地球化学异常下限不同确定方法及合理性探讨_姚涛
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从表 1 可以看出, 研究区成矿元素 Cu, Pb, Zn 的平均值均明显高于全国均值和干旱地区平均值, 中位数值也都明显高于全国中位数值; 而伴生元素 Ag 的平均值则只是稍微高于全国平均值, 中位数值 则远低于全国中位数值。
表 1 Cu, Pb, Zn, A g 元素特征值表
T able 1 Char act eristic v alue of Cu, Pb, Zn以来, 人们主要使用经典的统计学方法, 以
样品数据呈正态分布为假设前提, 通过计算数据的 统计学参数( 如均值、中位数、标准离差等) 对异常进 行筛选 和评价[ 9] 。通 常认为常量 元素接近 正态分 布, 而微量元素则接近于对数正态分布, 但是在实际 工作当中没有完全理想的数据满足正态分布或对数 正态分布。因此 需要我 们对原始 数据做一 定的处 理, 使其满足正态分布或对数正态分布而又不失原
计算公式为:
Cij = Cij / Cj * C 式中: Cij 为第 j 个地质体中
第 i 个样品的处理后的数 据; Cij 为第 j 个地质体中第
i 个样品 的原 始数 据; Cj 为 第 j 个地质体分析数据的平
均值, C 为整个样 品的总平 均值。笔 者将 归 一 化之 后
的数据用均值+ 2 倍的标准
i
=
x;
S=
1 n-
1i
n
(
=1
x
i
-
x) 2 ;
CA = C0 + 1. 65S ; 其中, x i 为剔除特高值和特低值后剩余的数据值; n 为剩余数据的个数; C0 为背景的对数; S 为取对数 后数据的标准离差; CA 异常下限的对数。
按传统方法圈出的异常( 图 2) 主要集中在折腰
山、白银市、八八四厂附近的区域, 该地区为白银厂 矿田所在区域。由于矿区高异常的压制作用, 使得
白银厂矿田区域构造基本为一大型单斜构造, 发育有次一级背向斜[ 6] 。矿田为一复式背斜构造, 矿床位于石英角斑岩、石英角斑凝灰岩为核心的短 轴背斜构造内。区域发育有 N WW- NW 向、NE 向、 NEE 向和 SN 向 4 组断裂, 其中 NWW- NW 向断裂 具有长期活动的特点, 是控制区域地质体分布的主 要构造[ 5] 。断裂性质主要为压扭性、逆冲推覆。矿 田内褶皱构造发育。
白银矿区现已发现的矿床主要有折腰山、石青 硐、老铅硐、小铁山、四个圈和铜厂沟等。其中, 折腰 山矿床规模最大。
2 区域地球化学特征
白银厂地区地貌景观为干旱荒漠, 局部有黄土 覆盖, 气候干旱, 干涸沟系发育, 植被稀少。白银矿 田处于高 Fe2 O 3 , MnO , N a2 O , CaO , 低 SiO2 的环境 中, 在该环境中发育的成矿元素有 Cu, Pb, Zn; 伴生 元素有 Cd, A g , A s, Sb, H g , A u, Bi, M o, Ba 等[ 8] 。
图中部分区域等值线未闭合是因为在该区没有采样
常的 形成 是两 个独 立 的过 程) 认为地球化学背景值和 异 常值具 有各 自 独立 的幂
姚 涛1, 2 , 陈守余1, 2 , 廖阮颖子1, 2
( 1. 中国地质大学( 武汉) 地质过程与矿产资源国 家重点实验室, 武汉 430074; 2. 中国地质大学( 武汉) 资源学院, 武汉 430074)
摘 要: 地球化学 异常下限的 确定对于 圈定有利的 成矿带, 指导找矿 非常关键。文 章以甘肃 省 白银市 白银矿区及外围水系沉积物 Cu, Pb, Z n, Ag 等 4 个元素为例, 分别运用 传统方法、归一化 法 和分形 方法对数据进行处理。将 3 种方 法圈定 的异常 进行比较 发现: 传统 方法圈出 的异常 有限, 主要是 在矿区出现异常; 而归一化法可以圈出更多的异常, 并且与 矿化集中区 吻合较好, 但还是 会 漏掉弱 异常; 分形方法 圈出的异常 更客观, 与已知 矿化集中区 吻合最好, 异常 范围大, 对弱小异 常 的识别 也比较理想。
