化探初創(chuàng )期的野外快速分析技術(shù)——冷提取比色分析

  勘查地球化學(xué)家為了發(fā)現和追蹤化探異常，在工作區現場(chǎng)（或駐地），在室溫條件下提取樣品中的元素，并用比色分析法測定其含量，以查明元素異常，這便是化探初創(chuàng )期的野外（現場(chǎng)）快速分析技術(shù)——冷提取比色分析法。
 
  中國第一個(gè)化探籌備組于1952年成立，隸屬于原地質(zhì)部地礦司，規模不大。成立之初，因為缺乏經(jīng)驗，主要任務(wù)是學(xué)習、引進(jìn)蘇聯(lián)及歐美的地球化學(xué)探礦方法技術(shù)，并進(jìn)行跟蹤研究，最典型的是利用冷提取比色分析法開(kāi)展化探試驗。由于研究工作緊密結合探礦實(shí)際，在一些不同類(lèi)型的礦區試驗化探方法的有效性，很快便取得了令人振奮的成果。最具代表性的是，在陜西安康牛山進(jìn)行的土壤銅量測量，其結果否定了當時(shí)對這個(gè)地區銅礦遠景的樂(lè )觀(guān)估計；在山西中條山進(jìn)行的土壤銅量測量，圈出了規模很大的銅異常，與其后鉆探圈定的銅礦吻合(謝學(xué)錦，施俊法，2003)。
 
  1957年，原地質(zhì)部物探研究所成立后設置的化探研究室，采取“同時(shí)引進(jìn)蘇聯(lián)和歐美的化探方法技術(shù)，比照學(xué)習，開(kāi)展研究”的工作方針。因此，化探研究室成立光譜實(shí)驗室，以跟蹤蘇聯(lián)開(kāi)展的光譜半定量分析；成立化學(xué)分析實(shí)驗室，以跟蹤北歐、美國進(jìn)行的野外冷提取快速比色分析。此后，多元素快速比色分析技術(shù)、水平電極撒樣光譜半定量分析系統的研究及化探方法的野外試驗，均得到了空前的加強和發(fā)展（謝學(xué)錦、施俊法，2003)。
 
  冷提取一比色分析法的優(yōu)點(diǎn)是：設備簡(jiǎn)單輕便，方便現場(chǎng)操作，當場(chǎng)測出結果，及時(shí)檢查異常，避免長(cháng)途運樣，在最短的時(shí)間內便可對異常進(jìn)行初步的評價(jià)。冷提取技術(shù)主要應用在以下幾個(gè)方面：
 
  1)檢查和追蹤化探異常。在區域地質(zhì)測量和礦產(chǎn)普查中，對光譜分析發(fā)現的元素異常，運用冷提取技術(shù)進(jìn)行現場(chǎng)驗證，并進(jìn)一步追蹤異常源，以查明形成異常的地質(zhì)成因或地質(zhì)體。
 
  2)在現場(chǎng)或駐地進(jìn)行冷提取分析，直接圈定化探異常。在一些條件非常艱苦的地區，不可能及時(shí)取得光譜分析或化學(xué)分析數據，此時(shí)，利用冷提取分析可及時(shí)獲得數據，圈定異常。此法在尋找銅和多金屬化探異常時(shí)很有成效。
 
  3)冷提取方法可作為地質(zhì)和化探工作者的眼睛，幫助他們進(jìn)行地質(zhì)觀(guān)察，以發(fā)現肉眼看不見(jiàn)的礦化和其他有價(jià)值的地質(zhì)現象。
 
  20世紀50～60年代，物探所化探室的研究人員，在研制野外快速分析方法-、進(jìn)行地球化學(xué)探礦試驗方面做出了重大貢獻(李美生，2003)。經(jīng)統計，該室先后約有20多位研究人員參加過(guò)研究或試驗工作，出版了3集《地球化學(xué)快速分析匯編》(1959，1960，1961年)，1964年又出版《地球化學(xué)探礦野外快速分析方法文集(1)》，還不時(shí)有新的研究論文發(fā)表在《地球物理與地球化學(xué)探礦研究報告》報道中，累計發(fā)表的論文超過(guò)50篇，涉及巖石、土壤、礦物、天然水、沉積物、植物等樣品中Cu、Pb、Zn、Ni、Mo、Ag、Au、Ti、As、Ca、Co、Cd、Se、Nb、Hg、Cr、Mn、V、W、Mg、Ta等20多種元素的測定。從早期單一的冷提取，發(fā)展到使用熱溶甚至熔融法分解樣品，測定方法也從單一的比色法，發(fā)展到使用滴定法、萃取比色法、紙色層分離一比色法等許多新的方法技術(shù)。
 
  不難看出，上述研究成果，幾乎吸收了當時(shí)分析化學(xué)中最先進(jìn)的分離、分析技術(shù)?；绞业难芯咳藛T還獨自設計加工了測砷斑點(diǎn)儀、雙閥門(mén)移液管等具有自主知識產(chǎn)權的設備；合成了金的靈敏測定試劑——硫代米蚩酮，并用其研制了檢出IO ng/g金的野外快速測定法。此洼雖不能滿(mǎn)足化探工作的要求，但硫代米蚩酮的引入和合成，為中國后來(lái)金的野外測定方法的發(fā)展奠定了基礎‘(李美生，2003)。
 
