1、第31卷第3期2023 年 6 月Vol.31 No.3Jun.，2023Gold Science and Technology443地电化学勘查法在山西五台地区代银掌金多金属矿的试验研究郭焕钊1，康明1*，朱文德2，王棚伟2，段杰凯21.长安大学地球科学与资源学院，陕西 西安 710054；2.山西省地质勘查局二一二地质队，山西 长治 046000摘 要：为了解决山西五台县代银掌矿区周边及深部找矿问题，在矿区选取6号、8号和12号3条勘探线剖面开展了地电化学方法试验研究，对通电（偶极地电提取）和不通电（泡塑吸附提取）条件下的地电化学方法试验进行了对比分析，验证了该方法在代银掌金多金属矿区找矿
2、中的可行性以及外加电场对勘探效果的影响。研究结果表明：地电化学提取异常在已知金矿体上方显示清晰，与金矿体的赋存位置对应良好，勘探效果显著，说明在山西五台地区运用地电化学方法寻找隐伏金矿床是有效可行的。外加电场确实提高了地电化学提取效率，探测深度也大于不通电下的吸附提取，更加灵敏，对隐伏矿体和弱矿化异常都能有明显显示，异常与深部矿体的赋存位置对应度较高，提取到的矿体信息更加全面完整，对进一步分析地下矿体位置和展布形态有很好的效果，在深部找矿预测中可起到较好的指示效应。关键词：金多金属矿；地电提取法；泡塑吸附法；异常特征；五台地区；山西省中图分类号：P618.51 文献标志码：A 文章编号：100
3、5-2518（2023）03-0443-10 DOI：10.11872/j.issn.1005-2518.2023.03.156引用格式：GUO Huanzhao，KANG Ming，ZHU Wende，et al.Experimental Study on Geoelectrochemical Exploration Method in Daiyin-zhang Gold Polymetallic Deposit in Wutai Area，Shanxi Province J.Gold Science and Technology，2023，31（3）：443-452.郭焕钊，康明，朱文德，
4、等.地电化学勘查法在山西五台地区代银掌金多金属矿的试验研究 J.黄金科学技术，2023，31（3）：443-452.山西省五台地区地处华北地台中部，是我国典型的分布面积较大的太古宙绿岩带出露区，也是我国绿岩带型金矿的重要赋矿区域（陈平等，1999；田永清等，1999；沈保丰等，1999），在该区域已发现众多中小型金矿床（或金矿点）。近年来，山西省地质勘查局二一二地质队在五台地区代银掌金多金属矿区进行了地质测量和土壤地球化学测量等勘探工作，取得了一定的找矿效果（杨光，2021）。代银掌矿区与周边金矿区的控矿构造和矿体特征相似，且矿体集中产出，然而采用常规勘探手段未能在区域找矿方面取得突破，因此选
5、择合适的勘探方法有助于推进该区域的找矿工作。地电化学勘查方法是将地球物理、地球化学和电化学综合交叉为一体组成的找矿方法（费锡铨，1984；.雷斯，1986；罗先熔等，2007）。该方法是俄罗斯学者首先提出的（.雷斯，1986；Leinz et al.，1993），后来相继传入中国、印度、以色列及西方国家，一直是备受关注的寻找隐伏矿床的有效方法之一（徐邦梁等，1984；康明等，2005）。经过多年实践，地电化学提取方法应用越来越成熟，在寻找隐伏矿床方面取得了较好的应用效果（费锡铨，1985；刘占元等，1997；刘攀峰等，2018）。代银掌矿区地处温带大陆性半干旱气候区，主要发育土壤为褐土，山地区
6、土壤厚度为15 m，在丘陵阶地区域土 收稿日期：2022-10-24；修订日期：2022-12-20基金项目：长安大学科研创新发展基金项目“地电化学勘查法在山西五台地区找矿预测试验研究以五台县代银掌金多金属矿区为例”（编号：600303006821）资助作者简介：郭焕钊（1996-），男，陕西宝鸡人，硕士研究生，从事地质学研究工作。*通信作者：康明（1965-），男，内蒙古呼和浩特人，博士，教授，从事地球化学和矿产勘查的教学和科研工作。Vol.31 No.3 Jun.，2023矿产勘查与资源评价444层厚度可达520 m，比较适合开展地电化学提取法找矿工作。为了解决山西五台地区代银掌矿区周边及
