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；Ю.С.雷斯，1986；罗先熔等，2007）。该方法是俄罗斯学者首先提出的（Ю.С.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，山地区土壤厚度为1~5 m，在丘陵阶地区域土层厚度可达5~20 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
图1
图1
五台地区构造纲要及金矿（床）点分布简图（修改自田永清等，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；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：①-东腰庄金矿；②-狐狸山金矿；③-殿头金矿；④-小板峪金矿；⑤-康家沟金矿；⑥-代银掌金矿；⑦-上扬花金矿；⑧-小中咀金矿；⑨-柏枝岩金矿点；⑩-大西沟金矿点；⑪-张仙堡金矿点；⑫-七图金矿；⑬-西山底金矿点；⑭-刘家坪金矿点
Fig.1
Structural outline and distribution diagram of gold deposits in Wutai area（modified after Tian et al.，1999）
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。
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（化）带和9条金矿体（图2）。
图2
图2
代银掌矿区地质简图及剖面布置图
1.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
Fig.2
Geological map and profile layout of Daiyinzhang mining area
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30~50 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，测试分析工作在有色金属桂林矿产地质测试中心进行。将泡塑样品在60 ℃条件下烘干，称取0.25 g样品加入硝酸和过氧化氢溶液，待样品完全消解后蒸干溶液，再用王水溶解残渣，冷却后用硝酸移入容量瓶，静置澄清后上机测定，测试仪器为电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS），Au元素的检出限为0.001 ng/g（施意华等，2009）。
4 结果与讨论
4.1 元素含量特征
本次对6号、8号和12号勘探线剖面进行了低电压偶极地电提取和不通电情况下的泡塑吸附提取对比测量，Au元素含量特征见表1。
表1 地电提取和泡塑吸附Au异常特征值
Table 1
| 剖面编号 | 方法 | 样品数/个 | 最高值/（ng·g-1） | 中位数/（ng·g-1） | 85%分位数/（ng·g-1） | 算术平均值/（ng·g-1） | 标准离差 | 变异系数 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6号 | 正极提取 | 20 | 17.9 | 8.1 | 10.85 | 8.8 | 3.1 | 0.36 |
| 负极提取 | 20 | 43.9 | 6.3 | 12.06 | 9.2 | 9.0 | 0.99 | |
| 吸附提取 | 19 | 9.8 | 4.0 | 7.51 | 5.0 | 2.0 | 0.41 | |
| 8号 | 正极提取 | 20 | 17.0 | 5.5 | 9.70 | 7.0 | 3.4 | 0.48 |
| 负极提取 | 20 | 13.6 | 7.7 | 9.87 | 7.7 | 2.5 | 0.32 | |
| 吸附提取 | 19 | 13.6 | 2.9 | 4.50 | 3.8 | 2.5 | 0.68 | |
| 12号 | 正极提取 | 20 | 10.7 | 4.9 | 7.89 | 5.6 | 2.2 | 0.40 |
| 负极提取 | 20 | 21.6 | 7.9 | 12.72 | 9.7 | 5.0 | 0.51 | |
| 吸附提取 | 19 | 20.4 | 4.0 | 5.10 | 5.3 | 4.7 | 0.88 |
由表1可知，6号、8号和12号勘探线通电下的地电提取（正极提取和负极提取）异常的中位数值、算术平均值和85%分位数值均高于不通电情况下的泡塑吸附提取异常的中位数值、算术平均值和85%分位数值，表明在提取电极周围同样倒入质量浓度为15%的稀硝酸提取液的情况下，在相同的试验时间（24 h）内，有外加电场参与的地电提取法收集到的元素含量更高，促使了更多的阴阳离子加速向正负提取电极迁移，可见在提取元素的效率上，外加电场所起的作用是非常重要的。对比3条勘探线剖面的正极提取与负极提取异常值发现，负极提取的异常值均高于正极提取。这是因为电解池中的金属元素主要以离子形式存在，包括Au3+、Au+、Cu2+、Zn2+、Ag+等金属阳离子以及易与Cl-、HS-、S-等离子作用形成的络合离子，大部分带正电荷离子向负极移动并被吸附提取，当然也有少数金属以络合阴离子的形式被正极吸附提取，故一般情况下负极提取的异常值会高于正极。由于正极提取的这些带负电荷的络合阴离子也是矿化异常不可或缺的一部分，将正极提取与负极提取结合应用，能起到互补的效果，这也是偶极地电提取的优势所在（康明等，2006；罗先熔等，2007）。
4.2 异常特征
（1）6号勘探线剖面Au异常特征
