導(dǎo)語：如何才能寫好一篇地球化學(xué)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

[關(guān)鍵字]礦山 地球化學(xué) 環(huán)境

[中圖分類號] X142 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-4-44-2

礦業(yè)在我國經(jīng)濟中占有很大的比重，為我國的經(jīng)濟發(fā)展作出了巨大的貢獻"在礦山開采和選礦過程中產(chǎn)生的大量廢石和尾礦不僅占用耕地，還產(chǎn)生含有害重金屬的酸性或堿性排水，帶來了嚴重的環(huán)境污染。據(jù)1998年不完全統(tǒng)計，我國金屬礦山在地面積存的尾礦已達40多億噸，并以每年約2×108噸的速度在增長（蔡嗣經(jīng)，楊鵬，2000）。近十幾年國內(nèi)外地球化學(xué)在礦山環(huán)境方面的研究主要集中在礦區(qū)、城市周圍及道路兩側(cè)由于自然的和人為的因素造成土壤環(huán)境、水體、生態(tài)環(huán)境污染和破壞等方面，尤其采礦活動引起的土壤重金屬的污染（王亞平等，1998，2000）。

1 采礦活動對礦區(qū)周圍水體和水系沉積物中重金屬含量的影響研究

R.P.Borba等（2002）對巴西Iron Quadrangle礦區(qū)周圍三條河的水、沉積物和風化金礦化巖石中砷的地球化學(xué)分布進行了研究，發(fā)現(xiàn)水和沉積物中As的最高濃度出現(xiàn)在礦區(qū)附近，在表層水中最高可達300ug/kg，水系沉積物中As的含量在20～4000mg/kg之間，通過就地對黃鐵礦和毒砂的風化過程取樣研究，與礦石堆積風化相關(guān)的As的遷移可以追蹤到一些已關(guān)閉的金礦。As主要吸附在針鐵礦上，最終釋放進地表水和地下水，這個過程相當于產(chǎn)生大量As污染的礦井廢水。河流沉積物和尾礦堆樣品的淋濾過程顯示，樣品中最大釋放量為初始As總量的1～4%。

Claudia Herr和N.F.Gray（1997）研究了愛爾蘭Avoca礦區(qū)廢棄硫磺和銅礦石產(chǎn)生的酸性排水（AMD）對Avoca河的污染，發(fā)現(xiàn)在沉積物中Zn的吸附和解吸附過程中pH扮演了重要角色，當AMD排入時，Zn主要以溶解態(tài)存在于河水之中，河流沉積物中的Zn濃度低于背景值，其它重金屬元素含量也不高，但當在距礦區(qū)下游7公里的一個肥料廠的排水導(dǎo)致河水pH升高時，河水中金屬元素產(chǎn)生沉淀，混合區(qū)沉積物中Cu和Fe的含量明顯增加，Cu的分離主要是共沉積作用。Cd在沉積物樣品中未檢出，和下層沉積物相比表層沉積物中金屬是以絮狀物形式沉積在大顆粒表面。

J.M.Ascue等（1995）的測定表明：加拿大某尾礦堆積地區(qū)湖底沉積物孔隙水中As、Pb濃度比湖水中高出4個數(shù)量級，充分說明As、Pb是由尾礦輸入，最終沉積于底泥的。

A.Carrllo-Chavez等（2003）對墨西哥Guanajuato礦區(qū)的環(huán)境地球化學(xué)特征進行了研究，實驗和現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)表明，由于該地區(qū)C/S比高（12：1），酸中和能力強，因此采礦廢物的產(chǎn)生酸性排水的潛力較小，重金屬釋放到地下水中可能性也不大。大量地球化學(xué)證據(jù)表明：自然過程中金屬元素易吸附在鐵的氧化物或氫氧化物表面，在一定程度上控制了溶解性金屬的遷移。地下水中Zn的含量并沒有受到明顯影響。

John E.Gray等（2001）對菲律賓Palawan汞礦收集的廢礦鍛燒過程、水及沉積物的汞和甲基汞的含量的研究，發(fā)現(xiàn)附近水體環(huán)境受到很大的影響。

2 礦區(qū)周圍土壤重金屬污染的地球化學(xué)特征研究

M.A.Yukselen（2002）北塞浦路斯Lefke地區(qū)重金屬污染土壤的特征的研究，發(fā)現(xiàn)由于銅礦采礦和冶煉活動，已嚴重地污染了土壤和海水。根據(jù)土壤樣品分析結(jié)果，Cu和As的含量大大超過了其他嚴重污染的土壤樣品中的極限值。冶煉廠附近海水被Cr、Ni、Cu嚴重污染，降雨后Cu和Fe的濃度可增加10倍。研究結(jié)果認為這些污染物主要來源于尾礦和冶煉廢渣的流失。

J.Aguilar等（2004）對西班牙黃鐵礦泄漏造成的土壤污染狀況進行了深入研究；B.G.Rawlins對英格蘭北部土壤的微量重金屬污染的研究；Merington等（1994）、JohaMaskall等（1996），Myoung-Jin kim（2002）等和M.Boni等（1999）研究了重金屬礦山（包括古礦）中Pb、Zn、As等重金屬元素通過大氣降塵和河流向礦周圍的土壤、河流沉積物及其植被中遷移情況與規(guī)律。Austin merino等研究了5種土壤的酸化后對重金屬含量的影響，實驗證明，在土壤中加入酸后可以引起土壤pH降低，以及鋁和一些重金屬濃度的改變，土壤pH和金屬含量是影響金屬濃度改變的主要因素。（1995）研究了碳酸鹽和硅酸鹽對于酸性排水的中和作用"MichelleP（1998）對比研究了富含硫化物和碳酸鹽的尾礦與低硫化物含量且不含碳酸鹽的尾礦的礦物學(xué)和地球化學(xué)特征。他們的研究認為礦石中碳酸鹽礦物的含量是決定尾礦是否產(chǎn)生酸性排水和重金屬釋放的主要原因，而不是人們普遍認為的硫化物的含量。Blowes等（1990，1991，1995）通過對加拿大某金屬礦山硫化物尾礦空隙水的地球化學(xué)和礦物學(xué)的研究，提出尾礦層中因不活動硫化物的存在而形成膠結(jié)層，在一定程度上阻礙了重金屬元素的進一步遷移，并就其潛在意義進行了討論，為防止礦山酸性廢水排水的重金屬污染提供了新方法；PrattAR等（1994）實驗了在pH為3.0的H2S04的稀溶液條件下磁黃鐵礦的氧化淋濾現(xiàn)象，并利用X射線和俄歇電子研究磁黃鐵礦表面圖象及其在空氣中的氧化的機制，對礦山酸性排水產(chǎn)生的原因進行了深入的闡述；Walder等（1995）研究了夕卡巖型Pb-Zn礦床尾礦礦物學(xué)和地球化學(xué)行為；Buckly等（1987）則研究了黃鐵礦。磁鐵礦氧化的表面特征。BoElberling等（2000）研究了低溫下黃鐵礦尾礦的生物和化學(xué)氧化。他們調(diào)查研究了加拿大北部的Nanisivik礦黃鐵礦尾礦活動層中硫化物的生物和化學(xué)氧化活動和氧的消耗"通過樣品分析發(fā)現(xiàn)：黃鐵礦的氧化速率與現(xiàn)場氧的攝取速率！實驗室熱釋放測試結(jié)果是一致的"尾礦中發(fā)現(xiàn)細菌，熱值測定表明細菌活動導(dǎo)致的氧化接近正在進行的氧化的三分之一。盡管已經(jīng)在北極發(fā)現(xiàn)淋濾細菌，但是這是第一次證明了北極地區(qū)尾礦堆積區(qū)所有污染后果中細菌活動的重要性。

吳大清等（2001）對環(huán)境礦物界面反應(yīng)動力學(xué)進行了研究，重點探討了地表中各種有毒。有害離子或分子與礦物表面之間的反應(yīng)速率與反應(yīng)機制。認為礦物表面存在一組化學(xué)活性很強的表面功能基，當它們與環(huán)境中毒害物質(zhì)發(fā)生作用時，會因其極性、荷電性和lewis酸堿性不同而表現(xiàn)出不同的作用力和反應(yīng)速率，進而控制了有毒、有害物質(zhì)在大氣、水體和沉積物中的賦存形態(tài)。穩(wěn)定性及遷移轉(zhuǎn)化速率。

3 表生條件下重金屬元素遷移轉(zhuǎn)化途徑和規(guī)律研究

礦山的開采使原來深埋于地下的礦石暴露于地表。在地表的自然和人工風化條件下，礦石中的有害組分，特別是重金屬元素向外淋濾遷移，這些重金屬元素一旦進入生態(tài)循環(huán)，就會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重的威脅，因此對表生條件下重金屬元素遷移。富集規(guī)律的研究就顯得格外重要國外學(xué)者在這一方面也做了大量細致的研究。

篇2

【關(guān)鍵詞】地球化學(xué)模式；成因；原生模式；次生模式

所謂地球化學(xué)模式，主要就是指各類礦物成分在地球表層或地下布局形成的某種狀態(tài)，從當下對地球化學(xué)的探索發(fā)展狀態(tài)看，儼然能極其簡單地找尋出種各種類型的地球化學(xué)模式，卻無法精準詳實的解釋地球化學(xué)模式不同種類的現(xiàn)象，這也一直是擺在眾多從事地質(zhì)勘測的化學(xué)家們面前的一道難題。

1地球化學(xué)模式按照成因的分類

針對形成原因的區(qū)別可以說地球化學(xué)狀態(tài)劃分成原生模式和次生模式兩種。那么，原生模式主要指在舊有的結(jié)巖石中已存的某種地球化學(xué)形式，而次生模式指的是原生模式在表面被風化后搬運到其他異同地表的載體里某種地球化學(xué)形式狀態(tài)。

1．1原生

因為原生地球化學(xué)模式概念和實際應(yīng)用中存在差異化現(xiàn)象，因此我們常說的原生地球化學(xué)模式指的是諸多巖石中的礦物元素，而原生地球化學(xué)模式又能被分為同生和后生兩種模式。同生模式又指與圍巖共同作用產(chǎn)生的一種分散狀態(tài)，后生模式則指某種礦物以規(guī)律的運行陸續(xù)侵入至基質(zhì)巖石中所形成的一種分散狀態(tài)。而從地球化學(xué)模式形成原因看，同生模式是在火成巖漿的組群、堆積作用或是變質(zhì)作用下完成的。而同生異常一般呈現(xiàn)出大到與整個礦源層相當?shù)牡厍蚧瘜W(xué)省或地球化學(xué)域，微小到和個別局部巖體差不多的小面積不規(guī)則。后生模式指的是在熱液分散效果下所形成的分散模式。其中該模式與四周延時形式在我國的研究中被統(tǒng)稱為散發(fā)形式。這種后生模式的無規(guī)律和迥異現(xiàn)象通常是轉(zhuǎn)變?yōu)椴糠衷鷷?。此外滲濾模式在礦體勘察中產(chǎn)生極其關(guān)鍵且重要的效果。這是由于滲濾狀態(tài)是原生暈組成分帶和幾何形態(tài)建立的基礎(chǔ)，所以對滲濾模式的探究能夠為研究院們探尋隱藏的礦床提供參考。

1．2次生

次生非常規(guī)主要是指巖石中的礦體和原生非常規(guī)在風化效果下其含有的各種礦物元素均遭到浸蝕而從原地點擴散出去并侵入到表生環(huán)境載體中。與原生地球化學(xué)模式一樣的是次生分散模式也分為“同生和后生”兩種模式。這里的同生模式是指載體同期形成的擴散模式，而后生模式指的是在載體形成之后的擴散模式。在同一種載體內(nèi)部，同生分散模式和后生分散模式能夠長期共生，相互依存。同生模式與后生模式的分類主要是按照時間來劃分的，次生模式還能夠按照其形成的形式來進行劃分，如果依照形成形式的差異化，次生模式在早期的研究中有能夠分為水生、碎屑和生物形成的模式三大類，但伴隨進行該研究的人與日俱增，大家似乎已經(jīng)慢慢認識到次生模式的形成有著絕對不是簡單單一化的成因，而是一個極其復(fù)雜的過程。簡單的用早期分類的三種類型已經(jīng)無法對其進行整體概括，所以氣成、物理和化學(xué)形式也被人們列入次生模式的形成原因中來了。那么，次生模式中的水生模式又指什么?簡單說，它是一種地下水和地面誰對礦物組件的水體搬運中產(chǎn)生的一種非常規(guī)的形態(tài)。碎屑模式指的則是由水、冰、風的機械搬運和重力功能下所形成的一種模式。生物成因模式就是由植物代謝將礦物元素從土壤中吸收，在植物體內(nèi)形成的一種特定模式。前面已經(jīng)簡述到次生化學(xué)模式的形成原因極其繁瑣且困難，那么下面就先簡單的敘述一下次生模式形成的過程。通常人們說次生化學(xué)模式的形成過程需要在礦物組件散發(fā)、重組、同生模式元素搬運和元素鎖定這些重要的關(guān)鍵流程。

2地球化學(xué)模式的成因過程

在此化學(xué)模式形成的早期就是部分礦物釋放的過程，某些礦物從原生礦體后者原生暈中被徹底散發(fā)出，而這些被釋放出來的礦物元素尤為后來的搬運轉(zhuǎn)移的提供了可行性前提，在款物元素徹底釋放的或承載的有些可以直接形成次生非常規(guī)。一般而言在礦物元素釋放過程中物理風化、化學(xué)風化的積石會給礦物元素的釋放程度帶來最為直接的影響。物理風化對于礦物元素釋放的影響通常是發(fā)生在干燥、極寒或者切割式復(fù)雜的區(qū)域。各區(qū)域溫差轉(zhuǎn)變所產(chǎn)生的巖石變小或變大、冰川觸碰、河流沖刷和風化侵蝕等都是自然現(xiàn)象形成過程。而化學(xué)風化則是一種通過水、生物、氣體三種作用下對巖石進行氧化劑融化從而使款物元素徹底釋放出來的全過程。而生物風化可以之間通過產(chǎn)生微生物、有機物的方法來對礦物元素進行消融釋放又能夠借助于植物的根部來加快巖石的物流風化從而完成款物元素的徹底釋放。通過礦物元素徹底釋放后就直接侵入了元素重組的過程中。那些被釋放出來的礦物元素能夠直接演變成個體礦物而侵入到款礦物元素搬運的流程中，也可與其他的載體實現(xiàn)有效融合然后在進入搬運流程。在這個流程中，礦物元素結(jié)合的方式能夠借助于吸附、消融也能夠是是全面吸收。這三種狀態(tài)的最大差異在于吸附屬于物理方式，消融屬于化學(xué)方式而吸收則是屬于生物方式。物理方式的礦物元素組合主要是膠體的吸附、粘著吸附和微氣泡表面吸附?；瘜W(xué)方式的礦物元素組合則是礦物元素借助于地下水、地表水中的消融，再和水中所含的離子等重組成可溶性的溶液。生物形式的礦物元素組合則是憑借植物對礦物元素的完全吸收從而來完成的這一過程。某種礦物被徹底散發(fā)出來后能呈現(xiàn)出個體形態(tài)，然后還能借助于更為豐富的方式來重組，下一步再進入礦物組件系統(tǒng)的搬運流程，在整個搬運期間礦物組件會被其他大量的物理、化學(xué)和生物營力進行大規(guī)模搬運。最后，就是所有礦物組件的牢固過程，但是這個牢固也不過短時間內(nèi)不一種穩(wěn)定狀態(tài)而已。礦物組件的穩(wěn)定能借助于大量多樣化的途徑來實現(xiàn)，比如常見的有水動力變小、氧化還原條件的改變、氧化物和硫化物等的吸收、有機物融合、生物的沉淀等。當成礦組件和伴生組件在礦體遭遇風化作用后，從礦石散發(fā)出到四周載體中，使其在四周載體中的存在數(shù)量有不斷增長的趨勢或形成礦物的組件中在不斷累積后殘留的熱液還在持續(xù)向前面的圍巖中不斷蔓延，造成圍巖中礦物元素的保有量也不斷長高的走向，這也是勘察地球的專業(yè)領(lǐng)域研究人員和專家們齊心協(xié)力致力探尋的關(guān)鍵內(nèi)容。但是，地球化學(xué)分散態(tài)勢就是指礦物組件在某個超大空間范圍中的濃度、變化程度、布局的形態(tài)以及存在形式與四周的巨大范圍內(nèi)的礦物組件分布存在巨大差異。

3結(jié)語

探索、找尋和研究地球化學(xué)模式的分類和形成原因，對于探尋非常規(guī)的模式和形成過程起著極其重要的直接作用，而地球化學(xué)模式根據(jù)多種分類標準又被劃分為五花八門的種類。因此，化學(xué)領(lǐng)域?qū)＜覀冎饕綄さ木褪歉鶕?jù)不同的形成原因劃分出的不同的地球化學(xué)模式，即原生、次生的主要內(nèi)容。深入研究地球化學(xué)模式能夠有利于人們探尋和追逐深藏的礦床，因此具有非常重大的現(xiàn)實意義。

