地球化学土壤测量在找矿中的应用

刘金松 冯晓辉

【摘要】本文作者首先介绍了土壤地球化学测量的方法及其原理，然后就其应用条件及野外工作方法进行了详细的分析，希望对相关人员的工作起到一定的借鉴作用。

【关键词】地球化学；土壤测量；找矿

中图分类号： P632+.1文献标识码： A 文章编号：

引言

在当前地质找矿领域，由于地表找矿难度越来越大、地表基岩露头又少、水系又极不发育，运用土壤地球化学测量方法在寻找隐伏的矿产中发挥越来越重要的作用。利用土壤地球化学测量扫面，能迅速缩小工作区范围，圈定找矿靶区，为部署进一步找矿工作和研究区域、矿区成矿规律提供重要信息。

1 土壤地球化学测量的方法及其原理

土壤地球化学找矿是在系统地测量土壤中元素的分布的基础上，研究其分散、集巾的规律及其与矿床表生破坏的联系．通过发现异常，解释评价异常来进行找矿的。由于矿体及其原生晕的表生破坏，在矿床上覆土壤中形成的，与成矿有关元素的含量增高的地段，称为矿床次生分散晕(简称次生晕)。土壤地球化学找矿就是要在所发现的土壤地球化学异常地段中。区分出与矿床有关的次生晕，进而达到寻找矿床的目的。

1.1 残坡积层次生晕的形成

土壤是在岩石风化的基础上通过成壤作用逐渐形成。主要成分是矿物质和有机质。成壤过程中发生物理风化、化学风化及生物风化。在土壤垂直剖面上生物和生物化学作用随深度加大而减弱，出现了土壤分层现象。主要分为以下层位：

A0层：植物残体，部分被分解。

A层：淋溶层。

A1亚层：为富含有机质的砂、粉砂和粘土组成。

A2亚层：由于此层粘土矿物．可溶性碱、铁铝锰氢氧化物及有机质大量被淋溶(包括微量元素)而成浅色层。主要南砂(SiO2)组成，并含有一定量的粘土、粘性差，较松散。A2亚层的厚度多小于30cm。

B层(淀积层)：由A层淋溶下来的Al、Fe、Mn氢氧化物及粘土质点在此层淀积，故称淀积层。B层因更富含粘土，粘性强，具粘土结构，由于Fe、Mn的存在，使土层呈黄褐色，棕褐色。C层(母质层)：淋溶和淀积作用的不发育，含有风化程度不等的、部分被分解的岩石。c层是形成A、B层土壤的“母质”，故称母质层。

D层：未风化的基岩

1.2 次生晕的形成作用

残坡积层形成过程中，由于矿体及其原生晕的风化破坏，与成矿有关的元素在表生条件下以矿物碎屑、胶体质点、水溶液或离子形式迁移。迁移到矿体及其原生晕周围的残坡积层中，便形成了次生晕。在次生晕的形成过程中，元素迁移成晕的方式主要下列几种：

(1)机械分散：元素呈周相进行迁移。对于W、Sn、Cr、Ti、Au等矿床机械分散是形成次生晕的主要作用。

(2)水成分散：在表生作用下矿石中的组分在水中呈分子、离子、络离子或胶体等形式进行迁移。这种分散作用对于硫化物矿床的次生晕形成最为典型。

(3)生物迁移：植物通过根系能从土壤中，特别是从矿体附近的土壤中吸收一些微量元素而进入植物的各种器官中．当植物的枝、叶落在地面，可使一些元素聚积在A0层中。当这些枝．叶腐烂后，所吸收的这些元素又转入地表水及地下水中，其中一部分又可被植物吸收；一部分聚积在腐殖层中；一部分随地下水下渗到土壤B层中被Fe、Mn氢氧化物或粘土矿物等吸附。使土壤中某些元素聚集形成分散晕，这种晕称生物成因的晕。

1.3 残坡积层中次生晕的基本特征

(1)组分特征：次生晕的组分主要来源于经过风化矿体及其原生晕。因此，次生晕的组分往往与原生晕的组分相近。又由于经历了表生改造．二者组分也不尽相同。如矿床嗣岩为硅酸盐岩石的条件下．在矿体和原生晕风化过程中常常呈现出指示元素表生分异现象，有较强活动性的成矿元素及伴生元素，发生迁移而含量降低。土壤测量所选用的指示元素通常多为主要成矿元素，有时也选用伴生元素。

(2)指示元素的含量特征：①次生晕中指示元素含量主要受矿体及其原生晕中该元素的影响。在多数情况下，矿体及其原生晕中元素含量愈高，次生晕中元素含量也较高。②受元素地球化学性质性影响，次生晕巾指示元素与同一矿床原生晕相比有些相对贫化。有些相对富集；对于多数亲硫元素来讲，通常是原生晕中含量高于次生晕中含量。对于多数亲氧元素来讲，通常是次生晕中含量高于原生晕中含量。

(3)次生晕形成和产出的控制因素有：①原生矿物的性质：主要是原生矿物抵抗风化能力的强弱．原生矿物抵抗风化的能力从强到弱一般是：氧化物一硅酸盐—碳酸盐和硫化物。通常抵抗风化能力强的矿物多以机械迁移为主。其中的元素多富集在土壤较粗的颗粒中。而抵抗风化能力弱的矿物中的元素多以水成迁移为主。它们多富集在土壤的较细的粒级中。②矿体规模的大小、品位的高低：它们影响次生晕的规模和含量。矿体规模大、品位高一般形成晕的规模和强度也较大．反之亦然。③介质的物理化学条件：主要是指介质的成分。PH值、Eh值。它们控制元素在水中溶解和沉淀。

