地球化学的现状及其在矿产勘探中的应用摘要地球化学是地学的一门年轻的分支学科，是化学与地学各领域相结合的产物。
随着科学技术的飞跃进步，地球化学的研究手段更加先进，研究领域不断扩大，原有分支迅速发展，同时新的分支相继出现。
目前地球化学在地质探矿、环境保护、农业生产、灾害预报等领域发挥着重要的作用，已逐渐成为地球科学最活跃、最有生命力的学科之一。
本文主要介绍地球化学的发展现状，同时结合矿产勘探实际工作来论述地球化学在地质找矿中的重要作用。
一、地球化学的现状虽然地球化学思想的萌芽阶段可以追溯到遥远的过去，但是在早期阶段，主要是对与地壳的化学组成有关的某些地球化学现象的定性的描述。
直至20世纪上半叶，地球化学才独立成型，作为一门独立学科，正式登上国际舞台。
然而随着化学、物理学和地学等领域的发展，地球化学迎来了大发展时期，当前地球化学研究手段日渐先进，研究领域不断扩展，研究精度不断提高，这些彰显了地球化学的活力。
地球化学强劲生命力的另一个体现是原有分支的迅猛发展和新分支的不断涌现，下面通过几个主要分支的叙述来反映地球化学的发展现状。
1.元素地球化学元素地球化学是研究地壳中或地表各类岩石、矿物、矿石及各种地质体中化学元素的组成、含量、分布及时空变化的学科，也是研究各种化学元素地球化学行为的主要学科。
作为地球化学中最早出现的基础学科分支，现阶段元素地球化学的研究更广泛更深入了。
对于元素在各种地质体中以及动植物中的含量和分布特征积累了越来越多的数据，对其控制规律有了更深入的认识；对于元素在各种地质作用过程中的地球化学行为有了更清楚的了解。
研究的元素种类有了明显的增加，包括许多微量元素，如稀土、稀有、分散元素，因而出现了微量元素地球化学，如稀土元素地球化学、稀有气体地球化学等，而且数据更精确、更合理了。
元素地球化学，特别是微量元素地球化学研究，包括多种元素对比值的应用，现在己经成为探讨岩石、矿床以至行星的成因和演化的重要手段。
2. 同位素地球化学同位素地质年代学也取得了长足的进展，传统的方法，如U-Pb、Rb-Sr、K-Ar、C14法更加完善；各种等时线法的提出；同位素稀释质谱法成为常现研究手段；一些理论模式的提出以及测定年代范围的扩大等。
同时新的年代测定法也得到了发展，如铀系法、裂变径迹法、Ar40/Ar39法、钐-钕法、Re-0s法、热释光法、沉降核类法等，特别是钐-钕法，比之早建立的铀铅法、铷锶法、钾氩法等同位素年代学方法更接近于封闭体系。
建立了一整套同位素地质年龄测定方法，使所测年限从距今数年直到几十乃至一百多亿年，为地球与天体演化建立了时间尺度，从而大大地丰富了人们对地球与天体演化的认识。
现在，我们可以借助这些手段，建立地球以至银河系发展的完整年表。
伴随着同位素地质年代学的蓬勃发展，特别是同位素分馏机制的深入研究和同位素分离、测试技术的提高，同位素地球化学的另一个分支——稳定同位素地球化学在这个时期也发展很快，不仅积累了大量同位素丰度测定数据，而且在理论、方法和应用各方面均有很大进展。
同位素组成变化所提供的信息，已经成为探讨许多地质过程的强有力的手段。
根据稳定同位素的研究，初步解决了一些争论多年的矿床成因问题，并提出了一些新的成矿假说。
在天体演化方面也提出了新的见解。
目前研究较多的稳定同位素种类，已经发展到氧、硫、碳、氢、铅、稀土、锂等20 余种，尤以氧、硫、碳、氢同位素发展最快。
3. 有机地球化学随着石油和天然气的大量开发和寻找，有机地球化学以惊人的速度后来居上，成为地球化学中最活跃的学科分支之一。
早在二十世纪三十年代，A.特里布斯对于地质体中卟啉化合物的研究，曾为有机地球化学的兴起做出了重要的贡献，但是由于分析测试技术的限制，十多年中没有取得重要的进展。
