化探-异常下限-计算方法大全及详解
化探-异常下限-计算方法大全及详解
谭亲平
地球化学研究所
目录
1. 传统方法，均值加标准差 (1)
2. 直方图解法 (2)
3. 概率格纸图解法. 3
4. 多重分形法。
(6)
5. 85%累计频率法。
(7)
小结 (8)
传统方法，均值加标准差
在excel中用过函数，求均值，求标准差，先对数据中的极大/极小值进行剔除，大于/小于三倍标准差的剔除掉，直到无剔除点。
然后用均值加2倍标准差求异常下限。
图，D列中的函数，E列中的结果。
图一中的化探数据的异常下限114.86.。
直方图解法
图2
首先，做频率直方图，（图1的数据是某化探区数据）含量频率分布图上呈现双峰曲线，左边是背景部分，右边是异常部分，双峰间谷底处（0.7）为异常下限。
求真值得5.所以，异常下限位5。
图2另一个化探区的数据，是单峰曲线，在频率极大值的0.6倍处画一条平行直线，与曲线一侧相交，其横坐标长度即为σ。
用Ca=Co+2*σ=0.16+2*0.665=1.49，求得为真值为31。
概率格纸图解法.
图3，
图3是概率格纸。
发现纵坐标（累计频率）是不均匀的。
把样本值小于或等于某个样本n i的数据频率累加，即得到小于或等于n i的累积频率。
概率格纸用excel能轻松的做出来。
制造方法如下。
图4.
图4显示了概率格纸的制造过程。
原理就是把标准正态分布曲线投影到纵坐标上。
首先确定纵坐标数值，如B列，0.1、1、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、95、99、99.9.。
如果想要纵坐标线密一点，也可以插入更多的数。
然后在C列中用NORMSINV 函数，求对应频率的分位数（如果把标准正态分布，正着放，分位数就是横坐标）。
这时的原点（0）在50%处，我们想要原点在0处，那么把C列的数统一加-03.090232（C5），---（处理化探数据的时候，加的也是相同的数）。
即输入公式”D5” =C5-$C$5…。
E列为x 值，根据实际化探数据，设定最大和最小值。
我们这里随便设为0、25。
然后画，“带直线的散点图”，一条线作为一组数，共15组。
添加15次。
即可。
然后设置每一条线的“数据系列格式”，数据标记选项为“无”，线条为“黑色”，线粗为“1磅”。
然后把纵坐标删掉，在图表中人为添加每条线纵坐标标签：。
加上一条线的标签后，通过复制，粘贴，可快速完成，改好数值，调整位置即为图3.。
现在就是应用了
将图1中的化探数据，应用如下。
横坐标的间隔为0.1.。
求累计频率。
将图1中的化探数据，用概率格纸求解如下。
图5
发现是有两条斜率不等的直线所综合形成的曲线。
与图1中的双峰曲线一致。
左边的直线反映背景，右边的曲线反映异常。
应用多重母体分解法，以拐点为界，左侧背景占60%，右侧异常占40%。
将换算成单一背景母体的累计频率=背景部分每个点的累计概率*100/60。
异常母体累计频率=（异常部分每个点的累计频率-60）*100/40.。
再分别绘图，如上图。
因此背景部分累计频率97.7处的横坐标即为异常下限（0.76）真值为5.6。
发现和直方图解法求得的相近。
多重分形法。
多重分形法将背景与矿化异常的形成认为是两个相互独立的过程，它们分别满足不同的幂指数分布。
目前利用分形技术进行地球化学异常下限确定的方法主要有（含量)周长法、（含量)面积法、（含量)距离法、（含量)频数法等, （含量)求和法，这里采用（含量)求和法进行讲解。
设分形求和模型:N(C i)=kC i-D(i>0)，式中C i为元素含量，又称特征尺度，k为比例常数（k>0），D为一般分维数，N(C i)为当元素含量为C i时所有大于等于C i的元素含量的和数。
