第七章大气地球化学找矿.ppt

1、第七章 大气地球化学测量,大气地球化学测量是对土壤和大气中某些气态元素及化合物进行系统的测定，研究其分布、分配和变化规律，以发现与矿有关的气体地球化学异常来找矿。 气体地球化学测量的分类 1、土壤气体测量：抽取土壤气体进行测量分析。 2、空气气体测量：测定地表及地表以上大气中的指示气体。,按测量气体的相对位置又可进一步分为： （1）地面气体测量：将仪器安装在汽车上，采集地面上的空气进行测量； （2）航空气体测量：将高灵敏度的仪器在飞机的飞行过程中对大气进行气体测量。 3、包裹体气体测量：采集在空间上或成因上与矿床有联系的矿石或岩石标本，测定其中气液包裹体中的气体成分。,4、水溶性气体测量：测定

2、溶解于地下水或岩石层间水中的气体成分。 5、岩石气体测量：利用热去气的方法，对岩石中气体进行测量。 6、土壤固相气体测量：采用热释法测量存在于土壤固相中的气体成分。,一、形成 气体的来源为深成气、表层气及大气，气体异常也常是几种来源混合的产物。 1原生气晕 成矿热液中除了成矿元素及伴生元素之外，挥发性气体组分是必不可少的，如H2O、H2S、CO2、SO2、HCl、CH4等，在形成矿床的同时，这些挥发性气体也同时被封闭在矿体及围岩的孔隙内，形成原生气晕。如在一些矿床中发现了H2S、CO2、H2等所晕，它们多为深成气，也可能混有一些表成气。当原生气晕上方的岩石有裂隙时，气体通过渗透和扩散作用可以达

3、到地表，直至进入大气。,第一节 气体形成,2次生气晕 这类气晕在形成时间上要比矿床的形成晚得多。 （1）硫化矿床氧化还原作用 硫化矿床氧化作用可以产生H2S、SO2和CO2,如： ZnS+H2SO4（黄铁矿氧化）ZnSO4+H2S, H2SO4+2C（有机碳）H2S+CO2 （2）微生物细菌及有机质的作用 在表生带生成的微生物也会产生类似的氧化还原作用。 （3）矿床中由放射性元素衰变产生的气晕 放射性元素如U、Th等会衰变产生He、Rn等气体。,3深部上升的气体异常 所有存在于地球内部的气体如深成气、少量表成气均可沿构造裂隙上升。地震活动可使深成气大量逸出地表。 二、找矿的指示气体 目前用作找

4、矿最多的是Hg蒸气、Hg虽然是只是一种间接指示元素，但它可以指示多种热液矿床的存在。许多金属矿床以及石油、煤田、地热等矿床上方均有Hg蒸气异常的存在。用SO2及H2S气体可以指示所有的硫化物矿床。用O2/CO2的比值可以指示硫化矿床。,用卤族元素的气体如HF、HCl、HBr等可以指示许多金属矿床，如Pb-Zn硫化物矿床、斑岩铜矿床、金矿床等。 惰性气体He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn主要用于寻找放射性矿床。如U、Th等。 碳氢化合物如CH4及其它烃类气体，主要用于指示油气及煤田。对于其它硫床也可能具有指示作用，因为在热液成矿作用过程可能存在CH4。 氮的化合物，N2O、NO2硝酸盐矿床。,第

5、二节 土壤气汞量测量 Hg在地壳中的含量较低，不同岩石中的含量也有较大差异。页岩特别是碳质页岩、沥青质页岩含量最高，也不过才0.510-6左右；岩浆岩中Hg含量一般不超过0.110-6，但一些富挥发组分的碱性岩含Hg量较高，可达0.510-6左右。Hg含量如此之低，那又是怎样产生Hg气异常的呢？,一、汞气异常的形成 气态汞与固态汞及溶液中的汞有活跃的相互转换关系，所以不能孤立地研究气态汞。一个极简单的实验现象：向一个密闭的容器中注入一定量的汞气，静止若干分钟后，容器内的汞气异常就被器壁吸附了，这说明自然界的汞气无一不是新产生出来的。 一切含汞量高的地质体，都可能成为汞气异常的来源。因为Hg在原

