干旱荒漠地區(qū)地電化學(xué)法尋找隱伏礦床的預(yù)測(cè)研究

肖 壯，羅 彬，劉友明

（1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一O隊(duì)，江蘇 南京 210000；2.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八O九隊(duì)，江蘇 南京 210000）

1 地電化學(xué)法在尋找隱伏礦床的應(yīng)用

（1）測(cè)線、測(cè)點(diǎn)布設(shè)和裝置選取。本次研究采取桂林理工大學(xué)羅先熔教授及其科研團(tuán)隊(duì)所研發(fā)的隱伏礦床預(yù)測(cè)第三代地電提取設(shè)備，這套設(shè)備具備低電壓、小額電流，攜帶便利且提取效果較多的優(yōu)勢(shì)，其主要是由離子搜集器與電源電壓系統(tǒng)共同組成。采取地表剖面法設(shè)置36個(gè)采樣點(diǎn)，點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離一般情況下設(shè)置為15m～45m；選擇甘肅南部預(yù)查區(qū)并設(shè)置了5條南北向的地電提取檢測(cè)線，測(cè)線和測(cè)點(diǎn)的設(shè)置采取300m×15m的網(wǎng)格狀布局，局部點(diǎn)距控制在10m～27m范圍。

（2）元素接收器的埋設(shè)。礦床下的礦體元素在地殼巖石內(nèi)具體有以下幾種分布轉(zhuǎn)移狀態(tài)，即離子狀態(tài)、絡(luò)合物絮結(jié)狀態(tài)、分子狀態(tài)、原子狀態(tài)、金屬狀態(tài)[2]。礦體的純離子狀態(tài)存在分布較為分散，其中的絕大部分是和適量的其他元素形態(tài)形成絡(luò)合物絮結(jié)狀態(tài)，換句話說就是絡(luò)合離子。這些絡(luò)合離子在人工電場(chǎng)或自然電場(chǎng)的影響下發(fā)生電解反應(yīng)生成解離，地電提取法就是利用這種電場(chǎng)對(duì)絡(luò)合離子集合體的影響，人為的讓某項(xiàng)元素集合在元素接收器內(nèi)部，通過分析接收器中元素的數(shù)目實(shí)現(xiàn)尋礦目的。離子搜集器是由一定尺寸的碳棒，加之經(jīng)過特殊處理的對(duì)礦床金屬離子具有較強(qiáng)吸附作用的活性高密聚酯型聚氨醚泡塑與濾紙構(gòu)成的接收電極，其一端必須安裝導(dǎo)線進(jìn)行引出。電源電壓系統(tǒng)主要是由8V干電池（一個(gè)點(diǎn)單獨(dú)設(shè)置為一個(gè)電池工作組）和離子搜集器構(gòu)成。每一個(gè)元素接收器就是衡量礦床剖面的一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。在埋設(shè)的時(shí)候，必須在測(cè)點(diǎn)周圍挖一個(gè)深為20cm～60cm的槽坑，之后將元素接收器小心埋入地下，并在其加入事先配制好的酸性接收液(酸性接收液按照所尋礦種的性質(zhì)而配制)，然后蓋上塑料蓋，插進(jìn)電極并預(yù)留引線。最后在接收器上方罩上一個(gè)塑料袋，以防室外的灰塵、雨水、雜物進(jìn)入其中。

（3）地電化學(xué)數(shù)據(jù)處理。地電提取化學(xué)法所取得的深部礦體數(shù)據(jù)較為微弱，地電化學(xué)數(shù)據(jù)的操作主要是利用微觀模型輸出宏觀性統(tǒng)計(jì)額，其模型選擇的適宜性決定到微觀信息提取的好壞。本文試圖利用分形模型對(duì)Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Cr、Ni、Zr9種金屬元素進(jìn)行單獨(dú)解析），大致過程見下：

借助粗視化的模糊程度以及在此時(shí)被檢測(cè)到的個(gè)數(shù)N(c)定義公式：

式中：c代表元素的數(shù)目；N(c)代表元素?cái)?shù)目大于c的樣品數(shù)量；D代表分形維數(shù)值；K代表普通常量。在雙對(duì)數(shù)圖上把c與進(jìn)行描繪，并使用最小二乘法對(duì)曲線進(jìn)行模擬，求出線段的斜率，獲取到D值，同時(shí)進(jìn)一步獲得尋礦值。

