应用地球化学课程总结

1、应用地球化学的概念: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。简而言之，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。

2．应用地球化学的研究内容及方法

（1）矿产勘查地球化学方面，研究成矿元素及其伴生元素的空间分布规律与矿产的联系。研究元素在集中分散过程中与矿体周围各类介质中形成的地球化学异常与矿床的联系，异常形成机制、影响因素、发现异常和解释评价异常的方法技术。

（2）环境地球化学方面，研究对人类生存与发展、对人类健康有影响的化学元素的分布分配及其存在形态。

（3）农业土壤地球化学方面，研究对作物生长有益或必需元素在土壤中的丰缺程度以及有毒、有害元素在土壤中的富集程度。

（4）研究一切化学元素及其化合物在地球表层系统中的分布分配、活动演化可能给人类生存带来直接或间接影响，例如地震、地热、环境改造与治理，利用地球化学作用于土壤改良、土壤施肥等等。

应用地球化学的研究方法基本可分为两方面，其一是现场采样调查评价研究，其二是实验研究。

①地质观察与样品采集；

②样品加工及分析测试；

③数据的统计分析；

④地球化学指标及异常研究；

⑤地球化学图表的编制；

⑥异常评价及验证、探矿工程布置；资料研究，指导农业种植结构调整，地方病发病机理研究及环境问题研究等。

3、第四套应用地球化学方法命名系统：地球化学岩石测量、地球化学土壤测量、水系沉积物测量、水化学测量、地球化学气体测量和地球化学生物测量。

4、丰度值一般均在10-2％以上元素称之为“常量元素”。

丰度均在10-2％以下。故称之为“微量元素”。常用重量百万分率（10-4％）

表示，书写用ppm （part per million ）代表。 lppm=10-6=10-4％=0.0001％=1μg/g

超微量元素由于丰度极低，通常以十亿分率（10-7％）表示，用ppb （part per billion ）代表。 lppb= 10-9=10-7％=0.0000001％=1ng/g

5、岩浆结晶过程中，某些元素并不进入造岩矿物晶格，它们倾向于在富含水的流体相中富集，地球化学家用元素相容性来描述在结晶相或流体相富集的特征。不相容元素（incompatib1e elments）是指那些在结晶分异过程中倾向于残余流体相中聚集的元素。相容元素（compatib1e elements）则是指容易进入结晶相而在残余流体相中迅速降低的元素。

6、地球化学中的异常，最早使用于勘查地球化学中，是指矿化区段的地球化学特征（如某些元素含量的高低，元素含量分布的均匀性，元素赋存形式的差异）明显不同于周围元矿背景区的现象。地球化学异常包含了三个方面的含义：地球化学特征不同，具有一定的空间范围，元素含量或地球化学指标值偏离背景值。即异常现象、异常范围、异常值三层含义构成了完整的地球化学异常概念。 在化探中将无矿或未受矿化影响的天然产物（岩石、土壤、水系沉积物、生物等）中某一特征元素的正常含量（一般含量）称为背景。而将那些具有正常含量的地区称为背景区或正常区。

7、地球化学省：由化学元素在地壳中原始分布不均匀性造成的大范围地球化学异常。如果将元素的全球地壳丰度值作背景，则地球化学省是最大的一级异常。

8、地球化学异常分类：

根据异常物质与赋存它的介质之间的相对时间关系，分为：

• （1）同生地球化学异常——异常物质与赋存介质同时形成的地球化学异

常。

• （2）后生地球化学异常——介质形成后，异常物质进入而形成的的球化

学异常。

根据异常形成作用的不同 分为：

• （1）原生地球化学异常——在成岩成矿作用下形成的异常。岩石地球化

学异常即属于原生地球化学异常，其中与矿有关的原生地球化学异常，是成矿作用的产物，和矿体同时形成。

• （2）次生地球化学异常——在岩石、矿石的表生破坏作用下，有关元素

迁移而形成的异常。土壤地球化学异常，水系沉积物地球化学异常、水文地球化学异常、生物地球化学异常、气体地球化学异常都属于次生地球化学异常，其中与矿体有关的次生地球化学异常，是由于矿体的表生破坏所形成。

