水系沉积物地球化学勘查方法与技术
1.应用条件
应用水系沉积物地球化学找矿，需要考虑矿床类型、普查比例尺和自然景观条件。水系沉积物地球化学找矿方法广泛适用于寻找有色金属、稀有金属、贵金属、黑色金属及某些非金属矿床，特别对于 Cu，Pb，Zn，Ni，Co，Mn，V，Cr，Sb，Hg，W，Sn，Mo，Be，Au，Ag，P，B，Nb，Ta 等矿种方面效果显著。
图4-31 松江铜矿分散流含量季节性变化图
在上述矿产的寻找方面，水系沉积物地球化学找矿主要应用在区域地质调查和矿产普查阶段。既可在 1∶ 20 万比例尺地质调查过程中及 1∶ 5 万比例尺矿产普查工作中，以同比例尺与地质调查同时进行; 也可单独以相应比例尺超前进行。特别是在 1∶ 5 万比例尺矿产普查过程中，通常是踏勘及实测剖面工作与水系沉积物地球化学找矿同时进行; 而水系沉积物异常检查工作，则在正式开展 1∶ 5 万比例尺地质测量工作期间进行。
水系沉积物地球化学找矿应用的自然景观条件是地形切割强烈、水系发育的山区。这类地区找矿效果比较显著。低山丘陵地带(如沿海地带)也有一定的效果; 而高寒地区、荒漠边缘地区全面应用之前，要系统地进行方法试验。
水系沉积物地球化学找矿中，研究区域内化学元素的分布，不仅可以达到找矿的目的，同时也能为农业、畜牧业、地方病防治和环境保护提供地球化学基础资料。所以说水系沉积物地球化学找矿实际上是以找矿为主要目的区域地球化学勘查。
2.野外工作方法
水系沉积物地球化学找矿基本工作环节和工作方法主要有以下几方面。
(1)采样工作布局
水系沉积物地球化学测量中采样工作的布置形式有三种: ①按流域盆地布置，各条主要水系布置控制性采样点。该方法适用于小比例尺、大面积扫面工作。②沿测区水系纵向，按一级间距布置采样点，侧重一级支流。该方法适用于中比例尺普查工作。③沿水系纵向、结合河谷横向布置采样线。适用于异常检查、追索矿化源地和圈定详查远景区。
此外，还有一种高效率的向心取样法(Centroid sampling)，在对水系进行系统的数量化基础上可以采用。采样是连续平分流域盆地面积，达到缩小靶区的目的。该法要求在野外及时测定样品中指示元素含量，才能成功地执行采样计划。这种取样法是传统采样法(网格法或近似等间距方法)的革新。如: 在美国南卡罗来纳州某区域 109km2面积内只需要采集 5 ～11 个样品，就圈定了与金矿有关的矿化源地。
传统的水系沉积物地球化学测量线距(采样水系间的间距)、点距(沿水系纵向分布的样品间距)和采样密度(每平方千米样品点数量)为布置工作的基本参数。它又受测量比例尺制约。国内外水系沉积物地球化学测量的采样密度与相应比例尺的关系列于表4 10。
表4-10 采样密度与相应比例尺表
上述数据系一般的经验总结，在主流和较长的支流中采样点可以适当放稀; 而较短的支流(一级水系)或干河谷，应有样品点控制; 支流汇入主流的入口上方应采样。为了不漏掉分水岭附近的矿体，便于追索异常，采样应尽可能接近水系源头。
目前，国外水系沉积物地球化学测量趋向于放稀密度，减少分析样品数量，增加元素测定项目，以适应快速扫面和一样多用的需要。1977 年我国区域化探工作会议(黄山会议)曾经建议 1∶ 20 万测量密度为 1 ～ 2 个/km2。气候温湿、常年流水、水系发育的地区采用该密度下限; 气候干燥、间歇性流水、干河谷发育地区采用该密度的上限。这样可以发现大中型矿床的分散流; 若分析技术的灵敏度和精确度较高，也不致漏掉中小型矿床。
目前，采样布局中的另一趋向是在样品点不离水系的前提下，尽可能均匀分布于各公里方格内，目的是便于数据处理。
具体采样时应根据河谷沉积物分布情况在设计的样品点附近采样，之后，按实际采样点位置填绘水系沉积物测量实际材料图。表 4 10 最后一栏的允许误差指的就是实际材料图上的点位与实际采样位置的误差(定点误差)。
(2)样品的采集与加工
