西藏谷露高溫地?zé)崽锕繙y(cè)量方法應(yīng)用及試驗(yàn)研究

宋 亮,謝迎春,程紀(jì)星,朱萬鋒,吳國東,王東升,李 玲,李 斌

（1.核工業(yè)北京地質(zhì)研究院，中核集團(tuán)地?zé)峥辈榧夹g(shù)研究中心，鈾資源勘查與評(píng)價(jià)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.中核坤華能源發(fā)展有限公司，杭州 311100）

地?zé)崽锱c汞的關(guān)系極為密切，特別是高溫地?zé)嵯到y(tǒng)，均有明顯的汞異常反映。地?zé)崽镏泄幕瘜W(xué)性質(zhì)使它易于以自然汞和其他汞化合物的形式賦存于多種金屬元素的硫化物中或者伴隨其他揮發(fā)性組分?jǐn)U散、滲透到巖石、礦物的裂隙或包體中，長期作用下在地表形成較寬闊的原生分布暈。在表生地球化學(xué)條件下，汞形成的異常往往與地?zé)崽餆醿?chǔ)上升通道關(guān)系密切，大量資料表明，土壤汞異?？捎糜谌Χǖ?zé)崽锏姆秶?］。汞具有很強(qiáng)的揮發(fā)性，是遠(yuǎn)程遷移元素，可以穿透巖層和土層并最終吸附于表生土壤介質(zhì)中，在地球深部排氣作用條件下能夠以氣態(tài)形式遷移并形成氣暈［2］。形成的汞氣暈往往是受到高溫水熱作用活化遷移的原生暈或賦存殘留的次生暈，被熱田上方圍巖及土壤吸附（吸收），存在于土壤和巖石的孔隙與裂隙內(nèi)。

汞量測(cè)量是一種利用加熱、釋放和測(cè)量土壤中賦存相態(tài)汞含量并提取異常的地球化學(xué)原理，來達(dá)到尋找隱伏熱異常的目的。通過在谷露地?zé)崽镩_展土壤汞量測(cè)量方法研究，分析其異常分布特征與熱源形成規(guī)律間的關(guān)系。根據(jù)土壤樣的取樣深度，樣品粒度不同，結(jié)合測(cè)試過程中樣品重量、載氣流量、測(cè)試時(shí)間、標(biāo)樣狀態(tài)、脫汞溫度均對(duì)汞測(cè)量形成的不同影響因素，對(duì)其進(jìn)行測(cè)量研究，確定上述各種條件中的最佳測(cè)試效果。同時(shí)，選取一條已知剖面進(jìn)行取樣分析，驗(yàn)證方法有效性。

土壤汞量測(cè)量的特點(diǎn)是在運(yùn)積層覆蓋的地區(qū)仍能發(fā)現(xiàn)異常［3］。由于谷露地?zé)崽锏臄嘞菖璧刂杏写罅康谒南颠\(yùn)積層覆蓋，且厚度較大，根據(jù)不同存在形式和不同相態(tài)的汞可以在運(yùn)積層中形成吸附、貯存和游離汞氣暈的特點(diǎn)，通過尋找異常形成規(guī)律來預(yù)測(cè)深部熱異常，并結(jié)合地質(zhì)、物探等方法進(jìn)行綜合解譯。目的是研究中高溫地?zé)崽镉绕涫菧\表運(yùn)積物覆蓋區(qū)尋找隱伏熱異常的可行性，進(jìn)一步改進(jìn)汞量測(cè)量的技術(shù)，使之推廣應(yīng)用。