由于各种色谱技术的出现和应用，才使有机地球化学迅速发展为一门独立的学科分支。
不仅从现代沉积物、土堆、沉积岩和天然水体中分离鉴定出了越来越多的有机化合物，确定了多种地质体中各类天然有机质的组成和演化特征，探讨了有机质对金属元素的富集作用和有机质参与下化学元素迁移富集的一般机制，而且证实有机质转化为烃类需要一定的埋藏深度和温度条件，建立了一批生油地球化学指标和石油演化理论，在油气田的寻找和评价中发挥了重要的作用，并对生命出现前有机质的演化，即生命起源的研究做出了重要的贡献。
同时由于采用了各种色谱技术、色谱-质谱-电子计算机、核磁共振、高分辨电子显微镜等，已能从分子水平研究地质类脂物，并已深入研究和新发现了许多重要的生物标志化合物或分子化石；对高分子量有机质，如腐殖酸与干酪根等的研究也取得突破。
4. 勘查地球化学勘查地球化学，作为一种找矿方法，又叫地球化学探矿，简称化探。
作为地球化学的另一个重要分支，勘查地球化学也发展很快，各种方法不断涌现，如金属测量法、普查石油的气体测量法、生物地球化学找矿法、水化学法等。
随着分析测试技术的进步及电子计算机的广泛使用，使对数目巨大的分析数据的储存、整理和分析更加科学，对异常的解释更加精确，同时由于在找矿上“攻深找盲”的需要，有力地促进了地球化学探矿的广泛开展。
勘查地球化学已经成为一项必不可少的找矿手段，无论在国内还是国外，结合地质研究，勘查地球化学都取得了显著的找矿效果，发现了许多重要的矿床，如在加拿大发现了纽曼半岛铜矿床，在英国发现了爱尔兰纳凡铅锌矿。
另外勘查地球化学在方法、理论、探矿范围和测定对象等方面都有了很大的发展。
已经出现了微量元素、热发光、热晕、同位素等地球化学探矿的新趋势。
通过对国内外勘查地球化学一些最新进展的跟踪，认为矿体-成矿系列、地球化学异常模式、矿区化探和隐伏矿体定位预测依然是今后勘查地球化学的重要研究领域。
5.环境地球化学随着工业的发展，七十年代以后，地球化学的一个新分支——环境地球化学诞生了。
由于人类社会对环境问题日益重视，而研究环境问题与矿产勘查所依据的地球化学分散、富集与迁移的原理有许多相似之处，故近年来越来越多的勘查地球化学家转向环境地球化学领域。
越来越多的事实表明，由于周围环境，如土壤、水或农作物中某些化学元素或物质的过于缺乏或过于集中，会引起某些疾病。
这种病的发生，往往是地区性的，通常称为“地方病”，如我国的克山病、大骨节病等。
由于工业的发展，大量的废气、废液、废渣排向自然界，在农业生产中，化肥农药的广泛使用，加上矿山的开发以及工程设施的大量修建，使往日深埋在地下的物质暴露于地表，从而改变了当地的化学组成，影响其化学作用和化学演化的进行，给人类的生存和生态平衡造成了严重的威胁。
环境地球化学近些年最为突出的进展是提出了“化学定时炸弹”的新概念。
化学定时炸弹是指化学物质在土壤中不断累积，终于使土壤承受能力达到极限。
这时只要增加少量投入就会使原被土壤固定的化学物质大量释放，造成无法收拾的严重灾害。
另一种类型的化学定时炸弹是由于气候及土地利用的改变使土壤承受能力大幅度下降，导致化学定时炸弹提前引爆。
6.实验地球化学实验地球化学应用化学原理和现代实验技术，在实验室中模拟自然条件，研究地球化学过程中元素的行为和自然化学反应的机理。
实验地球化学不仅为地球化学的理论和假说提供实验证据，而且是地球化学研究和地球化学过程的热力学计算与数学模拟之间的桥梁。
它对地球化学，甚至整个地球科学的发展均有重要作用。
实验地球化学是在实验矿物学和实验岩石学的基础上逐步发展起来的。
