羅芳 李月林 魏江龍

摘 要：針對地氣測量中，地球氣遷移機(jī)制不僅關(guān)系到該技術(shù)的科學(xué)性，而且關(guān)系到含礦信息的有效分離與提取，進(jìn)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(xué)者均提出了不同模式的遷移機(jī)制。通過對遷移機(jī)制模型方法的匯總，探討了機(jī)制模型的研究進(jìn)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(xué)依據(jù)，為我國危機(jī)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(jī)制

1.前言

早在上世紀(jì)80年代初，瑞典波立登礦業(yè)（Boliden Mineral）公司就和隆德（Lund）大學(xué)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(jī)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(rèn)可（童純菡等，1992；王學(xué)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(xué)者先后證實（Cao Jianjin et al.，2009；王學(xué)求等，2011）。但是針對地氣的遷移機(jī)制，謝學(xué)錦、王學(xué)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(xué)性，而且關(guān)系到含礦信息的有效分離與提取，有效準(zhǔn)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(jìn)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(xué)求等學(xué)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(xué)求2011）。

3.地氣遷移模型

Cameron等（2004）提出3種地氣流的形成機(jī)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(jī)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(xué)求認(rèn)為地球氣的主要來自與大氣交換的氣體、當(dāng)?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(xué)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(yùn)動的場所。當(dāng)?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(jìn)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(jī)制研究不僅關(guān)系到深穿透地氣測量技術(shù)的科學(xué)性，而且關(guān)系到含礦信息的有效分離與提取，有效準(zhǔn)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(jī)制，為地氣測量找尋隱伏礦床的有效性起到科學(xué)的推動作用。（作者單位：1.成都理工大學(xué)管理科學(xué)學(xué)院；2.成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

[1] K.kristiansson，L.Malmqvist，1987.Trace elements in the geogas and their relation to bedrockcompositon.Geoexploration，24：517-534.

[2] 劉應(yīng)漢，任天祥，等.，1995.隱伏礦區(qū)地氣測量試驗及效果[J]有色金屬礦產(chǎn)與勘查，4（6）.

[3] 高玉巖，2007.利用鉛同位素研究金屬礦床地氣物質(zhì)來源：甘肅蛟龍掌鉛鋅礦床研究實例[J]地球化學(xué)4（36）.

[4] 郭偉，賴萬昌，葛良全，2007.地氣測量方法的發(fā)展歷程及相關(guān)問題[J]廣東微量元素科學(xué)，14（2）.

[5] 汪明啟，高玉巖，等.，2006.地氣測量在北祁連盆地地區(qū)找礦突破及其意義[J]物探與化探，30（1）.

[6] 王學(xué)求，2005.深穿透地球化學(xué)遷移模型[J]地質(zhì)通報，24（10～11）.

[7] 周四春，劉曉輝，童純菡，胡波，2014.地氣測量技術(shù)及在隱伏找礦中的應(yīng)用研究[J]地質(zhì)學(xué)報，88（4）.

[8] 劉應(yīng)漢，孔牧，等，2003.納米物質(zhì)測量的液態(tài)捕集劑研究[J]物探與化探，27（6）.

[9] 唐楨，周四春，萬志雄，2012.坪寶地區(qū)鉛鋅礦地氣元素遷移規(guī)律研究[J]現(xiàn)代礦業(yè)，No.522.

[10] 劉曉輝，周四春，等，2012.提高地氣探測靈敏度的方法[J]物探與化探，36（6）.

[11] 徐興旺，蔡新平，2000.隱伏礦床預(yù)測理論與方法的研究進(jìn)展[J]地球科學(xué)進(jìn)展，15（1）.