1 研究區(qū)概況

谷露地?zé)崽镂挥谀乔泄嚷杜璧刂胁?，屬于那曲市色尼區(qū)古露鎮(zhèn)轄區(qū)，東距青藏鐵路約2 km。古露鎮(zhèn)北距那曲市約95 km，南距當(dāng)雄縣約75 km，距離拉薩市約270 km，交通比較方便，靠近青藏公路（109國道）和青藏鐵路。本區(qū)地貌上表現(xiàn)為沖洪積河谷與高原夷平面相間分布的特征，海拔在4675～6100 m之間。區(qū)內(nèi)主要有桑曲河和給秀淌河兩條常年性河流，與其他季節(jié)性支流在盆地南端匯合，流向東南方向，最終匯入熱振藏布河，屬于拉薩河水系，北部支流向北匯入那曲河，屬于怒江水系。氣候?qū)侔敫珊蹈咴蜌夂?，主要特點(diǎn)是氣溫低、日照長，晝夜溫差大，多風(fēng)少雨，局部地方為風(fēng)蝕地貌。本區(qū)雨季為每年的6月至9月，年平均氣溫為-2℃，最高為22℃，最低-38℃，年平均氣壓為587 hPa，年降水量約為400 mm，年蒸發(fā)總量約為1500 mm。

谷露地?zé)崽锼幍哪乔崮镜責(zé)釒挥诋?dāng)雄—羊八井—多慶錯(cuò)活動(dòng)構(gòu)造帶的中段，其北部為班公湖—怒江深大斷裂帶，南部為雅魯藏布江深大斷裂帶。由于念青唐古拉南緣斷裂在九子拉附近被近SN向的九子拉—桑雄斷裂所交截，而在羊八井附近被SN向的吉達(dá)果—尼木斷裂交截，故它們?cè)诳傮w上呈NE向展布（圖1）。

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及研究區(qū)位置示意圖Fig.1 Sketch map of regional geological structure and study area location

近SN向或NNE向延伸的谷露盆地是上新世至早更新世強(qiáng)烈活動(dòng)構(gòu)造形成的地塹型裂谷，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造、褶皺及新構(gòu)造較為發(fā)育。區(qū)內(nèi)的九子拉—谷露—桑雄斷裂為一組近SN向或NNE向斷裂構(gòu)造貫穿北區(qū)，且向南北兩側(cè)有不同程度的延伸，東西方向各有一條高角度正斷裂，均向谷地內(nèi)傾斜，屬于張性斷裂，形成了斷陷盆地的邊界。沿主斷裂發(fā)育一系列次級(jí)斷裂構(gòu)造，控制了谷地的形成和發(fā)展，熱田區(qū)內(nèi)斷裂極為發(fā)育，主要發(fā)育有SN向、EW向、NW-SE向和少量NE向4組斷裂，以SN向斷裂為主。

SN向斷裂為區(qū)域性斷裂，其形成時(shí)間較早，伴隨了整個(gè)谷露盆地的形成與演化，具有多期、長期活動(dòng)的特征。斷裂以張性為主，局部表現(xiàn)出弱的扭性，規(guī)模大，延伸遠(yuǎn)，切割深，是區(qū)內(nèi)的主要斷裂，構(gòu)造形跡比較明顯，在地貌上有保存完好的斷層三角面及地形突變等現(xiàn)象。上盤（東盤）相對(duì)下降形成斷陷盆地，覆蓋了大量的第四系沉積，下盤（西盤）相對(duì)上升，由花崗巖和砂質(zhì)板巖組成，沿?cái)鄬悠扑閹в袦厝?、泉群出露及大量的泉華分布。巖漿活動(dòng)則主要為酸性花崗巖侵入活動(dòng)，并有小規(guī)模的中酸性火山巖活動(dòng)。

2 樣品采集及分析方法

2.1 樣品采集

野外樣品采集過程中選擇適宜的采樣層位及粒度是方法是否取得成功的關(guān)鍵。由于土壤發(fā)育程度不一，殘坡積物地段黏土層發(fā)育存在差異，且某些地段時(shí)有缺失，在進(jìn)行層位試驗(yàn)后統(tǒng)一確定采樣介質(zhì)并取三樣坑組合樣（不少于500 g）（圖2），將采集到的土壤樣品經(jīng)風(fēng)干后充分混勻，用四分法縮分至約100 g。再次進(jìn)行風(fēng)干，除去樣品中的礫石和動(dòng)植物殘?bào)w等異物，用尼龍篩篩選不少于5 g樣品，混勻后裝瓶備用。

