土壤吸附相态汞（Hg）找矿方法.ppt

土壤吸附相态汞（Hg）找矿方法讲座,陈彪指导老师罗先熔教授,第一节概述土壤吸附相态汞找矿方法是在土壤中汞气测量找矿基础上，不断探索、深入研究出的一种找矿新方法。此方法是先到野外把土壤样品采集到室内，将样品阴干后再加工，然后在加热样品时捕获吸附在土壤中的与矿体有关的汞异常来追踪隐伏矿体。,第二节汞的地地球化学特征一、汞的某些地球化学性质汞是常温常下唯一呈液态的金属。汞的电离势高，易被还原成自然汞。但汞的熔点和沸点较低，故挥发性极强，具显著的蒸气压。温度增高，蒸气压急剧地增高。饱和气态汞的最高浓度决定于空气的温度，并受该温度下汞的蒸气压限制。汞的化学性质很稳定，在空气中很难被氧化，只有Hg0、Hg1、Hg2三种状态。汞能溶解其他金属形成汞齐，其中以Au、Ag尤为显著。汞与金相互作用形成AuHg2和Au2Hg合金。因此，可利用金将大气、土壤气中的汞和土壤热释出的汞富集起来。,二、汞在矿物、岩石中的含量汞为亲硫元素，自然界与汞结合的元素有硫、硒、碲、锑、铈等。汞的地壳丰度值低，只有0.08310-6。据统计，地壳上部的汞呈富集状态（汞矿床）的只占地壳汞总量的0.02，而99.88的汞主要呈自然汞的分散状态，分布于岩石及其风化物中。汞在热液成矿作用过程中，多以自然汞和其他化合物的形式赋存于铜、钼、铅、锌、铁等硫化矿物中，或者伴随其他挥发组分扩散、渗滤到岩石、矿物的裂隙和包体中，形成较宽阔的原生分散晕。自然界中化合物（如辰砂）中的Hg2可还原成Hg1，而且Hg1不稳定，这对形成汞气晕非常有利。在表生地球化学条件下，当存在Fe3、Mn4、氧化剂和氯（Cl）时，可使汞从硫化物中释放出来，而Fe2、和有机质又可使汞还原成Hg1和Hg2等简单离子，在酸性和中性酸溶液中迁移，以致还原成汞蒸气。,汞在岩浆岩中的含量变化特点是酸性岩中的汞含量比超基性岩高，沉积岩中的页岩和粘土中的汞含量比其他岩性高。由于汞蒸气对围岩的穿透能力比溶液大得多，可透过冰层、冻土层等，又因随地下温度、压力的增高，增强汞随水蒸气由地下深处沿构造裂隙向地表扩散的能力，致使汞总会赋存在矿床周围和其上方土壤中，甚至扩散到大气中，这就决定了气态汞和吸附相态汞是良好的远程找矿指示元素。,第三节汞气地球化学异常形成机理针对汞气异常形成机理，首先对模拟汞源在液相、固相、气相中的转化迁移进行了试验。一、汞在液相中的转化迁移为了模拟汞矿体或含有汞的金属矿体在氧化还原环境中能否释放出Hg0，而Hg0又能否透过液相进入气相形成汞气晕，实验将一定量的辰砂和闪锌矿、黄铁矿等矿物分别置入3000mL的容器中，并加入1的NaCl400mL和2的H2O250mL进行浸取。实验结果表明，在室温条件下，这三种矿物均能转化出Hg0，并能透过液相迁移到气相中形成汞气晕，经过不同的对比实验得出浸取的温度高，时间长，汞转化迁移量较明显；如辰砂在平均室温26.5摄氏度，浸取40天，气相中汞气浓度为2.55ng/L。这说明汞在液相中的转化迁移速度是比较快的。,二、汞在固相中的转化-迁移实验是将500g土壤分别掺入一定量的辰砂、黄铁矿和硫酸亚铁，按81的比例加入NaCl和H2O2混合液，分别置入3000mL的密封容器中静置。为了对比，还做了土壤空白实验。