RU2226282C2 - Geochemical method exposing inhomogeneities (variants) - Google Patents

Geochemical method exposing inhomogeneities (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2226282C2
RU2226282C2 RU2002116477/28A RU2002116477A RU2226282C2 RU 2226282 C2 RU2226282 C2 RU 2226282C2 RU 2002116477/28 A RU2002116477/28 A RU 2002116477/28A RU 2002116477 A RU2002116477 A RU 2002116477A RU 2226282 C2 RU2226282 C2 RU 2226282C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
elements
particles
contents
air
accumulated
Prior art date
Application number
RU2002116477/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002116477A (en
Inventor
Э.Л. Альтман
Э.В. Табунс
Original Assignee
Альтман Эрнст Леонидович
Табунс Эрик Викторович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Альтман Эрнст Леонидович, Табунс Эрик Викторович filed Critical Альтман Эрнст Леонидович
Priority to RU2002116477/28A priority Critical patent/RU2226282C2/en
Publication of RU2002116477A publication Critical patent/RU2002116477A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2226282C2 publication Critical patent/RU2226282C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: geochemical examination methods utilized to reveal deposits of mineral wealth, to detect tectonic, anthropogenic and other structural-material inhomogeneities of geosphere. SUBSTANCE: mobile particles contained in atmospheric layer above surface, coming from area of inhomogeneity, migrating towards day surface and arriving in air, which presence is coupled to this inhomogeneity or caused by its existence are collected by pumping of free air through sampler. Particles with size under 0.05 mcm are sampled for analysis. Ii is most convenient to collect particles on graphite dish that can be placed into electrothermic spray gun of atomic-absorption spectrophotometer. Contents of elements accompanying sought-for inhomogeneity are found and change in contents of elements is utilized to establish presence, nature and parameters of inhomogeneity. According to second variant not contents but ratios of contents of determined elements are established. Elements-indicators are selected in each particular case in correspondence with specified task. EFFECT: development of simple and economic method to expose inhomogeneities of earth's crust of various natures. 6 cl, 6 dwg

Description

Способ относится к геохимическим методам исследований и может быть использован для выявления месторождений полезных ископаемых, а также тектонических, антропогенных и других структурно-вещественных неоднородностей геосферы.The method relates to geochemical research methods and can be used to identify mineral deposits, as well as tectonic, anthropogenic and other structural-material heterogeneities of the geosphere.

Известно, что от находящихся в глубине месторождений твердых и жидких полезных ископаемых к дневной поверхности восходит поток подвижных частиц, несущих информацию об объекте. Например в патенте США № 4587847 и статье Malmquist'a и др. "Geogas prospecting - an ideal industrial application of PIXE" (Nuclear Instruments and Methods, B, 150 (1999), p.484-490) этот поток называется геогазом, в статье Wang и др. "Nanoscale metals in Earthgas and mobile forms of metals in overburden..." (Journal of Geochemical Exploration, 58 (1997), р.63-72) - земным газом, в патенте РФ № 2097796 - струйной субвертикальной миграцией химических элементов, в патенте США № 4573354 говорится о потоке летучих соединений, эманирующих от подземного источника. Существуют способы геохимических исследований, использующие это явление.It is known that from the depths of deposits of solid and liquid minerals to the day surface there is a flow of moving particles that carry information about the object. For example, in US patent No. 4587847 and an article by Malmquist et al. "Geogas prospecting - an ideal industrial application of PIXE" (Nuclear Instruments and Methods, B, 150 (1999), p. 444-490), this stream is called geogas, in article by Wang et al. "Nanoscale metals in Earthgas and mobile forms of metals in overburden ..." (Journal of Geochemical Exploration, 58 (1997), pp. 63-72) - by terrestrial gas, in RF patent No. 2097796 - by jet vertical migration of chemical elements, in US patent No. 4573354 refers to the flow of volatile compounds emanating from an underground source. There are methods of geochemical studies using this phenomenon.

Известен геохимический способ поисков углеводородов по патенту РФ № 2097796 (МПК G 01 V 9/00, приор. 03.04.96г.), в котором на изучаемой площади в каждой точке наблюдения производят отбор проб с различных горизонтов почвы и экстрагируют из них элементы-индикаторы углеводородов, связанные с органическими соединениями почвы, отбирают элементы в электроподвижных формах нахождения, определяют концентрации заранее установленных элементов-индикаторов в каждом из экстрактов и по совпадению зон с аномальными концентрациями элементов-индикаторов и элементов в электроподвижных формах нахождения устанавливают границы нефтегазоносных провинций, областей, месторождений или отдельных залежей. Этот способ трудоемок, так как требует отбора проб с различной глубины, установки специальных электродов для отбора проб элементов в электроподвижных формах и проведения большого количества химических анализов.There is a known geochemical method for searching for hydrocarbons according to the patent of the Russian Federation No. 2097796 (IPC G 01 V 9/00, prior. 04/03/96), in which samples are taken from different soil horizons on the studied area at each observation point and indicator elements are extracted from them hydrocarbons associated with organic compounds of the soil, select elements in electromobile forms of finding, determine the concentration of pre-installed indicator elements in each of the extracts and by the coincidence of zones with abnormal concentrations of indicator elements and elements Comrade in electrically mobile forms of location establish the boundaries of oil and gas provinces, regions, fields or individual deposits. This method is time-consuming, since it requires sampling from various depths, installing special electrodes for sampling elements in electromotive forms and conducting a large number of chemical analyzes.

