在开展相关地电化学工作过程中, 往往分析所获得的地电化学泡塑样品中的一些目标元素, 即与所寻找矿体(矿床)相关、伴生或具有指示性的一些微量元素指标, 常量元素往往不在分析测试的目录中。为了验证常量元素能否在野外电提取条件下被泡塑所捕获, 笔者曾加测了Fe、Al等一些常量元素在地电化学泡塑中的含量。结果发现, Fe、Al等常量元素的异常含量特征往往与微量元素含量特征非常一致, 且对矿体的指示效果也非常好。

图1

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	图1 内蒙古洛恪顿铅锌多金属矿5线地电化学提取效果

图2

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	图2 河北蔡家营铅锌矿315线地电化学提取效果

图1为内蒙古洛恪顿铅锌多金属矿5勘探线地电化学提取效果。洛恪顿铅锌多金属矿为近年来新发现的正处于勘探中的矿床, 位于内蒙古自治区东乌珠穆沁旗, 为典型的半干旱草原风成砂浅覆盖景观区热液型铅锌多金属矿床。图2为蔡家营铅锌矿315勘探线地电化学提取效果。蔡家营铅锌矿位于河北省张北县, 属风成砂覆盖景观, 地表为农田种植, 属热液型铅锌多金属矿床。图3为青海尕大坂铜多金属矿7勘探线地电化学提取效果。尕大坂铜多金属矿位于青海省祁连县, 属高寒覆盖景观区, 矿床类型为典型的与海相中酸性火山活动有关的块状硫化物矿床。图4为河南周庵镍铜矿12勘探线地电化学提取效果。周庵镍铜矿位于南阳盆地, 地表被大面积第四系农田所覆盖, 该矿床为与超基性岩体有关的铜镍硫化物矿床。以上4个矿床涵盖了不同的地球化学景观、矿床类型及矿种, 所开展的地电化学方法技术试验均在矿体上方显现出了较好的微量元素及常量元素异常, 且微量元素异常与常量的Fe、Al等异常空间对应性较好。

图3

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	图3 青海尕大坂多金属矿7线地电化学提取效果

图4

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	图4 河南周庵镍铜矿12线地电化学提取效果

进一步统计4个矿区电提取的Fe、Al与其他元素及地电化学指标的相关系数(表1), 可以看出:① 各矿区大多数微量元素与Fe、Al相关系数较高, 可达0.8甚至0.9以上, 显现出极好的显著相关性; ② 电流及电导率等地电化学参数与Fe、Al相关系数相对较低, 不同矿区的相关性也不尽一致, 表明地电化学提取效果不依赖于电流及电导率等土壤物理参数; ③ 与各矿区成矿及伴生元素无关的元素, 表现为与Fe、Al不相关, 如Au等。

表1

表1

表1 各矿区电提取Fe、Al与各元素指标相关系数 矿区 电流 电导率 Au Ag As Bi Cd Co Cr 与Al相 关系数 洛恪顿 0.661 0.364 0.213 0.869 0.752 0.931 0.799 0.991 0.972 蔡家营 0.656 0.536 0.111 0.510 0.803 0.099 0.652 0.566 0.927 尕大坂 -0.026 -0.008 -0.356 0.114 0.245 0.661 0.824 0.818 周庵 -0.046 0.174 0.792 0.253 0.859 0.809 0.910 0.996 与Fe相 关系数 洛恪顿 0.676 0.349 0.192 0.880 0.767 0.932 0.810 0.988 0.974 蔡家营 0.481 0.376 0.112 0.550 0.840 0.243 0.664 0.538 0.920 尕大坂 0.012 -0.092 -0.321 0.083 0.295 0.710 0.860 0.819 周庵 -0.047 0.174 0.800 0.288 0.884 0.789 0.934 0.998 矿区 Cu K La Mo Ni Pb Sb U Zn 与Al相 关系数 洛恪顿 0.530 0.989 0.987 0.575 0.966 0.898 0.146 0.782 0.709 蔡家营 0.310 0.743 0.903 0.400 0.509 0.605 0.561 0.737 0.478 尕大坂 0.429 0.924 0.936 0.599 0.903 0.681 0.761 0.455 0.164 周庵 0.888 0.964 0.934 0.404 0.934 0.919 -0.111 0.899 0.819 与Fe相 关系数 洛恪顿 0.603 0.987 0.979 0.674 0.962 0.909 0.236 0.802 0.732 蔡家营 0.421 0.726 0.908 0.373 0.655 0.697 0.539 0.683 0.504 尕大坂 0.433 0.899 0.960 0.649 0.937 0.683 0.803 0.528 0.187 周庵 0.899 0.968 0.945 0.399 0.948 0.939 -0.105 0.903 0.838 注:洛恪顿n=43; 蔡家营n=33; 尕大坂n=16; 周庵n=38。n为样品数

