Атмохимические методы поисков

Атмогеохимический метод поисков основан на измерении концентрации газов в почвенном воздухе. Установлено, что над месторождениями любого генезиса существуют газовые ореолы, которые можно разделить на 3 группы:1) газы, сингенетичные процессу рудоотложения;2) газы из зон тектонических нарушений;3) газы, возникающие при гипергенных процессах.

По составу это обычно смесь углеводородов (СН4), CO2, пары металлов ( Hg).Наиболее широко используется при поисках месторождений различных типов газортутный метод.

1) Поиски рудных месторождений (CO2, H, CH4, O, N, He, Rn, Tn, Ar, H2SHg). 2) Картирование разломных зон, (Rn, He,, Hg). 3) Поиски месторождений УВ (ряд С1……С5). 4) Поиски зон «водородной дегазации» (H2).

Поиски рудных месторождений (газовые ореолы могут иметь поликомпонентный состава CO2, H, CH4, O, N, He, Rn, Tn, Ar, H2SHg, галоиды – F, Cl, I, Br). -газортутный -поиски руд урана и тория по Rn и Tn -гелиевый.

Картирование разломных зон 1) по гелию (в водных источниках) книга Яницкого «Гелиевая съемка». 2) по радону (Кургазак - зона Юрюзанского разлома (сдвига) (экологические аспекты в крупных городах- Челябинск, Уфа).

Поиски месторождений УВ (ряд С1……….С5). Газовая съемка основана на предположении, что УВ из залежей на глубине способны мигрировать вверх.Газовая съемка – прямя индикация наличия УВ в поисковых структурах.

Способы газовой съемки: 1)Бурение мелких скважин и взятие газовых проб из подпочвенного пространства. 2) Отбор проб почвы и дегазация в лабораторных условиях. Оба способа оканчиваются анализом состава газа на хроматографе.

Поиски с использованием лазерных анализаторов (достигнута докларковая чувствительность). Смещение изотопного состава карбонатов в зонах осветления над залежами УВ (США). По снеговому покрову (Западная Сибирь, Томская облассть). Условия соляной тектоники и большие глубины – накладывают ограничения на использование.

Изотопная геология

Изотопная геология – самостоятельный раздел геологии и геохимии, основанный на изучении количественных соотношений различных изотопов в породах и минералах (изотопный анализ)(краткая информация в курсе лекций по общей геохимии может рассматриваться лишь как введение в изотопную геологию и геохронологию). Изотопы можно разделить на 2 группы:Стабильные изотопы легких ядер (C, N, O, H, S), разделение их происходит за счет большой разницы в массах (16 и 18 О – разница в 10%) за счет различных кинетических эффектов (испарение, диффузия, биогенез). Изотопы тяжелых элементов (изотопный сдвиг может происходить в результате необратимого процесса радиоактивного распада). Изотопная геохимия: 1) Изучение вариаций стабильных (легких)изотопов. 2) Геохимия радиогенных изотопов(геохронология) (радиометрия, абсолютная геохронологияабсолютный возраст и т.д.).

Число Z – это порядковый номер элемента в периодической системе. Оно равно числу протонов в ядре или же числу орбитальных электронов у нейтрального атома.N – число нейтронов в ядре, изменяется от 1 (нейтрон) до > 150 (трансураны). А – полное число нуклонов в ядре. Называется массовым числом.Между величинами А, N и Z существуют простые соотношения:A = Z + N; N = A – Z; Z = A – N. Атомы данного элемента с одинаковым числом протонов в ядре Z, занимающие, одну и ту же клетку в таблице Д.И. Менделеева, называются изотопами. Изотопы одного и того же элемента имеют разное число нейтронов N.

Систематика изотопов основана на принципе четности нейтронов и протонов. Выделяют 4 типа в зависимости от содержания в них четного или нечетного числа протонов и нейтронов: четно-четные (Z и N оба четные), четно-нечетные (Z четное, N нечетное), нечетно-четные (Z нечетное, N четное, нечетно-нечетные (Z и N оба нечетные).В природе преобладают изотопы с четным числом и протонов, и нейтронов– четно-четные, их 166. Действительно, из восьми наиболее распространенныхэлементов литосферы пять сложены преимущественно изотопами этого типа:О, Mg, Si, Ca, Fe.Нечетно-четные изотопы - второе место по распространению (47). К ним относятся изотопы трех важнейших элементов литосферы– Na, Al, K – с соответствующим относительным распространением. Четно-нечетные изотопы - третье место по распространению занимают (55),хотя их число несколько превышает число нечетно-четных.Число изотопов невелико у легких элементов и увеличивается у элементовсередины периодической системы, достигая максимума у олова (Z = 50) – 10изотопов.

Из 340 изотопов 273 относятся к стабильным, из которых небольшая часть слабо радиоактивны. Устойчивость атомных ядер зависит от соотношения протонов и нейтронов. Для элементов с устойчивыми ядрами (до Ca с А = 40) это соотношение равно единице. У легких изотопов А = 2 Z.У элементов тяжелее Ca число нейтронов начинает превышать число протонов. По мере роста числа протонов для ослабления сил кулоновского отталкивания ядра вовлекают дополнительные нейтроны, число которых быстро растет и у Pb достигает 44. Начиная с Z = 83, несмотря на дальнейшее увеличение числа нейтронов в ядрах, все они становятся неустойчивыми, радиоактивными.

1. При радиоактивных превращениях природных изотопов испускаются ядерные частицы x: либо a-частицы (атомные ядра гелия), либо b-частицы (электроны), либо гамма-кванты, или же атомное ядро самопроизвольно делится на два осколка 2:3

2. В единицу времени распадается, убывает количество атомов радиоактивного изотопа, пропорциональное наличному их числу в каждый момент времени t. Коэффициент - константа скорости распада радиоактивного изотопа. Это доля распадающихся в единицу времени атомов от общего их числа, имеющегося в любой момент времени t.

3. Зная начальное число атомов M0 , можно рассчитать, сколько останется радиоактивного изотопа Mt спустя время t ; для этого нужно проинтегрировать выражение.

Постоянство скорости радиоактивного распада – самое примечательное свойство изотопных геохронометров. Константа скорости радиоактивного распада не зависит от внешних условий. (радиоактивные изотопы подвергали : нагревали до тысяч градусов и охлаждали почти до абсолютного нуля, давили на них миллионами атмосфер, помещали в центрифуги с гигантскими ускорениями - скорость радиоактивного распада оставалась неизменной. В конце концов пришли к выводу: любые физические и химические условия, мыслимые на Земле, если и изменяют константы скорости радиоактивного распада, то не более чем на 1/1 000 000 их величины).