圖2 剖面測(cè)量土壤采樣現(xiàn)場(chǎng)Fig.2 Soil sampling site for profile survey

2.2 實(shí)驗(yàn)分析方法

由于每種汞化合物釋汞的起始溫度、峰值溫度、終結(jié)溫度形成的分解曲線是相互交叉和重疊的，因此，在每一溫度下測(cè)量的汞量僅是某一相態(tài)汞為主，同時(shí)包含其他相態(tài)汞量之和，并非單純某一相態(tài)的汞，因此，不同熱釋溫條件下，熱解釋放汞的含量會(huì)有所不同。例如100℃熱釋汞以吸附態(tài)的自然汞為主，稱吸附態(tài)汞；200℃熱釋汞以氯化亞汞、氯化高汞為主，稱為低溫?zé)後尮?50℃以硫化汞為主，稱為硫化物相態(tài)汞；500℃以氧化汞、硫酸汞（包括部分礦物晶格中汞）為主稱為中溫?zé)後尮?00℃的是各種礦物晶格中汞，稱為高溫?zé)後尮?］。

此次測(cè)量采用Lumex RA-915M型測(cè)汞儀對(duì)土壤中含汞量進(jìn)行直接測(cè)定，不需任何試劑，不需樣品前處理，同時(shí)還具有快捷、準(zhǔn)確、檢出限低等特點(diǎn)。

開啟儀器預(yù)熱20～30 min，待測(cè)量基線平穩(wěn)后，稱取適量土壤樣品通過石英舟插入熱解裝置，汞通過儀器熱處理單元進(jìn)行充分燃燒分解，熱解產(chǎn)生的氣態(tài)汞再由載氣（空氣）引入RA-915M分析儀進(jìn)行檢測(cè)。由于汞原子蒸氣對(duì)波長253.7 nm紫外光具有強(qiáng)烈的吸收作用，汞蒸氣量與吸收峰峰面積在一定范圍內(nèi)成正比關(guān)系［5］。根據(jù)測(cè)定的吸光度峰面積值和樣品質(zhì)量，即可求得樣品中汞的含量［6］。具體計(jì)算公式和測(cè)定步驟如下：

式中：c—樣品中總汞濃度，10-9；n—依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線測(cè)得的汞含量，ng；m—稱樣量，g。

136件實(shí)測(cè)剖面樣品的分析測(cè)定條件：氣體流速0.2 L·s-1，熱處理溫度680～740℃，每件樣品檢測(cè)時(shí)間1～2 min。

3 質(zhì)量評(píng)價(jià)

3.1 采樣質(zhì)量

此次測(cè)量共完成土壤熱釋汞測(cè)量樣品301件，其中檢查測(cè)量樣品35件，占樣品總數(shù)的11.6%。重復(fù)樣品與基本樣品一同加工，統(tǒng)一編號(hào)裝瓶送實(shí)驗(yàn)室分析。在獲取基本樣品分析數(shù)據(jù)后，對(duì)重復(fù)樣品進(jìn)行分析及重復(fù)性檢驗(yàn)，計(jì)算基本取樣分析汞含量數(shù)據(jù)A與重復(fù)采樣分析汞含量數(shù)據(jù)B之間的相對(duì)偏差，得出相對(duì)偏差允許限R E。其公式為：R E=|A-B|/（A+B）×100%，相對(duì)偏差計(jì)算結(jié)果R E≤20%，合格率為95%，顯示采樣質(zhì)量真實(shí)可靠，且符合規(guī)范要求。

3.2 分析質(zhì)量

開始測(cè)量工作前，需連續(xù)測(cè)定潔凈空氣10次，以大于2倍空白的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率，計(jì)算汞元素檢出限為0.02×10-9，選取2個(gè)實(shí)際土壤樣品，分別進(jìn)行5個(gè)平行測(cè)定，計(jì)算相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。每次測(cè)試前，使用標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品［8］（GSS-5）對(duì)RA-915M熱釋汞分析儀穩(wěn)定性進(jìn)行校準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)樣品汞含量為290×10-9。繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好，其相關(guān)性系數(shù)均大于0.99。相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%，表明儀器性能良好，工作正常。統(tǒng)計(jì)每次測(cè)量前早晚校準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果如圖3所示，此臺(tái)分析儀早晚標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量校準(zhǔn)曲線與標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品（GSS-5）標(biāo)準(zhǔn)值相對(duì)誤差均在±5%之內(nèi)，測(cè)量所得數(shù)據(jù)穩(wěn)定、合格。

