地球化学精选(九篇)

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第1篇：地球化学范文

地球化学异常特征

1元素富集分异特征

侏罗纪中细粒钾长花岗岩(JNC):样品中Sb元素明显富集,其他元素呈贫化状态。元素含量变化上,Sb、Bi、Hg、Pb、Cu元素显示为强分异,As、Mo、Ag元素为分异型,Au、Hg、Pb、Zn、Sn、W元素为弱分异型。

二叠纪中细粒花岗闪长岩(PCD):样品中Cu、Mo、Zn、Ag、W元素明显富集,Au、Pb、Sn元素略有富集,Bi、Sb、Hg元素呈贫化状态。元素含量变化上,Au、Cu、Mo、Bi、Hg、Pb、W元素为强分异型,As、Sb、Zn、Sn、Ag元素为分异型。上述元素富集和分异常特征不仅是岩性的一种反映,更主要与断裂构造及岩浆后期热液活动有关。

2微量元素相关关系和聚类特征

从图1中可以看出:在0.3的相似水平上,可将12种元素分为3个簇群,¹Cu、Zn、Ag、Hg、Au;ºMo、As、Sb、W;»Pb、Sn、Bi。第一簇群Cu、Zn、Ag、Hg、Au元素与第三簇群Pb、Sn、Bi元素为一套典型的亲硫元素,说明在空间上一定的伴生程度,其中Cu、Zn关系最为密切,在0.83水平线上聚为一类,是重要的成矿元素组合。与第二簇群呈曲线性正相关,反映了成矿作用的元素组合和内在关系。

第二簇群Mo、As、Sb、W在0.78的水平线上聚为一类,应该代表着热液成矿作用过程中Mo矿化的主要阶段,同时Mo元素与W、As、Sb为明显正相关,元素间相关系数较大。加之As、Sb元素迁移能力较强,为头晕异常元素,Mo又通常是元素地球化学晕的近矿指示元素,因而该簇群是对Mo成矿最有利的元素组合。受构造线影响,总体呈北西向展布。

3含矿性评价

通过各地质单元元素浓集比率(Ck)、变化系数(Cv)、相对成矿指数(P)等地球化学指标综合统计,对矿区含矿性进行分析评价。

3.1侏罗纪中细粒钾长花岗岩(JNC)。所测元素Ck、Cv、P之和大于3.0的元素只有Sb,且强度较高,其高值区主要分布于与二叠纪中细粒花岗闪长岩接触带区域,受构造热液影响明显。其他元素较为贫化和均匀,含矿性较差,因此,从地球化学角度分析该岩体成矿可能性极小。

3.2二叠纪中细粒花岗闪长岩(PrD)。工区成矿(伴生)元素富集,分异最好的单元,∑Ck、Cv、P>3.0的有Hg、Cu、W、Zn、Mo、Ag、As、Sn,3项条件均达到要求的有Cu、Mo,表明其成矿可能性极大。

而且该岩体内断裂构造发育,有多种矿化蚀变类型,是区内最佳含矿控矿体。

重要综合异常特征

异常区构造特征主要为发育在中细粒花岗闪长岩中的北西向断裂破碎带,倾向东,倾角60°～80°,破碎带长约2000m,宽50m～200m,带内岩石为糜棱岩化的花岗闪长岩。破碎带中发育有多种蚀变种类,地表观察主要以硅化、褐铁矿化为主,伴有孔雀石化、绿泥石化、高岭土化,局部可见呈细脉状产出的磁铁矿脉。构造破碎带呈现出北宽南窄,蚀变种类受其影响明显,表现为构造破碎带愈宽,蚀变种类愈全、蚀变愈强。金、银、铜、铅、锌、钨、钼异常浓集中心均分布在北部区域。由图2看出,成矿元素Cu、Mo、Pb、Zn、Au与其他伴生元素吻合好,并沿构造破碎带NW向展布,具有规模大、强度高、有明显浓集中心和浓度分带等特征,头晕元素As、Hg、Sb、Ag异常显著,尾晕元素Bi、W、Sn异常较弱,无明显浓集中心,位于成矿元素和头晕元素异常中,矿致异常特征明显。综合异常特征见表3。

对异常区内279件样品的12种元素作因子分析(见表4),其结果表明:第1因子主要由Mo、As、Cu、W、Sb、Au、Hg组成,各元素在F1因子上载荷均较大,其方差贡献占总因子贡献的38%,代表着热液成矿作用过程中Mo、Cu、Au矿化的主要阶段;第2因子主要由Cu、Zn、Pb、Ag、Mo、Bi元素组成,其方差贡献占总因子贡献的26%,表现出中高温热液的特点,是一期重要的成矿因子;第3因子主要由Zn、W元素组成,呈中等载荷,可能为矿化较晚阶段热液作用的产物,其中Zn元素在F3公因子较大的载荷表明它对矿化提供了一定的物质来源;第4因子各元素相关系数小,和其他公因子相比,对矿化意义不大。

从因子载荷矩阵表上可以看出主要成矿元素Cu、Mo在F1、F2因子上有较强的载荷,说明其活动的历史较长,异常成因较为复杂,再从正交因子的方差贡献来看,F1因子对原始变量提供的贡献最多,F2其次,F4最少。综合分析认为,异常区成矿地质条件和地球化学条件相当良好,有最佳的含矿地质单元二叠纪中细粒花岗闪长岩,是工区成矿、伴生、指示元素富集,分异最好的单元,再是处于NW向断裂破碎带中,各种矿化蚀变颇为发育。是本区异常面积最大,组分最复杂,具有多期热液特点的综合异常。是寻找以铜为主多金属热液型矿床的有利靶区。

第2篇：地球化学范文

近年最显著的进展是发现土壤中纳米金属（铜、金等）微粒的存在（王学求和叶荣，2011；王学求等，2012；叶荣等，2012）．如在河南南阳盆地边缘400m盖层的隐伏铜镍矿，同时采集地气和土壤样品，使用透射电子显微镜（TEM），都发现了纳米金属微粒，纳米微粒在粒径、形貌、成分、结构具有下列共同特点：（1）透射电镜（TEM）下单个金属微粒粒径主体为几十纳米，也有个别小到几个纳米，大到上百个纳米；（2）单个金属微粒呈球形或椭球形或葡萄形，部分带有直边的多面体小球，多个微粒大多聚集在一起构成团聚体；（3）透射电镜（TEM）带有X－射线能谱仪（EDS）进行微粒原位成分分析，微粒成分可分为以下3种：①单一成分纳米自然铜微粒；②金属复合成分纳米微粒；③含有Si、Al、Ca、O、P复杂成分的纳米Cu微粒；（4）微粒具有晶体外形，内部经过放大，可以观测到清晰序晶体结构（图1）．从矿体上方地气和土壤中同时观测到纳米颗粒，并被室内迁移柱观测到纳米颗粒所证实，而且颗粒大小、形貌特点、成分基本相似，表明它们之间具有成因联系，同时纳米金属微粒具有有序晶体结构，表明它们是内生条件下的产物．以上事实说明它们来自于矿体．这一发现不仅具有重要理论意义，为深穿透地球化学提供了直接微观证据，而且对寻找隐伏矿具有重大应用价值，即可以利用土壤作为采样介质，分离微粒成分用于直接寻找深部隐伏矿．

植物细胞内微观观测提供了植物迁移化学元素的分子水平证据

澳大利亚最新研究证明在干旱－半干旱地区植物在元素向地表迁移过程中起到了重要作用．Anandetal．（2007）在Yilgarn克拉通北部半干旱地区选择了5个矿床（Jaguar块状硫化物型Cu－Zn－Ag矿、MoolartWell金矿、Rumour金矿、GossanHill块状硫化物型Cu－Zn－Au矿、McGrathNorth金矿）开展实验研究．野外采样介质为围篱树（澳大利亚荒漠地区特色树种）的树叶、树根、树皮、枝条和叶柄．此外还采集了地表以下10～20cm的土壤样品，开展了全量、偏量和选择性提取分析，以尽可能查明地表中能反映深部矿体的潜在地球化学信息．

