時間：2022-06-24 18:58:27
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇地球化學，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】地球化學模式；成因；原生模式；次生模式
所謂地球化學模式，主要就是指各類礦物成分在地球表層或地下布局形成的某種狀態，從當下對地球化學的探索發展狀態看，儼然能極其簡單地找尋出種各種類型的地球化學模式，卻無法精準詳實的解釋地球化學模式不同種類的現象，這也一直是擺在眾多從事地質勘測的化學家們面前的一道難題。
1地球化學模式按照成因的分類
針對形成原因的區別可以說地球化學狀態劃分成原生模式和次生模式兩種。那么，原生模式主要指在舊有的結巖石中已存的某種地球化學形式，而次生模式指的是原生模式在表面被風化后搬運到其他異同地表的載體里某種地球化學形式狀態。
1．1原生
因為原生地球化學模式概念和實際應用中存在差異化現象，因此我們常說的原生地球化學模式指的是諸多巖石中的礦物元素，而原生地球化學模式又能被分為同生和后生兩種模式。同生模式又指與圍巖共同作用產生的一種分散狀態，后生模式則指某種礦物以規律的運行陸續侵入至基質巖石中所形成的一種分散狀態。而從地球化學模式形成原因看，同生模式是在火成巖漿的組群、堆積作用或是變質作用下完成的。而同生異常一般呈現出大到與整個礦源層相當的地球化學省或地球化學域，微小到和個別局部巖體差不多的小面積不規則。后生模式指的是在熱液分散效果下所形成的分散模式。其中該模式與四周延時形式在我國的研究中被統稱為散發形式。這種后生模式的無規律和迥異現象通常是轉變為部分原生暈。此外滲濾模式在礦體勘察中產生極其關鍵且重要的效果。這是由于滲濾狀態是原生暈組成分帶和幾何形態建立的基礎，所以對滲濾模式的探究能夠為研究院們探尋隱藏的礦床提供參考。
1．2次生
次生非常規主要是指巖石中的礦體和原生非常規在風化效果下其含有的各種礦物元素均遭到浸蝕而從原地點擴散出去并侵入到表生環境載體中。與原生地球化學模式一樣的是次生分散模式也分為“同生和后生”兩種模式。這里的同生模式是指載體同期形成的擴散模式，而后生模式指的是在載體形成之后的擴散模式。在同一種載體內部，同生分散模式和后生分散模式能夠長期共生，相互依存。同生模式與后生模式的分類主要是按照時間來劃分的，次生模式還能夠按照其形成的形式來進行劃分，如果依照形成形式的差異化，次生模式在早期的研究中有能夠分為水生、碎屑和生物形成的模式三大類，但伴隨進行該研究的人與日俱增，大家似乎已經慢慢認識到次生模式的形成有著絕對不是簡單單一化的成因，而是一個極其復雜的過程。簡單的用早期分類的三種類型已經無法對其進行整體概括，所以氣成、物理和化學形式也被人們列入次生模式的形成原因中來了。那么，次生模式中的水生模式又指什么?簡單說，它是一種地下水和地面誰對礦物組件的水體搬運中產生的一種非常規的形態。碎屑模式指的則是由水、冰、風的機械搬運和重力功能下所形成的一種模式。生物成因模式就是由植物代謝將礦物元素從土壤中吸收，在植物體內形成的一種特定模式。前面已經簡述到次生化學模式的形成原因極其繁瑣且困難，那么下面就先簡單的敘述一下次生模式形成的過程。通常人們說次生化學模式的形成過程需要在礦物組件散發、重組、同生模式元素搬運和元素鎖定這些重要的關鍵流程。
2地球化學模式的成因過程
在此化學模式形成的早期就是部分礦物釋放的過程，某些礦物從原生礦體后者原生暈中被徹底散發出，而這些被釋放出來的礦物元素尤為后來的搬運轉移的提供了可行性前提，在款物元素徹底釋放的或承載的有些可以直接形成次生非常規。一般而言在礦物元素釋放過程中物理風化、化學風化的積石會給礦物元素的釋放程度帶來最為直接的影響。物理風化對于礦物元素釋放的影響通常是發生在干燥、極寒或者切割式復雜的區域。各區域溫差轉變所產生的巖石變小或變大、冰川觸碰、河流沖刷和風化侵蝕等都是自然現象形成過程。而化學風化則是一種通過水、生物、氣體三種作用下對巖石進行氧化劑融化從而使款物元素徹底釋放出來的全過程。而生物風化可以之間通過產生微生物、有機物的方法來對礦物元素進行消融釋放又能夠借助于植物的根部來加快巖石的物流風化從而完成款物元素的徹底釋放。通過礦物元素徹底釋放后就直接侵入了元素重組的過程中。那些被釋放出來的礦物元素能夠直接演變成個體礦物而侵入到款礦物元素搬運的流程中，也可與其他的載體實現有效融合然后在進入搬運流程。在這個流程中，礦物元素結合的方式能夠借助于吸附、消融也能夠是是全面吸收。這三種狀態的最大差異在于吸附屬于物理方式，消融屬于化學方式而吸收則是屬于生物方式。物理方式的礦物元素組合主要是膠體的吸附、粘著吸附和微氣泡表面吸附。化學方式的礦物元素組合則是礦物元素借助于地下水、地表水中的消融，再和水中所含的離子等重組成可溶性的溶液。生物形式的礦物元素組合則是憑借植物對礦物元素的完全吸收從而來完成的這一過程。某種礦物被徹底散發出來后能呈現出個體形態，然后還能借助于更為豐富的方式來重組，下一步再進入礦物組件系統的搬運流程，在整個搬運期間礦物組件會被其他大量的物理、化學和生物營力進行大規模搬運。最后，就是所有礦物組件的牢固過程，但是這個牢固也不過短時間內不一種穩定狀態而已。礦物組件的穩定能借助于大量多樣化的途徑來實現，比如常見的有水動力變小、氧化還原條件的改變、氧化物和硫化物等的吸收、有機物融合、生物的沉淀等。當成礦組件和伴生組件在礦體遭遇風化作用后，從礦石散發出到四周載體中，使其在四周載體中的存在數量有不斷增長的趨勢或形成礦物的組件中在不斷累積后殘留的熱液還在持續向前面的圍巖中不斷蔓延，造成圍巖中礦物元素的保有量也不斷長高的走向，這也是勘察地球的專業領域研究人員和專家們齊心協力致力探尋的關鍵內容。但是，地球化學分散態勢就是指礦物組件在某個超大空間范圍中的濃度、變化程度、布局的形態以及存在形式與四周的巨大范圍內的礦物組件分布存在巨大差異。
3結語
探索、找尋和研究地球化學模式的分類和形成原因，對于探尋非常規的模式和形成過程起著極其重要的直接作用，而地球化學模式根據多種分類標準又被劃分為五花八門的種類。因此，化學領域專家們主要探尋的就是根據不同的形成原因劃分出的不同的地球化學模式，即原生、次生的主要內容。深入研究地球化學模式能夠有利于人們探尋和追逐深藏的礦床，因此具有非常重大的現實意義。
參考文獻:
［1］謝學錦．走向21世紀礦產勘查地球化學［M］．北京:地質出版社，1999．
Abstract： Mylonite in Toudaoqiao is the toughness shear zone mainly with plastic deformation， which formed mylonite and cataclasite， the original rock of mylonite in the mylonite zone is granite， the chemical features of single mineral and the earth of the mylonite granite， mylonite and granitic mylonite have close relationship with the increase of the deformation and metamorphism of the rock， they are showing a certain amount of regularity.
關鍵詞： 糜棱巖；單礦物化學；巖石地球化學
Key words： mylonite；single mineral chemistry；rocks geochemistry
中圖分類號：P595 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）05-0307-03
1 地質背景
研究區處于西伯利亞板塊東南緣，興蒙造山帶的北部，額爾古納地塊和興安地塊的交接部位。其大地構造位置，在古生代屬天山-興蒙造山系，大興安嶺弧盆系，跨扎拉屯-多寶山島弧和海拉爾-呼瑪弧后盆地兩個構造分區，為陸緣增生帶。（圖1）。
區內發育一條較大的近東西向的韌性剪切帶，主要存在于烏其哈錫巖體中南部，向西延伸至古生代變質巖中。致使古生代區域變質巖及侵入巖疊加了韌性變形作其烏其哈錫巖體受到韌性變形作用和碎裂作用較為強烈。根據野外調查資料和顯微構造特征表明韌性剪切帶的剪切運動方向為右行剪切（圖2）。剪切帶早期是韌性變形為主，形成各種糜棱巖，晚期變形作用是淺部發生的破裂機制為主，形成各種碎裂巖。
2 巖石類型及特征
依據宏觀構造為基礎，結合顯微組構特征，本區的糜棱巖分為三種類型（表1）。
2.1 糜棱巖化花崗巖
原巖為黑云母花崗巖和黑云母二長花崗巖，經受最輕微變形作用，形成的糜棱巖化花崗巖質巖石，基本保持了原巖礦物成分和花崗結構特征。
斜長石雙晶已有彎曲變形現象。有些黑云母已細粒化，可見扭折帶構造出現。基質中見細小片狀變晶絹云母略顯定向排列，是長石經壓碎后退變質產物。
2.2 花崗質初糜棱巖
花崗質初糜棱巖是隨著韌性剪切作用的加強，巖石中碎斑和糜棱巖基質數量明顯增多。糜棱基質一般20-40%，多者可達50%，由微細粒長英質礦物和絹云母，綠泥石等組成，局部地方可見細粒長英質礦物重結晶呈細紋狀，同糜棱基質構成剪切面理。
斜長石和鉀長石碎斑裂隙較發育，由絹云母充填，并發生同構造彎曲變形現象，斜長石碎斑經退變質作用已不同程度絹云母化。黑云母退變質已發生綠泥石化。
2.3 花崗質糜棱巖
本區花崗質糜棱巖，是該韌性剪切帶中韌性變形程度最強的構造巖。碎斑數量明顯減少，粒徑也相應變小，基質含量也隨之增加，平均含量為60%。在糜棱巖露頭和標本上，礦物碎斑和基質呈明顯的塑性流動構造。糜棱基質集合體環繞著長石碎斑定向分布，顯示剪切帶面理方向（C），構成塑性流動構造主體。長石旋轉碎斑長軸顯示了糜棱巖內面理（S）方向。
3 巖石地球化學特征
3.1 常量元素地球化學。從全巖主要氧化物含量表（表2）上看，弱變形花崗質初糜棱巖和強變形花崗質糜棱巖與未變形的黑云母二長花崗巖相比，化學成分含量基本沒有明顯變化，只有SiO2含量有減少趨勢，Fe2O3和K2O+Na2O均有增加特點。表明花崗質初糜棱巖和花崗質糜棱巖的化學成分含量變化特征與韌性剪切帶巖石的變形強度和退變質程度有關。
4 結論
內蒙古鄂溫克旗頭道橋地區韌性剪切帶中糜棱巖的原巖均為花崗巖，通過對該韌性剪切帶中的糜棱巖化花崗巖、花崗質初糜棱巖以及花崗質糜棱巖的單礦物化學特征分析、對比，發現單礦物化學特征和巖石地球化學特征與巖石變形強度增大和退變質作增強有著密切的關聯，他們都表現出了一定的規律性：①隨著糜棱巖化作用加大，即韌性剪切變形作用和退變質作用增強，斜長石的牌號會明顯降低。②隨著糜棱巖化作用的增強，白云母有向多硅白云母過渡的趨勢。③糜棱巖化作用的加大會導致K、Mg大量流失，致使黑云母逐漸過渡以致全部轉變為綠泥石，呈現出黑云母的假象。④糜棱巖化作用的增強對花崗質巖石的常量元素變化影響較小，但會導致稀有堿金屬元素Li、Sc、Rb、Sr、Ba、Cs以及稀有元素Nb、Ta、Th含量的含量升高，稀土元素出溶程度也出現隨著變形強度增高而增加的特點。
參考文獻：
[1]劉軍，等.大興安嶺北部岔路口斑巖鉬礦床巖漿巖鋯石U-Pb年齡及其地質意義[J].地質學報，2013，87（2）.
[2]張慶奎，關培彥，等.內蒙古1：5萬頭道橋等四幅區域地質調查報告[R].2012.
地球化學的發展可以分為兩個主要階段。第一階段是自20世紀初至60年代末的這一時期。這一階段主要研究地殼的化學組成，提出了眾所周知的克拉克值（地殼的平均含量）概念，這給我們在評價元素的分散與集中狀態時提供了一個有用的參照。隨著分析技術的發展，使人們對微量元素的分析成為可能，地球化學也進入到了一個新的階段。隨著大量巖層、巖石、礦物以及隕石等化學分析數據的積累，人們發現化學元素在地殼、不同巖石和礦物中的分布和分配是有規律的，地球化學就為闡明元素在地殼及其組成巖石和礦物中的分布和分配規律的需要而發展；人類對礦產資源日益增長的需求，又促進地球化學發展了地殼中元素集中、分散和遷移理論，以便更深入地研究礦產和巖石等形成規律，提供更有效的找礦方法。因此這一階段的地球化學就主要就是元素在地殼中的分布、分配、集中、分散及遷移歷史，對象基本是地殼中的元素、原子。
地球化學的理論與方法，在許多領域都得到廣泛應用，由此形成了許多地球化學的分支學科。
分支學科一：找礦地球化學
人類發展所需的資源90%以上來自自然礦產，礦床的形成就是一個地球化學過程，只不過是多種因素耦合在一起的結果。絕大部分礦床在地表以下，人們不能憑肉眼直接觀察到礦床，為了探尋地表以下的盲礦體，就必須采用一些有效的方法技術，而找礦地球化學就是一種有效的方法。它是通過系統地采集樣品（包括巖石、土壤、水乃至氣體等介質），分析這些樣品的地球化學指標（包括元素含量、氧化還原電位、酸堿度等），找出地球化學指標異常地段，進而發現礦體。當今，找礦難度越來越大（主要是找礦深度增大），地球化學找礦所起的作用越來越重要。
在用地球化學方法與理論開展找礦時，有時為了總結找礦規律，需要查明地質體的形成時代，人們常用同位素地球化學技術。該技術是從核物理學領域引進的，它的理論基礎是放射性同位素的衰變定理（N=Noe-t ，這里N是放射性元素衰變以后所形成的子體數量，No 是未衰變時母體的原子數，λ是衰變常數，t是衰變的時間），這為我們探索地質體的形成年齡和某些地質事件發生的年齡提供了有效手段。
分支學科二：農業地球化學
農業地球化學主要研究土壤的化學組分與農作物生長發育的關系，它是地球化學與土壤學、農業學的結合。大部分人都知道，農作物的生長主要受氣候的影響，不同氣候帶內，農作物的種類是不同的。但在相同的氣候背景條件區域內，有些地段適宜某些農作物生長，而不適宜另外的農作物生長，甚至在很小的范圍內，同類作物的果實，其品質有很大差異。例如，各種農特產就是如此。這主要與土壤的性質有關，而土壤的性質又取決于土壤的化學成分。因此，研究土壤的化學成分與農作物的關系，對于改良農作物的品質、提高產量具有重要作用。
當前，由于在農業生產過程中，為了提高產量，往往施放了很多化肥，有些化肥對土壤性質起到一個破壞作用。例如，使土壤酸化、堿化或結板。應用地球化學的方法，查明土壤的化學成分，根據土壤所含元素的貧富“對癥下藥”，即可起到提高經濟效益與改良土壤性質的雙重效果。在近代農業規劃中，前期進行農業地球化學研究是很有必要的。
分支學科三：生態地球化學
在人類生態環境中，存在一個化學元素的循環系統，而生態系統就是其中重要的一環。有些元素從土壤、水體和空氣中進入生物體系，人類在食用生物的過程中又吸收了這些元素，經人體消化，有些元素被人體吸收，轉變為人體的組成部分或能量，部分又被排泄出來，然后又進入化學元素的循環體系中。被人體吸收的元素一部分對人體是有益的，也是人體必需的，一部分可能對人體有害，從而引起各種疾病。因此，要采取措施，使人體盡量吸收有益元素、減少有害元素的吸收，就要應用元素的生態地球化學理論與方法，開展環境生態地球化學評價，研究元素對人體的生物作用機理，可改善人類生活環境和促進人類健康。
分支學科四：環境地球化學
環境地球化學是環境科學與地球化學結合而形成的地球化學分支。主要研究人類環境中元素的地球化學行為，為環境保護和治理提供技術支撐。
隨著人類活動日益加速與擴大，對環境的影響越來越大，這種影響很多是破壞性的、和人類與自然的和諧共存是相悖的。環境破壞主要的表現形式之一就是環境污染，而環境污染是一些人為的化學元素和化合物疊加在自然界的物質基礎之上，而環境地球化學的主要任務就是查明那些對人類健康影響有密切關系的元素在土壤、巖石、水體、空氣等介質中的含量與演化規律，查明區域環境地球化學特征，揭示地方性疾病發生的原因，為保護和治理環境提供技術支撐，為城市規劃提供科學依據。環境地球化學日趨重要是必然趨勢。
分支學科五：宇宙地球化學
按地球化學的定義，研究宇宙的化學成分及特點不屬于地球化學的范疇，但生活在地球上的人類要對宇宙進行研究，因此把研究宇宙的化學成分與規律也作為地球化學的一個分支。
宇宙地球化學主要研究天體的化學成分、演化規律和對地球的影響以及探索宇宙的起因。
