地球化学找矿
㈠ 地球化学找矿的任务
地球化学找矿的任务，概括起来有如下几方面。
1.评价区域成矿远景，寻找成矿远景地段或区块
地球化学找矿通过研究元素在区域空间分布特征和时间上的演化规律来评价区域含矿远景，寻找含矿远景地段。同时划分地球化学成矿区，提出地球化学找矿标志。
2.寻找矿床(矿体)，追索矿区外围
通过研究矿床(矿体)附近岩石、土壤、植物、气体等介质中成矿元素的分布与分配，总结矿体形成、保存、消失过程中元素的分散与集中、共生组合与迁移演化规律，提出异常评价的地球化学标志和指标。
3.研究地质问题，间接指导找矿
地质体及天然产物中元素的分布、分配等信息，不仅可标识矿体的存在和变化，而且也反映地质体的地球化学特征及说明其与有关地质作用(包括成矿作用)的成因联系。研究有关地质作用产物中元素的特征，总结有关的地球化学标志和指标，有利于研究地质问题，间接指导找矿。
4.查明区域元素分布，扩大服务领域
查明区域中元素的分布状况，不仅可以指导找矿，而且可以为发展农业、畜牧业，防治地方病和环境污染以及相关地质学科提供基础性资料。
㈡ 地球化学找矿的主要特点
在矿产勘查史上风险最小、可靠性最大的是探究矿化露头的找矿方式，而在地表矿化露头大部分已被发现的状况之下，寻找隐伏矿体的期望也就变得越来越重要和越来越迫切，要满足这一愿望需借助于遥测的方式，也就是物探、化探、遥感等具有一定探测深度的工具。对全球找矿成功几率的统计表明，地球化学找矿是一种探究表生矿、深部矿和隐伏矿的有效手段。
地球化学找矿的主要特点，概括起来有如下几点。
1.对象的微观化
目前，地质勘探的主要类型大致可分为以下几种:
1)地质找矿: 主要通过对矿床形成的地质条件和矿床存在的地质标志的研究来进行找矿;
2)地球物理找矿: 主要是通过对矿石与围岩物理性质差异的研究来进行找矿;
3)遥感找矿: 主要是通过各地质体或现象所表现的差异来进行找矿;
4)地球化学找矿: 主要是通过对矿体形成或表生破坏过程中，元素的分布与分配、分散与集中、共生组合与迁移演化规律的研究来进行找矿。
通过元素的地球化学研究，特别是微量元素的地球化学研究进行找矿是地球化学找矿的最根本特点。
2.分析测试技术是基础
地球化学找矿的研究对象是元素，具体说应是元素的含量，要获得元素的含量必须借助于现代分析测试技术，特别是在地表矿日益稀少、找矿过程中异常与本底的差异也变得越来越小的情况下，分析测试技术的重要性更加明显。
3.利于寻找隐伏矿床
地质找矿中观察研究成矿地质条件和矿体存在的标志，往往受露头的限制。而地球化学找矿则不受露头的影响，无论在基岩出露或松散层掩盖的地区均可采用地球化学找矿手段寻找地下深处的盲矿体，特别是气体地球化学找矿方法的发展，为寻找更深处的地球化学异常提供了有力支持。
4.准确率高、速度快、成本低
地球化学找矿具有准确率高、速度快、成本低的特点，这也是世界各国广泛采用地球化学找矿手段的重要原因之一。国内外都以地球化学找矿方法进行大区域(包括边远地区)扫面，即所谓 “区域化探扫面”。通过这一基础性工作可以加快矿产资源的远景评价，为规划和部署进一步找矿工作提供依据。
㈢ 地球化学找矿概述
地球科学是研究地球这个极其复杂的物质体系的学科总称，基于不同的认识角度产生了不同的分支学科。地球化学正是从地球的化学组成、化学作用和化学演化，即通过物质的化学运动形式来研究地球的。从学科角度讲，地球化学是由地质学与化学类基础科学相结合、渗透而产生的一门边缘学科。
