第三章土壤地球化學(xué)找礦

1、第三章第三章 土壤地球化學(xué)找礦土壤地球化學(xué)找礦 土壤地球化學(xué)找礦是在系統(tǒng)地測(cè)量土壤中元素土壤地球化學(xué)找礦是在系統(tǒng)地測(cè)量土壤中元素的分布的基礎(chǔ)上，研究其分散、集中的規(guī)律與其與的分布的基礎(chǔ)上，研究其分散、集中的規(guī)律與其與礦床表生破壞的聯(lián)系，通過發(fā)現(xiàn)異常，解釋評(píng)價(jià)異礦床表生破壞的聯(lián)系，通過發(fā)現(xiàn)異常，解釋評(píng)價(jià)異常來進(jìn)行找礦。常來進(jìn)行找礦。 由于礦體及其原生暈的表生破壞，在礦體上方由于礦體及其原生暈的表生破壞，在礦體上方覆蓋土壤形成的，以成礦有關(guān)的元素的含量增高為覆蓋土壤形成的，以成礦有關(guān)的元素的含量增高為主要特征的地球化學(xué)異常地段，稱之為礦床次生分主要特征的地球化學(xué)異常地段，稱之為礦床次生分散暈（簡(jiǎn)稱

2、次生暈）。土壤地球化學(xué)找礦就是發(fā)現(xiàn)散暈（簡(jiǎn)稱次生暈）。土壤地球化學(xué)找礦就是發(fā)現(xiàn)土壤地球化學(xué)異常地段，區(qū)分出與礦床有關(guān)的次生土壤地球化學(xué)異常地段，區(qū)分出與礦床有關(guān)的次生暈。暈。一一. 土壤組成土壤組成 土壤一般是指覆蓋在基巖表面，生長(zhǎng)在植物的疏松土壤一般是指覆蓋在基巖表面，生長(zhǎng)在植物的疏松層，在化探中把基巖表面覆蓋的細(xì)粒疏松物質(zhì)通稱為土層，在化探中把基巖表面覆蓋的細(xì)粒疏松物質(zhì)通稱為土壤。壤。 土壤：土壤：陸地表面由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分（溶液）、陸地表面由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、水分（溶液）、空氣和生物所組成，具有肥力，能夠生長(zhǎng)植物（包括作空氣和生物所組成，具有肥力，能夠生長(zhǎng)植物（包括作物）的疏松表層。土

3、壤是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要造成部分。物）的疏松表層。土壤是生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要造成部分。 土壤主要由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、土壤溶液和土壤空氣土壤主要由礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、土壤溶液和土壤空氣組成。組成。礦物質(zhì)礦物質(zhì)粘土礦物（高嶺石、蒙脫石）粘土礦物（高嶺石、蒙脫石）鐵鎂氫氧化物原生礦物（石英、云母等）原生礦物（石英、云母等）主體有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)腐殖質(zhì)腐殖質(zhì)非腐殖質(zhì)非腐殖質(zhì)土壤有機(jī)質(zhì)的主要成分，占有機(jī)質(zhì)總量的85-90%；腐殖質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，分子量高，呈黑褐色膠體狀。土壤中很少有游歷狀態(tài)的腐殖質(zhì)，大多是礦物質(zhì)膠體結(jié)合形成的有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體。主要有：富咖酸、胡敏酸、腐殖酸等組成。碳水化合物、含氫的無機(jī)化合物、亞麻酸、無機(jī)酸

4、等化合物土壤溶液：土壤水分及其所含溶質(zhì)的總稱，與土壤空氣共存于土壤顆粒之間的空隙中，是土壤中最活躍的組成部分。土土壤壤溶溶液液重力水（受重力支配，是進(jìn)一步向土壤剖面深層運(yùn)動(dòng)的重力水（受重力支配，是進(jìn)一步向土壤剖面深層運(yùn)動(dòng)的水）。水）。吸附水（束縛水），受土壤吸附力作用所保持可分為吸吸附水（束縛水），受土壤吸附力作用所保持可分為吸濕水、膜狀水和毛管水。濕水、膜狀水和毛管水。土壤溶質(zhì)，土壤溶質(zhì)，土壤溶液中含有各種無機(jī)物、有機(jī)物及膠體物質(zhì)。土壤溶液中含有各種無機(jī)物、有機(jī)物及膠體物質(zhì)。吸濕水，土壤表面分子吸附水汽和液態(tài)水吸濕水，土壤表面分子吸附水汽和液態(tài)水膜狀水，被吸附在吸濕水的外層的液態(tài)水，定向排列

5、為水膜。膜狀水，被吸附在吸濕水的外層的液態(tài)水，定向排列為水膜。毛管水，受毛管作用所保持的水。毛管水，受毛管作用所保持的水。土土壤壤水水分分吸吸附附水水 土壤空氣：土壤空氣：是土壤的重要組成部分，也是土壤肥力的因素之一。由大是土壤的重要組成部分，也是土壤肥力的因素之一。由大氣進(jìn)入土壤中的氣體和土壤內(nèi)生物化學(xué)過程中產(chǎn)生的氣體作用所組成。氣進(jìn)入土壤中的氣體和土壤內(nèi)生物化學(xué)過程中產(chǎn)生的氣體作用所組成。 土壤空氣的理解從以下兩個(gè)方面。土壤空氣的理解從以下兩個(gè)方面。 1、土壤空氣不同于大氣，其組成特點(diǎn)有三：、土壤空氣不同于大氣，其組成特點(diǎn)有三： （1）土壤空氣是不連續(xù)的，而是存在于被土壤隔開的空隙當(dāng)中，因

