地電提取測量法與電吸附法比較研究

柯龍躍，賈福聚，王 峰，李 星，張 權

(昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093)

地電提取測量法與電吸附法比較研究

柯龍躍，賈福聚，王 峰，李 星，張 權

(昆明理工大學 國土資源工程學院，云南 昆明 650093)

典型的深穿透地球化學方法包括地電提取測量法、電吸附法、納米級金屬氣法、活化金屬離子方法、地氣法及酶提取方法等。其中，地電化學提取法和電吸附法的原理基本相同，但技術方法上存在差異，兩種方法在尋找隱伏礦體方面均得到了廣泛應用，且均在不同覆蓋區、不同成因類型的隱伏礦床勘查中顯示出了良好的效果。

深穿透地球化學；地電化學提取法；電吸附法；隱伏礦；弱異常

0 前 言

隨著地質找礦工作的不斷深入，地表露頭與淺部未勘查資源越來越少，找礦方向已逐漸轉入到深埋藏隱伏礦上。常規的化探方法技術在深部資源的探測方面受到諸多不利因素限制，如在厚地表蓋層地區、水系不發育地區常規化探信息易受到屏蔽。“深穿透地球化學”由謝學錦院士等在1997年的第16屆國際化探大會上提出，作為當時已出現的多種尋找深部隱伏礦產的地球化學方法的總稱。深穿透地球化學的特點是: a 探測深度大，可達數百米；b 所測得的信息主要來自深部礦體；c 這種信息極其微弱，但這種微弱信息反而更加可靠，因為常規化探中起干擾作用的物質顯示不出這種信息。經過多年大量的實驗和應用研究，深穿透地球化學已經逐漸走向成熟。

典型的深穿透地球化學方法包括地電提取測量法、電吸附法、納米級金屬氣法、活化金屬離子方法、地氣法及酶提取方法等。其中，地電化學提取法和電吸附法的原理基本相同，但技術方法上存在差異，兩種方法在尋找隱伏礦體方面均得到了廣泛應用，且均在不同覆蓋區、不同成因類型的隱伏礦床勘查中顯示出了良好的效果[1]。

1 理論體系

深穿透化探法的前提基礎是被測元素能夠遷移到運積層表部。元素的遷移過程包括元素活化、搬運和沉淀。影響元素遷移的因素有元素自身狀態和元素所處環境，遷移的動力來自于元素在物化條件下的保持平衡性。具體元素垂向運移的營力包括：蒸發作用、氣體搬運、植物根系吸收、毛細管作用、離子擴散作用、自然電位場、地下水循環等。元素由深部向地表的遷移模式有氣流遷移模式、還原囪遷移模式、地震泵遷移模式、雷暴電池模式和陸上潮汐模式等。王學求認為礦床周圍成礦元素及其伴生元素以離子、絡合物、原子團、膠體、超細金屬顆粒、鐵族氧化物吸附包裹、碳酸鹽包裹等形式存在，被地下水循環、離子擴散、氧化還原電位梯度、蒸發作用、植物作用、地氣流等多種營力接力遷移至地表，最終形成深穿透地球化學異常[2]。

地電提取測量法理論在20世紀70年代由前蘇聯的Yu S.Ryss 及 I.S.Goldberg 等提出，認為地球上存在規模不同的套合的電地球化學場，這種場是引起元素活化運移的原因，即電化學遷移導致元素活化遷移(如圖1)。

前蘇聯學者認為人工電場可以驅使深部的金屬離子從深部遷移至地表，為了加大地電提取探測深度，他們使用大功率電源。而中國和美國學者都認為人工電場的作用深度是有限的，人工電場不可能直接作用于地下數百米深的隱伏礦體，但人工電場可以驅使被其它營力遷移至地表土壤中的金屬離子沉積在電極上。

中國學者羅先熔等[1]認為深部基巖礦體與上覆蓋層存在氧化還原場的動態平衡。人工電極引發的離子遷移和電荷轉移，可打破原有的平衡體系，為了維持原有的氧化還原平衡體系，地層中的金屬離子受到深部礦體類似電場作用的驅動，向上遷移，形成動態的離子暈。即地電提取測量法的人工電極可以提取地下深部離子通過遞推運移形成的離子暈，由于該方法的理論依據是動態平衡理論，因此電提取測量異常需在野外實地取得。

圖1 金屬陽離子在自然電位場下的移動模式

電吸附法理論認為遷移至地表的成礦元素及伴生元素，容易被有機質、鐵錳氧化物及氫氧化物等地球化學障的阻擋形成富集，或者被高嶺石和其它粘土礦物吸附而富集，形成后生地球化學異常[3]。由于現代實驗室的測試方法靈敏度和準確性均達到了較高的水平[4]，因此電吸附法在室內對采集的土壤樣品通電，能達到強化異常的作用，能夠測得微量的與成礦有直接關系的元素異常。

2 工作方法

地電提取測量法工作步驟一般包括：選取勘探線并布設測點、安裝離子接收器和電極并通電、收集載體物質(泡塑)并分析測試、數據處理成圖等(如圖2)。勘探線布置一般垂直于主控礦構造或地層；離子接收裝置正負極之間往往倒入酸性提取液或水，以增加土壤的導電性；離子接收裝置中的載體物質(泡塑)，通電后富集目標元素，經過一定的提取時間后取出，裝入袋中送化驗室測試；運用測試結果繪制元素異常圖[5]。