实验表明，围篱树中枝条显示的异常信息最弱，叶柄和树皮显示了弱－中异常，而树叶所显示的异常信息最强．通过使用质子激发分析植物叶子，发现Zn元素主要富集在植物叶子细胞内部，表明植物根系吸收地下水将Zn输送到叶片细胞中．而Fe元素主要吸附在叶子表面，表明Fe是通过大气粉尘吸附，而不是来自于根系的直接输送（RaviAnand内部报告，未发表）．以上实验结果证明植物可以将与深部矿体或矿化体有关的金属元素带至地表，并在其上方植物、近地表土壤等介质中形成异常．因此，植物地球化学调查可作为植被发育地区未来隐伏矿勘查的一种有效手段．

研究案例

本文选择了北方干旱沙漠覆盖区金矿、中部湿润农田覆盖区铜镍矿、南方植被红土覆盖区的铜金银矿、盆地砂岩型铀矿等典型覆盖区景观和典型矿床的研究案例进行介绍．

1戈壁荒漠区金窝子隐伏金矿

在戈壁覆盖区金窝子隐伏金矿床，采用空气动力反循环粉末取样钻探技术，系统采集了矿体上方不同深度的覆盖层样品，获得成矿元素的三维分布模式（图2）．成矿元素在矿体上方不同深度覆盖层中的异常具有明显的继承关系．在矿体上方覆盖层，成矿元素呈现顶底层高、中间低的特点．纳米微粒金可通过地气流携带以及干旱气候强蒸发下的上升毛细管作用等多营力共同参与迁移至地表（图3）．地气流的来源包括与大气交换的气体如二氧化碳、地幔排气（如氦气、氡气、甲烷等）和矿床风化产生的气体．气泡表面强大的比表面能可以使纳米金通过范德华力吸附在气泡表面，随气体一直垂直向上迁移．在迁移过程中，覆盖层中间以沙土为主，几乎无任何地球化学障阻碍，可以无阻碍的向上迁移，直到在地表遇到地球化学障（粘土、氧化物膜、盐类物质等）而被卸载下来，从而在地表细粒级样品中形成矿化异常．这种迁移方式是导致成矿元素在三维空间分布图中出现垂直继承关系以及在覆盖层顶部和底部含量高、中间层含量低的原因．在跨越金窝子和210金矿带，使用100m的采样点距，进行剖面测量，图4是不同粒级测量结果．从图中可以得出如下结论：（1）微粒（－160目）的细粒级测量在矿体上方的异常强度最大，中间粒级异常强度最弱，两者异常含量值相差一个数量级（上百ng／g，十几ng／g）；（2）细粒级测量在矿体上方出现连续多点异常，而粗粒级测量只有单点的跳跃异常．

2湿润农田覆盖区河南周庵隐伏铜镍矿

周庵铜镍矿位于河南省南阳市唐河县南部．含矿超基性杂岩侵位于中新元古代变质地层，蚀变强烈．铂族－铜镍矿体呈似层状产于超基性岩体之内接触带的强蚀变壳内，并主要位于岩体顶部和底部，属岩浆期后热液作用形成．岩体埋藏较深，被第四系农田土壤所覆盖，岩体顶界距地表400m以下．使用微粒分离和活动态提取，在含矿隐伏岩体与围岩接触带获得清晰的环状异常，与矿体分布相对应（图5）．这种环状异常可以解释为：（1）矿体环绕岩体与地层的接触带分布；（2）地气流在岩体与围岩接触带部位具有最大的气体通量，气体携带矿石中纳米铜微粒垂直向地表迁移，迁移至地表后一部分纳米颗粒仍然滞留在气体里，另一部分被土壤地球化学障所捕获形成环状异常．

3植被红土覆盖区紫金山隐伏矿探测试验效果

福建紫金山是我国著名的大型铜金矿田，包括了紫金山高硫型铜金矿床、罗卜岭斑岩型铜钼矿床、悦洋低硫型银多金属矿床等，是目前国内唯一的多种类型并存的斑岩－浅成热液成矿系统（图6）．针对紫金山西侧悦洋盆地开展的针对元素穿透火山岩盖层的能力开展了研究工作．结果显示微粒提取和铁锰氧化物态提取异常分布一致，都指示了隐伏矿体所在的位置，异常忖度高（图7）．从元素异常分布特征可以看出，各元素异常呈现由西南往东北“（As、Sb、Hg、Ag、Au、U）（Ag、Au、Pb、Zn、Bi、Cu）（Mo、Cu、Zn、U、W）”的水平分带特征．As、Sb、Hg、Ag、Au、U异常分布于悦洋盆地碧田金银铀矿床，Cu、Au、Ag、Pb、Zn、Bi分布于紫金山铜金矿床和五子骑龙铜矿床，Mo、Cu、Bi、Zn、W异常分布于罗卜岭铜钼矿床，在成矿温度上由低温中低温高温变化．

可以看出成矿元素的地球化学分布特征与不同成矿类型、不同成矿温度的矿床具有很好的对应关系，由此可总结出该区域几种类型矿床的勘查地球化学找矿标志．可以初步得出如下认识：（1）成矿及指示元素可以穿透火山岩覆盖层，用土壤采样，深穿透地球化学的微粒提取和铁锰氧化物提取可以指示隐伏矿体；（2）矿田不同元素异常在成矿温度上由低温中低温高温呈现有规律的分布：浅层低温火山－次火山热液型金银铀矿床：As、Sb、Hg、Ag、Au、U异常组合；浅层中低温火山－次火山热液型金铜矿床：Ag、Au、Pb、Zn、Bi、Cu异常组合；斑岩型铜钼钨矿床：Mo、Cu、Bi、Zn、U、W异常组合．2．4盆地砂岩型铀矿现在世界各国都将找矿方向转至盆地中砂岩型铀矿．而盆地中砂岩型铀矿都为隐伏矿，产于地表以下几十米至几百米深处．过去对铀矿的勘查主要是利用放射性方法．放射性方法在铀矿找矿历史中发挥了巨大作用，但放射性方法只适用于寻找出露矿或近地表矿，即使只有几英尺土壤盖层或岩石盖层，该方法就无能为力．近年的主要进展在于发现铀在氧化条件下可以长距离迁移到地表被粘土所吸附，为盆地砂岩型铀矿地球化学勘查提供了理论依据和有效采样介质．

表生条件下铀容易氧化为铀酰络阳离子（UO22＋），因此它在表生作用中异常活跃．而铀酰离子呈硕大半径的哑铃状，不能与任何阳离子类质同象替代，但它易于嵌入链状或层状矿物面网中，因此易被粘土矿物、铁的氢氧化物、胶体和有机物等所吸附．在新疆吐哈盆地十红滩铀矿上方土壤中发现活动态铀的比例可达30％～60％，其中位于吸附相中的铀酰络阳离子（UO22＋）占全部的铀比例最高（17％～40％）（Wang，2011）．利用分离粘土的微细粒测量在吐哈盆地发现大规模、高强度铀异常（图8）．

结论与讨论

（1）覆盖区地球化学迁移机理研究正从描述性模型向实证性模型转变，这一转变将是勘查地球化学理论研究质的飞跃．

（2）从纳米水平直接观测到Cu、Au纳米微粒．这2个元素的共同点是在矿床中都易呈自然金属存在，所以易被广泛观测到．纳米微粒的特点是具有巨大的比表面积和类气体性质．巨大的比表面积决定了它可以与气体分子相结合，被气体携带迁移到地表．类气体特性也可以自身像气体一样不受重力影响垂直向上迁移。

第3篇：地球化学范文

关键词：地球化学；地球物理；找矿方法；金矿

黄金作为社会上重要的保值物品，在纸币流通之前承担过代替值的作用，随着人类经济的不断发展，黄金越来越受到重视，许多国家将黄金作为重要的战略储备，也越来越多的人把拥有黄金饰品当做是身份奢华的象征。因此找到一个优质的金矿，对黄金的生产非常重要，通过不断的科学探索，地理化学和地理物理在金矿探测中的应用逐渐发展并成熟。

