中寒武統白雲岩的背斜構造中，而且竹子也易於在這些部位叢生，所以它能作為尋找這類礦床的間接標志。不同岩性（如基性、超基性岩、中酸性岩、石灰岩和砂、頁岩等）和不同構造環境（如斷裂、穹窿、盆地以及由此派生的地貌、水文現象）中植物群落的種類和分布的差別非常明顯，以至於這些差別早已成為航空地質判讀的重要依據之一。
另一些指示植物群落則與礦床的伴生元素有關，但並不反映主礦化元素。例如美國西部科羅拉多高原上的沉積鉀鋇鈾礦床中一般伴生有硒，找礦時主要利用含硒的指示植物，它們大都為黃芪氏屬，其灰分中硒含量高達4.6%。表中的普魯士黃芪和派特遜氏黃芪實際上都是硒的指示植物，在科羅拉多高原上用它們以尋找鈾礦最為適宜。例如，在猶他州某區一百個分布點上，就有81處相應見到埋深9m的礦石。
（3）植物對化學元素的毒性反應
觀察確定植物的毒性反應是植物地球化學勘查中另一種常用的找礦手段。找礦中，應經常注意植物由於過量金屬中毒而使葉子顏色呈反常的現象。在植物代謝過程中，高濃度的Ni、Cu、Co、Cr、Zn和Mn等元素都能使葉綠素的形成受到阻礙，結果使植物的葉子退色而產生色症。表17-9列出了一些植物對過量金屬呈毒性反應的常見現象。
表17-9 過量金屬對植物可能產生的毒性影響
在有些情況下，正常植被的缺乏可作為礦化的標志。硫化物礦床氧化帶形成的酸性環境和過量的可溶性金屬可以阻止正常植被的發育。例如在尚比亞，有些大的礦床最初是由於地表沒有樹木而被發現的。
在實際工作中，必須區別由其他因素造成的植物發育異常，如病蟲害、排水不良以及土壤過酸等也可以引起植物萎黃病。因此，植物地球化學勘查的成效如何，在很大程度上取決於地質工作者是否具備一定的植物學知識，是否能在野外識別一些由過量金屬引起的一些重要反應特徵——如萎黃病葉、發育不完全、矮小症或畸形果實等等。為了能夠識別野外所遇的植物群落，指出氣候與土壤等其他因素對植物區系發育的影響，發現植物地球化學異常和異常評價，與植物工作者的密切配合是十分必要的。
17.5.2.2 生物地球化學遙感
生物地球化學遙感是應用遙感技術來了解植物的種類、分布和發育情況，並以此解釋和分析化學元素在植物、植被及其下伏土壤和基岩中的分布情況，以達到尋找礦化異常和圈定礦化遠景區的找礦手段。
不同類型的岩石常具有不同地貌特徵和不同的上覆土壤，並由此而發育有不同的植物種類和群落。這些植物在不同光譜波段的航空影像上具有特定的結構、灰階和其他光譜特徵。這些對於判讀岩類、地層產狀和構造等與成礦有關的地質要素均具有實際的指示意義。礦區特有的植物群落或植物區系及其生長狀況可以作為一種確定隱伏礦體的植物地球化學標志。這種由地球化學異常造成的植物地球化學特徵，有時在航空照片上，特別是在紅外假彩色圖像或多光譜圖像上反映特別明顯。此外，地下水的分布對植物的種類分布和生長狀況也有重要影響，而地下水的分布又與地質構造和岩性密切相關。實際上，生物地球化學遙感屬於一種宏觀的植物地球化學勘查方法。這種方法在那些植被密集、通行困難和工作程度較低的大區域中，應用於礦產或地下水勘查，往往能得到較好的效果。在這種條件下，與其他方法相比，具有快速和經濟的優點。
生物地球化學遙感以植物反射出來的電磁波光譜為信息來源。當光線射到葉片上時，發生光的吸收、透射和反射。葉綠素色素的含量是控制葉片的可見光光譜段電磁波發射特徵的主要因素。葉綠素對0.45 μm（綠色）附近有一反射峰值。因此，植物大都顯綠色。另外，在0.7～1.3 μm和0.5～0.9 μm的近紅外范圍內，植物也有相當大的反射率。吸收光的物質除葉綠素之外，主要還有水。特別是在1.4 μm和1.9 μm處，有兩個水的強吸收帶。所以，對於綠葉植物來說，植物中葉綠素和水的含量基本控制了植物對可見光—近紅外光光譜段電磁波的反射特徵。基於以上原理可知，位於葉綠素吸收帶內的光譜發射率與植物的葉綠素含量或葉綠素密度呈反消長關系；植物對1.7 μm到1.3 μm附近的電磁波幾乎是不吸收的，其反射率的大小與植物組織的形狀、尺寸和細胞之間的空間存在程度有關。因而根據植物的分光性測定的結果，有可能分辨植物的種類、分布和發育情況。
植物地球化學的遙感判讀要求達到地面3 m的解析度。因此，生物地球化學遙感勘查主要通過航空遙感進行。
