『壹』 花青素的純化方法
原花青素(簡稱PC)是植物界中廣泛存在的一大類多酚類化合物。植物化學家通常將從植物中 分離得到的一切無色的,在無機酸存在和加熱處理下能產生紅色的花青素(cyanidin)的一類多酚化 合物統稱為原花青素。從20世紀60年代初至今,原花青素抗氧化、清除自由基等一系列化學反應已 被初步揭示,這類天然產物在醫葯、食品、日用化 學品等領域的應用日益廣闊。全世界對原花青素的研究越來越深入,其中對原花青素提取、分離、純 化方法的研究是一大重點,現將原花青素提取、分 離、純化方法綜述如下。
1 原花青素的提取方法
植物材料中原花青素的提取率與材料的狀況和 提取條件密切相關。植物材料的貯存、乾燥、粉碎 度,提取溶劑、溫度等都可能導致原花青素化學結 構的變化和提取率的改變,從而改變原花青素的理化性質和生物活性.
當測定原材料中的原花青素含量時,貯存時間 越長,可能會導致測定結果降低。同時樣品中的水 分含量也會導致測定結果降低。而且乾燥條件的不 同也會導致提取率的變化,最好是採用冷凍乾燥, 避免高溫。
樣品提取前一般要經過粉碎,通常較細的粉末 有利於提取,但過細時提取率反而會降低。
提取劑的選擇也是影響提取率的關鍵因素。因 為原花青素在植物體內通常與蛋白質、多糖等以氫 鍵和疏水鍵形式形成穩定的分子復合物,原花青素 分子間也是如此。因此原花青素的提取劑,不僅要 求對其有很好的溶解性,而且還必須有氫鍵斷裂作 用。因此有機溶劑和水的復合體系(有機溶劑占總 體積的50%~70%)最適合提取。有機溶劑的提 取能力順序為丙醇<乙醇<甲醇<丙酮<四氫呋喃,其中應用較多的是丙酮一水體系和甲醇一水體 系。
當植物樣品中鐵等金屬離子含量較大時,原花 青素在中性條件下與金屬離子發生絡合沉澱,沉積 在纖維中不利於提取。此時也必須採用酸化溶劑, 一方面斷裂原花青素與蛋白質、多糖及本身離子間 的氫鍵和疏水鍵,另一方面斷裂原花青素一金屬離 子絡合鍵,提高提取率。
1.1 傳統有機溶劑提取
Ayroles等在1991年發明酮類化合物水溶液作 提取劑提取銀杏葉中的原花青素的方法。採用酮類化合物的水溶液作提取劑,提取液過濾後,用鹼調 節濾液pH值至9左右,使原花青素沉澱,再用酸 調節濾液至pH值為2左右,在(NH4) SO 存在條件下用c ~c 酮類萃取濾液中的原花青素,除去酮類 化合物,乾燥。
Romanczyk等發明從可可中提取原花青素時, 對脫脂可可豆用質量分數70%MeOH/去離子水提 取後,再用質量分數70%丙酮/去離子水溶劑提取 2次,真空濃縮,除去有機溶劑後,再溶於水中, 用CHC1,提取,其水相用乙酸乙酯提取後,真空濃 縮除去乙酸乙酯,水相冷凍乾燥,得到原花青素。
1.2 綠色溶劑—— 水提取技術
由於丙酮等有機溶劑可能帶來環境污染和產品 的有毒有機物殘留,人們在大力發展對環境友好的綠色提取技術。1998年Duncan和Gilmour發明一 種從植物材料(樹皮、樹葉、葡萄籽、皮、大豆、綠茶)中提取原花青素的方法。將材料粉碎(≤15 mm),常壓、60℃~100℃或高壓100℃~125℃條 件下採用脫氧熱水提取(1 min~20 h),過濾採用超濾 或反滲透或兩者連用,濃縮濾液,真空噴霧或冷凍 乾燥,此法主要是提取分子量≤5 000 D的水溶性原花青素,得率為0.5%~10.0%之間,通常為6.5% 一9.6% (隨取樣部位的差異而定),分離得到原花 青素B 、B,、B 和c 。獲得的產物對AAPH引發 的亞油酸的氧化有明顯抑製作用,1肛g/mL能達 到70%~79%的抑制率。毒理學檢測表明:對於按人體重劑量給葯組和100倍人體重量的劑量給葯組 24 h內無毒害和副作用產生,慢性毒理學(5個月) 實驗也無明顯毒、副作用。
1999年Karim等人發明了在加壓條件下,採用 脫氧去離子水提取植物材料中的原花青素。將提取 液超濾後,採用疏水性微孔聚合物樹脂作填料的柱 色譜方法,選用極性洗脫液(乙醇+水)洗脫,將 洗脫液採用反滲透方法除去乙醇,乾燥得到原花青素。