8、研究地质体中元素含量的概率分布形式主要呈正态分布或对数正态分布。

9、天然环境可分为原生环境和次生环境。

①原生环境，指天然降水循环面以下直到岩浆分异和变质作用发生的深部空间的物理化学条件的总和。

②次生环境，是地表天然水、大气影响所及的空间所具有物理化学条件的总和。

10、丰度（Abundance ）：泛指元素在宇宙体中的平均含量。

地壳元素丰度是指地壳中化学元素的平均含量，又称为克拉克值。

11、化学提取法

• （1）偏提取法。也称浸取法或者部分提取技术。它是通过选择某种合

适的提取剂，只溶解某一种结合形式部分，对其他结合形式不溶解从而使所研究的那种结合形式部分被提取出来。偏提取法一般用于结合不够牢固的那种赋存形式。例如，应用蒸馏水可以提取固态体系中的离子吸附态形式，用稀盐酸可提取超显微非结构混入物，用抗坏血酸加双氧水可以溶解硫化物而不破坏硅酸盐矿物结构，只提取矿化作用带入部分，达到强化异常指导找矿的目的。

• （2）顺序提取法。它是根据不同试剂提取结合牢固程度不同的部分，

从结合最弱的活动态离子-有机络合物-超显微结构混入物-硫化物到结合最牢固的硅酸盐，试验研究某些试剂进行依次提取。

• （3） 平行提取法

12、地球化学景观：所有影响表生作用的外部因素的总和。

景观地球化学：研究化学元素在各种景观条件下迁移沉淀的规律。

13、风化

一、物理风化

• 物理风化是风化作用的初级阶段。物理风化的营力是多种多样的，主要有

气温、重力、冰冻与溶解、盐类结晶和植物生长等。

二、化学风化

• 1. 水解水合作用

• 2. 氧化还原作用

• 3. 碳酸化作用

三、生物风化

• 生物风化是指由于生物作用而引起的物理和化学风化。它在地表的作用，

比以往人们认识要广泛得多。

• 生物风化主要表现在以下几方面：

• ①植物根系沿岩石的裂隙、节理生长产生的动力，使暴露在地表（或一定

深度）的岩石崩裂破碎；

• ②植物根系和植物残体产生的有机酸参加了矿物表面的氧化作用，对岩石

矿物产生腐蚀作用。

• ③植物呼吸O2和CO2，而O2和CO2是化学风化的重要反应剂。

• ④细菌和霉菌在氧化带中参与有机氧化反应有重要意义。

14、影响风化作用的因素可以分为区域性因素与局部性因素两大类。 • 区域性因素有地形、气候、植被和大地构造单元；

• 局部性因素有岩性、微地形、小构造等。

15、风化与剥蚀的平衡

• 风化作用使地表松散层变厚，结果使风化速度变慢以至中止。但另一

方面，厚层松散物的表层极易被外力带走，使其厚度变小。当剥蚀速度大于风化速度时，地表不可能形成发育完好的覆盖层，甚至基岩直接出露。反之，当风化速度大于剥蚀速度时，就能使松散层厚度加大，它的表层就有可能逐渐熟化而发展成为土壤。当两种速度相等时，整个松散层的厚度与结构保持不变，而绝对标高以一定的速度下降，这种速度在山区为每年1～10mm 。

