气体检测论文流程图

一、内容概述

气体测量包括两类主要方法，即壤中气（Gas In Soil）测量和土壤气测量（Soil Gas Survey）。壤中气测量始于油气化探，20世纪30年代，德国（劳伯梅尔，1929）和苏联（索科洛夫，1933）开始用壤中气里的烃类异常进行找寻油气藏的研究。后来，这种方法扩展到金属矿探查方面（Hawkes and Webb，1962），指标扩大为Hg、CO2、Rn、He和CH4等，尤以汞气测量用得最多。但这类方法干扰因素多，观测结果波动大，限制了它的应用。20世纪60～80年代，由于测试技术的提高，发展出一套测定结合在土壤样品中气体的地球化学测量方法，被称为土壤气测量法。它通过减压、加热、溶解等手段，释放并测定土壤中吸附态、吸着态、结合态的气体，可以得到比较稳定的观测结果，提高找矿效果，在油气和金属矿化探中被广泛采用。20世纪80年代后期，地气法用气采样的形式和改进的技术，收集地下气流携带的固体物质，分析其中的元素含量，实现了气体地球化学方法的一次嬗变，扩大了应用范围，提高了应用效果。不过，传统的气体地球化学方法仍不失为重要的深部矿探测手段。下面主要介绍这方面的实例。

二、应用范围与应用实例

现就澳大利亚土壤热解气体测量（Soil Desorption Pyrolysis，SDP）进行简要介绍。

土壤吸附气热解技术测量的是土壤黏土颗粒上吸附的挥发性化合物的微量组分。研究者认为，轻烃类挥发物很容易穿过厚层岩石而迁移。这些化合物中的大部分物质能到达地表，多数消散在大气中，只有少量的气体被吸附在土壤颗粒的表面，可以采用特殊方法测定到这种深部来源的气体。众所周知，岩石不断地脱气是一种普遍的自然现象，是地质体沉积、变质并与地下水相互作用的结果；矿床和形成矿床的流体在化学性质上与其周围环境明显不同。当这种脱气作用形成的气流通过不同地质体时，可将不同组分（成矿组分）载入，造成矿床上方与区域背景气体信号之间存在某种差异。尽管这种差异很微弱，但采用一种独特的测量方法（SDP），完全可以探测到这种微弱差异的信息。

SDP技术是通过表层土壤并分析其中气体组分来实现的，理想的采样点必须满足3个条件：代表性好；土壤在最近5年内没有受到扰动，没有受到污染。每个土壤样品应该在大约1m2范围内，多点采集组合成一个组合样，以增加样品代表性。样品应收集并密封在塑料的样品袋中，不能使用布袋或者纸袋。采样前一定要尽可能地将袋中空气排出后密封。与过去采用的主动法或被动法相比，SDP技术不仅可以排除气候变化的影响，而且取样效率高，代表性能够控制，因为土壤作为天然吸附剂，捕集了相当长地质历史时期的深部信息，结果更稳定。

由于气体测量受到影响因素较多，其测量精度相对较低，直接采用含量表达结果效果不佳。因此，SDP测量结果采用比值表达。这样不仅可以消除环境影响的噪音，而且可以过滤断裂上方的渗出异常，强化矿化体或目标体异常。因此，SDP测量采用了一种特殊方法来处理数据，即总量（SDP Sum）与计数（SDP Count），以更好地表达多指标的综合地球化学信息。

1.智利Spence铜矿

该矿床为一斑岩型铜矿床，位于智利北方的安托法加斯塔东北120km处，海拔1700m，气候干旱。Spence矿床掩埋在地下40～100m富含盐地下水的运积砂砾岩中。矿床具有经典的氧化剖面：从下到上，硫化物→氧化硫化物→淋滤铁帽。

土壤气体地球化学测量在智利Spence斑岩铜矿能够很好地指示出深部隐伏矿体。SDP总量较好地指示浅层氧化矿体分布，异常位置和范围与氧化带范围完全对应。东边的异常强峰值可能受到近地表物质的影响所致，这些物质包括烃、卤素、二氧化碳等一套气体物质。Spence矿床最终是通过系统的反循环浅钻工程发现的。虽然新的地球物理和地球化学方法不能代替钻探，但是这些技术相对费用低、快速，因此，对于更快速地准确地确定钻孔位置有很大帮助，另外，这些技术的应用，可大大减少隐伏矿勘查的成本。

2.澳大利亚Osborne铜金矿

该矿位于澳大利亚Isa Block Eastern Succession山的南端，为铜金矿床，围岩为中元古代的石英岩和铁石，岩层被30～40m厚的中生代沉积物所覆盖。矿区的西部和北部是含硫化物的薄层硅质矿带，并带有磁铁矿-黄铁矿这些与铁石有关的蚀变。东部主矿体是高品位、富含磁黄铁矿的硅质矿体。矿体覆盖层总厚度在东边约300m。

SDP土壤调查点位分布如图1所示。采样间距不规则，背景区为100m，接近矿化和在矿化上方分别为50m和25m。气体测量结果采用斯潘赛床的标准模板处理，在Osborne矿床也得到良好的异常显示，说明在干旱地区，SDP技术具有较强勘查铜金矿床的能力。

图1 利用普通模式对Osborne矿床上的SDP调查的数据处理

SDP技术除了在上述干旱地区应用有效外，在温带气候条件下应用也获得了成功。尤其是在加拿大北极地区，SDP技术被成功地用于金刚石的勘探。

据BHP Billiton公司公开资料，使用SDP技术，结合选择性提取技术，将不含矿的金伯利岩与含金刚石的金伯利岩区分开的成功率达到80%。

三、资料来源

崔熙琳，汪明启，唐金荣.2009.金属矿气体地球化学测量技术新进展.物探与化探，02：135～139

唐金荣，杨忠芳，汪明启等.2004.地气测量方法研究及应用.物探与化探，03：193～198

汪明启.2005.从勘查地球化学到应用地球化学——第21届国际勘查地球化学会议综述.物探与化探，02：96～100

汪明启.2005.国际勘查地球化学现状和发展趋势——第21届勘查地球化学国际会议介绍.地球科学进展，04：477～478

汪明启.2006.从第一届国际应用地球化学会议看国际应用地球化学现状和发展趋势.地球科学进展，01：83～84

吴俊华，袁承先，赵赣.2010.隐伏矿体的预测理论、探测方法及发展现状.地质找矿论丛，03：188～195

张祥年，汪明启，高玉岩等.2007.地气勘查方法研究现状与存在的主要问题.科技咨询导报，21：71

Forrest M.2006.Completely buried.Material world

Kristiansson K，Malmqvist L.1987.Trace elements in Geogas and their relation to bedrock composition.Geoexploration，24：517

Kristiansson K，Malmqvist L，Persson W.1990.Geogas prospecting：A new tool in the search for concealed mineralizations.Endeavour：New Series，（1）：28

SDP Pty Ltd.2008.Soil Desorption Pyrolys is⁃A new tool for exploration in covered terranes.［ EB/OL］