矿产勘查地球化学是地球化学勘查的重要领域，是地质找矿工作的支柱方法，直接服务于矿产资源勘查工作。

1941年，苏联科学家Ye.A.谢尔盖耶夫出版了《地球化学探矿法》，首次系统阐述了矿产勘查地球化学的理论与方法。1948年，美国地质调查局成立地球化学探矿研究中心，开始研制快速现场比色分析法，开展了野外勘查和室内研究工作。1950年后，许多发达国家相继建立了地球化学研究机构。中国于1953年成立了地球化学探矿研究室。在此期间，地球化学方法的应用逐渐扩大，美国、英国、加拿大三国地球化学家在加拿大新不伦瑞克进行了水系沉积物地球化学测量，找到了普利桑特山、雷斯蒂高切及纳什河等工业矿床。苏联的S.D.米勒和A.P.索罗沃夫在哈萨克斯坦应用金属量测量方法，找矿成果显著。1962年，美国H.E.霍克斯和英国J.S.韦布合著了《矿产勘查的地球化学》。1969年，第一届国际勘查地球化学学术讨论会在美国戈尔登召开。1970年，国际《地球化学勘查杂志》创刊，标志着矿产勘查地球化学成为独立的地球化学分支学科。20世纪70～80年代，美国和加拿大运用水系沉积物和湖积物测量的方法对全国性铀矿资源进行了普查，发现了一批铀矿床；同时在环太平洋地区发现了多处斑岩型铜矿床。1977年，苏联的A.A.别乌斯与S.V.格里戈良合著的《矿床地球化学勘查方法》出版，总结了苏联原生晕找盲矿的经验。1978年，中国开始实施区域化探全国扫面计划，通过建立多仪器多方法分析系统，将痕量元素检出限降低到地壳丰度以下，研制系列标准样品，建立分析质量监控系统等，极大提高分析准确度与精密度，获得了大量高质量的39种元素或氧化物地球化学数据，找到一批大型以上规模的金属矿床；微量金测试技术得到突破，发现了大量金异常，从而找到一批大型、超大型金矿床，使中国矿产地球化学勘查达到世界先进水平。90年代以后，矿产勘查地球化学更多地关注和服务于寻找隐伏矿的领域。澳大利亚、瑞典、美国、加拿大、俄罗斯和中国针对寻找覆盖矿任务，发展了地气、地电化学、壤中气、土壤活动态等非常规地球化学技术。同时，中国继续推进区域矿产地球化学勘查（化探扫面）工作，截至2015年，累计圈定各类异常82653处，发现各类矿床3605处，使中国矿产地球化学勘查继续领跑世界。

矿产地球化学勘查以寻找矿床为目标，通过调查发现成矿元素与伴生元素在矿床四周的岩石、土壤、水系沉积物、地表水、植物及大气等介质中的富集、分散规律与元素组合特征，即元素地球化学异常（次生异常及原生异常），进而追踪发现矿床。按规模大小，地球化学异常可分为3类：地球化学省、区域地球化学异常和局部地球化学异常。根据所赋存的介质的不同，地球化学异常可分为原生异常和次生异常两类。原生地球化学异常按照成因可进一步分为同生异常（地球化学省、区域同生异常、局部同生异常）和后生异常（区域后生异常、局部后生异常）。次生地球化学异常按照成因分为同生异常（碎屑异常、水成异常、生物成因异常、气成异常）和后生异常（水成异常、生物成因异常、气成异常），还可以按照异常形态分为分散晕、分散扇、分散流等。

根据采样介质的不同，矿产地球化学勘查工作方法有岩石地球化学测量、土壤（含活动态）地球化学测量、水系沉积物地球化学测量、水地球化学测量、气体（含壤中气和地气）地球化学测量、地电化学测量及生物地球化学测量等。在不同工作阶段，根据地质和地球化学景观条件及各阶段找矿目标，选用合理的地球化学勘查方法。①水系沉积物地球化学测量。具有很强的遥测能力，因而成为区域化探阶段最有效的方法，特别是在丘陵和山区。②湖积物地球化学测量。采集湖心底部沉积物样品，可以近似估量湖四周高地上元素的平均含量，在多湖国家已发展成标准的区域地球化学勘查方法。③异常检查阶段。多数仍可采用区域化探阶段选定的、能控制较大面积的勘查方法，但采样密度需要增加，以便获得更为详细的找矿信息。在详查阶段，土壤地球化学测量是最主要的方法，但往往还需做一些岩石采样工作，以利于对土壤异常的解释推断。为探索深部盲矿，有时还要进行泉水采样或渗湿土采样。④厚层运积物（冲积物、冰碛物或风积物）覆盖地段。常规地球化学方法所能发现的异常被其后的外来覆盖物埋藏，需要使用一些特殊的技术，例如用轻便的机动钻穿过运积层采样，或使用各种气体测量方法、电地球化学方法、地球化学植物测量方法，以及各种弱溶剂的偏提取方法。这些方法统称为非常规地球化学方法，其目的都是发现或强化能以气体或溶液方式穿过运积层而达于地表的隐伏基岩中地球化学找矿信息。⑤航空地球化学勘查。70年代后，提出了航空地球化学勘查。航空地球化学勘查利用飞机在空中采集气体或大气微尘，分析其中指示元素的浓度；也可以从飞行器向地面发射辐射，并接收返回的信号，或者在空中测量地面的放射性和植物对阳光的反射率等。⑥海洋地球化学勘查。海洋地球化学勘查方法主要利用各种特制的采样器采集海底沉积物及水样品。此外，一些新的区域化探方法，包括系统采集水中苔藓、水中悬浮物、岸边有机物以及卵石上的铁锰覆膜等方法也在实验研究中。

