勘查地球化学数据常规处理及其意义

（二）背景与异常的概念
含量
奇异异常
局部异常 区域背景(异常) 地球化学场:Cij=Fi，j (x,y,z,t) 全球背景
（三）异常下限确定
(1)长剖面法(经验法) (2)计算方法
背景 异常
Ca=C0+KS
Ca — 异常下限， C0 — 背景值 K — 置信度系数（1－3）， S —标准差
(3)统计作图方法
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征 地质景观与地球化学异常
花岗岩 水系沉积物异常 土壤异常 气体异常 水化学异常 生物异常 矿体 坡积物 灰岩 冲积层 页岩 岩石异常 断层
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
（二）元素地球化学分类及其意义
戈尔德施密特亲铁、亲铜、亲石、亲气和亲生物五分法及其意义： 亲铁元素：Fe Co Ni Mo Tc Ru Rh Pd Re Os Ir Pt C P 亲铜(硫)元素：Cu Ag Au Zn Cd Hg Ga In Tl Ge Sn Pb As Sb Bi Se Te Po Br I At S 亲石(氧)元素 ：Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra B Al Sc Y Tr Ac Si Ti V Cr Mn Zr Nb Hf Ta W Th Pa U 亲气元素：N H He Ne Ar Kr Xe Rn 亲生物元素：C N H O P B等
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
亲硫重 ( 贱 ) 金属元素：包括 Cu 、 Zn 、 Ga 、 Ge 、 As 、 (Ag) 、 Cd、In、Sn、Sb、(Hg)、Pb、Tl、Bi等，具亲硫性，易进入 硫化物相高度富集成矿。 (7) 阴离子族：O、S、Se、Te、F、Cl、Br、I等，是良好的运 矿剂。 (8) 放射性元素：Z大于等于84，包括Po、At、Rn、Fr、Ra、 Ac、Th、Pa、U。几乎没有独立的地球化学活动。与稀土 元素性质相似。 (9) 地球挥发分：包括 H 、 (C) 、 N 、 (O) 、 He 、 Ne 、 Ar 、 Kr 、 Xe。 常作 为物质迁移、分异的活化剂和搬运剂。
5、取对数 Xi’ = Ln (Xi+C)
式中:i=1，2，…,n；为样本数； C 为常数，防止接近于0的元素含量太负； 功 能 ： 对 原 始 观 测 值 xij 含 量 极 差 比 较 大 的 元 素 （如：Au、Ag、Hg等成矿元素）进行变换后，使其服 从对数正态分布。
二、多源地学信息分析与变换
三、数据统计分析及其意义
（一）统计单元划分
1.统计样品条件 (1)样品定义的统一性:代表母体,反映母体特征; (2)单元应具有一定数量,保证形成具有一定容量的样本,以对母体特征 作出较准确的估计; (3)单元应具有一定的独立性,以保证抽样的随机性,形成简单随机样本, 有利于样本分布的估计. 2.地质条件 (1) 单元既是统计样品,又是资源的载体,保证单元信息的完整性; (2)单元的等级性; (3)单元划分应以反映矿产资源体与异常标志之间的客观联系为目的. 3.满足资源预测技术要求 单元划分的目的是通过已知单元异常特征和标志的研究建立预测模型, 对未知单元的资源特征和潜力进行评价.因此,必须考虑模型单元与预测 单元之间信息的平衡性(直接信息与间接信息).
