化探初创期的野外快速分析技术——冷提取比色分析

  勘查地球化学家为了发现和追踪化探异常，在工作区现场（或驻地），在室温条件下提取样品中的元素，并用比色分析法测定其含量，以查明元素异常，这便是化探初创期的野外（现场）快速分析技术——冷提取比色分析法。
 
  中国第一个化探筹备组于1952年成立，隶属于原地质部地矿司，规模不大。成立之初，因为缺乏经验，主要任务是学习、引进苏联及欧美的地球化学探矿方法技术，并进行跟踪研究，最典型的是利用冷提取比色分析法开展化探试验。由于研究工作紧密结合探矿实际，在一些不同类型的矿区试验化探方法的有效性，很快便取得了令人振奋的成果。最具代表性的是，在陕西安康牛山进行的土壤铜量测量，其结果否定了当时对这个地区铜矿远景的乐观估计；在山西中条山进行的土壤铜量测量，圈出了规模很大的铜异常，与其后钻探圈定的铜矿吻合(谢学锦，施俊法，2003)。
 
  1957年，原地质部物探研究所成立后设置的化探研究室，采取“同时引进苏联和欧美的化探方法技术，比照学习，开展研究”的工作方针。因此，化探研究室成立光谱实验室，以跟踪苏联开展的光谱半定量分析；成立化学分析实验室，以跟踪北欧、美国进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术、水平电极撒样光谱半定量分析系统的研究及化探方法的野外试验，均得到了空前的加强和发展（谢学锦、施俊法，2003)。
 
  冷提取一比色分析法的优点是：设备简单轻便，方便现场操作，当场测出结果，及时检查异常，避免长途运样，在最短的时间内便可对异常进行初步的评价。冷提取技术主要应用在以下几个方面：
 
  1)检查和追踪化探异常。在区域地质测量和矿产普查中，对光谱分析发现的元素异常，运用冷提取技术进行现场验证，并进一步追踪异常源，以查明形成异常的地质成因或地质体。
 
  2)在现场或驻地进行冷提取分析，直接圈定化探异常。在一些条件非常艰苦的地区，不可能及时取得光谱分析或化学分析数据，此时，利用冷提取分析可及时获得数据，圈定异常。此法在寻找铜和多金属化探异常时很有成效。
 
  3)冷提取方法可作为地质和化探工作者的眼睛，帮助他们进行地质观察，以发现肉眼看不见的矿化和其他有价值的地质现象。
 
  20世纪50～60年代，物探所化探室的研究人员，在研制野外快速分析方法-、进行地球化学探矿试验方面做出了重大贡献(李美生，2003)。经统计，该室先后约有20多位研究人员参加过研究或试验工作，出版了3集《地球化学快速分析汇编》(1959，1960，1961年)，1964年又出版《地球化学探矿野外快速分析方法文集(1)》，还不时有新的研究论文发表在《地球物理与地球化学探矿研究报告》报道中，累计发表的论文超过50篇，涉及岩石、土壤、矿物、天然水、沉积物、植物等样品中Cu、Pb、Zn、Ni、Mo、Ag、Au、Ti、As、Ca、Co、Cd、Se、Nb、Hg、Cr、Mn、V、W、Mg、Ta等20多种元素的测定。从早期单一的冷提取，发展到使用热溶甚至熔融法分解样品，测定方法也从单一的比色法，发展到使用滴定法、萃取比色法、纸色层分离一比色法等许多新的方法技术。
 
  不难看出，上述研究成果，几乎吸收了当时分析化学中最先进的分离、分析技术。化探室的研究人员还独自设计加工了测砷斑点仪、双阀门移液管等具有自主知识产权的设备；合成了金的灵敏测定试剂——硫代米蚩酮，并用其研制了检出IO ng/g金的野外快速测定法。此洼虽不能满足化探工作的要求，但硫代米蚩酮的引入和合成，为中国后来金的野外测定方法的发展奠定了基础‘(李美生，2003)。
 