  應當提到的是，在50年代，我國地質(zhì)部門(mén)還出現過(guò)另一含義的“野外化學(xué)分析法”。
 
  它始見(jiàn)于蘇聯(lián)著(zhù)名學(xué)者波波夫的著(zhù)作《野外化學(xué)分析法》（波波夫著(zhù)，水志良譯，1955）。
 
  此書(shū)在中國的發(fā)行，對我國野外化學(xué)分析的發(fā)展無(wú)疑是一種推動(dòng)，但書(shū)中記述的內容，包括實(shí)驗器具乃至分析方法，現今已基本過(guò)時(shí)。其后，地質(zhì)出版社又出版了我國專(zhuān)家編著(zhù)的《野外化學(xué)分析法》（地質(zhì)部蘭州中心實(shí)驗室，1958），記錄了當時(shí)野外地質(zhì)實(shí)驗技術(shù)的真實(shí)水平。但書(shū)中所論的“野外化學(xué)分析法”，是指在勘探或普查隊駐地附近建立實(shí)驗室（站），進(jìn)行常規分析工作所使用的方法。分析方法以化學(xué)分析法為主，目的是為了及早提交礦區勘探或普查樣品的分析結果，以便及時(shí)部署后續工作。這類(lèi)實(shí)驗室，一般有水、電，能制作純水，有一些較好的實(shí)驗器具。初期以化學(xué)分析（滴定分析）為主，其后購置、配備了分析天平，一些中小型分析儀器，如光譜儀、極譜儀、原子吸收光譜儀、比色計等，儀器分析法和化學(xué)分析法配套使用，從而使分析項目不斷擴大，不僅能測定常量元素，而且可測定微量元素，至少可以開(kāi)展10多個(gè)礦種中數十個(gè)項目的測定分析，有的實(shí)驗室還可進(jìn)行巖石組合分析和全分析。但這種由隊級實(shí)驗室進(jìn)行的分析工作，從嚴格意義上來(lái)說(shuō)，與化探野外快速分析技術(shù)相距甚遠，不具“野外分析”的真正含義。
 
  1966 ---1969年，謝學(xué)錦、徐豐孚、林存山等領(lǐng)導、組織研制了LT -1型、LT-2型冷提取分析箱，箱中盛放的實(shí)驗器具大部分為塑料制品，輕便、耐用。1967年，謝學(xué)錦、徐豐孚等根據用戶(hù)反饋的意見(jiàn)，又重新設計、制造了LT-3型冷提取分析箱，更多地采用了聚乙烯塑料制品，試劑瓶增加了具有彎嘴的內壓蓋，可有效防止液體試劑泄漏，試管架也改成帶孔的塑料盒，測定的項目增加到七種：Cu、Pb、Zn、Co、Ni、As、P，還可測定重金屬總量。1967年開(kāi)始批量生產(chǎn)LT-3型冷提取分析箱，到1980年共生產(chǎn)500多套。舉辦冷提取方法技術(shù)推廣培訓班多期，受訓人員多達400余人次。
 
  1976年，由中國地質(zhì)科學(xué)研究院物探研究所和江西省地質(zhì)局第一物探大隊合作編印的《冷提取分析技術(shù)在地質(zhì)找礦中的應用實(shí)例》（地質(zhì)科學(xué)研究院物探研究所，江西省地質(zhì)局第一物探大隊，1976），刊登了《冷提取砷斑點(diǎn)法在水系沉積物測量中的應用》（江西省地質(zhì)局第一物探大隊），《運用冷提取巖石測量快速評價(jià)斷裂帶含礦性》（湖北省地質(zhì)七  隊），《冷提取方法技術(shù)在吉林某銅礦床上的應用》（吉林省物探隊），《貴州從江地區用冷提取方法找到了銅礦》（貴州物探隊），《應用冷提取方法發(fā)現的一個(gè)多金屬礦》（江西省地質(zhì)局物探隊），《磷的冷提取分析方法應用效果》（江西省地質(zhì)局第一物探大隊），《鉬的冷提取技術(shù)在土壤測量中的應用》（江西省地質(zhì)局第一物探大隊），《鎳、鈷冷提取測定技術(shù)在水系沉積物測量中的應用》（江西省地質(zhì)局第一物探大隊）等利用冷提取技術(shù)在找礦方面的應用成果，總結了冷提取技術(shù)在這一歷史時(shí)期取得的成績(jì)。
 
  根據公開(kāi)發(fā)表的資料，在青海、江西、湖北、吉林、貴州等省用冷提取分析箱都找到了工業(yè)礦床。冷提取分析技術(shù)及分析箱也因此而獲得1978年全國科學(xué)大會(huì )獎。
 
  隨著(zhù)化探技術(shù)的發(fā)展和要求的提高，冷提取分析技術(shù)的不足之處也日益顯露。主要有：①由于所用提取劑化學(xué)性質(zhì)較弱，試樣分解不完全，特別是與一些難溶的礦石、礦物共存的元素，因樣品分解不全而無(wú)法檢出；②靈敏度低，檢出限不能滿(mǎn)足化探的要求（如金、銀等貴金屬及若干探途元素如砷等）；③缺少樣品的加工工具、稱(chēng)量器具，無(wú)法保證樣品的均勻性及稱(chēng)量的準確性。
 
  因地球化學(xué)探礦研究工作的深入，特別是野外采樣量的加大，到20世紀70年代初期，已不再強調在野外用冷提取方法，而是將所采集的樣品送回實(shí)驗室進(jìn)行分析。最初用光譜半定量分析測定10～20多種元素，后來(lái)引進(jìn)了原子吸收光譜儀，可在定量水平上測定許多元素，使分析測定的效率、準確度有極大的提高。當光譜分析發(fā)現元素異常時(shí)，再去野外實(shí)地用冷提取技術(shù)進(jìn)行異常查證和異常追蹤。