气体地球化学测量

  Baike ·  2011-07-20 09:37  ·  35593 次点击
通过系统采集岩石圈、水圈和大气圈中气体样品,分析气体的化学成分和其他地球化学特征,发现气体异常,以达到矿产勘查等目的的地球化学勘查方法。
气体化探始于1929年,以烃气测量圈定含油气地段开始。到了40~50年代,逐渐建立起一套比较系统的方法基础理论(见油气化探)。其后,人们在金属矿床上方亦发现有各种气体的异常,如O、CO2、SO2、HS、Rn和Hg蒸气等,并将气体化探扩大应用到金属矿产的普查与勘探上。
气体异常,指以气体状态存在的地球化学异常,它可以存在于近地面的空气中,也可以存在于岸石或土壤的空隙内。气体分散晕是指气体自浓度最高的产源向地表、下大气层及周围介质分散的一种地球化学异常模式。与其他地球化学分散晕在性质上显著不同之处是,气体分散晕是一种动态体系。这是由于在晕中气体的补给与逸散,吸附与解吸,溶解与脱气之间通常保持着动态平衡状态。一旦有某些因素发生改变,如气源衰竭或气压下降、气温上升等,气体测量的结果常不会重现,在大多数情况下只能保持异常的存在。
气体源,根据气体的成因和产出的深度,可将气体源划分为3类。①地球内部脱气的产物,包括在高温高压下从地幔物质中分异出来的气体(如H2O、CH4和SO2等)和放射性元素衰变而产生的Rn、He和H2等。这些气体有两个特点:一是深源性,它们通过火山构造、深大断裂以及上覆岩层和沉积物中的裂隙系统向地表喷发或逸散;二是流量随时间的变化较小,在分布上与地壳大构造骨架的模式密切有关。②在矿床形成时被带入矿体或围岩中被封闭固定下来的同生气体,以及矿床进入氧化带后经化学反应而生成的后生气体。前者包括被保存在晶面之间的气体分子,以及被封闭在气液包裹体内的气体;后者则主要包括当前用于气体化探的各种气体,也包括烃类气体。这些气体的产源较浅,并且是构成矿床气体分散晕的主要物质。③生物成因气体,即生物活动、新陈代谢作用产生的气体,如CH4,CO2和H2S等。这些气体的种类与前两类有时相同,产出于地表或近地表处,因此,它们是气体化探的主要干扰因素,它们混扰或掩盖了来自更深部的有用信息。为排除这些干扰,研究了各种有效措施,如加大采样深度,采用多指标综合测量方法,采用同位素比值测量等。
测量方法,根据不同的采样介质,可将气体地球化学测量划分为以下4种方法:①大气测量。主要采集近地表大气,研究其中有关的气体组分的浓度及其空间分布特征,由此追索气源。②壤中气测量。系统采集保留在土壤矿物颗粒之间孔隙中的自由气体,或被矿物颗粒表面吸留的呈疏松结合状态的气体,研究其有关气体组分。③岩石气测量。研究保存在岩石结晶面之间或内部各种孔隙(如气液包裹体)中的气体分散晕,借以追索盲矿体。④水中(溶解)气测量。研究溶解于水中的有关气体分散晕,借以评价或圈定含矿远景区、段。
为适应气体异常的特点,多年来不断地改进了测量技术,发展了一些较好的气体测量方法。①深部气体测量法。主要是加大采样深度到6~20米或更深,使采样层位穿过生物活动最强烈的表层。由于深部受地表气象因素的影响可以忽略不计,测量的结果稳定而可靠,但其成本高、效率低。②土壤吸附气测量法。系统采集土壤样品,利用真空,加热或稀酸使被吸附(留)在土壤颗粒表面的气体解脱出来。这种测量的结果较壤中气测量更稳定,是使用较普遍的方法之一。③累积式气体测量法。将选择性的或通用的气体吸附剂埋入地下一段时间后,再取出分析。由于吸附剂的吸附效率较粘土矿物高,且不受不同采样点上土壤组成变化的影响,因此可以取得更好的效果。由于埋放时间不能太长,回收时还需增加劳动量,一般比较适用于较大比例尺的详查。④多指标气体测量法。采用多指标分析仪器(如气相色谱仪,质谱仪等)或联测技术(如将测氡仪与测汞仪联用等),往往可同时得到数种至数十种指标的数据。它通常与累积式测量结合使用,并采用多元统计方法进行数据处理,有效地排除各种干扰,取得有用信息。⑤地气测量。其原理是来自深源的各种气体,呈显微气泡在水中向上迁移,经过矿化带时,可携带少量与矿有关的元素组分直至地表。可捕集气体,用极灵敏的分析方法测出Cu、Pb、Zn、As甚至Au等的异常。这种新的气体地球化学测量方法很有发展前景。
由于气体分子的迁移能力极强,能够穿越厚层的地下水和覆盖物而到达地表。因此,对寻找被巨厚层运积物覆盖的埋藏矿、断裂构造和位于地下深部的盲矿来说,气体化探具有十分良好的前景和实用意义。

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