传统地球化学勘查将原生晕和次生晕分布模式各自独立描述,如何构建原生晕和次生晕之间的空间对应关系,建立从原生晕到次生晕联合地球化学勘查模型是覆盖区地球化学勘查急需解决的科学问题。过去地球化学勘查模型都是二维模型,即原生晕的剖面模型和次生晕的曲线模型,建立三维模型是精细刻画地球化学异常空间几何形态急需解决的技术问题。基于上述科学与技术问题,本论文以近年在胶东焦家成矿带覆盖区发现的曲家金矿为例,开展从钻孔原生晕到地表次生晕联合三维地球化学探测模型研究,以便为覆盖区找矿提供新的技术手段和理论支撑。胶东金矿集区是中国第一和世界第三大金矿集区。本文以莱州曲家金矿为例,基于9条勘探线共计38个钻孔、1130件钻孔岩芯样品和地表652件土壤微细粒样品,通过使用Micromine软件构建成矿和指示元素三维地球化学模型,对于解释地表化探异常成因及与深部继承关系提供强有力的实证性理论支撑。通过成矿元素和指示元素连续空间分布三维地球化学模型,展示矿体-原生晕-地表异常完整几何形态:在原生晕中Au、Ag、TFe₂O₃、S和Bi沿控矿构造断裂带呈稳定连续高含量分布;Hg沿控矿构造呈不连续透镜状分布,在垂向上呈串珠状或漏斗状分布,并伴随着Au中等-弱异常;Cl和Pb高含量出现在上方围岩中;在矿体和构造带上方地表微细粒土壤中存在Au-Ag-Hg组合异常,表明Au、Ag和Hg既发生了沿主断裂带的轴向迁移,又发生了垂向迁移。这一模型为地表化探异常的成因及与深部矿的继承关系提供强有力的实证性理论依据。此外,元素三维地球化学模式支持金沉淀成矿机制可能是相分离。矿体、原生晕和次生晕相关性表明,深部隐伏矿和原生晕中成矿和指示元素由于各种机理发生垂向迁移并在上覆土壤微细粒由于粘土矿物和铁锰氧化物的吸附、富集形成地球化学异常,且相比于下伏原生晕,土壤微细粒Au和Ag异常显著增强;但是,东部较高海拔区出露矿化的风化作用导致Au、Ag发生活化、迁移并在较低海拔的中西部形成次生异常,对勘查产生严重干扰。Hg则更容易在矿体上方形成强异常,由于其具有类气体性质和土壤中主要以不溶无机物的形式和吸附态存在,基本不发生横向迁移。基于alr变换后土壤地球化学数据因子分析得出F4(Au-Ag组合)是成矿元素组合。F2(Hg-Br-I-S-Se-Sn组合)则主要是矿化剂元素和前缘晕元素。因此,土壤微细粒Au-Ag-Hg组合异常是指示深部隐伏矿有效指标。土壤微细粒异常和矿体的高度吻合性证明在暖温带湿润气候区土壤微细粒测量方法是一种针对覆盖区有效的深穿透地球化学勘查方法。