地氣測量技術(shù)的遷移機制研究進展

羅芳 李月林 魏江龍

摘 要：針對地氣測量中，地球氣遷移機制不僅關(guān)系到該技術(shù)的科學性，而且關(guān)系到含礦信息的有效分離與提取，進而影響有效指示隱伏礦床的存在性，制約深穿透測量技術(shù)發(fā)展的問題，許多學者均提出了不同模式的遷移機制。通過對遷移機制模型方法的匯總，探討了機制模型的研究進展和存在問題。完善地氣測量技術(shù)基礎(chǔ)理論，建立全面的地氣遷移體系，可為地氣測量方法的提供有力科學依據(jù)，為我國危機礦山及更大尺度礦產(chǎn)資源勘察提供多樣化方法選擇。

關(guān)鍵詞：隱伏礦床；地氣測量；遷移機制

1.前言

早在上世紀80年代初，瑞典波立登礦業(yè)（Boliden Mineral）公司就和隆德（Lund）大學物理系合作共同提出了找隱伏礦和隱伏構(gòu)造的地氣測量方法（Malmqvist et al.，1984；kristiansson et al.，1987）。地氣測量法通過對地氣場中成礦元素信息的提取，可以分析與其發(fā)生交換作用的礦床成礦及相關(guān)元素含量特征，為探討礦床成因機制提供新思路。經(jīng)過30a的發(fā)展，其理論與實際意義已逐漸被認可（童純菡等，1992；王學求，1999；汪明啟等，2006；劉斌等，2011；周四春等，2014）。雖然礦體上方的氣、固相地氣采樣介質(zhì)中存在的納米顆粒微粒已被國內(nèi)學者先后證實（Cao Jianjin et al.，2009；王學求等，2011）。但是針對地氣的遷移機制，謝學錦、王學求提出的遷移模型與童純菡提出存在不同之處（童純菡，2001）。對這一問題的研究不僅關(guān)系到深穿透地氣測量技術(shù)的科學性，而且關(guān)系到含礦信息的有效分離與提取，有效準確指示隱伏礦床的存在性。

2.元素模擬實驗及納米晶體的發(fā)現(xiàn)

在地氣元素的模擬模型實驗，實驗結(jié)果顯示，納米粒子是地球氣在上升過程中遷移的主要對象。該類粒子隨時間增加不斷在地表累積。水層和玻璃蓋層依然無法擋住所有元素穿透。通過掃描探針顯微術(shù)觀測到該類納米粒子具有晶體外形，這一結(jié)果進一步說明地氣測量技術(shù)富集的元素主要來自于內(nèi)生作用，區(qū)別于大氣等外生條件中以氣溶膠膠體形式存在的元素（童純菡，2001）。納米晶體也相繼被王學求等學者發(fā)現(xiàn)，并提出利用土壤作為采樣介質(zhì)，分離微粒成分用于直接尋找深部隱伏礦（王學求2011）。

3.地氣遷移模型

Cameron等（2004）提出3種地氣流的形成機制，分別是氣壓泵、冬季呼氣作用、地震泵作用。大量研究表明，這三種機制并不是獨立存在的，往往一個巨型礦體上方的地氣異常是受它們的綜合作用影響形成。王學求認為地球氣的主要來自與大氣交換的氣體、當?shù)赝寥喇a(chǎn)生的氣體、礦床氧化產(chǎn)生的氣體和地幔排氣（王學求，2011）。因此，地氣場是一種長期存在的以氣體為介質(zhì)的容納微粒物質(zhì)運動的場所。當?shù)厍蚺懦鰵怏w經(jīng)過深部隱伏礦體，通過地氣場，以微觀形式將深部物質(zhì)帶出至地球表層時，該氣體就可以有效反映深部成礦信息的重要物質(zhì)。

4.地氣遷移規(guī)律

唐楨（2012）通過制作地氣遷移模型進行模擬實驗觀測。模型設(shè)計原理為：在隔離裝置中，通過電熱板加熱產(chǎn)生向上遷移的氣流，并在礦體上方收集經(jīng)過礦石和圍巖的氣體。與HSP鉛鋅礦的實測地氣結(jié)果作對比研究，發(fā)現(xiàn)除了Mn、Cu、Zn、Ag、Cd等九種元素，地氣測量中Li、Mo和部分稀土元素與Zn、Pb有較好的相關(guān)性且趨于共同富集。Sr、Ag、U、Au等元素被地氣捕獲的含量相對較少，也與Zn、Pb有一定相關(guān)性，存在共同富集趨勢。研究的另一個重要發(fā)現(xiàn)，不是所有的伴生元素（鉛鋅礦）都會在礦體上方出現(xiàn)地氣異常，部分元素僅為弱異常。

5.結(jié)論

地氣測量技術(shù)的遷移機制研究不僅關(guān)系到深穿透地氣測量技術(shù)的科學性，而且關(guān)系到含礦信息的有效分離與提取，有效準確指示隱伏礦床的存在性。前人通過元素模擬實驗、地氣遷移模型和遷移規(guī)律多方面的研究，已基本建立起了地氣測量技術(shù)的遷移機制，為地氣測量找尋隱伏礦床的有效性起到科學的推動作用。（作者單位：1.成都理工大學管理科學學院；2.成都理工大學地球科學學院）

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