地球化學研究方法有哪些

❶ 地球化學的研究思路

地球化學是20世紀初期由地質學與化學類學科結合產生的一門邊緣學科。現在它已經形成了自己獨立的研究思路和研究方法，地球化學的基本研究思路可概括為：

（1）自然過程在形成宏觀地質體的同時也留下了微觀蹤跡，其中包括了許多地球化學信息。如造成了系統各部分常量、微量元素和同位素組成的變化，元素相互結合和賦存狀態的改變，等等。這些微觀蹤跡中包含著重要的地球演化信息，地球化學就是通過識這些微觀蹤跡來追索地球歷史的。

（2）自然界物質的運動和存在狀態是環境和體系介質條件的函數。地球化學將任何自然過程都看成是熱力學過程，應用現代科學理論來解釋自然體系化學變化的原因和條件，使有可能在更深層次上探討和認識自然作用的機制。

（3）地球化學問題必須置於地球或其子系統（區域岩石圈、殼、幔）中進行分析，以系統的組成和狀態來約束作用過程的特徵和元素的行為。

由於地質作用規模宏大、時間持久、作用因素復雜且多次作用疊加，地球化學研究必須觀察和分析多種變數，確立多層次的指標，才有可能追蹤地球的歷史。

❷ 地球科學的研究方法

由於地球科學以龐大的地球作為研究對象，並具有很強的實踐性和應用性，所以它的研究方法與其他自然科學有較大的差異。它既要藉助於數學、物理、化學、生物學及天文學的一些研究方法，同時又有自己的特殊性。

地球科學的研究方法與其研究對象的特點有關，地球作為其研究對象主要有以下特點：

（1）空間的廣泛性與微觀性

地球是一個龐大的物體，其周長超過4×10⁴ km，表面積超過5×10⁸ km²。因此，無論是研究大氣圈、水圈、生物圈以及固體地球，其空間都是十分廣大的。這樣一個巨大的空間及物體本身由不同尺度或規模的空間和物質體所組成。因此，要研究龐大的地球，就必須研究不同尺度或規模的空間及其物質體，特別是要注重研究微觀的空間和物質特徵，如不同學科都要研究其相應對象的化學成分、化學元素的特性等。地質學要研究礦物晶體結構，水文學和海洋學要研究水質點的運動等，氣象學要研究氣體分子的活動等。而且，整個地球系統是一個開放的動力系統，其與宇宙環境（地-月系、太陽系及銀河系等）之間總是不斷地進行著物質、能量的交換；地球系統中各種自然現象、作用過程的發生、發展和演化與其所處的宇宙環境是分不開的。因此，現代地球科學已開始充分重視宇宙環境對地球系統的影響研究；也就是說研究的空間范圍還要超越地球系統，涉及更加宏觀的宇宙環境（圖0-1）。只有把不同尺度的研究結合起來，把宏觀和微觀結合起來，才能獲得正確的和規律性的認識。

（2）整體性（或系統性）與分異性（或差異性、多元性）

整個地球是一個有機的整體，是由不同層次的、具有緊密聯系的子系統組成的統一系統；不僅在空間上地球的內部圈層、外部圈層都表現為連續的整體性，而且地球的各內部圈層之間、內部與外部圈層之間、各外部圈層之間也都是相互作用、相互影響、相互滲透的，某一個圈層或某一個部分的運動與變化，都會不同程度地影響其他部分甚至其他圈層的變化，這也充分表現了它們的有機整體性。然而，地球也是一個非均質體，它的不同的組成部分（或子系統）無論在物質狀態還是運動和演變特點上都具有一定的差異，表現出分異性或多元性。例如，不同地區的地理環境、氣候環境具有明顯的差異，不同地區的水文條件也具有明顯差異。固體地球特別是地殼的不同地區或不同組成部分的差異性更為顯著，如大陸、海洋、山系、平原等。這種差異性不僅表現在空間和物質組成上，也表現在它們的運動、變化與形成、發展上。

（3）時間的漫長性與瞬間性

據科學測算，目前可追溯的地球年齡長達46億年。在這漫長的時間里，地球上曾發生過許多重要的自然事件，諸如海陸變遷、山脈形成、生物進化等。這些事件的發生過程多數是極其緩慢的，往往要經過數百萬年甚至數千萬年才能完成。短暫的人生很難目睹這些事件發生的全過程，而只能觀察到事件完成後留下來的結果以及正在發生的事件的某一階段的情況。但是，有些事件的發生可以在很短的時間內完成。例如，天氣現象往往表現為幾天、幾小時甚至更短的時間，地震、火山爆發等也都發生在極短的時間內。

（4）自然過程的復雜性與有序性

地球演化至今經歷了復雜的過程。其中既有物理變化，也有化學變化；既有地表常溫、常壓狀態下的作用過程，也有地下深處高溫、高壓狀態下的作用過程。此外，各種自然過程還會受地區性條件的影響而具有地區的差異性。所以，自然過程是極其復雜的，而且這種過程由於其漫長性和不可逆性，依靠人類的力量很難完全重塑和再現其過程，因而更增添了地球科學研究工作的艱巨性。但是，這些復雜的自然過程並不是雜亂無章的，它們都具有其發生、發展的條件和過程，都具有一定的規律可循，這也正是地球科學工作者的重要研究任務。

研究對象的特點決定了地球科學具有一些獨特的研究方法，並且隨著科學技術的發展和進步，地球科學的研究方法也會得到不斷的補充和推進。現擇要簡述研究方法如下：

（1）野外調查

空間的廣泛性決定了地球科學工作者首先必須到野外去觀察自然界，把自然界當做天然的實驗室進行研究，而不可能把龐大而復雜的大自然搬到室內來進行研究。野外調查是地球科學工作最基本和最重要的環節，它能獲取所研究對象的第一手資料。例如野外地質調查、水系與水文狀態調查、自然地理調查、土壤調查、資源與環境調查等。只有有針對性地到現場去認真、細致地收集原始資料，才能為正確地解決地球科學問題提供可能。

（2）儀器觀測

儀器觀測是地球科學用來獲取研究對象的定性和定量資料的重要手段，通過儀器觀測可以了解到研究對象的各種物理、化學性質，參量的靜態特徵和動態變化，為科學的分析、推理提供依據。儀器觀測為地球的研究步入科學的軌道提供了條件，例如，16～17世紀氣溫、氣壓、濕度等氣象儀器的發明與創造，使氣象學逐漸發展成為一門完善的學科。現代高精度的常規與高空氣象儀器觀測仍然是氣象學的重要研究基礎。同樣，儀器觀測在水文學、海洋學研究中也佔有特殊重要的位置。儀器觀測對於現代地球物理學、地質學的地球內部研究，對於土壤學的研究特別是對於環境地學中的各種監測與評價，都具有極其重要的作用。在現場進行的儀器觀測也屬於第一手資料，除了科學工作者根據不同的研究目的在現場進行各種觀測外，人們還常常設立各種定點觀測台站，如氣象站、水文站、地震台站、環境監測站等，並通過大量的台站建立觀測網，以便獲得系統的觀測資料。