參考文獻:

［1］謝學(xué)錦．走向21世紀礦產(chǎn)勘查地球化學(xué)［M］．北京:地質(zhì)出版社，1999．

篇3

K02孔（圖1）長348cm，于2006年12月使用活塞取樣器取得巖芯剖面，按1cm間距連續(xù)取樣，取得樣品348個。在流域東南附近采集花崗巖風化殼物質(zhì)，除去最上面的枯枝落葉層(約5cm)，鉆取約8.6cm的風化殼物質(zhì)，作為流域表層風化殼的背景值。并現(xiàn)場對巖芯進行拍照和巖性描述，劃分其沉積層位。K02孔測年樣本為12個，詳細測年材料與方法參照已發(fā)表文獻(歐陽軍等,2010)，年代序列圖的建立參照Zhong等(2012)的研究成果(圖2)，測年結(jié)果顯示K02孔底部年齡約為16.0calkaBP。巖芯樣品在實驗室研磨壓粉后，每個樣品一式兩份，其中一份使用VP-320X射線熒光光譜分析儀(XRF)分析樣品主要元素和微量元素，發(fā)現(xiàn)主要元素分析精度為0.2%，微量元素含量為0.05ppm。另外一份樣品在550℃高溫下燃燒1個小時，測出燒失量(LOI)，用來校正元素的分析值(Sunetal,2010)。對于采集的風化殼物質(zhì)作相同的地化元素分析實驗。

2結(jié)果與分析

2.1元素主成分分析結(jié)果使用SPSSStatistics20.0對沉積物32種地球化學(xué)元素進行主成分分析。根據(jù)主成分輸出的初始特征值及累積解釋總方差(表1)，得到主成分元素組。第一主成分元素組(PC1)包括：Al2O3、TiO2、SiO2、Nb、Rb、Ga、Ba、K2O、S等，占方差總貢獻率的44.206%；第二主成分元素組(PC2)包括：Zr、Hf、Co、W、La、Ce，占方差總貢獻率的18.200%；第三主成分元素組(PC3)包括：Sc、Cu、U、V，占方差總貢獻率的13.256%；第四主成分元素組(PC4)主要為Na2O，占方差總貢獻率的5.927%；第五主成分元素組(PC5)主要為Fe2O3，占方差總貢獻率的3.964%。前3個主成分因子占元素方差總貢獻率的75.662%，基本反映大部分沉積環(huán)境信息。PC4和PC5可能反映了流域的鹽分條件和沉積環(huán)境酸性條件，但分別所占的沉積信息并不多，因此本文著重討論PC1、PC2、PC3元素組分的地球化學(xué)行為及其環(huán)境指示意義。

2.2各主成分元素組隨巖芯的差異變化PC1、PC2、PC3主成分元素組在16000calaBP以來曲線變化有明顯的不同(元素較多，且組內(nèi)元素相關(guān)系數(shù)高(表2)，各主成分內(nèi)部元素曲線變化較為一致，限于篇幅未將全部元素列出)(圖3)，表明各元素組對氣候環(huán)境變化響應(yīng)存在顯著差異。在16.0-15.1、14.2-13.7、12.1-11.7、6-4calkaBP期間(圖3，陰影部分)，PC1元素組分總體呈下降趨勢，在14.2-13.7P和6-4calkaBP表現(xiàn)尤為明顯，元素組分達到剖面的最低值；PC1與化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)曲線變化非常一致。PC2元素組分(Co、Zr、Hf等)則在這些時段內(nèi)總體呈現(xiàn)高值，且曲線變化與中值粒徑(Md)較為一致；PC3元素組分在這些時段內(nèi)也都呈現(xiàn)明顯峰值分布，元素組分與總有機碳(TOC)、有機碳同位素(δ13Corg)變化趨勢相似。而在15.1-14.2、13.7-12.1、11.7-6.0calkaBP期間，PC1正載荷元素組分總體處于剖面高值狀態(tài)，尤其在11.7-6calkaBP，元素組分達到剖面的最高值；PC2元素組分則在剖面呈低值分布；PC3元素組也呈相對低值狀態(tài)。

3討論

3.1各元素組響應(yīng)不同氣候環(huán)境條件的內(nèi)部機制及其指示意義根據(jù)之前學(xué)者使用的相關(guān)氣候代用指標(包括TOC、δ13Corg、粒度、腐殖化度、磁化率、干密度等(薛積彬等,2007;Zhongetal,2010,2012;歐陽軍等,2010)可知，大湖在16.0-15.1、14.2-13.7、12.1-11.7、6-4calkaBP(圖3，陰影部分)分別對應(yīng)最老仙女木(OldestDryas,OSD)、中仙女木(OlderDryas,ORD)、新仙女木冷事件(YoungerDryas,YD)三次仙女木冷事件以及中全新世冷干事件，而15.1-14.2、13.7-12.1、11.7-6.0calkaBP則對應(yīng)Bølling、Allerød曖期和全新世適宜期。在不同氣候條件下，定南大湖沉積物元素組呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)差異，結(jié)合區(qū)域氣候環(huán)境變化，對各元素組響應(yīng)氣候變化的內(nèi)部機制及其指示意義進行探討。第一主成分元素組(PC1)，主要包括在地球表生條件下，抗風化作用強，難以溶解的惰性元素(如Al2O3、TiO2、SiO2、Nb等)(Mackerethetal,1966)(圖3)，這些惰性化學(xué)組分通常賦存于陸源碎屑殘余物中，顆粒以粉砂、細砂為主。定南大湖為封閉性小湖盆，四周為低山丘陵，在曖濕氣候條件下，化學(xué)風化作用強，地表徑流發(fā)育，大量陸源風化碎屑殘余物被沖刷遷移至湖泊，直接以物理方式沉淀至湖底；而在干冷氣候條件下，湖區(qū)物理搬運作用較弱，賦存于碎屑礦物的惰性組分難以通過機械搬運的形式遷移至湖泊(陳敬安等,1999)。而在曖干氣候條件下，由于水動力條件較弱，流域化學(xué)風化碎屑物難以進入湖盆；在冷濕條件下，溫度低，不利于化學(xué)風化的進行，流域陸源風化碎屑物較少。PC1元素曲線與化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)變化趨勢也非常相似，CIA指數(shù)越高，化學(xué)風化作用越強，氣候較為曖濕；反之，其值越低，則化學(xué)風化作用越弱，氣候較為冷干(李徐生等,2007;Fengetal,2003)。值得注意的是，PC1負載荷組分S等元素與其余穩(wěn)定性元素曲線變化明顯相反，相關(guān)系數(shù)普遍<-0.78(表2)，說明負載荷組分與穩(wěn)定性元素化學(xué)性質(zhì)不同。S元素化學(xué)性質(zhì)活潑，在濕熱條件下，湖泊水位升高，沉積物處于缺氧還原條件，S在還原條件下容易生成H2S而損失(杜晨等,2012)，所以在B/A曖期及全新世適宜期，大湖沉積物S元素都含量甚微(圖3)。但PC1元素組分主要以穩(wěn)定性元素為主，因此，PC1元素組主要反映了流域內(nèi)陸源化學(xué)風化殘余物通過地表徑流沖刷搬運至湖泊的物質(zhì)，指示流域的化學(xué)風化作用強度，相對曖濕氣候條件下，PC1含量高，冷干氣候條件下，PC1含量低。第二主成分元素組(PC2)，主要包含Co、Zr、Hf等元素。Zr在風化過程中極為穩(wěn)定，主要賦存于鋯石、土壤、風化產(chǎn)物中，以較粗顆粒碎屑狀態(tài)形式出現(xiàn)(Kylanderetal,2013)，Zr和Hf元素離子半徑非常接近(分別為8.4和8.3nm)(Jochumetal,1986)，具有非常相似的地球化學(xué)行為，且常伴隨而生(Shan-non,1976)。本文中，Co、Zr與Hf兩兩之間相關(guān)系數(shù)都在0.49以上(表2)，表明三者化學(xué)性質(zhì)較為相似。大湖處于曖濕氣候時(如11.7-6calkaBP)，PC2處于低值；而在冷干時期(如14.2-13.7kaBP)則處于高值。PC2元素組曲線變化與沉積物中值粒徑(Md)變化比較相似，說明PC2元素組與粒度相關(guān)，粒度則可反應(yīng)流域水動力條件(Menkingetal,1997;Wangetal,2001)。通常在氣候較為曖濕條件下，流域水熱條件好，有助于亞熱帶植被大量生長，可有效阻止地表徑流對土壤表層尤其是粗顆粒物質(zhì)的侵蝕，進入湖盆的粗顆粒物質(zhì)則變少。大量研究也表明，在長時間尺度范圍內(nèi)，沉積物粒徑增大反映采樣點離湖岸距離減小、湖泊水位下降，粗顆粒物質(zhì)易于到達，指示氣候干旱；反之，沉積物粒徑減小反映采樣點離湖岸距離增大、湖泊水位上升，此時深水弱動力條件有利于細顆粒物質(zhì)沉降，指示氣候濕潤(Finneyetal,1991;Shumanetal,2001)。因此，PC2元素組與地表侵蝕進入湖泊的碎屑物質(zhì)顆粒大小有關(guān)，反映了湖泊流域的水動力條件。PC2含量較高，指示氣候較為冷干；含量較低，指示曖濕氣候。值得注意的是，YD事件以及8.2ka冷事件在Md曲線上有明顯反映，PC2元素組則無明顯變化；在6-4calkaBP期間Zr均值為475.35ppm，雖有下降趨勢，但仍比整個剖面均值(111.02ppm)高，不過Hf元素則在6-4calkaBP期間整體表現(xiàn)為低值。說明在指示湖泊流域水動力條件方面，仍需更多的代用指標結(jié)合使用。第三主成分元素組(PC3)，主要包含Sc、U、Cu、V元素，這些元素易受湖泊有機質(zhì)的影響。實驗證明，有機物質(zhì)的絡(luò)合作用對鈾的地球化學(xué)行為有著重大影響，如腐殖酸能強烈地絡(luò)合鈾及其他金屬，形成鈾酰有機絡(luò)合物，而腐殖酸在沼澤泥炭發(fā)育中較為豐富。有機質(zhì)的存在對Cu的搬運也起重要作用，如腐殖酸的高分子易于與Cu等金屬形成有機絡(luò)合物，搬運至湖盆沉淀。生物及有機質(zhì)對Cu等金屬的富集作用也不可忽略(張虎才,1997)。本文PC3元素組與TOC和δ13Corg的變化趨勢較為一致(圖3)。Zhou等(2004)指出，定南大湖在氣候冷干時期，湖泊水體收縮，泥沼地發(fā)育，草本植被向湖泊周邊擴展，由于氣候干冷，大量植物殘體未能完全分解，TOC含量較高；而曖濕氣候條件下，湖泊水體擴展，草本植被相應(yīng)收縮，而流域周邊植物殘體容易分解，導(dǎo)致TOC含量較低。δ13Corg主要指示植被類型，在沼澤相沉積時值偏正，指示冷干氣候，在湖相沉積時值偏負，指示曖濕氣候(Zhongetal,2010)。因此，流域有機質(zhì)含量可能對PC3元素組分的U、Cu等金屬元素絡(luò)合富集作用起重要影響，TOC含量高時，PC3元素組含量高，反之，TOC含量低時，PC3元素組含量低。值得指出的是，氣候的組合并非單一、絕對的曖濕、冷干變化，元素組的波動幅度一定程度上反映了流域氣候組合的差異。例如在ORD及6-4calkaBP期間(圖3)，PC1元素組呈現(xiàn)明顯的谷值，PC2、PC3則呈明顯的峰值，元素組變化幅度大，指示相對冷干氣候。而在OSD及YD期間，PC1、PC2無明顯變化，PC3略有上升，TOC也有小幅度上升，此時氣候可能相對涼干。全新世適宜期間，PC1值高且穩(wěn)定，PC2、PC3值較低，指示相對曖(溫)濕氣候。受東亞季風影響的華南地區(qū)，氣候組合通常以曖濕或者冷干狀況出現(xiàn)(Porteretal,1995;Herzschuh,2006;Xueetal,2014)。當然，曖濕、冷干、曖干、冷濕的氣候組合是相對的，在不同地區(qū)有不同的衡量標準，也需要有更多的代用指標作輔助研究。

3.2沉積物源探討曾有學(xué)者通過研究Ti元素，指出在歷史時期，當冬季風強盛時，湛江湖光巖瑪珥湖曾受到來自黃土高原粉塵物質(zhì)的影響(Yanchevaetal,2007a,2007b)，這一觀點雖然存有多種爭議(Zhouetal,2007,2009)，但也說明在現(xiàn)今沙塵暴天氣頻發(fā)的背景下，學(xué)者對歷史時期中國北方粉塵物質(zhì)遷移距離的重視程度。定南大湖緯度位置較湖光巖瑪珥湖更靠北，那么，黃土高原粉塵物質(zhì)在冬季風強盛時期有沒有可能進一步影響至南嶺地區(qū)？本文將在14.2-13.7、6-4calkaBP明顯冷干時期的元素比值與相近時期黃土高原地化元素(Jahnetal,2001)進行對比(圖4)，以探討定南大湖在冷干時期的物質(zhì)來源。稀土元素地球化學(xué)行為穩(wěn)定，在示蹤粉塵物源中得到廣泛應(yīng)用(Kylanderetal,2007;Marionetal,2012)。Zr/Hf值則通常對含Zr礦物起指示作用(汪海斌等,2008)。Wei等(2012)使用TiO2/Nb-La元素的二維曲線與黃土高原相應(yīng)元素對比，排除了云南寶秀盆地泥炭沉積物受黃土高原粉塵物質(zhì)的影響，指出盆地周邊風化碎屑物才是粉塵物質(zhì)的主要來源。從圖4可以看出，定南大湖與黃土高原相關(guān)元素比值明顯地分離出來，如果有粉塵活動，可基本判定粉塵物質(zhì)并不是黃土高原的物質(zhì)經(jīng)冬季風搬運而來。定南大湖數(shù)據(jù)較于黃土高原比較分散，其值都在流域母巖風化殼值附近變動，因此，如果有粉塵物質(zhì)，也主要來源于流域附近的風化碎屑物質(zhì)，且源地較為分散。

4結(jié)論

篇4

[關(guān)鍵詞]地球化學(xué)；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；教學(xué)手段

[中圖分類號] G642.0 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）07-0130-02

地球化學(xué)是研究地球及其子系統(tǒng)（含部分宇宙體）的化學(xué)組成、化學(xué)機制和化學(xué)演化的科學(xué)，是地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)和資源勘查工程等地球科學(xué)類專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。[1]該課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握地球化學(xué)的基本概念、基本原理和研究方法，并在此基礎(chǔ)上初步建立地球化學(xué)思維，學(xué)會用地球化學(xué)原理分析和解決地球科學(xué)問題。為了提高地球化學(xué)課程教學(xué)質(zhì)量，結(jié)合新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院資源勘查工程專業(yè)地球化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題，筆者在實際教學(xué)過程中對地球化學(xué)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段改革方面做了一些積極探索。

一、教學(xué)現(xiàn)狀及存在的問題

新疆大學(xué)地球化學(xué)課程主要針對資源勘查工程專業(yè)，為必修課程，共48學(xué)時，無實驗課。教學(xué)內(nèi)容包括太陽系、地球及地殼的化學(xué)元素豐度、元素的賦存形式、元素的地球化學(xué)遷移、微量元素和同位素地球化學(xué)等。課程的重點是1.元素在自然體系中的分布、分配、遷移演化的基本概念、基本理論和基本研究方法；2.微量元素、同位素在自然體系中的示蹤和計時作用的基本概念、基本理論和基本研究方法。就教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法而言，其主要存在如下問題。

（一）教學(xué)內(nèi)容滯后

地球化學(xué)產(chǎn)生于20世紀二三十年代，真正發(fā)展始于20世紀50年代。盡管在地球科學(xué)諸多學(xué)科中創(chuàng)建最晚，但其發(fā)展勢頭強勁，目前已經(jīng)滲透到地球科學(xué)所有領(lǐng)域，起著地球科學(xué)中心學(xué)科的作用。[2]目前，其教學(xué)內(nèi)容較少反映近年來地球化學(xué)學(xué)科發(fā)展中產(chǎn)生的新理論、新方法，迫切需要進行改革。如果能夠及時引入本學(xué)科前沿領(lǐng)域的新理論、新方法，對激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣、提高學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力將起到重要作用。

（二）實驗教學(xué)環(huán)節(jié)缺失

地球系統(tǒng)中元素和同位素的組成及元素的賦存狀態(tài)是地球化學(xué)的基本問題，也是重要的教學(xué)內(nèi)容。這一問題離不開元素含量及賦存形式的分析方法，如X射線光譜法、原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法等。由于缺少地球化學(xué)實驗室可供教學(xué)，教學(xué)大綱中也缺少實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，所以只能在課堂上對常用的、重要的分析方法進行講解。這樣教學(xué)效果并不明顯，多數(shù)學(xué)生仍然不了解相關(guān)分析方法。

