地球化学数据处理培训讲解

确定地球化学背景值与异常下限的方法有很多种。

早期采用简单的统计方法求平均值与标准偏差；用直方图法确定的众值或中位数作为地球化学背景值。

以后又发展到用概率格纸求背景值与异常下限等。

随着对地球化学背景认识的加深，采用求趋势面或求移动平均值等方法来确定背景值和异常下限，70年代以来，多元回归法、稳健多元线性回归分析法、克立格法、马氏距离识别离散点群法等多种方法常作来研究地球化学的背景值和异常下限。

考虑到方法的实用性、有效性、易操作，通过几种方法在工作区的试验对比，迭代法确定的背景值及异常下限较低，更有利于突出弱异常。

因此，工作区背景值和异常下限的确定选用迭代法。

迭代法处理的步骤：①计算全区各元素原始数据的均值(X1)和标准偏差(Sd1)；②按X1+ nSdl的条件剔除一批高值后获得一个新数据集，再计算此数据集的均值(X2)和标准偏差(Sd2);③重复第二步，直至无特高值点存在，求出最终数据集的均值(X)和标准偏差(Sd),则X做为背景值CO, X+nSd(n根据情况选1.5或2, 3)做为异常下限Ca,采用迭代法求出工作区各地球化学元素特征值及各参数(见表1)。

表1工作区元素地球化学特征值及参数表化探数据是以多元素或多变量为特征的。

化探数据处理既研究元素之间的相互关系，又研究样品之间的相互关系，前者叫做R方式分析，后者叫做Q方式分析。

分析结果是将数据按变量或按样品划分成若干类，使各类内部性质相似而各类之间性质相异。

如果参加分析的数据含有已知类别（如矿或非矿的作用）能起训练组作用时，数据处理的结果可给出明确的地质解释，否则所做的地质解释就含有较大程度的推测性。

在特定情况下地球化学数据可能只反映单一的地质过程，这样的化探数据是所谓来自一个母体”的。

一般情况是几种地质过程作用在同一地区，他们相互重叠或部分重叠，这反映在地球化学数据上就具有多个母体”的特征。

化探数据处理需要鉴别和分离这些母体，即对化探数据值进行分解，确定出不同母体的影响在数据中所产生的分量。

用计算法确定地球化学背景值及异常下限值的一些认识地球化学背景值和异常下限值是确定地球化学数据（如元素、同位素、矿物成分等）在特定地区或区域中的参考水平和异常程度的重要依据。

