应用地球学_9植物.ppt

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1、勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,概念第一节 生物地球化学异常形成第二节 生物地球化学测量方法,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,赋存在生物（植物或动物）体中的地球化学异常。 目前，文献中提到的生物地球化学异常一般指植物中异常。 另外，还有地植物异常和微生物异常。,概念,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,生物与其生存环境是一个统一体。一方面环境决定了生物的性状，另一方面，生物的生长及死亡后的解体也使坏境发生变化，但是环境的作用是决定性的。,概念,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,概念,当土壤、岩石、水体及大气中存在地球化学异常时，必然会对生长在其中的生物发生影响: 一、是引起生

2、物体内化学成分的变化，其中最敏锐的要算微量元素含量及其组合的改变,其形成的异常叫做生物地球化学异常;,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,二、生物的个体或群体的生态特征发生变异，甚至出现特殊的种属以至植物区系。其形成的异常叫做地植物学异常。 地植物学异常代表了强烈的生物地球化学异常，但它以生物的生态变化表现出来，因此不必取样化验，凭肉眼观察就能识别。,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,当植物所在的环境只有微弱的异常时，不足以引起生态的变异，但其中所含的化学成分可能己经变化，此时要通过取样分析来发现，这就是生物地球化学找矿。这一想法早在三十年代初，VM戈尔德施密特就提出来了。,概念,勘查地

3、球化学,第五章生物地球化学测量,虽然生物地球化学找矿与地植物学找矿都是很早就提出来的方法，但在勘查地球化学中的作用却是较低的。原因：1、异常总是在其他地球化学异常的基础上发育的，而地球化学异常的影响因素本来已很复杂，再加上一个生物作用的因素，所以使异常解释更加困难。2、生物分布的不均匀性及加工分析植物样品的冗长手续，使其应用比较困难。3、一般的工作人员缺乏植物学知识与训练,概念,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,一、植物体的灰分新鲜的植物，一般物质组成：水7590%干燥物质25%一10%在干燥物质中，氧42%碳45%氢65%这三者通过灰化，留下约6.5%的灰份。,原理,第一节 植物中元素分

4、布特征及异常形成,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,一、植物体的灰分植物灰分含量随植物的品种、器官、年龄而变。下表为高等植物不同器官中灰份含量的一般值，由表可见，从木质部到叶子，灰份不断增加，所以人们通常取树皮或叶子作为样品。近来有人提出用树汁作样品，据报导在一些W、M。矿床上取桦树分泌的树汁反映很好。,原理,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,一、植物体的灰分器官 灰分在干物质中含量（）木质部 1种子、果实 3根、茎 45皮 7叶 1015,原理,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,一、植物体的灰分 由于植物

5、灰份本身含量是改变着的，因此，植物中元素含量一律换算到干物质的含量不是，以消除灰份含量变动的影响。 植物干物质的含灰量是生物地球化学取样时原始重量的决定因素，为了取得足够供分析之用的灰份，就要对低灰份的植物多取样。,原理,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,一、植物体的灰分 植物灰份的基本化学成分是磷酸盐及硝酸盐，再加上少量硅酸盐、碳酸盐、氧化物及氯化物。这些化合物形式可能并不是在植物体内的原始存在形式，而只是在灰化时形成的。,原理,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,二、植物灰分的化学成分 在植物灰份中，周期表上

6、的所有元素都可能存在。不过，对找矿有用的元素是有限的，仅限于那些能反映土壤中含量变化的元素。土壤中的含量与植物灰份中的含量之间的存在一定关系。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,二、植物灰分的化学成分,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,土壤中元素含量,植物中元素含量,植物和土壤中元素含量之一般关系,1,2,3,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,二、植物灰分的化学成分植物和土壤中元素含量关系： 1区、当土壤中的含量不高时，两者呈现某种正相关关系； 2区、当土壤中的含量达到一定浓度时，灰份中的含量呈现某种饱和趋势

7、，这说明植物对该元素的生理要求己经满足，从而抗拒过多地吸收； 3区、当土壤中的含量过高时，灰份中的含量急剧上升或反而下降，此时植物发生中毒症状，甚至枯黄。 有些植物，却能逐步适应这种条件而形成新的品种，成为指示植物，其因此为地植物学异常。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,ppm,Cu,Pb,Zn,植物灰分中金属,1510cm厚度内土壤金属含量,1,10,100,1000,10000ppm,1,10,100,1000,2000,10000,刺三齿稃中元素含量与土壤中含量关系,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,三、植物对金属元素的吸收 据植物生理学研究，植物可以通过根系