1.3 超臨界流體萃取技術
孫傳經等發明一種採用超臨界二氧化碳加丙酮 和水組成的極性改性劑,從銀杏葉中萃取含有原花青素提取物的方法。在萃取溫度60℃~90℃,萃取 壓力20 MPa~35 MPa下加入丙酮與水的體積比為 (50%~80%):(50%~20%)的極性改性劑,萃 取時向2 h-4 h,進行靜態、動態萃取。萃取液經傳統的樹脂濃縮和噴霧乾燥器乾燥,得到精製銀杏葉 提取物。產品含銀杏黃酮甙>35 g/100 g,萜內酯> 8 g/100 g,原花青素<7 g/100 g,酚酸<5 mg/kg。該法的優點是流程短,能萃取最強的天然抗氧化劑原花青素。2000年孫傳經等又發明一種超臨界CO 從黑加侖籽中提取黑加侖籽油和原花青素低聚物的方法。該法分兩步進行:第一步,是利用超臨界 CO 提取黑加侖籽油,控制萃取壓力在25 MPa一 29 MPa,溫度為60℃ ;第二步是超臨界CO2加人 丙酮與水的體積比為70:30的改性劑,CO 與改性 劑流量體積比為4:1,壓力為22 MPa~25 MPa,溫度為60℃,提取原花青素低聚物。黑加侖籽油得 率為16%,原花青素低聚物得率為4%。該法優 點是同時獲得兩種產品,流程簡單可靠,CO 和改 性劑循環利用,產品中無溶劑殘留,對環境無污 染。
1.4 微波提取技術
劉征濤等發明了一種採用頻率為2450 MHz或 915 MHz、功率為500 W~15 000 W 的微波對葡萄籽 在選用水、碳鏈長為C ~C,的醇、乙醚、丙酮、乙 酸乙酯、甲苯或其混合物的溶劑中進行處理,從葡 萄籽提取原花青素類物質的新方法。該方法較常規 化學法工藝簡便、高效、快速,成本低,廢液排放 量少。
1.5 雙水相萃取方法
自1956年瑞典倫德大學的Albertsson發現雙水 相體繫到1979年德國GBF的Kula等人將雙水相萃取分離技術應用於生物產品分離,雖然只有20多 年歷史,但由於其條件溫和,容易放大,目前已成 功地應用於蛋白質、核酸和病毒等生物產品的分離純化。近幾年來,有關雙水相萃取技術提取中草葯 有效成分的文獻開始報道,盡管數量不多,但是已 有的實例充分表明其有良好的應用前景。用雙水相萃取體系富集分離銀杏葉浸提液的研究,表現良好 的分配系數和分離效果。研究認為雙水相體系具有 分相快,使用溫度低,易於操作等待點,且所使用的PEG及鹽類對人體及環境無毒害,萃取率高,為 銀杏黃酮化合物富集分離的一種有效方法。盡管雙 水相萃取對中草葯提取研究的應用處於起步階段,這一技術的應用有望為從天然產物中提取有效成分 提供一個新的思路。
2 原花青素的純化、分離
2.1 液相萃取法
原花青素的純化多採用乙酸乙酯、甲苯、二氯 甲烷、醚等多級有機溶劑通過液相萃取的方法進行,這類方法因為有機溶劑用量大,對環境可能帶 來污染,同時也容易造成產品中有毒有機物殘留。
2-2 柱層析法
目前常採用的純化方法多用柱層析法進行。王 建清等對大麥中的原花青素丙酮提取液,採用 PVPP樹脂作柱層析的填料,以CH CN作流動相進 行純化。
Ricardo da silva等將葡萄用甲醇提取,提取液 回收甲醇後,通過聚醯胺柱進行初步分離,先用中 性水洗去酚酸,再用體積比30:70的乙腈/水洗脫 兒茶素,再用體積比75:25丙酮水洗脫原花青素, 進行純化。
劉睿等採用大孔樹脂對高粱中的原花青素用乙醇 的水溶液進行純化,得到產物純度大於95 g/100 g的 低聚體原花青素。
2.3 固相萃取法
從復雜體系中選擇性地萃取所需成分,固相萃 取(SPE)是其中最為有效的方法之一。1999年 Lazarus等人對杏仁皮、葡萄汁和紅葡萄酒中的原花 青素採用SPE方法進行純化,條件:supelcosil Envi一18 20mL SPE柱,流動相:丙酮:水:乙酸= 70:29.5:0.5 (體積比)。Kennedy和Waterhouse 對紅葡萄酒中的原花青素採用c一18柱(Alhech), 流動相:水和甲醇。洗脫除去有機酸、糖類和其他 不溶於有機相中的化合物而將提取得到的原花青素 進行純化。