通过准确、科学地确定这些值，可以更好地了解地质体的特征和演化过程，为地质勘探、矿产资源开发、环境保护等提供科学依据。

一、地球化学背景值的确定地球化学背景值是指在其中一地区或区域内，特定物质的浓度或含量的平均水平。

确定地球化学背景值的步骤通常包括以下几个方面：1.收集样品：收集具有代表性的地球化学样品，例如土壤、水体、岩矿、植物等。

样品的选择应该根据所研究的地质背景、地貌类型、地球化学特征等因素进行科学确定。

2.分析样品：对采集的地球化学样品进行实验室分析，测量样品中感兴趣元素或化合物的浓度或含量。

常用的分析方法包括原子吸收光谱法、质谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等。

3.数据处理：对得到的分析数据进行标准化处理，比如排除明显异常值、进行数据加权、样品稀释等。

可以使用地质统计学的方法，如均值、中位值、方差、协方差等进行数据处理。

4.制定地球化学背景值：根据所得到的标准化数据，结合地质特征、地貌分布、岩石类型和地球化学异常的特点，确定具体的地球化学背景值。

这个过程需要综合考虑样品的数量、采集方法、标准化处理等多个因素，确保背景值的可靠性和科学性。

二、地球化学异常下限值的确定地球化学异常下限值是在地球化学背景值的基础上确定的最低异常值，用于评价地球化学数据是否存在异常现象。

确定地球化学异常下限值的步骤如下：1.选择异常处理方法：根据所研究的地质背景、地貌类型、地球化学特征等因素，选择适合的异常处理方法。

常用的异常处理方法包括等级判别法、离群值分析法、空间统计法等。

2.处理异常值：对采集的地球化学样品中的异常值进行排除或修正。

排除异常值的方法通常包括删除异常值数据样本、使用替代值代替异常数据等。

3.确定异常下限值：根据排除或修正之后的数据样本，再次进行数据处理，得到修正后的数据分布。

水文地球化学基础Hydrogeochemistry第二部分：水化学基础第二部分水化学基础—地下水的化学组成地下水的化学组成1水的结构与性质2地下水的化学成分3水质指标4水化学数据处理构1水的结构与性质水的体积变化与压强的关系学2地下水的化学成分0 课前回顾0课前回顾水的结构O（16O、17O、18O）水分子的种类：H（H、D、T）16O占绝对优势，即：H2O共9 种类型，H几种重要的水分子16O，重水，核反应堆的中子减速剂D18O，重氧水，水解反应示踪剂HO，氚水，示踪剂、测定地下水年龄T极性V型结构，H-O键夹角104.5度，电子分布不均匀水分子间通过静电引力（氢键）相互缔合，巨大分子团液态水处于结晶态-液态的过渡态水的某些异常性质及意义温度、压力对水的性质的影响-物理性质、溶解性质、pH、……0 课前回顾0课前回顾水的组成复杂的溶液，80/93元素，无机/有机/气体/重金属/微生物颗粒大小真溶液，分子-离子，D<10-9m胶体，D=10-9——10-7m悬浮液，D<10-7m无机组分宏量组分，C>5mg/L微量组分, C=0.01-1mg/L痕量组分，C<0.01mg/L0课前回顾0 课前回顾水的组成有机物，ppb、ppt级20025/1200种类多，多万，万个配方年，饮水中已发现种地下水中，发现175种，总化学物质200多种C、H、O组成的98.5%，主要是卤代烃，疏水性有机物气体大气来源，O2、N2、CO2及惰性气体CO岩层生物化学作用, CO2、H2S、H2、CH4、CO、N2、NH3等岩层变质作用，还包括HCl、HF、SO2等放射性衰变：Rn、He、Ne、Ar等微生物细菌、真菌、藻类0≥1000m,-n-90℃，黑暗环境C、N、S等生物转化、有机物降解、重金属的催化3水质指标3-1水化学成分的浓度单位3 水化学成分的浓度单位质量浓度mg/L(ppm)，μg/L （ppb ），ng/L （ppt ）mg/kg(ppm)，μg/kg （ppb ），ng/kg （ppt ）摩尔浓度，mol/L （M ），mol/kg(m)摩尔浓度=单位溶液中溶质的摩尔数溶质的摩尔数=质量/摩尔质量摩尔质量=溶质的原子量或分子量Mole Fraction 摩尔分数（Mole Fraction ）适用于固溶体、非水溶相液体（NAPL ）的混合物中摩尔数（若A 和B 的混合物中，A 的摩尔分数=A 摩尔数：（A 摩尔数+B 摩尔数）1LH2O=55.56mol/L3-1水化学成分的浓度单位3 水化学成分的浓度单位当量浓度（Equivalents or Normality），NEquivalents or Normality）克当量浓度=单位体积溶液中溶质的克当量数=eq or meq克当量数质量/克当量，eq or meq克当量离子：原子量或分子量/离子的价态酸：分子量/酸分子中被金属置换的氢原子数碱：分子量/碱分子中所含氢氧根数碱分碱分所含氢氧数盐：分子量/结合为酸或碱所要的H+或OH-数量CO3的就是2，NaHCO3是1如：Na金属氧化物：分子量/参加氧化还原的金属得失的电子数Cr2O7应该是6N如：1mol/L的K转换N=M×离子的价态练习题水中计算其摩尔浓度和当浓度1、水中SO42-的浓度为96.0mg/L, 计算其摩尔浓度和当量浓度5压力下密度为1020g/mL200gCaCl 2、在25、10Pa压力下，密度为1.020g/mL含2.00gCaCl2/L的溶液，计算体积摩尔浓度、当量浓度和质量浓度3、在Ca-MgCO3固溶体中，含有质量分数为5%的Mg，计算MgCO3在该固溶体中的摩尔分数Assume the background concentration of dissolved oxygen (DO) is 5 ppb in the above aquifer. Further assume the aquifer is 10,000 m long, 1000 m wide and 100 m thick.1) What’s is the total amount of DO in the aquifer?2) What is the mass flux of DO across the right face?3-2 地下水环境特征的主要参数☐1 pH值⏹它表示水中氢离子摩尔浓度（活度）的负对数值⏹衡量地下水酸碱环境强弱的指标pH=6.0--8.5⏹一般地下水pH=6.0☐2 氧化还原电位(Eh，mv)2⏹它表示水中电子摩尔浓度（活度）的负对数值还原环境强弱的指标氧化⏹衡量地下水氧化-还原环境强弱的指标，+氧化，-还原⏹需现场测定17g☐ 3 总溶解固体（TDS，mg/L）⏹水中所含离子、分子、络合物的总量，不包括悬浮物和溶解气体105--110℃，使水全部蒸发剩下的残渣重量⏹1L水加热到105--⏹∑溶解组分（溶解气体除外）(HCO3)/2⏹分类☐淡水，TDS<1000mg/L淡水☐微咸水，1000mg/L<TDS<2000mg/L☐咸水，2000mg/L<TDS<3500mg/L咸水☐卤水，TDS>3500mg/L4S li it/L☐ 4 含盐量（Salinity，mg/L）⏹地下水中各种溶解组分的总量⏹S-TDS= (HCO3-)/2☐ 6 硬度（Hardness ）地下水中碱土金属的总和般以C M ⏹地下水中碱土金属的总和，一般以Ca 2+、Mg 2+的总和来计⏹硬度（CaCO 3mg/L ）=50×毫克当量数（Ca 2++ Mg 2+）=2.5C (mg/L)+4.1M ⏹硬度（CaCO 3mg/L ） 2.5 ×C Ca (mg/L)+4.1 ×C Mg (mg/L)☐1德国度=17.8mg/L （CaCO 3）☐1法国度=10mg/L （CaCO 3）☐1英国度=14.3mg/L （CaCO 3）⏹碳酸盐硬度，暂时硬度222☐Ca 2+、Mg 2+与HCO 3-、CO 32-结合的硬度☐50×毫克当量数（HCO 3-+ CO 32-）☐煮沸可消除⏹非碳酸盐硬度，永久硬度☐与SO 42-、Cl -、NO 3-结合的多价金属阳离子综合☐非碳酸盐硬度（永久硬度）=总硬度-碳酸盐硬度（暂时硬度）⏹负硬度钠盐硬度钠钾的碳酸盐重碳酸盐氢氧化物☐钠盐硬度，钠、钾的碳酸盐、重碳酸盐、氢氧化物☐负硬度=碳酸盐硬度-总硬度≥0硬度CaCO3m g/L 极软水软水微硬水硬水极硬水<757575--150150150--300300300--450>450☐7 酸度（Acidity）⏹表征水中可中和强碱能力的指标。

