應用地球化學講義

隨著地球化學的迅速發(fā)展，其研究領域不斷擴大，地球化學的實際應用也愈來愈廣泛。

本章不可能將地球化學在解決許多實用問題所得到的成就全部加以闡述，這里只擬就目前應

用得比較廣泛的幾個重要問題，作一簡略的介紹。這幾個問題是：地球化學找礦、微量元素

與健康及地球化學工程。

第一部分地球化學在找礦勘探上的應用

第一章緒會

勘查地球化學是一門年輕的邊緣學科，由于它是作為--種探礦方法（地球化學探礦方法）而

發(fā)展起來的，因此在我國常簡稱為“化探”。地球化學探礦方法系統(tǒng)測量天然物質（如巖石、

土壤、水系沉積物、水、空氣或生物）中的元素含量或其它化學性質，發(fā)現(xiàn)其中的地球化學

異常，根據(jù)異常的線索找到新的礦床。這種方法是在30年代末期，在現(xiàn)代地球化學與痕量

分析技術的推動下，首先在前蘇聯(lián)和北歐發(fā)展起來的。40年代以后，在工業(yè)化國家中，由

于地表出露礦體大部分已被發(fā)現(xiàn)，找礦難度日益增大，這種方法才被引起重視，并廣泛被傳

播應用于北美、西歐、中國和澳洲。

定義：

勘查地球化學是一種以地球化學異常作為主要研究對象，以礦產勘查為主要目的，并兼

顧其它基礎地質研究的系統(tǒng)的地球化學調查。

勘查地球化學研究的對象：

不但包括地球化學異常本身，而且還包括如何在給定的自然條件下經(jīng)濟、合理、有效地

應用它去達到預定的找礦目的或其它目的。因此，勘查地球化學是一項高度綜合性的工作，

不但必須研究異常的發(fā)育特征、形成機制、評價方法及觀察技術，還要注意與其它找礦方法

的配合。對地球化學異常的研究不但涉及成礦元素，而且還包括非成礦元素；不但要注意成

礦元素的集中部分，還要考察他們的分散部分；不但要研究結合在礦物晶格中的元素，還要

探索存在于礦物以外的元素；不但研究其無機過程，還包括有機過程。

勘查地球化學與地球化學的聯(lián)系：

我們知道，地球化學主要是研究地球和地殼中化學元素的分布、分配、分散、共生組合

及遷移演化規(guī)律的科學：而勘查地球化學一一“化探”則是應用化學元素分布、分配、共生

組合及其變化規(guī)律來指導找礦等的應用科學。二者是基礎理論和實踐應用兩個有機聯(lián)系的部

分。勘查地球化學是運用地球化學的理論和方法，在地球化學勘查方面的應用科學，它是地

球化學的一個基本研究領域，并已逐漸發(fā)展成為地質科學中一個重要的應用科學的分支。目

前各國在勘查地球化學的研究中，廣泛采用了這樣的方法：即在地質與地球化學的理論指導

下，在各種介質（包括巖石、土壤、水、水系沉積物、植物、氣體等）中系統(tǒng)地采集地球化

學樣品，經(jīng)過測試分析和數(shù)據(jù)處理，發(fā)現(xiàn)地球化學異常和其它地球化學標志，據(jù)此作為找礦

的線索和依據(jù)，進而尋找礦床；同時用以解決一些地質等其它問題。

勘查地球化學與其它學科的關系：

一方面它廣泛地從地質學、礦床學、地球化學、土壤學以至數(shù)學、化學等基礎學科吸取養(yǎng)料,

同時又用本學科的新發(fā)現(xiàn)和新資料充實這些學科。如大量的分析數(shù)據(jù)的積累，無疑是地球化

學理論發(fā)展的一個重要源泉；新型“隱礦物”礦床的發(fā)現(xiàn)以及礦源層的識別，對礦床學的發(fā)

展起了推動作用；土壤中微量元素分布的詳細資料r豐富了土壤學的內容。另一方面，大量

地采用現(xiàn)代分析測試儀器及計算技術，從而對這些部門的發(fā)展給以有力的推動。如專門設備

的研制，專業(yè)軟件的生產等。勘查地球化學作為找礦勘探的一種重要手段，有關各類礦床的

成礦地質環(huán)境與控礦因素的分析研究，礦床物質成分的研究，礦床物質在空間與時間上的分

布，以及礦床的成因研究，都有助于勘查地球化學制定合理的工作方案，以及對于最終結果

的評價解釋。而勘查地球化學發(fā)現(xiàn)的元素含量的分布、分配規(guī)律，遷移、富集、分散規(guī)律，

勘查地球化學方法的特點：

1、依靠分析測試手段探測礦床的微觀標志，無論有無礦物，都能檢測出來。對于尋找不形

成獨立礦物似的稀有分散元素和低品位細分散的金屬礦床，更是非常有效的手段。

2、隨著對礦產資源需求的增加和地表礦床的數(shù)量日益減少，大量待尋找的礦床不是被覆蓋

或埋臧較深，就是類型特殊、條件較為復雜而未被認識，這時勘查地球化學顯示出它的

優(yōu)勢。找尋隱伏盲礦，它是行之有效的重要手段；對發(fā)現(xiàn)新的尚未被認識的礦床類型，

它所揭示出的地球化學異常特征，能為之提供最基本的重要依據(jù)。

3、作為地球物理探礦方法的有效輔助手段，在評價地球物理異常時，可以排除其多解性。

在一定程度上來說，勘查地球化學是一種直接的找礦方法，因此對于成果的解釋，較地

球物理探礦方法簡單、直接。同時它比地質鉆探等投資少。

4、快速、經(jīng)濟。不同比例尺的區(qū)域性地球化學勘查，可以查明大范圍或局部地區(qū)內成礦元

素及其伴生元素的分布、分配、遷移富集規(guī)律、元素共生組合和存在形式等微觀現(xiàn)象，

進行區(qū)域地球化學制圖和地球化學分區(qū)區(qū)劃，是國家的基本圖件，是勘查地球化學的一

項戰(zhàn)略任務。它不僅可以指導成礦預測、縮小找礦范圍，減少找礦的盲目性，而且也是

環(huán)境質量評價，進行經(jīng)濟區(qū)劃等方面的重要基礎資料的依據(jù)。我國地域廣闊，大部分地

區(qū)的地質研究程度不高，特別是邊遠地區(qū)。開展大面機的勘查地球化學工作，不僅可以

劃分出成礦有利區(qū)，而且還可以為詳細的地質地球化學工作打下堅實的基礎。

5、勘查地球化學在地質領域尤其是基礎地質研究中的應用日益廣泛，可用來解決許多地質

上的疑難問題。例如地層特別是亞地層的劃分和對比，精確地劃定地質界限，深刻認識

地質構造的發(fā)展歷史、巖體時代和成因的劃分，迅速評價巖體的成礦專屬性和含礦遠景，

以及成礦的物質來源和礦床控礦因素的闡明等方面。

勘查地球化學簡史：

最早的文字記載，可追索到2000多年前的《管子.地數(shù)篇》，“山上有赭者，其下有鐵；

上有鉛者，其下有銀，上有丹砂者，其下有銖金金，上有磁石者，其下有銅金，此山之見榮

者也。“又云:“凡天下名山五千三百七十一，出銅之山四百六十七，出鐵之山三千六百有五。”