6、此）土壤空氣是不連續(xù)的，而是存在于被土壤隔開的空隙當(dāng)中，因此土壤不同部位的空氣組成不完全一樣，局部土穴中，氣體反映會(huì)明顯改土壤不同部位的空氣組成不完全一樣，局部土穴中，氣體反映會(huì)明顯改變土壤空氣的組成。變土壤空氣的組成。 （2）土壤空氣中氧的含量低于大氣，）土壤空氣中氧的含量低于大氣，co2的含量則比大氣中含量高十的含量則比大氣中含量高十倍至幾十倍，且表現(xiàn)有明顯的季節(jié)性和依賴于土壤空氣中的有機(jī)質(zhì)含量倍至幾十倍，且表現(xiàn)有明顯的季節(jié)性和依賴于土壤空氣中的有機(jī)質(zhì)含量與土壤的空隙度。與土壤的空隙度。 （3）土壤空氣中水汽的含量高于大氣，經(jīng)常為水汽所飽，在通氣不良）土壤空氣中水汽的含量高于大氣，經(jīng)常為水

7、汽所飽，在通氣不良的情況下，還會(huì)出現(xiàn)少量不利于作物生長(zhǎng)的還原性氣體，如的情況下，還會(huì)出現(xiàn)少量不利于作物生長(zhǎng)的還原性氣體，如h2s、h2等。等。氣體氣體o2 co2 n2 其它氣體其它氣體（氫、氬等）（氫、氬等）近地表空氣近地表空氣20.94 0.03 78.080.95土壤空氣土壤空氣20.03-10.35 0.14-1.24 78.8-80.24土壤空氣與大氣的組成的比較（容積）土壤空氣與大氣的組成的比較（容積）2.土壤空氣的組成和數(shù)量不是均勻分布的。土壤空氣的組成和數(shù)量不是均勻分布的。（1）土壤中空氣常因土壤特性、氣候條件、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施）土壤中空氣常因土壤特性、氣候條件、農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等不同

8、而變化。等不同而變化。（2）降雨對(duì)土壤的）降雨對(duì)土壤的co2的含量有明顯的影響。的含量有明顯的影響。（3）co2含量通常隨土層深度而增加。因土壤表層比較松含量通常隨土層深度而增加。因土壤表層比較松散、土壤空氣容易與大氣交換而進(jìn)入較多的新鮮氧氣，使土散、土壤空氣容易與大氣交換而進(jìn)入較多的新鮮氧氣，使土壤空氣得到更新并接近大氣成分，較下層土壤由于根系及微壤空氣得到更新并接近大氣成分，較下層土壤由于根系及微生物的呼吸和有機(jī)質(zhì)的分解等，消耗大量的氧氣，放出的生物的呼吸和有機(jī)質(zhì)的分解等，消耗大量的氧氣，放出的co2不能及時(shí)更新，氣體交換困難，不能及時(shí)更新，氣體交換困難，co2含量增高，土壤空含量增高，土

9、壤空氣濁化，不利植物生長(zhǎng)。氣濁化，不利植物生長(zhǎng)。 在土壤學(xué)中，把土壤的垂直剖面根據(jù)顏色、成分、結(jié)在土壤學(xué)中，把土壤的垂直剖面根據(jù)顏色、成分、結(jié)構(gòu)及土壤的熟化程度劃分為構(gòu)及土壤的熟化程度劃分為a、b、 c、d等層位。等層位。 最上面的一層叫做最上面的一層叫做a層（淋溶層），層（淋溶層），也叫腐殖層，生也叫腐殖層，生物作用最活躍的部分，物作用最活躍的部分，可以細(xì)分為可以細(xì)分為a00、a0、a1、a2和和a3。 a00層，層，是由未分解的枯枝落葉鋪墊而成。是由未分解的枯枝落葉鋪墊而成。 a0層，層，是部分分解的有機(jī)殘?bào)w，主要成分為腐殖質(zhì)，是部分分解的有機(jī)殘?bào)w，主要成分為腐殖質(zhì)，基本上反映了生長(zhǎng)在其上

10、的植物成分?；旧戏从沉松L(zhǎng)在其上的植物成分。 二二 、土壤剖面、土壤剖面 a1亞層，亞層，為富含有機(jī)質(zhì)的砂、粉砂和粘土組成，含有為富含有機(jī)質(zhì)的砂、粉砂和粘土組成，含有一定的無機(jī)物。一般呈棕黑色，又稱暗色層。一定的無機(jī)物。一般呈棕黑色，又稱暗色層。 a2亞層亞層， 在在a1層下部有時(shí)可以見到一層褪色層（顏層下部有時(shí)可以見到一層褪色層（顏色淺），一般不超過色淺），一般不超過30cm，稱為，稱為a2亞層。這是由從上面亞層。這是由從上面淋濾下來的酸性溶液與淋濾下來的酸性溶液與a1層作用，使其中的有機(jī)物分解，層作用，使其中的有機(jī)物分解，微跡元素淋溶造成的。該層的主要成分為砂、粉砂和粘土。微跡元素淋溶造