表1 各矿区电提取Fe、Al与各元素指标相关系数

由以上分析可以得知, 电提取过程中各成矿及伴生元素常与Fe、Al等常量元素具有非常密切的关系, 无论在异常空间分布形态上还是在相关性方面都非常一致。我们知道, 粘土矿物是由含Fe、Al、Mg等的硅酸盐矿物组成, 那么普遍存在的Fe、Al等异常是否可能是因为地电化学提取过程中吸附了大量的粘土矿物所引起的呢?微量元素异常是否也是由于粘土矿物上吸附了大量的能够代表深部矿床的物质信息而形成的呢?

鉴于上述问题开展了扫描电镜观测工作, 将野外所采集的地电化学泡塑样品进行镜下观测, 测试单位为中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室, 仪器型号为Quanta200型环境扫描电子显微镜。

图5

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	图5 电提取前(左)后(右)泡塑样品扫描电镜对比

图5为电提取前后泡塑样品镜下观测照片, 可以看出, 电提取后泡塑载体表面及孔洞中吸附了较多细小的颗粒物质。图6为电提取泡塑样品进一步放大后的照片, 通过能谱测量发现, 电提取泡塑样品中所吸附的颗粒物质大多为粘土矿物颗粒, 大小主要从数微米至数十微米(200目筛为74 μ m)。

图6

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	图6 扫描电镜观测到的泡塑所吸附的粘土矿物颗粒

虽然受仪器条件限制, 无法观测到这些在电场作用下迁移并被泡塑吸附的粘土矿物颗粒中是否存在大量弱结合态金属离子, 也暂时无法观测到泡塑中是否吸附了较多的金属离子(分子级)或金属元素聚合体(颗粒粒度往往为钠米级), 但由于地电化学泡塑样品分析测试往往采用灰化后酸溶、ICP-MS测定的分析方法及分析流程, 大量存在的粘土矿物颗粒必然会在很大程度上影响泡塑载体的微量元素含量水平, 且极细粒的粘土矿物颗粒往往会吸附来自深部矿体的微量元素异常信息已经被很多研究者所猜测并证实^{[9, 10]}。因此, 结合微量元素与Fe、Al等常量元素含量分布特征往往一致的事实, 推断地电化学所取得的异常信息很大程度上是由其所吸附的能在电场作用下迁移的极细粒粘土矿物引起。

由于大量地电化学土壤静态吸附试验(不通电)与电提取试验对比发现, 不通电情况下, 所取得元素含量结果与矿体从不具有任何对应性。因此可以推断, 地电化学的提取过程对粘土矿物应具有选择性提取(吸附)。但对哪类粘土矿物或对具备何样理化条件的粘土矿物具有选择性提取, 以及其对粘土矿物的提取机制等问题还需通过今后相关的研究加以证实。

通过对多个矿床微量元素与Fe、Al等常量元素地电化学元素分布特征对比, 及扫描电子显微镜下观测发现大量存在的极细粒粘土矿物颗粒, 可以初步推断, 当前所使用的地电化学方法中元素异常很大程度上是由土壤中存在的具有电活动性的细粒粘土矿物颗粒所引起, 地电化学提取过程对这些粘土矿物具有选择性吸附。而电吸附过程中是否存在大量与矿体有关的金属离子或金属元素聚合体迁移至吸收极, 以及电提取对粘土矿物的选择性提取机制等方面的问题还需通过进一步的研究加以证实。