由此可見早在春秋時代的人們不但已經(jīng)摸索出了某些礦物和元素的共生關系，分帶規(guī)律，而

且明確地用于指導找礦，進而對礦產的區(qū)域分布也有所調查和總結。國外有關地球化學找礦

記述的古典文獻出現(xiàn)于中世紀。也有人推測可能在八世紀時人們就知道利用植物幫助找礦。

1546年在巴塞爾出版的“論金屬”，對水地球化學找礦進行了較為詳細的描述，并分出了六

類水質：鹽質、堿質、硫質，硫酸質、鋁質，瀝青質。

現(xiàn)代勘查地球化學是以快速、靈敏的微跡元素分析技術的應用為標志。1932年前后，前蘇

聯(lián)的物探人員為了解決物探異常的礦與非礦問題，在地質地球化學原理的指導下，系統(tǒng)地采

集地表的土壤樣品，用光譜分析測定其中的成礦金屬，最初是Sn,后來擴大到Cu、Pb、Zn、

Ni、W等，這一方法叫金屬量測量。不久在北歐也開展了生物地球化學勘察工作。

前蘇聯(lián)學者薩弗朗諾夫，謝爾蓋也夫等

二站以后

英國經(jīng)濟地質學家Webb

50年代，我國的謝學錦、徐幫堞等在安慶月山開展化探實驗，用簡易的化學方法研究了土

壤、水系沉積物中的銅異常，并發(fā)現(xiàn)銅礦指示植物一海州香需（銅草）

七八十年代開展謝學錦提出“區(qū)域化探全國掃面”計劃。

勘查地球化學的分類：

根據(jù)取樣對象和地球化學異常所富存介質類型的不同進行劃分，主要有：巖石地球化學勘查,

土壤地球化學勘查，水系沉積物地球化學勘查，湖積物、水化學勘查，生物地球化學勘查，

氣體地球化學勘查等。

根據(jù)工作面積大小與詳細程度，化探可分為區(qū)域化探（地球化學踏勘、地球化學普查）和礦

區(qū)化探（地球化學詳查、地球化學精查）：

勘查地球化學工作基本流程：

1、景觀的地球化學研究和實驗工作；

2、水系河底沉積物測量

3、查明礦化遠景范圍的河底沉積物詳細找礦；

4、為了確定異常來源的土壤或風化殼的取樣；

5、為了揭示礦床或與其有關的原生分散暈研究的基巖取樣。

共和組合規(guī)律等，也有助于礦床學對前述諸多問題的解決。與遙感科學的關系。

勘查地球化學的取樣對象

巖石新鮮的全巖，蝕變巖石，巖石裂隙壁，風化巖石，造巖礦物及其中的包

裹體，富礦物，斑晶與基質，角礫和膠結物

礦石粉碎的礦石，精選的單礦物（包括金屬礦物及脈石礦物），礦石中各組

成礦物，單礦物中的氣液包裹體及子晶

土壤表土，心土，母質土，腐殖質，土壤中的重礦物及結核（鈣質、鐵質、

鎰質），土壤中的各種粒級

水系沉積物水流中央的活動性沉積物，河床泥炭，河漫灘及洪積物，礫石及其上的

鐵、缽質被膜，水系沉積物中的重礦物，輕礦物及鐵、鎰結核，泉華及

鐵染物質，湖塘中心及邊緣的底積物，沼澤物質，冰積土及冰川終積物

其它地表沉積風成沙，黃土，倒石堆，雪原堆積物，山麓堆積物

物

水體泉水、井水、礦坑水、溪水，河水，湖水，雪、冰川水，雨水，滲出水，

深層海水等

氣體大氣、壤中氣，水中溶解的氣體，巖石中的氣體，氣溶膠，大氣中的漂

塵

生物體植物的根、莖、葉、花、果實、種子、嫩枝，褐藻，水生苔薛，蟻巢，

魚肝，蜜蜂身上的花粉，食草動物的糞便等

勘查地球化學工作樣品數(shù)的分布：

根據(jù)地質、地形、氣候、勘查精度、礦種項目等因素加以選擇，按照前述流程，一般的取樣

比例為：土壤---57%,河底沉積物----23%,巖石-----14%,水、植物及其它---6%o

第二章地球化學背景和異常

物質的非均一性是自然界的普遍規(guī)律。地殼中化學的含量分布特征，亦顯示出明顯的非

均一性。這種非均一性，表現(xiàn)為：1）組成地殼的各類化學元素的平均含量上有極大的差異;

2）化學元素的含量分布在空間上的差異性；3）在時間上與地殼的演化歷史上化學元素分布

所表現(xiàn)出的差異性等。

目前所知，地殼是由90余種化學元素及其同位素組成的，它們組成了各種巖石和礦物,

并且組成了地殼的巖石圈。研究整個地殼范圍內各種化學元素的平均含量，是地球化學的基

本任務之一，歷來受到各國地球化學家的重視。他們采用各種方案，測定地殼中各個元素的

平均含量，即所謂“克拉克值”。

為了便于對比地殼中各元素的平均含量分布的差異性，我們根據(jù)Taylor（1964）的資料?,

編制了地殼中化學元素平均含量序列表（表，地殼中化學元素平均含量序列）。該表清楚

地顯示出，各類化學元素在地殼中的平均含量的差異性十分顯著。例如氧、硅、鋁、鐵、鈣、

鈉、鎂及鉀等8種元素的平均含量計為99.34%,而其余80多種元素的平均含量總計僅為

0.66%o

地殼上不同的區(qū)域，某些元素的平均含量亦顯示出明顯的差異性。例如，有的區(qū)域富集

某些特征元素，這些元素在該區(qū)域內的含量值高于地殼中的克拉克值，于是在該區(qū)域形成以

這些元素為主的所謂地球化學?。欢谟械牡貐^(qū)，某些元素的平均含量極其低微，甚至低于

這些元素在地殼中的平均含量。

即使在一個地區(qū)內，例如一個地球化學省的范圍內，化學元素的分布也是不均勻的。在

一些地段，由于特征的地質構造作用和成巖成礦作用的結果，因此造成某些成礦元素相對富

集，而在另?些地段成礦元素相對分散。這就是元素的局部分布問題。由此造成礦化帶、礦

田與礦床等。

地殼中化學元素含量分布的差異性，在時間上，在地殼的演化歷史上表現(xiàn)出來。例如華

南地區(qū)不同時代的花崗巖其微量元素的平均含量，就顯示出明顯的差別。時代較老的雪峰期

與加里東期的花崗巖較為富集親鐵元素銘、帆、鈦以及鋸、銅等；而時代較新的燕山期花崗

巖則富含鴇、錫、鍍、鋰、鋸及留等。（地球化學找礦p22.圖1-6;圖L7）（勘查地球化學

P13.表1-2）

化探中通常使用不同的單位來表示不同的含量級次:

1ppm=10-4%=lg/t=lug/g,表小微量兀素；

Ippb=10-7%=lng/g,表示超微量元素；

Ippt=10-10%=lpg/g,表示超微量元素。

地球化學儲量：按照元素的地殼豐度值計算出來的，目前還不能經(jīng)濟地開發(fā)提取出來的

部分；如按Taylorl964年的元素地殼豐度，取地殼的平均密度為2.7g/cm3,則可計算出每

Ikn?普通“地殼”中含有1.5億噸鐵，15萬噸銅,7.5噸鈾。

資源：在地球化學儲量中有可能被人類在現(xiàn)有的技術水平上開采的部分；

礦產儲量：在資源中已經(jīng)探明的部分叫做礦產儲量；

礦化度：資源量占地球化學儲量的百分比。

資源與地殼豐度的關系：

R=K*A

K為估算系數(shù)，與該元素的礦化度、地殼總質量、預期的開采深度及礦床分布密度有關。

地球化學背景

由于地殼中化學元素在區(qū)域分布上的差異性，因此形成化學元素分布的地球化學背景及

異常。

研究目的：判斷地球化學異常；研究地球化學旋回。（地球化學旋回示意圖）

在一定的區(qū)域范圍內或一定的地質體內，?些特征的成礦元素及其伴生元素的含量處于

正常狀態(tài)，那么這些區(qū)域或地質體則稱為某些特征元素的地球化學背景區(qū)。這里所說的正常

狀態(tài)，主要是指沒有受到礦化影響的情況下，一些特征的成礦元素及其伴生元素的含量變化

處于“原始”狀態(tài)。在背景區(qū)內，某些特征元素的平均含量值，稱作這些元素的區(qū)域背景平

均值，簡稱為背景值。

背景值是指化學元素的正常含量，即在沒有受到礦化影響的情況下，指示元素在原始狀

態(tài)下的平均含量。為此，為了求得某一區(qū)域或某一地質體內某一元素的背景值，應該避開礦

區(qū)或礦化帶取樣。在統(tǒng)計計算時，必須將那些過高含量或過低含量的值剔去，因為它們不屬

于正常含量范圍。

背景值既然是指某一特定的區(qū)域內或某,地質體內化學元素的正常含量，因此不同的區(qū)

