WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Методика обработки данных литогеохимических съемок пособие по специальности 011100 - геология; 080100 – геологическая съемка поиски иразведка ВОРОНЕЖ 2004 Утверждено научно-методическим советом геологического факультета 18 марта 2004 г, протокол № Составитель Ильяш В.В Аннотация:

В пособии изложена методика статистической обработки данных геохимических съемок, определения уровня геохимического фона, порога аномальности, оценки выявленных аномалий, решения прямых и обратных задач, изображения результатов аналитических исследований, оценки качества съемок. Пособие соответствует требованиям стандарта по дисциплине «геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых» Пособие подготовлено на кафедре Полезные ископаемые и недропользование Геологического факультета Воронежского государственного университета Рекомендуется для студентов, изучающих дисциплину «геохимические методы поисков месторождений полезных» 4 курса специальности 011100 «геология» дневного отделения и 5 курса специальности 080100 «геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых» заочного отделения ВВЕДЕНИЕ Обработка лабораторных данных анализа проб является весьма ответственным этапом геохимических съемок и поисков месторождений полезных ископаемых. Именно в этот период выносится вердикт по оценке качества полевых работ от него зависит в целом итог всего комплекса, поисковых работ а, следовательно, - от искусства и квалификации, исполнителей. Специфика геохимических методов поисков заключается в особом значении интерпретации выявленных аномалий – понимании их природы обеспечивает корректность оценки их перспектив.

Данноепособие имеет целью ознакомить студентов специальности 011100 и 080100 с основами начальной обработки результатов литогеохимических съемок, принципами и отдельными приемами обработки аналитических данных, основанных на законах теории вероятности и правилах математической статистики. Эти знания необходимы для решения наиболее типовых задач.

лабораторного практикума по дисциплине «геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых». В целом пособие содержит тотминимум информации, который необходим для ведения геохимических съемок любого масштаба и собственно поисковых работ.

Структура пособия учитывает содержание и объем программы курса лекций и лабораторных занятий по названной дисциплине по новому учебному плану принятому в 2003 г. на геологическом факультете ВГУ.

1. Оценка уровня геохимического фона (Сф) и порога аномальности (Са) 1. 1Уровень фона и его значение Земная кора по термодинамическим условиям не является равновесной системой, поэтому все химические элементы в ней распределены весьма и весьма неравномерно от рассеянного состояния в горных породах, атмосфере, гидросфере до крайне концентрированного в месторождениях и рудопроявлениях. На макроуровне это проявляется в гетерогенности земной коры, отдельных ее вещественных комплексов или в распространенности разных по своему составу горных пород. По аналогии с геофизическими полями возникло и понятие геохимического поля, под которым стали понимать геологическое пространство, заполненное химическими элементами в любых проявлениях. Также возникло понимание нормального и аномального поля [1]..

Между тем, существуют участки геохимического поля, где значения содержания химических элементов являютсяпромежуточными между рудными и фоновыми. В эндогенных месторождениях, это обычно зоны околорудных изменений вмещающих пород. По уровню концентраций они нередко соответствуют забалансовым рудам. По своей природе это так называемые ореолы рассеяния, сопровождающих рудные тела, подобно тому, как свита сопровождает своего короля.

В геохимии существует понятие геохимической провинции, под которой понимается достаточно обширная территория, отличающаясяотсмежных с ней площадей иным региональным геохимическим фоном, в силу того, что, принадлежит к некому обособленному геоструктурному блоку, сложенному доминирующим типом горных пород [5]. Например, классическим примером такой провинции является Тунгусская синеклиза в Восточной Сибири, где типоморфными являются основные породы трапповой формации.. Иной комплекс – кислых гранитоидных пород характерен дляПрибалтийского щита или метаморфических гранулитов Анабарского щита. В пределах таких структур развиты разные геологические формации или комплексы исторически связанных между собой горных пород. В них могут залегать и разные типы месторождений полезных ископаемых, соответственно и разные сопровождающие их геохимические ореолы, на чем и основана методика геохимических поисков. Итак, есть король рудное тело, есть свита – геохимический ореол. Но должен быть и народ, на фоне которого и король и свита, должны чем-то выделяться Фоном для месторождений и их ореолов.

являются вмещающие горные породы. Последние, как правило, отличаютсяот первых и вторых более низкими концентрациями химических элементов, составляющих основу рудного тела.

Однако, и сами породы далеко не однородны по химическому составу, следовательно, не однороден и геохимический фон. В наше время понятие геохимического фона усложняется за счет наложения на естественное геохимическое поле техногенных вещественных потоков. Приходиться вводить понятие естественного фона и нарушенного, что необходимо в экологической геохимии [4], но и в поисковой различать их не менее важно.