人类赖以生存的地球，从化学观点看，是由92种化学元素和354种核素组成的。由于不稳定核素的衰变产生的能量推动了地球的物质运动:岩石熔融、岩浆喷溢、火山活动，进而造成了全球规模的地质作用。这种地质作用不断地改变着地球的外观和结构，同时也造就了92种元素及其同位素进行化合、分异、迁移，这为采用化学方法来研究地球、认识地球提供了客观条件。
地球化学的整体研究思路是“见微而知著”，即试图通过对微观的化学作用的研究来获知宏观的地质作用信息。为此，地球化学主要的研究内容就可归结为:①地球和地质体中元素及其同位素的组成;②元素的共生组合和赋存形式;③元素的迁移;④元素的迁移历史与地球的演化。
对地球、地壳或某一地质体，都可以从上述几个基本途径研究其形成和演化历史。因此，地球化学可定义为:是一门研究地壳和地球的化学成分以及元素在其中的分布、分配、集中、分散、共生组合、迁移规律、演化历史的学科。
随着地球化学研究领域的扩大和深入，也逐渐细划出了相应子学科。如:①以海洋为研究对象的海洋地球化学;②以环境为研究对象的环境地球化学;③以地下水为研究对象的地下水地球化学;④以探矿为目的的勘查地球化学等。
而勘查地球化学是地球化学中最活跃的学科之一，由于勘查地球化学主要以找矿为目的，因此，称之为地球化学找矿，简称为化探。对于地球化学找矿的定义，国内外学者有各种不同的表述，其中比较有代表性的定义是:地球化学找矿是基于系统地测定天然物质的一种或数种化学性质的任何矿产勘查方法(H.E.Hawkes等，1962);地球化学找矿是根据基岩及覆盖层中、地下水及地表水流中、植物中和土壤中、气中的含矿物质不明显的微观分散晕以发现矿床的一种找矿方法(В.Ч.克拉斯尼科夫，1955)。本书采用的定义为:地球化学找矿是系统测量天然物质(如岩石、土壤、水系沉积物、地表水、地下水、植物和空气等)中一种或几种地球化学指标(如元素和同位素的成分、含量、pH值、Eh值、温度等)，研究其分布、分配和变化的规律，以发现与矿有关的地球化学异常来找矿的一门学科。
地球化学找矿研究的对象，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有效地应用它去达到预定的找矿目的或其他目的。从地球化学找矿的角度来看，具有经济价值的矿床，不过是地球化学异常的一种特殊类型。地球化学找矿主要采用定性描述的方法，对于一些定量的计算公式，要把它们看成是某种简洁的定性描述手段，但其发展趋势仍然是从定性逐渐走向定量。
地球化学找矿是一门非常年轻的边缘学科，它一方面以地质学、矿床学、地球化学、土壤学，以及数学、化学等为基础，另一方面又用自己的新发现和新资料服务于这些基础学科。
㈣ 地球化学找矿原理
地球化学找矿起最主要就是找化学异常。所谓化学异常就是某种元素在地质体中或水域中的含量和背景含量差别很大。进而分析远景区。这是因为矿化都会造成蚀变，进而会形成成矿元素的富集，进而在矿体或矿化区周围形成化学异常。这就是最基本的原理。
㈤ 国外地球化学找矿简史
地球化学找矿最早为前苏联所创立。1932 年苏联地质学家费尔斯曼、谢尔盖耶夫等，首先系统采集土壤及风化岩石样品进行分析，并用以找矿，当时将这种方法称之为 “金属量测量”。1935 年苏联研究成功了适用于大规模土壤地球化学测量的光谱分析设备与采样步骤，为开展土壤地球化学找矿提供了条件; 同期，苏联还研究试验了水系沉积物地球化学找矿和生物地球化学找矿。20 世纪 60 年代以来，在寻找盲矿方面苏联做了许多工作，取得了显著成绩。
斯堪的纳维亚半岛国家也是开展地球化学找矿最早的，特别是瑞典。1936 年瑞典的帕姆金斯特探矿公司等在试验性的植物地球化学测量中，发现含在 Sn 与 W 高的土壤中生长的乔木、灌木叶子内，Sn 与 W 的含量也高，并以系统分析植物的方法在许多地区进行找矿。