一.地球物理（物探）方法概述

（一）观测地表的构造和岩性特征

金矿的形成需要一定的地质条件，发育在印支区斑岩中的NM向断裂构造是金矿区直接的找矿标志。其外在的围岩，向内岩石发生片理化和破碎，产生退变质的作用，围岩中角闪石发生水化，转变为黑云母，进而蚀变为绿泥石。此时可能会有结晶好的黄铁矿出现，可能会有微弱的金矿化，在内带，出现绢云母化，弱硅化或有或无的长石化，颜色明显褪色，这时该地区普遍有黄铁矿或者金矿。区内金矿床类型主要为灰色石英脉型，其次为蚀变岩型，它们一般在地表形成褐铁矿化，是确定该地区是否有金矿的标志之一。

（二）根据地球物理特征（物性特征）采用的地球物理（物探）探测方法

1.理论依据

因为金矿区的岩石中含有大量的硫化物和石英脉，矿化分带明显，成矿与一般岩体关系明显，利用此特点，可以推导出矿体与围岩的导电性差异较大，并且存在明显的激电电性差异，因此刻在预定矿区使用电法（激电）和音频大地电磁法这两种物理方法进行找矿预测。

2.操作方法

根据前期的地质勘查，分别在预测矿区布置勘探线，在上面各自布置电法（激电）剖面测量，并单独在物探激电异常上布设EH4剖面测量。

根据观测的结果，收集有效数据，观测是否存在激电（高极化）异常，进而推断出是否存在低阻，高阻相间的特征，以推断该地段的电性分布特征是否有变化，得出初步的勘查结论。

（三）地球物理（物探）找矿方法在寻找金矿中的效果

结合矿区地质，地球物理特征的找矿方法，在寻找金矿中，尤其是在早期探测中，具有显著的效果，通过地面地球物理探测，可以预测到下一步深入的勘测结果，为金矿的最终发现提供找矿信息和理论依据，能初步判断该地区是否有较大潜力的金矿。

二.地球化学（化探）方法概述

（一）金矿的地球化学表现特点

金矿的形成需要复杂的地质条件，而通过复杂的地壳运动的演变，必然留下很多的化学元素和化学属性，通过地表土壤的采集，检测元素在矿区内的分布情况和分布规律，看是否达到金矿的最低工业品位，能初步判定该地区是否有金矿的存在。

（二）根据地球化学特征采用的地球化学测量（化探）方法

1.理论依据

地壳含有丰富的金属元素，而金矿的形成需要复杂的构造变化，因而元素的富集和分布也在不断变化，通过矿区的地球化学土壤（岩石）测量，围绕目标矿种，结合探测区的地质背景，并根据检测出来的各元素之间的相关性，空间分布，地球化学特征等化学因素，可确定远景金矿区。一般通过异常的划分，圈出异常带，最终确定矿区的找矿靶区。

2.探测方法

在矿区开展1/10000土壤地球化学测量，土壤样品通过多元素化验分析，圈定出综合异常区，一般是看每一个区域的Au、Ag、Hg、As、Sb等元素，看其是否有高浓度区或者广泛分布，根据地球化学特征综合分析研究，推测是否有潜在的金矿。

（三）地球化学（化探）找矿方法在寻找金矿中的效果

由于金矿的形成条件复杂，因此地表土壤中的金属元素会有一定规律的分布，因此通过金属元素测定推测该地区是否存在有潜力的金矿，是较为科学的探测方法，并且在实际的探测中有明显的效果，可以为矿体（矿床）的最终确定提供重要的依据。

三、地球化学地球物理找矿方法在金矿的应用

（一）地球物理找矿方法在金矿中的应用

地球物理找矿方法在实际的研究和应用当中，取得了一个较为理想的效果，不仅能够准确的找到预期勘测的金矿，同时对金矿含量的预测也比较准确。相对来说，地球物理找矿方法在实际的应用当中，操作简便、工作量少、效率高。在此，本文主要以我国某省某矿区为例，对地球物理找矿方法的应用进行一定的阐述。图1是我国某省某矿区1/20 万化探综合异常简图，在实际工作中，相关工作人员可以根据此图，确定专业的数据指标，为进一步提高找矿方法的有效性奠定基础。

关于化探综合异常图，我们可以有以下分析：

在应用地球物理找矿方法以及化探综合异常图，工作人员可以根据观测该地区的地理位置、地势等特征，来分析观测地区的气候条件；其次，通过化探综合异常图对地层的钻土勘探采样进行分析，合理的划分出地质在时间上的界限；然后，通过化探综合异常图特殊指标的分析，加之综合岩浆岩的特点分析与地质的变质作用，以用来获得该区的详细地质资料。最后，经过仔细的对比勘探，科学的确定出靶矿区，进行深入的探测，确立金矿区的具置。

（二）地球化学找矿方法在金矿寻找中的应用

在勘查金矿时不仅仅采用地球物理方法，在相对特殊的环境当中，还需要采用地球化学方法来寻找金矿。从客观的角度来说，地球物理方法虽然简便快速，但是在应用的时候，仍然存在一定的多解性，因此并没有办法寻找出所有的金矿。地球化学找矿方法则弥补了这个多解性，它主要是采用地球化学测量方式来寻找金矿，同时能够为日后的地质找矿工作提供详细的数据和资料。在此，本文主要以某地区金矿为例，对地球化学方法进行一定的阐述。并深入探究地球化学找矿方法的实施条件，在金矿寻找的过程中，不断提高金矿寻找的有效性工作。

根据某金矿区异常图：我们可以首先根据某金矿区异常图，安排相关的工作人员进行1：50000土壤地球化学测量，通过对某金矿区异常图以及样品的分析，对元素异常进行系统的精确地分析；其次，通过对所取土壤样品原始样本进行一定的加工处理，加之采用有效的方法进行检测；然后，通过对金矿区异常图元素异常的划分，圈定出于Au有关的组合异常，进一步详细查证矿区的相关资料，经过工程验证发现金矿体。由此可见，当采用地球化学方法找金矿时，能够更加详细的了解和金元素及金矿的分布情况，并且为下一步寻找金矿提供找矿信息和地球化学找矿依据。

（三）对找矿方法的思考

地球物理方法和地球化学方法综合找矿，都能够在寻找金矿的时候，获得一个理想的效果。但是，在日后的工作当中，一定要结合两种方法的优势来寻找金矿，单单使用一种方法势必在最后的结果方面不理想。同时，我们还要注意不断的对两种方法进行综合对比分析研究，这样才能寻找到具有工业价值的金矿。

总 结：

地球物理找矿方法和地球化学找矿方法在金矿的勘查中具有明显的找矿效果。随着观测、分析精度不断提高，地球物理地球化学的找矿方法也不断增加新的工作方法技术和先进的仪器设备，所以不断完善金矿的寻找方法，对于国家资源的勘探，贵重资源的采集具有重大意义。

参考文献：

[1]蒋永建，魏俊浩，周京仁，王忠铭，纪兆家，王发艳.勘查地球化学新方法在矿产勘查中的应用及其地质效果[J].物探与化探，2010（02）.

[2]陈丽萍，王威，姜雅，孙春强.我国境外矿产资源勘查开发投资面临的困境及建议[J].国土资源情报，2009（07）.

