專利名稱：效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于地球物理勘查領(lǐng)域，涉及一種快速采集地殼深部遷移到地表的地氣物質(zhì)來勘探隱伏金屬礦和隱伏地質(zhì)構(gòu)造的效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
地氣測(cè)量是一種通過收集并分析地下上升氣流攜帶的深部物質(zhì)來找深部隱伏礦和隱伏構(gòu)造的新方法。目前，地氣測(cè)量方法分為積累式測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)煞N。前者是在地下埋置固體捕集器(如高分子材料、附有碳膜的鑰網(wǎng)、聚酯膜等)，長時(shí)間收集地氣物質(zhì)，然后用中子活化等方法分析地氣物質(zhì)的元素成分，或利用透射電子顯微鏡分析地氣微粒礦物成分、 粒度、形狀等特征[1 4]。后者是利用氣泵在地表覆蓋層抽氣，用液態(tài)或固體捕集劑收集地氣物質(zhì)，用化學(xué)分析方法進(jìn)行元素成分分析[5]。根據(jù)收集到的地氣物質(zhì)元素組成及其空間分布規(guī)律，可以判斷隱伏礦體或隱伏構(gòu)造的特征和位置，用于地球物理勘查。積累式地氣測(cè)量需要較長的采樣時(shí)間(一般需要數(shù)十天)，工作周期長，效率不高。而且要求地氣捕集器為固態(tài)，如果要利用液態(tài)進(jìn)樣的化學(xué)分析技術(shù)來對(duì)其進(jìn)行元素成分分析，必須對(duì)捕集器進(jìn)行化學(xué)處理，操作較繁瑣。動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量通過在覆蓋層中抽氣來快速收集地氣物質(zhì)，工作周期短，但采樣效率有限，收集到的地氣物質(zhì)極少，難以準(zhǔn)確分析大部分元素的濃度。國內(nèi)外尚沒有系統(tǒng)研究提高動(dòng)態(tài)地氣采樣效率，適用快速分析手段的成果。因此，開發(fā)一種工作周期短又能兼顧采樣效率的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量方法，將提高地氣測(cè)量的工作效率、擴(kuò)大測(cè)量成果的信息量，對(duì)地氣測(cè)量的應(yīng)用有重要實(shí)際意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供一種能同時(shí)提高地氣測(cè)量的采樣效率和工作效率，獲取更多的地氣物質(zhì)成分信息的效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量方法。本發(fā)明的目的是這樣來實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量方法，該方法包括以下步驟
1)，準(zhǔn)備采樣效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置包括采樣器、干燥器、至少一個(gè)捕集器和抽氣泵，采樣器中有含進(jìn)氣口和出氣口的采樣管、采樣管上有進(jìn)氣口的一端端頭上有錐形鉆頭而另一端與出氣口相鄰處有倒圓錐體，干燥器為玻璃管狀、內(nèi)裝硅膠干燥劑而兩端裝過濾材料，起到干燥、過濾的作用，干燥器的進(jìn)氣口通過第一硅膠導(dǎo)管與采樣管上的出氣口連接，捕集器中有玻璃容器、固定在玻璃容器上的捕集導(dǎo)管一端上有進(jìn)口而有出口的另一端伸入玻璃容器中，玻璃容器上有出口，第二娃膠導(dǎo)管的一端與干燥器的出氣口連接而另一端與捕集導(dǎo)管進(jìn)口連接，抽氣泵通過第三硅膠導(dǎo)管與捕集器的出口連接;
2)，地氣測(cè)量:
①根據(jù)找礦或找構(gòu)造目標(biāo)，布置野外地氣測(cè)量剖面；
②野外采樣時(shí)，先在地表覆蓋層打采氣鉆孔，深50 80cm，然后將采樣器插入鉆孔，使采樣器上倒圓錐體堵住孔口，以阻擋地表大氣進(jìn)入采氣鉆孔；
