土壤测量工作方法理论

1、土壤地球化学测量工作方法土壤地球化学测量工作方法 2006年年3月月11日日 蔡以评蔡以评 土壤地球化学测量工作方法土壤地球化学测量工作方法 1.1.概述概述 2.2.土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 3.3.土壤异常与矿体的关系土壤异常与矿体的关系 4.4.工作设计工作设计 5.5.野外工作方法野外工作方法 1.1.概述概述 土壤地球化学测量土壤地球化学测量以土壤为采样对象，系统测量和研究土壤中的以土壤为采样对象，系统测量和研究土壤中的 微迹元素含量或其它地球化学特征，以发现与矿化有关的各类次微迹元素含量或其它地球化学特征，以发现与矿化有关的各类次 生异常，并进而寻找矿床（体）。生异

2、常，并进而寻找矿床（体）。 土壤土壤是一种地表物质，指一切地表疏松的覆盖物，如残积物、坡是一种地表物质，指一切地表疏松的覆盖物，如残积物、坡 积物、塌积物、冰积物、风积物、湖积物及有机成因的覆盖物等积物、塌积物、冰积物、风积物、湖积物及有机成因的覆盖物等 土壤异常土壤异常指环绕在矿体或异常源周围赋存于地表疏松覆盖物中的指环绕在矿体或异常源周围赋存于地表疏松覆盖物中的 次生异常。次生异常。 （一）（一）次生异常次生异常岩石中的矿化及原生异常遭到风化与剥蚀，解体岩石中的矿化及原生异常遭到风化与剥蚀，解体 后赋存于各种地表物质（包括各种疏松覆盖物、水系沉积物、水、后赋存于各种地表物质（包括各种疏松覆

3、盖物、水系沉积物、水、 空气和生物）中的地球化学异常称为次生异常。空气和生物）中的地球化学异常称为次生异常。 （二）（二）次生异常的分类次生异常的分类按与介质在形成时间上的关系分为同生的按与介质在形成时间上的关系分为同生的 与后生的，按异常形成方式和存在形式分为碎屑的、水成的、生与后生的，按异常形成方式和存在形式分为碎屑的、水成的、生 物成因的与气成的；根据赋存介质划分为残积物异常、各种运积物成因的与气成的；根据赋存介质划分为残积物异常、各种运积 物异常、水化学异常、植物异常、气体异常等；根据异常形态及物异常、水化学异常、植物异常、气体异常等；根据异常形态及 与异常源的空间关系，把次生异常分为

4、晕、扇与流。与异常源的空间关系，把次生异常分为晕、扇与流。 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 次生晕次生晕环绕在矿体或原生异常源周围的次生异常。环绕在矿体或原生异常源周围的次生异常。 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成经历了一个漫长而又复杂的过程，包括风经历了一个漫长而又复杂的过程，包括风 化、成壤、侵蚀、搬运与沉积的过程。化、成壤、侵蚀、搬运与沉积的过程。 （一）岩石的表生风化作用（一）岩石的表生风化作用 表生环境特点是温度与压力低、水充表生环境特点是温度与压力低、水充 足且游离氧与二氧化碳的浓度高。使深成环境内形成的稳定矿物，足且游离氧与二氧化碳的浓度高。使深成环境内形

5、成的稳定矿物， 到了次生环境就会变得不稳定，发生表生风化作用，有三种主要到了次生环境就会变得不稳定，发生表生风化作用，有三种主要 类型：物理风化、化学风化及生物风化。类型：物理风化、化学风化及生物风化。 （二）成壤（二）成壤 岩石与矿物在表生风化作用下不断受到破坏与改造，岩石与矿物在表生风化作用下不断受到破坏与改造， 其结果最终导致土壤的形成。其结果最终导致土壤的形成。 1 1土壤的主要组分土壤的主要组分：基岩经机械风化作用形成的粗粒部分（岩块、基岩经机械风化作用形成的粗粒部分（岩块、 岩屑及原岩矿物岩屑及原岩矿物 ）、表生风化作用形成细粒的风化产物，及岩）、表生风化作用形成细粒的风化产物，及

