维普资讯 http://www.cqvip.com 第２１卷第１期 ２００７年２月 肆 ｛｝Ｉ 电 ＭＩＮＥＲＡＬ ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ ＡＮＤ ＧＥＯＬＯＧＹ Ｖ０【．２１，ＮＯ．１ Ｆｅｂ．，２００７ 地球电化学勘查法寻找不同景观区隐伏金矿的研究① 陈希泉 ，罗先熔 ，刘莉文 ，汤 磊 （１．桂林工学院隐伏矿床预测研究所，广西桂林５４１００４；２．桂林工学院旅游管理学院，广西桂林５４１００４） 摘要：在隐伏矿体的周围产生矿物溶解，即在矿床的周围形成离子晕。在不同景观区的矿床上方进行 地球电化学勘查的方法试验。利用电化学原理提取矿体上方离子，从而证明利用地球电化学勘查法来寻 找隐伏金矿的可行性。 关键词：地球电化学勘查法｝找矿研究｝隐伏金矿 中图分类号：Ｐ６３２．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—５６６３（２００７）０１—００７０—０５ １金属矿床地球电化学成晕机制 金属矿床周围形成地球电化学晕的机理主要包 括以下几个过程：矿物溶解一离子迁移一离子在地表 的转化一形成离子晕（场）。 矿物溶解主要包括机械溶解、氧化溶解、电化学 溶解、生物溶解等。金属矿体的氧化溶解和电化学溶 解实质上都是一种由于氧化一还原电位差异而导致 的电化学过程。所以深部矿体的矿物溶解主要表现为 电化学溶解Ｌ１ ］。 电化学溶解产生的金属离子，在各种自然营力的 作用下向近地表迁移。迁移方式主要有风化过程中元 素的物理和化学释放、离子扩散作用、蒸发作用、毛细 管作用、植物的根系吸收、地下水循环、氧化一还原电 位梯度差引起的离子对流、气载迁移等。前五种机制 是很难将深部几百米的矿体金属元素迁移至地表的， 地下水循环固然是离子迁移的重要因素，但地下水的 对流机制一般造成溶质的横向分布，不能解释矿体上 方的“兔耳”状异常。而且在潜水面很深的极干旱地区 形成的金属元素异常是无法解释的。唯有氧化一还原 电位梯度差引起的离子对流和气载迁移可以解释厚 层覆盖区形成的金属元素异常。 迁移到近地表松散层中的离子呈多种赋存状态， 在外加电场作用下，土壤中元素的各种相态的赋存形 式会互相转变。即，外加电场一方面激活了土壤中金 属元素的赋存状态，使得大量的不可溶相态转化为可 溶相态；另一方面，外加电场可加速离子的迁移速度 和阴阳离子的两极分化，使阴离子向阳极迁移，阳离 子向阴极迁移。因此，大量浓集的离子最终被提取电 极所提取。 由理论推导和实验研究可知，离子电迁移的速度 是很缓慢的，不可能在短的通电时间内将深部矿体或 来自深部的较强的离子晕直接提取到提取电极上，所 能提取的信息是近地表的弱的离子晕。而来自于深部 矿体的离子晕是具有动态性的。根据布朗运动可知， 深部矿体中的离子是不断运动的。当外加人工电场 时，使得大量的络合离子以及其它呈稳定或不太稳定 的元素形式发生解离，解离后的阴离子向阳极迁移， 在阳极上失去电子而被氧化，阳离子向阴极迁移，在 阴极上得到电子而被还原。由于电极周围氧化一还原 反应的发生，使得以电极为中心由近及远、由表及里、 由浅到深地发生离子的迁移和电荷的转移，打破了原 始氧化一还原场的平衡。为了维持新的平衡，每个单 元体积里移出的离子，要由相邻单元体积内的离子移 入来补充。如果地下深部有矿体存在，矿体电化学溶 解产生的金属离子就会源源不断地向上迁移，形成动 态平衡的离子晕。若外加的人工电场保持一定的时 间，则由这样的动态平衡所积累的离子晕就能得到强 化。