2土壤地球化学测量的应用条件及其野外工作方法

2.1 应用条件

土壤测量是一种简单、易行、成本低和效率高的找矿方法。大多数的金属矿床都可以应用这种方法特别是找寻有色及稀有金属矿床，如铜、铅、锌、镍、钴、钼、锡、镁、汞、砷、锑、铬、铀、银、金等，是一种有效的方法，国内外都应用很广。尽管近年来，在许多情况下用分散流方法代替了土壤测量方法但也绝不能否认土壤测量的优越性。土壤测量应用于区域地质调查、普查找矿和矿区评价等各个阶段，它可以用来解决下列问题：

(1)在浮土掩盖区配合地质方法和物探方法进行地质填图大致圈定各种岩体的分布范围。例如根据土坡中铬、镍的含量配合磁法围定隐伏的超基性岩体界线。

(2)查明区域含矿远景地段。例如某斑岩铜矿，运用土壤测量，铜、钼次生晕异常区能清晰地指示隐伏于深层表土下的铜、钼矿化范围，矿区外围许多铜、钼新矿点(矿床)都是用土壤测量法，水化学法结合地表地质工作突破的。山地工程，普查钻孔的布置都是在次生晕铜量测量异常范围进行的。

(3)直接找寻浮土掩盖下的隐伏矿体在找矿远景地区或地段，进行一比五千，一比两千比例尺的土壤测量，可以直接找到隐伏矿化固定矿体位置、判断矿体形态产状，大致了解矿体可能的厚度和品位，指导找矿钻孔及山地工程的布置。

（4）环境治理中的重要作用。随着新行经济的发展，国家对于环境的治理和保护已提升至战略的高度，城市及周边的土壤治理更是重要的一个环节。还记得日本福岛核泄漏尽然也影响到我国首都，不能不说就是一个深刻的警示。对于环境治理土壤地球化学是不能缺少的。

（5）在新兴矿产及能源中的应用。时代的发展，新兴矿产及能源对于我们越来越重要。土壤地球化学也在新兴矿产中起到关键性的作用。例如：在地热资源的勘查中起到重要的作用。众所周知地热是地下熔岩水通过地壳裂隙上升的产物，在这一过程中地热将岩浆中的汞元素带入近地面，汞元素又是易散发元素，所以土壤中的汞元素给了我们指示作用。

土壤测量的应用条件，一般是浮土厚度在5～10m范围内效果较好，成本低。若浮土厚达10～20m，则需深层取样，如果浮土大于20米厚度则需用手摇钻采样才能发现次生晕。冲积层、冰碛层以及其它外来物质覆盖区，往往掩盖了矿体生成的次生晕，所以不宜用土壤测量。在广泛分布着岩流，山麓堆积，沙漠地区，由于物理风化为主，组成物质以块状，粗大的碎屑物质为主，不利于化学作用和生物化学作用，这样的地区用土壤测量很难收到效果。

2.2 野外工作方法

(1)取样间距的确定和取样点线的布置。土壤测量取样网间距，决定于工作目和任务要求，选用的比例尺大小、矿床类型、矿带和矿床规模的大小以及矿体矿带所产生次生晕规模大小等因素，总的原则是要求能够圈出次生晕异常，不漏掉有工业意义的最小矿带和矿体。一般原则是不论任何比例尺，在图上取样线距控制在1cm左右，点距约等于线距五分之一到二分之一。近年来，土壤取样点位的确定，不必用精确地仪器测量，而是地形图及GPS测定位即可。

(2)取样层位一般是通过试验而确定，即在新工作区采集一定数量的分层样品，了解各层土壤中金属元素的含量变化，最后确定取样层位。如果不进行试验，取样要穿过腐殖层，在淋积层中采集，取样深度20～30米。每个样品要用一点多坑法取得，一般要用3～5个坑样品组合，坑距要视具体情况和工作比例尺而定，如1∶5000，多坑距离为20～50m。

(3)耕田也要取样。因耕田长期处于耕种状态且有化学成分药物使用，使其耕田土壤中存在化学残留物，对样品有干扰，不能真实反映当地的次生晕，所以应挖穿耕土层（环境化探除外）。

(4)样品野外加工的坡度，一般采用60目或小于60目，要用尼龙筛过样。野外加工后的样品重量不得少于30g(野外取样重约50～100g)。目前，由于科技的进步以及人们对土壤地球化学的从新认识，提出针对不同地点、不同环境、不同元素应作不同坡度的制定（例如：某天津市某金矿点采用了小于120目的坡度，找矿效果凸显成效）。

(5)取样编录在野外记录木上主要记录样品的编号、取样深度、层位、采集的物质等。一般次生晕样品采集均有统一的记录格式要求。工作中应认真对待表格的填写，做到第一手资料的真实、可靠、有利用价值。

(6)选样：按设计要求的分析项目填写送样单及时送样。样品是土壤地球化学工作的重中之重，直接影响到工作成果。所以在选样及送样过程中万不能受到外界的污染。

3结束语

土壤地球化学找矿作为一种逐渐成熟、有效的常规地球化学找矿方法。既可以用于区域化探扫面，也可以在矿床普查阶段、详查阶段使用，在寻找金、银、铜、铅、锌等矿床时，选择正确的土壤地球化学测量方法，有快速、经济、高效等优点，依据大比例尺土壤地球化学测量扫面异常特征，能在短时间内有效地缩小靶区、圈定异常形态和规模，查明异常源，对异常的成矿远景作出评价，结合其他相关地质、物探资料可以为进一步勘查的工作提供科学依据。

新形势下的土壤地球化学还在环境治理以及勘查新兴矿产、能源中起到了重要作用。相信在今后的工作中，土壤地球化学还会给我们到来更大的经济和社会效益。

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