Для изображения данных изучения вещественного состава и вообще для интерпретации геохимических аномалий необходим какой-то уровень отсчета, подобно нулевому гипсометрическому уровню в геодезии. В литогеохимии в качестве такого уровня служат средние содержания химических элементов во вмещающих породах (породный кларк). Но в связи с тем, что одни и те же по названию породы в разных геохимических провинциях могут отличатьсяэтими средними, существует понятие регионального породного фона. Последний особенно важно учитывать при ведении поисков по вторичным ореолам, которые формируются в поверхностных условиях под воздействием многофакторных экзогенных процессов, объединяемых в другое понятие – геохимический ландшафт. [1] Уровень фонового содержания элемента отвечает наиболее вероятному его значению дляучастка, где отсутствуют геохимические аномалии. При этом, чем больше площадь этого участка, тем больше этот уровень приближается к значению кларка. При региональных геохимических съемках при отсутствии данных опытных исследований за фоновые в первом приближении можно принимать значения кларков. При съемках более крупных масштабов обязательно необходимо определять региональный фон и тип геохимического ландшафта 1.2. Количественная оценка уровня фона При создании геохимических карт появляется необходимость четкого разграничения геохимического фона и геохимических ореолов по конкретным значениям содержания элемента. Эта граница является до некоторой степени условной, что позволяет иметь некоторый люфт в ее определении. При геохимических исследованиях, где объектами, являются как атомы химических элементов, так и физические тела (геологические), как результат совокупного взаимодействия первых, лучше всего подходит математико-статистический аппарат, изучающий вероятностный характер того или иного события для переменной величины в условиях ее зависимости от множества факторов.



Множественность воздействий даетрезультирующий или усредненный эффект и иллюзию независимости этой переменной. При этом можно предсказать вероятность того или иного события, зная закон распределения этой величины в пространствеи во времени [2,3].

Опыт показывает, что в пределах однородного участка, где отсутствуют геохимические аномалии, распределение это упорядочено и согласуется с так называемым нормальным законом, при котором график частот встречаемости случайной величины (в нашем случае это содержание химического элемента) близок кривой Гаусса. Вершина этой кривой отвечает наиболее часто встречающемуся значению в данной выборке (моде). В то же время это значение здесь является и средним (медианным). Отклонения от среднего на этом графике размещены симметрично. Длянормального закона распределения это значение будет наиболее вероятным, а оценкой его или математическим ожиданием будет среднеарифметическое значение признака (содержание элемента), котороеи принимается за уровень фона.

Чаще же распределение значений содержания элементов не столь упорядочено и график частот встречаемости будет отличаться некоторой асимметрией. Однако, если построить график по логарифмам этих значений, то он будет снова соответствовать кривой Гаусса, и в этом случае говорят о логнормальном законе распределения. Оценкой уровня фона в этом случае является среднегеометрическое значение содержания или антилогарифм от среднеарифметического логарифмов значений признака в выборке.

Следовательно, при нормальном законераспределения Сф= Сср ар = Сi / n, а при логнормальном Сф = С ср геом = antlg ( lg Ci /n), где n – количество проб в выборке, С ср ар – среднеарифметическое геом – среднегеометрическое.

, С ср Эти уравнения хорошо отражают состояние химических элементов в земной коре распределение их носит случайный и колебательный характер.

, где Существуют способы, позволяющие выявить соответствие распределения признака в выборке тому или иному математическому закону распределения – проверка гипотез о законераспределения [2,6]. Распределение считается нормальным, если соблюдены два условия: третий центральный момент случайной величины равен нулю, а четвертый – утроенному квадрату второго центрального момента. Моментом un порядка n случайной величины xi относительно некоторой константы А есть математическое ожидание случайной величины un = mi (xi - A)n, где mi – ее частота. Если А равно среднеарифметическому, то оценка момента представляет собой характеристику центрального момента, при А = 0 – начального момента.

Последний вычисляется по общей формуле un = mixin / mi/. При n =начальный момент есть среднеарифметическое Центральные моменты.

вычисляютсяпо общей формуле un = mi ( xi – xср ар)n / mi.

Технические погрешности лабораторий анализа содержаний химических элементов обычно согласуются с законом логнормального распределения, поэтому всерасчеты при обработке данных ведутсяна основе этой гипотезы. Оценки средних значений параметрических показателей должны дополнятсяуказанием доверительных пределов этих оценок, которые в общем случае могут быть определены как x -+ ts / n, где x – среднее значение параметрического показателя (напримерСф), s – стандартное отклонение, t – коэффициент, зависящий от требуемой точности оценки и числа наблюдений (проб), численноезначения его приводятсяв справочных материалах (критерий Стьюдента) [3].

1.3 Стандартное отклонение как оценка неоднородности распределения признака Важной характеристикой геохимического поля является среднее квадратичное отклонение S или дисперсия S2, как мера разброса численных значений признака (отклонения от среднего). Эти параметры вычисляются по данным лабораторного анализа, но складываются они из двух составляющих:





природной и технической. Отсюда из правила сложения дисперсий S = S2прир. + S2техн.

Стандартноеотклонение вычисляетсядля той же выборки значений, что и дляопределения уровня фона. S = [(Ci - Cф)2 / (n – 1)] при нормальном распределении, а при логнормальном – вместо численных значений содержания принимаютсялогарифмы этих значений. При этом антилогарифм стандартного отклонение называетсястандартным множителем E = antlg Slg.

