过去曾认为氡是惰性气体，像一切气体一样(氦、CO2、H、烃等)，可以从地下迁移到地表，放射性异常是氡及其子体形成的。但是222Rn与其他稳定核素气体不同，其半衰期只有3.825 d，无论如何也解释不了它从几百米(铀矿)乃至几千米深(油田)处如何迁移至地表。
1983年，瑞典的波利登公司和捷克的布尔塔地球物理公司研究野外实施“地气法”寻找隐伏矿床，即地下几百米深的金属矿产的元素(微粒)直接迁移至地面，在地面可以采样。到1988年，他们已经采集到与地下矿产有关的金属元素达20多种，其中有K、U、Ra、Pb等涉及放射性系列的元素。他们认为只要有更灵敏的分析仪器，可以做更多的元素。他们还报告说：近几年这一方法的大部分调查工作放在调查深部断裂构造、用于油气藏勘查、核电站和隧道选址等。1985年苏联学者C·B·格里戈里和E·M·柯雪提出“离子晕”法，在地面20cm高处收集地下来的金属离子。1997年，第十九届国际化探会议各国学者提出有：“活动态金属离子法”，“元素分子形态法”等，都是属于从地下隐伏矿体元素微粒直接迁移至地表为基础。
图7-1-2 美国克萨斯特里州韦尔曼油田某建造上方γ场强度等值图
(一)实测资料证明铀的迁移
1)1995年进行了模型试验，如图7-1-3所示，底部放一层含铀混凝土砖块，在25cm河沙上铺半层2cm厚稠油，在上面安置16个“地气”采样器，8个CR-39径迹片，8个LiF热释光采样器。不仅氡及其子体有异常，而且铀也有异常。
模型试验(图7-1-3)在64d累积采样证明(1995年7月11日～9月15日)在油层边界之外，不仅氡穿过模型砂层(95cm)；而且铀微粒也同样穿过砂层，被采样器收集，形成高值异常。2000年又做了一次类似的模型试验，同样收集到氡和铀的异常。
2)某盆地甲南隆起带南端，侏罗纪和第三纪砂岩为储油层，埋深2～3km，氡高值异常成环状分布在油田周边。其中若干剖面作了取样用放射化学方法分析铀、镭和平衡系数，将铀镭剖面示于图7-1-4。铀、镭异常与油田对应很好。
以上地表实测资料说明，地下隐伏矿体的铀、镭、氡、铅等都在地表采集到样品，证明它们可以直接迁移到地面。由此可以概括地认为铀系元素(含同位素)都可以直接迁移到地表，不仅是氡，而且氡的子体也可能迁移至地表。
图7-1-3 油层与放射性异常形成模型实验
(据刘庆成，王南萍等，1995)
a—泡塑吸附铀；b—泡塑加活性炭吸附铀；c—LiF剂量片γ热释光；d—CR-39径迹片；模型长2m，宽1.5m；高1m
(二)油田“地气”金属元素异常为纳米微粒形成
油田“地气”金属元素异常(秦大地，王栽明，1991)。不仅放射性核素在油田周边呈高值，上方呈低值异常；而且 Ni、V、Co、Hg、Mo和Cu也有相同的异常形态(如前苏联тетеревское油田)。
四川宣汉气田，储层深 4500m，穿过储气构造长轴方向作三条剖面“地气”采样，用中子活化分析方法分析金属非金属元素，其分布异常与放射性核素在油气田的异常形态类似，与已知气田对应很好。
在地气采样装置内同时封装采样膜片，使“地气”自然沉淀，用原子力显微镜观察，发现采集的微粒直径5～20nm，如图7-1-5所示。
纳米固体是指由粒度为1～100nm组成的固体物质微粒。排成一维的叫量子线，排成二维的叫量子面，排成三维的叫纳米固体。它不同于原子团簇。纳米颗粒可以是晶态或非晶态。纳米级微粒的界面上原子的比例极大，一般占总原子数的50%左右。具有这样原子结构的微粒既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序短程有序的非晶体，而是一种长短程均无序的“类气体”(gas like)固体结构。纳米固体具有巨大的表面和界面，对外界环境，如温度、湿度等十分敏感。它自身具有量子尺寸，具有很高的小尺寸效应和量子隧道效应，可以穿过势垒和晶格。