2,4 凝膠色譜法
凝膠色譜也常用於原花青素的純化。 SephadexLH一20是一種對黃酮類化合物具有高度親 和性的羥丙基化葡聚糖凝膠,Sephadex LH一20凝 膠色譜目前多用於原花青素的純化和分離。但 Sephadex LH一20凝膠的物理特性決定其並不能對原花青素進行高效率分離。所以進一步的純化和分離 要採用凝膠過濾色譜或HPLC進行。
此外,Sepherdex 75HR作為平均粒度為13 m 的葡聚糖聚合物,也用於原花青素的純化、分離, 其能承受超過1.8 MPa的反壓,盡管這種材料的商業 柱通常用於蛋白質的分離,發現其分離原花青素的 能力優於Sephadex LH一20。McMurrough和Madigan 將大麥提取液濃縮後,直接採用高效凝膠過濾色譜 (Sepherdex 75HR),用甲醇洗脫,根據uV檢測, 收集洗脫物,用DMACA鑒定每個組分。Escribano— Bail 6 n et al採用Sephadex LH一20和半制備RP—HPLC對葡萄籽中的原花青素進行純化。
Rigaud等對可可和葡萄籽的提取物,採用凝膠 滲透色譜(GPC)TSK G 2500 Hxl和TSK G3000 Hxl, 採用四氫呋喃(流速1 mL/min)洗脫進行純化。
2.5 微生物發酵法
Ariga等發明一種由活性酵母,可將用水和有 機溶劑提取得到的提取物中的澱粉發酵除去而達到 純化原花青素的目的;同時還發現純化的原花青素 中金屬離子也能較好的被除去,如果提取劑是水和 水/乙醇,能直接濃縮後發酵,若提取劑是丙酮, 則要除去丙酮後才能進行發酵。常用的酵母有:葡 萄酒酵母、酵母屬和接枝酵母屬的菌株。
2.6 高速逆流色譜法
高速逆流色譜技術由美國國家醫學院Ito Yiochiro 博士20世紀60年代首創,最初是一種制備型色譜技術,是一種不用固體載體或支撐體的液液分配色 譜,主要根據化合物在不相溶的兩相間的分配能力 進行分離,具有分離效率高,產品純度高,不存在載體對樣品的吸附和污染,制備量大,溶劑消耗 少,而且操作條件簡單(室溫、Teflon惰性柱材) 的特點。目前已被廣泛用於天然葯物材料的制備和分析。
目前高速逆流色譜儀已成功開發出分析型和制 備型兩大系列。即高速逆流色譜儀既可用於天然葯 物成分的制備分離,又可定量。進樣量從幾毫克到克,進樣體積從幾毫升到幾十毫升,不但適於非極 性化合物的分離,也適用於極性化合物的分離,既 適合於天然產物功效成分的粗分,也可進一步精製、純化。
2-7 分子烙印技術
分子烙印技術(molecular imprinting technology, MIT)是20世紀末出現的一種高選擇性分離技術,由於MIT模仿了生物界的鎖匙作用原理,使制備的 材料具有極高的選擇性,因而很快在許多相關領域 如手性分離和底物選擇性分離、固相萃取、化學或生物感測器、不對稱催化和模擬酶等方面得到了應 用。在普通分離方面,較之傳統方法,MIT法具有 高效、快速、專一的優點。MIT法在手性分離方面的作用更是無與倫比。據統計,現有葯物60%具 有一個或一個以上的手性中心,而對映體間的葯效 及對人體影響有很大不同,因此1992年美國食品和葯物管理局規定,今後含不對稱中心的葯物必須 將光學異構體分離開。相對於傳統方法的一籌莫展,MIT法就顯得非常珍貴了。P>
周力等人在2002年制備了以槲皮素為模板的 分子烙印聚合物(MIP),從沙棘粗提物中分離提取槲皮素和異鼠李素兩種黃酮,得到良好的分離效果。 謝建春等用非共價法,在極性溶劑中、以丙烯醯胺 作功能單體,以強極性化合物槲皮素為模板,制備了分子烙印聚合物(MIP)。液相色譜實驗表明,MIP 對懈皮素具有特異的親合性,將此MIP直接分離銀杏葉提取物水解液,得到主要含模板槲皮素及與槲 皮素結構相似化合物山奈酚兩種黃酮的組分。研究 證實了MIP技術用於直接分離、提取中草葯中具有特定葯效化合物的可行性。
