張明宇

河北省地球物理勘查院

化探數(shù)據(jù)處理方法對(duì)比研究

張明宇

河北省地球物理勘查院

眾所周知，礦產(chǎn)資源是人類生產(chǎn)和生活的必需原料，是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，是經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)保證。地球化學(xué)勘查是區(qū)域礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中快速發(fā)現(xiàn)地球化學(xué)異常、確定成礦遠(yuǎn)景和找礦靶區(qū)最有效的手段之一，其基本原理是通過研究成礦元素和相關(guān)元素在不同地質(zhì)體中的含量和分布，發(fā)現(xiàn)異常，解釋和評(píng)價(jià)異常，確定找礦遠(yuǎn)景區(qū)和找礦靶區(qū)。其中，元素地球化學(xué)異常下限的確定是地球化學(xué)勘查的基本研究內(nèi)容，同時(shí)，也是地球化學(xué)勘查的難點(diǎn)和熱點(diǎn)問題。

化探法；數(shù)據(jù)處理；方法比較

2.2 均值標(biāo)準(zhǔn)差法

這種統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的理論基礎(chǔ)是隨機(jī)變量的概率論統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，這一方法要求數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布，大量實(shí)踐證明，微量元素在各種天然物質(zhì)中的含量，一般都服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，而常量元素服從正態(tài)分布，這也為我們采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法確定背景值和異常下限提供了理論依據(jù)，則正態(tài)分布的理論模式如下：

勘查地球化學(xué)是通過地質(zhì)體中元素分布的研究，發(fā)現(xiàn)異常，解釋評(píng)價(jià)異常，進(jìn)而圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)和找礦靶區(qū)的一種找礦方法。其中，元素異常下限的確定是勘查地球化學(xué)的基本內(nèi)容，同時(shí)也是勘查地球化學(xué)的關(guān)鍵問題。本文以新疆地區(qū)為例進(jìn)行研究。

1 地球化學(xué)樣品采集與測(cè)試分析

1.1 采樣介質(zhì)與測(cè)網(wǎng)布置

勘查地球化學(xué)采樣介質(zhì)多種多樣，有巖石、土壤、水系沉積物、氣體、生物等多種測(cè)量對(duì)象。新疆地區(qū)屬干旱荒漠的地球化學(xué)景觀，干旱荒漠地區(qū)地表物質(zhì)受到了鹽類、鹵化物風(fēng)化殼以及風(fēng)成沙的嚴(yán)重干擾，形成類型復(fù)雜性質(zhì)各異的地球化學(xué)障，為排除這一障礙，開發(fā)了巖屑地球化學(xué)測(cè)量。此類景觀采取粗粒級(jí)物質(zhì)，即-5～+20目(-5.13～+0.96mm)，該方法為巖屑區(qū)域地球化學(xué)勘查。研究區(qū)為較典型的干旱荒漠景觀，因此針對(duì)阿克巴斯陶、野馬井、克爾巴依以及協(xié)別克斯套4幅面積近1450km2區(qū)域采取巖屑勘查地球化學(xué)方法。1：20萬巖屑區(qū)域勘查地球化學(xué)設(shè)計(jì)的采樣密度為每平方公里2個(gè)樣[80]，屬低密度地球化學(xué)測(cè)量，適用于小比例尺區(qū)域地球化學(xué)異常。由于研究區(qū)按1：5萬圖幅進(jìn)行取樣，故應(yīng)加大取樣密度，設(shè)計(jì)為線距500m×點(diǎn)距250m網(wǎng)度布樣。全區(qū)布設(shè)樣點(diǎn)11929個(gè)，由于某些地段經(jīng)后期局部加密，實(shí)際共取樣12011個(gè)。

1.2 樣品采集與分析

使用1：5萬地形圖為工作手圖，用地形圖、羅盤及GPS定位儀進(jìn)行綜合定點(diǎn)。每一布樣點(diǎn)在一定范圍內(nèi)多處取小樣混合，樣品重量大于200g。在實(shí)際定點(diǎn)過程中將WGS84坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為BJ54坐標(biāo)下經(jīng)高斯-克呂格投影的公里網(wǎng)，方便以后與經(jīng)投影處理的圖像疊合。樣品采集與測(cè)試分析均由新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第7地質(zhì)大隊(duì)完成，本文中暫不附檢測(cè)報(bào)告。共檢測(cè)Ag、As、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn等14個(gè) 項(xiàng) 目。 其 中Ag、Mo、Pb、Sn、W僅限于阿克巴斯陶與克爾巴依幅。