它是地球化学的一个分支，是以野外及室内实验资料为依据，利用不同温度、压力的技术和设备，在实验室里创造不同的地球化学作用过程，研究元素的迁移与富集、分布与分配，岩石及矿床的形成条件；探讨自然化学反应机理，以实现实验室对自然地球化学作用的再现。
它不仅为地球化学的理论和假设提供实验依据，而且是地球化学研究和地球化学过程的热力学计算与数学模拟之间的桥梁。
它对地球化学、甚至整个地球科学的发展均有重要贡献。
目前实验地球化学的研究热点主要有以下几点：（1）水溶液和热水溶液体系的实验研究，涉及温度范围由地表温度到500℃，压力不超过5000万帕，重点在流体相的研究。
（2）流体－矿物体系的实验研究，温度低于固相线温度，压力不超过10亿帕。
研究重点是矿物相，主要利用各种外加热高温高压设备，研究固溶体矿物的成分界限、矿物与流体之间元素的分配及其与物理化学条件的关系，以及测定分配系数等。
（3）硅酸盐体系的高温高压实验研究，温度高于固相线温度，压力一般高于100万帕。
研究的重点是熔体相，所用设备包括内加热高压装置和超高压高温设备。
硅酸盐熔体中挥发分和惰性气体溶解度的实验研究对于探讨岩浆的产生、地壳－地幔体系的演化意义重大。
通过硅酸盐熔体（淬火玻璃）的拉曼光谱、穆斯鲍尔谱学研究，了解硅酸盐熔体的结构，查明各种元素在硅酸盐熔体中的结构作用，加深了认识岩浆熔体的本质。
二、地球化学在矿产勘探中的应用随着地质矿产普查工作程度的提高，地质找矿难度越来越大，主要是近地表肉眼易见的露头矿越来越少。
因此，在地质找矿中，地球化学勘查新方法、新技术得到迅速的发展。
主要是应用高灵敏度、高精密度、高准确度的分析仪器，进行多元素、多信息、多目标地寻找那些肉眼难以识别的地表浅部矿以及深部盲矿和掩埋矿。
应用这些地球化学勘查新方法、新技术，已经取得了显著地质找矿效果。
另外，在扩大区域地球化学调查应用范围方面，近年来区域地球化学调查的发展不仅仅是直接找矿，而且在基础地质研究、成矿预测、环境地质方面等都已显示了它独特的作用和巨大的潜力。
近十多年来，地球化学勘查在深度和广度方面都迅速发展，矿区化探在推动整个化探工作发展中起到很重要的作用。
特别在隐伏矿普查中，显示了矿区化探的潜在能力。
矿区化探的发展主要表现在以下三方面：已知矿区及外围找矿，典型矿床、矿田地球化学找矿模式的建立与研究，矿床、矿田地球化学特征和成矿成晕机制的研究。
在已知矿区及外围开展普查找矿，多年来运用较多的方法是岩石和土壤地球化学测量，特别是矿区钻孔原生晕工作。
它反映了不同产状和剥蚀深度的矿体，对于研究矿与非矿原生异常的形成机理和特征指标，提供了有利的条件。
在矿区外围开展了大量土壤或岩石地球化学测量，一般采用大比例尺面积性工作，用以发现矿区外围新的矿体或成矿有利地段，均取得显著找矿效果。
另外近年来，在矿区和外围开展了大量新方法新技术的运用，例如汞气测量、地电化学方法、地气方法、综合气体方法等在许多矿区及外围寻找隐伏矿取得了一些新的地质找矿效果。
对于典型矿床、矿田地球化学找矿模式的建立与研究也得到足够的重视，近年来，由于地表出露的矿体日益减少，盲矿、掩埋矿已逐步成为主要找矿对象。
为了提高找矿效果，国内外对各种地质成矿模式，特别是地球化学异常模式的研究工作，日益广泛和深入。
地球化学异常模式是一种找矿模式，它是对所研究的地质体产生的各种地球化学异常特征的概括，是通过总结已知矿体、矿床、矿田的各种地球化学异常特征，即原生异常和次生异常、元素组合的水平及垂向分带、异常的展布及发育等特征，力求反映出它们与地质体在空间、时间、成因上的关系，从而指出最优的方法及各种找矿评价指标。
