地球电化学勘察法寻找不同埋深隐伏金矿的研究.pdf

1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 矿物岩石地球化学通报 找矿预测研究Bulletin of Mineralogy ,Petrology and Geochemistry Vol.19 No.4 , 2000 Oct. 收稿日期2000206230收到,08230改回 基金项目国家科学技术委员会 “九五” 科技攻关项目 “962914203202202” 部分成果 第一作者简介罗先熔1953 , 男,教授,地球化学专业 1 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 541004 关 键 词隐伏金矿;地电化学;成晕机制;找矿研究 中图分类号P618151018 文献标识码A 文章编号10072280220000420370203 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Au在Au 、Au3 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。自然界 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,S2 -可能进一步被氧化为S0、 S2O2 - 3 、SO2 - 3 、SO2 - 4 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Fe2 SO 43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[ Fe2 SO 43] 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Au的 电极电位则随时间延长而不断升高。其原因是,原 电池中Au电极由单质Au与电解质溶液构成,是一 个可逆电极,溶液中金离子包括Au 、Au3 或金的 络阴离子的浓度对Au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 [Fe2 SO 43] 金 H 2 O 电池中的电动势为0. 120 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 时 间 正 极 [Fe2 SO 43] 负 极 H 2 O 微电池组 电动势 宏电池的 电动势 开 始黄铁矿 金0.335 黄铁矿01235 01240 第二天黄铁矿 金0.180 黄铁矿01240 01246 第三天黄铁矿 金0.246 黄铁矿01242 01247 第四天黄铁矿 金0.090 黄铁矿01238 01240 第五天黄铁矿 金0.0080 黄铁矿01244 01240 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 矿物岩石地球化学通报371 池由于金电极溶液稀释使电池电动势上升为01246 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Au离子比地表第 四系潜水面高两个数量级,电提取样Au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KCl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间达到平衡的离子群 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入来补 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 211 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 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19号勘探剖面按20 m等距布置15 个测点,采取180 V干电池供电48 h提取分析Au , 结果在剖面的11～13号测点之间测得强度为256～ 25010 - 9Au 异常,Au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141410 - 9的单 点Au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Au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 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15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,40和42 号矿脉深部钻孔见矿,矿脉倾向北西,倾角较陡。剖 面长550 m ,按等距布置15个测点,采用220 V电供 电48 h ,提取分析Au ,结果在三条矿脉分布的正上 方均测出清晰Au异常,最高值571810 - 6位于 42 号矿体上方。 212 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11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100到200余m ,呈垂 直陡倾斜产出,上盖黄土层20余m。剖面长800 m , 按不等距布置9个测点,发电机供电220 V ,按供电 5 h间隔周期取样分析。15～20 h取样分析的Au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 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 372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200余m ,选择了25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。 213 寻找埋藏金矿的效果 此类隐伏矿床的矿体多埋藏于100～400 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 河东断裂南端的转变处。属石英 脉及蚀变岩型矿床。选择14号勘探剖面开展a、b、 c、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14～24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34点上方都有异常, 经现场踏勘发现34点位置正处于一水沟边,水沟中 的水为矿坑水。矿坑水Au含量达012310- 9/ ml。 因此,34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16号勘探剖面开展地电提取找矿试 验,剖面长300 m ,按等距布置15个测点,供电电压 220 V ,供电48 h提取分析Au、Ag、Cu、Pb、Zn等5个 元素,结果在隐伏300余m的金矿体上方获得了清 晰的Au、Ag、Cu、Pb、Zn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。