Известен способ поиска месторождений рудных полезных ископаемых по а.с. СССР № 1322846 (МПК G 01 V 9/00, приор. 12.07.85г.). в котором на электроде, дискретно перемещаемом по исследуемому профилю, накапливают рудные компоненты, причем измерения производят в приземном слое воздуха, продувая электроды равными объемами воздуха при каждом измерении, определяют концентрации накопленных компонентов и по их значениям судят о наличии месторождений. Этот способ достаточно прост и производителен, но предназначен только для поиска рудных месторождений.A known method of searching for ore mineral deposits by and.with. USSR No. 1322846 (IPC G 01 V 9/00, prior. 12.07.85). in which ore components are accumulated on the electrode discretely moving along the studied profile, the measurements being made in the surface air layer, purging the electrodes with equal volumes of air during each measurement, the concentrations of the accumulated components are determined and the presence of deposits is judged by their values. This method is quite simple and productive, but is intended only for the search for ore deposits.

Известен также способ геофизической разведки по патенту СССР № 1764436 (МПК G 01 V 9/00, приор. 07.09.89г.), в котором отбирают пробы воздуха из приземного слоя атмосферы, фильтруют аэрозольные частицы более 0,2 мкм, ионизируют попавшие в пробоотборник частицы энергетическим воздействием не более 14 эВ, меньшим минимального потенциала ионизации смеси атмосферных газов, измеряют полное количество ионизованных частиц, которое принимается в качестве физико-химической характеристики среды. Недостатком этого способа является то, что на величину ионизационного тока влияют многие факторы, например, влажность и наличие газовых компонентов, имеющих тот же потенциал ионизации, что и газообразные рудные компоненты. Это может привести к недостоверности результатов. Кроме того, невозможность накопления массы подвижных частиц, необходимой для работы аналитического прибора выше предела обнаружения, может привести к пропуску выявляемых разрывных нарушений. Основным недостатком является принципиальная невозможность определить природу выявляемой неоднородности.There is also a known method of geophysical exploration according to the USSR patent No. 1764436 (IPC G 01 V 9/00, prior. September 7, 899), in which air samples are taken from the surface layer of the atmosphere, aerosol particles are filtered over 0.2 μm, and the particles that are sampled are ionized. particles with an energy effect of not more than 14 eV, less than the minimum ionization potential of a mixture of atmospheric gases, measure the total number of ionized particles, which is taken as the physicochemical characteristic of the medium. The disadvantage of this method is that many factors influence the magnitude of the ionization current, for example, humidity and the presence of gas components having the same ionization potential as gaseous ore components. This can lead to unreliable results. In addition, the impossibility of the accumulation of the mass of moving particles necessary for the operation of the analytical instrument above the detection limit, can lead to the omission of detected discontinuous violations. The main disadvantage is the fundamental impossibility to determine the nature of the detected heterogeneity.

Наиболее близким по назначению к предлагаемому является способ обнаружения скрытых месторождений по патенту США № 4587847 (МПК G 01 N 33/24, приор. заявка РСТ №83/01309 от 30.09.82). В этом способе предлагается для обнаружения скрытых месторождений поток восходящих из глубины частиц (ионов, атомов или агрегатов атомов), представляющих интерес для исследования, собирать на изолированный от атмосферы пробоотборник, находящийся ниже или выше уровня поверхности. Частицы, собранные в течение длительного времени на мембрану, анализируют на протонном ускорителе и по полученным содержаниям элементов-индикаторов устанавливают наличие скрытых месторождений. Недостатками способа являются длительность накопления материала для анализа, возможность сбора материала только в фиксированных точках, дорогостоящий анализ. Этот способ так же, как и предыдущие, предлагается только для поиска месторождений полезных ископаемых.The closest to the intended purpose is a method for detecting hidden deposits according to US patent No. 4587847 (IPC G 01 N 33/24, prior. PCT application No. 83/01309 from 09/30/82). In this method, to detect hidden deposits, a stream of particles ascending from the depths (ions, atoms or aggregates of atoms) of interest for the study is collected on a sampler isolated from the atmosphere below or above the surface level. Particles collected for a long time on the membrane are analyzed on a proton accelerator and the presence of hidden deposits is determined by the obtained contents of indicator elements. The disadvantages of the method are the duration of the accumulation of material for analysis, the ability to collect material only at fixed points, expensive analysis. This method, like the previous ones, is offered only for the search for mineral deposits.

Ставится задача создания простого и экономичного способа выявления неоднородностей земной коры различной природы.The task is to create a simple and economical way to identify heterogeneities of the earth's crust of various nature.

Задача может быть решена двумя путями.The problem can be solved in two ways.

