地球化学第4章.ppt

AppliedGeochemistry应用地球化学 核资源与核燃料工程学院主讲教师谢焱石 第四章地球化学调查工作方法 主要内容 一项完整的地球化学调查 一般可以分为三个阶段 1 野外调查与样品采集2 样品加工与样品分析3 资料整理与报告编写 这是一个有组织 有计划 有系统的研究工作 三个阶段的工作环环紧扣 而且后者以前者为基础 第一个阶段的工作决定了整个工作的最终效果 正因为如此 我们应当特别重视第一阶段的工作 本章的主要内容有 一 工作设计二 采样布局三 样品采集四 样品加工 第一节工作设计 为了使工作的设计符合实际 科学可行 要组识专门人员进行可行性研究 专门的踏勘 试验后 再编写设计书 一 设计书编写程序1 资料收集2 勘选区踏勘3 方法试验1 技术条件试验2 方法有效性试验3 专项试验 4 编写设计 具体编写内容 1 目的任务 2 工作依据 3 工作方法与技术要求 4 实施方案 区域地球化学勘查设计书编写要求 区域地球化学勘查 简称区域化探 系指1 20万 50万比例尺化探工作 属基础性地质矿产调查工作范畴 覆盖面为我国全部可测面积 目的是通过战略性地球化学测量 迅速掌握全局 取得地质找矿突破 编制省区乃至全国性地球化学图 一 方法技术二 采样布局三 测试四 异常查证五 质量要求六 其他方面七 参照技术标准 一 方法技术 我国地理景观分为内地沿海和边缘特殊景观区两大部分 边缘地区又可分为干旱半干旱 高寒荒漠 高寒山区 黄土覆盖 森林沼泽 热带雨林及岩溶等 其间还包括各种过渡类型 设计书应针对具体地区 在前言部分详细描述景观类型及特征 作为制定方法技术前提 方法技术部分要求在设计中以独立章节叙述 确定方法技术的程序是 各类特殊景观区在正式开展区域化探之前 首先全面系统进行方法技术试验研究 提出最佳采样介质 采样部位 采样粒度及采样密度等 当具体工作图幅确定后 有关单位应依据研究成果对测区进一步进行踏勘性试验 在设计书中制定方法技术细则 同类型景观区具有相似的地球化学特征 方法技术应在总体上保持一致 如踏勘试验认为有必要变动 必须在设计中阐明其理由 二 采样布局 应严格执行区域地球化学勘查规范 DZ T0167 1995 关于采样布局及布点要求 对于西部地区应特别强调 1 采样布局应同时兼顾采样点均匀分布和最有效控制汇水域两个原则 2 基本采样密度要求 1 20万比例尺不低于1个点 4Km2 1 50万不低于1个点 16Km2 3 对于地形复杂地区 在确实难以通行区域可以适当放稀采样密度 在易于通行区域则应适当加密 4 在水系呈羽毛状分布区 应在相近水系采集组合样 5 对于特别艰难地区 应制定正确工作部署 以确保采样顺利进行 三 测试 1 设计书应依据区域地球化学勘查规范 列述关于测试项目 指标及精度等要求 如有特殊要求应加以说明 2 应明确承担测试工作实验室资质 在技术设备 质量管理及区域化探样品分析水平等方面提出具体要求 3 对送样批次作出规定 对提交数据时间提出要求 四 异常查证 区域化探异常查证指三级查证 即踏勘性检查 目的是查明异常源 对异常地质找矿意义作出初步评价 提出进一步工作建议 要求设计书明确 1 异常优选方法 以筛选最具突破意义或代表性异常为目标 2 异常查证方法 应特别注意在异常范围大而采样点较稀 如1 50万区域化探 情况下 采用剖面法难达目的时 有必要对异常进行一定面积性控制 采取逐步缩小靶区步骤 以追踪异常源 3 异常查证手段 规定配备野外现场测试设备及必要分析人员 五 质量要求 区域化探质量要求的意义在于 区域化探数据资料将进行跨地域对比和研究 区域地球化学图将在全国范围内拼接 区域化探工作任何环节出现问题 都将影响这一目标实现 前面强调方法技术基本保持一致及有关测试要求等 原因亦在此 在此意义上讲 区域化探质量问题无不事关全局 设计应抓住以下关键环节 1 野外作业 取样点位到位 采样方法技术正确 样品加工无污染 资料整理无误 2 样品测试 处理流程严格 技术方法优化 