第六講-其它地球化學(xué)找礦法

第六講其它地球化學(xué)找礦法第一節(jié)水化學(xué)找礦第二節(jié)氣體地球化學(xué)找礦第三節(jié)生物地球化學(xué)找礦第一節(jié)水化學(xué)找礦一、水化學(xué)異常的基本概念二、水化學(xué)異常的形成三、幾種主要類型礦床的水化學(xué)異常特點(diǎn)四、水化學(xué)異常特點(diǎn)及其評價問題吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院引言水文地球化學(xué)找礦是通過查明水域的化學(xué)組分的分布和化學(xué)性質(zhì)的變化，研究其與礦床成因的關(guān)系，來發(fā)現(xiàn)異常解釋異常而進(jìn)行找礦的。

第一節(jié)水化學(xué)找礦由于地下水可帶來潛水面附近的礦化信息，因此是找深部盲礦的有前景的方法。特別是不受覆蓋物的限制，成為覆蓋區(qū)找隱伏礦的重要方法。一個水樣，匯集了匯水區(qū)的綜合信息，與水系沉積物異常形成機(jī)理相似，故而有人又稱水分散流，成為區(qū)域找礦的重要方法之一。一、水化學(xué)異常的基本概念它是地表水和地下水溶解了礦體及其原生暈、次生暈中的某些組分，在天然水體中形成地球化學(xué)異常。屬次生地球化學(xué)異常的一種,形成的水文地球化學(xué)異常地段，稱之為水分散暈，簡稱水暈。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院水化學(xué)異常同巖石、土壤、水系沉積物地球化學(xué)異常相比，具有更廣泛的地球化學(xué)標(biāo)志，除金屬陽離子的含量外，還包括陰離子和陰離子團(tuán)的含量；還包括水介質(zhì)的pH、Eh值等，而且還包括一些在固態(tài)樣品中不存在的某些亞穩(wěn)態(tài)過渡性離子種類，如S2O32-、HS-等。由于原生礦物及大多數(shù)次生礦物在水中的溶解度極低，再加上水的稀釋作用，所以水文地球化學(xué)異常的濃度值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巖石、土壤地球化學(xué)異常的含量值，低至ppb級。因此對于水文地球化學(xué)異常的研究及其找礦效果,在很大程度上取決于分析測試的水平及水文地質(zhì)方面的知識。水化學(xué)異常的特點(diǎn)：吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院二、水化學(xué)異常的形成1．礦物的溶解作用

不是所有類型的礦床都有利于水化學(xué)異常的形成，而主要是那些成礦物質(zhì)本身在天然水中有較大溶解度的礦床，以及那些雖然成礦物質(zhì)本身在天然水中的溶解度并不大，但在表生條件下由于氧化作用，易于轉(zhuǎn)化為易溶產(chǎn)物的礦床。如各種鹽類礦床、石油、天然氣礦床、金屬硫化物礦床及放射性鈾礦床等.(見下一頁）吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院表某些金屬硫化物及硫酸鹽在水中的溶解度

硫化物溶解度（mg/L)硫酸鹽溶解度(g/L)ZnSMnSNiSFeSPbS

3×10-103×10-101×10-103×10-103×10-10

ZnSO4MnSO4NiSO4CoSO4FeSO4PbSO4CuSO4

531.2393274.8265.8157.00.04172.0

吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2．電化學(xué)溶解具有不同導(dǎo)電性的和不同電極電位的礦物相互接觸，就構(gòu)成一對天然“原電池”。低電極電位的礦物相當(dāng)于陰極，高電極電位的礦物相當(dāng)于陽極。在兩極上的化學(xué)作用表現(xiàn)為：陰極：MeS－2e→Me2+＋S0

