地球化学原理导论.ppt
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地球化学原理导论.ppt
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,地球化学,矿床地球化学在地球科学中的地位,地球科学地质学地球化学矿床地球化学,大地测量学(空间信息学),地质学,地球化学,地球物理学,地球科学,地质学,地质学是研究地球物质组成、内部结构及演化历史的知识体系,不仅要探索认识固体地球的圈层结构、物质组成以及由这些物质记录的地球环境和生命演化历史,阐明控制物质转换的动力学机制,而且要研究改变固体地球外层的营力和过程,并运用地质学知识探明和开发可供利用的能源、矿产资源和水资源,揭示地质过程与人类活动的关系。
地质学的研究对象是以固体地球为主体的地球系统,包括大气圈、水圈、陆圈(岩石圈、地幔、地核)和生物圈(包括人类)组成的有机整体。
1、矿物学、岩石学、矿床学2、地球化学3、古生物学及地层学(含古人类学)4、构造地质学5、第四纪地质学6、水文地质学,地质学的二级学科,矿物学、岩石学、矿床学,矿物学、岩石学、矿床学:
研究矿物及其天然集合体(岩石、矿石)等地球物质自身的地质特征、空间分布规律、化学成分、结构构造、源区及成因等方面的学科,是探索地球的物质结构、形成及演化、指导相关区域地质调查及各类矿产资源寻找等的基础。
地球化学,地球化学是地质学和化学相互融合的交叉学科,是研究元素与化合物及其同位素在地球(包括部分天体)演化历史中的分布、分配和迁移规律,揭示地球(包括部分天体)的化学组成、化学作用和化学演化的科学。
古生物学及地层学(含古人类学),古生物学是研究地质历史时期的生物及其发生、发展的科学,是研究史前生命特征和演化历史、重大生命起源和生物灭绝,以及地球演化历史和环境变化等方面的基础性学科。
古人类学是研究地质历史时期人类特征及演化的学科。
地层学是研究层状岩石的层序、年代关系和特征的学科,其目标是建立全球性精确对比和高分辩率的年代地层系统。
构造地质学,构造地质学以地球内、外动力地质作用形成的地质构造为研究对象,具体研究内容包括从显微构造到全球构造各种尺度构造的形态特征、形成条件与机制、分布与组合规律、发展演化历史,进而探讨地球动力学问题,为矿产、能源资源探查、地质灾害防治和人类生存地质环境保护提供科学依据。
第四纪地质学,第四纪是地质历史中的最新时期,以人类的出现和进化、全球进入冰期气候为标志。
第四纪地质学主要研究第四纪地层学、古生物学、沉积学、新构造学、古气候学等。
随着全球变化研究的蓬勃发展,第四纪地质学向着综合性且与环境密切结合的方向发展。
它将为气候和环境预测、构造动力学演化、国土整治、环境保护、资源开发和工程建设等领域服务,并为规划人类社会可持续发展提供依据。
水文地质学,水文地质学是研究地下水(圈)的科学。
它以地球系统科学理论为指导,以水-岩(土)的物理、化学、生物作用为核心,研究自然和人类作用影响下,地下水的形成与演化规律,及其在与地幔和岩石圈、水圈、生物圈、大气圈相互作用过程中的资源、环境效应,进而为合理开发地下水资源,实现人与自然和谐发展提供科学依据的基础性地质学科。
地球化学的学科体系,理论地球化学实验地球化学应用地球化学,地球化学的学科体系,理论地球化学研究地球化学的基本理论、基本方法
(1)元素地球化学
(2)量子地球化学(3)地球化学热力学(4)地球化学动力学(5)同位素地球化学,地球化学的学科体系,元素地球化学元素地球化学是最早和最经典的地球化学分支学科,主要研究地球和部分天体中元素的性质、丰度、赋存状态、迁移形式、富集和分散规律、演化和循环历史等地球化学特征。
地球化学的学科体系,量子地球化学量子地球化学是70年代初晶体化学、量子化学(量子力学)、矿物学、固体物理学等学科交叉的结果。
量子地球化学的核心问题是用量子力学理论和各种谱学方法研究矿物中的化学键或电子结构”。
地球化学的学科体系,地球化学热力学地球化学热力学是应用热力学基本原理研究地学系统的状态变化所产生的一门地球化学分支学科,它主要研究能量及其转换,解决自然界过程的方向和限度问题,即平衡态问题。