另外，地球化學(xué)中出現(xiàn)大量關(guān)于元素（同位素）組成的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要進行處理以獲得一些參數(shù)或圖件，如稀土元素數(shù)據(jù)及微量元素數(shù)據(jù)的表示。由于缺少實驗環(huán)節(jié)，只能在課堂上講解處理方法和步驟，學(xué)生不能親自動手操作，導(dǎo)致實際教學(xué)效果并不理想。

（三）教學(xué)方法單一，手段落后

目前，新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院地球化學(xué)教學(xué)過程中仍采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，即以教師、課堂和教材為中心，對學(xué)生進行講授。同時，由于種種原因，教學(xué)手段落后，依然采用“一支粉筆、一塊黑板”的形式，忽視了計算機輔助教學(xué)手段，沒有充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習興趣，影響了學(xué)生學(xué)習的自主性和積極性。

二、教學(xué)內(nèi)容改革措施

（一）修訂教學(xué)大綱

教學(xué)大綱是教學(xué)的綱領(lǐng)性文件，是實現(xiàn)和完成教學(xué)內(nèi)容和要求的指導(dǎo)性文件，根據(jù)課程內(nèi)容的變化，適時修訂教學(xué)大綱，是教學(xué)改革的重要途徑。新的教學(xué)大綱確定地球化學(xué)課程的教學(xué)目標和基本要求，要求教學(xué)內(nèi)容反映現(xiàn)代地球化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀和重大成就。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

針對當今地球化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀和地球化學(xué)學(xué)科的發(fā)展趨勢，我們對目前的教學(xué)內(nèi)容進行增刪。一方面，在同位素地球化學(xué)章節(jié)增加了Lu-Hf同位素體系，Re-Os同位素體系，年輕地質(zhì)體系的同位素和非傳統(tǒng)同位素的地質(zhì)應(yīng)用?？紤]到分析測試技術(shù)在地球化學(xué)學(xué)科發(fā)展中發(fā)揮的作用越來越重要，教學(xué)內(nèi)容增加了分析地球化學(xué)的相關(guān)知識。另一方面，刪除目前教學(xué)內(nèi)容中涉及的元素的遷移、地球化學(xué)熱力學(xué)和動力學(xué)，這些化學(xué)類學(xué)科的基本理論是學(xué)習地球化學(xué)的先導(dǎo)課程，將不在教學(xué)中專門介紹。[3]

（三）增加實驗教學(xué)環(huán)節(jié)

地球化學(xué)是一門理論性較強的課程，實驗環(huán)節(jié)的加入可以幫助學(xué)生對深對其基本原理、基本方法的理解。例如，在“太陽系的元素豐度”一節(jié)中加入實驗課太陽系元素分布豐度特征，以教材提供的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，指導(dǎo)學(xué)生利用計算機將數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)化為豐度分布圖，進而找出其分布規(guī)律。類似地，在巖漿形成和演化過程中的微量元素地球化學(xué)模型”一節(jié)中加入實驗課部分熔融和結(jié)晶過程中不同元素的分配；在“稀土元素地球化學(xué)”一節(jié)中加入實驗稀土元素數(shù)據(jù)表示。[4]新增加的分析地球化學(xué)教學(xué)內(nèi)容需要開展實驗教學(xué)，在完成分析技術(shù)理論方法教學(xué)之后，組織學(xué)生對原子發(fā)射光譜，電感耦合等離子體質(zhì)普等大型儀器進行參觀，可以加深學(xué)生對相關(guān)儀器的了解。以上實驗內(nèi)容的加入可以提高學(xué)生的學(xué)習興趣，同時培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。

三、教學(xué)方法改革措施

在教學(xué)改革中，教學(xué)內(nèi)容的改革是核心，教學(xué)方法的改革應(yīng)服從和服務(wù)于教學(xué)內(nèi)容。[5]在教學(xué)過程中理論聯(lián)系實際，加大啟發(fā)式教學(xué)力度，能充分調(diào)動學(xué)生的主動性，使學(xué)生成為主體參與到教學(xué)過程中。

（一）理論聯(lián)系實際

針對科研及生產(chǎn)實踐中知識的應(yīng)用實例更易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，并且容易被學(xué)生接受的特點，我們在教學(xué)實踐中增加了相關(guān)理論知識的應(yīng)用實例。[6]這樣，一方面可以加深學(xué)生對理論知識的理解；另一方面，可以使學(xué)生通過地球化學(xué)課程的學(xué)習，了解該課程在解決資源勘查實際問題中的作用，提高其分析問題和解決問題的能力。

（二）實行啟發(fā)式教學(xué)

教學(xué)實踐中，根據(jù)教學(xué)目標和教學(xué)內(nèi)容設(shè)置一系列的問題，引導(dǎo)學(xué)生查閱資料，相互討論，獨立思考并得出答案。[7]例如，在“元素類質(zhì)同像置換法則”一節(jié)中，在介紹不同巖石類型，不同主要造巖礦物元素分配組合特征及相關(guān)元素物理化學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)上，啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)元素組合規(guī)律，進而得出類質(zhì)同像法則。在“太陽系的元素豐度”一節(jié)中，引導(dǎo)學(xué)生對太陽系元素豐度表及元素分布模式圖進行觀察、比較，啟發(fā)學(xué)生得出太陽系元素豐度規(guī)律。

四、教學(xué)手段改革措施

隨著地球化學(xué)學(xué)科的發(fā)展及其在資源勘查實踐中應(yīng)用的增多，地球化學(xué)課程的教學(xué)內(nèi)容不斷增加。隨之產(chǎn)生的問題是怎樣在有限的學(xué)時內(nèi)完成授課任務(wù)?！耙恢环酃P、一塊黑板”的教學(xué)手段已不能滿足教學(xué)需要了。一個有效的方式是引入多媒體教學(xué)手段，加大課堂教學(xué)的知識容量，提高授課效率。另外，在地球化學(xué)課程中一部分基本概念、基本原理較為抽象，多媒體技術(shù)的應(yīng)用可以借助圖表、動畫、視頻等將其形象化、具體化，這樣可以幫助學(xué)生更好地理解授課內(nèi)容，有效提高教學(xué)質(zhì)量。同時，多媒體教學(xué)手段的使用還可以提高學(xué)生的學(xué)習興趣，并充分調(diào)動其學(xué)習的積極性。

五、結(jié)論

針對新疆大學(xué)資源勘查工程專業(yè)地球化學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀中存在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及手段落后的問題，對地球化學(xué)教學(xué)實踐進行了探討。在教學(xué)內(nèi)容改革方面以修訂教學(xué)大綱為途徑，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，強調(diào)增加實驗教學(xué)環(huán)節(jié)；在教學(xué)方法方面，強調(diào)理論聯(lián)系實際，加大啟發(fā)式教學(xué)的力度；在教學(xué)手段方面，提出引入多媒體教學(xué)，以上措施將對提高教學(xué)質(zhì)量有重要意義。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 韓吟文，馬振東.地球化學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2003.

[2] 張德會，葉榮，龔慶杰.“地球化學(xué)”課程教學(xué)改革的實踐[J].中國地質(zhì)教育，2005（3）：60-62.

[3] 張宏飛，高山.地球化學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，2012.

[4] 郝立波，戚長謀.地球化學(xué)原理[M].北京：地質(zhì)出版社2004.

[5] 袁振國.當代教育學(xué)（修訂版）[M].北京：教育科學(xué)出版社，2000.

篇5

[關(guān)鍵詞]地球化學(xué)探礦思考

一、地化探礦幾個問題的分析

1.礦床區(qū)分和礦化異常，是多年來地球化學(xué)探礦工作的首要問題，使用當前世界上各種先進的地球化學(xué)測量辦法可將金屬礦床劃歸為一種地球化學(xué)異常。而尋找金屬礦床問題，也就可以歸結(jié)為尋找這種地球化學(xué)異常。用各種地球化學(xué)測量方法，可以查明各種地球化學(xué)異常。但所發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)卻要超過工業(yè)礦床數(shù)的許多倍，并且由于礦床產(chǎn)出的地質(zhì)條件和景觀地球化學(xué)條件的不同，往往會出現(xiàn)小礦異常大或大礦異常小的情況。在個別情況下，那種小(弱)異常還可能被天然的和技術(shù)上的干擾所掩蓋。這就要求查明由一定規(guī)模和產(chǎn)出條件的礦床，在地球化學(xué)場中所產(chǎn)生的異常，并從發(fā)現(xiàn)的大量異常中，劃分出那些與工業(yè)礦床有關(guān)的少量異常來。這就是地球化學(xué)異常評價問題。

地球化學(xué)異常評價的內(nèi)容是:(1)定性，即確定異常性質(zhì)，鑒別礦體異常與非礦異常。非礦異常中，主要是礦化異常，也就是達不到工業(yè)要求的礦化所引起的異常。(2)定位，即判斷異常與礦體在空間上的關(guān)系。(3)定量，即估計礦體的埋深、規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)、礦石組分、成因類型等。這三條中，第一條是異常評價的根本問題，對它有兩種認識:一種觀點是，認為化探能夠區(qū)分礦體與礦化異常。理由是，元素集中到一定程度才成為礦體，元素組合和含量的變化與礦化應(yīng)有本質(zhì)的差異。據(jù)稱，蘇聯(lián)就解決了異常評價中的這一關(guān)鍵問題。其準則是:a.礦化暈中組分比礦體簡單，且異常孤立零散，沒有中心，分帶不明顯。b.組合(累加或累乘)暈指數(shù)值的變化曲線在橫交礦化走向方向上，不能形成明顯的最大值。c.在相似地質(zhì)條件下，礦化異常規(guī)模小。此外，結(jié)合構(gòu)造、巖性、蝕變情況和其他方法，可以有效地鑒別礦體與礦化異常。地球化學(xué)障的研究，也可能有助于這種鑒別工作。另一種觀點是，元素集中到什么程度就算是礦體，是根據(jù)當前采、選、冶的技術(shù)水平由人們確定的，今天屬于礦化的，將來也可能算做礦體，即認為礦化與礦體沒有本質(zhì)差異，兩者的異常不能區(qū)分。例如，斑巖銅礦床，平均Cu含量達0.2的礦化斑巖體，與含銅礦床的斑巖體0.4，根據(jù)地球化學(xué)資料基本上無法區(qū)別開來。如在理論上區(qū)分礦體與礦化異常是不可能的，而我們在實際運用中卻硬要區(qū)分，那是徒勞。但如能區(qū)分，而人們不想法區(qū)分，那便是保守，因此這是個非常值得探討的問題。

2.地球化學(xué)異常模型與實際運用

探尋地球化學(xué)異常通過模型設(shè)定并在實際中加以運用，是實現(xiàn)這一目標的有效方法。近年來，國內(nèi)外通過編寫例案，建立了一系列礦床地球化學(xué)異常模型，這種模型是礦床成因模型的重要組成部分，是成礦的客觀表現(xiàn)。它是從大量實際資料中抽取出來的元素地球化學(xué)異常共同特點，概括地表達了元素或化合物在不同地區(qū)、不同類型金屬礦床上，在周圍空間上和時間上的變化規(guī)律性。它表達了:(1)地球化學(xué)異常的幾何形態(tài)(異常的幾何形態(tài)，大體上與礦體或礦化帶的形態(tài)相一致)，直觀地反映了形成礦體或礦化帶或暈的控制因素。(2)組分及其分帶性，即對于各種類型礦床原生暈，暈中組分與礦石組分完全一致，并具有明顯的垂直和水平的分帶性，客觀地反映了礦石的成分及礦物的空間分布規(guī)律。(3)元素濃度分帶特征，即暈中元素濃度隨著遠離礦體、礦床、礦田乃至礦帶，一般呈現(xiàn)逐漸降低的規(guī)律，它反映了元素含量梯度的變化，可用來判斷礦化中心，以及鑒別富礦化與分散礦化。

建立地球化學(xué)異常模型，對于地球化學(xué)資料的綜合分析和總結(jié)，都是一種較理想的表達方式。它簡單、直觀、易于理解又便于利用。由于資料的限制，新建立的模型可能會有不少欠缺，這就有待于今后有了更新的資料時，對原來的結(jié)論進行修改，這也是科學(xué)推理的正常過程。又由于地質(zhì)情況的復(fù)雜性.不同地區(qū)，不同類型礦床.地球化學(xué)異常并非完全與模型符合不同地區(qū)，相同類型礦床，地球化學(xué)異常也往往不符合(重現(xiàn))。因此.在實際運用中，在未知區(qū)所獲得的異常.只要某些方面與模型符合、復(fù)合，就可大膽提出驗證意見。因為完全符合、復(fù)合，在目前是不可能的。

3.試驗測量工作的重要性

何為實驗測量就是指在一個地區(qū)著手進行生產(chǎn)之前，選定最佳采樣方法和分析方案是十分必要的。它是通過選擇與所要尋找的礦床類型，地質(zhì)及地球化學(xué)景觀條件盡量相似的已知礦床進行試驗確定的。這就是試驗測量。

對不同的地球化學(xué)測量方法，實驗測量的內(nèi)容也不同。歸結(jié)起來，其內(nèi)容大體是了解覆蓋物的性質(zhì)、巖石性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造特點，選擇取樣介質(zhì)，確定取樣密度、樣品粒級、取樣層位:確定樣品處理方案:選擇指示元素:測定未受礦化影響或影響很小的巖層中的金屬含量，確定地球化學(xué)區(qū)域背景值、局部背景值和異常值;研究地球化學(xué)異常特點，各種影響因素，提出找礦標志，確定解釋評價地球化學(xué)異常資料的準則，等等。

試驗測量是在以往的資料基礎(chǔ)上.借鑒實際經(jīng)驗，有重點地進行。對樣品類型、取樣介質(zhì)、指示元素等有效性檢驗，是實驗測量的一個重要部分。

4.化探及應(yīng)用程序基礎(chǔ)工作

通過近二十年的地球化探礦工作的總結(jié)，我認為地球化探工作的工作程序是:取樣一加工一分析一整理資料一檢查異常一驗證異常。從中可以看出，“驗證異?！敝暗墓ぷ?，都是基礎(chǔ)工作:筆者認為，化探基礎(chǔ)工作中，最需加強的應(yīng)為以下幾方面。

(1)地球化學(xué)理論工作。研究各種地球化學(xué)異常的形成機理和影響因素，是最基本的基礎(chǔ)工作，它是制定相應(yīng)地球化學(xué)普查方法的依據(jù)、這一工作，一方面是積累和總結(jié)實際資料，另方面是實驗，如進行成礦、成暈的地質(zhì)和地球化學(xué)模擬實驗及數(shù)學(xué)模擬實驗。主要研究在各種地質(zhì)和地球化學(xué)作用過程中，元素的遷移方式，集中的環(huán)境、條件及存在形式。第三方面是進行溫壓地球化學(xué)研究這些基礎(chǔ)工作.能為制定地球化學(xué)普查方法、正確確定取樣介質(zhì)、選擇合理的分析方法提供理論依據(jù)。

(2)地質(zhì)基礎(chǔ)工作。主要包括對構(gòu)造、巖層、蝕變、礦化現(xiàn)象的觀察了解，對礦化及成因類型的認識，并加強對巖石學(xué)及礦物學(xué)的研究。

(3)實現(xiàn)編錄工作的標準化。

(4)分析基礎(chǔ)工作。擴大分析元素的范圍，今后應(yīng)爭取達到80種增加分析手段，努力研究出高靈敏度、高精確度、高準確度的相態(tài)和價態(tài)分析以及微區(qū)超微量分析方法一建立分析中心，實現(xiàn)基本分析的儀表化和自動化，提高質(zhì)量。

(5)制定嚴密的取樣、加工、分析、資料整理等一整套的質(zhì)量監(jiān)控方案。

(6)實現(xiàn)資料整理的標準化，建立基礎(chǔ)資料。其中應(yīng)包括:我國各種巖石的區(qū)域地球化學(xué)背景值，各種介質(zhì)如水、空氣、植物、土壤中元素的平均含量:各種巖漿巖的平均化學(xué)成分，各種類型礦床礦物的包裹體溫度、成分、鹽度、同位素測定數(shù)據(jù):主要指示元素的存在形式;成礦、成暈的熱力學(xué)數(shù)據(jù):各種地球化學(xué)測量的原始數(shù)據(jù)圖、元素地球化學(xué)圖、地球化學(xué)成礦預(yù)測圖、景觀地球化學(xué)圖等基本圖件;報告書:各種地球化學(xué)異常模型和數(shù)學(xué)模型:典型研究例案及找礦例案等。

建立相應(yīng)的系統(tǒng)。例如組織管理系統(tǒng)，元素的中心測試系統(tǒng)，巖石學(xué)和礦物學(xué)中心測試系統(tǒng)，地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等，是實現(xiàn)、加強基礎(chǔ)工作的組織保證。

