地球化学分区标准化方法在区域化探信息提取中的应用

从区域化探数据中提取找矿地球化学信息是目前化探工作的重要研究课题,地球化学背景与异常划分是提取找矿地球化学信息的关键。水系沉积物是岩石风化的产物,是上游汇水盆地物质的天然组合,在化学成分上与上游汇水盆地岩石组成具有明显的继承性。水系沉积物中成矿成晕元素含量与常量元素含量之间亦有着密切关系。笔者基于水系沉积物样品特点,采用地球化学分区标准化方法圈定地球化学异常。研究发现,利用常量元素进行地球化学分区是可行的;分区标准化数据处理可以有效地压抑高背景区非矿异常,并强化低背景区矿致异常,突出了找矿信息。以成矿成晕元素标准化数据的因子得分圈定矿化类型综合异常,集中体现了矿致异常信息。     

北京怀柔云蒙山地区花岗岩风化过程的地球化学基因

地球化学基因是近两年提出的一种新的地球化学示踪技术,本文选择北京怀柔云蒙山地区两个邻近的花岗岩风化剖面(编号为B和C)来分析岩性地球化学基因和金矿化地球化学基因的属性特征。剖面B样品的化学蚀变指数CIA变化为51.3~58.9,WIG的范围为89.4~68.6,属于初始风化程度;剖面C样品的CIA变化为52.4~78.4,WIG的范围为84.8~25.3,属于中等风化程度。这种邻近剖面风化程度的明显差异表明微环境对岩石风化产物的影响是显著的。相对于剖面底部新鲜花岗岩而言,岩性地球化学基因相似度在剖面B和C中的范围分别为85%~100%和90%~100%,金矿化地球化学基因相似度范围分别为85%~100%和80%~100%。当相对于剖面顶部土壤样品时,岩性地球化学基因相似度在剖面B和C中的范围分别为80%~100%和90%~100%,金矿化地球化学基因相似度范围分别为85%~100%和80%~100%。依据≥80%的基因相似度标准(区分基因是否相似),尽管两个剖面在风化程度上存在明显差异,但岩性地球化学基因和金矿化地球化学基因在两个剖面内部均表现出良好的遗传性和继承性,且在两个剖面之间体现出同源风化产物之间具有良好的相似性。相对于理想金矿石(其金矿化基因为12020202020)而言,金矿化相似度在剖面B和C中的范围分别为25%~50%和30%~50%。依据≥40%的金矿化相似度(即样品与理想金矿石的金矿化相似度)作为存在金矿化异常的标准,在两个剖面中均可识别出厚度约1 m左右的矿化异常层位。因此,金矿化基因除了具有地球化学基因的属性(遗传性、继承性、相似性)外,其金矿化相似度(即相对于理想金矿石的相似度)也有可能作为金矿勘查中的一个地球化学综合指标。     

地球化学基因的构建与检验

地球化学基因是近年来提出的新技术。在分析地球化学基因构建方法的基础上提出了一种新的岩性地球化学基因LG01,并将早先提出的岩性地球化学基因命名为LG02,同时提出了两种稀土元素地球化学基因REEG01和REEG02。选择分别发育在广东连阳花岗岩体、广东佛冈花岗岩体、海南海口玄武岩、北京房山花岗闪长岩体上的4条风化剖面对岩性地球化学基因和稀土元素地球化学基因进行检验,结果发现岩石风化产物中的岩性基因和稀土元素基因均具有一定的稳定性,表现为稳定的遗传性和继承性;LG01岩性基因相对于LG02岩性基因具有更好的稳定性,REEG01稀土元素基因较REEG02稀土元素基因更稳定。建议将样品相对于中国酸性岩(由中国酸性岩元素丰度值代表的虚拟样品)的基因相似度称为酸性相似度,依据样品在LG01岩性基因方面的酸性相似度可将铝硅酸盐地质样品划分为类酸性成分、类基性成分和类中性成分3类(或类中酸性成分和类中基性成分两类)。从4个风化剖面样品及其表层土壤样品验证了LG01岩性基因的酸性相似度在物源示踪方面具有潜在应用价值。基于全国区域地球化学调查数据库和目标样品在不同地球化学基因中的相似度空间分析有可能实现对目标样品的溯源定位。     