地球化学的学科体系,地球化学动力学地球化学动力学是将动力学基本原理应用到地球化学过程研究所产生的一门地球化学分支学科,它研究自然过程的速度和机制问题,包括化学反应速率的化学动力学和物理运动的动力学,主要指的是流体动力学、扩散和弥散等。
地球化学的学科体系,同位素地球化学同位素地球化学主要采用地质年代测定和同位素示踪研究手段,研究地球和宇宙物质中核素的形成、丰度,以及根据这些核素在自然作用中的衰变和分馏来追踪各种地质地球化学过程。
地球化学的学科体系,实验地球化学实验地球化学是地球化学中一门比较年青的分支学科,对其定义还没有统一的认识。
一般认为,实验地球化学是在实验矿物学和实验岩石学基础上发展起来的,它主要涉及流体相的地球化学过程中化学元素(包括同位素和有机质)的行为和反应机理的实验研究。
地球化学的学科体系,应用地球化学将地球化学的理论和方法运用于地球科学和资源环境等领域。
流体地球化学矿床地球化学勘查地球化学环境地球化学农业地球化学海洋地球化学生物地球化学,地球化学的学科体系,矿床地球化学矿床地球化学是矿床学与地球化学相结合的一门交叉学科,它主要是用地球化学的理论和方法来研究矿床学基本问题。
矿床地球化学不仅要研究矿床本身的化学组成、化学作用和化学演化问题,而且还要研究矿床形成的成矿过程和矿床形成后的保存与演化。
地球化学的学科体系,勘查地球化学勘查地球化学是从地球化学探矿学(或地球化学找矿学)逐渐发展起来的一门新兴应用学科。
在早期,地球化学产生了一门以矿产勘查为目的的应用学科,被称之为化探(地球化学找矿)。
后来,地球化学找矿从理论上、方法上和技术上有了迅速进展,特别是应用领域发生了很大的变化,从纯粹的找矿地球化学领域扩展到环境地球化学、工程地球化学、农业地球化学等领域。
所以,化探(地球化学找矿)这一名词逐步被勘查地球化学所取代。
地球化学的学科体系,环境地球化学环境地球化学研究人类活动与地球化学环境的相互关系,是地球化学与环境科学相互渗透而产生的新兴边缘学科。
它从地球环境的整体性和相互依存性的观点出发,以地质学为基础,综合研究化学元素在地-水-气-生-人环境系统中的地球化学行为,揭示人为活动干扰下区域及全球环境系统的变化规律,为资源开发利用、环境质量控制及人类生存、健康服务。
地球化学的学科体系,表生地球化学解决地球浅表层地球化学问题主要解决环境问题环境地球化学深部地球化学解决地球深部地球化学问题主要解决成矿问题矿床地球化学,矿是如何形成的矿床成因哪里找矿为什么在这里成矿条件、成矿规律找矿怎样找找矿方法技术(地物化遥),矿床地球化学主要解决在什么地方找矿的问题勘查地球化学主要解决如何找矿问题,矿床地球化学,深部找矿为矿床地球化学研究提出了更高的要求,随着找矿和勘探工作程度的不断深入,许多露天的和近地表的金属矿产资源已基本上被查明,在地表浅部(第一深度空间:
0500m深度)找到大型或超大型金属矿床的难度越来越大,攻深找盲和寻找深部隐伏矿已成为当前急待解决的重要课题。
找矿预测向覆盖区和大深度发展是我国今后矿产勘查的战略,找盲:
覆盖区找矿,攻深:
老矿山深部找矿,比以往任何时候都更需要创新找矿预测理论和高新探矿技术,Fe,Ti,Au(10Km),长期以来我国矿床的勘探开采深度偏浅(翟裕生,2007),长期以来我国矿床的勘探开采深度偏浅,25%,美国卡林型金矿的勘探深度可达3000M,BanqiDeposit,Lannigou,我国卡林金矿的勘探深度一般小于500M,澳大利亚本世纪初提出了“玻璃地球计划”,至2050年中国的总体目标,通过覆盖区和深部(500-4000M)隐伏矿产探测理论和方法的系统研究建立覆盖区和深部隐伏矿产综合探测理论和技术方法体系为准确圈定覆盖区和深部(500-4000M)的矿产资源提供理论和技术支撑,找矿预测和矿产勘查科技发展路线图,主要科学技术问题,A、与隐伏矿床成矿预测有关的基础研究矿床形成的最大理论深度及其控制因素成矿时的古地貌特征与矿床的保存条件矿化垂直分带与元素共生分异规律不同尺度的矿床成矿模型和成矿规律,