中国地质大学-勘察地球化学-第六章：土壤测量

勘查地球化学土壤地球化学测量Geochemicalsoilsurvey•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概念所给予的严格定义。地表疏松覆盖物包括了残坡物、冰积物、湖积物、风积物、洪积物及有机覆盖物。•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。可分两类•一类是同生碎屑异常，二是土壤后生异常一、残坡积层中的同生碎屑异常二、土壤中的后生异常三、土壤地球化学在找矿中的应用同生异常：岩（矿）石风化过程中与成土过程同时形成的。后生异常：土壤形成后，元素经活动迁移带入土壤形成的异常。一、残坡积层中的同生碎屑异常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，固体颗粒在地表有三种可能的运动方式：崩塌、潜动及碎屑扩散。岩石碎块在山坡上的突发运动，可以形成大片倒石堆。灾变性的滑坡与泥石流也可以归入这一类。同生异常崩塌潜动碎屑扩散地表的松散堆积物在安息角以下，受重力作用向下坡作难以观察的缓慢运动，它包括土流及蠕动二种作用。是松散物中各个颗粒受到各种偶然作用（温度、湿度、生物）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。地表倾斜地表倾斜地表倾斜/水平0.5C00.16σCxz/CoCxxx一个浓度分界面的残积碎屑异常LZZLK半宽度土层厚度K值反映当地风化特征土壤残积碎屑异常的形成xCxCz薄矿脉的残积异常CxxZLK分散系数半宽度土层厚度Cx＝F（x，z）CzCxxKz)Kzx(KzChCxKzCh),CzKzxCz(CxKzxKzCzCx11hzzx++++++残积异常理想剖面纵比例尺横比例尺01205101520m（）CuNE3035343332竖井313029矿体2008010080040020080100020004000残积异常实际观察剖面(Hawkes,1962)同生异常的总金属量xCCMxL)(0规则异常用线金属量：不规则异常用面金属量：SCCMxS)(0土壤地球化学异常研究中，常引入富集系数q，它是土壤线金属量与基岩线金属量之比.)()(基岩土壤MlMlq土壤同生地球化学异常特征•地形平缓时，平面上异常形态基本反映矿体和原生晕的形态，异常规模比原生晕一般大数倍以上；剖面上，异常呈上宽下窄的喇叭状。（1）形态和规模++++++xzxy•地形倾斜时，平面上异常形状受矿化与斜坡形状控制，矿脉（体）走向垂直斜坡倾斜方向时，形成片状异常；平行斜坡方向时，呈条带状异常，异常规模大。剖面上，由于重力作用沿斜坡方向的滚动，异常向下坡方向拉伸呈舌状。xyxy•土壤异常的规模随取样深度加大而减小，强度随深度增大而增大。•土壤异常的形态和规模与样品粒度有关，抗风化矿物的异常粗粒级的规模和强度大于细粒级，硫化物矿床则相反。•土壤异常元素含量均匀性较好，异常连续性较好。++++++xz•指示元素组合基本上同原生晕的元素组合，只是个别元素易风化淋失时浓度降低，甚至不出现异常，异常元素种数略少于原生晕。•异常元素含量均匀，但一般比原生晕低一个数量级。•土壤粒度不同，元素含量不同，抗风化矿物的元素易在粗粒级中富集，易风化矿物的元素易在细粒级中富集。•组分分带性，土壤异常一般可保留原生晕的组分分带特征，可用轴向分带理论评价土壤异常指示的矿化的剥蚀程度。（2）组分特征厚矿脉的残积异常CoCoC1C1C++++++矿脉组的异常Hdd≥2kHd＝H2kH≥d≥kHd＜kH（3）异常与矿体的空间关系水平地面上由矿体倾斜引起的位移斜坡上同生异常的位移拖曳异常在不同深度上的曲线C12431234特殊地形条件下的坡积物异常断开的异常移位异常两种复杂情况的残积坡积物异常a滑坡产生断开异常b倒石堆产生埋藏异常a1132+++++++b132二、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已经在活动相（水溶液、气体、植物体及大气搬运的质点）中迁移了或远或近的距离，而在异常地点沉积下来。在所有迁移的动力中，水溶液是最主要的。C总=C同+C后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而向上运动。土壤水分毛细上升的高度与其结构有关。与溶液浓度成正比，所以从理论上来讲，细粒土壤毛细上升的高度较高。毛细水上升高度与颗粒关系土壤、岩石性质毛细水升高土壤、岩石性质毛细水升高粗砾0.8cm细砂0.35-1.2m粗砂3.0cm粉砂1.2-3.5m砂3.5—12cm砂质粘土3.5-6.5m中砂12—35cm轻粘土6.5-12m上升水成异常特点：•形成速度快•形成的后生异常一般位移较小断开的异常移位异常可能存在上升水成异常总铜冷提取铜/总铜从理论上讲，只要覆盖物不是灾难性一次巨厚堆积（厚度超过毛细水爬升高度），在那种逐渐堆积过程形成的厚层运积物中，都可以形成上升水成异常，即毛细水可以“接力式”将深部“水溶性”金属离子传输到上层运积物中。