仪器设备稳定 3 异常检查 选择异常典型 查证方法有效 取得成果突出 4 报告编写 数据资料齐全准确 研究分析系统深入 结论建议根据充分 文字图件清晰美观 设计书应依据规范要求 参照GB T19000质量管理和质量保证系列国家标准 完善区域化探质量检查制度 建立健全质量全程监控系统 确保各个质量环节正确无误 六 其他方面 一 关于以往地质工作程度 包括取得主要成果及存在问题等必须全面收集和叙述 二 关于预期提交成果 包括完成工作量与地质找矿成果两方面 应按要求作出相应规定 三 关于项目经费预算 应按规定编写编制说明及有关附表 附件等 七 参照技术标准 一 区域地球化学勘查规范比例尺1 200000 DZ T0167 1995 二 地球化学普查规范比例尺1 50000 DZ T0011 91 三 土壤地球化学测量规范 DZ T0145 94 四 汞蒸气测量规范 DZ0003 91 五 地球化学勘查术语 GB T14496 93 六 地球化学勘查技术符号 GB T14839 93 七 地球化学勘查图图示图例及用色标准 DZ T0075 93 八 其他地质等有关规范 规定 区域地球化学勘查设计书编写提纲 第一章前言一 目的任务简述项目来源 任务 工作起止时间及有关要求 二 工作区范围及自然地理景观条件简述工作区地理位置 行政区划 坐标范围 自然地理 气候 交通等 附工作区交通位置图 第二章工作区地质概况一 以往地质工作程度简述工作区区域地质调查 矿产普查 物探 化探 遥感调查等工作程度 主要成果和问题及野外踏勘成果 二 地质矿产特征简述工作区主要地层 构造 岩浆岩和矿产等特征及主要地质矿产问题 三 地球化学特征简述工作区主要区域地球化学特征 第三章野外工作方法及技术要求一 野外工作布置包括野外采样点位布置 包括各种样品采集以及重复样采集等 附采样点位图 二 野外采样方法及质量要求包括野外采样的介质 深度 粒级 样品重量及样品加工等方法技术和质量要求 三 野外质量检查四 样品管理及送样五 工作进度安排 第四章样品分析一 样品组合及制备室内样品组合 加工 制备等二 分析指标及分析方法包括分析指标 各元素的分析方法和精度等三 分析质量要求包括检出限 报出率 精密度等四 分析质量检查及质量监控方案 第五章重要异常查证一 异常查证方法及查证程度包括异常筛选 查证方法技术 检查异常数目 所要达到要求等二 提交的异常查证图件及简报等第六章综合研究及报告编写一 数据处理方法二 图件编制方法三 报告编写 第七章人员编制和管理一 项目组人员编制项目人员组成及分工等二 项目管理三 保证措施包括组织措施 质量保证和安全保证措施等 第八章预期提交成果包括提交的阶段性和最终成果内容 类型 报告 图件 数据等 及时间等 第九章实物工作量及经费预算主要实物工作量第十章经费预算按 中国地质调查局项目设计预算编制暂行办法 的要求编写 矿产地球化学勘查设计编写要求 矿产地球化学勘查 即中大比例尺化探工作 包括地球化学普查 1 5万 1 2 5万 简称普查化探 和地球化学详查 1 1万 1 5千 简称详查化探 属矿产地质勘查范畴 一 选区二 资料收集三 方法技术四 工作部署五 分析指标选择六 成果目标七 措施八 质量要求九 参照规范 规定 一 选区 矿产地球化学勘查以发现和圈定具有一定规模成矿远景区 矿集区 矿产地及中大型以上矿床为目的 正确选择测区极为重要 设计书应对选区提出充分依据 地球化学普查选区主要依据是 1 区域化探发现区域性或局部异常 2 地质为主综合圈定找矿远景区带 地球化学详查选区主要依据是 1 区域化探或普查化探发现局部异常 2 矿床或矿田地质为主综合方法圈定找矿有利地段 二 资料收集 1 应全面系统地收集测区地质 物探 化探及遥感等资料 对以往地质工作程度专门立章加以叙述 2 对所有资料进行综合研究 对选区提出有说服力的依据 并选择最合适的方法技术或方法技术组合 三 方法技术 矿产地球化学勘查项目一经确定 应首先考虑选择有效的方法技术 区域化探扫面时划分的景观区已不能适应或完全不能适应化探普 