土壤测量工作方法 (2).ppt
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1、土壤地球化学测量工作方法,2006年3月11日,蔡以评,土壤地球化学测量工作方法,1.概述 2.土壤中次生异常的形成 3.土壤异常与矿体的关系 4.工作设计 5.野外工作方法,1.概述,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)。 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。 (一)次生异常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
2、松覆盖物、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。 (二)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,把次生异常分为晕、扇与流。,2. 土壤中次生异常的形成,次生晕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。 (一)岩石的表生风化作用 表生环境特点是温度与压力低、水充足且游离氧与二氧化碳的浓度高。使深
3、成环境内形成的稳定矿物,到了次生环境就会变得不稳定,发生表生风化作用,有三种主要类型:物理风化、化学风化及生物风化。 (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,其结果最终导致土壤的形成。 1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、岩屑及原岩矿物 )、表生风化作用形成细粒的风化产物,及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冲刷带来的盐类矿物。,2. 土壤中次生异常的形成,2土壤的结构在垂直剖面上组成了在性质上与组分上相互各异并与下伏的母质亦不相同的土层。这些层位在一起构成了土壤剖面。 土壤结构及发育程度与气候、地形、地貌、水文、植被等环境条件密
4、切相关 。 大多数土壤剖面是由三个主层位组成,从地表向下,这些层位分别用A、B、C表示(图3-2-4 ) 。,土壤垂直向下一般可分A(淋溶层)、B(淀积层)、C(母质层)与D(未风化基岩) 四层。 土壤地球化学测量就是采集土壤样品(主要采B层),研究元素在土壤中的分布和变化规律,发现土壤中与矿有关的异常,以发现矿化带和矿床(体),达到找矿目的。 土壤测量在矿点检查和物化探异常详细检查中被广泛应用。,2. 土壤中次生异常的形成,3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; 次生矿物及其中的次生混入物; 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; 自
5、由离子或自由分子状态。 (三)次生分散分散是各种过程作用的结果,大致可以分机械的与化学的两类。 1碎屑异常的形成: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。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。,2. 土壤中次生异常的形成,当大块疏松层的灾变性位移或地滑发生时,地球化学土壤异常可以完全被瓦解、移位或埋藏,如图3-2-5所示。受潜动与地滑作用而沿山坡向下移动的碎块物质趋于堆积在山
6、坡脚下。相当厚的运积物或塌积物可以以这种方式生成。由此看来,地滑在地球化学解释推断中具有重大意义。,2. 土壤中次生异常的形成,2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,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。 (1)元素转入溶液的形式 溶解:呈简单离子、氢氧络离子,如Na+、Zn2+、HCO3、MoO42等。 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 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
7、的。 毛细管上升:覆盖层中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. 土壤中次生异常的形成,(四)次生模式的形状 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,有助于布置采样工作及解释异常成因。 1碎屑模式:直接在矿体上方土壤残积层发育的异常模式称为上邻模式,如图3-2-6中的(a);侧移模式是向一侧位移并完全覆盖在空白的基岩上如(b);风化过程中同时有霜冻、生物活动等可造成土混晕模式,如(c);风化过程中同时有土壤的滚动、重力潜动可以发育完整的分散扇,自矿床向下坡方向延伸,如(
8、d)。,2. 土壤中次生异常的形成,(四)次生模式的形状 1碎屑模式: 分散扇也是冰碛土及风成层中同生模式的特征,扇的顶端位于矿床邻近,并沿冰的运动方向或风向向外伸展。图3-2-7中的(a)为冰川运动造成的扇模式;图中的(b)为风力活动造成的扇模式。,2. 土壤中次生异常的形成,(四)次生模式的形状 1碎屑模式: 在山麓地区片冲作用造成的冲积物中,其异常亦呈扇形,从原生矿床处向外伸展,发育成分散扇,如图3-2-8所示。 2水成模式: 水成模式的形状首先取决于溶液的局部流动模式 。上邻水成异常有时是在隐伏矿体上方覆盖层中,由地下水中析出的,其形状从晕到扇都有,这由侧移水流的量来决定。,2. 土壤