云南潞西上芒岗金矿区白云岩风化的地球化学基因

地球化学基因是近年来提出的地球化学成分分类与物质来源示踪的新技术。目前研究主要集中在基因稳定性检验和地质样品溯源等方面,大多涉及岩浆岩的风化过程,尚未运用到碳酸盐岩的风化过程。本文选取云南潞西上芒岗金矿区白云岩风化剖面为研究对象,调查白云岩在风化过程中地球化学基因的变化特征。结果发现,白云岩风化在成土阶段主要表现为白云石的淋失,在土壤演化阶段CaO、Na₂O含量已淋失殆尽,其他元素因性质不同而呈现出不同的风化行为。化学风化指标CIA和WIG均可定量表征剖面中样品的风化程度,但CIA有可能反映的是白云岩源沉积物的风化程度,WIG则可以较好地表征白云岩的风化程度。基于稀土元素基因、岩性基因和矿化基因分析认为上芒岗金矿区风化剖面的母岩白云岩成分是相对均匀的,属于类中性成分且具金矿化异常特征,其稀土元素基因与上陆壳类似。依据矿化基因划分的矿化异常样品本身并不一定含矿,但具有成矿潜力。金矿化基因的矿化相似度R_矿可以作为母岩是否可形成风化壳型金矿床的判据,这为成矿物质来源研究提供了新的思路和手段。     

河北省金的矿源层和地球化学块体

以区域化探岩石和水系沉积物测量成果为依据,讨论河北省范围内Au矿源层的地球化学判别、岩浆热液型金矿成矿过程的地球化学推导、Au的地球化学块体以及水系沉积物区域地球化学异常特征等问题.地层标准剖面和典型侵入体系统的岩石地球化学调查表明,在Au矿源层和非矿源层之间,w(Au)差异很小,以其作为判别标准是不可行的,但H2O ,CO2,S,Cl,F,Hg等组分却存在显著差异,据此提出一个新的矿源层--中新元古界碳酸盐岩.Au的区域地球化学背景研究显示,密云-青龙、怀安-崇礼-赤城、平泉和阜平-赞皇等地区存在着地球化学块体,而水系沉积物地球化学异常分布与这些块体基本一致,相互对应.     

贵州西部Pt、Pd异常源稀土元素地球化学示踪的初步研究

以贵州西部水系沉积物中的Pt、Pd异常为研究对象,选择REE、Pt、Pd和CaO、TFe2O3作为地球化学示踪指标,对贵州西部水系沉积物的物源组成和土壤的成壤母岩进行示踪探讨,表明：(1)龙场地区土壤的成壤母岩为峨后山古武岩;(2)水系沉积物中的物质来源系由古武岩的风化产物和土壤构成,水系沉积物中的Pt、Pd异常是对古武岩中Pt、Pd高背景的继承和浓缩富集;(3)对分布在灰岩区的水系沉积物物质来源的REE地球化学示踪研究和野外地质观察,发现尽管有些样品分布在灰岩区,但其物质来源仍由古武岩风化产物构成,表明未风化剥蚀前为古武岩覆盖。对红岩地区的水系沉积物物源示踪发现,该区水系沉积物中含有热液活动和基性—超基性岩体的信息,推测该区存在一定的找矿远景。     

中国东部大陆岩石地球化学图揭示的信息

根据中国东部各省(区、市)区域地质志、1∶50万地质图和中国东部地壳与岩石元素丰度研究成果首次编制的中国东部60种元素的岩石地球化学图,基本反映了与特定岩性有关的区域岩石地球化学元素含量分布特征和与大地构造单元有关的区域地球化学元素含量分布特征,直观表达了中国东部空间地理上元素背景含量的宏观分布与变化,以及不同大地构造单元元素背景含量的变化趋势。这一成果为勘查地球化学、环境地球化学,特别是区域化探扫面水系沉积物资料的定量解释提供了基本依据,为基础地质、大地构造、区域成矿研究提供了重要资料,也为地球化学块体理论及其形成机制的研究提供了强有力的支持。     

中国东部大陆岩石地球化学图揭示的信息

根据中国东部各省(区、市)区域地质志、1:50万地质图和中国东部地壳与岩石元素丰度研究成果首次编制的中国东部60种元素的岩石地球化学图,基本反映了与特定岩性有关的区域岩石地球化学元素含量分布特征和与大地构造单元有关的区域地球化学元素含量分布特征,直观表达了中国东部空间地理上元素背景含量的宏观分布与变化,以及不同大地构造单元元素背景含量的变化趋势.这一成果为勘查地球化学、环境地球化学,特别是区域化探扫面水系沉积物资料的定量解释提供了基本依据,为基础地质、大地构造、区域成矿研究提供了重要资料,也为地球化学块体理论及其形成机制的研究提供了强有力的支持.     