进行矿产地球化学勘查工作，首先运用高效率的地球化学勘查方法，在较大范围进行广泛的侦察，舍弃没有希望的地区，缩小找矿靶区。其次用较精确的圈定矿化范围的方法在小的靶区内工作，用尽可能少的人力、物力和时间，找到有经济价值的矿床。

根据矿产勘查地球化学工作程度的不同，划分出4个工作阶段：区域地球化学勘查（工作比例尺为1∶200000、1∶250000、1∶500000）、地球化学普查（工作比例尺为1∶50000、1∶25000）、地球化学详查（工作比例尺为1∶10000、1∶5000、1∶2000）和地球化学建模及深部找矿（通常依托钻孔、坑道等探矿工程进行）。不同工作阶段的采样密度和采样布局各不相同，采样密度一般遵循从稀到密的原则，循序渐进；采样布局一般遵循从不规则测网到规则测网的原则。

中国矿产地球化学勘查采用的工作程序为：①区域性扫描及普查。对发现的大量异常进行筛选，挑出有找矿远景的异常进行检查。②异常检查。再做少量工作，迅速对异常取得更详细的情报，精选出最有远景的异常进行详查。③异常详查。精确地圈定矿化范围，了解其产状与剥蚀程度并估计其经济价值以便布置钻探工作。④钻探验证。根据钻孔中原生异常资料继续追踪盲矿。

矿产地球化学勘查常要分析数以千万计的样品，需要检出一百万分之几、有时甚至为十亿分之几的痕量元素含量，因而必须使用快速、适于大规模操作、非常灵敏的样品分析方法。早期的化探样品分析着重于从背景的起伏中辨认异常，只能获得被测元素含量的相对数值。20世纪50年代，研制出快速半定量光谱方法及比色方法，这两种方法效率极高，但精密度不高，准确度则更少考虑。70年代，随着区域化探扫面的需要及地球化学勘查工作的深入，对地球化学样品分析灵敏度、准确度和精密度的要求提高，高度自动化的精密分析设备相继问世，如等离子焰直读光量计、原子吸收分光光度计、X射线荧光光谱仪、多道能谱仪及等离子焰质谱仪等，并研制了多种高灵敏度、高效率的分析方法。不仅保证了大规模操作的分析质量，而且可使取得的数据能够在全国或全球范围内对比研究；建立了利用系列地球化学标准样品控制分析质量的监控方案。

各种类型地球化学异常的解释推断是矿产勘查地球化学成功的重要一环，在对异常出现地段的地质、地理背景、异常形成的机制和使异常强化及弱化的各种因素有足够了解的基础上，才能对异常做出客观的评价，首先要建立典型矿床不同尺度（区域、矿田、矿床、矿体）的地球化学异常模式。其次计算出地球化学异常的规模及强度，根据这些指标进行异常排序和优选，并考虑各种可能强化或弱化异常的环境因素或人为污染所引起的假异常，以便能快速地从大量异常中筛选出最有找矿远景的异常。最后判断异常与异常源的空间关系，推测矿化剥蚀深度或埋藏深度，评价矿化的经济价值等。

矿产勘查地球化学数据处理是圈定和解释推断异常找矿意义的重要工作。常使用的统计学方法有趋势面分析、多元回归分析、判别分析、因子分析、聚类分析和对应分析等，各种非参量统计学、模糊数学及稳健统计学方法也已得到广泛应用。通过这些数学处理方法分析，可发现一些靠直观方法难以辨认的异常，更好地区分有找矿意义与无找矿意义的异常，确立更为客观的异常评价准则，发现新的找矿信息。由于这些数学方法都需要繁复的计算，故应用范围不大，而便捷的电子计算机在矿产勘查地球化学数据处理上的应用十分广泛。但在对地球化学异常解释推断中起决定性作用的仍是勘查地球化学工作者本人的经验和判断。

矿产地球化学勘查是矿产勘查中十分重要的方法技术，矿产地球化学勘查的研究范围日益扩大，已从研究少数元素发展到研究周期表上所有元素在局部、区域，乃至全球的分布；从分别测量各种介质中元素含量到研究整个成矿地球化学系统或地球化学表层系统。面对勘查隐伏矿的难题，矿产地球化学勘查的概念、理论和方法已经步入重大变革与发展的阶段。随着多种非常规地球化学勘查技术研究和高灵敏度分析技术的发展，能在地表检测到覆盖层下深部的矿化信息和不同矿种。不同成矿类型矿床地球化学找矿模型系列（特别是矿产深部预测模型）的完善，与地球物理勘查技术的互补和融合，使矿产地球化学勘查在寻找隐伏矿技术上取得突破，研究成果将在未来矿产勘查领域，特别是矿产资源定量评价工作中，发挥越来越重要的作用。同时，也为深部地质学和地球动力学的研究提供新思路及有意义的基础信息。