陽極：MeS＋2e→Me0＋S2-如果水溶液偏酸性（pH<5），溶液中有較多H+，則出現(xiàn)：S2-＋2H+→H2S吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院如果溶液中pH偏高，H+較少，則出現(xiàn)：S2-＋2H+→HS-當(dāng)pH在5—10之間時，則既可能出現(xiàn)H2S，也可能出現(xiàn)HS-，其數(shù)量隨pH而變化。當(dāng)水體中有較多游離氧時，可能產(chǎn)出H2SO4：2H2O＋2S2-＋3O2＝2H2SO4或H2S＋2O2＝H2SO4上述化學(xué)過程表明，處于陰極的低電極電位礦物溶解了。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院電極電位增加的序列是閃鋅礦—輝鉬礦—方鉛礦—鎳黃鐵礦—黃銅礦—黃鐵礦—白鐵礦等。由于黃鐵礦是硫化物礦床中普遍出現(xiàn)的礦物，其它元素的硫化物與它相接觸，都會被“溶解”掉形成金屬元素的水化學(xué)異常。自然金常被認(rèn)為是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的礦物，但是自然金與黃鐵礦的電極電位相比，幾乎任何情況下，都比黃鐵礦低，可以推知自然金是極易產(chǎn)生化學(xué)溶解的礦物。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3．微生物的作用微生物活動通過分泌有機(jī)酸和生物觸媒，加速礦物分解。并且在長期的地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，微生物具有在不同環(huán)境下生存的能力。目前，對硫化物礦床中微生物的作用研究較多，已發(fā)現(xiàn)多種嗜硫桿菌和嗜鐵桿菌，前者能將硫化物中的硫氧化成硫酸根形式的正六價硫，使硫溶解，故又稱脫硫桿菌。后者能將二價鐵氧化成三價鐵，高價鐵的硫酸鹽又能進(jìn)一步促進(jìn)硫化物的氧化溶解：2MeS＋2Fe2(SO4)3＋3O2＋2H2O＝MeSO4＋4FeSO4＋2H2SO4吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院嗜硫桿菌吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院根據(jù)某些實驗，將硫化物礦石粉末放入消毒過的器皿中進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)，經(jīng)過一段時間后，溶液中即可檢出金屬。如用閃鋅礦進(jìn)行細(xì)菌培養(yǎng)，24小時后，析出Fe2+8.2g/L、Fe3+9.4g/L、Zn2+0.01g/L，pH值也從開始的2.5增至3.5。在各種條件下，金的穩(wěn)定性是眾所周知的，甚至濃酸溶液也不溶解金，然而在某些植物中富集有金，在金礦床的礦化水中總含有一定量的金。H.H.萊利可夫從佐得斯克金礦床中分離的培養(yǎng)物，21晝夜時間，可溶解金0.5—0.6mg/L。其它研究者實驗發(fā)現(xiàn)BacillusMegatherium在110—140晝夜時間里可溶解金1.54—2.15mg/L。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院三、幾種主要類型礦床的水化學(xué)異常特點(diǎn)1．金屬硫化物礦床的水化學(xué)異常黃鐵礦其氧化反應(yīng)如下：2FeS2＋7O2＋2H2O＝2FeSO4＋2H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生的H2SO4可加速硫化物的溶解：

Me+H2SO4=MeSO4+H2S常見的黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等硫化物氧化，一般情況下形成硫酸鹽而不形成硫酸，其反應(yīng)過程如下：（見下一頁）吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院CuFeS2（黃銅礦）＋4O2→FeSO4＋CuSO4ZnS（閃鋅礦）＋2O2→ZnSO4PbS（方鉛礦）＋2O2→PbSO4但是，當(dāng)金屬礦區(qū)的地下水中同時存在H2SO4、Fe2(SO4)3和CuSO4時，可使上述硫化物反應(yīng)產(chǎn)生游離的硫酸和硫化氫：MeS＋H2SO4＝H2S＋MeSO42MeS＋2Fe2(SO4)3＋2H2O＋3O2＝2MeSO4＋4FeSO4＋2H2SO4這使得很多金屬硫化物礦區(qū)的地表及地下水的pH值降低，SO42-含量增高，并富集金屬離子。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院地表及地下水中金屬元素的含量，不僅取決于元素化合物的溶解度，還決定于化合物的水解條件。某些鹽類的水解產(chǎn)物是難溶的氫氧化物，因而也就影響該元素在水中的含量。金屬硫化物礦床水文地球化學(xué)異常具有如下基本特征：①水的pH值較低.②水中SO42-的濃度相對較高。③水中成礦金屬元素及其伴生元素的含量增高。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2．鹽類礦床的水文地球化學(xué)異常鹽類礦床的組成礦物，石鹽、鉀石鹽、光鹵石、雜鹵石、鉀鹽鎂礬等在水中具有很大的溶解度，不需經(jīng)過氧化即可轉(zhuǎn)入溶液，因此，鹽類礦床附近很容易形成水化學(xué)異常。鹽類礦床水文地球化學(xué)異常的共同特征如下:：①礦區(qū)地下水或泉水的水化學(xué)類型，主要是高礦化度（＞5g/L）碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物型水。②出現(xiàn)以堿金屬和鹵素元素為主的水化學(xué)異常。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院鹽類礦物總是根據(jù)其溶解度的大小從原始鹵水中按一定的次序沉淀。而溶解度較大的鉀鹽礦物則總是在較晚時期才從濃鹵水中沉淀。根據(jù)已知鉀鹽礦床的研究和室內(nèi)試驗，得知固體石鹽中的含溴量能夠精確地反映它沉淀時鹵水的濃度.

