化学勘探读书报告

专业：区域地质调查及矿产普查 班级：1240101

姓名：赵香善

学号：201240010120

浅谈土壤地球化学找矿应

摘要：地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。地球化学侧重从地球及其组成部分的化学成分和化学运动的角度来认识地球，它是一门运用地球化学基本理论和方法技术，解决人类生存的自然资源和环境质量等实际问题的学科。是研究地球表层系统物质组成与人类生存关系，并能产生经济效益和社会效益的学科。 Abstract: geochemistry is the study of the earth's chemical composition, chemistry and chemical evolution of science, its geology, geophysics and has become the three pillars of solid earth science. Geochemical focus from the earth and its chemical composition and chemical component of the movement in terms of understanding the earth, it is a basic theory and method using geochemical technology, to solve the natural resources of human survival and environmental quality of practical problems such as subjects. Is the study of earth surface system composition and the relationship of human existence and produce economic benefits and social benefits.

关键词：地球 化学 找矿 土壤

正文：勘查地球化学中的土壤是指地球表层的一切疏松细粒覆盖物，它不是土壤学中对土壤所给予的严格定义。地表疏松的覆盖物包

括了残坡积物、冰积物、湖积物、风积物、洪积物以及有机覆盖物。土壤地球化学找矿是通过对土壤进行系统采样测定，研究元素含量的分布及变化规律，发现土壤中的地球化学异常，研究异常与矿的关系进行找矿。

土壤地球化学异常是原生矿体及其原生晕在表生风化过程中，经过各种地球化学作用在土壤中形成的异常。土壤中的异常可分为两类，一类是岩石风化过程中与成土过程同时形成的，称为同生碎屑异常；另一类则是土壤形成后，元素经活动迁移带入土壤形成的异常，称为土壤后生异常。

一、残坡积层中的同生碎屑异常

残积、坡积物是金属矿区分布最广的一种松散覆盖层，发育在这种介质中的地球化学异常直接来自矿体和围岩的风化产物，具有最明确的找矿意义，所以这类异常的观察与解释比较简单，在找矿实践中发挥的作用也最大。最初的化探工作所依靠的就是这类异常，因此残坡积物可以说是现代勘查地球化学的苗床。

1.同生异常的形成作用

同生碎屑异常可以看成是单纯物理风化的产物，在前苏联文献中称为机械分散晕。在重力及其他各种机械力的作用下，固体颗粒在地表的机械迁移有三种可能的运动方式：崩塌、滑动及碎屑扩散。 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，使悬崖后退，峡谷形成。

碎屑扩散是松散物种各个颗粒受到各种偶然作用，如温度变化、

湿胀与干缩、冻结与融化、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。如在地质时期中观察其积累效果，可以与分子的不规则运动相比拟。这种作用不受重力场的直接制约，某些质点甚至可以逆重力而上。

在地表水平的条件下，前面两种作用都不存在，只有碎屑扩散起作用，由此形成单纯的残积碎屑异常。虽然这宗理想情况在自然界可能不存在，但它的影响可在任何复杂的情况下产生。碎屑异常不但对Sn、W、Nb、Ta等形成重砂矿物的元素也不例外。这是因为在残坡积物种所有元素的基本部分还是处于碎屑迁移阶段之中，所以研究同生碎屑异常具有普遍意义。

2、土壤残积异常的形成

我们以垂直矿脉在平缓地形条件下形成同生异常为例来说明残积异常中的异常含量特征。在这种条件下，矿脉风化成碎屑后，主要在水平方向作碎屑质点扩散。从矿脉向一侧扩散的宽度L与土壤层厚度Z呈正比，L=KZ。L称为分散晕的半宽度，K为分散系数，K=L/Z，K值与厚度无关，只与风化条件有关。根据我国一些地区的测定结果，K值在5~20范围内变化，即异常形成宽度为矿脉的5~20倍。由于两侧围岩碎屑的混入，异常峰值将低于矿体品位，此时，残积物的厚度是使异常变弱的一个重要因素。

