濃度
—面積法確定地球化學(xué)異常下限

■黃振威

（廣東省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊廣東梅州514089）

濃度
—面積法確定地球化學(xué)異常下限

■黃振威

（廣東省地質(zhì)局第八地質(zhì)大隊廣東梅州514089）

基于MAPGIS的空間分析模塊對元素不同起始含量的面積進(jìn)行統(tǒng)計，再使用Statistica軟件繪制濃度—面積散點圖，根據(jù)濃度—面積曲線的不同近似線性段，可以判斷元素在地球化學(xué)場中的變化特征，從而確定元素的異常下限值。

地球化學(xué) 多維分形理論 濃度—面積法 MAPGIS 異常下限

0　引言

地球化學(xué)異常下限的確定一直以來是化探勘查中的一項基本工作，也是能否進(jìn)一步區(qū)分礦致異常和分散礦化的依據(jù)，對準(zhǔn)確縮小找礦靶區(qū)有著重要意義。然而傳統(tǒng)的均值—標(biāo)準(zhǔn)差方法在具體應(yīng)用中容易剔除“離群特高值”，人為地使元素分布符合正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布。然而近年來成秋明等人的研究表明，地球化學(xué)元素在空間上往往更符合分形與多維分形分布特征?；诙嗑S分布理論提出了數(shù)值—面積模型（N-A法）、周長—面積模型（P-S法）和濃度—面積模型（S-C法）等，認(rèn)為元素含量與其所圈定的面積在雙對數(shù)坐標(biāo)上可以用不同的直線進(jìn)行擬合，不同近似線性段所對應(yīng)的分界值認(rèn)為是區(qū)分背景和異常的臨界值，可以作為元素地球化學(xué)異常的下限值。本文是基于濃度—面積法模型，應(yīng)用MAPGIS等軟件統(tǒng)計元素不同起始濃度圈定的面積，使元素濃度起始值的對數(shù)和對應(yīng)面積的對數(shù)繪制散點圖，再對散點圖不同近似線性段進(jìn)行研究從而確定元素的異常下限。

1　濃度—面積法模型

設(shè)濃度—面積分形模型為：

lgS（Ci）=-DlgCi+B（1）（i=1,2,3,……，n）

（1）式中：Ci為起始濃度值，S（Ci）為濃度≥Ci時的面積和；B為常數(shù)；D＞0，為分維數(shù)。

將統(tǒng)計數(shù)據(jù)S（Ci）和Ci兩組數(shù)據(jù)繪制散點圖，散點曲線大致分成多個近似線性段。利用Statistica軟件對散點曲線進(jìn)行最小二乘法擬合，各線性段的斜率被認(rèn)為是元素濃度分形的分維數(shù)。根據(jù)各擬合線性段的交點找出合適的臨界點C0，可確定元素的地球化學(xué)異常下限值。

2　濃度—面積法應(yīng)用實例

2.1均值—標(biāo)準(zhǔn)差法計算異常下限

梅州市某地銅多金屬礦測區(qū)共采取土壤地球化學(xué)基本樣1610件，以Au元素數(shù)據(jù)為例，利用Statistica軟件對Au的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù)化再計算，得偏度系數(shù)=12.16，峰度系數(shù)=198.66，偏離對數(shù)正態(tài)分布。

對原始數(shù)據(jù)對數(shù)化進(jìn)行“離群特高值”的迭代剔除后，得出Au相應(yīng)對數(shù)異常下限T=x+2S值，對數(shù)求返后得Au的異常下限真值為6.6 ng/g。

2.2濃度—面積法計算異常下限

通過MAPGIS的空間分析模塊的DTM分析，繪制元素含量的平面等值線圖（1:10000），并使等值線套區(qū)，生成一個包含有起始值、終止值和面積屬性的區(qū)文件。通過MAPGIS插件Section的導(dǎo)入導(dǎo)出功能，將上述區(qū)文件的所有屬性輸出到EXCEL，經(jīng)EXCEL處理提取了一組lgCi及對應(yīng)的lgS（Ci），見表1。