B、近地表环境中深部矿化信息提取技术地下水对深部矿化信息的响应地表介质中深部矿化信息提取技术高精度深穿透地球化学理论和方法元素野外现场高精度测试技术,主要科学技术问题,C、深部矿探测方法技术遥感和航空物探探测技术电磁法大深度三维立体探测技术频谱激电大深度探测技术极低频电磁波探测技术高分辨反射地震探测技术高分辨重力梯度探测技术高分辨重磁电震联合反演技术空气钻探、定向钻探、地下钻探、钻孔中原位测试技术,D、深部矿精确定位模型知识层次探测层次数据处理层次,地球内部结构,地球内部构造岩浆作用,主要大地构造环境,1板块发散边缘:
洋中脊2板块汇聚边缘:
俯冲带洋洋俯冲、洋陆俯冲、陆陆俯冲陆缘岛弧、陆缘火山弧3大洋板内:
洋岛、海山链。
4大陆板内:
大陆裂谷、陆内拉张带或初始裂谷5地幔柱,洋-洋俯冲,洋陆俯冲,Arc-ContinentCollision,陆陆俯冲,地幔柱,大洋内及大洋与大陆相互作用过程的成矿作用,矿床地球化学研究内容,成矿物质来源成矿作用与成矿过程成矿后的变化源运聚储,成矿流体地球化学研究成矿年代学研究流体成矿地球化学标志研究,矿床地球化学研究核心,
(一)成矿流体地球化学研究,成矿流体=介质+络合剂+成矿物质,成矿流体组成成矿流体来源成矿流体性质成矿流体运移成矿流体演化成矿流体沉淀,流体地球化学的研究方法,地球化学研究方法
(1)同位素地球化学稳定同位素地球化学、同位素年代学
(2)元素地球化学包括常量元素地球化学、微量元素地球化学等。
(3)地球化学热力与化学动力学,流体地球化学研究的对象,直接:
直接采取的流体:
气体(如火山气、天然气等)液体(火山热液、石油、地下水等)矿物包裹体(气体、液体、固体),大洋中脊海底热液,流体地球化学研究的对象,直接:
由流体直接形成的矿物或矿物组合(岩石):
各种脉体、热液作用形成的矿物。
流体地球化学研究的对象,间接:
流体岩石相互作用形成的各种蚀变岩石(矿物),野外地质调查,流体地球化学的研究方法,室内显微镜观测研究,流体地球化学的研究方法,牦牛坪矿床伟晶状方解石中流体包裹体内圈闭的菱锶矿,菱锶矿,ICP-MS分析仪,MAT-261质谱分析仪,原子吸收分光光度计,X射线衍射分析仪,离子色谱分析仪,原子荧光分析仪,2022/10/23,2022/10/23,63,63,四川省重点学科:
地球化学,流体地球化学的研究方法,仪器分析测试,包裹体的研究方法,包裹体的研究方法,包裹体的研究方法,-石英中流体包裹体,成矿流体的性质,流体包裹体类型,V+L包裹体富CO2相包裹体LCO2、LCO2+L、VCO2+L、VCO2+LCO2+L、VCO2含固态雄黄(雌黄)包裹体,烂泥沟(深色)和丫他(白色)金矿床主成矿期流体包裹体T和盐度直方图,N=232,N=151,成矿温度(均一温度),总趋势:
金矿锑矿砷汞矿金矿:
200250C锑矿:
150180C砷汞矿:
100150C,成矿压力,各矿种的成矿压力基本一致可高达1000-2000bar远比原来想象的高,超压流体或深循环流体发挥了重要作用,综合研究,成矿流体地球化学研究,元素的存在形式,一、不同介质中元素的存在形式,元素在流体相中的存在元素在固相中的存在,
(一)元素在流体相中的存在形式,化学元素在水体中以真溶液、胶体或悬浮状态三种形式存在。
真溶液的特点是粒径小于1nm,透明,扩散很快,超显微镜下也看不见;胶体的粒径在0.1m1nm之间,扩散极慢,光照下可看到浑浊;悬浮体的粒径大于lm,不能通过滤纸,不扩散,肉眼可见浑浊。
独立矿物类质同像超显微混入物吸附有机质结合,
(二)元素在固体中的存在形式,独立矿物独立矿物是指能用肉眼或能在显微镜下进行研究的矿物,粒径大于0.001mm。
对许多造岩元素及相容微量元素而言,独立矿物是其在自然界重要的存在形式。
一种元素可形成多种独立矿物。
铀的独立矿物:
晶质
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- 地球化学 原理 导论
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