（3）大地測量

這是地球科學中既古老而又發展迅速的一種重要研究方法，它對推動地球科學的發展起了重要作用。早在古埃及和古中國的時代，人們就藉助於步測及其他一些簡單的測量工具，進行土地規劃、地形與地理制圖、水利與工程建設等。到了近代，隨著測量儀器的進步，逐漸發展成為傳統的大地水準測量和大地三角測量。20世紀中葉發展起來的海洋測深技術（聲吶）對於海洋學的發展和地質學的革命曾起了決定性的作用。近些年發展起來的激光測距、全球定位系統（GPS）又給地球科學帶來了深刻影響。大地測量的方法對於地理學、地質學、海洋學、水文學及土壤學等的研究十分重要。

（4）航空、航天和遙感技術

現代航空、航天和遙感技術極大地推動了地球科學的發展，成為現代地球科學不可缺少或不可忽視的重要研究方法。由於地球的空間廣大，要在短時間內獲取大區域的資料，特別是大區域的動態變化情況，就必須充分利用航空、航天和遙感技術，如衛星雲圖、衛星遙感影像、航空照片等。航空、航天和遙感技術對現代氣象學的發展和進步起了決定性作用，成為其重要支柱。它們也是現代海洋學、地理學的主要研究手段，而且對於現代地質學、土壤學、水文學、環境地學等也發揮著重要作用。

（5）實驗室分析、測試與科學實驗

這是地球科學中各門學科均普遍採用的研究方法，主要是從研究對象中取得所需的各種樣品或標本，然後在實驗室進行分析、測試，以便獲取物質成分、結構、物理與化學性質以及形成歷史等方面的定性和定量資料，並通過科學實驗分析推斷其形成、演變過程和發展趨勢等。隨著科學的發展，地球科學中的實驗科學已有相當的進步。但由於自然過程的影響因素復雜，加之時間的漫長性與空間的廣泛性以及現代實驗技術水平的限制，在地球科學中有時很難進行與自然界一致的真實實驗。因此，地球科學上常採取簡化影響因素，創造一些特定的物理、化學環境，模擬自然現象的成因、過程和發展規律，這種方法稱為模擬實驗。模擬實驗只能是近似的，實驗結果往往與自然過程有一定差距，但它在再造自然現象的過程、驗證和探索地球科學規律方面發揮著重要作用。

（6）歷史比較法

這是地質學最基本的方法論。時間的漫長性決定了地質學必須用歷史的、辯證的方法來進行研究。雖然人類不可能目睹地質事件發生的全過程，但是，可以通過各種地質事件遺留下來的地質現象與結果，利用現今地質作用的規律，反推古代地質事件發生的條件、過程及其特點，這就是所謂的「歷史比較法」（或稱「將今論古」「現實主義原則」）的原理。這一原理是由英國地質學家萊伊爾（C.Lyell，1791～1875年，現代地質學的創立者）在赫頓（J.Hutton，1726～1797年，蘇格蘭地質學家，被譽為現代地質學之父）的均變論學說的基礎上提出來的（圖0-2，圖0-3）。萊伊爾明確指出：「現在是了解過去的鑰匙。」例如，現代珊瑚只生活在溫暖、平靜、水質清潔的淺海環境中，如果在古代形成的岩石中發現有珊瑚化石，便可推斷這些岩石也是在古代溫暖、清潔的淺海環境中形成的（圖0-4）；又如，現在的火山噴發能形成一種特殊的岩石——火山岩，如果在一個地區發現有古代火山岩存在，我們就可以推斷當時這一地區曾發生過火山噴發作用，等等。歷史比較法是一種研究地球發展歷史的分析推理方法，它的提出，對現代地質學的發展起到了重要的促進作用。

圖0-2 英國地質學家萊伊爾

（C.Lyell，1791～1875年）

圖0-3 蘇格蘭地質學家赫頓

（J.Hutton，1726～1797年）

圖0-4 生活在溫暖、清潔淺海中的珊瑚

a—現代珊瑚；b—2億多年前的珊瑚化石

這一原理的理論基礎是「均變論」。均變論認為，在漫長的地質歷史過程中，地球的演變總是以漸進的方式持續地進行，無論是過去還是現在，其方式和結果都是一致的。但是，現代地質學的研究證明，均變論的觀點是片面和機械的。地球演變的過程是不可逆的，現在並不是過去的簡單重復，而是既具有相似性，又具有前進性。例如，地質學的多方面研究揭示，在地球演變過程中，地表大氣圈、水圈、生物圈的組成、數量、溫壓以及地球或地殼內部的結構、構造等特徵都在發生不斷的變化，與現代的狀況存在不同程度的差異，這些必然會導致當時發生地質作用的方式與過程具有一系列與今天不同的特點。地球演變的過程也並不總是以漸進、均變的形式進行，而是在均變的過程中存在著一些短暫的、劇烈的激變過程。例如，在岩層中常常發現其物質組成及結構構造發生突然性的變化；在古生物演化中也常常發現大量的生物種屬在短期內突然絕滅的現象，如6500萬年前後恐龍全部迅速絕滅等。所以整個地球的發展過程應是一個漸變—激變—漸變的前進式往復發展過程，這也符合量變—質變—量變的哲學規律。

因此，在運用歷史比較法時，必須用歷史的、辯證的、發展的思想作指導，而不是簡單地、機械地「將今論古」，這樣才能得出正確的結論。地質學的「將今論古」分析方法，實際上對於地球科學中的地球物理學、地球化學、地理學、氣象學、水文學、海洋學、土壤學、環境地學等學科的研究均具有重要的借鑒意義。

（7）綜合分析

自然過程的復雜性和不可逆性決定了地球科學必須採用綜合分析的研究方法。在漫長的地球演化過程中，不同時期、不同方式（物理、化學、生物等）、不同環境（地表、地下、空中等）的自然作用給我們留下的是一幅錯綜復雜的結果圖案。要根據這一圖案恢復和解析自然界發展的過程，就必須利用多學科的原理和方法，結合復雜的影響因素，進行綜合分析。這一點與數學、物理、化學等學科利用單純的推導、實驗等方法進行研究是大不一樣的。例如，在地質學中，由於過程和影響因素很復雜，根據某些個別特徵，利用單學科的原理和方法，往往會得出片面甚至錯誤的結論，這就是在地質學研究中經常碰到的「多解性」或「不確定性」問題。所以，只有在綜合各方面研究的基礎上，才能得出統一的、最合乎實際情況的結論。

