地質(zhì)大勘查地球化學(xué)課件05水化學(xué)找礦、氣體勘查及生物勘查

地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系第五章

水化學(xué)找礦、氣體勘查及生物勘查勘查地球化學(xué)本章內(nèi)容第一節(jié)水化學(xué)找礦第二節(jié)氣體勘查地球化學(xué)第三節(jié)生物勘查地球化學(xué)第一節(jié)水化學(xué)找礦一、水化學(xué)異常的基本概念二、水化學(xué)異常的形成三、幾種主要類型礦床的水化學(xué)異常特點(diǎn)四、水化學(xué)異常特點(diǎn)及其評價(jià)問題第一節(jié)水化學(xué)找礦由于地下水可帶來潛水面附近的礦化信息，因此是找深部盲礦的有前景的方法。特別是不受覆蓋物的限制，成為覆蓋區(qū)找隱伏礦的重要方法。一個(gè)水樣，匯集了匯水區(qū)的綜合信息，與水系沉積物異常形成機(jī)理相似，故而有人又稱水分散流，成為區(qū)域找礦的重要方法之一。廣泛的地球化學(xué)標(biāo)志：金屬陽離子、陰離子和陰離子團(tuán)的含量水介質(zhì)的pH、Eh某些亞穩(wěn)態(tài)過渡性離子種類，如S2O32-、HS-等。溶解度極低，再加上水的稀釋作用，所以水文地球化學(xué)異常的濃度值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于巖石、土壤地球化學(xué)異常的含量值，低至ppb級。水文地球化學(xué)異常的研究及其找礦效果,在很大程度上取決于分析測試的水平及水文地質(zhì)方面的知識。二、水化學(xué)異常的形成1．礦物的溶解作用2．電化學(xué)溶解3.微生物的作用某些金屬硫化物及硫酸鹽在水中的溶解度

硫化物溶解度（mg/L)硫酸鹽溶解度(g/L)ZnSMnSNiSFeSPbS

3×10-103×10-101×10-103×10-103×10-10

ZnSO4MnSO4NiSO4CoSO4FeSO4PbSO4CuSO4

531.2393274.8265.8157.00.04172.0

2．電化學(xué)溶解具有不同導(dǎo)電性的和不同電極電位的礦物相互接觸，就構(gòu)成一對天然“原電池”。低電極電位的礦物相當(dāng)于陰極，高電極電位的礦物相當(dāng)于陽極。在兩極上的化學(xué)作用表現(xiàn)為：陰極：MeS－2e→Me2+＋S0

陽極：MeS＋2e→Me0＋S2-如果水溶液偏酸性（pH<5），溶液中有較多H+，則出現(xiàn)：S2-＋2H+→H2S如果溶液中pH偏高，H+較少，則出現(xiàn)：S2-＋2H+→HS-當(dāng)pH在5—10之間時(shí)，則既可能出現(xiàn)H2S，也可能出現(xiàn)HS-，其數(shù)量隨pH而變化。當(dāng)水體中有較多游離氧時(shí)，可能產(chǎn)出H2SO4：2H2O＋2S2-＋3O2＝2H2SO4或H2S＋2O2＝H2SO4上述化學(xué)過程表明，處于陰極的低電極電位礦物溶解了。電極電位增加的序列是閃鋅礦—輝鉬礦—方鉛礦—鎳黃鐵礦—黃銅礦—黃鐵礦—白鐵礦等。自然金常被認(rèn)為是化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的礦物，但是自然金與黃鐵礦的電極電位相比，幾乎任何情況下，都比黃鐵礦低，可以推知自然金是極易產(chǎn)生化學(xué)溶解的礦物。3．微生物的作用微生物活動(dòng)通過分泌有機(jī)酸和生物觸媒，加速礦物分解。并且在長期的地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，微生物具有在不同環(huán)境下生存的能力。目前，對硫化物礦床中微生物的作用研究較多，已發(fā)現(xiàn)多種嗜硫桿菌和嗜鐵桿菌，前者能將硫化物中的硫氧化成硫酸根形式的正六價(jià)硫，使硫溶解，故又稱脫硫桿菌。后者能將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，高價(jià)鐵的硫酸鹽又能進(jìn)一步促進(jìn)硫化物的氧化溶解：2MeS＋2Fe2(SO4)3＋3O2＋2H2O＝MeSO4＋4FeSO4＋2H2SO4中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2023年4月29日嗜硫桿菌BacillusMegatherium在110—140晝夜時(shí)間里可溶解金1.54—2.15mg/L。三、幾種主要類型礦床的水化學(xué)異常特點(diǎn)1．金屬硫化物礦床的水化學(xué)異常黃鐵礦其氧化反應(yīng)如下：2FeS2＋7O2＋2H2O＝2FeSO4＋2H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生的H2SO4可加速硫化物的溶解：