二、對地球化學(xué)探礦工作中幾個技術(shù)補充說明

1.層控礦床在地層剖面上的巖性特點是:下部通常是一套碎屑巖，上部是碳酸鹽巖石，工業(yè)礦體一般存在碳酸巖石的中下部。下部碎屑巖(特別是細碎屑巖)具隔水性，上部碳酸巖石是含水巖層，兩套含水性不同的接觸帶有利于地下水活動，為成礦作用提供水源。

2.層控礦床成礦物質(zhì)來自礦源層，礦源層中可能初步富集了某種成礦元素，但更主要的是分散于礦源層中的物質(zhì)能否被“解放”出來轉(zhuǎn)入溶液。正如“兩次成礦說”所指出的:“物質(zhì)的玻璃狀態(tài)(火山玻璃)成混合物狀態(tài)(如碎屑沉積)，各組份之間沒有化學(xué)平衡關(guān)系。這些巖石在扭應(yīng)力和熱力驅(qū)動下，容易晶化，在結(jié)晶過程中，不易進入晶格的某些金屬元素則轉(zhuǎn)入溶液形成礦液，所以在許多情況下，碎屑巖和火山巖通常是層控礦床的礦源層，為成礦作用的來源。

3.層控礦床工業(yè)礦體的形成是異地改造富集的控礦層位可分為礦源層和儲礦層兩部分。其中:礦源層層位稍低，在許多情況下由碎庸巖和火山巖組成;儲礦層稍高，常由破酸鹽巖石組成。

4.產(chǎn)于厚層狀灰?guī)r和厚層狀白云巖中的礦體，大都呈不規(guī)則脈狀，線狀，串珠狀產(chǎn)出，形態(tài)復(fù)雜，不易勘探;產(chǎn)于薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r和薄層狀灰?guī)r接觸帶(或兩種巖性突變帶)的礦床，一般順層發(fā)育，形態(tài)比較規(guī)則，多呈似層狀和層間透鏡體產(chǎn)出，容易勘探。這種現(xiàn)象可解釋為:厚層狀灰?guī)r和厚層狀白云巖層理不發(fā)育，巖性單一，在扭應(yīng)力牽引下，多產(chǎn)生節(jié)理裂隙，不易形成層間剝離，礦液只能沿節(jié)理裂隙活動，難于集中，礦體形態(tài)復(fù)雜，分散;薄層狀泥質(zhì)灰?guī)r與薄層狀灰?guī)r接觸帶(或兩種巖性突變帶)，由于巖性差異大以及層理發(fā)育，在扭應(yīng)力牽引下，不易產(chǎn)生節(jié)理裂隙，卻容易形成層間剝離，礦液易于集中，常形成順層發(fā)育的大型礦床?？梢?，巖性時礦床的控制是不容忽視的。

篇6

關(guān)鍵詞：地球化學(xué)；地質(zhì)找礦勘察；作用

我國是一個資源消耗巨大的國家，而且我國的資源在不斷的減少，地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作變得越來越重要，地球化學(xué)作為一種礦產(chǎn)勘查的原理，被廣泛的應(yīng)用于探礦工作中。土壤地球化學(xué)測量是一種傳統(tǒng)的化探方法，這種化探方法主要是對的地表的淀積層的樣品進行分析，從而圈定次生暈異常的區(qū)域，進行地質(zhì)礦產(chǎn)的勘查。本文就是對地球化學(xué)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中的作用進行詳細的闡述，并且對勘察中需要注意的一些問題進行分析，為我國礦產(chǎn)勘查工作的順利進行做出貢獻。

1 地球化學(xué)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察中的作用

1.1 提高找礦的效率

地球化學(xué)方法在地址礦產(chǎn)勘查中被廣泛的應(yīng)用，這種方法是一種十分重要的戰(zhàn)略性的方法，現(xiàn)階段我國的資源正在逐漸的減少，在45種主要的地質(zhì)礦產(chǎn)中，有20多種礦產(chǎn)的消耗速度已經(jīng)超過了儲備的增長速度，在國家對于礦產(chǎn)的要求逐漸的增加的情況下，必須要提高地質(zhì)礦產(chǎn)勘查的速度，而地球化學(xué)方法能夠提高地址，礦產(chǎn)勘查的效率，經(jīng)過多年的實踐可以證明，地球化學(xué)方法能夠快速的進行地質(zhì)礦產(chǎn)勘查，對于找礦工作是十分有利的。地球化學(xué)方法經(jīng)過了諸多學(xué)者的研究，已經(jīng)成為了尋找隱伏礦床的新技術(shù)、新方法，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)地球化學(xué)方法有著明顯的找礦效果和實驗效果。

1.2 是尋找礦產(chǎn)的有效途徑

我國地球化學(xué)地質(zhì)勘察工作的開端主要是來源于我國地質(zhì)部門所提出的一項區(qū)域化探全國掃面計劃，這一計劃的推出加快了我國地球化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這項計劃提高了人們對地球化學(xué)物探的認識，提出了一項尋找礦產(chǎn)的有效途徑，為我國地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作做出了突出的貢獻，尤其是對大面積覆蓋區(qū)域的勘察，增加了勘察的準確率，這種方法主要是從分析和取樣量個方面來進行找礦，有著實用性和穩(wěn)定性的優(yōu)點，因此地球化學(xué)方法成為了我國地質(zhì)礦產(chǎn)勘查中十分重要的找礦方法。

2 地球化學(xué)在地質(zhì)礦產(chǎn)勘察中需要注意的問題

2.1 造成環(huán)境污染

地球化學(xué)方法在進行地質(zhì)礦產(chǎn)勘察的過程中會涉及到周圍的水體、土壤、生物、大氣和礦區(qū)，在勘察的過程中會對周邊的環(huán)境產(chǎn)生污染，這種環(huán)境污染會長期的存在，一些重金屬元素會通過礦產(chǎn)空隙或者是廢石進入倒地表徑流或者是土壤中，之后滲入到地下水或者是下游，這時就會出現(xiàn)礦區(qū)水體污染的現(xiàn)象，給周邊居民的生活造成了嚴重的危害，嚴重的情況下還會產(chǎn)生生命威脅，不利于人類的可持續(xù)發(fā)展。

2.2 地球模型異常

地球化學(xué)異常模型是一種對地球化學(xué)方法完善的模型，這種方法是一種綜合分析的方法，主要的優(yōu)點就是在對地球化學(xué)找礦分析的過程中能夠直觀而簡單的對異常情況進行觀察，這樣就減輕了工作人員的壓力，提高了找礦的速度，但是這種方法也存在著資料數(shù)量多的缺陷，工作開展的過程中極有可能會產(chǎn)生混亂，不利于后期勘查工作的順利開展。

3 開展地球化學(xué)地質(zhì)礦產(chǎn)勘察的主要方法

3.1 基礎(chǔ)準備

一般的情況下，地球化探工作是有著固定的模式的，也就是f要對地質(zhì)樣本進行詳細的了解，并且根據(jù)礦區(qū)的實際情況對礦區(qū)的異常情況進行相應(yīng)的分析，并且對分析資料進行總結(jié)，在這樣的情況下，還要檢驗是否存在著異常的情況，如果發(fā)現(xiàn)異常就要及時的進行改進，并且要對發(fā)生的異常進行鑒定，如果存在著嚴重異常的情況，那么就必須要認真的對待，這些都是基礎(chǔ)的準備工作，只有將準備工作做好，才能夠保證后期的工作能夠順利的進行。將基礎(chǔ)工作做好，就能夠?qū)φ麄€礦區(qū)進行全面的了解，在地球化學(xué)方法使用的過程中，對相關(guān)的原理掌握透徹，為地球化學(xué)的順利開展提供數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。

3.2 電地球化學(xué)法

該方法用于尋找隱伏礦體的基本原理是深部盲礦或隱伏礦經(jīng)過電化學(xué)溶解，在礦體周圍形成離子暈，與成礦物質(zhì)有關(guān)的成礦元素及伴生元素在電化學(xué)電場、地氣、地下水運動等各種自然營力作用下遷移至近地表，并以多種形式賦存下來。在人工電場作用下，與礦有關(guān)的金屬離子平衡發(fā)生了變化，其中的金屬陽離子在電場作用下向陰極移動，并形成電解物，收集并分析電極上吸附的電解物，即可發(fā)現(xiàn)與礦有關(guān)的金屬離子異常，從而達到找礦和評價的目的。

3.3 熱釋汞找礦方法

熱釋汞測量方法是在傳統(tǒng)土壤汞氣測量的基礎(chǔ)上改進的新技術(shù)。它是將原來在野外直接抽取土壤中的汞蒸汽發(fā)展成為在野外采集土壤樣品，將樣品陰干、加工后，用熱釋爐按一定的溫度對土壤進行加熱，使其中呈吸附態(tài)和某些化合態(tài)的汞氣釋放出來，然后用原子吸收型測汞儀測定汞濃度，通過已知剖面與未知剖面的汞異常比較來確定和尋找盲礦。這種方法的最大優(yōu)點是排除了野外直接從土壤中抽取汞氣過程中的許多干擾因素，如季節(jié)性溫度差異干擾、土壤濕度差異干擾等，因此具有更好的找礦效果。該方法操作簡便，功效高，測量重現(xiàn)性好，在各類厚層覆蓋區(qū)和不同成因類型的有色、貴金屬礦床均能取得較好的找礦效果。

3.4 酶提取法

其基本原理是非晶質(zhì)二氧化錳由于具有較大的表面以及在表面上正負電荷的隨機分布，從而成為一種極強有力的吸附劑，能吸附各種從深部礦體向上遷移的陽離子及陰離子。該方法最大的優(yōu)點是生成的痕量過氧化氫能夠選擇性的溶解土壤中的非晶質(zhì)二氧化錳，當所有非晶質(zhì)二氧化錳都已反應(yīng)，酶的作用也就停止，不會進一步去溶解晶質(zhì)鐵錳氧化物，從而提高了異常的可靠程度。至于元素向上遷移的機制，Clarke等認為最主要的是深循環(huán)的地下水將金屬離子直接帶到地表或被帶到近地表潛水面處，又被植物根系吸收，在植物腐爛后，堆積于地表，最終被礦物顆粒表面的鐵錳氧化物膜所捕獲。

4 結(jié)論

礦產(chǎn)勘查工作是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，任何一種單純或單一的化探方法都很難對發(fā)現(xiàn)的化探異常做出圓滿的解釋。隨著各種勘查地球化學(xué)方法理論與技術(shù)的不斷成熟和完善，相信它們在礦產(chǎn)勘查的應(yīng)用中將會發(fā)揮更加重要的作用，而且在地熱、地震預(yù)報、環(huán)境和其他一些研究領(lǐng)域的應(yīng)用中也有望得到突破。

參考文獻

[1]宋曉偉.淺談如何加強有色金屬礦山地質(zhì)找礦方法[J].黑龍江科技信息，2017（01）.

[2]鞏超，高志友，呂濤，劉鵬磊.探討地質(zhì)礦產(chǎn)勘探實施過程中存在的問題[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2014（19）.

篇7

【關(guān)鍵詞】地球化學(xué)；土壤測量；找礦

中圖分類號： P632+.1文獻標識碼： A 文章編號：

引言

在當前地質(zhì)找礦領(lǐng)域，由于地表找礦難度越來越大、地表基巖露頭又少、水系又極不發(fā)育，運用土壤地球化學(xué)測量方法在尋找隱伏的礦產(chǎn)中發(fā)揮越來越重要的作用。利用土壤地球化學(xué)測量掃面，能迅速縮小工作區(qū)范圍，圈定找礦靶區(qū)，為部署進一步找礦工作和研究區(qū)域、礦區(qū)成礦規(guī)律提供重要信息。

1 土壤地球化學(xué)測量的方法及其原理

土壤地球化學(xué)找礦是在系統(tǒng)地測量土壤中元素的分布的基礎(chǔ)上，研究其分散、集巾的規(guī)律及其與礦床表生破壞的聯(lián)系．通過發(fā)現(xiàn)異常，解釋評價異常來進行找礦的。由于礦體及其原生暈的表生破壞，在礦床上覆土壤中形成的，與成礦有關(guān)元素的含量增高的地段，稱為礦床次生分散暈(簡稱次生暈)。土壤地球化學(xué)找礦就是要在所發(fā)現(xiàn)的土壤地球化學(xué)異常地段中。區(qū)分出與礦床有關(guān)的次生暈，進而達到尋找礦床的目的。

1.1 殘坡積層次生暈的形成

土壤是在巖石風化的基礎(chǔ)上通過成壤作用逐漸形成。主要成分是礦物質(zhì)和有機質(zhì)。成壤過程中發(fā)生物理風化、化學(xué)風化及生物風化。在土壤垂直剖面上生物和生物化學(xué)作用隨深度加大而減弱，出現(xiàn)了土壤分層現(xiàn)象。主要分為以下層位：

A0層：植物殘體，部分被分解。

A層：淋溶層。

A1亞層：為富含有機質(zhì)的砂、粉砂和粘土組成。

A2亞層：由于此層粘土礦物．可溶性堿、鐵鋁錳氫氧化物及有機質(zhì)大量被淋溶(包括微量元素)而成淺色層。主要南砂(SiO2)組成，并含有一定量的粘土、粘性差，較松散。A2亞層的厚度多小于30cm。

B層(淀積層)：由A層淋溶下來的Al、Fe、Mn氫氧化物及粘土質(zhì)點在此層淀積，故稱淀積層。B層因更富含粘土，粘性強，具粘土結(jié)構(gòu)，由于Fe、Mn的存在，使土層呈黃褐色，棕褐色。C層(母質(zhì)層)：淋溶和淀積作用的不發(fā)育，含有風化程度不等的、部分被分解的巖石。c層是形成A、B層土壤的“母質(zhì)”，故稱母質(zhì)層。

D層：未風化的基巖

1.2 次生暈的形成作用

殘坡積層形成過程中，由于礦體及其原生暈的風化破壞，與成礦有關(guān)的元素在表生條件下以礦物碎屑、膠體質(zhì)點、水溶液或離子形式遷移。遷移到礦體及其原生暈周圍的殘坡積層中，便形成了次生暈。在次生暈的形成過程中，元素遷移成暈的方式主要下列幾種：

(1)機械分散：元素呈周相進行遷移。對于W、Sn、Cr、Ti、Au等礦床機械分散是形成次生暈的主要作用。

(2)水成分散：在表生作用下礦石中的組分在水中呈分子、離子、絡(luò)離子或膠體等形式進行遷移。這種分散作用對于硫化物礦床的次生暈形成最為典型。

(3)生物遷移：植物通過根系能從土壤中，特別是從礦體附近的土壤中吸收一些微量元素而進入植物的各種器官中．當植物的枝、葉落在地面，可使一些元素聚積在A0層中。當這些枝．葉腐爛后，所吸收的這些元素又轉(zhuǎn)入地表水及地下水中，其中一部分又可被植物吸收；一部分聚積在腐殖層中；一部分隨地下水下滲到土壤B層中被Fe、Mn氫氧化物或粘土礦物等吸附。使土壤中某些元素聚集形成分散暈，這種暈稱生物成因的暈。

1.3 殘坡積層中次生暈的基本特征

(1)組分特征：次生暈的組分主要來源于經(jīng)過風化礦體及其原生暈。因此，次生暈的組分往往與原生暈的組分相近。又由于經(jīng)歷了表生改造．二者組分也不盡相同。如礦床嗣巖為硅酸鹽巖石的條件下．在礦體和原生暈風化過程中常常呈現(xiàn)出指示元素表生分異現(xiàn)象，有較強活動性的成礦元素及伴生元素，發(fā)生遷移而含量降低。土壤測量所選用的指示元素通常多為主要成礦元素，有時也選用伴生元素。

(2)指示元素的含量特征：①次生暈中指示元素含量主要受礦體及其原生暈中該元素的影響。在多數(shù)情況下，礦體及其原生暈中元素含量愈高，次生暈中元素含量也較高。②受元素地球化學(xué)性質(zhì)性影響，次生暈巾指示元素與同一礦床原生暈相比有些相對貧化。有些相對富集；對于多數(shù)親硫元素來講，通常是原生暈中含量高于次生暈中含量。對于多數(shù)親氧元素來講，通常是次生暈中含量高于原生暈中含量。

(3)次生暈形成和產(chǎn)出的控制因素有：①原生礦物的性質(zhì)：主要是原生礦物抵抗風化能力的強弱．原生礦物抵抗風化的能力從強到弱一般是：氧化物一硅酸鹽—碳酸鹽和硫化物。通常抵抗風化能力強的礦物多以機械遷移為主。其中的元素多富集在土壤較粗的顆粒中。而抵抗風化能力弱的礦物中的元素多以水成遷移為主。它們多富集在土壤的較細的粒級中。②礦體規(guī)模的大小、品位的高低：它們影響次生暈的規(guī)模和含量。礦體規(guī)模大、品位高一般形成暈的規(guī)模和強度也較大．反之亦然。③介質(zhì)的物理化學(xué)條件：主要是指介質(zhì)的成分。PH值、Eh值。它們控制元素在水中溶解和沉淀。