В первом варианте в способе выявления неоднородностей, включающем накопление частиц, появление которых связано с этими неоднородностями, элементный анализ накопленного материала и установление наличия, природы и параметров неоднородности по обнаруженному изменению содержаний определяемых элементов в накопленном материале, частицы собирают путем прокачивания свободного воздуха из надповерхностного слоя атмосферы через пробоотборник при его передвижении по выбранному профилю в пределах площади опробования, причем для анализа отбирают частицы размером не более 0,05 мкм, которые собирают на графитовую кювету.In the first embodiment, in a method for detecting inhomogeneities, including the accumulation of particles, the appearance of which is associated with these inhomogeneities, elemental analysis of the accumulated material and determining the presence, nature and parameters of heterogeneity from the detected change in the contents of the elements being determined in the accumulated material, the particles are collected by pumping free air from the surface layer atmosphere through the sampler as it moves along the selected profile within the sampling area, and for analysis ayut particle size of not more than 0.05 microns, which collect in the graphite cuvette.

Во втором варианте в способе выявления неоднородностей, включающем накопление подвижных частиц, появление которых связано с этими неоднородностями, и анализ состава накопленного материала, определяют отношения содержаний определяемых элементов в накопленном материале, а наличие, природу и параметры неоднородности устанавливают по обнаруженному изменению отношений содержаний элементов, причем частицы собирают путем прокачивания свободного воздуха из надповерхностного слоя атмосферы через пробоотборник при его передвижении в пределах площади опробования, причем для анализа отбирают частицы размером не более 0,05 мкм, которые собирают на графитовую кювету.In the second embodiment, in the method for detecting inhomogeneities, including the accumulation of moving particles, the appearance of which is associated with these inhomogeneities, and the analysis of the composition of the accumulated material, the ratios of the contents of the elements being determined in the accumulated material are determined, and the presence, nature and parameters of the heterogeneity are determined by the detected change in the ratios of the contents of the elements, moreover, the particles are collected by pumping free air from the surface layer of the atmosphere through the sampler when it moves in crystals sampling area, wherein the particles are selected for analysis, not larger than 0.05 microns, which collect in the graphite cuvette.

Наиболее удобно для проведения элементного анализа помещать графитовую кювету с накопленным на ней материалом в электротермический атомизатор многоэлементного атомно-абсорбционного спектрофотометра. Это позволяет избежать "мокрых" химических операций. При этом графитовая кювета будет являться контейнером подвижных частиц, поскольку они могут сохраняться в ней в течение длительного времени.It is most convenient for elemental analysis to place a graphite cuvette with the material accumulated on it in the electrothermal atomizer of a multi-element atomic absorption spectrophotometer. This avoids wet chemical operations. In this case, the graphite cell will be a container of moving particles, since they can be stored in it for a long time.

Элементный анализ можно проводить и другими способами (например, атомно-эмиссионным или рентгеноспектральным). Для этого материал, накопленный на кювете, необходимо преобразовать в форму, подходящую для этих видов анализа.Elemental analysis can be carried out by other methods (for example, atomic emission or X-ray spectral). For this, the material accumulated on the cuvette must be transformed into a form suitable for these types of analysis.

Отбор частиц из надповерхностного слоя воздуха известен из а.с. СССР № 1322846, однако там он применялся только для поиска рудных месторождений.Particle selection from the surface layer of air is known from A.S. USSR No. 1322846, however, there it was used only for the search for ore deposits.

Для этого требовалось лишь выделить на электроде компоненты соответствующих руд и определить их концентрацию в каждой точке измерений. Однако на наличие месторождения определенной руды могут указывать не только компоненты соответствующей руды, но и другие элементы. Так, на наличие золоторудного месторождения могут указывать, например, мышьяк, селен или теллур. В этом случае, а также в случае нерудных месторождений нахождение элементов, указывающих на наличие этих месторождений, в надповерхностном слое воздуха не было известно. Для установления этого факта, а также состава этих элементов потребовались дополнительные исследования.For this, it was only necessary to isolate the components of the corresponding ores on the electrode and determine their concentration at each measurement point. However, not only the components of the corresponding ore, but also other elements can indicate the presence of a deposit of a certain ore. So, for example, arsenic, selenium or tellurium may indicate the presence of a gold ore deposit. In this case, as well as in the case of non-metallic deposits, the presence of elements indicating the presence of these deposits was not known in the surface layer of air. To establish this fact, as well as the composition of these elements, additional studies were required.

Преимуществом по отношению к способу по патенту СССР № 1764436 является накопление частиц, что дает возможность уверенно работать выше предела обнаружения аналитического прибора, и определение их химического состава, что позволяет устанавливать природу выявляемой неоднородности.The advantage in relation to the method according to the USSR patent No. 1764436 is the accumulation of particles, which makes it possible to work confidently above the detection limit of the analytical instrument, and the determination of their chemical composition, which allows you to establish the nature of the detected heterogeneity.