如图3 所示，钻探工程显示6号勘探线剖面中主矿（化）体Kh1产出较缓，埋深从左侧1号测点约400 m深处向上延伸至地表附近，并有零星的小矿化体Kh2位于主矿（化）体Kh1上方6~10号测点位置。整体来看，正极提取与负极提取在整个矿（化）体上方均显示有连续的Au异常反映，这2条地电提取Au异常曲线形态均呈现出明显的双峰连双峰（6线负极提取）或多峰式（6线正极提取）展布，这与罗先熔等（2007）总结的矿脉产出较缓、埋深较浅时地电异常形态一致。此外，地电提取对于主矿（化）体Kh1上方的小矿化体Kh2也有很明显的Au异常显示，并在Kh2矿化体近地表上方9号测点处检测到一个43.94 ng/g 的Au异常峰值。
图3
图3
代银掌矿区6号勘探线地电提取和泡塑吸附Au异常剖面图
1.绿泥片岩；2.绢云片岩；3.辉绿岩；4.斜长花岗岩；5.矿化体；
6.矿体；7.钻孔位置及编号
Fig.3
Profile of Au anomaly of electrogeochemical extraction and foam-plastic adsorption extraction along exploration line 6 in Daiyinzhang mining area
与之相比，不通电情况下的泡塑吸附提取在该剖面的主矿（化）体Kh1延伸到浅地表的13~17号测点时，才有明显的Au异常显示，最高值为9.77 ng/g，但是在主矿（化）体埋深较大的区域内未能提取到明显的Au异常，且对近地表附近的Kh2矿化体也没有Au异常反映。
（2）8号勘探线剖面Au异常特征
由图4可以看出，8号勘探线金矿（化）体和6号勘探线金矿（化）体展布形态相似，在剖面方向斜向上延伸较长，且不乏有零星的小矿化体隐伏于地下深处。正极提取和负极提取在矿（化）体上方均有明显、连续的Au异常反映，异常曲线形态均呈现出明显的“双峰式”Au异常展布，与矿（化）体赋存位置基本一致。
图4
图4
代银掌矿区8号勘探线地电提取和泡塑吸附Au异常剖面图
1.绿泥片岩；2.绢云片岩；3.辉绿岩；4.斜长花岗岩；5.矿化体；
6.矿体；7.钻孔位置及编号
Fig.4
Profile of Au anomaly of electrogeochemical extraction and foam-plastic adsorption extraction along exploration line 8 in Daiyinzhang mining area
不通电情况下的泡塑吸附提取在该剖面的主矿（化）体延伸到浅地表时，对应采样点才有明显的Au异常峰显示，在矿（化）体埋深较大的区域内依然未能提取到明显的Au异常，这与6号勘探线剖面的勘探效果一致。
（3）12号勘探线剖面Au异常特征
如图5所示，12号勘探线剖面中金矿（化）体产状较陡且埋深浅，正极提取和负极提取均在矿（化）体正上方显示出非常明显的Au异常，异常高值区与金矿（化）体的赋存位置完全对应，2条地电提取曲线形态均呈现出明显的“双峰式”展布，其中负极提取Au异常峰值达到21.61 ng/g，整体异常强度和衬度均高于正极提取。
图5
图5
代银掌矿区12号勘探线地电提取和泡塑吸附Au异常剖面图
1.绿泥绢云片岩；2.绢云片岩；3.绿泥绢云千糜岩；4.绢云千糜岩；5.斜长花岗岩；6.第四系残坡积物；7.矿化体；8.矿体
Fig.5
Profile of Au anomaly of electrogeochemical extraction and foam-plastic adsorption extraction along exploration line 12 in Daiyinzhang mining area
泡塑吸附提取在矿体上方的13~16号测点显示有一个非常明显的Au异常，异常峰值达到20.38 ng/g，在左侧浅地表小矿化体上方11号测点也出现了一个Au异常峰，可见泡塑吸附提取对于浅地表附近金矿（化）体勘探确实有较好的应用效果。
综合通电和不通电2种条件下地电化学提取方法在3条剖面的应用情况来看，不通电的泡塑吸附提取只能对浅地表附近Au元素富集的矿（化）体有明显异常显示，测深浅，不够灵敏，对于埋藏较深或品位较低的金矿（化）体探测效果不佳，如6号和8号勘探线剖面，泡塑吸附提取忽视了地下许多较弱的Au异常，最后呈现出来的信息只有一个主矿体的露头位置，而无法分辨矿体在地下的延伸形态，这对于隐伏矿床的勘探来说是一个致命缺点。而外加电场作用下的地电提取在整个金矿（化）体上方均显示有连续的Au异常，相同时间内提取的Au异常值也大于不通电情况下的泡塑吸附提取，并能够对小矿化体有明显异常反映。
可见外加电场确实提高了地电提取的效率，其探测深度也大于不通电情况下的吸附提取，更加灵敏，对微弱异常也能有明显显示，在该矿区的试验效果显著，能够应用于该地区今后的找矿工作中。
5 结论
在通电和不通电2种条件下，采用地电化学方法对研究区3条已知剖面进行试验研究并对结果进行对比分析，结果表明外加电场作用对地电提取的影响是毋庸置疑的。具体表现在：①提高了地电化学提取的效率，在相同的试验时间（24 h）内，有外加电场参与的地电提取法收集到的元素含量更高，促使了更多的阴、阳离子加速向正、负提取电极迁移；②提升了探测强度，对隐伏矿体、弱矿化异常均有明显显示，地电提取的元素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、展布形态具有很好的效果，在深部找矿预测中可起到较好的指示效应。
总体来看，地电化学勘查方法在山西五台县代银掌金多金属矿区的试验效果显著，地电化学提取在已知金矿（化）体上方异常显示清晰、强度较高且分布稳定，与矿体的赋存位置对应较准确，具有很好的适用性，可进一步应用在本地区今后的找矿工作中。
http://www.goldsci.ac.cn/article/2023/1005-2518/1005-2518-2023-31-3-443.shtml
参考文献
Some aspects of practical use of geoelectrochemical methods of exploration for deep-seated mineralization
［J］.