Me+H2SO4=MeSO4+H2S常見的黃銅礦、閃鋅礦、方鉛礦等硫化物氧化，一般情況下形成硫酸鹽而不形成硫酸，其反應(yīng)過程如下：CuFeS2（黃銅礦）＋4O2→FeSO4＋CuSO4

ZnS（閃鋅礦）＋2O2→ZnSO4

PbS（方鉛礦）＋2O2→PbSO4但是，當(dāng)金屬礦區(qū)的地下水中同時(shí)存在H2SO4、Fe2(SO4)3和CuSO4時(shí)，可使上述硫化物反應(yīng)產(chǎn)生游離的硫酸和硫化氫：MeS＋H2SO4＝H2S＋MeSO42MeS＋2Fe2(SO4)3＋2H2O＋3O2＝2MeSO4＋4FeSO4＋2H2SO4這使得很多金屬硫化物礦區(qū)的地表及地下水的pH值降低，SO42-含量增高，并富集金屬離子。地表及地下水中金屬元素的含量，不僅取決于元素化合物的溶解度，還決定于化合物的水解條件。某些鹽類的水解產(chǎn)物是難溶的氫氧化物，因而也就影響該元素在水中的含量。金屬硫化物礦床水文地球化學(xué)異常具有如下基本特征：①水的pH值較低.②水中SO42-的濃度相對較高。③水中成礦金屬元素及其伴生元素的含量增高。2．鹽類礦床的水文地球化學(xué)異常鹽類礦床的組成礦物，石鹽、鉀石鹽、光鹵石、雜鹵石、鉀鹽鎂礬等在水中具有很大的溶解度，不需經(jīng)過氧化即可轉(zhuǎn)入溶液，因此，鹽類礦床附近很容易形成水化學(xué)異常。鹽類礦床水文地球化學(xué)異常的共同特征如下:：①礦區(qū)地下水或泉水的水化學(xué)類型，主要是高礦化度（＞5g/L）碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物型水。②出現(xiàn)以堿金屬和鹵素元素為主的水化學(xué)異常。四、水化學(xué)異常特點(diǎn)及其評價(jià)問題1．水化學(xué)異常組分的遷移形式元素在水中的遷移可能有多種形式，地下水中主要呈離子的真溶液遷移，其次是膠體遷移，地表水中則有相當(dāng)部分呈懸浮物遷移。T.W.Hamilton（1983）等人在澳大利亞的研究表明，懸浮物金在金礦田地表水中可達(dá)50%左右，但與溶解部分相比，盡管懸浮物部分含量高，但變化不定、無規(guī)律，對水化學(xué)找金礦無實(shí)際意義。而溶解部分的含量隨遠(yuǎn)離礦體而規(guī)律下降，對金礦床有較好的指示意義。水介質(zhì)中元素存在的形態(tài)，價(jià)態(tài)反映了不同的來源和環(huán)境。水介質(zhì)的環(huán)境條件（pH、Eh還原劑，有機(jī)質(zhì)等），嚴(yán)重影響元素的遷移沉淀。美國威斯康辛區(qū)的西南部“鋅區(qū)”—富含Zn的泉水四周，在不到100米的距離內(nèi)，水中鋅含量降低了20倍?？梢姡瘜W(xué)異常含量的衰減較分散流強(qiáng)烈得多。2．水化學(xué)異常的另一特點(diǎn)是水中異常濃度低，但異常襯度高。

一般襯度高，異常清晰，這是因?yàn)楸尘皡^(qū)中缺乏硫化物，硅酸鹽一般化學(xué)風(fēng)化弱.