Все указанные выше аналоги разработаны для поиска месторождений полезных ископаемых. Однако исследования авторов предлагаемого решения показали, что в случае других видов структурно-вещественных неоднородностей из области неоднородности также восходит к дневной поверхности поток подвижных частиц определенного состава, что позволило применить определение содержаний элементов в надповерхностном слое для поиска структурных, геодинамических и антропогенных неоднородностей земной коры.All of the above analogues are designed to search for mineral deposits. However, studies of the authors of the proposed solution showed that, in the case of other types of structural-material heterogeneities, the flow of moving particles of a certain composition also rises to the day surface from the heterogeneity region, which made it possible to use the determination of element contents in the surface layer to search for structural, geodynamic, and anthropogenic inhomogeneities of the earth's crust.

Очень важен признак, касающийся размеров наиболее информативных подвижных частиц. Экспериментально установлено, что использование для анализа частиц размером менее 0,05 мкм максимально отделяет частицы техногенного происхождения и дает более контрастные аномалии. Таким образом, ограничение размеров частиц позволяет выявлять аномалии без многократных измерений, что затруднительно при проведении измерений по патенту СССР № 1764436.A very important sign regarding the size of the most informative moving particles. It was experimentally established that the use of particles smaller than 0.05 microns in size to maximally separate particles of technogenic origin and gives more contrasting anomalies. Thus, the restriction of particle size allows you to detect anomalies without repeated measurements, which is difficult when taking measurements according to the USSR patent No. 1764436.

На фиг.1 представлена схема пробоотборника для сбора частиц. 1 - графитовая кювета, 2 - электрод, 3 - дискриминатор, 4 - воздушный микронасос, 5 - таймер, 6 - источник высокого напряжения.Figure 1 presents a diagram of a sampler for collecting particles. 1 - graphite cell, 2 - electrode, 3 - discriminator, 4 - air micropump, 5 - timer, 6 - high voltage source.

На фиг.2 показана залежь углеводородов (1) и ее геохимическое проявление в почвенных газах (2), в почвах (3) и в надпочвенном воздухе (4).Figure 2 shows the hydrocarbon reservoir (1) and its geochemical manifestation in soil gases (2), in soils (3) and in above-ground air (4).

На фиг.3 - распределение суммарных содержаний калия, кальция и цинка в надпочвенном воздухе над тектоническим разломом. (1) - содержания элементов в пробах, включающих частицы размером не более 0,05 мкм. (2) - содержания элементов в пробах, включающих частицы всех размеров.Figure 3 - distribution of the total contents of potassium, calcium and zinc in the soil above the air over the tectonic fault. (1) - the content of elements in samples, including particles no larger than 0.05 microns in size. (2) - the content of elements in samples, including particles of all sizes.

На фиг.4 - проявление антропогенной аномалии в надпочвенном воздухе на примере кадмийсодержащих отходов. (1) - содержания элементов в пробах, включающих частицы размером не более 0,05 мкм. (2) - содержания элементов в пробах, включающих частицы всех размеров.Figure 4 - the manifestation of anthropogenic anomalies in the above-ground air on the example of cadmium-containing waste. (1) - the content of elements in samples, including particles no larger than 0.05 microns in size. (2) - the content of elements in samples, including particles of all sizes.

На фиг.5 - проявление золоторудного месторождения в надпочвенном воздухе по абсолютным содержаниям золота и серебра (1) и отношению содержаний золота и серебра (2).Figure 5 - the manifestation of the gold ore deposits in the above-ground air according to the absolute contents of gold and silver (1) and the ratio of the contents of gold and silver (2).

На фиг.6 - отношения содержаний элементов в пробах воздуха над разломами различной тектонической природы.Figure 6 - relations of the contents of elements in air samples over faults of various tectonic nature.

Для осуществления способа необходимо произвести следующие операции.To implement the method, it is necessary to perform the following operations.

В первом варианте:In the first version:

1. Через пробоотборник прокачивают свободный воздух из надповерхностного слоя атмосферы. При этом в нем накапливаются содержащиеся в этом слое поступающие из области неоднородности, мигрирующие в направлении дневной поверхности, и поступающие в воздух подвижные частицы, наличие которых связано с этой неоднородностью или обусловлено ее существованием. Пробоотборник перемещают по выбранному профилю или площади с выбранным шагом или непрерывно на одинаковой высоте. При этом результат будет усреднен по участку профиля или площади. Для анализа отбирают частицы размером не более 0,05 мкм. В качестве дискриминатора частиц можно использовать фильтр, импактор и т.п. Наиболее удобно собирать частицы на графитовую кювету, которую можно помещать в электротермический атомизатор многоэлементного атомно-абсорбционного спектрофотометра.1. Free air is pumped through the sampler from the surface layer of the atmosphere. At the same time, it contains accumulated in this layer heterogeneities coming from the region, migrating in the direction of the day surface, and moving particles entering the air, the presence of which is associated with this heterogeneity or due to its existence. The sampler is moved along the selected profile or area with the selected step or continuously at the same height. In this case, the result will be averaged over the section of the profile or area. For analysis, particles no larger than 0.05 microns are selected. As a particle discriminator, you can use a filter, impactor, etc. It is most convenient to collect particles on a graphite cuvette, which can be placed in the electrothermal atomizer of a multi-element atomic absorption spectrophotometer.

