Question

找矿中的应用

Answer 1

地壳中的化学元素都不同程度地溶解于水，化学元素、许多有机物和气体都是借助于地下水或在地下水中迁移和再分布溶解于水中。当地下水与矿体作用时，水就溶解了组成矿体的某些矿物元素，因而矿体地下水在化学成分上与周围的地下水相比有显著的区别，从而形成水分散晕。随着远离矿体，富集了矿体物质的地下水被周围地下水稀释，同时一部分矿体元素由于地球化学环境的改变发生沉淀，因而矿体地下水的化学成分逐渐与周围地下水趋于一致。矿体地下水的这种变化有一定规律，利用地下水化学成分变化的规律来找矿的方法，就称为水文地球化学找矿方法。

水文地球化学找矿方法的应用已有数十年的历史，目前仍在不断发展和进一步完善，其应用条件和应用范围也在继续深入研究，但这种方法的找矿效果值得肯定。目前，水文地球化学找矿方法已用于寻找下列矿床：

1）多金属矿床，例如Cu、Zn、Pb等硫化矿床。由于这类矿床的金属硫酸盐易溶于水，所以能形成清晰的水分散晕；

2）某些其他金属、稀有金属及贵金属，如Ni、Mo、Cr、Li、Rb、Ag、Au等矿床；

3）非金属矿床，如B、P等；

4）放射性矿床，目前主要用来寻找铀矿；

5）石油及天然气，利用油田水中的某些指示元素和气体，可以指出某地区的含油性或油气的存在。

水文地球化学找矿标志是指在矿体影响下地下水中某些含量增高的矿化组分及化学元素。根据这些含量增高的矿化组分和化学元素，可以评价矿体的存在。按形成和分布特征，水文地球化学找矿标志可分为矿体标志和晕标志；按与一定类型金属矿床的关系，又可分为直接标志和间接标志。

1.直接标志

直接标志是指地下水中成矿金属元素含量的增高。当地下水流经金属矿床时，水中富集了这些金属元素，从而区别于一般背景水中的含量成为直接找矿标志，但是水中成矿金属元素含量的增高并不完全由矿体引起。地壳中不同岩石中元素的克拉克值和水文地球化学环境等都会影响水中金属元素的含量。因此，在水文地球化学找矿工作中，不能只依靠单一的直接找矿标志，而必须配合使用其他间接找矿标志。

2.间接标志

间接标志即是对矿床的存在起间接指示作用的标志。间接标志有：

1）地下水中矿体的伴生元素含量的增高；

2）地下水pH值的相对降低；

3）地下水矿化度的增高；

4）地下水化学类型的改变；

5）硫酸根离子含量的增高，硫酸根离子与氯离子比值（

）的增高。

常用的间接标志有

、pH值、总矿化度、地下水化学类型及一系列比例常数。

（1）

由于矿体内硫化矿物的氧化和溶解，在金属硫化矿床地下水中富含硫酸根离子，因此

是一种分布广泛，同时也是普查金属硫化矿床最常用的水文地球化学标志。

硫酸根离子在地下水中很稳定，在矿体附近的地下水中，它增高的含量能很好地被保存下来。金属硫化矿床地下水中，

含量增高的幅度，主要决定于硫化矿体氧化作用的强度。硫化矿物的氧化作用进行得愈强烈，

的含量就愈高。

在地下水中迁移的距离较长，受矿体影响而含量增高的

可分布在距矿体几千米以外的地方。

（2）pH值

水的pH值的大小，对于金属元素的迁移有很大影响。一般水中金属元素含量的变化随水的pH值的降低而增高。例如，当pH值为6～7时，铜含量等于0.18mg/L，而且当pH＜5时，铜含量急剧增高，达4mg/L以上。所以地下水的pH值的大小，可影响水晕，甚至影响背景水中金属元素的分布。

（3）水的总矿化度

金属硫化矿床的氧化过程，使地下水富集了大量的

和其他矿化组分。从而使总矿化度随之增高。因此可以采用水的总矿化度作为辅助的水文地球化学找矿标志。

在某些金属硫化矿床氧化带，矿坑水的矿化度可达 15～35g/L，是一般硫酸盐型水矿化度的十几倍，在我国南方潮湿多雨地区，矿坑水的总矿化度一般高出非碳酸盐类岩石地区地下水的三倍和碳酸盐类岩石地区地下水的一倍以上。受矿体影响的水的矿化度与非矿化地区水的矿化度的界线比较明显。

（4）地下水化学类型的改变

在金属硫化矿床氧化过程中，其氧化产物主要是形成金属的硫酸盐和硫酸。因此，地下水中富集了大量

而使原来的重碳酸盐型或氯化物型水改变为硫酸盐型水。而当矿体影响小时，水型并不改变，但硫酸根离子的含量增高。对于硫酸钙型和硫酸钠型水来说，水化学类型不再改变，但硫酸根离子大为增加，水的pH值降低。对Cl—Na型和Cl—Ca型水来说，矿化度高一般不改变水型。

（5）比例系数

在水文地球化学找矿中，常采用化学性质相近的某些组分的比例系数作为普查金属硫化矿床的标志，如

、

/（

）、M/pH、Mg²⁺/Ca²⁺等。

低矿化度的地下水，其总矿化度的增加主要是由于

、

等离子的增加而引起，而Cl^—的含量则比较稳定。因此，低矿化度水可采用

/（

）作为找矿标志。这一系数在灰岩地区运用效果较好。随着地下水矿化度的增高，Cl^—含量也随之增大，在这种情况下，采用

作为找矿标志比较适宜，它可以消除随着矿化度增大而增加的

的影响。

M/pH比值可以作为找矿标志。因为在矿化度低的背景水中，随着矿化度的增高pH值也增大，但是在矿体水和水晕中，由于氢离子的富集，在同一矿化度条件下，pH值比背景水小，或当pH值相同时，矿化度比背景水高。

上述所有水文地球化学找矿标志的应用，都因地点、时间和地质条件而异。因此，在进行水文地球化学找矿工作过程中，应当全面了解工作区的地质、水文地质和地球化学环境方面的资料，这些资料对最后的成果解释十分重要。上述水文地球化学找矿标志应用于金属硫化矿床氧化带效果良好。在某些含铀煤系地层和富含硫化物的碳质板岩中寻找淋积型铀矿床时，应用上述水文地球化学标志找矿亦收到了良好的效果。