详查工作需要 应针对新情况重新进行方法技术有效性试验 设计书应对试验结果进行论述 依据景观特点及成矿类型因地制宜地制定方法技术 一般在普查化探中应尽量以一种方法为主 当测区地质地理条件差异明显 单一方法 如土壤等 难以取得效果时 可以采用其他方法 如气体等 对于详查化探则应考虑合适的方法组合 东部地区也存在诸如水网区 运积物覆盖等 设计书也同样需要进行方法论证 四 工作部署 对于普查化探 要点是测区范围主要部署在区域性化探异常或找矿远景区带内 面积一般数十至数百平方公里 不要求按完整图幅扫面 采取逐步缩小靶区方式 以现场测试手段为指导 对新发现或新分解异常源区进行追踪查证 对于详查化探 要点是测区范围主要布置在局部性化探异常或找矿有利地段 面积一般1平方公里左右至数十平方公里 以现场测试手段为指导 查明矿床赋存位置及远景规模 五 分析指标选择 选择分析指标为主要成矿元素及其伴生元素 普查化探通常几种至十几种 详查化探目标更为明确和接近 以几种为宜 设计书应阐明所选指标意义 提出精度要求等 六 成果目标 地球化学勘查优势在于通过多元素特别是微量 痕量元素测试 解决那些隐伏的 难识别的矿产以及复杂地质地理条件下找矿方向问题 为此设计中应明确成果目标 对于普查化探 要点是通过分析研究元素地球化学分布与异常特征 结合地质等资料进行综合研究 解释和推断 对筛选出重要异常进行检查 对异常找矿潜力进行预测 对找矿前景及下一步工作部署与工作方法等提出意见 对于详查化探 要点是通过工作提出可供进一步勘查矿产地或勘查基地 七 措施 1 注意配备必要取样工具 野外分析设备及有关地质方法手段等 2 强调综合研究 包括多元素综合处理及地质 物探 遥感等资料综合分析 3 技术人员多专业组合 八 质量要求 可参照区域化探设计编写要求有关部分 其中关键环节 1 选区依据 2 工作部署或布置 3 野外工作方法选择 4 研究思路和方法 九 参照规范 规定 一 区域地球化学勘查规范比例尺1 200000 DZ T0167 1995 二 地球化学普查规范比例尺1 50000 DZ T0011 91 三 土壤地球化学测量规范 DZ T0145 94 四 汞蒸气测量规范 DZ0003 91 五 地球化学勘查术语 GB T14496 93 六 地球化学勘查技术符号 GB T14839 93 七 地球化学勘查图图示图例及用色标准 DZ T0075 93 八 其他地质等有关规范 规定 第二节采样布局 一 采样单元应用地球化学的基本依据是利用统计抽样的原理 用少数抽取的样品去估计母体的分布特征 元素在地球化学场内分布是不均匀的 但是 当把研究区按一定面积分割成若干足够小的单元 细胞 时 可以近似把这一单元内元素看作是均匀分布的 这个最小单元 地球化学上通常叫做采样单元 这样 每个单元采集至少一件样品 就可以知道整个研究区内的元素含量空间分布特征 这个采样单元的大小 根据工作目的 制图比例尺不同而不同 采样单元的大小 国内外通常用成图时不同比例尺图件上 cm2作为最小采样单元 按照采样单元布置采样 通常用于中小比例尺的地质 地球化学调查中 这种调查带有战略性的 只希望了解地球化学场结构上的粗略轮廓 找到地球化学的高或低含量区段 而对于 1 1万比例尺的矿区详查 其目的为了查明矿 化 体引起的局部地球化学异常 则通常用点 线距不同的测网开展采样工作 不同比例尺采样密度表 勘查地球化学假设研究对象是在背景的正态分布中还有叠加了矿化作用形成的另一母体 因此采样密度要大一些 而农业土壤调查中 则视对象为单一正态分布母体 是比较均匀的背景分布 因此采样点稀疏得多 对于地球化学找矿来说 一般要求采样点要均匀分布在全区 对于找矿地质条件有利的地区 适当加密取样 对于农业土壤地球化学调查来说 在采样网格确定之后 根据调查者的工作经验和知识水平 选取有代表性的点位布置观察点和采样 由于成矿作用受地质构造 特别是热液矿床 影响 矿体多分布在断裂构造带中 其长宽比例不同 形成的异常多为长条形 