第5章 水文地球化学调查方法

第二篇应用水文地球化学工作方法篇应用水文地球化学的工作方法可分三类：理论方法，实践方法和实验方法。

理论方法是将化学、物理和数学等基本理论与所研究的对象相结合，将基础科学运用到应用水文地球化学项目中。

它主要包括：利用元素的物理化学性质，运用元素的物性参数来研究和说明元素的水文地球化学性质；运用水化学作用原理（质量作用定律、电化学原理、热力学和反应动力学等）和物性参数来定性地研究水文地球化学作用的方向和计算水文地球化学作用的参比参数，并分析和研究水文地球化学作用的边界条件和影响因素；运用水文地球化学计算方法和地球化学模式程序来对水文地球化学作用的综合性参数进行计算，并对所研究元素的存在形式，对水文地球化学作用的方向、程度和结果进行预测，对水文地球化学作用的机理和及其影响因素进行研究，理论研究的结果一方面使工作成果的认识水平上有一个应有的提高，同时也是进一步工作的科学依据。

实践方法主要是要通过对自然的观察和调查研究来获得对其的认识、某些规律和经验。

实践方法的另一个重要方法是了解前人所作过的有关工作，学习他们对所研究的水文地球化学工作对象的认识并掌握其经验。

因此实践方法也可称作为经验方法。

观察自然的主要手段是水文地球化学调查，调查的内容应包括水化学，气象、景观条件、地质和水文地质特征，人类活动（地质工程）等。

这是因为应用水文地球化学对象常是水—岩—人体系，它们之间不仅存在相互作用，而且还存在有内在联系，地质和水文地质现象往往是十分有用的地球化学形迹。

另一方面，水文地球化学调查的目的就是为了解决地质学、水文地质学、环境学和地质工程中的问题。

虽然本篇主要讨论的是水化学方面，但是我们必须明确，在应用水文地球化学工作中还必须重视了解工作区的地质、水文地质特征和有关人为活动的情况。

实验方法是野外观察的延深，是取得水文地球化学参数和数据的主要手段；也是研究水文地球化学作用的机理、影响因素、边界条件、作用方向和程度等的重要手段。

大自然虽然无法在实验室内再造，但可以模拟。

理论研究和计算的结果也最好用模拟试验加以验证。

经验方法观察到的现象用实验方法来探索和解释其成因和控制因素。

地质工程在施工前应进行室内，甚至野外的模拟试验，以取得必要的工艺参数。

常用的模拟实验有浸泡试验，淋滤试验，弥散试验，溶质迁移和沉淀试验，高温高压模拟试验等。

每个试验都是在一定的条件下进行的，其成果只能说明该条件下的规律和认识。

所以，在总结试验成果时，必须说明试验的条件。

还有一点必须要强调的是，实验的设计方案应符合物理化学基本原理，一切实验结果也必须通过经验方法予以验证。

在应用水文地球化学工作中，应尽可能地将以上三种方法结合起来，相互验证，以使我们的结论和认识建立在更科学、更客观、更可靠的基础上。

理论方法的原理部分在第一篇中已经论述，本篇将从水文地球化学调查、实验室测试和水文地球化学计算等方面进行介绍。

第五章水文地球化学调查方法应用于各种不同领域的水文地球化学调查的工作方法可以根据不同目的和需要制定调查方案，但水文地球化学调查基本工作方法是相通的。

水文地球化学找矿工作方法较为复杂，具有一定的代表性，以下将以他为重点，介绍水文地球化学调查工作方法。

第一节水文地球化学调查设计与出队准备一、水文地球化学调查设计1.资料调研资料调研是工作中的一项必不可少的，非常重要的环节。

资料调研工作做得充分，对工作质量和工作效率具有重要的影响。

资料调研应包括三个方面：前人工作情况、工作区的基础资料和工作对象的技术要求。