『貳』 隱伏礦區獲取礦化信息的新技術和新方法
隱伏礦床和難識別礦床的勘查,僅憑地表地質觀測和地質理論已難以奏效,在掩蔽區地質觀測更無能為力。大力發展和應用物探化探遙感技術已經成為實施信息找礦戰略的必然途徑;事實上在礦床重大發現中也顯示了它們的重大作用。一般說來,傳統的物探化探遙感方法完全可以用於隱伏礦和難識別礦的勘查。近10多年來,物探化探遙感技術的發展揭示了它們進行深部探測的更大潛能,呈現了良好前景。
一、物探方法
在隱伏區找礦方法,航空物探不失為一種經濟快速的方法。利用航磁和航電對隱伏區進行快速的掃面,獲取與礦化有關的直接信息和間接信息,查明與礦化有關的構造環境或地層單元,從而進行深部地質填圖。
地面物探方法如重力、磁測、電磁法和激發極化法,仍然是尋找隱伏礦的重要的途徑。為了尋找埋深較大的隱伏礦床,近年來推出了一些新的物探方法。
1.時間域電磁法(TEM)
航空時間域電磁系統的主要發展方向是通過加大發射功率和改進機載數據處理而加大對良導體目標的探測深度。為實現這一目標,一方面用數字接收機代替傳統的INPUT系統中的模擬接收機;另一方面,各圈之間相隔一定的距離,以降低單元內的功率損耗,雖然一次場仍然是半正弦波形的脈沖,但發射偶距加大到常規INPUT系統的2倍。地面和井中的時間域電磁法,在國外發現了眾多的隱伏的塊狀硫化物礦床。
2.可控源聲頻大地電磁法(CSAMT)
可控源聲頻大地電磁法的電源為接地線,距接收機較遠。測量接收點上的水平電場和磁場的比值(稱為地面阻抗),就可求出一個不受發射接收裝置的電磁波傳播路徑的影響、但與測點下方電阻率分層有關的量(Cagniar電阻率)。有效探測深度主要是大地電阻率和工作頻率的函數,當頻率范圍為0.125~4096 Hz、發射功率為30 kW時,探測深度可達幾十m到2km。通過在一定范圍內逐步同時改變發射和接收機的頻率,對大地不同深度上的取樣,就做到了測深。CSAMT對地質噪音極為敏感,但與TEM相比,由於其發射裝置遠離接收裝置,地下電阻率主要由電場測量結果求得,所以它比TEM橫向解析度高,但它受良導體覆蓋層影響大,難以區分蓋層和礦體的響應。與常規的電磁法相比,這種方法具有工作效率高,測深深度大及解析度高等特點。
3.天然源聲頻大地電磁法(AMT)
AMT測定天然場水平電分量和與之垂直的水平磁分量的比值,該比值與均勻層狀大地的電阻率相關。定標AMT是指儀器經過標定,能直接給出選定頻率上的比值。AMT重現性較差,所以後來提出CSAMT加以改善。
4.小比例尺充電法
傳統的充電法以單個礦體為目標,小比例尺充電法則以礦田為目標,充電點不僅限於揭露良導體,而且根據需要布在礦體、蝕變帶、侵入體或圍岩不同的部位,而且盡可能深些。橫向探測范圍可達數千米乃至數十千米。礦體的電阻率一般最低,是導電核,蝕變暈一般比未蝕變圍岩導電性好,礦上暈可能成為導電窗口,蝕變暈又分為外帶和內帶,內帶的電阻率是外帶和礦體的中值。所以,在垂向和橫向上礦田的電性分帶相當明顯。
5.金屬礦地震勘探技術
地震方法現已廣泛應用於油氣勘查。由於金屬礦區的構造要比油氣區的構造小得多,所以地震的測量精度也要高一些,必須採取有效措施消除地表帶對測量結果的影響。為此,可採用震源和檢波器的不同組合,測定表層速度、檢波點和炮點的高程,從而對觀測的信號加以校正。此外,可以採用信號增強的地震儀和共深點疊加技術,針對所探測的深度採用相應的高頻檢波器、高通檢波器作濾波處理。在地震勘查中主要運用反向法和折射法,前者用於研究沉積岩、噴出岩和變質岩的構造,侵入岩體的形態和內部結構以及追索斷層等。折射波法作基岩和基底填圖、研究基底岩石的風化殼。
二、化探方法