圖3 RA-915M熱釋汞分析儀穩(wěn)定性校準(zhǔn)曲線圖Fig.3 Stability calibration curve of RA-915M thermo-mercury analyzer

樣品的分析測(cè)試數(shù)據(jù)報(bào)出率為100%，按照測(cè)量樣品總數(shù)的3%～5%開展樣品的重復(fù)性檢查測(cè)量，重復(fù)性測(cè)量的合格率為98%，熱釋汞測(cè)量的重現(xiàn)性均較好，所測(cè)樣品數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，符合相關(guān)規(guī)范要求。

4 影響因素分析

4.1 汞異常形成來源及特征

汞為親銅元素，易于從各種化合物中還原出來而生成自然汞。在內(nèi)生地球化學(xué)環(huán)境中，與其他親銅元素，諸如Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Cd、In、Ga、Ge、Tl和Re，以及As、Sb、Bi、S、Se和Te等一起富含于熱液中。又由于汞的沸點(diǎn)和升華點(diǎn)很低，決定了汞在熱液中具有很高蒸氣壓力［9］。因此，溫度條件越高，遷移能力越強(qiáng)，在表生地球化學(xué)環(huán)境中，易溶于中酸性水中遷移。物理風(fēng)化和生物風(fēng)化作用條件下形成的各種成因的游離汞，由于易揮發(fā)呈汞蒸氣以及由于汞蒸氣有強(qiáng)大的穿透能力，可沿構(gòu)造裂隙和巖石孔隙向地表擴(kuò)散遷移。汞在運(yùn)積層擴(kuò)散時(shí)，疏松沉積物通過吸收、吸附和化學(xué)吸收，吸留和游離態(tài)等形式。將汞從氣體和溶液中截留下來，形成吸收汞，游離汞氣暈［10］。在這種接力傳遞的地質(zhì)作用條件下，汞蒸氣能夠從溶液中不斷逸出而擴(kuò)散到圍巖、覆蓋層及大氣中。所以，汞量測(cè)量在尋找隱伏熱儲(chǔ)層和斷裂構(gòu)造方面，具有明顯優(yōu)越性和獨(dú)特性。

汞在自然界中的分布量很小，它在地殼中的豐度約為50×10-9，土壤中含汞量通常低于100×10-9［11-12］。西藏地區(qū)土壤含汞量的平均值為18×10-9。為突顯谷露熱田汞元素的地球化學(xué)特征差異，以地球化學(xué)特征參數(shù)（包括元素含量最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)離差、方差和襯值）來進(jìn)行對(duì)比，是反映地?zé)崽餆嵩串惓Ｐ畔⒌闹匾獦?biāo)志。表1所示為谷露地?zé)崽锖脱虬司責(zé)崽锿寥辣尘皡^(qū)和異常區(qū)汞元素的特征參數(shù)對(duì)比。由數(shù)據(jù)可見，背景區(qū)采集的土壤樣品汞含量的變化范圍及特征參數(shù)差別不大，而異常區(qū)往往是熱異常、熱水作用和蝕變作用強(qiáng)烈的地區(qū)，含量變化范圍及特征參數(shù)相較于背景區(qū)成倍數(shù)提高，谷露地?zé)崽锖脱虬司責(zé)崽锞哂泄恳r度較高的特征，是深部熱流體在經(jīng)混合水巖共同作用后形成的熱水隨斷裂構(gòu)造通道上升并進(jìn)一步遷移擴(kuò)散至地表后，沉淀所形成的富集型異常。

