地电提取测量法与电吸附法比较研究

柯龙跃，贾福聚，王 峰，李 星，张 权

(昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093)

地电提取测量法与电吸附法比较研究

柯龙跃，贾福聚，王 峰，李 星，张 权

(昆明理工大学 国土资源工程学院，云南 昆明 650093)

典型的深穿透地球化学方法包括地电提取测量法、电吸附法、纳米级金属气法、活化金属离子方法、地气法及酶提取方法等。其中，地电化学提取法和电吸附法的原理基本相同，但技术方法上存在差异，两种方法在寻找隐伏矿体方面均得到了广泛应用，且均在不同覆盖区、不同成因类型的隐伏矿床勘查中显示出了良好的效果。

深穿透地球化学；地电化学提取法；电吸附法；隐伏矿；弱异常

0 前 言

随着地质找矿工作的不断深入，地表露头与浅部未勘查资源越来越少，找矿方向已逐渐转入到深埋藏隐伏矿上。常规的化探方法技术在深部资源的探测方面受到诸多不利因素限制，如在厚地表盖层地区、水系不发育地区常规化探信息易受到屏蔽。“深穿透地球化学”由谢学锦院士等在1997年的第16届国际化探大会上提出，作为当时已出现的多种寻找深部隐伏矿产的地球化学方法的总称。深穿透地球化学的特点是: a 探测深度大，可达数百米；b 所测得的信息主要来自深部矿体；c 这种信息极其微弱，但这种微弱信息反而更加可靠，因为常规化探中起干扰作用的物质显示不出这种信息。经过多年大量的实验和应用研究，深穿透地球化学已经逐渐走向成熟。

典型的深穿透地球化学方法包括地电提取测量法、电吸附法、纳米级金属气法、活化金属离子方法、地气法及酶提取方法等。其中，地电化学提取法和电吸附法的原理基本相同，但技术方法上存在差异，两种方法在寻找隐伏矿体方面均得到了广泛应用，且均在不同覆盖区、不同成因类型的隐伏矿床勘查中显示出了良好的效果[1]。

1 理论体系

深穿透化探法的前提基础是被测元素能够迁移到运积层表部。元素的迁移过程包括元素活化、搬运和沉淀。影响元素迁移的因素有元素自身状态和元素所处环境，迁移的动力来自于元素在物化条件下的保持平衡性。具体元素垂向运移的营力包括：蒸发作用、气体搬运、植物根系吸收、毛细管作用、离子扩散作用、自然电位场、地下水循环等。元素由深部向地表的迁移模式有气流迁移模式、还原囱迁移模式、地震泵迁移模式、雷暴电池模式和陆上潮汐模式等。王学求认为矿床周围成矿元素及其伴生元素以离子、络合物、原子团、胶体、超细金属颗粒、铁族氧化物吸附包裹、碳酸盐包裹等形式存在，被地下水循环、离子扩散、氧化还原电位梯度、蒸发作用、植物作用、地气流等多种营力接力迁移至地表，最终形成深穿透地球化学异常[2]。

地电提取测量法理论在20世纪70年代由前苏联的Yu S.Ryss 及 I.S.Goldberg 等提出，认为地球上存在规模不同的套合的电地球化学场，这种场是引起元素活化运移的原因，即电化学迁移导致元素活化迁移(如图1)。

前苏联学者认为人工电场可以驱使深部的金属离子从深部迁移至地表，为了加大地电提取探测深度，他们使用大功率电源。而中国和美国学者都认为人工电场的作用深度是有限的，人工电场不可能直接作用于地下数百米深的隐伏矿体，但人工电场可以驱使被其它营力迁移至地表土壤中的金属离子沉积在电极上。

中国学者罗先熔等[1]认为深部基岩矿体与上覆盖层存在氧化还原场的动态平衡。人工电极引发的离子迁移和电荷转移，可打破原有的平衡体系，为了维持原有的氧化还原平衡体系，地层中的金属离子受到深部矿体类似电场作用的驱动，向上迁移，形成动态的离子晕。即地电提取测量法的人工电极可以提取地下深部离子通过递推运移形成的离子晕，由于该方法的理论依据是动态平衡理论，因此电提取测量异常需在野外实地取得。

图1 金属阳离子在自然电位场下的移动模式

电吸附法理论认为迁移至地表的成矿元素及伴生元素，容易被有机质、铁锰氧化物及氢氧化物等地球化学障的阻挡形成富集，或者被高岭石和其它粘土矿物吸附而富集，形成后生地球化学异常[3]。由于现代实验室的测试方法灵敏度和准确性均达到了较高的水平[4]，因此电吸附法在室内对采集的土壤样品通电，能达到强化异常的作用，能够测得微量的与成矿有直接关系的元素异常。