域不同的地質中某一化學元素的背景值不一定相同，甚至存在著顯著的差異性。因此要按不

同的區(qū)域與不同的地質體，分別一一統(tǒng)計計算。

背景含量是在一定的范圍內元素含量變化的一系列數(shù)值。而背景平均值也不是一個確定

的數(shù)值，它與參加統(tǒng)計計算的數(shù)據(jù)個數(shù)、樣品的分析方法的精度以及計算方法的選擇等，都

有密切的關系。也可以說是這些因素的概率函數(shù)值。

在勘查地球化學中，背景值的確定是十分重要的。因為它是劃分異常區(qū)與背景區(qū)的基礎，是

將兩者分離開的“尺子”，而僅僅用克拉克值尚不足以將兩者區(qū)別開。為了說明這一問題，

試舉一例。

表1-2華南地區(qū)不同時代花崗巖中錫的平均含量

表1一2為華南地區(qū)不同時代花崗巖中錫的平均含量值。該表顯示，華南地區(qū)花崗巖中錫

的含量平均值背景值，均高于全球花崗巖的平均含量值。假如事先人們不了解華南地區(qū)不同

時代花崗巖中錫的含量分布特征，并未計算其背景值，那么僅僅用全球花崗巖錫的含量平均

值3Pmm作為區(qū)分異常區(qū)與背景區(qū)的標準，這樣勢必將錫平均含量高于3Pmm的花崗巖體

劃作錫的異常區(qū)。如表1-2所示，這樣有可能將加里東晚期、海西-印支期及燕山期的花崗

巖體均作為錫的異常區(qū)。事實匕這些時代的花崗巖體中錫的含量盡管為酸性巖中錫的平均

含量的幾倍甚至幾十倍，但仍屬背景的范圍。

地球化學異常

地球化學異常區(qū)是相對于地球化學背景區(qū)而言的，是指與地球化學背景區(qū)有顯著差異的

元素含量富集區(qū)或貧花區(qū)。在異常區(qū)內，各種自然介質中，指示元素的含量與周圍的背景區(qū)

有明顯的差異，那么該指示元素的含量稱為地球化學異常值，簡稱異常值。

一般地說，異常區(qū)內指示元素的含量往往高于背景區(qū)，這樣的異常區(qū)稱作正異常區(qū)，一

般所說的異常，即指正異常。但是，在一些礦化蝕變帶中，由于蝕變交代作用，將原巖中的

某些元素帶出，使這些元素在蝕變帶中的含量低于背景區(qū)，從而造成這些元素的負異常。

地球化學異常的形成主要是由于元素的集中與分散的結果，究其原因有以下各點：1）

成礦作用；2）非礦化的其它地質作用；3）非地質作用，如人為的干擾與污染等：4）地球

化學研究中造成的（如采樣、樣品加工及分析等）。

目前關于地球化學異常的分類問題，原則尚不統(tǒng)一，爭議較大。我們按照異常的成因與

所賦存介質的不同，將異常分為原生的與次生的兩類。

所謂原生異常，主要是指在巖漿作用、變質作用、氣成作用及熱液作用等內生地質作用

過程中所形成的地球化學異常，以區(qū)別于表生作用所形成的次生異常。在目前的一些勘查地

球化學文獻中，對于沉積巖中的地球化學異常亦稱為原生異常。這樣，原生異常的涵義不僅

是“內生作用”中所形成的異常，而且包括沉積作用所形成的異常。所以從廣義上說，原生

異常是指賦存于固化巖石中的地球化學異常。

所謂次生異常，是指表生作用中所形成的地球化學異常。這類異常賦存于地表的疏松覆

蓋物、水系沉積物、水、空氣和植物體等介質中.

對次生異常按其賦存介質及其與異常源的空間關系，可進一步細分為：

賦存于基巖或礦體上方的殘積物與坡積物中的次生異常，稱為殘積-坡積異常。這類異

常是在殘積-坡積物的形成過程中同時形成的。因為它的下方往往就是隱伏礦體或隱伏的異

常源，異常與隱伏礦體有對應的空間關系，所以亦將其稱為殘積-坡積次生暈，或簡稱次生

暈。賦存于水系沉積物中的地球化學異常。因為該類異常是沿異常源所在地匯水盆地的水系

分布的，所以通常又稱作分散流。

賦存于地表水與地下水中的地球化學異常，稱作水文地球化學異常。

賦存于生物（主要是植物）中的地球化學異常，稱為生物地球化學異常。

以氣體狀態(tài)存在的地球化學異常，稱作氣體異常。這類異常在于地表上方的大氣中，亦

存在于巖石與土壤的孔隙中。

還有-些次生異常，如賦予存于沖積物、塌積物、湖積物及風積物中的異常等。這些異

常，目前在我國地球化學找礦的意義還不大明顯。

地球化學暈

地球化學暈，也稱為地球化學分散暈，簡稱分散暈或暈。這是一種局部性的地球化學異

常。分散暈或暈是指賦存在礦體或異常源周圍各種介質（如巖石、土壤等）中的地球化學異

常。無論是沉積礦床、巖漿礦床以及熱液礦床的圍巖中所形成的原生暈，或者是礦床與異常

源上方的殘積-坡積物中所形成的次生暈，均與礦床或異常源有對應的空間關系。它們或者

是分布于礦床或異常源的四周（例如原生暈），包圍著礦體或異常源，表現(xiàn)為一定的立體幾

何形態(tài)，或者是分布于礦床或異常源的上方（例如次生暈），表現(xiàn)為一定的平面幾何形態(tài)。

暈是由于礦體或異常源的元素遷移富集與分散的結果。對于原生暈來說，如同礦床或礦

體的形成一樣，是由于成礦元素及其伴生元素遷移富集而形成；對于次生暈來說，是由于礦

體或異常源在表生條件下遷移分散的結果。

由上所述，地球化學暈是一種特殊類型的地球化學異常，它與礦床（或異常源）有對應

的空間與成因關系。對于那些范圍很大的地球化學省或區(qū)域性的地球化學異常，很難確定其

異常源或富集中心，這樣大范圍的異常不能稱為暈。對于水系沉積物地球化學勘查所發(fā)現(xiàn)的

分散流，亦不能稱作暈。因為分散流是沿著礦床或異常源所在匯水盆地的水系分布的異常，

它并非緊緊圍繞著礦床或異常源，而與之有一定的距離，顯然不屬于暈.此外，對于原生暈

或次生暈中基本通過一條地球化學剖面線所顯示的異常，或者通過礦床的勘探剖面所顯示的

異常，也不能稱作暈，只能稱作異常。

總之，“異?！笔呛x較廣的概念，它既包括以暈的形式存在的異常，也包括不是以暈

的形式存在的地球化學異常；而“地球化學暈”是有關異常特殊存在形式的概念，它只是地

球化學異常的類型之一。因此在應用這個概念時，應注意它們之間區(qū)別與聯(lián)系。

地球化學異常的參數(shù)值

對于某一種元素所形成的單一組成異常，有以下參數(shù)值：異常下限值、異常襯度值、異

常濃度（強度）、異常面積、異常規(guī)模以及異常濃度梯度等。對于多組分的綜合異常來說，

除了上述各單一組分異常的參數(shù)值外，尚有異常的組分特征及組分的分帶性特征等。

1.異常下限又稱為背景上限，它是劃分異常與背景的臨界值。大于或等于此值者,

為異常范圍，小于此值為背景范圍。在背景區(qū)，指示元素的背景含量不是一個特定的數(shù)值，

而是在一定的數(shù)值范圍內變化的一系列數(shù)值，那么這一系列數(shù)值中的最大值，就是背景上限

值。超過這個數(shù)值界限，就屬于異常范圍。如果從異常的角度來看，它是異常范圍內最低的

數(shù)值（圖1-2）,

早期的化探工作，可以遇到接近地表或直接出露的強礦化地帶，由此造成的異常，很容

易就能辨認出來，如在50Ppm背景上發(fā)育lOOOppm的異常。這時確定背景上限也比較容易。

隨著化探工作的深入，對低緩異常和負異常的圈定開始受到重視，這時正確求得背景上下限

便具有決定性的意義。

最簡單的方法是在一條通過礦體并延伸到無礦化地區(qū)的長剖面上,在無礦化地區(qū)的含量

起伏的中央部位及最大幅度上目估作出兩條直線，分別代表背景值及背景上限。為了使這種

人為的選擇更可靠一些，最好附有地質剖面。這一方法簡單，但需要經(jīng)驗，且只適用于礦區(qū)