（8）計算機技術應用

有人說20世紀後半葉以來，人類社會已步入計算機的時代，計算機技術的應用已給各門自然科學帶來了深刻的影響和革命性的變化。對地球科學也是一樣，例如，在現代氣象學、地理學、地質學、地球物理學、海洋學、環境地學等領域中，計算機技術已發揮出巨大的作用，成為不可缺少的研究手段和方法。而且計算機技術正在向地球科學的各個領域滲透。計算機技術的應用，為解決地球科學的研究對象空間廣闊、觀測處理資料量大、模擬形成演變過程復雜等問題帶來了無限的前景。因此，要想提高地球科學的研究水平，必須充分地重視、加強和進一步開拓計算機技術在地學中的應用。

20世紀末期開始在全球范圍內廣泛興起的「數字地球」（Digital Earth）計劃或「數字地球學」研究正是現代計算機技術、信息科學與地球科學相結合的產物。「數字地球」主要是探討運用現代計算機技術、信息科學對整個地球系統進行全方位的定量化、數字化描述的方法，建立相關的「數字地球」資源平台，並服務於地球科學的研究、應用。因此，「數字地球」實質上是地球系統的一種數字化的表示形式，其基本的理論支撐主要包括相互聯系的兩個方面，即與地球科學有關的理論以及與數字化技術有關的理論。比「數字地球」稍早一些興起的「地理信息系統（GIS）」的成功開發與廣泛應用，可以說為推動「數字地球」的興起與發展奠定了良好的基礎；但「數字地球」將涵蓋地球科學的所有研究分支學科或領域（而不僅僅局限於地理學），其涉及的科學內容與數據量是「地理信息系統」所無法比擬的。1998年1月，美國前副總統戈爾在「開放地理信息系統協議（Open GIS Consortium）」年會上首次提出「數字地球」的概念，認為「數字地球」是指一個以地球坐標為依據的、具有多解析度的海量數據和多維顯示的虛擬系統。數字地球的概念一經提出便立刻引起了世界范圍的廣泛關注，並取得了快速發展。數字地球的研究和實現具有十分廣泛的應用前景，如資源與環境的監測與管理，氣候和各種自然災害的預測、預報與防治，土地利用與各種生產、生活的規劃及一些危機事件的處理等；它還為地球科學的教育和多學科的研究工作提供了極好的資源平台，特別是為地球系統科學的層圈相互作用研究、全球變化研究及人類可持續發展研究創造了有利條件。

地球科學研究的工作方法通常具有下列程序：

（1）資料收集

根據所要研究的課題和所要解決的問題，盡可能詳盡、客觀和系統地收集各種有關的數據、樣品和其他資料。資料的來源包括對研究區詳細的野外調查、儀器觀測和收集、分析已有的各種資料和成果等。

（2）歸納、綜合和推論

對所收集的資料進行加工整理、歸納、綜合，並利用地球科學的研究方法和原理，作出符合客觀實際的推論。

（3）推論的驗證

通過生產實踐或科學實驗來證實或檢驗推論是否正確，並在實踐的過程中不斷地修正錯誤，提高認識，總結規律。

地球科學是一門實踐性很強的科學。人們通過不斷地科學實踐，逐漸形成了若干假說和學說。假說是根據某些客觀現象歸納得出的結論，它有待進一步驗證；而學說則是經過了一定的實踐檢驗、在一定的學術領域中形成的理論或主張。假說和學說對推動地球科學的發展起著重要的作用，它們為探索地球科學的客觀規律指出了方向，對實踐起著一定的指導作用，同時在實踐中不斷得到檢驗、補充和修正，使其日趨完善。當然，有些假說和學說也可能在實踐中被拋棄或否定。

❸ 環境地球化學的研究手段

環境地球化學運用各類專門器具，採集地表、水下和空中的無機和有機樣本。為確定環境樣本中化學元素的含量和組合，各種成分分析儀器和質譜計、能譜儀是它的必備手段。經常採用的研究方法有下面幾種。 即緊緊抓住所瞄準的元素，研究它在環境中運動的各個環節或在各種介質中的地球化學行為。
環境檔案研究法
樹木年輪、冰岩心、湖泊沉積、海灣沉積、深海沉積、珊瑚、黃土、古土壤、河流泥沙、沉積岩、花粉、包裹體等都不同程度地記錄下了它們形成時的環境條件，如溫度、濕度、化學成分、生物量、火山噴發、地磁場、海平面和太陽活動等，因此它們可看成是環境變化的「檔案」材料。不同的檔案材料有不同的環境信息量和時間解析度。有目的地研究這些檔案材料，可提取出過去環境變化的寶貴信息。

❹ 地球化學動力學研究步驟和方法

圖4.11 地球化學動力學研究的步驟和方法框圖

地球化學動力學研究步驟如圖4.11所示:首先根據研究的地質-地球化學問題,視問題的主次,忽略次要的、突出主要的,使問題合理簡化,形成地球化學動力學的概念模型(conceptual modesl)。如在研究熱液成礦系統的熱流體對流遷移過程時可側重熱驅動流體的動力學過程,而忽略流體與圍岩的化學反應;在研究礦物蝕變導致礦物自中心到邊緣成分變化、礦物與流體同位素交換等過程時則主要考慮組分的擴散和離子交換反應;研究矽卡岩化過程除考慮流體的滲濾外,還要考慮流體中主要組分K、Na、Ca、Mg、Si、lA的擴散和流體與圍岩的化學作用。對經歷了多期次、多階段、多物質來源的地球化學作用的地球化學系統要重點研究主要階段和主要物質來源。對諸如區域地球化學演化這樣復雜的動力學問題,應對所涉及的各個子系統和過程分別建立動力學模型,從各個側面去把握復雜體系的動力學行為。

圖4.12 典型的水-岩反應動力學實驗裝置示意圖

建立地球化學動力學概念模型,主要有兩條研究途徑:一是應用化學動力學、流體動力學等原理及其相應的數學表述,建立地球化學動力學的數學模型,也稱動力學模型(dynamic models),並在此基礎上,應用有限元、有限差分等數值計算方法,通過計算機數值模擬,獲得動力學系統的演化規律;另一途徑是地球化學動力學實驗。目前主要限於兩類地球化學動力學實驗:一類是高溫高壓水-岩反應動力學實驗,典型的實驗裝置和原理見圖4.12,側重於開放體系中流體與礦物或岩石顆粒之間的化學反應機制和反應速率研究;另一類實驗是在一個大的容器(稱tank)內通過激光攝像和各種探頭實時檢測容器內流體的運動和成分變化,可以模擬宏觀尺度的地球化學輸運-反應動力學過程,但較難控制溫、壓條件,大多在常壓下實驗。

無論是數值模擬還是實驗模擬,都需先確定模型所需的各種動力學參數如流體的密度、粘度系數、圍岩的孔隙度和滲透率、顆粒比表面積等,還要根據實驗研究對象確定邊界條件和初始條件。