2 工作方法

地电提取测量法工作步骤一般包括：选取勘探线并布设测点、安装离子接收器和电极并通电、收集载体物质(泡塑)并分析测试、数据处理成图等(如图2)。勘探线布置一般垂直于主控矿构造或地层；离子接收装置正负极之间往往倒入酸性提取液或水，以增加土壤的导电性；离子接收装置中的载体物质(泡塑)，通电后富集目标元素，经过一定的提取时间后取出，装入袋中送化验室测试；运用测试结果绘制元素异常图[5]。

图2 地点提取法原理示意图

电吸附法的工作一般包括野外采样加工、室内电吸附、分析测试、数据处理成图等工作程序[6]。野外采样方法与次生晕地球化学采样一致，样品风干后粉碎待用；室内电吸附是将样品装入特殊反应装置内，加入助溶剂(电解液)后通电，用吸附介质收集电运移元素的离子(以元素的络阴离子形式存在)；测试吸附介质中的元素成分，运用测试结果绘制电吸附元素异常图。

地电提取测量法与电吸附法以捕捉矿体形成的微弱的地球化学异常信息为目的。相对电吸附法的野外采样、室内吸附的工作方式，地电提取测量法类似于地球物理探测的野外实地提取异常，明显增加了工作强度，但已有工作证明某些地电提取测量异常，土壤离开原地后室内测试显示异常较差或没有异常[7]。尽管上述两种深穿透地球化学方法在理论系方面存在分歧，工作方式也有较大差别，但经过多年的探索与实践检验，两种方法均取得了丰硕的找矿成果。

3 应用与讨论

地电提取测量法在不同地质环境下针对不同矿种，均有成功的运用。如在碳酸盐岩地区、第四纪沉积物覆盖区、高原冻土覆盖区、干旱荒漠地区、草原风成砂覆盖地区等，均克服了地质、自然条件对常规化探方法的种种限制，通过地电提取测量法圈定了地球化学异常靶区，且取得了很好的隐伏铜、金、铅锌等有色金属找矿效果[8]。而电吸附法在寻找金属硫化矿床、油气藏等方面，在常规化探方法无效或有人为干扰的情况下，显现出了突出的找矿效果[9]。

地电提取测量法与电吸附法理论依据均是隐伏矿体中的元素在多种营力的驱动下，垂向运移至地表的成晕机制。前者注重离子的动态平衡特征，采用原地提取测试，后者注重强化电运移离子异常，在室内吸附活动态金属离子，实践证明两种方法均能有效反映与隐伏矿有成因联系的后生异常。地电提取测量法与电吸附法作为深穿透地球化学的重要组成部分，二者互为补充，将在寻找隐伏矿床方面展现出强大的找矿能力。

4 结 语

通过讨论发现，地电提取测量法在各种景观条件下均有应用，并且取得了良好的找矿效果，其优越性非常突出；电吸附法其原理与前者相同，由于成本、和异常强度太弱等限制，应用范围不及前者，但是这种方法有其独到之处，可以作为地电提取测量法的补充方法，发挥多手段综合找矿的优势。

[1] 罗先熔, 康明, 欧阳菲, 等. 地电化学成晕机制方法技术及找矿研究[M]. 北京: 地质出版社, 2007.

[2] 谢学锦, 邵跃, 王学求. 走向21世纪矿产勘查地球化学[C]. 北京: 地质出版社, 1999.

[3] 周奇明, 赵友方, 黄华鸾, 等. 电吸附法寻找隐伏矿床的试验研究[J]. 地质与勘探, 2001(2): 69-71.

[4] 陈寿根. 含金地质样品的分解和痕量金的提取[J]. 岩矿测试, 1989(1): 56-60.

[5] 罗先熔. 地电化学集成技术寻找隐伏金矿的研究及找矿预测[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2010.

[6] 罗先熔. 地球电化学勘查及深部找矿[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1996.

[7] 王佳音, 祁昌炜, 刘磊. 地电化学提取法在碳酸盐岩地区隐伏铅锌矿寻找中的应用[J]. 现代矿业, 2016(10): 96-99.

[8] 刘金源, 刘靖波, 张鸥. 工频入地电流对碳钢接地材料的腐蚀行为研究[J]. 中国锰业, 2016，34(5): 87-89.

[9] 王光洪, 罗先熔, 单江涛, 等. 第四纪沉积物覆盖区地电化学法寻找隐伏金矿——以安徽凤阳地区为例[J]. 桂林理工大学学报, 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

柯龙跃(1989-)，男，贵州盘县人，硕士研究生，研究方向：地球化学，手机：15329589800， E-mail：247856060@qq.com.

P632

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2017.02.053