在化探方面,最突出的進展是地氣法、元素分子形式法、離子暈法等的出現,它們檢測的是地氣流帶上來的固相微粒,開創了新的方法原理。國內外地球化學家對這類方法進行了大量野外方法試驗和室內實驗研究,初步證實了深部固相微粒類氣相垂向遷移機制的存在和相應方法的可行性。謝學錦等將地氣法改進後,發展成一種戰略性的勘查手段,並在國內外的試點勘查中證明了它的有效性。這些成就對傳統的上置暈形成機製作了重要補充,認為礦體及原生暈中的物質微粒可以隨地氣流遷移到近地表部,因而可以把這類方法找到的異常視為找礦的直接信息。這就大大加強了化探方法在隱(掩)伏區應用的理論基礎。據西方文獻資料評論,上置暈法對於確定礦體位置尚有不足之處,但可以確定成礦遠景區。這對於戰略性勘查已可滿足需要了。另外,傳統的隱伏礦化探方法也有所進展,現擇主要者作一些簡介。
1.地氣法(GEOGAS)、元素分子形式法(MFE)和離子暈法
1982年K.克里斯蒂森等人在研究氡遷移模型時發現,氡可以快速地搬運到地表,而搬運的時間不超過氡的半衰期3.8天。用常規的擴散方式搬運模式,難以解釋這一現象,他們便提出了一種新的假設,即氡原子可能是由一股緩慢向上,可穿過岩石到達地表的地氣流搬運。攜帶氡原子的氣體在地下水中以氣泡的形式存在,而氡原子和氡的放射性活動的母體依附在氣泡的氣-水界面上。
如果上述氡遷移的假設確實成立,那麼為什麼其他金屬不可以按這種方式搬運呢?在這種思路的啟發下,K.克里斯蒂森等人於1984年首先在瑞典北部已知礦體上方對雪樣進行測量,很快就發現了雪片中存在了與礦床有關的成礦元素異常。由於該區的積雪只保存半年,說明在半年的時間里,深部與礦床有關的元素就可以按某種方式遷移到地表。然而雪片在下落過程中容易受大氣的污染,他們便採用特定裝置來採集由地氣流攜帶的金屬,結果在已知礦體上方獲得了良好金屬異常。
德國的羅爾福地學(RULF GEO)公司和捷克地球物理研究所,也開展了類似的研究。但他們認為元素以分子的形式到達地表後,很快地轉變成氣體形式進入大氣中,因此,他們採用直接採集大氣的做法來分析其中的金屬含量,在礦化上方也觀察到了金屬元素的異常,並將他們的方法稱作「元素分子形式法」(Molecular Form of Element),簡稱MFE法。
與地氣法不謀而合的是,近年來俄羅斯C.B.格里戈良研製出一種隱伏區新的找礦方法——「離子暈法」。離子暈法研究者認為,在隱伏礦化上方,於大氣圈近地表部分,存在著指示元素偏高的濃度。格氏研製了一種特殊的裝置,來採集「離子」。據格氏在1997年3月在中國全國地質圖書館的講授,用一口徑約為10cm的玻璃瓶,內盛150ml的1N硝酸,用半透膜蓋住,用橡皮筋拉緊,將容器倒置在支架上,24小時後,分析HNO3溶液中的金屬離子濃度,這樣便可觀測到與深部礦化有關的金屬異常。這種方法既類似於地電化學方法,使用化學勢差的原理,捕捉了活動態的金屬離子,又類似於氣體地球化學方法。俄羅斯的物理學家認為這是一種新的物理現象,這一成果被列為俄羅斯的科學發現之一。
2.活動態金屬離子法(MMI)
在順序提取中,無論那一種方案,首先會遇到水溶相的問題。因為水溶相的方法操作簡單,而且常常提取活動的元素,因而對於尋找隱伏礦具有大的吸引力。在俄羅斯,採用離子選擇電極法有效地分析了土壤中水溶相(40g土壤+40g水)的離子濃度,例如,
Br-、K+、Na+、Ca2+、
A.W.曼提出了活動態金屬離子法(Mobile Metal Ion),他們所提出MMI是用一種或幾種弱的試劑提取活動態的金屬離子,但對其提取劑的名稱還在保密之中。這種方法實質上是用弱酸或酶煮法提取弱結合的離子。主要分析Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Au、Ag、Pd等。據稱,這種方法所獲得的地球化學異常重現性較好,且能探測到地下700m深度的礦體。