11、成的。該層的主要成分為砂、粉砂和粘土。在這一層，即使下面有礦也不會(huì)有異常。所以取樣時(shí)一定在這一層，即使下面有礦也不會(huì)有異常。所以取樣時(shí)一定要避開。要避開。 a3亞層亞層，有時(shí)在，有時(shí)在a2亞層的下部還可以見到一個(gè)亞層的下部還可以見到一個(gè)a3亞層，亞層，其成分與其成分與a1亞層類似，只是粒度略粗些。亞層類似，只是粒度略粗些。圖圖7-4土壤剖面示意圖土壤剖面示意圖 b層淀積層層淀積層，有機(jī)質(zhì)含量逐漸，有機(jī)質(zhì)含量逐漸減少，主要是由砂質(zhì)和粘土組成。一減少，主要是由砂質(zhì)和粘土組成。一般為棕色及黃褐色。從般為棕色及黃褐色。從a層淋溶下來層淋溶下來的物質(zhì)，很可能在的物質(zhì)，很可能在b層淋積下來，此層淋積下來，

12、此外，有時(shí)下伏層位的可溶性物質(zhì)靠地外，有時(shí)下伏層位的可溶性物質(zhì)靠地下水循環(huán)也可帶到下水循環(huán)也可帶到b層沉淀下來，往層沉淀下來，往往富集了許多元素。往富集了許多元素。 c層母質(zhì)層層母質(zhì)層，它是，它是a、b層位的層位的“母質(zhì)母質(zhì)”。由巖石碎屑及部分分解的。由巖石碎屑及部分分解的基巖構(gòu)成，有機(jī)質(zhì)很少，微量元素含基巖構(gòu)成，有機(jī)質(zhì)很少，微量元素含量與基巖基本一致。量與基巖基本一致。 d層為未風(fēng)化的基巖層為未風(fēng)化的基巖。三三 、土壤中元素的分配、土壤中元素的分配1土壤中常量元素的分配土壤中常量元素的分配 不同母質(zhì)土壤剖面中，常量元素的分布有一個(gè)共同特點(diǎn)，不同母質(zhì)土壤剖面中，常量元素的分布有一個(gè)共同特點(diǎn)，即

13、越向土壤的上層，主要元素含量的差異越來越小，與母巖即越向土壤的上層，主要元素含量的差異越來越小，與母巖原始含量關(guān)系不密切。也就是說，由于土壤成分主要為粘土原始含量關(guān)系不密切。也就是說，由于土壤成分主要為粘土礦物，所以，不能根據(jù)土壤中主要元素成分來反映下伏基巖礦物，所以，不能根據(jù)土壤中主要元素成分來反映下伏基巖的巖石成分。的巖石成分。2土壤中微量元素的分配土壤中微量元素的分配 微量元素在土壤中的豐度主要取決于形成土壤的原巖微量元素在土壤中的豐度主要取決于形成土壤的原巖（與基巖趨于一致），如超基性巖風(fēng)化形成的土壤中相對(duì)富（與基巖趨于一致），如超基性巖風(fēng)化形成的土壤中相對(duì)富集集ni、cr、co、cu

14、；而花崗巖風(fēng)化后形成的土壤則相對(duì)富；而花崗巖風(fēng)化后形成的土壤則相對(duì)富集集w、sn、be、mo、pb、li、th、te等。等。 土壤中微量元素在不同的土壤層中的分配是不同的，土壤中微量元素在不同的土壤層中的分配是不同的，歸納起來，主要有下列五種情況：歸納起來，主要有下列五種情況： 元素含量從上到下在分析誤差范圍內(nèi)變化，因此在圖元素含量從上到下在分析誤差范圍內(nèi)變化，因此在圖上近似為一條直線（圖上近似為一條直線（圖7-8中中a）。這是在干旱寒冷地區(qū)的）。這是在干旱寒冷地區(qū)的山坡上，因生物和化學(xué)風(fēng)化很弱，物理風(fēng)化占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，山坡上，因生物和化學(xué)風(fēng)化很弱，物理風(fēng)化占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，坡積物不斷被剝蝕作用所更

15、新而造成的情形。如荒漠土壤坡積物不斷被剝蝕作用所更新而造成的情形。如荒漠土壤和苔原土壤常有這種情況。和苔原土壤常有這種情況。圖圖7-8 7-8 元素在土壤層位中的分配元素在土壤層位中的分配 越往下，含量越高（圖越往下，含量越高（圖7-8中中b）。這代表強(qiáng)烈淋濾）。這代表強(qiáng)烈淋濾和淋失的情況。在熱帶、亞熱帶潮濕氣候條件下，和淋失的情況。在熱帶、亞熱帶潮濕氣候條件下，cu、zn、mo、u、ni等元素在非碳酸鹽母巖上的土壤中常具等元素在非碳酸鹽母巖上的土壤中常具有這種分布。這時(shí)，取樣深度對(duì)發(fā)現(xiàn)異常有決定性的意義。有這種分布。這時(shí)，取樣深度對(duì)發(fā)現(xiàn)異常有決定性的意義。圖圖7-8 7-8 元素在土壤層位中