數值模擬和實驗模擬各有其長,可以相互補充。計算機模擬的優勢是可以模擬較復雜的地球化學體系,且可以方便地修改模型,或改變動力學參數和邊界、初始條件,得到各種模擬結果,從而研究不同條件下地球化學體系的演化規律。但數值模擬的成果取決於所建立數學模型的合理性和計算機軟體系統的正確性,受研究者主觀判斷和水平的影響。實驗模擬能較為宏觀地模擬地球化學過程,結果更為可信,但受實驗設備和實驗條件等限制,實驗研究只限於比較簡單的地球化學過程和簡單的邊界條件,且較費時費力,目前研究比較成熟的主要限於水-岩反應動力學實驗。

❺ 地球化學的研究方法

地球化學的每種理論,應用於解決地學問題,均構成一種研究方法。地球化學的基本研究方法主要是對地球系統及其各級子系統進行觀察、取樣分析、歸納和演繹研究;其次是實驗模擬研究及數字模擬研究。現就地球化學一般研究方法簡述如下。

1.地球化學野外工作方法

這里涉及的主要是人們肉眼可以直接觀察的固體地球部分研究,至於大氣圈、海洋和地外天體等研究方法,以及隕石的收集和研究,有專門書籍論述,在此不再介紹。

地球化學野外工作的目的是:觀察了解宏觀地質體的物質類型、結構構造及它們在時間和空間上的相互關系,在此基礎上系統觀察和收集寓於各地質體中的地球化學記錄和信息,並採集具有明確代表對象和意義的樣品。當然,觀察收集信息及取樣的側重點應因研究目的不同而有所差別。

因為地球化學運動和作用寓於地質運動和作用之中,所以必須首先較好地了解研究區的地質背景,把握所研究地質作用的產物的特徵和礦物岩石組成、結構構造及它們之間的時空關系和序列。這些均屬於地質學的觀察研究內容,可按地質編錄或制圖法進行。這部分工作是地球化學研究的重要前提和必要基礎,是地球化學研究客觀性的根本保證。

在野外觀察建立了較好的地質研究的基礎上,必須重視各類地質體中地球化學記錄和信息的觀察和收集,力求在野外工作階段就能形成地球化學研究的構想或工作假設,從而保證室內研究能更有效地開展。常見一些年輕地球化學家研究中只有野外地質觀察而缺乏基本的野外地球化學信息收集,似乎認為地球化學研究對象僅限於化學元素和同位素微觀層次。地球及其層圈中的化學作用絕大多數都是通過化合物 (礦物)或物相之間的反應實現的,元素原子的相互作用只是這種反應的內在根據。化學、地學和地球化學今天的發展,已使地球化學從地質體的觀察中直接獲取地球化學信息成為可能。典型研究方法範例,見博伊爾 (R.W.Boyle)1979年出版的《金的地球化學及金礦床》。

如何進行野外地球化學觀察和信息收集? 通常地球化學可以廣泛應用礦物化學、岩石化學、化學及物理化學的知識和理論指導地質體的觀察。例如,根據地質體的岩石和礦物組成,不需化學分析就可知道它們的大致化學組成,基於礦物間受類質同象控制的元素分配規律,還可粗略推測它們中比較集中的微量元素種類和組合;石灰岩是強鹼弱酸的鹽類,其岩層可起著天然溶液酸鹼度調劑的作用,是影響元素遷移的鹼性障;觀察組成岩石的礦物共生組合及礦物的交代關系,可為應用相平衡理論研究地球化學作用奠定基礎。例如,在硫化物礦床氧化露頭中見到方鉛礦 (PbS)依次被鉛礬 (PbSO₄ )和白鉛礦(PbCO₃ )交代的現象,就可推斷硫化物礦石的氧化應依次經歷硫酸鹽和碳酸鹽階段,其環境應先是酸化、而後向鹼性過渡,從而提出進一步檢驗這種推斷的設想。此外,從物理化學觀點看來,天然溶液進入張性裂隙是外壓力的突然降低,岩石的糜棱岩化實質為物質顆粒變細增加表面能,從而增強化學反應速率,等等。通過地質地球化學野外觀察,收集到足夠的地球化學信息,再結合地質背景、條件與研究的目的,就可形成進一步研究的構想。

樣品採集必須注意的關鍵問題是,樣品應能確切地代表所要研究的地質對象,盡可能詳細地了解其產出的地質背景、環境和條件;符合所要研究的目的。例如,為了解原始岩石成分需採集新鮮的岩石樣品,為研究蝕變過程應按剖面採集原岩、半蝕變岩石到全蝕變岩石的系列樣品。樣品的規格和重量按需進行測試方法的要求確定;每種樣品採集的數量應以具有統計學上的一定代表性為准。

2.地球化學室內研究方法

地球化學室內研究包括樣品的加工、分選、預處理、岩石礦物鑒定和分析測試、數據處理,以及綜合分析得出結論的全過程。

在野外觀察和鑒別的基礎上,為了准確鑒定礦物、岩石、礦石的成分和類別,確定礦物-流體相間反應關系,常需進行偏光和反光顯微鏡觀察,對微粒和微區研究可以應用電子顯微鏡、X射線分析法、電子探針等儀器進行精確分析和鑒定。這方面需要特別強調的是,准確地鑒定礦物和岩石只是目的之一,而詳細觀察和了解岩石和礦石中礦物間的相平衡和反應-交代關系,以及礦物晶粒中的環帶結構和成分變化等,具有更深入層次的意義。現代高精度的實驗觀測技術為實時實地准確地觀測微細地球化學作用過程提供了條件。

為了獲取各類地質對象的化學成分,除主量元素可應用常規化學或儀器分析方法測定外,其餘大多數測定項目為微量組分,含量一般為克拉克值級次。對於這些微量元素的測定需要使用靈敏精確的分析技術,靈敏度一般要求達到 10^-6～10^-9。在這方面,現在常用的分析方法有:發射光譜分析、原子吸收光譜分析、火焰光譜分析、離子選擇電極法、中子活化分析、等離子體光量計分析、質譜分析,以及一些專項分析技術,如測汞、測金、放射性測量等。可以根據研究目的,選用適用的方法,在滿足靈敏度和精度要求的前提下,應考慮便捷、經濟的原則,避免過度追求高精度、過多測試項目等。

進行同位素定年和同位素組成測定的樣品,需根據樣品性質、估計的可能年代范圍,以及各種定年法和同位素測定分析法的特點和要求,選擇質譜分析的類型及進行樣品的制備和測定。

元素結合形式和賦存狀態是制約元素地球化學行為及活動性的重要因素。其中主量元素形成各自的礦物或獨立相,它們的結合形式根據礦物學的鑒定和研究確定。對不形成獨立礦物的元素的賦存形式以及細粒岩石 (頁岩、黏土沉積物、土壤等)中元素的賦存形式,則需應用專門的綜合測試方法解決,包括:晶體光學法、物性和物相分析法、X射線分析法、電子探針等微區分析法,以及化學偏提取法、電滲析法、放射性乳膠照相法等。