表1 谷露地?zé)崽锿寥拦靥卣鲄?shù)對(duì)比表Table 1 Comparison of soil mercury characteristic parameters in Gulu geothermal field

高含量富集和高異常襯度也說明其來源于深部，未受到地表水混合作用的影響，指示存在地?zé)岙惓?，推斷深部可能存在高溫?zé)醿?chǔ)。同時(shí)，對(duì)谷露地?zé)崽锿寥拦卣鲄?shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如表2所示。

結(jié)合特征參數(shù)統(tǒng)計(jì)表（表2），谷露地?zé)崽锂惓^(qū)土壤汞含量最大值達(dá)到了1143.7×10-9。而背景區(qū)的土壤汞含量最大值則為28.9×10-9，背景值與異常值的比值平均值為0.219；異常襯度高，說明汞異常由深部熱水引起，同時(shí)也對(duì)其具有明顯指示作用。

表2 谷露地?zé)崽锿寥拦厍蚧瘜W(xué)特征參數(shù)表Table 2 Geochemical characteristics of soil mercury in Gulu geothermal field

4.2 取樣深度影響

為確定取樣深度對(duì)土壤汞含量的影響，選取研究區(qū)范圍內(nèi)第四系覆蓋區(qū)（GL-1）和殘坡積部位（WQ-1）分別開展層位試驗(yàn)（圖4）。土壤具有分層結(jié)構(gòu)，不同層的空隙、結(jié)構(gòu)、礦物組分和元素含量互有區(qū)別，所在不同的土層取樣就會(huì)得到不同的結(jié)果。如何選取合適的采樣深度需要考慮汞元素的地球化學(xué)性質(zhì)。在本次取樣深度的樣品測(cè)試中，汞量均表現(xiàn)為A層、B層釋汞量相對(duì)最高，C層釋汞量則大大減少，總體呈現(xiàn)由高到低的趨勢(shì)［13］。

圖4 不同深度土壤樣品中熱釋汞含量變化圖Fig.4 Variation of thermally released mercury in soil samples at different depths

根據(jù)土壤氧化還原電位的狀況，吸附性強(qiáng)的高價(jià)氧化物均分布于土壤的表層或在強(qiáng)淋濾土壤中。在深層土壤中，它們則是呈低價(jià)態(tài)，當(dāng)其不水解時(shí)對(duì)汞及其他離子沒有明顯吸附作用。地表土壤有機(jī)質(zhì)和泉華中SO42-的存在使土壤對(duì)汞的固定率增加，尤其是在地表這種影響更為明顯，使得地表土壤對(duì)Hg2+、Hg0的吸附量增大［14］。因此，在采樣中選擇A層下部細(xì)粒土壤作為采樣目標(biāo)層，既能確保采集樣品粒度統(tǒng)一，又能夠保留汞高含量異常，盡可能地避開地表各種因素的干擾。

4.3 樣品粒度影響

將野外采集樣品以自然粒度分別過篩得到-80、-120、-160和-200目四種不同粒度的樣品，選取500℃的溫度分別進(jìn)行測(cè)試。由圖5可見，隨樣品粒度的加大，釋汞量減少，背景值和異常下線為下降趨勢(shì)。

圖5 不同粒度土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品中熱釋汞含量變化圖Fig.5 Variation of thermally released mercury in standard soil samples of different grain sizes

在4種不同粒度的土壤樣品中，從-80目粒度開始，熱釋汞含量隨著粒度變細(xì)而逐漸升高，但熱釋汞含量變化不大，沒有大幅度的增高或降低趨勢(shì)。綜合分析深度和粒度試驗(yàn)結(jié)果，由于腐殖質(zhì)和黏土礦物膠體對(duì)汞的吸附能力都很強(qiáng)，在土壤中腐殖酸從水溶液中固定的Hg2+一般難以用其他元素置換出來，大部分汞固定于土壤的細(xì)粒部分。另外，土壤吸附汞的能力與自身顆粒級(jí)的表面積有關(guān)，粒級(jí)越小吸附汞量越高。因此，粒度越小的土壤樣釋汞量越大，在測(cè)量土壤汞時(shí)應(yīng)使用細(xì)粒樣品。在考慮工作效率以及高原地區(qū)采樣特殊性的基礎(chǔ)上，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，選擇A層下部-200目細(xì)粒土壤作為合適的采樣粒度。