第4篇：地球化学范文

关键字：地球化学勘查；技术应用； 矿产资源；环境调查

中图分类号：D922.62文献标识码： A

一、引言

地球化学勘查技术是当前矿产资源勘查中十分重要的手段，它不仅可以提高矿产资源勘查的效率，也能够促进矿产资源勘查技术的发展。我国想要在矿产资源勘查方面取得显著的成果，就必须牢牢抓住当前矿产资源勘查技术发展的机遇，努力提高矿产资源勘查工作者的综合素质和专业技术水平，同时积极推广和运用地球化学勘查技术，只有这样才能提高我国在矿产资源勘查方面整体的技术水平，为推动我国矿产资源勘查的发展打下牢固基础。

二、地球化学勘查的原则

地球化学勘查是指通过测量某地区自然物质中各种元素的含量，研究其地理分布特点，对矿产存在有否、分布情况进行预测和判段，进而为其他领域提供地球化学的基础资料。在矿产资源的地球化学勘查中必须遵循以下原则。

（1）矿产资源的地球化学勘查不是没有方向的，它勘查的目的是通过系统的采集、分析和测试，甚至是地球化学的参数，进而发现和矿床、矿田相关的地球化学异常，寻找到有价值的矿产地。地球化学勘查要求工作人员根据工作要求和工作条件，针对地质条件，发现有关的矿产信息，分析地球化学异常与这些信息之间的关系，进而为找到矿产资源提供可靠的依据。制定合理的勘查目标和任务，是实施矿产资源勘查方案的前提和出发点。

（2）不同的尺度包含了不同的勘查阶段和不一样的比例尺，如1:10000、1:50000等。不同范围是指勘查地质单元的级次或规模，如矿体、矿田和成矿带等。矿产资源地球化学勘查的工作范围和工作尺度之间有着一定的联系，一般情况下，1:200000工作阶段的勘查对象主要是成矿带，1:10000工作阶段的勘查对象往往是矿体，1:50000工作阶段的勘查对象主要是矿田。

（3）同时，每一个勘查阶段应当设定一个对应目标。如1:200000阶段的目标是找到矿远景区，1:10000工作阶段的目标是确认地区化学异常的特征和结果，并分析地球化学异常跟矿体之间的相互关系；1:50000阶段的勘查目标是发现和确认地球化学异常，找矿靶区。

（4）在不同的勘查阶段应当设置不同的勘查目标，所采用的技术方法也应当有所不同。矿产资源地球化学勘查工作大致可以分为三个阶段：第一，采用中小比例尺进行遥感资料的研究，然后对成矿进行预测，从而确定找矿远景区；第二是以1：50000矿点调查、异常查证等工作为基础，找到优质的找矿靶区。最后是调用大比例尺，采用综合技术方法勘查，找到成矿有利地段，确定工业矿体。

三、地球化学勘查技术的应用分析

（1）深穿透地球化学勘查技术在隐伏区的应用

从广义上讲，深穿透地球化学勘查技术包括电化学测量技术、物理分离技术、气体测量技术、生物测量技术、水化学测量技术及电化学测量技术等；从狭义上讲，深穿透地球化学勘查技术主要是指选择性的化学提取技术。

随着我国勘查技术的快速发展，以及矿产勘查程度的不断加深，要找到新矿床的概率越来越小，而在隐伏区发现矿床的概率最大。深穿透地球化学勘查主要是对潜伏区的矿产资源进行勘查，从而获取有效信息。具体是指通过对隐伏区的矿元素分布情况、元素迁徙规律等方面进行研究，发现矿物资源的存在形式及富集规律，通过提取、采集和分析实现在覆盖区对隐伏区的查找。深穿透地球化学勘查技术的应用不仅仅是我国科学技术在其投入上的表现，更主要是矿产资源勘查的需求，它对于促进我国勘查技术的发展有着十分重要的意义。

（2）多目标地球化学勘查技术在地质覆盖区的应用

我国的地质覆盖区主要是在东中部的经济较为发达地区，如华北平原、东北平原、河套平原和四川盆地等。多目标地质化学勘查基础调查的工作之一，它的研究对象包括湖泊、平原、盆地及各种生态系统，如浅海生态系统、森林生态系统和道路生态系统等。进行多目标地球化学勘查，第一步工作就是要获得高精度的地球化学数据，查清被测区域的矿元素的分布特点和分布规律。然后相关工作人员绘制出被测区的地球化学图，并及时对重要异常进行相关的处理。最后要为生态、环境等各领域的矿产开发提供有效的信息资料，奠定其发展的基础。

多目标地球化学勘查将土地圈视为核心对地球系统进行评价，将土壤、生物、岩石和大气等汇成一个整体。土地圈作为地球系统中的一部分，它不仅仅记录水圈、岩石圈，同时还可以为多目标地球化学勘查的发展奠定坚实的基础。多目标地球化学勘查是以元素的循环原理为理论基础，以生物圈和土壤圈的矿元素分布为分析目标，对地球系统进行科学有效的研究。多目标地球化学勘查可以发现影响整个社会经济发展的生态问题，同时能够运用相关技术解决存在的问题，为社会与经济的发展提供地球化学的方法。

（3）地球化学勘查新技术在湖沼丘陵地带的应用

湖沼丘陵地带的水系多是羽状和树枝状，这种水系分布特点为地球化学勘查的采样奠定了基础。我国湖沼丘陵地带的降水往往具有阵发性的特点，且水系沉积物有水流冲刷的接力性，通过对水系沉积物中矿业素的迁徙规律进行研究，发现在中小型矿床下形成的水系沉积物规模相对较大，且发生异常的可能性较低。因而，地球化学勘查取样以水系沉积物为介质最为合适，这样不仅可以遥测到采样控制点的矿产信息，还能够为矿产资源勘查和地质提供有用的信息。在湖沼丘陵区应用地球化学勘查技术，能够有效地消除风成砂和有机物对水系沉积物的干扰，并且可以反映出相关区域矿质元素的分布规律，为其他区域矿产资源的勘查提供可靠的信息。地球化学勘查技术不仅操作简单方便，同时也十分适合大面积的推广，是未来矿质资源勘查技术发展的重要方向。

（4）地球化学勘查新技术在干旱、半干旱地区的应用

我国的干旱和半干旱地区主要集中在青藏高原的边缘地带，地势陡峭，区内水系发育较好，常见的是地表径流。干旱和半干旱地球的沉积物大多数是较粗的沙砾。水系沉积物的测量虽然可以通过采样来掌握汇水区的矿产资源信息，然而由于在干旱和半干旱地区，沉积物中混入了很多的风积物，因而首先需要截取粒级，排除风级物的影响，然后才能够获得科学可靠的地球化学信息。我国的干旱和半干旱地区，地球化学勘查技术经历了多年的考验，实践证明，它是一项符合景观特点的有效的勘查方法。当前我国的某些地区由于受到河流强烈的冲刷和剧烈的切割，常常会形成很长的基岩河道，在这种状况下，矿物的采样难度会很大，此时如果将采样密度降低，将能够有效地达到化学勘查工作的各项要求。

四、结语

当前地球化学勘查技术已经成为我国矿产资源勘查和环境调查的重要技术。合理地选择和运用地球化学勘查技术是有效掌握地球化学资料，确保矿产资源勘查的关键。地球化学勘查技术的应用不仅仅解决了特殊景观区矿物资源测量的干扰因素，同时也促进了多目标区地球化学勘查体系的形成和完善，开创了我国环境调查和资源勘查的新局面，为我国矿产资源开采业的持续发展作出了巨大的贡献。

参考文献

第5篇：地球化学范文

地球化学专业的培养目标和定位

为了培养出具有很强的地球化学的专业知识和较强的实际动手能力的地球化学专业人员，地球化学专业应将科研动手能力的培养渗透到了本科教学的各个阶段。地球化学专业本科的培养目标和定位如下：地球化学专业旨在培养德、智、体、美全面发展的具有坚实基础理论知识，扎实掌握实用技能的地球化学专门人才。学生完成学业后，具有从事地球化学专业的理论和实际工作能力，并有较广的知识面，具备进一步学习深造的基础，能适应21世纪社会对地球化学人才多方面的需要，既可从事理论研究，也能胜任应用领域的工作。可在大专院校、科研院所、国家机关以及国土、资源、环境、石油、海洋、农业、城建等部门从事科研、生产或管理工作。

地球化学专业本科动手能力培养存在的问题

为了提高本科生的动手和科研能力，学校也出台了一些举措，比如大学生创新性实验的开展，本科课程中增加综合性和设计性实验等，但是这是远远不够的。

随着大型仪器的使用和测试精度、分析技术水平的提高，送检样品的代表性、送检状态就显得格外重要，如水样在采样后要进行加酸，加酸的目的和加酸的具体要求等，都需要掌握。土壤中硝态氮和铵态氮的分析要求送检鲜样等，同时也带来采样代表性和样品处理标准化等一系列问题。因此对于地球化学专业的学生而言，样品的采集、前处理等过程非常重要，这也是一个重要的锻炼和认知的过程。但是目前大学生创新性实验的开展周期较短，一般为一年时间。这对于像大地构造等以野外和室内观察为主的专业学生而言，时间也许充裕；但是对于地球化学这种依靠测试分析数据来支撑的专业学生而言，时间是不够的。

