土壤(土被)中后生異常與深穿透地球化學(xué)

趙陽，汪明啟，張鶴

(中國地質(zhì)大學(xué)(北京) 地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083)

0 引言

礦產(chǎn)地球化學(xué)勘查(化探)是基于系統(tǒng)地測定天然物質(zhì)的一種或數(shù)種化學(xué)性質(zhì)的礦產(chǎn)勘查方法[1],其采樣介質(zhì)包括巖石、土壤、地下水及地表水、植物和土壤中的氣體 ，其中最常用、最有效的介質(zhì)是巖石、土壤和水系沉積物。但由于地球表面大部分面積被土狀物質(zhì)覆蓋，實(shí)際上，礦產(chǎn)地球化學(xué)勘查主要采樣介質(zhì)為土狀松散物質(zhì)(土壤、水系沉積物)，因此，從野外工作方法上看，有人甚至將化探等同于 “抓土 ”。但地表松散層類型多、成因復(fù)雜，除了風(fēng)化殘積層外，還有各種成因的沉積物，包括沖積物、風(fēng)積物、冰積物、湖積物等。以次生介質(zhì)為采樣對象的常規(guī)化探能否成功應(yīng)用的關(guān)鍵是識別這些介質(zhì)并選擇恰當(dāng)?shù)墓ぷ鞣椒?，而深穿透地球化學(xué)則是如何準(zhǔn)確提取土壤中來自深部的弱礦化信息 。

1 土壤和土被定義

土壤(soil)是指地球表面的一層疏松的物質(zhì)，由各種顆粒狀礦物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、水分、空氣和微生物等組成，能生長植物。從成因上說，土壤是由巖石風(fēng)化而成的礦物質(zhì)、動植物、微生物殘?bào)w腐解產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)、土壤生物(固相物質(zhì))以及水分(液相物質(zhì))、空氣(氣相物質(zhì))、氧化的腐殖質(zhì)等組成。

英語中“regolith ”(土被)起源于希臘語，最早由Merrill[2]提出，是指覆蓋在基巖上不同厚度的松散物質(zhì)。后Eggleton R.A.[3]將土被定義為“由風(fēng)化、侵蝕、搬運(yùn)、沉積作用形成的覆蓋在基巖面上未固結(jié)或次生再固結(jié)松散層，包括半風(fēng)化基巖、腐殖土、土壤、有機(jī)堆積物、火山物質(zhì)、冰川沉積物、坡積物、沖積物、蒸發(fā)沉積物、風(fēng)積物等”，即從新鮮基巖面到地面的所有物質(zhì)。

從定義上看，“土壤”與“ 土被” 似乎比較接近，但還是存在較大差別。土被是指基巖上的松散層，范圍更廣，而土壤屬于其中一部分，是能夠支持植物生長的表層土被，其含有機(jī)質(zhì)、水分和礦物質(zhì)。另外，土壤只出現(xiàn)在地球上，而土被不僅出現(xiàn)在地球上，而且出現(xiàn)在宇宙其他星球上，如月球、火星和土星。 因此，近年來國外勘查地球化學(xué)界更多地使用regolith(土被)來替代soil(土壤)。

礦產(chǎn)地球化學(xué)勘查主要在殘坡積物分布區(qū)進(jìn)行，采樣對象主要為土狀物質(zhì)。在我國，西部很多地區(qū)土壤不發(fā)育，如干旱、半干旱荒漠區(qū)，這些地區(qū)沒有土壤，化探采樣介質(zhì)稱為“土被”( regolith )更恰當(dāng)。 雖然土壤、土被概念存在較大差異，但為了簡便起見，實(shí)際應(yīng)用中化探界仍然將地表土狀物統(tǒng)稱為土壤。

2 土壤異常類型

土壤或土被中物質(zhì)組分據(jù)其與賦存介質(zhì)形成的相對時(shí)間關(guān)系可以分為同生組分(syngeneic component)和后生組分(epigenetic component)，其形成的異常分別稱為同生異常和后生異常 。

2.1 同生異常

同生異常與其賦存介質(zhì)同時(shí)形成。在基巖出露區(qū)，同生異常系巖(礦)石風(fēng)化與成土過程中同時(shí)形成；在運(yùn)積物覆蓋區(qū)，同生異常是在各種自然營力(水、風(fēng)、冰川)作用下搬運(yùn)、沉積形成覆蓋層過程中與土壤同時(shí)形成的。