分形求和模型两边分别取对数得到一元线性回归模型:logN(C i)=-Dlog(C i)+log(C i)，用最小二乘法求出斜率D的估计量，即为分维数，其散点大致分布在两段直线上，采用分段拟合分别求出两段线性方程，两段直线的交点为背景与异常的分界点，即异常下限值。
图6
图1中的化探数据在图6中，异常下限为1.6（40）。
85%累计频率法。
把样本值小于或等于某个样本n i的数据频率累加，即得到小于或等于n i的累积频率。
一般使用累积频率85%时的样本值作为异常下限。
累计频率求解方法如下。
异常评价幻灯PPT课件
对数众值：
m0L
X0L
IL( f2 f1) 2 f2 f1 f3
对数标准离差：
f (m0L X 0L )2
n' 1
=
2
f 1( m 0 x 1) 2 ( m 0 m 0 x 0 ) 2 f 2 m 0 x 0
2
I
f 1 ( f 2 m 0 x0) 1
X
fX L f
83 .9 1 .4719 57
(lg g / g )
其反对数，即背景平均值 X 29 .64 g / g
对数标准离差：
fX
2 L
(
fX L ) 2
n
n 1
125 .53 7039 .21 57 0.1909 (lg g / g )
56
对数异常下限：TL X L 2 1.4719 2 0.1909 1.8537(lgg / g) 71.40(g / g)
当 1：5 万化探普查区部署在异常区或矿区外围时，往往在频率分布中有一个单一 的背景全域和一个异常全域交迭而出现双峰，或频率分布曲线呈不对称的正向偏斜，
1.20
0.19(21 2) 2 21 2 20
1.381(lg g / g)
对数标准离：
2(1.3811.1)2 (1.381 1.3811.20)2 21 1.3811.20
2 2 (21 1.3811.20) 1
0.19 0.1223（1gμ g／g）
0.19
2
T=1.381+2×0.1223＝1．6256（1gμ g／g）＝42．2（μ g／g）
化探数据处理的一般性方法
化探数据处理的一般性方法一、分析质量：1．看技术报告中质量评述部分，看各项指标是否合格。
主要有：检出限、报出率、异常检查率、异检合格率、内检率、内检合格率、国家一级或二级标准物质的准确度和精密度等。
看是否符合标准（设计）。
这些数据由化验室提供。
这些一般不会超差的，否则化验室不能给出化验报告。
2．RE计算RE=abs（C1-C2）/（C1+C2）×200要求：小于3倍检出限时，RE≤85%，大于3倍检出限时，RE≤66%为合格。
总合格率一般要求大于70%。
需要说明的是：这种方法适用于简单对比，就是一个点取2个样时使用。
如果用三重套合分析，就不能用这种方法了。
所以写设计时，一定要用简单对比方法。
还有，这些年的化探中的RE还没有超标的，如果真的超标了，我也不知道怎样处理。
二、数据处理：1．剔除一级及二级标准样；2．剔除重复样；3．剔除0值及化验室输入错误的值，或小于检出限的值。
主要是指≤0.3这样数据的≤号；4．做原始数据图；5．计算异常下限，做单元素异常图，圈定单元素异常。
单点异常，只有外带的不圈，有中、内带的圈出。
外带用黄色，中带用浅红色，内带用深红色。
单元素异常编号为Au-1，Ag-1等。
需要指出的是，圈定异常时应该形成数据异常图，但交报告时，必须分开，就是形成一张数据图，再形成一张异常图；需要说明的是，如果面积较大（这个没有标准），总体说是水系面积超过一个5万图幅，就要分子区计算下限。
分子区的原则是不同年代、不同地质体都要划分成子区。
如果各个子区的异常下限接近，就采用总的，否则分别确定子区的异常下限，然后分别圈定子区的异常。
6．填单元素异常评序表。
异常点数、面积、平均值、极大值、标准离差、衬度、规模、浓度分带等。