2土壤地球化學(xué)測量的應(yīng)用條件及其野外工作方法

2.1 應(yīng)用條件

土壤測量是一種簡單、易行、成本低和效率高的找礦方法。大多數(shù)的金屬礦床都可以應(yīng)用這種方法特別是找尋有色及稀有金屬礦床，如銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鉬、錫、鎂、汞、砷、銻、鉻、鈾、銀、金等，是一種有效的方法，國內(nèi)外都應(yīng)用很廣。盡管近年來，在許多情況下用分散流方法代替了土壤測量方法但也絕不能否認土壤測量的優(yōu)越性。土壤測量應(yīng)用于區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、普查找礦和礦區(qū)評價等各個階段，它可以用來解決下列問題：

(1)在浮土掩蓋區(qū)配合地質(zhì)方法和物探方法進行地質(zhì)填圖大致圈定各種巖體的分布范圍。例如根據(jù)土坡中鉻、鎳的含量配合磁法圍定隱伏的超基性巖體界線。

(2)查明區(qū)域含礦遠景地段。例如某斑巖銅礦，運用土壤測量，銅、鉬次生暈異常區(qū)能清晰地指示隱伏于深層表土下的銅、鉬礦化范圍，礦區(qū)許多銅、鉬新礦點(礦床)都是用土壤測量法，水化學(xué)法結(jié)合地表地質(zhì)工作突破的。山地工程，普查鉆孔的布置都是在次生暈銅量測量異常范圍進行的。

(3)直接找尋浮土掩蓋下的隱伏礦體在找礦遠景地區(qū)或地段，進行一比五千，一比兩千比例尺的土壤測量，可以直接找到隱伏礦化固定礦置、判斷礦體形態(tài)產(chǎn)狀，大致了解礦體可能的厚度和品位，指導(dǎo)找礦鉆孔及山地工程的布置。

（4）環(huán)境治理中的重要作用。隨著新行經(jīng)濟的發(fā)展，國家對于環(huán)境的治理和保護已提升至戰(zhàn)略的高度，城市及周邊的土壤治理更是重要的一個環(huán)節(jié)。還記得日本福島核泄漏盡然也影響到我國首都，不能不說就是一個深刻的警示。對于環(huán)境治理土壤地球化學(xué)是不能缺少的。

（5）在新興礦產(chǎn)及能源中的應(yīng)用。時代的發(fā)展，新興礦產(chǎn)及能源對于我們越來越重要。土壤地球化學(xué)也在新興礦產(chǎn)中起到關(guān)鍵性的作用。例如：在地熱資源的勘查中起到重要的作用。眾所周知地熱是地下熔巖水通過地殼裂隙上升的產(chǎn)物，在這一過程中地熱將巖漿中的汞元素帶入近地面，汞元素又是易散發(fā)元素，所以土壤中的汞元素給了我們指示作用。

土壤測量的應(yīng)用條件，一般是浮土厚度在5～10m范圍內(nèi)效果較好，成本低。若浮土厚達10～20m，則需深層取樣，如果浮土大于20米厚度則需用手搖鉆采樣才能發(fā)現(xiàn)次生暈。沖積層、冰磧層以及其它外來物質(zhì)覆蓋區(qū)，往往掩蓋了礦體生成的次生暈，所以不宜用土壤測量。在廣泛分布著巖流，山麓堆積，沙漠地區(qū)，由于物理風化為主，組成物質(zhì)以塊狀，粗大的碎屑物質(zhì)為主，不利于化學(xué)作用和生物化學(xué)作用，這樣的地區(qū)用土壤測量很難收到效果。

2.2 野外工作方法

(1)取樣間距的確定和取樣點線的布置。土壤測量取樣網(wǎng)間距，決定于工作目和任務(wù)要求，選用的比例尺大小、礦床類型、礦帶和礦床規(guī)模的大小以及礦體礦帶所產(chǎn)生次生暈規(guī)模大小等因素，總的原則是要求能夠圈出次生暈異常，不漏掉有工業(yè)意義的最小礦帶和礦體。一般原則是不論任何比例尺，在圖上取樣線距控制在1cm左右，點距約等于線距五分之一到二分之一。近年來，土壤取樣點位的確定，不必用精確地儀器測量，而是地形圖及GPS測定位即可。

(2)取樣層位一般是通過試驗而確定，即在新工作區(qū)采集一定數(shù)量的分層樣品，了解各層土壤中金屬元素的含量變化，最后確定取樣層位。如果不進行試驗，取樣要穿過腐殖層，在淋積層中采集，取樣深度20～30米。每個樣品要用一點多坑法取得，一般要用3～5個坑樣品組合，坑距要視具體情況和工作比例尺而定，如1∶5000，多坑距離為20～50m。

(3)耕田也要取樣。因耕田長期處于耕種狀態(tài)且有化學(xué)成分藥物使用，使其耕田土壤中存在化學(xué)殘留物，對樣品有干擾，不能真實反映當?shù)氐拇紊鷷?，所以?yīng)挖穿耕土層（環(huán)境化探除外）。

(4)樣品野外加工的坡度，一般采用60目或小于60目，要用尼龍篩過樣。野外加工后的樣品重量不得少于30g(野外取樣重約50～100g)。目前，由于科技的進步以及人們對土壤地球化學(xué)的從新認識，提出針對不同地點、不同環(huán)境、不同元素應(yīng)作不同坡度的制定（例如：某天津市某金礦點采用了小于120目的坡度，找礦效果凸顯成效）。

(5)取樣編錄在野外記錄木上主要記錄樣品的編號、取樣深度、層位、采集的物質(zhì)等。一般次生暈樣品采集均有統(tǒng)一的記錄格式要求。工作中應(yīng)認真對待表格的填寫，做到第一手資料的真實、可靠、有利用價值。

(6)選樣：按設(shè)計要求的分析項目填寫送樣單及時送樣。樣品是土壤地球化學(xué)工作的重中之重，直接影響到工作成果。所以在選樣及送樣過程中萬不能受到外界的污染。

3結(jié)束語

土壤地球化學(xué)找礦作為一種逐漸成熟、有效的常規(guī)地球化學(xué)找礦方法。既可以用于區(qū)域化探掃面，也可以在礦床普查階段、詳查階段使用，在尋找金、銀、銅、鉛、鋅等礦床時，選擇正確的土壤地球化學(xué)測量方法，有快速、經(jīng)濟、高效等優(yōu)點，依據(jù)大比例尺土壤地球化學(xué)測量掃面異常特征，能在短時間內(nèi)有效地縮小靶區(qū)、圈定異常形態(tài)和規(guī)模，查明異常源，對異常的成礦遠景作出評價，結(jié)合其他相關(guān)地質(zhì)、物探資料可以為進一步勘查的工作提供科學(xué)依據(jù)。

新形勢下的土壤地球化學(xué)還在環(huán)境治理以及勘查新興礦產(chǎn)、能源中起到了重要作用。相信在今后的工作中，土壤地球化學(xué)還會給我們到來更大的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻

[1] 徐剛，丁楓. 土壤地球化學(xué)測量在新疆某金礦預(yù)查區(qū)找礦工作中的應(yīng)用[J]. 科協(xié)論壇(下半月). 2011(04)

篇8

關(guān)鍵詞:鋯石;年代學(xué);地球化學(xué)特征;地質(zhì)應(yīng)用

隨著能夠顯示礦物內(nèi)部復(fù)雜化學(xué)分區(qū)的成像技術(shù)和高分辨率的微區(qū)原位測試技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用,研究顆粒鋯石等副礦物微區(qū)的化學(xué)成分、年齡、同位素組成及其地質(zhì)應(yīng)用等已成為國際地質(zhì)學(xué)界研究的熱點[1]。鋯石U2Pb法是目前應(yīng)用最廣泛的同位素地質(zhì)年代學(xué)方法,鋯石的化學(xué)成分、Hf和O同位素組成廣泛應(yīng)用于巖石成因、殼幔相互作用、區(qū)域地殼演化的研究等,對地球上古老鋯石的化學(xué)成分和同位素的研究是追朔地球早期歷史的有效工具。筆者著重綜述鋯石的化學(xué)成分、同位素組成特征及其在地質(zhì)學(xué)中的應(yīng)用。

1微區(qū)原位測試技術(shù)

鋯石等副礦物在地質(zhì)學(xué)中的廣泛應(yīng)用與近年來原位分析測試技術(shù)的快速發(fā)展密不可分。寫作論文目前已廣泛應(yīng)用的微區(qū)原位測試技術(shù)主要有離子探針、激光探針和電子探針等。

1.1離子探針

離子探針(sensitivehighresolutionionmicro-probe,簡稱SHRIMP)可用于礦物稀土元素、同位素的微區(qū)原位測試。在目前所有的微區(qū)原位測試技術(shù)中,SHRIMP的靈敏度、空間分辨率最高(對U、Th含量較高的鋯石測年,束斑直徑可達到8μm),且對樣品破壞小(束斑直徑10～50μm,剝蝕深度<5μm)[2-3],是最先進、精確度最高的微區(qū)原位測年方法。其不足之處是儀器成本高,測試費用昂貴,測試時間較長(每測點約需20min)。

2000年,CamecaNanoSIMS50二次離子質(zhì)譜開始用于對顆粒大小為1～2μm的副礦物進行U-Th-Pb年代學(xué)研究。寫作畢業(yè)論文NanoSIMS對粒度極細小的副礦物進行定年要以降低精度為代價,且用于U-Th-Pb定年還沒有進行試驗,還未完全估算出其準確度和分析精度,有可能在西澳大利亞大學(xué)獲得初步的成功[2,4]。

1.2激光探針

激光剝蝕微探針2感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀(la-serablationmicro2probe2inductivelycoupledplas-mamassspectrometry,簡稱LAM2ICPMS),即激光探針技術(shù)可實現(xiàn)對固體樣品微區(qū)點常量元素、微量元素和同位素成分的原位測定[5]。近年研制成功的多接收等離子質(zhì)譜(MC-ICPMS)可同時測定同位素比值,該儀器現(xiàn)今已經(jīng)成為Hf同位素測定的常規(guī)儀器[6]。近年來激光探針技術(shù)在原位測定含U和含Th副礦物的U-Pb、Pb-Pb年齡或Th-Pb年齡方面進展極快,在一定的條件下可獲得與SHRIMP技術(shù)相媲美的準確度和精確度,且經(jīng)濟、快速(每個測點費時<4min,可以直接在電子探針片內(nèi)進行分析[5,7-8]);但與SHRIMP相比,激光探針要求樣品數(shù)量較大,對樣品破壞大(分析束斑大小一般為30～60μm,剝蝕深度為10～20μm),其空間分辨率和分析精度一般低于SIMS、SHRIMP[1,9210]。

1.3電子探針、質(zhì)子探針、X射線熒光探針

電子探針(electronprobeX-raymicroanalysis,簡稱EPMA)、質(zhì)子探針(protoninducedX-rayemissionmicro-probe,簡稱PIXE)和X射線熒光探針(X-rayfluorescenceprobe,簡稱XRF)均屬微區(qū)化學(xué)測年技術(shù)。其優(yōu)點是可以直接在巖石探針片上進行測定,不破壞樣品,保留了巖石的原始結(jié)構(gòu),樣品制備方便,便于實現(xiàn)原地原位分析,與同位素定年相比,價格低廉,分析快速;其缺點是不能估計平行的U-Pb衰變體系的諧和性[1,11],且由于化學(xué)定年不需進行普通鉛的校正,容易導(dǎo)致過高估計年輕獨居石、鋯石等礦物的年齡[12]。

電子探針測定鋯石的Th-U-全Pb化學(xué)等時線年齡方法(chemicalTh2U2totalPbisochronmeth-od,簡稱CHIME)的優(yōu)點是空間分辨率高達1～5μm,可進行年齡填圖[5,8],可進行鋯石和獨居石、磷釔礦、斜鋯石等富U或富Th副礦物年齡的測定[11,13215];缺點是因?qū)b的檢出限較低而導(dǎo)致測年精度偏低,不能用于年齡小于100Ma的獨居石等礦物的定年。

質(zhì)子探針是繼電子探針之后發(fā)展起來的、一種新的微束分析技術(shù),能有效地進行微區(qū)微量元素、痕量元素的分析,近年來用于測定獨居石的U-Th-Pb年齡,其分析原理與電子探針相似。對EPMA無能為力的、小于100Ma的獨居石年齡的測定,PIXE具有明顯的優(yōu)勢[5,8]。

此外,近年逐步改進的X射線熒光探針在測定年輕獨居石年齡方面具有較大的優(yōu)勢。在分析束斑為40～60μm、使用單頻X射線的條件下,Pb的檢出限可達10×10-6,對于年齡為數(shù)十百萬年甚至是15Ma的年輕獨居石,可獲得與ICP-MS同位素定年相近的結(jié)果,XRF化學(xué)定年的精度和分辨率大大高于EMPA,但在相同空間分辨率的情況下,XRF化學(xué)年齡與同位素年齡測定的比較有待進一步研究。其另一優(yōu)勢是儀器成本較低,裝置簡單,易于組建和操作。但由于XRF的空間分辨率較低,因此不適于分析內(nèi)部具有不均一年齡分區(qū)的、粒度小的獨居石[12,16]。

盡管微區(qū)原位測試技術(shù)給出了重要的、空間上可分辨的年齡信息,但在精確度、準確度方面仍無法與傳統(tǒng)的同位素稀釋熱電質(zhì)譜技術(shù)(ID-TIMS)相比。寫作碩士論文在副礦物不存在繼承性(如對幔源巖石、隕石等中的鋯石進行定年)的情況下,ID-TIMS仍得到廣泛使用。

2鋯石U-Th-Pb同位素年代學(xué)

2.1鋯石U-Th-Pb同位素體系特征及定年進展

由于鋯石具有物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,普通鉛含量低,富含U、Th[w(U)、w(Th)可高達1%以上],離子擴散速率很低[17],封閉溫度高等特點,因此鋯石已成為U-Pb法定年的最理想對象[1]。

雖然鋯石通常能較好地保持同位素體系的封閉,但在某些變質(zhì)作用或無明顯地質(zhì)作用過程中亦可能丟失放射性成因鉛,使得其t(206Pb/238U)和t(207Pb/235U)兩組年齡不一致。造成鋯石中鉛丟失的一個最主要原因是鋯石的蛻晶化作用;此外,部分重結(jié)晶作用也是導(dǎo)致鋯石年齡不一致的又一原因[18-19]。

鋯石內(nèi)部經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)雜的分區(qū),每一區(qū)域可能都記錄了鋯石所經(jīng)歷的結(jié)晶、變質(zhì)、熱液蝕變等復(fù)雜的歷史過程[20-21]。因此,在微區(qū)分析前,詳細研究鋯石的形貌和內(nèi)部結(jié)構(gòu)對解釋鋯石的U2Pb年齡、微區(qū)化學(xué)成分和同位素組成的成因至關(guān)重要。只有對同一樣品直接進行結(jié)構(gòu)和年齡的同步研究,才能得到有地質(zhì)意義的年齡。利用HF酸蝕刻圖像、陰極發(fā)光圖像(cathodoluminescence,簡稱CL)和背散射電子圖像(back2scatteredelectronimage,簡稱BSE)技術(shù)可觀察鋯石內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)[20]。

近年來,鋯石年代學(xué)研究實現(xiàn)了對同一鋯石顆粒內(nèi)部不同成因的鋯石域進行微區(qū)原位年齡分析,提供了礦物內(nèi)部不同區(qū)域的形成時間,使人們能夠獲得一致的、清楚的、容易解釋的地質(zhì)年齡,目前已經(jīng)能夠?qū)δ切┯涗浽阡喪瘍?nèi)部的巖漿結(jié)晶作用、變質(zhì)作用、熱液交代和退變質(zhì)作用等多期地質(zhì)事件進行年齡測定,從而建立起地質(zhì)過程的精細年齡框架。

例如,變質(zhì)巖中鋯石的結(jié)構(gòu)通常非常復(fù)雜,對具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)鋯石的定年可以得到鋯石不同結(jié)構(gòu)區(qū)域的多組年齡,這些年齡可能分別對應(yīng)于鋯石寄主巖石的原巖時代、變質(zhì)事件時間(一期或多期)及源區(qū)殘留鋯石的年齡等。對這些樣品中鋯石的多組年齡如何進行合理的地質(zhì)解釋,是目前鋯石U-Pb年代學(xué)研究的重點和難點[21],而明確不同成因域的鋯石與特定p-T條件下生長的、不同世代礦物組合的產(chǎn)狀關(guān)系是合理解釋的關(guān)鍵。吳元保等[21]的研究表明,鋯石的顯微結(jié)構(gòu)、微量元素特征和礦物包裹體成分等可以對鋯石的形成環(huán)境進行限定,從而為鋯石U-Pb年齡的合理解釋提供有效的制約。目前對變質(zhì)巖中鋯石、獨居石等礦物定年的主要方法是先從巖石中分選出測年用的單礦物,然后用環(huán)氧樹脂固定并拋光制成靶,再進行微形貌觀察和年齡的原位測定。但這樣往往破壞了待測礦物與特定地質(zhì)事件的原始結(jié)構(gòu)關(guān)系。為此,陳能松等[8]提出了原地原位測年的工作思路,即利用各種微區(qū)原位測試技術(shù)直接測定巖石薄片中與特定溫壓條件下生長的不同世代礦物組合、產(chǎn)狀關(guān)系明確的鋯石和獨居石等富U-Th-Pb的副礦物在不同成因域的年齡,從而將精確的年齡結(jié)果與特定的變質(zhì)事件或變質(zhì)反應(yīng)聯(lián)系起來。