20 世纪 40 年代中期，地球化学找矿引起了美国、加拿大的注意。在美国，H.E.霍克斯于 1947 年首先开始进行土壤地球化学测量的试验，在各个气候带开展了研究，并在50 年代初顺利地开展了地球化学找矿工作。其主要分析测试方法是比色法。
英国、法国对地球化学找矿的研究，开展较晚，于 20 世纪 50 年代中期才开始。但是他们很快就在本国和非洲及远东一些地区用以找矿。1970 年成立了国际勘查地球化学协会，并出版了 《地球化学勘查》杂志，每两年召开一次学术讨论会。
20 世纪 80 年代推行的国际地球化学填图计划，极大地推动了地球化学找矿的发展，同时也为其他学科的发展提供了基础资料，如环境科学。
㈥ 学习任务地球化学找矿概述
地球科学是研究地球这个极其复杂的物质体系的学科总称，基于不同的认识角度产生了不同的分支学科。地球化学正是从地球的化学组成、化学作用和化学演化，即通过物质的化学运动形式来研究地球的。从学科角度讲，地球化学是由地质学与化学类基础科学相互结合、相互渗透而产生的一门边缘学科。
人类赖以生存的地球，从化学观点看，是由92种化学元素和354种核素组成的。由于不稳定核素衰变产生的能量推动了地球的物质运动：岩石熔融、岩浆喷溢、火山活动，进而造成了全球规模的地质作用。这种地质作用不断地改变着地球的外观和结构，同时也造就了92种元素及其同位素进行化合、分异、迁移，为采用化学方法来研究地球、认识地球提供了客观条件。
地球化学的整体研究思路是“见微而知著”，即试图通过对微观的化学作用的研究来获知宏观的地质作用信息。为此，地球化学主要的研究内容就可归结为：①地球和地质体中元素及其同位素的组成；②元素的共生组合和赋存形式；③元素的迁移；④元素的迁移历史与地球的演化。
对地球、地壳或某一地质体，都可以从上述几个基本途径研究其形成和演化历史。因此，地球化学可定义为：是一门研究地壳和地球的化学成分以及元素在其中的分布、分配、集中、分散、共生组合、迁移规律、演化历史的学科。
随着地球化学研究领域的扩大和深入，也逐渐细划出了相应子学科：①以海洋为研究对象的海洋地球化学；②以环境为研究对象的环境地球化学；③以地下水为研究对象的地下水地球化学；④以探矿为目的的勘查地球化学等。
而勘查地球化学是地球化学中最活跃的学科之一，由于勘查地球化学主要以找矿为目的，因此，称之为地球化学找矿，简称为化探。对于地球化学找矿的定义，国内外学者有各种不同的表述，其中比较有代表性的定义是：地球化学找矿是基于系统地测定天然物质的一种或数种化学性质的任何矿产勘查方法（H.E.Hawkes等，1962）；地球化学找矿是根据基岩及覆盖层中、地下水及地表水流中、植物中和土壤中、气体中的含矿物质不明显的微观分散晕以发现矿床的一种找矿方法（В.Ч.克拉斯尼科夫，1955）。
本书采用的定义为：地球化学找矿是系统测量天然物质（如岩石、土壤、水系沉积物、地表水、地下水、植物和空气等）中一种或几种地球化学指标（如元素和同位素的成分、含量、pH值、Eh值、温度等），研究其分布、分配和变化的规律，以发现与矿产有关的地球化学异常来找矿的一门学科。
地球化学找矿研究的对象，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有效地应用它去达到预定的找矿目的或其他目的。从地球化学找矿的角度来看，具有经济价值的矿床，不过是地球化学异常的一种特殊类型。地球化学找矿主要采用定性描述的方法，对于一些定量的计算公式，要把它们看成是某种简洁的定性描述手段，但其发展趋势仍然是从定性逐渐走向定量。
地球化学找矿是一门非常年轻的边缘学科，它一方面以地质学、矿床学、地球化学、土壤学，以及数学、化学等为基础，另一方面又用自己的新发现和新资料服务于这些基础学科。