3．水化學(xué)異常的動(dòng)態(tài)特征（1）礦體產(chǎn)于潛水面之上的包氣帶內(nèi).（2）礦體跨越潛水面。這是一種常年均可檢出的水異常.（3）礦體產(chǎn)于潛水面之下的飽水帶中..成為波動(dòng)型水化學(xué)異常。

4．水化學(xué)異常與礦體空間關(guān)系水化學(xué)異常一般都不與礦體直接關(guān)聯(lián)，遷移距離較遠(yuǎn)，必須與異常的地形地貌和水文地質(zhì)特征相結(jié)合進(jìn)行分析解釋推斷。中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2023年4月29日五、水文化學(xué)找礦的工作方法六、水化學(xué)測量在找礦中的應(yīng)用中等切割的地區(qū)，水系發(fā)育，特別是水系受地下水補(bǔ)給。一般來說，井水、泉水多由地下水補(bǔ)給，一級水系在旱季也主要由地下水補(bǔ)給，旱季采樣主要反映了深部礦化信息。中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2023年4月29日找礦實(shí)例CACu異常SO42-異常pH異常第二節(jié)氣體勘查地球化學(xué)一、概述二、氣體異常的形成三、汞氣異常四、氦氣異常五、其他氣體異常六、地氣或納米金屬異常一、概述氣體勘查地球化學(xué)是通過系統(tǒng)測量大氣或壤中氣的氣體成分特征，發(fā)現(xiàn)異常進(jìn)行找礦。由于氣體穿透力強(qiáng)、擴(kuò)散迅速，反映深度大，人們一直寄希望于用它來找深部盲礦和隱伏礦。特別是在厚層覆蓋區(qū)，其它方法受到限制時(shí)，氣體地球化學(xué)方法就更被重視。氣體勘查地球化學(xué)中研究應(yīng)用較多的是烴類氣體找石油天然氣，He、Rn用于找鈾礦，汞氣、SO2、H2S、COS(羰基硫,別名硫化碳酰)和其它含硫氣體，以及CO2、O2氣異常用于找金屬硫化物礦床、金銀貴金屬礦床。其中，應(yīng)用較成功的是烴類氣體直接找油氣田，汞氣異常找硫化物礦床以及He、Rn找鈾礦。含硫氣體、CO2等氣體作為輔助性指標(biāo)，在氣體勘查地球化學(xué)中也有較廣泛的應(yīng)用。根據(jù)測量對象和采樣方法的不同，氣體勘查地球化學(xué)通常有三種方法：1．土壤氣體測量，亦稱壤中氣測量。2．近地面氣體測量，在地面行進(jìn)中，抽吸氣體測量。3．航空氣體測量：用裝有高靈敏度儀器的飛機(jī)低空飛行，進(jìn)行氣體采樣分析。二、氣體異常的形成深成氣是深部地質(zhì)作用，主要是由巖漿脫氣作用和放射性衰變作用產(chǎn)生的氣體。前者主要以CO2、CO、CH4、H2S、CS2、H2等還原氣體為主，后者主要是惰性氣體。表成氣體則是在水、陽光、游離氧、生物作用下形成的，當(dāng)然也包括有放射性衰變形成氣體。由于地質(zhì)條件不同，表成氣體種類差異很大，碳酸鹽巖地區(qū)，重碳酸鹽分解形成以CO2為主的氣體；有機(jī)質(zhì)豐富的地層及疏松沉積物，細(xì)菌活動(dòng)強(qiáng)烈，產(chǎn)生大量有機(jī)氣體，缺氧條件形成CH4及其它碳氧化合物，富氧條件則形成CO2為主的氣體。金屬硫化物氧化，則形成各種含硫氣體。氣體異常的來源，主要有以下三種：1．原生成礦作用的內(nèi)生氣體這類氣體異常由于氣體成分與背景大氣無明顯組分差別，加之原生氣體有限、長期散失后，異常襯度變低。并無實(shí)際價(jià)值。2．礦石氧化的表生氣體金屬硫化物在表生帶氧化時(shí)，能形成H2S、SO2、CO2、COS、(CH3)2S（二甲硫）、CS2以及(CH3)2Se、(CH3)3As等。