2.2鋯石微區(qū)定年的示蹤作用

火成巖中耐熔的繼承鋯石可以保持U-Pb同位素體系和稀土元素(REE)的封閉,從而包含了關(guān)于深部地殼和花崗巖源區(qū)的重要信息[22-23],可用于花崗巖物源和基底組成的示蹤。寫作職稱論文筆者在研究江西九嶺花崗巖中的鋯石時,發(fā)現(xiàn)部分鋯石邊部發(fā)育典型的巖漿成因的環(huán)帶,其中心具有熔融殘余核(圖1)。SHRIMP分析表明,這2部分的年齡組成有明顯的差別,環(huán)帶部分的年齡約為830Ma,而核部的年齡集中在1400～1900Ma,核部年齡可能代表花崗巖源巖的鋯石組成年齡。

deleRosa等[23]通過研究葡萄牙境內(nèi)歐洲Variscan造山帶縫合線兩側(cè)的花崗閃長巖、星云巖中繼承鋯石的稀土元素和U2Pb同位素特征,發(fā)現(xiàn)這2組鋯石無論是在年齡譜上還是在REE組成上,均存在明顯差異,說明它們來源不同,即這2個地區(qū)深部地殼的物質(zhì)組成(基底)不同。

近年來,隨著LA-ICP-MS技術(shù)的發(fā)展,沉積巖中碎屑鋯石的年齡譜分析廣泛應(yīng)用于沉積巖源區(qū)物質(zhì)成分組成和地殼演化的研究[24-27]。通過對比盆地沉積物中鋯石的U-Pb年齡譜和盆地毗鄰山脈出露巖體的年齡,可以了解某一沉積時期沉積物源區(qū)的多樣性及盆地不同時期物源性質(zhì)的變化特征。該方法同時還可估算地層的最大沉積年齡。3鋯石化學(xué)成分特征及其在巖石成因中的應(yīng)用

通常,在組成鋯石的總氧化物中,w(ZrO2)占67.2%、w(SiO2)占32.8%,w(HfO2)占0.5%～2.0%,P、Th、U、Y、REE常以微量組分的形式出現(xiàn)。由于Y、Th、U、Nb、Ta等離子半徑大、價態(tài)高,寫作留學(xué)生論文使得它們不能包含在許多硅酸鹽造巖礦物中,趨向于在殘余熔體中富集,而鋯石的晶體結(jié)構(gòu)可廣泛容納不同比例的稀土元素,因此鋯石成為巖石中U、Th、Hf、REE的主要寄主礦物[1,28231]。稀土元素和一些微量元素是限定源巖性質(zhì)和形成過程最重要的指示劑之一,鋯石中的離子擴散慢,因此鋯石中的稀土元素分析結(jié)果可為它們的形成過程提供重要的地球化學(xué)信息。

3.1鋯石中的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值

大量的研究[21,28]表明,不同成因的鋯石有不同的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值:巖漿鋯石的w(Th)、w(U)較高,w(Th)/w(U)比值較大(一般大于014);變質(zhì)鋯石的w(Th)、w(U)低,w(Th)/w(U)比值小(一般小于011)。但也有例外情況,有些巖漿鋯石就具有較低的w(Th)/w(U)比值(可以小于0.1),部分碳酸巖樣品中的巖漿鋯石則具有異常高的w(Th)/w(U)比值(可以高達10000)[21,28],所以,僅憑鋯石的w(Th)/w(U)比值有時并不能有效地鑒別巖漿鋯石和變質(zhì)鋯石。

3.2鋯石微量元素、稀土元素特征及其應(yīng)用

鋯石的稀土元素特征研究主要用于判斷其寄主巖石的成因類型,但巖漿鋯石的微量元素特征是否能判斷寄主巖石的類型目前還存在較大的爭議[21]。而一些變質(zhì)巖(如麻粒巖)中的變質(zhì)鋯石可以具有較高的w(Th)/w(U)比值[21]。

Hoskin等[29-30]認為,雖然幔源巖石中的鋯石與殼源巖石中的鋯石在REE含量及稀土配分模式上具有明顯差別,但并未發(fā)現(xiàn)不同成因的殼源巖石中鋯石的REE特征存在系統(tǒng)差異,它們具有非常類似的REE含量和稀土配分模式,目前對殼源鋯石REE組成如此相似的原因并不清楚。

Belousova等[28,31]的研究結(jié)果表明,鋯石中的稀土元素豐度對源巖的類型和結(jié)晶條件很敏感。從超基性巖基性巖花崗巖,鋯石中的稀土元素豐度總體升高。鋯石的w(REE)在金伯利巖中一般低于50×10-6,在碳酸鹽巖和煌斑巖中可達600×10-6～700×10-6,在基性巖中可達2000×10-6,寫作英語論文而在花崗質(zhì)巖石和偉晶巖中可高達百分之幾。這種趨勢反映了巖漿的分異程度。

正長巖中鋯石具有正Ce異常、負Eu異常和中等富集重稀土元素(HREE);花崗質(zhì)巖石中鋯石明顯負Eu異常、無Ce異常,無明顯HREE富集;碳酸巖中鋯石無明顯的Ce、Eu異常,輕、重稀土元素分異程度變化較大;鎂鐵質(zhì)火山巖中鋯石的輕、重稀土元素分異明顯;金伯利巖中鋯石無明顯的Eu、Ce異常,輕、重稀土元素分異程度不明顯[28,31](圖2)。大部分地球巖石中鋯石的HREE比LREE相對富集,顯示明顯的正Ce異常、小的負Eu異常;而隕石、月巖等地外巖石中鋯石則具強的Eu虧損、無Ce異常[28]。Belousova等[28]建立了通過鋯石的微量元素對變化圖解和微量元素的質(zhì)量分數(shù)來判別不同類型的巖漿鋯石的統(tǒng)計分析樹形圖解。

與巖漿鋯石相比,變質(zhì)鋯石HREE的富集程度相對LREE的變化較大。巖漿鋯石具有明顯的負Eu異常,形成于有熔體出現(xiàn)的變質(zhì)鋯石具有與巖漿鋯石類似的特征:富U、Y、Hf、P,REE配分模式陡,正Ce異常、負Eu異常。但變質(zhì)鋯石的w(Th)/w(U)比值低(<0.1),這是區(qū)別于巖漿鋯石的惟一的化學(xué)特征。在變質(zhì)過程中,鋯石是否發(fā)生了重結(jié)晶以及結(jié)晶過程中是否有流體或熔體的參與,都會顯著影響鋯石稀土元素組分的變化[32]。

變質(zhì)增生鋯石的稀土元素特征除與各個稀土元素進入鋯石晶格的能力大小有關(guān)外,還與鋯石同時形成的礦物種類有關(guān)(如石榴石、長石、金紅石等),這些礦物的存在與否對變質(zhì)作用的條件(如榴輝巖相、麻粒巖相和角閃巖相等)有重要的指示意義,鋯石的REE組成可反映鋯石母巖的變化,至少在某些情況下反映了鋯石與其他礦物如石榴石(稀土元素總量低、虧損HREE)[32-35]或長石(負Eu異常)[32,36-37]、金紅石[34]的共生情況。

變質(zhì)增生鋯石的微量元素特征不僅受與鋯石同時形成的礦物種類的影響,而且還與其形成時環(huán)境是否封閉有關(guān)。在“封閉”的榴輝巖相的體系中,REE的供應(yīng)有限,由于石榴石是榴輝巖中富集HREE的礦物,固相線下石榴石的形成會使熔體虧損HREE;而在開放環(huán)境中,石榴石的形成并不能引起局部環(huán)境HREE質(zhì)量分數(shù)的改變,這種條件下與石榴石共生的鋯石就不會出現(xiàn)HREE的相對虧損。因此,HREE的相對虧損與否并不能直接用來判別變質(zhì)鋯石是否與富集HREE的石榴石同時形成[21]。

鋯石微區(qū)的稀土元素分析與微區(qū)定年、鋯石中的包裹體研究相結(jié)合能夠較好地限定鋯石的形成環(huán)境,可以將鋯石的形成與變質(zhì)條件聯(lián)系起來,從而將變質(zhì)過程中的p-T-t有效地聯(lián)系在一起,在造山帶研究中用于追溯超高壓變質(zhì)巖的形成過程[21,36-38]。4鋯石同位素的地質(zhì)應(yīng)用

4.1鋯石的Lu2Hf同位素

Lu與Hf均為難熔的中等2強不相容性親石元素,這與Sm-Nd體系類似,因此Hf同位素示蹤的基本原理與Nd同位素相同。

Hf與Zr呈類質(zhì)同象存在于鋯石的礦物晶格中,相對其他礦物,鋯石中w(Hf)高[w(HfO2)≈1%],這為獲取高精度的Hf同位素比值數(shù)據(jù)提供了保障;同時其w(Lu)/w(Hf)值極低[w(176Lu)/w(177Hf)n0.01][39-40],由176Lu衰變形成的176Hf比例非常低,對鋯石形成后的Hf同位素組成的影響甚微,這樣鋯石的Hf同位素組成基本上代表了鋯石結(jié)晶時的初始Hf同位素組成。加上鋯石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,具有很高的Hf同位素封閉溫度,即使經(jīng)歷了麻粒巖相等高級變質(zhì)作用也能很好地保留初始Hf同位素組成,因此鋯石中的Hf非常適合于巖石成因的Hf同位素研究[41-42]。Lu-Hf同位素體系本身所具有的高于Sm-Nd同位素體系的封閉溫度及鋯石特有的抗風化能力,使得鋯石成為研究太古宙早期地殼的理想研究對象。

近年來,一些作者應(yīng)用鋯石的Hf同位素原位測試成功地解決了太古宙早期是否存在超虧損地幔的問題。在太古宙的Sm-Nd同位素研究中,部分太古宙早期巖石(年齡約為3.8Ga)具有較高的ε(Nd)值[ε(Nd)≈+4][43-44],似乎顯示當時地球發(fā)生過極大規(guī)模的殼幔分異作用,并出現(xiàn)地幔的極度虧損。通過鋯石Lu2Hf研究發(fā)現(xiàn),高ε(Nd)t值的樣品并未顯示高的ε(Hf)t值,同一時期不同地質(zhì)單元的太古宙巖石中的鋯石具有十分相近的ε(Hf)t值,這表明由Nd同位素確定的極度虧損地幔,是由于Sm-Nd同位素體系開放造成的假象[45-48]。

沉積巖中碎屑鋯石的REE特征及其原位的U-Pb年齡、Hf同位素組成測定已被作為研究沉積物母巖以及地殼演化的強有力工具[25,42,49]。

在巖石由多種組分構(gòu)成、而其Nd同位素數(shù)據(jù)只有一個的情況下,可以通過多組鋯石的Hf同位素來認識其演化過程。

鋯石微區(qū)年齡、稀土元素的測定與Hf同位素研究相結(jié)合,是示蹤殼幔相互作用、研究區(qū)域大陸地殼增長的有力工具[50-51]。如鄭建平等[51]對玄武巖中麻粒巖捕虜體的鋯石進行了年齡、REE、Hf同位素分析,探討了早元古代華北克拉通的形成和殼幔相互作用。

由于性質(zhì)不同的巖石的Hf同位素組成可能存在一定的差別,物理條件或結(jié)晶途徑也可能改變礦物的化學(xué)成分,但不會影響Hf同位素組成。如果鋯石在生長過程中不僅存在化學(xué)成分和晶體形貌上的變化,而且還伴隨了Hf同位素組成的變化,則說明有來源明顯不同的巖漿發(fā)生了化學(xué)混合。這為研究巖漿作用過程中不同組分的混入提供了重要途徑。寫作工作總結(jié)對于一個由多種組分構(gòu)成的巖石樣品,巖漿巖中形態(tài)不同的鋯石晶體及同一鋯石內(nèi)部不同環(huán)帶均記錄了不同組分的巖漿相互作用的過程,因此通過多組鋯石和同一鋯石顆粒內(nèi)不同環(huán)帶的Hf同位素研究,可追蹤巖體的結(jié)晶歷史,獲得巖漿演化的信息。

Griffin等[52]通過對華南平潭和桐廬I型花崗巖體中鋯石的Hf同位素研究,發(fā)現(xiàn)不同生長階段的鋯石的Hf同位素組成不同,且它們的微量元素組成也存在差異[53],揭示這2個I型花崗巖體在形成過程中有多于2種不同來源的巖漿發(fā)生了混染。雖然化學(xué)混合(mixing)使巖體中不同類型的巖石具有類似的Sr、Nd同位素組成,但鋯石卻像“錄音機”一樣記錄了不同巖漿產(chǎn)生和相互作用的細節(jié)。

汪相等[54]利用鋯石中的Hf同位素探討了幔源巖漿對過鋁花崗巖成因的制約。華南過鋁花崗巖在巖相學(xué)和巖石化學(xué)上充分顯示了殼源的基本特征,且在這些花崗巖體中很少見到地幔巖漿侵入形成的淬冷包體或基性巖脈,故它們的成因無法與地?；顒勇?lián)系起來。鋯石顆粒內(nèi)部的多階段生長的環(huán)帶,記錄了巖漿形成和冷凝過程中的物理化學(xué)信息。因此對顆粒內(nèi)部不同環(huán)帶的同位素原位分析可以直接揭示中下地殼花崗質(zhì)巖漿形成過程的復(fù)雜性和巖漿性質(zhì)的演化,這些現(xiàn)象很難在野外觀察到,通過全巖同位素分析也難以檢測出來,而鋯石中的Hf同位素特征卻可以有效地揭示幔源巖漿對花崗巖形成的貢獻。

由于鋯石中的Hf很難與巖石外部的Hf發(fā)生交換,因此,除Hf同位素組成本身可以作為地球化學(xué)的示蹤劑外,還可通過對鋯石Hf同位素的研究來解譯導(dǎo)致鋯石U2Pb年齡不一致的原因。對于重結(jié)晶的鋯石,如果體系在鋯石結(jié)晶前后在成分上未發(fā)生明顯變化,則其鋯石的同位素組成符合單體系的線性演化規(guī)律;但如果有外來Hf的加入,則會形成年輕的、Hf同位素組成明顯不同的增生鋯石?；谕瑯拥脑?鋯石的Hf同位素組成能夠指示鋯石的U-Pb體系是否、何時發(fā)生了重置,因而在解釋下地殼、地幔來源的高級變質(zhì)巖的鋯石年齡時幫助很大[55]。

4.2鋯石的氧同位素

由于地殼物質(zhì)與地幔物質(zhì)的氧同位素組成存在差異,因此氧同位素可以很好地示蹤殼幔的相互作用。此外,氧同位素是一種敏感的、示蹤地殼中的流體和固體相互作用的、依賴于溫度的示蹤劑,巖漿巖的氧同位素比值對那些經(jīng)歷了低溫水2巖反應(yīng)的物質(zhì)混染尤其敏感,這些物質(zhì)可能曾經(jīng)與大氣水、沉積物及與那些曾經(jīng)和大氣水發(fā)生蝕變的巖石發(fā)生了相互作用,因此氧同位素是示蹤巖漿來源的最有效的工具之一[56]。

高溫下鋯石和巖漿的同位素分餾很小,鋯石的氧同位素組成基本上反映了鋯石形成時巖漿的氧同位素特征[57]。研究表明鋯石中的氧同位素擴散很慢,氧擴散的有效封閉溫度≥700°C[58-59],其氧同位素組成不像其他礦物那樣易受高溫變質(zhì)、熱液蝕變的影響而發(fā)生變化[59-60],即使巖石經(jīng)歷了麻粒巖相的變質(zhì)作用,巖漿鋯石也能在干的巖石中保留巖漿氧同位素的初始比值[57]。

正常地幔的δ(18O)約為5‰,源于地幔的巖石表現(xiàn)出接近該值的、均一的氧同位素比值(該值被認為是正常地幔火成巖的比值)。在高溫條件下鋯石與正常地幔巖石達到平衡時的δ(18O)=5.3‰±0.3‰[61]。幔源巖漿分異出的火成巖結(jié)晶的鋯石δ(18O)接近正常地幔的δ(18O)[61262]。研究表明,鋯石的δ(18O)是巖漿物質(zhì)來源的良好示蹤劑。通過鋯石氧同位素分析,可以判斷結(jié)晶出鋯石的巖漿是直接來自地幔還是來自經(jīng)過地殼循環(huán)的物質(zhì)[56,60-63]。