我國幾年前開展的“嫦娥工程”共包含4個系統，其中一個是地面應用系統（即宇宙地球化學），這個系統主要對月球的物質組成（包括礦物組成和化學組成）進行研究，查明月球物質的化學成分及賦存狀態，為人類未來開發利用月球資源、探索月球的起因及演化趨勢提供依據，也為研究宇宙演化提供線索。由此可見，地球化學理論與方法在近代科學技術領域的重要性。
綜上所述，作為與人類生存發展密不可分的地球化學學科，隨著人類的發展將起到越來越重要的作用。
隨著人類對未知領域探索的不斷進展，對地球化學理論與技術的需求也會與日俱增。人類活動空間日益擴大，“上天、下海、進極”就是明顯的例證。在探索宇宙、深海資源、極地資源與對人類的影響都離不開地球化學。在這些前緣活動中，地球化學的理論與方法是最重要的支撐。
此外，地球化學還可對某些特定的地質（史）事件研究起到決定性作用，如地球上的恐龍滅絕事件，只能依靠地球化學研究得出結論。
地球化學的發展，也推動了其他技術的發展，特別是分析測試技術和儀器的研發在近年取得很多成果，地球化學的需求是主要原因之一。
[關鍵詞] 專業建設；地球化學；人才培養
Abstract: The optimization of geochemical professional personnel training programs, perfect geochemical curriculum system, strengthening of laboratory and practical bases, relying on the background of graduate teaching, drawing on the graduate training model, strengthen the construction of professional teachers, to strengthen the educational reform, promote the construction of teaching materials strengthen the geochemistry professional building tasks.[Key words] :professional building; geochemistry; personnel training
中圖分類號：P59文獻標識碼：A 文章編號：
地球化學是地質學科領域的重要分支。其基礎是地質學，但涉及化學、物理學等基礎學科，是研究地球乃至宇宙中化學元素分布、存在形式、共生組合、集中分散及遷移循環規律的科學。因此培養大量的適合形勢發展的、高水平的地球化學高級專門人才就成為必須和急需。
一、地球化學專業人才培養的重要性
1.地球化學專業需要大量的理論研究人才
地球化學在資源、環境、生命與健康領域的研究顯示出勃勃生機。在國內,國家自然科學基金委員會地球科學部專門列有地球化學學科。根據郭進義對2006年度地球化學領域項目評審與成果分析,地球化學學科每年基金受理350項左右(2006年度364項),涉及學術單位119個。從國內外學科發展趨勢及所涉及的大量用人單位來看,必然需要大量的地球化學理論研究人才。
2.國家重點資源能源發展需要大量的地球化學應用型人才
資源安全是國家經濟可持續發展的保障。中國人均資源量很少,隨著經濟規模的迅速擴大,資源壓力日益顯著,形成了經濟發展的瓶頸。國家需要加大勘查和開發礦產資源力度,必然需要大量地球化學高級專門人才充實各地質部門及地質隊，此外,國家安全必須保證一定數量的核威懾力。無論是核電還是核軍工都需要大量的鈾礦資源作為后盾。因此培養大量的適合形勢發展的鈾礦地球化學高級專門人才就成為必須和急需。
3.環境友好戰略的需要
隨著科技發展和人民生活水平的日益提高,環境問題越來越受到高度重視,環境保護已經深入到城市、礦山、農業、生態等各個領域,科學地開發利用資源是落實科學發展觀,實施可持續發展戰略的內在要求。因此,培養適應新形勢下的環境保護研究和工作人才是社會經濟發展的需要。
二、提高地球化學專業建設的建議
1.優化地球化學專業人才培養方案
地球化學系根據社會需求,結合專業自身的特點,確定了地球化學專業的定位和培養目標。專業定位:瞄準地球化學學科發展國際國內前沿,以礦床地球化學和環境地球化學為主要專業方向,繼承放射性地質學科專業優勢,注重地球化學新理論、新技術、新方法的結合,培養理科為主、理工結合的創新型高級專門人才。培養目標:培養具備地球化學和地質學的基本理論和基本技能,受到基礎研究、應用基礎研究和技術開發的基本訓練,具有較高的科學素養及初步的教學、科研、開發和管理能力,能在科研機構、學校從事地球化學研究或教學工作,在資源、能源、材料、環境、基礎工程等方面從事生產、測試、管理等工作的創新型高級專門人才。
2.完善地球化學專業課程體系
（1）理論教學體系的構建。建立扎實的數理化知識體系；有機融合化學與地質學，通過對地球化學、環境地球化學和有機地球化學課程的學習，對化學和地質學內容融會貫通，真正理解如何用化學的方法和手段解決地質問題；設立并加強特色課程的建設，石油既是我們的特色，也是我們的強項，因此在理論課程中加大與油氣的關聯度，加大有機地球化學和油氣地質學課程設置力度；
（2）實踐教學體系的構建。改善實驗教學條件、完善實驗室功能，向學生開放；組織學生自主開展綜合性、設計性、創新性實驗，設置“資源與環境論壇”，開展“大學生學術論文報告會”、“定向越野大賽”等課外活動，注重培養學生的創新精神和實踐能力。
（3）研究生培養模式的借鑒。借鑒研究生培養模式，實行“導師制”精英式培養；畢業設計、課程設計真材實料、真題真做，年年不重復，極大地促進了學生綜合素質和創新能力的提高；將最新的科學研究成果融入教學，開設國內外著名專家學者參與的油氣地球化學及環境地球化學論壇，開闊了學生視野，提高了學生的綜合素質。
3. 加強專業教師隊伍建設
建設好一個專業,需要高水平的師資。專業建設要靠教師去完成,有了一支好的師資隊伍,教學才有保障;有了一支高水平的師資隊伍,還必須要有一個學術造詣深、管理民主及富有感召力的學科專業帶頭人。學科專業帶頭人的水平代表著學校在某學科專業的水平,是學校聲譽和教學質量的標志。
4. 加強教育教學改革
為了提高學生的國際競爭能力、專業教學與國際接軌的程度，加大對專業課程進行雙語教學改革。建設多媒體課件，教學模式采用英文原版教材、全英文課件、板書，外語和漢語交錯講授。在教學方法上，努力探索研究型教學方法的有效實施方式，因地制宜地采用引導啟發式、問題研究式、課題參與式教學方法。建設數字課程資源，合理使用網絡教學、多媒體教學等現代教學手段，不斷改進教學效果。對課程考核方式進行大膽改革。
5. 推進教材建設
根據學校的定位、特色及專業自身培養目標，地球化學專業結合學校“十二五”本科專業規劃建設，進一步圍繞教材建設開展工作：加強地球化學專業主干課程教材建設的計劃與實施，主干課程配套教材建設的計劃與實施；加強地球化學專業特色課程教材建設的實施，特色課程配套教材建設的計劃與實施；加強地球化學專業課程配套題庫建設的計劃與實施；組織編寫具有自身特色的相關教材和參考書；組織編寫以現場案例分析和習題為主的輔助教材。
三、結論
綜上，只有不斷提升辦學思想、辦學理念，不斷完善實習基地和實驗室配套設施的建設，不斷健全各項規章制度和評價體系，才能使實踐教學體系與時俱進，開花結果。希望這些經驗也能對于理工科其他專業的實踐教學具有借鑒意義。
[ 參 考 文 獻 ]
[1] 國家自然科學基金委員會．自然科學學科發展戰略調研報告：地球化學[M]．北京：科學出版社．
[2] 歐陽自遠，倪集眾，項仁杰．地球化學：歷史、現狀和發展趨勢[M]．北京：原子能出版社，1996．
[3] 中國科學院地球化學所．高等地球化學[M]．北京：科學出版社，1998．
（一）礦床區分和礦化異常
這是多年來地球化學探礦工作的首要問題。金屬礦床可以劃歸為一種地球化學異常，尋找金屬礦床也就可以歸結為尋找這種地球化學異常。用各種地球化學測量方法可以查明各種地球化學異常，但異常數卻遠高于工業礦床數。由于地質條件和景觀地球化學條件的不同，經常會出現小礦異常大和大礦異常小的情況。有時候弱（小）異常受到天然和技術上的干擾而掩蓋。通過一定規模和產出條件的礦床在地球化學場中產生的異常，并從中劃分出少量與工業礦床相關的異常，這就是地球化學異常評價問題。
而地球化學異常的評價內容是：
（1）定性，即確定屬于礦體異常還是非礦異常。這是對異常評價的根本問題，一般對其認識有兩種：一種是認為化探可以區分礦體與礦化異常；另一種是認為礦化與礦體是沒有本質上的差異，不能區分兩者的異常。
（2）定位，即確定異常與礦體在空間上的關系。
（3）定量，即評估礦體的埋深、規模、產狀、形態、礦石組分、成因類型等。
（二）地球化學異常模型與實際運用
地球化學異常模型在實際中的運用，是通過模型設定并在實際中加以運用實現的。通過近些年國內外的例案，建立起多種礦床地球化學異常的模型，這些模型能夠客觀地表現成礦，涵蓋了礦床成因的重要組成。這種模型是從大量的現實資料中抽取出來的地球化學異常的共同特點，表達了各種元素化合物在不同地區和不同類型的金屬礦床和它周圍空間、時間上的變化規律。
（1）異常的地球化學幾何形態直觀地反映礦化帶或礦體形成的控制因素。
（2）組分及其分帶性，不同類型的礦床的原生暈的組分跟礦石的組分是完全相同的，并且在垂直和水平的分帶性非常明顯，這也客觀地反映出了礦石的組成成分和礦物的分布規律。
（3）元素濃度分帶特征，原生暈中的元素的濃度隨著遠離礦體，會呈現出濃度降低的規律，這反映出了元素含量的梯度變化。以此可以判斷出礦化的中心位置，鑒別礦化屬于富礦化還是分散礦化。
地球化學異常模型的建立是對于地球化學資料的完善，能夠對地球化學進行綜合分析和總結，是一種比較合理的表達方式，其優點是簡單、直觀，同時便于理解和應用。但是由于資料數量的限制，新建立的模型會有不少的欠缺，這就需要后期的維護和新資料出現時對原來所作的結論進行修改更正。實際應用中，由于不同地區的地質情況不相同，復雜程度也不盡然相同，不同地區的地球化學異常情況并不是完全與模型相符合的。實際的應用中只要是地球化學異常情況與模型中有部分的相似即可進行大膽的猜測和驗證，實現模型的指導意義。
（三）試驗測量工作的重要性
試驗測量工作指的是一個地區準備生產之前，選取最優的樣品采集方法和分享方案。通過選定與所需尋找的礦床類型、地球化學景觀條件和地址情況盡可能相似的已知的礦床進行試驗的工作就是試驗測量工作。
試驗測量的過程是了解覆蓋物的性質、地質構造特點和巖石的性質。通過取樣的介質確定樣品密度、粒級和層位，從而確定樣品的處理方案。選取相關的指示元素來測定礦化影響很小或未礦化的巖層的金屬含量，確定地球化學區域的局部背景值、背景值和異常值。通過研究地球化學的異常特點和不同的影響因素來確定找礦標志。
（四）化探及應用程序基礎工作
通過長期的化探工作的研究，我認為地球的化探工作程序是：
取樣加工分析整理資料檢查異常驗證異常。對于實際的化探工作，需要進行以下幾點的說明：
（1）地球化學理論工作。研究地球化學異常形成的機理和影響因素是最基本的基礎工作，以此來指定相應的普查方法，在進行積累和總結實際資料的同時，進行相應的模擬實驗，同時展開溫壓地球化學的研究，從而為選擇合理的分析方法提供可靠的理論依據。
（2）地質基礎工作。了解礦體的構造、蝕變和巖層礦化，以及礦化成因的類型，加強地質基礎知識的研究。
（3）實現編錄工作的標準化。
（4）分析基礎工作。建立科學的分析方案，需要擴大現有元素的分析范圍，同時應該增加分析手段，通過研究出高靈敏度和精確度的的相態和價態分析，結合微區超微量分析方法，建立儀表化和自動化的高質量分析中心。
（5）制定嚴密質量監控方案。
（6）建立研究的基礎資料整理的規范標準化。整理資料收錄的數據應該包含對我國各種巖石的地球化學背景值中各種介質的信息、各種巖漿巖的化學成分記錄、各種礦床的包裹體溫度成分和鹽度同位素等數據、主要的指示原色的存在形式、成礦和成暈的相關數據、地球化學測量的各種原始數據圖、各種數學模型和地球化學異常模型以及相關的研究找礦例案。
二、地球化學探礦工作中相關技術說明
層控礦床在地層剖面上巖性有這樣的特點：上層是含水的碳酸鹽巖石，而在中下部則是工業礦體，最下層則常常為具有隔水性的碎屑巖，這樣的特性也有利于地下水的活動，為成礦提供了水源。
層控礦床的成礦物質來源于礦源層。礦源層初步含有某種豐富的成礦元素，但主要問題是這些物質是否能夠被溶解在水中轉入溶液。在多數情況下，火山巖和碎屑巖是層控礦床的礦源層，是成礦的來源。
作者：趙倫山 趙善仁 葉榮 單位：中國地質大學 中國科學院中國礦物資源探查研究中心
人類即將邁入21世紀。“本世紀是地學最激動人心的世紀”(國際地科聯主席Brett，R，1996);特別是自七八十年代以來，由于人類社會和經濟高速發展的需求，以及現代基礎科學和技術在地學中的引入，推動地質科學迅速前進，使古老的地質學步入到現代地球科學的階段。其中地球化學學科的發展更顯得異軍突起，取得了多方面具突破性的進展，成為地球科學的支柱學科。21世紀對地球科學提出了新的挑戰:多年來困擾人類社會發展的資源、能源、環境和地質災害等問題已變得更為嚴重;人類如何管理好自己的地球，以及如何實現持續發展等，這些課題的解決在很大程度上依賴于地球科學，以及地球化學在理論和技術上的進步和提高。本文僅就世紀之交地球科學和地球化學所面臨的任務、學科發展現狀和趨勢，以及在我國現代化建設中可能發揮的社會功能進行探討。
一、面向21世紀的地球科學
“地球是一個處于運動和變化中的巨系統，它體積龐大、結構和成分復雜，而且具有漫長的演化歷史”(劉光鼎，1998)。地球又是人類和各種生命物質生存繁衍的棲息之所，生物作用和人類活動構成地球演化歷史的重要組成部分。各種地質作用都伴隨有大規模的，以致全球性的物質和能量轉化，并具有循環演化和多次疊加的特點。為了認識地球和地質作用，人類付出了艱辛的勞動，積累了大量的觀測資料，提出了多方面的理論觀點和認識。特別是本世紀后30年來，人類社會文明和現.代科技給地球科學注人了強大的活力，地學出現了空前活躍的局面:板塊構造理論的提出，超大型礦成礦理論的建立，對地質流體的認識，以及地慢熱柱和慢汁理論、全球變化、水一巖反應、同位素示蹤等。人類對地球的認識大大深人了。地質科技的進步保障了不斷增長的全球58.4億人口對礦產資源的需求;提醒人們對生存環境質量的關注，提高“經濟發展必須與自然環境相互協調”的意識，并在保持環境生態平衡、防治地質災害等方面發揮了自己的社會功能。近年來，地球科學不斷取得令人振奮的新成果:以地球物理科技為基礎的地球空間與深部探測研究取得了進展，如利用地震層析成像技術進行巖石圈三維結構研究，對地慢橫向不均一性及核慢界面等獲得了新資料。1996年美國兩個地震學研究小組宋曉東等通過對30年來穿過地核的地震波傳播速度資料的分析和計算，證實了地球內核較地慢和地殼自轉速度快約1.1度/年的結論。這一發現對解釋地球磁場的成因和倒轉等地球物理現象有重要意義，引起地學界高度重視。此外，全球衛星定位系統(GPS)取得成功，地質探測雷達、巖石CT等新技術的探索以及遙感、航測、科學鉆探、深海探測等在理論和技術上取得進展，大大改善了人類對地球和地質作用的觀測和研究手段，積累了新事實，取得了新認識。如朱文耀等(1997)應用全球定位系統(GPS)對青藏地區1992和1994年的復測資料，精確地測出了拉薩一溫泉等7條基線剖面的年變化率，首次獲得了青藏高原當今地殼水平運動實測結果。證明了拉薩一溫泉南北向年縮短率為1.35厘米/年，溫泉一格爾木南北向年縮短率為0.51厘米/年;如設西寧觀測站坐標不變，則拉薩、溫泉和格爾木站向北運動速率分別為3.29、1.84、1.43厘米/年。實測證實，青藏高原各構造塊體在印度板塊向北擠壓下總體向北水平運動，同時隆升;運動速率或幅度自南向北減弱。觀測還表明，拉薩一下關剖面南北向伸長率最大，為3.55厘米/年，相對于西寧，下關站向南走滑運動速率為0.50厘米/年;這一事實證明，下關、蝦拉沱站所在的川滇菱形塊體在印度板塊擠壓下相對向南走滑運動，與地質觀察結果相吻合。應用GPS技術監測現代地殼運動，給地學研究和實用提供了科學高效的技術手段。基于現代科技的許多綜合性地質觀察新方法的出現，顯示了地質科學正向定量化、精確化和預測化的方向前進。近年來地慢熱柱和慢汁理論的提出具有重要的意義:1971年Morgan首先提出地慢柱的概念。