Поля. Выделение геохимических аномалий

Оценка уровня геохимического фона. Выделение геохимических аномалий пришло в поисковую геохимию из практики интерпретации геофизических полей, где неоднородность структуры поля оценивается по отношению к фону.

Геохимический фон (Сф) представляет собой среднее содержание химического элемента в пределах нормального геохимического поля. Для его оценки выбирается та часть площади выполненной геохимической съемки, где выдержаны ландшафтно-геохимические условия, однотипны по химизму горные породы и отсутствуют явные аномалии. Способы оценки геохимического фона зависят от математического закона, которому подчиняется распределение содержаний элементов в выборке (нормальному или логнормальному).

Для макроэлементов (породообразующих) характерно нормальное распределение, когда изменение содержаний от точки к точке определяется соизмеримым и независимым влиянием большого числа факторов (геологических, геохимических, биоклиматических и др.). В этом случае график функции распределения, получивший название кривой Гаусса, будет иметь колоколообразную форму с одним максимумом в точке m и симметрией относительно прямой x = m (рис. 1). Величина m для нормального закона

Рис. 1. График функции нормального распределения (кривая Гаусса)

равна среднему арифметическому, в то же время она отвечает наиболее часто встречающемуся значению величины x, или её моде, и совпадает с медианой – значением, делящим всю совокупность данных пополам. В связи с этим при нормальном распределении уровень геохимического фона (Сф) представляет собой среднее арифметическое, наиболее часто встречающееся (модальное) и медианное содержание элемента в пределах однородного участка.

В отличие от макроэлементов, для рудных компонентов распределение содержаний чаще всего не столь упорядочено, и график функции распределения отличается некоторой асимметрией. Однако после перевода содержаний элементов в десятичные логарифмы он снова будет соответствовать кривой Гаусса, и в этом случае говорят о логнормальном законе распределения. Геохимический фон (Сф) для такого распределения содержаний будет равен величине антилогарифма от среднего арифметического десятичных логарифмов содержаний элемента в выборке.

Таким образом, при нормальном законе распределения уровень фона определяется по формуле 1.1:

(1.1),

при логнормальном - по формуле 1.2:

(1.2),

где n – количество проб в выборке, Сi – содержание элемента в пробе.

Задача определения математического закона, которому подчиняется то или иное распределение содержаний элементов в выборке, решается двумя методами. Первый из них (графический) заключается в построении гистограмм или кумулятивных кривых распределения частот встречаемости содержаний элементов и позволяет высказывать гипотезу о виде распределения. Второй метод (математический) дает возможность проверить эту гипотезу с помощью так называемых «критериев согласия» (критерий Пирсона и др.).



В практике интерпретации геохимических данных широкое применение получил достаточно простой и наглядный метод построения гистограмм. Он заключается в определении математического закона по форме гистограммы распределения частоты встречаемости содержаний элементов. Симметричная форма, когда максимальная частота встречаемости расположена в середине и постепенно снижается к обоим концам, характерна для нормального закона распределения, ассиметричная – для логнормального (рис. 2).

Рис. 2. Основные формы гистограмм распределения: а - симметричная; б - г -

асимметричная: б - отрицательно скошенное распределение; в - положительно

скошенное распределение; г – гребенка

Оценка неоднородности распределения элементов в области фона. В каждой отдельной точке геохимического поля даже в пределах безрудного участка с однородными геологическими и ландшафтно-геохимическими условиями фоновые содержания элементов характеризуются некоторым разбросом значений. Для характеристики уровня таких отклонений от среднефонового значения при нормальном распределении используется величина стандартного отклонения (1.3):

(1.3).

В случае логнормального закона роль стандартного отклонения выполняет безразмерная величина ε, получившая название «стандартный множитель» и определяемая как антилогарифм стандартного отклонения десятичных логарифмов содержаний (1.4):

(1.4).

