地球电化学勘查法寻找不同埋深隐伏金矿的研究2.pdf

找矿预测研究 矿物岩石地球化学通 B u l l e t in 0 f Mi n e r a l o g 。 P e t r o l o g a n ds t r y V 0 1 ． 1 9 No ． 4，2 0 0 O Oc t ． 地球电化学勘查法寻找不同埋深隐伏金矿的研究 罗先熔， 胡云沪， 杜建波 桂林工学院 隐伏矿床预测研究所， 广西 桂林5 4 1 0 0 4 关键词 隐伏金矿； 地电化学； 成晕机制； 找矿研究 中图分类号 P 6 1 8 ． 5 1 0 ． 8 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 7 ． 2 8 0 2 2 0 0 0 } 0 4 - 0 3 7 0 - O 3 1 隐伏金矿金离子晕的形成机制 金矿周围离子晕中的金离子主要来源于金矿的 氧化溶解与电化学溶解， 埋藏浅的矿体主要是氧化 溶解， 埋藏较深的矿体则以电化学溶解为主。理论 上 A u 在 A u 、 A u 3 及金络阴离子溶液中的标准电 极电位都比较高， 但据实验测定， 在中性或还原性溶 液中的电极电位都低于黄铁矿的稳定电位。t l 然界 中金多赋存于黄铁矿为主的硫化矿物中， 富硫化物 金矿由于潜水面切割或矿体上下部分所处地下水溶 液的氧化还原性的差异， 整个矿体组成一个宏电池， 同时在矿体内部， 黄铁矿与金因电位差异而形成无 数微电池， 由于金的电极电位低， 因此金 负极 进行 阳极溶解。 在一定条件下， S 2 一 可能进一步被氧化为 s 0 、 一 、S j 一 、 S o j 一等。 为进一步阐明宏电池是控制金电化学溶解的主 要因素， 设计如下模拟实验， 分别测定 电池的电动 势。把黄铁矿浸入 F e 2 S O 4 溶液中作正极， 负极 分别为浸入水的黄铁矿和金。把两个负极的溶液用 盐桥接连起来， 组成了一个宏电池。这个宏电池实 际是由三个电池组成的电池组。在不同时间， 分别 测定各个电池及整个宏电池的电动势 表 1 。整个 宏电池及黄铁矿[ F e 2 S O 4 ] 一黄铁矿 水 组成电 池的电动势基本上是不变的。也就是说， 黄铁矿不 管作为正极还是负极， 其电位值都基本不变， 而 A u 的电极电位则随时间延长而不断升高。其原因是， 原电池中A u 电极由单质 A u与电解质溶液构成， 是 一 个可逆电极， 溶液中金离子 包括 A u 、 A u 3 或金 的络阴离子 的浓度对 A u的电极电位有影响并可 用能斯特公式计算。而金属硫化物与电解质溶液间 所组成的电荷， 电荷转移能达成平衡 ， 是一个不可逆 电极， 不能用热力学方法计算。表 1中第三天黄铁 矿[ F e 2 S O ． ] 一金 H 2 0 电池中的电动势为0 ． 1 2 0 V， 但当在金电极中加水使金离子浓度稀释， 金的电 极电位下降， 而黄铁矿的稳定电位不变， 结果这个电 表1 金与黄铁矿组成原电池的电动势 V 收稿日期 2 0 0 0 - 0 6 ． 3 0 收到。 0 8 - 3 0 改回 基金项目 国家科学技术委员会“ 九五” 科技攻关项目“ 9 6 - 9 1 4 - O 3 - 0 2 - 0 2 ” 部分成果 第一作者简介 罗先熔 1 9 5 3 一 ． 男， 教授， 地球化学专业 ． 维普资讯 矿物岩石地球化学通报 池由于金电极溶液稀释使电池电动势上升为 0 ． 2 4 6 V 。以上实验表明， 控制金矿的电化学溶解， 主要是 多金属硫化物矿上下部分处于不同氧化还原溶液中 所组成的宏电池。 