17.5.2.3 生物地球化學勘查工作方法
（1）准備工作
除了一般勘查地球化學工作的地質准備工作之外，還應著重了解工作地區的自然景觀的特點，熟悉工作地區的植（動）物分類、分布及其生態學特點。在研究已有資料的基礎上，分析這些條件對有關勘查礦床中元素遷移和分布可能產生的影響，可能出現的植物種屬及其生長規律和異常標志，並初步確定野外試驗性研究的地點、季節、取樣范圍和有關研究項目。
在野外裝備的准備中，除了一般地質測量和常規化探的用具外，還應配備植物樣品的採集、乾燥、包裝等必需的用具，如植物夾、吸水紙、枝剪、托盤（供清洗和晾曬植物樣品用）和樣袋等。
（2）野外試驗性研究
野外工作的開始階段，在有關生物地球化學和植物地球化學資料缺乏的情況下，必須進行方法的試驗性研究，以確定生物礦化標志和指示元素，為正式采樣制定統一的取樣對象及其數量、方法和網度的標准。試驗性研究的主要目的還在於了解和把握各種干擾因素的來源及其影響程度，選擇有效的「標志生物」。標志生物可以是生物整體或其器官，也可以是某個生物群，如植物或細胞群落。作為標志生物必須具備三個條件：①它在工作地區普遍發育，易於觀察，便於採集植被樣品；②它對礦致地球化學異常有明顯的反映；③它所反映的地球化學異常受非礦因素影響較小。
試驗性研究應選擇在工作地區中1～2條有代表性的剖面上進行。剖面應盡量通過區內已知礦點（或礦體），以便獲得植物中元素含量、組合與礦化（品位、組合、埋深和位置等要素）之間關系的信息。同時還應進行面上的踏勘采樣，其目的是彌補試驗性研究剖面的局限性，全面了解整個工作地區的情況。為此，取樣點應布置在一些剖面所不能反映的具有獨特而典型的植被、地貌、水文和其他景觀條件的位置上。如果工作地區內無已知礦點，還應在鄰近可對比地區的有關礦點或礦床上進行采樣，以得到真正反映礦化的生物地球化學異常構成的特徵資料而應用於新區。
在試驗性研究中，還可以同時採集土壤、岩石和地下水露頭的樣品，以了解植物體內及其根系環境中元素含量的關系。在一個新的工作地區，生物地球化學勘查的試驗性研究可以和其他化探方法的試驗研究同時進行。
（3）植物地球化學填圖
植物地球化學填圖是一種以小塊面積的統計區為單位進行的大比例尺統計性植物填圖。一個統計區應包括一個植物群落的大多數植物。統計區的大小則視植物群落的均勻性而定。植物分布變化越大，統計區應越小，反之亦然。顯然，統計區越大，獲得的信息越少。通常所用的方法是從一塊5 m2的小地塊開始，觀察確定其中植物種屬，並按一定的比例（10，50，100 m2…）逐漸擴大范圍。每次擴大觀察面積時都要注意其中種屬的變化。當發現種屬在某處迅速增加或減少時，該處則為統計區的最佳界限。各統計區確定後，再統計各種屬的密度或間距（密度的倒數）。統計可用直接計數或按目估分級。例如可分成：①很稀少；②稀少；③常見；④密集；⑤很密集五個級別。在損失一定精度的前提下，目估分級能大大加快填圖的進度。目估時應盡量避免由於不同人的統計、不同季節時的統計所造成的誤差。
在勘查狹長狀的礦體時，植物地球化學填圖可以只在通過測區的若干條平行的測線或帶上進行。在測線上可用皮尺和羅盤劃分和統計植物的種屬和密度變化。帶狀植物地球化學填圖則同樣通過劃分和統計一系列排列成帶的統計區來完成。
與找礦有關的植物地球化學填圖還可以包括以下項目的測定。
a.覆蓋度。整個植株在地表上的垂直投影面積，覆蓋度通常以該投影面積所佔統計面積的百分數表示。由於不同層次植株的重疊，該值常超過100%。
b.層次。它是群落的結構特徵之一，是不同高度的植物形成群落的地上成層現象，其根系則形成地下層次。例如，森林群落一般有喬木層、灌木層、草本層和地層四個層次。草原地區常見的地下層次則由一年生植物的根、鱗莖和塊莖等構成的淺層，由禾本科植物的須根構成的中層和由雙子葉植物的直根系構成的深層三個層次。群落的地上和地下分層是對應的。例如上述喬木層的根系可達土壤最底層，灌木的根系較淺，而草本和地被植物的根系則大多在表層。因此，植物群落的層次對於評價生物地球化學異常的地下立體結構具有一定的意義。