水系沉积物地球化学测量样品主要由淤泥或细砂沉积物组成。由于河谷沉积物物质成分分布十分不均匀，因此，采样时应特别注意观察沉积物组成的变化，注意采集对金属元素吸附能力强的淤泥和粘土物质。当沉积物主要是砂质时，应采集细砂或粉砂物质或泥砂混合物。除测量目的主要为寻找物理和化学性质稳定的矿物组成的矿床外，一般在表层采样。有明显污染可能的情况下，在表层 10 ～15cm 采样。样品位置一般处于河床底部(干河谷)、近河床洼地、河漫滩洼地及河道岸边河水经常漫过的地方等。在流水较急的河道中，要在流速变缓处。障碍物(转石、河床凸出部、坡度变缓处)背后以及河道转变的内侧有较多细粒物质聚集的地方采集样品。
为了保证样品的代表性，在采集点较稀的情况下，一个样品点附近可以采集数个样品组成为一个样。在某些有利地段。为了发现异常后检查异常的需要，减少加密采样的旅途往返消耗，设计的两个样品点间可以预先适当多采 1 ～ 2 个 “预备样”，以便在主要样品发现异常时，补充测定此 “预备样”。及时检查并了解异常含量变化情况。
样品原始质量一般 50 ～100g; 对于贵金属元素样品应增加至 100 ～200g。在上游干河谷采样时要特别注意区别冲积物与残坡积崩落物(如河床斜坡上的黄土崩落物)，因为它们的代表性不同，样品应正确采自冲积物中。
水系沉积物采样各项要求比较严格。采样时必须详细记录，记录采样点附近地质、地貌特征、样品的地质位置、地形部位及地理位置、样品的物质成分、沉积物的物质成分、采样深度、植被情况、原始样品质量、样品编号、采样者及采样时间。编录要逐步走向标准化、规格化，制作统一格式的记录卡片，便于应用计算机实现存储与检索。
水系沉积物样品一般是湿的，因此，返回基地后应马上烘干、风干或晒干。如果样品还需要过筛分选不同的粒级时，则干燥过程中要搓揉样品，以免粘土物质板结，或干燥后用木锤敲打，使粘粒解体，而不破坏自然颗粒。
样品干燥后，研磨完全通过 150 目筛孔，缩分二分之一。再用玛瑙乳钵细磨至粉末在手指上捏搓时无砂粒感仅有粉腻感为止，送光谱分析或化学分析。
过筛使用的筛子应用尼龙筛、不锈钢筛或铝筛。不能使用铜筛或锡筛，避免污染。对于特殊延展性强的贵金属(如 Au，Pt 等)不宜过细筛，应进行试验以确定加工技术方案。
经验证明盘式钢制盘磨机不可避免地带来严重污染，造成 Fe，Mn，Ti，Ni，Cr，Mo等元素明显增高，不适于化探使用。因此，为了保证样品中微量元素含量的真实性，必须重视改进磨具，使用非金属硬质磨具，以提高加工与分析精确度，避免污染，消除误差。
3.异常的检查与解释评价
发现水系沉积物异常之后，首先应检查证实真异常的存在，才能开展后续工作。检查异常着眼于两方面: ①检查是否有样品加工和分析测定过程中由于误差或污染造成的假异常。检查时可将异常中原始样品副样按严格的技术要求重复加工、重复分析，最后对比结果。②检查是否有采样的误差或污染造成的假异常。为此，需要到现场踏勘，同时进行重复采样，将样品送交加工与测试。如果野外采样时，在基本样品点间采集有预备样，这时首先将这一批异常邻近的预备样送交分析，证实异常的存在。
经过重复采样、重复加工与重复测试(异常样品)之后，证明异常确实存在时，则在异常样品所在水系之上源布置加密样品，进一步查明异常强度与指示元素组合，结合区域地质条件对异常做出初步定性解释，说明水系沉积物中异常物质的可能来源，是某些特殊岩性的岩体、地层，还是有经济意义的矿化与矿床。如果属于后者，则按异常样品所在水系的分水岭脊线圈定出矿化远景区，作为详查地段。为此要查明矿床分散流的特征，包括查明成矿元素及其伴生元素组合、含量及含量空间变化性、分散流的形态及规模(长度)等。
异常详查采用双线加密上游样品与横穿河谷剖面采样相结合的方式。可与残坡积层中的土壤地球化学测量或重砂测量结合进行以寻找矿化源地。确定矿床分散流位置、长度、指示元素含量变化特征以区分分散流的流带部与头部。将分散流头部所在水系的流域盆地圈定出来作为矿化(或矿床)可能存在的地段，并采用相应的方法进行定量评价。