Возможно проводить определение содержаний элементов также методами атомно-эмиссионного анализа или рентгеноспектрального анализа. В этом случае также удобно использовать графитовую кювету для накопления подвижных частиц из воздуха. Это позволяет унифицировать пробоотбор для различных методов анализа. Накопленный материал необходимо перевести в форму, удобную для проведения анализа (например, смыть для перевода в жидкую форму).It is possible to determine the contents of elements also by atomic emission analysis or X-ray spectral analysis. In this case, it is also convenient to use a graphite cell for the accumulation of moving particles from the air. This allows you to unify sampling for various analysis methods. The accumulated material must be converted into a form convenient for analysis (for example, rinse to transfer to a liquid form).

Во всех случаях необходимо произвести накопление такой массы частиц, которая обеспечивает работу аналитического прибора выше предела обнаружения.In all cases, it is necessary to accumulate such a mass of particles that ensures the operation of the analytical instrument above the detection limit.

2. Абсолютные содержания элементов нормируют на объем воздуха, прокачанный через пробоотборник на данном участке профиля или площади.2. The absolute contents of the elements are normalized to the volume of air pumped through the sampler in a given section of the profile or area.

3. Определяют содержания элементов, сопутствующих искомой неоднородности, и по обнаруженному изменению содержаний элементов устанавливают наличие, природу и параметры неоднородности.3. The contents of the elements associated with the desired heterogeneity are determined, and the presence, nature and parameters of the heterogeneity are determined by the detected change in the contents of the elements.

Во втором варианте определяют не содержания, а отношения содержаний определяемых элементов. В этом случае нет необходимости учитывать объем прокачанного через пробоотборник воздуха.In the second embodiment, it is not content that is determined, but the content ratio of the elements being determined. In this case, there is no need to consider the volume of air pumped through the sampler.

Состав частиц в приповерхностном слое воздуха связан с природой выявляемой неоднородности, и выбор элементов-индикаторов в каждом конкретном случае определяется поставленной геологической задачей. Например, известно, что в зонах разлома концентрируется специфический набор элементов (Булдаков И.В. Тектонохимический механизм формирования магматогенных рудных месторождений. - Л.: ЛГУ, 1979, 203 с.). Известно также, какие металлы сопутствуют углеводородным залежам (Надиров Н.К. и др. Металлы в нефтях. - Алма-Ата: Наука, 1984, 256 с.). В случае антропогенных неоднородностей состав частиц в приповерхностном слое воздуха определяется составом неоднородности.The composition of particles in the surface air layer is associated with the nature of the detected heterogeneity, and the choice of indicator elements in each case is determined by the geological task. For example, it is known that a specific set of elements is concentrated in the fault zones (I. Buldakov, Tectonochemical mechanism of the formation of magmatogenic ore deposits. - L .: Leningrad State University, 1979, 203 pp.). It is also known which metals accompany hydrocarbon deposits (Nadirov N.K. et al. Metals in oils. - Alma-Ata: Nauka, 1984, 256 pp.). In the case of anthropogenic inhomogeneities, the composition of particles in the near-surface air layer is determined by the composition of the inhomogeneity.

Устройство-пробоотборник, позволяющее проводить определение содержаний элементов в приповерхностном слое воздуха (фиг.1), содержит графитовую кювету 1, коронирующий электрод 2, дискриминатор частиц 3, воздушный микронасос 4, источник высокого напряжения 5 и таймер 6. Микронасос 4 прокачивает надпочвенный воздух через графитовую кювету 1. В кювете коаксиально расположен электрод 2, на который с источника 5 подается высокое напряжение. На конце электрода 2 возникает коронный разряд, заряжающий пролетающие частицы, и они осаждаются на внутреннюю поверхность графитовой кюветы 1. Выбирают оптимальную скорость прокачивания, при которой происходит максимальное осаждение частиц на стенки кюветы. При выбранной величине скорости таймер 6 позволяет отбирать объем воздуха, необходимый для решения поставленной задачи.The sampler device, which allows determining the content of elements in the surface air layer (Fig. 1), contains a graphite cuvette 1, a corona electrode 2, a particle discriminator 3, an air micropump 4, a high voltage source 5 and a timer 6. The micropump 4 pumps air through the soil through graphite cell 1. An electrode 2 is coaxially located in the cell, to which a high voltage is supplied from source 5. At the end of the electrode 2, a corona discharge arises, charging the flying particles, and they are deposited on the inner surface of the graphite cell 1. Choose the optimal pumping speed at which the particles are deposited on the walls of the cell. At the selected speed, timer 6 allows you to select the amount of air needed to solve the problem.

В качестве примера на фиг.2 приведены результаты исследования надпочвенного воздуха над углеводородной залежью (4). На этой же фигуре показано распределение электроподвижных форм элементов в почвах, определенное по методике, изложенной в патенте РФ № 2097796 (3).As an example, figure 2 shows the results of the study of above-ground air over a hydrocarbon reservoir (4). The same figure shows the distribution of electromotive forms of elements in soils, determined by the method described in RF patent No. 2097796 (3).