2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+H2SO44FeS2+2H2SO4+O2→2Fe2(SO4)3+2H2OZnS+H2SO4→ZnSO4+H2S↑FeS2+Fe2(SO4)3→3Fe(SO4)+2S2S+2O2→SO2↑氧化產(chǎn)生的硫酸和硫酸鹽如遇圍巖中的碳酸鹽反應(yīng)生成CO2：

H2SO4+CaCO3→CaSO4+H2O+CO2↑2CaCO3+2CuSO4+H2O→Cu(CO3)(OH)2+2CaSO4+CO2↑氣體形成后，并不能永久存在下去，它們可能因溶于水，或相互反應(yīng)、分解而消失。據(jù)蘭德爾（1977）的研究，COS最為穩(wěn)定，壽命達(dá)600天，而H2S僅存留一天，(CH3)2S是三天，SO2只有九天，CS2是40天。汞是硫化物礦床中普遍伴生的元素，表生氧化作用中，普遍有汞氣異常形成。鹵族元素是成礦熱液中重要的絡(luò)合劑，它們往往以成礦的殘余溶液中的離子運(yùn)移到礦上圍巖中，形成外帶異常。在富含鹵族元素的金屬礦床上方壤中氣或大氣中，能形成鹵族氣體異常。3．放射性衰變形成的射氣異常由鈾、釷礦物衰變形成He和Rn是鈾、釷礦床上的典型射氣異常成分，利用氡氣和徑跡探測技術(shù)能成功地探測200米以下的含鈾礦床。粒子是放射性衰變過程中從原子核內(nèi)放射出的一個(gè)粒子，它是氦的原子核，由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成。粒子穿過物質(zhì)時(shí)可留下痕跡，痕跡數(shù)量與放射性礦物含量有關(guān)。利用硝酸纖維薄膜或醋酸纖維薄膜來記錄粒子的行蹤，稱為徑跡測量。此法稱杯法測量。三、汞氣異常汞是典型的親硫元素，在內(nèi)生熱液作用中與Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd、In、T1以及As、Sb、Bi、Se、Te等密切伴生，主要以類質(zhì)同象賦存于許多金屬硫化物中，低溫階段還能形成自己的獨(dú)立礦物。地表大氣中，汞的背景含量為0.2-10ng/m3，火山氣中常高達(dá)幾百—幾千ng/m3，金屬硫化物礦區(qū)大氣則常為30-1000ng/m3。1．汞氣異常的形成在內(nèi)生過程中汞及其化合物呈氣態(tài)遷移，這是可以相信的，但那時(shí)形成的氣體異常，早已消失殆盡，現(xiàn)在實(shí)際觀察到的氣體異常都是新生的。一切含汞量高的地質(zhì)體，都可能成為汞氣異常的來源。（1）硫化物礦床，（2）氧化物礦床，（3）富汞巖石，（4）地?zé)崽?，?）油氣田，（6）人工污染源。（1）硫化物礦床只能在150℃以下的低溫中晶出，據(jù)此，可以把硫化物礦床分為高溫和低溫兩類。在高溫礦床內(nèi)，汞主要在礦床外圍，礦體本身含汞較低。低溫硫化物礦床則相反，礦石中含有很高的汞，除了獨(dú)立礦物辰砂外，淺色閃鋅礦是汞的主要賦存礦物，此時(shí)汞氣異常的形成主要來自礦床本身的氧化。（2）氧化物礦床汞異常并不來自含氧礦物本身，而仍舊是來自伴生的硫化物。因?yàn)榛烊胙趸锏墓茈y在地表?xiàng)l件下轉(zhuǎn)換成氣體。（3）富汞巖石碳質(zhì)巖石、磷塊鹽巖石、富堿巖漿巖、富鐵錳質(zhì)巖石等有時(shí)可含較高的汞，它們的平均含量低于礦石，但由于總量大，可形成汞氣的高背景帶。在構(gòu)造有利地段，也能富集成局部高異常點(diǎn)，形成非礦異常。（4）地?zé)崽铮?）在油氣田上的汞氣異常也引起有關(guān)單位的重視，可成為尋找油氣田的輔助方法。（6）人工污染的汞氣，則來自燃燒礦化燃料及某些消耗汞的化工工業(yè)。在北京一個(gè)氯堿工廠的周圍大氣中，曾檢測到300ng/m3以上的汞濃度，沿著風(fēng)向伸展達(dá)一公里以上。石灰窯的上空也曾觀察到汞的異常。有些金礦的提煉采用汞齊法，此時(shí)在現(xiàn)場可以造成很高的汞氣濃度。汞蒸氣形成的機(jī)制，歸納起來有下列幾種：