70～80年代发展了一些较完善的地球化学勘查程序。它们的基本思路是运用高效率的地球化学勘查方法在广大面积内进行广泛的侦察，舍弃大片没有希望的地区，缩小找矿靶区，然后用效率较低，但能较精确的圈定矿化范围的方法在已经缩小的靶区范围内工作。这种做法可以用尽可能少的人力、物力和时间，找到有经济价值的矿床。中国采用的工作程序包括：①区域性扫描及普查。区域性扫描所发现的大量异常经过筛选，挑出其中有远景的异常进行检查。②异常检查。迅速再作少量工作对所发现的异常取得更详细的情报，以便精选出最有远景的少数异常进行详查。③异常详查。详查的要求是精确地圈定矿化范围，了解其产状与剥蚀程度并估计其经济价值以便布置钻探工作。④钻探验证。根据钻孔中原生异常资料继续追踪盲矿。 在不同工作阶段，要根据地质地理条件及每一阶段的工作目的选用最合理的地球化学勘查方法。水系沉积物地球化学测量具有遥测能力，因而成为区域扫描阶段最有效的地球化学方法，特别是在多山地区。湖积物地球化学测量采集湖心底部沉积物样品，可以近似估量湖四周高地上元素的平均含量，因而在加拿大等多湖国家已经发展成标准的区域地球化学勘查方法。在其他特定条件下，用于区域扫描阶段的地球化学勘查方法还有土壤地球化学测量、岩石地球化学测量、水地球化学测量、沼泽物质测量、山麓堆积物测量和航空地球化学勘查等。一些新的区域扫描方法，包括系统采集水中苔藓、水中浮悬物、岸边有机物以及卵石上的铁锰复膜的方法等也在实验研究之中。在异常检查阶段，仍旧采集区域扫描阶段选定的、能控制较大面积的样品。但采样密度增加，以便获得更为详细的找矿信息。在详查阶段，土壤地球化学测量是最主要的方法。但往往还布置一些岩石采样工作，以利于对土壤异常的解释推断。为探索深部盲矿，有时还要进行泉水分析或渗湿土分析。在厚层运积物(冲积物、冰积物或风积物)覆盖地段,常规地球化学方法所能发现的异常被后来的异地覆盖物埋藏，这就需要使用一些特殊的技术，例如用轻便的机动钻穿过运积层采样，或使用各种蒸气测量方法（图3）、电地球化学方法、地球化学植物测量方法，以及各种弱溶剂的偏提取方法。这些方法的目的都是发现或强化能以气体或溶液方式穿过运积层而达于地表的后加异常。
各种水系中发育的沉积物在地表分布广泛，水系沉积物地球化学勘查是一种效率高、效果好、经济实用的地球化学找矿方法。水系沉积物地球化学勘查是根据水系沉积物中样品分析结果，追索和圈定沿水系发育的地球化学次生异常。所谓分散流即是水系沉积物地球化学异常的另一种表述。
17.3.1 分散流的形成和发育特征
矿床（体）或含矿岩石（地球化学晕）的风化剥蚀产物，在水的机械冲刷力和化学溶解力的作用下，以碎屑和溶解物形式随流水一起被搬运离开源区。碎屑物质在水流变缓的水系的合适部位沉积，溶解物在流水的物理化学条件改变地段沉积。原先赋存在风化产物中的化学元素转移到水系沉积物之中，形成元素的次生地球化学异常。这种异常沿原生矿体或含矿岩石所在的汇水盆地的水系分布，形成了分散流。
矿床分散流的发育有一定的规律。了解这些规律，有利于更好地解释水系沉积物地球化学勘查结果。下面分一级水系、多级水系、分散流的富集系数来介绍分散流的主要发育特征。
17.3.1.1 一级水系中的分散流
考虑一级水系中均匀剥蚀的最简单情况，在水系中任取一点，该点以上的汇水面积中包含几个地质单元。设每一单元的面积为Si，成矿元素含量为Ci，剥蚀速度为Δhi。则每年流经该点的被剥蚀物质为∑SiΔhi，包含在其中的成矿元素为∑CiSiΔhi。因此，该元素在该点冲积物中的面积加权平均含量（分散流的含量）为：
勘查技术工程学
在找矿实践中，将汇水盆地中的地质体划分为背景和土壤异常二类。令背景值C1=
C0，面积S1=S0；土壤异常平均含量C2=Ca，面积S2=Sa；Sx=S0+Sa为总的汇水面积，Δhi为常数，代入（17.3-1）式，整理后得：