（4）綜合信息找礦預(yù)測(cè)。干旱荒漠地區(qū)的礦床一般具備多種類型，不同類型的礦體之間電阻率的差別也有很大不同，比方說卡林型金礦體的電阻率是礫巖型金礦體的15倍，然而卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)礦灰?guī)r金礦體的電阻率，屬于“低電阻體”。考慮到尋找隱伏礦床的目的性，普遍情況下會(huì)以評(píng)價(jià)金屬電化學(xué)異常情況為主，聯(lián)系電阻率與分帶特征實(shí)現(xiàn)綜合尋礦的預(yù)測(cè)。

2 實(shí)驗(yàn)與效果分析

為了更加清楚、具體的看出地電化學(xué)法尋找隱伏礦床的實(shí)際預(yù)測(cè)效果，特與傳統(tǒng)尋找隱伏礦床方法進(jìn)行對(duì)比，對(duì)其尋礦成功率進(jìn)行比較。

（1）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，將兩種尋找隱伏礦床方法的設(shè)計(jì)置于相同的試驗(yàn)環(huán)境之中，進(jìn)行尋礦能力的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。本文以甘肅省白銀銀硐溝勘查區(qū)為例進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。按照之前的工作狀況以及地質(zhì)構(gòu)造走向(NW 80°)，圈定了面積大致為2.5km的實(shí)驗(yàn)區(qū)，在該區(qū)內(nèi)總共設(shè)置了8條測(cè)線。以120、220、350三級(jí)異常強(qiáng)度分帶的區(qū)分辦法，在測(cè)區(qū)一共圈出10個(gè)電導(dǎo)率異常區(qū)域。

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。實(shí)驗(yàn)過程中，通過兩種不同的尋找隱伏礦床方法設(shè)計(jì)同時(shí)在相同環(huán)境中進(jìn)行工作，分析其率尋找隱伏礦床能力的變化。按照異常規(guī)模和強(qiáng)度大小，對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的主要異常特征進(jìn)行敘述：首先，Con——2號(hào)異常穿越2線、7線、8線，異常規(guī)模波動(dòng)比較大，該異常區(qū)域一共出現(xiàn)了4個(gè)三帶并全的聚集中心。其次，Con——4號(hào)異常穿越1線、4線、5線、6線，異常規(guī)模波動(dòng)比較大，該異常區(qū)域一共出現(xiàn)了3個(gè)三帶并全的聚集中心，其中位于測(cè)區(qū)西面的聚集中心規(guī)模比較大，長(zhǎng)大約200m，寬120m。最后，Con一6號(hào)異常分布在2線～5線上，異常規(guī)模長(zhǎng)達(dá)1200m，三級(jí)濃度分帶齊全，而且其中分帶發(fā)育比較成熟，異常高域區(qū)的規(guī)模也比較大，東西向延伸將近500m，異常最高值出現(xiàn)在5號(hào)線的測(cè)點(diǎn)上，高達(dá)1122μS/cm，襯度為30.2，成為該測(cè)區(qū)內(nèi)最大的Con異常區(qū)域。實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比如下所示。

表1 試驗(yàn)剖面地電提取異常參數(shù)

圖1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

從表1和圖1的結(jié)果中證實(shí)，本文提出的地電化學(xué)法在尋找隱伏礦床的應(yīng)用中，相比傳統(tǒng)礦床預(yù)測(cè)方法而言，在地下干擾信號(hào)強(qiáng)度相同的情況下，具備較高的尋礦成功率。

3 結(jié)語

本文對(duì)干旱荒漠地區(qū)地電化學(xué)法尋找隱伏礦床的預(yù)測(cè)進(jìn)行分析，根據(jù)地電化學(xué)法的數(shù)據(jù)反饋與分析，對(duì)實(shí)現(xiàn)本文設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)論證表明，本文設(shè)計(jì)的方法具備極高的有效性。希望本文的研究能夠?yàn)楦珊祷哪貐^(qū)地電化學(xué)法尋找隱伏礦床的預(yù)測(cè)提供理論依據(jù)。