16、的分配元素在土壤層位中的分配 越往下，含量越低（圖越往下，含量越低（圖7-8中中c）。這是地表發(fā)生了殘）。這是地表發(fā)生了殘余富集作用、生物聚積或鹽漬化作用所引起。余富集作用、生物聚積或鹽漬化作用所引起。 在石灰?guī)r地區(qū)，隨著在石灰?guī)r地區(qū)，隨著caco3的大量流失，而的大量流失，而zr、ti、pb、sn、fe等元素則相對(duì)富集起來。等元素則相對(duì)富集起來。 生物聚積（或積聚）是由植物根系從深處吸收了某些營(yíng)生物聚積（或積聚）是由植物根系從深處吸收了某些營(yíng)養(yǎng)元素，然后以落葉的形式富集在地表層。養(yǎng)元素，然后以落葉的形式富集在地表層。cu、zn、co、mn等元素在寒冷地區(qū)有機(jī)物分解慢的條件下，往往有這種等元素

17、在寒冷地區(qū)有機(jī)物分解慢的條件下，往往有這種分布。分布。 在干旱地區(qū)，由于蒸發(fā)量大于降雨量，土壤水帶來的可在干旱地區(qū)，由于蒸發(fā)量大于降雨量，土壤水帶來的可溶鹽由于水分的蒸發(fā)，在地表晶出，造成鹽漬化，這對(duì)農(nóng)業(yè)溶鹽由于水分的蒸發(fā)，在地表晶出，造成鹽漬化，這對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會(huì)造成很大危害，但對(duì)找礦來說，卻提供了發(fā)現(xiàn)下伏礦生產(chǎn)會(huì)造成很大危害，但對(duì)找礦來說，卻提供了發(fā)現(xiàn)下伏礦化的機(jī)會(huì)?；臋C(jī)會(huì)。 在淀積層（在淀積層（b）中聚積（圖）中聚積（圖7-8中中d），常可見），常可見到白色的粘土層、結(jié)核或鈣質(zhì)層，紅色或褐色的鐵到白色的粘土層、結(jié)核或鈣質(zhì)層，紅色或褐色的鐵錳層等。一些錳層等。一些cu、ni、zn、co常富集

18、在這些層位里常富集在這些層位里面。它的成因可能是粘土、鐵錳氫氧化物或有機(jī)質(zhì)面。它的成因可能是粘土、鐵錳氫氧化物或有機(jī)質(zhì)的吸附，也可能是由于的吸附，也可能是由于eh、ph的變化造成的富集層的變化造成的富集層位。位。 復(fù)雜情況：表示有幾種作用同時(shí)存在。此外，復(fù)雜情況：表示有幾種作用同時(shí)存在。此外，原始母巖中各種元素含量分布的不均勻性可以保存原始母巖中各種元素含量分布的不均勻性可以保存在它所形成的殘積土壤內(nèi)，造成土壤剖面的一些不在它所形成的殘積土壤內(nèi)，造成土壤剖面的一些不規(guī)則分布。規(guī)則分布。3微量元素與土壤粒度的關(guān)系微量元素與土壤粒度的關(guān)系 微量元素在土壤中有一定的富集粒度?？癸L(fēng)化能微量元素在土壤中

19、有一定的富集粒度。抗風(fēng)化能力強(qiáng)的礦物，如鉻鐵礦、錫石、黑鎢礦等在土壤中力強(qiáng)的礦物，如鉻鐵礦、錫石、黑鎢礦等在土壤中以原生礦物顆粒出現(xiàn)，因此，以原生礦物顆粒出現(xiàn)，因此，cr、sn、w、nb、ta等元素常富集在較粗粒級(jí)的土壤中。等元素常富集在較粗粒級(jí)的土壤中。 抗風(fēng)化能力較弱的礦物，如黃銅礦、閃鋅礦等在抗風(fēng)化能力較弱的礦物，如黃銅礦、閃鋅礦等在土壤中很容易被分解，土壤中很容易被分解，cu、zn、ni、co等元素則等元素則以被粘土所吸附的形式存在于細(xì)粒級(jí)土壤中。以被粘土所吸附的形式存在于細(xì)粒級(jí)土壤中。四、土壤地球化學(xué)異常四、土壤地球化學(xué)異常（一）元素的遷移方式（一）元素的遷移方式 土壤中元素遷移成暈

20、的方式主要有機(jī)械遷移、水成遷土壤中元素遷移成暈的方式主要有機(jī)械遷移、水成遷移、生物遷移和自然電場(chǎng)遷移等移、生物遷移和自然電場(chǎng)遷移等: 1. 機(jī)械遷移機(jī)械遷移 元素呈固相元素呈固相(包括原生礦物或難溶的次生礦物的碎屑包括原生礦物或難溶的次生礦物的碎屑)進(jìn)行遷移。進(jìn)行遷移。 礦石碎屑由礦體位置向外遷移，礦體附近圍巖的碎屑礦石碎屑由礦體位置向外遷移，礦體附近圍巖的碎屑向原礦體位置遷移。于是使得礦體上覆土壤中由于有礦體向原礦體位置遷移。于是使得礦體上覆土壤中由于有礦體或原生暈碎屑的存在，使某些元素的含量顯著高于正常巖或原生暈碎屑的存在，使某些元素的含量顯著高于正常巖石所形成的土壤中的含量而形成次生分散