4.4 樣品分析重量影響

分別選取高溫800℃和低溫300℃的不同條件下，對(duì)同一標(biāo)準(zhǔn)樣品做不同重量的測(cè)試（表3）。

表3 高溫和低溫狀態(tài)下樣品重量對(duì)測(cè)試的影響Table 3 The infection of sample weight on the test at high and low temperatures

除個(gè)別樣品外，在高溫測(cè)試時(shí)，釋汞量隨樣量增加而減少，在低溫測(cè)試時(shí)，釋汞量與樣量的關(guān)系不甚明顯，釋放速度緩慢、時(shí)間成倍增長。而在高溫測(cè)試過程中，石英舟底部樣品受熱溫度高，釋汞快，如果樣量太大，則石英舟上部樣品溫度達(dá)不到測(cè)試溫度，且對(duì)下部汞釋放形成了屏蔽作用，致使整體釋汞量降低［15］。而樣量過少又會(huì)加大因樣品不均而產(chǎn)生的誤差，因此高溫測(cè)試時(shí)應(yīng)選擇70～80 mg樣重較為合適，盡量不超過100 mg為適宜。

4.5 載氣流量及測(cè)量時(shí)間影響

不同狀態(tài)的汞的釋放溫度亦各不相同。樣品中可能同時(shí)存在低溫、中溫、高溫等不同熱態(tài)的汞，在載氣流量相同的情況下，高溫測(cè)試得到的是多種熱態(tài)的混合汞，也能最直接地指示熱異常，而測(cè)量溫度越低，其釋放的汞相態(tài)種類越少，因得到的汞異常的疊加值越少。選取高、中、低3個(gè)溫度段測(cè)試在不同載氣流量0.2、0.3和0.4 L·s-1狀態(tài)的同一樣品的釋汞量，每種載氣流量測(cè)試3個(gè)樣品，取平均值，如表4所示。

表4 不同溫度下載氣流量對(duì)釋汞量的影響Table 4 The effect of loading air flow mount on mercury release at different temperatures

同一樣品，在同一溫度下，釋汞量與載氣流量成反比。選擇適當(dāng)?shù)妮d氣流量可使測(cè)量數(shù)據(jù)更為精確。載氣流量與釋汞量關(guān)系見圖6。

圖6 不同載氣流量、溫度條件下釋汞量與測(cè)量時(shí)間的關(guān)系對(duì)比圖Fig.6 Comparison of relationship between mercury release and measurement time under different carrier gas flows and temperature conditions

由圖6可見，在同一溫度下，隨載氣流量的增加，汞釋放時(shí)間減少，800℃時(shí)，0.2 L·s-1載氣流量測(cè)試時(shí)，汞的起始釋出時(shí)間在開始測(cè)試后的3 s，0.3 L·s-1載氣流量測(cè)試時(shí)，汞的起始釋出時(shí)間在開始測(cè)試后的1.5 s，0.4 L·s-1載氣流量測(cè)試時(shí)，汞的起始釋出時(shí)間在開始測(cè)試后的0.5 s，0.5 L·s-1載氣流量測(cè)試時(shí)，由于載氣流量過大，致使在儀器還沒有開始測(cè)試時(shí)汞便已經(jīng)被抽入測(cè)汞室，使儀器測(cè)量初始值不為零，曲線出現(xiàn)負(fù)值，這是造成汞量減少的主要原因。隨載氣量的增加，峰值濃度下降趨勢(shì)明顯。500和300℃測(cè)試曲線表明同樣的特征。因此，在800℃高溫測(cè)試時(shí)，應(yīng)選擇0.2 L·s-1載氣流量，低溫測(cè)試時(shí)，應(yīng)選用0.2～0.3 L·s-1載氣流量進(jìn)行測(cè)試。