1984年R.L.Larson指出，地球地慢在1.2億年以前經歷了環流中一次強大的震顫，這次震動可能與地核中的事件有關，引起了洋殼物質的突然噴發。作者根據對1.5億年以來新洋殼生長速率與時間的變化關系發現，在中白壟世時期洋殼增長速率增大了50%一75%，并歸因于核慢熱柱活動;Larson指出，在1.25億~0.8億年間的地慢物質的熱噴發強度大，形成巨大的火山島鏈及太平洋周圍的大斷裂，并稱其為超熱柱(SuPerPlume)。上升的地慢物質(熱柱)的熱噴射，構成地慢對流的重要組成部分，即地慢內除存在導致板塊運動的地慢對流外，還存在深成呈垂直運動的熱柱對流形式;熱柱對流是地球熱釋放的主要機制，它控制地球內部和地表重大地質事件的發生，如巖漿活動、火山噴發、構造運動、地震等。杜樂天等(1997)提出，富堿、富揮發分、強還原性超臨界態高溫、高壓地慢流體從地球深部上升到巖石圈，與地慢巖石反應形成軟流層(體);玄武巖類、堿性巖類、A型花崗巖類巖漿均生成于軟流層中;作者還認為，地慢流體(即慢汁)對地殼上的巖漿、火山、熱液等多種地質作用有決定性的影響;地慢柱及熱點等應看作為地慢流體的蘑菇云。地學觀測不斷向深部擴展，地球的秘密逐漸被揭開。地球科學的根本任務在于認識自然、科學地利用和改造自然、協調人類活動與自然環境的關系，并為解決經濟建設和社會發展所面臨的實際問題提供理論依據和技術對策。當前，處于國際社會高度重視的地球科學的發展趨勢具有四個明顯特點:(l)地學研究和地質觀察正向全球化、深部化和包括固體地球、海洋和大氣圈的整體化的方向發展;80年代末提出的“地球物質科學”方向，強調地球物理和地球化學相結合研究地球內部的物質演化。形成了多學科、綜合手段、深入層次上研究地球的總趨勢。(2)現代地球科學把動力學思維引入地學研究，發展了地球動力學和地球化學動力學的方向。把地質作用的熱源、物源，及其轉化機制與控制關系作為認識地質作用的核心，從動態發展上認識地球和地質過程的演化;提高了地質科學的理論深度和實用性。(3)地質科學正由定性描述走向精確化和定量化研究的階段;現代觀測技術和信息科學的引人使地球科學得到高新技術武裝，三維定量、動態模擬、模型化、參數化的研究思路提高了地質科學的預測性。(4)關注社會實際問題，面對社會和經濟發展的需求，擴展地學為社會經濟服務的領域，為地球科學的發展注入了強大的活力，促進了地學的繁榮。世紀之交，地球科學任重而道遠，21世紀地球科學家面臨新的挑戰和機遇。國際地科聯前任主席W.5.Fyfe在第30屆國際地質大會上指出:“我們需要新體制、新技術，以便能夠更合理、更有效地開發利用我們的能源、水、土壤和礦物資源;來自各經典學科領域的專家需要聯合起來，共同解決人類面臨的重大問題”。我國國土遼闊，地質構造復雜，地質現象和礦產資源的多樣性和典型性在世界上是少有的。21世紀我國地質科學研究具有廣闊的前景:大陸地質和造山帶動力學;青藏高原的隆升機制及其資源預測;大陸水圈的演化與干旱地區水資源;中國淺海盆地構造與油氣;地球物質的物理和化學研究;深部地質、地球化學與農業和環境等課題，都屬現代地球科學前沿性問題，也是我國21世紀社會和經濟發展的需求。
二、現代地球化學與地球物質科學
如果把1908年克拉克發表的《地球化學資料》一書，作為地球化學學科形成的標志，地球化學走過了90年的歷史。地球化學是20世紀的產物，代表20世紀的人類科技。從它初創時期的計算地殼平均化學成分和研究“自然原子的行為”開始，發展到今天成為具有系統的學科理論、整套專用的研究技術方法，并參與解決人類所面臨的重大實際和基礎理論問題的地球科學支柱學科。90年來，特別是本世紀后30年以來，地球化學以高度的科學活力迅猛發展，開拓新的研究領域，創造了公認的科學業績:如建立了同位素地質年代學，給地球科學提供了精確的時間坐標和計時手段;提出了同位素和微跡元素示蹤理論，應用地球化學示蹤劑使地質學家有可能追蹤地質作用以前階段的演化歷史，對復雜的多期疊加的地質作用的判斷提供了依據;建立了地球化學熱力學的理論體系，發展了地球化學動力學;礦床地球化學和勘查地球化學依據成礦的分帶規律和微觀異常追蹤礦體，在各種比例尺的勘查活動中取得了找礦效果;目前勘查地球化學已發展成為具有系統理論和高科技手段的應用地球化學分支，在金屬和能源勘查中作出了貢獻。此外，地球化學在地質流體、全球變化研究，以及環境、農業等領域都有多方面的建樹。90年來，地球化學的視野和思路不斷擴大，到80年代中形成了“地球物質科學”這一深人層次、多學科綜合的研究方向。它從研究大尺度時空領域的地球演化，特別是地球深部物質作用出發，把礦物物理、巖石力學、地球化學，以及地球物理、實驗科學綜合為“地球物質研究”;使地學綜合各相鄰學科的理論和方法，從更接近實際的狀態認識地球物質的運動，其中地球化學處于核心的地位。地球物質科學的提出集中地反映人類研究和認識地球的一個新的深度，也代表地球化學學科發展的一個新階段。當前，地球化學與相鄰多種學科相結合交叉，形成了大約30多個分支學科，可粗略劃分為理論地球化學、地質作用地球化學和應用地球化學三大領域。以下僅就理論地球化學和應用地球化學一些分支的近期發展現狀和趨勢，進行簡要評述。
(一)理論地球化學—地球化學學科的支撐點理論地球化學主要指地球化學與基礎理論學科相結合形成的分支，如同位素地球化學、地球化學熱力學、地球化學動力學、量子地球化學、有機地球化學、實驗地球化學等。這些分支構成地球化學的理論基礎，也是地球化學學科的支撐點。在未來的21世紀中，我國理論地球化學應得到更多的支持和加強。1.同位素地球化學同位素地質年代學經過多年的積累，對巖石的測年已有多種成熟的方法被廣泛應用。但目前對成礦作用的定年存在許多困難。這主要是由于成礦作用受多期疊加作用影響，造成衰變子體同位素的丟失，特別是熱液成礦過程中反應體系的非平衡性和交代殘余的干擾作用。近年來，同位素地質年代學除加強高精度和新類型質譜儀的研制外，超微、超凈和超純制樣技術的改進，大大提高了原有方法的測試精度和適用范圍。對新方法的開發也取得了明顯的進展。如39Ar一‘。Ar法已屬較早開發的方法;應用熱液礦床含鉀礦物和流體包裹體的39Ar一‘“Ar分段加熱法測定成礦年齡，目前已達成熟;其中逐級釋放技術能夠排除后期氫丟失和大氣氫干擾;同時，多級坪年齡結構可以追蹤成礦過程的熱演化歷史。Re一05法經過多年的實驗研究，已開始用于實際測定，該法主要用于硫化物礦物的測年，如輝鑰礦等。在80年代，應用蝕變礦物Rb一Sr等時線法測定熱液成礦年齡得到了廣泛發展，如鉀長石、絹云母、綠泥石，以及伊利石等一些粘土礦物，都屬合適的測定對象。90年代以來，應用石英和硫化礦物中的流體包裹體測定熱液礦床的成礦年齡方法受到重視，熱液礦床脈石英原生包裹體Rb一Sr等時線法在許多礦區的實際應用獲得了良好結果，但也存在次生包裹體干擾和等時線難以拉開的困難，給測定結果帶來一定誤差。一些作者(劉建明，1998)建議應用共生熱液礦物組等時線法，可以改善測定精度。在富含鈣的礦物存在的礦床，如各種矽卡巖礦床，應用Sm一Nd法測定成礦年齡，也為大多數研究者所肯定，特別是對較古老年齡的礦床和礦物效果更好。近年來同位素年代學適應地學多領域的需要，開拓應用范圍取得了進展:如地下水、石油、海水、湖泊年齡的測定，以及年輕地質產物的測定。36CI為宇宙成因核素，其半衰期為3.10xl護4年;適合于較老的地下水年齡測定，但由于36CI的豐度低、半衰期較長，一般質譜儀測定靈敏度達不到。80年代以來加速器質譜(AMS)技術的發展，提高了精度和靈敏度。使用36CI法適合測定50一2500年的水樣。穩定同位素地球化學在理論和應用方面都取得了顯著的進展:在理論上主要是進行了對‘呂O/‘60和D/H等體系的同位素平衡分餾和動力學分餾實驗及理論計算，獲得了一批新的分餾方程和分餾系數。在應用方面，使用輕、重穩定同位素示蹤理論研究地質作用演化和成巖、成礦物質來源的問題取得了深人。張理剛(1997)通過多處典型礦床研究發展了熱液礦床流體來源的氫一氧同位素計算理論和方法，建立了模型，論證了在多種成因類型的熱液礦床中大氣降水流體源的重要性。同位素示蹤原理的應用推動了流體地質和流體成礦地球化學的進展。2.地球化學熱力學和地球化學動力學自六七十年代以來，通過Garrels、Heigeson等人卓越的工作，地球化學熱力學迅速發展，建立了地球化學的基本理論。通過實驗和熱力學計算編制了一大批描述自然地球化學體系的相圖，計算模擬了重要成巖、成礦作用的理論模型，為定量半定量分析地質成礦作用的物理化學條件提供了依據。以封閉系統和平衡條件為基礎的地球化學熱力學，是理解和認識元素自然行為的主要參照模型。近年來，地球化學熱力學向理論深度和數學模擬方向進一步發展，特別是應用統計力學、分子動力學等理論研究超臨界流體的熱力學狀態，形成了研究熱點，BelonoshkoA.B.與Saxena5.K.(1992)及Duan2.H.等人(1996)給出了高溫高壓HZO-COZ一HZS一NaCI體系的狀態方程，為研究高溫含復雜氣相的地質和成礦流體的行為提供了理論模型。此外，應用計算機技術的熱力學模擬是地球化學熱力學的另一重要方向，如分子動力學模擬、蒙特一卡洛法(Monteearl。。ompute:Simulation)等，構成計算地球化學的一個新的領域。“70年代板塊構造理論的提出，導致了地球科學思維的一次大的革命，即由傳統的靜態地球觀發展到動力地球觀”。地球化學把化學動力學的理論和方法引人地學研究，建立了地球化學動力學分支。地球化學動力學思維包含定量考察地質作用發生的物質和能量的輸運、時間變量、作用進程和機制，以及應用數學模型描述作用的動態過程和相互制約關系;同時，作為基礎學科在地質學中的應用領域，它具有多個結合點，并構成本分支學科的幾個研究方向。自然化學反應動力學構成地球化學動力學基礎研究，如礦物溶解動力學、長石水解動力學、水一礦物界面間的質量輸運等，經過多年大量的實驗，已有相當的積累。近年來，新理論和高精技術的應用，使反應動力學實驗研究得到深人。YongLiang等應用原子力顯微鏡(AFM)進行了方解石溶解過程水一礦物界面反應的原位(insitu)觀察，獲得了方解石的特定結晶占位上兩種溶蝕凹痕的擴展速率，取得了“實時的”(realtime)溶解動力學信息。并應用動力學臺階一丘一結模型(terraee一ledge一kinkmodel)和蒙特卡洛模擬求得方解石溶解動力學方程。地球化學作用是一種開放的、非線性復雜系統，定量模擬地質成礦過程的時空演化特征、及其動態禍合機制是地球化學動力學的核心課題。在這一方向上前期進行了大量的研究探索，建立了多種描述具體地質過程的動力學模型，并進行了數值模擬。針對地球化學作用多為多重藕合過程:如物質的輸運、化學反應、流體運動以及熱質傳輸等，對這樣的復雜系統進行模擬必須解決多組成藕合過程的處理問題。近年來，由P.C.Lichtner發展了多孔介質中反應一輸運動力學模型，建立了多組分一多相反應一輸運連續性方程，對研究熱液作用動力學提供了實用的理論模型。對遠離平衡態過程的探索引人了耗散結構、自組織理論等理論模型。Jloc。B.Jl.等根據熱液成礦的基本特征，如礦物組合的穩定性(對圍巖和地質時代的無依賴性)和共同的分帶規律、基本成礦組分在濃度場中的量子化及高度不均勻性和可分割性、分位性帥Pa二a二HocT。)等普遍規律，提出地球化學過程的同趨結性效應(。中中e二。、Bl1中，;Ha月。HocTI;)，并認為同趨結性是非線性系統在遠離平衡條件下的一種自組織現象。地球化學動力學思維反映了現代地質科學的動力地球觀。所建立的各種理論模型在地質科學的許多領域具有普遍性意義，并得到推廣應用，如對熱液成礦作用的認識、污染物質遷移擴散的描述、地熱水和石油運移及采掘的預測等。但由于自然地質作用的極端復雜性，地球化學動力學研究仍處于探索階段。當前，從不同角度提出的地球化學動力學研究方向都反映了針對具體地質領域問題的動力學觀點:如地質地球化學動力學、化學地球動力學等。贊崇文提出了廣義地球化學動力學(GeneralizedGeoehemiealDynamies)的概念，其含義指“各種不可逆過程(如力學的、物理的、化學的、生物的，以及地質的等)的速率、機制和進程，都引發于廣義的動力學力”。同時指出作為地球物質運動的地球化學過程的動力學研究，應包括地慢對流、巖石圈熱一力演化、造山帶構造、區域變質等各種地質作用。因此，地球化學動力學是一種含義更廣泛的科學思維，對推動地質科學現代化具有重要意義。3.現代地球化學技術地球化學的迅速發展在很大程度上得力于精密分析測試和實驗技術的使用，其中也包含重視取樣的地質代表性及合理布局，統稱為地球化學技術。地球化學技術的進步依賴于精密科學理論和方法，現代地球化學已與高科技融為一體。近10多年來，又有一批精密先進的分析和實驗設備引人地球化學研究領域，如等離子質譜(ICP一MS)、離子探針、加速器質譜(AMS)、掃描隧道顯微鏡(SYM)、激光探針(LP)、原子力顯微鏡(AFM)等。這些儀器具有高分辨率、多項目(包括同位素)、高精度微區、聯機測定等優點，提高了微量、微區，包含多相和不破壞樣品的測試質量。目前，高壓、高溫大腔體實驗設備的研制也取得了明顯進展:實驗壓力可以達到地核的高壓條件，應用大腔體實驗裝置可以合成地慢物質，并研究地深物質狀態。本文僅就ICP一MS和STM的應用效果概述如下。(1)感藕等離子質譜(ICP一MS)分析綜合了等離子體激發源高溫高電離效應和質譜技術的高精度和高靈敏度的優勢，大多數元素檢出限達10~100皮克/毫升，有些元素可達到0.001微克/克。利用質譜譜線便于排除干擾元素，提高分析精度;使用ICP一MS法測定同位素豐度比值具高質量效果，可用于多種目的的元素和同位素分析任務。(2)掃描隧道顯微鏡(STM)是1982年由GerdBinning(1956年諾貝爾物理學獎獲得者)和HeinriehRohrer發明并投人使用的。它使人類第一次能夠在原子尺度上觀察到物質表面的顯微結構以至原子的排列。掃描隧道顯微技術利用量子的隧道效應測量物質表面的細微形貌，比電子顯微鏡有更高的分辨率:垂直分辨率為0.01納米，水平達0.1納米，并且具有在非真空環境下工作的優點。STM的工作原理是，將原子線度的極細探針和被測物體表面作為兩個電極，當樣品與針尖的距離小于1納米時，在外加電場的作用下針尖與樣品間產生隧道電流，其強度與針尖和樣品表面間距離呈函數關系。在一定的裝置上用探針掃描樣品表面，可獲得物質表面形貌結構圖像自1987年G.W.StLlpien把STM技術應用于研究礦物表面微形貌后，先后有Stupien、Eggleston、白春禮、馬哲生等應用STM對輝鑰礦、黃鐵礦、方鉛礦、自然金等礦物，和一些有機與無機物質表面進行觀察，發現了大量以前未觀察到的物質表面結構。葉榮、趙倫山、馬韶生應用STM觀測了膠東金礦等多種成因和產狀，以及人工合成的黃鐵礦的表面微形貌，發現了一組新的結晶形貌類型，提出礦物微形貌特征具有成因意義，包含著多方面的成礦熱力學和動力學信息的結論。