常規(guī)土壤測量一般分析介質(zhì)中元素總量或全量(total ，T)，為同生組分與后生組分之和，即

全量(T)=同生組分(C同)+后生組分(C后)。

一般情況下，土壤絕大部分組成為同生組分，后生組分含量甚微，因此，常規(guī)土壤測量(全量)主要用于發(fā)現(xiàn)礦化體或原生暈已遭剝蝕并被殘坡積物覆蓋的半露頭礦，對于運(yùn)積物覆蓋條件下隱伏礦勘查，由于同生組分占比高，來自深部的礦化信息微弱，后生異常信息被掩蓋，難以發(fā)揮作用。

2.2 后生異常

后生異常則是在所依附的介質(zhì)形成之后外部引入形成，形成異常的物質(zhì)通常已經(jīng)在活動相(水溶液、氣體、植物體及大氣搬運(yùn)的質(zhì)點(diǎn))中遷移了或遠(yuǎn)或近的距離，而在異常地點(diǎn)沉積下來。 根據(jù)后生異常物質(zhì)來源方向不同，可分為側(cè)移水成異常和上移異常。

水和大氣造成的土壤污染雖然也屬于后生異常，但不屬于本文討論的內(nèi)容，本文只涉及礦產(chǎn)勘查中土壤后生異常。

2.2.1 側(cè)移水成異常

金屬元素被地表或地下水溶解并隨水體遷移很遠(yuǎn)的距離，在某種地球化學(xué)障上析出，形成的異常稱為側(cè)移水成異常。這種異常空間上與其源頭脫節(jié)，真正的找礦目標(biāo)卻在上游的匯水區(qū)。 在我國，側(cè)移水成異常經(jīng)常在有機(jī)質(zhì)發(fā)育且低溫的森林沼澤和高寒山區(qū)觀察到。 另外，在干旱、半干旱區(qū)，側(cè)移異常也經(jīng)常出現(xiàn)在地勢相對較低的低洼地帶。

由于這種后生異常與異常源的關(guān)系疏遠(yuǎn)，給異常解釋增加了難度。 在戰(zhàn)略上(小比例尺)，側(cè)移水成異?？梢约哟笸寥罍y量的探測距離，但在戰(zhàn)術(shù)上(大比例尺)，這種脫節(jié)異常給化探異常追蹤查證增加了難度 。

側(cè)移水成異?？蓳?jù)其僅出現(xiàn)在淺部土壤 (無根)，且元素相對簡單(一般為化學(xué)性質(zhì)相對活潑的元素) 等特征來識別 。

2.2.2 上移異常

來自隱伏礦的指示元素以納米微粒、離子或分子等形式，通過毛細(xì)上升、植物根系吸收、氣體攜持、電化學(xué)、濃差擴(kuò)散等作用向上運(yùn)動，一部分呈“游離態(tài)”漂浮在土壤空氣中，一部分被吸土壤顆粒吸持，在近地表土壤或土被(殘坡積或運(yùn)積)中形成地球化學(xué)異常。這種異常與下伏異常源空間位置對應(yīng)，是各種深穿透地球化學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)依據(jù) 。

3 深穿透技術(shù)原理

土被覆蓋給礦產(chǎn)勘查帶來極大的挑戰(zhàn)，但土壤能夠儲存來自深部的礦化信息，為深穿透技術(shù)開發(fā)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，也給運(yùn)積物覆蓋區(qū)隱伏礦勘查帶來了希望。

深穿透地球化學(xué)技術(shù)原理是提取土壤中來自深部與礦化有關(guān)的后生組分，而不破壞或少破壞土壤 基體(同生組分)。以黃土覆蓋區(qū)應(yīng)用實(shí)例來說明深穿透技術(shù)設(shè)計(jì)原理(表1和圖1)。從表1看，由于風(fēng)成黃土介質(zhì)比較均一，其基體Cu含量(同生組分)比較接近，平均值為25.1×10-6，離差0.68，礦體上方無異常顯示；弱酸提取的后生組分雖然含量低，占比不到同生組分的1%，在背景區(qū)變化不大，平均 198×10-9，其主要來自黃土風(fēng)化產(chǎn)生的活動組分和提取劑空白，但在隱伏礦體上方卻明顯增高，最大襯值大于10；全量雖然由于后生組分疊加，在隱伏礦體上方稍有增高，但襯值最大僅1.11，異常非常弱，很難與分析誤差引起的變化區(qū)別開。