地球化學作用的物理化學條件的確定包括測定和計算兩類方法。如礦物流體包裹體測溫和測壓屬於測定法;礦物溫度計、微量元素溫度計、同位素溫度計等為測定和計算相結合的方法;而體系的pH、E_h、

、鹽度、離子強度、礦化度等參數則是通過熱力學和化學平衡計算獲得。

在取得了上述各種實際資料和數據後,研究就進入了數據處理和資料整理,進而綜合提煉並得出科學結論的階段。數據處理和資料加工包括,按照研究的目的,應用地球化學多元統計分析的方法 (相關分析、判別分析、因子分析、聚類分析等)揭示研究對象數據和參數的分布形式、變異特徵、相關程度、元素共生組合及其影響因素等;根據解決問題的設想,編制各種圖件和表格等。此後,研究就進入了由客觀向主觀認識轉化上升的思維過程,在這方面,辯證唯物主義認識論和前述的地球化學方法論具有關鍵性的指導意義。

3.地球化學實驗模擬和數字模擬

開展實驗研究,尤其高溫高壓條件下的實驗研究,是地球化學探索必不可少的一種手段。實驗研究的內容主要包括:地球化學所需自然化合物 (礦物)和化學物種熱力學性質和參數的確定,元素在各種共存相間分配系數及同位素分餾系數的測定,極高溫度和壓力下礦物相變及超臨界水流體溶液物理化學性質的研究,以及各類地球化學作用實驗模擬的研究。這些實驗使地球化學應用物理化學原理和進行定量計算成為可能,為地球化學對深部地幔物質成分的判斷提供參考,使地球化學對各種自然和人為作用過程和機制的了解更加精確和深化。

在開展地球化學作用的實驗模擬時,應注意使實驗體系和條件盡可能地接近自然界的實際,這樣才能獲得有效和可信的結果。

各種地球化學體系的數字模型化研究 (如,岩漿作用過程中微量元素分配的定量模型),以及地殼、地幔、海洋等復雜體系的數字或計算機模擬,近年展現出不斷增多的趨勢被稱為計算地球化學。計算地球化學既是地球化學向定量化發展的必然結果,同時也是對許多難以進行實驗模擬的復雜自然體系定量研究的一種補充。

地球化學體系和作用過程的定量化數字模擬或建模,現在已廣泛應用於解決地球化學問題,其中包括地球化學體系的質量收支平衡、反應的化學平衡、系統動力學、物質輸運過程,以及上地幔、洋盆和岩漿房的化學演化等。地球化學數字模擬和建模的專著,如Francis Albarède 撰寫的 Introction to Geochemical Modeling (1995),Bethke 所著的Geochemical Reaction Modeling (1996 )和 Geochemical and Biogeochemical Reaction Modeling (2008)。我們必須高度重視這一發展趨勢。

❻ 地球化學的基本工作方法

除了少數現代的地質作用過程外,歷史上的和現代深部進行的地質過程都不可能直接觀察和研究。因此,地球化學與其他地球科學學科一樣,必須主要採用「類比」和「反序」的研究方法,即根據作用產物提供的地球化學信息來研究並恢復已經歷過的作用的歷史和條件。因此,在開展地球化學工作時要善於觀察和發現寓於各種地質現象中的地球化學信息。

地球的化學作用寓於地質作用之中,因此地球化學研究不能脫離基礎地質工作,它的一般工作程序仍然是在研究任務的指導下採用先野外,後室內的工作順序,並注意從對地質體的觀察來提取化學作用信息,建立地球化學研究構思。地球化學工作對樣品處理、測試方法和測試精度等常有自己特殊的要求,因而更需要建立某些專門的方法和測試流程。地球化學研究過程包括:通過對自然對象的觀察和測試獲取第一性資料;在地球時-空結構中整理和研究事實規律;反序地追蹤歷史。地球化學研究必須有確定的目標,樣品必須有明確的代表性,並收集盡可能詳實的基礎資料,研究所獲得的結果要能與宏觀地質事實互相對照和驗證。

0.4.2.1 地球化學野外工作方法

(1)現場觀察宏觀地質現象的時空結構,查明研究區內各種地質體的岩石-礦物組成及相互作用關系,並由此提供有關地球化學作用的空間展布、時間順序和相互關系。

(2)依據野外觀察得出的初步地質-地球化學認識,確定進一步研究的設想和采樣方案。在樣品的布局中應注意以下幾個問題:①樣品應有明確的代表性,要能代表一定產狀的地質體,力求其化學組成未受後期作用的改造;②採集的樣品應保證研究對象在空間上、時間上和不同成因產狀方面的系統性;③當需要總結統計性規律時,要依據數理統計學方法來確定樣品數,若樣品的數量較少,則對采樣代表性的要求就更高,分析測定的精度也應相應提高。

0.4.2.2 室內研究方法

地球化學的室內研究方法,需根據任務要求和工作條件選擇確定。常用的研究方法有:

(1)靈敏精確的分析測試方法:地球化學經常處理的元素含量為克拉克值的級次,微量元素含量測定的靈敏度一般要求達到10^-4%~10^-7%。現代分析儀器已可以達到地球化學研究所需要的精度和靈敏度,如用化學光譜法測金,靈敏度已可達0.1×10^-9,中子活化法的測金靈敏度可達0.04×10^-9。常用的分析方法有:發射光譜、原子吸收光譜、火焰光譜、離子選擇電極、極譜、X光熒光光譜、紅外光譜、拉曼光譜、中子活化、發光分析、等離子體光量計法、同位素質譜分析法、等離子光-質譜分析等。還有一些專項分析技術,如測汞、測金、放射性測量等。

(2)元素結合形式和賦存狀態的研究:對不易形成獨立礦物的元素,應研究其賦存狀態。常用的研究方法包括:化學分析、晶體光學法、物性和物相分析法、X射線分析法、差熱分析法以及各種微區分析測定如電子探針等。專用於研究賦存形式的方法有:偏提取法、電滲析法、放射性乳膠照相法等。

(3)作用過程物理化學條件的測定:熱力學參數中除溫度、壓力外,應包括體系的pH、Eh、fo₂、鹽度、離子強度、礦質濃度等參數,主要通過直接測定法和計演算法獲得待測參數數據。如包裹體測溫和測壓技術、微量元素溫度計、礦物溫度計、同位素溫度計等研究法等都是測定和計算相結合的方法;對難以直接測定的熱力學參數,主要通過計演算法獲得。

(4)自然作用的時間參數由同位素地質年代學方法獲得,同位素測年可以求出地質事件的時間順序和作用持續的時間。

(5)實驗模擬自然過程:模擬研究屬於正序研究,包括應用各種溫、壓設備和緩沖劑技術,在不同溫壓條件下進行相平衡實驗和測定各種熱力學參數,並可應用於研究元素遷移沉澱的條件和過程。實驗研究使地球化學有可能考查地下深處或天體中正發生或地質歷史中曾發生過的各類作用過程。由於絕大多數地球化學過程無法直接觀察,模擬地球化學作用過程的方法受到廣泛重視。模擬地幔、地殼和地表各種環境下化學過程的專門實驗方法正在不斷開發和完善。