化探的局部地區(qū)。（見圖，根據(jù)地球化學剖面經(jīng)驗地確定背景值和異常下限值）。

在背景范圍內，當參與統(tǒng)計計算的數(shù)據(jù)個數(shù)、樣品的分析方法精度以及背景平均值的統(tǒng)

計計算方法確定后，可以認為所計算出的背景平均值近似為一?個恒定值。如果通過實驗工作，

在未礦化地區(qū)取了足夠多的樣品，例如50個以上，則可以獲得一個背景分布的完整資料，

此時求背景值Co與背景上、下限Ca就比較容易。常用的公式為孰=Co土RS。背景值Co

衡量背景區(qū)內元素含量變化集中性特征，

S為標準離差，衡量背景區(qū)內元素含量變化的離散性特征。R為決定可靠性的一個系數(shù)。

R選在1-3之間。具體數(shù)值要看當?shù)禺惓Ｅc背景的發(fā)育程度與工作目的而定。R值選得大

些，即背景上限劃得高?些，所得異?？煽?。但把一些弱異常切掉的可能性也答謝；反之，

異常范圍變大，但可能把背景的一些波動也當成異常。所以，R值的選擇，是在這兩類錯誤

之間進行權衡。一般來說，化探工作寧可增加一些無意義的異常而增加解釋與驗證的困難，

而不愿漏掉異常，所以R值的選擇通常是比較低的。

例如，在一定的信度（例如信度a力.05）下，異常下限值則為：

T=C^+\.96Sb

中以一背景平均值；

Sh—標準離差值。

背景平均值Ch與標準離差值Sb可分別由以下統(tǒng)計公式求得:

___IN

G=—Yc1z

bNJ

1N—

5%r時ya—c）2（/=/2.?…?N）

式中N——參與統(tǒng)計計算的數(shù)據(jù)個數(shù)；

C——第i個樣品的含量高（單位％或ppm）。

利用概率格紙可以把上面的計算大大簡化。概率格紙是一種特殊的坐標紙，其中一個軸

的刻度以正態(tài)分布積分函數(shù)值分度，另一個軸用普通分度（適用正態(tài)分布）或對數(shù)分度（適

用對數(shù)正態(tài)分布）。一個正態(tài)分布的數(shù)值與對應的累積頻率（尸）繪制在這種紙上就成為一

條直線，這條宜線的斜率就是標準離差S的度量（圖，應用概率格紙確定背景值和異常下

限值）。根據(jù)實測數(shù)據(jù)的點是否基本分布在一條直線上，就可以檢驗出這批數(shù)據(jù)是否服從正

態(tài)分布。在概率格紙上繪制出代表某一正態(tài)分布的直線之后，就可以讀出任意一個分位數(shù)值,

分位數(shù)就是某?累積頻率所對應的含量值。例如50%分位數(shù)就是平均值，84.1%分位數(shù)就是

平均值加一倍標準離差，97.7%分位數(shù)就是平均值加上二倍標準離差等。分位數(shù)是一組很有

用的統(tǒng)計特征數(shù)。

2.異常襯度異常襯度（或對襯度、對比度）是指某一指示元素所形成的異常含量平

均值竟與異常所區(qū)域該元素的背景平均值或（或異常下限值7）的比值

cG

。,=力

T

可依異常的襯度值對比不同的區(qū)域內某一指示元素所形成的異常強度。這是因為，所欲

對比的指示元素，在不同的區(qū)域內背景平均值存在明顯的差異；其次各個區(qū)域的樣品在分析

方法上亦存著系統(tǒng)的偏倚。顯然，在這樣的情況下，不能直接依據(jù)樣品的分析結果，對比不

同區(qū)域內某一指示元素的異常強度。而襯度值則可消除以上兩方面的影響，可用以對比同一

元素的不同的地區(qū)所形成的異常強度，顯示異常相對于背景的起伏變化狀態(tài)。

3.異常強度即異常濃度。它是指指示元素含量值的大小。某一元素所形成的異常強

度，可用其異常含量平均值工度量。如果異常多為高含量值組成，可用異常的最高含量值

度量。

依照異常強度大小，可對其進行濃度分帶，如高值帶、中值帶及低值帶；或者分為內帶、

中帶及外帶。

異常強度是評價異常的一個因素。異常源或礦體中元素含量的高低，對異常強度來說，

是重要的制約因素。在一定的條件下，可以根據(jù)異常強度的大小預測異常源或礦體中元素含

量的礦化規(guī)模。

但是，異常強度除了異常源或礦體中元素含量的因素所制約外，還要受到其它許多復雜

因素的影響。例如礦體或異常源的覆蓋層厚度就是影響異常強度的重要因素。如果覆蓋層厚

度較大，盡管礦體中元素含量較高，也很難在地表形成較強的異常：如果礦體埋藏較淺，或

者已被剝蝕得厲害，使礦體大部分出露于地表，即使其中成礦元素的含量不一定很高，也可

能形成較強的異常。此外，指示元素的活動性，周圍介質的物理-化學環(huán)境，都會影響異常

強度。因此，在評價異常強度的找礦意義時.，要全面地分析上述各種因素對異常強度的影響。

4.異常面積即以異常下限值所圈定的異常范圍。異常面積是評價異常十分重要的因

素，它較少受地表因素的影響。

5.異常規(guī)模是綜合了異常強度與面積（或寬度）而提出的參數(shù)值。異常規(guī)模往往用

異常線金屬量或面金屬量度量。

線金屬量值：在一個地球化學異常中，為了對比各剖面線的異常規(guī)模大小，必須求各剖

面線上的異常金屬量值。如果測線上各采樣點是等距的（圖，等距采樣線金屬量計算圖示）,

則線金屬量值可按下式計算：

PL=（Q-C；）L,.sin0

式中乜一由第i條測線上金屬量值，單位米?ppm；

CA——第i條測線上的異常平均值，單位ppm；

Ch——異常外圍背景平均值，單位ppm；

0—第i條測線與異常長軸方向的交角。

當采樣點為不等間距時（圖，不等距采樣線金屬量計算圖示），第，條測線上的線金屬

量值則為

一G）sin6

；=|2

式中l(wèi)j——由第i條測線上某一端點至第j個采樣點的距離；

%”—第j個采樣點所控制的實際距離，單位米：

CAj—第j個采樣點的異常含量，單位ppm；其它符號同前。

計算異常面金屬值應用如下的公式：

P*=S

式中Ps—異常面金屬量值，單位平方米?pprn；

C；——異常范圍內異常的平均值，單位ppm；

G——異常外圍的背景平均值，單位ppm；

S——異常面積，單位平方米。

由于各地區(qū)的背景不同，在對比不同地區(qū)某一元素所成異常規(guī)模時產生了困難。為了消

除背景值的影響，取得統(tǒng)一量綱，提出了標準化面金屬量值的概念。

c7

NAP=S?U

5

或者

CA

NAI）=S?