因为在资料调研的基础上，野外踏勘和实地取样后，样品的分析测试周期往往很长，一年之内数据难以获得。为了按时完成科技立项工作，有时指导教师会提供现有的数据给学生，让他们去进行数据处理和分析，这样学生就缺失了野外锻炼的实践机会。当然也有学生利用寒暑假的时间提前采集了研究所需样品，但是又由于昂贵的分析费用和样品长时间排队等问题导致无法按期完成创新实验。

在本科生的课程设置方面，坚持课堂教学和学生动手能力相结合，增加了实验课的课时和内容。但是在本科生毕业论文进行的阶段，大部分学生的论文是依托指导教师的科研项目进行的，而科研项目的样品基本以送样为主，因此毕业论文阶段本科生也很容易缺失地球化学样品分析的重要实践环节。

目前，我们已经建立多个“产学研”紧密结合的实践教学基地，使地球化学专业成为培养理论研究与应用实践紧密结合的人才培养基地，为国同类办学提供示范经验。但是，如何让“产学研”基地在本科生科研动手能力培养方面发挥更大的作用？使更多的学生有机会到这些基地去实践？这也是摆在我们面前的问题。

地球化学专业动手能力提高的应对措施

1.延长创新实验周期

延长地球化学专业学生的创新实验周期，提供给他（她）们充裕的时间和一定的空间（处理和存放样品），来进行前期资料的调研，野外采样和样品前处理等工作，加强其野外实践环节的锻炼，提到野外认知和动手能力。

2.加强实验室的开放力度，满足学生们的实验需求

加强实验室的开放力度，将学生的实验需求放在第一位，无论在创新性实验还是毕业论文进行期间，如本科生有实验需求，在保证实验教学的前提下，允许其在学校下属的任何教学或者科研用途的实验室开展室内样品的分析工作，当然要配有专门的实验老师进行指导，允许学生上机测试，这样就加强了地球化学样品分析的实践环节，锻炼了学生的实验室动手能力。

3.增加综合性和设计性实验

增加综合性和设计性实验的比重，重视学生课堂上动手能力和创新思维的培养。在课堂教学尽量根据实验室现有实验能力和学生掌握的知识水平，结合本科培养方案中开设的相关课程，通过习题或者实验课的形式，提供给地球化学专业的本科生到地球化学实验室、流体包裹体实验室、流体动力学实验室、地球化学有机分析实验室去实践的机会。比如：“环境地球化学”课程中“水样的采集和河水pH值的测定”，就采取了让学生实地踏勘取样的方式，教师结合实例讲解不同水体的采样会根据研究目的的不同存在取样的位置、深度的差异，并强调了取样时的注意事项和要点。这样同学们在野外具体认知的基础之上，通过亲自动手取样，并结合样品的室内分析和地球化学理论的讲解，取得了良好的课堂效果，同时也增强了学生对野外实地取样的感性认识，加深了对课堂理论知识的理解。

4.科学研究与教学工作有机融合

教师在指导地球化学专业本科生的生产实习和毕业论文环节中，普遍以科研项目为支撑。在教与学的过程中，应充分发挥科研项目在本科生培养过程的作用，创造科学研究与教学工作融合的机会，有目的地系统提供给学生一体化的从资料调研、野外取样、室内分析到论文撰写的专业指导，这样就增强学生动手、动脑与教师辅导的力度，帮助其建立理论知识和野外实践相结合的意识和提高其科研动手能力。

5.提高“产学研”基地的利用率

第6篇：地球化学范文

随堂测验设置的必要性

教学的主要目的之一是为了让学生尽量掌握并熟练运用授课过程中所讲授的内容。而“地球化学”的知识结构有着严密的逻辑性，每次课程的组织完整，而几次课程之间紧密相连。例如第五章同位素地球化学第一次课程主要围绕放射性衰变定律和衰变方程展开，而第2~4次课程所讲授的Rb-Sr、Sm-Nd、U-Th-Pb和K-Ar、Ar-Ar体系也以其为基础展开。针对“地球化学”的教学内容，提炼1~2个关键问题，在每节课课堂活动的前5~10分钟设置随堂测验，不仅可以有效地检验上次课程的授课效果，以便本次课程能顺利展开，也可以充分的调动学生的积极性，加深其对课程重点和难点的掌握与理解。

绪论中地球化学思维的备课

地球化学的绪论是“地球化学”的第一次课，是学生对该门课程的第一印象。绪论中需向学生展示的一个重点问题，也是今后日常教学中需重点培养学生的一种思维方式，即地球化学思维—见微知著。见微知著地球化学思维是该学科的魅力所在，其充分展示对学生知识和能力培养具有重要作用，还可以使学生对地球化学保有充分的学习热情。由于大三学生第一次接触见微知著的思想，如果只照本宣科，很便容易使问题浮于表面，难以让学生理解并领会。为此，结合学生的知识结构（已进行过周口店实习），可以从周口店雾迷山组白云岩和房山岩体讲起，具体引入溶解度、岩浆混合作用这些在初高中化学课及大二岩石学课程中已熟悉的知识领域，并从地球化学的角度重点讲解地球化学对这些现象及问题的思维方式及在这些基本科学问题中所发挥的功用。之

后，进一步结合碎屑沉积岩地球化学实例，简明地讲述砂岩中碎屑锆石年龄及Hf同位素特征如何判别区域构造演化特征的方法。并结合锆石阴极发光结构照片，锆石U-Pb年龄谱以及区域构造演化图，形象地展示见微知著的思想及地球化学在解决地质作用过程中的作用。接着，讲解见微知著思想的人文共通性。最后，通过白话点出见微知著的智慧—用智也用力，强调理性思维，尊重自然界的基本规律。

通过上述方法，见微知著的地球化学思维可以得到了充分的展开，在实际教学中收到了较好的授课效果。

晶体场理论的备课

晶体场理论由于涉及部分量子力学的内容，对非物理学专业的本科生的学习和掌握均具有一定的难度。然而，由于过渡族金属元素占地壳元素总量的约50%以上，因此控制其结合规律的晶体场理论的讲解也是该章节的重点内容之一。如果在授课过程中过分强调其为该章的难点，可能会导致学生产生对该理论的畏惧心理，丧失了掌握晶体场理论的信心，从而影响授课效果。针对这一点，建议在授课时，首先从学生在高中物理已具备的库仑定律引入该课程（图2），考虑一个原子填充正八面体（四次配位型），从这个层面考虑斥力对电子云分布情况的影响，进而导入晶体场中s,p,d轨道状态的y2极坐标图，以增强学生的理解。在授课时辅以心理暗示：对晶体场理论的掌握应属于其能力范围内，给学生学习信心。对同学们自信的建立使学生们有了更加积极主动的思考，以便对该部分难点内容的掌握。

第7篇：地球化学范文

研究区位于新疆维吾尔自治区富蕴县境内，海拔2000～3200m，气候寒冷、年降水量丰富，多以降雪为主，属典型的北温带大陆性气候寒冷区。区域大地构造位置处于阿尔泰地槽褶皱系哈纳斯—忙代恰褶皱带—诺尔特复向斜内。区内构造以断裂构造为主，褶皱构造次之，构造线总体呈NW—SE向分布，NW—SE向断裂具有明显的控岩作用。近EW向和NE向断裂多属平移断层，横切地层和NW向构造。褶皱构造主要为诺尔特复向斜，因受到近EW向断裂的影响，向斜中部呈NWW向。区内侵入岩较为发育，呈较大的岩基或岩株产出，岩性以黑云母花岗岩、二云母花岗岩为主。