（1）自然汞及辰砂的蒸發(fā)與升華。（2）汞的不均衡反應(yīng)：[Hg2]2+→Hg0+Hg2+不能自發(fā)進(jìn)行，需要消耗能量，可能來自陽光和微生物活動(dòng)，因此，這一反應(yīng)主要在地表進(jìn)行。（3）無游離氧時(shí)的硫化物氧化亞鐵或原生硫化物中“欠價(jià)”化合物的還原作用：

2Fe2++Hg2+→2Fe3++Hg0Pb(1+δ)S+δHgS→(1+δ)PbS+δHg0（4）游離氧的氧化作用S2－氧化成S6+，共放出8個(gè)電子，可還原4個(gè)Hg2+很可能這種還原過程是分階段進(jìn)行的。第一步把Hg2+還原成Hg+，然后通過不均衡反應(yīng)生成Hg0。

2．汞氣異常的觀察及影響異常

形成的因素由于汞蒸氣濃度極低，干擾測定的因素又多，所以通常要將被測氣體通過一種選擇性捕汞裝置，使汞濃集并與干擾分離。我國最常見的是金絲捕汞管。對捕汞管的要求是吸收與釋放效率高，各管間的一致性好，壽命長。影響汞氣異常發(fā)育的下列因素：（1）地質(zhì)條件（2）土壤厚度與性質(zhì)（3）氣候條件（4）工作條件的一致性實(shí)際工作中，只要二次異常存在，范圍相似即可，而含量高低影響因素較多，不可過于苛求。中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2023年4月29日3．壤中汞氣異常的一般特點(diǎn)與應(yīng)用4．汞氣測量的一些其他方法（1）近地表大氣取樣（2)熱釋法熱釋法是對固體樣品（土壤、巖石或單礦物）進(jìn)行加溫，同時(shí)記錄不同溫度下?lián)]發(fā)出來的汞量。在熱釋曲線中特別有意義的是150℃左右的峰，這無疑是吸附的原子態(tài)的汞，這部分的汞可以用簡單的裝備，大量的測定，將能提出有價(jià)值的找礦信息。（3）離子汞法這實(shí)際上是一種冷提取法，即把一定量的土壤樣品用硫酸亞錫溶液處理，測定在常溫下釋放出來的汞。（4）減壓釋放法將樣品置于密閉管子內(nèi)，通過降壓使吸附的汞釋放出來。不同吸附強(qiáng)度的汞，將在不同的負(fù)壓下釋放出來。據(jù)測定，減壓釋放的汞，只占樣品中全汞的千分之一，但更能反映下伏礦化情況。四、氦氣異常He實(shí)際上就是獲得電荷的質(zhì)點(diǎn)，每一個(gè)238U、235U、232Th原子蛻變成最終Pb的穩(wěn)定同位素后，分別放出8、7、6個(gè)He原子核（α質(zhì)點(diǎn)）。He的測定需用質(zhì)譜儀.He氣的觀察方法有：1）壤中氣測量；2）水中氣測量