Известно, что над углеводородной залежью существует протяженная вертикальная зона, где в вышележащих отложениях проявляется целый комплекс физических, химических, микробиологических и геохимических процессов, формирующих окислительно-восстановительные барьеры и специфичную ассоциацию новообразованных минеральных и органоминеральных комплексов. Считается, что эти явления связаны с процессами субвертикальной миграции флюида из углеводородной залежи. В конечном счете этот процесс находит свое проявление в породах в виде более или менее контрастных геофизических, геохимических и минералогических неоднородностей. Нами установлено, что углеводородные залежи и связанные с ними неоднородности проявляются и в элементном составе надпочвенного воздуха.It is known that there is an extended vertical zone above the hydrocarbon deposit, where a whole complex of physical, chemical, microbiological, and geochemical processes appear in the overlying deposits, which form redox barriers and a specific association of newly formed mineral and organomineral complexes. It is believed that these phenomena are associated with the processes of subvertical fluid migration from a hydrocarbon reservoir. Ultimately, this process finds its manifestation in the rocks in the form of more or less contrasting geophysical, geochemical and mineralogical heterogeneities. We found that hydrocarbon deposits and related heterogeneities are also manifested in the elemental composition of the above-ground air.

Приведенные на фиг.2 данные свидетельствуют, что над фланговой и центральной частью залежи в почвах и в надпочвенном воздухе проявлены повышенные концентрации цинка, свинца и меди. При этом для залежи выделяется граница нефть - вода (НВ) и нефть - газ (НГ). Явление возрастания минерализации и образования геохимической аномалии в зоне НВ границы известно из геологоразведочной практики и находит объяснение с точки зрения процессов, протекающих на границе двух сред (Готтих Р.П. Радиоактивные элементы в нефтегазовой геологии. - М.: Недра, 1980).The data shown in figure 2 indicate that over the flank and central part of the deposits in soils and in the above-ground air, elevated concentrations of zinc, lead and copper are manifested. In this case, the oil – water (HB) and oil – gas (NG) boundaries are distinguished for the deposits. The phenomenon of increasing mineralization and the formation of a geochemical anomaly in the HB border zone is known from geological exploration practice and is explained in terms of processes occurring at the boundary of two media (Gottikh R.P. Radioactive elements in oil and gas geology. - M .: Nedra, 1980).

Обратим внимание на то, что указанная геохимическая закономерность более четко проявлена в надпочвенном воздухе, чем в почве: для почв НВ и НГ контакты проявлены лишь в 1-2 точках опробования, тогда как для надпочвенного воздуха эти участки профиля опробования фиксируются более надежно и подтверждены в 5-7 точках.We draw attention to the fact that the indicated geochemical regularity is more clearly manifested in the subsoil air than in the soil: for HB and NG soils, contacts are shown only at 1-2 sampling points, while for the suprasoil air, these sections of the sampling profile are more reliable and confirmed in 5-7 points.

Одной из разновидностей неоднородностей земной коры являются геотектонические разломы. По данным геохимических исследований известно, что в зонах разломов концентрируется специфический набор подвижных элементов. Из этого набора могут быть выбраны те, которые дают максимально контрастные аномалии.One of the varieties of the heterogeneity of the earth's crust is geotectonic faults. According to geochemical studies, it is known that a specific set of moving elements is concentrated in fault zones. From this set, those that produce the most contrasting anomalies can be selected.

На фиг.3 приведен пример реализации способа для выявления тектонической неоднородности. При исследовании состава надпочвенного воздуха по профилю в некоторых анализируемых пробах воздуха были обнаружены аномальные содержания калия, кальция и цинка. Проведенные исследования обнаружили существование в этой зоне активного тектонического разлома. Аномалия была выявлена по частицам размером не более 0,05 мкм (1). В пробах воздуха, содержащих частицы всех размеров, аномалия над тектонической зоной проявилась значительно менее контрастно (2).Figure 3 shows an example implementation of a method for detecting tectonic heterogeneity. An abnormal content of potassium, calcium, and zinc was found in the study of the composition of the surface soil air over the profile in some of the analyzed air samples. Studies have revealed the existence of an active tectonic fault in this zone. An anomaly was detected for particles no larger than 0.05 μm in size (1). In air samples containing particles of all sizes, the anomaly over the tectonic zone manifested itself in much less contrast (2).

Удобно использовать предлагаемый способ для идентификации антропогенных неоднородностей. На фиг.4 приведены результаты исследования надпочвенного воздуха в пределах территории хранения промышленных отходов. Было известно, что на отдельных участках территории в течение длительного периода накапливались материалы с высокими содержаниями кадмия. В данном случае для выявления экологически опасных зон традиционные геохимические и эколого-химические методы малоэффективны - мешает крайняя неоднородность пространственного распределения загрязнений и обусловленные этим обстоятельством проблемы аналитического характера (для представительности необходимо выбирать очень мелкий шаг опробования и брать большой объем материала для пробы).It is convenient to use the proposed method for identifying anthropogenic heterogeneities. Figure 4 shows the results of the study of above-ground air within the territory of storage of industrial waste. It was known that materials with high cadmium contents accumulated over long periods in certain areas of the territory. In this case, traditional geochemical and ecological-chemical methods are ineffective for identifying ecologically dangerous zones - the extreme heterogeneity of the spatial distribution of pollution and the analytical problems caused by this circumstance interfere (for representativeness it is necessary to choose a very small sampling step and take a large amount of material for the sample).