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
通常的元素分类及意义
(1) 主量元素和微量元素：主量元素(一般在体系中的丰度u／B>0.1％)和 微量元素(一般在体系中的丰度u／<0.1％)。 (2) 造岩元素。是构成岩石圈的主量元素，造岩碱性元素和造岩酸性元 素。 造岩碱性元素 : 包括 Li 、 Na 、 K 、 Rb 、 Cs 、 Be( 两性 ) 、 Mg 、 Ca 、 Sr 、 Ba。具亲氧性。主要以阳离子形式迁移和存在，构成水溶液和岩石中 的碱性组分。 造岩酸性元素: 包括Be、B、(C)、A1、Si P等，常以酸性配阴离子形式
（四）主要成矿元素的统计意义
（四） 图示分析
（直方图、点阵图、三角图、玫瑰图、曲线图、投影图等） 1、直方图（单元素含量－频数直方图） 2、散点图（只管展示元素间、介质间相互关系） 3、饼图（含量分布百分比） 4、研究统计分布特征 （1）正态分布（分布比较均匀或样本密度大） （2）对数正态分布（元素含量变化大或多因素叠加） （3）二项分布（不确定性大，地质体复杂极不均匀）
Ca
பைடு நூலகம் （四）背景与异常分解
作用：将区域背景与局部异常分离 常用方法：
1、滑动平均 2、趋势分析 3、平均场方法 4、滤波技术 5、地质统计学——克立格
圆滑处理
三点圆滑 五点圆滑 七点圆滑 九点圆滑
圆滑方法： 手工圆滑 计算方法（中心平均值法）
窗口滑动平均
3×3 5×5 5×5 7×7 9×9 25 ×25
式中:i=1，2，…,p为样本数；n 为变量数。 功能：给定yi (1)值，求得yi (n)相对于yi (1)的倍数值 xi (n)。其中: yi 为xi 的原函数，xi 为 yi 的像函数。yi (1)也 可以为yi (n)的平均值
2、阈值化
⎧n ⎪... ⎪ ⎪ f ( xi ) = ⎨ 2 ⎪1 ⎪ ⎪ ⎩0 ki−1 ≤ xi ≤ ki ... k1 ≤ xi ≤ k2 k0 ≤ xi ≤ k1 xi < k0
四、地球化学背景与异常的分解
（一）元素的丰度、浓集系数及其意义
元素在地壳中的丰度及浓集克拉克值
某元素的资源量R＝K×A
K－估算系数，A－地壳丰度
浓集克拉克值＝ 某地质体平均值 克拉克值 相对浓集系数＝ 某地质体平均值 区域背景 小于0.60 相对贫化 0.60-1.60 正常分布 1.00-1.50 相对偏高 1.50-3.00 明显富集 大于3.00 强富集
式中: i=0,1，2,…,n 划分的级次数；ki为阈值。 功能：把原始观测值xi 按照给定的阈值ki转化为0至n的 多元状态值；转化后的f（Xi）为0，1， 2，．．．，n无量纲状态值，常用于变化范围较 大的变量。
3、标准化
yij =
( xij − x j ) Sj
Sj =
2 ( x − x ) ∑ ij j i =1
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
范围和精度：区域化探——全球地球化学填图、区域化探（踏勘、普查） 局域（矿区）化探——详查、高精度勘查 取样介质：岩石地球化学测量——原生晕（异常）找矿 土壤地球化学测量——次生晕（异常）找矿 水系沉积物地球化学测量——分散流（异常）找矿 水文地球化学测量——水化学（异常）找矿 气体地球化学测量——气体地球化学（异常）找矿 生物地球化学测量——生物地球化学（异常）找矿 放射性地球化学测量——放射性地球化学（异常）找矿
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
（三）数据特征 1. 离散型 2. 非均匀(极差很大)型 3. 定性、半定量、定量型 4. 有量纲型 5. 受控型(方向、断层、地质体) 6. 存伪型 数据处理的目的： “去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”
二、常规数据预处理
中国地质大学硕士研究生 “勘查地球化学”课程授课
勘查地球化学数据常规处理及其意义
中国地质大学（武汉）资源学院
数学地质遥感地质研究所 陈守余
主要内容
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征 二、常规数据预处理 三、数据统计分析 四、地球化学背景与异常的分解 五、地球化学异常组合及其作用 六、地球化学数据处理新方法及其用途 七、地球化学异常评价
（一）数据预处理的目的 1. 使其尽可能的满足某种分布(正态分布)，便 于解释其分布规律 等运算 3. 两个元素间非线性关系变为线性相关 4. 突出综合变量，化减变量数。