③在捕集器中裝入液態(tài)捕集劑，連接好動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置，打開抽氣泵，使抽氣量維持在I. 5 3L/min，抽取游離于覆蓋層空隙內(nèi)的地氣物質(zhì)，液態(tài)捕集劑是由BV-III純的硝酸和超純水配置的重量百分濃度為5%的稀硝酸，每個(gè)捕集器中液態(tài)捕集劑用量為15 25ml，超純水是將水中的導(dǎo)電介質(zhì)幾乎完全去除、又將水中不離解的膠體物質(zhì)、氣體及有機(jī)物均去除至很低程度的水，電 阻率大于180MQ . cm ；
④使地氣物質(zhì)經(jīng)過干燥器干燥，再進(jìn)入捕集器被液態(tài)捕集劑俘獲，采樣時(shí)間為20 60min ；
⑤濃縮采樣后的液態(tài)捕集劑先將采樣后的液態(tài)捕集劑倒入洗凈的聚四氟乙烯燒杯中，置于電熱板上至少加熱至120°C，保 持3 — 5h，直至樣品接近蒸發(fā)干，再滴入由BV—III純的硝酸和超純水配置的重量百分濃度為5%的稀硝酸，定容至5ml ;采用多個(gè)串聯(lián)的捕集器，先要將多個(gè)捕集器中的液態(tài)捕集劑混合后再濃縮，提高地氣中所有元素的分析精度和探測(cè)靈敏度；
⑥濃縮后的捕集劑樣品用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)進(jìn)行多元素分析，獲得地氣中 Zn、Pb、Cu、Ni、U、Th、Cs、Co、Sc、Cr、Mn、Sr、Rb、Au、W、Mo、Bi、稀土元素的濃度信息；根據(jù)不同采樣點(diǎn)地氣中多元素的濃度，繪制多元素剖面圖、平面等值圖或稀土元素分配模式圖，作為成果解釋的依據(jù)，勘探隱伏金屬礦和隱伏地質(zhì)構(gòu)造。上述的2)、③步驟時(shí)，抽氣量維持在2L/min，每個(gè)捕集器中液態(tài)捕集劑用量為20ml ;2)④步驟時(shí)，采樣時(shí)間為30 min ;2)⑤步驟時(shí)，采樣后的液態(tài)捕集劑在電熱板上加熱至120°C，保持4h，采樣工作效率最好，分析準(zhǔn)確度更高。上述的動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置中的捕集器為二個(gè)，采用硅膠導(dǎo)管串聯(lián)，根據(jù)需要，捕集器也可采用三個(gè)或更多個(gè)。捕集器工作時(shí)需裝入一定量的捕集劑用來收集地氣物質(zhì)。捕集器可以在整套裝置上靈活裝卸。采樣時(shí)，既可以使用單個(gè)捕集器，也可以使用多個(gè)捕集器串聯(lián)，讓地氣物質(zhì)經(jīng)過多次捕集，以此可以調(diào)節(jié)采樣效率。抽氣泵為充電式，無需外接電源，抽氣量I 3L/min可調(diào)。與以往的地氣測(cè)量方法相比，本發(fā)明具有以下有益效果
(I)采樣效率可調(diào)，可大大提高采樣效率 通過采用多個(gè)捕集器串聯(lián)的方式，可以調(diào)節(jié)采樣效率——串聯(lián)的捕集器越多，采樣效率越高。通過在某鈾礦勘探區(qū)開展的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量實(shí)驗(yàn)顯示，當(dāng)使用雙捕集器串聯(lián)時(shí)，使地氣物質(zhì)依次經(jīng)過A、B兩個(gè)捕集器，A瓶捕集劑中大部分元素的濃度接近B瓶的2倍(具體數(shù)據(jù)見表1)，即經(jīng)過A瓶捕集劑的捕集，剩余的地氣物質(zhì)還可通過B瓶捕集劑繼續(xù)收集一部分。地氣總捕集量可以達(dá)到單瓶捕集劑的150%，即采樣效率提高了 50%。
表I某測(cè)點(diǎn)相串聯(lián)的兩份捕集劑中地氣物質(zhì)濃度
權(quán)利要求
1.效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量方法，該方法包括以下步驟 1)，準(zhǔn)備采樣效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置包括采樣器、干燥器、至少一個(gè)捕集器和抽氣泵，采樣器中有含進(jìn)氣口和出氣口的采樣管、采樣管上有進(jìn)氣口的一端端頭上有錐形鉆頭而另一端與出氣口相鄰處有倒圓錐體，干燥器為玻璃管狀、內(nèi)裝硅膠干燥劑而兩端裝過濾材料，干燥器的進(jìn)氣口通過第一硅膠導(dǎo)管與采樣管上的出氣口連 