张明宇

河北省地球物理勘查院

化探数据处理方法对比研究

张明宇

河北省地球物理勘查院

众所周知，矿产资源是人类生产和生活的必需原料，是人类赖以生存和发展的物质基础，是经济社会可持续发展的重要物质保证。地球化学勘查是区域矿产地质调查中快速发现地球化学异常、确定成矿远景和找矿靶区最有效的手段之一，其基本原理是通过研究成矿元素和相关元素在不同地质体中的含量和分布，发现异常，解释和评价异常，确定找矿远景区和找矿靶区。其中，元素地球化学异常下限的确定是地球化学勘查的基本研究内容，同时，也是地球化学勘查的难点和热点问题。

化探法；数据处理；方法比较

2.2 均值标准差法

这种统计学方法的理论基础是随机变量的概率论统计学知识，这一方法要求数据服从正态分布或对数正态分布，大量实践证明，微量元素在各种天然物质中的含量，一般都服从对数正态分布，而常量元素服从正态分布，这也为我们采用数理统计方法确定背景值和异常下限提供了理论依据，则正态分布的理论模式如下：

勘查地球化学是通过地质体中元素分布的研究，发现异常，解释评价异常，进而圈定找矿远景区和找矿靶区的一种找矿方法。其中，元素异常下限的确定是勘查地球化学的基本内容，同时也是勘查地球化学的关键问题。本文以新疆地区为例进行研究。

1 地球化学样品采集与测试分析

1.1 采样介质与测网布置

勘查地球化学采样介质多种多样，有岩石、土壤、水系沉积物、气体、生物等多种测量对象。新疆地区属干旱荒漠的地球化学景观，干旱荒漠地区地表物质受到了盐类、卤化物风化壳以及风成沙的严重干扰，形成类型复杂性质各异的地球化学障，为排除这一障碍，开发了岩屑地球化学测量。此类景观采取粗粒级物质，即-5～+20目(-5.13～+0.96mm)，该方法为岩屑区域地球化学勘查。研究区为较典型的干旱荒漠景观，因此针对阿克巴斯陶、野马井、克尔巴依以及协别克斯套4幅面积近1450km2区域采取岩屑勘查地球化学方法。1：20万岩屑区域勘查地球化学设计的采样密度为每平方公里2个样[80]，属低密度地球化学测量，适用于小比例尺区域地球化学异常。由于研究区按1：5万图幅进行取样，故应加大取样密度，设计为线距500m×点距250m网度布样。全区布设样点11929个，由于某些地段经后期局部加密，实际共取样12011个。

1.2 样品采集与分析

使用1：5万地形图为工作手图，用地形图、罗盘及GPS定位仪进行综合定点。每一布样点在一定范围内多处取小样混合，样品重量大于200g。在实际定点过程中将WGS84坐标转换为BJ54坐标下经高斯-克吕格投影的公里网，方便以后与经投影处理的图像叠合。样品采集与测试分析均由新疆地质矿产勘查局第7地质大队完成，本文中暂不附检测报告。共检测Ag、As、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn等14个 项 目。 其 中Ag、Mo、Pb、Sn、W仅限于阿克巴斯陶与克尔巴依幅。

2 化探数据处理比较研究——以定值异常下限为例

2.1 累频法

累积频率法是所有统计学方法中近乎最简单的，之所以在这里讲累积频率法是由于它确定的异常下限值，较一般统计学方法都偏低，非常接近分形的结果而且能够反映出元素含量高值异常的分布特点，在分形的含量-面积法、含量距离法碰到分辨率不够或者不适用的情况，该方法能够很容易的确定元素异常下限。多年的化探实践工作研究表明，地球化学元素在地壳中或某一地质体中的含量是一组随机变量，要想准确的描述这一随机变量，最有效的方法是可以根据概率论与数理统计的相关理论求出它的概率分布函数，即元素含量c与其对应的概率P之间的关系：

μ—为一组随机变量的数学期望值，其反应随机变量平均值的大小；

σ —为随机变量的标准差，其反应的是随机变量与其数学期望(即平均值)之间的离散程度。

2.3 异常结果对比分析

(1)累频法异常形态较规整，浓集中心较明显，而经验方程法大多呈点面状，大多元素无明显浓集中心累频法的最大优点就是计算简单，对数据分布无任何要求，可以对数据不进行任何处理而直接求得数据的异常下限值，保持了数据的完整性，这在一定程度上也有效的降低了数据处理过程中产生的随机误差，而且较灵活，异常外带、中带和内带下限值可以根据自己需要设定。但是它也有一个本质上的缺点就是异常外带、中带和内带下限值完全凭经验确定，无合理的科学依据，而且圈定的异常只是数据的高值部分，无法有效识别低背景区异常信息。

(2)均值标准差法的优点也是计算简单，用平均值拟合区域背景值，用标准差(离散度)拟合异常，用均值加标准差圈定异常有一定的科学依据。从图中可以看出，本文选取K=2，圈定的异常面积小，测区的大部分区域被识别为背景区域，异常范围同样是数据的高值部分，这除与数据的分布特征相关外，更为关键的是K值的大小。K值的选取应主要取决于测区内的成矿地质条件，同时还要考虑工作的目的和任务。当测区内成矿地质条件良好，K值应取大一些；当成矿地质条件不太好，K值就要取小一些；在初步普查阶段，主要是怕遗漏有找矿意义的异常，则K值要取小一些；在详查阶段，为了避免混入非矿异常，K值就要取大一些。

综上所述，勘查地球化学中除对采样方法、采样对象、样品测试分析与异常评价等方面的研究外，如何有效的区分地球化学背景与异常，即异常下限的确定，也是化探研究的核心内容之一。由于不同的数据处理模型对于勘查地球化学异常下限值的计算结果差别较大，经常造成矿致异常的遗漏或成片异常的出现。前人也不断的尝试寻找更为合理的确定化探异常下限的方法，从而更有效的指导矿产勘查活动。本文主要分析了累频法与均值标准差法的数据分析对比，以供参考。

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[3]林鑫.化探数据处理方法对比研究[D].长安大学，2012.

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