21、暈。通過這種方石所形成的土壤中的含量而形成次生分散暈。通過這種方式形成的暈叫做機(jī)械分散暈式形成的暈叫做機(jī)械分散暈 當(dāng)?shù)孛嬗幸欢ㄆ露葧r(shí)，由于重力等作用，使地表疏松物向下滑動(dòng)，越當(dāng)?shù)孛嬗幸欢ㄆ露葧r(shí)，由于重力等作用，使地表疏松物向下滑動(dòng)，越接近地表下滑的速度和距離越大，從而使暈發(fā)生位移（圖接近地表下滑的速度和距離越大，從而使暈發(fā)生位移（圖7-9）。）。 此外，由于冰川、風(fēng)的作用及地表水的沖刷此外，由于冰川、風(fēng)的作用及地表水的沖刷, 可以使礦石破壞后的碎可以使礦石破壞后的碎屑被搬運(yùn)離開礦體一定距離而形成離礦較遠(yuǎn)的次生暈（圖屑被搬運(yùn)離開礦體一定距離而形成離礦較遠(yuǎn)的次生暈（圖7-10、7-11、7-12）

22、。）。 圖圖7-9 風(fēng)化巖石碎塊籍中力作用向下坡滑動(dòng)風(fēng)化巖石碎塊籍中力作用向下坡滑動(dòng)1-土壤；土壤；2-礦體；礦體；3-巖石碎屑巖石碎屑圖圖7-10 風(fēng)力活動(dòng)造成的次生暈風(fēng)力活動(dòng)造成的次生暈圖圖7-11 冰川活動(dòng)造成的冰川活動(dòng)造成的次生暈次生暈圖圖7-12 沖擊錐及山麓沖積物中的次生暈沖擊錐及山麓沖積物中的次生暈2. 水成遷移水成遷移 元素在水溶液中呈分子、離子、絡(luò)離子或膠體等形式元素在水溶液中呈分子、離子、絡(luò)離子或膠體等形式進(jìn)行遷移。進(jìn)行遷移。 （1）上移水遷移）上移水遷移 土壤中的水分可以通過毛細(xì)管向上遷移，溶解在土壤土壤中的水分可以通過毛細(xì)管向上遷移，溶解在土壤溶液（水）中的元素便一起帶

23、到近地表的土壤中，當(dāng)水溶液（水）中的元素便一起帶到近地表的土壤中，當(dāng)水分蒸發(fā)后，這些元素便沉淀下來。分蒸發(fā)后，這些元素便沉淀下來。 這種毛細(xì)作用上升的高度與毛細(xì)管的直徑成反比，與這種毛細(xì)作用上升的高度與毛細(xì)管的直徑成反比，與溶液濃度成正比。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土壤由細(xì)砂、中砂、溶液濃度成正比。根據(jù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，土壤由細(xì)砂、中砂、砂組成時(shí)，毛細(xì)作用上升的高度一般不足一米；當(dāng)土壤砂組成時(shí)，毛細(xì)作用上升的高度一般不足一米；當(dāng)土壤為粘土構(gòu)成時(shí)，毛細(xì)上升的高度可達(dá)為粘土構(gòu)成時(shí)，毛細(xì)上升的高度可達(dá)512m。 （2）側(cè)移水遷移）側(cè)移水遷移 一些金屬元素如一些金屬元素如v、mo、cr等可形成可溶性絡(luò)離子，等可形成可溶性

24、絡(luò)離子，fe、al、ti、u、v等可與腐殖質(zhì)形成可溶性有機(jī)絡(luò)合物；等可與腐殖質(zhì)形成可溶性有機(jī)絡(luò)合物；此外，此外，zr4、ti4、th4、ce4、al3、fe3的氫氧化的氫氧化物，物，as、sb、cd、cu、pb的硫化物等以膠體形式存在的硫化物等以膠體形式存在于水中。由地下水將有關(guān)金屬元素帶到較低洼處再沉淀下于水中。由地下水將有關(guān)金屬元素帶到較低洼處再沉淀下來，也可以配合毛細(xì)作用沉淀下來。由水成遷移形成的異來，也可以配合毛細(xì)作用沉淀下來。由水成遷移形成的異常不能判斷礦體的確切位置，但它能反映整個(gè)地下水源區(qū)常不能判斷礦體的確切位置，但它能反映整個(gè)地下水源區(qū)的礦化情況（圖的礦化情況（圖7-13）。）

25、。圖圖7-13 地下水運(yùn)動(dòng)示意圖地下水運(yùn)動(dòng)示意圖1-1-雨季潛水面；雨季潛水面；2-2-雨季泉水或滲出區(qū)；雨季泉水或滲出區(qū)；3-3-旱季泉水或滲出區(qū)；旱季泉水或滲出區(qū)；4-4-旱季潛水面；旱季潛水面；5-5-礦體；礦體；6-6-次生暈。次生暈。3. 生物遷移生物遷移 植物通過根系能從土壤中，特別是從礦體附近的植物通過根系能從土壤中，特別是從礦體附近的土壤中吸收一些微量元素，如土壤中吸收一些微量元素，如cu、co、ni、pb、zn、as、sn、be、mo、fe、ag、au、mn、v、u等而等而進(jìn)入植物的各個(gè)器管中，當(dāng)植物的枝、葉落到地面或進(jìn)入植物的各個(gè)器管中，當(dāng)植物的枝、葉落到地面或植物死后，可