2土壤地球化学测量数据处理

采用Spss统计软件进行数据处理，首先对原始数据进行要求排序，然后检验数据是否服从正态分布。对不服从正态分布的数据，首先采用迭代法处理特高值以及特低含量值，或采用对数进行统计，将高值剔除，直至总体样品近似服从正态分布;然后通过直方图与正态曲线直观对比和结合峰度及偏度等参数，选择最佳分组生成特征数据，统计得出各种元素的背景含量和标准差，计算得出各元素的异常指标以及异常分带指标;最后利用Spss软件对各元素进行多元统计分析，对相关元素组合进行分类，找出元素之间的亲疏关系，探索成因联系，进而提取元素组合异常，从而更有效的圈定预测靶区。

3地球化学异常找矿模型

依据成矿背景及多元统计分析结果、化探元素异常组合特征等可建立区域地质-在地质环境和成矿条件相对比较好的区域如果有矿体存在，采用土壤地球化学测量法在此处进行找矿时，均有强弱不同的异常存在。因此可以利用地质-地球化学综合信息找矿模式，在新疆富蕴县喀依尔特河上游地区进行找矿靶区预测。

4结论

(1)采用多元统计分析方法对研究区土壤地球化学采集数据进行相关分析、聚类分析、因子分析，得出Au-Sb-Cu、Pb-Zn-As、Sn-W等元素异常组合。

(2)依据成矿背景研究及多元统计分析结果、化探元素异常组合特征，建立了区域地质-地球化学综合信息找矿模型，该模型为研究区找矿工作提供了理论依据。

第8篇：地球化学范文

关键词：钨矿 地球化学 成矿预测区

地域广阔，矿产资源富集，已发现矿产种类128种，其中储量居全国前十位的有56种，已探明储量的78种中22种列前3位，7种居全国首位。自1985年开展1∶20万区化扫面工作以来，获得了系统而规范、大面积（650万平方公里）、多参数（39种分析元素）的海量地球化学数据，陆续发现了一大批贵金属和有色金属矿产和有价值的区域化探异常，取得了较好的找矿效果。

2006年国土资源部部署了全国矿产资源潜力评价工作。“矿产资源潜力评价”项目是“全国矿产资源潜力评价”工作项目之一。本文在充分利用全区历年来区域地球化学和矿产地球化学勘查方面大量数据资源，研究区域地球化学找矿规律的基础上，对全区的钨矿找矿远景区进行了圈定，为矿产资源潜力综合预测评价提供基础。

1. 钨单元素异常分布规律研究

以《化探资料应用技术要求》为依据，首先对钨地球化学图进行较为系统的研究，包括其空间分布特征、各主要地质单元分布特征与规律，并在此基础上划分钨单元素异常601个。根据单元素异常特征（规模、强度和浓度分带等）、所处地质环境（产出部位、形态特征与控矿地层、岩体、构造的空间关系等），结合各已知矿床、矿化点、矿化蚀变带与其之间的空间关系，总结钨元素地球化学异常的分布有以下规律：

（1）内蒙古西部（即额济纳旗以西）42°以北的钨单元素异常主要沿甜水井―黑鹰山及其东南一线分布，多与古生界奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系地层和华力西期中酸性、酸性岩体有关，呈北西或北西西向串珠状、条带状展布，多数异常强度和规模均不大；42°以南的钨单元素异常主要分布在七一山及其以西和以南一带，多与元古界、古生界志留系、中生界侏罗系地层和华力西期、燕山期中酸性、酸性岩体有关，呈近东西向条带状、面状展布，部分异常强度和规模较大，并有明显的浓集中心。已知的七一山、国庆钨矿床即产于该区的华力西期、燕山期酸性岩体之中。

（2）阿拉善盟中东部（即额济纳旗以东）一带的钨单元素异常主要与元古界、古生界石炭系、二叠系地层和华力西期、燕山期中酸性、酸性岩体有关，呈近南北向或近东西向串珠状、条带状展布，部分异常强度较高，浓度分带、浓集中心较为明显。

（3）巴彦淖尔市西部钨单元素异常主要沿巴彦图克水―哈能一线分布，多与太古界、元古界、古生界志留系地层和华力西期、燕山期中酸性、酸性岩体有关，呈条带状北东向展布，部分异常浓度分带、浓集中心较为明显。

（4）苏尼特右旗南―多伦一线的钨单元素异常主要与古生界二叠系、中生界侏罗系地层和华力西期、燕山期中酸性、酸性岩体有关，所圈异常面积多不大，但部分异常浓度分带、浓集中心较为明显，已知的毫义哈达、白石头洼钨矿床（点）就位于该带之上。

（5）台吉乌苏―曾曾庙一带钨单元素异常主要与古生界奥陶系、泥盆系、二叠系地层和华力西期、燕山期中酸性、酸性岩体有关，部分异常浓度分带、浓集中心较为明显，已知的乌日尼图钨矿床就位于该带之上。

（6）克什克腾旗―突泉县一带钨单元素异常主要与古生界奥陶系、泥盆系、二叠系地层和华力西期、燕山期中酸性、酸性岩体有关，部分异常浓度分带、浓集中心较为明显。

（7）阿尔山一带钨单元素异常主要与古生界奥陶系、泥盆系、中生界侏罗系地层和新元古代、华力西期、燕山期酸性岩体有关，部分异常浓度分带、浓集中心较为明显。

（8）新巴尔虎右旗―满洲里―陈巴尔虎右旗―鄂伦春自治旗一带钨单元素异常主要与中生界侏罗系地层和华力西期、燕山期酸性岩体有关，多数异常规模和强度不大，个别异常浓度分带、浓集中心较为明显。

（9）五卡―西牛尔河―八道卡一带钨单元素异常主要与元古界、中生界侏罗系地层和包括元古代在内的各期次酸性岩体有关，部分异常浓度分带、浓集中心较为明显。

2. 钨元素综合异常规律研究

在对单元素异常充分研究和详细划分的基础上，对金、银、铅、锌、钼、镍、钴、镉、砷、锑、汞、钨、锡、铋等元素地球化学图、异常图进行较为系统的研究，并以钨―锡―钼―铋组合异常图或衬值组合异常图为基础（同时适当考虑其他组合异常图），结合各已知钨矿床、矿化点上钨、锡、钼、铋、金、铜、铅、锌等主要成矿元素、伴生元素异常的空间组合或叠加、异常特征，全区共圈定钨综合异常57处，其中甲类异常4个，乙类异常25个，丙类异常28个。

以各组合异常图元素组合、分布特征为基础，结合其所处地质成矿环境进行综合研究，认为全区的钨综合异常具有以下特点：

（1）内蒙古西部综合异常元素组合以W、Sn、Mo、Bi为主，并伴生有一定的Au、As、Sb异常。综合异常具有近东西或北西向展布的特点。所圈综合异常与钨矿床（点）吻合较好，且通过进一步工作，国庆钨矿床有望改写自治区无大型钨矿的历史。

（2）内蒙古中西部一带综合异常元素组合以W、Sn、Mo、Bi为主，多数异常伴生有一定的Cu、Pb、Zn、As、Sb异常。区内无已知钨矿床（点）分布，部分综合异常规模和面积较大。

（3）镶黄旗―太仆寺旗一线综合异常元素组合以W、Sn、Bi为主，部分异常伴生有一定的Au、Pb、Hg异常。综合异常面积一般不大，呈串珠状北东向展布。区内已知钨矿床（点）分布较多，与所圈综合异常吻合较好。

（4）二连浩特―东乌珠穆沁旗一线综合异常元素组合以W、Sn、Mo、Bi为主，多数异常伴生有一定的Au、As、Sb、Hg异常。部分综合异常面积较大，其中的乌日尼图热液型钨矿床与所圈综合异常吻合较好，东乌珠穆沁旗北部的沙麦石英脉型中型钨矿床与所圈综合异常吻合较差。

（5）锡林浩特―科尔沁右翼中旗一线综合异常元素组合以W、Sn、Mo、Bi为主，多数异常伴生有一定的Cu、Pb、Zn、As、Sb异常。综合异常面积一般较大，呈串珠状北东向展布。