16、发育良好的理想土壤剖面可以划分出三个主要层次（A 层、B 层、C 层），其中有的还可再分为若干个亚层 。

• A 层又称淋溶层，位于土壤剖面的最上部。

• B 层也称淀积层，位于A 层之下。

• C 层又称母质层，位于土壤剖面的下部。

• D 层，C 层之下的基岩。

• 土壤的形成顺序：首先形成C 层和A 层，然后逐渐演化出B 层。

17、岩石及矿石风化后，主要呈三种形式存在：残余的原生矿物、在表生环境中稳定存在的次生矿物以及被循环水带走的可溶性物质。

• 一、残余原生矿物

• 二、次生矿物

1．粘土矿物2．铁锰氧化物

• 三、有机物

• 四、可溶解物

• 特殊风化物——铁帽

18、主要类型岩石的风化特点

• 沉积岩中碎屑岩风化时（砂岩、页岩），化学溶解十分微弱。因为组成碎

屑沉积岩的主要矿物是上一个风化旋回中形成的次生矿物，已经过水的浸洗，所剩下的是稳定的石英，少量钾长石及各类粘土矿物。

• 超基性岩风化时，主要造岩矿物橄榄石、辉石在表生环境中最不稳定，

所有原生矿物几乎完全消失。大量Ca 、Mg 及部分SiO2被溶解带走。当地形平坦时，在一定深度上以菱镁矿、方解石、蛋白石形式出现，形成所谓碳酸盐风化壳。

• 中酸性岩的风化，可以其主要造岩矿物长石类的风化为代表，高岭石，

保留原地；可溶性盐类；无定形硅酸，最后形成次生石英。

19、土壤中的元素分布

成壤以后，元素在土壤中的正常分布的总规律为：

• ①元素在土壤中的平均含量是不均匀的，如Si33%，Hg0.01ppm ；

• ②不同元素风化的土壤中常量元素差异不大，但微量元素的富集特点明显

不同；

• ③土壤中元素在不同土壤层中的分布是不同的。

• 研究元素在不同土壤剖面中的垂直方向的含量变化规律，目的是为在找矿

中选择合适的采样层位和深度。

20、一项完整的化探工作，包括工作设计、取样、样品加工、分析测试、资料整理、异常踏勘与评价、初步报告编写、结果验证直到提交最终报告。

化探工作按其所获资料的原始性，只有两大阶段，即第一性资料的获得阶段与随后的对原始资料进行人脑或电脑的加工得出第二性资料的阶段（室内整理、异常解释评价）。

21、各阶段方法选择及工作比例尺

1. 区域化探

• 面积为几百到几千平方公里或更大的工作属于区域化探。一般成果

比例尺为1：50万、1：20万（现改为1：25万）。这阶段主要采用水系沉积物地球化学测量，在地形平缓、水系不发育时才用土壤地球化学测量。

2. 普查化探

• 一般是在成矿特点基本查明的地区或已知矿区外围进行。其目的

是发现新的矿化现象和确定其分布规律。面积几十到几百平方公里，比例尺1：5万、1：2.5万、1：1万。 当比例尺较小、地形切割强烈、水系发育区，仍采用水系沉积物地球化学测量；在地形平坦地区，只能采用土壤地球化学测量，

3. 详查化探（矿区化探）

• 其目的是确切圈定矿体的位置，初步评价矿体规模，预测深部矿化趋势。

比例尺1：10000、1：5000、1：2000。工作面积较小。视条件使用土壤、岩石、气体地球化学测量，还可辅以水文地球化学或生物地球化学测量。

22、指示元素的选择

• 除1：20（25）万区域化探扫面由国家规定必须测定39个元素和多目标

地球化学扫面的52种外，一般工作中的指示元素的选择都由送样人员提出。一般遵循如下的选择原则

• ①所选元素能够指示矿床存在的大致空间位置，或能指示找矿方向； • ②所选指示元素及其组合特点能够区分出矿异常和非矿异常；

• ③形成的地球化学异常要清晰，并且具有一定的规模，能在普查勘探中容

易被发现；

• ④选用的指示元素最好能用快速，灵敏、简便、经济的分析方法加以测定； • ⑤选择的数目在达到找矿目的的前提下尽可能少。

23、样品加工

• 加工的目的：去掉水分、杂质，选取所需粒度，使样品均匀化。

• 样品加工时应防止污染，应做到：

• 1.矿样和化探样分开加工；

• 2.每加工完一个样品要进行清洁工作；

• 3.加工样品最好按测线上测点的顺序进行。即使相邻样品有污染也不

致造成假异常（在自然界实际上并不存在的异常）；

• 4.不能随便更动加工方案。对疏松物样品第一次过筛前不要碾磨，以

保存原始粒度；

• 5.不能用金属铜筛，而用尼龙筛。

24、化探测试中的几个基本概念

• 1. 检出限：为某一分析方法或分析仪器能可靠地测试出样品中某一元素的

最小质量

• 2. 灵敏度：灵敏度指某一分析方法在一定条件下能可靠地测出的相对最低

含量（μg/g、 μg/L或10-6、 10-9 ）。

• 3. 精确度（精密度或重现性）：精确度是某一样品在相同条件下多次测定

所得结果的接近程度。

• 4. 准确度：指所测定得出的含量与元素在样品中的真实含量的符合程度。

25、描述地球化学异常的参数

1. 连续性（t ）：指异常范围内异常样品所占比例。

2. 均匀性：指异常地段内相邻两点含量差值的大小。差值大，均匀性差；反之则好。

3. 渐变性：指异常含量沿某方向的变化程度。实质上是含量梯度（dc/dx）的大小。梯度小渐变性好，即形成异常规模相对大；梯度大，渐变性差，异常规模小。

4. 异常峰值（Cmax) ：异常中最高异常值。是表示异常强度的一个参数。

5. 平均异常强度（ ）：异常范围内元素含量的平均值。

6. 异常衬度（清晰度）：是描述异常强度的一个参数。

7. 线金属量ML(M·%或M ·ppm ）：根据一条典型测线（一般为垂直剖面）来估算矿化强度的参数。指沿一定的取样线，晕中各样品的异常含量部分与各样品所代表的线段长（Li ）乘积之和。

