水系沉積物地球化學(xué)異常

1、5 水系沉積物地球化學(xué)測量Stream sediment geochemical survey,水系沉積物地球化學(xué)找礦是通過對河流溝谷中的沉積物（包括湖泊近岸沉積物）的系統(tǒng)采樣分析，研究元素在水系沉積物中的分布，發(fā)現(xiàn)地球化學(xué)異常，圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)和成礦有利地段，為進(jìn)一步詳細(xì)地球化學(xué)勘查和地質(zhì)測量提供依據(jù)。,溝谷水系中的沉積物主要是地表水沖刷作用將地面斜坡上的疏松物帶入溝谷，并沿溝谷繼續(xù)搬運遷移，其中形成異常的物質(zhì)沿著搬運方向呈拉長形式展布。因此，化探人員俗稱為分散流。,Dispersion halos,Dispersion train,Dispersion fan,此類異常的物源追索，要逆著沉積

2、物的搬運方向進(jìn)行，異常源可能位于異常樣點上游幾百甚至幾千米(?)，礦與異常的空間關(guān)系疏遠(yuǎn)。但是由于這類異常物質(zhì)搬運距離遠(yuǎn)，形成的異常易于發(fā)現(xiàn)，可以用稀疏的樣品發(fā)現(xiàn)它，因此特別適用于概略普查階段使用。,一、水系沉積物異常的形成,表生帶內(nèi)的礦體及原生地球化學(xué)異常，經(jīng)表生氧化風(fēng)化形成疏松物后，在地下水及地表水的沖刷與溶解下，使原來集中的元素沿水系發(fā)生分散。在水系沉積物的狹長地帶內(nèi)形成的異常，叫做水系沉積物異常。這種異常的襯度通常比土壤異常低一個級次，但用一般的化探快速分析方法，即使是半定量的方法也能可靠地發(fā)現(xiàn)它們。一個中等的有色金屬或稀有金屬礦床，在下游幾公里到幾十公里的河床沉積物中就能有所顯示 。

3、,可以把水系沉積物看成是該水系所流經(jīng)的盆地內(nèi)受到剝蝕的地質(zhì)體的代表性樣品。因為總的夷平作用主要靠河流的搬運，每一條水系，可以看作是一個“漏斗”，在水系沉積物中匯集了該水系流域內(nèi)的所有地質(zhì)體的風(fēng)化產(chǎn)物。那么水系沉積物的化學(xué)成分可以代表該水系范圍的平均成分。與上地殼成分有線性關(guān)系,形成分散流的動力當(dāng)然主要是水的機(jī)械沖刷搬運力和化學(xué)溶解力。分成碎屑分散流（機(jī)械分散流）和化學(xué)分散流（鹽分散流）。但在下列兩個意義上說，碎屑分散占主導(dǎo)地位： 1）含量比例上，大多數(shù)金屬元素主要呈碎屑分散； 2）化學(xué)遷移部分最終沉淀出來或附著碎屑表面，一起參與機(jī)械分散。而且，這種比例隨地點而變。,在分水嶺地區(qū)，碎屑遷移比例更

4、大， 在平緩地區(qū)，化學(xué)溶解作用的比例增大,1水系分級,1,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,3,4,采用斯特勒Stratler 1957命名方法。在15萬的航空照片上可辨認(rèn)出的最小水系稱為一級水系。,2碎屑分散流的形式,河水的機(jī)械搬運能力取決于水的流速與被搬運物質(zhì)的粒度與比重。據(jù)水力學(xué)的計算，流水的搬運能力與其速度的四次方成正比。,隨著搬運時間的延長，碎屑被進(jìn)一步粉碎，形成懸濁液。粒度在100 mm 以上的顆粒，雖然不能在水中長期穩(wěn)定，但紊流及渦流能暫時把它們帶起，然后又沉淀。這樣多次重復(fù)，使細(xì)粒物質(zhì)搬運更遠(yuǎn)，產(chǎn)生按粒度的分選。,3化學(xué)分散流的形式,以真溶液狀態(tài)存在的元素，在水中