如果巖漿的氧同位素比值低于正常地幔值,通常認為巖漿的產(chǎn)生是與發(fā)生了熱液蝕變的地殼巖石有關(guān),這些巖石可能是洋殼巖石與高溫海水或者陸殼巖石與大氣降水發(fā)生了高溫熱液蝕變的結(jié)果[64-66]。但如果巖漿鋯石的δ(18O)明顯高于正常值,則說明巖漿來源于曾經(jīng)歷低溫水2巖交換的巖石的部分熔融或巖漿在形成過程中有表殼物質(zhì)的加入[56,67-68]。

鋯石的氧同位素分析為研究花崗質(zhì)巖石的成因和巖漿系統(tǒng)的演化提供了新的方法[60-61,69]。在巖漿演化過程中,如果體系是封閉的,且同位素分餾達到平衡(此假設(shè)在大多數(shù)情況下都成立),那么從基性-酸性的巖漿結(jié)晶的鋯石的δ(18O)應(yīng)該相同;但如果發(fā)生了同化混染,則鋯石從內(nèi)到外的生長區(qū)往往記錄了巖漿成分的變化。分析各組鋯石或同一鋯石顆粒不同區(qū)域的氧同位素,可為巖漿的同化混染、不同來源的巖漿混合的定量化研究提供信息,也有助于深入認識巖漿的期次問題。

如能對鋯石的U-Pb年齡和氧同位素組成以及REE進行同步測定,就有可能把氧同位素組成特征與某階段年齡相聯(lián)系,對具有復(fù)雜地質(zhì)歷史的巖石的成因環(huán)境進行限定。將鋯石的氧同位素與U-Pb年齡(必要時進行REE分析)原位測定相結(jié)合是鋯石的氧同位素研究的發(fā)展趨勢。

近年來,一些學(xué)者對澳洲JackHills地區(qū)的古老碎屑鋯石進行了微區(qū)離子探針U2Pb年齡和氧同位素組成的研究,獲得了目前已知的最古老的鋯石單顆粒年齡(4.4Ga),其δ(18O)為7.4‰～5.0‰,比地幔值高,暗示著巖漿混染和高δ(18O)物質(zhì)的重熔,這些高δ(18O)的物質(zhì)可能是沉積物或低溫水2巖反應(yīng)的熱液蝕變巖石,表明有上地殼物質(zhì)參與的巖漿過程最早可追溯到4.4Ga前。這些鋯石的氧同位素組成表明,地球在4.4Ga前就可能存在水圈,地球的表面溫度在地核和月球形成后不到100Ma的時間里就已冷卻到允許液體水存在的溫度[56,67,69]。

陳道公等[65]、鄭永飛等[66]分別對大別2蘇魯超高壓變質(zhì)巖中的鋯石進行了U-Pb和氧同位素微區(qū)原位分析,發(fā)現(xiàn)即使在榴輝巖相高級變質(zhì)作用中,鋯石仍基本保存了原巖中鋯石的氧同位素特征,其中原巖年齡為0.7～0.8Ga的變質(zhì)巖中鋯石的δ(18O)明顯低于地幔平均值,表明其形成時巖漿源區(qū)明顯有大氣降水的加入,這可能與新元古代華南Rodinia超大陸的裂解和全球的雪球事件有關(guān)。

5結(jié)語

鋯石的結(jié)構(gòu)和成分記錄了巖石所經(jīng)歷的復(fù)雜地質(zhì)過程。對內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鋯石進行同位素和化學(xué)成分的微區(qū)原位分析,必須在對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行詳細研究的基礎(chǔ)上進行。

由于幔源鋯石和殼源巖漿鋯石的化學(xué)組成存在較明顯的區(qū)別,因而容易區(qū)分,但利用殼源巖漿鋯石的微量元素、稀土元素特征識別其寄主巖石的類型還有待于成因明確的鋯石微區(qū)原位測試數(shù)據(jù)的積累,因為目前用于建立“判別樹”的數(shù)據(jù)比較有限,且有些數(shù)據(jù)的來源不太明確。此外,在原始成因產(chǎn)狀不清楚的情況下(如碎屑鋯石),變質(zhì)鋯石和巖漿鋯石的區(qū)分除利用w(Th)/w(U)比值外,能否通過其他的微量元素、稀土元素的比值或圖解來有效區(qū)分,這方面的研究目前報道較少。

分別對鋯石顆粒中的不同區(qū)域進行年代學(xué)、化學(xué)組成、Hf或O同位素進行原位分析,可以提供有關(guān)巖石成因的豐富信息,而這些信息的提取依賴于分析儀器和分析技術(shù)的進步。雖然現(xiàn)在的測試技術(shù)已實現(xiàn)了礦物的微區(qū)原位測試,但分析儀器的空間分辨率不夠高(目前鋯石REE、O、Hf同位素微區(qū)測定的束斑直徑一般為20～40μm),且鋯石顆粒一般較小,尤其是變質(zhì)巖中變質(zhì)增生或變質(zhì)重結(jié)晶部分的鋯石,或者是記錄了幾個期次巖漿活動的巖漿鋯石,每一次地質(zhì)作用形成的生長區(qū)域可能較小(<10μm),致使很多重要的信息無法提取。隨著原位測試技術(shù)的進一步發(fā)展,對鋯石內(nèi)部不同結(jié)構(gòu)域地球化學(xué)特征的研究將提供更多、更詳細、有關(guān)巖石成因的重要信息。參考文獻:

[1]PoitrassonF,HancharJM,SchalteggerU.TheCurrentStateofAccessoryMineralResearch[J].ChemicalGeology,2002,191:3-24.

[2]DavisDW,WilliamsIS,KroghTE.HistoricalDevelopmentofZirconGeochronology[J].ReviewsinMineralogy&Geochem-istry,2003,53:145-173.

[3]IrelandTR,WilliamsIS.ConsiderationsinZirconGeochronol-ogybySIMS[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:215-227.

[4]RasmussenB.RadiometricDatingofSedimentaryRocks:TheApplicationofDiageneticXenotimeGeochronology[J].Earth-ScienceReviews,2005,68:197-243.

[5]王勤燕,陳能松,劉嶸.U2Th2Pb副礦物的原地原位測年微束分析方法比較與微區(qū)晶體化學(xué)研究[J].地質(zhì)科技情報,2005,24(1):7-13.

[6]李獻華,梁細榮,韋剛健,等.鋯石Hf同位素組成的LAM-MC-ICPMS精確測定[J].地球化學(xué),2003,32(1):86-90.

[7]梁細榮,李獻華,劉永康.激光探針等離子體質(zhì)譜法(LAM-ICPMS)用于年輕鋯石U2Pb定年[J].地球化學(xué),2000,29(1):1-5.

[8]陳能松,孫敏,王勤燕,等.原地原位定年技術(shù)工作思路探討———中深變質(zhì)巖區(qū)精細變質(zhì)年代學(xué)格架的建立[J].地質(zhì)科

技情報,2003,22(2):1-5.

[9]HornI,RudnickRL,McDonoughWF.PreciseElementalandIsotopeRatioMeasurementbySimultaneousSolutionNebu-lisationandLaserAblation-ICP-MS:ApplicationtoU-PbGeo-chronology[J].ChemicalGeology,2000,164:281-301.

[10]Kos∨lerJ,SylvesterPJ.PresentTrendsandtheFutureofZir-coninGeochronology:LaserAblationICPMS[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:243-275.

[11]CatlosEJ,GilleyLD,HarrisonTM.InterpretationofMona-ziteAgesObtainedviainSituAnalysis[J].ChemicalGeology,2002,188:193-215.

[12]ScherrerNC,EngiM,BergerA,etal.NondestructiveChemi-calDatingofYoungMonaziteUsingXRF-:ContextSensitiveMicroanalysisandComparisonwithTh-PbLaser-AblationMassSpectrometricData[J].ChemicalGeology2002,191:243-255.

[13]GeislerT,SchleicherH.ImprovedU2Th2TotalPbDatingofZirconsbyElectronMicroprobeUsingaSimpleNewBack-groundModelingProcedureandCaasaChemicalCriterionofFluid-in-DucedU-Th-PbDiscordanceinZircon[J].ChemicalGeology,2000,163:269-285.

[14]FrenchJE,HeamanLM,ChackoT.FeasibilityofChemicalU-Th-TotalPbBaddeleyiteDatingbyElectronMicroprobe[J].ChemicalGeology,2002,188:85-104.

[15]AsamiM,SuzukiK,GrewES.ChemicalTh-U-TotalPbDat-ingbyElectronMicroprobeAnalysisofMonazite,XenotimeandZirconfromtheArcheanNapierComplex,EastAntarcti-

ca:EvidenceforUltra-High-TemperatureMetamorphismat2400Ma[J].PrecambrianResearch,2002,114:249-275.

[16]EngiM,CheburkinAK,K¨oppelV.NondestructiveChemicalDatingofYoungMonaziteUsingXRF1:DesignofaMini-Probe,AgeDataforSamplesfromtheCentralAlps,andCom-

parisontoU-Pb(TIMS)Data[J].ChemicalGeology2002,191:225-241.

[17]CherniakDJ,WatsonEB.DiffusioninZircon[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:112-139.

[18]MezgerK,KrogstadEJ.InterpretationofDiscordantU-PbZir-conAges:AnElevation[J].J.Metamorph.Geol.,1997,15:127-140.

[19]陳道公,李彬賢,夏群科,等1變質(zhì)巖中鋯石U2Pb計時問題評述———兼論大別造山帶鋯石定年[J].巖石學(xué)報,2001,17(1):129-138.

[20]CorfuF,HancharJM,HoskinPWO,etal.AtlasofZirconTextures[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,

53:469-495.

[21]吳元保,鄭永飛.鋯石成因礦物學(xué)研究及其對U-Pb年齡解釋的制約[J].科學(xué)通報,2004,49(16):1589-1604.

[22]KeayS,SteeleD,CompstonW.IdentifyingGraniteSourcesbySHRIMPU-PbZirconGeochronology:AnApplicationtotheLachlanFoldbelt[J].Contrib.Mineral.Petrol.,1999,137:323-341.

[23]delaRosaJD,JennerGA,CartroA.AStudyofInheritedZir-consinGranitoidRocksfromtheSouthPortugueseandOssa-MorenaZones,IberianMassif:SupportfortheExoticOriginoftheSouthPortugueseZone[J].Tectonophysics,2002,353:245-256.

[24]BruguierO,LanceletJR.U-PbDatingonSingleDetritalZir-conGrainsfromtheTriassicSongpan-GanzeFlysch(CentralChina):ProvenanceandTectonicCorrelations[J].EPSL,

1997,152:217-231.

[25]KnudsenTL,GriffinWL,HartzEH,etal.In2situHafniumandLeadIsotopeAnalysesofDetritalZirconsfromtheDevoni-anSedimentaryBasinofNEGreenland:ARecordofRepeatedCrustalReworking[J].Contrib.Mineral.Petrol.,2001,141:83-94.

[26]FedoCM,SircombeKN,RainbirdRH.DetritalZirconAnaly-sisoftheSedimentaryRecord[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:277-298.

[27]李任偉,萬渝生,陳振宇,等.根據(jù)碎屑鋯石SHRIMPU-Pb測年恢復(fù)早侏羅世大別造山帶源區(qū)特征[J].中國科學(xué):D輯,2004,34(4):320-328.

[28]BelousovaEA,GriffinWL,O’ReillySY,etal.IgneousZir-con:TraceElementCompositionasanIndicatorofSourceRockType[J].Contrib.Mineral.Petrol.,2002,143:602-622.

[29]HoskinPWO,IrelandTR.RareEarthElementChemistryofZirconanditSavesasaProvenanceIndicator[J].Geology,2000,28:627-630.

[30]HoskinPWO,SchalteggerU.TheCompositionofZirconandIgneousandMetamorphicPetrogenesis[J].ReviewsinMiner-alogy&Geochemistry,2003,53:27-62.

[31]BelousovaEA,GriffinWL,PearsonNJ.TraceElementCom-positionandCatholuminescencePropertiesofSouthernAfRicanKimberliticZircons[J].Mineral.Mag.,1998,62:355-366.

[32]RubattoD.ZirconTraceElementGeochemistry:PartitioningwithGarnetandtheLinkBetweenU-PbAgesandMetamor-phism[J].ChemicalGeology,2002,184:123-138.

[33]SchalteggerU,FanningCM,GüntherD,etal.Growth,Annea-lingandRecrystallizationofZirconandPreservationofMona-ziteinHigh-GradeMetamorphism:ConventionalandIn-situU-PbIsotope,CathodoluminescenceandMicrochemicalEvidence[J].ContributionstoMineralogyandPetrology,1999,134:186-201.

[34]吳元保,陳道公,夏群科,等.大別山黃鎮(zhèn)榴輝巖鋯石的微區(qū)微量元素分析:榴輝巖相變質(zhì)鋯石的微量元素特征[J].科學(xué)通報,2002,47(11):859-863.

[35]吳元保,陳道公,夏群科,等.大別山黃土嶺麻粒巖中鋯石LAM-ICP-MS微區(qū)微量元素分析和Pb-Pb定年[J].中國科學(xué):D輯,2003,33(1):20-28.

[36]LiatiA,GebauerD.ConstrainingtheProgradeandRetrogradep-T-tofEoceneHPRocksbySHRIMPDatingofDifferentZirconDomains:InferredRatesofHeating,Burial,Coolingand

ExhumationforCentralRhodope,NorthernGreece[J].Contri-butionstoMineralogyandPetrology,1999,135:340-354.

[37]RubattoD,WilliamsIS,BuickIS.ZirconandMonaziteRe-sponsetoProgradeMetamorphismintheReynoldsRange,CentralAustralia[J].ContributionstoMineralogyandPetrol-ogy,2001,140:458-468.

[38]HermannJ,RubatttoD,KorsakovA.MultipleZirconGrowthDuringFastExhumationofDiamondiferous,DeeplySubductedContinentalCrust(KokchetavMassif,Kazakhstan)[J].Contri-butionstoMineralogyandPetrology,2001,141:66-82.

[39]凌文黎,程建萍.Lu2Hf同位素體系對若干基礎(chǔ)地質(zhì)問題的新制約(之一)———地球早期演化[J].地質(zhì)科技情報,1999,18(1):79-84.

[40]李獻華,梁細榮,韋剛健,等.鋯石Hf同位素組成的LAM-MC-ICPMS精確測定[J].地球化學(xué),2003,32(1):86-90.

[41]AndersenT,GriffinWL,PearsonNJ.CrustalEvolutionintheSWPartoftheBalticShield:TheHfIsotopeEvidence[J].JournalofPetrology,2002,43(9):1725-1747.

[42]GriffinWL,BelousovaEA,SheeSR,etal.ArcheanCrustalEvolutionintheNorthernYilgarnCraton:U2PbandHfIso-topeEvidencefromDetrialZircons[J].PrecambrianResearch,2004,131:231-282.

[43]BennetVC,NutmanmAP,McCullochMT.NdIsotopicEvi-denceforTransient,HighlyDepletedMantleReservoirsintheEarlyHistoryoftheEarth[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1993,119:299-317.

[44]McCullochMT,BennetVC.ProgressiveGrowthoftheEarth’sContinentalCrustandDepletedMantle:GeochemicalCon-straints[J].Geochim.Cosmochim.Acta,1994,58:4717-4738.

[45]VervoortJD,PatchettPJ,GehrelsGE,etal.ConstraintsontheEarlyEarthDifferentiationfromHafniumandNeodymiumIsotopes[J].Nature,1996,379:624-627.

[46]VervoortJD,Blichert-ToftJ.EvolutionoftheDepletedMan-tle:HfIsotopeEvidencefromJuvenileRocksThroughTime[J].Geochim.Cosmochim.Acta,1999,63:533-556.

[47]AmelinY,LeeDC,HallidayAN,etal.NatureoftheEarth’sEarliestCrustfromHafniumIsotopesinSingleDetrialZircons[J].Nature,1999,399:252-255.

[48]AmelinY,LeeDC,HallidayAN.Early2MiddleArchenCrustalEvolutionDeducedfromLu-HfandU2PbIsotopicStudiesofSingleZirconGrains[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:4205-4225.

[49]BodetF,Sch¨arerU.EvolutionoftheSE2AsianContinentfromU-PbandHfIsotopesinSingleGrainsofZirconandBaddeley-itefromLargeRivers[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:2067-2091.

[50]GriffinWL,PearsonNJ,BelousovaE,etal.TheHfIsotopeCompositionofCratonicMantle:LAM2MC2ICPMSAnalysisofZirconMegacrystsinKimberlites[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:133-147.

[51]鄭建平,路鳳香,余淳梅,等.漢諾壩玄武巖中麻粒巖捕虜體鋯石Hf同位素、U2Pb定年和微量元素研究:華北下地殼早期演化的記錄[J].科學(xué)通報,2004,49(4):375-383.

[52]GriffinWL,WangX,JacksonSE,etal.ZirconChemistryandMagmaMixing,SEChina:In-situAnalysisofHfIsotopes,TongluandPingtanIgneousComplexes[J].Lithos,2002,61:237-269.