尽管单个离子的迁移速率较小，迁移距离较短，但 ①收稿日期：２００６一Ｏ５—１１作者简介：陈希泉（１９７９一），男．山东菏泽人．硕士研究生，从事地球化学研究工作。 基金项目；本文由“十五”国家科技攻关项目（２００１ＢＡ６０９Ａ０３）及广西研究生教育创新计划项目（２００６１０５９６０７０９Ｍ０３）基金资助。 ７０ 维普资讯 http://www.cqvip.com 无数个离子的相互传递，即可完成长距离的搬运。在 采空区进行的地球电化学提取（简称地电提取）实验 研究就是一个很好的例证。众多勘查实例表明，地电 提取的离子晕与深部隐伏矿体在空间位置上有着密 切的对应关系，地电提取的离子晕能够直接反映深部 矿体的信息［７］。 ２地球电化学勘查方法在不同景观区 进行的实验研究 就目前而言，在所有影响地球化学勘查的诸多地 质因素中，影响最大、涉及面较广的应数覆盖层的成 因类型和覆盖层的厚度。在不同景观环境下，要选择 相适应的方法技术才能进行有效的勘查。如在常规的 地球化学勘查中，对残坡积覆盖或风成黄土、冰碛物、 冲洪积物、风成沙等运积覆盖区，必须分别采用完全 不同的勘查地球化学方法，才能获得较好的找矿效 果。而地球电化学勘查方法对上面的情况有着特殊的 勘查效果［５州］。 ２．１干旱荒漠区地球电化学勘查方法研究——以新 疆金窝子一２１Ｏ金矿为例 新疆东部与甘肃交界地区的金窝子一２１Ｏ金矿 区为典型的干旱荒漠区，属大陆性干旱气候，春、秋季 风大，沙多，夏季高温，冬季严寒，植被极为稀疏。山脉 之间形成相对平缓的残积戈壁区或堆积区。由于风 蚀、机械风化、蒸腾、盐碱渍化和风成沙堆积等诸多因 素的长期作用，造成了独特的戈壁荒漠地球化学景 观。本次选择２１０金矿的Ｉ号剖面进行地球电化学方 法研究，剖面长度为１４００ｍ，点距为１００ｍ。以矿体为 中心向两边延伸。采用改进的地电提取法——“负极 子”供电方式下的“负极”提取。 地球电化学方法在２１０矿体上方的测量结果见 图１，可以看出，在隐伏金矿体上方，有较清晰的Ａｕ、 Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｈ的地电提取异常显示。在矿体上端对应的 部位，阳离子团形式的异常发育较强，并呈“兔耳”状 （该图中的离子全部为人工阴极提取的阳离子团）。这 一特点也符合电化学迁移形式，即在矿体上部的阴极 区，阴离子离开阴极向背景氧化一还原场迁移，阳离 子从背景氧化一还原场向阴极迁移。 在矿体上方还有清晰的离子电导率异常显示，异 常连续性较好，与地电提取异常较吻合。以上实验研 究和已有成果表明，在干旱荒漠戈壁区地球电化学方 法是有效果的。 １００ 。０ 圣６０ ｔｏ ２０ ０ 《 ２４ ２０ 三１６ 吾１ ２ 《 ￥０ ４ ０ 图１新疆金窝子一２１０金矿Ｉ号线 地球电化学勘查剖面图 Ｆｉｇ．１ Ｇｅｏ—ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｎ Ｎｏ．１ ｌｉｎｅ ｏｆ Ｊｉｎｗｏｚｉ一２１ ０ ｇｏｌｄ ｄｅｐｏｓｉｔ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｑｈ一第四系全新统洪积、风积、冲积砂、细砂．湖沼粘土及淤泥Ｑ 一第四系更新统洪积砂砾及粘土１一矿体 ２．２；中积平原区地球电化学勘查方法研究——以山 东招远尹格庄金矿为例 山东招远尹格庄金矿床为半干旱气候，雨季多在 ６～７月份。冬天比较寒冷，季节变化明显。属冲积平 原区。覆盖在基岩面上的近地表疏松沉积物不是当地 基岩风化的产物，而是从较远的地方搬运而来。基岩 中或残坡积层中所蕴藏的地球化学找矿信息被外来 沉积物所覆盖。 ７１ 维普资讯 http://www.cqvip.com 山东招远尹格庄金矿床大地构造位置处在鲁东 隆起区之胶北隆起的西北缘，沂沭断裂的东侧。矿区 位于玲珑花岗岩体的南缘，招（远）一平（度）断裂带的 中段，栖霞复背斜的南翼。区内第四系广泛分布，主要 为冲、洪积物，沿沟谷及低缓丘陵分布，由腐殖土、亚 砂土等组成，厚度为２～８ｍ。 矿床范围内的蚀变带以黄铁绢英岩、绢英岩化碎 裂岩、黄铁绢英岩化碎裂状花岗岩为主，其分布明显 受断裂构造及岩性的控制，主要发育在大的断裂蚀变 带内花岗闪长岩一侧以及断裂下盘花岗闪长岩体内 的次级构造中。矿体严格受断裂构造的控制。矿区内 已发现蚀变带２０余条，其规模较大的分别为１＃、２ ＃、３＃、４＃蚀变带，１＃、２＃、３＃蚀变带均位于招一 平断裂带中，其他分布于招一平断裂带的下盘，规模 一般较小。 在１＃矿体６４线已知剖面上，进行了地电化学 “偶极”提取实验和土壤离子电导率测量实验，并在同 一点位上采集次生晕进行对比研究（图２）。该剖面无 矿化污染，所测剖面上有５个钻孔见矿。 从图２可以看出，地电提取法的Ａｕ异常在隐伏 矿体上方都有显示，且在主矿体部位出现高值异常， 表明该方法寻找隐伏金矿是有效的和可行的。同时， 其它指示元素也可起到指示作用。在隐伏矿体上方有 Ａｇ、Ａｓ元素的高值异常显示，Ｓｂ元素异常主要出现 在剖面的７０～８４号测点之间，在这一范围也有Ａｕ、 Ａｇ、Ａｓ元素异常显示，该地电提取异常与视电阻率 异常相吻合。推断深部有矿化体存在。 地球电化学勘查方法是现场提取活动态金属离 子，在外加电场作用下，可起到强化异常的作用。从以 上实验研究可以看出，该勘查方法可以显示出良好的 效果。 ２．３湿润低山丘陵区地球电化学勘查方法研究—— 以广西横县泰富金矿为例 广西横县泰富金矿属低山丘陵地形，北高南低， 海拔标高最高为２８９ｍ，最低为６０ｍ，山坡坡度一般小 于３Ｏ。。属亚热带季风气候，夏季炎热多雨，冬季温暖 无冰冻。年平均气温为２１．５。Ｃ，年平均降雨量为 １４８７ｍｍ，年蒸发量为１５９０ｍｍ，年平均相对湿度为 ８Ｏ ，在春、夏雨季的山沟中，有一些地表流水，秋、冬 季干旱。 该区地层北部出露寒武系黄洞口组（∈ｈ）碎屑 岩；下泥盆统莲花山组（Ｄ ）滨海近岸相砾岩、砂岩、 粉砂岩；那高岭组（Ｄ ｎ）灰绿色粉砂质泥岩，郁江组 （Ｄｔ３，）炭质页岩夹泥质灰岩，莫丁组（Ｄ ｍ）局限台地 ７２ 相硅质页岩；南部和西部出露下白垩统新隆组（Ｋｌｘ） 湖相碎屑岩；西部出露大坡组（Ｋ ）紫红色砾岩、砂 砾岩夹砂岩；矿区东南角出露下石炭统（Ｃ ）硅质岩、 砂岩；九曲江河床一带出露中石炭统黄龙组（Ｃｚ，１）浅 灰色厚层状灰岩；第四系分布于现代河床两侧及半坡 上，由残坡积、冲积、洪积层的砂、砾、粘土组成。 Ｅ ５ ｄ ３ ２ ２ 王 ；１ ｉ １ 八 图２山东招远尹格庄金矿１号矿体 ６４线地球电化学勘查剖面图 Ｆｉｇ．２ Ｇｅｏ—ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｎ Ｎｏ．６４ Ｌｉｎｅ ｏｆ Ｎｏ．１ ｏｒｅｂｏｄｙ ｏｆ Ｙｉｇｅｚｈｕａｎｇ ｇｏｌｄ ｄｅｐｏｓｉｔ，Ｚｈａｏｙｕａｎ，Ｓｈａｎｇｄｏｎｇ ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｙ Ｈ一混合岩化斜长角闪岩ＧｒＨ一混合岩化黑云斜长变粒岩 Ｓｃ一黑云片岩ＳＧｒｃ一矿化蚀变带ＪＨ一黄铁绢英岩．ｙ８ＪＨ一 黄铁绢英岩化花岗闪长岩ｓＪＨ一黄铁绢英岩化破裂岩１一金矿 （化）２一钻孔位置及编号３一地层界线 图３为２４．５线地电提取勘查剖面图。