贫硫化物金矿基本上不形成宏电池， 仅微电池 起作用。微电池的电化学溶解能否在矿体周围形成 一 个动态平衡的金离子晕我们对江西金山贫硫化 物金矿分析表明， 微电池也能使金发生电化学溶解， 且在矿体周围， 金离子浓度在空间上存在着一个浓 度差。具体表现在坑道裂隙水中 A u 离子比地表第 四系潜水面高两个数量级， 电提取样 A u 离子平均 含量与坑道裂隙水样含量基本一致， 反映出电提取 能把矿体周围离子晕的离子提取出来。矿体露头上 的电提取金异常与金矿石在 K C I 溶液中通电后的电 化学溶解水样含量基本一致， 反映矿体露头出处在 电提取过程中一系列电化学作用的结果。以上事实 说明贫硫化物金矿， 在微电池的作用下也能产生电 化学溶解。 不管什么电池起作用， 埋藏较深的隐伏金矿体 的离子晕中的金离子， 主要来源于电化学溶解。对 宏电池起主要作用的富硫化物金矿， 宏电池形成的 自然电场， 使溶解下来的金离子迁移。而微电池起 主要作用的贫硫化物金矿， 金在浓差扩散时发生迁 移。在金矿周围都能形成一个动态平衡的金离子 晕 。 地球电化学勘查法正是以这些离子晕为基础， 利用人工电场去激发那些在覆盖层及深部矿体附近 的、 处于空隙溶液与固相介质问达到平衡的离子群 产生两极分化， 并使金属阳离子向地表迁移， 而阴离 子则向地表阳极迁移。在迁移过程中， 每一单元体 积内离子的移出必须由相邻体积内离子的移人来补 充， 以达到自然界的动态平衡。只要在深部有提供 离子源矿体存在， 在较长时间的人工电场作用下， 便 能测量到来 自矿体附近或矿体本身溶解的离子， 从 而达到寻找深部矿的目的。 2 地球电化学勘查法寻找不同埋深金 矿的效果 2 ． 1 寻找掩埋金矿的效果 掩埋金矿一般被几米厚的浮土及几十米的基岩 覆盖， 只用探槽或浅井就可揭露到基岩， 这类隐伏矿 3 7 1 用常规的物化探方法都能测出异常。 1 新疆哈巴河赛都金矿 该矿位于额尔齐斯断 裂带北部的玛尔长库里断裂带上， 赋存在中下泥盆 统托克萨雷组， 为石英脉和蚀变岩型矿床。剖面全 为戈壁覆盖， 在 1 9 号勘探剖面按 2 0 m等距布置 1 5 个测点， 采取 1 8 0 V干电池供电4 8 h 提取分析 A u ， 结果在剖面的 l l 1 3号测点之间测得强度为 2 5 6 2 5 0 1 0 I 9 A u 异常， A u 异常中心地段有金矿体赋存。 另在剖面的4号测点也测出强度为 1 4 1 4 1 0 的单 点 A u 异常， 异常出露位置无钻孔控制， 地质上推测 有构造破碎带存在， 测出的 A u异常正好位于推测 的构造破碎带上方。 2 甘肃礼县王河金矿 王河金矿位于秦岭一昆 仑纬向带的西秦岭亚带， 中川岩体的西北侧， 出露地 层为中泥盆统舒家坝组， 岩性为暗灰色中厚层石英 砂岩。发育的断裂构造控制着矿体的分布， 属中温 热液微细浸染型金矿， 主要金属矿物为自然金、 黄铁 矿， 少量方铅矿与闪锌矿等。 以 1 5 号勘探剖面为找矿试验点， 剖面全被几米 厚的黄土或风化层覆盖。剖面有三条矿脉分布， 矿 脉上部为氧化矿， 中部礼县王河金矿矿化， 4 o和 4 2 号矿脉深部钻孔见矿， 矿脉倾向北西， 倾角较陡。剖 面长 5 50 m， 按等距布置 1 5 个测点， 采用 2 2 o v电供 电4 8 h ， 提取分析 A u ， 结果在三条矿脉分布的正上 方均测出清晰 A u异常， 最高值 5 7 ． 8 1 0 位于 4 2 号矿体上方。 2 ． 2 寻找掩覆金矿的效果 此类金矿地表覆盖有十到几十米冲积物、 洪积 物或淤积， 矿体赋于几十到百余米的基岩中， 由于受 双重覆盖 ， 地表无任何矿化标志。