(6)多元統計計算和建立數學模型:多元統計理論和計算機技術在地球化學研究中的應用,提高了資料整理的科學性、數據的利用率和計算工作效率;同時數學理論和方法的應用對深入揭示地球化學規律、科學地描述地球化學現象起到了推動作用。目前已對許多地球化學過程建立了數學模型,自然現象的參數化以及對地球化學開放體系中多變數、多組分反應的數學模擬等方面也已展示出美好的前景。

以上介紹的主要是地球化學研究的常規方法和手段,實際上地球化學的研究方法和實驗手段日新月異。一方面,研究者不僅要學會掌握並善於應用各種常規手段和現代的研究方法,能依據研究任務的需要選擇適用的研究方法,並重視方法技術的改進和完善;另一方面,一些專門研究手段對專門領域的研究意義重大,如行星探測器技術的發展對行星化學的研究進展有關鍵性的作用,這些專門技術的開發是學科進一步發展的技術保證。

地球化學有廣闊的研究領域,可以說任何一個人窮其一生的努力也不可能成為地球化學所有領域的專家。但只要你對地球化學學科有濃厚的興趣,經過認真地學習和實踐,掌握了地球化學的基礎知識、基礎理論和基本方法,就完全有可能在地球化學的某一領域,如固體地球(或岩石圈)、礦產資源、能源、大氣圈、表生環境、海洋、熱動力學、同位素或微量元素等方面有所建樹。學習和掌握地球化學的基礎理論、方法和技術,將是向成功地球化學家邁出的第一步。

復習思考

(1)地球化學學科的特點和基本問題。

(2)地球化學學科的研究思路和研究方法。

(3)地球化學與化學、地球科學其他學科在研究目標和研究方法方面的異同。

❼ 地球化學勘查方法及成果

地球化學勘查在膠東金礦找礦中發揮了重要作用，勘查方法逐漸由次生暈地球化學、原生暈地球化學發展到構造地球化學。區內次生暈地球化學，已系統開展了1∶20萬、1∶5萬水系沉積物測量，部分礦區開展了1∶1萬土壤測量，次生暈地球化學在大面積找礦靶區選擇、成礦預測中起到了關鍵作用。原生暈地球化學，已開展了部分地區的1∶5萬基岩化探測量和部分礦區的1∶1萬、1∶5千基岩化探測量及化探剖面測量，為普查工作勘查工程布置提供了依據。構造地球化學測量，是近年來新發展的地球化學勘查方法，在礦床普查、評價中沿成礦構造在地表或鑽孔內採集基岩樣品，為深部找礦、預測盲礦體、礦床評價提供了依據。

一、構造地球化學方法原理

構造地球化學探礦技術是通過分析構造中的成礦指示元素的地球化學暈來推測深部隱伏礦化情況，屬原生暈技術范疇。它在許多方面優於傳統的原生暈技術，一是它可以更加有效地探測深部隱伏礦化在淺部形成的微弱地球化學異常;二是采樣是以構造格架為主要控制標准，非規則網度采樣，可以在不漏掉礦化的前提下降低采樣數量，減少勘查成本;三是由於充分考慮了構造對成礦成暈的控制，因而更加便於對異常的解釋(彭省臨等，2004)。

由於構造作用與地球化學作用是成礦中和成礦後重要的動力學過程，所以構造地球化學在隱伏礦床的地球化學信息探測方面必然能發揮重要的作用。目前，主要是利用成礦成暈的斷裂構造地球化學規律來找礦，研究成礦過程中和成礦後的礦化指示元素的地球化學空間變化受構造控制的規律，通過分析那些特殊的成暈構造中的構造岩，就可以捕捉到深部隱伏礦體在地表引起的微弱的地球化學異常。其原因在於這些構造中成礦元素的運移比非成暈構造要容易得多，成暈的動力學過程同樣受構造動力學過程式控制制(彭省臨等，2004)。

原生暈找礦法是金礦找礦中使用廣泛且行之有效的方法。原生暈是在礦體或其他地質體周圍形成的地球化學異常。原生暈找礦法是通過發現和研究基岩中的原生暈進行找礦的方法，這種方法通常用來尋找盲礦。原生暈找礦的基礎理論，即熱液礦床原生暈軸(垂)向分帶，也就是每個礦體都有自己的前緣暈、近礦暈和尾暈，前緣暈在礦體前緣可達100～300m，為找盲礦提供了重要信息(李惠等，2006)。由於金礦具有多階段脈動疊加成礦成暈的特點，因此發展出原生疊加暈找礦法，即根據金礦成礦成暈具有多期、多階段脈動性及不同階段形成礦體(暈)在空間上疊加的特點尋找盲礦。

近年來，在膠東地區開始研究構造蝕變帶中原生暈特徵並用於盲礦預測和深部勘探，被稱為構造疊加暈法。方法原理是:熱液礦床嚴格受構造控制，構造中礦體的原生暈發育特點是在構造帶內強度高、范圍大，特別是前緣暈在礦體的前緣可達幾百米。研究構造中的原生暈軸(垂)向分帶及不同期次形成原生暈的疊加結構，只在構造帶中採取有蝕變疊加樣品，不但可以強化暈的強度或盲礦預測信息，而且大大減少採樣及分析工作量，提高工作效率及找礦效果(李惠等，2006)。

二、焦家礦區深部金礦構造地球化學

(一)工作方法

由於深部礦床埋深很大，且其淺部存在對應礦床(體)，地表構造地球化學研究不能有效的預測深部礦體，因此深部找礦採用了鑽孔取樣方法，即採取鑽孔中構造蝕變岩樣品研究其原生暈特徵，稱為鑽孔構造地球化學。本次工作選擇焦家礦區112線、144線典型勘探線採集了樣品，分析了44種微量元素含量，其中18種成礦元素及相關微量元素分析結果列於表8－2。實驗測試在核工業北京化工冶金研究院分析測試中心完成，除Au、Ag採用原子吸收光譜儀(TAS－990F)、ELEMENT電感耦合和等離子體質譜原子熒光光度計(AFS－2202)測試外，其他元素均採用電感耦合等離子體質譜(ICP－MS)法(儀器型號HR－ICP－MSElementⅠ)測試。