关于纳米固体，由地下深部矿体向地面迁移问题，虽然很少直接观察到，但油田放射性异常由深到浅的连续性，已经间接或直接地作出了回答。正如德国学者所认为的：“元素(应是纳米固体)，能穿过地质构造层，有向上发射现象，在地质体构造中可以发现。几乎所有元素都能发射到上方土壤和大气中。”而不是过去认为的：固体金属、非金属微粒是被上升气流(气或水)带上来的。
图7-1-4 甲南油田铀、镭分布图
(引自吴慧山等，1997)
图7-1-5 四川宣汉气田“地气”采样的纳米微粒
(据童纯菡，2002)
(三)纳米微粒的扩散系数可能很大
1987年J.Horvath和R.Birringer首次研究了纳米微晶Cu样品中的自扩散，测定了自扩散系数。采用的纳米微晶铜样品的平均颗粒直径为8nm，以67Cu(半衰期262h)作为放射性示踪。将含67Cu的纳米微晶蒸发到抛光的Cu块样品表面上，然后密封于真空石英瓶中，加热使之向铜块体内扩散，控制扩散时间，使晶界扩散占优势。经过一定(扩散)时间后，用离子溅射办法，对Cu块样品的表面进行层层剥离。同时用Ge(Li)探测器的多道γ谱仪测量每次剩层的活度。由此得到67Cu的纵剖面(扩散)分布图。图7-1-6为两块不同Cu样品的测量结果。两者退火温度和时间不同，即扩散条件和时间不同。纵轴为67Cu覆盖面到被测面的比活度(距离为x处)。
图7-1-6 纳米微晶Cu样品中(67Cu示踪)自扩散剖面图
A—经393 K退火15min和293 K退火64h；
B—经353 K退火30min和293 K退火26h
对于多晶物质(Cu块样品)，纳米微晶可沿三个方向进行扩散，对应于三种扩散动力学类型，即晶格扩散(扩散系数很小)，晶界面扩散和自由表面(界面)扩散。这两者扩散系数都很大，由于晶界浓度很大(近50%)，晶界扩散将占绝对优势。该段物质的比活度正比于x处截面的放射示踪剂(67Cu)平均浓度C(x，t)。
对于初始时(即t=0)示踪原子67Cu沉积于样品表面(x=0)为一薄层面源，则根据费克第二定律扩散方程的晶界扩散的解为
C(x，t)=C0(2δi/g)(πDit)-1/2exp[-x2/(4Dit)]
式中：C(x，t)为扩散t时间后x处的示踪剂67Cu的平均浓度；C0为t=0 时单位面积67 Cu的浓度；δi为晶界宽度；Di为晶界面扩散系数；g为晶粒尺寸。则根据费克第二定律上式的扩散解和图7-1-6曲线的直线部分斜率，当温度在小范围变动时，计算得到纳米微晶的自扩散系数，列于表7-1-1。可见纳米微晶Cu的自扩散系数比微粒晶粒Cu的自扩散系数大12～16个数量级。
表7-1-1 纳米微晶铜、单晶铜和多晶铜自扩散系数
地层的温度梯度变化也是不大的，同样满足上述条件。可以推论，纳米微粒在地下的扩散系数应当是比较大的。
地下深部(矿体岩石)纳米微粒是如何产生的，目前难以具体说明。根据目前采用的纳米微粒的主要物理、化学制造方法，如蒸发法、研磨法、水热法、水解法和溶融法等；应当说，在地质作用过程中，包含有这些作用过程。
地下形成的气体分子，离子和固体纳米微粒的运移方式主要是浓度梯度造成的扩散作用和温度与压力与梯度造成的对流作用。运移的快慢，取决于温度、压力和土壤(岩石)的渗透性，也就是流体运移的通道和动力。