為了更直觀說明效果，根據(jù)表1數(shù)據(jù)做地球化學(xué)剖面圖(圖1)?？梢钥闯?，黃土Cu同生組分比較接近，其起伏變化主要與土壤均勻性和分析誤差有關(guān)，在礦體上方無異常顯示；弱酸提取的后生組分卻在隱伏礦體上方出現(xiàn)清晰的異常,最大襯值大于10；全量雖然由于后生組分疊加，在隱伏礦體上方稍有增高,但異常強(qiáng)度非常弱，在未知的情況下，很難引起找礦人員關(guān)注。

從以上分析可以看出，在運(yùn)積物覆蓋地區(qū)，試圖通過分析土壤中元素全量來勘查隱伏礦不僅缺乏理論依據(jù)，而且也沒有實(shí)際意義。

表1 黃土覆蓋區(qū)某多金屬礦土壤中Cu組分特征

圖1 黃土覆蓋區(qū)某多金屬礦土壤Cu分布Fig.1 Distribution of Cu in the soil of a polymetallic mine in the loess covered area

4 深穿透地球化學(xué)綜述

20世紀(jì)90年代初，隨著澳大利亞MMI測量技術(shù)和美國土壤酶提取在產(chǎn)業(yè)界推出并不斷應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查，科學(xué)界才引起重視。1998年，由E.M.Cameron牽頭，聯(lián)合各國勘查地球化學(xué)界啟動了一項(xiàng)“深穿透地球化學(xué)”計(jì)劃( CAMIRO deep-penetrating geochemistry)[4]。該計(jì)劃由加拿大礦業(yè)研究會(CAMIRO)發(fā)起，26個(gè)礦業(yè)和分析公司聯(lián)合資助，目的是評價(jià)不同覆蓋物中這種上置后生異常可信度和各種方法的可靠性。該計(jì)劃共進(jìn)行了兩個(gè)階段，成果已陸續(xù)發(fā)表。結(jié)論是在各種覆蓋條件下，隱伏礦上方存在上置后生地球化學(xué)異常。

由于土壤后生金屬組分主要以兩種狀態(tài)存在，即漂浮在土壤顆?？障堕g的“游離態(tài)”和被土壤礦物顆粒吸持的“吸附態(tài)”，兩者處于某種動態(tài)平衡。因此，目前深穿透地球化學(xué)技術(shù)分為兩種，即提取“游離態(tài)”金屬組分的氣體測量(地氣法)和提取被吸土壤礦物顆粒吸持組分的組分的活動態(tài)金屬測量。

4.1 地氣法

地氣異常系地氣流由地球深部向地表遷移過程中，穿過礦體或礦帶時(shí)，載入礦體或礦帶周圍的納米級金屬微粒(粒徑一般在10-7～10-10m之間 )，在覆蓋層和近地表的大氣中形成的金屬元素異常。

地氣法是指通過各種技術(shù)手段捕集、分析測試覆蓋層中由地氣流帶來的納米金屬微粒，并用來尋找隱伏礦的一種化探方法。 由于土壤中同生“氣態(tài)”金屬含量很少，與其他深穿透技術(shù)相比，地氣法優(yōu)點(diǎn)是本底低，背景干擾少，襯值高。在我國，地氣法又被稱為納米物質(zhì)測量[5]和地球氣測量[6-7]。地氣(geogas)由瑞典科學(xué)家K.Kristiansson和L.Malmqvist[8]提出，但由于對理論認(rèn)識分歧較大，加上觀測手段所限，進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，西方國家基本停止了這方面的研究。