ApT

式中N”——標準化面金屬量值，單位平方米；

Q'T及5—分別為異常平均量值、背景平均值及異常面積。

6.異常濃度分帶性也稱為異常濃度梯度。它也是評價異常的重要因素之一。一般地

說，一個具有工業(yè)意義的礦化異常，往往具有較為明顯的濃度分帶。由異常的中心至邊部，

可區(qū)分為兒個較為明顯的帶。但是對于那些分散礦化作用所形成的異常，或者在非礦化的地

質作用所形成的異常，分帶性就不明顯，甚至根本不具有分帶性。

度量異常濃度分帶性，可借用物理-化學上的“濃度梯度”的概念。所謂“濃度梯度”

是指沿著元素擴散的方向上，某一點的元素濃度對距離的變化率（即n匕r），叫做元素在該

dx

點的濃度梯度。在具體應用時，往往用平均濃度梯度近似的代表濃度梯度。異常中某兩點的

含量差值與該兩點的距離之比（.）叫做該兩點之間的平均濃度梯度?？稍诋惓５姆秶鷥?/p>

Ax

重復測定若干個平均濃度梯度之值，取其均值，即為該異常的濃度梯度之值。當進行重復測

定時，使各次測定的兩點距離盡可能相等。

異常濃度梯度值越小，說明元素所成異常的分帶性不好，當此值趨近零時，說明異常不

具有分帶性；反之，濃度梯度值較大，說明異常的分帶性較好。

7.綜合異常組分特征一般來說，多組分的異常要比單一組分的異常有意義得多。異

常組分的復雜性，反映了形成異常的礦床其組分的復雜性。礦床組分的復雜性，說明礦床是

經(jīng)歷多期多階段的礦化作用過程，有可能形成有價值的礦床。此外，根據(jù)異常的組分特征，

必然在異常的組分上顯示出來。

地質體中元素含量的概率分布

任何一種巖石或礦物中元素的含量，在排除了所有可能識別的影響因素之后，仍然是有

起伏的。這種起伏帶有隨機的性質，對于一組有起伏的數(shù)據(jù)，求其平均值是最經(jīng)常使用的處

理方法。但是，只是一個平均值并不能反映一組數(shù)據(jù)的全貌。例如，三個樣品中金的含量都

是2Ppm,平均值是2Ppm,而含金量分別為0.5ppm,2ppm,3.5ppm的樣品的平均值也是

2ppm。但從含量分布來看，兩者顯然不同，所以單純用一個平均值，就把反映金含量離散

程度的信息丟失了。

要描述一組隨機變量，最嚴格的辦法是用數(shù)理統(tǒng)計方法求出它的概率分布函數(shù)，即概率

P與含量C的關系：

F（X）=P（C^X）=/xdC

式中是概率密度函數(shù)，P（CW為讀作含量小于等于給定X值的概率。

對于任何一個地質體中的任何一種元素，是存在的，可以把具有一個完整分布的地

質體叫做一個總體（母體）。但對于一個總體內的具體形式，卻引起不少爭論。爭論的焦點

是，一方要把某種分布型式作為普遍規(guī)律來推廣，而另一方卻不承認，而雙方都只有一些有

限的例子。實際上，由于地球化學對象非常復雜，取樣的數(shù)量又有限，所以分布型式的問題,

至今沒有明確同意的結論。但從數(shù)理統(tǒng)計的角度來理解，可能更有實用性。

對于一個隨機變量X,只要它們的各次觀察值之間的差別是由無數(shù)因數(shù)所引起的，而這

些因素中沒有一個是突出的，則它的概率分布自然地趨向正態(tài)分布（大數(shù)定律）。這一概率

分布函數(shù)是由大數(shù)學家高斯推導出來的，所以也稱高斯分布。

正態(tài)分布有兩個參數(shù)中。，其形狀如圖1—8所示。N叫做數(shù)學期望，。叫標準差，可

以通過實際觀察數(shù)據(jù)來近似地估計。^句，o=l的正態(tài)分布叫做標準正態(tài)分布，它的積分形

式可以查表。

在處理數(shù)據(jù)時，從原始分析結果出發(fā)，首先把含量分成間隔，然后統(tǒng)計落在各間隔內的

樣品數(shù)（頻數(shù)）再除以樣品總數(shù)，求出頻率。以頻率對間隔作圖，就是常用的直方圖。直方

圖是對密度函數(shù)的一個近似表達。

利用計算所得的算術平均值和標準方差代入積分函數(shù)公式中替代g和G就可以得出一

條擬合曲線，將這條曲線與實測的直方圖相比，看其符合程度，就可以判斷實測分布是否服

從正態(tài)分布。這就是所謂的分布型式的檢驗。當然，還有其它的檢驗方法，如X?檢驗法，

偏度峰度法，柯爾莫哥洛夫一斯米爾諾夫法等，這些在數(shù)理統(tǒng)計中都已有講述。

根據(jù)資料，常量元素的分析結果比較接近正態(tài)分布，而微量元素的直方圖往往向高含量

方向延伸，形成正向不對稱性。1954年阿倫斯發(fā)現(xiàn)，將原始數(shù)據(jù)轉換成對數(shù)值再作圖，則

大多數(shù)微量元素的直方圖的對稱性大大改善了。因此，他認為微量元素服從對數(shù)正態(tài)分布。

現(xiàn)在，大量的數(shù)據(jù)處理都是按對數(shù)正態(tài)分布的規(guī)律的，但也有一些數(shù)據(jù)，即使經(jīng)過對數(shù)轉換，

仍不能服從正態(tài)分布，因此有人提出了各種不同的轉換方法。如指數(shù)轉換、平方根轉換等。

必須注意的是，這種對數(shù)據(jù)進行的轉換，主要是為了滿足某些統(tǒng)計分析的應用條件，而不是

為了研究原始數(shù)據(jù)的分布型式。

地球化學數(shù)據(jù)的分布型式問題，與元素所經(jīng)歷的地球化學歷史及其在地質體中空間分布

情況有關?？梢越?jīng)驗性地概括為：

1)結合在多種礦物的元素，服從正態(tài)分布。如基本造巖元素及與其密切相關的分

散元素，象花崗巖中的Ga、玄武巖中的V等；

2)集中在一、兩種礦物內的元素，呈對數(shù)正態(tài)分布。如花崗巖中的V及大多數(shù)造

礦的微量元素；

3)由多次地球化學作用疊加形成的含量呈正態(tài)分布；單一地球化學作用形成的含

量常呈對數(shù)正態(tài)分布；

4)通過擴散作用形成的元素濃度呈對數(shù)正態(tài)分布，通過對流混勻作用形成的元素

濃度呈正態(tài)分布；

5)二次不同的地質作用，可以引起二種類型相同而參數(shù)不同的分布。

而樣品的分析誤差對元素含量的分布特點也有影響。在同一巖石樣品中，Be和Zn的分

布，根據(jù)化學分析數(shù)據(jù)分布是正態(tài)的，而光譜分析的結果則是對數(shù)正態(tài)的。

對實測數(shù)據(jù)進行分布類型辨別的FI的是雙重的：首先是為了正確的選擇，包括求得背景

值及背景上限在內的各種后續(xù)數(shù)據(jù)處理方法;其次是通過對分布型式的檢驗直接得出一些地

球化學找礦信息。但在實際工作中，由于數(shù)據(jù)個數(shù)有限，所得結論具有統(tǒng)計的不確定性。

地球化學標志：

一切能提供找礦信息或一般地質信息的、能直接或間接測定的地球化學變量。包括參數(shù)

性和非參數(shù)性兩類。前者測量結果可以用數(shù)字表示，后者只能定性地用有無、大小、強弱、

深淺等描述

地球化學標志包括有指示元素的異常含量、指示元素的組合、不同指示元素的比值（如

元素對的比值、組合暈的比值）；某些特征的指示礦物的組合；某些礦物中微量元素的含量

分布特征；反映成巖成礦條件的物理-化學參數(shù)值，如溫度、壓力、氧化-還原電位（Eh）及

介質的酸堿度（pH）；同位素的含量及其比值等。以上各類標志中，應用最為廣泛的是指示

元素的含量分布特征，經(jīng)常用作找礦的指示。

地球化學標志的種類

化學元素的含量造礦元素，造巖元素，伴生元素含量的各種分布的統(tǒng)計特征數(shù)