勘查技术工程学
将（17.3-1）式改写可得：
勘查技术工程学
对同一水的上下游来说，（Ca-C0）Sa应当保持不变，它度量了金属元素在该汇水面积内单位深度上的总金属量，反映了该水系的汇水盆地内总的矿化远景，是水系沉积物勘查地球化学的一个重要评价指标。
图17-2 水系沉积物中的元素含量沿水系的变化规律
17.3.1.2 多级水系中的分散流的延伸长度
若多级水系中的汇入支流内没有矿化时，相当于汇水面积增加一块，而进入水系沉积物中的金属量不变，这就导致分散流中的金属呈阶梯状递减（图17-2）。由A到B、C、D及以远的点总的递减规律是明显的，最后消失在背景线附近。消失点离原生矿化（土壤异常）的距离称作分散流的延伸长度。
17.3.1.3 分散流的富集系数
在推导公式17.3-1时，没有考虑到金属元素富集和淋失等化学迁移因素，所以A·П·索洛沃夫认为需要一个系数q。式（17.3-1）成为
勘查技术工程学
q为分散流富集系数。q的实测值数据积累不多，据A.П.索洛沃夫在中亚一带若干矿区的资料，大致在0.8～1左右。
17.3.2 采样与分析
在勘查地球化学工作中，土壤样品代表采样地点附近一个比较均匀的样品，岩石样品则代表采样地点上一个不均匀的样品，而水系沉积物的少量样品则可代表大范围内元素含量变化的概况。这是因为水系沉积物的样品，可视作上游汇水盆地中物质的天然组合样品。由于这一特点，水系沉积物地球化学勘查工作方法有自己的特殊之处。下面对水系沉积物地球化学勘查的采样、分析与编图作一简述。
17.3.2.1 采样密度
在工作程度较低的地区，为了迅速地圈定面积数千乃至数万平方千米的地球化学省、大的矿化带以及一些特征的构造带，采样密度可以大大放低到20～200 km2一个样。
为了圈定区域性异常、大型矿床以及矿化带异常，可采用5～20 km2一个样。
17.3.2.2 采样布局
采样点应尽可能分布均匀。不均匀的布点可能漏掉异常和其他重要的地质信息，给以后的数据处理带来困难。
17.3.2.3 采样对象与采样方法
金属元素在河道中不同物质（如砾石、粗砂、粉砂、淤泥）中的含量是不同的（特别是其中的水成部分）。在一个地区采样，最好统一采取一种物质，否则在整个图幅上就会因各个样点采取的物质不同而出现可变偏倚，造成一些假异常或偶然的变化趋势。
但是实际上要做到采集同一种物质的样品是比较难以做到的。通常的做法是将采集的样品筛选到一定的粒径，可较大地压抑因样品的物质不同而产生的可变偏倚。采集淤泥及粉砂样品，样品的重现性显然比粗砂或细砂好。因而应以采集淤泥及粉砂样品为主。在采集样品时，要避免采集表层样品，因为表层有机物有铁锰氧化物聚积，它们从正常水中富集金属，有可能产生假异常。
采样的位置通常选择在河床的底部、河道岸边水面以上或水面以下，还可在河漫滩。
在河床的底部采集的样品，可较好地代表上游汇水盆地中的金属含量，且最少受岸土稀释的干扰。在间歇性流水地区、干涸的河道或只有很少流水的河道，采样也应在其中。
如果河道中水流湍急，细粒较少，不易采到样品，应尽量在水流缓慢处、水流停滞的地点、转石的背后及河道转弯的内侧等较多细粒物质处采样。
如果在河道中采集不到较多的细粒物质，则应在靠近水流渗湿的岸边采样，采样时要避免两岸塌积物的稀释作用。
17.3.2.4 样品加工与分析
一般情况下，筛选样品中要将小于80目的粒径部分作为分析试样。
要根据不同情况，有区别地筛选样品的不同粒径。水系沉积物异常的水成部分特别发育，异常中金属元素聚积于粘土颗粒上，要发现这部分异常，只有分析较细粒径的试样；活动元素如Cu、Zn、Ni、Co等主要集中于细粒径部分；不活动元素如Cr、W、Nb、Ta、Be、Sn等，主要集中于中粗粒径部分；在地形切割深、物理风化占优势的山区，各种金属元素可能倾向于富集在较粗粒径的颗粒中；距异常源地较近的较粗粒径颗粒中元素含量较高，距源地较远的细粒径中部分元素含量相对增高。
什么是地球化学探矿?