這種方法已大規模地進入了市場,並已由澳大利亞沃姆奇(Wamtch)公司注冊為其注冊商標。在有關礦產勘查評述的文獻中,幾乎都將這種方法列為化探的新方法,並加以宣揚。至於活動態金屬離子的地球化學異常形成的機制,A.W.曼的說法甚為含糊,他們認為是毛細管作用,植物根系作用、離子擴散作用、電化學作用等。
3.酶浸析法
酶浸析法是美國地調所J.R.克拉克在20世紀80年代中期以來研製的新方法。他認為土壤中非晶質氧化錳雖然只佔氧化錳總量的一小部分,但它的不規則表面所具有的巨大表面積及隨機分布的電荷,使之能夠吸附化學性質差異很大的陰陽離子和極性分子。運積物中非晶質氧化錳所吸附的微量元素經常反映深部基岩的地球化學特徵。J.R.克拉克利用葡萄糖氧化酶,產生微量的過氧化氫和葡萄糖酸,過氧化氫容易還原溶解的非晶質氧化錳,從而釋放出氧化物,而結晶質氧化錳僅受微弱的侵蝕,葡萄糖酸則將釋放出的金屬絡合物,使之停留在溶液中。然後,測定溶液中的金屬離子濃度。據稱,這種方法在冰磧物覆蓋區尤為有效。
至於與礦化有關的元素向上遷移的地質營力,J.R.克拉克認為最主要的是深循環的地下水,將深部金屬離子向上遷移,被深根植物吸附,然後進入落葉層,遭到淋濾而富集於B層土壤的非晶質氧化錳中。J.R.克拉克還認為,有一組元素如 Cl、Br、I、As、Sb、Mo、W、Re、Se、Te、V、U、Th的酶提取異常在地表的形成則與氧化還原電場的驅動有關。
在偏提取技術方法方面,最近加拿大地調所在實施「EXTECH」計劃中,廣泛開展了選擇性相提取技術的順序提取技術的研究,取得了重要的成果。
4.地電化學方法(CHIM)
在俄羅斯文獻中,「地電化學法」這個術語包容了:元素賦存形式法、熱磁地球化學方法、擴散提取法、部分金屬提取法等一大套方法。其中部分金屬提取法是地電化學方法核心,在國內通常稱為電提取法。元素賦存形式法、熱磁地球化學方法、擴散提取法在西文文獻和國內籠統地稱為「偏提取技術」。
當前,地電化學方法的爭論的焦點仍然是關於金屬離子是直接來自礦體還是來自電極周圍的近表部的活動態金屬離子。雖然兩者都反映了深部礦化的信息,但兩種不同的認識對地電化學方法的前景具有不同的影響。最近,俄羅斯S.G.阿列克謝夫(1996)闡述了一個重要的事實,值得注意。地電化學暈的元素成分通常與礦體化學成分相當,針對這一點,他列舉了同一剖面上相隔不遠的兩個礦體,其中礦體A的Pb、Zn大體相當,為5%~7%;礦體B中,Pb含量達10%,而Zn含量大約只有0.05%。在Pb-Zn礦體上方有Pb和Zn的異常,而在Pb礦體上方只有Pb異常。我們認為,這種現象很難說明支持哪一種認識。
美國地質調查局從1993年開始此項研究,他們經過試驗後發現了蘇聯地電化學方法的不足之處是,傳統的地電化學方法只採集了在自然濕度下岩石和土壤中的物質。電極獲得的化學提取體積小於1立方英寸。因此,他們研製了新的地電化學方法(NEOCHIM),在不移動土壤的前提下,便可容易地使取樣體積增大100000倍,從而大大增強地電化學方法的靈敏度。據稱,這種新的地電化學方法可用於檢測土壤濕度對地質變數的影響,鑒別距離污染源引起的土壤濕度的變化,評價土壤治理的效果。
5.大樣堆浸金(BLEG)方法
20世紀80年代初期,澳大利亞推出大樣可堆浸金(BLEG)商用技術,現已廣泛應用於各種不同的地質背景條件下的金礦勘查,最初主要應用於土壤,現在主要應用於水系沉積物中。這是一種相對便宜而靈敏度高的區域采樣技術。20世紀80年代以來,依靠這種方法在澳大利亞、西南太平洋(印度尼西亞、巴布亞紐幾內亞等)等地金礦床勘查取得了重大的突破,然而,迄今為止,很少有文獻對這種方法進行詳細描述。