3、同生异常的总金属量

评价同生异常时，计算异常内金属量是一有效评价异常前景的方法。因为异常峰值、宽度受许多条件影响而不稳定，到哪异常内的总

金属量则是一个比较稳定的参数。对于同生异常来说，只有矿化在垂直方向上变化不是非常剧烈，则总金属量与下伏矿化规模成正比。

二、土壤中元素分布及含量的主要因素

1.元素本身的地球化学性质

对于地球化学的性质而言，其中最主要的是电价、离子半径、极化作用、离子电位和化合键等,其次是放射性和重力性质。以上因素都是可以决定元素及化合物迁移时的主要性质。离子半径和电价是决定晶格能的两个最主要的参数,它决定化合物稳定性。如锡石、黑钨矿、独居石以及其它类似矿物,由于其中有离子半径小,电价高的Sn4+、W6+、La3+、Ce3+等的存在,因此这些矿物的晶格能高,抵抗风化能力强,并常形成机械分散晕分布于土壤中。离子半径和电价也是决定元素在水溶液中行为的主要因素,特别是其溶解度,如三价铁(Fe3+),由于它的电价高、离子半径小,因此在硫化物矿床的次生晕中,铁的迁移是不远的,其分布范围小,相反,锌和铜可以迁移得很远,其分散晕的范围也就较大。

2.母岩成分

土壤是由岩石风化而成,各种岩石中元素的含量是不相同的,因此岩石的风化产物-土壤中元素的含量也有差异。例如,超基性岩区土壤中富含Cr、Ni,基性岩区土壤中富含Ni、Co,但Ni的含量比超基性岩区低,Co的含量较超基性岩区高。酸性岩区土壤富含U、Tn、稀土元素、Mo和Pb等。

3.气候条件

另外对于土壤而言，会影响其土壤的酸碱度的则主要是温度和湿度,是风化作用和成土作用的主要因素。土壤中腐殖质含量决定于温度与年平均降雨量,随着降雨量减少、温度增高而减少,它影响土壤的酸碱度,而决定元素的活动性。土壤中某些元素在酸碱度低时,降雨量大则被冲刷。在酸碱度高时,湿度小则堆积。土壤中的腐殖质也常常在某些条件下吸附一些元素,而在另一些条件下,又使它们迁移。因此,不同的气候条例,形成不同的土壤类型,由于土壤具有不同的化学性质,从而影响元素的迁移和聚集。

4.植物的作用

而对于植物的作用,则就表现在植物自土壤中吸收某些金属,它死后,造成了土壤表层某种元素的富集。例如铜草富含铜,因此在生长铜草的土壤表层含铜也高。植物根系吸收溶液的深度,一般等于植物根发育的深度加上溶液毛细管上升高度。因此土壤测量可能发现矿体的深度常取决于植物根系吸收溶液的深度。

三、土壤中的后生异常

后生异常可以发育在任何介质中，形成异常的物质通常在活动相中迁移了或远或近的距离，而在异常地点积下来。在所有迁移的动力中，所有元素都有一个同生含量，它是介质形成时所固有的。而后生异常总是叠加上去的。

1. 上移水成异常

在水溶液中的元素，可以通过毛细管上升及植物根系吸收向上运动，这是淋滤作用的对立面。

2.侧移水成异常

金属元素被地下水溶解并随着侧向迁移很远的距离，在某种沉淀障上析出，这就形成了侧移的水成异常。

3.电化学迁移异常在电场作用下，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，这是一个普通的电化学现象，在自然界中，正在氧化中的硫化矿体或石墨质岩石甚至下渗中的地下水都能够产生电场。

四、土壤测量的应用范围和应用条件

土壤测量是一种简单、易行、成本低和效率高的找矿方法。大多数的金属矿床都可以应用这种方法特别是找寻有色及稀有金属矿床,如铜、铅、锌、镍、钻、铜、锡、锄、汞、砷、锑、钗、铀、银、金等,是一种有效的方法,国内外都应用很广。尽管近年来,在许多情况下用分散流方法代替了土壤测量方法但也绝不能否认土壤测量的优越性。土壤测量应用于区域地质调查、普查找矿和矿区评价等各个阶段,它可以用来解决下列问题：