在實際工作中用溴氯系數(shù)（）來表示。即石鹽帶的石鹽中溴氯系數(shù)為0.1~0.3；鉀石鹽結(jié)晶區(qū)的石鹽中，溴氯系數(shù)為0.3~0.6；光鹵石結(jié)晶區(qū)的石鹽中，溴氯系數(shù)為0.6~0.9。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院四、水化學(xué)異常特點(diǎn)及其評價問題1．水化學(xué)異常組分的遷移形式元素在水中的遷移可能有多種形式，地下水中主要呈離子的真溶液遷移，其次是膠體遷移，地表水中則有相當(dāng)部分呈懸浮物遷移。那么元素的哪種遷移形式對水化學(xué)找礦有意義？

T.W.Hamilton（1983）等人在澳大利亞的研究表明，懸浮物金在金礦田地表水中可達(dá)50%左右，但與溶解部分相比，盡管懸浮物部分含量高，但變化不定、無規(guī)律，對水化學(xué)找金礦無實際意義。而溶解部分的含量隨遠(yuǎn)離礦體而規(guī)律下降，對金礦床有較好的指示意義。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院水介質(zhì)中元素存在的形態(tài)，價態(tài)反映了不同的來源和環(huán)境。水介質(zhì)的環(huán)境條件（pH、Eh還原劑，有機(jī)質(zhì)等），嚴(yán)重影響元素的遷移沉淀。隨著距離礦體越遠(yuǎn)，水化學(xué)異常含量率如何呢？美國威斯康辛區(qū)的西南部“鋅區(qū)”—富含Zn的泉水四周，在不到100米的距離內(nèi)，水中鋅含量降低了20倍?？梢?，水化學(xué)異常含量的衰減較分散流強(qiáng)烈得多。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2．水化學(xué)異常的另一特點(diǎn)是水中異常濃度低，但異常襯度高。

一般襯度高，異常清晰，這是因為背景區(qū)中缺乏硫化物，硅酸鹽一般化學(xué)風(fēng)化弱，化學(xué)風(fēng)化主要產(chǎn)生堿金屬和堿土金屬離子，很少有多金屬和貴金屬離子.3．水化學(xué)異常與礦體空間關(guān)系

水化學(xué)異常一般都不與礦體直接關(guān)聯(lián)，遷移距離較遠(yuǎn)，必須與異常的地形地貌和水文地質(zhì)特征相結(jié)合進(jìn)行分析解釋推斷。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院五、水化學(xué)測量在找礦中的應(yīng)用1.應(yīng)用條件中等切割的地區(qū)，水系發(fā)育，特別是水系受地下水補(bǔ)給。2.采樣季節(jié)一般來說，井水、泉水多由地下水補(bǔ)給，一級水系在旱季也主要由地下水補(bǔ)給，旱季采樣主要反映了深部礦化信息。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3.采集對象及注意事項采集以地下水為主，還要盡量在地下水的人工露頭處、鉆孔、坑硐處采樣。采集過程：將瓶徐徐放入水面下0.5cm處直接取水（瓶口背著水流方向），避免水面懸浮物進(jìn)入水樣，同時還要避免水底沉積物進(jìn)入水樣。采集的水樣應(yīng)盛在干凈、結(jié)實、帶塞的玻璃瓶或塑料瓶。采樣前需用10%的鹽酸溶液沖洗；在采集水樣時必須用被采集的水洗刷三次以上。水樣不要充滿瓶子，留下一定的空間，以防止溫度升高時瓶塞被沖開。用于分析金屬元素的水樣，應(yīng)加入1：1HCl，使其酸化，以防止水樣中金屬離子的沉淀或吸附。樣品體積：簡易分析為500~1000ml，全分析為2000-3000ml。由于水樣易于沾污和變質(zhì)，因此，分析應(yīng)當(dāng)及時，特別是對那些易變組分（PH值）必須現(xiàn)場測定。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院思考題1.水化學(xué)異常特點(diǎn)3點(diǎn)2.水化學(xué)異常的形成作用3.金屬硫化物礦床和鹽類礦床水文地球化學(xué)異常的特點(diǎn)4.采樣的注意事項5.對比水系沉積物地球化學(xué)測量和水文地球化學(xué)測量吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院第二節(jié)氣體地球化學(xué)找礦一、概述二、氣體異常的形成三、汞氣異常四、氦氣異常五、其他氣體異常六、地氣或納米金屬異常吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院一、概述1.定義：氣體地球化學(xué)找礦是通過系統(tǒng)測量大氣或壤中氣的氣體成分特征，發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)行找礦。2.應(yīng)用前景：由于氣體穿透力強(qiáng)、擴(kuò)散迅速，反映深度大，人們一直寄希望于用它來找深部盲礦和隱伏礦。特別是在厚層覆蓋區(qū)，其它方法受到限制時，氣體地球化學(xué)方法就更被重視。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3.應(yīng)用領(lǐng)域氣體地球化學(xué)找礦中研究應(yīng)用較多的是烴類氣體找石油天然氣，He、Rn用于找鈾礦，汞氣、SO2、H2S、COS(羰基硫,別名硫化碳酰)和其它含硫氣體，以及CO2、O2氣異常用于找金屬硫化物礦床、金銀貴金屬礦床。其中，應(yīng)用較成功的是烴類氣體直接找油氣田，汞氣異常找硫化物礦床以及He、Rn找鈾礦。含硫氣體、CO2等氣體作為輔助性指標(biāo)，在氣體地球化學(xué)找礦中也有較廣泛的應(yīng)用。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院根據(jù)測量對象和采樣方法的不同，氣體地球化學(xué)找礦通常有三種方法：1．土壤氣體測量，亦稱壤中氣測量。2．近地面氣體測量，在地面行進(jìn)中，抽吸氣體測量。3．航空氣體測量：用裝有高靈敏度儀器的飛機(jī)低空飛行，進(jìn)行氣體采樣分析。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院二、氣體異常的形成深成氣是深部地質(zhì)作用，主要是由巖漿脫氣作用和放射性衰變作用產(chǎn)生的氣體。前者主要以CO2、CO、CH4、H2S、H2等還原氣體為主，后者主要是惰性氣體。表成氣體則是在水、陽光、游離氧、生物作用下形成的，當(dāng)然也包括有放射性衰變形成氣體。由于地質(zhì)條件不同，表成氣體種類差異很大。如：碳酸鹽巖地區(qū)，重碳酸鹽分解形成以CO2為主的氣體；有機(jī)質(zhì)豐富的地層及疏松沉積物，細(xì)菌活動強(qiáng)烈，產(chǎn)生大量有機(jī)氣體，缺氧條件形成CH4及其它碳氧化合物，富氧條件則形成CO2為主的氣體。金屬硫化物氧化，則形成各種含硫氣體。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院氣體異常的來源，主要有以下三種：1．原生成礦作用的內(nèi)生氣體這類氣體異常由于氣體成分與背景大氣無明顯組分差別，加之原生氣體有限、長期散失后，異常襯度變低。并無實際價值。2．礦石氧化的表生氣體金屬硫化物在表生帶氧化時，能形成H2S、SO2、CO2、COS、(CH3)2S（二甲硫）、CS2以及(CH3)2Se、(CH3)3As等。