评序有5参数和多参数两个评序，5参数不参与的参数有标准离差、浓度分带及异常点数。
需要说明的是，排序时，单项值高的给1，以下类推2、3等，一样的值给一样的排序。
不产生空的值。
浓度分带有内带的给1，中带的给2，外带的给3；7．做组合异常图，先把所有的元素做成1张组合异常图，只要外带，圈定组合异常。
地球化学异常下限确定方法
地球化学异样下限确定方法一、地球化学数据处理基础数据处理的意义是获得较为精确的平均值（背景）和异样下限。
1、地球化学数据处理归根结底仍属于统计学的范畴，所以要求数据应是正态分布的，不是拿来数据就能应用的，特殊是用公式计算时更要留意这一点。
正态（卩=0, 5 =1）----（偏态）。
大数定理：又称大数法则、大数率。
在一个随机大事中，随着试验次数的增加，大事发生的频率趋于一个稳定值；同时，在对物理量的测量实践中，测定值的算术平均也具有稳定性。
所以假如在计算时，数据中包含较多的野值时，实际获得的是一个不具稳定性的算术平均，它实际不能替代背景值。
2、异样是一个相对概念，有不同尺度上的要求，所以不要将其看作一个定值。
在悉尼国际化探会议上（1976）,对异样下限定义: 异样下限是地球化学工作者依据某种分析测试结果对样品所取定的一个数值，据此可以圈定能够识别出与矿化有关的异样。
并对异样下限提出了一个笼统的定义：凡能够划分出异样和非异样数据的数值即为异样下限。
据此，异样下限不能简洁的理解为背景上限。
二、异样下限确定方法具体异样下限确定方法较多：地化剖面法、概率格纸法、直方图法、马氏距离法、单兀素计算法、数据排序法、累积频率法 .....下面逐一介绍：1、地化剖面法：（可以不考虑野值）n 1-10 ■据般彷学荊面協■处舷曹量童霜异冷下限債在已知区做地化剖面：要求芝卷剖面较长，穿过矿化区（含蚀变区）和正常地层（背景），能区分含矿区和非矿区就可确定为下限。
2、概率格纸法：（可以不考虑野值）以含量和频率作图15%--负异样50%--背景值85%--X+S（高背景）98%-- （X+2 5）异样下限3、直方图法：（可以不考虑野值）能分解出后期叠加的值就为异样下限I 1-M应型也逝确定普呆蹴和异样下4、马氏距离法：（在计算时1一彩二St总侔的直方圏已考虑野值）针对样本，实际为建立在多元素正态分布基础之上一多重样本的正态分布，超出椭球体时一异样样（如P3点）。
化探异常圈定、分类、评价及查证
化探异常圈定、分类、评价及查证目录●1/5万地球化学普查 (1)1.异常圈定 (1)1.1异常下限的确定方法 (1)1.2异常浓度分级（带）方法 (3)2.化探异常分类 (3)2.1 找矿意义分类 (3)2.2按采样介质分类 (4)2.3按引起异常的地质因素划分 (4)2.4按异常范围与强度（浓度）划分 (4)3.化探异常优选及评价 (5)3.1化探异常的特点 (5)3.2异常优选与评价准则 (5)3.3 化探异常本身的评价参数 (6)3.4 化探异常的初步筛选 (8)3.5优选化探异常的方法技术 (9)3.6非找矿目的化探异常评价 (10)3.7异常评价和查证工作程序 (10)3.8异常评价与找矿效果 (12)4.化探异常查证 (12)4.1化探异常查证的目的 (12)4.2化探异常查证方法 (13)4.3化探异常查证须配快速分析 (13)●土壤地球化学测量 (13)1.1原始资料 (13)1.2成果报告 (14)2.资料的检查与验收 (14)3.资料整理的基本步骤和内容 (14)4.异常的解释推断 (14)附录F 土壤测量地球化学异常登记卡 (16)●1/5万地球化学普查1.