运算
2. 统一不同元素量纲和数据水平，便于累加
二、常规数据预处理
（二）数据预处理方法及意义 1.均匀化
y i (1) y i (2) y i ( n) f i ( yi ) = , ,⋅ ⋅ ⋅, = xi (1), xi (2),⋅ ⋅ ⋅, xi (n) y i (1) y i (1) y i (1)
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
（一）地球化学找矿分类
地球化学找矿——地球化学探矿，化探（Geochemical Prospecting） 1、方法分类 测量方式： 航空化探——放射性、气体 海洋化探——海水、海底沉积物、生植物、放射性、气体 地表化探——岩石、土壤、水系沉积物、水、生植物、气 地下（井中）化探——岩矿石、水、放射性、气体 服务对象：金属矿化探、石油化探、农业化探、工程化探、环境地球 化学测量、城市化探、多目标地球化学填图等
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
2、异常分类 异常形成环境——内生异常、表生异常 异常形成关系——原生异常、次生异常（分散流、水成） 异常时间关系——同生异常、后生异常 异常介质关系——岩石、土壤、水系沉积物、水文、气体、生物 异常形成意义——矿致异常、分散矿化带、非矿异常、假异常 异常形成规模——地球化学省（N×1000～N×10000平方公里） 区域地化异常（N×10～N×100平方公里） 局部异常、点异常（指纹） 异常出露情况——显露异常、隐含异常 异常含量变化——高值异常、低缓异常、正异常、负异常（贫化）
n
n −1
式中:i=1，2，…,n；为样本数；j=1,2,…,m为变量 数； xij 为原始观测值； Sj 为标准偏差； xj 为平均 值；处理后的xij值yij为无量纲数据。
二、多源地学信息分析与变换
4、极差化
yij =
( xij − x j min ) ( x j max − x j min )
在水溶液中及熔浆中迁移，并形成含氧酸类矿物，构成各种岩石的基 本结构骨架，也称为“造网”元素。
一、勘查地球化学分类、数据来源及特征
(3) 稀土元素：包括镧系和钇。属亲氧弱碱性阳离子，但通常为+3价，水 溶液中难溶，由于稀土元素丰度低，常形成副矿物。 (4) 高温成矿元素：包括Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、Re、Tc等。其余主 要呈酸根配离子形式，表现亲氧性，常在高温岩浆热液作用过程富集。 (5) 第一过渡族：Sc、Ti 、V 、Cr、 Mn、 Fe 、Co、 Ni 。具有由亲氧 到亲硫的过渡性，主要在基性、超基性岩浆中富集。 (6) 金属成矿元素：这类元素的亲硫性或亲铁性较强，矿床中主要以硫化 物、硫盐或自然金属形式存在。根据其经济价值，又可以分为贵金属和 重(贱)金属。 贵金属元素：包括Ru、Rh、Pd、(Ag)、Os、Ir、Pt、Au、(Hg). 以金属态 产出，在基性和超基性岩中富集。
(二)单元划分基本类型
1.规则单元 网格单元 2.自然单元 (1)地质体单元 定性划分; 矿体往往位于地质体内,接触带和地质体外. (2)地质异常单元 以网格单元为样品单元,样品单元大小根据预测尺度而定; 综合致矿信息定量标度的样品异常单元集合.
（三）地球化学数据分析
z
1. 单变量 （1）针对要解决的地学问题，分析多源信息来源、原理、 精度、准确度 、用途及意义。 （ 2 ）分析信息变化的特征，如：极大值、极小值、常见 值、平均值（中间值）、变异性（波动性）、分布状态 （正态单峰、对数正态多峰等）、空间变化规律（梯度、 衬度、分带性）、连续性（单点突变或多点连续）等。 2. 多变量 相互之间的正、负相关关系、耦合匹配（共生组 合）关系、特征映射关系、重复性与互补性。
（三）特异数据处理
1、低于捡出限的数据取捡出限1/2 如：<3.0 = 1.50 2、高于捡出最高极限的数据取125％ 如：>1000 ＝ 1250 3、特异值（高出周边很多的但点异常值）
（1）实验室处理 （2）野外处理 （3）实际处理（背景剔除、统计及异常保留）
4、空白值（单空点——多点平均，区空保留）
0 ≤ yij ≤ 1
式中:i=1，2，…,n；为样本数；j=1,2,…,m为变量 数；xij为原始观测值；xjmax和xjmin分别为第j个变量原 始观测值的极大和极小值 功能：对原始观测值xij 进行极差化处理，处理后的 yij为0至1之间的无量纲值，以减小变量间的极差。
二、多源地学信息分析与变换