Без учета этого параметра невозможно производить оценку перспективности геохимических аномалий, как и само их выделение. Уменьшая Sтехн., за счет улучшения качества работы лаборатории, можно тем самым повысить качество и эффективность геохимических съемок. Для расчета уровня фона и порога аномальности на геохимических картах выбираетсяучасток, на котором: 1) отсутствуют явные аномалии, выделяемые на карте визуально или на основании анализа графиков; 2) выдержаны ландшафтно-геохимические условия; 3) горные породы по химизму однотипны 1.4 Порог аномальности Это наименьшее значение содержания химического элемента, которое можно считать с некоторой степенью вероятности выходящим за пределы колебания фона. Этот параметр связывает уровень фона со стандартным отклонением при нормальном распределении Са = Сф + tS или уровень фона со стандартным множителем при логнормальном распределении Са = СфЕt.

Вероятность, с которой некоторое значение этого параметра можно определенно считать выходящим за пределы колебаний фона, зависит от коэффициента t.. При t=1 эта вероятность будет равна 87,13%, при t=3 – 99,86%.

Математически граница между участками нормального и аномального поля определяетсячетко. Но в природе резкие границы скорее исключение, чем правило. Границы между фоном и аномалиями обычно постепенные.

Контрастность аномалий на дневной поверхности зависит не только от масштабов вызывающего ее рудного объекта, но и от глубины залегания последнего. От принятого значения t во многом зависит успех и стоимость поисковых работ. Здесь возможны следующие варианты.. «Жесткий» - с завышенным t может привести к ситуации, при которой будут выделены лишь наиболее контрастные аномалии. Однако, такие аномалии не всегда связаны с значительными рудными объектами. И наоборот нередки случаи, когда, достаточно крупные рудные тела, залегающие на некоторой глубине, проявляются на дневной поверхности лишь слабоконтрастными аномалиями. В этом случае возможны пропуски слабых, хотяи перспективных аномалий.

«Мягкий» вариант оценки Са с заниженным t чреват риском выделения множества неперспективных аномалий и излишними расходами на их обследование. Нахождение золотой середины и здесь являются предметом творчества и мастерства исполнителя.

Существует определенное правило, руководствуясь которым, можно облегчить этотпоиск. Правило «трех стандартов» (t=3) применяетсядляоценки единичных точек наблюдений с аномальными значениями признака. Когда число таких точек больше и пространственно они сопряжены таким образом, что можно предполагать их общую природу, следует использовать более «мягкий» вариант расчета: с t = 3 / m, где m – число проб, которые можно объединить в общий аномальный контур. Это число не может быть больше 9, так как t не может быть меньше единицы, в противном случае установление Са при S < 1 теряет смысл.

2. Оценка качества геохимических съемок Без учета величины погрешности наблюдений любые выводы, сделанные на их основененадежны. Причины погрешности могут быть самые различные, в том числе и субъективные. С точки зрения математической статистики погрешности могут носить характерслучайной или систематической ошибок, которые и следует оценить. При этом систематическую ошибку, если она превышает допустимый уровень можно исключить из численного значения оцениваемого признака, а случайная ошибка, если она превышает таковой, служит основанием для непризнания результатов исследований качественными.

Эта оценка качества работ начинается с контроля пробоотбора еще в процессе полевых работ на завершающей их стадии, когда уже проанализирована основная масса проб. Контрольный отбор осуществляет лицо, неучаствующее в первичном отборе, обычно это начальник отряда или другой квалифицированный специалист Отбор проб может осуществляться.

одним из двух способов или их комбинацией. Первый способ подразумевает равномерное распределение всего объема контрольных проб (от 3 до 10%) на всей площади съемки, а второй (выборочный), на тех участках, где геохимические данные несогласуются с геологическими наблюдениями 2.1 Оценка систематической ошибки ( сист.) Оценка систематической ошибки основана на определении средней разницы величины признака по всем парам проб основных и контрольных с учетом и знака этой разницы. При этом учитывается характер ошибок лаборатории, подчиняющихся логнормальному закону распределения. сист. = antlg [1/n (lgCiо – lgCiк)], где n – число пар основных Ciо и контрольных Ciк проб (неменее 100). Если систематическая ошибка выходит за пределы 0,9-1,1, то есть по абсолютной величине в среднем разница между основными и контрольными пробами составляет более 10%, то ее следует исключить, вычитая алгебраически, с учетом знака lg сист из всех lgCiо [4] 2.2 Оценка случайной средней ошибки ( сл.) Вычисляетсяпо выражению: сл. = antlg[ 1/2n (lgCiо - lgCiк)] в случае незначительной систематической ошибки. В случае, когда сист. выходит за пределы 0,9-1,1, то случайная ошибка вычисляетсяпо другой формуле: сл. = antlg[ 1/2n (lgCiо - lgCiк)], где lgCiо = lgCiо - lg сист.

Pages:     || 2 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.