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活动态金属离子法(MMI)原理及方法

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活动态金属离子法(MMI)原理及方法 近年来为适应在隐伏区寻找大型矿床的需要, 许多专家学者提出 并致力于深穿透地球化学(Deep-penetration geochemistry)方法的 研究, 这是能探测深部隐伏矿体发出的极微弱直接信息的勘查地球化 学理论与方法技术。

活动态金属离子法(mobile metal ions,简称 MMI)是深穿透地 球化学研究成果之一,是一种低成本且十分有效的地表勘查手段,由 澳大利业研制,1995 年第十七届国际化探会议上正式提出,运用此 法发现覆盖厚几米至 700m 的几十个金、贱金属和镍矿床,找矿成功 率超过 8O%。

它通过测量地表土壤内活动金属离子而进行找矿。

这 些活动态金属离子从深部矿体释放出来, 可穿过上覆成矿后沉积的岩 石及外来的厚层沉积物,朝地表部位迁移富集而达于地表。

然后,根 据复杂化学作用原理和精密仪器方法,可以检测这些离子,而这些离 子,经常较准确地位于矿体垂直上方,偶尔也在倾斜上方,从而有效 地确定隐伏矿体位置。

1 一般原理 活动态金属离子是指风化带中呈吸附状粘着在表层土壤颗粒上 的活动金属离子,是矿体在一定深度氧化释放,通过某种应力作用, 如地下水、地气流、蒸发作用、浓度梯度、毛细作用等,对流、电化 学、扩散、毛细上升和地震泵作用等原理已经对此做过解释,活动态 金属离子垂向向上迁移,到达地表后,被土壤或其它疏松物的地球化

学障所捕获,并在元素固定态含量基础上形成活动态叠加含量。

而且 对许多已知矿体研究表明在成矿带上部的表层土壤中活动金属离子 发生富集,指示了这些金属离子是矿体氧化作用的结果。

在近地表环 境毛细上升对离子运移富集起重要作用, 它导致活动金属离子富集形 成异常,并控制了取样深度。

Fig.1 图 1 活动金属离子和络合离子机械扩散形式对比图 Mechanical dispersion of Moble Metal lon and Bound Metal 图 l 为活动金属离子运移富集的理想模式,这些活动金属离子自 矿体内释放出来并向上迁移在表层土壤中富集。

一旦这些活动离子到 达地表,它们呈疏松状粘附在土壤颗粒上。

通过活动金属离子方法和 技术可以测量它们的富集程度,从而发现深部矿体。

这些离子一般含 量很低,但由于它们属近期到达地表的物质,因此能准确“信号” 来指示矿体的位置。

当离子到达地表,它们在有限的时间里作为“活动离子”存在。

在 地表这些离子受风化作用影响,并受土壤化作用控制,属图土壤组分

的一部分。

图 1 中络合金属离子自矿体边缘发生侧向移动,而活动离 子存在的时间有限,它们会转变为络合金属离子,因此一般分布在不 太远离矿体的部位。

仅通过测量表层土壤中活动金属离子含量,就能 在离子源上方产生更明显的异常,如图 1 所示,深部矿体释放出活动 离子,如金铜多金属矿床可以释放出 Au 和 Cu 离子铜,铅锌多金属 矿床可以释放出 Cu、Pb 和 Zn 离子, 。

2 方法过程 2.1 野外取样 2.1.1 方法试验 在已知矿床区小范围内部署适量试验工作量, 确保该方法的适用 性,也将能确定最佳数值参数。

活动离子试验在所有地质背景下 均可使用,尤其在土壤发育地区。

方法试验是在已知区部署一条测线, 采样密度尽可能稠密且每个 采样点处取多个样品。

试验主要目的是:确定样点间隔和采样密 度,以致有效地辨别含矿带:确定哪些元素可以作为成矿指示元素; 确定在有机质层下部合理的取样深度; 确定合适的元素并选择合适的 分析方案。

具体应遵循: ①样点间距一般为 15-25 米,在含矿带上应加密到小于 15 米。

②采样线应穿过己知勘查区中心部位, 并离开含矿带的边缘或顶 底板较远的距离,到达背景区。

③采样线长度必须至少超过勘查区边缘 150 米,从而可以获取 活动金属离子的背景值。

④试验样品至少有 25 个,且至少有 3 个位于已知目标区上方, 确保该勘查方法有效地覆盖目标区。

⑤每个样点必须挖出一个至少有 40 厘米深的土壤剖面。

样点之 间距离的具体确定应根据矿床的类型和大小, 例如构造蚀变岩型金矿 样点距离应小于斑岩型铜矿。

⑥试验过程时每个采样点必须取 4 个样品, 垂直十壤剖面依次采 样以便确定最佳采样深度。

首先确定开始采样的深度或界面,一般该 界 面 仅 位于 含落叶 层 和 有机 质组分 的 腐 植层 下部, 然 后 分别 自 0-10cm、10-20cm、20-30cm 和 30-40cm 取出 4 个样,每个样均由 下向上的顺序采取。

2.1.2 生产作业 为减少前样残留,取下一个样品时用新样点处的土壤反复擦洗, 刮掉有机层如 A0 层组分,除去未风化物质如岩石碎块和任何人类污 染成分。

一旦穿过树叶层和其他有机层到达 A 层后,刮去 A 层上部 1O 厘米厚的部分,然后取 10-25 厘米之间的土壤即可。

样品应在 15 厘米厚的范围内连续取样。

取样工具用塑料铲沿土壤断面挖取,然后 放进干净且大小适中的塑料袋里,塑料袋应编号。

取样原始重量应为 250-300 克左右。

取样时确保不让有机质和无机土壤混和。

例如如果 在 10-25 厘米范围内出现腐殖质和无机土壤混合时,应避开混合带, 从无机土壤的底部取样。

如果腐殖质层超过 25 厘米, 可以取腐殖层。

野外采样点应记录土壤类型并进行描述。

不同类型土壤中一些或所有元素均具有不同地球化学背景值, 为

避免不同母体中活动金属离子含量值混合, 根据土壤类型应分别解释 有机质和无机质土壤中离子的含量特征。

如果不同的土壤类型组分来 超过 25%,背景值计算和混合母体含量值的区别可根据异常比值进 行解释。

采样和加工期间,不允许佩戴首饰如手表,项链、手链等, 因为这些可能是主要污染源。

在土壤剖面上一般忽略地形及相关因素 的影响,样品应取在末分解物质与有机质界面下 10-25 厘米范围内。

每个采样点应当进行详细而准确的记录,尤其应注意样品位置、 厚度和土壤层特征。

对于一些参数如土壤湿度、B 层厚度、有机物含 量和土壤内悬浮水的存在与否以及区内覆盖物总体特征均对异 常解释十分有益。

2.2 室内分析提取 为有效检测活动态金属离子,已有一套完整的方法技术。

MMI 法不用传统强酸溶样或熔样, 而采用极微弱的有机和无机溶液制成萃 取剂。

使用 MMI 萃取剂只破坏土壤与金属离子削弱的结合力,使粘 附在土壤颗粒上的活动金属离子进入溶液, 溶样过程不破坏金属价态, 金属离子保持化学活性,即金属离子“活动价态” 。

然后用灵敏检测仪 器如 ICP-MS 法对这些溶液进行分析测定。

MMI 是通过测定元素活动价态含量探测覆盖层下的矿体信息, 常规法则是测定元素固定态含量。

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