例如：前苏联在外贝加尔地区一个金矿床区，地表被130米厚的异地运积层亚粘土覆盖，利用焦磷酸钠萃取土壤中有机络合金，并用有机络合金与有机炭的比值作指标（Au/C），发现了金的地球化学异常，找矿了金矿。王学求，20052．侧移水成异常渗透带流动带饱和带侧移水成异常赋存地渗透带：富CO2和O2的酸性氧化环境流动带：元素主要迁移层位饱和带：弱碱性还原环境分带位置受环境因素影响侧移水成异常（Webb,1962）500m同生异常次生异常矿化土壤渗出带1000100100010金属量ppmPbZn3．电化学迁移异常在电场作用下，阳离子向阴极移动，而阴离子向阳极移动，这是一个普通的电化学现象。在自然界，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。因此处在水溶液中的离子将在自然电场的驱使下运动，成为一个后生异常的动力。自然电场会随着硫化矿石彻底氧化而消失。但是，作为在它活动期间积累结果的元素分布模式将保留下来。CuMoPbZnNiCo加拿大某地冰碛物上金属异常图安山岩绿色片岩石英长石绿泥片岩矿体宋磊，黄金地质，2001A地形较陡的地形B覆盖物下的C盲体矿D出露地表的矿体acetate4．后生异常的研究方法•重金属总量的冷提取分析，柠檬酸铵缓冲溶液中和双苯硫腙浸取液。•H.и.斯维日斯卡娅和Ю.E.萨耶特（1975）提出的醋酸缓冲溶液提取法。•L.B.安德罗波娃（1977）则是以0.1M焦磷酸钠溶解样品，同时分析Pb、Zn及有机炭总量，用(Pb+Zn)/C有作指标以扣除有机炭含量的影响，而与样品重量无关。•H.C雷斯（1983）提出的地电化学部分提取金属法。•目前，国内有不同研究者用地埋泡塑法强化土壤中的金异常，其实质是利用泡塑对金的吸附性能，对土壤中水溶相金的自然吸附累积。活动态金属提取实验土壤中活动相运移上来的金属离子自由离子形式粘土矿物“层间”可交换态形式次生碳酸盐结合铁锰氧化物“吸附”形式与有机络合物形式存在粘土矿物、次生碳酸盐、铁锰氧化物、有机质是活动态金属的天然“富集剂”CarbonatesNaAc/HOAcResistatemineralsHF/fusionSilicatesAquaregiaMixedacidsMn-oxides&am.Fe-ox.WeakNH4OHEDTA/H+EnzymeLeach/H2O2SolublephasesDistilledwaterCryst.Fe-oxidesStrongNH4OHRegoleachDil.HClAdsorbed&Exch.speciesNH4+-acetateMMIGuinnessOrganicsNa-pyro/H2O2(basedonGray,1999)Increasingproportionoftotalmineral+metalcontentdissolvedMMI:mobilemetalionsRegoleach三、土壤地球化学测量在找矿中的应用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，它既可用于区域化探阶段（1∶20万—1∶5万地球化学调查），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：1.区域找矿普查中确定成矿带2.检查区域水系沉积物地球化学异常3.覆盖区化探找矿区域化探中用土壤地球化学测量确定找矿远景带主要适用于湿润丘陵区，特别是我国长江中下游及江南闽粤地区的低山丘陵区。1.区域找矿普查中确定成矿带例如：江西物探队在景德镇下徐—朱溪一带380km2区内开展1∶5万土壤地球化学测量。圈出的土壤异常沿北东向两组断裂带作不连续带状分布NN朱溪朱溪朱溪土壤异常平面图朱溪冷提取与光谱分析Ｃu对比图2.检查区域水系沉积物地球化学异常对在中小比例尺水系沉积物地球化学测量中发现的有远景的重要异常，在中低山覆盖区可以开展土壤测量进一步缩小找矿靶区。杏枫山金山里γ3AuAsHgCuBaHg杏枫山As23水系沉积物异常剖析图杏枫山土壤地球化学异常Au88080060180540AsPbW1530Pt2nm3.覆盖区化探找矿已知矿区为扩大远景，通常在其外围开展大比例尺土壤地球化学测量，查明矿化延伸方向，寻找新的矿体。广东石碌铜矿区综合物化探示意图×10-61000500CuZK341S63E°QalQdlSKδC2+3htC2+3htδSKQalQdl123456石碌铜矿区化探异常验证地质剖面本章小结•重点掌握：残坡积层中同生异常的形成，异常的组分特征、含量特征、异常位移、异常形态、规模及分带性。•基本掌握：土壤中的后生异常：水成异常和电化学异常。土壤中后生异常形成的影响因素。土壤中指示元素的存在形式及研究意义。土壤地球化学找矿方法的应用。