地球化学异常

地球化学异常是元素相对于背景极高(富集)或极低(贫化)的现象,是全元素区域地球化学分布的特殊模式。一般来说,趋于强烈富集的地球化学分布模式称为正异常,而强烈亏损的称为负异常。对负异常的研究相对较少,人们更多地关注地球化学正异常。

(1)地球化学背景和异常

在勘查和地球化学找矿中,通过对元素地球化学背景的研究,发现和识别与成矿有关的各种异常。与背景相比,矿致异常一般具有较高的对比度和强度,元素含量梯度变化明显;虽然与特殊地质体有关的地球化学异常强度较大,但异常的变异性相对较小且较均匀,与母体元素的地球化学组合特征相一致。在这种情况下,异常的强度,即平均含量,被视为母体的背景值。

环境地球化学异常主要是由人类活动的污染引起的。由于人类活动的多样性,异常的模式也更加复杂。为了理解和研究这种异常,我们必须依靠环境背景值。因为环境背景值有时间(即某个历史时期)和空间(即某个范围)的概念,所以在异常研究中也要引入这个概念。

(2)不同原因的异常

区域上,地球化学异常主要由地质环境因素和人类活动引起,如浙江省的As、Cd异常主要分布在西部古生代高As、Cd地层中,Hg异常出现在大中城市及其周边地区,F异常与萤石矿分布一致。

通过对浙北、浙中、浙东三个主要经济区土壤地球化学背景的研究,圈出了一系列元素地球化学异常。根据成因,大致可分为四种类型:矿致异常、岩性异常、人为异常和复合异常。

1.与矿化有关的异常

此类异常主要分布在丘陵和盆地地区(ⅲ-1板块),如湖州银子山异常、诸暨光山异常、武义氟异常、初家铅锌银异常、宁海三门花街异常、龙游溪口异常。

与多金属成矿有关的异常具有强度高、面积大、各元素异常空间分布一致性强、富集中心明显等特点。异常区的地质特征往往表现为岩浆活动强烈,断裂或火山机构发育,矿化蚀变明显,分布有一些已知矿点或矿床。异常已成为良好的找矿标志之一。

武义氟异常主要与萤石矿有关。该异常与其他成因氟异常最大的区别是氟含量极高,异常强度大,富集中心明显;此外,土壤中钙含量的异常往往是萤石矿化引起的异常或高背景。

2.与地层岩性有关的异常

这类异常主要分布在基岩区或浅覆盖区,其空间分布和尺度形式往往与某一特殊地质体相一致。引起这种异常的地层和岩性主要有以下几类。

(1)花岗岩和酸性火山岩

由于这类岩石中的亲石元素、稀有分散元素和放射性元素的含量普遍高于其他岩石,所以在风化物质形成的土壤中其含量往往较高,从而产生Sn、Mo、U、Tl等异常。如浙北靠山地区的Sn、Mo、U异常主要与该区中生代酸性花岗岩有关,龙游溪口地区的Tl异常与该区碱性花岗岩分布有关。它们的分布形式、空间分布和范围与花岗岩和酸性火山岩的分布一致,充分反映了它们之间的成因联系。

(2)特殊地层岩石

寒武系黑色岩系:该岩系中大多数重金属含量较高,尤其是底部汤和组中的Co、Ti、V、Cd、As、Cu、Pb、Zn明显高于其他岩石和地层,这些元素容易在该类岩石风化产物形成的土壤中形成地球化学异常。

嵊县组新生代玄武岩:主要分布在浙江东部新昌-嵊州盆地和宁海-三门地区,含钴、镍、钒、钛等高亲铁元素。这类岩石风化残积土形成的红壤常出现Co、Ni、V、Ti异常,其分布形态、空间分布和范围与玄武岩分布一致。

浙西古生代碎屑岩:该岩系中As含量普遍较高,此类岩石风化形成的红壤中As含量明显高于其他土壤,也容易形成地球化学异常。

另外,由于石灰岩特殊的成土方式,容易在分布区形成Cd异常。

(3)现代滨海沉积土

现代滨海沉积土形成时间短,风化淋滤程度低,含盐量高,所以Br、I、Cl等卤族元素容易形成异常。此外,浙东沿海地区现代滨海沉积物中As含量较高,常导致异常。

3.与人类活动有关的异常现象

在自然状态下,元素含量的变化通常是缓慢的,但由于人类活动的直接或间接影响,人们对其更加重视。因为它会直接或间接地改变土壤环境质量,影响生态安全和经济社会的可持续发展。调查表明,人口密集的大中城市及其周边、工业集中区和矿区均出现了不同程度的地球化学异常,其成分和规模与人类活动的内容和方式明显一致。

4.复合异常

这种异常是由多种因素造成的,包括表生环境中的地质因素和人为影响。如宁波盆地的Hg异常,就是在高地质背景下,表生富集、人为污染等多种因素共同作用的结果。这类异常往往表现为分布范围广,元素组合复杂,但集中中心不明显或有多个中心,各元素异常的空间分布不一致。