6、岩 石和矿体中的易溶组分经表生作用残留下来或由地下水与地表水石和矿体中的易溶组分经表生作用残留下来或由地下水与地表水 冲刷带来的盐类矿物。冲刷带来的盐类矿物。 2. 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 2 2土壤的结构土壤的结构在垂在垂 直剖面上组成了在性直剖面上组成了在性 质上与组分上相互各质上与组分上相互各 异并与下伏的母质亦异并与下伏的母质亦 不相同的土层。这些不相同的土层。这些 层位在一起构成了土层位在一起构成了土 壤剖面。壤剖面。 土壤结构及发育程度土壤结构及发育程度 与气候、地形、地貌、与气候、地形、地貌、 水文、植被等环境条水文、植被等环境条 件密切相关件密切相关 。

7、 大多数土壤剖面是由大多数土壤剖面是由 三个主层位组成，从三个主层位组成，从 地表向下，这些层位地表向下，这些层位 分别用分别用A、B、C表示表示 （图（图3-2-4 ） 。 土壤垂直向下一般可分土壤垂直向下一般可分A （淋溶层）、（淋溶层）、B（淀积层）、（淀积层）、 C（母质层）与（母质层）与D（未风化（未风化 基岩）基岩） 四层。四层。 土壤地球化学测量就是采土壤地球化学测量就是采 集土壤样品（主要采集土壤样品（主要采B层），层）， 研究元素在土壤中的分布研究元素在土壤中的分布 和变化规律，发现土壤中和变化规律，发现土壤中 与矿有关的异常，以发现与矿有关的异常，以发现 矿化带和矿床（体）

8、，达矿化带和矿床（体），达 到找矿目的。到找矿目的。 土壤测量在矿点检查和物土壤测量在矿点检查和物 化探异常详细检查中被广化探异常详细检查中被广 泛应用。泛应用。 2. 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 3 3微量元素在土壤中的存在形式：微量元素在土壤中的存在形式： 原生矿物及其中的原生混入物；原生矿物及其中的原生混入物； 次生矿物及其中的次生混入物；次生矿物及其中的次生混入物； 被吸附的离子及分子；被吸附的离子及分子； 呈有机分子状态存在，金属元素成为有机物结构的一部分；呈有机分子状态存在，金属元素成为有机物结构的一部分； 自由离子或自由分子状态。自由离子或自由分子状态。 （三

9、）次生分散（三）次生分散分散是各种过程作用的结果，大致可以分机械的分散是各种过程作用的结果，大致可以分机械的 与化学的两类。与化学的两类。 1 1碎屑异常的形成碎屑异常的形成：岩、矿体出露地表受剥蚀，在重力作用下或岩、矿体出露地表受剥蚀，在重力作用下或 通过流水及冰的媒介，覆盖层中的固体组分趋于向下坡移动，或通过流水及冰的媒介，覆盖层中的固体组分趋于向下坡移动，或 通过侧向潜动，或通过更迅速的土滑。导致矿化与岩石的碎屑物通过侧向潜动，或通过更迅速的土滑。导致矿化与岩石的碎屑物 质也要不断地、缓慢地向周围扩散。形成残、坡积物碎屑异常。质也要不断地、缓慢地向周围扩散。形成残、坡积物碎屑异常。 坡积

10、物在重力作用下向下坡作缓慢的运动，在上万年的时间里，坡积物在重力作用下向下坡作缓慢的运动，在上万年的时间里， 这种运动的结果势必产生坡积异常的位移。这种运动的结果势必产生坡积异常的位移。 2. 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 当大块疏松层的灾当大块疏松层的灾 变性位移或地滑发生变性位移或地滑发生 时，地球化学土壤异时，地球化学土壤异 常可以完全被瓦解、常可以完全被瓦解、 移位或埋藏，如图移位或埋藏，如图3- 2-5所示。受潜动与所示。受潜动与 地滑作用而沿山坡向地滑作用而沿山坡向 下移动的碎块物质趋下移动的碎块物质趋 于堆积在山坡脚下。于堆积在山坡脚下。 相当厚的运积物或塌相当