7、深部找矿问题，本文选取3条勘探线剖面开展了地电化学方法试验研究工作。为验证地电化学方法在代银掌多金属矿找矿中的有效性和可行性，以及外加电场作用对于地电化学提取方法的影响效果，分别在通电和不通电2种情况下开展了对比分析，旨在进一步确定地电化学提取法在五台地区的勘探效果，为下一步在已知矿区周边及深部找矿工作提供科学依据。1 区域地质背景研究区位于五台山绿岩带的中西部。五台山绿岩带是一个以多期褶皱变形为主体，发育层状断层（剪切带）的复式向斜构造带（田永清等，2000），在五台晚期造山运动和吕梁期褶皱叠加影响下，形成了一个总体轮廓为轴向NE或NNE、轴面NW或NNW向的倒转复式向斜（由2个复向斜和1个
8、复背斜组成），且伴随有大规模的水平推覆而形成NEE向韧性剪切带（何建宁，2019）。由于该地区发育多级和多期褶皱与断裂组合，故形成了NEE向延伸的“之”字型构造展布（图1）（田永清等，1999；姜峰贤，2006）。区域内与成矿有关的主要构造有：台怀李家寨同斜倒转复式向斜，位于五台“之”字型构造的西南部，走向NEE，延伸达50 km；李家庄大草坪韧性剪切带，走向NEE，产状与向斜轴面一致，处于向斜的近转折端部位，位于研究区北部。二者均形成于五台运动中期。区域内岩浆岩较发育，具有多阶段和多旋回特点。区域内目前已探明的金矿（床）点主要有康家沟、殿头、上扬花、东腰庄、代银掌、狐狸山和刘家坪图1五台地区
9、构造纲要及金矿（床）点分布简图（修改自田永清等，1999）Fig.1Structural outline and distribution diagram of gold deposits in Wutai area（modified after Tian et al.，1999）1.滹沱群；2.五台群上亚群变沉积岩；3.五台群下亚群火山沉积岩系；4.五台群下亚群上部含铁岩系；5.五台群下亚群下部含铁岩系；6.阜平岩群；7.吕梁期花岗岩；8.五台晚期花岗岩；9.五台早期花岗片麻岩（TTG杂岩）；10.晚期断层；11.剪切变形带：a.剖面图中，b.地质图中；12.F1褶皱轴迹；13.F2褶皱轴迹
10、；14.F3褶皱（吕梁期）轴迹；15.金矿床及编号；16.金矿点及编号矿床（点）名称：-东腰庄金矿；-狐狸山金矿；-殿头金矿；-小板峪金矿；-康家沟金矿；-代银掌金矿；-上扬花金矿；-小中咀金矿；-柏枝岩金矿点；-大西沟金矿点；-张仙堡金矿点；-七图金矿；-西山底金矿点；-刘家坪金矿点2023 年 6 月 第 31 卷 第 3 期445郭焕钊等：地电化学勘查法在山西五台地区的试验研究以代银掌金多金属矿为例等，且部分金矿床共生或伴生有银矿和铅锌矿，矿产资源丰富（沈保丰等，1999）。2 研究区地质概况研究区位于五台县北部，南距县城17 km，地处中高山区，区内地势东高西低，沟谷发育，地形切割剧烈
11、。研究区位于台怀李家寨同斜倒转复式向斜的西端、李家寨大草坪韧性剪切带南部发生转弯的部位（刘志宏等，1997）。由于受构造影响，区内岩层强烈变形、片理发育，岩层展布基本与区域主构造线方向一致，岀露岩层主要为新太古界五台群柏枝岩组绿泥片岩和绢云片岩，黄铁矿化、硅化、电气石化、绢云母化和碳酸盐化等蚀变现象明显。岩浆岩主要为五台期斜长花岗岩和吕梁期变质辉绿岩（脉），五台期斜长花岗岩分布于研究区西南部，呈岩墙状产出，岩体具弱片麻理。吕梁期变质辉绿岩主要分布于研究区的北部和中部，呈岩脉或岩床状产出，受区域构造影响，变辉绿岩脉边部具强烈片理化现象。通过地表槽探工程揭露和深部钻探工程验证，初步圈定出3条金矿（