名词解释1.地球化学：是研究地球及其子系统（含部分宇宙体）的化学组成、化学机制和化学演化的学科。

2.元素丰度：通常将元素在宇宙体或较大的地球化学系统中的平均含量称为丰度。

3.浓度克拉克值：某元素在某地质体中的平均含量与其克拉克值的比值。

4.克拉克值：通常将元素在宇宙体或较大的地球化学系统中的平均含量称为丰度，而元素在地壳中的丰度则称为克拉克值。

5.浓集系数：元素在矿床中的最低可采品位与克拉克值的比值，称为该元素的浓集系数。

6.离子电位π表示离子吸引或排斥对方电荷的能力，是表征离子电场强度的参数,π等于离子的电荷Z与半径r（单位为10nm）的比值。

7.元素的赋存状态：元素在其迁移历史的某个阶段所处的物理化学状态及与共生元素的结合特征。

8.Eh值：指环境的氧化还原电位,是氧化还原反应强度的指标。

当体系处于平衡状态时,体系中个氧化还原反应的电极电位(非标准电极电位)E应与环境的氧化还原电位Eh相等。

9.晶体场稳定能：d轨道电子能级分裂后的d电子能量之和, 相对于未分裂前d电子能量之和的差, 称为晶体场稳定能(CFSE).10.八面体择位能：任意给定的过渡元素离子在八面体配位的晶体场中获得的晶体场稳定能通常高于其在四面体配位的晶体场中获得的晶体场稳定能,二者的差值称为该离子的八面体择位能。