；3）泥漿中氣體.用一密閉的半透性容器，最方便的是用乒乓球，埋于泥漿中，若干時(shí)間后抽取球內(nèi)氣體注入質(zhì)譜儀測定。

He氣測量在我國開展尚不普遍，主要是儀器還不普及。五、其他氣體異常1．O2/CO2異常早在1954-1956年間就在蘇聯(lián)提出來了，他們在硫化物礦床上的0.4-2.5m深處的壤中氣內(nèi)發(fā)現(xiàn)了O2下降和CO2升高的現(xiàn)象。硫化物氧化消耗氧，氧化產(chǎn)物中硫酸與圍巖或脈石礦物中的碳酸鹽作用生成CO2。這兩個(gè)反應(yīng)可概括成：（以黃鐵礦為代表）2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4H2SO4+CaCO3→CaSO4+CO2↑

+H2OCO2產(chǎn)生的原因很多，所以異常解釋困難。作為擴(kuò)大氣體測量的種類，有利于綜合解釋，對這二種氣體的測量工作是值得開展的。2．含硫氣體研究從天然吸附劑—土壤中解脫含硫氣體的找礦方法。其方法是在野外用嚴(yán)密的塑料瓶取表層土壤樣品，到實(shí)驗(yàn)室后，在80℃下加熱，抽取樣品容器頂部的氣體注入氣相色譜儀進(jìn)行分析。他們的初步結(jié)論是各種含硫氣體的分子形式的鑒別并沒有對找礦有多少幫助，而含硫氣體的總量則是很好的找礦指示。試制簡易的只分析含硫氣體總量的輕便色譜儀。美國的泰勒等,根據(jù)計(jì)算，應(yīng)釋放的氣體按多→少的次序?yàn)椋篐2S、COS、CS2、CH3SH、(CH3)2S2、SO2及S2。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果，只有CS2及COS二種氣體。但實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明硫化礦物特別是黃鐵礦氧化時(shí)，能產(chǎn)生足以檢測到CS2及COS，而且水份飽和時(shí)，產(chǎn)生的速度更快。而SO2只能在極其干燥的條件下生成，一旦遇到水份，就溶解了。因此H2S及SO2都不是很好的氣體指標(biāo)，相反CS2及COS是最好的指示硫化礦床的含硫氣體。3．氡氣異常氡氣測量雖然應(yīng)用歷史較久，但只限于找鈾礦。六、地氣或納米金屬異常1．研究簡況以上介紹的傳統(tǒng)意義上的氣體地球化學(xué)異常，是以氣態(tài)分子狀態(tài)存在于大氣中的異常。上一世紀(jì)七十年代后期，國外一些勘查地球化學(xué)家和勘探公司在氣體勘查地球化學(xué)方面另辟溪徑，不局限于氣體分子本身的研究，開始對氣體攜帶的固體物質(zhì)進(jìn)行觀測，這就是地氣測量技術(shù)。2．地氣異常的形成現(xiàn)在多數(shù)人認(rèn)為是由于地球深部的脫氣作用，放射性衰變作用，以及熱穩(wěn)定性差的組分、含水礦物在熱力作用下形成的水蒸氣以及各種次生氣體，在地球表層產(chǎn)生微氣流，形成氣體地球化學(xué)場。深部氣流上升，攜帶上來微粒固態(tài)物質(zhì)（主要是納米級物質(zhì)）。處于納米尺度的物質(zhì)（0.1—100μm）的物理化學(xué)性質(zhì)與其固體結(jié)晶物質(zhì)有很大的不同。由于其微粒極小，表面積極大，表面原子越多，具有更大的無序度。因而，表面活性越強(qiáng)，更接近于氣體性質(zhì)，呈所謂“類氣體”物質(zhì)。這就是納米物質(zhì)的界面效應(yīng)。因此，納米物質(zhì)具有極高的化學(xué)活性和擴(kuò)散速度，當(dāng)有地氣流上升時(shí)，極易將其攜帶至地表。3．地氣異常的觀查主動(dòng)富集法：富集劑多用塑料泡沫，對Au、Ag、As、Sb、Ni、Co、Cu、Pb、Zn、Mn等金屬均有較強(qiáng)吸附能力。使用前用3%王水或2%的高純度硝酸浸泡24小時(shí)，洗去雜質(zhì)。被動(dòng)富集法：土壤中挖坑60-80cm，將塑料漏斗倒置，出口處放置泡塑吸附劑，留一小縫，外罩塑料杯防止污染。近地表20cm處覆蓋塑料薄膜防雨。一般放置時(shí)間24-25天。4．實(shí)踐與應(yīng)用王學(xué)求等，2011中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2023年4月29日王學(xué)求等，2011中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2023年4月29日王學(xué)求等，2011第三節(jié)生物勘查地球化學(xué)一、生物地球化學(xué)異常概念二、生物地球化學(xué)異常的基本特征三、生物勘查地球化學(xué)工作方法四、地植物學(xué)異常五、遙感地植物學(xué)異常一、生物地球化學(xué)異常概念生物與其生存環(huán)境是一個(gè)統(tǒng)一體。當(dāng)土壤、巖石、水體及大氣中存在地球化學(xué)異常時(shí)，必然會(huì)對生長在其中的生物發(fā)生影響：出現(xiàn)特殊的種屬以至植物區(qū)系。相應(yīng)地在勘查地球化學(xué)中把前者叫做生物地球化學(xué)異常，后者叫做地植物學(xué)異常。二、生物地球化學(xué)異常的基本特征1．灰分在植物體內(nèi)的含量新鮮的植物，一般含水75—90%，干燥物質(zhì)占25—10%，干燥物質(zhì)中，氧占42%，碳占45%，氫占6.5%，這三者通過灰化除去，留下約6.5%的灰份。實(shí)際含量隨植物的品種、器官、年齡而變。植物灰份的基本化學(xué)成分是磷酸鹽及硝酸鹽，再加上少量硅酸鹽、碳酸鹽、氧化物及氯化物。這些化合物形式可能并不是植物體內(nèi)的原始存在形式，而只是在灰化時(shí)形成的。2．植物灰分的化學(xué)成分土壤中的含量與植物灰份中的含量之間的一般關(guān)系如下圖所示。在圖上可分出三個(gè)區(qū)域，當(dāng)土壤中的含量不高時(shí)，兩者呈現(xiàn)某種正相關(guān)關(guān)系（Ⅰ區(qū)）；當(dāng)土壤中的含量達(dá)到一定濃度時(shí)，灰份中的含量呈現(xiàn)某種飽和趨勢（Ⅱ區(qū)），這說明植物對該元素的生理要求已經(jīng)滿足，從而抗拒過多地吸收；當(dāng)土壤中的含量過高時(shí)（Ⅲ區(qū)），灰份中的含量急劇上升或反而下降，此時(shí)植物發(fā)生中毒癥狀，甚至枯黃。然而有些植物，卻能逐步適應(yīng)這種條件而形成新的品種，成為指示植物。Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)Ⅲ區(qū)土壤植物蘇聯(lián)學(xué)者А.л.Кoвалевский（1984）的研究表明，不同生物種屬具有生理—生物化學(xué)屏障的自我保護(hù)功能，并將生物體分為四類：