12、化）带和9条金矿体（图2）。3 研究方法、样品采集与测试3.1 地电提取法基本原理地电提取法是利用赋矿地层与矿化体之间的离子动态平衡状态来提取元素异常的勘查地球化学方法。矿体是由无数的矿物组成，单独矿物均处于一种稳定电位状态，不同电位的矿物组合在一起图2代银掌矿区地质简图及剖面布置图Fig.2Geological map and profile layout of Daiyinzhang mining area1.第四系沉积物；2.五台群柏枝岩组绿泥片岩；3.五台群柏枝岩组绢云变质粉砂岩；4.五台群柏枝岩组绢云片岩；5.吕梁期变质辉绿岩；6.五台期斜长花岗岩；7.金矿体及编号；8.金矿化体及编
13、号；9.地电化学试验剖面位置及编号；10.地电化学采样点位置及编号；11.钻孔位置及编号Vol.31 No.3 Jun.，2023矿产勘查与资源评价446构成一个天然宏观的原电池，而借助外加电场作用会打破矿体原有的稳定电位平衡状态，使土壤中元素的赋存状态活化，赋矿金属元素离子平衡发生了变化，阳离子和阴离子在电场作用下分别向提取电极的阴极和阳极移动，收集提取电极上吸附的电解物，探测与矿化有关的金属离子异常，从而达到找矿与评价的目的（康明等，2004，2006；罗先熔等，2007；顾文博，2019）。地电提取的异常来源是矿体在地下发生电化学溶解，产生的金属元素部分形成胶体、可溶性离子、盐类、化合物
14、和络合物等多种形态，通过浓度扩散、地下水渗透和电化学迁移等形式运移到地表后赋存在土壤中，形成金属元素离子晕（姚文生，2011；欧阳菲，2016）。但事实上人工电场的作用范围局限在每个提取电极附近，不可能直接把几百米深部的金属离子收集起来，地电提取的对象主要是金属离子晕中具有活动态的超微细颗粒、可溶性离子和络合离子等电活性粒子，它们赋存于黏土矿物中，在电场作用下进入提取电极而被收集（康明等，2006，2008a；孙彬彬等，2015）。但是这种活动态离子也是来自深部矿体，经过长时间迁移到达地表的，其元素成分与深部矿体的元素组成相对应，能够直接反映深部矿体的信息，且在多次实践中异常显示能够与深部矿体
15、的垂直投影相对应，从而达到寻找隐伏矿的目的（Antropova et al.，1992；Alekseev et al.，1996）。3.2 工作方法、样品采集与测试（1）剖面布设本次试验在研究区内选取 3条已知矿体勘探线剖面（6号、8号、12号勘探线）（图2），以不等距方式进行剖面布置，在地质构造条件有利地段进行加密布点，每条剖面分别布置20个通电情况下的偶极地电提取采样点和19个不通电情况下的单泡塑吸附提取采样点，采用高精度导航型 GPS 进行定点。（2）设备材料及提取器的安置设备材料包括：9 V干电池用作人工电源，提前配置好的质量浓度为15%的稀硝酸提取液，提取电极选用纯净碳棒，碳棒外套上
16、无杂质的泡沫塑料后再用渗透性滤纸包裹，并给偶极地电提取电极两端连接上导线，便与外接电源连接。每一个采样点都需要布置地电提取装置，在选定的各个采样点位置开挖正方形采样坑为提取域（规格：深度为3050 cm，边长为30 cm），挖深至少达到腐殖质层之下。将地电提取电极的正、负极间隔30 cm平行摆放在采样坑底部，周围倒入配置好的质量浓度为15%的稀硝酸提取液，然后将挖出的土回填，将提取电极的导线分别与9 V干电池的正、负极相连，电池置于坑外。对于单泡塑吸附提取电极只需放置于坑底部，周围也倒入配置好的质量浓度为15%的稀硝酸提取液，直接将土回填即可（康明，2009；欧阳菲，2016）。硝酸溶液有2个作用，一是给土壤加湿，从而形成电解池，加快阴、阳离子向提取电极迁移的运动速度；二是防止电极周围土壤碱化而阻碍阳离子的运移和提取（康明等，2008b；欧阳菲，2016）。（3）样品采集与分析埋置好提取电极24 h后，取出提取电极。将载体物质（泡塑）拆下晾干并编号，送实验室分析。此次通电情况下的低电压偶极地电提取正极样品数为60个，负极样品数为60个，不通电情况下的单泡塑吸附提取样品数为57个，测试分
