地壳全元素探测——构建“化学地球”

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1、地壳全元素探测——构建“化学地球”　　地壳全元素探测是“地壳探测工程”的重要组成部分(董树文和李廷栋，2009)，是为“地壳物质成分探测”做前期技术准备，培养地壳物质成分探测国际领先水平的研究团队，为下一步开展中国地壳物质成分探测奠定基础，并为最终建立“化学地球”和了解全球资源和环境变化提高坚实的技术保障和引领作用。　　迄今为止人类已经发现了元素周期表上110种元素中的90种元素在自然界存在，正是这90种元素构成了地球上的一切生命与非生命，包括动物、植物和矿物。因此，对地壳中所有元素精确含量和分

2、布的探测，对于了解地球演化、生命起源、解决人类所面临的资源和环境问题具有重大意义。　　要实现对地壳物质成分的探测，首先需要解决探测技术问题:高精度地壳化学成分分析技术地壳深部物质成分的地球化学示踪技术盆地穿透性地球化学探测技术海量地球化学数据库管理与图形显示技术。其次，对地壳化学元素的精确探测，需要一套基准参考数据作为探测数据可靠性的标尺，这就要求我们必须建立一个覆盖全国的地球化学基准网，按照地球化学基准网格，建立中国各主要大地构造单元不同时代地层、侵入岩和疏松物的76种元素基准值，制作元素含量

3、基准地球化学图，为全面地壳物质成分精确探测提供基准参考数据和图件。在上述技术研制和基准参考值建立基础上，通过选择穿越不同大地构造单元和重要成矿区带的3个走廊带的试验与示范，精确探测走廊带内地壳的元素含量和时空变化，构建走廊带上不同大地构造单元的地壳地球化学模型，揭示不同大地构造单元物质成分演化历史和大型矿集区的成矿物质背景。最终成果表达需要一套搜索和检索软件，能对地球上化学成分信息(海量数据、图像、空间坐标等)在全球不同尺度的分布进行快速检索和图形化显示。类似于GoogleEarth软件。我们暂

4、且称其为“化学地球”(GeochemicalEarth)。　　1地壳全元素探测的国内外研究现状　　1.地壳化学元素组成、丰度、分布和基准值研究现状　　科学家经历了一个多世纪的努力，对地壳物质成分的研究已取得很大进展。迄今为止人类已经发现了元素周期表上110种元素中的90种元素在地壳中的存在(其他为人工合成的）尽管地球化学家对地壳元素的丰度的研究已取得很大进展(Clarke18891908;ClarkecLennan，1995;RudnickFountain，1995;(GeochemicalEa

5、rthReferenceModel)这一模型为我们研究包括大陆地壳在内的地球不同圈层及地球化学储库的化学性质提供有力的参考依据。张本仁等(19942003)构筑了东秦岭地区华北陆块南缘、北秦岭、南秦岭和扬子陆块北缘4个构造单元的地壳结构一岩石组成一地球化学模型,RudnickandGao2总结了大陆地壳物质组成和演化方面的研究成果。　　地壳化学成分和分布的探测存在的问题主要有:①对元素周期表上所有元素含量的精确测定还存在困难;②对化学元素的含量的了解较多，但对其分布了解非常有限，如中国区域化探扫

6、面计划，只分析了39种元素，覆盖的面积也只有6X106km2(Xieetal.，1997);③对元素分布的了解还仅限于使用次生的水系沉积物介质，这种介质是表生均一化以后的分布情况，还缺少对化学元素在各个时代地层和侵入岩中时空分布的了解，迫切需要能反映时间属性的原生介质来研究化学成分在中国大陆的演化历史和成矿的物质背景;④地球化学基准参考值还没有建立起来，也就缺少衡量元素分布和研究未来变化的标尺;⑤对中下地壳化学成分的认识还缺少有针对性的地壳地球化学模型和实测数据。　　1，大规模成矿物质背景一元素

7、的巨量聚集研究现状　　大规模成矿作用的必要和充分条件是必须有巨量成矿元素的聚集。地球化学省或地球化学块体就是巨量兀素聚集的体现。Hap;Yin1993)。　　Doe(1991)提出地球化学块体（geochemicalblock)的概念，将其解释为“具有某种或某些元素高含量的大岩块，能够为矿床的形成提供物质源'但他并没有说明如何圈定这种块体。谢学锦院士提出利用区域化探扫面数据圈定地球化学块体，并将地球化学块体定义为面积大于1000km2以上的地球化学异常(Xie,1995;谢学锦和向运川，

8、1999)。地球化学块体实际上是大规模立体地球化学异常，即在平面上具有一系列套合的地球化学异常结构，在垂向上具有一定的深度，也就是说具有较大规模立体异常的地壳物质体(王学求和谢学锦，2000)。　　地球化学省与成矿省是密不可分的，地球化学省或地球化学块体在资源评价中能较早的圈定出来，而成矿省或矿集区直到发现大量矿床才能确定，二者的关系更像是因果关系，地球化学省可以作为确定成矿省的地球化学依据，地球化学块体可以作为确定矿集区的依据（王学求等，2007)。过去在使用水系沉积物圈定地球化学省，进而发现