应用地球学_5水化学.ppt
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1、勘查地球化学,第四章水化学测量,概念第一节 水化学异常的形成第二节 天然水的化学成分及水 化学类型第三节 水化学异常特征第四节 水文地球化学测量方法,勘查地球化学,第四章水化学测量,系统地采集地表水或地下水(如河水、湖水、泉水、井水)的样品,分析水中微迹元素及其他地球化学特征,发现与矿化有关的水化学异常,以寻找矿床的地球化学勘查方法。,概 念,勘查地球化学,第四章水化学测量,水文地球化学异常又称水化学异常,它是地表水和地下水溶解了矿体及其原生晕、次生晕中的某些组分,在天然水体中形成的地球化学异常。是次生地球化学异常的一种。,概 念,勘查地球化学,第四章水化学测量,水文地球化学异常同岩石、土壤、
2、水系沉积物地球化学异常相比,具有更为广泛的地球化学标志,除金属阳离子的含量外,还包括阴离子和阴离子团的含量(如Cl-、SO42-等),还包括水溶液的pH、Eh值等。而且包括一些在固态样品中不存在的某些亚稳定态过渡性离子种类,如HS- 、S2O32-等。,概 念,第四章水化学测量,水文地球化学异常形成原理示意图1、砂岩;2、页岩;3、花岗岩;4、断裂带;5、矿体;6、残坡积层7、冲积层;8、泉水面;9、下降泉;10、上升泉;11、地下水异常,概 念,勘查地球化学,第四章水化学测量,由于原生矿物及大多数次生矿物在水中的溶解度极低,再加上水的稀释作用,所以水化学异常的浓度值远低于岩石、土壤地球化学异
3、常的含量值(ppb或ng/ml)。,概 念,勘查地球化学,第四章水化学测量,第一节 异常形成,一、矿物的溶解作用 能形成水化学异常主要是那些成矿物质本身在天然水中有较大溶解度的矿床,以及那些虽然成矿物质本身在天然水中的溶解度并不大,但在表生条件下由于氧化作用,易于转化为易溶产物的矿床。如各种盐类矿床、石油、天然气矿床、金属硫化物矿床及放射性铀矿床的等,都比较有利干水化学异常的形成。如盐类矿床中K、Na、Ca、Mg的卤化物和硫酸盐,石油天然气矿床上方的烃类气体在水中有较大的溶解度,可以通过直接溶解而形成水化学异常。,勘查地球化学,第四章水化学测量,一、矿物的溶解作用 一般情况下,金属硫化物的溶铲
4、度是很小的,但在表生带游离氧的作用下,能形成易溶的硫酸盐及游离硫酸,使水的pH降低,金属离子浓度增高。,第一节 异常形成,勘查地球化学,第四章水化学测量,一、矿物的溶解作用某些金属硫化物及磷酸盐在水中的溶解度,第一节 异常形成,勘查地球化学,第四章水化学测量,二、硫化物的电化学溶解作用 研究表明,赋存在近地表的金属硫化物矿床附近,不仅由于金属硫化物的氧化作用可以引起水化学异常,而且金属硫化物的电化学溶解作用也可引起水化学异常。金属硫化物矿床中共生矿物的电极电位差别越大,越有利于电化学溶解。因此,多金属硫化物矿床,铜一镍硫化物矿床,和斑岩铜一钼矿床有利于电化学异常的发育。,第一节 异常形成,勘查
5、地球化学,第四章水化学测量,三、微生物的作用 微生物活动通过分泌有机酸和生物触媒,加速矿物的分解。无论在岩石、士壤、地表水和地下水中均有傲生物的活动和发育,并且在长期的地质历史发展过程中,微生物具有在不同环境下生存的能力。它既可以见之于冰点以下氧化带的岩石、土壤中,也可在还原环境高温热水中发现。,第一节 异常形成,勘查地球化学,第四章水化学测量,四、络合作用 土壤水中的物质成分有相当一部分是以配位化合物的形式存在。由于络合物的溶解度较大,因此,当地壳中某些金属元素形成配位化合物后,易溶于水,而较稳定的配位离子在水中易迁移。迁移过程中,若外部条件改变,配位化合物遭到破坏并与水作用,生成难溶化合物
6、,重新沉淀下来。,第一节 异常形成,勘查地球化学,第四章水化学测量,四、影响配合物的因素 (一)中心离子的性质 金属离子的电荷越大和半径越小,配离子越稳定 (二)配体的性质 配体的碱性愈强,该配体和中心离子形成的配离子愈稳定 (三)外界的影响 对放热反应,温度升高,稳定常数K稳下降。增大压力,配离子的离解度一般增大。,第一节 异常形成,勘查地球化学,第四章水化学测量,四、微生物的作用 据实验,将硫化矿石粉末放人消毒过的器皿中进行细菌培养,经过一段时间后,在溶液中即可检出金属元素。如用闪锌矿进行细菌培养,经过一昼夜后,析出Fe2+杏8.2g/l, Fe3+ 9.4g/L,Zn,0.01g/L。p
7、H值也从开始的2.5增加到3.5。在各种物理化学条件下,金的稳定性是众所用知的事实,甚至浓的酸溶液也不能溶解金。然而在某些植物体中富集有金,在金矿床的矿化水中总是含有一定数量的金,说明金在自然界有较大的迁移。,第一节 异常形成,勘查地球化学,第四章水化学测量,一、元素进入地下水后的迁移 (一)弥散迁移 在多孔介质中,两种不同成分的可以混溶的液体之间,存在一个不断加宽、浓度由高到低的过渡混合带,这种现象称为水动力)弥散。弥散迁移可分为分子弥散迁移和机械弥散迁移:,第一节 异常形成迁移,勘查地球化学,第四章水化学测量,一、元素进入地下水后的迁移 (一)弥散迁移-分子弥散迁移 由于液体中所含溶质的浓
8、度不均一,在浓度梯度的作用下,引起的溶质从高浓度向低浓度的定向扩散,以求浓度趋于均一的现象。温度增高,扩散系数增大。,第一节 异常形成迁移,勘查地球化学,第四章水化学测量,一、元素进入地下水后的迁移 (一)弥散迁移-机械弥散迁移 由于地下水在多孔介质中的渗流速度很不均匀,流速大的将溶质迁移得远,流速小则迁移得近。 机械弥散迁移又可分为微观机械弥散迁移和宏观机械弥散迁移。,第一节 异常形成迁移,勘查地球化学,第四章水化学测量,实践证明,水化学异常对于寻找各种金属硫化物矿床、放射性铀矿床、石油、天然气矿床及各种盐类、磷、硼非金屈矿床方面可以发挥独特的作用,如我国江西德兴斑岩铜矿、江西其盐矿及若干放
9、射性铀矿床的发现,水化学方法都想了重要的作用。同时,由于地下水循环较深,有利干将深部的成矿物质迁移至地表,因此,水化学方法是当前寻找盲矿有较大潜力的方法之一。,第一节 异常形成,勘查地球化学,第四章水化学测量,水化学异常的形成,与各种疏松物中的水成异常和生物地球化学异常的存在有着密切的关系。它们在组分特征方面有着共同性,而在空间分布和含量特征方面,往往互相制约和互相联系的。如在地表水流中,某些元素含量较高,而在水系沉积物中其含量反而较低。所以,对于水化学异常特征的深人了解,有利于疏松物中水成异常和生物地球化学异常的发现和评价等。水化学方法也是区城地质调查的主要手段之一。,第一节 异常形成,图解
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