(二)應用地球化學—地球化學的社會功能1.勘查地球化學“深穿透”探測技術當前，固體礦產勘查的關鍵問題是尋找隱伏礦和深埋藏礦體。80年代，勘查地球化學家觀察到一種新的地球物質的遷移形態，即“地氣”攜帶的金屬物質微粒，將其應用于礦產勘查，有可能開拓為新的地球化學勘查技術。自1982年，K.Kristiansson和L.Malmqvist在進行地氣微氣泡流觀測中發現，在深部存在賤金屬礦體的上方，地氣流中除含有與下部基巖相近的化學元素存在，如Si、K、Ca、Fe等外，易揮發性元素如S、Cl等含量異常地高。他們在瑞典Renstron等銅、鎳、賤金屬礦床實測結果發現，地氣中含有Cu、Zn、Ni、AS、Pb等元素異常;在排除了地表取樣時受疏松介質污染和分析誤差的可能性后，確認所捕集到地氣樣品中的金屬元素與造巖元素的比值較基巖中高100倍。指出金屬元素可能以某種形式被不斷上升的微弱氣泡流穿過巖石裂隙或孔隙向上搬運的結果，并提出利用這種地氣搬運的金屬異常“可能成為勘查隱伏礦化的新方法”O。幾乎同時，俄羅斯的c.B.l，邵r叩月H進行了類似方法的觀測，他使用“離子捕集器”在礦區地表近地面大氣中撲集到由深部上升到地表的“離子氣”。進一步的實驗研究在金礦、熱液多金屬礦床、黃鐵礦型銅礦、硫磺礦、含金剛石金伯利巖區進行，實驗結果都發現在礦體正上方存在“離子暈”，所揭示的盲礦體深度可達200~800米。從而提出了“離子測量找礦法”(lxoHo、，eTp，1、eeK;InMeTo皿;101，eKoB)。關于離子氣的形成機制，Fpl，，，opoH認為可能是“電蒸發效應”(Ilapo。:e、Tp、，、eeo.，n沖中e、T)的結果;形成金屬氣活化的具體機制有待進一步研究，但其用于探測深部盲礦的應用價值是無可置疑的。“地氣法”受到國際勘查地球化學界的普遍重視，先后在我國、澳大利亞、美國、捷克等國從不同角度、不同方案進行實驗研究。謝學錦應用地氣法在膠東金礦、烏茲別克斯坦穆龍套金礦、澳大利亞奧林匹克壩巨型Cu、U、Au、Ag礦等，以及膠東、川北、安徽等大區域范圍內(包括覆蓋區)進行了區域性地氣法測量實驗。結果證明，測區內大型礦床在地氣異常中都有顯示，還發現了一批新的異常。實驗證明在覆蓋區進行區域稀網度的地氣法測量，有可能成為找隱伏礦和深部礦的有效方法，特別對尋找大型和超大型礦更具優勢，可用于戰略性和戰術性勘查目的，謝學錦稱其為“深穿透地球化學測量”(Deep一penetrationgeochemicalsurveys)。研制了“金屬活動態法”(MOMEO)和“地氣中納米態金屬法”(NAMEG);探討了元素的遷移機制，認為地球深部氣體以微氣泡形式攜帶超微細顆粒金屬元素達于地表，這種作用具全球規模，因此稱為“地球氣”(Earthgas)更為合適。吳傳壁提出“類氣相”垂向遷移的概念。任天祥等稱為“納米物質測量”。當前，在勘查地球化學領域中以地氣法為代表的元素活動態測量，在技術方法上取得了突破，該法有可能在今后幾十年內為隱伏礦資源勘查發揮經濟效益。金屬及其他元素活動態通過地球氣微氣流攜帶由地深向地表遷移的機制，盡管目前認識還不夠清楚，從大量實測資料看，這種遷移方式是存在的。事實證明，地球從過去到現在持續地進行著脫氣作用，充滿固體地球空隙的地球氣，攜帶著由納米級物質構成的微粒或“飄塵”，其成分與所處周圍巖石有關，微氣流垂向遷移至地表以至達大氣圈。這種全球性帶有深部信息的“射氣”作用，有可能被利用成為人類“透視”地球的一種機制。2.“生存危機”與環境地球化學保護自然環境是國際社會討論了幾十年的問題。然而，時至今日人們談到這個話題卻感到越發沉重。原因是經過幾十年努力，環境問題只是在某些局部地區得到了改善，就人類全球總體生存環境狀況來說，卻在不斷惡化。H.D.Holland指出，生存危機是一個首要問題，人類社會盲目的經濟發展，帶來了水、大氣、土壤環境狀態的破壞，全球性環境惡化問題情勢嚴峻;地區性有害物質聚集的“化學定時炸彈”潛伏殺機。在當前全球人口劇增、資源枯竭和經濟不振的背景下，頻繁出現的環境災害無異于對人類生存狀態是雪上加霜。他還提出的目前全球性環境問題有:有機燃料燃燒，大量CO:排放;厄爾尼諾災害性氣候;南極臭氧洞;沙漠化及荒漠侵蝕;工業區水和土壤污染，作物減產;森林砍筏;地質災害如地震、山體滑坡、泥石流;地方病等。本文僅就致害比較嚴重，又有某種緊迫性的問題概述如下。(1)溫室效應與厄爾尼諾災害全球性工業化加劇了礦物燃料的開發與燃耗。據統計1996年全球向大氣圈排放COZ總量達62.5億噸碳;目前大氣中CO:濃度比工業革命前增加了50%;甲烷濃度也增加了近兩倍。溫室效應造成的全球氣候變暖、冰層融化、海面上升、中緯度地區干旱擴大等環境后果，已為大量的研究工作所論證。全球氣溫升高導致了愈來愈嚴重的“厄爾尼諾”災害氣象。近年來厄爾尼諾現象發生變得更加頻繁，每次持續時間變長。1997年厄爾尼諾現象比往年持續時間加長，破壞更為嚴重。自1997年10月以來，美國和南美洲沿太平洋海岸地區發生連續暴雨，造成大面積洪澇災害，經濟損失嚴重，同時在東太平洋地區異常干旱，印度尼西亞、澳大利亞連續發生森林大火和農業旱災。大量C02排放所造成的環境后果是全球性的、多方面的、極嚴重，其危害目前有些可能還沒有充分認識到，為此人類不得不認真調整自己的工業發展速度，以取得與大自然的協調。(2)地方病災害與“化學定時炸彈”地球上那些人體必需元素不足或對人體有害元素過剩的地區，即地方病肆虐的地區也屬有害人類健康的環境區。全世界還有數億人生活在這類地區。在一定條件下，地方病也能造成大面積的爆發性毒害事件。90年代以來，我國先后在內蒙古和晉北地區發生了地方性砷中毒事件。以晉北大同盆地山陰、應縣為例，自90年代初部分居民開始飲用深井(20~60米)水以來，陸續發現手、腳掌踢角化，身上色素沉著(生黑斑點)的患者，嚴重者四肢乏力，喪失勞動能力，專家診斷確認為地方性砷中毒癥。在桑干河支流黃水河流域中毒嚴重的村鎮，患病率達50%以上，近年來病區出現癌癥多發現象，已經引起當地政府和衛生部門的重視。經衛生和環境部門調查研究證實，病區深層地下水為砷含量嚴重超標的毒性水，水中砷含量為1.3一。.002毫克/升，平均為0.4毫克/升。地球化學研究還證明，大同盆地周邊分布的太古界恒山雜巖及石炭系、二疊系地層和煤系建造均屬富砷巖石，為砷主要原生來源。富砷的第四系更新統湖相泥砂質含水層為砷的次生來源，區內大量的工業燃煤構成砷污染的補充來源。研究表明，黃河河谷地區屬新生代斷陷盆地構造，深埋藏含水層有儲集地下水的構造環境，第四系更新統頂部發育一層黑色富有機質層，使其下部含水層形成還原條件，水中ASS+還原成As3+，提高其毒性60~100倍。干旱氣候使地下水補給和交替緩慢，并因強烈蒸發作用而聚砷。這種地下水一旦被開發出來，就會造成嚴重的砷中毒，其性質和危害類似于“化學定時炸彈”，這屬原生成因。在我國北方干早地區，具類似的地質、構造、水文和地球化學條件的地區比較普遍，存在含毒性砷的深埋地下水的可能性很大，特別是隨地區經濟發展，開發深層地下水將是必然的趨勢，甚至可能有些地區已經被開發、飲用，或已經發生中毒而未被確認。因此，在我國北方干旱地區開展系統的富砷地下水的調查和預測，有非常重要的意義。地球上大片存在的有害健康的原生環境地區，以及由人類經濟活動造成的污染，嚴重地威脅著大量人口的健康甚至生命，這種局部存在的“生存危機”因素，甚至潛伏的“化學定時炸彈”是具有緊迫性的環境問題。在解決這類課題中地球化學應當起更重要的作用。
1區域地質概況
研究區位于新疆維吾爾自治區富蘊縣境內，海拔2000～3200m，氣候寒冷、年降水量豐富，多以降雪為主，屬典型的北溫帶大陸性氣候寒冷區。區域大地構造位置處于阿爾泰地槽褶皺系哈納斯—忙代恰褶皺帶—諾爾特復向斜內。區內構造以斷裂構造為主，褶皺構造次之，構造線總體呈NW—SE向分布，NW—SE向斷裂具有明顯的控巖作用。近EW向和NE向斷裂多屬平移斷層，橫切地層和NW向構造。褶皺構造主要為諾爾特復向斜，因受到近EW向斷裂的影響，向斜中部呈NWW向。區內侵入巖較為發育，呈較大的巖基或巖株產出，巖性以黑云母花崗巖、二云母花崗巖為主。
2土壤地球化學測量數據處理
采用Spss統計軟件進行數據處理，首先對原始數據進行要求排序，然后檢驗數據是否服從正態分布。對不服從正態分布的數據，首先采用迭代法處理特高值以及特低含量值，或采用對數進行統計，將高值剔除，直至總體樣品近似服從正態分布;然后通過直方圖與正態曲線直觀對比和結合峰度及偏度等參數，選擇最佳分組生成特征數據，統計得出各種元素的背景含量和標準差，計算得出各元素的異常指標以及異常分帶指標;最后利用Spss軟件對各元素進行多元統計分析，對相關元素組合進行分類，找出元素之間的親疏關系，探索成因聯系，進而提取元素組合異常，從而更有效的圈定預測靶區。
3地球化學異常找礦模型
依據成礦背景及多元統計分析結果、化探元素異常組合特征等可建立區域地質-在地質環境和成礦條件相對比較好的區域如果有礦體存在，采用土壤地球化學測量法在此處進行找礦時，均有強弱不同的異常存在。因此可以利用地質-地球化學綜合信息找礦模式，在新疆富蘊縣喀依爾特河上游地區進行找礦靶區預測。
4結論
(1)采用多元統計分析方法對研究區土壤地球化學采集數據進行相關分析、聚類分析、因子分析，得出Au-Sb-Cu、Pb-Zn-As、Sn-W等元素異常組合。
(2)依據成礦背景研究及多元統計分析結果、化探元素異常組合特征，建立了區域地質-地球化學綜合信息找礦模型，該模型為研究區找礦工作提供了理論依據。
(3)結合區內成礦模式和區域地質特征，按照異常形態、規模以及強度、出現的空間位置和套合對映關系等信息，對研究區內的異常進行綜合分類，圈定找礦遠景區范圍，將異常地段進行分類分級處理，圈定出Ⅰ、Ⅱ、和Ⅲ類找礦靶區。
作者:王振東馬維明羅永統單位:青海省地質調查局
21世紀勘查地球化學在解決人類資源與環境的重大問題上發揮著巨大作用，區域地球化學調查應用于生態環境與農業地質研究方面的文獻近10年來呈明顯上升之勢［1－9］。自中國地質調查局組織實施新一輪國土資源大調查以來，以基礎性、公益性為特色，以服務于國土利用規劃與管理、農業、礦產資源、基礎地學等多領域為宗旨的多目標區域地球化學調查已先后在我國各省、市、自治區大范圍實施。山東省東部地區是山東省經濟最發達的地區，改革開放以來，隨著工業化、城市化的快速發展，地質與地球化學環境變化對當地影響較大，導致與人類生活密切相關且關系到人類生存的生態環境問題不斷出現。在山東省人民政府的支持下，2006年以來開展了山東省東部地區農業生態地球化學調查。本文以調查取得的土壤、淺層地下水等數據為基礎，較系統地闡述了研究區土壤、淺層地下水地球化學特征及評價成果，并總結了本區存在的生態地球化學問題，這無疑是一項重要的基礎工作，對本區資源、環境評價和國民經濟可持續發展規劃具有重要意義。
1調查區概況
調查區位于山東省東部地區，涉及陸地面積近5．4×104km2(見圖1)，包括青島、煙臺、威海、濰坊、日照、臨沂等6個地級市的46個縣。本區地勢為東部、南部地勢高，中部地勢低，地貌以低山丘陵和山前傾斜平原為主，另有少部分中山和微傾斜低平原。低山丘陵標高200～400m，山前傾斜平原標高50～200m，全區最高峰嶗山標高1133m。研究區水系發育，河網縱橫，水庫星羅棋布，交通便利。本區地處華北板塊和秦嶺—大別山板塊結合帶，山地丘陵區占全區總面積的55%，廣泛發育有中元古代、新元古代和中新生代侵入巖，巖性主要為二長花崗巖、石英二長巖和花崗閃長巖，巖石風化殘積物多形成棕壤性土、酸性石質土和酸性粗骨土，局部地段發育有元古代、中生代地層，巖性主要為砂巖和碎屑巖。第四系覆蓋區約占全區總面積的45%，其最大覆蓋厚度達150m。第四系成因類型多種多樣，更新統以風成為主、殘坡－坡洪積次之，全新統則以沖積為主，風成、海相沉積次之，土壤主要為潮土、褐土和濱海鹽土［10］。
2生態地球化學調查工作方法
2．1土壤和地下水樣品采集
表層土壤樣品采用網格布樣法采集，采樣密度為1件/km2，在采樣點周圍50m范圍內等量采集3～5點土壤組成一件樣品。采樣時除去表面雜物，垂直采集地表至20cm深的土壤，保證上下均勻采集，并棄去動植物殘留體、礫石、肥料團塊等，裝入干凈布袋，樣品原始質量大于1000g;同時采集深層土壤樣品，采樣密度為1點/4km2，采樣深度1．5～2．0m。土壤樣品風干、敲碎、過833μm(20目)尼龍篩，并將4個相鄰網格(表層樣4km2，深層樣16km2)的樣品組合為1個樣進行測試。表層土壤有效態樣品采用網格布樣法，采樣密度為1件/16km2，采樣方法同表層土壤樣品。淺層地下水樣按16km2的密度布設采樣點，選擇井徑大、水位高的民井采集水樣。取樣時間為旱季(2008年10～12月)，采樣前先抽水一段時間去除井中滯留水，采樣時盡量不擾動水體，采用瞬時采樣法，把裝樣瓶沉入水下30cm處取樣。在野外由采樣人員按規程加保護劑后及時送實驗室分析。
2．2土壤和地下水樣品測試元素與指標
表層土壤、深層土壤樣品測試Al2O3、CaO、K2O、MgO、Fe2O3、Na2O、Ag、As、Au、B、Ba、Be、Bi、Br、Cd、Ce、Cl、Co、Cr、Cu、F、Ga、Ge、Hg、I、La、Li、Mn、Mo、N、Nb、Ni、P、Pb、Rb、S、Sb、Sc、Se、SiO2、Sn、Sr、Th、Ti、Tl、U、V、W、Y、Zn、Zr、C、有機碳(OrgC)和pH值，共54項指標。樣品由湖北省地質實驗研究所采用X射線熒光光譜、等離子體質譜(ICP－MS)氫化物發生－原子熒光光譜(HG－AFS)、等離子體發射光譜(ICP－AES)等一整套大型精密儀器進行測試。表層土壤元素有效態樣品由山東省地質科學實驗研究院采用ICP－AES、AFS和堿解擴散等方法測定N、P、K、Mo、B、Mn、Cu、Zn、Fe、S、Se等元素有效量以及pH值。淺層地下水樣品由山東省地質科學實驗研究院采用ICP－MS、ICP－AES和原子熒光分光光度計測試Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Cd、Hg、As、Pb、Se、Ni、Be、Ba、Co、Sr、Th、U、N、P、K、Cr(Ⅵ)及總硬度、溶解性總固體、氯化物、NO－2、高錳酸鉀指數(COD)、氰化物、氟化物、碘化物、pH值，共30項指標。采用了標準樣、密碼樣、監控樣等多種監控手段，保證了分析質量的可靠性，測試質量通過了中國地質調查局專家組的驗收。
2．3數據處理及圖件編制
采用中國地質調查局發展研究中心開發的GeoMdis地球化學信息系統和R－2．6．1程序進行參數計算。土壤地球化學基準值的求取首先對數據頻率分布形態進行正態檢驗。服從正態或對數正態分布的，分別用算術平均值和幾何平均值代表基準值;不服從正態分布的，則按(算術平均值±3倍標準離差)反復剔除，平均值或幾何平均值代表基準值;剔除后仍不滿足正態分布的，則以眾值代表基準值。背景值的求取方法與基準值相同。淺層地下水背景值是原始數據反復剔除2倍標準離差后確定的。利用中國地質大學研制的MapGis軟件制作地球化學圖以及綜合評價圖和解釋圖件。
3結果與討論
3．1土壤地球化學特征及環境質量評價
山東省東部地區土壤地球化學基準值與背景值參數見表1。與全國土壤A層(51種元素或指標)豐度相比，山東省東部地區土壤背景值偏高的元素有:氧化物SiO2、Al2O3、K2O、Na2O，鹵族元素Br、Cl，重金屬元素Cd、Pb、Ba，其他元素N、S、Be、Zr、P、Sr。其中有害元素Cd為全國土壤豐度的1．2倍，Pb為1．1倍，與全國豐度差異不明顯;Ba為1．65倍，明顯偏高。土壤背景值偏低的元素有:堿金屬、堿土金屬CaO、MgO、Li、Rb等，放射性元素U、Th，鐵族元素Cr、Fe、Mn、Ni、Co、V、Ti，B、As、Cu、Sb、Ni、Hg、Se等元素。其中Ca為全國豐度的45．3%，Mg為全國豐度的62．2%，Mo為全國豐度的71．3%，B為全國豐度的73．5%。所缺乏的元素中，除Ag、Nb、Sc、Hg、Sb、As外，大部分為動植物營養元素或有益元素，這種現象應引起重視。與全國土壤C層(僅13種元素)豐度相比，山東省東部地區土壤地球化學基準值僅Mn元素略偏高外，重金屬元素Hg、As、Cd、Ni、Pb、Cr和有益元素Zn、Cu、Se、Co等均低于全國土壤平均值，一方面表明調查區絕大部分區域土壤環境質量較好，但另一方面也會造成微量營養元素不足，特別是Se僅為全國的41%，Zn含量僅為全國的74%，這些營養元素在土壤中原始儲備量不足，是調查區表層土壤(種植土壤環境)出現缺素的根本原因。前人研究認為，土壤化學成分直接與基巖、母質類型相關，母巖風化形成的土壤的地球化學元素特征總體與巖石地球化學特征一致［11］。調查區發育中酸性、酸入巖，酸性花崗巖大量出露，這類巖石本身缺乏MgO、CaO、Fe2O3、Co、Cr、V、Ti、Ni、Mn等，而富含K2O、Al2O3、SiO2、Na2O和Ba、Sr、S、P、Cd、Zr、Pb等元素，加上礦化作用的影響，致使這些元素的背景值較高。此外，土壤以粗骨土、石質土為主，顯酸性，淋溶作用強烈，致使堿金屬、堿土金屬元素大量流失。#p#分頁標題#e#
3．2土壤地球化學背景值與基準值對比特征