接，捕集器中有玻璃容器、固定在玻璃容器上的捕集導(dǎo)管的一端上有進(jìn)口而有出口的另一端伸入玻璃容器中，玻璃容器上有出口，第二硅膠導(dǎo)管的一端與干燥器的出氣口連接而另一端與捕集導(dǎo)管進(jìn)口連接，抽氣泵通過第三硅膠導(dǎo)管與捕集器的出口連接； 2)，地氣測(cè)量: ①根據(jù)找礦或找構(gòu)造目標(biāo)，布置野外地氣測(cè)量剖面； ②野外采樣時(shí)，先在地表覆蓋層打采氣鉆孔，深50 80cm，將采樣器插入鉆孔，使采樣器上倒圓錐體堵住孔口，以阻擋地表大氣進(jìn)入采氣鉆孔； ③在捕集器中裝入液態(tài)捕集劑，連接好動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置，打開抽氣泵，使抽氣量維持在I. 5 3L/min，抽取游離于覆蓋層空隙內(nèi)的地氣物質(zhì)，液態(tài)捕集劑是由BV-III純的硝酸和超純水配置的重量百分濃度為5%的稀硝酸，每個(gè)捕集器中液態(tài)捕集劑用量為15 25ml ； ④使地氣物質(zhì)先經(jīng)過干燥器干燥，再進(jìn)入捕集器被液態(tài)捕集劑俘獲，采樣時(shí)間為20 60min ； ⑤濃縮采樣后的液態(tài)捕集劑先將采樣后的液態(tài)捕集劑倒入洗凈的聚四氟乙烯燒杯中，置于電熱板上至少加熱至120°C，保持3 — 5h，直至樣品接近蒸發(fā)干，再滴入由BV—III純的硝酸和超純水配置的重量百分濃度為5%的稀硝酸，定容至5ml，采用多個(gè)串聯(lián)的捕集器，先要將多個(gè)捕集器中的液態(tài)捕集劑混合后再濃縮； ⑥濃縮后的捕集劑樣品用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行多元素分析，獲得地氣中Zn、Pb、Cu、Ni、U、Th、Cs、Co、Sc、Cr、Mn、Sr、Rb、Au、W、Mo、Bi、稀土元素的濃度信息；根據(jù)不同采樣點(diǎn)地氣中多元素的濃度，繪制多元素剖面圖、平面等值圖和/或稀土元素分配模式圖，勘探隱伏金屬礦或隱伏地質(zhì)構(gòu)造。
2.如權(quán)利要求I或2所述的效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量方法，其特征在于2)、③步驟時(shí)，抽氣量維持在2L/min，每個(gè)捕集器中液態(tài)捕集劑用量為20ml ;每2)④步驟時(shí)，采樣時(shí)間為30 min ；2)⑤步驟時(shí)，采樣后的液態(tài)捕集劑在電熱板上加熱至120°C，保持4h。
3.如權(quán)利要求I或2所述的效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量方法，其特征在于動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置中的捕集器為二個(gè)，采用硅膠導(dǎo)管串聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明效率可調(diào)的動(dòng)態(tài)地氣測(cè)量方法，包括1)，準(zhǔn)備動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置包括采樣器、干燥器、至少一個(gè)捕集器和抽氣泵，2)，地氣測(cè)量①根據(jù)找礦或找構(gòu)造目標(biāo)，布置野外地氣測(cè)量剖面；②表覆蓋層打采氣鉆孔，采樣器插入鉆孔；③捕集器中裝入液態(tài)捕集劑，連接動(dòng)態(tài)地氣采樣裝置，抽取地氣物質(zhì)，④地氣物質(zhì)干燥，進(jìn)入捕集器被液態(tài)捕集劑俘獲，⑤濃縮采樣后的液態(tài)捕集劑；⑥對(duì)濃縮后的捕集劑樣品進(jìn)行多元素分析，獲得地氣中Zn、Pb、Cu、稀土等元素的濃度信息；繪制多元素剖面圖、平面等值圖和/或稀土元素分配模式圖，作為成果解釋的依據(jù)。本發(fā)明能同時(shí)提高地氣測(cè)量的采樣效率和工作效率，獲取更多的地氣物質(zhì)成分信息。
文檔編號(hào)G01V9/00GK102621592SQ20121002782
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月9日
發(fā)明者劉曉輝, 周四春, 彭秀紅, 童純菡 申請(qǐng)人:劉曉輝, 周四春, 成都理工大學(xué)