此外，在工作時還應觀察記錄植物種屬的生長發育情況和是否有畸變或病害等現象。將上述各方面結果分析用不同的符號和顏色成圖後，能全面地反映測區內各種植物的組合和分布特徵。通過對植物圖和地質圖以及其他化探圖件的分析對比，有助於揭示植物及其生長狀況與地質體之間的關系，選擇出有效的指示植物。在對植物圖進行分析評價時，必須同時考慮到坡度、排水、光照、高度和地形起伏等條件對植物分布的影響。
G. 怎樣進行地球化學勘探
我們知道，通過尋找油氣蹤跡可以尋找到油氣藏，用什麼方法尋找油氣蹤跡呢？早在20世紀20年代末期，原蘇聯學者索柯洛夫創建了氣體測量法，揭開了用化學勘探油氣的第一頁，在此後幾十年間，原蘇聯和美國都對此進行了深入研究，且形成了油氣地球化學勘探技術並得到發展。在中國，在20世紀50年代，翁文波、顧功敘等人就「氣體測量法」開展了試驗，60年代，石油部和地質部分別成立了從事油氣地球化學勘探的專門機構，開展了中國油氣地球化學勘探的工作。
我們知道油氣由碳氫化合物組成，其中的甲烷、乙烷、丙烷、丁烷在常溫、常壓情況下以氣體形式存在，如農村廣泛使用的沼氣就以甲烷為主。油氣微滲漏到地表後，這些烷烴以游離氣體的形式分布於土壤孔隙中，索柯洛夫創建的「氣體測量法」就是測量土壤中這些游離烴類氣體的種類及其濃度的方法，這種方法一直延續使用到現在。在地面按一定測網，用動力鑽鑽至地下數米處，由車載檢測儀器現場檢測游離烴類氣體的種類及其濃度，這種方法稱為「游離烴技術」。這種工作方法在現場就可以知道油氣蹤跡是否存在，是一種快速、高效的勘探方法。
游離烴技術施工照片左為分析儀器車，右為在鑽進的采樣鑽機在日常生活中，當容器有怪味難去除時，人們就把容器倒扣在土地上一段時間，容器的怪味就除掉了。這是因為土壤對氣體具有吸附能力，可把各種氣體吸附於土壤顆粒表面。油氣微滲漏到地表的游離烴類氣體也會被土壤吸附。我們把地下一定深度的土壤採集回來，經加工後用低濃度的酸溶液處理，被吸附在土壤顆粒表面的烴類氣體就會釋放出來，通過儀器檢測即可判斷油氣蹤跡是否存在。這種方法就是「土壤測量法」的「酸解烴技術」。
從油氣地球化學勘探方法的提出，到現在已有80多年了，隨著科學技術的發展，油氣地球化學勘探技術已發展為由多種方法構成的技術系列，如採集地表水的「水化學測量法」，研究烴類碳元素同位素的「碳同位素測量法」等等。幾十年來，油氣地球化學勘探方法在國內外廣泛應用，通過尋找油氣地球化學異常，可以預測盆地乃至構造的含油氣性，從而找到油氣。20世紀90年代中國石油系統在某油區用「游離烴技術」證實了地震勘探發現的構造含油性，經鑽探見油。實踐證明，地球化學勘探方法是一種經濟、快速、直觀並很有發展前景的油氣勘探技術。
H. 勘查地球化學數據處理
18.2.1 原始資料及質量評定
18.2.1.1 原始資料
原始資料中最主要的是分析結果，其次是采樣記錄本、地質觀察記錄、岩礦鑒定報告、山地工程編錄等等。此外，還保存有一些輔助性的材料如送樣單、外檢記錄等等。這些資料的寶貴之處在於，它包含了一切有用的信息，所有後續的工作只不過是盡可能地充分應用它們而已。往往因為其原始性而不被人們所重視，這是不對的。原始資料要由專人在日常工作中經常性地清理、審核、整飾、編排、裝訂，確保其原始性、系統性與完整性。
隨著化探工作規模的擴大與分析項目的增多，原始數據的生產速度是驚人的。例如一幅1∶20萬的圖幅，按組合樣計算也有1800個左右，分析30個元素，再加上坐標，總計就有58000個左右的數據。這么大量的數據要保管、儲存、取用並不是簡單的事情，國內外大力發展計算機的數據處理系統，這是不可少的基礎性工作。
18.2.1.2 分析質量監控
目前，國內各省實驗室已廣泛使用的化探樣品分析方法有：發射光譜方法、原子吸收分光光度方法、比色法、離子選擇電極法、原子熒光法、射線熒光光譜法和等離子焰光量計法等。化探樣品分析選用的方法應盡可能採用多元素同時測定的方法，而且必須具有較高的生產效率，以適應大量化探樣品日常分析的需要。其檢出下限應達到表18-5列出的要求。
表18-5 區域化探掃面樣品匯總元素檢出限要求（10-6）
選擇分析方法的准確度和精確度可用GSD標准樣的方法進行檢驗。被選用的方法應對八個GSD標准樣中的每一個樣進行多次分析，作如下兩種計算：① 平均值與該GSD標樣的可用值之間的對數偏差Δlgc或平均值和可用值之間的相對誤差εRE（%）；② 相對標准偏差σRSD（%，GSD）。其結果應符合表18-6的要求。
