放射性水化學異常下限確定方法對比

張 森

（廣東省核工業地質局二九二大隊，廣東 河源 517001）

放射性水化學測量是通過系統采集天然水樣，測定水中鈾、鐳、氡、常量組分及其它鈾礦化指示元素，查明它們的分布特征、遷移、富集規律及其與鈾礦化關系的方法。由于地下水可帶來潛水面附件的礦化信息，因此具有找深部盲礦的優勢[1]。

水中放射性元素異常下限的確定是圈定異常形態和規模的重要環節，但由于地質背景及成礦模式的多樣性，不同方法計算的異常下限結果具有較大的差異，選擇合適的計算方法對異常信息的提取至關重要。目前常用的方法有修正展直法和迭代法，本文以廣東省核工業地質局二九二大隊在粵東北某盆地開展的1:50000放射性水化學測量為例，采用兩種方法分別確定水中氡的異常下限，對比其優劣，擇優進行該區水化異常圈定。

1 礦區地質概況

工作區處于九連山隆起與梅縣拗陷邊緣，河源-邵武斷裂帶西側邊沿上，同時處于北東向武夷多金屬成礦帶南端與東西向南嶺成礦帶東端復合部位。區內出露地層有：震旦系、侏羅系上統高基坪群、白堊系下統官草湖群、上統南雄群、下第三系丹霞群、第四系。巖漿活動頻繁，多期而強烈，有燕山期侵入巖體、脈巖，還有中生代火山巖。區內褶皺主要為大長沙向斜，位于工作區中部，呈不規則橢圓形分布；斷裂發育，以NE-NNE向為主，次為NW向和近EW向。

2 兩種確定異常下限的方法

工作區面積200km2，水中氡取樣333個，采用FD-3017測氡儀現場測量，水中氡濃度對數值統計于表2-2中。

2.1 修正展直法

若將全部樣品看作一個復合母體，那么在全面觀測下復合母體通常是符合標準正態分布的，但在現實情況下，由于取樣誤差和分析精度等因素，復合母體多數不具標準正態分布特征。為了消除復合母體中誤差因素的影響，利用正態分布曲線中的特征點的高度與均方差之間的關系（表1）對復合母體的頻率分布曲線進行修正。具體步驟如下：

表1 正態分布曲線中的特征點的高度與均方差之間的關系

將分析結果從小到大進行排序，然后求得相應的對數值。結果顯示，最小值為1.45，最大值為3.12，差值1.68。然后對所有數據進行分組，一般劃分為7～10組為宜，故將數據分為分9組，組距0.2，根據上、下界為兩頭數據略向外延的原則，取上界為3.20，下界為1.41。按分組統計組中值、頻數、頻率、累計頻率，統計結果見附表2。

表2 粵東北某盆地地下水中氡濃度對數值統計表

一般認為水中氡濃度的低值區分析精度差，而且對找礦沒有重要意義，所有對曲線左翼不作修正[2]。將統計對數值制作頻率分布直方圖（見圖1），連接直方頂邊中點，得頻率分布曲線。從該曲線峰值處作垂線，交于橫坐標于J0，將J0作為氡濃度背景值的估計值（1.90）。根據峰值處的高度f0（55mm），從垂足起在0.607f0（33.39mm）高度處作橫坐標的平行線，再從該平行線與曲線兩翼的交點作垂線交橫坐標于J-1和J1處，取J1-J0作為標準差的估計值σ（15.21mm）。由J0處 向 右 量 出2σ（30.42mm）、3σ（45.63m）的 距離，并在該兩點處作高度0.135f0（7.43mm）和0.011f0（0.61mm）的垂線，將0.607f0與曲線右翼的交點和這兩條垂線的頂點，依次用直線連接起來，便得到修正的頻率分布曲線。從修正的頻率分布曲線可以看出，對第5、6、7組的頻率進行修正。由于圖上的l為10mm，故可得第5、6、7組的頻數：

圖1 粵東北某盆地水中氡濃度直方圖

F修正5=2.5069φ（2*10/15.21）*110≈47

F修正6=2.5069φ（3*10/15.21）*110≈16

F修正6=2.5069φ（4*10/15.21）*110≈3

在頻率直方圖上，將縱坐標軸截成任意比例尺的等長尺度，用以表示μ值，自上而下標以3、2、1、0、-1、-2、-3數字。然后根據以上修正頻率，可重新計算出各組的修正頻率和各組組上限的修正累計頻率。反求各組組上限所對應的μ值（-2.14、-1.09、-0.04、0.82、1.55、2.37、≈3），按組上限值及μ值在圖上標繪出各組點位，按各點的總趨向劃一直線，得出展直線。在該展直線上對應縱坐標為0、1、2、3各點的橫坐標值，為氡濃度的背景值、偏高值、增高值、異常值。結果見表3。

2.2 迭代法

迭代法是建立在數據符合正態或者對數正態分布基礎上的，但是在實際工作中沒有完全理想的數據服從正態分布或對數正態分布[3]，故需要對數據進行剔高處理，具體步驟如下：

（1）計算全區水中氡濃度的對數值，按從大到小的順序排序。計算全部對數值的均值（lg1）和均方差（lgS1）。

（3）重復第二步，直至無高值存在。最終得到對數均值（lg）和對數均方差（lgS）。

表3 粵東北某盆地水中氡濃度兩種異常下限確定方法的統計結果

3 對比與討論

修正展直法和迭代法確定的異常下限分別為555Bq/L、717Bq/L，大于這兩組數值的數據與全部數據之比都大于85%，故兩種方法都是可行的，對下一步找礦都有一定的指導意義。但對比兩組數值圈定的水中氡異常區域（圖2），可發現它們又有較明顯的不同。

圖2 兩種方法圈定的粵東北某盆地水中氡偏高、增高、異常暈圈

修正展直法的優勢在于根據正態分布曲線中的特征點的高度與均方差之間的關系對數據進行修正，對離群點的剔除更為嚴格，所得到的頻率分布曲線更接近標準正態分布，確定的背景值更真實的反應元素的富集程度。但如果仔細分組后頻率分布曲線仍出現雙峰、多峰，或者在最低值處出現峰值的情況，修正展直法就無法實施，不能得到滿意的結果。

迭代法方法簡單操作容易，且圈定的水中氡異常區域小，異常形態均為小范圍內塊狀分布，工作區的大部分區域均識別為背景值，這對找礦的指示更明晰。

但由于迭代法應用的假設前提是數據必須服從正態分布或對數正態分布[4]，對離群點的剔除條件只是依據經驗而定，這與實際的地質情況存在一定的差異，在地質資料不完整的情況下，差異更大。

4 結論

（1）修正展直法和迭代法對放射性水化學異常下限的確定都是可行的，它們都具有各自的優勢，也都存在著不足，兩種方法可配合使用，相互印證。就本區而已，由于前期已開展大量勘查工作，資料收集充分，采用迭代法確定的異常下限對異常區域的圈定效果更優。

（2）工作區的水中氡異常主要沿盆地邊緣分布，盆地中間分布零星且成果差，且主要受巖性控制，與構造關系不明顯。