㈦ 地球化学找矿的种类
根据研究的天然物质的不同，地球化学找矿可分为：
◎岩石地球化学找矿：以基岩为勘查对象（包括基岩中的裂隙充填物）；
◎土壤地球化学找矿：以土壤（包括残坡积物、冲积物、洪积物、冰碛物和塌积物等）为勘查对象；
◎水系沉积物地球化学找矿：以河流和溪沟底沉积物为勘查对象；
◎水文地球化学找矿：以地表水和地下水为研究对象；
◎气体地球化学找矿：主要以自然界存在的各种气体（如稀有气体、CO2，CH4等）为研究对象。
另外还有生物地球化学找矿、海洋地球化学找矿、稳定同位素地球化学找矿等。
在上述各种找矿方法中，前三种找矿方法技术比较成熟，由于岩石地球化学找矿在地球化学扫面应用较少，本书不详细介绍，重点介绍土壤地球化学和水系沉积物地球化学找矿两种方法。近年来，其余几种方法发展迅速，特别是气体地球化学找矿发展较快，并取得了实质性的进展，其应用领域主要集中在油气勘探。
随着科学技术及研究手段的发展，同位素地球化学异常、矿物包裹体地球化学异常、构造地球化学异常、海洋地球化学异常以及大气地球化学异常也相继引起了人们的重视。新的地球化学找矿方法和手段正逐渐产生与发展。
㈧ 地球化学找矿的工作方法
1.地质观察与样品采集
元素的迁移和变化与地质体是紧密相关的，因此，常规的地质工作方法在地球化学找矿中同样起着重要的作用。工作区域的地质条件、岩石及矿化和蚀变的特征、矿物的共生组合及生成顺序等，对找矿区域的选择、工作方法的确定、异常的解释评价都是重要的基础资料。采集样品在地球化学找矿中是一项重要的基础工作，一切成果都来自对所采样品的研究。采样的目的性、方法的正确性和样品的代表性在野外采样时应特别注意。
2.数据的统计分析
如何处理和利用大量的分析测试数据是地球化学找矿方法中必须面对的问题。有效获取分析测试数据所反映的内在规律，从而获取矿藏信息，是地球化学工作者的基本技能。目前采用的主要手段是统计分析。自20世纪60年代统计分析方法开始引入地球化学分析测试数据的评价以来，随着计算机技术的发展，统计分析手段越来越全面和丰富；但同时应注意，依据单一的统计方法来评价分析测试有时会导致信息的丢失，要充分认识到数理统计的自身局限性。
3.地球化学指标的研究
地球化学指标是地质作用及其产物的地球化学特征的反映。只有通过地球化学指标的建立，才能研究与表征元素的分布与异常的特征，才能进行异常的解释评价。通过一系列地球化学指标的总结来发现异常、解释评价异常是地球化学找矿的根本方法。目前常用的地球化学指标有参数性的和非参数性的。
4.地球化学图表的编制
地球化学图表不仅可反映元素的分布、分配特征，而且也能体现元素的分散集中、迁移演化的规律。因此，通过编制地球化学图表来研究矿区和区域地球化学的基本特征和规律，也是地球化学找矿的基本工作方法。
随着科学技术的发展，多学科融合的现象越来越突出，特别是找矿难度的日益加大，强调多学科的协同分析就显得尤为重要。譬如，遥感与地球化学找矿的结合、地理信息系统与地球化学找矿的结合均是近年来发展的热点，也取得了显著效果。
复习思考题
1.地球化学找矿有何特点？其与其他学科有何关系？
2.地球化学找矿的方法有哪些？
㈨ 我国地球化学找矿简史
我国地球化学找矿工作最早可追溯至 1924 年。当时李四光等在河北武安利用 SiO2与Al2O3等含量线图研究了花岗闪长岩中铁的成矿远景。我国现代的地球化学找矿工作是1951 年在安徽月山由谢学锦等首先进行试验的。