表層、深層土壤是在同一成土母質基礎上發育而成，土壤地球化學含量特征理應一致，但表層土壤在成土過程中，受自然風化淋漓作用和人為擾動如后期工業“三廢”、增施肥料、污灌和農藥等因素影響，使其含量特征產生明顯差異。因此，表層土壤中的元素含量，除受母巖風化成土作用的控制外，還受到人為活動的影響。對比表層土壤與深層土壤平均值(表1)可以看出，表層土壤中SiO2、Mo、Na2O、Sr、B、Zn、Sn、Br、Bi、Pb、Cu、Zr、Ag、Cl、Se、Cd、S、P、C、Hg、N、OrgC等元素或指標平均含量高于深層土壤，其中表層土壤中Se、Cd、S、P、C、Hg、N、OrgC平均含量比其深層土壤高出0．3～1．7倍，OrgC富集最為顯著，反映了成土過程和人類活動對自然成分的改造是極其顯著的;表層土壤中Zn、Pb、Cu、Se、Cd、S、P、Hg、N、OrgC等元素或指標平均含量明顯增高與人類的工農業生產具有密不可分的聯系。此外發現表層土壤中Co、pH、Sb、Ni、Li、Mn等元素或指標的平均值略低于深層土壤，其中pH值偏低反映了在成土作用和人為活動影響下土壤酸性增強的趨勢，其余各元素在表層土壤與深層土壤的平均含量基本一致。根據土壤環境質量標準(GB15618—1995)，采用尼梅羅指數法對表層土壤環境質量進行綜合評價(表2)，結果表明質量好和較好的Ⅰ類和Ⅱ類土壤占全區總面積的99．87%，其中Ⅱ類土壤占19．23%，主要分布在煙臺—招遠、牟平—乳山礦集區和沂沭斷裂帶北段以及城鎮周邊，主要與金礦作用和人類活動污染有關;質量差的Ⅲ類和劣Ⅲ類土壤占全區總面積的0．13%，主要呈“點源狀”或小面積片狀分布在棲霞市東部、煙臺市高疃鎮、乳山市下初鎮、萊西市馬連莊鎮和臨朐縣龍崗鎮，主要污染元素為Cd、Cr、Ni、Hg。
3．3淺層地下水地球化學特征及環境質量評價
從調查區淺層地下水元素含量統計結果(表3)可以看出，原始數據最大值與最小值一般相差數百倍至數千倍，有些指標如可溶性固體總量、總硬度、Cl－、U、Zn、Mn、Fe、Pb、Mo甚至相差上萬倍;大多數指標在剔除離群值前后均值差異較大，如NO－2、Cl－、Mo、Fe、Mn剔除前平均值是剔除后平均值的5倍以上，這說明剔除樣本大多數為高值數據，這部分可認為是在局部地質高背景或在人類活動影響下產生的異常數據，同時說明部分元素或指標含量變化較大，局部地下水水質較差。本區淺層地下水中大部分元素處于自然低背景含量狀態，根據《地下水質量標準》(GB/T14848—93)中Ⅲ類水(可直接飲用水)標準，淺層地下水元素或指標超標情況見表4。由表4可見，NO2－、總硬度超標最嚴重，其次為溶解性總固體、高錳酸鉀指數、Cl－、F－、Mn、Fe，少量點位的Cd、Cu、Co、Cr(Ⅵ)、Mo、Ba、Zn、Ni、Pb、pH、Be超標。根據淺層地下水超標的空間分布情況，Fe、Mn、Cl－、總硬度的大規模異常以自然成因為主，濱海地區含量增高，以致超過水質標準。而其他指標超標則可能是人為污染造成的，呈點源狀分布在人口密集的鄉鎮及工礦企業周邊地區。地下水指標超標可能對當居民的健康造成危害，應引起重視。
4調查區主要生態地球化學問題
4．1山地丘陵區土壤pH值低
土壤pH值反映其酸堿度，本區表層土壤的pH值在3．81～9．56，中值6．44，51．52%的樣品呈酸性(pH值＜6．5，見表5)，酸性土壤主要位于山地丘陵區，而pH值大于7．5的堿性土壤區主要位于海積平原和現代灘涂。深層土壤的pH值在4．61～9．66，中值7．44。表層與深層土壤是在相同條件下(成土母質、氣候、地貌等)發育而成的，與深層土壤pH值相比，表層土壤酸性、弱酸性所占比例增大(表5)，而堿性土壤特別是強堿性土壤所占比例大幅度減小，統計表明從自然環境下的深層土壤到人為環境下的表層土壤酸性面積增加了42．12%，說明在成土作用和人為耕種影響下，如在不合理施肥、灌溉以及城鎮化、工業區污染等人為擾動因素的影響下，表層酸性土壤比例增加，并在堿性廢水排污等影響下向強酸化、強堿化兩極化發展。這種變化對土壤生態環境具有不利影響，尤其是人類活動引起的表層土壤酸化現象應該引起足夠的重視。土壤pH值降低可能引起土壤有效養分的淋失和有害重金屬元素的活性增強［7，13］。從表6可見，速效K、有效S、有效B、有效Zn等元素有效態與pH值呈顯著正相關(置信度α=0．05，相關系數的臨界值為0．183)，有效Se、有效Mn與pH值呈顯著負相關。
4．2沿海土地貧瘠
沿海地帶發育由海相沉積物形成的濱海鹽土和濱海潮灘鹽土，含沙量高于區內的潮土、棕壤、褐土，在風力作用下，形成濱海風沙帶。濱海花崗巖臺地灌溉水資源缺乏，多為旱地，農業耕作活動易使粗骨土、石質土中黏粒流失(或風蝕)，造成表土沙化。由自然作用及人類活動產生的土壤沙化是導致沿海土地貧瘠的主要原因。有機質、N、P、K是土壤的主要養分指標，其含量的高低直接影響農業生產力水平。調查結果(表7)表明，沿海地帶有機質、N、P、K含量均低于全區平均值，其中有機質、N明顯偏低;有機質、N、K低于全省平均值。按農業部土壤元素全量分級標準，沿海地區全鉀達到適度級水平，僅局部略缺乏，有機質、全磷為缺乏級，而全氮為嚴重缺乏級，養分總體供應水平低，土壤肥力水平較差。沿海地區土壤肥力水平偏低的現象應該引起有關部門的重視。
4．3局部土壤重金屬污染嚴重
土壤重金屬元素可以經過水體、土壤、食物鏈影響動植物和人體健康，是一種潛在的“化學定時炸彈”［14］。本文采用土壤地球化學基準值評價重金屬污染程度［15－16］。計算得到表層與深層土壤元素間相關系數一般大于0．5，表明表層與深層土壤的原始物質組成基本一致，深層土壤元素含量在一定程度上可以代表表層土壤的原始物質(未受污染)元素含量［17－19］。因此，以16km2內的4個表層土壤樣品元素含量平均值代表該單元的表層土壤元素含量并對應深層土壤。為消除成壤作用本身對表層土壤重金屬富集作用的影響，求取表層土壤與該單元深層土壤元素含量比值Pi:Pi=C表/C表ScC深/C深Sc將比值Pi作為單項污染指數，用內梅羅綜合指數法確定其綜合污染指數P:P=(Pi2ave+Pi2max)/2槡］將指數P劃分為:P≤2．0為清潔，2．0＜P≤3．0時為輕度污染，3．0＜P≤4．0為中度污染，P＞4為嚴重污染。采用上述污染評價方法的評價結果見圖2，可發現調查區表層土壤中存在兩個明顯的局部重金屬污染帶。第一個污染帶主要分布在萊州—招遠—煙臺和牟平—乳山，范圍大，由Hg、Cd、Pb等組成，達到重污染程度，該污染帶內金礦點密集，表層、深層土壤元素分布分配特征差異明顯，其污染因素可能主要與成礦作用產生的伴生重金屬元素或金礦山開采引起的表層土壤重金屬富集有關。第二個元素污染帶主要分布在人口密集的城鎮地帶，以Hg、Cd、Zn、Se、S等元素為主，多為中度污染，局部已達重度污染，其元素的富集面積和強度明顯弱于第一個污染帶，該元素污染帶在幾處城鎮區如諸城市、濰坊市、平度市、萊西市、乳山市、蓬萊市、青島市北部等形成了清晰的Hg、Cd、Se、S等元素的濃集中心，人類活動(采金污染、工業生產、城市人口密集生活)等是造成表層土壤環境中此類元素含量較高的主要原因。以上分析了由人為成因導致土壤污染的分布形式與特點。自然地質作用也是導致本區土壤富集重金屬元素污染的又一重要原因，自然作用與人為污染在表現形式上有一定區別。自然成因的土壤重金屬污染具有非點源狀、多元素組合、低強度、深層與表層同時富集等共性［20－22］，如臨朐東部Cu、Cr、Ni、Co等重金屬相對富集范圍(或異常區)與當地一套古元古代二長花崗巖的分布范圍高度一致，是由地質背景所形成，非人為污染。對上述土壤重金屬元素局部嚴重污染土壤中所種植的農作物進行抽樣調查，發現因土壤重金屬污染而出現了部分小麥、玉米等農作物樣品的Cr、Cd、Pb、Zn等重金屬元素含量超標，其中個別農作物樣品的Cd、Zn超標相當明顯(表8)，另外還發現上述農產品產地土壤中As、Cu都沒有超標，相應所采集的6件樣品也均無As、Cu超標現象。這說明土壤中重金屬元素污染可能是導致其所生長植物出現重金屬含量超標的一個非常重要的原因。本區表層土壤重金屬元素污染已對農產品的安全產生影響。5結語#p#分頁標題#e#
(1)山東省東部地區5．4萬km2的表層土壤和深層土壤地球化學調查表明，受母巖或母質的影響，土壤中Si、Al、K、Na、Br、Cl、Cd、Pb、Ba、S、Be、Zr、P等元素含量較高，而Ca、Mg、Fe、Mn、Ni、Co、B、Cu、Ni、Se等動植物營養元素或有益元素含量較低。對比本區土壤地球化學背景值和基準值發現，Zn、Pb、Cu、Se、Cd、S、P、Hg、N、OrgC等元素的背景值比基準值高出0．3～1．7倍，反映了本區成土作用和人類活動對上述元素在表層與深層土壤中含量與分布的影響是極其顯著的。
地球化學專業學位碩士培養模式創新
1.理論教學階段
針對不同類型的研究生，我們在制訂培養方案時，就注重細節，突出培養重點。如學術型研究生，考慮到其培養目標是以理論知識為基礎的研究型人才，在基本教學的基礎上，加強引導學生了解地球化學的理論前沿、應用前景和最新發展動態。這一類學生，讓他們在一年級下學期就逐漸開始參與重大的基礎研究課題。對于專業學位研究生，課程設置中以應用為導向，以職業需求為目標，以綜合素質和應用水平的提高為核心，教學內容強調理論性與實踐性課程的有機結合，突出案例研究和實踐研究；教學過程中重視運用小組學習、案例研究、模擬訓練等方法，注重培養學生研究和解決問題的意識和能力。比如，我們在“環境地球化學”這門專業課程的講授中，除了介紹基本理論，更多的是講授全國多目標地球化學調查評價的方法技術、土地質量地球化學評估方法與技術等環境地球化學的實際應用案例，同時要求學生結合自己的研究興趣和方向，上臺做一次學術講演。這種理論教學方法取得了很好的成效，讓學生在專業和專門技術上受到正規的、高水平訓練。
2.實踐教學環節
實踐教學是學生能力與素質培養的重要環節，其目標是培養學生的實踐能力、團隊合作和創新精神。實踐教學在鞏固理論教學的成果、提高學生的實際操作能力和綜合素質、培養學生的創新精神與實踐能力等方面具有其他教學環節不可替代的特殊作用。近年來，我國各高校由于專業調整和擴大招生，造成教學資源緊張，特別是實習實踐課程更受到環境資源的限制。必須要加強實踐教學，培養學生的動手能力，把實踐教學作為理論與實際、知識與能力的融合點。
地球化學專業一直都非常重視實踐教學環節，本科階段參加秦皇島北戴河基地地質認知實踐和北京周口店基地地質實習，研究生階段則主要為參與導師研究項目或在產學研基地實習。兩種不同類型的研究生，實踐環節各有側重。專業型研究生更多地作為項目科研骨干，參與到導師科研項目中。我們盡可能地創造機會，讓他們熟悉項目論證、設計書編寫、野外樣品采集、室內數據分析、成果報告編寫等環節。對于專業型的研究生，我們給他們足夠的空間來增強他們的實踐能力，譬如讓他們組織野外工作，參與成果報告的編寫。同時注重吸納和使用社會資源，合作建立聯合培養基地，緊密聯系用人單位實際需求，積極探索人才培養的良性互動機制。學術型研究生較多地從事基礎性理論研究項目，除了熟悉項目運行機制外，重點是要把握研究領域的創新。我們在培養學生的過程中，積極鼓勵他們參加各類國內外的重要學術會議，積極指導他們撰寫高水平的學術論文。
這對于培養學生發現問題、分析和解決問題、盡快提高專業素質等都大有裨益。同時使學生們通過參加項目的攻關，學到了創造性思維的方法，提高學生實際科研工作的能力。
3.論文設計環節
論文環節是學生培養的重要一環，也是對整個培養過程的一次系統總結。我們在向學生提供畢業設計(論文)選題參考的同時，必須聯系實際、結合科研課題和學生個性特點進行，提供多種畢業論文（設計）指導方案供學生選擇。同時建立嚴格的畢業設計程序和規章制度，教師要認真管理，能使學生學到必要的從事科研工作的方法。
如前所述，學術型研究生和專業型研究生的培養目標存在差異，如專業型研究生主要面向應用領域，其學位論文選題主要來源于國家社會經濟現實需求的應用課題，具有明確的應用價值，體現學生綜合運用所學理論、方法、技術來解決實際問題的能力。論文不是紙上談兵，我們很早就開始注重對學生論文應用性的指導。2009屆有一名碩士研究生簽約某省地質調查院，導師在了解到這一情況后，及時調整了其論文計劃，指導撰寫與該省區域生態地球化學評價項目相關的畢業論文，該生到用人單位后很快適應并勝任了工作，獲得了用人單位的好評。
我們在論文答辯中，除了邀請高水平研究機構的專家參加，也注意吸收相關行業實踐領域具有高級專業技術職務的專家參加，形成應用與學術領域的良好互動。不僅成功應對了當前就業難題，提高了人才培養水平，還提高了學生的核心競爭力。
4.創新精神的培養
同志曾說過“創新是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力”。在我們的研究生培養過程中，除了教學手段的創新外，我們還格外注重培養學生的創新精神。美國、英國、德國和澳大利亞等發達國家的地學教育課程體系主要包括三類課程：基礎課、專業基礎課和綜合研究性課程。國內的高校現在也基本遵循這樣的課程體系。
我們重視科研成果向教育教學轉化，特別注重提升團隊教師的科研能力，間接促進學生創新能力的提高，鼓勵教師把科研成果引進課堂，引進教學實踐的全過程，教學與科研并舉，形成既出成果和效益，又培養人才的良性循環局面。
我們努力營造一種奮發創新的氛圍，譬如，定期地開展一些學術沙龍活動，邀請相關研究領域的專家學者來講學。讓研究生擔綱主講人，介紹研究進展，教師和學生形成良好的互動。將研究生推到舞臺上，給他們充分發揮的空間，讓他們既具備自己獲取知識的能力，又有發現問題解決問題的能力。從這一點上講，學術型和專業型研究生是處于同一個平臺上，培養他們的創新精神。“育才在學校，成才在社會”的理念比較恰當地闡明了地球化學教育在社會中的科學定位。
關鍵詞：沈陽細河；土壤；鎘；污染源；
中圖分類號：X501文獻標識碼： A
為查清全國主要農業區生態地球化學狀況，促進地質工作更加緊密地與社會經濟發展相結合，為國家國土資源科學規劃、管理、保護和利用服務，調查對象涵蓋土壤、水、淺海沉積物等方面的全國范圍內的生態地球化學調查工作自2000年起在各省陸續展開。2003年8月，遼寧省人民政府與中國地質調查局簽約合作開展“遼寧省遼河流域農業地質調查”項目，工作中積累了大量第一手分析數據，為本文開展的研究工作奠定了堅實的基礎。
本次調查系統地采集了細河地區深表層土壤、大氣干濕沉降、灌溉水及農藥化肥等樣品，為全面了解該地區土壤環境質量狀況，調整土地利用，規避生態風險提供較全面的基礎數據。
1研究區概況
研究區位于沈陽市西南部，沿北東－南西方向呈狹長帶狀分布，包括沈陽鐵西區、于洪區和遼中縣部分地區。區內有渾河、細河和縱橫交錯的農用灌渠等天然及人工水系分布。工作區內重要的河流為細河，發源于沈陽市鐵西新區衛工明渠，全長78.2公里。作為沈陽市的內陸河，于1960年開始接納沈陽市內部分工業污水和生活污水排放，由此造成水質污染嚴重，為劣V類水質，而使用流經本區的各個天然水系和人工灌渠灌溉的農田土壤也由此受到嚴重污染，長期食用本地農作物的百姓身體健康也出現異常，沿岸18.3萬居民生活受到影響。
2土壤鎘污染源分析
2.1土壤鎘污染自然源和人為源的區分
土壤中的元素在成因上主要分為自然源和人為源兩大類，為查明細河地區土壤中鎘污染的具體來源，首先需對污染土壤中鎘是自然源還是人為源進行甄別。
元素的自然源主要是指巖石礦物的風化產物，一般情況下，巖石風化是微量元素的主要自然來源，土壤和沉積物中的元素分布與成土母質具有明顯的繼承關系；而元素的人為源比較復雜，一般包括含重金屬的大氣顆粒物或氣溶膠的干濕沉降、工業排污、污灌、污泥、農藥化肥的應用、采礦和冶煉活動及居民生活垃圾等等。
不同物源的元素具有不同的地球化學行為，在元素組合、元素之間的相關性及存在形態等方面均具有明顯差異，這些差異是進行元素來源判斷的基礎和條件，如重金屬元素與主量元素Al、Fe、Mn的相關性即是判斷其物源的重要依據：在自然背景區（均值以下或深層土壤中），鎘元素與 Al＋Fe＋Mn之間表現為略向上傾斜的線性關系（土壤中Cd元素均值為0.13 mg/kg）；而在高于此背景值的異常含量區間內由于外源含量的非協同性輸入，消弱了重金屬元素鎘與與鐵鋁等之間的相關關系，使其線性關系消失（如圖1）。
圖1鎘元素與 Al＋Fe＋Mn相關性圖
通過以上分析可以明顯看出在沈陽細河研究區土壤中鎘元素的污染由人為源引起。
2.2土壤鎘污染來源分析
出現在土壤中的重金屬元素人為源主要有三種途徑，一是含有污染物的大氣干濕沉降；二是施用不純的化肥、農藥；三是污水澆灌。
1、灌溉污水
通過將細河、蒲河、柴河及渾河水體及河流底泥中鎘含量進行對比，分析灌溉水中鎘含量對研究區土壤污染的貢獻大小。