可以看出， 在已知矿体上方，Ａｕ地电提取异常达到最高值 （训（Ａｇ）为６１．６６×１０－９），方法效果较好。在该剖面 的４０～８０ｍ地段为坡积物和植被所覆盖，但仍有地 电提取异常显示，Ｗ（Ａｕ）峰值达４４．６７×１Ｏ～。经钻 维普资讯 http://www.cqvip.com 喜 ４）。 、＾ 垂 二 号 图３广西横县泰富金矿２４・５线 地电化学勘查剖面图 Ｆｉｇ．３ Ｇｅｏ—ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ。ｘｐｌｏｒ ｌｏｎ ０ｆｉｌｅ ｏｎ Ｎｏ．２４．５ ｔｉｎｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｔ ｆｕ Ｇｕａｎｇｘｉ１一泥质粉砂岩 口组＾寒武系黄洞白 体赫隆绸Ｋ ｚ一下白垩统新隆组 ∈＾一荩武糸其 “ …一一 ２一硅化构造角砾岩３一已知矿体 ｅｇｏｌｄｄｎｐｏｓｉ ｔ，Ｈｅｎｘｉａ一，以上实验和实例表明，地球电化学 方法在湿 图４吉林汪清县杜荒岭金矿区Ｏ号 线地球电化学勘查剖面图 Ｆｉｇ．４ Ｇｅｏ－ｅｔｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｐ 。ｔ ｌ．２．４东北原始森林沼泽区找矿。】行任针艽一 嚣一惦 。 凉ｏｎ ｌｉｎｅ Ｎｏ．０ ｏｆ Ｄｕｈｕａｎｇｌｉｎｇ ｇ０Ｉｄ ｍ ｎ。’ ｎｃｅｌｉｎｐｒ。ｖｌｙ，ＪｉＷａｎ ｇｑｉｎｇｃｏｕｎｔ４矿（化）体及编３黄铁绢英岩卜一腐质层 ２ －花岗闪长岩３一贯饫踊矢 ”…… 隋皂岗闪长岩——林杜詈 溶日 薹 墨 拿凳篓 麓 篓 ： 嚣主 差 皇要为 釜 吉林省桶隶属于延吉市汪 复杂构 汪清复兴一杜荒岭地区位十阴山一八山 晕 十＿ 有 黧、 ｕ 苎 一工 ｇ间，综合异常宽度为 ８布０ｍ 霉 ，异 ｌｌＩ宰但函 伍一 羔维普资讯 http://www.cqvip.com 点。地电提取的Ａｕ异常呈小的双蜂形态分布，其 ｗ（Ａｕ）最高峰值为２４．５２×１Ｏ一。 在１４、１５、１７、１８号金矿体上方，测出了地电提取 Ａｕ异常。异常集中分布在剖面的２６～３２号测点之 某种特制的装置直接从土壤中提取成矿元素，或采集 这种隐伏矿体上方的土壤、岩石等介质，对指示元素 组分或电化学参数进行测定，从而达到找矿的目的。 （２）地球电化学勘查方法在典型的四大景观区 间，综合异常宽度为８０ｍ，异常峰值同步出现在３Ｏ号 测点。地电提取的Ａｕ异常呈单峰形态分布，其 ｗ（Ａｕ）最高峰值为６６×１Ｏ一。 （干旱荒漠区、冲积平原区、湿润低山丘陵区、东北原 始森林沼泽区）进行隐伏矿床的地球电化学勘查方法 是可行的，在一些特殊的环境下，地球电化学勘查方 法对寻找隐伏矿能发挥出独特的效果。值得广泛推广 在森林沼泽区覆盖区，来自深部矿体的金属元素 在通过地气、地电化学场等各种地质营力的搬运下迁 应用。 移至地表，在近地表植物地球化学障的阻挡下，被地 下水溶解和植物根系吸收，与有机质、Ｓｉ０：胶体等结 参考文献： 合，形成近地表的弱的活动态金属元素异常。通过外 ［１］罗先熔．再论地球电化学测量法寻找隐伏矿床［Ｊ］．桂林冶金地 加人工电场，使原来的化学平衡受到破坏，使活动态 质学院学报，１９９４，１４（３）：２９５．３０２． 阳离子被阴极吸附，活动态阴离子被阳极吸附。经过 ［２］罗先熔．多种新方法寻找隐伏矿的研究及效果口］．地质与勘探， １９９５，３１（１）：４４—４９． 对阴极吸附的金离子含量的分析，可以得到来自深部 ［３］ 罗先熔，段冶．我国地电提取测量法的应用现状及研究方向口］． 