中国东部大陆岩石地球化学图揭示的信息

根据中国东部各省（区、市）区域地质志、1：50万地质图和中国东部地壳与岩石元素丰度研究成果首次编制的中国东部60种元素的岩石地球化学图，基本反映了与特定岩性有关的区域岩石地球化学元素含量分布特征和与大地构造单元有关的区域地球化学元素舍量分布特征，直观表达了中国东部空间地理上元素背景含量的宏观分布与变化，以及不同大地构造单元元素背景含量的变化趋势。这一成果为勘查地球化学、环境地球化学，特别是区域化探扫面水系沉积物资料的定量解释提供了基本依据，为基础地质、大地构造、区域成矿研究提供了重要资料，也为地球化学块体理论及其形成机制的研究提供了强有力的支持。     

Al_2O_3/Ti:风化与蚀变过程中的原岩示踪

Al_2O_3和Ti在风化和热液蚀变等地球化学过程中通常被认为是不活动元素,两者的比值Al_2O_3/Ti常被用来指示地球化学作用过程。通过对中国157件火成岩样品元素含量平均值的统计发现,火成岩样品中Al_2O_3/Ti与SiO_2含量值之间存在着较好的幂函数关系:ln(Al_2O_3/Ti)=0.073×SiO_2-0.89,式中Al_2O_3和SiO_2和Ti含量单位均为%。本文基于得到的经验方程和TAS图解构建了一个新的判别岩石类型的图解——Al_2O_3-Ti图解。该图解可以区分酸性岩、中酸性岩、中性岩、中基性岩-基性岩四类岩性。通过对三个火成岩风化剖面的研究发现,花岗岩风化剖面从新鲜基岩到风化形成的土壤在Al_2O_3-Ti图解中均落在酸性岩区,花岗闪长岩风化剖面从新鲜基岩到风化形成的土壤样品均落在中酸性岩区,玄武质安山岩风化剖面从新鲜基岩到风化形成的土壤样品均落在中基性岩-基性岩区。不同风化程度的风化产物与其母岩在Al_2O_3-Ti图解中所在的区域一致,即Al_2O_3-Ti图解可以用来追溯火成岩风化产物的母岩岩性。通过对胶东焦家金矿和豫西牛头沟金矿两个矿区岩石的研究发现,黑云母花岗岩从新鲜岩石到其蚀变岩及其形成矿石的样品在Al_2O_3-Ti图解中均落在酸性岩区。玄武质安山岩从新鲜岩石到其蚀变岩及其形成矿石的样品在Al_2O_3-Ti图解中均落在中基性岩-基性岩区。即不同蚀变程度的蚀变产物与其原岩在Al_2O_3-Ti图解中所在的区域一致,这表明新构建的Al_2O_3-Ti图解可以用来示踪蚀变岩的原岩性质。     

基于微量元素岩性地球化学基因的构建与检验

地球化学基因是近年来提出的新技术。在分析地球化学基因构建方法的基础上提出一种基于微量元素的岩性地球化学基因,并将其编号为LG03,其基因链元素序列为Nb→Ti→Zr→Cr→La→V→Pb→Co→U→Ni→Th。分别选择发育在广东连阳花岗岩与佛冈花岗岩的2个花岗岩风化剖面、海南文昌3个玄武岩风化剖面、北京房山1个花岗闪长岩风化剖面、胶东2个花岗岩风化剖面与1个玄武岩风化剖面及1个花岗闪长岩风化剖面共计10个风化剖面对新构建的LG03基因以及以前基于主量和微量元素混合构建的LG01岩性基因进行检验。采用基因相似度≥80%作为样品之间具有相似基因的判别标准来检验地球化学基因在风化过程中的稳定性时,发现基于微量元素的LG03岩性基因与基于主量和微量元素混合的LG01岩性基因在遗传性与继承性方面基本相似,但LG03基因相对于LG01基因更稳定。采用酸性相似度20%和80%作为划分类基性成分、类中性成分和类酸性成分的标准时,发现LG03和LG01岩性基因在成分分类与物源示踪等方面也基本相似。在物源示踪方面LG03基因相对于LG01基因更稳定;在成分分类方面当二者划分结果不一致时应以LG01基因的酸性相似度划分结果为准,可进一步以LG03基因的划分结果加以约束。在风化、搬运与沉积过程中,地质样品的主量成分可能会受到风成沙、生物体等介质的加入而发生明显改变,进而导致LG01基因发生改变。但这些较单一成分物质的加入并不影响相对不活动微量元素之间的相互关系,从而可使LG03基因保持较好的稳定性。因此相对于LG01基因而言,LG03基因由于消除了受风成沙、生物体等介质的影响而可能具有更广泛的应用领域。     