表18-6 測定主要、次要、微量及痕量元素的准確度和精密度
18.2.1.3 分析質量監控的統計學基礎
在化探樣品分析中，即便用一種固定的方法，同一個熟練操作人員對同一個樣品進行多次重復分析，他每次得到的擬測元素含量結果往往並不相同。之所以出現各種不同的分析結果，原因在於稱重、加工、溶樣、容量測定等步驟都會產生誤差，而且全都綜合在最終的分析結果之中。此外，化探樣品的採集，即便在同一個采樣點上採集兩個樣品，其分析結果也不會完全一樣，這就是采樣誤差。特別是在區域化探中，往往在一個較大的面積內採集幾個樣品組合成一個樣品，並利用該樣品的組分來估量整個單位面積內的平均組分，這也難以避免存在采樣誤差。化探的數據處理是建立在采樣與分析質量可靠的基礎上進行的，因此我們必須對如何保證數據質量的可靠性有一個基本了解。
（1）基本概念
a.真值與平均值。真值是在無系統偏差條件下無窮多次測定值的平均值。由於實際工作中不可能對一個樣品測定無窮多次，故嚴格說來，真值是無法確定的。
平均值是同一種測定方法對同一個樣品進行多次測定所得結果進行統計計算求得的估計值。平均值可用如下公式計算：
算術平均值
勘查技術工程學
均方根平均值
勘查技術工程學
加權平均值
勘查技術工程學
幾何平均值
勘查技術工程學
中位數（中位值）是將觀測數據依數值大小次序排列時取其中間值（一般從小至大排列）。
上述式中xi為某次（i）的測定值，i=1，2，…，n；n為測定次數；wi為某次觀測值對應的權系數。
可用值是對同一個樣品分別用多種測試方法測得的估計值，同時對每種方法都賦予與其方法局限性的權而求得的平均值。這是目前勘查地球化學建立定標准樣中每個元素含量時常採用的方法。
b.准確度和精密度。准確度是多次測定值的平均值與真值的符合程度。精密度是多次測定的重現性即它們之間的符合程度。
精密度可以用數據的方差來衡量，也可以用標准離差來衡量，還可以用變差系數百分數來衡量。
方差
勘查技術工程學
標准離差
勘查技術工程學
變差系數
勘查技術工程學
准確度和精密度是互不相倚的。一種測試方法或結果，可以既准確又精確，即每次測定的結果都比較接近，而它們的平均值又非常接近真值。也可以是准確的但不精密，即多次測定的平均值接近真值，但每次測定的數值之間相差較大。也可以是精密的但不準確，即多次測定的數值互相接近，但其平均值則遠離真值。或者是既不準確又不精密。
當數據不是由一個樣品多次測定的結果，而是多個樣品的重復測定結果時，則准確度可用測定數值的總平均值與各個樣品的平均值之間的偏倚來衡量，精密度可用下式計算：
勘查技術工程學
xi1為第i個樣品第1次測定結果；xi2為第i個樣品第2次測定結果；i=1，2，…，n。
c.檢出限和識辨力。檢出限通常稱作靈敏度，是用一定分析測試方法能夠測出的元素最低含量。採用不同分析方法分析不同元素，檢出限會有很大差異。
識辨力指分析方法能表達分析元素的濃度級的數目。在一定的含量間隔范圍內，表達濃度級數目越多，表明該分析方法識辨力越強。
以上介紹的一些統計參數是化探選擇分析方法的評價依據，也是評價化探數據可靠性的重要依據。
（2）化探數據中的誤差
誤差即指某種分析測試方法的測定值與真值之差；偏差（偏倚）是指測定值與平均值之差，但習慣上兩者混用，不加區別。
誤差可以分為系統誤差、偶然誤差和過失誤差。設誤差（偏差）用下式表示：
勘查技術工程學
xi 為第i 次測量的數值；-x 為多次測定的平均值；Q1 i第i 次測量的誤差；若
勘查技術工程學
則Q1i稱作偶然誤差。
若
勘查技術工程學
則Q2i稱作系統誤差。
過失誤差是人為因素造成，如讀數錯誤、看錯譜線等引起。
在化探工作中，特別是區域化探中遇到的偏倚往往是可變的。這在以往應用的半定量光譜分析中特別嚴重。在當前使用較完善的分析方法時也難以完全避免。我國開展區域化探的初期，試驗結果表明，除了隨機誤差之外，分析方法與方法之間，實驗室與實驗室之間，人與人之間，季節與季節之間，甚至月與月，日與日之間都有系統誤差存在，這種誤差稱為可變偏倚。
可變偏倚在采樣中也同樣存在。不同地區岩石出露程度不同，或某些地區有厚的覆蓋物分布，就可能帶來采樣偏倚，所采樣品在某些地區代表性較好，能比較好地反映基岩中元素含量變化；另一些地區代表性較差，對基岩含量的估量就可能偏低或偏高。
