第七章：水系沉积物

地 球 化 学 找 矿
水系沉积物地球化学找矿是通过对河流 沟谷中的沉积物（包括湖泊近岸沉积物） 的系统采样分析，研究元素在水系沉积 物中的分布，发现地球化学异常，圈定 找矿远景区和成矿有利地段，为进一步 详细地球化学勘查和地质测量提供依据。
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Mo
Be Cu W Mo Cu Cr Cr Ni
8－100
10－35 200－600 200－600 10－15 10－100 3000－5000 500－1000 300－500
4
5 50 25 4 10 300 300 100
1
0－1.3 3 >4 2 0.3 1.5 0.3 0.4
Co
暗色岩体 Cr Ni
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地 沟谷水系中的沉积物主要是地表水冲刷 球 作用将地面斜坡上的疏松物带入沟谷， 化 并沿沟谷继续搬运迁移，其中形成异常 的物质沿着搬运方向呈拉长形式展布。 学 因此，化探人员俗称为分散流。 找 矿
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地下水可能有 相当高的金属 元素浓度。当 地下水出露到 地表时，由于 pH、Eh、温 度、压力等因 素的突变使其 中的元素迅速 沉淀（沉淀 障），这是形 成化学分散流 的主要作用之 一。
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热泉或间歇泉
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泉华
岩浆热液形成的脉体
含矿热液沿裂隙带上侵
深成岩体接触变质带上的金属矿床
300－400
100－150 35－100Biblioteka 2022 190.6
0.6－1.7
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Cx＝Sa/Sx（Ca－Co）＋Co
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利用上式可以对预期的最小矿床的分散流长 度作一估计。以铜为例，一个中等规模的铜 矿在土壤中形成异常，若有1km2，平均 300ppm，背景25ppm，最小能发现的异常值 为2倍背景值，则可以算出汇水面积11km2， 如果汇水盆地为椭圆，长短轴2：1，则分散 流长度5.2km 50=1/Sx(300-25)+25 Sx=11
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例：含铍矿脉的分散流
W、Be、Sn、Pb矿脉
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N
40ppm 20ppm 40ppm 10ppm 20ppm 20ppm 10ppm <10ppm 0 500 1000m
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Dispersion halos
Dispersion fan
Dispersion train
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此类异常的物源追索，要逆着沉积物的 搬运方向进行，异常源可能位于异常样 点上游几百甚至几千米(?)，矿与异常的 空间关系疏远。但是由于这类异常物质 搬运距离远，形成的异常易于发现，可 以用稀疏的样品发现它，因此特别适用 于概略普查阶段使用。
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4．矿体形态与位置的影响
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最有利于分散流形成的是矿体位于分水岭地 段，且直接受到割切，此时分散流形成呈现 明显的峰值。
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河床中由于坡度与弯曲等原因，流速变化极大，有时甚至 形成逆流，因此发生显著的分选作用。河湾内侧、砂嘴后缘、 转石背后、河床缓处等是观察机械分散流的理想地点。
2. 化学分散流的形式
以真溶液状态存在的元素(如Na+、Mg2+、 Cl-、HCO3-等)，在水中最为稳定，能长 距离迁移。 Fe、Mn、Ca、Mg、Al等常量元素通常形 成难溶的化合物。 Mo、Cu、Zn、Pb 等元素，只有在特殊高 浓度下才能形成其本身的化合物，产生次 生金属矿物。而在多数情况下是被其他大 量元素的化合物所夹带（共沉淀）。其中 尤以铁、锰氢氧化物为最主要。这就是所 谓铁锰氢氧化物的清除作用。
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• 含量比例上，大多数金属元素主要呈碎屑 分散； • 化学迁移部分最终沉淀出来或附着碎 屑表面，一起参与机械分散。而且，这 种比例随地点而变。 在分水岭地区，碎屑迁移比例更大， 在平缓地区，化学溶解作用的比例增大
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对于找矿来说，合理的办法是把汇水盆 地中地质体划分为两类，一类是背景， 另一类是土壤异常。也可以从用面金属 量来简化上述公式，土壤异常的面金属 量与水系沉积物异常面金属量相等即 （Cx－Co）Sx＝（Ca－Co）Sa →Cx＝Sa/Sx（Ca－Co）＋Co
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分散流的形式
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碎屑分散流 水的机械冲刷搬运力 呈固体颗粒物搬运 水的化学溶解力 在水溶液中搬运
化学分散流
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碎屑分散流占主导地位
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二、分散流的发育特征
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1. 一级水系中的分散流 2. 多级水系中的分散流 3. 分散流的富集系数 4. 矿体形态与位置的影响
5. 河谷横断面中含量的分布
6. 含量随时间的变化
勘查地球化学
水系沉积物地球 化学找矿
地球科学学院地球化学研究所
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水系沉积物地球化学找矿