Стандартное отклонение (стандартный множитель) является важнейшей характеристикой нормального геохимического поля, позволяя судить о степени неоднородности геохимического фона – чем выше значение S (ε), тем больше величина случайных колебаний фона в пределах участка съемки. Попытки установления конкретных причин подобных отклонений фоновых содержаний от их среднего уровня лишены практического смысла и заведомо обречены на неудачу, однако при статистической обработке геохимических данных без учета стандартного отклонения (стандартного множителя) невозможно выделение геохимических аномалий.



Выделение геохимических аномалий проводится по величине порога аномальности (СА) - наименьшему значению содержания химического элемента, которое можно считать с некоторой степенью вероятности выходящим за пределы колебания фона. Этот параметр связывает уровень геохимического фона со стандартным отклонением при нормальном распределении (1.5):

(1.5),

или со стандартным множителем при логнормальном распределении (1.6):

(1.6).

Вероятность попадания некоторого количества проб в число аномальных за счет случайных колебаний фона зависит от выбора величины t>0.Если принять СА на уровне t=3 («жесткий» вариант), вероятность ошибочного отнесения колебаний фона в разряд геохимических аномалий составит 99,86%, однако при этом будет утрачена часть слабых аномалий, лишь незначительно отличающихся от уровня Сф и имеющих отношение к глубоко залегающим рудным объектам. Если принять СА на уровне t=1 («мягкий» вариант), то все слабые аномалии выделяться для последующего изучения, но при этом к их числу будет ошибочно отнесено еще 15,87% фоновых содержаний элементов. При поисковых работах общее число таких фиктивных аномалий может достигать нескольких тысяч. Их геологический осмотр, детализация и оценка в полном объеме невозможны, в результате чего без внимания могут остаться рудные аномалии, и в итоге геохимические поиски окажутся мало результативными.

В связи с этим существует определенное правило выбора величины t.

Коэффициент t=3 (правило «трех стандартов») используется только в случае оценки единичных точек наблюдений с аномальными значениями признака. Если число аномальных проб больше, а пространственная группировка предполагает их общую природу, применяют более «мягкий» вариант расчета с , где m – количество пространственно сближенных точек (например, на одном профиле и/или на соседних профилях), допускающих объединение их в один контур. Величина m берется в пределах от 1 до 9, т.к. дальнейшее ее увеличение может привести к значительному росту ложных (необоснованно, случайно выделяемых) геохимических аномалий.

Порог аномальности в этом случае при нормальном распределении определяется по формуле 1.7:

(1.7),

при логнормальном - по формуле 1.8:

(1.8).

С учетом вышесказанного, для выделения аномалий вычисляется девять значений порога аномальности СА. Проверяемые содержания в сближенных точках опробования считаются аномальными, если для каждого из них преодолен соответствующий порог аномальности: Ci ³ CAm.

Например, для выделения геохимических аномалий вычислены значения порога аномальности: СА1 = 22 г/т, СА2 = 17 г/т, …., СА9 = 12 г/т. Исходя из полученных данных, девять и более точек могут быть оконтурены в виде аномалии при условии, что содержание элемента в каждой из них составляет ≥12 г/т. Две соседние точки можно считать принадлежащими к единой аномалии, если содержание элемента в каждой из них не менее 17 г/т. Однако, если хотя бы в одной из двух точек элемента менее 17 г/т, а в другой его содержания не достигают 22 г/т, то ни одну из них нельзя считать аномальной. С другой стороны, если даже в единичной точке съемки, без «подозрительных» соседей, содержание элемента составляет ≥22 г/т, она признается аномальной и оконтуривается на карте как локальная аномалия.

Пример задачи. Определить статистические параметры нормального геохимического поля (Сф, e) и порог аномальности (СА1, СА2, СА3….,СА9) свинца в элювио-делювии по данным литохимической съемки масштаба

Рис. 3. Фрагмент поэлементной карты-разноски результатов спектрального


8233065604598382.html
8233096244114597.html
    PR.RU™