特征存在形式水溶性形式，可交換形式，次生礦物形式，硫化物形式，硅酸鹽形式

各種組合關系簡單的比值，各種相關系數(shù)，各種多元統(tǒng)計特征數(shù)，累加與累乘指數(shù)等

同位素特征6180,6%，87sr/86sr,208Pb/2。6Pb等

物理化學參數(shù)pH,Eh,T,P,加2等

指示元素就是天然物質中能夠提供找礦線索和成因指示的化學元素。所選擇的指示元

素，既可以是某一類礦床的礦化富集組分，亦可以是礦床的特征伴生組分。前者稱為直接指

示元素，后者稱為間接指示元素。

成礦元素：如Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo等；

伴生元素：如Ag、As、Hg、In、Cd、Ga、Ce、Co、Bi等。

運礦元素：如F、Cl、S、B等，這些元素往往和主要成礦元素形成易溶的絡合物，對

成礦元素的遷移起重要作用。

控礦元素：如K、Na,Ca、Mg等，它們組成緩沖體系，決定了熱液的pH條件，從而

控制者其它元素的沉淀與溶解。

最低濃集系數(shù)：以某一元素的最低可采品位除以該元素的地殼豐度，它表示形成相應礦

床所需要的起碼的富集倍數(shù)。（表主要成礦元素的最低濃集系數(shù)，P19）

指示元素的存在形式：

1）獨立礦物的形式。如方鉛礦是Pb的獨立礦物，辰砂是Hg的獨立礦物等。

2）金屬礦物和蝕變非金屬礦物中的混入物形式。主要是指礦物的類質同象混入物、固

溶體分離物等。如黃鐵礦中的銀、鉆含量隨黃鐵礦晶胞參數(shù)的改變而改變，是以類

質同象形式存在的典型離子。

3）被礦物顆粒表面吸附及被孔隙水溶解的形式。

選擇指示元素時，應當從兩方面加以考慮：一是指示元素的指示作用如何。所選擇的指

示元素所成異常能夠指示礦體的空間位置，或者指示找礦方向。所選擇的指示元素組合，能

夠區(qū)分礦異常與非礦異常。而且這些指示元素所成異常襯度較大，其規(guī)模也較大，易于發(fā)現(xiàn)。

一是元素在分析測試方面的經(jīng)濟效果。

如果直接指示元素分析方法的精度（精密度、靈敏度與準確度）和經(jīng)濟效果能夠達到要

求，那么首選直接指示元素。因為它可以直接地指示可能存在的礦化類型。例如，在找銅礦

時，效果最為顯著的指示元素為銅。

如果直接指示元素在地質效果和分析技術上均達不到要求，那么就選擇那些礦化組分伴

生的其它部分。例如，由于金元素的分析費用昂貴，加之金在地質體中含量一般是低微的，

因此以往運用勘查地球化學方法找金礦時，極少用金元素作指示，而往往用與金礦化相伴生

的其它元素作為指示。近年來，隨著金的微量分析技術的改進，提出了“依金找金”。即使

如此，也提出了利用伴生組分作為找金礦的指示。如利用碑、睇、跖汞、鉛、銅、銅、銀、

鋅及鐺等作為金礦化的指示，其找礦效果較之單一金元素作為指示的效果為好。這是因為，

這些伴生元素所成異常的范圍較之金元素的大，且探測深度也較大。再如，找鋸但礦床時，

很少用鋸留元素作指示。這是因為，在銀鑰的分析方面，尚缺少快速、靈敏的分析方法。所

以往往選擇鋰作為鋁礦化的指示元素。因為鋰的分析方法并不難，它的遷移能力大，所成異

常范圍較鋸留的大得多。

指示元素選擇的正確與否，直接地影響到找礦效果的好壞?？刹捎萌缦碌姆椒ㄟx擇指示

元素：

1）了解工作地區(qū)各類地質體（尤其是己知礦床及其圍巖）的物質組分特征，作為選擇

指示元素的參考。

如果是在已知礦區(qū)或礦化較好的地段進行勘查地球化學工作，一般說來，這些地段地質

研究程度提高，對各類地質體（如地層、巖漿巖及礦床等）物質組分的資料較為詳細。如果

是在新的地區(qū)工作，可能還沒有工作地區(qū)內各類地質體的物質組分的分析資料，則必須采集

各類基巖（包括各類礦石及蝕變圍巖）樣品，進行光譜全分析或采用其它分析方法，根據(jù)若

干樣品分析資料的統(tǒng)計結果，即可了解各類礦石和圍巖中物質組分特征，特別是微量元素的

組分特征，以此作為選擇指示元素的參考。

2）注意研究工作地區(qū)已知礦床的建造類型。一定建造類型的礦床，有其特征的元素共

生組合類型。例如巖漿巖的銅鍥疏化物礦床，其特征元素的共生組合為Cu-Ni-Co-S-XPt等，

斑巖銅礦特征的元素共生組合Cu-Ag-Mo-Au-Pb-Zn等。根據(jù)已知礦床建造類型的分析，有

可能確定指示元素的組合。

3）注意研究與搜集已知礦床單礦物中微量元素含量分布的資料。

單礦物中微量元素的分布資料，為指示元素的選擇往往能提供十分可靠的資料。例如，

班巖銅礦及夕卡巖銅礦床的黝銅礦中，往往是富含銀的，因此銀元素可作為這兩類銅礦床的

良好指示?鉛鋅礦床的方鉛礦中銀的含量也很高，閃鋅礦中鎘的含量也往往很高，因此銀、

鎘可作為鉛礦床的指示。

4）注意研究直接指示元素與間接指示元素的相關關系。為了正確地選擇伴生元素作為

找礦的指示元素，要根據(jù)礦石利巖石樣品中各類元素的分析資料，進行回歸統(tǒng)計計算，確定

元素之間的相關關系。例如，在班巖銅礦與夕卡巖銅礦中Cu-Ag、Cu-Au之間，蝕變鋸笆花

崗巖中Nb-Li、Ta-Li、Nb-Cs之間，往往是密切相關的，因此Ag及Cs、Li可分別作為銅礦

和鋁留礦床的指示。

5）參考國內外已有的地球化學找礦實例，結合自己欲找的礦床類型，初步地確定指元

素，并在以后的找礦實踐中加以檢驗所確定的指示元素是否正確。

此外，為了正確地選擇指示元素，了解自然界元素的共生組合規(guī)律，是非常必要的。表

1-3所列元素的共生組合，可供地球化學找礦的參考。

地球化學省

地球化學急變帶：不同塊體結合帶地段的兩側相同時代（準同時代）、相同成因類型，并與

深部殼幔相互作用有關的巖石、礦床、流體的同位素與微量元素體系存在顯著差異，在邊界

地段則表現(xiàn)出短距離的急劇變化。這些地段被稱為“同位素地球化學急變帶”（Geochemical

discordance或Steepzone）。它標志著具有重要構造與成礦作用含義的地球化學省邊界或

同位素邊界（Geochemicalboundary或Isotopicboundary）?

