电吸附找矿方法简介

如题所述

电吸附找矿方法是指通过物理化学手段来发现后生地球化学异常的找矿方法。近年来国内外的研究证明隐伏矿床在地下各种地质作用下,在其上部都能形成或强或弱的后生地球化学元素异常。如果是强异常就很容易被过去的地球化学找矿方法所发现,如果是弱异常就很难被发现。但是很多找矿专家通过强化异常来找矿。电吸附找矿方法同样是一种强化异常的找矿方法。该方法具有设备简单、成本低、工作效率高、工作条件简单和质量容易控制等优点。电吸附找矿方法在1993年提出以后,通过多年在多个矿床的试验研究,总体上其异常对隐伏矿体的反映较为准确、吻合程度较高,特别是在常规化探方法无效或有人为异常干扰的情况下,其效果比较明显。

电吸附方法用于寻找金属矿产是一种直接指标,它所提取的元素是主成矿元素和伴生元素,根据异常元素的组合,可以直接反映深部的矿种,如果是金矿,则金的异常突出;如果是铅锌矿,则铅锌异常突出;如果是铜矿,则铜的异常突出等。

1.电吸附找矿方法的理论依据

电吸附找矿方法是将野外采集的土壤样品经加工处理后,在室内的特殊装置中通电并利用具有强吸附能力的吸附介质吸附电运移离子,使这些运移离子富集,然后再分析,以发现成矿元素异常。

据国内一些地质学家研究,矿体周围仍然存在成岩作用、岩浆作用、变质作用、构造变形作用、成矿改造作用及热液沸腾作用,矿体在这些地质作用的侵蚀下,派生出来的流体含有大量与矿体具有直接关系的元素,这些元素将遵循应力差、温度差、盐度差和密度差的轨迹,在相对封闭的地质环境中作侧向和垂向运移。迁移至浅层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胶质体等“地球化学障”阻挡而形成富集,另外,还可以被高岭石、含水高岭土和其他粘土矿物吸附而富集,形成后生地球化学异常。说明矿体异常的形成经历了岩层水的侵蚀→含矿流体→含矿扩散流体→矿体异常形成的演化过程。地表的矿体异常可以通过电吸附方法来获得,从而达到找矿的目的。

2.电吸附异常来源

电吸附找矿法主要是利用深埋藏隐伏矿上方的覆盖层中存在的与隐伏矿有成因联系的后生异常。所谓后生异常是指其异常物质在其所赋存的介质形成之后以某种方式进入而形成的地球化学异常。后生异常组分多属活动态,通常把化学结合力不强,易于转化活动的结合态称为金属活动态,如水溶态、吸附态和某些可溶性盐类等。后生异常是有源的,其形成要经历成矿、成晕物质的溶解→在溶液中迁移→析出等一系列的过程。

深埋藏隐伏金属矿体的溶解作用主要是电化学溶解作用。电化学溶解作用包括氧浓度差电池氧化溶解作用和硫化物原电池氧化溶解作用。氧浓度差电池氧化溶解作用是指一个矿体或其他导电体处于具有不同氧浓度的电解液中,就会形成一个自然电池,导体的下端为电池的阳极(缺氧),上端为阴极(氧较多)。那么,电子将通过导电体从Eh低的一端(该处的还原剂被氧化)流向Eh高的一端(该处的氧化剂被还原)。在地壳中,氧化电位一般随深度的增大而降低。导电体的存在,例如硫化物矿体,将扰乱原生氧化-还原场电位的分布,并围绕着导体顶部产生负电位带(阴极),围绕着导体底部产生正电位带(阳极)。也就是说,硫化物矿体的上端部分被氧化,放出电子,起着阴极的作用;下端部分被还原,吸收电子,起着阳极的作用。导体周围的阳离子将完全向上移动,而阴离子则完全向下移动,以便保持电的中性。在这种作用过程中,在硫化物矿体周围就会形成围绕矿体分布的H+、金属阳离子晕和(OH)、(SO4)2-等阴离子晕。随着这种作用的不断进行,硫化物矿体将不断地被腐蚀溶解,直到硫化物矿体彻底被氧化而消失。硫化物原电池的氧化溶解作用,是指一个硫化物单元通过导电体与另一个硫化物单元连接,使它的腐蚀速度加快的作用。这种作用主要是由相邻两种硫化物的电极电位差造成的。当有两种不同电极电位的硫化物在同一矿体中出现时,电极电位低的硫化物将成为阳极并被溶解之,而电极电位高的硫化物则为阴极,氧在那里被还原。随着这种作用的不断进行,硫化物将不断地被腐蚀溶解,直到硫化物彻底被氧化而消失。

3.电吸附异常形成机制

隐伏矿体后生异常的形成过程如图6-1所示,在氧浓度差电池和硫化物原电池的氧化溶解作用和其他因素的溶解作用下,深埋金属矿体产生溶解,在矿体周围的电解质(水溶液)中形成矿体上部的阳离子晕和矿体下部的阴离子晕;这种离子晕在水动力作用、由浓度差造成的扩散作用、毛细管作用及天然电场电动力作用等动力的驱动下,沿岩石微裂隙从地下深部向上再运移到地表进入土壤;在表生条件下,有的组分因蒸发作用使其在溶液中过饱和而析出,有的发生沉淀反应和胶体凝聚作用而析出,并被土壤中的胶体、粘土矿物、有机质和铁、锰氧化物等所吸附,形成后生地球化学异常。在作用的过程中,矿体周围所形成的离子晕浓度相对较高,随着远离矿体浓度逐渐降低。金属离子进入土壤层后,由于存在各种析出作用和吸附作用,其又相对被富集。电吸附法所提取的就是后生异常中的活动态组分,尽管这种活动态组分异常很微弱,但对样品进行通电处理,可使异常组分进一步富集和强化,从而达到利用其来找矿的目的。

图6-1 隐伏矿后生异常成因理想模式

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