[53]WangX,O’ReillySY,GriffinWL,etal.MorphologyandGeo-chemistryofZirconsfromLateMesozoicIgneousComplexes,SEChina[J].Mineral.Mag.,2002,66:235-251.

[54]汪相,GriffinWL,王志成,等.湖南丫江橋花崗巖中鋯石的Hf同位素地球化學(xué)[J].科學(xué)通報,2003,48(4):379-382.

[55]KinnyPD,MaasR.Lu2HfandSm-NdIsotopeSystemsinZir-con[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:327-341.

[56]PeckWH,ValleyJW,WildeSA,etal.OxygenIsotopeRatiosandRareEarthElementsin3.3to4.4GaZircons:IonMicro-probeEvidenceforHignδ(18O)ContinentalCrustandOceansintheEarlyArchean[J].Geochem.Cosmochim.Acta,2001,65:4215-4229.

[57]KingEM,BarrieCT,ValleyJW.HydrothermalAlterationofOxygenIsotopeRatiosinQuartzPhenocrysts,KiddCreekMine,Ontario:MagmaticValuesarePreservedinZircons[J].

Geology,1997,23:1079-1082.

[58]ValleyJW,ChiarenelliJR,McLellandJM.OxygenIsotopeGeochemistryofZircon[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1994,126:187-206.

[59]WatsonEB,CherniakDJ.OxygenDiffusioninZircon[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1997,148,527-544.

[60]MonaniS,ValleyJE.OxygenIsotopeRatiosofZircon:MagmaGenesisofLowδ(18O)GranitesfromtheBritishTertiaryIg-neousProvince,WesternScotland[J].EarthPlanet.Sci.

Lett.,2001,184:377-392.

[61]ValleyJW,KinnyPD,SchulzeDJ,etal.ZirconMegacrystsFromKimbelites:OxygenIsotopeVariabilityAmongMantleMelts[J].ContributionstoMinerallogyandPetrology.,1998,133:1-11.

[62]KingEM,ValleyJW,DavisDW,etal.OxygenIsotopeRatiosinArcheanPlutonicZirconsfromGranite-GreenstoneBeltsoftheSuperiorProvince:IndicatorofMagmaticSource[J].Pre-cambrianResearch.,1998,92:365-387.

[63]BindemanIN,ValleyJW.FormationofLow2δ(18O)RhyolitesAfterCalderaCollapseatYellowstone,Wyoming,USA[J].Ge-ology,2000,28:719-722.

[64]GilliamCE,ValleyJW.Lowδ(18O)Magma,IsleofSkye,Scotland:EvidencefromZircons[J].Geochem.Cosmochim.Ac-ta,1997,61:4975-4981.

[65]陳道公,DelouleE,程昊,等.大別-蘇魯變質(zhì)鋯石微區(qū)氧同位素特征初探:離子探針原位分析[J].科學(xué)通報,2003,48(16):1732-1739.

[66]鄭永飛,陳福坤,龔冰,等.大別-蘇魯造山帶超高壓變質(zhì)巖原巖性質(zhì):鋯石氧同位素和U-Pb年齡證據(jù)[J].科學(xué)通報,2003,48(16):110-119.

[67]MonjzsisST,HarrisonTM,PidgenRT.Oxegen-IsotopeEvi-dencefromAncientZirconsforLiquidWaterattheEarth’sSurface4300MyrAgo[J].Nature,2001,409:178-181.

篇9

地球化學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士培養(yǎng)模式創(chuàng)新

1.理論教學(xué)階段

針對不同類型的研究生，我們在制訂培養(yǎng)方案時，就注重細節(jié)，突出培養(yǎng)重點。如學(xué)術(shù)型研究生，考慮到其培養(yǎng)目標是以理論知識為基礎(chǔ)的研究型人才，在基本教學(xué)的基礎(chǔ)上，加強引導(dǎo)學(xué)生了解地球化學(xué)的理論前沿、應(yīng)用前景和最新發(fā)展動態(tài)。這一類學(xué)生，讓他們在一年級下學(xué)期就逐漸開始參與重大的基礎(chǔ)研究課題。對于專業(yè)學(xué)位研究生，課程設(shè)置中以應(yīng)用為導(dǎo)向，以職業(yè)需求為目標，以綜合素質(zhì)和應(yīng)用水平的提高為核心，教學(xué)內(nèi)容強調(diào)理論性與實踐性課程的有機結(jié)合，突出案例研究和實踐研究；教學(xué)過程中重視運用小組學(xué)習、案例研究、模擬訓(xùn)練等方法，注重培養(yǎng)學(xué)生研究和解決問題的意識和能力。比如，我們在“環(huán)境地球化學(xué)”這門專業(yè)課程的講授中，除了介紹基本理論，更多的是講授全國多目標地球化學(xué)調(diào)查評價的方法技術(shù)、土地質(zhì)量地球化學(xué)評估方法與技術(shù)等環(huán)境地球化學(xué)的實際應(yīng)用案例，同時要求學(xué)生結(jié)合自己的研究興趣和方向，上臺做一次學(xué)術(shù)講演。這種理論教學(xué)方法取得了很好的成效，讓學(xué)生在專業(yè)和專門技術(shù)上受到正規(guī)的、高水平訓(xùn)練。

2.實踐教學(xué)環(huán)節(jié)

實踐教學(xué)是學(xué)生能力與素質(zhì)培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，其目標是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、團隊合作和創(chuàng)新精神。實踐教學(xué)在鞏固理論教學(xué)的成果、提高學(xué)生的實際操作能力和綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實踐能力等方面具有其他教學(xué)環(huán)節(jié)不可替代的特殊作用。近年來，我國各高校由于專業(yè)調(diào)整和擴大招生，造成教學(xué)資源緊張，特別是實習實踐課程更受到環(huán)境資源的限制。必須要加強實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，把實踐教學(xué)作為理論與實際、知識與能力的融合點。

地球化學(xué)專業(yè)一直都非常重視實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，本科階段參加秦皇島北戴河基地地質(zhì)認知實踐和北京周口店基地地質(zhì)實習，研究生階段則主要為參與導(dǎo)師研究項目或在產(chǎn)學(xué)研基地實習。兩種不同類型的研究生，實踐環(huán)節(jié)各有側(cè)重。專業(yè)型研究生更多地作為項目科研骨干，參與到導(dǎo)師科研項目中。我們盡可能地創(chuàng)造機會，讓他們熟悉項目論證、設(shè)計書編寫、野外樣品采集、室內(nèi)數(shù)據(jù)分析、成果報告編寫等環(huán)節(jié)。對于專業(yè)型的研究生，我們給他們足夠的空間來增強他們的實踐能力，譬如讓他們組織野外工作，參與成果報告的編寫。同時注重吸納和使用社會資源，合作建立聯(lián)合培養(yǎng)基地，緊密聯(lián)系用人單位實際需求，積極探索人才培養(yǎng)的良性互動機制。學(xué)術(shù)型研究生較多地從事基礎(chǔ)性理論研究項目，除了熟悉項目運行機制外，重點是要把握研究領(lǐng)域的創(chuàng)新。我們在培養(yǎng)學(xué)生的過程中，積極鼓勵他們參加各類國內(nèi)外的重要學(xué)術(shù)會議，積極指導(dǎo)他們撰寫高水平的學(xué)術(shù)論文。

這對于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析和解決問題、盡快提高專業(yè)素質(zhì)等都大有裨益。同時使學(xué)生們通過參加項目的攻關(guān)，學(xué)到了創(chuàng)造性思維的方法，提高學(xué)生實際科研工作的能力。

3.論文設(shè)計環(huán)節(jié)

論文環(huán)節(jié)是學(xué)生培養(yǎng)的重要一環(huán)，也是對整個培養(yǎng)過程的一次系統(tǒng)總結(jié)。我們在向?qū)W生提供畢業(yè)設(shè)計(論文)選題參考的同時，必須聯(lián)系實際、結(jié)合科研課題和學(xué)生個性特點進行，提供多種畢業(yè)論文（設(shè)計）指導(dǎo)方案供學(xué)生選擇。同時建立嚴格的畢業(yè)設(shè)計程序和規(guī)章制度，教師要認真管理，能使學(xué)生學(xué)到必要的從事科研工作的方法。

如前所述，學(xué)術(shù)型研究生和專業(yè)型研究生的培養(yǎng)目標存在差異，如專業(yè)型研究生主要面向應(yīng)用領(lǐng)域，其學(xué)位論文選題主要來源于國家社會經(jīng)濟現(xiàn)實需求的應(yīng)用課題，具有明確的應(yīng)用價值，體現(xiàn)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論、方法、技術(shù)來解決實際問題的能力。論文不是紙上談兵，我們很早就開始注重對學(xué)生論文應(yīng)用性的指導(dǎo)。2009屆有一名碩士研究生簽約某省地質(zhì)調(diào)查院，導(dǎo)師在了解到這一情況后，及時調(diào)整了其論文計劃，指導(dǎo)撰寫與該省區(qū)域生態(tài)地球化學(xué)評價項目相關(guān)的畢業(yè)論文，該生到用人單位后很快適應(yīng)并勝任了工作，獲得了用人單位的好評。

我們在論文答辯中，除了邀請高水平研究機構(gòu)的專家參加，也注意吸收相關(guān)行業(yè)實踐領(lǐng)域具有高級專業(yè)技術(shù)職務(wù)的專家參加，形成應(yīng)用與學(xué)術(shù)領(lǐng)域的良好互動。不僅成功應(yīng)對了當前就業(yè)難題，提高了人才培養(yǎng)水平，還提高了學(xué)生的核心競爭力。

4.創(chuàng)新精神的培養(yǎng)

同志曾說過“創(chuàng)新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發(fā)達的不竭動力”。在我們的研究生培養(yǎng)過程中，除了教學(xué)手段的創(chuàng)新外，我們還格外注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。美國、英國、德國和澳大利亞等發(fā)達國家的地學(xué)教育課程體系主要包括三類課程：基礎(chǔ)課、專業(yè)基礎(chǔ)課和綜合研究性課程。國內(nèi)的高?，F(xiàn)在也基本遵循這樣的課程體系。

我們重視科研成果向教育教學(xué)轉(zhuǎn)化，特別注重提升團隊教師的科研能力，間接促進學(xué)生創(chuàng)新能力的提高，鼓勵教師把科研成果引進課堂，引進教學(xué)實踐的全過程，教學(xué)與科研并舉，形成既出成果和效益，又培養(yǎng)人才的良性循環(huán)局面。

我們努力營造一種奮發(fā)創(chuàng)新的氛圍，譬如，定期地開展一些學(xué)術(shù)沙龍活動，邀請相關(guān)研究領(lǐng)域的專家學(xué)者來講學(xué)。讓研究生擔綱主講人，介紹研究進展，教師和學(xué)生形成良好的互動。將研究生推到舞臺上，給他們充分發(fā)揮的空間，讓他們既具備自己獲取知識的能力，又有發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。從這一點上講，學(xué)術(shù)型和專業(yè)型研究生是處于同一個平臺上，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神。“育才在學(xué)校，成才在社會”的理念比較恰當?shù)仃U明了地球化學(xué)教育在社會中的科學(xué)定位。

篇10

關(guān)鍵詞：巖石地球化學(xué)剖面測量、數(shù)理分析、背景及異常下限、襯度、遠程指示、地球化學(xué)標志、深部找礦

巖石地球化學(xué)剖面測量，用于化探異常的驗證，判斷產(chǎn)生異常的主要成礦元素的分布、分配特征，反映礦體的剝蝕深度，確立異常找礦前景等。要想從剖面上比較直觀的反應(yīng)主要成礦元素的及伴生元素的曲線變化特征，首先就要通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計工作，解決各元素間在同一縱坐標上的類比性問題。以便來分析各元素的在水平面的分配特征，元素的帶入、帶出特點，為深部找礦進行地化理論推斷解釋。本文對資料整理及應(yīng)用效果討論如下，供同仁參考。

1、巖石地球化學(xué)剖面：

地球化學(xué)剖面圖是將一系列地球化學(xué)剖面按規(guī)定的比例尺和剖面所在的平面位置展布而構(gòu)成的圖件。表示元素或地球化學(xué)指標沿采樣線或剖面上的量值變化的圖件。一般以采樣點位置為橫坐標，元素或指標的量值為縱坐標繪制變化曲線，橫坐標下一般應(yīng)附有供對照的地質(zhì)剖面?？v坐標上的標尺可使用算術(shù)的或?qū)?shù)的，當元素含量的變化幅度太大時(例如數(shù)十倍或數(shù)百倍)，須使用對數(shù)標尺；有時縱坐標也可以表示元素的襯度。為了同時觀察同一剖面上多種元素或指標的變化情況，可以用并列若干地球化學(xué)剖面與一個對應(yīng)的地質(zhì)剖面構(gòu)成的多指標地球化學(xué)剖面圖。

2、巖石地球化學(xué)剖面數(shù)據(jù)處理：

研究對象包括：各元素平均值、背景及異常劃分、襯度計算、族群分析等。由于各元素含量間的差異，如采用同一縱坐標含量比例顯然不合適，也無法進行異常元素的相互對比；所以要對各元素數(shù)據(jù)進行處理。這類圖件允許根據(jù)具體需要對基本數(shù)據(jù)進行非標準處理,如刪除可疑數(shù)據(jù)（或剔除3倍均方差以上含量數(shù)據(jù)）,壓低各種誤差,提高信噪比,強化異常等等。此后統(tǒng)計各元素的含量的平均值、異常下限值、襯度（如各元素間統(tǒng)計參數(shù)值相差較大，可剔除高含量值）等。各元素在縱坐標圖上可采用的2倍的異常下限值（或平均值、背景）作為縱坐標最大值。另外一般地化剖面可能分析5～10項元素或更多，要把多個元素組合在一條剖面上，可采用多個縱坐標軸用不同顏色的曲線分開外，還要注意到元素間的相關(guān)特征，這樣就有進行族群R分析,建立元素間的相關(guān)或負相關(guān)關(guān)系特征值。制作相關(guān)元素曲線剖面圖，以便充分提取有關(guān)地化找礦信息。

3、巖石地球化學(xué)剖面找礦應(yīng)用：

通過野外施工、分析、數(shù)據(jù)處理后，最終制作成各類巖石地球化學(xué)剖面曲線圖件；下一步應(yīng)用解釋工作是非常重要的；我們通過皖南一鎢鉬礦區(qū)巖石地化剖面工作（通過鉆孔驗證）實例來進行評述；如圖所示：該巖石地化剖面為其中一條。為貫穿土壤地化測量異常的三級濃度帶；在土壤地化異常中以 W、Mo、Cu、Bi元素等為組合并伴有Pb、Zn元素為特征，異常受礦化巖體控制明顯，其中W、Mo元素異常三級濃度帶清晰；推測礦化巖體有一定的剝蝕，且深部有較大找礦前景。經(jīng)布設(shè)的巖石地化檢查剖面；在圖中可見各元素含量曲線在地質(zhì)體、深部礦體的因素控制下，各元素表現(xiàn)出不同的地化含量的變化特點。在異常地段和背景區(qū)域各元素均能比較清晰顯示出元素富集帶入、帶出的地化特征。W、Mo元素受礦體所致，其2倍的異常含量范圍控制了深部礦體，形成了比較明顯的元素帶入?yún)^(qū)；而Pb、Zn元素在礦體范圍基本形成了元素帶出區(qū)，為典型的外帶元素；Cu、Bi元素受巖體控制，基本反映巖體范圍。

綜上所述，巖石地球化學(xué)剖面測量工作，處理好數(shù)據(jù)，對提取找礦的有價值的信息是非常重要的一步；從實例中不難看出，該巖石剖面異常檢查工作，從各元素在水平分帶上的表現(xiàn)特征，為指導(dǎo)找礦提供了有價值的依據(jù)。

4、建議：

1）、巖石地化剖面的應(yīng)用，一旦投入就要認真的去分析處理，往往有些人作為完成工作量而布設(shè)或隨意簡單化處理，失去了重要的找礦信息。

2）、巖石地化剖面的野外采樣，要有一定代表性，一般多點取組合樣，對于第四系覆蓋較厚點位，可進行淺坑撥土或有意義的偏移。總之要保證整條剖面有足夠的樣品數(shù)。

3）、巖石地化剖面的數(shù)據(jù)處理工作，是重要的環(huán)節(jié)不要簡單化，尤其是計算背景及異常下限，對高含量點要剔除干凈；以免在圖上表現(xiàn)的不清晰，給解釋帶來多解性。

4）、對于不同礦種，我們還可采用累加比值法或累乘比值法，進行曲線成圖，利用水平分帶特點，類比同類礦床實例進行分析；從而為快速評價異常，為鉆孔驗證提供比較依據(jù)。

5）、對于當前找礦深度的加大，巖石地化尤為重要，遠程指示元素的研究，有待加強尋找深部找礦地球化學(xué)標志。

6）、對于化探成果，在空間上、成因上與礦體關(guān)系密切，所以在找深部找礦中，最好要有物探方法配合，以便綜合分析，進一步深化化探成果的推斷解釋。