4.6 標(biāo)樣測(cè)試分析

在每次測(cè)試開始時(shí)都應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定，同一標(biāo)樣在不同溫度時(shí)是否可以用同一數(shù)值標(biāo)定存在不確定性［16］。此次分析試驗(yàn)過程中，首先在800℃進(jìn)行汞量標(biāo)定，然后使?fàn)t溫逐漸下降至600℃，每下降一個(gè)溫度段（100℃），對(duì)標(biāo)樣進(jìn)行一次測(cè)試。由表5可見，溫度下降對(duì)標(biāo)樣的釋汞峰值濃度影響很大，但對(duì)積分濃度影響不超過10%，因此利用標(biāo)樣積分濃度進(jìn)行標(biāo)定是準(zhǔn)確可行的。同一樣品，在相同載氣流量的情況下，釋汞量與溫度成正比。

表5 標(biāo)準(zhǔn)樣品在不同溫度下的釋汞量對(duì)比表Table 5 Comparison of released mercury of standard samples at different temperatures

5 實(shí)測(cè)剖面結(jié)果

5.1 剖面樣品采集

剖面測(cè)量的土壤樣品采集比例尺均為1：10000，點(diǎn)距50 m，測(cè)線走向?yàn)镋W向，垂直于主要斷裂構(gòu)造的展布方向，剖面線和取樣點(diǎn)均穿過谷露地?zé)崽锏牡乇頍犸@示區(qū)。野外采用手持GPS定位，在設(shè)計(jì)點(diǎn)附近選擇土壤發(fā)育完善、無人為污染處，采集深度約20 cm，在1～2 m范圍內(nèi)取組合樣，樣品重量不少于1 kg。重復(fù)樣品沿測(cè)線在采樣點(diǎn)附近重新采集，其數(shù)量不少于總采樣量的5%，均勻分布于測(cè)線上，實(shí)際采樣位置如圖7所示。

圖7 谷露地?zé)崽飳?shí)測(cè)剖面取樣位置圖Fig.7 Sampling location of measured section in Gulu geothermal field

5.2 實(shí)測(cè)結(jié)果

采用逐步剔除法（M±2S）確定了背景值為13×10-9，異常下限為24×10-9。由兩條剖面的測(cè)量結(jié)果（圖8）可見，異常規(guī)模不大，但存在較大襯度的高值汞含量異常，具有強(qiáng)烈富集特征。兩條剖面汞含量的分布基本不受不同巖性的影響，不同巖石性質(zhì)（沉積巖）和不同土壤性質(zhì)，雖然對(duì)土壤吸附汞的背景含量都有影響，但實(shí)測(cè)結(jié)果中，汞含量高達(dá)數(shù)十倍的襯度足以讓其忽略不計(jì)，也并未造成較大差異。由于深大斷裂是幔源物質(zhì)上侵和地球釋熱、脫氣的主要通道，各種構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生的裂隙帶和高滲透帶是熱液、熱氣流和金屬氣體遷移的通道，同時(shí)又是礦質(zhì)組分沉淀和堆積的場(chǎng)所。斷裂構(gòu)造的間斷性活動(dòng)，既能把巨大的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為熱能，熱流體受到加熱作用，使斷層面附近的易揮發(fā)組分活化，巖石破碎，表面積急劇增大，加速了巖石的物理和化學(xué)作用，使斷裂帶附近的釋汞速度加快，并遷移上升至地表與地表的含硫泉華一同沉淀析出，在周圍形成高含量異常，異常的形成與否存在熱的密切相關(guān)。

圖8 L1、L2線熱釋汞剖面測(cè)量結(jié)果Fig.8 Measured results profile of thermal release mercury of L1 and L2