11、厚的运积物或塌 积物可以以这种方式积物可以以这种方式 生成。由此看来，地生成。由此看来，地 滑在地球化学解释推滑在地球化学解释推 断中具有重大意义。断中具有重大意义。 2. 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 2 2水成异常的形成水成异常的形成：岩石中的矿化及原生异常遭到风化与剥蚀后，岩石中的矿化及原生异常遭到风化与剥蚀后， 由于水、大气中氧及二氧化碳的加入就为化学风化作用和生物风由于水、大气中氧及二氧化碳的加入就为化学风化作用和生物风 化作用创造了有利的条件。化作用创造了有利的条件。 （1）元素转入溶液的形式）元素转入溶液的形式 溶解：呈简单离子、氢氧络离子，如溶解：呈简单离子、

12、氢氧络离子，如Na+、Zn2+、HCO3 、 、 MoO42 等。 等。 氧化：表生作用中富含游离氧、二氧化碳和水，使矿物氧化。氧化：表生作用中富含游离氧、二氧化碳和水，使矿物氧化。 形成络合物形成络合物 ：形成无机络合物和有机络合物而转入溶液。：形成无机络合物和有机络合物而转入溶液。 （2）元素在溶液中迁移的形式）元素在溶液中迁移的形式 扩散：由高浓度向其四周低浓度扩散，直至平衡。扩散：由高浓度向其四周低浓度扩散，直至平衡。 流动：由大气降水或地下水、地表水的流动所造成的。流动：由大气降水或地下水、地表水的流动所造成的。 毛细管上升：覆盖层中粒度越细毛细管上升作用越明显。毛细管上升：覆盖层中

13、粒度越细毛细管上升作用越明显。 （3）元素从溶液中析出：随着地表水或地下水从一种环境进入另）元素从溶液中析出：随着地表水或地下水从一种环境进入另 一种新环境，水中所含的某些元素因环境变化而发生大量淀沉。一种新环境，水中所含的某些元素因环境变化而发生大量淀沉。 2. 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 （四）次生模式的形状（四）次生模式的形状 根据次生异常的形状及与矿体根据次生异常的形状及与矿体 或异常源的相对位置来分类，或异常源的相对位置来分类， 有助于布置采样工作及解释异有助于布置采样工作及解释异 常成因。常成因。 1 1碎屑模式碎屑模式：直接在矿体上方直接在矿体上方 土壤残积层

14、发育的异常模式称土壤残积层发育的异常模式称 为上邻模式，如图为上邻模式，如图3-2-6中的中的 （a）；侧移模式是向一侧位移）；侧移模式是向一侧位移 并完全覆盖在空白的基岩上如并完全覆盖在空白的基岩上如 （b）；风化过程中同时有霜冻、）；风化过程中同时有霜冻、 生物活动等可造成土混晕模式，生物活动等可造成土混晕模式， 如（如（c）；风化过程中同时有土）；风化过程中同时有土 壤的滚动、重力潜动可以发育壤的滚动、重力潜动可以发育 完整的分散扇，自矿床向下坡完整的分散扇，自矿床向下坡 方向延伸，如（方向延伸，如（d）。）。 2. 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 （四）次生模式的形状（

15、四）次生模式的形状 1 1碎屑模式：碎屑模式： 分散扇也是冰碛土及风成层中分散扇也是冰碛土及风成层中 同生模式的特征，扇的顶端位于同生模式的特征，扇的顶端位于 矿床邻近，并沿冰的运动方向或矿床邻近，并沿冰的运动方向或 风向向外伸展。图风向向外伸展。图3-2-7中的（中的（a） 为冰川运动造成的扇模式；图中为冰川运动造成的扇模式；图中 的（的（b）为风力活动造成的扇模）为风力活动造成的扇模 式。式。 2. 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 （四）次生模式的形状（四）次生模式的形状 1 1碎屑模式：碎屑模式： 在山麓地区片冲作用造成的冲积在山麓地区片冲作用造成的冲积 物中，其异常亦呈

16、扇形，从原生矿物中，其异常亦呈扇形，从原生矿 床处向外伸展，发育成分散扇，如床处向外伸展，发育成分散扇，如 图图3-2-8所示。所示。 2 2水成模式：水成模式： 水成模式的形状首先取决于溶液水成模式的形状首先取决于溶液 的局部流动模式的局部流动模式 。上邻水成异常有。上邻水成异常有 时是在隐伏矿体上方覆盖层中，由时是在隐伏矿体上方覆盖层中，由 地下水中析出的，其形状从晕到扇地下水中析出的，其形状从晕到扇 都有，这由侧移水流的量来决定。都有，这由侧移水流的量来决定。 2. 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 （四）次生模式的形状（四）次生模式的形状 3 3生物成因模式：生物成因模式