5、最為穩(wěn)定，可以被水帶到很遠(yuǎn)直至大海。但只有為數(shù)不多的幾種離子，如Na+、Mg2+、Cl-、HCO3-等可以大量存在。 大多數(shù)有色及稀有金屬的離子在地表水中的濃度是非常低的，但在地下水中則可能有相當(dāng)高的濃度。 當(dāng)?shù)叵滤雎兜乇?pH、Eh、T、P改變造成沉淀。,對于Fe Mn Ca Mg Al等常量元素來說，這種反應(yīng)通常形成難溶的化合物。 但對于Mo、Cu、Zn、Pb 等元素，只有在特殊高濃度下才能形成其本身的化合物，產(chǎn)生次生金屬礦物。而在多數(shù)情況下是被其他大量元素的化合物所夾帶（共沉淀）。其中尤以鐵、錳氫氧化物為最主要。這就是所謂鐵錳氫氧化物的清除作用。,其結(jié)果是在無礦化地區(qū)的鐵錳氫氧化物中也

6、形成異常。在河床cobble上鐵錳被膜中包含的有色金屬異常，比沉積物總體中的異常襯度高、范圍大。 美國的Carpenter用洗凈的素瓷板放到流經(jīng)礦床的一條溪流的不同位置36天后發(fā)現(xiàn)明顯的Cu Pb Zn異常,二、分散流的發(fā)育特征,1一級水系中的分散流,該元素在該點的沖積物中的平均含量為 C元素含量，S面積，Dh剝蝕速度。實際上這就是面積加權(quán)的平均值。,對于找礦來說，合理的辦法是把匯水盆地中地質(zhì)體劃分為兩類，一類是背景，另一類是土壤異常。也可以從用面金屬量來簡化上述公式，土壤異常的面金屬量與水系沉積物異常面金屬量相等即 （CxCo）Sx（CaCo）Sa CxSa/Sx（CaCo）Co,Sa（Ca

7、C0）向下游應(yīng)當(dāng)保持不變，因為它度量了金屬元素在該匯水面積內(nèi)單位深度上的礦化總金屬。這一數(shù)字反映了一條水系的集水盆地內(nèi)總的礦化遠(yuǎn)景，所以是一個重要的評價指標(biāo)。 霍克斯在南美科迪勒拉進(jìn)行分散流找礦時，用此值進(jìn)行排隊，其中最大的一個首先進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)了一個斑巖銅礦。,2多級水系中的分散流,當(dāng)水系有支流匯入時，如果該支流內(nèi)沒有礦化，則相當(dāng)于匯水面積增加了一塊，而進(jìn)入沉積物的金屬量不變，這就導(dǎo)致分散流中的金屬含量呈階梯狀遞減。由于無礦岸土的混入或礦化支溝的匯入，使分散流中的含量呈跳躍式變化。但總的遞減規(guī)律是明確的，最后消失在背景起伏之中。異常消失點離原生礦化（土壤異常）的距離叫分散流的延伸長度。,根據(jù)

8、國內(nèi)外一些不完全的實際資料，一些異常源的分散流長度列于表中。,CxSa/Sx（CaCo）Co,利用上式可以對預(yù)期的最小礦床的分散流長度作一估計。以銅為例，一個中等規(guī)模的銅礦在土壤中形成異常，若有1km2，平均300，背景25ppm，最小能發(fā)現(xiàn)的異常值為2倍背景值，則可以算出匯水面積11km2，如果匯水盆地為橢圓，長短軸2：1，則分散流長度5.2km 50=1/Sx(300-25)+25 Sx=11,3分散流的富集系數(shù),在推導(dǎo)分散流強(qiáng)度基本公式時，沒有考慮金屬元素富集和淋失等化學(xué)遷移因素，所以索洛夫認(rèn)為需要引入一個系數(shù)q,中亞一帶若干礦區(qū)為0.8-1。q稱為分散流的富集系數(shù)。,4礦體形態(tài)與位置的

9、影響,礦體的形態(tài)及其相對于水系的位置對分散流的形成有很大的影響， 最有利于分散流形成的是礦體位于分水嶺地段，且直接受到割切，此時分散流形成呈現(xiàn)明顯的峰值。 最不利于分散流形成的條件是礦床位于較大水系附近的溝口 。因為Sa與Sx的比值很小，使分散的含量低，很易漏掉異常。,a水系切過礦體， b礦體位于分水嶺地段， c礦體平行水系分布， d礦體位于巨大水系近側(cè),礦體平行溝谷分布，使分散流的含量在整個溝谷保持恒定，沒有明顯的峰值出現(xiàn)。易被誤認(rèn)為分析系統(tǒng)誤差。 地質(zhì)體很大，水系沉積物中的含量基本上反映了該地質(zhì)體的平均含量。,5河谷橫斷面中含量的分布,階地中的物質(zhì)，代表上游已被剝蝕的部分，河漫灘及河床內(nèi)的