8. 面金属量(M·%或M2·ppm ）：面金属量（Ms ）对一个原生晕来说是指一定剖面（平面）上，晕中元素的异常含量部分与成晕面积（S ）的乘积。

26、岩石地球化学找矿：

系统采集岩石样品，分析其中的微量元素和其它地化指标，以发现与矿化有关的各类原生异常（地化省、区域原生异常、矿床原生晕等），进而找寻矿床或研究其它地质问题。

27、成晕元素的迁移方式：

• 1渗滤作用，2. 扩散作用，3. 气象运移作用

28、成晕与成矿的关系

矿体及原生晕都是同一次热液成矿作用的产物，成矿与成晕有许多共同的基本特征，但也有不同之处值得注意。

• ①成矿成晕的物质来源基本一致，但由于与围岩的交代作用而使某些造岩

元素活化转移，故成晕元素不仅有成矿元素，也可以是造岩元素。

• ②成矿成晕过程中，元素的化学行为基本相同 ，即由分散的液相到富集

的固相，但原生晕元素含量往往低于矿体中元素含量数十倍。这种富集程度的不同，在一定程度上反映了元素存在形式的差异。矿体中元素多以独立矿物存在，而原生晕中，除独立矿物外，还可呈其它形式存在，如类质同相等。

• ③成矿成晕是同一成矿作用的产物，成矿作用可以经历多个阶段，但矿体

往往在主要成矿阶段形成。而成晕过程不限于主要成矿阶段。

• ④原生晕与近矿围岩蚀变也是同一成矿作用的产物。它们在成因上可以密

切联系，在空间上可以紧密伴生。但通常原生晕具有比围岩蚀变更大的范围，因而利用矿床原生晕更有利于寻找埋深较大的盲矿体。

29、影响元素迁移成晕的地质因素

• 1. 构造因素

• 2. 岩性因素

• 围岩岩性对原生晕控制主要是围岩的渗透性和活泼性，它们主要控制着原

生晕的规模。

• 3. 含矿溶液性质的影响

• 含矿溶液性质对元素迁移及成晕的影响主要反映在温度、压力、浓度等

方面。

30、原生晕的分带性？

原生晕的分带性是指原生晕的特征（如元素的空间分布，含量情况、面积大小等）在空间上的变化规律。这种规律常表现出沿一定方向具有带状分布的特点。原生晕分带性包括浓度分带和组分分带两方面：①浓度分带：指同一组分的含量（浓度）自矿化中心或异常中心向外有规律变化的现象。②组分分带：指原生晕不同指示元素异常在空间上有规律的变化现象。

30、研究原生晕分带性的意义

• 研究成矿与成晕机理；

• 研究矿体剥蚀深度和寻找盲矿体；

• 指导勘探工程的布置。

31、次生晕的分类：依据赋存介质类型区分

（1）产于残坡积层（原地风化产物）中的次生晕----残留晕（同生异常） ；

（2）产于运积层（异地沉积物）中的次生晕----上置晕（后生异常） 。 前者通常是机械分散，水成分散和生物分散的综合产物，后者则仅有水成分散和生物分散作用的影响。

32、水系沉积物指的是河流、溪流、干沟中的淤泥、细砂等。

33、水化学测量样品为河水、湖水、泉水、井水、钻孔水、矿坑水等。

34、目前用于气体地球化学找矿中的气体有：汞蒸气、CO 2、SO 2、H 2S 、He 、Rn 、CH 4及烃类气体、O 2、H 2等。其中研究最为深入、使用最为广泛的是汞蒸气，

