地电化学提取技术条件的系统对比研究（付立春,罗先熔,欧阳菲《地质与勘探》2006.6)）.pdf

第 4 2 卷第 6 期 2 0 0 6年 1 1月 地 质 与 勘 j 曩 GE OL OG Y AN D PR OS P E CT I N G Vo 1 ． 4 2 No ． 6 No v e mb e r ， 2 0 0 6 地 电化学提取技术条件的系统对比研究 付立春， 罗先熔， 欧阳菲 桂林工学院隐伏矿床预测研 究所， 桂林5 4 1 0 0 4 [ 摘要] 地电 提取法是一种寻找隐伏矿床的有效方法， 在国内很多矿床上都取得 了很好的找矿效 果。但对谊方法具体野 l- a 作条件的合理搭 配尚无统一的规范。文章结合湖南省宜章县大根垄钨矿 区、 湖南省衡南县刘湾杨林坳鸽矿区和广西大瑶山西侧北段盘龙铅辞矿 区开展 了地电化学勘壹方法技 术条件研究度找矿示范工作， 对地电提取的野 l - a 作条件进行对比研究， 目的是比较不同因素的影响条 件 。 从而优选出一套最佳的工作条件， 供今后开展地电提取找矿工作参考使用。 [ 关键词】 地电提取技术条件湖南广西 [ 中图分类号】 P 6 3 2 [ 文献标识码】 A [ 文章编号] 0 4 9 5 5 3 3 1 2 0 0 6 0 6 - 0 0 6 2 0 5 O 前 言 地电化学提取法 简称地电提取法 ， 是地球物 理与地球化学相结合的一种物理化学或电化学的找 矿方法 ] 。该方法是 2 0多年来在人类工业化对资 源需求量不断增长， 而地表易寻找的出露矿或浅部 矿逐年减少的矛盾中发展起来的。它是一种以电场 形式激发， 以物质形式记录电化学反应结果的地电 化学找矿方法 ] 。地电提取法是由前苏联列宁格 勒大学的雷斯等在 2 0世纪6 0年代末创建推出的， 2 0 世纪8 0年代初以来， 在我国引起了广泛关注 。 该方法在寻找隐伏矿床和评价物化探异常方面具有 比较好的效果， 因此被认为是一种很有使用价值的 找矿方法。对地电提取工作条件的选择研究， 前人 已经作过一系列的工作， 但都未进行过较为系统的 研究。文章将通过对供电时间、 供电极距、 提取液的 选择和提取方式的选择几个方面的研究， 优选出一 套最佳的地电提取野外工作条件。 1 地电提取工作条件的对比研究 对比实验分别在湖南刘湾杨林坳钨矿区、 湖南 大根垄钨矿区和广西大瑶山盘龙铅锌矿区进行。在 湖南刘湾杨林坳钨矿区共布点 2 2 个， o一 4号点点 距为4 0 m ， 4 2 1 点之间为矿体出露部位， 故将点距 加密到 2 0 m ； 在湖南大根垄钨矿区0号剖面共布点 6 2 3 3 个， 点距为2 0 m； 广西大瑶山盘龙铅锌矿区2 4线 共布点4 1 个， 点距为2 0 m。 1 ． 1 不同供电时间的对比研究 提取时间的长短决定最终提取元素的含量， 理 想状态下， 提取时间越长， 提取量应该越多。但并不 是时间越长提取效果越好 ， 为了缩短工作周期减少 投入， 应当确定一个合适的提取时间。在湖南刘湾 杨林坳钨矿已知 5 5 号剖面上进行了地电提取 2 4 h 和4 8 h 提取效果对比实验， 目的是验证提取时间对 地电提取效果的影响。在研究不同提取时间的影响 时， 采用5 0 e m电极距负极提取， 提取液为3 0 ％浓度 的硝酸溶液， 用量为 5 OOm l 。对于成矿元素 w 图 1 4 8 h 提取得到的异常范围很大， 位于 8～1 5号点 之间， 异常宽度 1 0 0 m， 最大异常值出现在 1 3号点， 为5 0 0 1 0 一， 为背景值 1 0 01 0 的5倍。这个 异常位置恰好是该区两个主要的w矿体 1 号、 2号 矿体 的位置， 异常与矿体的吻合程度十分好。而 2 4 h 提取得到的异常位于 1 2 2 1 号点之间， 异常指 示的仅仅是 2号矿体和剖面最右侧的透镜状小矿 体， 而左侧的1 号矿体以及其他几条脉状矿体都未 能体现出来， 异常未能完全揭示矿体的出露部位。 而在3 7点和 1 6 2 0 点之间， 2 4 h 提取量大于4 8 h 提取量， 其原因可能是因为时间延长， 使吸附离子过 分活化。但在该矿区主要矿体上方， 提取时间延长 到4 8 h ， 无论从提取量、 异常宽度以及异常与矿体的 [ 收稿日期] 2 0 0 5 1 2- 2 3 ． [ 修订日期] 2 0 0 6 一 o 4 1 7 ． [ 责任编辑] 曲丽莉。 [ 基金项目】 中国地质调查局项目 编号 2 0 0 3 2 0 1 2 0 0 0 1 和中澳政府问国际合作项目 编号 2 0 0 5 0 1 7 5 联合资助。 [ 第一作者筒介】 付立春 1 9 8 1 午一 ， 男， 2 O 0 4 年毕业于吉林大学， 获学士学位， 在读硕士生， 现主要从事地电化学研究工作。 维普资讯 第6 期 付立春等 地电化学提取技术条件的系统对比研究 吻合程度上， 其效果都比2 4 h提取时效果好。分析 其他元素如 V 、 T i 、 C r 等元素， 4 8 h 提取都在主要矿 体正上方形成了一系列的多峰异常， 一般都位于 8 1 5 号点之间， 与成矿元素 w 所形成的异常对应 关系相当好， 都能很好地揭示矿体的存在位置。2 4 h 提取得到的异常普遍靠矿体右侧， 呈现双峰异常的 形态。因此相对而言， 提取时间4 8 h可以清晰地显 示出深部的隐伏矿体， 比提取 2 4 h 效果好， 对应程度 更符合实际情况， 异常的示矿效果更加明显。这是 由于适当的延长提取时间可以获得更多的与矿有关 的信息， 使提取结果更接近真实情况。实际工作中 以4 8 h提取能满足找矿要求。 图 1 杨林坳矿区5 5号剖面 w 不同提取时间的效果对 比图 Q 一第四系； D 2 卜一 跳马涧组 上段砂岩、 中段砾岩、 下段砂岩、 粉 砂岩、 砂质页岩； 一余 田桥组 石英砂岩 、 粉砂岩长石石英砂 岩； P f b n w ～五强溪组板岩和砂质板岩； ； 一花岗岩； 一断 层及 编号； D 2 ， ， 一云台观祖石英砂岩； 1 一矿体及编号； 2 一钻孔及编号 1 ． 2 不同电极距的对比研究 电极距的不同会影响外加电场的强度和电场的 分布， 在电压一定的情况下， 电极距的长短会影响到 提取效果。在湖南刘湾杨林坳钨矿已知 5 5号剖面 上采用 5 0 e ra和 1 0 0 e m的不同极距进行对比实验， 提取时间为2 4 h ， 负极提取， 提取液为 3 0 ％浓度的硝 酸溶液， 用量为 5 0 0 m l 。实验结果如图 2所示。对 于 w元素， 1 0 0 e ra电极距提取时， 在 8一 l 4号点之 间出现一个呈“ 兔耳” 状的双峰异常， 异常宽度达 1 2 0 m， 异常强度为 2 1 9 ． 51 0 ～ 一 4 4 9 ． 71 0 一， 异 常高出背景值 1 0 01 0 曲 2 ． 1 4 ． 5 倍 ， 最大异常 出现在剖面的9号点上， 异常值为 4 4 9 ． 71 0 I 。 1 0 0 e ra电极距提取完整地反映了 1 、 2号矿体的出露 位置， 与矿体十分吻合。5 0 e ra电极距提取时， 异常 出现在矿体右侧 1 2 1 8 号点之间， 左侧的矿体没有 通过异常反映出来， 异常与矿体的对应效果没有 1 0 0 e m提取时好。因此得出 1 0 0 e m极距提取的效果 比5 0 e ra极距的效果好。电极之间距离的大小会影 响外加电场强度的大小， 在电压一定的条件下， 极距 越小， 电力线密度就会增加， 相同距离的两点之间的 电压变化程度必然加剧， 由此可见外加电场的强度 越大， 离子运动的速度也会更快， 土壤中金属元素在 电极中富集的速度也越快； 极距越大 ， 外加电场的强 度越小， 但电场所能够作用的范围却能增大， 虽然离 子运动的速度会降低， 但只要有足够的时间， 土壤中 金属元素在电极中富集的量会更大。 2 6 1 。 m J 2 0 0 菹 l 。 2 o o 3 8 6 图2 杨林坳矿区 5 5 号剖面 w不同电极距效果对 比图 注解同图 1 1 ． 3 不同提取液的对比 地电提取法主要工作设备包括电源、 提取正极、 提取负极 图3 。通常情况下用作地电提取的负极 是用碳棒裹以经过特殊处理的泡塑和滤纸组成的离 子收集器， 作为元素接收电极； 正极接的只是普通的 碳棒， 其作用只是构成电极 的回路 。通常情况 下， 金属阳离子容易与土壤中的 O H一 结合而发生沉 淀， 从而影响提取效果。为了防止这种现象发生， 在 野外工作中常向提取负极倒人一定量的酸性溶液以 中和 O H 一 ， 来保证负极能够顺利的接收到金属阳离 子。