图 1 白银矿区及外围矿产地质略图 ( 据甘肃省有色地质三队资料修编) Fig . 1 Geo log ical stetch of Baiy in M ine
A r ea and its periphery 1. 第四系 2. 白垩系砂岩 3. 三 叠系细砂 岩、页岩 4. 志留系 变质 砂岩 5. 奥陶系变质岩 6. 寒武 系千枚岩、大理岩 7. 蓟县系 - 青 白口系变质岩 8. 辉长岩 9. 断裂 10. 矿点
2. 5S ) 进行特高值和 特低值剔除, 直到其 满足对数 正态分布, 将剩余数据进行统计。
理的方法校正采样和分析测试带来的误 差[ 19] 。由 于研究区的样品数据是分 4 个区采集的, 并且在该 区有不同的地质背景, 所以, 笔者尝试用归一化法来 处理原始数据。
( 2) C0 =
1 n
n
x
i= 1
关键词 : 地球化学; 异常下限; 归一化; 分形; 白银矿区; 甘肃省 中图分 类号: P632; P 618. 41 文献标识码: A 文章编号: 1001- 1412( 2011) 01- 0096- 06
0 引言
周蒂[ 1] 认为, 较合理的异常圈定方法应该是: 根 据工作区的地质、地球化学及景观资料逐点估计地 球化学背景值, 再从观测数据中减去背景值及随机 误差而圈定异常。这一认识说明, 确定地球化学异 常下限是一个很复杂的过程, 对于不同的背景应该 选择不同的异常下限。
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地质找矿论丛
2011 年
始数据的真实性。若原始数据满足正态分布, 则直 3. 2 归一化法
接用均值+ 2 倍的标准离差得到异常下 限; 若原始
陈明等在总结正确划分化探背景与异常的方法
数据不满足正 态分 布, 则按照 地球 化学 普查 规范 时认为, 在进行背景与异常的识别之前, 必须选择合
( DZ/ T 0011- 91) 的要求计算地球化学异常下限值: ( 1) 将原 始数 据 转化 为 对数 值, 反 复用 ( x
为了更好的确定异常下限, 圈定异常区域, 笔者 采用了按照不同背景分区采用不同的异常下限圈定 异常。但是有一个问题, 就是不同地质单元之间的 等值线连接是十分不理想的。因此, 笔者又尝试了
另一种方法 归一化法[ 3] , 将原始数据经归一化 处理后再计算异常下限。
此外, 传统的地球化学异常下限计算方法( 均值 + K 倍的标准离差) 在 K 值的选择上存在一定的随 意性。为了克服这一弊端, Cheng Q M ( 成秋明) 等 1994 提出了含量- 面积模式[ 4] , 首次将分形引入地 球化学异常的判别, 并且在加拿大取得了成功, 在国 内也引起了很大的轰动。
在其他地区几乎没有异常出现。
归一化法是一种简单的数据调整方法, 原理简 单, 实现起来也很方便, 并且可以取得比较理想的效 果。它适用于调整由于系统误差造成的不同分析批 次间的数据 台阶 、不同地区背景值的差异造成元 素数据置于一起研究时元素分布信息的弱化或强化 等[ 3] 。它是在知晓不同批次或不同空间分布的大块 数据间的差异的前提下, 为消除这样的差异而进行 的简单的数据归一方法, 是衬度法的一种改良方法, 它用与元素实际分析值相近的视含量来代替在数值 1 附近波动的衬值, 使得处理后的结果更直观, 更易 于理解和接受。
yaot ao19860123@ 163. com
第 26 卷 第 1 期
姚涛等: 地球化学异常下限不同确定方法及 合理性探讨
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异常区进行圈定, 并将 3 种方法圈定的结果进行比 较分析。
1 区域地质背景