不同地區水系密度小，水系沉積物樣品反映上游匯水盆地中元素含量平均值時也會發生可變偏倚，特別是當匯水盆地中有幾種不同岩石分布時更是這樣。
采樣偏倚還可能由於在不同采樣地點岩土物質混入比例不同所造成。采樣地點上局部環境的變動也會發生采樣偏倚。例如土壤或水系沉積物中Fe、Mn、有機物及pH值的局部變化可以使金屬含量變化無規律，甚至出現假異常。
不同性質或不同粒級的樣品中金屬富集粒度不同，如果沒有規定統一的采樣方法，不同采樣人員的采樣方法與習慣不同，所採集的樣品性質變化太大，也會發生可變偏倚。
不同地點的岩石、土壤、水系沉積物等的均勻性是不同的。在一個采樣地點，由於物質比較均勻，重復采樣比較接近；在另一個物質很不均勻的采樣地點，重復采樣會得出相差較大的結果。這是在區域化探采樣中經常遇到的可變偏倚。
在一個地區或圖幅之內出現可變偏倚，對化探的解釋推斷會帶來嚴重影響，它會在圖上出現假的變化趨勢和假的異常。
把野外采樣操作盡量標准化，可以大大抑制采樣人員之間的可變偏倚。不同采樣點上，由於物質的差異、局部環境的變化所引起的采樣偏倚是難以避免的，今後可以設法把它們在數據的處理中進行校正。岩石出露程度、覆蓋物性質及水系密度不同所造成的可變偏倚也需解釋推斷階段時給以估量。
不同采樣地點局部環境的變化，以及不同地點物質均勻性不同所造成的可變偏倚，如果嚴重也會造成假異常。若在一個地點上採集幾個樣品混合成一個組合樣，有助於抑制可變偏倚的起伏。以後的數據處理（網格化、移動平均等）還可以進一步壓低可變偏倚。通過這些措施，可以使可變偏倚減少到不致危害解釋推斷的程度。
至於隨機誤差，它在任何采樣與分析工作中總是存在的。分析實驗室通常使用的檢查方法（隨機抽若干樣品，進行重復分析，計算合格率）主要是為了控制這種誤差。化探分析不同於一般礦石分析，在化探分析中對於合格率籠統地規定一種標准來對待不同地區的情況與不同要求顯然是不夠的。往往同等變化幅度的采樣與分析的隨機誤差，在一個地區或圖幅內足以影響或歪曲元素含量的真實變化，而在另一個地區並非如此。這就必須針對具體情況作具體分析。如果在數據中沒有嚴重的可變偏倚，則可以使用方差分析方法來檢驗這一地區范圍內隨機誤差起伏是否有可能掩蓋了該地區元素含量變化的真實起伏。對隨機誤差的檢驗也可以納入誤差監控系統之中。此外，數據處理（網格化、移動平均等）也可以使隨機誤差有所降低。
18.2.1.4 分析質量的監控方法
（1）分析質量監控的目的
在化探分析中質量監控的主要目的如下。
第一，及時發現批樣之內或批樣之間的可變偏倚，以便採取措施，從儀器設備、工作環境、工作條件、操作人員及方法各方面查找原因。
第二，為發現不同圖幅或不同實驗室之間的恆定偏倚和校正提供依據。
第三，對采樣中的隨機誤差進行估計。
（2）分析質量監控的內容
第一，用各省制備的二級標准樣（GRD系列）監控本實驗室內長期工作情況下的條件與儀器穩定性。
第二，用一級標准樣（GSD系列）監控各省實驗室及方法之間出現的系統偏倚。
第三，用重復采樣、重復分析監控采樣與分析誤差是否干擾或掩蓋了圖幅內和圖幅間地球化學變異。
第四，實驗室的例行內檢工作按5%～10%進行。
第五，外檢工作對於已通過國家計量認證獲得證書的實驗室，可以免於外檢。其他實驗室要送1%～3%的樣品進行外檢。
18.2.1.5 采樣與分析質量的評價方法
（1）分析質量的評價
為了評價分析數據質量的可靠性，應從以下統計數據進行誤差衡量。
對於送實驗室分析的全部樣品和要求分析的所有元素，百分之百的都能報出數據，則認為測試方法完全滿足化探工作要求。若數據報出率大於80%，則認為基本滿足要求。
根據每批樣品插入的二級標准樣品，實驗室內檢的重復分析和重復取樣的分析數據，計算相對誤差εRE（%）和相對標准偏差σRSD（%），若符合表18-6的要求，合格率大於80%，則認為分析數據可靠。
（2）采樣質量的評價
為了檢查采樣的質量，根據重復采樣的重復分析數據，應用三層套合方差分析進行評價。其方法簡要介紹如下。
設在某區選定a個地點，每個地點取b個重復樣品，每個樣品作c次重復分析，可得三維原始數據矩陣
勘查技術工程學
要問：① 地點間差異是否顯著大於樣品間差異?② 樣品間差異是否顯著大於樣品分析間差異?