9、中次生异常的形成,(四)次生模式的形状 3生物成因模式: 图3-2-9示出了运积层中的后生模式,即水成模式与生物成因模式。当土壤水向上运动时,可使其晕向四周扩散,如图中的(a);当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地下扇状;在渗出带则可发育地表的侧移模式。如图中的(b)。当含金属的地下水流经植物根区的下伏矿体时,沿着地下水流方向上可形成生物成因的分散流。当植物的根系直接长在下伏矿床上方时,也可以生成较强的晕。,2. 土壤中次生异常的形成,(五)与金属矿床无关的异常 有三种主要类型: 1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、冶炼厂
10、、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常。 (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。,3.土壤异常与矿体的关系,基岩中的矿化与
11、原生异常模式在残积土中,特别是山地的新成土中得到最好的保留。但残积土中的异常一般比基岩中异常更宽且更均匀。异常与隐伏矿化之间更可能由于种种因素(主要是坡度)而发生位移,位移距离自数米至数百米。残积土内异常的各种理想模型如图3-2-10所示。,3. 土壤异常与矿体的关系,1在厚层比较成熟(分层明显)的土壤中、特别在潮湿地区,残积土中的金属元素(特别是比较活动的元素)往往自表层被淋滤,并固定于下层富含粘土质或含水氧化物的层位中。在这种情况下,采样就需要考虑合适的深度与层位。 2在砂质土壤中这种淋滤作用比粘土质土壤更易发生。如果其它条件相同,同等规模与品位的矿化在砂质覆盖层中的异常就会比粘土质覆盖层
12、中的弱得多。 3在碳酸盐类岩石地区的土壤中,由于风化过程中Ca2+和(HCO3)2-的淋失造成金属的相对富集,再加上碱性的环境,使得土壤中的异常可以比基岩中的高出几倍以上。 4在残坡积土中也可以发育异地侧移的异常。地下水淋滤过矿体,在山坡转折处的渗湿带出露。由于环境改变(富氧、有机作用活跃),水中溶解的金属将从水中析出、沉淀在渗湿带的土壤内。,4.工作设计 一、收集资料,土壤测量的工作设计前,般应收集和分析以下资料: a测区的地理和交通、生活情况以及测地资料; b测区及外围地质特征,矿产、矿床类型和成矿规律,矿床氧化淋失程度等特点; c测区及外围以往地质、物探、化探、遥感等的工作程度和工作成果
13、; d测区的地形、地貌、水文、气象,第四纪覆盖物(尤其是土壤)的类型,植被特征,人工污染情况等有关资料; e表生作用对指示元素的影响及表生赋存状态。,4.工作设计 二、野外踏勘,编写设计前应对测区进行必要的现场踏勘工作、取得第一手资料,以了解所收集资料方法技术的有效性,其内容包括: a检查核对所搜集资料的可靠程度; b确定试验地点和测区的有效范围; c实地考察工区的交通、生活及工作条件。,4.工作设计 二、方法技术试验,有前人工作过的测区或邻区,设计时其主要技术指标和方案可参照前人的工作成果。如果认为资料不足,可补作部分技术试验。 前人未工作过的地区、特殊景观、为寻找特殊矿种、特殊矿产类型为目
14、的的地区,必须开展技术试验。试验内容包括:采样层位(深度),采样介质,样品加工方案,指示元素及指标,采样布局,采样网度和方法等。,4.工作设计 三、方法技术试验,方法技术试验的一般要求 a试验剖面应布置在主要的、有代表性的矿床和覆盖物地段。每条剖面的两端必须各有3-5个点落在背景地段上。 b采样层位(深度)和加工方案试验,一般选择在揭露过矿体的探槽或浅井上。如果地表工程不理想或没有工程,可以用一般剖面方法,按不同深度采样。指示元素和测网试验一般与层位和粒度试验在同一剖面进行。剖面数量不得少于三条。 c土壤测量的指示元素及指标,可根据矿床的元素共生组合关系,通过试验择优选择。,4.工作设计 四、
15、 设计书内容,设计书应包括的内容: a. 工作的目的及任务要求; b地质、地形、地貌、第四纪覆盖物类型以及地表地球化学环境和可能干扰的因素; c样品的自然富集层位和颗粒度。工作比例尺和采样网度、深度及重量, d取样介质及样品加工方案; e指示元素和指标,分析方法及方法检出限的要求,质量监控方案; f方法技术要求、技术经济指标和生产管理要求; g设计附图; h预期提交的成果和资料。,不同勘查阶段有不同的工作比例尺和测网密度,详查工作中若以土壤测量资料确定的测区,线距与点距可根据资料中的异常大小而定,选择表1中合适的比例尺和网度。一般情况下,线距应小于有意义异常长度的1/2,点距应小于异常宽度的1
16、/3。由其他资料确定的详查区可参照表1执行,应保证最少有3条测线控制探测物。,5.野外工作方法 一、 测网密度,线距小于目的物长度的1/2,目的物短轴方向有三个以上点控制,目的物长度的1/2,5.野外工作方法 一、 测网密度,土壤测量工作比例尺与测网密度,测地及采样点的定位工作按ZBD0002物化探测地规范要求执行。 1-可利用大于或等于工作比例尺的地形图、航片定点 2-采用GPS测量敷设。 一般采用三级布网,干线、基线使用经纬仪、GPS布设;测线用罗盘定向,测点采用测绳量距。,5.野外工作方法 二、 定点,5.野外工作方法 三、 采样位置,一个地区的工作应尽量采自同一介质、同一层位物质,样品
17、一般采集在距地表20一50cm深处土壤的B层(淋积层)或C层(母质层)中的细粒级物质。 在土壤成层不完善的山区。应采集植物根以下的残、坡积土,尽量不要带入腐植质和碎石; 在发育有较厚层残积土壤,当金属硫化物在地表可能遭到强烈淋失时,应在距地表50cm以下深处土壤中取样。,5.野外工作方法 四、 采样物质,采样物质一般以细粒物质为主,一般要求取 -0.216mm(60目)或-0.172mm(80目)筛孔粒径的物质。也可根据找矿目的、矿种另行试验确定; 有明显风成沙干扰的地区,土壤测量应在残积层截取-4+20目的粒级或-4目的混合粒级。 取样重量根据测试项目多少而确定,以保证过筛后送测试的单个样品
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