2 化探數(shù)據(jù)處理比較研究——以定值異常下限為例

2.1 累頻法

累積頻率法是所有統(tǒng)計(jì)學(xué)方法中近乎最簡單的，之所以在這里講累積頻率法是由于它確定的異常下限值，較一般統(tǒng)計(jì)學(xué)方法都偏低，非常接近分形的結(jié)果而且能夠反映出元素含量高值異常的分布特點(diǎn)，在分形的含量-面積法、含量距離法碰到分辨率不夠或者不適用的情況，該方法能夠很容易的確定元素異常下限。多年的化探實(shí)踐工作研究表明，地球化學(xué)元素在地殼中或某一地質(zhì)體中的含量是一組隨機(jī)變量，要想準(zhǔn)確的描述這一隨機(jī)變量，最有效的方法是可以根據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的相關(guān)理論求出它的概率分布函數(shù)，即元素含量c與其對(duì)應(yīng)的概率P之間的關(guān)系：

μ—為一組隨機(jī)變量的數(shù)學(xué)期望值，其反應(yīng)隨機(jī)變量平均值的大?。?/p>

σ —為隨機(jī)變量的標(biāo)準(zhǔn)差，其反應(yīng)的是隨機(jī)變量與其數(shù)學(xué)期望(即平均值)之間的離散程度。

2.3 異常結(jié)果對(duì)比分析

(1)累頻法異常形態(tài)較規(guī)整，濃集中心較明顯，而經(jīng)驗(yàn)方程法大多呈點(diǎn)面狀，大多元素?zé)o明顯濃集中心累頻法的最大優(yōu)點(diǎn)就是計(jì)算簡單，對(duì)數(shù)據(jù)分布無任何要求，可以對(duì)數(shù)據(jù)不進(jìn)行任何處理而直接求得數(shù)據(jù)的異常下限值，保持了數(shù)據(jù)的完整性，這在一定程度上也有效的降低了數(shù)據(jù)處理過程中產(chǎn)生的隨機(jī)誤差，而且較靈活，異常外帶、中帶和內(nèi)帶下限值可以根據(jù)自己需要設(shè)定。但是它也有一個(gè)本質(zhì)上的缺點(diǎn)就是異常外帶、中帶和內(nèi)帶下限值完全憑經(jīng)驗(yàn)確定，無合理的科學(xué)依據(jù)，而且圈定的異常只是數(shù)據(jù)的高值部分，無法有效識(shí)別低背景區(qū)異常信息。

(2)均值標(biāo)準(zhǔn)差法的優(yōu)點(diǎn)也是計(jì)算簡單，用平均值擬合區(qū)域背景值，用標(biāo)準(zhǔn)差(離散度)擬合異常，用均值加標(biāo)準(zhǔn)差圈定異常有一定的科學(xué)依據(jù)。從圖中可以看出，本文選取K=2，圈定的異常面積小，測(cè)區(qū)的大部分區(qū)域被識(shí)別為背景區(qū)域，異常范圍同樣是數(shù)據(jù)的高值部分，這除與數(shù)據(jù)的分布特征相關(guān)外，更為關(guān)鍵的是K值的大小。K值的選取應(yīng)主要取決于測(cè)區(qū)內(nèi)的成礦地質(zhì)條件，同時(shí)還要考慮工作的目的和任務(wù)。當(dāng)測(cè)區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件良好，K值應(yīng)取大一些；當(dāng)成礦地質(zhì)條件不太好，K值就要取小一些；在初步普查階段，主要是怕遺漏有找礦意義的異常，則K值要取小一些；在詳查階段，為了避免混入非礦異常，K值就要取大一些。

綜上所述，勘查地球化學(xué)中除對(duì)采樣方法、采樣對(duì)象、樣品測(cè)試分析與異常評(píng)價(jià)等方面的研究外，如何有效的區(qū)分地球化學(xué)背景與異常，即異常下限的確定，也是化探研究的核心內(nèi)容之一。由于不同的數(shù)據(jù)處理模型對(duì)于勘查地球化學(xué)異常下限值的計(jì)算結(jié)果差別較大，經(jīng)常造成礦致異常的遺漏或成片異常的出現(xiàn)。前人也不斷的嘗試尋找更為合理的確定化探異常下限的方法，從而更有效的指導(dǎo)礦產(chǎn)勘查活動(dòng)。本文主要分析了累頻法與均值標(biāo)準(zhǔn)差法的數(shù)據(jù)分析對(duì)比，以供參考。

[1]袁玉濤.化探數(shù)據(jù)處理方法對(duì)比研究[D].中國地質(zhì)大學(xué)(北京)，2015.

[2]李雪菲.吉林省和龍地區(qū)化探數(shù)據(jù)處理方法對(duì)比研究[D].吉林大學(xué)，2012.

[3]林鑫.化探數(shù)據(jù)處理方法對(duì)比研究[D].長安大學(xué)，2012.

[4]胡豐產(chǎn).新疆某銅礦區(qū)化探數(shù)據(jù)異常下限確定方法對(duì)比研究[J].礦業(yè)工程，2012，(02)：4-6.