异常圈定1.1异常下限的确定方法地质情况较简单，元素呈单峰分布，或者可以看出分布中有一个单一的背景全域和一个异常全域，就可以在全测区内(剔除高值点)计算出一个统一的背景平均值及异常下限，单峰分布时其计算式为：对数背景平均值：∑∑=ffXX L 对数标准离差：1)(22--=∑∑n nfX fX L L λ对数异常下限：λ2+=L L X T∑=57f ∑=9.83L fX ∑=53.1252L fX ∑=21.7039)(2L fX 对数背景平均值: g g f fXX L /lg 4719.1579.83μ===∑∑其反对数，即背景平均值 g g X /64.29μ= 对数标准离差：)/(lg 1909.0565721.703953.1251)(22g g n n fX fX L L μλ=-=--=∑∑ 对数异常下限： )/(40.71)/(lg 8537.11909.024719.12g g g g X T L L μμλ==⨯+=+=当1：5万化探普查区部署在异常区或矿区外围时，往往在频率分布中有一个单一的背景全域和一个异常全域交迭而出现双峰，或频率分布曲线呈不对称的正向偏斜，此时一般可利用众值m 。
矿产勘查中化探异常下限的多重分形计算方法
第２ 卷 第１ ９ 期
物探化探计 算技 术
２７ 月 ０ 年１ ０
文章编 号 ：１ｏ — １４ （０７ Ｏ—ｏ ５—ｏ ０ １ ７ ９ ２０ ） ｌ ｏ４ ４
矿产 勘 查 中化 探 异 常 下 限的 多重 分 形计 算 方 法
孙忠军
（中国地质科学院 物化探研究所 ， 河北 廊坊 ０５０ ６００） 摘 要：化探异 常下限计算方法在矿产勘查和资源预测 中非常重要。传统的计算方法存在依据
核。
斜。背斜核部出露的是 白垩系上统风火山群下岩
基金项 目： 中国地质调查局科研 项 目（ Ｉ ９ ２ ２ ） Ｄ￣ ０ １２ Ｌ ９
收 稿 日期 ：２０ ０ ５—１ ２ ２— ８
维普资讯
ｌ 期
孙忠军 ： 矿产勘查 中化探异常下限的多重分形计算方法
可微 ， 数据服从分形 分布 。研究 区域地球化 ６ 势。本文作者研究 了藏麻西孔和扎西尕 日 区地 矿 球化学场的数据分布特征 ， 提出了多重含量 一 频数
（ ） Ｋｆ ｎ 是紫 红色长石石 英粉砂 夹岩屑石 英砂
岩。矿床产于东西向的控矿断裂中， 含矿地层为风
扎西尕 日是小型铜银矿。矿区构造 比较复杂 ， 区域构造呈东西向， 区构造呈北东向（ 矿 见下 页图 １ 。北东 向的逆断层与褶皱构造方 向一致 ， ） 发生 褶皱的地层 主要是风火 山群下 岩组的含矿地层。 第三系地层以角度不整合的方式覆盖 了大部分风 北东向断裂主要发育在风火山群下岩组的地层 中， 成为铜矿 、 银矿 的控矿构造 ， 南北 向断裂虽然不发
常下 限计算方法的依据是 ， 假定地球化学场数据分 火山群下岩组中岩性段。
学场异常下 限的分形方法 已成为一种新的发展趋 火山群下岩组地层 。含矿构造为北东向和南北向，
土壤化探中异常下限的确定（可编辑）
土壤化探中异常下限的确定土壤化探中异常下限的确定摘要土壤地球化学异常下限的确定是勘查地球化学的一个基本问题,也是勘查地球化学应用于矿产勘查时决定成败的一个关键性环节。
但由于地质背景和成矿模式的复杂多样,迄今为止仍然没有一种普遍适用的异常下限计算方法诞生,各种计算方法各有优势,同时又有假设条件的制约和使用的局限性。
为此,采取多种方法计算异常下限并根据地质背景进行综合比较以确定异常下限是当前圈定异常的一种有效途径。
地球化学异常下限值是区分背景区与异常区的基本指标,而计算异常下限值的准确性也直接关系到下一步探矿工作开展的关键。
本文分为三个部分论述土壤化探异常下限的确定。
首先介绍一些土壤化探异常下限的确定的相关概念;其次介绍各种方法,如:剖面图法、直方图解法、面积校正累积频率法、马氏距离法、单元素计算法、累积频率法、迭代法、传统统计方法、多重分形法分形、均值标准差法、含量-面积(C-A)分形方法、概率格纸图解法等);最后用一些矿床应用实例来验证及评价一些方法。