区内地层从古生界到新生界多有出露( 图 1) 。 其中, 寒武系 志留系属地槽型海相沉积( 伴有火山 碎屑沉积) , 泥盆系 第三系以 内陆湖盆相 沉积为 主, 第四系主为冲沟堆积。不同时代地层多以同构 造线方向的断层相隔。
Ag 94. 80 36. 00 80. 88 77. 00 58. 31
注: 带* 数据据任天祥等( 1998) ; 研究区数据据甘肃省有色地 质 三队蓝晒图( 1985) 读 取。量的 单位: w ( Cu, Pb, Zn) / 10- 6 , w ( Ag )/ 10- 9。
3 地球化学异常下限的确定
侵入岩主要有花 岗岩、斜长花岗 岩、花 岗闪长 岩、石英闪长 岩、辉绿岩、辉长岩、蛇纹石 化橄榄岩 等。岩浆作用分异连续完整, 基性、中基性、中性、酸 性火山岩发育 齐全。火山 岩的分 布受古断 裂的控
制[ 6] 。以早古生代海相火山岩最为发育, 其在空间 展布上与区域构造线方向一致, 呈 NW - SE 向带状 分布。白银厂矿田的火山作用以裂隙喷溢为主, 局 部伴有中心式喷发[ 7] , 以熔岩为主, 火山碎屑岩类相 对较少。
图 2 白银矿区及外围 Ag, Cu, Pb, Zn 元素异 常图( 传统方法) Fig . 2 Cu, Pb, Zn, Ag ano maly map o f
方法存在局限性, 并从分形 的观点( 地球化学背景和异
Baiy in M ine A rea and it s peripher y( T raditional methods) 图右上角的数值为异常下限值;
元素 研究区均值 研究区中位数值 全国均值* 全国中位数值* 干旱地区平均值*
Cu 37. 00 27. 00 21. 56 21. 83 20. 67
Pb 80. 33 42. 00 24. 94 23. 53 14. 38
Zn 135. 13 81. 00 69. 61 70. 04 51. 78
第 26 卷 第 1 期 2011 年 3 月: 96-101
地 质 找 矿 论丛
Contributio ns to Geo log y and M ineral Reso urces R esear ch
V ol . 26 N o. 1 M ar. 2011: 96- 101
表 1 Cu, Pb, Zn, A g 元素特征值表
T able 1 Char act eristic v alue of Cu, Pb, Zn以来, 人们主要使用经典的统计学方法, 以
样品数据呈正态分布为假设前提, 通过计算数据的 统计学参数( 如均值、中位数、标准离差等) 对异常进 行筛选 和评价[ 9] 。通 常认为常量 元素接近 正态分 布, 而微量元素则接近于对数正态分布, 但是在实际 工作当中没有完全理想的数据满足正态分布或对数 正态分布。因此 需要我 们对原始 数据做一 定的处 理, 使其满足正态分布或对数正态分布而又不失原
计算公式为:
Cij = Cij / Cj * C 式中: Cij 为第 j 个地质体中
第 i 个样品的处理后的数 据; Cij 为第 j 个地质体中第
i 个样品 的原 始数 据; Cj 为 第 j 个地质体分析数据的平
均值, C 为整个样 品的总平 均值。笔 者将 归 一 化之 后
的数据用均值+ 2 倍的标准
i
=
x;
S=
1 n-
1i
n
(
=1
x
i
-
x) 2 ;
CA = C0 + 1. 65S ; 其中, x i 为剔除特高值和特低值后剩余的数据值; n 为剩余数据的个数; C0 为背景的对数; S 为取对数 后数据的标准离差; CA 异常下限的对数。
按传统方法圈出的异常( 图 2) 主要集中在折腰
山、白银市、八八四厂附近的区域, 该地区为白银厂 矿田所在区域。由于矿区高异常的压制作用, 使得