1.1.前人工作情况了解什么单位（或个人）、什么时候在该地区进行过类似的或有关的工作，收集并查阅相应的工作总结或成果报告、有关论文和专著。

其目的是了解前人的工作程度，不做无为的重复工作；掌握已有的经验和存在问题，以便更有效、更针对性地开展自己的工作。

1.2.工作区的基础资料工作区的基础资料是开展工作所需的区域人文经济、自然地理、地质、水文地质、水文地球化学和其它有关资料。

⑴人文经济、自然地理资料包括工作区地理位置，交通经济情况，地形地貌，水文气象，土壤植被等。

收集地形和经济地理图。

⑵地质资料包括工作区的地层岩性，构造分布和性质，研究对象在地层中的背景含量，和其它有关地质、地球化学资料。

收集地质构造图。

⑶水文地质资料包括地表水系分布，地下水天然和人工露头的分布，含水层的分布和有关水文地质参数。

⑷水文地球化学资料包括采样水点的分布位置，水化学成分和性质，研究对象在水中的分布及其背景含量和其它有关资料。

⑸其它有关资料包括地球物理，遥感卫片等所需资料。

1.3.工作对象的技术要求工作对象可能是液体本身，可能是固体矿产资源，也可能是环境体系，还可能是某项地质工程。

所谓地质工程是指与地壳有关的人为活动或者说是在地壳内进行的人为活动。

液体是指天然水，特殊的天然水（卤水，热水，矿水，矿泉水，石油等）；固体矿产资源是指金属、非金属、燃料矿产和石材等；环境体系是指气、水、土壤和人为活动（工厂、市镇设施、农业活动和生活活动等）；地质工程是指矿山，溶浸采矿工程，环境工程，交通山地工程，地下管道铺设和管理，地下仓库和废物地下处置库，土壤改良，水库等水利工程，甚至还可以包括一切建筑的地基和地下建筑物等。

对以上工作中将涉及的有关对象的情况和工作要求都应了解和收集相应的资料。

2.现场踏勘百闻不如一见。

在对资料进行调研后应对工作现场进行实地概略性的了解。

一般应到现场的关键部位，或代表性地段，或代表性剖面，实地了解水文，地形，地层构件，地下水露头和其它有关方面的情况。

现场踏勘还应包括对交通，工程分布、生产状况、生活设施等方面的条件进行了解。

资料调研和现场踏勘是设计工作前必须进行的准备工作。

3.工作设计工作设计的主要内容是规定工作任务，圈定工作区的范围和面积，确定工作比例尺和采样密度，明确工作内容和要求，选定工作手段和方法，制定人员编制计划和工作进度顺序和时间表，制作仪器设备和材料计划以及经济预算表等，最后规定应提交的成果或技术检验指标。

3.1.工作任务、地区和范围：应与甲方签定的合同或上级任务书一致。

3.2.工作比例尺和工作阶段确定工作比例尺和工作阶段的任务要求是设计工作中关键性的环节。

3.2.1工作比例尺，应根据工作任务的性质和工作阶段以及工作（或地区）的复杂程度来确定。

例如找矿的工作任务从初步到详细分有区调、普查、详查和勘探四个阶段。

不同工作任务和不同工作阶段选用的工作比例尺见表5.1.1。

表5.1.1不同工作任务和阶段选用的工作比例尺其他水文地球化学调查工程的工作比例尺和工作阶段的任务要求虽与找矿工作不完全一样，但其基本精神和原则应是相同的。

3.2.2. 采样密度要求不同的工作比例尺具有相应的采样密度要求。

采样密度要求不仅是保证工作质量的必须规定，而且也是避免不必要的浪费的重要措施。

采样密度的要求主要由所研究的元素的水文地球化学场的特征决定的。

不同元素的水文地球化学场的大小是不同的1（见图 5.1.1，5.1.2）；同一任务的不同工作阶段的水文地球化学场的具体水文地球化学含义也有所不同，因此其规模也是不同的（见表 5.1.2，图5.1.3）。

