Атмохимические (газовые) поиски месторождений полезных ископаемых основаны на исследовании состава подземной атмосферы – химического состава газов, насыщающих горные породы вблизи дневной поверхности и выявлении газовых ореолов рассеяния. Газовый ореол рассеяния представляет собой участок распространения газов *подпочвенных или растворенных в водах(, состав которых в результате воздействия рудных тел претерпел специфические изменения.
Опытными работами было установлено, что при отсутствии месторождений полезных ископаемых состав подпочвенной атмосферы на глубине 1.5 – 2 м практически не отличается от воздушной. Однако над рудными телами возможно существенное изменение состава подпочвенных газов, т. е. образование вторичных газовых ореолов рассеяния.
Геологические и геохимические обоснования атмохимического метода поисков месторождений нефти и газа наиболее очевидны. Природная нефтяная залежь представляет собой смесь жидких и газообразных углеводородов метанового, нафтенового и ароматического рядов с примесью сернистых, азотистых, кислородных соединений и зольных остатков. В зависимости от условий залегания она может представлять собой либо однофазную газонасыщенную жидкость, либо распадаться на жидкую и газовую фазы, образуя в верхних горизонтах залежи так называемую «газовую шапку». Содержание углеводородов в нефтяных газах достигает 80 – 95%, в то время как их геохимический фон в подпочвенном воздухе не превышает (2 – 4)*10-4 %. Эта огромная разница концентраций определяет протекание процессов рассеяния углеводородов в окружающих горных породах. Любые горные породы обладают газопроницаемостью благодаря наличию в них сообщающихся между собой пор и трещин.
Газортутные съемки – косвенный метод поисков месторождений полезных ископаемых, только применительно к собственно ртутным месторождениям они приобретают значение прямого метода. Тесное геохимическое сродство ртути с серой определяет её принадлежность к числу халькофильных элементов (Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, In, Tl, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi, S, Se, Te). В сульфидных минералах и месторождениях этой группы обнаруживаются существенно повышенные содержания ртути. Другими свойствами ртути являются её высокая летучесть и способность к восстановлению в гипергенных условиях до самородного состояния с переходом в состояние атомарного газа. Все это наряду с очень низким (1.33*10-9 мг/л) и устойчивым геохимическим фоном в атмосфере обеспечивает газортутным съемкам роль одного из важнейших методов поисков полезных ископаемых на закрытых территориях.
Среди газов рудных месторождений выделяются три основные группы:
1. газы, сингенетичные процессу рудообразования;
2. газовые компоненты зон тектонических нарушений;
3. газы гипергенных процессов.
Газы – компоненты процесса рудообразования содержатся в виде включений в рудных и жильных минералах, слагающих рудные залежи. Наиболее распространенный компонент – углекислый газ, в меньшей степени присутствуют – метан, водород, сероводород, сернистый газ, летучие соединения галогенов и др. Высвобождение газовых компонентов происходит непрерывно в процессе вскрытия (декрепитации) газово-жидких включений при выветривании и других внешних воздействиях.
Вторую группу составляют газы глубинного происхождения, мигрирующие по рудоконтролирующим тектоническим зонам, в которых локализуются рудные тела. Эти газы – CO2, CH4, He, H2, являются продуктами магматических процессов, а также химических и ядерных реакций, протекающих в земных недрах.
К третьей группе относятся газовые компоненты (CO2, O2, H2 и др.), образующиеся в результате процессов, протекающих в зоне гипергенеза рудных месторождений. Наиболее активно физико-химические преобразования рудных минералов протекают в зоне окисления сульфидных месторождений. Образующиеся при этом свободная серная кислота и кислые сульфаты металлов при наличии карбонатов и карбонатных вод вступают в реакции с выделением свободного углекислого газа, сероводорода, сернистого газа, с большим потреблением кислорода, что приводит к снижению содержаний последнего в подпочвенном воздухе.
Газовый пробоотбор при атмохимических съемках проводится из скважин с глубины ниже горизонта активного газообмена почвенного воздуха с атмосферой. Специальные исследования определяют положение этого горизонта на глубине 1.5 м, практически при поисках рудных месторождений пробы отбираются с глубины 3 м, при поисках нефти и газа – с глубины 20 – 25 м, иногда – более 200 м. Пробоотбор при газортутных съемках ведется с помощью специального зонда с золотым сорбентом. После прокачки заданного объема почвенного воздуха проводится возгонка поглощенной ртути путем нагрева сорбента электрическим током и анализ её содержаний.