該方法的原理是,採集大樣品的水系沉積物,用弱的氰化鈉(NaCN)溶液淋濾,然後用原子吸收方法測定。這種方法實質也是金的偏提取,但現在對所提供金的性質還不太清楚。然而,人們通常認為只有自由金被提取,而且細粒的金比粗粒更易被提取。實驗表明,在淋濾過程中,可以溶解直徑為45μm的顆粒金。金的溶解情況受樣品中粘土礦物、有機物質的含量影響。通常需要採集5~6kg的樣品,但最近一些資料表明,樣品採集可以相對小一些。但重要的是在測量過程中,要使樣品的大小保持一致性。通常將樣品篩分成小於2 mm、4 mm或6 mm粒級。取樣密度主要依據各地區的經驗確定。
樣品採集後,在實驗室烘乾,然後准確地稱重。樣品在靜止的條件下或時斷時續的振動條件下用NaCN淋濾12或24小時以上。有幾種方法將金從母液中去除。最常用的方法是與鋅塵共沉澱,並吸附到活性炭中。另有一種方法是,用炭柱、原子吸收法測定母液的金含量。更常用的辦法是,把用鋅、活性炭或有機試劑所提取的金回收到溶液中,然後用噴霧原子吸收法直接測定。大多數方案的檢出限是0.005×10-9。由於這種方法需要採集的樣品重量較大,野外工作量繁重,因此,即使西方學者也稱「BLEG」為「BIG」方法,喻其「笨重」。
6.氣體地球化學測量方法
氣體具有較強的穿透能力,因此,氣體地球化學測量方法被人們看成最有前途的方法之一。關於氣體地球化學測量方法研究十分活躍,其研究對象主要包括Hg蒸氣、CO2、O2、烴類氣體、硫碳氧的化合物(如COS)。隨著油氣地球化學普查方法的深入,烴類氣體用於金屬礦床研究日益增多。然而,作為礦化指示標志的大部分氣體是間接的找礦標志,因而它具有更大的不確定性和多解性。《勘查地球化學雜志》於1990第38卷出版了《土壤和岩石中氣體地球化學》專集,在該專集中S.E.凱瑟(1990)對氣體地球化學測量方法的現狀作了客觀的評價,「壤中氣地球化學方法遠非是礦產勘查的常規工具,需要進行更多的研究工作來解釋現已觀察到的異常模式」,「在研究的初期階段,要正確認識氣體地球化學測量方法的現狀和前景,現在人們對氣體地球化學測量方法的期望過高」。總的來說,氣體地球化學測量方法在礦產勘查中尚未進入實用階段,但是如果我們回顧一下氣體地球化學測量技術的演變過程,不難發現在觀測手段和技術思路上都有很大的變化。
在氣體測量的初期階段,游離氣體是最主要的研究對象,但人們很快發現這種游離氣體受氣象、景觀、疏鬆層的特徵、微生物作用的影響,造成不同時間的測定結果難以對比。隨後出現對固體物質(土壤和岩石)吸附氣的研究,例如,S.E.凱瑟(1984,1990)運用解吸法獲得了良好的效果。這種方法雖然在一定程度上扼制了環境條件變化對氣體測量結果的影響,但各種氣體被土壤吸附能力的差別很大,尤其是對烴類來說,一些氣體可與烴類爭奪土壤中吸附的有效位置。此外,樣品採集之後,潮濕樣品中吸附的氣體會受到微生物的破壞;在樣品加工時,吸附氣體可能被碳酸鹽的熱釋氣體所屏蔽,從而難以定量測量吸附氣。為此,研究者提出了用酸處理樣品,提取酸解烴,這樣可以把碳酸鹽全部溶解,從而使吸附氣全部釋放出來。
從氣體地球化學測量方法的演變過程可以看出,研究各種賦存形式的氣體及其金屬含量,是深化氣體地球化學測量方法的有效途徑。
需要說明的是,酶浸析法與活動態金屬法在西方礦業具有廣闊的市場,現已廣泛被用於隱伏區的礦產勘查中,而其他方法遠不如這兩種方法受重視。但是,近年來隨著俄羅斯的改革開放,地電化學方法在西方迅速地得到承認。上述所有方法中,至今為止仍然用於局部的地球化學勘查,尚未見到用於區域性的勘查。因此,當前應加強隱伏區化探方法的基礎理論與觀測技術的研究,提高現有化探方法的可靠性和實用性,使之發展成為隱伏區找礦的戰略性方法。
三、遙感方法
遙感技術地質應用方法的開發,在一定程度上提供了隱伏礦床找礦評價工作中點、面規律的綜合觀察、分析的捷徑,開拓了追蹤成礦過程及標志定量研究的方法。對隱伏礦床找礦評價工作需要來說,迄今國內外遙感技術地質應用方法最重要的發展主要表現在以下四個方面。
1.高空間解析度的星載數據的開發利用