對表1中不同lgCi值及其對應(yīng)的面積lgS（Ci）進(jìn)行最小二乘法擬合，可以得出多條近似線性段，所得各擬合線性段的方程如下：

lgS（C01）=4.8248-0.0125×C01

lg S（C02）=4.7877-1.1004×C02

lg S（C03）=5.3904-1.6538×C03

lg S（C04）=6.4553-2.2838×C04

lg S（C05）=8.6174-3.4782×C05）

lg S（C06）=13.771-6.0459×C06

lg S（C07）=10.1732-4.2956×C07

lg S（C08）=34.8416-15.6119×C08

表1　Au元素濃度—面積關(guān)系表

根據(jù)lgCi和lgS(Ci)的散點圖，并將擬合線性段繪制于同一圖上，見圖1。

圖1　Au元素的濃度—面積散點圖

從圖1可以看出，Au的濃度—面積雙對數(shù)曲線上，低值區(qū)非常平滑，即第一近似線性段的斜率幾乎為0，這可以認(rèn)為是Au在檢出限范圍附近元素含量的低值波動，而第二線性段跨越了大部分的含量區(qū)間，可以認(rèn)為是元素濃度的在測區(qū)內(nèi)的“正常”范圍，第三近似線性段變陡，認(rèn)為是元素濃度開始出現(xiàn)“異?！钡臉?biāo)志，故認(rèn)為第三與第二近似線性段的交點為該測區(qū)異常下限值。計算可得該測區(qū)Au的異常下限值為12.25ng/g。

2.3兩種方法確定的異常下限值對比

根據(jù)該區(qū)1:50000水系沉積物測量資料顯示，該銅多金屬礦區(qū)域Au元素異常下限值為5ng/g，如按均值—標(biāo)準(zhǔn)差法確定的6.6ng/g作為該區(qū)的Au異常下限，顯然太低，難以確定具體的找礦靶區(qū)。而用濃度—面積法確定的Au異常下限圈定異常，可以明顯的提高異常的分辨率，減少相應(yīng)的異常查證面積，從而迅速找準(zhǔn)靶區(qū)，為下一步工作提供依據(jù)。

另一方面，在地區(qū)元素異常不明顯，弱異常多于強(qiáng)異常時，均值—標(biāo)準(zhǔn)差法能更好的保留異常信息，而注重元素在不同含量區(qū)間具有不同類型分布的多維分形方法，則容易漏掉某些弱異常。從圖1可以看出，Au在第二近似線性段的含量范圍較廣，弱背景區(qū)、背景區(qū)、高背景區(qū)、弱異常區(qū)等濃度范圍不容易分離。

3　結(jié)論

長期以來，均值—標(biāo)準(zhǔn)差方法被廣大地球化學(xué)勘查工作者使用。這種方法要求元素的含量分布服從（基本服從）正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布。而實際工作中發(fā)現(xiàn)元素的含量更多的服從分形分布特征，并由此產(chǎn)生了濃度—面積法等多種分形計算方法。

均值—標(biāo)準(zhǔn)差方法人為地剔除了“離群特高值”，從而降低了異常下限的值，使圈定的異常范圍大，不能迅速確定異常中心。而濃度—面積法更注重保留元素在高值區(qū)間的特征，將高值圈定在固定的面積內(nèi)，對低值區(qū)間的影響較小，能更好的圈定異常區(qū)。

濃度—面積法在應(yīng)用時，容易忽略元素在弱背景區(qū)、背景區(qū)、高背景區(qū)和弱異常區(qū)的特征，從而對低弱異常分辨率較差。

本文在利用濃度—面積法對梅州市某地銅多金屬礦Au的元素分布特征研究時，發(fā)現(xiàn)Au在高值區(qū)仍有多個近似線性段，這可能是該區(qū)在多期次地質(zhì)作用下，Au元素的富集疊加造成的波動，其研究結(jié)論不在本文的討論范圍之內(nèi)。

[1]成秋明.多維分形理論和地球化學(xué)元素分布規(guī)律.地球科學(xué),2000,25(3):311-318

[2]謝淑云,鮑征宇.地球化學(xué)場的連續(xù)多重分形模式.地球化學(xué),2002,31(2):191-200

[3]陳杜軍,張恒,張玉寶等.基于MapGIS的含量—面積法確定地球化學(xué)異常下限.資源環(huán)境與工程,2014,28(5):720-722

[4]蔣敬業(yè)等.應(yīng)用地球化學(xué).武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社,2006:1-340

P59[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-147-2