我国地球化学找矿工作中最先开展试验研究的是 “土壤金属量测量”。1954 年分别在白银厂铜矿、中条山铜矿等已知矿床上进行系统的试验研究，并很快在区域地质测量中加以推广应用。20 世纪 50 年代中期，吉林大黑山大型钼矿床的发现，是地球化学找矿在我国获得的第一个显著成果。50 年代末期，在辽宁青城子铅矿试验、研究岩石地球化学找矿取得成功，使 “硐老山空”的矿山得以继续生产。
水系沉积物地球化学找矿，早在 20 世纪 50 年代末期已开始试验，但未得以推广，直到 70 年代早期才得到较为广泛的应用。目前，它已成为我国进行全国性 “区域化探扫面”(地球化学找矿)的主要手段。
迄今为止，全世界有 30 多个国家和地区开展了区域地球化学勘查工作，我国是开展区域地球化学勘查最早的国家之一。1978 年，以谢学锦为首的化探专家们建议开展全国性区域地球化学勘查工作，后纳入了全国基础性地质调查工作的中长期规划和年度计划。从此，我国有计划、有步骤地开展了全国区域地球化学勘查工作。
30 多年以来，全国区域地球化学勘查取得巨大成功。工作覆盖面积达到 6.5 × 106km2，共分析各类地球化学样品约 142 万件，采用高精度大型仪器测试 39 种元素，共计取得原始测试数据约 5540 万个，首次全面系统地将这些数据汇集，建立了全国区域地球化学勘查数据库，编制了 39 种元素的全国地球化学图和图集。
全国区域地球化学系列图编制项目历经 3 年多的时间，现已全部完成，并由中国地质调查局对这项成果进行了评审和验收。此次编制的地球化学图，充分展示了我国不同地质背景所反映的地球化学特征和规律，显示了我国重要矿产地的分布。全国区域地球化学勘查已发现 2900 多处异常见矿，找到 Au，Ag，Cu，Pb，Zn，Sn，W，Mo 等金属矿产地700 多处，为国民经济建设提供了丰富的矿产资源; 取得了地壳表层元素地球化学背景值，为地学研究提供了丰富资料; 展示了我国与环境有关的元素分布状态，包括有益元素N，P，K，B，Mn 等，有害元素 Cd，Hg，Pb，As 等，大大拓展了地球化学的应用领域。
同时，我国区域地球化学勘查的关键技术也取得了重大突破，解决了我国特殊地理景观区工作方法技术; 建立了 39 种元素的微量、痕量测试方法技术体系，极大地提高了样品分析准确度; 异常解释推断和查证技术、数据库信息系统与制图技术等，丰富了地球化学勘查理论。这些技术和理论均居国际领先水平。
当今地球化学找矿总体发展趋势是扩展应用领域，更新方法途径，深化基础研究。具体体现在以下几个方面。
1.地球化学找矿正向环境领域扩展
主要表现在区域地球化学填图资料用于环境研究。地球化学找矿在研究天然污染物方面具有独特的功能，因此，将过去只用于矿产勘查的地球化学资料用于环境研究已成为当前热点。另外，全球地球化学填图也加强了地球化学找矿在环境领域的影响力。这一切正如著名的勘查地球化学家及环境地球化学家 Thorton 所说的 “由于地球化学图与图集继续覆盖更大面积，90 年代将为科学提供一个激动人心的机会，那就是可以用全球的眼光研究过去只能在局部或区域尺度上研究的问题”。
这方面的工作主要是将全国或区域性地球化学填图资料用于区域农业规划、地方病防治、区域环境背景评价中。在技术上主要用数理统计的方法，区分人为污染的元素和自然污染的元素及其组合，强调多元素的协同作用。
2.新技术、新方法的开发
随着找矿难度的加大，地球化学找矿工作面临着在隐伏区矿产勘查研究的新任务，需要研究和开发具有较大探测深度的地球化学方法，1997 年召开的第 18 届国际化探会议上称之 “深穿透(Deep Penetrating)”地球化学方法。近年来，各国的地球化学工作者进行了不懈的努力，使隐伏区的地球化学勘查技术取得了长足的进展，即方法技术向着简单回归，但赋予了新含义。