11.微量元素：微量元素是一个相对概念，通常将自然体系中含量低于0.1%的元素称为微量元素。

12.封闭温度：当岩石、矿物形成以后冷却到基本上能完全保留放射成因子体同位素的温度，称同位素封闭温度，简称封闭温度。

13.CHUR：具有球粒陨石w(Sm)/w(Nd)比值的均一岩浆库14.BABI：指玄武质无球粒陨石的(87Sr/86Sr) 比值为0.69897±0.00003,代表地球形成时的初始比值.15.δ值：是稳定同位素质谱分析所给出的样品的重/轻同位素比值R样与标准样品的重/轻同位素比值R标的相对偏差，一般用千分数表示Δ(‰)=(R样-R标)/R标×1000=(R样/R标-1)×100016.Tdm为样品相对于亏损地幔的Nd同位素模式年龄,代表地壳物质从亏损地幔总分离的时代.17.电负性：电负性为电离能与电子亲和能之和，是元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度，其值与原子在化合物中吸引电子的能力成正比。

地球化学知识点整理地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学。

它涉及到地球的各个圈层，包括岩石圈、水圈、大气圈和生物圈，以及地球内部的各种地质过程和现象。

以下是对地球化学一些重要知识点的整理。

一、元素的分布1、地球的元素丰度地球的元素丰度是指各种元素在地球中的相对含量。

研究表明，氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁这八种元素占了地球总质量的绝大部分。

2、元素在不同圈层的分布岩石圈中，硅、铝、铁等元素较为丰富；水圈中，氢、氧以及一些溶解的离子如钠、氯等常见；大气圈中，氮、氧是主要成分。

3、元素分布的控制因素元素的分布受到多种因素的影响，如原子结构、地球的形成过程、地质作用等。

二、同位素地球化学1、同位素的概念同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。

2、稳定同位素和放射性同位素稳定同位素在自然界中不发生衰变，如碳的同位素 C-12 和 C-13；放射性同位素会自发地发生衰变，如铀-238 衰变为铅-206。

3、同位素分馏由于物理化学过程中同位素的质量差异，会导致同位素在不同物质中的相对丰度有所不同，这就是同位素分馏。

4、同位素地质年代学通过测定岩石或矿物中放射性同位素的衰变产物和剩余量，可以计算出岩石或矿物的形成年龄。

三、地球化学热力学1、热力学基本概念包括内能、焓、熵等，它们用于描述体系的能量状态和变化。

2、地球化学平衡在地质过程中，各种化学反应达到平衡状态，通过热力学原理可以判断反应的方向和限度。

3、相平衡研究不同相（如固相、液相、气相）之间的平衡关系，对于理解岩石的形成和演化具有重要意义。

四、微量元素地球化学1、微量元素的定义在地质体系中含量较低的元素。

2、分配系数微量元素在不同矿物或相之间的分配比例，它反映了微量元素在地质过程中的行为。

3、微量元素的示踪作用通过分析微量元素的含量和比值，可以推断岩石的成因、源区特征以及地质过程的条件。

五、有机地球化学1、有机化合物的来源和分布有机化合物可以来源于生物遗体和分泌物，在沉积岩中广泛分布。

地球化学一体化软件操作流程地球化学一体化软件操作流程一、准备工作 1. 下载软件：进入官方网站，找到地球化学一体化软件的下载页面，点击下载按钮。

2. 安装软件：双击下载的安装包文件，按照提示进行软件的安装。

二、软件启动 1. 打开软件：在电脑桌面双击地球化学一体化软件的图标，等待软件打开。

2. 登录账户：如果是首次使用，点击注册新账户并填写相关信息，然后点击登录按钮。

三、数据导入 1. 创建新项目：点击软件界面上的新建项目按钮，在弹出的对话框中输入项目名称并点击确定。

2. 导入样品数据：点击项目界面上的导入数据按钮，选择样品数据文件并点击打开。

3.样品数据映射：根据数据文件的格式，设置样品数据字段的对应关系，然后点击确定。

四、数据处理 1. 数据清洗：点击项目界面上的数据清洗按钮，根据需要进行数据清洗操作，如去除重复数据、填补缺失值等。

2.数据转换：点击项目界面上的数据转换按钮，进行数据单位转换、数据格式转换等操作。

3. 数据统计：点击项目界面上的数据统计按钮，选择所需统计指标并进行数据统计。

五、数据分析 1. 地球化学分析：点击项目界面上的地球化学分析按钮，选择所需分析方法，并设置分析参数。

2. 数据可视化：点击项目界面上的数据可视化按钮，选择可视化方法，生成图表并保存。

六、结果输出 1. 导出报告：点击项目界面上的导出报告按钮，选择报告格式和保存路径，生成并保存报告文件。

2. 导出数据：点击项目界面上的导出数据按钮，选择数据格式和保存路径，导出处理后的数据文件。

七、项目管理 1. 项目保存：点击项目界面上的保存按钮，保存当前项目，以便后续查看和编辑。

2. 项目关闭：点击项目界面上的关闭按钮，关闭当前项目，返回软件主界面。

3. 项目打开：点击软件主界面上的打开项目按钮，选择需要打开的项目文件，进行查看和编辑。

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地球化学的基本原理与研究方法地球化学是研究地球各种元素、同位素在地球内外相互分配的科学，是研究地球层、地表、水体和大气中元素和同位素组成、分布和迁移规律的学科。

地球化学研究的主要内容包括物质来源、地球化学过程、地球化学时标以及地球化学计量等方面。

本文将介绍地球化学的基本原理与研究方法。

一、地球化学的基本原理地球化学研究以元素和同位素为研究对象，其基本原理可以概括为以下几点：1. 元素循环：地球上的元素在不同的地球系统之间进行循环。

例如，在岩石圈中，元素经历了岩浆作用、岩石风化和沉积作用等过程，不断地在地球系统中迁移和转化。

2. 同位素分馏：同位素分馏是地球化学中的重要现象。

同位素的分馏是指在地质、化学或生物过程中，不同同位素的分布比例发生变化。

通过研究同位素分馏过程，可以揭示地质、化学和生物时间尺度上的环境变化和地球演化过程。

3. 地球系统的开放性：地球系统是开放的，并与外部环境进行物质交换。

例如，大气中的的氧气可以通过生物作用与地壳中的氧发生反应形成氧化物。

这些交换过程对地球系统的物质组成和环境变化产生重要影响。

二、地球化学的研究方法地球化学研究方法是通过采集地球样品，利用实验室中的仪器设备对样品中的元素和同位素进行分析，来揭示地球化学特征和环境变化。

主要的研究方法包括：1. 野外样品采集：地球化学研究通常需要采集岩石、土壤、水体、大气等不同类型的地球样品。

采集样品的方法要求采集的样品具有代表性，以保证研究结果的可靠性。

2. 样品前处理：采集到的地球样品需要进行前处理，包括样品的破碎、磨粉、溶解等步骤。

这些前处理工作是为了获得样品中的溶液或粉末，以便进行后续的元素和同位素分析。

3. 元素分析：地球化学研究中常用的元素分析方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法和质谱法等。