可見，其實質仍是單因素方差分析，只不過問題形式有所變化，將兩個單因素方差分析問題套合在一起了。在問題①中樣品差異被當作隨機誤差，在問題②中它則被當作系統誤差，通過樣品形成這種套合關系。
今設
勘查技術工程學
勘查技術工程學
分別為總均值、地點均值與樣品均值，則
勘查技術工程學
其中：
勘查技術工程學
分別表示地點、樣品與分析間的誤差平方和，對應的自由度分別為：FA=a-1，FB=a（b-1），FC=ab（c-1），於是可構造以下兩個統計量
勘查技術工程學
利用 FA 可檢驗地點間元素含量變化是否顯著大於采樣與分析誤差，利用 FB 可檢驗采樣誤差是否大於分析誤差。例，在三個地點各采二個樣品，每個樣品分析2 次，其分析結果見表18-7，問取樣與分析誤差是否能掩蓋地點間差異?重復取樣質量如何?計算結果列於表18-8，可見采樣地點間差異是顯著的，它不會被重復采樣與重復分析所掩蓋，而采樣誤差並不大於分析誤差。
表18-7 分析結果表
表18-8 計算結果表
18.2.2 勘查地球化學數據處理方法
本部分只簡要介紹幾種常用的化探數據處理方法，有關這些方法的詳細的數學描述和討論請參閱數學地質方面的參考資料。
18.2.2.1 方差分析
方差分析是分析處理試驗數據的一種方法。在地質科學與找礦勘探實踐中，每種地質現象、地質過程、地質體都包含著許多相互制約、相互依存、相互矛盾的因素，如何分析這些復雜因素解決地質問題，這就是方差分析所要解決的問題。例如一套碳酸鹽岩地層，肉眼是難以識別（分層）的，但可以用方差分析方法分析它們之間各種化學成分數據，找出分層的主要化學成分，從而達到分析的目的。又如岩性、蝕變與礦化的關系，沉積岩岩性的縱橫變化與古地理環境的關系等方面的問題，都可以用方差分析方法解釋。方差分析是兩個總體參數檢驗的推廣，是判斷兩個以上總體參數是否相等的問題。在化探數據處理中，常用兩種方差分析方法，即固定方差分析和隨機方差分析。
（1）固定方差分析
把單因素固定方差模型應用於兩組數據，但該模型也可以推廣到多組數據。在這一模型中，要將數據的組內變差與組間變差進行比較，如果組間變差大於組內變差，則認定兩組的平均值不同。這種對比要通過F-檢驗來完成。
（2）隨機方差分析
這種方法常用於對來源可辨的變差作對比。在勘查地球化學中，指的是分析誤差、取樣誤差和區域變異的相對大小。在評價變化趨勢時，總希望分析誤差比區域變異小。為了做這種對比，首先把不同來源的變異分離開來，然後用F-檢驗做必要的對比。
18.2.2.2 回歸分析
回歸分析是處理相關關系的一種常用方法，它是以大量觀測數據為基礎，建立某一變數與另一變數（或幾個變數）之間關系的數學表達式，是一種能從眾多的變數（或預先盡可能多地考慮一些變數）中自動挑選重要變數（指標或因子），並確定其數學表達式的一種統計方法。它具有一定的統計意義和實際意義。利用這種方法可以自動地、大量地從眾多可供選擇的指標中，選擇對建立回歸方程式重要的指標。因此，它在勘查地球化學數據處理中有著廣泛用途。例如：
① 圈定異常和成礦「靶區」進行礦產統計預測。
② 確定找礦標志，或用一種或幾種元素的含量預測另一種難於分析的元素含量。
③ 對化探異常進行分類以便對其進行綜合評價，綜合解釋。
④ 研究礦體產生的地球化學暈的幅度與取樣地點距離礦體遠近的相關關系，如在垂直方向上，它有助於推斷礦體的埋深；研究礦體剝蝕深度；內生礦床分散暈的垂直分帶序列等。在水平方向上，它能為評價異常或進行勘探設計提供依據。
⑤ 解決控制問題，即在一定程度下控制。變數的取值范圍，應立足在指定的范圍內取值。
⑥ 可用來建立各種找礦模式，發現新的找礦線索等。概括起來說，回歸分析可以解決預測問題和控制問題。
18.2.2.3 移動平均分析
在區域地球化學和環境背景研究中，常常要進行大量的采樣測試工作。人們發現，在不同采樣位置上采樣測試結果是不均一的，如果將一條觀測線上采樣的測試值順序連接起來，則形成一條元素含量變化的折線，平面上元素含量值變化就更復雜了。在這種情況下，在數據圖上主觀勾繪元素等值線圖或用線性插值方法勾繪等值線圖來描述區域元素分布規律是困難的，往往得到的等值線圖是粗略的、隨意的，不能反映非線性變化的特點，對於這一類問題可以用移動平均分析方法來解決。移動平均分析方法是在礦山開采實踐中產生的，最初是用該法降低品位方差進行礦床儲量計算。現在人們通常用移動平均分析方法來光滑數據曲線，光滑平面數據曲面。它能消除采樣測試誤差，從而清晰地顯示出元素區域性分布規律和變化趨勢。實際上它是一種低通的濾波方法。由於這種方法運算簡單，廣泛地應用於區域地球化學數據處理及需要光滑曲線、曲面的研究與實踐工作中。
18.2.2.4 趨勢分析