矿体的并被强化的离子晕，从而达到寻找隐伏金矿的 桂林工学院学报，１９９５，１５（１）：３４—３９． 目的。因此，可以得出结论，地电提取法在森林沼泽区 ［４］罗先熔，王卫民，张佩华．隐伏金矿地电化学异常形成机制及异 寻找隐伏金属矿床是适用的，并且与相对常规化探相 常形态特征［Ｊ］．有色金属矿产与勘查，１９９７，６（６）；３６４—３６７． 比，其异常更为突出。 ［５］ 罗先熔．寻找金、银、铜、铅、锌等金属矿床的新方法——地球电 化学勘查口］．有色金属矿产与勘查，１９９９，８（６）：６７６—６７７． ［６］胡云沪，罗先熔，王桂琴，杜建波。张小路．厚层覆盖区综合物化 ３结论与认识 探方法找金试验研究——以广西兴安金石金矿为倒［Ｊ］．矿产 与地质，２００２，１６（５）：３０２—３０５． （１）在区域局部天然电场或人工电场作用下，隐 ［７］熊长林，李惠玲．地电化学提取法机理研究［Ｊ］．福建地质，２００３， ２２（４）：１８７—１９４． 伏矿体中元素组分自深部向地表进行电化学迁移，用 Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ ｃｏｎｃｅａｌｅｄ ｇｏｌｄ ｄｅｐｏｓｉｔｓ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ａｒｅａｓ ｂｙ ｇｅｏ－ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ＣＨＥＮ Ｘｉ—ｑｕａｎ ，ＬＵＯ Ｘｉａｎ—ｒｏｎｇ ，ＬＩＵ Ｌｉ—ｗｅｎ 。ＴＡＮＧ Ｌｅｉ （１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇ ｉｌｉ，ｌ ５４１００４，Ｃｈｉ 口： ２・Ｔｏｕｒｉｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｇｉｕｌｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｏｎｉｃ ｈａｌｏｓ ｆｏｒｍ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌｓ ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅａｌｅｄ ｏｒｅｂｏｄｉｅｓ．Ｔｅｓｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ａｒｅａｓ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔｓ ｂｙ ｇｅｏ—ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｏｒｅｂｏｄｉｅｓ ｗｅｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｇｅｏ— ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｃｏｎｃｅａｌｅｄ ｇｏｌｄ ｄｅｐｏｓｉｔ ｉｓ ｆｅａｓｉｂｌｅ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｇｅｏ—ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｏｒｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ，ｃｏｎｃｅａｌｅｄ ｇｏｌｄ ｄｅｐｏｓｉｔ ７４