(1)在浮土掩盖区配合地质方法和物探方法进行地质填图大致圈定各种岩体的分布范围。例如根据土坡中铬、镍的含量配合磁法围定隐伏的超基性岩体界线。

(2)查明区域含矿远景地段例如某斑岩铜矿,运用土壤测量,铜、钼次生晕异常区能清晰地指示隐伏于深层表土下的铜铜矿化范围,矿区外围许多铜钼新矿点(矿床)都是用土壤测量法,水化学法结合地表地质工作突破的。山地工程,普查钻孔的布置都是在次生晕铜量测量异常范围进行的。

(3)直接找寻浮土掩盖下的隐伏矿体在找矿远景地区或地段,进行一比五千,一比两千比例尺的土壤测量,可以直接找到隐伏矿化固定矿体位置、判断矿体形态产状,大致了解矿体可能的厚度和品位,指导找矿钻孔及山地工程的布置。例如某多金属矿区在一比一万比例尺土壤圈定的铅铜次生晕异常区,地表见到矽卡岩化和硅化现象,有少量孔雀石、铜的氧化物和铁帽。残积层土壤的颜色已经由浅黄色、棕色变成了棕红色。使用各种物探方法效果不明显。可是用1∶2000的比例尺,20m×10m的土壤测量,效果很好,Pb、Zn、Cu综合异常绝大部分产于接触带上或附近的断层破碎带以及火成岩体的边部,经山地工程揭露,证实为矽卡岩多金属矿床的矿体所引起。因地形较平坦,故次生晕的位移很小,晕的走向、范围与矿体走向、分布范围基本一致,二者在平面位置上很吻合。土壤测量的应用条件,一般是浮土厚度在5～10m范围内效果较好,成本低。若浮土厚达10～20m,则需深层取样,如果浮土大于20米厚度则需用手摇钻采样才能发现次生晕。冲积层、冰碛层以及其它外来物质覆盖区,往往掩盖了矿体生成的次生晕,所以不宜用土壤测量。在广泛分布着岩流,山麓堆积,沙漠地区,由于物理风化为主,组成物质以块状,粗大的碎屑物质为主,不利于化学作用和生物化学作用,这样的地区用土壤测量很难收到效果。

五、野外工作方法

(1)取样间距的确定和取样点线的布置土壤测量取样网间距,决定于工作目和任务要求,选用的比例尺大小、矿床类型、矿带和矿床规模的大小以及矿体矿带所产生次生晕规模大小等因素,总的原则是

要求能够圈出次生晕异常,不漏掉有工业意义的最小矿带和矿体。一般原则是不论任何比例尺,在图上取样线距控制在1cm左右,点距约等于线距五分之一到二分之一。近年来,土壤取样点位的确定,不必用精确地仪器测量,而用罗盘和地形图目测定位即可。

(2)取样层位一般是通过试验而确定,

即在新工作区采集一定数量的分层样品,了解各层土壤中金属元素的含量变化,最后确定取样层位。如果不进行试验,取样要穿过A层(腐殖层),在B层(淋积层)中采集,取样深度20～30米。

每个样品要用一点多坑法取得,一船要用3～5个坑样品组合,坑距要视具体情况和工作比例尺而定,如1∶5000,多坑距离为20～50m。

(3)耕田也要取样,但需挖穿耕土层。

(4)样品野外加工的坡度,一般采用60目或小于60目,要用尼龙筛过样。野外加工后的样品重量不得少于30g(野外取样重约50～100g)。

(5)取样编录在野外记录木上主要记录样品的编号、取样深度、层位、采集的物质竿。一般次生晕样品采集均有统一的记录格式要求。

(6)选样：按设计要求的分析项目填写送样单及时送样。

四、结束语

土壤地球化学找矿是一种成熟、有效的常规地球化学找矿方法，它既可以用于区域化探阶段，也可在普查阶段、详查阶段使用，特别是在疏松层广泛覆盖区，它是一种有效的找矿方法。对于寻找单一或者是多金属矿藏土壤地球化学测量技术是一种易行、有效的勘查手

段。选择正确的测量方法，依据工作比例尺其可以扫面异常特征，圈定矿化带以及结合相关地质和物探情况资料对所找矿藏所需钻孔情况和山地工程的布置情况进行指导。

 

