氣體測量包括兩種主要方法,即土壤氣體測量和土壤氣體測量。土壤中的氣體測量始於油氣的地球化學勘探。20世紀30年代,德國(Boemmel,1929)和蘇聯(sokolov,1933)開始利用土壤氣中的烴類異常尋找油氣藏。後來這種方法擴展到金屬礦勘查(Hawkes和Webb,1962),指標擴展到Hg、CO2、Rn、he、CH4,特別是汞氣測量。但幹擾因素多,觀測結果波動大,限制了其應用。從20世紀60年代到80年代,由於測試技術的改進,發展了壹套測定土壤樣品中結合氣體的地球化學測量方法,稱為土壤氣體測量。通過減壓、加熱、溶解等手段,釋放和測定土壤中的吸附態、吸附態和束縛態氣體,可以獲得相對穩定的觀測結果,提高找礦效果。廣泛應用於油氣和金屬礦化勘探。20世紀80年代後期,地氣法利用氣體采樣和改進技術的形式,采集地下氣流攜帶的固體物質,分析其中的元素含量,實現了氣體地球化學方法的演變,擴大了應用範圍,提高了應用效果。然而,傳統的氣體地球化學方法仍然是深部找礦的重要手段。下面主要介紹這方面的例子。
二、適用範圍及應用實例
簡要介紹了澳大利亞的土壤熱解氣體測量技術。
土壤吸附氣體熱解技術測量吸附在土壤粘土顆粒上的揮發性化合物的痕量組分。研究人員認為,輕烴揮發物可以很容易地在厚巖石中遷移。這些化合物大部分能到達地表,大部分消散在大氣中,只有少量氣體吸附在土壤顆粒表面。這種深層氣體可以用特殊的方法探測出來。眾所周知,巖石的不斷脫氣是壹種常見的自然現象,是地質體沈積、變質和與地下水相互作用的結果。礦床和形成礦床的流體在化學性質上明顯不同於它們周圍的環境。當這種脫氣形成的氣流經過不同的地質體時,可以裝載不同的組分(成礦組分),導致礦床上方的氣體信號與區域背景存在壹定差異。雖然這種差異非常微弱,但可以通過獨特的測量方法(SDP)檢測出來。
SDP技術是通過分析表層土壤中的氣體成分來實現的,理想的采樣點必須滿足三個條件:代表性好;在過去的五年裏,土壤沒有受到破壞或汙染。每個土樣應在1m2左右的範圍內,多點采集,組合成壹個組合樣,增加樣品的代表性。樣品應收集並密封在塑料樣品袋中,不得使用布袋或紙袋。取樣前,必須將袋中的空氣盡可能排盡並密封。與過去使用的主動或被動方法相比,SDP技術不僅可以消除氣候變化的影響,而且采樣效率高,代表性可控,因為土壤作為天然吸附劑,捕捉了較長地質歷史時期的深部信息,結果更加穩定。
由於氣體測量受多種因素影響,其測量精度相對較低,直接用含量表示結果的效果也不好。因此,SDP測量結果用比率表示。這樣既能消除環境影響的噪音,又能過濾斷層上方的異常滲流,強化異常礦化或目標體。因此,SDP調查采用特殊的方法處理數據,即總量(SDP Sum)和計數(SDP Count),以便更好地表達多項指標的綜合地球化學信息。
1.智利的斯賓塞銅礦
該礦床為斑巖銅礦,位於智利北部安托法加斯塔東北120km處,海拔1700m,氣候幹燥。Spence礦床埋藏在地下40 ~ 100 m的富含鹽地下水的搬運砂礫巖中。該礦床具有典型的氧化剖面:自下而上,硫化物→氧化硫化物→浸出鐵帽。
智利Spence斑巖銅礦土壤地球化學氣體測量能很好地指示深部隱伏礦體。SDP總量指示了淺部氧化礦體的分布,異常位置和範圍與氧化帶範圍完全對應。東部異常強烈的峰值可能是由近地表物質的影響造成的,包括碳氫化合物、鹵素和二氧化碳等壹系列氣態物質。通過系統的反循環淺鉆井工程,最終發現了Spence礦床。雖然新的物化探方法不能代替鉆探,但這些技術相對成本低、速度快,對更快、更準確地確定鉆孔位置有很大幫助。此外,這些技術的應用可以大大降低隱伏礦勘探的成本。
2.澳大利亞奧斯本銅金礦
該礦位於澳大利亞伊薩地塊東部演替山南端,是壹個銅金礦床,被中元古代石英巖和鐵石所包圍,巖層被30 ~ 40m厚的中生代沈積物所覆蓋。在礦區的西部和北部,有與磁鐵礦-黃鐵礦有關的含硫化物薄層矽質礦帶。東部主礦體為富含磁黃鐵礦的高品位矽質礦體。東部礦體覆蓋層總厚度約300米。
SDP土壤調查點的分布如圖1所示。采樣間隔不規則,背景面積為100m,分別在礦化附近50m和礦化以上25m。利用斯潘塞礦床標準模板對氣體測量結果進行了處理,奧斯本礦床的異常也得到了很好的顯示,表明SDP技術在幹旱地區具有較強的銅金礦勘查能力。
圖1利用通用模型對Osborne礦床進行SDP調查的數據處理。
SDP技術不僅在上述幹旱地區有效,在溫帶氣候條件下也是成功的。特別是在加拿大北極地區,SDP技術已經成功應用於鉆石勘探。
根據必和必拓公布的資料,利用SDP技術結合選擇性提取技術,區分不含礦石的金伯利巖和含金剛石的金伯利巖的成功率為80%。
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