地氣法于20世紀(jì)80年代末引入我國，原成都地質(zhì)學(xué)院童純菡[9]最先開始這方面的研究，其使用方法與瑞典科學(xué)家基本相同：即使用聚苯乙烯薄膜捕集劑，采用被動法(埋置)富集，中子活化法測定指示元素。隨后，童純菡等采用地氣方法進(jìn)行找礦應(yīng)用[10-12]；王學(xué)求等[13-15]、劉應(yīng)漢等[16]、伍宗華等[17-18]同時(shí)開展了這方面的實(shí)驗(yàn)研究。他們早期也采用被動法，泡沫塑料作為捕集劑，中子活化法或原子吸收作為分析方法，試驗(yàn)礦種包括金礦、多金屬、銅鎳硫化物等。后來，王學(xué)求等[13]對采樣方法進(jìn)行了改進(jìn)，采用減壓抽氣法進(jìn)行主動法采樣。但這段時(shí)期由于捕集劑空白金屬含量高且不均勻，導(dǎo)致結(jié)果受到很多人質(zhì)疑。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著液態(tài)捕集介質(zhì)和ICP-MS的使用，我國主動法地氣觀測技術(shù)獲得真正的突破[19]。液體捕集劑由于空白可控，無需處理即可直接采用ICP-MS測定，大大提高了觀測精度和準(zhǔn)確度，使得壤中地氣現(xiàn)象的存在得到確認(rèn)。 通過在金礦、多金屬礦、鉬礦、鎳礦、鉻鐵礦等隱伏礦床方面的找礦實(shí)踐，地氣方法積累了大量數(shù)據(jù)，取得了一些成功經(jīng)驗(yàn)[20-24]。2009年，受澳大利亞Xstrata銅礦公司邀請并資助，汪明啟參加了在世界著名礦山——芒特艾薩(Mt.Isa)進(jìn)行的深穿透方法對比實(shí)驗(yàn)(土壤全量、大樣淋濾、MMI、有機(jī)氣體—美國的GORE公司、地氣)，結(jié)果表明地氣效果最佳。通過多年研究和應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)各種運(yùn)積物覆蓋條件下，不同類型礦床地氣異常元素組合基本類似，主要為Cu、Pb、Zn、Ni、Cd、Sb、Bi、Ag、Au等指示元素，其中成礦元素Cu、Pb、Zn、Ni等親銅元素含量最高，其他伴生元素等含量較低 。

關(guān)于地氣的形成機(jī)理，從方法提出的伊始就存在很大爭議。人們對地球內(nèi)部有地氣流存在比較能夠接受，但對于金屬能不能以“氣態(tài)”形式存在和遷移爭議較大。任天祥等[25]根據(jù)材料科學(xué)最新研究成果，提出地氣金屬可能以納米微粒形式存在，該觀點(diǎn)后來被國內(nèi)多數(shù)學(xué)者接受。童純菡等[26-27]通過模擬實(shí)驗(yàn)和野外采樣，采用電子顯微鏡觀測到地氣金屬納米微粒的存在，并對其形成機(jī)理進(jìn)行了研究。目前，關(guān)于土壤中納米微粒特征的研究方興未艾[28-29]。 鉛同位素示蹤表明地氣異常鉛主要來自深部礦化體，地氣異常的形成與隱伏礦床硫化物遭受氧化作用有關(guān)[21]。

雖然我國地氣測量技術(shù)取得了一定進(jìn)展，但存在的問題也相當(dāng)嚴(yán)重。在技術(shù)上，由于地氣帶有常規(guī)氣體的某些特性，影響因素多，質(zhì)量監(jiān)控困難，造成異常重現(xiàn)性差，特別是氣體補(bǔ)充需要相當(dāng)時(shí)間，給地氣異常查證工作帶來難題；在數(shù)據(jù)解釋上，隨著應(yīng)用范圍擴(kuò)大，發(fā)現(xiàn)地氣金屬元素異常不僅出現(xiàn)在金屬礦床上，而且也出現(xiàn)在其他非礦地質(zhì)體，如油田、斷裂、含黃鐵礦碳質(zhì)板巖、單純黃鐵礦地質(zhì)體等，導(dǎo)致技術(shù)特效性喪失 。

4.2 活動態(tài)金屬提取法

4.2.1 活動金屬離子提取(MMI)