細河是沈陽市鐵西工業區的主要排污渠，全程共布置了7個采樣點，水質類別全部為劣Ⅴ類，水質極差，主要為氨氮、揮發酚嚴重超標，鎘平均含量最高，達0.0015×10-6；蒲河共布置了27個樣點，整體水質極差，有16個采樣點的綜合水質為劣Ⅴ類，污染比較嚴重，已經不適用于農業灌溉，主要超標物質為氨氮、揮發酚，鎘平均含量為0.0009×10-6；柴河共布置了24個采樣點，整體上水質比較好，三分之二的采樣點符合Ⅰ、Ⅱ類水體要求，但由于柴河鉛礦所在支流受鉛礦影響，使其流經柴河鉛礦后的下游段地表水中Pb、Cd等重金屬含量增高，鎘平均含量為0.0008×10-6；渾河布置的采樣點100個，采樣密度較大，渾河流域水體的水質總體很差，綜合分類Ⅰ、Ⅱ類水體樣品只有4個，鎘平均含量為0.0011×10-6。
為進一步確定灌溉用水水系的水質，還配取了河流底積物樣品，底積物可以重現河流曾經排放過的污染物的程度，對于重現灌溉用水河流的污染程度有重要的價值。
分別將細河、蒲河、柴河及渾河底泥中鎘元素含量進行了對比（如圖2），結果顯示：沈陽細河底泥中Cd含量為10.5×10-6，是整個流域河流底泥均值的50倍，并高出流域土壤平均含量的80倍。
圖2河底泥中鎘元素含量對比圖圖3不同污染背景大氣干濕沉降含鎘量柱狀圖
由于河流懸浮物的沉積作用，隨懸浮物遷移的污染物會隨之沉積，因此，河流有很強的凈化能力，越是遠離排污源，水質越好，底積物污染物含量越低。所以本次除統計靠近污水排放較重的城市及礦山段的河流底積物中重金屬元素含量外，還統計了采自引水灌渠中積泥及遠離城市及礦山段的下游河流底泥中鎘元素含量，并與污染段對比。但既便如此，這些底積物中的鎘含量為0.22×10-6，仍高于土壤異常下限值。可見河流污灌是土壤鎘污染的主要污染源之一。
2、大氣干濕沉降
細河地區原以作物種植為主，但由于近年來城市化進程加快，區內會有工業廢氣及礦山粉塵排放，故大氣干濕沉降對鎘重金屬積累的影響不可小視。
在研究區內選取不同污染背景下取得的大氣干濕沉降樣品進行對比，并與整個流域的城市及農田系統平均水平進行了對比（如圖3），結果顯示：靠近廠礦周邊地區的鎘元素年沉降通量均高于細河地區平均水平，且高于整個遼河流域城市及農田系統的平均含量，可見工業城市及廠礦周邊地區工業廢氣及礦山粉塵排放對周圍土壤環境中重金屬積累有一定貢獻。
3、農用化學品
取樣調查過程中發現作物所施用的化肥主要是磷肥。農民種稻時用磷酸二銨作底肥，施用量為40－50公斤／畝。
磷肥用磷礦石加工而成，其中含有多種重金屬元素，磷礦石中約有80%的鎘殘留在磷肥中。鎘是磷肥中高度富集的元素，鎘在磷肥中的平均含量是18 mg/kg，是頁巖平均含量（0.3 mg/kg）的60倍［3］。在農業土壤中，磷肥是鎘的重要來源，澳大利亞和英國的學者研究認為，長期施用磷肥會導致土壤鎘的嚴重積累［4］，有資料顯示四川省白鱔泥耕作土壤連續15年施用磷肥，土壤鎘含量由0.05 mg/kg上升到0.0694 mg/kg［5］。魯如坤等估算我國1989年缺磷耕地因施用磷肥而輸入農田鎘量為0.224－0.336 g/hm2［6］。研究區雖然樣品量不是很大，但肥料樣品不同于土壤，其代表性體現在施用的普遍性，因為當地大多數農田施用這種磷肥，可以認定樣品具有一定的代表性，磷肥也是鎘等重金屬元素污染的主要來源之一。
3結論
1、沈陽細河地區土壤中鎘元素污染是由人為源引起；
2、沈陽細河地區土壤中鎘元素污染源主要有三種：一是污水灌溉，二是大氣降塵，三是磷肥。
參考文獻
關鍵詞:鋯石;年代學;地球化學特征;地質應用
隨著能夠顯示礦物內部復雜化學分區的成像技術和高分辨率的微區原位測試技術的發展和廣泛應用,研究顆粒鋯石等副礦物微區的化學成分、年齡、同位素組成及其地質應用等已成為國際地質學界研究的熱點[1]。鋯石U2Pb法是目前應用最廣泛的同位素地質年代學方法,鋯石的化學成分、Hf和O同位素組成廣泛應用于巖石成因、殼幔相互作用、區域地殼演化的研究等,對地球上古老鋯石的化學成分和同位素的研究是追朔地球早期歷史的有效工具。筆者著重綜述鋯石的化學成分、同位素組成特征及其在地質學中的應用。
1微區原位測試技術
鋯石等副礦物在地質學中的廣泛應用與近年來原位分析測試技術的快速發展密不可分。寫作論文目前已廣泛應用的微區原位測試技術主要有離子探針、激光探針和電子探針等。
1.1離子探針
離子探針(sensitivehighresolutionionmicro-probe,簡稱SHRIMP)可用于礦物稀土元素、同位素的微區原位測試。在目前所有的微區原位測試技術中,SHRIMP的靈敏度、空間分辨率最高(對U、Th含量較高的鋯石測年,束斑直徑可達到8μm),且對樣品破壞小(束斑直徑10～50μm,剝蝕深度<5μm)[2-3],是最先進、精確度最高的微區原位測年方法。其不足之處是儀器成本高,測試費用昂貴,測試時間較長(每測點約需20min)。
2000年,CamecaNanoSIMS50二次離子質譜開始用于對顆粒大小為1～2μm的副礦物進行U-Th-Pb年代學研究。寫作畢業論文NanoSIMS對粒度極細小的副礦物進行定年要以降低精度為代價,且用于U-Th-Pb定年還沒有進行試驗,還未完全估算出其準確度和分析精度,有可能在西澳大利亞大學獲得初步的成功[2,4]。
1.2激光探針
激光剝蝕微探針2感應耦合等離子體質譜儀(la-serablationmicro2probe2inductivelycoupledplas-mamassspectrometry,簡稱LAM2ICPMS),即激光探針技術可實現對固體樣品微區點常量元素、微量元素和同位素成分的原位測定[5]。近年研制成功的多接收等離子質譜(MC-ICPMS)可同時測定同位素比值,該儀器現今已經成為Hf同位素測定的常規儀器[6]。近年來激光探針技術在原位測定含U和含Th副礦物的U-Pb、Pb-Pb年齡或Th-Pb年齡方面進展極快,在一定的條件下可獲得與SHRIMP技術相媲美的準確度和精確度,且經濟、快速(每個測點費時<4min,可以直接在電子探針片內進行分析[5,7-8]);但與SHRIMP相比,激光探針要求樣品數量較大,對樣品破壞大(分析束斑大小一般為30～60μm,剝蝕深度為10～20μm),其空間分辨率和分析精度一般低于SIMS、SHRIMP[1,9210]。
1.3電子探針、質子探針、X射線熒光探針
電子探針(electronprobeX-raymicroanalysis,簡稱EPMA)、質子探針(protoninducedX-rayemissionmicro-probe,簡稱PIXE)和X射線熒光探針(X-rayfluorescenceprobe,簡稱XRF)均屬微區化學測年技術。其優點是可以直接在巖石探針片上進行測定,不破壞樣品,保留了巖石的原始結構,樣品制備方便,便于實現原地原位分析,與同位素定年相比,價格低廉,分析快速;其缺點是不能估計平行的U-Pb衰變體系的諧和性[1,11],且由于化學定年不需進行普通鉛的校正,容易導致過高估計年輕獨居石、鋯石等礦物的年齡[12]。
電子探針測定鋯石的Th-U-全Pb化學等時線年齡方法(chemicalTh2U2totalPbisochronmeth-od,簡稱CHIME)的優點是空間分辨率高達1～5μm,可進行年齡填圖[5,8],可進行鋯石和獨居石、磷釔礦、斜鋯石等富U或富Th副礦物年齡的測定[11,13215];缺點是因對Pb的檢出限較低而導致測年精度偏低,不能用于年齡小于100Ma的獨居石等礦物的定年。
質子探針是繼電子探針之后發展起來的、一種新的微束分析技術,能有效地進行微區微量元素、痕量元素的分析,近年來用于測定獨居石的U-Th-Pb年齡,其分析原理與電子探針相似。對EPMA無能為力的、小于100Ma的獨居石年齡的測定,PIXE具有明顯的優勢[5,8]。
此外,近年逐步改進的X射線熒光探針在測定年輕獨居石年齡方面具有較大的優勢。在分析束斑為40～60μm、使用單頻X射線的條件下,Pb的檢出限可達10×10-6,對于年齡為數十百萬年甚至是15Ma的年輕獨居石,可獲得與ICP-MS同位素定年相近的結果,XRF化學定年的精度和分辨率大大高于EMPA,但在相同空間分辨率的情況下,XRF化學年齡與同位素年齡測定的比較有待進一步研究。其另一優勢是儀器成本較低,裝置簡單,易于組建和操作。但由于XRF的空間分辨率較低,因此不適于分析內部具有不均一年齡分區的、粒度小的獨居石[12,16]。
盡管微區原位測試技術給出了重要的、空間上可分辨的年齡信息,但在精確度、準確度方面仍無法與傳統的同位素稀釋熱電質譜技術(ID-TIMS)相比。寫作碩士論文在副礦物不存在繼承性(如對幔源巖石、隕石等中的鋯石進行定年)的情況下,ID-TIMS仍得到廣泛使用。
2鋯石U-Th-Pb同位素年代學
2.1鋯石U-Th-Pb同位素體系特征及定年進展
由于鋯石具有物理、化學性質穩定,普通鉛含量低,富含U、Th[w(U)、w(Th)可高達1%以上],離子擴散速率很低[17],封閉溫度高等特點,因此鋯石已成為U-Pb法定年的最理想對象[1]。
雖然鋯石通常能較好地保持同位素體系的封閉,但在某些變質作用或無明顯地質作用過程中亦可能丟失放射性成因鉛,使得其t(206Pb/238U)和t(207Pb/235U)兩組年齡不一致。造成鋯石中鉛丟失的一個最主要原因是鋯石的蛻晶化作用;此外,部分重結晶作用也是導致鋯石年齡不一致的又一原因[18-19]。
鋯石內部經常出現復雜的分區,每一區域可能都記錄了鋯石所經歷的結晶、變質、熱液蝕變等復雜的歷史過程[20-21]。因此,在微區分析前,詳細研究鋯石的形貌和內部結構對解釋鋯石的U2Pb年齡、微區化學成分和同位素組成的成因至關重要。只有對同一樣品直接進行結構和年齡的同步研究,才能得到有地質意義的年齡。利用HF酸蝕刻圖像、陰極發光圖像(cathodoluminescence,簡稱CL)和背散射電子圖像(back2scatteredelectronimage,簡稱BSE)技術可觀察鋯石內部復雜的結構[20]。
近年來,鋯石年代學研究實現了對同一鋯石顆粒內部不同成因的鋯石域進行微區原位年齡分析,提供了礦物內部不同區域的形成時間,使人們能夠獲得一致的、清楚的、容易解釋的地質年齡,目前已經能夠對那些記錄在鋯石內部的巖漿結晶作用、變質作用、熱液交代和退變質作用等多期地質事件進行年齡測定,從而建立起地質過程的精細年齡框架。
例如,變質巖中鋯石的結構通常非常復雜,對具有復雜結構鋯石的定年可以得到鋯石不同結構區域的多組年齡,這些年齡可能分別對應于鋯石寄主巖石的原巖時代、變質事件時間(一期或多期)及源區殘留鋯石的年齡等。對這些樣品中鋯石的多組年齡如何進行合理的地質解釋,是目前鋯石U-Pb年代學研究的重點和難點[21],而明確不同成因域的鋯石與特定p-T條件下生長的、不同世代礦物組合的產狀關系是合理解釋的關鍵。吳元保等[21]的研究表明,鋯石的顯微結構、微量元素特征和礦物包裹體成分等可以對鋯石的形成環境進行限定,從而為鋯石U-Pb年齡的合理解釋提供有效的制約。目前對變質巖中鋯石、獨居石等礦物定年的主要方法是先從巖石中分選出測年用的單礦物,然后用環氧樹脂固定并拋光制成靶,再進行微形貌觀察和年齡的原位測定。但這樣往往破壞了待測礦物與特定地質事件的原始結構關系。為此,陳能松等[8]提出了原地原位測年的工作思路,即利用各種微區原位測試技術直接測定巖石薄片中與特定溫壓條件下生長的不同世代礦物組合、產狀關系明確的鋯石和獨居石等富U-Th-Pb的副礦物在不同成因域的年齡,從而將精確的年齡結果與特定的變質事件或變質反應聯系起來。
2.2鋯石微區定年的示蹤作用
火成巖中耐熔的繼承鋯石可以保持U-Pb同位素體系和稀土元素(REE)的封閉,從而包含了關于深部地殼和花崗巖源區的重要信息[22-23],可用于花崗巖物源和基底組成的示蹤。寫作職稱論文筆者在研究江西九嶺花崗巖中的鋯石時,發現部分鋯石邊部發育典型的巖漿成因的環帶,其中心具有熔融殘余核(圖1)。SHRIMP分析表明,這2部分的年齡組成有明顯的差別,環帶部分的年齡約為830Ma,而核部的年齡集中在1400～1900Ma,核部年齡可能代表花崗巖源巖的鋯石組成年齡。
deleRosa等[23]通過研究葡萄牙境內歐洲Variscan造山帶縫合線兩側的花崗閃長巖、星云巖中繼承鋯石的稀土元素和U2Pb同位素特征,發現這2組鋯石無論是在年齡譜上還是在REE組成上,均存在明顯差異,說明它們來源不同,即這2個地區深部地殼的物質組成(基底)不同。
近年來,隨著LA-ICP-MS技術的發展,沉積巖中碎屑鋯石的年齡譜分析廣泛應用于沉積巖源區物質成分組成和地殼演化的研究[24-27]。通過對比盆地沉積物中鋯石的U-Pb年齡譜和盆地毗鄰山脈出露巖體的年齡,可以了解某一沉積時期沉積物源區的多樣性及盆地不同時期物源性質的變化特征。該方法同時還可估算地層的最大沉積年齡。3鋯石化學成分特征及其在巖石成因中的應用
通常,在組成鋯石的總氧化物中,w(ZrO2)占67.2%、w(SiO2)占32.8%,w(HfO2)占0.5%～2.0%,P、Th、U、Y、REE常以微量組分的形式出現。由于Y、Th、U、Nb、Ta等離子半徑大、價態高,寫作留學生論文使得它們不能包含在許多硅酸鹽造巖礦物中,趨向于在殘余熔體中富集,而鋯石的晶體結構可廣泛容納不同比例的稀土元素,因此鋯石成為巖石中U、Th、Hf、REE的主要寄主礦物[1,28231]。稀土元素和一些微量元素是限定源巖性質和形成過程最重要的指示劑之一,鋯石中的離子擴散慢,因此鋯石中的稀土元素分析結果可為它們的形成過程提供重要的地球化學信息。
3.1鋯石中的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值
大量的研究[21,28]表明,不同成因的鋯石有不同的w(Th)、w(U)及w(Th)/w(U)比值:巖漿鋯石的w(Th)、w(U)較高,w(Th)/w(U)比值較大(一般大于014);變質鋯石的w(Th)、w(U)低,w(Th)/w(U)比值小(一般小于011)。但也有例外情況,有些巖漿鋯石就具有較低的w(Th)/w(U)比值(可以小于0.1),部分碳酸巖樣品中的巖漿鋯石則具有異常高的w(Th)/w(U)比值(可以高達10000)[21,28],所以,僅憑鋯石的w(Th)/w(U)比值有時并不能有效地鑒別巖漿鋯石和變質鋯石。
3.2鋯石微量元素、稀土元素特征及其應用
鋯石的稀土元素特征研究主要用于判斷其寄主巖石的成因類型,但巖漿鋯石的微量元素特征是否能判斷寄主巖石的類型目前還存在較大的爭議[21]。而一些變質巖(如麻粒巖)中的變質鋯石可以具有較高的w(Th)/w(U)比值[21]。
Hoskin等[29-30]認為,雖然幔源巖石中的鋯石與殼源巖石中的鋯石在REE含量及稀土配分模式上具有明顯差別,但并未發現不同成因的殼源巖石中鋯石的REE特征存在系統差異,它們具有非常類似的REE含量和稀土配分模式,目前對殼源鋯石REE組成如此相似的原因并不清楚。
Belousova等[28,31]的研究結果表明,鋯石中的稀土元素豐度對源巖的類型和結晶條件很敏感。從超基性巖基性巖花崗巖,鋯石中的稀土元素豐度總體升高。鋯石的w(REE)在金伯利巖中一般低于50×10-6,在碳酸鹽巖和煌斑巖中可達600×10-6～700×10-6,在基性巖中可達2000×10-6,寫作英語論文而在花崗質巖石和偉晶巖中可高達百分之幾。這種趨勢反映了巖漿的分異程度。
正長巖中鋯石具有正Ce異常、負Eu異常和中等富集重稀土元素(HREE);花崗質巖石中鋯石明顯負Eu異常、無Ce異常,無明顯HREE富集;碳酸巖中鋯石無明顯的Ce、Eu異常,輕、重稀土元素分異程度變化較大;鎂鐵質火山巖中鋯石的輕、重稀土元素分異明顯;金伯利巖中鋯石無明顯的Eu、Ce異常,輕、重稀土元素分異程度不明顯[28,31](圖2)。大部分地球巖石中鋯石的HREE比LREE相對富集,顯示明顯的正Ce異常、小的負Eu異常;而隕石、月巖等地外巖石中鋯石則具強的Eu虧損、無Ce異常[28]。Belousova等[28]建立了通過鋯石的微量元素對變化圖解和微量元素的質量分數來判別不同類型的巖漿鋯石的統計分析樹形圖解。
與巖漿鋯石相比,變質鋯石HREE的富集程度相對LREE的變化較大。巖漿鋯石具有明顯的負Eu異常,形成于有熔體出現的變質鋯石具有與巖漿鋯石類似的特征:富U、Y、Hf、P,REE配分模式陡,正Ce異常、負Eu異常。但變質鋯石的w(Th)/w(U)比值低(<0.1),這是區別于巖漿鋯石的惟一的化學特征。在變質過程中,鋯石是否發生了重結晶以及結晶過程中是否有流體或熔體的參與,都會顯著影響鋯石稀土元素組分的變化[32]。
