Оценка геохимических аномалий

Геохимические аномалии разделяются на рудные и безрудные. К рудным относятся сами месторождения, их первичные ореолы, а также связанные с ними вторичные ореолы и потоки рассеяния химических элементов. К безрудным относятся аномалии, заведомо не имеющие отношения к промышленной минерализации, образование которых может быть вызвано, например, искусственным заражением, испарительной, сорбционной, биохимической аккумуляцией химических элементов в масштабах, не достигающих промышленного значения.

Условием успешного проведения геохимических поисков является своевременная и правильная оценка выявляемых аномалий, число которых заведомо и многократно превышает возможное число промышленных месторождений. При благоприятной геолого-геохимической оценке в зоне геохимической аномалии закладывают горные выработки и буровые скважины с целью вскрытия оруденения в коренном залегании и оценки его масштаба.

Статистические характеристики моноэлементных геохимических карт, используемые для определения представительности геохимической выборки.

Медиана — это значение случайной величины, для которой с одинаковой вероятностью в данной выборке существуют значения больше и меньше ее. В случае нормального распределения значений в выборке медиана приближается к среднему значению элемента.

Мода — наиболее вероятное (часто встречаемое) значение случайной величины (в дискретных распределениях). Распределения, обладающие одним максимумом, называются одномодальными, если максимумов несколько — полимодальными.

Модальная частота — это количество наблюденных значений моды.

Для симметричных одномодальных распределений среднее содержание, медиана и мода совпадают или очень близки.

Дисперсия — это мера «разброса» или рассеивания значений. Она служит показателем, характеризующим изменчивость измеряемых данных (пределов колебаний содержаний элемента).

Асимметрия — это числовая характеристика степени асимметричности («скошенности») кривой плотности распределения вероятностей случайной величины. Асимметрия может быть положительная (правая — кривая плотности расположена справа от моды) и отрицательная (левая) величина.

Эксцесс — это числовая характеристика кривой плотности вероятностей, отражающая степень ее «крутости», т. е., островершинности или плосковершинности.

Перцентиль — это такое значение ряда эмпирических данных, меньше которого находится k-перцентилъ. Например, медиана — это 50%-ный перцентиль, максимальное значение — это 100%-ный перцентиль.

Размах — это разница между максимальным и минимальным значениями.

Геохимический фон элемента — это значение медианы.

Геохимическое поле — это область пространства, охарактеризованная содержаниями элементов (С_х) как функцией координат пространства и времени:

Согласно закону В. И. Вернадского, в любой точке пространства в том или ином количестве содержатся все химические элементы, поэтому для любого элемента в этой точке справедливо выражение:

В соответствии с законами термодинамики, любой элемент стремится к состоянию равновесия, поэтому в большей своей части геохимическое поле характеризуется содержаниями элементов, близкими к усредненному значению, которое называется кларк (для Земли в целом, или отдельных гидросфер) или фон (для различных геологических структур). Процессы перераспределения и концентрирования элементов, в том числе и рудообразования, приводят к локальным отклонениям концентраций элементов от фона, называемым аномалией.

Если значимость этих отклонений очевидна, аномалии называются явными. Единственным критерием для выделения явных аномалий является коллективный геологический опыт. Если аномалию нельзя признать явной, формальная граница между фоновыми и аномальными значениями определяется обычно по правилам «трех сигм» — аномальными считаются значения, которые отличаются от среднефоновых более чем на три стандартных отклонения.

Для нормального закона распределения:

гдеХ_сред — среднее арифметическое значение фона;Х_ан — минимально аномальное значение; S — стандартное отклонение фона.

Для логнормального закона распределения:

где Х_сред — среднее геометрическое значение фона; Х_ан — минимально аномальное значение; S — стандартный множитель.

Правая часть неравенства определяет уровень положительных аномалий, левая — отрицательных (зона выноса).

Для слабых аномалий, которые не превышают уровня «трех сигм», но могут иметь важное поисковое значение принимаются различные методы их усиления, которые будут рассмотрены ниже.

Аномалии характеризуются эффективной шириной, контрастностью и продуктивностью.

Эффективная ширина аномалии — это длина отрезка профиля опробывания, в пределах которого С_х > С_ан

Контрастность аномалии — Y = (Стах — Сф_ОН) /S.

п

Линейная продуктивность — М = Дх (^C_f -п? Сф_он).

¹⁼¹ N

Площадная продуктивность — Р = 2LAx ( ^ С_х — п •Сф_он)>

х=1.

где Ах — шаг пробоотбора по профилю; 21 — расстояние между профилями; п и N — число аномальных точек на профиле и в пределах всей аномалии.

В процессе разрушения месторождений и их первичных ореолов происходит перемещение (миграция химических элементов) и возникают вторичные аккумуляции, которые называют ореолами рассеяния. В зависимости от характера процесса (механическое разрушение, растворение, дегазация) и среды формирования, ореолы делятся на литохимические, гидрохимические и атмохимические. Растворенные компоненты, кроме того, усваиваются организмами и растениями и формируют биогеохимические ореолы.

Между всеми типами вторичных ореолов происходит интенсивный обмен химическими компонентами, поэтому аномальные содержания каких-либо элементов в рудах и их первичных ореолов находят адекватное отражение во всех типах ореолов. На этом основано применение различных модификаций геохимических методов поисков, различающихся характером опробуемых сред. При этом надо иметь в виду, что поисковая достоверность информации, получаемой различными методами, неравноценна. Наиболее эффективная информация о первичном оруденении содержится во вторичных литогеохимических ореолах (1-я степень приближения) и потоках (2-я степень приближения) рассеяния. Более опосредована связь с рудами гидрогеохимических и атмогеохимических ореолов (2-я степень приближения) и потоков (3-я степень приближения) рассеяния. Еще менее определенно соотношение с оруденением биохимических ореолов в растениях (4-я степень приближения) и организмах (5-я степень приближения).