土壤活動金屬離子(MMI,mobile metal ions)測量技術(shù)由A.W.Mann等通過13個(gè)研究案例提出[30]，并進(jìn)行了理論探索[31]和方法完善[32-33]。他們對“活動態(tài)金屬離子”定義是指在風(fēng)化帶中向上遷移、剛被土壤顆粒表面吸持的活動金屬離子。該技術(shù)推出后隨即成立公司——MMI Technology Wamtech Pty. Ltd.，成功實(shí)行商業(yè)化運(yùn)作。由于提取劑配方保密，開始階段同時(shí)授權(quán)了澳大利亞ALS CHEMEX和加拿大SGS Minerals兩家實(shí)驗(yàn)室提供分析服務(wù)。但2008年2月，澳大利亞MMI公司(Wamtech Pty. Ltd.)被 SGS跨國集團(tuán)公司購并壟斷，成為其旗下的一個(gè)子公司。據(jù)公司網(wǎng)站公布資料，MMI技術(shù)在全球各種景觀條件下，完成了100多項(xiàng)技術(shù)服務(wù)，獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和一些成功的找礦案例 。關(guān)于MMI的形成機(jī)理，Mann博士早期認(rèn)為金屬以離子形式遷移，毛細(xì)上升作用是離子遷移的主要?jiǎng)恿?，離子垂直向上遷移至地表并被土壤吸持。

由于MMI異常直接位于礦體正上方，異常襯值高(礦體上方大于5能夠準(zhǔn)確定鉆孔位置，并且不受地表土壤組分影響，假異常概率較低，分析成本低(低于全量分析)，從而受到整個(gè)西方礦業(yè)界注意，曾經(jīng)認(rèn)為是土壤地球化學(xué)測量方法的一次重大革命。MMI提取思路明顯不同于通常意義上的偏提取技術(shù)(如離子態(tài)、交換態(tài)、碳酸鹽、有機(jī)質(zhì)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)等地球化學(xué)相態(tài))，它借鑒農(nóng)業(yè)上土壤有效態(tài)分析的思路，采用特殊的混合提取劑配方(商業(yè)秘密)，針對不同元素、礦種、景觀，采用不同配方，主要提取被土壤顆粒表面吸持的來自深部的微弱礦化信息，而少破壞土壤礦物本身的同生組分。

但近年來，隨著MMI技術(shù)大量應(yīng)用，也發(fā)現(xiàn)了不少問題，找礦效果沒有想象的那么神奇。特別是澳大利亞MMI初創(chuàng)公司W(wǎng)amtech Pty. Ltd.被SGS公司收購后，MMI技術(shù)發(fā)明人A.W.Mann不再應(yīng)用MMI技術(shù)找礦，而是用來解決農(nóng)業(yè)和考古問題[34-35]，C.Reimann，A Mann等則應(yīng)用MMI分析結(jié)果研究歐洲土壤和農(nóng)業(yè)問題[36-37]，說明MMI提取的不是MMI公司早先聲稱的來自深部礦化信息，而是多來源(土壤風(fēng)化和水、大氣等輸入)，因此技術(shù)失去特效性，結(jié)果解釋復(fù)雜化，MMI技術(shù)需要重新認(rèn)識 。

4.2.2 酶提取

酶提取技術(shù)由J.R.Clark稍早于MMI提出[38]，主要采用生物酶提取來自深部、被錳氧化物結(jié)合的后生金屬元素。目前，酶提取方法由國際著名商業(yè)實(shí)驗(yàn)室ACTLABS掌控并被應(yīng)用于商業(yè)勘查和科學(xué)研究[39-42]。該技術(shù)商業(yè)化運(yùn)作也比較成功(www.enzymeleach.com)，他們聲稱該方法不僅成功用于冰磧物覆蓋區(qū)、干旱景觀區(qū)、喀斯特景觀區(qū)、強(qiáng)風(fēng)化紅壤景觀區(qū)勘查金、塊狀硫化物、密西西比鉛鋅等金屬礦床的礦產(chǎn)勘查，而且還用于石油勘查[43]，但由于只提取錳氧化物，限制了其應(yīng)用范圍，因此，其影響遠(yuǎn)不及MMI 技術(shù)。

4.2.3 地電化學(xué)提取

地電化學(xué)方法是用電來提取土壤中活動組分。早在20世紀(jì)60年代就由前蘇聯(lián)列寧格勒大學(xué)Ю . 雷斯等推出，稱之為“部分提取金屬法” (CHIM)，并在勘查找礦中進(jìn)行了應(yīng)用[44]。20世紀(jì)70年代初，該技術(shù)也引起了西方國家的注意[45]。