高空間解析度的星載可見-近紅外區成像掃描、雷達成像系統等感測器相繼上天,構成了多通道成像及全天候-多景觀類型區域覆蓋的龐大數據源,解決了找礦評價時常涉及到的區域對比及對評價區與已知典型區作直接對比的工作需要,增大費用或無從下手的困難。目前,國內外幾乎所有重要的成礦區帶都有可供利用的星載圖像,這些圖像(數據)成為在區域成礦規律研究和具體找礦工作中必不可少的、反映地質特徵的直觀資料,並為一定礦種礦化標志的對比、增強處理提供了基本的數據源。在西方國家的礦產勘查工作的各個階段,不同類型的星載遙感成像或非成像資料被普遍用於「竊取」相鄰租地地質信息,以減少人力和投入。
2.成像光譜系統開發與應用
在感測系統方面的進步體現於利用礦物的特徵譜帶來確定具體礦物或岩性,並相應開發出了幾十個乃至幾百個工作波段的成像光譜系統。這種成像光譜系統實質上就是將以往的室內光譜分析與空中成像合二為一。這是近20年遙感技術地質應用方法發展最為突出的進展之一,又因此促進對礦產勘查中的實際問題的一系列專用或通用數據信息處理軟體的開發,使當今計算機技術進一步滲透到常規地質工作中,通常的野外地質觀察及成礦概念的形成、修正、驗證等研究階段變成可在室內付諸演示和操作的過程,在目標確定後再作現場查證,這種礦產勘查過程在目標確定後的進步又使上述岩石、礦物量化研究技術發展更加實用,有助於將地質過程的分析、實驗與一般數字處理、演示更好結合起來。
3.地物波譜研究
遙感技術地質應用方法的物理基礎是地物波譜研究,但地物波譜研究則是以增強不同地物波譜響應的差異從而達到能區分、判別結果為目的,因此測試並儲存管理海量地物波譜數據於上述工作方法的益處並不大;相反,人們更加註重研究那些地表較發育的岩礦波譜行為的地質應用價值。
揮發性組分的檢測——檢測富含運礦組分或本身就是某些運礦組分化合物或絡合無機鹽類礦物的波譜,可追索含揮發組分礦物的分布路徑,含量分布以及揮發組分的組成變化(成分和結構),幫助靶區圈定或揭示礦化系列的演化關系(從空間位置上)。這類礦物有含NH4礦物、含Cl礦物、含F礦物、含OH礦物等等。如對含銨礦物水銨長石的地面和機載探測,證明可用於指示含礦流體運礦熱液的路徑,揭示金和其他貴金屬、有色金屬礦化的系列表現。對綠泥石波譜的探測,以綠泥石的Mg/(Mg+Fe)比值變化所引起的羥基振動帶上頻移作為指示接近塊狀硫化物礦體的標志,等等。
對地表內生礦物系列結構變化的波譜響應的檢測——近年以粘土類礦物系列結構的研究為普遍,目的是利用不同混合層狀結構粘土類的波譜響應追索其成因,進而揭示成礦地質環境。以混合層狀伊利石/蒙脫石(l/s)的層間水吸收帶及結構層內OH基團的吸收帶等變化規律填繪成岩程度或古熱梯度分布,對不同鐵的氧化物集合體(褐鐵礦或褐鐵礦化)波譜行為的研究及以此用於評價、區分內生或外生鐵帽的工作即屬此類。
4.遙感數據定量模擬和解釋
近年來,礦產遙感勘查的技術構成和工作策略出現了明顯的演變,概括起來有:
1)以地質模型為基礎,形成空中-地面-室內多層步驟的工作程序,技術思路普通是以待測目標的地質標志(特徵)所構成的概念勘查模型為基礎。
2)線性體的解譯和研究逐步揚棄單純以影像為依據的解譯方法,在原有認識的地質構造格局基礎上,以成像及數據處理的優勢提取「意外」或地面觀測難發現的油氣聚集或礦體賦存的構造部位,注重應力結構和古應力場的分析。
3)由於迄今感測器工作波段范圍已包括了眾多熱液蝕變礦物和部分硅酸鹽礦物的特徵譜帶所在波長區,幾乎所有熱液蝕變帶都可以通過圖像處理增強顯示出來,包括許多不易覺察的弱蝕變暈,這些工作為面積性的遙感-化探綜合應用,尤其是實現了將區域的地球化學省到局部的礦田、礦區乃至礦體元素異常評價與特徵譜帶所揭示的熱液中心等成礦過程標志綜合起來分析的這種宏觀微觀追蹤方法,避免了僅僅基於空間位置的「疊合」作評價所帶來的一些主觀偏差。
4)在研究地質目標影像形態表現的同時,目前更側重以地質目標成像的物理參數來設計方案,開發某些反映特定地質過程的礦物指標及其二維或三維分布模式的軟體系統。提高地質研究的針對性和實用性,避免或減少通用GIS的局限性。