实验结果发现，放置40天和100天后掺有5g辰砂并用混合液的土壤相中汞气浓度分别达到0.63ng/L和1.13ng/L；而潮湿土壤的气相中汞气浓度较低，分别为0.48ng/L和0.61ng/L。但掺入5g辰砂和17g硫酸亚铁，并只用1NaCl溶液潮湿的土壤，放置100天后气相中汞浓度仅为0.53ng/L；放置140天后，气相汞气浓度猛增到2ng/L.此外掺有20g黄铁矿用81混合液在潮湿的土壤气相中汞气浓度也有微弱的增大。上述实验说明，汞能在固相中转化为汞气进入气相。,三、汞源在气相中的转化-迁移实验是称取闪锌矿、黄铁矿各30g，分别放入3000mL的密封容器中静置100天，称取辰砂10g放入1000mL的密封容器中静置40天和100天。经测定发现，放入闪锌矿和黄铁矿的窗口中汞气浓度分别达0.06ng/L和0.08ng/L，相当室内空气汞背景的1.4-1.8倍。而辰砂自然释放汞更为明显，静置40天和100天后的窗口中汞气浓度分别高达1.63ng/L和2.14ng/L，为室内空气汞背景的36-48倍。上述实验无可置疑地说明，硫化汞和含微量汞的金属硫化物矿体，可以从氧化带下面直接释放出Hg0。,四、不同物质对汞的吸附作用实验已证明了汞的液相、固相和气相中的转化迁移，针对汞在不同物质中能否被吸附，能否形成汞气晕的问题进一步的实验结果表明，吸附汞量大于100010-6的样品有8种，其中的MnO2、CaO、黄土、有机肥是土壤层中最常见的物质，这证明了土壤的吸附汞作用。从锰、铁质吸附量对比来看，铁锰质中的锰是富集汞的主要因素。有的研究者还指出，有机质中的胡敏酸和粘土中的伊利石是吸附汞的主要物质。上述实验结果为土壤热释汞找矿方法提供了实际依据。,第四节汞气测量工作方法吸附相态汞测量流程主要分为热释吸附和样品测定两部分。具体分析步骤和技术要求如下一、热释吸附。称取样品50-100mg置于石英舟内，放入经试验设定的最佳热释温度的加热炉中，进行热释5min。在热释过程中要求将大气采样器抽气速度控制在0.5L/min左右，并用金丝管捕集吸附热释出来的汞气。,二、样品测定。当捕集吸附汞气的金丝管从抽气仪取下后，放在与测汞仪连接好的高温释放炉中，在800摄氏度条件下脱气，此时，将测汞仪灯电流设定为2.3-2.5mA；透过率为90；气模泵抽气量为为0.5L/min，泵延时为30s，进行自动测量，并记录下样品的吸光度值，然后与标样吸光度值对比，计算出样品中热释汞含量，计算公式为,,式中K换算因子，即单位吸光度对应的汞含量；C标等温度饱和汞蒸气的浓度，ng/mL；V标注入的标样饱和汞蒸气的体积，mL；A标标样的吸光度值；A样样品吸光度值；m样试样质量，mg；,吸附相态汞的质量分数，10-9。测试完成后，在每批样品中，其合格率大于80则标示测试合格。需要特别说明的是不管是土壤热释汞测量，还是吸附相态汞测量，不能把热释温度（通常为250℃2℃）确定为某一固定值。因为，不同地区不同地球化学景观条件下，土壤介质中汞的存在形式不一样，而不同形式的汞释放温度不相同。,,第五节汞在甘肃金川铜镍矿床的指示效果通过金川铜镍矿二矿区32行剖面线试验，在已经矿上方出现清晰的热释汞异常，证明此方法在金川矿区的应用是可行的。,