（6）阿尔山一带综合异常元素组合以W、Sn、Mo、Bi为主，多数异常伴生有一定的Pb、Zn异常。综合异常面积一般较大，并呈北西向串珠状展布。

（7）陈巴尔虎旗―西牛尔河一线综合异常元素组合以W、Sn、Mo、Bi为主，多数异常伴生有一定的Au（Cu）、Pb（Zn）、As、Sb、Hg异常。综合异常面积一般较大，呈串珠状北东向展布。

3. 成矿远景预测区的划分

以《化探资料应用技术要求》为依据，以本次制作的各类地球化学系列图(地球化学图、地球化学异常图、组合异常图等)、典型钨矿床异常剖析图册、全区钨矿床（点）的分布图为基础，充分研究了钨及主要成矿元素地球化学场的分布、单一及异常集中区组合异常特征与几何形态(异常形态)，参考自治区成矿区（带）、地质构造区（带）、成矿规律组划分的钨矿种预测类型及预测工作区的成果，进行钨矿种地球化学成矿远景预测区的划分与圈定。

全区共划分钨矿种成矿远景预测区17个，分别是呼鲁古斯古特东、七一山、沙日布日都、呼和温都尔、大佘太北、台吉乌苏、镶黄旗、白石头洼、沙麦、呼斯尔陶勒盖、克什克腾旗―林西、宝日洪绍日、西牛尔河、三河镇、陈巴尔虎旗、阿尔山、科尔沁右翼中旗钨矿成矿远景预测区，见图1。

第9篇：地球化学范文

1煤层气地球化学特征

1.1组分特征

从国内外煤层气开采的钻井排采气、钻井煤岩解吸气及其组分分析发现，煤矿采掘面的煤岩解吸气组分变化较大，其次为煤矿抽放气和钻井煤心解吸气，而最具代表性的排采气的组分变化较小。根据排采气的数据统计，煤层气的组分以甲烷为主，甲烷含量一般大于97%，部分在99%以上；重烃气的含量较低，一般小于1%，多数小于0.1%;非烃气体一般小于2%，非烃气体中主要为凡，其次为C〇2，以前者为主（表1)。

1.3煤层气与常规天然气地球化学特征对比

由于煤层气主要赋存于煤层，并以吸附气为主，基本上没有经过二次运移，同时煤层气的气源类型单一，因此，煤层气地球化学特征与常规天然气有一定的差异。煤层气组分主要表现于高甲烷含量和低重烃气，为干气或特干气；常规天然气不同演化阶段气体组分不同，未成熟的生物气和高成熟的裂解气为干气，成熟阶段生成的热降解气重烃含量较高，为湿气。由于煤层气碳同位素受后期改造影响较大，表现碳同位素偏轻;常规天然气碳同位素主要受源岩母质类型和演化程度影响，随着演化程度增高碳同位素逐渐变重。期地质改造。根据煤的演化程度，原生煤层气分为生物成因甲烷和热解成因甲烷。

煤化作用是从泥炭向褐煤到无烟煤的转化过程，原生生物成因甲烷主要发生于由植物转变为泥炭阶段，即相当于煤层埋藏初期成岩作用早期到亚烟煤阶段，热演化程度只。<0.5%。这一阶段，由于煤层埋藏浅、温度低，腐殖型干酪根经厌氧细菌进行生物化学降解作用而生成，这类气体以高甲烷含量和轻甲烷碳同位素为特征，甲烷含量一般>97%，S13C!<一55%。。由于煤层气原生生物气形成时间早，煤层处于成岩作用阶段，上覆盖层还没有有效的封闭，因此，煤层中的原生生物气很难保存下来，尤其是中国高煤阶煤层气藏，经历了多次构造活动和煤层的深埋与抬升，很难见到原生生物气的踪迹。原生生物气一般出现于煤岩成熟度很低的阶段，如吐哈盆地沙尔湖地区中侏罗统西山窑组煤岩热演化程度为褐煤，煤岩R。为0.40%?0.47%，沙尔湖地区SS3井侏罗系5个煤层气组分测试结果表现出原生生物气特征(表2)。

煤化作用到高挥发分A烟煤至无烟煤阶段，主要是热成因形成的煤层气，经历热降解作用和热裂解作用。热降解作用发生于成煤作用的长焰煤到瘦煤阶段，煤岩热演化相当于R。为0.5%?1.9%。这一阶段是腐殖型干酪根经过热催化作用降解形成甲烷，以产气为主，也可生成少量煤成油，在气煤、肥煤和焦煤阶段，油、重烃和甲烷各自均有一次产出的高峰期[8]。煤型热解气仍以甲烷为主，但重烃增多，重烃含量约在3%?20%。热裂解作用发生于贫煤到无烟煤阶段，煤岩热演化相当于只。>1.9%，是在高温（250°C)条件下，残余干酪根、液态烃和部分重烃裂解形成甲烷，重烃含量低。热成因煤层气在形成过程中，随着煤岩热演化程度的增高，主要产出甲烷、二氧化碳和重烃，这3种组分在煤岩热模拟实验中显示甲烷含量是随着热演化程度增大而增大，二氧化碳和重烃随着热演化程度的增大而变小[。煤岩在热演化初期，C〇2含量很高，早期CO2含量可达60%以上，但最终的煤层气成分以甲烷为主，这主要是煤岩热演化程度越高，甲烷产率越大，并且煤层对其吸附性强，而早期形成的CO2容易溶解于水，被水带走，不容易赋存于煤层中。原生热成因煤层气组分主要是CH4，其次为N2、C〇2和重烃。对中国不同地质时代358个井田（矿）的热解成因煤层气组分统计表明，CH4含量为66.55%?99.98%，一般为85%?93%；CO2含量为0?35.58%，一般小于2.0%；N2的含量变化很大，但一般小于10%;重烃气含量随煤级不同而变化;甲烷碳同位素值一43%。?一10%。，明显比生物气的甲烷碳同位素重。

中国以原生热解煤层气为主的煤层气藏主要发育于中高煤阶含煤盆地，这类盆地的煤层都经历了两次煤化作用，一般都经历过1?2个生气高峰，并在异常高的古地温场下发生二次生气作用，为煤层气成藏富 集提供了强大的气源。高煤阶煤层气的成因以热成因为主，煤层随着埋深、温度、压力的增大和煤化作用的增强，煤变成富碳和富氢的挥发性物质，而甲烷、二氧化碳和水是去挥发分作用过程中的主要产物。如沁水盆地煤的变质程度普遍较高，从气煤到无烟煤都有分布，在盆地北部和南部，主要为无烟煤及贫煤，Ro为2.2%?40%，煤层气主要为热成因。沁水盆地南部从海西期至今，上古生界煤层经历过快速埋藏、埋深小幅波动和埋深持续减小的构造演化，古地温经历了正常、高异常和正常3个阶段。三叠纪末期，在正常古地温条件下，煤层达到最大埋深，由于区域变质作用造成煤层气的第一次生成，累计生气量达到81.45m3/t，主要是生成原生生物气；燕山期热事件造成煤阶增高，引起煤层气的第二次生成，这次生气范围广，生气强度大，累计生气量可达359.10m3/t，主要为热成因煤层气，为目前沁水盆地南部的主要成因类型（图3)。沁水盆地南部潘庄、樊庄排采井煤层气CH^含量达到98%以上，重烃、N2、C〇2含量均较低，为特干气甲烷碳同位素值为一35.39%。29.63%。，也表明以热成因煤层气为主。

中国煤层气地质条件复杂，没有绝对的原生煤层气，由于不同成因煤层气的混合，造成组分和碳同位素值的不确定性，因此，在判断煤层气成因时，要结合煤的热演化程度和煤所处的地质条件，才能更好地判识煤层气的成因。

Z2煤层气次生改造作用

次生改造作用是煤层气受后期改造的一个特色，对煤层气地球化学特征影响较大，可使煤层气组分和同位素发生变化，有别于常规天然气。煤层气次生改造主要包括解吸作用、次生生物作用和水溶解作用。