New methods of regional exploration for blind mineralisation：Application in the USSR
［J］.
A simple discussion on metallogenic system of gold deposits in Wutai-shan archean greenstone belt of Shanxi
［J］.
The experimental results of the geoelectrochemical extraction method in several mining districts
［J］.
Discussion on several problems of “electroextraction ion method”
［J］.
Study on the Exploration of Hidden Copper Deposits by Geoelectrochemical Integration Technology in Tayuan Mining Area of Heilongjiang Province
［D］.
Study on the Fluid Inclusions and Genesis of the Dongyaozhuang Gold Deposit in Wutai County，Shanxi Province
［D］.
Metallogenic geological characteristics and genesis of Dongyaozhuang gold deposit in Wutai，Shanxi
［J］.
Experiment and application of improved CHIM in mineral exploration
［J］.
Application of “Dipole CHIM” electrified by low voltage dipole
［J］.
The role of artificial electric field in the formation of geoelectrochemical ionic halos
［J］.
Kang Ming，Guo Lei，2008b.The formation of halos CHIM
［J］.
Application of geoelectrochemical method in Taifu gold deposit in Heng County，Guangxi
［J］.
The present and future of electrogeochemical method for metallic ore deposit prospecting
［J］.
The russion CHIM method—Electrically or diffussion-driven collection of ions？
［J］.
Retrospect and prospect for geo-electrochemical technology research in the past three decades of China
［J］.
A discussion on the action conditions of CHIM process
［J］.
Genetic model of ductile-shear type gold deposits in Wutai Mountain area
［J］.
Prospecting Prediction Research for Geo-electric Extraction Method in the Permafrost Region
［D］.
Temporal and spatial distribution of gold deposits in Wutaishan-Hengshan greenstone belt
［J］.
ICP-MS determination of trace elements in ore bubble plastic samples by electro adsorption
［J］.
A preliminary study of the formation mechanism of the geoelectric chemistry anomaly
［J］.
Shear deformation of tigting fold limbs—A mechanism of tectonics over the deposits of gold mineralization in Wutaishan greenstone belt
［J］.
A simple analysis of metallogenic geologic features and ore-control factors of Dongyaozhuang gold deposite in Wutaishan greenstone belt
［J］.
A new gold prospecting method：Geo-electrochemical sampling for gold detection
［J］.
Forecast of prospecting prospects for gold mining areas around Daiyinzhang and Zhijiazhuang in Wutai County
［J］.
Leaching Mechanism and Conditions of Extractants on Mobile Forms of Elements in Soils
［D］.
山西五台山太古宙绿岩带金矿成矿系统初论
［J］.
电提取离子法在几个矿区的试验结果
［J］.
关于“电提取离子法”若干问题的探讨
［J］.
黑龙江省塔源矿区地电化学集成技术寻找隐伏铜矿研究
［D］.
山西省五台县东腰庄金矿床流体包裹体研究及成因探讨
［D］.
山西五台县东腰庄金矿成矿地质特征及矿床成因
［J］.
改进地电化学方法在矿区勘查中的试验与应用
［J］.
低电压偶极子供电方式下的“偶极CHIM”应用效果
［J］.
地电化学离子晕的形成过程中外加电场所起的作用
［J］.
地电提取异常的形成
［J］.
金属矿床地电化学勘查方法研究现状及前景展望
［J］.
地电化学法在广西横县泰富金矿的应用效果
［J］.
近三十年来我国地电化学技术研究回顾与展望
［J］.
电提取过程作用条件问题讨论
［J］.
五台山地区韧性剪切带型金矿成因
［J］.
高寒冻土区地电提取法找矿预测研究
［D］.
五台山—恒山绿岩带型金矿床的时空分布
［J］.
ICP-MS 测定电吸附找矿泡塑样品中微量元素
［J］.
地电化学异常形成机理初探
［J］.
紧闭褶皱翼部的剪切变形作用——五台山绿岩带金矿化的一种构造控矿机制
［J］.
五台山绿岩带东腰庄金矿成矿地质特征及控矿因素浅析
［J］.
一种新的金矿找矿法——地电化学取样测金
［J］.
五台县代银掌、智家庄一带金矿区域找矿前景预测
［J］.
元素活动态提取剂作用机理与实验条件研究
［D］.
甘公网安备 62010202000672号