a.非屏障生物，其含量與土壤介質(zhì)中元素含量（可溶解吸收部分）成線性比例，是一種無障礙吸收的生物。對于礦產(chǎn)勘查來說是最優(yōu)選擇的種屬。b.半屏障生物，富集限度為30—300倍，具有良好的礦產(chǎn)勘查意義。c.屏障生物，富集限度為3—30倍，礦是勘查能取得滿意的效果。d.背景障生物，與生物生長土壤背景接近的富集能力。3．植物對金屬元素的吸收據(jù)植物生理學(xué)研究，植物可以通過根系及葉子兩條渠道獲得養(yǎng)料，當(dāng)然以前者為主。植物根系吸收土壤中的化學(xué)元素，主要是在根尖進(jìn)行的，植物只能吸收溶解狀態(tài)的成分，然而，像Si、Ti、Au這一類化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定的元素能在植物灰份中存在，使人們猜想，可能植物根尖能分泌某些有機(jī)或生物觸媒使局部范圍的離子交換與化學(xué)溶解大大地加速。進(jìn)入植物體內(nèi)的元素有不同的情況。一類是所謂營養(yǎng)元素，早在上世紀(jì)末，就已知C、H、N、O、P、S、K、Ca、Mg、Fe、B、Cl、Cu、Mn、Zn及Mo對所有植物是必不可少的，各元素都有一定的植物生理功能，如Ca用于穩(wěn)定細(xì)胞膜；Cu、Mn、Zn、Mo是活化植物酶所必需的；S組成蛋白質(zhì)；Mg含在葉綠素中等等。顯然，這部分含量沒有找礦意義。通過木質(zhì)部向上運(yùn)移至葉子，但根中不是盲目的輸送，而是有區(qū)別地把多余部份阻留在根部。當(dāng)葉子快落時(shí)，一些元素倒流回木質(zhì)部。這就造成灰份中元素含量的季節(jié)性變化。4．影響植物吸收的因素（1）植物的種屬（2）植物的器官（3）植物器官的年齡（4）器官的健康狀況（5）土壤的pH值（6）植物的根系（7）樣品的取向（8）植物器官內(nèi)元素的分布（9）地下水狀況（10）互促互斥元素的存在