在找矿工作和环境评价工作中，所要求反映的水文地球化学场的特征是不一样的。

找矿任务中所研究的水文地球化学场的特征应反映矿化的分布；环境评价时所研究的水文地球化学场的特征应反映出偏离生态平衡的程度。

同一任务的不同工作阶段所要求反应的水文地球化学场的任务也是不同的（见表5.1.1）。

图5.1.1 铀矿床（小型）水晕分布图图5.1.2 金矿床（中小型）水分散晕图表5.1.2 小梅溪矿床铀水分散体规模表5.1.3中列出了水文地球化学方法寻找铀矿的不同工作阶段的采样密度要求。

因此不同元素、不同任务要求、不同工作阶段的取样密度要求是不同的。

但总的原则是，取样密度应反应出该工作任务、该工作阶段的元素水文地球化学场特征。

图5.1.3 铀分散晕长度表5.1.3 铀矿水文地球化学调查取样密度3.3.工作内容、工作量与方法阐明工作内容与选定工作方法是设计中的主要部分。

工作内容包括实地调查和采样，测试以及室内外试验工作等。

实地调查包括地质、水文地质、水化学调查等，根据需要也可设计一些地球物理勘察（例如水文物探等）以及揭露地下水的工程等工作。

有关水化学调查的工作方法将在下节阐述。

3.4.工作定额，人员配备和工序进程表工作定额可从工作规范中查定，但许多工作的定额在规范中是没有明确规定的。

因此在大多数情况下，工作定额是根据经验估计的。

在确定工作定额后，便可根据设计中提出的工作内容和工作量来计划人员配备和确定完成各项工作任务所需时间。

然后再按照各种工作之间的联系，确定工作顺序，并制定工序表。

工序表的形式见下图。

图5.1.4 设计工序进度表3.5.设备材料计划与经济预算必须细致周密地考虑设备材料计划。

假如在做设计时没有认真地做计划，不但影响工作的开展，而且会影响到工程的进度，甚至工作的完成。

有时当进入偏僻的工作场地后，补充材料设备是十分困难的。

经济预计是必不可少的。

没有资金固然无法工作，但资金不足也会对完成任务带来影响。

经济预计不合理，造成不必要的开支，也直接影响到工作完成的好坏。

在做经济预算时必须要有精打细算的精神。

二、出队前的准备工作不打无准备之战，这是人人皆知的道理。

尽管如此，经常在工作中发生因准备工作不足而影响任务完成的现象。

准备工作是非常细致繁琐的，但它也有一定的共同规律和经验可循。

准备工作包括工作方法、工具和仪器设备、必备材料和用品等方面。

4.1.工作方法的准备⑴工作要求科学、合理和统一，所以任何工作都应有工作规范、操作方法和要求、仪器使用说明书，还应准备好工作用的表格。

例如水源点调查登记表、水源调查卡片、取样登记表、水化学分析记录表、水化学成果登记表等（这些表的格式可从有关规范中查找），这是十分重要的技术准备工作。

⑵组织学习班，对工作人员进行培训和考核。

⑶收集工作备用的技术文献，参考资料和工作手册。

⑷组织到有关单位进行参观学习。

4.2.工具和仪器设备的准备⑴采购或定制必不可少的工具和仪器设备。

⑵对工具和仪器设备进行检查验收和校定。

对不合格的仪器设备必须及时进行检修。

4.3.必备的材料和用品⑴不同的任务需求不同的专门材料和用品。

但在任何水文地球化学调查工作中都必不可少的是工作用的底图，它们包括合适比例尺的地质地形图、行政交通图和其它有关的专门图件。

⑵在水文地球化学调查工作中另一项必不可少的用品是分析测试用的装备、试剂和器皿，各种规格的水样瓶、样品袋，记号笔，标签纸和所需的化学试剂。

⑶其它材料和用品，如文具、地质锤、罗盘、太阳帽、医药和安全用品等。

三、实地调查实地调查包括基础调查和专门调查两种。

1.基础调查基础调查是指任何调查都需要的基础性资料的调查，也是水文地质调查的基础，它包括地质调查、景观地质调查、水文地质调查、人文经济地理调查、工程与地质工程调查和其它需要的调查。