地球化學省劃分的發(fā)展過程：

人們對于地幔與地殼體系的不均?性認識經(jīng)歷了從垂向不均?性的認識發(fā)展到橫向不

均一性的認識。

對地球化學端元（Endmember）的認識：在早期階段，通過現(xiàn)代大洋與大陸玄武巖的

同位素組成研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)地幔中存在不同的端元組分，并確定至少五個以上的地幔端元

（HIMU,EMI、EMII、DM、PM）。這些地幔端元同時包含著垂向與橫向的不均一性的含義，

但對于他們在地球三維空間的分布特征與大小并不清楚。

地球化學域（Domain）的確立：隨著資料的積累增多，對地幔不均一性的認識逐漸有

了區(qū)域性的概念。我們常把存在特定端元組分的區(qū)域成為“域”：但對于它的范圍大小與邊

界是不十分清楚的，或者本身就具有模糊分布的概念。如關于“低溫成礦域"、“DUPAL異常

域”“特提斯域”等等的提法均是這一范疇。

地球化學?。≒rovince）的劃分：當?shù)厍蚧瘜W城進一步研究得比較詳細時，它的邊界

可以按一定的定義而被確定時，可稱為地球化學省。這些地球化學域可以是綜合的區(qū)域地球

化學指標，也可以是單一特征地球化學指標。如嚴格區(qū)別于其它區(qū)域的特定成礦省、同位素

省與年齡省等。但是劃分地球化學省的指標一般不是以水系或表土化探資料建立的化探異常

圖為基礎，也不以地表巖石組合的化學成分分布圖為基礎（一般只作為參考資料），而是以

能綜合反映巖石圈層圈構造與化學演化，并記錄與反映在現(xiàn)存狀態(tài)中的地球化學資料為基礎

進行三維到四維空間填圖。

地球化學省劃分的基本原則：

1、必須根據(jù)不同塊體中相同時代（或準同時代）、相同類型（在成因上為同一范疇），并與

深部作用有關的巖石、礦床、流體的同位素體系與元素組成體系的比較，同時在塊體邊

界存在顯著差異，表現(xiàn)出短距離的急劇變化。

2、由于同位素體系受到表生與疊加地質作用的干擾比元素體系小得多，因此地球化學省的

劃分應以多元同位素體系為基礎。同時在應用多元同位素體系資料時，必須進行同位素

多維空間的拓撲分析，合理地使用同位素矢量，以使不同年代、不同類型的樣品可調整

到同一尺度上進行填圖與比較。

3、在應用主、微量元素體系作為地球化學省劃分指標時，必須在較大范圍取大樣本的平均

值才能反映區(qū)域地球化學特征。同時最好應用元素比值或經(jīng)過以特定主元素（如MgO,

SiO?等）為基準的標準化處理的元素含量作為劃分的指標，消除巖石形成時結晶分異與

部分熔融程度差異產生的影響。

4、必須注意研究問題的尺度。地球化學省的劃分應著眼于具有一定大地構造尺度的塊體不

均一性，從全球背景著手。因此在方法論上應力求排除如巖漿過程，礦化區(qū)與非礦化區(qū)，

以及表生與人為過程帶來的不均一性等的影響，而要突出具有大地構造意義并具有顯著

性差異的地球化學指標。在討論地球的橫向化學不均一時，應注意到均一與不均一、正

常與異常都是相對的概念，是以討論問題的尺度與角度，以及數(shù)據(jù)的精確度為前提的。

如對一個大型礦床來說，他的內部從礦化前沿到主礦體鉛同位素組成會有相當大的變化

范圍，是很不均一的。但是它的主礦體鉛同位素組成又相當均一，而且與同一塊體內其

它大型礦均相一致，因此地球化學省的劃分必須應用主礦體的同位素組成。

5、為了從定性的地球化學域發(fā)展成為定量的地球化學省，嚴格的地球化學填圖和等值線處

理是重要的研究方法。但填圖必須要有較多數(shù)量和均勻分布的數(shù)據(jù)點。如目前鉛同位素

積累的數(shù)據(jù)較多，分布也相對較均勻，而且不同塊體之間相差的顯示度大，因此是確定

地球化學省的重要填圖方法。

地球化學省劃分的主要資料依據(jù)

1、地幔派生巖石，特別是玄武巖的鉛一鍬一鈦同位素與微量元素組成特征與分布規(guī)律；某

些主元素組成（如Fe、Na、Mg、Ti等）有時也可以被應用。這些資料為地幔區(qū)劃提供

了最基本的依據(jù)。

2、顯生宙花崗巖的同位素組成與微量元素組成，特別是全巖的鉉模式年齡、長石鉛同位素

組成與繼承鉆石的鈾一鉛年齡。這些數(shù)據(jù)可以區(qū)別出地殼形成的時間、大陸增長模式和

地殼的結構。

3、大中型礦床主礦體的礦石鉛同位素組成，小型鉛一鋅礦床及其礦化點的方鉛礦同位素組

成般也可以利用。大中型礦床的形成均存在這著不同程度的殼幔相互作用，因此礦石

鉛同位素組成包含著巖石圈與造山帶化學區(qū)劃的綜合信息。

4、區(qū)域基底地層泥質沉積巖的微量元素組成、鉉模式年齡與同位素組成初始值（在沒有初

始值的情況下可以用一組樣品的峰值或最低值）。它們可以為不同基底與地殼的對比提

供重要參考資料。

5、太古宙麻粒巖的同位素體系特征，特別是從鉛同位素組成計算出的變質前U值對于確

定塊體的古陸屬性有重要的定量指示意義。

6、區(qū)域新生代地幔包體與玄武巖的彩一鉉與鉛一鉛地質等時線（Geo-isochron）,它們可

以反映巖石圈的形成時間和不同塊體巖石圈演化上的顯著差異。

7、區(qū)域化探異常圖中具有明顯特征的元素或元素組合異常區(qū)，特別是通過偏提取技術（如

地氣、水溶液等）獲得的能反映深部元素運移信息的化探異常區(qū)。這些異常區(qū)可以作為

地球化學省劃分及其邊界確定的重要參考資料〉

8、與殼幔相互作用有關的深源流體（包括包裹體、原油、瀝青、鹵水、熱泉等）的同位素

體系特征。這些資料對于大的前陸盆地覆蓋區(qū)進行地球化學區(qū)劃將是特別重要的資料。

9、區(qū)域最老基底、主要地質事件（包括巖漿作用、區(qū)域與動力變質以及塊體碰撞）的年代

學資料。通過區(qū)域年齡填圖和年齡分布柱狀圖對比，獲得地殼地球化學區(qū)劃和邊界確定

的重要資料。

10、隕石學與天體化學的對比資料。比較行星學的研究方法為查明地球形成時可能出現(xiàn)

的不同天體組分區(qū)（即原始不均?性）提供了可能。

11、還應充分注意大地構造的區(qū)劃及其邊界。如塊體拼接的板塊縫合線，巖石圈結構經(jīng)