2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+H2SO44FeS2+2H2SO4+O2→2Fe2(SO4)3+2H2OZnS+H2SO4→ZnSO4+H2S↑FeS2+Fe2(SO4)3→3Fe(SO4)+2S2S+2O2→SO2↑吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院氧化產(chǎn)生的硫酸和硫酸鹽如遇圍巖中的碳酸鹽反應(yīng)生成CO2：

H2SO4+CaCO3→CaSO4+H2O+CO2↑2CaCO3+2CuSO4+H2O→Cu(CO3)(OH)2+2CaSO4+CO2↑氣體形成后，并不能永久存在下去，它們可能因溶于水，或相互反應(yīng)、分解而消失。據(jù)蘭德爾（1977）的研究，COS最為穩(wěn)定，壽命達(dá)600天，而H2S僅存留一天，(CH3)2S是三天，SO2只有九天，CS2是40天。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院汞是硫化物礦床中普遍伴生的元素，表生氧化作用中，普遍有汞氣異常形成。鹵族元素是成礦熱液中重要的絡(luò)合劑，它們往往以成礦的殘余溶液中的離子運(yùn)移到礦上圍巖中，形成外帶異常。在富含鹵族元素的金屬礦床上方壤中氣或大氣中，能形成鹵族氣體異常。那么礦石氧化的表生氣體除了含硫氣體，CO2外，還有什么氣體呢？吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3．放射性衰變形成的射氣異常由鈾、釷礦物衰變形成He和Rn是鈾、釷礦床上的典型射氣異常成分，利用氡氣和徑跡探測技術(shù)能成功地探測200米以下的含鈾礦床。什么叫徑跡探測？α粒子是放射性衰變過程中從原子核內(nèi)放射出的一個粒子，它是氦的原子核，由兩個質(zhì)子和兩個中子組成。粒子穿過物質(zhì)時可留下痕跡，痕跡數(shù)量與放射性礦物含量有關(guān)。利用硝酸纖維薄膜或醋酸纖維薄膜來記錄粒子的行蹤，稱為徑跡測量。此法稱α杯法測量。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院三、汞氣異常汞的性質(zhì)：汞是典型的親硫元素，在內(nèi)生熱液作用中與Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd、In、T1以及As、Sb、Bi、Se、Te等密切伴生，主要以類質(zhì)同象賦存于許多金屬硫化物中，低溫階段還能形成自己的獨(dú)立礦物。

不同地點(diǎn)大氣中汞的含量：地表大氣中，汞的背景含量為0.2-10ng/m3，火山氣中常高達(dá)幾百—幾千ng/m3，金屬硫化物礦區(qū)大氣則常為30-1000ng/m3。1．汞氣異常的形成在內(nèi)生過程中汞及其化合物呈氣態(tài)遷移，這是可以相信的，但那時形成的氣體異常，早已消失殆盡，現(xiàn)在實際觀察到的氣體異常都是新生的。那么新生的汞氣來源有哪些呢？吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院一切含汞量高的地質(zhì)體，都可能成為汞氣異常的來源。