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一、水系沉积物异常的形成 二、分散流的发育特征 三、分散流中的指示元素 四、水系沉积物测量在找矿中的作用
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1. 一级水系中的分散流
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沉积物中某点某元素平均含量：
Cx
C S h S h
i i i i i i
i
C：元素含量，S：面积，△h：剥蚀速度。 实际上这就是面积加权的平均值。
如雨量分布极不均匀的地区，在暴雨前后， 水系沉积物中的含量可能发生暂时的变化。
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6．含量随时间的变化
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随年份、季节而变。国内外的化探人员对这 一问题作过许多观察，所得结果并不一致。
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水系分级
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1 1 1 1
1 0 500 1000m
2
3
采用斯特勒 Stratler 1957命名方 法。在1∶5 万的航空照 片上可辨认 出的最小水 系称为一级 水系。
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可以把水系沉积物看成是该 水系所流经的盆地内受到剥 蚀的地质体的代表性样品 。 因为总的夷平作用主要靠河 流的搬运，每一条水系，可 以看作是一个 “漏斗”，在 水系沉积物中汇集了该水系 流域内的所有地质体的风化 产物。那么水系沉积物的化 学成分可以代表该水系范围 的平均成分。
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一、水系沉积物异常的形成
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表生带内的矿体及原生地球化学异常，经表生氧化风 化形成疏松物后，在地下水及地表水的冲刷与溶解下， 使原来集中的元素沿水系发生分散，并在水系沉积物 中形成异常。 这种异常的衬度通常比土壤异常低一个级次，但用一 般的化探快速分析方法，即使是半定量的方法也能可 靠地发现它们。 一个中等的有色金属或稀有金属矿床，在下游几公里 到几十公里的河床沉积物中就能有所显示 。
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2. 多级水系中的分散流
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分散流延伸长度
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分散流长度与一般金属元素含量关系表
产生分散流的地质体 大型多金属矿 元素 Pb Cu Zn 斑岩型铜钼矿床 脉状钨、钼矿床 含铍花岗岩 石英脉型钨矿 含铜砂岩 超基性岩 辉长岩体 Mo Cu W 一般异常值（ppm） 背景值（ppm） 200－500 150－900 200－600 10－100 60－200 100－240 50 30 50 4 30 25 >13 >8 延伸长度（km）
总量
w2
w3
w4
w5
w6
w7
w8
w9
溶解态
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w1
w2
w3
w4
w5
w6
w7
w8
w9
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1. 碎屑分散流的形式
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河水的机械搬运能力取决于水的流速与被搬 运物质的粒度与比重。流水的搬运能力与其 速度的四次方成正比。 随着搬运时间的延长，碎屑被进一步粉碎， 形成悬浊液。粒度在100 mm 以上的颗粒，虽 然不能在水中长期稳定，但紊流及涡流能暂 时把它们带起，然后又沉淀。这样多次重复， 使细粒物质搬运更远，产生按粒度的分选。
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3．分散流的富集系数
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Cx
q CiSi hi
Sihi
在推导分散流强度时没有考虑金属元素 的富集和淋失等化学迁移因素 , 所以索络 夫认为需要引入一个系数q， q称为分散流的富集系数。 中亚大致在0.8—1之间
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100000 10000 Cu Zn Cd Pb As Sn
μ g/L
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μ g/L
1000 100 10 1 w1
1000.00 100.00 10.00 1.00 0.10 0.01
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最不利于分散流形成的条件是矿床位于较大 水系附近的沟口。因为Sa与Sx的比值很小， 使分散流的含量低，很易漏掉异常。
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矿体平行沟谷分布，分散流含量在整个保 持恒定。没有明显的峰值出现。易被误认 为分析系统误差。
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5．河谷横断面中含量的分布
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阶地中的物质，代表上游已被剥蚀的部分， 河漫滩及河床内的最新沉积物是现代剥蚀的 物质，才具有现实找矿意义。在主水道中的 现代活动性沉积物就是水系沉积物取样的对 象。 如果上游有正在受到剥蚀的矿床，则在有水 或干涸水道中心的金属元素含量较高，而河 漫滩部分较低；如果矿床已经剥蚀完了，则 在早期河床沉积物中可能保存高含量。
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Sa（Ca—C0）向下游应当保持不变，因为它 度量了金属元素在该汇水面积内单位深度上 的矿化总金属。这一数字反映了一条水系的 集水盆地内总的矿化远景，所以是一个重要 的评价指标。 霍克斯在南美科迪勒拉进行分散流找矿时， 用此值进行排队，其中最大的一个首先进行 检查，发现了一个斑岩铜矿。