6、子结构上的特殊性，使它成为在常温下呈液态且具有显著蒸气压的独一无二的金属元素。,1汞气异常的来源 （1）硫化矿床：因为辰砂只能在150以下的低温中晶出，因此高热硫化矿床，Hg主要在矿体外围，矿体本身含Hg量较低。低温硫化矿床则正好相反，矿体中除了辰砂含Hg外，浅色闪锌矿也含Hg，此时Hg气异常主要来自于硫化矿体氧化。 （2）氧化物矿床：在一些赤铁矿、沥青铀矿、磁铁矿、菱铁矿及钨、锡矿上，均发现了Hg气异常。这些Hg可能来自伴生的硫化物矿物，因为混入于氧化物中的Hg在地表条件下很难转化为气体。,（3）富汞岩石：碳质岩、磷块盐岩石、富碱岩浆岩、富铁锰质岩石等有时可含较高的Hg，由于它们体积大（尽管

7、Hg没有矿体高），可以产生很高的背景甚至非矿异常。 （4）地热田：地热区，温度高，促进了Hg的蒸发；同时地热水的化学成分有利于Hg的迁移。 （5）油田上方的Hg气异常逐渐引起人们的重视，可成为寻找油气田的辅助方法。我国东北四个油田均发现了Hg气异常。 （6）人工污染的汞气：化工厂及冶炼可造成大气中Hg异常。,2汞蒸气的形成 （1）自然汞及辰砂的蒸发与升华。根据它们的沸点，在地表的常温下这种作用是可能的。但这两种矿物本身十分稀少，广泛的Hg气异常可能不是由此而来。 （2）汞的不均衡反应： Hg22+Hg0+Hg2+ 这一反应不能自发进行，需要消耗能量，在地表条件下，阳光和微生物活动可能提供相应能

8、量。,（3）无游离氧时的硫化物氧化 主要通过亚铁或原生硫化物中“欠价”化合物的还原作用。 2Fe2+Hg2+2Fe3+Hg0 （4）游离氧的氧化作用： S2-+O2S6+8e；4Hg2+8eHg0 （5）有机物的还原作用 如封闭的沼泽中有时能见到自然汞滴，这是有机物或细菌作用下形成的。,二、土壤汞气晕的特征 1汞含量高于背景几倍，甚至上百倍。,2.贡气晕的形态和规模 贡气晕的形态和规模与矿体的形态、规模、产状、埋深及第四系覆盖物的厚度等关系极为密切。 贡气晕与矿体或矿带在空间位置上紧密相关，但较矿体在地表投影的范围大得多，一般宽约十米至百余米，有的可达数百米。 贡气晕可反映埋深200余米的矿体

9、，如果水文地质条件有利，即使产状平缓的矿体，埋深500余米时，仍有异常反映。,3.汞气晕与矿体的空间关系,汞气晕与矿体的空间关系，主要受矿体的形态、产状、埋深、构造发育程度，以及土壤覆盖厚度等条件的影响。 模拟和野外实践表明，汞气晕扩散的最大特点是垂直向上。因而沿水平方向扩散距离小，沿垂直方向扩散距离大。壤中汞气晕与矿体在地表的投影位置相吻合。汞是标准的前缘元素，其异常在头部以上更发育。,（1）倾斜矿体与汞气晕的关系 倾斜矿体在含矿构造至地表的延伸位置上，一般有异常反映，异常强度与矿体的埋深有关。矿体的底部的岩层中一般无异常反映。 （2）水平矿体与汞气晕的空间关系 水平产出的矿体，若上覆岩层是

10、水平的，汞气晕只能沿成矿后的构造裂隙向上运移，由于构造裂隙分布的不均匀性，故异常曲线往往呈跳跃式的和不连续的变化，但异常的范围基本上与矿体的分布范围一致（图5-2b）,（3）直立矿体与贡气晕的空间关系 直立矿体的壤中气汞异常一般强度较大，衬度高，异常范围窄（图5-2c）。 （4）断裂构造与贡气晕的空间关系 断裂构造上出现的异常，一般较窄，与直立矿体的异常特征无明显区别，但多沿构造线在较大范围内分布。,三、土壤中汞气晕的控制因素 （一）地质因素 1、矿体含汞量的高低：一般它与Hg异常强度呈正相关关系。 2、矿体及围岩孔隙和裂隙发育程度：好、有利。 3、矿体埋藏深度和产状。 深度增大，异常减弱。矿