我國最早開展地電化學(xué)找礦方法是南京地質(zhì)學(xué)校的費(fèi)錫銓[46]。與此同時(shí)，桂林地質(zhì)學(xué)院羅先熔等和地質(zhì)礦產(chǎn)部物探所劉吉敏、劉占元等在全國各地不同的厚層覆蓋區(qū)，不同類型礦床上開展了地電化學(xué)找礦的系列研究，取得了較好找礦效果[47-50]。近年來，一些研究者在裝置和方法上進(jìn)行了一些改進(jìn)[49-52]。

關(guān)于地電的形成機(jī)理，早期認(rèn)為在電場作用下，可以將地下幾百米深礦體中的金屬離子驅(qū)趕上來并捕獲，前蘇聯(lián)還給出一系列公式進(jìn)行證明。另外，認(rèn)為金屬主要呈陽離子遷移，只注意陰極提取，選擇提取的全是帶正電荷的元素。而事實(shí)上，很多金屬元素都可形成負(fù)離子絡(luò)合物，尤其是存在氯化物時(shí)，地表土壤中更易于形成金屬元素的負(fù)離子絡(luò)合物。

基于以上認(rèn)識，因此，早期的地電化學(xué)測量采用大電流，使用功率較大的發(fā)電機(jī)或民用電，并使用長電線連接各測點(diǎn)的終點(diǎn)及在無窮遠(yuǎn)處布設(shè)正極，不僅使采樣設(shè)備笨重，操作繁瑣，而且成本高，效率低，推廣困難。

隨著研究的深入，康明、羅先熔[49]認(rèn)識到人為電場是不可能直接作用到幾百米深部隱伏礦，使得離子遷移至地表，他們提出，地電化學(xué)異常是由于深部盲礦或隱伏礦經(jīng)過電化學(xué)溶解、氧化溶解及其他復(fù)雜的地質(zhì)作用，與成礦物質(zhì)有關(guān)的成礦元素及伴生元素通過濃差擴(kuò)散、地下水活動、大地電場、植物毛細(xì)作用、干旱地區(qū)的蒸發(fā)泵流作用、地球脫氣作用等多種機(jī)制遷移至地表，并以多種形式賦存下來而形成的。在人工電場作用下，與礦有關(guān)的金屬離子平衡發(fā)生了變化，其中的金屬正離子在電場作用下向陰極移動并形成電解物，收集并分析電極上吸附的電解物，可發(fā)現(xiàn)與礦有關(guān)的金屬離子異常，從而達(dá)到找礦和評價(jià)的目的。基于以上認(rèn)識，他們對采樣裝置進(jìn)行了改進(jìn)，將無窮遠(yuǎn)極供電方式改為作用區(qū)域供電方式，并采用直流低壓(9V干電池)作為提取電場，大大提高了方法的實(shí)用性和效率，觀測精度也得到極大提高。

近年來，隨著技術(shù)完善，我國地電化學(xué)法成為應(yīng)用最廣泛的深穿透地球化學(xué)技術(shù)之一 ，找礦實(shí)踐方面文獻(xiàn)快速增加，但其找礦效果有待檢驗(yàn)，技術(shù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化急需加強(qiáng)。另外，地氣和MMI結(jié)果多解性也同樣是地電化學(xué)法面臨的問題。

4.2.4 其他提取方法

我國于20世紀(jì)90年代末開展土壤活動態(tài)提取方法實(shí)驗(yàn)[53-54]。提取方案一般采用趙俊田20世紀(jì)80年代總結(jié)的方法，即水溶態(tài) (去離子水)、黏土吸附態(tài)或交換態(tài)(弱酸、弱堿鹽，如5%檸檬酸銨溶液)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)(酸性條件醋酸鹽)、有機(jī)質(zhì)絡(luò)合態(tài)(0.1mol NaOH+0.1mol Na4P2O7·H2O 溶液,pH=13)、鐵錳氧化物等結(jié)合態(tài)(0.3mol 檸檬酸銨+0.1mol 鹽酸羥氨, pH =7)[55]。一些學(xué)者對提取和分析方法進(jìn)行研究，主要是提取及分離條件、試劑本底控制和測試儀器條件等方面進(jìn)行優(yōu)化[56-58]。