这些方法可以对地球样品中的元素进行准确的定量和定性分析。

4. 同位素分析：同位素分析是地球化学研究中重要的手段，通过测量同位素的比例来研究地球化学过程。

地球化学+地质填图常用教程总结一、1:5万土壤采样点位设计(水产沟幅为例)1、标准图框生成首先利用Mapgis—实用服务—投影变换—系列标准图框—生成1:5万图框.图框模式：高斯坐标实线公里网.投影参数：起点纬度491000. 起点经度1210000. 网间间距1KM.图框文件名：水产沟图框.图框参数输入：图框内容：图幅名称：水产沟幅.图框参数选择：输入并绘制接图表+绘制图幅比例尺+图框外图廓线.2、图形校正图片JPG转换成msi文件： Mapgis—图像处理—图像分析—文件—数据输入—添加文件(图片JPG)—转换—转化成msi文件.校正到标准图框内：Mapgis—图像处理—图像分析—文件—打开影像—msi文件—镶嵌融合--打开参照文件—参照线文件(标准框). 镶嵌融合—添加控制点—(先点击带校正图片某点，然后点击对应的标准框点，最后按两次空格键，选择是，以此类推，尽量多的找几处控制点，通常不少于13个控制点，要求残差<1为准)—镶嵌融合—校正预览—透明度调节--回车--镶嵌融合—影像几何校正—几何校正--重命名保存文件.3、图片数字化对地形线、河流、公路、村庄等地形要素进行数字化过程. 同时，准备大格号、图例、网格线、采样位置、重复样和监控样分析表格等文件.4、采样点位设计四幅图框：据前述方法，生成5万四幅合体的图框（注意修饰）。

将四幅图之间的界线用红线标出，根据阵列复制线，画出网格线，在网格线的交汇处定出大格号标注，然后建立采样点位文件，在上面点击采样点位置，辅助工具1—导入导出功能—点位置转属性. 辅助工具2，水系沉积物自动编号，0001大格号的左上角坐标为5488000,355000，一行上的大格号从0001—0004，点击确定，重新显示文件，出来小格号标注文件.5、重复样、监控样在每个单幅的采样点位图中，设置重复样和监控样，按从上到下，从左到右的原则，即a—c—b —d，查出每50个样品，其中1个是重复样，4个是监控样，45个是普通样品，导出excel表格之后排序，对其重复样和监控样设置，然后在单幅采样点位图中标出来.二、1:1万土壤采样点位设计1、基点基线准备在地形图基础上，可以在图框文件里输入一个点，作为基点（待设计完毕可以删除，例如基点为200/100，点号为200，线号为100），图框外部边缘作为基线。

644第二届全国应用地球化学学术讨论会论文专辑(摘要、全文)25卷31几种地球化学数据统计方法对比及其应用3邹海俊1,韩润生1,方维萱2,吴　鹏1(11昆明理工大学国土资源工程学院、有色金属矿产地质调查中心西南地质调查所,云南　昆明　650093;21有色金属矿产地质调查中心,北京　100012) 地球化学数据处理方法有多种,常用的几种地球化学统计学处理方法包括频率分布直方图、R型因子分析、聚类分析、地球化学剖面异常图等;而常用的预处理方法是在原始数值上取对数,这样就降低了样品的地球化学数值之间的差距,从而使处理后的数据呈似正态分布。

1　方法讨论频率分布直方图是反映某一事件在一次试验中出现次数的一种数学方法,可用于样本特征统计。

同位素地球化学研究中用于硫同位素组成、碳同位素组成、微量元素含量特征对比等。

频率分布直方图简单明了,适用于所有统计数据分析。

相似的分布模式除受地球化学特征控制外,可指示元素来源的一致性。

R型因子分析是把一系列样品测试的元素含量值作为原始变量,通过数学变换,分析元素间关系的统计分析方法。

R型因子分析、聚类分析原理、流程较复杂,数据处理量大,其结果有方差极大旋转载荷矩阵、因子得分矩阵以及主因子图解(FF图)和元素聚类谱系图,得到合理的元素组合和样品分类。

用于研究地质过程中物质来源、成矿阶段、蚀源区特征,进行隐伏矿预测。

要求样品在同一平面(剖面)面状采集、具有较好的代表性,原则上样品数≥测试元素数的2倍以上。

地球化学剖面异常图与频率分布直方图相似,不同的是采样点是沿一条剖面线(可以是直线或曲线)布置。

用于指示元素来源的一致性。

此方法的优点是将采样位置真实地反映在异常图上,清楚地指示地球化学异常特征,指导下一步工作。

2　易门狮凤山铜矿床研究中的应用凤山北部新区8#矿体是云南易门狮凤山铜矿床典型矿体之一。

前人研究表明,其成因上属于喷流沉积-热液改造矿床。

用I CP-MS法测试51件样品的38个微量元素和主元素(氧化物)。