變質增生鋯石的稀土元素特征除與各個稀土元素進入鋯石晶格的能力大小有關外,還與鋯石同時形成的礦物種類有關(如石榴石、長石、金紅石等),這些礦物的存在與否對變質作用的條件(如榴輝巖相、麻粒巖相和角閃巖相等)有重要的指示意義,鋯石的REE組成可反映鋯石母巖的變化,至少在某些情況下反映了鋯石與其他礦物如石榴石(稀土元素總量低、虧損HREE)[32-35]或長石(負Eu異常)[32,36-37]、金紅石[34]的共生情況。
變質增生鋯石的微量元素特征不僅受與鋯石同時形成的礦物種類的影響,而且還與其形成時環境是否封閉有關。在“封閉”的榴輝巖相的體系中,REE的供應有限,由于石榴石是榴輝巖中富集HREE的礦物,固相線下石榴石的形成會使熔體虧損HREE;而在開放環境中,石榴石的形成并不能引起局部環境HREE質量分數的改變,這種條件下與石榴石共生的鋯石就不會出現HREE的相對虧損。因此,HREE的相對虧損與否并不能直接用來判別變質鋯石是否與富集HREE的石榴石同時形成[21]。
鋯石微區的稀土元素分析與微區定年、鋯石中的包裹體研究相結合能夠較好地限定鋯石的形成環境,可以將鋯石的形成與變質條件聯系起來,從而將變質過程中的p-T-t有效地聯系在一起,在造山帶研究中用于追溯超高壓變質巖的形成過程[21,36-38]。4鋯石同位素的地質應用
4.1鋯石的Lu2Hf同位素
Lu與Hf均為難熔的中等2強不相容性親石元素,這與Sm-Nd體系類似,因此Hf同位素示蹤的基本原理與Nd同位素相同。
Hf與Zr呈類質同象存在于鋯石的礦物晶格中,相對其他礦物,鋯石中w(Hf)高[w(HfO2)≈1%],這為獲取高精度的Hf同位素比值數據提供了保障;同時其w(Lu)/w(Hf)值極低[w(176Lu)/w(177Hf)n0.01][39-40],由176Lu衰變形成的176Hf比例非常低,對鋯石形成后的Hf同位素組成的影響甚微,這樣鋯石的Hf同位素組成基本上代表了鋯石結晶時的初始Hf同位素組成。加上鋯石化學性質穩定,具有很高的Hf同位素封閉溫度,即使經歷了麻粒巖相等高級變質作用也能很好地保留初始Hf同位素組成,因此鋯石中的Hf非常適合于巖石成因的Hf同位素研究[41-42]。Lu-Hf同位素體系本身所具有的高于Sm-Nd同位素體系的封閉溫度及鋯石特有的抗風化能力,使得鋯石成為研究太古宙早期地殼的理想研究對象。
近年來,一些作者應用鋯石的Hf同位素原位測試成功地解決了太古宙早期是否存在超虧損地幔的問題。在太古宙的Sm-Nd同位素研究中,部分太古宙早期巖石(年齡約為3.8Ga)具有較高的ε(Nd)值[ε(Nd)≈+4][43-44],似乎顯示當時地球發生過極大規模的殼幔分異作用,并出現地幔的極度虧損。通過鋯石Lu2Hf研究發現,高ε(Nd)t值的樣品并未顯示高的ε(Hf)t值,同一時期不同地質單元的太古宙巖石中的鋯石具有十分相近的ε(Hf)t值,這表明由Nd同位素確定的極度虧損地幔,是由于Sm-Nd同位素體系開放造成的假象[45-48]。
沉積巖中碎屑鋯石的REE特征及其原位的U-Pb年齡、Hf同位素組成測定已被作為研究沉積物母巖以及地殼演化的強有力工具[25,42,49]。
在巖石由多種組分構成、而其Nd同位素數據只有一個的情況下,可以通過多組鋯石的Hf同位素來認識其演化過程。
鋯石微區年齡、稀土元素的測定與Hf同位素研究相結合,是示蹤殼幔相互作用、研究區域大陸地殼增長的有力工具[50-51]。如鄭建平等[51]對玄武巖中麻粒巖捕虜體的鋯石進行了年齡、REE、Hf同位素分析,探討了早元古代華北克拉通的形成和殼幔相互作用。
由于性質不同的巖石的Hf同位素組成可能存在一定的差別,物理條件或結晶途徑也可能改變礦物的化學成分,但不會影響Hf同位素組成。如果鋯石在生長過程中不僅存在化學成分和晶體形貌上的變化,而且還伴隨了Hf同位素組成的變化,則說明有來源明顯不同的巖漿發生了化學混合。這為研究巖漿作用過程中不同組分的混入提供了重要途徑。寫作工作總結對于一個由多種組分構成的巖石樣品,巖漿巖中形態不同的鋯石晶體及同一鋯石內部不同環帶均記錄了不同組分的巖漿相互作用的過程,因此通過多組鋯石和同一鋯石顆粒內不同環帶的Hf同位素研究,可追蹤巖體的結晶歷史,獲得巖漿演化的信息。
Griffin等[52]通過對華南平潭和桐廬I型花崗巖體中鋯石的Hf同位素研究,發現不同生長階段的鋯石的Hf同位素組成不同,且它們的微量元素組成也存在差異[53],揭示這2個I型花崗巖體在形成過程中有多于2種不同來源的巖漿發生了混染。雖然化學混合(mixing)使巖體中不同類型的巖石具有類似的Sr、Nd同位素組成,但鋯石卻像“錄音機”一樣記錄了不同巖漿產生和相互作用的細節。
汪相等[54]利用鋯石中的Hf同位素探討了幔源巖漿對過鋁花崗巖成因的制約。華南過鋁花崗巖在巖相學和巖石化學上充分顯示了殼源的基本特征,且在這些花崗巖體中很少見到地幔巖漿侵入形成的淬冷包體或基性巖脈,故它們的成因無法與地幔活動聯系起來。鋯石顆粒內部的多階段生長的環帶,記錄了巖漿形成和冷凝過程中的物理化學信息。因此對顆粒內部不同環帶的同位素原位分析可以直接揭示中下地殼花崗質巖漿形成過程的復雜性和巖漿性質的演化,這些現象很難在野外觀察到,通過全巖同位素分析也難以檢測出來,而鋯石中的Hf同位素特征卻可以有效地揭示幔源巖漿對花崗巖形成的貢獻。
由于鋯石中的Hf很難與巖石外部的Hf發生交換,因此,除Hf同位素組成本身可以作為地球化學的示蹤劑外,還可通過對鋯石Hf同位素的研究來解譯導致鋯石U2Pb年齡不一致的原因。對于重結晶的鋯石,如果體系在鋯石結晶前后在成分上未發生明顯變化,則其鋯石的同位素組成符合單體系的線性演化規律;但如果有外來Hf的加入,則會形成年輕的、Hf同位素組成明顯不同的增生鋯石。基于同樣的原因,鋯石的Hf同位素組成能夠指示鋯石的U-Pb體系是否、何時發生了重置,因而在解釋下地殼、地幔來源的高級變質巖的鋯石年齡時幫助很大[55]。
4.2鋯石的氧同位素
由于地殼物質與地幔物質的氧同位素組成存在差異,因此氧同位素可以很好地示蹤殼幔的相互作用。此外,氧同位素是一種敏感的、示蹤地殼中的流體和固體相互作用的、依賴于溫度的示蹤劑,巖漿巖的氧同位素比值對那些經歷了低溫水2巖反應的物質混染尤其敏感,這些物質可能曾經與大氣水、沉積物及與那些曾經和大氣水發生蝕變的巖石發生了相互作用,因此氧同位素是示蹤巖漿來源的最有效的工具之一[56]。
高溫下鋯石和巖漿的同位素分餾很小,鋯石的氧同位素組成基本上反映了鋯石形成時巖漿的氧同位素特征[57]。研究表明鋯石中的氧同位素擴散很慢,氧擴散的有效封閉溫度≥700°C[58-59],其氧同位素組成不像其他礦物那樣易受高溫變質、熱液蝕變的影響而發生變化[59-60],即使巖石經歷了麻粒巖相的變質作用,巖漿鋯石也能在干的巖石中保留巖漿氧同位素的初始比值[57]。
正常地幔的δ(18O)約為5‰,源于地幔的巖石表現出接近該值的、均一的氧同位素比值(該值被認為是正常地幔火成巖的比值)。在高溫條件下鋯石與正常地幔巖石達到平衡時的δ(18O)=5.3‰±0.3‰[61]。幔源巖漿分異出的火成巖結晶的鋯石δ(18O)接近正常地幔的δ(18O)[61262]。研究表明,鋯石的δ(18O)是巖漿物質來源的良好示蹤劑。通過鋯石氧同位素分析,可以判斷結晶出鋯石的巖漿是直接來自地幔還是來自經過地殼循環的物質[56,60-63]。
如果巖漿的氧同位素比值低于正常地幔值,通常認為巖漿的產生是與發生了熱液蝕變的地殼巖石有關,這些巖石可能是洋殼巖石與高溫海水或者陸殼巖石與大氣降水發生了高溫熱液蝕變的結果[64-66]。但如果巖漿鋯石的δ(18O)明顯高于正常值,則說明巖漿來源于曾經歷低溫水2巖交換的巖石的部分熔融或巖漿在形成過程中有表殼物質的加入[56,67-68]。
鋯石的氧同位素分析為研究花崗質巖石的成因和巖漿系統的演化提供了新的方法[60-61,69]。在巖漿演化過程中,如果體系是封閉的,且同位素分餾達到平衡(此假設在大多數情況下都成立),那么從基性-酸性的巖漿結晶的鋯石的δ(18O)應該相同;但如果發生了同化混染,則鋯石從內到外的生長區往往記錄了巖漿成分的變化。分析各組鋯石或同一鋯石顆粒不同區域的氧同位素,可為巖漿的同化混染、不同來源的巖漿混合的定量化研究提供信息,也有助于深入認識巖漿的期次問題。
如能對鋯石的U-Pb年齡和氧同位素組成以及REE進行同步測定,就有可能把氧同位素組成特征與某階段年齡相聯系,對具有復雜地質歷史的巖石的成因環境進行限定。將鋯石的氧同位素與U-Pb年齡(必要時進行REE分析)原位測定相結合是鋯石的氧同位素研究的發展趨勢。
近年來,一些學者對澳洲JackHills地區的古老碎屑鋯石進行了微區離子探針U2Pb年齡和氧同位素組成的研究,獲得了目前已知的最古老的鋯石單顆粒年齡(4.4Ga),其δ(18O)為7.4‰～5.0‰,比地幔值高,暗示著巖漿混染和高δ(18O)物質的重熔,這些高δ(18O)的物質可能是沉積物或低溫水2巖反應的熱液蝕變巖石,表明有上地殼物質參與的巖漿過程最早可追溯到4.4Ga前。這些鋯石的氧同位素組成表明,地球在4.4Ga前就可能存在水圈,地球的表面溫度在地核和月球形成后不到100Ma的時間里就已冷卻到允許液體水存在的溫度[56,67,69]。
陳道公等[65]、鄭永飛等[66]分別對大別2蘇魯超高壓變質巖中的鋯石進行了U-Pb和氧同位素微區原位分析,發現即使在榴輝巖相高級變質作用中,鋯石仍基本保存了原巖中鋯石的氧同位素特征,其中原巖年齡為0.7～0.8Ga的變質巖中鋯石的δ(18O)明顯低于地幔平均值,表明其形成時巖漿源區明顯有大氣降水的加入,這可能與新元古代華南Rodinia超大陸的裂解和全球的雪球事件有關。
5結語
鋯石的結構和成分記錄了巖石所經歷的復雜地質過程。對內部結構復雜的鋯石進行同位素和化學成分的微區原位分析,必須在對其內部結構進行詳細研究的基礎上進行。
由于幔源鋯石和殼源巖漿鋯石的化學組成存在較明顯的區別,因而容易區分,但利用殼源巖漿鋯石的微量元素、稀土元素特征識別其寄主巖石的類型還有待于成因明確的鋯石微區原位測試數據的積累,因為目前用于建立“判別樹”的數據比較有限,且有些數據的來源不太明確。此外,在原始成因產狀不清楚的情況下(如碎屑鋯石),變質鋯石和巖漿鋯石的區分除利用w(Th)/w(U)比值外,能否通過其他的微量元素、稀土元素的比值或圖解來有效區分,這方面的研究目前報道較少。
分別對鋯石顆粒中的不同區域進行年代學、化學組成、Hf或O同位素進行原位分析,可以提供有關巖石成因的豐富信息,而這些信息的提取依賴于分析儀器和分析技術的進步。雖然現在的測試技術已實現了礦物的微區原位測試,但分析儀器的空間分辨率不夠高(目前鋯石REE、O、Hf同位素微區測定的束斑直徑一般為20～40μm),且鋯石顆粒一般較小,尤其是變質巖中變質增生或變質重結晶部分的鋯石,或者是記錄了幾個期次巖漿活動的巖漿鋯石,每一次地質作用形成的生長區域可能較小(<10μm),致使很多重要的信息無法提取。隨著原位測試技術的進一步發展,對鋯石內部不同結構域地球化學特征的研究將提供更多、更詳細、有關巖石成因的重要信息。參考文獻:
[1]PoitrassonF,HancharJM,SchalteggerU.TheCurrentStateofAccessoryMineralResearch[J].ChemicalGeology,2002,191:3-24.
[2]DavisDW,WilliamsIS,KroghTE.HistoricalDevelopmentofZirconGeochronology[J].ReviewsinMineralogy&Geochem-istry,2003,53:145-173.
[3]IrelandTR,WilliamsIS.ConsiderationsinZirconGeochronol-ogybySIMS[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:215-227.
[4]RasmussenB.RadiometricDatingofSedimentaryRocks:TheApplicationofDiageneticXenotimeGeochronology[J].Earth-ScienceReviews,2005,68:197-243.
[5]王勤燕,陳能松,劉嶸.U2Th2Pb副礦物的原地原位測年微束分析方法比較與微區晶體化學研究[J].地質科技情報,2005,24(1):7-13.
[6]李獻華,梁細榮,韋剛健,等.鋯石Hf同位素組成的LAM-MC-ICPMS精確測定[J].地球化學,2003,32(1):86-90.
[7]梁細榮,李獻華,劉永康.激光探針等離子體質譜法(LAM-ICPMS)用于年輕鋯石U2Pb定年[J].地球化學,2000,29(1):1-5.
[8]陳能松,孫敏,王勤燕,等.原地原位定年技術工作思路探討———中深變質巖區精細變質年代學格架的建立[J].地質科
技情報,2003,22(2):1-5.
[9]HornI,RudnickRL,McDonoughWF.PreciseElementalandIsotopeRatioMeasurementbySimultaneousSolutionNebu-lisationandLaserAblation-ICP-MS:ApplicationtoU-PbGeo-chronology[J].ChemicalGeology,2000,164:281-301.
[10]Kos∨lerJ,SylvesterPJ.PresentTrendsandtheFutureofZir-coninGeochronology:LaserAblationICPMS[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:243-275.
[11]CatlosEJ,GilleyLD,HarrisonTM.InterpretationofMona-ziteAgesObtainedviainSituAnalysis[J].ChemicalGeology,2002,188:193-215.
[12]ScherrerNC,EngiM,BergerA,etal.NondestructiveChemi-calDatingofYoungMonaziteUsingXRF-:ContextSensitiveMicroanalysisandComparisonwithTh-PbLaser-AblationMassSpectrometricData[J].ChemicalGeology2002,191:243-255.
[13]GeislerT,SchleicherH.ImprovedU2Th2TotalPbDatingofZirconsbyElectronMicroprobeUsingaSimpleNewBack-groundModelingProcedureandCaasaChemicalCriterionofFluid-in-DucedU-Th-PbDiscordanceinZircon[J].ChemicalGeology,2000,163:269-285.
[14]FrenchJE,HeamanLM,ChackoT.FeasibilityofChemicalU-Th-TotalPbBaddeleyiteDatingbyElectronMicroprobe[J].ChemicalGeology,2002,188:85-104.
[15]AsamiM,SuzukiK,GrewES.ChemicalTh-U-TotalPbDat-ingbyElectronMicroprobeAnalysisofMonazite,XenotimeandZirconfromtheArcheanNapierComplex,EastAntarcti-
ca:EvidenceforUltra-High-TemperatureMetamorphismat2400Ma[J].PrecambrianResearch,2002,114:249-275.