35、 “生物”地化测量现阶段实际上主要是利用植物和植物中微量元素的含量变化特征，

思考题：

1、原生晕分带特征及找矿意义。

2、金属硫化物矿床的化探方法有哪些，所用方法的依据。

化探中对金属硫化物矿床研究较多，且多为热液矿床，主要的化探方法如下： 岩石地球化学测量：热液矿床在形成过程中除形成矿体外，在围岩中留下比矿体大得多的原生晕。原生晕一般在矿体及围岩中具有良好的分带性，这种分带性使得我们确定矿体的类型、指导勘探工作，预测深部矿体等。原生晕最完整地保留了成矿的相关信息，也是构成表生地球化学异常的基础。

土壤地球化学测量：岩石在地表风化后形成土壤地球化学异常，可分为同生碎屑异常及后生异常。对于热液矿床，土壤测量既可用于区域化探，又可用于化探普查到详查等每一个阶段，是一种重要的常规化探方法。

水系沉积物地球化学测量：水系沉积物地球化学异常，作为化区域化探的首选方法，从异常形成机制可分为机械分散流和化学分散流。主要用于区域化探及普查阶段，可有效地识别、不易遗漏异常。

水文地球化学测量：热液矿床多为金属硫化物矿床，其在地表发生氧化反应、电化学溶解、生物作用等均可形成水文地球化学异常。

气体地球化学测量：以汞气、He 气、Rn 气、含硫气体测量为主，具有较好的发展前景。从汞气异常的形成机制来看，在热液矿床的周围介质及上覆土壤中一般均会发育汞气异常。因而这是一种很有前景的化探方法。

生物地球化学测量：利用生物（植物）地球化学异常与矿的关系来发现矿体分布。另可借助遥感技术，可在更大的区域内找矿。

3、影响土壤地球化学异常的主要因素及常规土壤测量的技术要点。

答题要点：分同生碎屑异常及后生异常两种，前者主要以物理风化作用形成的

碎屑，形成会受地形坡向坡度、植被等因素的影响而可发生一定的位移。后者是次生作用的产物，主要是受化学风化形成，受表生景观条件制约，以降雨、气候、运积物性质及粒度，取样层等因素影响。因此，在土壤测量中要通过方法试验来选项择合适的条件，如取样的层位、粒度，取样密度，并详细记录土壤的性质及受人类干扰程度。

4、背景值在勘查地球化学中的研究意义及常用计算方法。

背景值的概念及研究意义：1．判断特殊地球化学过程

2．衡量研究区化学元素富集或贫化的程度

3．作为选择分析方法灵敏度的依据

4．作为矿产资源评价预测的依据

在化探中常用剔除不符合正态分布的异常值后求得的均值加减两倍方差的计算法，也有直观经验的作图法，如概率格纸法等。

5、勘查地球化学中找矿思路（或依据）及工作程序。

答题要点：对地球化学声场的系统调查来建立地化异常与矿的相互关系来找矿的思路。工作程序如下：工作设计，样品布局，样品采集，加工、测试、解释和评价报告编写等。另外，从工作性质及范围可分为区域化探，普查、详查等三个阶段，每一阶段可选不同的化探方法来实施。

6、水系沉积物异常发育的有利条件及该方法的主要技术要点。

有利条件:1、地形有一定切割；2、水系发育。影响因素主要有矿体位置与水系的空间关系、采样季节、地点、采样粒度等会影响到异常的发育。因此，该方法尽管简单，也应进行粒度试验、采样时间、采样距离、选择标示元素等相关测试工作，并尽可能回避人为活动的干扰。

7、研究地质体中元素含量分布型式的意义：

①可以认识所研究的地质体经受地质改造作用过程的情况，了解该地区地质作用过程，为矿产勘查提供依据。一般来说，成矿作用总是出现在地质构造复杂，地质作用多次叠加的地区。因此，不服从正态分布的地质体，才具有找矿前提，特别是M/A（叠加强度比值）越大，叠加强度越强的地质体更是找矿有利的对象。

②可以对两个地质体的地球化学特征进行对比，以判断两个地质体的相似性，即分布型式相同，参数相近似的两个地质体可能具有同源性或相似性。

③在地球化学勘查中，为确定背景值和异常下限提供了计算的理论依据和具体的计算方法。

④对某一具体研究母体，知道某元素含量的概率分布型式后，可以预知某一含量的概率，了解该样点的地质意义。

8、成晕与成矿的关系。

9、各地球化学勘探阶段的方法选择及工作比例尺的选择。

10、指示元素的选择原则。

11、应用地球化学的研究内容及方法。