圖2 地點提取法原理示意圖

電吸附法的工作一般包括野外采樣加工、室內電吸附、分析測試、數據處理成圖等工作程序[6]。野外采樣方法與次生暈地球化學采樣一致，樣品風干后粉碎待用；室內電吸附是將樣品裝入特殊反應裝置內，加入助溶劑(電解液)后通電，用吸附介質收集電運移元素的離子(以元素的絡陰離子形式存在)；測試吸附介質中的元素成分，運用測試結果繪制電吸附元素異常圖。

地電提取測量法與電吸附法以捕捉礦體形成的微弱的地球化學異常信息為目的。相對電吸附法的野外采樣、室內吸附的工作方式，地電提取測量法類似于地球物理探測的野外實地提取異常，明顯增加了工作強度，但已有工作證明某些地電提取測量異常，土壤離開原地后室內測試顯示異常較差或沒有異常[7]。盡管上述兩種深穿透地球化學方法在理論系方面存在分歧，工作方式也有較大差別，但經過多年的探索與實踐檢驗，兩種方法均取得了豐碩的找礦成果。

3 應用與討論

地電提取測量法在不同地質環境下針對不同礦種，均有成功的運用。如在碳酸鹽巖地區、第四紀沉積物覆蓋區、高原凍土覆蓋區、干旱荒漠地區、草原風成砂覆蓋地區等，均克服了地質、自然條件對常規化探方法的種種限制，通過地電提取測量法圈定了地球化學異常靶區，且取得了很好的隱伏銅、金、鉛鋅等有色金屬找礦效果[8]。而電吸附法在尋找金屬硫化礦床、油氣藏等方面，在常規化探方法無效或有人為干擾的情況下，顯現出了突出的找礦效果[9]。

地電提取測量法與電吸附法理論依據均是隱伏礦體中的元素在多種營力的驅動下，垂向運移至地表的成暈機制。前者注重離子的動態平衡特征，采用原地提取測試，后者注重強化電運移離子異常，在室內吸附活動態金屬離子，實踐證明兩種方法均能有效反映與隱伏礦有成因聯系的后生異常。地電提取測量法與電吸附法作為深穿透地球化學的重要組成部分，二者互為補充，將在尋找隱伏礦床方面展現出強大的找礦能力。

4 結 語

通過討論發現，地電提取測量法在各種景觀條件下均有應用，并且取得了良好的找礦效果，其優越性非常突出；電吸附法其原理與前者相同，由于成本、和異常強度太弱等限制，應用范圍不及前者，但是這種方法有其獨到之處，可以作為地電提取測量法的補充方法，發揮多手段綜合找礦的優勢。

[1] 羅先熔, 康明, 歐陽菲, 等. 地電化學成暈機制方法技術及找礦研究[M]. 北京: 地質出版社, 2007.

[2] 謝學錦, 邵躍, 王學求. 走向21世紀礦產勘查地球化學[C]. 北京: 地質出版社, 1999.

[3] 周奇明, 趙友方, 黃華鸞, 等. 電吸附法尋找隱伏礦床的試驗研究[J]. 地質與勘探, 2001(2): 69-71.

[4] 陳壽根. 含金地質樣品的分解和痕量金的提取[J]. 巖礦測試, 1989(1): 56-60.

[5] 羅先熔. 地電化學集成技術尋找隱伏金礦的研究及找礦預測[M]. 北京: 冶金工業出版社, 2010.

[6] 羅先熔. 地球電化學勘查及深部找礦[M]. 北京: 冶金工業出版社, 1996.

[7] 王佳音, 祁昌煒, 劉磊. 地電化學提取法在碳酸鹽巖地區隱伏鉛鋅礦尋找中的應用[J]. 現代礦業, 2016(10): 96-99.

[8] 劉金源, 劉靖波, 張鷗. 工頻入地電流對碳鋼接地材料的腐蝕行為研究[J]. 中國錳業, 2016，34(5): 87-89.

[9] 王光洪, 羅先熔, 單江濤, 等. 第四紀沉積物覆蓋區地電化學法尋找隱伏金礦——以安徽鳳陽地區為例[J]. 桂林理工大學學報, 2010(1): 52-55.

A Comparative Study on Earth Electricity Extraction and Electro-adsorption Method

KE Longyue, JIA Fuju, WANG Feng, LI Xing, ZHANG Quan

(Facultyoflandresourceengineering,Kunminguniverstyofscienceandtechnology,Kunming,Yunnan650093,China)

The typical deep penetrating geochemical methods is partial extraction, including electric adsorption method, nano metal, metal ion gas activation method, geogas method and enzyme extraction method etc. Among them, electro-adsorption extraction principle and electric adsorption method are basically the same, but there is a difference method. Two methods have been widely used in search of concealed ore bodies. In the exploration of concealed deposits of different genetic types of different coverage areas, it shows its good results.

Deep-penetrating geochemistry; Geoelectrochemical extraction method; Electro-adsorption; Concealed Ore; Weak anomaly

2017-03-12

柯龍躍(1989-)，男，貴州盤縣人，碩士研究生，研究方向：地球化學，手機：15329589800， E-mail：247856060@qq.com.

P632

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.053