（1）硫化物礦床，（2）氧化物礦床，（3）富汞巖石，（4）地?zé)崽?，?）油氣田，（6）人工污染源。（1）硫化物礦床在高溫礦床內(nèi)，汞主要在礦床外圍，礦體本身含汞較低。低溫硫化物礦床則相反，礦石中含有很高的汞，除了獨(dú)立礦物辰砂外，淺色閃鋅礦是汞的主要賦存礦物，此時汞氣異常的形成主要來自礦床本身的氧化。（2）氧化物礦床汞異常并不來自含氧礦物本身，而仍舊是來自伴生的硫化物。因為混入氧化物的汞很難在地表條件下轉(zhuǎn)換成氣體。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（3）富汞巖石碳質(zhì)巖石、磷塊鹽巖石、富堿巖漿巖、富鐵錳質(zhì)巖石等有時可含較高的汞，它們的平均含量低于礦石，但由于總量大，可形成汞氣的高背景帶。在構(gòu)造有利地段，也能富集成局部高異常點(diǎn)，形成非礦異常。（4）地?zé)崽锱c地?zé)嵊嘘P(guān)的汞異常，成為圈定地?zé)徇h(yuǎn)景區(qū)的方法。有利于地?zé)釁^(qū)汞異常的形成兩個因素：a、溫度高，促進(jìn)了汞的蒸發(fā)；b、地?zé)崴幕瘜W(xué)成分有利于汞的遷移，在深部的脫氣過程中，強(qiáng)化了汞氣異常。（5）在油氣田上的汞氣異常也引起有關(guān)單位的重視，可成為尋找油氣田的輔助方法。（6）人工污染的汞氣，則來自燃燒礦化燃料及某些消耗汞的化工工業(yè)。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2、汞蒸氣形成形成機(jī)制，歸納起來有下列幾種：

（1）自然汞及辰砂的蒸發(fā)與升華。（2）汞的不均衡反應(yīng)：[Hg2]2+→Hg0+Hg2+不能自發(fā)進(jìn)行，需要消耗能量，可能來自陽光和微生物活動，因此，這一反應(yīng)主要在地表進(jìn)行。（3）無游離氧時的硫化物氧化亞鐵或原生硫化物中“欠價”化合物的還原作用：

2Fe2++Hg2+→2Fe3++Hg0Pb(1+δ)S+δHgS→(1+δ)PbS+δHg0（4）游離氧的氧化作用當(dāng)硫化物氧化成硫酸鹽時，S2－氧化成S6+，共放出8個電子，可還原4個Hg2+，很可能這種還原過程是分階段進(jìn)行的。第一步把Hg2+還原成Hg+，然后通過不均衡反應(yīng)生成Hg0。（5）有機(jī)物的還原作用封閉的沼澤中，有時能見到自然汞滴，這是有機(jī)物或細(xì)菌作用下形成的。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3．汞氣異常的觀察及影響壤中汞異常形成的因素由于汞蒸氣濃度極低，干擾測定的因素又多，所以通常要將被測氣體通過一種選擇性捕汞裝置，使汞濃集并與干擾分離。我國最常見的是金絲捕汞管。對捕汞管的要求是吸收與釋放效率高，各管間的一致性好，壽命長。在汞氣采集和測試中，應(yīng)充分考慮影響汞氣異常發(fā)育的下列因素：（1）地質(zhì)條件（2）土壤厚度與性質(zhì)（3）氣候條件（4）工作條件的一致性吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（1）地質(zhì)條件A、礦床含硫化物高低及硫化物種類是影響汞氣生成的首要因素；B、其次礦體及圍巖裂隙發(fā)育程度，裂隙發(fā)育有利于汞氣向土壤中的輸送；C、礦體埋深條件和產(chǎn)狀也影響汞氣異常的發(fā)育。礦體產(chǎn)狀陡，則產(chǎn)生的汞氣異常強(qiáng)，而異常寬度窄；相反緩傾斜礦體異常低弱而寬大。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（2）土壤的厚度與性質(zhì)土壤厚度過薄，氣體易于與大氣溝通而不易保存。一般要求厚度大于50cm。其次土壤空隙度要適度、細(xì)粒砂壤土最為有利。過于緊密，貯存空間有限；過于疏松，不利于保存。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院溫度是汞氣升華的首要條件.不同氣候條件，壤中汞氣含量不同；降雨會使壤中汞含量降低。3.氣候條件吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（4）工作條件的一致性取樣管質(zhì)量、金屬管加熱釋放和條件、測汞儀儀器穩(wěn)定性、操作中可能的人為污染。實際工作中，只要二次異常存在，范圍相似即可，而含量高低影響因素較多，不可過于苛求。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院4.壤中汞氣異常的一般特點(diǎn)與應(yīng)用一般特點(diǎn)：1）背景值為2~40ng/m3；2）異常襯度在3-10之間，異常值在0.2~12ng之間，相當(dāng)于幾十~幾百ng/m3；3）異常曲線常呈跳躍式；4）異常峰值與疏松物下的氣源位置沒有位移。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院應(yīng)用1）厚層外來覆蓋物區(qū)，不論是我國西北那樣干燥的黃土、河漫灘階地，還是東南被水飽和的沖積層都可在地表測到下伏礦體的汞氣異常。2）厚層地層的覆蓋區(qū)，能反映新地層下的礦體；3）深埋于基巖中的盲礦體或礦體埋于基巖內(nèi)而基巖又被外來松散物所覆蓋；4）放射性鈾礦，當(dāng)鈾與其蛻變子元素不平衡時，通常的放射性方法的異常偏離礦體很遠(yuǎn)，而汞氣異常能指示深部的鈾礦體。5）金礦床上汞氣異常的應(yīng)用是尋找斷裂，因為金礦體通常賦存在斷裂中。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院5．汞氣測量的一些其他方法（1）近地表大氣取樣：用金絲富集器直接抽地面上的大氣。（2)熱釋法熱釋法是對固體樣品（土壤、巖石或單礦物）進(jìn)行加溫，同時記錄不同溫度下?lián)]發(fā)出來的汞量。在熱釋曲線中特別有意義的是150℃左右的峰，這無疑是吸附的原子態(tài)的汞，這部分的汞可以用簡單的裝備，大量的測定，將能提出有價值的找礦信息。（3）離子汞法這實際上是一種冷提取法，即把一定量的土壤樣品用硫酸亞錫溶液處理，測定在常溫下釋放出來的汞。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院（4）減壓釋放法將樣品置于密閉管子內(nèi)，通過降壓使吸附的汞釋放出來。不同吸附強(qiáng)度的汞，將在不同的負(fù)壓下釋放出來。