過調整后的克拉通邊界，大規(guī)模的走滑斷層與韌性剪切帶。地球物理場的特征及其梯度

帶常常與地球化學場的變化有相當?shù)耐叫浴Ｈ绲貧づc巖石圈的厚度，重力異常與磁異

常的正、負轉換帶，熱流的分布圖，六級以上淺源大地震的分布，以及各種地震波譜的

三維層析成像圖等等。

地球化學省劃分及其邊界確定的重要應用價值

地球化學省劃分及其邊界的確切厘定不但在地球科學理論發(fā)展上具有重大的意義，而且

同時對于資源與能源的尋找、開發(fā)，環(huán)境背景與污染源的確定，災害的預測，區(qū)域名優(yōu)產品，

防偽物質指紋的建立均具有十分重要的應用價值。

1、地球化學省的確定揭示了塊體在全球古大陸格局中的屬性。地球化學屬性要比古生物、

構造與地層屬性更具有定量性和可對比性。因此已為全球大地構造區(qū)劃和古板塊、泛大

陸重建研究的重要手段。

2、地球化學邊界揭示了塊體邊界殼幔相互作用的地球化學關系。它不僅將區(qū)域地球化學研

究與大地構造、地球物理研究有機結合起來，更重要的是它可以揭示巖石圈不同層次時

空演化，不但反映了不同塊體的拼接關系，而且進一步揭示了塊體結合以后巖石圈經(jīng)過

調整后的克拉通邊界關系。這是一般地質研究不能做到的。

3、地球化學急變帶（邊界）及與超大型礦床的分布有著密切的關系，急變帶的重大轉折端

常是大型一超大型礦床分布的密集區(qū)。因此詳細厘定急變帶的位置與走向不僅對于預測

與尋找超大型礦床具有現(xiàn)實意義，而旦為深入研究急變帶上的殼幔相互作用以及超大型

礦床的形成機理起著關鍵作用。

4、地球化學急變帶比地質觀察更精確地揭示了克拉通邊界的位置。克拉通邊緣前陸盆地靠

近克拉通邊界地段是重要的產油氣位置。因此厘定克拉通邊界的確切位置將會大大提高

油氣勘探效率。全國同位素省劃分與填圖已揭示出太平洋?。ū卑肭騾⒖季€區(qū)）微塊體

的邊界與油氣資源關系更加密切。因此地球化學省的劃分與邊界確定對油氣勘探、定位

也有重要的應用價值。

5、地球化學省的劃分確定了區(qū)域的地幔、地殼鉛同位素背景值，為不同區(qū)域開展隱伏礦深

度與規(guī)模預測提供了基本的模型參數(shù)。這些參數(shù)的確定也為不同塊體建立各自的鉛同位

素增長線和更正確地計算鉛同位素模式年齡提供了必要條件。

6、區(qū)域的元素與同位素的背景值的確定也是環(huán)境背景值的確定。通過同位素與元素比值的

示綜可以快速和低成本地定量評價某些無機污染的程度，并為污染源追蹤與判斷提供了

可能。

7、根據(jù)地球化學省可以建立特定產品與特定產地相聯(lián)系的同位素與微量元素指紋指標，即

以物質成分為基礎，也是極難仿制的“防偽標記:這種方法也為鑒定古文物的產地提

供了依據(jù)。

第三章地球化學異常的斛羚與評價

對于一些顯著的地球化學異常來說，因為它直觀、醒目，與異常源直接相關，有些甚至

就是礦體本身，所以解釋是比較簡單的。但是大量的異常，其性質、來源與地質意義并不能

輕易地說明。多年的化探工作實踐證明：發(fā)現(xiàn)異常易，異常評價難。一個地球化學異常發(fā)現(xiàn)

后，經(jīng)過幾年、幾十年才認識其價值，從而進行工作，找到了礦；或者通過其它途徑發(fā)現(xiàn)了

礦，反過來才知道早已經(jīng)由化探異常反映出來了。有時強而大的異常下面無礦或只有小礦，

而弱異常下面反而有大礦。當然這并不是說異常評價是不可捉摸的事，關鍵是要進行具體分

析。由于地質作用的長期性、復雜性，世界上找不出兩個完全一樣的礦床，更不存在完全一

樣的地球化學異常。然而根據(jù)某些共同特點，它們又可明顯地劃歸到一定的類型中去。

1、異常評價的一般原則和方法

早期的化探工作，把注意力全部集中在明顯的異常上，面對廣闊的背景地區(qū)甚至低緩的

異常則經(jīng)常忽略，使得異常變成一些孤立的圓圈，導致異常評價的簡單化。隨著經(jīng)驗的積累，

人們逐漸認識到異常與背景應當作為一個統(tǒng)一體來看待，廣義上說，異常評價實際上是對地

球化學資料進行全面的地質解釋。

異常評價成功有兩種情況：1）正確地肯定了異常的遠景，達到了預期的地質目的；2）

及時地對異常作出了否定評價，節(jié)省了勘探時間和資金。

異常評價失誤也有兩種情況：1）應該肯定的異常不敢肯定，延長了找礦周期，甚至失

掉了發(fā)現(xiàn)礦藏的機會；2）肯定了一些無意義的異常，導致驗證落空。

整個地球化學勘查工作的程序如圖所示.經(jīng)驗證明，就找礦工作的經(jīng)濟效益來說，分階

段的工作部署是上策，即先用快速低成本的方法覆蓋廣大面積，從中找出有利地區(qū)，再投入

詳細工作，直到發(fā)現(xiàn)礦床。近些年來，區(qū)域地球化學勘查在世界范圍內興盛，一個很重要的

原因就是廣大的地質工作者及政府部門認識到了這一策略。當然另外的原因是出于基礎地質

調查、環(huán)境保護及農牧業(yè)生產的需要。所以，區(qū)域化探異常的解釋遠遠超出了單純找礦的范

疇，需要由使用資料的部門本身來完成。下面的討論主要集中于找礦方面。

就找礦目的進行的異常評價，需要綜合考慮以下各方面的因素：

1）異常所在的地質部位。因為礦產的形成與分布，受巖性、時代、地質構造的控制。

特定的礦床，總是在特定的地質條件下產出，如斑巖銅礦總與淺成中酸性巖漿巖有關，鶴錫

礦床總與酸性巖漿巖有關，蝕變巖型金礦大都產在構造破碎帶內等等。在勘查地球化學方法

出現(xiàn)以前早已行之有效的地質找礦標志，如鐵帽、接觸帶、構造剪切帶、背斜軸部、圍巖蝕

變等，仍有很大的價值。實際上，地球化學異常也只是找礦標志的一種，只是原有標志的擴

展與延長。但是，在解釋異常時，不應當被動的套用地質資料，而應當采取積極主動的態(tài)度，

因為，一來地質資料可能不完備，甚至完全缺乏，根據(jù)化探結果修正地質圖的情況是經(jīng)常有

的；二來地球化學異?？赡芊从骋恍┬滦偷牡V床類型，它們的產出條件在地質文獻上是沒有

記載過的；三則地球化學異常對于解決一些地質問題有時很有價值，如追索斷層、測量斷距、

恢復原巖、判斷地層倒轉、推測沉積環(huán)境等等?？傊?，評價異常最好不要局限于異常本身，

而要著重于元素集中條件的分析，從中指出找礦方向。

2）異常所在的地表覆蓋物情況。因為這是覆蓋物的性質，決定了異常的來源、遷移距

離與方式，例如殘坡積物中的異常與運積物中的異常就有完全不同的性質。人工污染的異常

與外來覆蓋物掩埋異常都要根據(jù)對覆蓋物性質與厚度的研究才能識別。在野外，判斷覆蓋物

的來源，有時并不容易，需要進行地貌觀察，對疏松物進行仔細的研究（包括顏色、粒度、

分選性、磨圓度、巖石成分、礦物成分等），甚至要用物探方法或淺鉆測定其厚度。

3）當?shù)氐臍夂?、地形條件。通過這些資料了解指示元素表生性狀，淋失還是次生富集、

原生的共生關系是否受到破壞，有無表生的分帶情況，異常位移的可能方向與大小等等。

4）其它找礦方法的異常，特別是物探異常?；疆惓Ｖ饕ǖ氖菑姸刃畔?，而物探

異常主要包括廣度信息，兩者結合起來，就能提供比較全面的資料。

5）地球化學異常本身的特征。這是異常評價的出發(fā)點。主要內容包括異常面積的大小、

強度高低、變化梯度、元素的組合和分帶特點。

異常評價的內容，包括識別異常和解釋異常兩個方面。地球化學異?？梢杂貌煌臉?/p>

志在不同的空間尺度上去識別。一般來說，面積在幾百平方公里以上的地球化學區(qū)或省，并

不單純由地球化學測量結果來劃分。而主要是根據(jù)構造巖漿帶或特定大地構造單元再結合礦

床分布及區(qū)域地球化學資料來圈定。直接在地球化學圖上表現(xiàn)的一般只限于礦田、礦床、礦

體、分散礦化及其它地質體的異常。關于異常識別的方法，則主要是異常下限的確定，多元

統(tǒng)計分析的應用及各種制圖方法等，都是為了從原始分析數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)異常。異常評價則是從

異常本身的各種特征出發(fā)，結合地質、地形和其它方法的成果，運用有關異常形成和發(fā)育規(guī)

律的知識，盡可能地回答以下幾方面的問題：

1）引起異常的原因。

2）區(qū)分礦致異常與非礦異常。所謂礦致異常是指由工業(yè)礦體及其成礦作用形成的異

常，而不管其規(guī)模的大小；而非礦異常是指由特殊的巖石或地層引起的異常，無直

接找礦意義，但對于解決基礎地質問題可能有價值。

3）區(qū)分礦體異常與礦化異常。有爭論，具體問題具體解決。

4）提出詳查區(qū)及詳查方法。這是對區(qū)域性工作提出的要求。根據(jù)多元素區(qū)域化探成果，

完全有可能指出不同礦床的最有遠景的地區(qū)，此時，衛(wèi)星照片、航空物探資料及區(qū)

域性的元素分帶現(xiàn)象具有重要的指示作用。

5）說明哪些異常值得工程驗證及