趨勢分析是一種研究隨機變數在空間位置上變化規律的數理統計方法。它用某種數學模型去擬合實測模型。在地質工作中經常需要研究某種地質特徵的空間分布特徵與變化規律。例如，為了查明某一地區的地質構造，需要研究某些地層單位的厚度或某一標准層的高程在該地區內的系統變化；為了了解某一岩漿侵入體物質成分空間變化特徵，需要研究其礦物成分或化學成分在該岩體內的變化規律；又如在化探工作中為了發現礦化異常，需要研究化學元素在測區內的「區域趨勢」和「局部異常」。地質上的這些變數常常隨空間位置的變化而改變，可以說它們是空間位置的函數。這種隨機變數可借用地質統計學中的一個名詞——區域化變數來稱呼它們，或者簡單地理解為空間變數。
趨勢分析根據數學手段和方法的不同，可以分為滑動平均（或叫移動平均）、多項式擬合趨勢分析和調和趨勢分析。
趨勢分析依空間的維數，又可分為一維、二維和三維。對於多項式趨勢分析，不同維中按自變數的最高次數，又可分為一次、二次…六次，等等。一般說，多項式次數愈高，則趨勢面與實測數據偏差愈小，但是還不能說它與實際情況最符合，這還要在實踐中檢驗。一般說變化較為緩和資料配合較低次數的趨勢面，就可以比較好地反映區域背景；而變化復雜起伏較多的資料，配合的趨勢面可以適當高一些。
由於地球化學變數在空間上表現為既有隨機性，又有結構性（受周圍點的含量控制），因此可以採用趨勢分析來進行研究。
趨勢分析的任務主要是確定測區中地球化學變數空間分布的數學模型和區分測區中地球化學變數的「區域變化趨勢」和「局部異常」。
18.2.2.5 判別分析
判別分析是對樣品進行分類的一種多元統計方法，它在化探中的應用成效最為顯著。它的工作過程大體可以分成兩個階段：第一階段是選擇已知歸屬的對照組（或叫培訓組），並用對照組的分析數據建立判別方程式。第二階段是把未知歸屬的樣品的分析結果，代入判別方程，算出結果後就可以確定其歸屬。當然實際工作中需要根據多元素進行判別。
決定判別效果好壞的是對照組的精心挑選和判別變數的合理決定。前者不但要求有代表性，即每一類都有一定的數量，而且要求判別變數在同一組內的差異要小而在不同組內差別要大。所以需要通過對比不同的變數組合來選擇最佳的判別方程。為了取得對照組樣品，一方面可以選用已知的地質單元內的樣品，如得不到足夠的資料，則可以先在全體數據中選擇部分有代表性的樣品進行聚類分析，然後將其結果作為對照組。當然，決定判別成效的最終根據不在於判別對象確定是可判別的，這一點可以用統計檢驗來證實。
一旦判別方程建立後，就可以對樣品進行逐個判別，因此它不受樣品數目的限制，適用於大量常規化探樣品。
18.2.2.6 聚類分析
聚類分析又稱點群分析、群分析和叢分析。它是根據樣品所具有的多種指標，定量地確定各種樣品（或變數）相互間的親疏組合關系的方法。按照它們親疏的差異程度進行定量的分類，以譜系圖形式直觀地加以描述。聚類分析在勘查地球化學數據處理方面有廣泛的應用。如了解成礦元素究竟和哪些因素有關；找出和成礦元素伴生的相關元素，以利用和成礦元素關系密切的其他元素為找礦標志；研究次生分散暈中異常元素究竟和哪些元素共生組合在一起；根據已知礦床（點）的成礦元素組合特徵預測成礦遠景區。根據分類對象，聚類分析可分為Q型和R型兩種。
雖然聚類分析可以按測定項目分類（R式），也可以按樣品分類（Q類）。Q式用途較大，因為經驗證明，R式聚類分析往往只是證實一下元素的共生關系，這往往是眾所周知的，沒有增加新知。Q式樹枝圖卻提供了寶貴的資料。
18.2.2.7 因子分析
因子分析是用來研究一組變數的相關性，或用來研究相關矩陣（或協方差矩陣）內部結構的一種多元統計分析方法。它將多個變數綜合成為少數的「因子」，也就是在較少損失原始數據信息的前提下，用少量的因子去代替原始的變數，從而達到對原始變數的分類，揭露原始變數之間的內在聯系。
因子分析從以下三個方面為地質工作中的成因推理提供重大幫助。
（1）壓縮原始數據
地質人員在研究每一個地質問題時都希望獲取盡可能多的數據，而在最終綜合這些數據以形成地質成因概念則又會為面對這大量復雜的、通常又是相互矛盾的數據而深感苦惱。簡單地說，地質人員在收集數據時總希望盡可能多，而在分析、綜合數據時又希望盡可能少。因子分析恰恰提供了一條科學的、邏輯的途徑，能把大量的原始數據大大精簡，以利於地質人員進行綜合分析。這種精簡又以不影響主要地質結論的精確性為前提，或者說是在不損失地質成因信息的前提下進行的。
（2）指示成因推理的方向
在形成成因結論的過程中，人們的思維和推理是最重要的一環。從大量復雜的地質數據中理出一個成因的頭緒並不是一件容易的事。不同的人對同一組地質數據，往往導出不同的成因結論，其原因是人們在推理過程中摻入了主觀、片面的意見。因子分析有可能把龐雜的原始數據按成因上的聯系進行歸納、整理、精煉和分類，理出幾條比較客觀的成因線索，為地質人員提供邏輯推理的方向，幫助他們導出正確的成因結論。
（3）分解疊加的地質過程
現在所看到的地質現象往往是多種成因過程疊加的產物，既有時間上不同過程的疊加，又有空間上不同過程的疊加，各個過程互相干擾，互相掩蓋，造成了地質成因研究的復雜化。因子分析能提供從復合過程中弄清每個單一過程的性質和特徵的途徑。
因子分析在地質成因研究中，潛在的解決地質問題的能力是很大的，但是並非使用因子分析就能完全克服成因研究中的各種困難。