據(jù)測定，減壓釋放的汞，只占樣品中全汞的千分之一，但更能反映下伏礦化情況。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院四、氦氣異常1.He實際上就是獲得電荷的α質(zhì)點(diǎn)，每一個238U、235U、232Th原子蛻變成最終Pb的穩(wěn)定同位素后，分別放出8、7、6個He原子核（α質(zhì)點(diǎn)）。He的測定需用質(zhì)譜儀.2.He氣的觀察方法有：1）壤中氣測量：用空心取樣探針伸入土壤中，抽取壤中氣，不需富集與分離，即可供分析。2）水中氣測量取一大瓶，裝水至九成滿，振蕩30s，抽取水上的氣體注入質(zhì)譜儀進(jìn)行分析。3）泥漿中氣體.用一密閉的半透性容器，最方便的是用乒乓球，埋于泥漿中，若干時間后抽取球內(nèi)氣體注入質(zhì)譜儀測定。

3.He氣測量在我國開展尚不普遍，主要是儀器還不普及。由于測He儀比較穩(wěn)定，便于對資料進(jìn)行對比，隨著儀器的批量生產(chǎn)，氦氣測量將在我國迅速開展。將不限于鈾礦普查，而且將在區(qū)域性氣測，地震預(yù)報及地?zé)峥辈橹邪l(fā)揮很大的作用。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院五、其他氣體異常1．O2/CO2異常早在1954-1956年間就在蘇聯(lián)提出來了，他們在硫化物礦床上的0.4-2.5m深處的壤中氣內(nèi)發(fā)現(xiàn)了O2下降和CO2升高的現(xiàn)象。硫化物氧化消耗氧，氧化產(chǎn)物中硫酸與圍巖或脈石礦物中的碳酸鹽作用生成CO2。這兩個反應(yīng)可概括成：（以黃鐵礦為代表）2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4H2SO4+CaCO3→CaSO4+CO2↑