本文选取新疆西天山成矿带托逊地区1:50000土壤X荧光化探样品中Mn、Fe、Zn、As四种元素为例,使用传统统计方法、多重分形方法、85%累计频率法分别对化探数据进行处理后得出结论:传统统计方法计算出的异常范围小,且较为分散;多重分形方法对弱小异常的固定效果明显,但范围过大;85%累计频率法与传统方法所得异常下限值比较接近,但对弱小异常的识别效果相对于传统方法显著;对化探找金中背景值、异常下限的传统计算方法进行了讨论;土壤元素异常下限值的确定对环境地球化学评价具有重要意义。
传统异常下限值计算方法仅适用于元素含量数据呈正态分布的情况, 而事实上土壤元素含量的空间分布极其复杂, 很可能具有多重分形分布特征。
本文利用校正累积频率分形方法确定铜陵矿区土壤中的异常下限值为1.687 mg / kg , 并据此圈定了异常范围。
与传统方法所确定的异常下限值及相应异常区域对比, 分形方法圈定的异常区域范围更广, 更为合理、有效。
化探数据处理原理及方法
(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
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。
（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）
i 1
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
y ij
( xij x j min ) ( x j max x j min )
（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
（二）背景与异常的概念
异常评价幻灯
X
29 . 64 g / g
对数标准离差：
L
fX
2 L
( fX n
L
)2
125 . 53 56
n 1
7039 . 21 57 0 . 1909 (lg g / g )
对 数 异 常 下 限 ： TL X
2 1 . 4719 2 0 . 1909 1 . 8537 (lg g / g ) 71 . 40 ( g / g )
L
对数标准离差：
fX
2 L
( fX L ) 2 n
n 1
对 数 异 常 下 限 ： T L X L 2
计 算 实 例 如 下 ：
含 量 间 隔 (μ g ／ g ) 10～ 15 16— 24 25～ 39 40～ 62 63～ 99 表 13 对 数 含 量 间 隔 (1 g μ g ／ g ) 1． 00～ 1． 19 1． 20～ 1． 39 1． 40～ 1． 59 1． 60～ 1． 79 1． 80～ 1． 99
（ 4） 表 生 作 用 带 来 的 复 杂 性 ： 不 同 景 观 条 件 ， 表 生 地 化 作 用 会 有 很 大 差 异 ， 制 约 了 元 素 在 表 生 环 境 中 的 分 散 和 富 集 。 因 此 只 有 在 同 一 景 观 内 ， 异 常 才 有 较 好 的 可对比性。 3.2 异 常 优 选 与 评 价 准 则 ： （ 1） 模 式 辨 认 ： 通 过 模 式 辨 认 ， 将 矿 致 异 常 与 岩 性 异 常 、 跟 表 生 环 境 有 关 的 异 常、采样分析 偏倚造成的异 常、污染造成 的异常区分开来 。 （ 2） 异 常 界 限 的 划 定 ： 比 较 明 确 地 划 定 异 常 的 界 限 ， 以 便 对 异 常 的 面 积 、 强 度 等特征进行了 解对比。 ① 地 质地理情 况简单、工作 区面积不太大 ，可全区确定一 个异常下限； ② 地 质地理情 况复杂、工区 面积较大，需 分子区分别求得 异 常 下 限 ； ③ 把 背 景 作 为 一 个 连 续 变 化 的 地 球 化 学 面 ， 分 别 根 据 每 一 点 上 的 背 景 变 化 确 定 每 个点上的异常 下限，对异常 进行圈定。 （ 3） 异 常 评 价 准 则 ： ① 异 常面积 ② 异 常强度 ③ 异 常规模