第二篇：环境污染化学读书报告

环境污染化学读书报告

一、水体环境中重金属污染

1、采样

    泉州湾北纳洛阳江, 西迎晋江, 为晋江、洛阳江汇合入海的半封闭海湾, 东濒台湾海峡, 北起惠安的崇武半岛, 南至晋江石狮市祥芝角, 地理位置为 24°47′-24°57′，118°34′-118°56′( 图 1) . 具体采样位置都选在避开人为直接干扰、离海岸有一定距离的潮间带, 包括湾内的主要河口 ( 3、4、5、7号站 )和排污区 ( 2、6号站 )及湾外区域 ( 1、8、9号站 ). 采样时间为 20##年 10月至 20##年 1月. 泉州湾重金属污染较为严重, 研究表明泉州湾表层沉积物中重金属元素含量在湾内的河口和排污区比湾外高[ 9 ], 重金属污染已对海湾的生态环境产生了严重的影响. 我们选取具有不同污染特点的站位进行采样, 旨在了解海湾重金属污染在空间上的分布特点, 并对其污染源进行分析.

【基于主成分分析法的泉州湾表层沉积物中重金属污染可能来源分析--蔡龙炎】

    采样点的分布和布置见图 1所示。选取了 7个采样点。从星子到湖口段由于受长江水影响很大所以没有布置采样点。1. 饶河口 ; 2. 南矶山; 3. 白沙洲; 4. 杨梅颈;5.上边村 ; 6. 老爷庙; 7. 星子冬枯山

【鄱阳湖水体重金属污染的现状评价--涂淑玲】

2、污染现状

   泉州湾属敞开性海湾, 其特点是口阔底浅, 水域面积大, 水体交换好[ 7]. 但 20世纪 90年代以来, 泉州湾生态环境质量日益恶化[ 8]. 龚香宜等 ( 2007) 曾研究了其表层沉积物中重金属的含量与分布[ 9]. 目前虽已有关于泉州湾水质评价的研究[ 7- 8], 但未见有关针对沉积物中重金属来源的全面分析报道. 重金属污染来源复杂且危害性大, 因此有必要对其重金属污染来源做一个全面的分析. 这对于泉州湾重金属污染的防治具有重要的意义.  泉州湾潮间带表层沉积物中各重金属元素含量的变化范围都比较大.  其中 As的含量单质 A s在自然环境中含量极少, 极易被氧化为剧毒的 A s2O3( 砒霜 ) , 具有较大的危害性.

【基于主成分分析法的泉州湾表层沉积物中重金属污染可能来源分析--蔡龙炎】

    近年来, 我国众多湖泊湿地日益遭受严重的破坏与污染。鄱阳湖是我国最大的淡水湖泊, 随着鄱阳湖区域经济的发展, 鄱阳湖受到了不同程度的污染, 其中以鄱阳湖东部因德兴铜矿开采而引起的重金属污染尤为突出。进行鄱阳湖重金属污染现状调查与评价因而显得非常的有必要。本文主要对鄱阳湖水体的重金属污染进行调查和评价。

【鄱阳湖水体重金属污染的现状评价--涂淑玲】

3、治理技术

    主成分分析 ( principal component analysis, PCA)法是一种广泛用于沉积物中污染物的来源评价的统计分析方法. 主成分分析法优点是能多变量分析, 并揭示蕴含的内在信息, 通过对原变量进行线性变换后,由产生的少数几个新变量来最大限度地反映原来众多变量的变化关系和相互作用关系[ 10]. 这与传统调查方法相比, 具有省时、省力、准确、简单易行等特点. 在国外, Singh等 ( 2005)曾用此法评价了 Gom ti河的表层沉积物中重金属的可能来源[ 11]. 在国内, 李玉等 ( 2006)也基于主成分分析法对胶州湾表层沉积物中重金属的可能来源进行了评价[ 12]. 本研究首先采用地质累积指数对泉州湾潮间带表层沉积物中重金属污染状况进行了评价, 然后基于主成分分析法分析了重金属存在的可能污染源, 旨在为泉州湾重金属污染防治提供指导和依据.