+H2OCO2產(chǎn)生的原因很多，所以異常解釋困難。作為擴(kuò)大氣體測量的種類，有利于綜合解釋，對這二種氣體的測量工作是值得開展的。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2．含硫氣體研究從天然吸附劑—土壤中解脫含硫氣體的找礦方法。其方法是在野外用嚴(yán)密的塑料瓶取表層土壤樣品，到實驗室后，在80℃下加熱，抽取樣品容器頂部的氣體注入氣相色譜儀進(jìn)行分析。他們的初步結(jié)論是各種含硫氣體的分子形式的鑒別并沒有對找礦有多少幫助，而含硫氣體的總量則是很好的找礦指示。試制簡易的只分析含硫氣體總量的輕便色譜儀。美國的泰勒等,根據(jù)計算，應(yīng)釋放的氣體按多→少的次序為：H2S、COS、CS2、CH3SH、(CH3)2S2、SO2及S2。但實驗結(jié)果，只有CS2及COS二種氣體。但實驗結(jié)果證明硫化礦物特別是黃鐵礦氧化時，能產(chǎn)生足以檢測到CS2及COS，而且水份飽和時，產(chǎn)生的速度更快。而SO2只能在極其干燥的條件下生成，一旦遇到水份，就溶解了。因此H2S及SO2都不是很好的氣體指標(biāo)，相反CS2及COS是最好的指示硫化礦床的含硫氣體。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3．氡氣異常氡氣測量雖然應(yīng)用歷史較久，但只限于找鈾礦。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院六、地氣或納米金屬異常1．研究簡況以上介紹的傳統(tǒng)意義上的氣體地球化學(xué)異常，是以氣態(tài)分子狀態(tài)存在于大氣中的異常。上一世紀(jì)七十年代后期，國外一些勘查地球化學(xué)家和勘探公司在氣體地球化學(xué)找礦方面另辟蹊徑，不局限于氣體分子本身的研究，開始對氣體攜帶的固體物質(zhì)進(jìn)行觀測，這就是地氣測量技術(shù)。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2．地氣異常的形成現(xiàn)在多數(shù)人認(rèn)為是由于地球深部的脫氣作用，放射性衰變作用，以及熱穩(wěn)定性差的組分、含水礦物在熱力作用下形成的水蒸氣以及各種次生氣體，在地球表層產(chǎn)生微氣流，形成氣體地球化學(xué)場。深部氣流上升，攜帶上來微粒固態(tài)物質(zhì)（主要是納米級物質(zhì)）。處于納米尺度的物質(zhì)（0.1—100μm）的物理化學(xué)性質(zhì)與其固體結(jié)晶物質(zhì)有很大的不同。由于其微粒極小，表面積極大，表面原子越多，具有更大的無序度。因而，表面活性越強(qiáng)，更接近于氣體性質(zhì)，呈所謂“類氣體”物質(zhì)。這就是納米物質(zhì)的界面效應(yīng)。因此，納米物質(zhì)具有極高的化學(xué)活性和擴(kuò)散速度，當(dāng)有地氣流上升時，極易將其攜帶至地表。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院3．地氣異常的觀察主動富集法：富集劑多用塑料泡沫，對Au、Ag、As、Sb、Ni、Co、Cu、Pb、Zn、Mn等金屬均有較強(qiáng)吸附能力。使用前用3%王水或2%的高純度硝酸浸泡24小時，洗去雜質(zhì)。被動富集法：土壤中挖坑60-80cm，將塑料漏斗倒置，出口處放置泡塑吸附劑，留一小縫，外罩塑料杯防止污染。近地表20cm處覆蓋塑料薄膜防雨。一般放置時間24-25天。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院總結(jié)1.氣體地球化學(xué)找礦的三種方法2.成功應(yīng)用領(lǐng)域。3個3.氣體異常的來源4.影響異常形成的因素5.壤中汞氣異常的特點(diǎn)與應(yīng)用吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院第七節(jié)生物地球化學(xué)找礦一、生物地球化學(xué)異常概念二、生物地球化學(xué)異常的基本特征三、生物地球化學(xué)找礦工作方法四、地植物學(xué)異常五、遙感地植物學(xué)異常吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院一、生物地球化學(xué)異常概念當(dāng)土壤、巖石、水體及大氣中存在地球化學(xué)異常時，必然會對生長在其中的生物發(fā)生影響，這種影響可以從兩方面表現(xiàn)出來，一是引起生物體內(nèi)化學(xué)成分的變化，其中最敏銳的要算微量元素含量及其組分的改變；二是生物的個體或群體的生態(tài)特征發(fā)生變異，甚至出現(xiàn)特殊的種屬以至植物區(qū)系。相應(yīng)地在勘查地球化學(xué)中把前者叫做生物地球化學(xué)異常，后者叫做地植物學(xué)異常。地植物學(xué)異常代表了強(qiáng)烈的生物地球化學(xué)異常，它以生物生態(tài)變化表現(xiàn)出來，因此不必取樣化驗，憑肉眼觀察就能識別。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院當(dāng)植物所在的環(huán)境只有微弱的異常時，不足以引起生態(tài)的變異，但其中所含的化學(xué)成分可能已經(jīng)變化，此時要通過取樣分析來發(fā)現(xiàn)，這就是生物地球化學(xué)找礦。雖然生物地球化學(xué)找礦與植物學(xué)找礦都是很早就提出來的方法，但在勘查地球化學(xué)中的作用卻是較低的，其中最主要的原因是這類異?？偸窃谄渌厍蚧瘜W(xué)異常的基礎(chǔ)上發(fā)育的，而地球化學(xué)異常的影響因素本來已很復(fù)雜，再加上一個生物的因素，所以使異常解釋更加困難。生物分布的不均勻性及加工分析植物樣品的冗長手續(xù)，使化探人員不太愿意采用此法。另外，一般的工作人員缺乏植物學(xué)知識與訓(xùn)練，使這一方法始終處在少數(shù)人冷冷清清的工作狀態(tài)。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院二、生物地球化學(xué)異常的基本特征1．灰分在植物體內(nèi)的含量新鮮的植物，一般含水75—90%，干燥物質(zhì)占25—10%，干燥物質(zhì)中，氧占42%，碳占45%，氫占6.5%，這三者通過灰化除去，留下約6.5%的灰份。上面是平均值，實際含量隨植物的品種、器官、年齡而變（表7-20）。1.生物地球化學(xué)異常從字面來看，雖然也包括動物，但基本上只是通過植物的灰分來圈定。2.灰分：除去植物的基本化學(xué)成分C、H、O后剩下的無機(jī)物質(zhì)。3.生物地球化學(xué)異常：植物灰分中某些微量元素含量的異常。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院植物灰份的基本化學(xué)成分是磷酸鹽及硝酸鹽，再加上少量硅酸鹽、碳酸鹽、氧化物及氯化物。這些化合物形式可能并不是植物體內(nèi)的原始存在形式，而只是在灰化時形成的。表7-20植物的不同器官中灰分的平均含量器官灰分在干物質(zhì)中的含量(%)木質(zhì)部1種子、果實3根、莖4~5皮7葉10-15所以，人們通常取樹皮或葉子作為樣品灰分的基本化學(xué)成分是什么呢？吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院植物體內(nèi)的化學(xué)元素，根據(jù)對植物的生長作用，可分為三類：（1）常量營養(yǎng)元素：如H、O、N、P、C、K、Ca、Mg等；（2）微量營養(yǎng)元素：如Fe、Cu、Mn、Zn、Mo、B等；這些營養(yǎng)元素是植物生命循環(huán)所必須的，對每種植物都有一定的需要數(shù)量范圍，過大或過小都會影響植物的生長。（3）毒性元素：As、Be、Hg、Cr、Co、Ni、Pb等，這些元素若被吸收過量，可以使植物致死，或使植物生態(tài)發(fā)生畸變。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2．植物灰分的化學(xué)成分植物灰分中，對找礦有用的元素是有限的，僅限于那些反映土壤中含量變化的元素。土壤中的含量與植物灰份中的含量之間的一般關(guān)系如下圖所示。在圖上可分出三個區(qū)域：當(dāng)土壤中的含量不高時，兩者呈現(xiàn)某種正相關(guān)關(guān)系（Ⅰ區(qū)）；當(dāng)土壤中的含量達(dá)到一定濃度時，灰份中的含量呈現(xiàn)某種飽和趨勢（Ⅱ區(qū)），這說明植物對該元素的生理要求已經(jīng)滿足，從而抗拒過多地吸收；當(dāng)土壤中的含量過高時（Ⅲ區(qū)），灰份中的含量急劇上升或反而下降，此時植物發(fā)生中毒癥狀，甚至枯黃。然而有些植物，卻能逐步適應(yīng)這種條件而形成新的品種，成為指示植物。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅲ區(qū)土壤植物吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院蘇聯(lián)學(xué)者А.л.Кoвалевский（1984）的研究表明，不同生物種屬具有生理—生物化學(xué)屏障的自我保護(hù)功能，并將生物體分為四類：