碳酸盐岩风化过程中高场强元素的地球化学行为研究——来自碳酸盐岩淋溶实验的证据

选择黔中地区的一条白云岩原位风化剖面（平坝剖面）作为研究对象,通过对岩-土界面之下的岩粉层（砂状碳酸盐岩）动态淋溶过程中高场强元素（HFSE）地球化学行为的研究,并结合其在风化壳剖面的分布特征,获得了以下主要认识:（1）碳酸盐岩风化过程中,HFSE间存在明显的分馏,而且元素分馏主要出现在岩-土界面作用过程中,即碳酸盐岩溶蚀形成残积土阶段;元素的地球化学惰性由强到弱的顺序依次为Zr>Hf>Nb>Sc>Th>Ta>Ti>Y,其中,Zr是最稳定的元素,Hf仅次于Zr,Nb和Sc也相对较为惰性,而Th、Ta、Ti、Y呈现出明显的活性;（2）对于碳酸盐岩风化剖面的质量平衡计算,Zr是理想的参比元素（即惰性元素）;（3）由基岩酸不溶物至风化壳剖面,元素对Nb-Ta、Zr-Hf显示出较好的协变性,没有明显分馏,因此,在利用这类元素对岩溶区风化壳的物源进行示踪时,碳酸盐岩作为潜在母岩,宜采用其酸不溶物作为参比对象;（4）碳酸盐岩风化过程中,虽然Sc也是一个较为稳定的HFSE,但在风化母岩中分布不均匀,不宜用于岩溶区风化壳的物源示踪。      

江西武宁县石门寺钨铜矿区风化作用过程中W、Cu等元素的表生地球化学行为(之一)

以江西省武宁县石门寺钨铜矿区燕山期和晋宁期岩体风化作用过程中W、Cu等元素的表生地球化学行为为研究对象,通过反映风化程度的化学风化指数CIA、风化作用过程中组分得失的估算、不同介质中W、Cu等成矿元素的含量变化及大离子亲石元素表生地球化学行为等方法的研究表明,石门寺钨铜矿区2个时期岩体元素淋失与风化强度有关,土壤剖面中碱金属、碱土金属元素大量淋失,而W、Cu等成矿元素在土壤B层中显著富集;从岩石到土壤、再到水系沉积物风化过程中,W、Cu等成矿元素含量逐渐升高,为此,一级水系沉积物和B层土壤是赣北九岭W、Sn、Cu、Mo多金属矿集区地球化学找矿的绝佳采样介质,是矿集区内找矿新突破的有效手段。     

江西武宁县石门寺钨铜矿区风化作用过程中W、Cu等元素的表生地球化学行为（之一）

以江西省武宁县石门寺钨铜矿区燕山期和晋宁期岩体风化作用过程中W、Cu等元素的表生地球化学行为为研究对象,通过反映风化程度的化学风化指数CIA、风化作用过程中组分得失的估算、不同介质中W、Cu等成矿元素的含量变化及大离子亲石元素表生地球化学行为等方法的研究表明,石门寺钨铜矿区2个时期岩体元素淋失与风化强度有关,土壤剖面中碱金属、碱土金属元素大量淋失,而W、Cu等成矿元素在土壤B层中显著富集;从岩石到土壤、再到水系沉积物风化过程中,W、Cu等成矿元素含量逐渐升高,为此,一级水系沉积物和B层土壤是赣北九岭W、Sn、Cu、Mo多金属矿集区地球化学找矿的绝佳采样介质,是矿集区内找矿新突破的有效手段。     

Geochemical behavior under tropical weathering of the Barama–Mazaruni greenstone belt at Omai gold mine,Guiana Shield