10、最新沉積物是現(xiàn)代剝蝕的物質(zhì)，才具有現(xiàn)實找礦意義。在主水道中的現(xiàn)代活動性沉積物就是水系沉積物取樣的對象。如果上游有正在受到剝蝕的礦床，則在有水或干涸水道中心的金屬元素含量較高，而河漫灘部分較低；如果礦床已經(jīng)剝蝕完了，則在早期河床沉積物中可能保存高含量。,6含量隨時間的變化,隨年份、季節(jié)而變。國內(nèi)外的化探人員對這一問題作過許多觀察，所得結(jié)果并不一致。如雨量分布極不均勻的地區(qū)，在暴雨前后，水系沉積物中的含量可能發(fā)生暫時的變化。,三、分散流中的指示元素,1指示元素的存在形式： 形成機(jī)械分散流的元素W Cr Sn Pt Au Hg Nb Ta Th Zr Ti等，主要以本身的獨立礦物存在，這是重砂測量的

11、基礎(chǔ)。 形成化學(xué)分散流的元素，常以次生礦物及吸附狀態(tài)存在，這種存在形式是偏提取的基礎(chǔ)。,2指示元素的組合,水系沉積物中指示元素的絕對含量是可變的 元素組合相對穩(wěn)定，并能反映異常源的特征。Cr Ni Co超基性巖，Be Li花崗巖，W Sn Mo Bi高溫?zé)嵋?Cu Pb Zn中溫 Sb Hg Pb低溫?zé)嵋?比值, 浙江經(jīng)驗Cu/Mo10為斑巖銅，110為斑巖鉬礦,剔除鐵錳氫氧化物吸附作用引起的異常,無礦地區(qū)選擇若干樣品求某指示元素與Fe Mn的回歸方程 再從實測值中減去回歸值,3指示元素按粒度的分布,如含在重砂礦物中的元素，當(dāng)原生晶體較粗大時，則在分散流中的上游，富集在粗粒中 。浙江木瓜嶺汞礦

12、的分散流中，淤泥中的汞量高于粉砂，是因為汞主要不呈辰砂存在，而以極細(xì)的灰硒汞礦形式存在。青海物探隊對Cu做的粒度試驗結(jié)果，Cu富集在細(xì)粒級中。,化學(xué)分散流，其沉積作用主要是通過吸附，因此無例外地富集于細(xì)粒部分 。,由于不同的元素分別富 集在不同的粒級中，而分散流找礦時總是希望能發(fā)現(xiàn)所有可能的異常，因此，取某一種粒度的簡單方法可能不是最佳的方案。據(jù)湖北物探隊在對該省28個各種類型金屬礦床水系沉積物中元素富集粒度的研究，表明大多數(shù)元素，包括Ag、Au，在粗粒（60目）、細(xì)粒（140目）兩端粒級中富集 。,東北森林沼澤區(qū) 風(fēng)砂區(qū),灰砂測量,利用淘洗的方法可以上千倍地濃集重礦物，近年來出現(xiàn)的所謂灰砂測

13、量，實際上是對水系沉積物樣品經(jīng)過初步淘洗，然后磨細(xì)再進(jìn)行分析。,四、湖積物中的地球化學(xué)異常,加拿大在湖積物異常的研究方面積累了較多的經(jīng)驗 湖積物來源 溪流所帶來的泥砂及溶解物質(zhì) 湖水中的生物殘骸的沉積物 湖泊下面的礦化水上升進(jìn)入湖底沉積物 落到湖面的塵土，雨雪中的物質(zhì) 污染物,五、水系沉積物測量在找礦中的應(yīng)用,1前提與一般工作程序,由于礦化及其原生暈經(jīng)風(fēng)化形成土壤，再進(jìn)一步分散流入溝系，經(jīng)歷了兩次分散，不僅異常面積大，而且介質(zhì)中元素分布更加均勻，樣品代表性強(qiáng)，可以用較少的樣品控制較大的范圍，不易遺漏異常。,對于所發(fā)現(xiàn)的異常，具有明確的方向性和地形標(biāo)志，易于追索和進(jìn)一步檢查。此外，順溝谷采樣，不