[16]EngiM,CheburkinAK,K¨oppelV.NondestructiveChemicalDatingofYoungMonaziteUsingXRF1:DesignofaMini-Probe,AgeDataforSamplesfromtheCentralAlps,andCom-
parisontoU-Pb(TIMS)Data[J].ChemicalGeology2002,191:225-241.
[17]CherniakDJ,WatsonEB.DiffusioninZircon[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:112-139.
[18]MezgerK,KrogstadEJ.InterpretationofDiscordantU-PbZir-conAges:AnElevation[J].J.Metamorph.Geol.,1997,15:127-140.
[19]陳道公,李彬賢,夏群科,等1變質巖中鋯石U2Pb計時問題評述———兼論大別造山帶鋯石定年[J].巖石學報,2001,17(1):129-138.
[20]CorfuF,HancharJM,HoskinPWO,etal.AtlasofZirconTextures[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,
53:469-495.
[21]吳元保,鄭永飛.鋯石成因礦物學研究及其對U-Pb年齡解釋的制約[J].科學通報,2004,49(16):1589-1604.
[22]KeayS,SteeleD,CompstonW.IdentifyingGraniteSourcesbySHRIMPU-PbZirconGeochronology:AnApplicationtotheLachlanFoldbelt[J].Contrib.Mineral.Petrol.,1999,137:323-341.
[23]delaRosaJD,JennerGA,CartroA.AStudyofInheritedZir-consinGranitoidRocksfromtheSouthPortugueseandOssa-MorenaZones,IberianMassif:SupportfortheExoticOriginoftheSouthPortugueseZone[J].Tectonophysics,2002,353:245-256.
[24]BruguierO,LanceletJR.U-PbDatingonSingleDetritalZir-conGrainsfromtheTriassicSongpan-GanzeFlysch(CentralChina):ProvenanceandTectonicCorrelations[J].EPSL,
1997,152:217-231.
[25]KnudsenTL,GriffinWL,HartzEH,etal.In2situHafniumandLeadIsotopeAnalysesofDetritalZirconsfromtheDevoni-anSedimentaryBasinofNEGreenland:ARecordofRepeatedCrustalReworking[J].Contrib.Mineral.Petrol.,2001,141:83-94.
[26]FedoCM,SircombeKN,RainbirdRH.DetritalZirconAnaly-sisoftheSedimentaryRecord[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:277-298.
[27]李任偉,萬渝生,陳振宇,等.根據碎屑鋯石SHRIMPU-Pb測年恢復早侏羅世大別造山帶源區特征[J].中國科學:D輯,2004,34(4):320-328.
[28]BelousovaEA,GriffinWL,O’ReillySY,etal.IgneousZir-con:TraceElementCompositionasanIndicatorofSourceRockType[J].Contrib.Mineral.Petrol.,2002,143:602-622.
[29]HoskinPWO,IrelandTR.RareEarthElementChemistryofZirconanditSavesasaProvenanceIndicator[J].Geology,2000,28:627-630.
[30]HoskinPWO,SchalteggerU.TheCompositionofZirconandIgneousandMetamorphicPetrogenesis[J].ReviewsinMiner-alogy&Geochemistry,2003,53:27-62.
[31]BelousovaEA,GriffinWL,PearsonNJ.TraceElementCom-positionandCatholuminescencePropertiesofSouthernAfRicanKimberliticZircons[J].Mineral.Mag.,1998,62:355-366.
[32]RubattoD.ZirconTraceElementGeochemistry:PartitioningwithGarnetandtheLinkBetweenU-PbAgesandMetamor-phism[J].ChemicalGeology,2002,184:123-138.
[33]SchalteggerU,FanningCM,GüntherD,etal.Growth,Annea-lingandRecrystallizationofZirconandPreservationofMona-ziteinHigh-GradeMetamorphism:ConventionalandIn-situU-PbIsotope,CathodoluminescenceandMicrochemicalEvidence[J].ContributionstoMineralogyandPetrology,1999,134:186-201.
[34]吳元保,陳道公,夏群科,等.大別山黃鎮榴輝巖鋯石的微區微量元素分析:榴輝巖相變質鋯石的微量元素特征[J].科學通報,2002,47(11):859-863.
[35]吳元保,陳道公,夏群科,等.大別山黃土嶺麻粒巖中鋯石LAM-ICP-MS微區微量元素分析和Pb-Pb定年[J].中國科學:D輯,2003,33(1):20-28.
[36]LiatiA,GebauerD.ConstrainingtheProgradeandRetrogradep-T-tofEoceneHPRocksbySHRIMPDatingofDifferentZirconDomains:InferredRatesofHeating,Burial,Coolingand
ExhumationforCentralRhodope,NorthernGreece[J].Contri-butionstoMineralogyandPetrology,1999,135:340-354.
[37]RubattoD,WilliamsIS,BuickIS.ZirconandMonaziteRe-sponsetoProgradeMetamorphismintheReynoldsRange,CentralAustralia[J].ContributionstoMineralogyandPetrol-ogy,2001,140:458-468.
[38]HermannJ,RubatttoD,KorsakovA.MultipleZirconGrowthDuringFastExhumationofDiamondiferous,DeeplySubductedContinentalCrust(KokchetavMassif,Kazakhstan)[J].Contri-butionstoMineralogyandPetrology,2001,141:66-82.
[39]凌文黎,程建萍.Lu2Hf同位素體系對若干基礎地質問題的新制約(之一)———地球早期演化[J].地質科技情報,1999,18(1):79-84.
[40]李獻華,梁細榮,韋剛健,等.鋯石Hf同位素組成的LAM-MC-ICPMS精確測定[J].地球化學,2003,32(1):86-90.
[41]AndersenT,GriffinWL,PearsonNJ.CrustalEvolutionintheSWPartoftheBalticShield:TheHfIsotopeEvidence[J].JournalofPetrology,2002,43(9):1725-1747.
[42]GriffinWL,BelousovaEA,SheeSR,etal.ArcheanCrustalEvolutionintheNorthernYilgarnCraton:U2PbandHfIso-topeEvidencefromDetrialZircons[J].PrecambrianResearch,2004,131:231-282.
[43]BennetVC,NutmanmAP,McCullochMT.NdIsotopicEvi-denceforTransient,HighlyDepletedMantleReservoirsintheEarlyHistoryoftheEarth[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1993,119:299-317.
[44]McCullochMT,BennetVC.ProgressiveGrowthoftheEarth’sContinentalCrustandDepletedMantle:GeochemicalCon-straints[J].Geochim.Cosmochim.Acta,1994,58:4717-4738.
[45]VervoortJD,PatchettPJ,GehrelsGE,etal.ConstraintsontheEarlyEarthDifferentiationfromHafniumandNeodymiumIsotopes[J].Nature,1996,379:624-627.
[46]VervoortJD,Blichert-ToftJ.EvolutionoftheDepletedMan-tle:HfIsotopeEvidencefromJuvenileRocksThroughTime[J].Geochim.Cosmochim.Acta,1999,63:533-556.
[47]AmelinY,LeeDC,HallidayAN,etal.NatureoftheEarth’sEarliestCrustfromHafniumIsotopesinSingleDetrialZircons[J].Nature,1999,399:252-255.
[48]AmelinY,LeeDC,HallidayAN.Early2MiddleArchenCrustalEvolutionDeducedfromLu-HfandU2PbIsotopicStudiesofSingleZirconGrains[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:4205-4225.
[49]BodetF,Sch¨arerU.EvolutionoftheSE2AsianContinentfromU-PbandHfIsotopesinSingleGrainsofZirconandBaddeley-itefromLargeRivers[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:2067-2091.
[50]GriffinWL,PearsonNJ,BelousovaE,etal.TheHfIsotopeCompositionofCratonicMantle:LAM2MC2ICPMSAnalysisofZirconMegacrystsinKimberlites[J].Geochim.Cosmochim.Acta,2000,64:133-147.
[51]鄭建平,路鳳香,余淳梅,等.漢諾壩玄武巖中麻粒巖捕虜體鋯石Hf同位素、U2Pb定年和微量元素研究:華北下地殼早期演化的記錄[J].科學通報,2004,49(4):375-383.
[52]GriffinWL,WangX,JacksonSE,etal.ZirconChemistryandMagmaMixing,SEChina:In-situAnalysisofHfIsotopes,TongluandPingtanIgneousComplexes[J].Lithos,2002,61:237-269.
[53]WangX,O’ReillySY,GriffinWL,etal.MorphologyandGeo-chemistryofZirconsfromLateMesozoicIgneousComplexes,SEChina[J].Mineral.Mag.,2002,66:235-251.
[54]汪相,GriffinWL,王志成,等.湖南丫江橋花崗巖中鋯石的Hf同位素地球化學[J].科學通報,2003,48(4):379-382.
[55]KinnyPD,MaasR.Lu2HfandSm-NdIsotopeSystemsinZir-con[J].ReviewsinMineralogy&Geochemistry,2003,53:327-341.
[56]PeckWH,ValleyJW,WildeSA,etal.OxygenIsotopeRatiosandRareEarthElementsin3.3to4.4GaZircons:IonMicro-probeEvidenceforHignδ(18O)ContinentalCrustandOceansintheEarlyArchean[J].Geochem.Cosmochim.Acta,2001,65:4215-4229.
[57]KingEM,BarrieCT,ValleyJW.HydrothermalAlterationofOxygenIsotopeRatiosinQuartzPhenocrysts,KiddCreekMine,Ontario:MagmaticValuesarePreservedinZircons[J].
Geology,1997,23:1079-1082.
[58]ValleyJW,ChiarenelliJR,McLellandJM.OxygenIsotopeGeochemistryofZircon[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1994,126:187-206.
[59]WatsonEB,CherniakDJ.OxygenDiffusioninZircon[J].EarthPlanet.Sci.Lett.,1997,148,527-544.
[60]MonaniS,ValleyJE.OxygenIsotopeRatiosofZircon:MagmaGenesisofLowδ(18O)GranitesfromtheBritishTertiaryIg-neousProvince,WesternScotland[J].EarthPlanet.Sci.
Lett.,2001,184:377-392.
[61]ValleyJW,KinnyPD,SchulzeDJ,etal.ZirconMegacrystsFromKimbelites:OxygenIsotopeVariabilityAmongMantleMelts[J].ContributionstoMinerallogyandPetrology.,1998,133:1-11.
[62]KingEM,ValleyJW,DavisDW,etal.OxygenIsotopeRatiosinArcheanPlutonicZirconsfromGranite-GreenstoneBeltsoftheSuperiorProvince:IndicatorofMagmaticSource[J].Pre-cambrianResearch.,1998,92:365-387.
[63]BindemanIN,ValleyJW.FormationofLow2δ(18O)RhyolitesAfterCalderaCollapseatYellowstone,Wyoming,USA[J].Ge-ology,2000,28:719-722.
[64]GilliamCE,ValleyJW.Lowδ(18O)Magma,IsleofSkye,Scotland:EvidencefromZircons[J].Geochem.Cosmochim.Ac-ta,1997,61:4975-4981.
[65]陳道公,DelouleE,程昊,等.大別-蘇魯變質鋯石微區氧同位素特征初探:離子探針原位分析[J].科學通報,2003,48(16):1732-1739.
[66]鄭永飛,陳福坤,龔冰,等.大別-蘇魯造山帶超高壓變質巖原巖性質:鋯石氧同位素和U-Pb年齡證據[J].科學通報,2003,48(16):110-119.
[67]MonjzsisST,HarrisonTM,PidgenRT.Oxegen-IsotopeEvi-dencefromAncientZirconsforLiquidWaterattheEarth’sSurface4300MyrAgo[J].Nature,2001,409:178-181.
[關鍵詞]巴斯坎 異常特征 找礦潛力
中圖分類號：G812.41 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）27-0097-01
測區位于天山地槽褶皺帶與準噶爾-阿拉套地槽褶皺帶交匯部位之阿拉套華里西冒地槽褶皺帶的西段，近東西向、北東向、北西向斷裂相互交錯，海西中晚期巖漿活動頻繁。其成礦條件與境外相鄰的已知礦帶可以類比，是尋找蝕變巖型、熱液型銅、金、鎢、錫多金屬礦產的有利地區。
1、礦區地質特征
1.1 地層
本區出露地層有上泥盆統托斯庫爾他烏組（D3t），呈近東西向分布。根據巖石組合特征及沉積環境，可劃分為上、下兩個亞組。
下亞組（D3ta）：呈帶狀東西向展布。為一套細碎屑沉積建造，巖性為灰色鈣質、泥質粉砂巖、細砂巖、細砂巖與粉砂巖互層，含礫細砂巖、硅質巖。
上亞組（D3tb）：呈帶狀東西向展布。為一套粗碎屑沉積建造，巖性為灰―紫紅色粉砂巖夾細砂巖、粗砂巖夾灰色粉砂巖及細砂巖、含礫粗砂巖。
1.2 構造
本區位于天山地槽褶皺帶西段阿拉套華里西冒地槽褶皺帶，該復向斜位于博爾塔拉斷裂以北、由上泥盆統托斯庫爾他烏組組成。區內斷裂構造較發育，走向均呈北東東向，均屬褶皺構造的伴生構造。斷裂傾向北北西，傾角42°-70°，為逆斷層。
1.3 巖漿巖
本區侵入巖為華力西中-晚期二長花崗巖，均侵入于泥盆系中。由西向東等間距分布著2個巖株，面積共約25平方千米。巖性主要有二長花崗巖。二長花崗巖屬鈣堿性巖石，其中微量元素以錫、鈮、鉛、鋅含量相對較高。
2、礦區地球化學特征
2.1 1：5萬地球化學特征
該區主要為Hs-8綜合異常，屬于乙類綜合異常，異常面積8.8平方千米，異常向北未封閉，形態近半圓狀，該異常在本區排序為第三，異常特征值見表1。
該異常元素組合較簡單，異常主元素為Au，伴生元素為As、Bi、W、Sn。其中金元素雖然異常面積小，但異常強度高，異常峰值高達1050和53.5×10-9，為該元素在本區的兩個最高值；元素分異程度高，標準離差達148.21×10-9，襯度高達43.32，異常規模為401，且濃度分帶明顯，濃集中心位于二長花崗巖內部。砷元素異常面積接近金異常面積，但異常強度低，規模小，濃集中心略向西偏移至巖體接觸帶上。鎢、鉍異常面積及規模大，異常強度高，都具中、外濃度分帶，且濃集中心與金異常的濃集中心重合度高。錫異常雖然規模大，但強度弱，只有外帶。
（1）異常區地質特征
異常區出露上泥盆統托斯庫爾他烏組上亞組粗砂巖、石英巖屑砂巖，中部出露二長花崗巖二長花崗巖可能沿通過測區中部的北東向斷裂侵入。在異常區西側的巖枝接觸帶上發育有赤鐵礦化、白云巖化、硅化等蝕變。其中赤鐵礦呈薄膜狀、團塊狀分布在砂巖裂隙及孔隙中，白云巖化表現為白云石均勻地交代了巖石，硅化表現為石英呈細脈狀雜亂充填于巖石裂隙中。
（2）異常解釋推斷
該異常處在測區中部的小面積二長花崗巖巖枝上，異常形態規則，異常元素以金、鎢、錫為主，伴生有鉍、砷元素，各單元素濃集中心套合程度高，在異常區西側已發現有赤鐵礦化、硅化、白云巖化等蝕變，可見該異常可能與高溫巖漿熱液有關。根據區內地質特征及異常元素組合特征，推斷該異常區可能為與花崗巖漿熱液有關的以金鎢為主的礦化引起，在該異常區及周邊具有尋找以金鎢為主的多金屬礦的良好前景。
2.2 異常查證結果
Hs-8（乙）綜合異常是工作區內最主要的異常，對該異常以測制1：1萬地化剖面和1：1萬路線礦產地質調查的方法進行了查證。測制地化剖面為Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ、C-C四條，計7.17千米，采集化探樣216件，礦產地質調查路線2千米。
在異常西部測制的Ⅰ-Ⅰ地化剖面上，二長花崗巖中金、銀、鉍、錫出現異常，在二長花崗巖南接觸帶上的砂巖及細砂巖中出現異常的元素有金、銀、銻、鉍、鎢、錫、鉬、鉛，而其北接觸帶上的砂巖中出現異常的元素僅有鉍（圖2）。
在異常中部通過濃集中心測制的Ⅱ-Ⅱ地化剖面上，二長花崗巖中出現異常的元素有砷、銻、金、銀、鎢、鉬、鉛，在二長花崗巖北接觸帶上的砂巖中出現異常的元素有砷、銻、鎢、鉬、鉛。
在異常西部測制的Ⅲ-Ⅲ地化剖面上，二長花崗巖中鉍、錫出現異常，在二長花崗巖南接觸帶上的砂巖及細砂巖中出現異常的元素有金、銀、砷、銻、錫，北接觸帶上的砂巖中出現異常的元素僅有金、銀、砷、鎢。
在通過金元素高值點的C―C地化剖面上，在剖面南端第四系中，金、砷、鎢、鉬、錫、鉻、鈷出現異常，并且各元素高值點套合程度高；中部的二長花崗巖中，金、銀、銻、鉍、銅、鉛出現異常，各元素高值點套合程度也較高；錫元素在剖面上斷續出現八個高值點，多與其它元素高值點不吻合。
通過路線礦產地質調查，圈出1條金鎢蝕變帶，寬1-10米，長度200米。走向近東西°，傾向南，傾角60-75°。撿塊鎢品位0.11%，金品位0.62×10-6。礦體賦存花崗巖與圍巖接觸帶附近，
經初步查證，異常為礦致異常，證實金、鎢、錫元素除在二長花崗巖中存在高含量，在外接觸帶上也存在高含量，同時還伴隨有銅、鉬異常。這進一步肯定了該異常是有與花崗巖有關的礦化所引起的，今后要著重加強巖枝內部及近巖體外接觸帶上的熱液充填及交代型金、鎢等多金屬礦的尋找。