11、体产状陡，异常较强（沿矿体轴向为矿液及汞气运移方向），宽度较窄。而矿体产状平缓，异常较弱，异常宽度大。倾斜是晕与异常存在位移。,（二）土壤的性质和厚度 土壤的性质，如孔隙发育、连通性较好，则有利于汞气异常的形成。土壤厚度较大，有利于Hg气在土壤中保存，土壤层太薄，汞气易于逸散到大气中去。 （三）取样深度 近地表土壤空气与大气常有某种程度的交换。因此，近表层土壤中Hg含量较低，越深一般Hg越高。因而采样需要一定的深度。通常取样深度为1米左右。,（四）气候条件 主要是气温和降雨的影响，气温高，Hg易于升华，异常强度较高。降雨后，土壤中非毛细管孔隙为雨水所饱和，Hg被排除或溶于水中，因而异常减弱或不

12、出现异常。由于影响Hg气形成的因素较多，在对异常解释时，应作综合分析,四、土壤气汞量测量的适用条件和作用 土壤气汞量测量的适用条件是： 矿体的含Hg量要高于围岩，且有一定的规模并不断释放游离汞； 围岩构造裂隙发育，以便给汞蒸气渗透扩散提供必要的通道； 疏松层厚度不能太小，以利于在疏松层中储存，一般要求疏松层厚度至少大于0.3米。 土壤气汞量测量的作用：用于寻找盲矿和疏松层覆盖的矿体，特别是寻找被厚层外来疏松层覆盖的矿体（如用于冲击平原、黄土高原、沙漠区的找矿（因为这些地区水系沉积物找矿效果差）。此外，有时也可发育隐伏断裂与预报地震。,寻找隐伏矿,石青洞Cu-Pb-Zn矿,1.土壤气中汞背景值很

13、低，大约为0.1ng 或更低。 2.沿含矿带汞气异常含量较低，但连续分布，发育位置受矿体位置控制。,第三节 其它气体测量,1.硫化气体的测量 硫化气体（SO2 、H2S）对于硫化矿床来说，是典型的气态指示组分，特别是SO2 晕最具特征。硫化矿床在氧化作用下形成SO2 气体，在其矿床上方土壤中的质量浓度可达2510-9-5010-9，而SO2 的背景值为210-9-1010-9。各种类型的硫化物矿床都可以发现SO2 和H2S气晕。他们可以透过厚层疏松沉积物到达地表土壤或大气形成气体异常。,2.二氧化碳和氧气测量 由于硫化矿床的氧化使其上方土壤中二氧化碳偏高，因氧气偏低。由此应用二氧化碳或二氧化碳

14、与氧气的比值作为某些矿床的找矿标志。原苏联学者认为，在干旱地区，其隐伏矿体之上可产生清晰的CO2和O2异常，并且很少有假异常。 他们在硫化矿床上的0.4-2.5米深处的土壤中气内发现了O2气降低和CO2升高的现象。解释为：硫化物氧化消耗氧，氧化产生物中硫酸与围岩或脉石矿物中的碳酸盐作用生成CO2。,3.射气测量 射气测量是寻找放射性矿床的有效方法，特别是用He和Rn寻找隐伏的铀矿床具有独特的效果。按测量的介质不同，射气测量可分为矿物包裹体中射气测量，水溶性射气测量和壤中射气测量。 He气测量在深部构造填图方面有独特的作用，因为它惰性和遗散性大，也可以用来指示矿床的位置，特别是放射性矿床。 Rn

15、气测量，仅只限于寻找铀矿。,4.地气测量,地气测量找矿机理：地球内部存在垂直的上升气流，当他流经矿体或岩体时，将其中元素的纳米微粒携带并迁移至地表，从而在矿体上方形成了成矿元素、伴生元素的地气异常。目前地气测量也被称之为地气纳米金属微粒测量。根据采样方式不同，可分为主动式和被动式两种。,地 气,主动法地气测量及野外操作过程 野外操作过程。所谓主动法纳米金属微粒测量是指在外动力的作用下，使地下气体中的纳米金属微粒向捕集器流动，并通过捕集装置中的捕集材料，使其富集在捕集材料中的一种纳米金属微粒测量的方法。 采样过程中应注意下列事项： （1）采样位置应选择在土层较厚和土壤颗粒较细的地方，避开碎石堆、废石