26、使一些元素聚積在植物死后，可使一些元素聚積在a0層中。植物腐爛以層中。植物腐爛以后，這些元素可轉(zhuǎn)入地表水或地下水中，有的又為植后，這些元素可轉(zhuǎn)入地表水或地下水中，有的又為植物吸收。隨地下水下滲到土壤物吸收。隨地下水下滲到土壤b層中為層中為fe、mn氫氧化氫氧化物或粘土吸附，從而土壤中某些元素聚集成暈（圖物或粘土吸附，從而土壤中某些元素聚集成暈（圖7-14）。）。 圖圖7-14生物遷移成暈示意圖生物遷移成暈示意圖 4、自然電場(chǎng)遷移、自然電場(chǎng)遷移 在自然界，正在氧化的礦體、石墨質(zhì)巖石甚至下滲中的在自然界，正在氧化的礦體、石墨質(zhì)巖石甚至下滲中的地下水都能產(chǎn)生電場(chǎng)。因此，在水溶液中的離子將在自然電地下

27、水都能產(chǎn)生電場(chǎng)。因此，在水溶液中的離子將在自然電場(chǎng)的驅(qū)駛下運(yùn)動(dòng)，成為元素遷移的動(dòng)力。場(chǎng)的驅(qū)駛下運(yùn)動(dòng)，成為元素遷移的動(dòng)力。 金屬硫化物礦體在潛水面之上的部分被氧化，放出電子金屬硫化物礦體在潛水面之上的部分被氧化，放出電子（其表面有多余的電子），起著陰極的作用（吸引金屬陽離（其表面有多余的電子），起著陰極的作用（吸引金屬陽離子運(yùn)移）；在潛水面之下的部分被還原，吸收電子起著陽極子運(yùn)移）；在潛水面之下的部分被還原，吸收電子起著陽極的作用（圖的作用（圖7-15）。礦體作為電子導(dǎo)體，四周的溶液作為離）。礦體作為電子導(dǎo)體，四周的溶液作為離子導(dǎo)體而構(gòu)成整個(gè)迴路，土壤溶液中的陽離子將按電流方向子導(dǎo)體而構(gòu)成整個(gè)迴

28、路，土壤溶液中的陽離子將按電流方向遷移。于是在礦體上方將出現(xiàn)一個(gè)金屬元素的低含量帶，而遷移。于是在礦體上方將出現(xiàn)一個(gè)金屬元素的低含量帶，而在兩側(cè)形成一個(gè)高含量帶，構(gòu)成一個(gè)雙峰異常。在兩側(cè)形成一個(gè)高含量帶，構(gòu)成一個(gè)雙峰異常。 圖圖7-15 7-15 自然電場(chǎng)形成的陽離子異常示意圖自然電場(chǎng)形成的陽離子異常示意圖 次生暈的形態(tài)和規(guī)模與地形、取樣深度和樣品粒度有關(guān)。次生暈的形態(tài)和規(guī)模與地形、取樣深度和樣品粒度有關(guān)。 1 1、地形較平緩時(shí)，暈在剖面上的形態(tài)為上面大下面小、地形較平緩時(shí)，暈在剖面上的形態(tài)為上面大下面?。ㄉ蠈捪抡┑睦葼睿▓D（上寬下窄）的喇叭狀（圖7-177-17）。其規(guī)模比礦體及原生暈）

29、。其規(guī)模比礦體及原生暈要大。要大。 2 2、當(dāng)?shù)匦蝺A斜時(shí)，由于重力作用和水的沖刷而向下坡方、當(dāng)?shù)匦蝺A斜時(shí)，由于重力作用和水的沖刷而向下坡方向拉長(zhǎng)，呈舌狀（圖向拉長(zhǎng)，呈舌狀（圖7-187-18）。上坡方向次生暈的邊緣有時(shí)可）。上坡方向次生暈的邊緣有時(shí)可作為礦體位置的依據(jù)。作為礦體位置的依據(jù)。 （二）次生異常的特征（二）次生異常的特征圖圖7-17 土壤剖面上次生暈形態(tài)土壤剖面上次生暈形態(tài)圖圖7-18 7-18 地形傾斜時(shí)次生暈的形態(tài)地形傾斜時(shí)次生暈的形態(tài) 3、次生暈的規(guī)模隨取樣深度加大而減少，、次生暈的規(guī)模隨取樣深度加大而減少，其強(qiáng)度一般隨取樣深度增大而增大。其強(qiáng)度一般隨取樣深度增大而增大。 4、