a.非屏障生物，其含量與土壤介質(zhì)中元素含量（可溶解吸收部分）成線性比例，是一種無障礙吸收的生物。對于礦產(chǎn)勘查來說是最優(yōu)選擇的種屬。b.半屏障生物，富集限度為30—300倍，具有良好的礦產(chǎn)勘查意義。c.屏障生物，富集限度為3—30倍，礦產(chǎn)勘查能取得滿意的效果。d.背景障生物，與生物生長土壤背景接近的富集能力。吉林大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院三、生物地球化學(xué)找礦工作方法1．礦種和工區(qū)的選擇根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料，能產(chǎn)生生物地球化學(xué)異常的元素有：Ni、Co、Zn、Cu、Sn、Ag、Hg、Cr、Mn、Fe、Au、W、Mo、V和U等，特別是多金屬硫化物礦床，氧化形成易溶金屬離子，有利于植物吸收產(chǎn)生生物地球化學(xué)異常，而分析過的元素還不止這些，如As、Se、Te、I等伴生元素也應(yīng)列入。對于典型重砂礦物中的元素，雖然難溶于水，但仍能形成生物地球化學(xué)異常，很可能是某種未知的生物化學(xué)過程所致，如Au的生物地球化學(xué)異常，曾經(jīng)引起相當(dāng)多的研究。