常规的物化探手 段难以发现此类矿床。 1 山西繁峙耿庄金矿 选择具有典型厚层黄土 覆盖的 1 1 号剖面进行地电提取找矿试验。该剖面 的金矿体赋存于爆破角砾岩中， 受隐爆角砾岩中后 期次级断裂群控制， 矿体埋深 1 0 0到 2 0 0 余 m， 呈垂 直陡倾斜产出， 上盖黄土层 2 o 余 m 。剖面长 8 0 0 m， 按不等距布置 9个测点， 发电机供电2 2 0 V ， 按供电 5 h 间隔周期取样分析。1 5 2 0 h 取样分析的 A u 异 常， 非常清楚地反映出下伏金矿体的赋存位置。同 时在同点取土壤样， 研究次生晕在电提取前后的变 化情况。结果表明供电前后， 次生晕都没有异常， 说 维普资讯 3 7 2 罗先熔等／ 地球电化学勘查法寻找不同埋深隐伏金矿的研究 明地电提取寻找隐伏金矿的独特作用。 2 安徽马山硫金矿床 这个中温热液交代型硫 金矿床位于铜官山倒转短轴背斜倾伏端。矿体呈似 层状产在石炭系中统黄龙组和上统船山组灰岩层间 碎带， 隐伏深度 2 0 0 余 m， 选择了2 5号剖面开展地 电化学找矿试验， 在隐伏矿床上方测出清晰的地电 化学异常。 2 ． 3 寻找埋藏金矿的效果 此类隐伏矿床的矿体多埋藏于 1 0 0 ～4 0 0 m以 下的基岩中， 地表没有显示任何矿化标志， 用常规的 地、 物化方法寻找此类隐伏矿难度更大。 1 山东望儿山金矿 赋存于焦家断裂带次一级 派生构造望儿山一河东断裂南端的转变处。属石英 脉及蚀变岩型矿床。选择 1 4号勘探剖面开展 a 、 b 、 e , d 4 种不同提取电极的找矿试验研究。隐伏矿体 分布在剖面的1 4 ～ 2 4 点之间， 而4 种提取电极在矿 体上方出现的异常位置都不完全相同， 只有 a 、 d电 极测出的异常正好位于隐伏金矿的正上方。其中 b 、 c 、 d 3 种提取电极在无矿的3 4点上方都有异常， 经现场踏勘发现 3 4 点位置正处于一水沟边， 水沟中 的水为矿坑水。矿坑水 A u 含量达 0 ． 2 3 1 0 一／ m l 。 因此， 3 4点的异常是由矿坑水引起的。 2 浙江遂昌金矿 矿区出露地层基底为前震旦 系变质岩系， 盖层为上侏罗统中酸性陆相火山碎屑 岩与熔岩， 前震旦系变质岩中早期压性断裂为金、 银 矿主要控矿容矿构造， 矿床类型为石英脉型。 该矿区的 1 6 号勘探剖面开展地电提取找矿试 验， 剖面长 3 0 0 m， 按等距布置 1 5 个测点， 供电电压 2 2 0 V， 供电4 8 h 提取分析 A u 、 A g 、 C u 、 P b 、 等 5 个 元素， 结果在隐伏 3 0 0 余 m的金矿体上方获得了清 晰的A u 、 鲰、 C u 、 P b 、 多元素异常。 3 结论与认识 1 矿体产生电化学溶解， 在矿体周围形成离子 晕， 这些成矿离子在 自然电场和人工电场的作用下 不断向地表迁移， 地电提取正是提取这些成矿离子 来预测深部矿的赋存位置。从而达到找寻隐伏矿目 的。 2 上述 6 个不同类型、 不同埋深的隐伏金矿找 矿试验表明， 利用地球电化学勘查法寻找掩埋、 掩 覆、 埋藏的金矿方法是可行的。 3 在一些常规物化方法难以解决寻找隐伏金 矿的厚覆盖区， 地球电化学勘查法便能发挥出独特 的寻找深部隐伏金矿作用。 4 地球电化学勘查法由于具有较单一确定探 测目标性质的能力， 因此能较好地避免常规物化探 方法中常遇到的干扰和多解性。所以， 它还可以作 为评价常规物化探异常， 确定找矿靶区的一种有效 手段。 维普资讯