2.2.1解吸作用

煤岩具有多孔隙介质和较大的比表面积，对气态物质具有很强的吸附作用，煤层气一般以吸附态赋存于煤层中。煤的吸附是属于物理吸附，符合Langmmr方程[24]，即当温度一定时，在一定的压力范围内，煤对煤层气（甲烷）的吸附能力随压力升高而增大，反之，当压力下降时，吸附态煤层气则会逐步或部分发生解吸而变为游离态。

煤层气在解吸过程中，其组分和碳同位素组成都可发生解吸分馏变化。通过对13CH4与12CH4在煤孔隙表面的吸附特性及其吸附势研究，认为13CH^在煤孔隙表面的吸附势与吸附空间普遍大于12CH4，且有随压力增加而增加的趋势，在高压下煤对13CH4的选择性更强；在吸附势相同时，吸附同样体积的甲烷所需的压力13CH4比12CH4低，13CH4与煤表面作用的色散力高于12CH4。这一机理说明，在等压条件下优先解吸的是12CH4，而13CH4则具有优先吸附、滞后解吸的特点。因此，煤层气随解吸时间增加，解吸甲烷碳同位素具有变重趋势。

对于煤层气解吸对甲烷碳同位素的分馏变化，中国不少学者做过这方面的实验。沁水盆地样品的解吸实验结果发现，随着解吸时间的增加，样品解吸气中甲烷同位素变重，相同时间的解吸作用，再次解吸气比初次解吸甲烷同位素重(表3)对云南富源县1口钻井的二叠系第16煤层的煤心，进行了煤层气同位素解吸分馏实验，在自然条件下进行一次性气体解吸，对连续解吸出的气体按先后顺序，进行了9次取样测试，甲烷碳同位素组成变化依次为+45.1%。，一46.4%0，-46.9%o，一46.5%o，一46.3%。，一46.2%。，一46.0%。，-46.0%。，一45.1%。，除了前3次甲烷碳同位素值稍为变轻外，从第3次开始，甲烷碳同位素值依次变重；对甘肃宝积山煤田井下1个煤样实验，块煤第一、第二次解吸气的S13C1值分别为-39.4%。和-33.0%。。这些实验也验证了煤层气解吸的分馏效应。

由于煤层气的解吸分馏效应，随着解吸时间的增长和优先解吸出的12CH4的散失，在不考虑煤层气水溶解分馏效应的情况下，解吸作用可致使煤层气组分和甲烷碳同位素的变化，甲烷碳同位素应比原生煤层气的要偏重。

1.2.2次生生物作用

次生生物作用可以发生于不同煤阶的煤层，但主要发生于低煤阶。现在中国低煤阶含煤盆地发现了次生生物气，如山西霍州李雅庄煤矿山西组2号煤层Ro为0.87%?0.96%，煤层气样的CH4含量为99.35%?68.35%,C2H6含量为0.022%?0.01%,N2含量为463%?30.87%，含少量的C〇2(0.38%?0.06%)及Ar、S〇2等组分（图4)，烃类组分的干燥系数匕/匕―均大于0.999；S13Ci为一59.1%o61.7%。。从组分特征来看，S13C1<一55%。属于原生生物气；而热成因煤层气的S13C1值则一般大于一50%。，其主体分布范围约在一45%。?一30%。，因此李雅庄煤层甲烷的碳同位素组成具有典型生物气的特征。但正常的情况下，煤岩R。值为0.8%?1.0%时，应处于热成因甲烷开始产生的阶段，而李雅庄煤层气碳同位素值表现的煤岩演化阶段与镜质体反射率相矛盾，这恰恰是次生生物气的特征[26-29]，表明李雅庄煤层气主要为次生生物气。由于构造运动导致地层抬升后上覆地层的剥蚀，前期达到热成熟阶段的煤层出露地表或与地表水直接沟通，形成的热成因气大量散失，但在生物作用下，煤层仍然可以继续生烃，即次生生物气。煤层中一般都或多或少的保留下一定数量的热成因气，因此后期生成的次生生物气则必然与早期热成因气相混合。

实验研究次生生物成因与热成因混合所引起的甲烷碳同位素变化效应，首先，采集了两组煤层气气样，一组为产自海拉尔盆地的气样（1号样品），其甲烷含量为89%，S13C1值为一73.2%。，代表次生生物气;另一组为分别产自沁水盆地和靖远煤田的2个气样（2号和3号样品），其甲烷含量分别为98.96%和97.5%，S13C1值为一31.2%。和一42.4%。，代表不同热演化阶段的热成因气。然后，将2号样和1号样，3号样和1号样，分别按8:2、：4、=5、=6,2=8的体积比例混合，配置成两个系列（各由5个样品组成）的实验用样品，代表次生生物气与热成因气以不同比例混合的煤层气，并对混合气样的甲烷碳同位素组成进行了测试（表4)。

实验结果表明：每一系列的所有混合样品的S13C1值均介于其两个原始样品的S13C1值之间；随生物气的含量比例降低，系列混合气样的S13C1值依次变重;系列样品的S13C1值的变化幅度虽然并不严格符合两种原始气的配置或混合比例，但仍然具有明显的规律。由此可见，两种不同成因类型煤层气的混合，将导致甲烷碳同位素组成发生显著的变化。次生生物气作用通常与煤层的破坏有着密切的联系，前期的热成因气散失严重，因此后期生物作用的进程与生成的次生生物气量决定了煤层气碳同位素的表征。

1.2.3水溶解作用

从我国主要大中型煤成气田天然气与我国主要含煤盆地和澳大利亚南悉尼盆地煤层气的甲烷碳同位素统计对比发现，煤层气甲烷碳同位素值与常规煤成气甲烷差别很大，煤层气甲烷碳同位素普遍轻于常规天然气甲烷碳同位素，即煤层气甲烷碳同位素比常规煤成气偏轻，煤层气明显富集12CH4M(^5)。我国华北地区太原组煤系直接覆盖在奥陶系灰岩之上，煤系与下伏奥陶系灰岩岩溶裂隙含水层强径流带容易产生水力联系，所以太原组的煤系水动力条件往往强于上部的山西组煤系。在煤层甲烷碳同位素值方面，太原组的煤系甲烷碳同位素轻于山西组煤系的现象十分普遍，例如沁水盆地南部地区晋试2井、晋试3井均显示出太原组15号煤层甲烷碳同位素轻于山西组3号煤层（图6)。

图6沁水盆地南部地区3号、5号煤层甲烷碳同位素值特征

煤层甲烷通过盖层扩散散失，煤层甲烷碳同位素应该变重，而不是变轻，因为12CH4比13CH4容易扩散，扩散效应会使煤层中13CH4富集，因此不大可能是扩散作用导致煤层甲烷散失；煤层甲烷的损失也不可能是水驱作用，因为水驱过程中存在气水界面，不会使煤层甲烷碳同位素发生变化。

水溶解作用可以使煤层甲烷碳同位素发生分馏作用，使煤层中残留的甲烷碳同位素值变轻m-323。模拟实验用蒸馏水在常温下对天然气进行长时间的淋滤，结果表明经过水淋滤后的天然气，甲烷碳同位素会明显变轻；随着淋滤时间增加，甲烷碳同位素变轻程度加大（图7)，说明水溶解作用对甲烷碳同位素可以产生分馏效应，更容易把13CH4溶解带走。径流水区地下水对煤层气破坏的现象除了使含气量降低外，主要表现在流动的地下水可使煤层甲烷碳同位素变轻，变轻的程度受水动力强度影响。因此，由于奥陶系灰岩层地层水的冲刷溶解作用，我国华北地区太原组煤层气甲烷碳同位素值轻于上覆的山西组，但在局部滞留区则表现出正常的甲烷碳同位素垂向变化序列（图6)。

3结论

(1)我国煤层气组分以甲烷为主，为干气。煤层气甲烷碳同位素分布于一72.3%024.9%0，具有双峰分布特征，重碳同位素主要分布于一28%。40%0，

主要分布于高煤阶地区，轻碳同位素主要分布于一48%。?一64%。，主要分布于中低煤阶地区；乙烷碳同位素值分布于一26.7%012.5%0，与常规天然气中 的煤成气乙烷碳同位素的特征相近。