化探數據處理方法對比研究

張明宇

河北省地球物理勘查院

化探數據處理方法對比研究

張明宇

河北省地球物理勘查院

眾所周知，礦產資源是人類生產和生活的必需原料，是人類賴以生存和發展的物質基礎，是經濟社會可持續發展的重要物質保證。地球化學勘查是區域礦產地質調查中快速發現地球化學異常、確定成礦遠景和找礦靶區最有效的手段之一，其基本原理是通過研究成礦元素和相關元素在不同地質體中的含量和分布，發現異常，解釋和評價異常，確定找礦遠景區和找礦靶區。其中，元素地球化學異常下限的確定是地球化學勘查的基本研究內容，同時，也是地球化學勘查的難點和熱點問題。

化探法；數據處理；方法比較

2.2 均值標準差法

這種統計學方法的理論基礎是隨機變量的概率論統計學知識，這一方法要求數據服從正態分布或對數正態分布，大量實踐證明，微量元素在各種天然物質中的含量，一般都服從對數正態分布，而常量元素服從正態分布，這也為我們采用數理統計方法確定背景值和異常下限提供了理論依據，則正態分布的理論模式如下：

勘查地球化學是通過地質體中元素分布的研究，發現異常，解釋評價異常，進而圈定找礦遠景區和找礦靶區的一種找礦方法。其中，元素異常下限的確定是勘查地球化學的基本內容，同時也是勘查地球化學的關鍵問題。本文以新疆地區為例進行研究。

1 地球化學樣品采集與測試分析

1.1 采樣介質與測網布置

勘查地球化學采樣介質多種多樣，有巖石、土壤、水系沉積物、氣體、生物等多種測量對象。新疆地區屬干旱荒漠的地球化學景觀，干旱荒漠地區地表物質受到了鹽類、鹵化物風化殼以及風成沙的嚴重干擾，形成類型復雜性質各異的地球化學障，為排除這一障礙，開發了巖屑地球化學測量。此類景觀采取粗粒級物質，即-5～+20目(-5.13～+0.96mm)，該方法為巖屑區域地球化學勘查。研究區為較典型的干旱荒漠景觀，因此針對阿克巴斯陶、野馬井、克爾巴依以及協別克斯套4幅面積近1450km2區域采取巖屑勘查地球化學方法。1：20萬巖屑區域勘查地球化學設計的采樣密度為每平方公里2個樣[80]，屬低密度地球化學測量，適用于小比例尺區域地球化學異常。由于研究區按1：5萬圖幅進行取樣，故應加大取樣密度，設計為線距500m×點距250m網度布樣。全區布設樣點11929個，由于某些地段經后期局部加密，實際共取樣12011個。

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定位儀進行綜合定點。每一布樣點在一定范圍內多處取小樣混合，樣品重量大于200g。在實際定點過程中將WGS84坐標轉換為BJ54坐標下經高斯-克呂格投影的公里網，方便以后與經投影處理的圖像疊合。樣品采集與測試分析均由新疆地質礦產勘查局第7地質大隊完成，本文中暫不附檢測報告。共檢測Ag、As、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn等14個 項 目。 其 中Ag、Mo、Pb、Sn、W僅限于阿克巴斯陶與克爾巴依幅。

2 化探數據處理比較研究——以定值異常下限為例

2.1 累頻法

累積頻率法是所有統計學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，較一般統計學方法都偏低，非常接近分形的結果而且能夠反映出元素含量高值異常的分布特點，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。多年的化探實踐工作研究表明，地球化學元素在地殼中或某一地質體中的含量是一組隨機變量，要想準確的描述這一隨機變量，最有效的方法是可以根據概率論與數理統計的相關理論求出它的概率分布函數，即元素含量c與其對應的概率P之間的關系：

μ—為一組隨機變量的數學期望值，其反應隨機變量平均值的大小；

σ —為隨機變量的標準差，其反應的是隨機變量與其數學期望(即平均值)之間的離散程度。

2.3 異常結果對比分析

(1)累頻法異常形態較規整，濃集中心較明顯，而經驗方程法大多呈點面狀，大多元素無明顯濃集中心累頻法的最大優點就是計算簡單，對數據分布無任何要求，可以對數據不進行任何處理而直接求得數據的異常下限值，保持了數據的完整性，這在一定程度上也有效的降低了數據處理過程中產生的隨機誤差，而且較靈活，異常外帶、中帶和內帶下限值可以根據自己需要設定。但是它也有一個本質上的缺點就是異常外帶、中帶和內帶下限值完全憑經驗確定，無合理的科學依據，而且圈定的異常只是數據的高值部分，無法有效識別低背景區異常信息。

(2)均值標準差法的優點也是計算簡單，用平均值擬合區域背景值，用標準差(離散度)擬合異常，用均值加標準差圈定異常有一定的科學依據。從圖中可以看出，本文選取K=2，圈定的異常面積小，測區的大部分區域被識別為背景區域，異常范圍同樣是數據的高值部分，這除與數據的分布特征相關外，更為關鍵的是K值的大小。K值的選取應主要取決于測區內的成礦地質條件，同時還要考慮工作的目的和任務。當測區內成礦地質條件良好，K值應取大一些；當成礦地質條件不太好，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，勘查地球化學中除對采樣方法、采樣對象、樣品測試分析與異常評價等方面的研究外，如何有效的區分地球化學背景與異常，即異常下限的確定，也是化探研究的核心內容之一。由于不同的數據處理模型對于勘查地球化學異常下限值的計算結果差別較大，經常造成礦致異常的遺漏或成片異常的出現。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，從而更有效的指導礦產勘查活動。本文主要分析了累頻法與均值標準差法的數據分析對比，以供參考。

[1]袁玉濤.化探數據處理方法對比研究[D].中國地質大學(北京)，2015.

[2]李雪菲.吉林省和龍地區化探數據處理方法對比研究[D].吉林大學，2012.

[3]林鑫.化探數據處理方法對比研究[D].長安大學，2012.

[4]胡豐產.新疆某銅礦區化探數據異常下限確定方法對比研究[J].礦業工程，2012，(02)：4-6.