答：简称化探。是指以地球化学理论为指导，通过系统测量天然物质（如岩石、疏松覆盖物、水系沉积物、水、生物与空气）中成矿元素和指示元素的含量及其分布特征，研究其分散与变化的规律，发现矿床的地球化学分散晕（异常）的一种地球化学勘查方法，根据这种方法可以进行直接找矿或辅助地质勘探工作。
我国地球化学找矿简史
答：水系沉积物地球化学找矿,早在 20 世纪 50 年代末期已开始试验,但未得以推广,直到 70 年代早期才得到较为广泛的应用。目前,它已成为我国进行全国性 “区域化探扫面”(地球化学找矿)的主要手段。 迄今为止,全世界有 30 多个国家和地区开展了区域地球化学勘查工作,我国是开展区域地球化学勘查最早的国家之一。1978 ...
勘查地球化学数据处理
答：不同性质或不同粒级的样品中金属富集粒度不同,如果没有规定统一的采样方法,不同采样人员的采样方法与习惯不同,所采集的样品性质变化太大,也会发生可变偏倚。 不同地点的岩石、土壤、水系沉积物等的均匀性是不同的。在一个采样地点,由于物质比较均匀,重复采样比较接近;在另一个物质很不均匀的采样地点,重复采样会...
勘查地球化学数据获取
答：野外取样方法的正确与否,直接影响到勘查地球化学工作质量的高低。岩石、土壤、水系沉积物、水文、生物、气体的取样方法各不相同,在勘查地球化学方法一章中已有介绍。 值得指出的是,近些年来,地学核技术在地球化学勘查中的作用越来越大,其中一个重要因素是地学核技术发展了一套野外现场快速分析测试技术。如便携式X射线荧...
国内代表性研究成果
答：1. 1∶ 20 万区域地球化学测量方法研究 东北森林沼泽景观区矿产资源地球化学勘查方法技术研究开始于 1974 年,中国地质科学院物化探研究所李明喜等在黑龙江省多宝山铜矿区及其外围进行了区域和矿区地球化学勘查方法技术的初步研究。确定了 -60 目粒级水系沉积物测量在区域化探及其异常查证中的有效性,提出采用 -60 目...
铅锌矿勘查物探化探方法技术
答：在铅锌矿床勘查中，物探化探勘查方法如水系沉积物测量，岩石、土壤测量，磁法测量、激电中梯测量、CSAMT测深等都是有效的方法。通常采用化探、磁法或激电中梯扫面，发现矿化有关的异常，继而运用激电测深、CSAMT测深等组合方法，研究矿(化)带(体)埋深、形态和规模。维宝铅锌矿找矿勘查是在1∶20万...
地质-地球物理-地球化学找矿模型的一些基本概念
答：——作为一种固体矿产勘查方法,目前除用磁法找磁铁矿或含磁铁矿物较多的矿体,用放射性测量找铀矿或与铀矿伴生的矿体,以及用电法、重力法寻找相对(埋深)规模较大的块状硫化物矿体外,一般不能以矿体作为直接探测目标。 2.地球化学勘查 地球化学是研究地球各部分化学元素及其同位素的分布、存在形式、共生组合、集中与分...
综合地球化学异常的筛选及其特征
答：为查证地球化学异常与成矿相关性或成矿信息程度,项目水系沉积物测量工作,在圈定的555个局部地球化学异常、500km2Au异常密集带及所划分的3个东西向异常密集带、3个Ag异常带和15个综合异常的基础上,运用异常地质背景,异常元素组合类型、已知的矿化线索等综合信息与模式辨认相结合的方法,在地球化学圈出来选定或确定显著...
地球化学找矿模型的研究与应用
答：А. Кременецкий ( 2009) 从矿体、原生晕、次生晕到分散流等几个层次,在不同取样介质 ( 基岩、土壤、水系沉积物等) 和不同景观条件下进行不同比例尺的地球化学普查时,论述了建立地球化学找矿模型的主要任务和找矿模型的主要要素,为不同级次地球化学找矿模型的建立提供了一种可靠的思路。 1)...
铜矿勘查物探化探方法技术
答：在铜矿勘查过程中，常用的物探方法主要包括高精度重力测量、高精度磁力测量、大功率激发极化测量、瞬变电磁测深法(TEM)、井中TEM、可控源音频大地电磁测深方法(CSAMT)等;地球化学方法则是在1∶20万区域地球化学扫面基础上，开展1∶5万水系沉积物测量或大比例尺的土壤测量。高精度重力测量、高精度磁力...