MAPGis化探异常圈定方法
主讲人：段松 日期：2014年8月25日
一、数据准备
• 1、化探取样点坐标准备，以excel数据表格 录入，注意X、Y的顺序应当颠倒(坐标代号 可以去掉)，H高程点位置不变，并把相应元 素的化验检测数据(浓度单位1ppb=10-9=十亿 分之一 , 1ppm=10-6=一百万分之一)，依次按 坐标位置、顺序录入完毕。 • 如图1-1所示
• 图1-2所示
三、化探异常参数计算方法
• 1、数据处理的意义是获得较为准确的平均 值(背景)和异常下限，所以数据处理归根结 底仍属于统计学的范畴，要求数据服从正 太分布。特别是用公式计算时更要注意这 一点 • 2、异常是一个相对概念，有不同尺度上的 要求，所以不要将其看作一个定值。 • 3、异常下限确定的方法较多：地化剖面法、 概率格纸法、直方图法、马氏距离法、单 元素计算法、数据排序法、累积频率法….. • 如下图所示
化探取样点位及检测化验结果表
• 图1-1所示
二、化探位置及编号展点
• 1、把准备好的化探数据，按照土壤测量底 图的比例，进行数据坐标的展点投放，并 按取样点位置标示取样点编号。 • 2、展点时应注意把excel数据表格，进行格 式转化，才能进行化探数据的处理。 • 如下操作图1-2
数据坐标转化方法及步骤
• 2、快速建立三角剖分文件 • 3、检查三角网，对部分错误的三角网要进行 修改 • 4、追踪剖分等值线，设置异常下限，按异常 值等值线a、2a、3a、4a……
• 如图1-8
• 如图1-9
• 如图1-10
• 如图1-11
• 如图1-12
• 如图1-13
六、异常图整理
• 1、把各单元素异常套合在地质地形图上， 进行成矿远景的预测及解释 • 2、按化探规范修改各元素等值线异常颜色， 以致区分 • 3、元素异常线颜色标准：化探元素用色规 范
化探数据处理全解
7.53 7.07 15.48 11.65 11.56 6.54 8.98 6.37
基于 EDA 技术 中位数 上异点
1.63
5.39
1.64
5.41
2.87
13.72
2.39
8.29
2.28
8.03
1.43
4.91
1.22
5.22
1.3
4.59
背景和异常的关系
正异常
负异常
背景值： C0 x
异常下限：
化探数据处理
地调局方法 EDA方法
目前常用的化探数据处理方法
➢ 将地球化学背景看成平面： ①基于元素含量的统计模型，如，（对数）正态分布； ②将数据转换为对数，去掉特高和特低含量后进行统计； ③按数据服从多重分形分布出发，探索异常下限划分； ④基于EDA技术，求上异点作为异常下限的方法。
➢ 将背景面看成连续曲面： ①以构造单元划分子区，分别确定背景和异常下限； ②用各种多元统计方法进行“背景校正”， ③采用各种数据滤波技术去提取地球化学背景与异常， 如，低通滤波方法等； “子区中位数衬值滤波法”
➢生成MAPGIS软件能够接受的grd文件 ➢在空间分析子系统中产生等值线，并保存 为点、线、面文件格式 ➢通过坐标转换与相应的地形地质图相套合 ➢原始数据转换为带点位坐标的属性数据， 通过属性表注释等功能生成实际材料图
➢ 将背景面看成不连续曲面：
铂族元素含量的高值区基本上与峨眉山玄武岩分布区相吻合， 如图所示， PGE地球化学背景并不是一个连续的曲面。
新街 大岩子
铂族元素地球化 学背景面为不完 全连续的曲面
衬 值 滤 波 法 示 意 图
FC=Cm/ FAC0-衬值
Cm-中位数 A0-EDA方 法上异点值