Mineralogical, petrographical, and geochemical studies of the weathering profile have been carried out at Omai Au mine, Guyana. The area is underlain by felsic to mafic volcanic and sedimentary rocks of the Barama-Mazaruni Supergroup, part of the Paleoproterozoic greenstone belts of the Guiana Shield. Tropical rainy climate has favoured extensive lateritization processes and formation of a deeply weathered regolith. The top of the weathering profile consists of lateritic gravel or is masked by the Pleistocene continental-deltaic Berbice Formation. Mineralogical composition of regolith consists mainly of kaolinite, goethite and quartz, and subordinately sericite, feldspar, hematite, pyrite, smectite, heavy minerals, and uncommon mineral phases (nacrite, ephesite, corrensite, guyanaite). A specific feature of the weathering profile at Omai is the preservation of fresh hydrothermal pyrite in the saprolith horizon. Chemical changes during the weathering processes depend on various physicochemical and structural parameters. Consequently, the depth should not be the principal criterion for comparison purposes of the geochemical behavior within the weathering profile, but rather an index that measures the degree of supergene alteration that has affected each analyzed sample, independently of the depth of sampling. Thus, the mineralogical index of alteration (MIA) can provide more accurate information about the behavior of major and trace elements in regolith as opposed to unweathered bedrock. It can also aid in establishing a quantitative relationship between intensity of weathering and mobility (leaching or accumulation) of each element in each analyzed sample. At Omai, some major and trace elements that are commonly considered as immobile (ex: TiO₂, Zr, etc.) during weathering could become mobile in several rock types and cannot be used to calculate the mass and volume balance. In addition, due to higher “immobile element” ratios, the weathered felsic volcanic rocks plotted in identification diagrams are shifted towards more mafic rock types and a negative adjustment of ∼20 units is necessary for correct classification. In contrast, these elements could aid in defining the material source in sedimentary rocks affected by weathering. Generally, the rare-earth element (REE) patterns of the bedrock are preserved in the saprolith horizon. This can represent a potentially useful tool for geochemical exploration in tropical terrains. Strong negative Ce and Tb anomalies are displayed by weathered pillowed andesites, which are explained by the influence of the water/rock ratio.     

河南省嵩县萑香洼金矿矿床地球化学特征

莅香洼金矿发育有与金矿关系密切的地球化学异常,Au及相关元素的平均含量从安山岩→蚀变安山岩→蚀变岩→矿化蚀变岩呈几何级数递增。沿F985构造蚀变带走向,Pb、Ag与Au的组合异常通常与金的矿体晕分布一致,而As、Sb组合则更多反映了矿体前缘晕的组合特点,沿倾向,Au及相关元素自浅而深具有分段富集特征,并在1023m标高和976m标高构成二个浓集中心。其理想的元素轴向分带序列为：前缘晕As、Sb—Ba,矿体晕Au、Ag、Pb、Zn、Cu、Mo,矿尾晕（Cu、Mo）-（Co、Ni、Bi）。文章在前人研究的基础上,系统总结了莅香洼金矿床的地球化学特征,总结了构造蚀变岩型金矿床的地球化学找矿标志,建立了萑香洼金矿床的地球化学找矿模型。     

特殊地质地貌区填图物化探技术应用

基于物化探技术方法在特殊地质地貌区填图中的应用实验,介绍从区域物化探数据提取地质填图信息的方法,指出重磁与氡-汞气测联合应用是覆盖区探测隐伏岩体、断裂的高效低成本物化探技术组合。运用基于地球化学理论方法的元素地球化学判别技术,在强烈风化区定量划分风化等级为:基岩-弱风化-中度风化-强风化-全风化-残积土等;指出风化壳元素地球化学行为对原生矿物分解、次生矿物形成具有示踪效应;不同风化层稀土元素富集分异显著,强烈富集于全风化层（岩土界面或风化岩石顶界）中的稀土元素分布模式,可作为界定风化壳分层的重要地球化学判别指标。      

内蒙古索伦地区上二叠统林西组碎屑岩地球化学特征及其对物源的指示意义

内蒙古索伦地区上二叠统林西组沉积物源受控于晚古生代古亚洲洋的闭合事件。本文通过分析碎屑岩元素地球化学特征,对林西组母岩类型和古构造环境进行了探讨。常量元素分布特征表明,林西组早期属于风化程度较弱的第一次旋回沉积物,后期属于中等风化的第一次旋回沉积或再旋回沉积物,母岩类型以火成岩为主;微量元素和稀土元素分布特征表明,林西组母岩沉积环境为大陆岛弧背景下切割的岩浆弧,以上地壳碱性-中性火成岩为主,伴有钙质-泥质沉积岩,（Gd/Yb）_n表明早期沉积母岩为太古宙碱性火成岩。综合分析表明,林西组沉积同时接受南侧华北板块北缘和北侧苏尼特左旗-锡林浩特-西乌旗南岩浆弧的共同物源供给,早期沉积有华北板块北缘太古宙基底母岩的参与。