17、： 图图3-2-9示出了运积层中的示出了运积层中的 后生模式，即水成模式与生后生模式，即水成模式与生 物成因模式。当土壤水向上物成因模式。当土壤水向上 运动时，可使其晕向四周扩运动时，可使其晕向四周扩 散，如图中的（散，如图中的（a）；当地下）；当地下 水流经下伏矿体时，在地下水流经下伏矿体时，在地下 水流方向产生的侧移异常呈水流方向产生的侧移异常呈 地下扇状；在渗出带则可发地下扇状；在渗出带则可发 育地表的侧移模式。如图中育地表的侧移模式。如图中 的（的（b）。当含金属的地下水）。当含金属的地下水 流经植物根区的下伏矿体时，流经植物根区的下伏矿体时， 沿着地下水流方向上可形成沿着地下水流方向

18、上可形成 生物成因的分散流。当植物生物成因的分散流。当植物 的根系直接长在下伏矿床上的根系直接长在下伏矿床上 方时，也可以生成较强的晕。方时，也可以生成较强的晕。 2. 2. 土壤中次生异常的形成土壤中次生异常的形成 （五）与金属矿床无关的异常（五）与金属矿床无关的异常 有三种主要类型：有三种主要类型： 1与某些岩石背景金属含量较高有关。与某些岩石背景金属含量较高有关。 2污染：由于人类活动结果造成的异常。如废矿堆、老硐、污染：由于人类活动结果造成的异常。如废矿堆、老硐、 冶炼厂、富含金属的化学农药、路面碎石、废水废物。冶炼厂、富含金属的化学农药、路面碎石、废水废物。 3采样或分析误差造成的异

19、常。采样或分析误差造成的异常。 （六）有意义异常的弱化（六）有意义异常的弱化 一些有意义的异常由于某种原因被弱化，其结果可能使有意义一些有意义的异常由于某种原因被弱化，其结果可能使有意义 的异常被遗漏。例如，在成壤过程中，天然水渗入地下时，由于的异常被遗漏。例如，在成壤过程中，天然水渗入地下时，由于 A层遭受强烈淋滤，致使在该土层内发现不了异常，而强异常往层遭受强烈淋滤，致使在该土层内发现不了异常，而强异常往 往出现在下伏某个层位中。所以，在采样时，须注意采样层位往出现在下伏某个层位中。所以，在采样时，须注意采样层位 ， 不要一味按一种规定的采样深度去取样，可能会漏掉有意义的异不要一味按一种规

20、定的采样深度去取样，可能会漏掉有意义的异 常；又如，在运积物覆盖区工作时，将运积黄土、冲积土误认为常；又如，在运积物覆盖区工作时，将运积黄土、冲积土误认为 残积土，往往会错误地解释在其下方没有金属矿化。为避免此种残积土，往往会错误地解释在其下方没有金属矿化。为避免此种 情况发生，在采样时必须要辨认介质的性质，即是原地的还是搬情况发生，在采样时必须要辨认介质的性质，即是原地的还是搬 来的覆盖物。来的覆盖物。 3.土壤异常与矿体的关系土壤异常与矿体的关系 基岩中的矿化与原生基岩中的矿化与原生 异常模式在残积土中，异常模式在残积土中， 特别是山地的新成土中特别是山地的新成土中 得到最好的保留。但残得到最好的保留。但残 积土中的异常一般比基积土中的异常一般比基 岩中异常更宽且更均匀。岩中异常更宽且更均匀。 异常与隐伏矿化之间更异常与隐伏矿化之间更 可能由于种种因素（主可能由于种种因素（主 要是坡度）而发生位移，要是坡度）而发生位移， 位移距离自数米至数百位移距离自数米至数百 米。残积土内异常的各米。残积土内异常的各 种理想模型如图种理想模型如图3-2-10 所示。所示。 3.