透镜形 因此对于基岩采样来说 测线方向特别重要 二 采样布局 1 区域化探2 化探普查3 化探详查 1 区域化探 对工作程度较低的地区 为了尽快在较大范围中确定找矿远景区 为区域找矿决策提供依据 而开展的大范围以矿产勘查为目的地球化学勘查工作 一般采用低密度的水系沉积物测量方法 工作成果比例尺采用 万 万及 万 通常按国际分幅系统地覆盖全区 全省乃至全国 化探工作中 主要的采样介质采用水系沉积物 因为 它具有控制范围大 介质元素分布均匀 样品代表性好 沿沟谷布样交通条件好 样品易采集易加工 工作效率高等优点 成为区域化探中的首选方法 其次 在沟谷河流密度小的低缓地形区 也可用土壤样来代替 此外 为克服土壤样品控制范围小的缺点 常常采用加大采样数量 用分析组合样的办法来减少分析样品数 2 化探普查 一般是在成矿条件较好 成矿规律 特点基本明确的区域上 为进一步查明矿床和发现新矿化的具体分布范围 找矿目标是矿床级的异常 普查化探主要用于1 5万区域化探所确定的成矿带中异常集中段 为进一步确定矿床可能赋存位置提供可靠依据 在进行土壤地球化学测量时 可以适当配合进行井水 泉水及地表水的水化学找矿工作 3 化探详查 目的是确切地圈定矿化范围 初步评价地表矿化 找矿目标己被锁定在确定矿床范围和寻找矿体 评价矿体剥蚀程度 深部矿化趋势 选择土壤测量还是基岩地球化学测量 主要视露头出露情况而定 其它布局方式 除了上述比较正规的系统工作之外 勘查地球化学中还有其它的专项研究和找矿工作 如岩体评价时 可对穿越岩体作十字形或井字形布置基岩剖面 对成矿有利岩体 矿化受接触带控制时 则主要采用垂直接触带的一系列放射形不等距短剖面控制之 第三节样品采集 一 采样的基本概念地球化学总体的范围和总量是非常巨大的 不可能获得真实的地球化学场的特征 按统计抽样的原则 抽取数量有限 重量有限的样品来分析 用它来估计 或近似模拟原地球化学场的分布特征 包括总体的概率分布参数特征 平均值 均方差 变化系数等 和空间分布结构特征 对于每抽取的一个样品之来说 分析结果就取得了一个具体的地球化学指标值xi 要想用xi代表总体的平均值X是不现实的 在将整个总体均分成若干取样单元 网格 后 已假设每一取样单元内元素含量的分布是比较均匀的 若在第j单元内不同位置上任取一个样品xij即为实际观测值 xij这一实际观测值与xj单元的平均值 j之间 总会有微小差异 习惯上把这两者之间的差叫做取样误差 ij ij xij j 每一单元的理想含量值 j与总体平均值 差 叫做地球化学变差wjWj j 将上二式合并整理 则任一点观测值xij可表示为xij wj ij即地球化学场中任一点观测值可以分解为三部分 研究区总体平均值 地球化学变差wj采样误差 ij 地球化学工作要求获得较大的地球化学变差 这要求取样单元越小越好 同时 尽可能小的采样误差 这两项目标都要求增大采样数量 从而必须和工作的性质 目的和经济情况来决定 减少采样误差的方法之一就是在同一取样单元内取n件样品 然后取其平均值 数理统计表明 平均值的方差比单件样品的方差小1 n1 2 如何才能获得最佳的采样数量呢 可以引入一个正态母体的最小采样数量的概念 设研究客体的地球化学指标服从正态体分布N u 则统计量为一标准正态变量 由变化系数 相对误差经推导可得n的计算公式 取信度 0 05 则正态分布的概率分度t为1 96 2 若相对误差一般情况下允许相差20 的话 则上式变为 这样 从统计理论上看 一个正态母体的最少取样数与地球化学指标分布的均匀性 即变化系数 是密切相关的 对于土壤来说 元素含量的分布比基岩要均匀的多 从而农业部门进行土壤调查时 比找矿勘探的岩石地球化学调查的采样点要稀疏的多 就是这个道理 二 水系沉积物采样 水系沉积物采样一般在小比例尺调查时采用 元素在不同级次水系中分布的均匀性是不同的 勘查地球化学中 水系采用斯特勒提出的命名方法 在1 5万或类似比例尺的航空照片上可以辩认出的最小水系称为一级水系 它们最接近分水岭 