白银厂矿田区域构造基本为一大型单斜构造, 发育有次一级背向斜[ 6] 。矿田为一复式背斜构造, 矿床位于石英角斑岩、石英角斑凝灰岩为核心的短 轴背斜构造内。区域发育有 N WW- NW 向、NE 向、 NEE 向和 SN 向 4 组断裂, 其中 NWW- NW 向断裂 具有长期活动的特点, 是控制区域地质体分布的主 要构造[ 5] 。断裂性质主要为压扭性、逆冲推覆。矿 田内褶皱构造发育。
白银矿区现已发现的矿床主要有折腰山、石青 硐、老铅硐、小铁山、四个圈和铜厂沟等。其中, 折腰 山矿床规模最大。
2 区域地球化学特征
白银厂地区地貌景观为干旱荒漠, 局部有黄土 覆盖, 气候干旱, 干涸沟系发育, 植被稀少。白银矿 田处于高 Fe2 O 3 , MnO , N a2 O , CaO , 低 SiO2 的环境 中, 在该环境中发育的成矿元素有 Cu, Pb, Zn; 伴生 元素有 Cd, A g , A s, Sb, H g , A u, Bi, M o, Ba 等[ 8] 。
图中部分区域等值线未闭合是因为在该区没有采样
常的 形成 是两 个独 立 的过 程) 认为地球化学背景值和 异 常值具 有各 自 独立 的幂
姚 涛1, 2 , 陈守余1, 2 , 廖阮颖子1, 2
( 1. 中国地质大学( 武汉) 地质过程与矿产资源国 家重点实验室, 武汉 430074; 2. 中国地质大学( 武汉) 资源学院, 武汉 430074)
摘 要: 地球化学 异常下限的 确定对于 圈定有利的 成矿带, 指导找矿 非常关键。文 章以甘肃 省 白银市 白银矿区及外围水系沉积物 Cu, Pb, Z n, Ag 等 4 个元素为例, 分别运用 传统方法、归一化 法 和分形 方法对数据进行处理。将 3 种方 法圈定 的异常 进行比较 发现: 传统 方法圈出 的异常 有限, 主要是 在矿区出现异常; 而归一化法可以圈出更多的异常, 并且与 矿化集中区 吻合较好, 但还是 会 漏掉弱 异常; 分形方法 圈出的异常 更客观, 与已知 矿化集中区 吻合最好, 异常 范围大, 对弱小异 常 的识别 也比较理想。
图 1 白银矿区及外围矿产地质略图 ( 据甘肃省有色地质三队资料修编) Fig . 1 Geo log ical stetch of Baiy in M ine
A r ea and its periphery 1. 第四系 2. 白垩系砂岩 3. 三 叠系细砂 岩、页岩 4. 志留系 变质 砂岩 5. 奥陶系变质岩 6. 寒武 系千枚岩、大理岩 7. 蓟县系 - 青 白口系变质岩 8. 辉长岩 9. 断裂 10. 矿点
2. 5S ) 进行特高值和 特低值剔除, 直到其 满足对数 正态分布, 将剩余数据进行统计。
理的方法校正采样和分析测试带来的误 差[ 19] 。由 于研究区的样品数据是分 4 个区采集的, 并且在该 区有不同的地质背景, 所以, 笔者尝试用归一化法来 处理原始数据。
( 2) C0 =
1 n
n
x
i= 1
关键词 : 地球化学; 异常下限; 归一化; 分形; 白银矿区; 甘肃省 中图分 类号: P632; P 618. 41 文献标识码: A 文章编号: 1001- 1412( 2011) 01- 0096- 06
0 引言
周蒂[ 1] 认为, 较合理的异常圈定方法应该是: 根 据工作区的地质、地球化学及景观资料逐点估计地 球化学背景值, 再从观测数据中减去背景值及随机 误差而圈定异常。这一认识说明, 确定地球化学异 常下限是一个很复杂的过程, 对于不同的背景应该 选择不同的异常下限。
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地质找矿论丛
2011 年
始数据的真实性。若原始数据满足正态分布, 则直 3. 2 归一化法
接用均值+ 2 倍的标准离差得到异常下 限; 若原始
陈明等在总结正确划分化探背景与异常的方法
数据不满足正 态分 布, 则按照 地球 化学 普查 规范 时认为, 在进行背景与异常的识别之前, 必须选择合