(二)構造地球化學規律

1.元素統計分布特徵

對18種金屬元素進行統計分析，分別計算全部樣品、絹英岩化花崗岩(花崗岩、黃鐵絹英岩化花崗岩)、絹英岩化花崗質碎裂岩(黃鐵絹英岩化花崗質碎裂岩)、黃鐵絹英岩質碎裂岩(絹英岩質碎裂岩)、主斷裂上盤岩石、主斷裂下盤岩石各元素含量的最大值、最小值、平均值(X)、標准離差(S)、變異系數(Cv)、濃集克拉克值(C)、致礦系數(Z)和黃鐵絹英岩質碎裂岩的元素襯度(表8－3)。以濃集克拉克值大於0.5和襯值大於1為標准，確定成礦元素組合為Au、Ag、Cu、Pb、As、Sb、Bi、W、Sn、Mo、B、U。

成礦元素Au、Cu、Pb、As、Sb、Bi、Mo的變異系數(全部樣品)大於1，表明這些元素的分布是極不均勻的，存在局部地段的富集或貧化。這些元素的致礦系數(全部樣品)均大於10，說明易發生成礦作用。各種元素異常襯值差別較大，主要成暈元素為Au、Cu、Pb、Sb、Bi、As、Mo(襯值大於2)，其中Au、Bi、Mo元素的襯值最大，說明其成暈強度高;次要成暈元素為Ag、W、Sn、B、Th、U(襯值大於1～2)。

相關分析(表8－4)表明，在18種金屬元素中，Au與Bi關系最為密切，其次為W、Sb、Cu、Ag、As、Sn、B，這與區內成礦元素組合關系基本一致。按相關系數0.2進行聚類分組，可分為三組，Au、Ag、As、Bi、Sb、W、Cu、B為一組，Pb、Sn、Th、U為一組，Zn、Co、Ni、V、Cr、Ba為一組。按相關系數0.45進行聚類分組，則Au、Ag、As、Bi、Sb在一組(圖8－25)，表明這些元素是密切相關的，其富集與礦體緊密關聯，是本區的礦化指示元素。

主斷裂面下盤岩石主要成礦元素Au、Ag、Cu、As、Bi、Sb及微量元素Co、Ni、V、Cr、W、Ba平均含量均高於上盤岩石，表明下盤蝕變作用強於上盤。不同構造蝕變岩比較發現，隨著蝕變作用增強Au、Ag、Cu、As、Sb、Bi等主要成暈元素含量遞增。

表8－2 焦家深部礦區成礦元素及相關微量元素分析結果表

表內樣品名稱代號: γ—花崗岩，γJ—鉀長石化絹英岩化花崗岩，γJH—黃鐵絹英岩化花崗岩，SγJ—絹英岩化花崗質碎裂岩，SγJH—黃鐵絹英岩化花崗質碎裂岩，SJH—黃鐵絹英岩化碎裂岩，SJ—絹英岩化碎裂岩。

表8－3 焦家深部礦區成礦元素及相關微量元素構造地球化學含量統計結果表

續表

續表

注:表中岩性代號同表8－2。

表8－4 焦家深部礦區構造地球化學分析元素的相關系數矩陣

圖8－25 焦家深部礦區構造地球化學分析元素的R型聚類譜系圖

R型因子分析(表8－5)表明，焦家深部金礦金元素的因子模型為:XAu=0.52F₁+0.37F₂－0.02F₃－0.48F₄－0.11F₅+0.07F₆，指示F₁、F₄對金礦成礦貢獻較大。正交旋轉後(表8－6)確定的主因子為:F₁［As、Bi、Sb、B、Ag、Cu、Au］，F₂［Cr、Co、Ni、V］，F₃［Pb、Ag］，F₄［Au、Sn、W、Bi］，F₅［Mo］，F₆［Th、U、W］·［Cu］。其中，F₁為主成礦因子，表明Au與毒砂、輝鉍礦、砷黝銅礦、黃銅礦等多金屬硫化物關系密切;F₄為次要成礦因子，指示Au與Sn、W有淵源關系。

2.鑽孔剖面構造地球化學特徵

沿122勘探線的構造地球化學剖面(圖8－26)由ZK622、ZK603、ZK604鑽孔構成，ZK622孔位於Ⅰ－1主礦體中部，ZK603孔位於Ⅰ－1主礦體中下部，ZK604孔位於Ⅰ－1主礦體下部。穿過主構造蝕變帶的鑽孔剖面上，Au及一系列伴生元素含量發生了變化，以ZK622孔最為明顯，表現為Au、As、Sb、Bi、Mo元素同步的強正異常組合，且異常峰值位置重合;Ag、Pb、Cu、Sn、U、Th表現為正異常，但元素濃集中心略有偏移，除Cu異常位於Au異常深部外，其他元素異常位於Au異常淺部;Ni、Co、Cr也表現為正異常。沿勘探線剖面，礦體中部的ZK622孔異常元素多，異常強度大;向礦體尾部(下部)異常元素減少、異常強度降低。

沿144勘探線的構造地球化學剖面(圖8－27)由ZK606、ZK608、ZK615三鑽孔構成，ZK606孔位於Ⅰ－1主礦體頭部，ZK608孔位於Ⅰ－1主礦體中部，ZK615孔位於Ⅰ－1主礦體尾部。元素含量變化特點與112線相似:Au、As、Sb、Bi、W、Cu元素表現為同步的強正異常組合，且異常峰值位置重合;Mo、Pb、Zn、B、Ag、U、Th元素表現為正異常，部分元素濃集中心略有偏移。礦體尾部異常元素數量減少、異常強度降低，異常元素主要有Au、W、Bi、Cu。

表8－5 焦家深部金礦原生暈R型因子分析正交因子載荷表

表8－6 焦家深部金礦原生暈R型因子分析最大方差旋轉表

圖8－26 焦家深部礦區122勘探線鑽孔構造地球化學剖面

圖8－27 焦家深部礦區144勘探線鑽孔構造地球化學剖面

3.指示元素的確定

從原生暈元素組成來看，主要成暈元素襯值最高的為Au、Bi、Mo，其次為Cu、Pb、Sb，它們都能形成清晰的異常。從原生暈共生組合來看，與金顯著正相關的元素有Ag、As、Bi、Sb。從構造地球化學剖面看，除Au、Ag、Cu、Bi、Pb、As、Sb形成強正異常外，Mo、W、B、U、Th也常形成正異常。因此認為，Au、Ag、Cu、Bi、Pb、As、Sb元素在地球化學行為上有很強的親緣性，確定為成礦指示元素;Mo、W、B、U、Th元素異常也可作為金礦成礦的輔助指示元素。

三、構造地球化學異常分帶

通過對焦家金礦帶田原生暈地球化學研究發現，沿成礦構造帶原生暈具有明顯的水平分帶和軸向分帶。

(一)水平分帶

沿寺庄礦區288勘探線測制了構造地球化學剖面，從該剖面地球化學元素含量曲線(圖8－28)來看，在剖面西北部主成礦構造帶附近，Au及相關元素含量發生了明顯變化。表現為Au、Ag、As、Bi元素同步的強正異常組合，異常峰值位置重合。Cu、Pb、Sb、Hg元素雖也表現為正異常，但元素濃集中心略有偏移。