【基于主成分分析法的泉州湾表层沉积物中重金属污染可能来源分析--蔡龙炎】

二、土壤中无机重金属污染

1、采样

     由于所调查的包头白云鄂博铁矿采矿区与包头选矿、冶炼及尾矿堆存区处于不同地点，两者相距175 km，所以土壤重金属污染调查针对于包头铁矿分为两部分，一是包头尾矿库区，二是位于白云鄂博的铁矿采矿区． 包头尾矿坝位于包头市区西 12 km之外，九原区和昆都仑区交界处． 1965 年正式投产使用，是平地筑坝围成，其东西宽约 3. 2 km，南北长

约 3. 5 km，坝体周长 11. 5 km，占地面积约 12 km2，有效库容0. 688 3 亿 m3． 周围临近地区包括打拉亥上下村、新光村一、三、八村等 5 个村庄和九原工业区． 白云鄂博矿区属内蒙古自治区包头市所辖，矿区南距包头市区 149 km，区域面积 328 km2． 白云鄂博铁矿于 1957 年建矿，是一座大型的铁、铌、稀土等多种金属共生矿床，矿物种类繁多，已发现有 110余种． 主要铁矿物有磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿、褐铁矿等，矿物组成中含有方铅矿、闪锌矿、锰铌铁矿、钡铁锰矿、黄铜矿等． 该矿是包头钢铁公司的主要原料基地，开采方式为露天开采，矿区居住总人口约 3 万人． 包钢从白云鄂博铁矿采矿，经铁路运至包头选矿厂，经选矿工艺后将剩余矿浆全部输入包头尾矿坝． 两区域均属内陆干燥气候区，低温少雨，干旱多风，温差变化大，常年主导风向为西北风，土壤类型均以栗钙土为主．

【内蒙古包头铁矿区土壤重金属污染特征及其评价--郭伟】

2、污染现状

     内蒙古矿产资源极其丰富，种类繁多; 矿产资源储量潜在价值达 13 万亿元，占全国的 10% 以上，居第 3 位［17］． 与其它地区的矿业开采活动相比，由于内蒙古的矿业开采活动处于抗干扰能力较弱的草原生态系统中，其导致的生态破坏与环境污染问题也更加严重，具有其特殊性． 位于草原上的金属矿山的开采，矿石的加工、运输、储存，尾矿的堆积等所造成的土壤重金属污染问题会对当地草场、牧民、牲畜等造成很大影响［18，19］，进而对草原生态系统造成不容忽视的危害，所以对草原矿区及其周围土壤重金属污染状况、特征进行调查和评价显得尤为重要．

【内蒙古包头铁矿区土壤重金属污染特征及其评价--郭伟】

3、治理技术

    根据不同采样点位和不同区段的整体调查，对研究区域土壤重金属污染状况分别采用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法进行综合评价．

（1）单因子指数法

单因子指数法是国内外普遍采用的方法之一，是对土壤中的某一污染物的污染程度进行评价．

其计算公式为:

式中，Pi为土壤中污染物 i 的环境质量指数; ci为污染物 i 的实测含量( mg·kg－ 1) ; S

i为污染物 i 的评价标准( mg·kg－ 1) ，选用内蒙古土壤中重金属元素几何平均值．

（2）内梅罗综合污染指数法

内梅罗综合污染指数法可全面反映土壤中各污染物的平均污染水平，也突出了污染最严重的污染物给环境造成的危害［24］． 其计算公式为:

式中，PN为综合污染指数; ( ci/ Si)max为各污染物中污染指数最大值; ( ci/ Si)ave为各污染物中污染指数的算术平均值．

【内蒙古包头铁矿区土壤重金属污染特征及其评价--郭伟】

三、土壤中农药污染方面

1、采样

2、污染现状

    土壤中农药的主要来源有：农药生产、加工过程中的废液排放；农田农药使用；农药气体沉降以及农药运输过程中的泄漏。土壤是农药在环境中的“ 贮藏库”与“ 集散地”，由于利用率低，施入土壤的农药大部分残留于土壤中。农药在土壤中残留期长短与农药性质有关，化学性质稳定的农药残留期长。我国 20 世纪 60 年代曾广泛使用的含汞、砷农药，目前在许多地区土壤中仍有残留。

农药残留会改变土壤的物理性状，造成土壤结构板结，导致土壤退化、农作物产量和品质下降。长期受农药污染的土壤还会出现明显的酸化，土壤养分（ P2O5、全 N、全 K）随污染程度的加重而减少。同时，残留还造成重金属污染，土壤一旦遭受重金属污染将很难恢复。

【农药污染对生态环境的影响及防治对策--肖军】