14、用翻山越嶺，通行條件較好，勞動強(qiáng)度小，樣品易采、易加工，工作效率高。,因此，特別適用于大面積概略初查階段，以便迅速查明找礦遠(yuǎn)景區(qū)，為戰(zhàn)略決策提供依據(jù)。 多年來的實踐證明，它是區(qū)域化探和化探普查階段首選的找礦方法。,這種方法適用于地形切割較好，水系發(fā)育的中低山區(qū)和丘陵低山區(qū)。,這種方法適用于Cu、Pb、Zn等賤金屬礦床，也適用于W、Sn、Mo、Nb、Ta、Be等稀有金屬和放射性U Th礦床，特別是Au Ag貴金屬這類“隱礦物”礦床。 近二十年來，我國一大批金礦床的發(fā)現(xiàn)，并使我國成為世界重要產(chǎn)金國，地球化學(xué)方法功不可沒。,區(qū)域化探找礦實踐，已形成了一套從異常檢查，進(jìn)一步縮小靶區(qū)，追索礦源的成熟工作

15、方案。 即區(qū)域化探化探普查化探詳查（礦區(qū)化探）的逐步推進(jìn)，逐步縮小找礦目標(biāo)，直至發(fā)現(xiàn)礦體的工作程式如 ：（見下一頁）。,1:20萬區(qū)域化 探異常篩選,1:5萬分散流加密級查證,1:1萬土壤測量級查證,1:2.5萬-1:1萬分散流級查證,1:5千-1:2千土壤或基巖測量，輕型工程驗證級查證,覆蓋區(qū),切割區(qū),元素分析,經(jīng)濟(jì)、實用 區(qū)域化探37指標(biāo) 普查1013元素 詳查58元素 了解樣品加工、分析方法、質(zhì)量要求,2找礦實例,實例1,四川新康貓金礦的發(fā)現(xiàn),地點：四川紅原縣刷金寺附近 類型：微細(xì)浸染型金礦床 資料量：I、II號礦體估算3333341金資源量達(dá)117噸 地質(zhì)背景 中上三疊統(tǒng)砂板巖，少量灰

16、巖 南北向、東西向、北西南東向構(gòu)造 低級變質(zhì) 有巖體分布,1：20萬區(qū)域化探異常,其中一異常面積68KM2，異常走向北西向 元素Au As Sb Hg W Sn Bi B Mo 最高值51.3 146 1.73 0.1 4.6 4.5 0.41 159 20 規(guī)模60.84 49.16 4.76 13.84 37.92 21.2 8.4 33.84 27,對300km2進(jìn)行15萬化探普查,Au As Sb Hg異常北西向帶狀連續(xù)分布，金異常延伸長度26km，寬15km，面積120km2，As、Sb異常類似。 化探普查異常顯著特點： 異常規(guī)模大于區(qū)域化探異常，將兩個區(qū)域異常連接，（異常平行主水系，樹枝狀水系發(fā)育不良，120萬低密度采樣所致） Au、As和Sb異常組合好 異常濃度中心相對不顯著，但濃度分帶發(fā)育，從北到南近30km長的異常中有6個中心，經(jīng)查證均發(fā)現(xiàn)了礦（化）體。,1：5萬水系沉積測量金異常圖,化探詳查評價,選擇新康貓地區(qū)以25050M網(wǎng)度開展32KM2的土壤地球化學(xué)測量，以9ppb為異常下限共圈出異常4.31KM2,區(qū)域地質(zhì),化探普查異常,礦區(qū)化探詳查異常,礦區(qū)地質(zhì)略圖,礦物成分,主要礦物（70%） 長石、石英、粘土 次要礦（130%） 方解石黃鐵礦褐鐵礦絹云母綠泥石 微量礦物（1%） 黃銅礦閃鋅礦針鐵礦石墨方鉛礦毒砂輝銻礦自然金,元素組合,異常樣品的相關(guān)分析、R