两条一级水系相汇成二级水系 两条二级水系相汇成为三级水系 依次类推 1 取样时 要选择河流中心最年轻的活动物质 在北方干旱半干旱地区 上游河间大都只有间歇流水 在干河道和浅水溪流中 在主干道中心部位采样没有困难 但在雨水充足的南方 水流急湍 河床中心采样困难 可在河流流速减慢处 河流沉积沙滩一侧 或局部细粒物沉积地点采样 2 为了取得足够的有代表性样品 也可在20 30米范围内 选择数个类似的地点采集多点样合并为一个样 水系沉积物的采样特点 3 由于水系沉积物中不同粒级中金属元素含量不同 所以对所选指示元素要进行富集粒度试验 抗风化矿物 粗粒沉积物中富集易风化矿物 细粒沉积物中富集4 水系沉积物 分散流 采样的重量要求一般要 300g 5 取样时间的选择 主要取决于气候的复杂情况 绵远河 石亭江 沱江水系地表水采样分布图 三 土壤采样 三个基本问题 层位 或深度 成分和原始重量 1 层位正常坡积物 B层是最佳的取样层 A层的影响因素太复杂 复杂地区 与地球化学景观有密切关系 如甘肃大水拉尔玛金矿 图4 1 最好做富集层位 富集粒度等试验 确定最佳层位 下列情况 考虑深部取样 外来覆盖物较厚 厚层残积物区 强风化造成地表贫化 水稻田分布区可见 在取样时 判断覆盖物性质是非常主要的 因残积物 坡积物 冰积物及其它远程运积物与下伏基岩的成生联系密切程度不同 对异常解释具有重要意义 2 成分一般来说 采集细砂土 粘土 因为细粒部分元素分布均匀 代表性好 特殊情况 寻找抗风化矿物的矿床 采用淘洗富集法风成物强烈影响区 要去除细粒风成物的影响 特殊的调查 要求采特殊物质 3 重量一般 300g 淘洗富集法 要求 1500g 存在形式研究样品 1000g 原产地采样剖面 扩展地采样剖面 灰潮土 黄棕壤 层位的选择 四 岩石取样 对基岩进行正确取样往往较水系沉积物和土壤要困难得多 首先是元素在岩石 矿物中分布的不均一性 某些矿物常以裂隙 细脉或斑点 结核形式出现 要使所采样品有代表性 常常要加大采量 如梅花式5 7点采样法 连续捡块法 刻线法 刻槽法等 其次是岩性的差异 岩浆岩 与结构构造 粒度 密切相关沉积岩 相对较均匀变质岩 与原岩性质有关 厚薄不一的交互岩层 但要注意岩层厚度的影响 按长度比例混合分别采样分析 另外 研究目的不同 采样要求也不一样 如研究岩石圈或区域地壳丰度 区域发展演化环境背景值研究等 则须真实了解背景含量分布特征 这就要求避开矿化影响 表生因素影响 要尽量采集未风化新鲜的未遭受矿化蚀变影响的岩石 对找矿而言 则要对有矿化显示的样品 或易于富集矿化元素的部位进行针对性采样 如采集石英 方解石脉等热液活动产物 金属矿物蚀变带 暗色矿物常 铁锰氧化物密集部位 断裂带 节理及微裂隙面等 以增强矿化信息 五 水样采集 水样采集看似简单 实际复杂 水样采集时 对地质和景观环境作详细记录对成果解释具有重要作用 主要应注意的问题 水体性质井水的深度 结构 使用情况地表水的特征 流速 流量等水的物理性质气候条件 采集过程注意事项 采样器具清洁 防止污染 样瓶以无色聚乙烯薄塑料瓶为好 带色的避免使用 采样前 用所采水样清洗三次 采样时 按要求用不同密度的滤纸或滤膜过滤 滤去悬浮物 水瓶装样不宜过满 留10 的空隙 防止温度升高将塞子冲开 对进行阴离子分析和金属阳离子分析的水样 要分别采集 用作分析阴离子的水样 直接装瓶 回驻地立即分析 用金属阳离子分析的 需要酸化以保证阳离子不沉淀 不被瓶壁吸附 为了减少水样保存运输的不便 最好在现场采用共沉淀法 泡塑吸附或离子交换树脂 对待测组分进行富集 现场观察和简易测定 水的气味 颜色 浑浊度 汇水区景观特征 有无人类活动污染可能 简易测定包括 水温 气温 pH Eh Ec等 六 气体样品采集 气体易于扩散 挥发 不易保存 目前气体采样分为主动式和被动式采样 直接主动式是人工抽气 主动浓集式是人工抽取气体的同时 将气体浓缩在捕集剂上 捕集剂可以是液体的 也可以是固体的 对捕集剂的要求是要能释放出来 如金