因子分析（廣義）可以分為R型因子分析、Q型因子分析和R-Q型因子分析。R型因子分析用來研究變數之間的相關關系；Q型因子分析用來研究樣品之間的相關關系；R-Q型因子分析用來研究變數與樣品間的對應關系。
18.2.2.8 對應分析
在地質和化探數據的統計分析中，經常要處理三種關系：即變數之間的關系，樣品之間的關系以及樣品和變數之間的關系。因子分析中提出了R型分析和Q型分析，它們分別可以用來研究變數之間和樣品之間的關系，兩種因子分析通常是分別進行，甚至只作R型因子分析，不作Q型因子分析；或者只作Q型因子分析，不作R型因子分析。這樣人為地把R型和Q型分析割裂開來，結果漏掉了許多有用的信息。地質成因問題是通過不同特徵的樣品表現出來的，因此，成因與樣品是有聯系的。R型分析和Q型分析之間不可分割，有一種對應關系。
另外，一般來說，在原始數據矩陣中，樣品的數目遠遠超過變數數目，這樣就給Q型分析的計算帶來極大的困難。如果有100個樣品，每個樣品測定10個指標，這樣R型分析只要計算一個（10×10）階相關矩陣的特徵值和特徵向量，而進行Q型分析就要計算階數大得多的矩陣的特徵值和特徵向量，這給計算帶來極大的困難。於是人們就設法從R型分析的結果推導Q型分析的特徵值和特徵向量。
對應分析就是把R型分析與Q型分析統一起來，把變數和樣品同時反映到相同坐標軸（因子軸）的一張圖上，這樣就便於地質解釋與推斷。對應分析點聚圖中，變數點群表示了具有同一地質作用的元素組合，樣品點群表示了相同類型的樣品，而且樣品點群的地質成因是由它們鄰近的變數所表徵。這就有助於對樣品類型的地質解釋，同時通過樣品在空間的分布可以了解地質過程的空間關系。
18.2.2.9 相關分析
相關分析研究變數與變數之間的關系，這是整理化探資料一定要碰到的問題，例如各指示元素之間的消長關系，次生暈總金屬量與礦床規模的依賴關系，鐵帽中殘存金屬含量與原始品位的關系等等。如能靈活應用相關分析提供的方法，則可以在資料處理中發掘出很有價值的信息。相關分析還能幫助建立經驗公式，一些更高一級的統計分析也往往是通過相關分析進行的，因此它是最常應用的一種方法。
相關分析的內容很多，理論與方法都比較成熟，按變數的性質可分為正態與非正態兩類；按變數間關系的性質，可分線性與非線性二類；按涉及變數的多少，可分成二元及多元等。當然，最簡單的是二元線性正態相關分析，其他各種類型的相關分析可以通過變數轉換或取捨，轉化成線性正態模型。
在作相關分析時，切忌盲目用公式，最好先作散點圖。在圖上看出有些關系明明很有規律，但算出的線性相關系數為零；有些相關關系只存在於一定的含量值以下，如某地超基性岩中Ni和Mg的相關關系，只在Ni含量低於1000×10-6時存在，超過1000×10-6時與Mg不相關。研究Fe、Mn對重金屬吸附時也曾發現，異常的Cu、Zn就與Fe、Mn含量不相關，這都是由於存在形式改變所致。因為高含量時，Ni、Cu、Zn等有自己的獨立礦物出現，故影響了同其他元素的相關性。
相關性的好壞由相關系數來度量。必須指出，相關系數受個別特高點的影響很大，有時，甚至只是因為包含了一個特高點，把相關系數由0.2「提高」到0.9。原始數據進行對數轉換能緩和這種影響。參加計算的數據對越多越好，但不要把不同總體的樣品混在一起。為了避免對分布型式的依賴，過去曾經引入過一些非參數性的相關系數，如秩相關系數、中位數四分法相關系數等。經驗證明，只要對原始數據作適當的篩選，常用的相關系數（皮爾遜相關系數）仍是最穩健的統計量，相關系數的統計檢驗已有現成的表格可查，凡超過臨界值者，表示相關顯著。
I. 地球化學勘查的概念及任務
地熱田的地球化學勘查(簡稱地熱化探)就是地球化學在地熱領域中的應用。它通過研究溶於地熱流體中的化學元素與熱儲層溫度、壓力、熱儲層岩性之間的關系及其在地表的異常顯示,來圈定地熱異常區,查明地熱流體的地球化學特徵、補給來源和年齡、徑流條件、排泄方式等。在地熱研究中,地球化學勘查方法始終是了解地熱田的重要手段。地下熱水以液態或氣態賦存於地質體的孔隙或裂隙中,並與圍岩相互作用,溶解了各類化學物質,從而反映了其賦存環境的眾多地質信息。其中的某些微量元素或放射性物質可通過斷裂構造或孔、裂隙從地下深處運移至地表並被土壤吸附而富集,從而可作為地熱活動的指示劑。參照《地熱資源地質勘查規范》(GB/T11615—2010),地球化學勘查的主要任務如下:
1)採用多種地球化學地面調查方法,確定地熱異常分布范圍。
2)採取具有代表性的地熱流體(泉、井)、常溫地下水、地表水、大氣降水等樣品進行化驗分析,對比分析它們與地熱流體的關系。
3)進行溫標計算,推斷深部熱儲溫度。
4)測定穩定同位素和放射性同位素,推斷地熱流體的成因與年齡。
5)計算地熱流體中的Cl/B,C1/F,C1/SiO2等組分的比率,對比分析地熱流體和冷水間的關系及其變化趨勢,並進行水、岩均衡計算。
6)對地表岩石和勘探井岩心中的水熱蝕變礦物進行取樣鑒定,分析推斷地熱活動特徵及其發展歷史。