在應(yīng)用活動態(tài)測量勘查礦產(chǎn)方面，一般根據(jù)礦種和景觀特征選擇提取步驟，開展方法有效性試驗(yàn)，目前應(yīng)用主要集中在金礦和鈾礦上。在金礦方面，程志中等[6]在黃土覆蓋的張全莊金礦開展方法試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水提取方法效果較好。李通國等[59]在甘南草甸覆蓋區(qū)應(yīng)用活動態(tài)法找金，通過分析水提取金、有機(jī)結(jié)合金、自然金3種金含量，發(fā)現(xiàn)在已知礦體上方有異常顯示，隨后在試點(diǎn)區(qū)圈定了活動態(tài)金異常并發(fā)現(xiàn)了金礦化體。 陳希泉等[60]在內(nèi)蒙古額爾古納森林覆蓋區(qū)虎拉林金礦區(qū)進(jìn)行金屬元素活動態(tài)測量法實(shí)驗(yàn)，提取和分析了水溶態(tài)、黏土吸附態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和鐵錳氧化物態(tài)金，認(rèn)為活動態(tài)能夠較好地指示礦化體。

Mann等[30]認(rèn)為土壤中來自深部礦化體的活動態(tài)金屬不是以某種單一相態(tài)存在，而是以一種多相態(tài)混合狀態(tài)存在，據(jù)此開發(fā)出獨(dú)特的MMI提取劑配方。借鑒MMI提取思路，汪明啟等[61]采用稀鹽酸提取，在黃土覆蓋的蛟龍掌多金屬礦床上方(土壤全量無異常)，觀測到與壤中地氣異常特征類似的土壤活動態(tài)清晰異常，初步證實(shí)覆蓋區(qū)土壤中同時(shí)存在地氣和活動態(tài)金屬元素異常。

與其他礦種相比，活動態(tài)測量在鈾礦勘查方面應(yīng)用實(shí)例更多，但多集中在盆地砂巖鈾礦上[62-67]。提取方法主要針對水溶態(tài)、黏土交換態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)，分析元素除成礦元素U外，還包括其他伴生元素Mo、V、Se等。近年來，核工業(yè)系統(tǒng)學(xué)者將活動態(tài)測量稱之為分量化探[68]，提取劑配方申請了專利，初步應(yīng)用效果良好 。

雖然我國學(xué)者對活動態(tài)測量方法進(jìn)行了一些研究，但在認(rèn)識上未擺脫傳統(tǒng)化學(xué)物相分析束縛，提取方法主要針對水溶態(tài)、黏土吸附態(tài)(或交換態(tài))、有機(jī)質(zhì)、鐵錳氧化物等結(jié)合態(tài)，提取方法和質(zhì)量監(jiān)控缺乏標(biāo)準(zhǔn)，大部分成果為有效性實(shí)驗(yàn)，離走向工程化還有很長的路要走 。

5 結(jié)論

1)土壤覆蓋雖然給礦產(chǎn)勘查帶來挑戰(zhàn)，但土壤捕集深部礦化信息的能力卻給覆蓋區(qū)深穿透找礦技術(shù)開發(fā)帶來了希望。上置后生異常信息提取是深穿透地球化學(xué)研究的核心任務(wù)。側(cè)移水成異常一方面加大了土壤測量探測距離，另一方面卻使異常解釋復(fù)雜化。用土壤全量測量勘查隱伏礦缺乏科學(xué)依據(jù)。

2)深穿透地球化學(xué)技術(shù)設(shè)計(jì)原理是提取土壤中來自深部與礦化有關(guān)的后生組分，而盡可能不破壞或少破壞土壤基體(同生組分)。

3)針對土壤中上置后生金屬組分的兩種賦存狀態(tài)，地球化學(xué)工作者開發(fā)出兩種深穿透地球化學(xué)技術(shù)：氣體(地氣)測量和活動態(tài)金屬測量。各種技術(shù)應(yīng)用雖然取得了一定進(jìn)展，但存在問題很多，深穿透地球化學(xué)研究征途依然艱辛漫長 。