由測(cè)量結(jié)果可見，汞的高值異常均分布于地表熱泉出露及斷裂構(gòu)造上方，L1采集土壤汞含量的最大峰值出現(xiàn)在熱泉正上方，L2線剖面朝熱水的排泄方向（EW向）有鋸齒狀弱異常出現(xiàn)，遠(yuǎn)離熱泉，汞含量急劇下降至背景含量。由于研究區(qū)內(nèi)第四系地層覆蓋范圍大，北厚南薄，東厚西薄，深度在200～400 m不等，推斷地表汞含量高值異常形成常與隱伏導(dǎo)熱構(gòu)造通道的導(dǎo)通存在明顯相關(guān)性，含有大量微量元素的熱水通過斷裂構(gòu)造的導(dǎo)通作用上升至地表第四系地層進(jìn)而形成第四系熱儲(chǔ)，汞的化合物在后期受到水化學(xué)作用而大量沉淀形成了累積異常，異常往往分布在熱水作用明顯的泉華蓋及周邊范圍，較為連續(xù)，表現(xiàn)為熱儲(chǔ)上方的土壤汞異常襯度較大的特征，而非單點(diǎn)異常，異常展布形態(tài)與泉華蓋及熱水作用范圍吻合。兩條剖面的實(shí)際測(cè)量結(jié)果也顯示，汞含量的最大峰值也出現(xiàn)在熱泉正上方。能夠?qū)ι畈繜崴倪\(yùn)移和賦存起到較明顯指示作用。

結(jié)合物探測(cè)量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)汞含量高值異常形成與深部已知的導(dǎo)熱構(gòu)造通道FAMT-7的導(dǎo)通作用存在相關(guān)關(guān)系，由于受到西段FAMT-1、FAMT-3斷裂阻隔影響，低阻異常并不連續(xù)，東段FAMT-11為谷露斷陷盆地邊緣斷裂，低阻體的展布明顯受到FAMT-1、FAMT-3、FAMT-5和FAMT-11推測(cè)斷裂的影響而范圍逐漸減小，且推測(cè)斷裂的上方，汞異常均為低值異常，說明這些斷裂并沒有對(duì)深部的熱源進(jìn)行導(dǎo)通，淺部也不存在大量水熱活動(dòng)參與其中。進(jìn)而反映斷裂構(gòu)造既能對(duì)熱儲(chǔ)起到連接導(dǎo)通作用，也能產(chǎn)生阻隔作用，同時(shí)也對(duì)汞異常的形成產(chǎn)生了影響。

后對(duì)剖面測(cè)量中汞含量異常區(qū)段開展了地面異常查證工作。異常區(qū)段地表熱蝕變發(fā)育，而其他采樣位置則無明顯熱蝕變現(xiàn)象，高值強(qiáng)異常區(qū)附近地表存在大量冷、熱水泉點(diǎn)，局部可見斷裂構(gòu)造痕跡，與汞異常形成范圍一致。在L1線的強(qiáng)異常中心位置開展了鉆探查證，深部揭露到多段最高水溫達(dá)185℃的高溫?zé)崃黧w，驗(yàn)證了此方法對(duì)于淺表及深部隱伏熱儲(chǔ)層具有較好指示作用。

6 結(jié)論

1）汞量測(cè)量在覆蓋區(qū)的地?zé)豳Y源勘查勘查中是一種有效、可行的技術(shù)方法，對(duì)于隱伏斷裂及隱伏深部熱儲(chǔ)具有較好的指示作用，可作為提供該區(qū)域劃分熱儲(chǔ)范圍，定位熱源及部署鉆孔位置的有力參考依據(jù)。

2）通過對(duì)層位選擇、樣品粒度、試樣質(zhì)量、載氣流量、測(cè)試時(shí)間、標(biāo)樣選定及熱釋溫度選擇等影響因素的研究，提出適合谷露地?zé)崽锕繙y(cè)量方法的最佳采集條件和分析測(cè)量參數(shù)，增加了定位隱伏熱異常的準(zhǔn)確性，汞元素可作為該區(qū)域地?zé)峥辈榈牡厍蚧瘜W(xué)標(biāo)志元素。

3）根據(jù)剖面測(cè)量結(jié)果的分布特征顯示出，汞異常與斷裂構(gòu)造及熱水上升通道關(guān)系密切，一定程度受斷裂構(gòu)造的影響，汞沿裂隙帶上升運(yùn)移形成的部分異常值更高。