通常加入的是 H N O 溶液作为提取液。 1 ． 3 ． 1 不同类型提取液的对比 在广西大瑶山西侧北段盘龙铅锌矿区2 4线进 63 维普资讯 地质与勘探 2 0 0 6钷 地面 正极 大地 负极 图3 地电提取装置示意图 行了不同提取液类型地电提取对比实验， 目的是研 究提取液类型对地电提取的影响。实验采用的是 3 0 ％的 H N O 3 溶液和H 0对比， 提取时间为 2 4 h ， 负 极提取， 正负极问的距离为 5 0 e ra， 提取液 H N O ， 和 H 0的用量都为 5 0 0 m l ， 所得结果如图4所示。由 图可知， 加入 H N O ， 作为提取液比加入 H 2 0作为提 取液所提取的金属离子含量高， 以 H N O ， 作为提取 液， 在剖面的l 1 2～ 1 2 8 号点之间出现兔耳状异常， 与矿体出露位置重合； 以 H 2 0作为提取液得到的结 果无明显的异常出现， 效果不明显。故以 H N O 溶 液作为提取液的提取效果比用 H 0效果好。这是 由于以水做提取液时， 并未起到中和负极附近 O H一 的作用， 使金属阳离子与 O H一 作用而沉淀， 影响提 取效果。 大瑶山盘龙铅锌矿区2 4 线 z n 元素不同类型提取 液对比图 1 ． 3 ． 2不同提取液浓度的对 比 在杨林坳钨矿区以浓度分别为 1 5 ％和3 0 ％的 H N O 作为提取液， 其用量为 5 0 0 m l ， 对 比其对地电 提取效果的影响。提取时间为2 4 h ， 负极提取， 正负 极间的距离为 5 0 e ra。由图5可知， 对于成矿元素 W 来说， 在 1 5 ％浓度提取条件下出现了两处异常， 分 别是位于 3 号点处的单峰异常和位于7 1 2号点之 间的双峰异常。单点异常强度大， 为左侧细脉状矿 体产生， 揭示脉状矿体的存在； 而7 1 2 号之间的异 常正处于 l 、 2号矿体的重叠部位， 异常强度中等， 但 异常宽度较大， 反映 了矿体 的位 置。用 3 0 ％ 的 H N O 作为提取液， 成矿元素 W 引起的异常出现的 位置十分靠右， 与矿体的对应关系不好， 没有指示出 左侧的大部分矿体。因此， 浓度为 1 5 ％的提取液的 提取效果要比浓度为3 0 ％的提取效果好。H N O 溶 液的加入可以中和电极附近的 O H。 ， 但同时， 由于 H 浓度的增大， 使土壤中阳离子的总浓度增大， 这 样不利于金属阳离子向负极运移。所以加入浓度为 1 5 ％的 H N O 3 作为提取液其效果好于 3 0 ％的 H N O 3 作为提取液。 2 61 m 2 0 0 图5 杨林坳矿区5 5 号剖面 w 不同提取液浓度效果对 比图 注解同图 1 1 ． 3 ． 3不同提取液用量的对比 提取液的用量也是影响提取效果的一个重要因 素， 在湖南大根垄钨矿区对 5 0 0 m l 和 1 0 0 0 m l 提取液 用量的效果进行了对比分析， 提取液选择为 3 0 ％的 H N O 溶液， 提取时间为2 4 h ， 负极提取， 正负极间的 距离为5 0 c m 。如图6 所示， 对于成矿元素 W来说， 提取液用量 1 0 0 0 m l比5 0 0 m l 提取量大。1 0 0 0 m l 提 取时异常出现在2一 l 4 号点， 为一多峰异常， 宽度达 2 4 0 m， 包括了整个矿体， 示矿效果十分明显； 5 0 0 m l 提取时， 异常宽度小， 仅为 1 6 0 m， 并且在矿体右侧 ∞ ∞ 柏 ∞ ∞● Z 0 ∞ ∞ ∞ m 4 0 之 0 图 维普资讯 第6 期 付立春等 地电化学提取技术条件的系统对比研究 1 8 和 2 6点出现了两个单峰状假异常。综合指示矿 体位置、 异常宽度和异常的准确程度等几个方面认 为 1 0 0 0 m l 电极间距的提取效果总体上比5 0 0 m l 的 效果要好。提取液的加入量一定要能达到完全中和 O H一 的程度， 通过实验证明加入 1 0 0 0 m l H N O ， 溶液 能达到这样的效果。 W 3 O 2 O l O 0 l O 2 0 3 0 测点 图6 大根垄钨矿区0 号剖面w 元素不同提取液用量效 果对 比图 D 2 g --甘溪组结晶灰岩和粉砂岩； D 2 t 一跳马涧组； 1 ℃ l O l 一探槽 及编号； ． 