三、生物勘查地球化學(xué)工作方法1．礦種和工區(qū)的選擇根據(jù)現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料，能產(chǎn)生生物地球化學(xué)異常的元素有：Ni、Co、Zn、Cu、Sn、Ag、Hg、Cr、Mn、Fe、Au、W、Mo、V和U等，特別是多金屬硫化物礦床，氧化形成易溶金屬離子，有利于植物吸收產(chǎn)生生物地球化學(xué)異常，而分析過的元素還不止這些，如As、Se、Te、I等伴生元素也應(yīng)列入。對于典型重砂礦物中的元素，雖然難溶于水，但仍能形成生物地球化學(xué)異常，很可能是某種未知的生物化學(xué)過程所致，如Au的生物地球化學(xué)異常，曾經(jīng)引起相當(dāng)多的研究。2．試驗(yàn)工作通過試驗(yàn)工作，要確定工作地區(qū)主要植物種屬的分布情況及它們的生物積聚系數(shù)，以便選定取樣種屬。3．取樣方法取樣季節(jié)以春、秋為好，因?yàn)榇杭靖鞣N植物生長旺盛，微量元素的需要量或挾帶量大，而秋季則種子趨于成熟，葉子行將凋落，植物灰份的含量較高。4．樣品加工與分析一般的步驟包括：干燥—研細(xì)—稱重（W1）—灰化（400℃—500℃）—稱重（W2）—分析。灰化過程一方面要保證徹底，不留碳質(zhì)，另一方面要防止微量元素的損失。注意不要讓樣品著火，但又要保證有足夠的氧氣供應(yīng)使有機(jī)物徹底分解。通常在450℃溫度下灰化損失最小。如要分析揮發(fā)性元素，如As、Hg等，則最好用濕法硝化，即用強(qiáng)烈的無機(jī)酸如過氯酸—硝酸，硫酸—硝酸來破壞有機(jī)物。5．異常的解釋四、地植物學(xué)異常1．指標(biāo)植物某些植物與一定的地質(zhì)條件相聯(lián)系。這種植物叫指示植物。海州香薷（rú）（銅草）為一年生草本植物，銅草喜弱酸性砂質(zhì)含Cu400ppm以上的土壤，而且隨著土壤中Cu含量升高及pH降低，由稀疏高大多分枝的植侏變?yōu)槊芗环种Φ氖菪≈仓?，并且紅色調(diào)加重，甚至幼年植株的莖已呈暗紫色。鈾礦指示植物箭葉堇菜。瞿（qú）麥的線條圖，它是長江中下游地區(qū)鉛—鋅礦化的指示植物。中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2023年4月29日瞿麥花中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2023年4月29日中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院地球化學(xué)系制作，2023年4月29日雙子葉植物；五椏果亞綱；科名：堇菜科Violaceae

一年生無毛草本；莖高約30厘米，多分枝。基生葉有長柄，葉片近圓心形；莖生葉卵狀長圓形或?qū)捙樞?，邊緣有圓鈍鋸齒