30、次生暈形態(tài)與取樣粒度也有關(guān)系，如、次生暈形態(tài)與取樣粒度也有關(guān)系，如w富集于較粗粒土壤中，因而粒度粗的樣品所富集于較粗粒土壤中，因而粒度粗的樣品所得的暈，其規(guī)模比細(xì)粒樣品所得暈要大。得的暈，其規(guī)模比細(xì)粒樣品所得暈要大。圖圖7-17 土壤剖面上次生暈形態(tài)土壤剖面上次生暈形態(tài)圖圖7-18 7-18 地形傾斜時(shí)次生暈的形態(tài)地形傾斜時(shí)次生暈的形態(tài) 次生暈形成和產(chǎn)出的控制因素有：次生暈形成和產(chǎn)出的控制因素有： 1、原生礦物的性質(zhì)、原生礦物的性質(zhì) 主要是原生礦物抵抗風(fēng)化能力的強(qiáng)弱，其抗風(fēng)化主要是原生礦物抵抗風(fēng)化能力的強(qiáng)弱，其抗風(fēng)化能力的順序?yàn)檠趸锬芰Φ捻樞驗(yàn)檠趸锕杷猁}硅酸鹽碳酸鹽和硫化物。如碳酸鹽和硫化

31、物。如錫石、黑鎢礦富集在較粗的顆粒中。又如錫石、黑鎢礦富集在較粗的顆粒中。又如cu、ni、co的硫化物，多以水成遷移為主，它們多富集在的硫化物，多以水成遷移為主，它們多富集在土壤的較細(xì)的粒級(jí)中。土壤的較細(xì)的粒級(jí)中。 （三）控制因素（三）控制因素 2礦體規(guī)模的大小、品位的高低礦體規(guī)模的大小、品位的高低 它們影響次生暈的規(guī)模和含量。礦體規(guī)模大，品位高一它們影響次生暈的規(guī)模和含量。礦體規(guī)模大，品位高一般形成暈的規(guī)模和強(qiáng)度也較大。般形成暈的規(guī)模和強(qiáng)度也較大。 3介質(zhì)的物理化學(xué)條件介質(zhì)的物理化學(xué)條件 主要是指介質(zhì)的成分，主要是指介質(zhì)的成分，ph值值eh值。它們控制元素在水中值。它們控制元素在水中溶解和沉

32、淀。溶解和沉淀。 大多數(shù)金屬元素的離子在酸性溶液中溶解遷移，當(dāng)大多數(shù)金屬元素的離子在酸性溶液中溶解遷移，當(dāng)ph值值增高時(shí)，金屬配離子便水解沉淀。介質(zhì)的增高時(shí)，金屬配離子便水解沉淀。介質(zhì)的eh值影響離子的值影響離子的價(jià)態(tài)，而不同價(jià)態(tài)的離子的溶解度不同，特別是對(duì)變價(jià)元素價(jià)態(tài)，而不同價(jià)態(tài)的離子的溶解度不同，特別是對(duì)變價(jià)元素的影響更顯著的影響更顯著 。4膠體膠體 礦體在風(fēng)化過程中，一些難溶的元素可以以膠體形式礦體在風(fēng)化過程中，一些難溶的元素可以以膠體形式進(jìn)行遷移，當(dāng)膠體發(fā)生聚沉?xí)r，這些元素便在土壤中形進(jìn)行遷移，當(dāng)膠體發(fā)生聚沉?xí)r，這些元素便在土壤中形成次生暈。成次生暈。 膠體包括膠體包括fe、mn氫氧化

33、物、腐殖質(zhì)、粘土等，它們氫氧化物、腐殖質(zhì)、粘土等，它們均為負(fù)膠體，其周圍常吸附大量金屬離子，并且還可與均為負(fù)膠體，其周圍常吸附大量金屬離子，并且還可與土壤溶液交換所吸附的離子。土壤溶液交換所吸附的離子。 5生物生物 主要是生物的化學(xué)風(fēng)化，它可以在地表發(fā)生生物富集（主要是生物的化學(xué)風(fēng)化，它可以在地表發(fā)生生物富集（a1層）；有機(jī)酸使層）；有機(jī)酸使a2層淋失，層淋失，b層淀積。層淀積。a0層生物殘?bào)w。另外，層生物殘?bào)w。另外，植物（樹）的根系可達(dá)十米以上，可將深部元素轉(zhuǎn)移上來。植物（樹）的根系可達(dá)十米以上，可將深部元素轉(zhuǎn)移上來。 6. 氣候和地形氣候和地形 氣候主要是指雨量和氣溫，其中降雨量是主要的。

34、因?yàn)榻禋夂蛑饕侵赣炅亢蜌鉁?，其中降雨量是主要的。因?yàn)榻涤炅坑绊懼脖坏陌l(fā)育，化學(xué)風(fēng)化及生物風(fēng)化的進(jìn)行等。雨量影響植被的發(fā)育，化學(xué)風(fēng)化及生物風(fēng)化的進(jìn)行等。如干旱地區(qū)雨量少，植被不發(fā)育，物理風(fēng)化為主，元素主要如干旱地區(qū)雨量少，植被不發(fā)育，物理風(fēng)化為主，元素主要以機(jī)械遷移。土壤多為荒漠土壤，土壤常呈堿性。半干旱地以機(jī)械遷移。土壤多為荒漠土壤，土壤常呈堿性。半干旱地區(qū)雨水較少，土壤及水區(qū)雨水較少，土壤及水ph值較高，不利于元素遷移值較高，不利于元素遷移 。7地球化學(xué)障地球化學(xué)障 元素在表生帶遷移除了以上所講的受控因素和元素在表生帶遷移除了以上所講的受控因素和元素本身性質(zhì)外，還要受到地球化學(xué)環(huán)境對(duì)元素遷