8、及叶子两条渠道获得养料，以前者为主。植物根系吸收土壤中的化学元素，主要是在根尖进行的，植物只能吸收溶解状态的成分，所以元素的存在形式对于能否可被植物吸收有决定性意义。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,植物根系对阳离子的吸附,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,三、植物对金属元素的吸收 然而，像Si、Ti这一类化学性质十分稳定的元素能在植物灰份中存在，使人们猜想，可能植物根尖能分泌某些有机酸或生物触媒使局部范围的离子交换与化学溶解大大地加速。,第一节 植物中元素分布特征及异常形

9、成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,三、植物对金属元素的吸收 植物中的营养元素 C、H、N、O、P、S、K、Ca、Mg、Fe等元素在植物体中有一定的植物生理功能：Ca用于稳定细胞膜；Cu、Mn、Zn、Mo是活化植物酶所必需的；S组成蛋白质；Mg含在叶绿素中。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,三、植物对金属元素的吸收 植物中的其他元素 其他微量元素进入植物体内是由于其它原因，其在植物体内的作用不明，只是由于土壤中浓度大或易溶于水或作为对偶离子而进入。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查

10、地球化学,第五章生物地球化学测量,三、植物对金属元素的吸收 化学元素进入植物后，通过木质部向上运移至叶子，但根部不是盲目的输送，而是有区别地把多余部分滞留在根部。当叶子快落时，一些矿物质流到木质部，造成植物灰分中元素含量的季节性变化。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,三、植物对金属元素的吸收 为了评价不同元素在生物体内聚集的程度，可以用植物中的含量与它所在的土壤或岩石中含量之比来表示。生物积聚系数生物干物质中含量1000/岩石中含量,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影

11、响植物吸收的因素 适合取样植物应具条件: 灰分中的金属元素含量与土壤中的含量成确定的关系(可以正比，也可以反比)，而且这种关系是可以重视的。 然而，影响植物体内指示元素含量的因素非常之多，必须加以研究才能正确的选择取样植物。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 植物本身和环境两大因素 1、植物种属 假如不同的植物生长在完全一样的营养液中它们灰份中各元素的含量并不相同。这部分含量叫种属含量，是由植物本身特点决定的。因此对找矿来说是无用伪信息。有时候由于取样的种属不同会引起假异常，如同一地点的松树灰份中含铀8ppm，

12、而白桦树可含铀20ppm;如绘在一条曲线上 就会出现异常。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 2、植物的器官 同一株植物的不同器官所含金属量也不相同，据华伦(Warren，1949)等人的研究，叶子中微迹金属浓度最高，北美松树各器官按递减次序为，叶、嫩枝、松果、木质部、根系及树皮。浓度最高的器官，不一定是最好的取样对象，因为衬度可能低，而直径约30一60mm的一年生到三年生的嫩枝，结果最好。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 3

13、、植物器官的年龄 同一器官在它的生长发育期及凋谢期含量不同。一些对植物无用或多余的元素，如Zn，在落叶时向叶子集中，以便排泄掉；而一些有用的元素，在落叶前回到体内，以保存起来，这都是植物的生理功能。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 4、器官的健康状况 植物感染了疾病，生理功能发生变化，但这种变化对微量元素量的影响还无人系统地研究过，所以为了减少影响因素，取样时要选取健康的器官,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 5、土壤的pH值

14、 土壤pH值一方面决定了土壤中某些元素的淋滤或沉积，另一方面决定了是否能为植物所吸收。例如Zn与Cu在酸性土壤中易被植物吸收而在碱性士壤中其吸收被压制。而W、Mo则相反，在pH值高时，由于形成钨酸盐和铝酸盐而增加溶解度。土壤的pH值主要决定于基岩及气候条件，所以在一个特定地区进行工作时，其影响不严重。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 6、植物的根系 深根系植物与浅根系植物从不同深度上吸收水份与养料。因此，反应在灰份中的含量有不同的意义。马柳加曾描述过不同根系对不同深度上的土壤异常的反应。主根发育的植物主要反映

15、主根深处的异常，对浅部的异常可能漏掉，对于具有发达的侧根系的植物，则能反映根系范围内的乎均含量。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 7、植物的取向 植物的地面部分，需要阳光照射，因此生长在阴坡和阳坡的植物，发育特点不同，甚至在同一株植物上，方位不同，也会产生差异。 这种取向上的差别，可能是光照所致，但也可能由根系所在的土壤中元素分布不均匀引起。因为植物输送养料有平行输送的特点，地下部分与地上部分对应。所以取样时需对植物取一周。不过近年来也有相反的报导。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘

16、查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 8、植物器官内元素的分布 利用精细的分析或用放射性示踪原子，可以发现元素在器官中的分布是不均匀的，如叶脉中往往富含金属元素。但这种次一级的分布，目前生物地球化学找矿尚未采用。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 9、地下水状况 因为植物生长离不开水，根据植物获得水分的方式，可以分成三大类:旱生植物、湿生植物与水生植物。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 9、地下水状况 旱

17、生植物依靠雨水生活，因而它的根系广而浅，主根不发育。 湿生植物靠强大的主根深人地下水面获得有保证的水分供应。根据当地潜水面的不同，在干旱地区，潜水面深，这类植物的根系可深入地下，在美国科罗拉多高原，最深的根系可达60m。显然，这一类植物是最有利的取样对象。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、影响植物吸收的因素 10、互促互斥元素的存在 当土壤中有许多共存元素时，有些元素能互相促进植物的吸收，而有些则相反。,第一节 植物中元素分布特征及异常形成,Features,互促元素,互斥元素,Mn,Ca,Cu,Mg,Zn,N,B,P,Fe,K

18、,不同元素对植物吸收的互斥与互促关系,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,一、适用矿种和工区 根据现有的文献资料，能产生生物地球化学异常的元素有:Ni、Co、Zo、Cu、Sn、Ag、Hg、Cr、Mn、Fe、Au、W、Mo、V和U等，而分析过的元素还不止这些，如As、Se、Te、I等伴生元素。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,一、适用矿种和工区 在厚层外来覆盖物地区，如冲积物，风积物，山麓堆积或冰渍物，且这些松散覆盖物又比较年青，没有成熟的土壤层发育，则可以试用生物地球化学方法。如芬兰，在一个4m厚的冰碛层用植物灰份中的Ni，成功地圈

19、定了下伏的镍矿体。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,一、适用矿种和工区 在森林地区是生物地球化学方法最能发挥作用的地区。在稠密的原始森林上空，国外曾使用直升飞机在空中取树梢作为样品进行找矿。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,二、取样方法 取样季节以春、秋为好，因为春季各种植物生长旺盛，微量元素的需要量或挟带量大，而秋季则种子趋于成熟，叶子行将凋落，植物灰份的含量较高。为了减少时间的影响，取样延续的时间要短。 最常采集的器官是嫩枝、树皮或叶子，一年生的嫩枝最易采集及处理。,第二

20、节 生物地球化学测量方法,Application,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,二、取样方法 取样高度最好离地面03m以上，以防止雨水溅起的污染。 对于一些水生植物，根系生长在水中，也可以采集根系作为样品，根系中的含量可以反映植物生长周期内地下水的平均含量，而地表部分有时反而没有异常。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,二、取样方法 取样点的布置视情况而定，如被取样的植物分布比较均匀则可以按网格或剖面布置，如植物分布稀疏，则只能按其生长的地点采样，然后按实际位置定在图上。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,勘

21、查地球化学,第五章生物地球化学测量,三、样品加工与分析步骤一：湿分析法 干燥研细称重(W1)灰化 (400一500)称重(W2)分析。 在干燥的气候条件下，样品可以在布袋或纸袋内自然晾干，否则需要烘干，潮湿样品需要防止发霉变质甚至腐蚀袋子。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,三、样品加工与分析步骤一：湿分析法 灰化过程一方面要保证彻底，不留碳质，另一方面要防止微量元素的损失。注意不要让样品着火，但又要保证有足够的氧气供应使有机物彻底分解。通常在450温度下灰化损失最小。如要分析挥发性元素，如Hg等，则最好用湿法硝化，即用强烈的无机酸如过

22、氯酸一硝酸，硫酸一硝酸来破坏有机物。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,三、样品加工与分析步骤二：干法分析 干燥研细（植物粉碎机）称重分析。 一般常用X射线荧光光谱法测定微量和常量元素。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、实验工作 由于影响灰份中金属含量的因素是如此之多，而且这种因素带有很强的地区性，在甲地的规律不一定适用于乙地，因此必须取得具体地点的实验资料，才能对类似地区的结果进行可靠的解释。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,勘查地球化学,第五章生物地球化学测量,四、实验工作 通过试验工作，要确定工作地区主要植物种属的分布情况及它们的生物积聚系数，以便选定取样种属。作为取样对象的植物种属及其器官要求在工区内有广泛的分布，以保证一定的采样密度与均匀性，其根系比较发育，最好是深根系植物，有主根从潜水面直接吸取养料。,第二节 生物地球化学测量方法,Application,