2 一断层及编号； 综合以上 3点对比， 说明低浓度溶液中离子总 数越少， 金属离子在运动过程中所受阻力就越小， 溶 液中金属离子的离子淌度增加。这有利于金属离子 更快地向电极运移。提取液的作用只能是辅助离子 运移， 但在加入提取液的同时， 也增加了酸根离子对 金属阳离子的阻力， 多余的阳离子会对金属离子在 电极中的析出产生不利影响。因此， 可以由此得出 结论， 一定要保证提取液的适量用量， 过多或过少都 会对地电提取的异常形态有影响。在保证提取液的 适量用的同时， 应该尽量降低提取液浓度。 1 ． 4 不同提取方式的效果对比试验 一 般认为在地电提取正极接收的应该都是阴离 子， 与金属矿床有关的金属离子在正极上很难接收 到， 为了了解具体情况是否真的如此， 在该矿区进行 了双极提取 正 、 负都提取 和正常的负极提取对 比。双极提取是指将正极碳棒上也包上作为元素接 收器的泡塑， 分析元素含景时将正负电极上的泡握 放在一起进行混样分析。提取液选择为 3 0 ％的 H N O 3 溶液， 提取时间为 2 4 h ， 正负极 间的距离为 5 0 c m o分析结果如下 图 7 单极提取条件下在右 侧2号矿体上出现异常 1 21 8号点 ， 左侧 1 4 号点上方有单峰异常出现， 而 1 号矿体没有反映出 来； 双极提取时在整条剖面上出现了一系列的双峰 异常， 分别揭示了左侧脉状矿体 1 、 2号主要矿体和 钻孔控制的小矿体。作者还对其他元素进行了对比 研究， 其结果与成矿元素 w 类似， 这里不再赘述。 在使用双极提取时， 提取到的除了常规单极提取到 的负极的阳离子外， 还能将正极附近以络阴离子形 式存在的金属元素提取出来 ， 使矿体上方的异常更 加清晰。双极提取的方式弥补了单极提取的单一 性， 有着自己独特的优越性。 图7 杨林坳矿区5 5 号剖面 W 不同提取方式效果对 比图 注解同图 1 2 结 论 ， 通过对以上 3 个矿区的已知剖面进行对比实验 研究， 得出如下结论 1 适当延长提取时间， 能够使提取量增加， 异 常更加清晰。在实际工作中提取 4 8 h 能取得很好的 效果。 2 为了扩大提取范围， 增加提取量 ， 获得更多 的成矿信息， 应该增大提取正负极之间的距离。通 过对比研究， 认为 以 1 0 0 c m 的电极距提取比较合 理 。 3 提取液的加入在提取过程中起到至关重要 的作用， 但其浓度过浓又会影响阳离子的迁移速度。 通过实验研究得出以 1 0 0 0 m l 1 5 ％的 H N O ， 作为提 取液效果最佳。 6 5 维普资讯 地质与勘探 2 0 0 6年 4 正极附近的成矿金属元素对指示矿体有着 不可替代的作用， 因此， 在工作中不应该忽视这部分 元素的存在， 应该采取双极提取的方式进行。 [ 参考文献] [ 1 ] 李金铭， 声军． 地电化学提取法的理论与实验研究[ J ] ． 地学 前绦 ． 1 9 9 8． 5 1 ／ 2 2 0 82 1 5 ． [ 2 ] 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 ， 1 9 9 6 ． [ 3 ] 康明， 罗先熔． 地电化学方法的改进及应用效果[ J ] ．地质 与勘探 ， 2 0 0 3 ， 3 9 5 6 3 6 6 ． [ 4 ] 康明． 金属矿床地电化学成晕机制及其在矿产勘查中的应 用研究[ D ] ． 中国地质大学． CON RAS T RES EARCH OF GEOEL EC1 ]ROCHI M I CAL E XT RA CⅡ o N T E C l | 口 QU E C OND m ON F U L i c h u n，L UO Xi a nr o n g 。