Реализация предлагаемого метода позволяет решать эти проблемы. Как видно из приведенных на фиг.4 данных, над участком с отходами в воздухе наблюдаются аномалии кадмия. Примечательно, что контрастные аномалии проявились в приповерхностном воздухе даже над водоемом. При этом аномальная зона над кадмийсодержащими отходами выявлена в пробах воздуха, содержащих частицы не более 0,05 мкм (кривая 2). При анализе воздуха, содержащего спектр частиц всех размеров, локальные зоны загрязнения оказываются “размазанными” (кривая 1).The implementation of the proposed method allows us to solve these problems. As can be seen from the data shown in figure 4, over the site with waste in the air observed anomalies of cadmium. It is noteworthy that contrasting anomalies appeared in the surface air even above the pond. Moreover, the anomalous zone above the cadmium-containing wastes was detected in air samples containing particles of not more than 0.05 μm (curve 2). When analyzing air containing a spectrum of particles of all sizes, the local pollution zones turn out to be “smeared” (curve 1).

На фиг.5 представлены результаты определения отношения содержаний золота и серебра в надпочвенном воздухе над зональным золоторудным месторождением. Видно, что при использовании отношения элементов аномалия проявлена более контрастно.Figure 5 presents the results of determining the ratio of the contents of gold and silver in the above-ground air above the zonal gold ore deposit. It is seen that when using the ratio of the elements, the anomaly is manifested in more contrast.

На фиг.6 представлены результаты изучения двух систем разломов, различающихся по своим геодинамическим параметрам. Они различаются по отношению натрия к калию в надпочвенном воздухе над зонами этих разломов. Система разломов, представляющая океаническую палеогеодинамическую обстановку, характеризуется натриевой специализацией (отношение содержания натрия к содержанию калия - 3,0). В то же время воздух над разломами земной коры континентального типа отличается относительно большими содержаниями калия (отношение содержания натрия к содержанию калия - 2,1).Figure 6 presents the results of a study of two fault systems that differ in their geodynamic parameters. They differ in the ratio of sodium to potassium in the above-ground air over the zones of these faults. The fault system, representing the oceanic paleogeodynamic setting, is characterized by sodium specialization (the ratio of sodium to potassium is 3.0). At the same time, air above faults of the continental-type crust of the earth is characterized by relatively high potassium contents (the ratio of sodium to potassium is 2.1).

Приведенные примеры подтверждают, что проведение элементного анализа или определение отношений элементов приповерхностного слоя воздуха позволяет традиционными методами анализа эффективно выявлять месторождения полезных ископаемых, а также тектонические, геодинамические и антропогенные и другие структурно-вещественные неоднородности.The above examples confirm that conducting elemental analysis or determining the relationships of elements of the surface air layer allows traditional methods of analysis to effectively identify mineral deposits, as well as tectonic, geodynamic and anthropogenic and other structural-material inhomogeneities.

Claims (5)

1. Геохимический способ выявления неоднородностей, включающий накопление подвижных частиц, связанных с выявляемой неоднородностью, элементный анализ накопленного материала и установление наличия, природы и параметров неоднородности по обнаруженному изменению содержаний определяемых элементов в накопленном материале, отличающийся тем, что частицы собирают путем прокачивания свободного воздуха из надповерхностного слоя атмосферы через пробоотборник при его передвижении в пределах площади опробования, причем для анализа отбирают частицы размером не более 0,05 мкм, которые собирают на графитовую кювету.1. A geochemical method for detecting inhomogeneities, including the accumulation of moving particles associated with a detectable heterogeneity, elemental analysis of the accumulated material and establishing the presence, nature and parameters of heterogeneity from the detected change in the contents of the elements being determined in the accumulated material, characterized in that the particles are collected by pumping free air from the surface layer of the atmosphere through the sampler when it is moving within the sampling area, and for analysis, selected particles with a size of not more than 0.05 μm, which are collected on a graphite cuvette. 2. Геохимический способ выявления неоднородностей, включающий накопление подвижных частиц, связанных с выявляемой неоднородностью, и анализ состава накопленного материала, отличающийся тем, что определяют отношения содержаний определяемых элементов в накопленном материале, а наличие, природу и параметры неоднородности устанавливают по обнаруженному изменению отношений содержаний элементов, причем частицы собирают путем прокачивания свободного воздуха из надповерхностного слоя атмосферы через пробоотборник при его передвижении в пределах площади опробования, а для анализа отбирают частицы размером не более 0,05 мкм, которые собирают на графитовую кювету.2. A geochemical method for detecting inhomogeneities, including the accumulation of moving particles associated with the detected heterogeneity, and analysis of the composition of the accumulated material, characterized in that they determine the ratios of the contents of the elements being determined in the accumulated material, and the presence, nature and parameters of the heterogeneity are determined by the detected change in the ratios of the contents of the elements moreover, the particles are collected by pumping free air from the surface layer of the atmosphere through the sampler when it moves into thinning area sampling, and assay are selected particle size not greater than 0.05 microns, which collect in the graphite cuvette. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что накопленный на кювете материал анализируют атомно-абсорбционным методом.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the material accumulated on the cuvette is analyzed by atomic absorption method. 4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что накопленный на кювете материал анализируют атомно-эмиссионным методом, предварительно переведя в удобную для этого форму.4. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the material accumulated on the cuvette is analyzed by the atomic emission method, having previously been converted into a form convenient for this. 5. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что накопленный на кювете материал анализируют рентгеноспектральным методом, предварительно переведя в удобную для этого форму.5. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the material accumulated on the cuvette is analyzed by the X-ray spectral method, having previously been converted to a convenient form for this.
RU2002116477/28A 2002-06-13 2002-06-13 Geochemical method exposing inhomogeneities (variants) RU2226282C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002116477/28A RU2226282C2 (en) 2002-06-13 2002-06-13 Geochemical method exposing inhomogeneities (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002116477/28A RU2226282C2 (en) 2002-06-13 2002-06-13 Geochemical method exposing inhomogeneities (variants)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002116477A RU2002116477A (en) 2004-02-20
RU2226282C2 true RU2226282C2 (en) 2004-03-27