35、元素本身性質(zhì)外，還要受到地球化學(xué)環(huán)境對(duì)元素遷移的影響。彼利爾曼在研究地球化學(xué)環(huán)境對(duì)元素表移的影響。彼利爾曼在研究地球化學(xué)環(huán)境對(duì)元素表生遷移的影響時(shí)，提出了地球化學(xué)障的概念。生遷移的影響時(shí)，提出了地球化學(xué)障的概念。 地球化學(xué)障：是地球化學(xué)環(huán)境發(fā)生驟然改變，地球化學(xué)障：是地球化學(xué)環(huán)境發(fā)生驟然改變，而使元素活動(dòng)性急劇降低，并在其中濃集的地段。而使元素活動(dòng)性急劇降低，并在其中濃集的地段。 元素在表生帶的地球化學(xué)障主要有元素在表生帶的地球化學(xué)障主要有氧化障、還原障、硫氧化障、還原障、硫化氫障、酸性障、吸附障、生物障、蒸發(fā)障化氫障、酸性障、吸附障、生物障、蒸發(fā)障等。例如，地下等。例如，地下水滲出處具有氧化

36、障特征，隨地下水遷移的水滲出處具有氧化障特征，隨地下水遷移的fe2+、mn2+在這在這里被氧化成里被氧化成fe3+和和mn4+，并呈氫氧化物沉淀下來。，并呈氫氧化物沉淀下來。fe、mn氫氧化物為膠體，它們同滲出區(qū)土壤中的粘土一起又構(gòu)成了氫氧化物為膠體，它們同滲出區(qū)土壤中的粘土一起又構(gòu)成了吸附障，于是地下水中的金屬離子被吸附而聚積。吸附障，于是地下水中的金屬離子被吸附而聚積。 場(chǎng)址場(chǎng)址u、sr、cs地球化學(xué)工程屏障的概念設(shè)計(jì)地球化學(xué)工程屏障的概念設(shè)計(jì)59排水溝p2sq29.p2.上隔水層，礫石粘土層3.生物侵入屏障，導(dǎo)水層，4.下隔水層，穩(wěn)定層：1. 植被層：亞砂土、細(xì)砂礫石構(gòu)成5.核素滯留回填

37、層6.庫體7.庫底導(dǎo)水層：8.q毛細(xì)水阻隔層；大小混雜的礫石層粘土礫石層（需改造夯實(shí)） 礫石粘土層 大小混雜的礫石層天然阻水底層：22s基巖1.2m67843210.4m3.0m0.4m1.2m0.7m0.7m0.4m 淺埋處置庫頂蓋結(jié)構(gòu)淺埋處置庫頂蓋結(jié)構(gòu)五五 土壤地球化學(xué)異常工作方法及技術(shù)土壤地球化學(xué)異常工作方法及技術(shù) 土壤地球化學(xué)勘查的工作方法包括資料調(diào)研、實(shí)地踏土壤地球化學(xué)勘查的工作方法包括資料調(diào)研、實(shí)地踏勘、方案設(shè)計(jì)、野外采樣、樣品分析、資料處理、成果解勘、方案設(shè)計(jì)、野外采樣、樣品分析、資料處理、成果解釋及異常檢查八個(gè)步驟。釋及異常檢查八個(gè)步驟。 第一步，資料調(diào)研。第一步，資料調(diào)研。工

38、作之前應(yīng)根據(jù)勘查目標(biāo)和任務(wù)工作之前應(yīng)根據(jù)勘查目標(biāo)和任務(wù)認(rèn)真作好資料調(diào)研工作。要收集勘查區(qū)的地理地形、地貌、認(rèn)真作好資料調(diào)研工作。要收集勘查區(qū)的地理地形、地貌、地質(zhì)背景、水文資料、土壤資料、地球物理、地球化學(xué)等地質(zhì)背景、水文資料、土壤資料、地球物理、地球化學(xué)等方面的資料并消化。方面的資料并消化。 第二步，實(shí)地踏勘。第二步，實(shí)地踏勘。在資料調(diào)研的基礎(chǔ)上，到勘查目在資料調(diào)研的基礎(chǔ)上，到勘查目標(biāo)要求的現(xiàn)場(chǎng)踏勘。踏勘的目標(biāo)在于將資料調(diào)研階段獲得標(biāo)要求的現(xiàn)場(chǎng)踏勘。踏勘的目標(biāo)在于將資料調(diào)研階段獲得的初步認(rèn)識(shí)變成感性認(rèn)識(shí)。踏勘中還要做土壤剖面測(cè)量、的初步認(rèn)識(shí)變成感性認(rèn)識(shí)。踏勘中還要做土壤剖面測(cè)量、土壤取樣方法和取樣方式的實(shí)驗(yàn)研究。土壤取樣方法和取樣方式的實(shí)驗(yàn)研究。 第三步，方案設(shè)計(jì)。第三步，方案設(shè)計(jì)。這一步驟非常重要，牽涉這一步驟非常重要，牽涉到整個(gè)土壤勘查地球化學(xué)工作的成功與否。方案設(shè)到整個(gè)土壤勘查地球化學(xué)