OUYANG F e i I n s t i t u t e o fP r e d w t i o n o fH i d d e n D e p o s i t s ， G u i l i n I nst i t u t e o f T e c h n o l o a y ， G u i l i n 5 4 1 0 0 4 Ab s t r a c t Ge o e l e c t r o c h e mi c M e x t r a c t i o n me t h o d i s t in e ffe c ti v e wa y t o fin d c o n c e a l e d d e p o s i t s ，a n d h a s a c q u i r e d a s e ri e s o f g 0 o d eff e c t s i n s e a r c h i n g o r e 8 i n ma n y d e p o s i t s i n Ch i n a ．A u n i ti v e c rit e ri o n a b o u t t l l e fi e l d wo r k c o n d i ti o n o f t l l e me t h od h a s n o t b e e n e s t a b fi s h e d u n t i l n o w．Ge o e l e e t r o e h e mi c a l e x pl o r a t i o n me t h od h as b e e n c o n du c t e d i n 8 o me d e p o s i m i n Hu n a n a n d Gu a n g x i p r o v i n c e s，a n d fi e l d wo r k c o n d i t i o n s o f t h e me t h od h a v e b e e n c o mp a r e d t o c h o o s e a t w o r k c o n d i ti o n f o r f u r t h e r g e o e l ect me h e mi c a l e x p l o r a t i o n s u r v e y ． Ke y wo r d s g e o e l e c t r o c h e mi c a l e x t rac tio n me thod ，t e c h n o l o g y c o n d i t i o n，Hu n tm，Gu a n g x i 欢迎订阅 2 0 0 7 年 黄金 杂志 黄金 杂志于 1 9 8 0 年创刊， 是由中华人民共和国新闻出版总署批准， 中国黄金集团公司主管， 长春黄金研究院主办的黄 金行业惟一的综合性科技刊物。主要报道黄金及其相关行业在经济管理、 黄金市场 、 黄金及贵金属 工业应用、 黄金地质、 采 矿工程 、 机电与自动控制、 选矿与冶炼、 分析与环保等方面的科研成果和综合评述， 以及新理论、 新技术、 新动态、 新方法 新工 艺、 新设备、 生产技术经验等内容， 同时还开辟了首饰之苑、 企业之窗、 信息纵横、 专利技术、 读编往来等栏 目。 黄金 杂志为全国中文核心期刊、 中国科技论文统计源期刊 中国科技核心期刊 、 美国 化学文摘 C A 检索文献源、 中国学术期刊综合评价数据库 统计刊源， 并被 中国期刊网 、 中国期刊全文数据库 、 中文科技期刊数据库 、 万方数据 一一 数字化期刊群 和 中国核心期刊 遴选 数据库 全文收录 ， 入编 中国学术期刊 光盘版 。 黄金 杂志荣获冶金工业 系统优秀期刊奖和吉林省优秀期刊奖。 黄金 杂志是黄金行业权威性科技期刊， 内容翔实 ， 信息量大 ， 实用性强。 覆盖面广， 现已遍布黄金、 冶金、 地质矿产 、 有色 金属、 环境保护 、 化工、 机械、 核工业、 金融及金银珠宝饰品等行业。 黄金 广告合理的价格定位， 全方位的优质服务， 为客户提供了理想的宣传平台。通过 黄金 广告宣传， 有助于树立企 业形象， 创出企业名牌， 提高企业知名度， 促进产品销售， 增加企业效益。 黄金 杂志为月刊， 国际标准刊号 I S S N 1 0 0 1 1 2 7 7 ， 国内统一刊号 c N 2 2 1 1 I O ／ T F ， 国际刊名代码 C O D E N H A N G F V ， 彩 色封面 ， 国际开本 2 9 7 m m 2 1 0 ra m ， 6 4页， 国内外公开发行。国内邮发代号 l 2 4 7 ， 全国各地邮局均可订阅； 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