Family

ID=32390500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002116477/28A RU2226282C2 (en) 2002-06-13 2002-06-13 Geochemical method exposing inhomogeneities (variants)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2226282C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Инструкция по геохимическим методам поисков рудных месторождений. - М.: Недра, 1983, с.191. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002116477A (en) 2004-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Combining multiple methods for provenance discrimination based on rare earth element geochemistry in lake sediment
Karbassi et al. Geochemistry of heavy metals and sedimentation rate in a bay adjacent to the Caspian Sea
Jaunat et al. Hydrochemical data and groundwater dating to infer differential flowpaths through weathered profiles of a fractured aquifer
Sobolev et al. Chemical diagenesis in near-surface zone above oil fields in geochemical exploration
Vroblesky et al. Mapping zones of contaminated ground‐water discharge using creek‐bottom‐sediment vapor samplers, Aberdeen Proving Ground, Maryland
Carr et al. The" Glass Earth": Geochemical frontiers in exploration through cover
Sobolev et al. Geochemical studies of snow over mineral accumulations under conditions of their overlap by sedimentary rocks of the platform cover
CN1327218C (en) Method for predicting deep oil-gas reservoir by BTEX anomaly in sea-bottom shallow sediment
Cizdziel et al. 234U/238U isotope ratios in groundwater from Southern Nevada: a comparison of alpha counting and magnetic sector ICP-MS
Rasheed et al. Geochemical evidences of trace metal anomalies for finding hydrocarbon microseepage in the petroliferous regions of the Tatipaka and Pasarlapudi areas of Krishna Godavari Basin, India
RU2226282C2 (en) Geochemical method exposing inhomogeneities (variants)
Mahan et al. Cu isotopes in groundwater for hydrogeochemical mineral exploration: A case study using the world-class Mount Isa Cu–Pb–Zn deposit (Australia)
Coker et al. Comparison of mercury concentrations in modern lake sediments and glacial drift in the Canadian Shield in the region of Ottawa/Kingston to Georgian Bay, Ontario, Canada
Hongyu et al. The Cambrian-Ordovician boundary in the Tarim Basin, NW China: Geochemistry and geophysics data anomalies
Fursov Mercury vapor surveys: technique and results
Voute et al. Protracted evolution of the Marañón Valley Au belt magmatic complex in the Peruvian Andes using zircon oxygen isotopes, Lu-Hf and U-Pb analyses
Hamilton et al. Spontaneous potential and redox responses over a forest ring
Kerfoot Is Soil‐Gas Analysis an Effective Means of Tracking Contaminant Plumes in Ground Water? What Are the Limitations of the Technology Currently Employed?
RU2417387C2 (en) Geo-chemical procedure for prospecting oil deposits on sea bottom
Vroblesky et al. Prospecting for Zones of Contaminated Ground‐Water Discharge to Streams Using Btottom‐Sediment Gas Bubbles
Porowska Precipitation method for determination of carbon and oxygen isotopes to detect groundwater contamination near a municipal landfill
Talapatra et al. NON-CONVENTIONAL TECHNIQUES FOR CONCEALED DEPOSITS
Mostapa et al. Comparison Between Conventional And Stable Isotope Techniques In Determining Distribution Of Landfill Leachate In Groundwater And Surface Waters In Perak, Malaysia-Techniques Of Water Resources Investigation
Anderson Amplified geochemical imaging: an enhanced view to optimize outcomes
Gruiz et al. In-situ and real-time measurements for effective soil and contaminated site management

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050614