201012河南土壤离子导率测量3要点.ppt

非常规勘查地球化学系列技术之二土壤离子导率测量法 桂林理工大学 罗先熔 教授 土壤离子电导率法研究现状 土壤离子电导率法是由澳大利亚的G.J.S.Govett于1972年提出来的。 1976年，G.J.S.Govett等人提出了地电化学分散模式。并进行实验研究，结果在隐伏矿体上表层土壤中发现了很好的电导率异常。 1983年，加拿大地球化学家B. W. Smee用实验的方法研究地电化学作用，得出：电化学场的氧化还原梯度可使离子穿透上覆的冰湖沉积物迁移到地表。 1984年，G. J. S. Govett等在澳大利亚新南威尔士的块状硫化物矿床上进行了研究，在硫化物矿体上方测出了明显的电导率异常。 1987年，G. J. S. Govett等对澳大利亚昆士兰州塔朗加盲矿的勘查方法进行研究，在块状硫化物矿体之上出现 “兔耳”异常。 桂林理工大学从1982年起先后在全国30多个矿区的不同类型隐伏矿上进行了离子电导率找矿可行性试验研究，取得一系列的研究成果 。 核工业部北京地质研究院在内蒙古达茂旗乌花敖包地区利用土壤离子电导率测量法获得了两处较好的异常，经验证见工业矿化 。 武警黄金地质研究所利用电导率测量法在内蒙古乌拉山、大青山绿岩型金矿上进行试验研究，发现土壤和岩石的电导率异常与金矿体在空间上具有较好的对应关系。 中国科学院地质研究所利用电导率法在新疆哈图、吉林夹皮沟、山东乳山、山东临沂等地得到了很好的应用效果。 一、基本原理 土壤离子电导率测量是地电化学测量法的一种。该方法主要依据以下原理设计：当隐伏的矿体位于潜水面或岩石之下，在裂隙水发育成土壤饱和水条件下，相当于把一个惰性电导体置于电解液中，从电导体的一端到另一端（矿体的底部）流向电位高的一端（矿体的顶部），这样围绕矿体顶部便产生一个负电带。因此，围绕矿棒的阴离子必须完全向上迁移，阳离子完全向下迁移，以保持电中性，正是由于这种电化学溶解作用，促使矿体和疏松沉积层中的阴阳离子按一定规律迁移和分布，便形成一个扰乱电场，使得岩石和土壤中原有物理化学参数发生变化，如各种阴阳离子的浓度增大，这些离子的电导率也随之增高。（见图1矿体周围元素电化学分散模式） 二、土壤离子电导率异常的形成过程 土壤离子电导率异常的形成是一个相当复杂的物理化学过程，经过模拟实验和对典型矿体剖面研究并参照一些理论分析，大致可以认为土壤离子电导率的形成经历了这样四个过程：矿体产生溶解——溶解物质迁移——物质在地表的转化——形成离子电导率异常。 （一）矿体溶解 （1）最普遍的溶解作用是矿体产生微观原电池溶解作用。当矿体埋藏较深时，产生这种电化学溶解主要是由相邻矿物间的电极电位差造成的，因此，在不同电极电位矿物组成的金属矿体中不可避免地就会形成原电池。 （2）宏观原电池的溶解作用。主要发生在两种情况：a是矿体跨跃两个不同的Eh环境，如矿体跨跃深部缺氧和浅部富氧的环境，或矿体跨跃砂岩层与炭质岩层环境，b矿体中的矿物成分分带很明显存在宏观电位差。这两种溶解是有条件的，矿体两端极性随条件而定。 （3）矿体的另一溶解方式是氧或CO2进入地下，增强了浅部地下水的溶解能力，当矿体埋藏浅时，这种含氧或CO2的水对矿体的溶解比其它任何溶解作用都明显得多。 （二）矿体产生电化学溶解作用的模拟实验 在野外挖一长3.5m、宽l.3m、高1.2m的土槽，四周及底部涂上3cm厚的水泥，在土槽底部第一层铺上石灰岩碎石，第二层铺土壤，第三层铺石，第四层铺土壤，把黄铜矿，黄铁矿、方铅矿、闪锌矿为主的矿石粉碎，用尼龙袋装成高为30cm、直径为15cm的圆柱体人造矿体，埋入第二层与第三层之间，并在人造矿体上下两端接通电源，最后倒入自来水。该实验进行了150天后，沿实验槽长度方向中间每隔50cm采样分析，结果见图2所示。在矿体上方测出了的电导率及其相应的离子异常。 （三）溶解物质的迁移 1）在矿体附近，元素浓度大，扩散迁移起主导作用，在有多个微观原电池存在或存在明显的宏观原电池时，则以电动力产生的电化学离子迁移为主，但在实际过程中，试图将电化学迁移产生的异常与其它迁移方式产生的异常区分开是不可能的，它们是在同一个体系中，几乎是在同时发挥其各自的作用，所以绝对不能忽视其它作用对电导率异常的形成，不仅仅是单纯的电化学作用所致。 2）在扩散边缘，元素浓度为极不饱和状态，扩散力显著减弱，促使元素在地下水中继续迁移的动力将是大地氧化——还原场的作用，在这种作用控制下，向上部迁移的物质主要是阴离子、络阴离子。 3）在潜水面以上，毛细管水上升作用成为主要的迁移动力。在干旱地区以及湿润地区的干旱季节，由于蒸发作用的结果，毛细管水上升迁移持续不断，迁移速度相当快，毛细管水上升高度取决于岩石孔隙，或土壤粒度的大小。孔隙较小或毛细管水一般可达到