目前发展比较快的方法主要是:
(1)气体地球化学测量方法
气体具有较强的穿透能力，因此，气体地球化学测量方法被人们认为是最有前途的方法之一。其研究对象主要包括 Hg 蒸气、CO2、O2、烃类气体、S － C － O 的化合物。作为矿化指示标志的大部分气体是间接的找矿标志，因为它具有更大的不确定性和多解性。《勘查地球化学》杂志于 1990 年第 38 卷出版了 《土壤和岩石中气体地球化学》专集，在该专集中 Keser 对气体地球化学测量方法的现状作了客观的评价: “土壤中气体地球化学方法远非是矿产勘查的常规工具，需要进行更多的研究工作来解释现已观察到的异常模型”，“在研究的初期阶段，要正确认识气体化学测量方法的现状和前景，现在人们对气体地球化学测量方法的期望过高”。总的来说，气体地球化学测量方法在矿产勘查中尚未进入实用阶段。
(2)偏提取技术
偏提取技术是相对研究元素总量而言的，20 世纪 60 ～70 年代，国际勘查地球化学界就热衷于各种偏提取技术的研究，但因受分析技术的限制，难以提取出真正想提取的部分，或者因偏提取的步骤复杂而难以在实际中应用。90 年代以来，偏提取技术再度受到重视，尤其是关于金的偏提取备受重视。
(3)同位素地球化学探测技术
质谱技术的迅速发展大大降低了同位素分析费用，因此，利用同位素作为成矿预测的工具成为可能。确定矿化区的同位素指纹，有助于从区域到局部区域的勘查目标。
3.多源信息的融合
强调地球化学找矿方法与物探、遥感等技术的融合也是当前地球化学找矿发展的趋势。
4.野外现场测试手段的开发
若在野外就可获取元素的含量，显然对地球化学找矿工作者而言是最佳方式，这样可以大幅度地提高野外工作效率。目前比较有前景的方法是现场 X 射线荧光测量技术。
本 章 小 结
1.地球化学找矿是在地球化学的基础之上发展起来的，主要是为矿产勘查服务的一门学科或技术，传统上所说的勘查地球化学、化探与地球化学找矿可以说是同一概念。
2.据研究对象的不同，地球化学找矿可分为岩石地球化学找矿、土壤地球化学找矿、水系沉积物地球化学找矿等。
3.地球化学找矿的特点表现为依托于分析测试技术，研究微观对象(元素)，找寻隐伏矿藏，具有较低成本和较快的速度; 但也表现出受自然地理条件和景观条件的影响很大，应用上受一些限制。
4.地球化学找矿主要工作任务是通过元素分布、组合、赋存状态等的研究，力图为矿产勘查异常区的划定、矿体追索提供理论依据。为了达到此目的地球化学的一般工作方法为地质观察与采样、数据的统计分析、地球化学指标的研究、地球化学图表编制，最终为进一步工作提供依据。
5.地球化学找矿未来发展总体表现为研究手段的精细化、评价方法的多样化与数据获取的多源化。
复习思考题
1.地球化学找矿有何特点? 结合所学分析一下其与其他学科的关系。
2.地球化学找矿的方法有哪些?
3.根据国内外地球化学找矿的发展史，谈谈你对地球化学找矿的看法。
㈩ 地球化学找矿方法
根据找矿远景区的地球化学特征、地球化学异常和相应成矿地质特专点，在小比例尺圈定的属铜异常高值区带内筛选出有指示性的地球化学异常组合，然后根据含矿建造特征，作大比例尺地球化学原生晕、次生晕测量，进一步提取矿化信息（如晕的分布特征、控制因素、指示性元素分带性及其与矿化的关系等），确定找矿方向的地带、目标层、段。
资料显示，滇中禄丰—武定地区昆阳群褶皱基底层中的东川式铜铁矿多金属矿的主要含矿层（因民组和落雪组）中，具有Cu、Mn、Co、Pb、Ag、Ni、Be等元素的高背景值和较强的Cu、Mn、Ag异常。在不同阶段的找矿工作中，利用地球化学找矿法，获取有用的矿致异常，对于寻找矿化地段具有重要作用。