沿寺庄礦區368勘探線的構造地球化學剖面(圖8－29)則顯示出，在礦體上方Au、Ag呈同步的強正異常組合，且峰值位置重合;而Pb、Zn、Cu異常濃集中心略有偏移。原生暈的水平分帶顯示為內帶為Au、Ag、Cu，外帶為Pb、Zn。

可見，本區焦家控礦構造帶附近的原生暈異常在水平方向上有明顯的濃度分帶。Au及主要伴生元素Ag、As、Bi的原生暈異常往往位於主構造帶及主礦體上方，各元素異常峰值與金重合，Cu、Pb、Sb元素異常略偏離礦化中心。根據上述地球化學剖面，結合焦家礦田其他礦區地球化學特徵，把水平分帶劃分成內帶為Au、Ag、As、Bi，表現為Au、Ag、As、Bi的強正異常和Cu、Pb、Zn的弱正異常;中帶為Cu、Pb、Zn的強正異常，Au、Ag、As、Bi弱異常;外帶為Hg、Mo的正異常及Au、Ag、Bi的弱異常。據物探隊統計60個鑽孔的元素分帶序列，確定橫向元素分帶由外至內為Hg－Zn－Pb－Cu－Sb－Ag－As－Ag。

(二)軸向分帶

選擇新城金礦159勘探線研究軸向分帶特徵。以原生暈背景值的范圍為背景區，以異常下限值的1倍、2倍、4倍三個數值劃分各元素異常的外、中、內帶。其中，由於金、銀元素異常濃度梯度大，所以採用1倍、3倍、9倍劃分異常濃度分帶。在此基礎上繪制了原生暈各元素等濃度圖。

159勘探線原生暈構造地球化學異常圖顯示(圖8－30)出，礦體產於斷裂下盤，原生暈沿軸向發育，延伸很遠，超出鑽孔控制之外，礦體兩側原生暈較窄，原生暈圍繞礦體呈透鏡狀，兩側發育略不對稱，礦下比礦上發育。礦上靠斷裂一側較窄，元素濃度呈陡坎狀下降，推測是主斷面上的斷層泥起到屏障作用影響元素的擴散而引起的。

其中，Au、Ag、Bi、Zn元素異常強度大，具內、中、外三帶。外帶范圍很大，超出鑽孔控制，內帶包圍礦體，異常濃集中心與礦體重合很好。

圖8－28 寺庄礦區288勘探線構造地球化學剖面

As、Pb、Cu元素異常分布范圍也超出了鑽孔控制，異常強度相對上述元素稍弱，中帶包圍著礦體，內帶與礦體重合好，只有銅元素的內帶略偏向礦尾。

Sb元素異常強度小，外帶包圍礦體，內帶偏離礦體中心，在礦下部位。

Co、Ni元素異常強度小，只有外帶、中帶。分布在礦前緣、礦尾各一個，且偏向礦下，推測礦體上部原有另一礦體已被剝蝕，受其影響而存在前緣暈。

總的看來，焦家式金礦床原生暈的規模與礦化強度密切相關，礦化強度和規模大的礦床，其原生暈規模也相應較大。礦化強度大的部位成暈寬度大。各元素暈的形態在垂直剖面上呈封閉或兩端收斂的帶狀，寬度相對較小，一般幾米至近百米，但沿礦體軸向長可超出鑽孔控制之外，一般幾百米，最長超過1200m，暈的整體形態為環繞礦體拉長的鐵餅狀。

關於焦家帶原生暈軸向分帶序列，前人做過較多工作。根據各元素在構造地球化學剖面上的特徵，結合熱液礦床軸向分帶的一般規律及前人資料，認為焦家式金礦床原生暈軸向分帶為Hg－As－Zn、Pb－Cu、Ag、Bi、Sb－Au。Au、Ag、Bi、Sb為近程指示元素，Cu、Pb、Zn為中程指示元素，As、Hg為遠程指示元素。這說明，當存在Hg、As異常時，往往指示深部有礦;當Au、Ag、Bi、Sb近程指示元素異常好時，則往往指示離礦化富集中心不遠了。

圖8－29 寺庄礦區368勘探線構造地球化學剖面

四、金礦構造疊加暈模型

李惠等(2006)研究了膠東部分金礦床構造疊加暈模型並進行了盲礦體預測，新城金礦位於本研究區焦家金礦帶焦家金礦北側，其構造疊加暈的研究對本次工作及膠西北今後的深部找礦具有較好的啟示意義，李惠等(2006)建立的新城金礦構造疊加暈模型是:

(1)成礦成暈特徵:熱液成礦各主要階段都產生一定量的As、Sb、Hg、Bi、Mo、Mn等，每一階段成礦過程都具有明顯的正向地球化學垂直分帶，每階段形成的礦體都有自己的頭暈、尾暈，As、Sb、Hg等元素在每個階段形成礦體的原生暈中都是在礦體前緣富集構成前緣暈，而Bi、Mo、Mn、Co、Ni等元素則富集於礦體尾部，形成尾暈;當後階段成礦(暈)疊加於前階段成礦(暈)上或部分疊加，則先形成礦體或暈的元素會發生活化、遷移，使原來的分帶結構遭到一定程度破壞，但仍能在一定程度上顯示垂直分帶性，幾個階段礦體或暈的疊加形成了復雜的疊加暈;同一階段形成的串珠狀礦體(或尖滅再現礦體)有總體的頭暈、尾暈，單個礦體又有自己的頭暈、尾暈。

圖8－30 新城金礦159勘探線地球化學圖

(2)礦床構造疊加暈模式:①前緣暈指示元素為Hg、As、Sb、F、B、W，尾暈元素是Bi、Mo、Co、Mn。已知礦體深部若出現前、尾暈共存，則指示礦體向下延伸很大或深部還有盲礦體存在。②土壤熱釋鹵素F異常范圍可指示深部隱伏緩傾斜礦體的相對位置;I異常分布於礦體賦存部位正上方及前緣構造出露部位。③礦床流體包裹體的前緣暈是CO₂、CO、CH₄氣暈和F^－、Cl^－離子暈。

❽ 元素地球化學的研究方法

主要有以下方法：
①為了確定元素的分布、分配及存在形式，應用具有高靈敏度、高精度、經濟、迅速等特點的現代物理、化學的測試方法，這是元素地球化學研究的基礎。
②各種地球化學模擬實驗，對於了解元素在地質作用中的遷移形式、沉澱富集條件、礦物形成條件及穩定范圍，以及元素的地球化學行為等是很重要的手段。
③運用物理化學、熱力學的基本理論來分析元素的地球化學規律。相律、自由能、生成熱等熱力學計算方法，可以從理論上分析地球化學作用進行的方向和限度，以及元素在共存相（礦物）之間分配規律。
④元素地球化學研究,要處理大量的分析數據，正確地應用數理統計和電子計算機方法，有助於深入地、科學地反映元素的地球化學活動規律。