  应当提到的是，在50年代，我国地质部门还出现过另一含义的“野外化学分析法”。
 
  它始见于苏联著名学者波波夫的著作《野外化学分析法》（波波夫著，水志良译，1955）。
 
  此书在中国的发行，对我国野外化学分析的发展无疑是一种推动，但书中记述的内容，包括实验器具乃至分析方法，现今已基本过时。其后，地质出版社又出版了我国专家编著的《野外化学分析法》（地质部兰州中心实验室，1958），记录了当时野外地质实验技术的真实水平。但书中所论的“野外化学分析法”，是指在勘探或普查队驻地附近建立实验室（站），进行常规分析工作所使用的方法。分析方法以化学分析法为主，目的是为了及早提交矿区勘探或普查样品的分析结果，以便及时部署后续工作。这类实验室，一般有水、电，能制作纯水，有一些较好的实验器具。初期以化学分析（滴定分析）为主，其后购置、配备了分析天平，一些中小型分析仪器，如光谱仪、极谱仪、原子吸收光谱仪、比色计等，仪器分析法和化学分析法配套使用，从而使分析项目不断扩大，不仅能测定常量元素，而且可测定微量元素，至少可以开展10多个矿种中数十个项目的测定分析，有的实验室还可进行岩石组合分析和全分析。但这种由队级实验室进行的分析工作，从严格意义上来说，与化探野外快速分析技术相距甚远，不具“野外分析”的真正含义。
 
  1966 ---1969年，谢学锦、徐丰孚、林存山等领导、组织研制了LT -1型、LT-2型冷提取分析箱，箱中盛放的实验器具大部分为塑料制品，轻便、耐用。1967年，谢学锦、徐丰孚等根据用户反馈的意见，又重新设计、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，试剂瓶增加了具有弯嘴的内压盖，可有效防止液体试剂泄漏，试管架也改成带孔的塑料盒，测定的项目增加到七种：Cu、Pb、Zn、Co、Ni、As、P，还可测定重金属总量。1967年开始批量生产LT-3型冷提取分析箱，到1980年共生产500多套。举办冷提取方法技术推广培训班多期，受训人员多达400余人次。
 
  1976年，由中国地质科学研究院物探研究所和江西省地质局第一物探大队合作编印的《冷提取分析技术在地质找矿中的应用实例》（地质科学研究院物探研究所，江西省地质局第一物探大队，1976），刊登了《冷提取砷斑点法在水系沉积物测量中的应用》（江西省地质局第一物探大队），《运用冷提取岩石测量快速评价断裂带含矿性》（湖北省地质七  队），《冷提取方法技术在吉林某铜矿床上的应用》（吉林省物探队），《贵州从江地区用冷提取方法找到了铜矿》（贵州物探队），《应用冷提取方法发现的一个多金属矿》（江西省地质局物探队），《磷的冷提取分析方法应用效果》（江西省地质局第一物探大队），《钼的冷提取技术在土壤测量中的应用》（江西省地质局第一物探大队），《镍、钴冷提取测定技术在水系沉积物测量中的应用》（江西省地质局第一物探大队）等利用冷提取技术在找矿方面的应用成果，总结了冷提取技术在这一历史时期取得的成绩。
 
  根据公开发表的资料，在青海、江西、湖北、吉林、贵州等省用冷提取分析箱都找到了工业矿床。冷提取分析技术及分析箱也因此而获得1978年全国科学大会奖。
 
  随着化探技术的发展和要求的提高，冷提取分析技术的不足之处也日益显露。主要有：①由于所用提取剂化学性质较弱，试样分解不完全，特别是与一些难溶的矿石、矿物共存的元素，因样品分解不全而无法检出；②灵敏度低，检出限不能满足化探的要求（如金、银等贵金属及若干探途元素如砷等）；③缺少样品的加工工具、称量器具，无法保证样品的均匀性及称量的准确性。
 
  因地球化学探矿研究工作的深入，特别是野外采样量的加大，到20世纪70年代初期，已不再强调在野外用冷提取方法，而是将所采集的样品送回实验室进行分析。最初用光谱半定量分析测定10～20多种元素，后来引进了原子吸收光谱仪，可在定量水平上测定许多元素，使分析测定的效率、准确度有极大的提高。当光谱分析发现元素异常时，再去野外实地用冷提取技术进行异常查证和异常追踪。