( DZ/ T 0011- 91) 的要求计算地球化学异常下限值: ( 1) 将原 始数 据 转化 为 对数 值, 反 复用 ( x
为了更好的确定异常下限, 圈定异常区域, 笔者 采用了按照不同背景分区采用不同的异常下限圈定 异常。但是有一个问题, 就是不同地质单元之间的 等值线连接是十分不理想的。因此, 笔者又尝试了
另一种方法 归一化法[ 3] , 将原始数据经归一化 处理后再计算异常下限。
此外, 传统的地球化学异常下限计算方法( 均值 + K 倍的标准离差) 在 K 值的选择上存在一定的随 意性。为了克服这一弊端, Cheng Q M ( 成秋明) 等 1994 提出了含量- 面积模式[ 4] , 首次将分形引入地 球化学异常的判别, 并且在加拿大取得了成功, 在国 内也引起了很大的轰动。
在其他地区几乎没有异常出现。
归一化法是一种简单的数据调整方法, 原理简 单, 实现起来也很方便, 并且可以取得比较理想的效 果。它适用于调整由于系统误差造成的不同分析批 次间的数据 台阶 、不同地区背景值的差异造成元 素数据置于一起研究时元素分布信息的弱化或强化 等[ 3] 。它是在知晓不同批次或不同空间分布的大块 数据间的差异的前提下, 为消除这样的差异而进行 的简单的数据归一方法, 是衬度法的一种改良方法, 它用与元素实际分析值相近的视含量来代替在数值 1 附近波动的衬值, 使得处理后的结果更直观, 更易 于理解和接受。
yaot ao19860123@ 163. com
第 26 卷 第 1 期
姚涛等: 地球化学异常下限不同确定方法及 合理性探讨
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异常区进行圈定, 并将 3 种方法圈定的结果进行比 较分析。
1 区域地质背景
区内地层从古生界到新生界多有出露( 图 1) 。 其中, 寒武系 志留系属地槽型海相沉积( 伴有火山 碎屑沉积) , 泥盆系 第三系以 内陆湖盆相 沉积为 主, 第四系主为冲沟堆积。不同时代地层多以同构 造线方向的断层相隔。
Ag 94. 80 36. 00 80. 88 77. 00 58. 31
注: 带* 数据据任天祥等( 1998) ; 研究区数据据甘肃省有色地 质 三队蓝晒图( 1985) 读 取。量的 单位: w ( Cu, Pb, Zn) / 10- 6 , w ( Ag )/ 10- 9。
3 地球化学异常下限的确定
侵入岩主要有花 岗岩、斜长花岗 岩、花 岗闪长 岩、石英闪长 岩、辉绿岩、辉长岩、蛇纹石 化橄榄岩 等。岩浆作用分异连续完整, 基性、中基性、中性、酸 性火山岩发育 齐全。火山 岩的分 布受古断 裂的控
制[ 6] 。以早古生代海相火山岩最为发育, 其在空间 展布上与区域构造线方向一致, 呈 NW - SE 向带状 分布。白银厂矿田的火山作用以裂隙喷溢为主, 局 部伴有中心式喷发[ 7] , 以熔岩为主, 火山碎屑岩类相 对较少。
图 2 白银矿区及外围 Ag, Cu, Pb, Zn 元素异 常图( 传统方法) Fig . 2 Cu, Pb, Zn, Ag ano maly map o f
方法存在局限性, 并从分形 的观点( 地球化学背景和异
Baiy in M ine A rea and it s peripher y( T raditional methods) 图右上角的数值为异常下限值;
元素 研究区均值 研究区中位数值 全国均值* 全国中位数值* 干旱地区平均值*
Cu 37. 00 27. 00 21. 56 21. 83 20. 67
Pb 80. 33 42. 00 24. 94 23. 53 14. 38
Zn 135. 13 81. 00 69. 61 70. 04 51. 78
第 26 卷 第 1 期 2011 年 3 月: 96-101
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