37. Понятие о геохимическом поле, его явных и слабых аномалиях. Геохимические параметры и непараметрические показатели.

0. Геохимическое поле и его параметры.

Под геохимическим полем понимается часть геологического пространства, характеризуемая количественными содержаниями химических элементов. Согласно закону Вернадского о всеобщем рассеянии и миграции элементов в геосферах, в каждой точке геохимического поля содержания всех химических элементов больше нуля, зависят от пространственных координат и непостоянны во времени или

С_i = f (x, y, z, T)  0 (1)

В абсолютном большинстве точек геохимического поля содержания рудных элементов близки к цифрам их кларков С_к – нормальное состояние – и только в редких случаях приобретают значения, существенно отклоняющиеся от этого уровня (аномальное состояние). Для характеристики этих взаимосвязанных участков геохимического поля используются аксиоматические понятия о геохимическом фоне и явных аномалиях. Единственным критерием для выделения явных геохимических аномалий служит коллективный геологический опыт. Местный геохимический фон (С_ф) определяется средним (модальным) содержанием химического элемента в пределах однородного участка в удалении от явных аномалий. Критерии для выделения слабых геохимических аномалий определяются параметрами местного геохимического фона, оценку которых обеспечивает статистическая обработка аналитических данных.

Явные и слабые аномалии, как правило, обнаруживаются в геохимическом поле вблизи промышленных месторождений. Исходя из этого Н.И.Сафронов ввел в геологическую науку понятия о первичных ореолах, о потоках и вторичных ореолах рассеяния, определившие создание современных геохимических методов поисков.

Все геохимические аномалии выделяются на уровне местного нормального поля (фона), который, как указывалось выше, определяется средним содержанием химического элемента. Практика геохимических съемок показывает, что даже в пределах безрудного участка с однородными геологическими и ландшафтно-геохимическими условиями содержания рудных элементов изменяются от точки к точке. Эти колебания обусловлены природными и техническими причинами, они малы по амплитуде и носят незакономерный («случайный») характер. Соответственно этому взамен пространственно-упорядоченной (детерминированной) зависимости (1) фоновые участки геохимического поля удобно характеризовать статистической частостью n_i появления тех или иных содержаний химических элементов: n_i = f(C_i). В практике геохимических поисков распределение содержаний химических элементов в пределах однородного участка в удалении от явных аномалий удовлетворительно аппроксимируется нормальным законом:

y=f(n_i)= , (2)

где = - среднее арифметическое значение х, которое в пределе при числе данных N стремится к своему математическому ожиданию; s = - среднее квадратическое или стандартное отклонение случайных значений х от ; s² –дисперсия х; y = n_i – частость в долях от единицы. Значения х могут иметь смысл содержаний С_х в весовых процентах или логарифмов содержаний (lgC_x). Учитывая, что погрешности спектрального анализа, который до последнего времени является основным методом при геохимических поисках, подчиняются логарифмически нормальному закону (Р.И.Дубов, 1964), распределение фоновых содержаний рудных элементов в нормальном поле аппроксимируется логнормальной зависимостью. Параметры = и s = s_lg, входящие в выражение (2), полностью характеризуют распределение фоновых содержаний элементов. В соответствии со свойствами нормального (логнормального) закона 99,86% всех содержаний в области геохимического фона не превышают величины + 3s. Поэтому за нижнее значение аномальных содержаний принимается величина

lgC_А = + 3s_lg, или, освобождаясь от логарифмов,

С_А, = ·³, (3)

где – среднее геометрическое содержание;  = antlg s_lg – стандартный множитель (безразмерная величина). Если в геохимическом поле обнаруживается группа геологически увязывающихся («коррелирующихся») точек с повышенными содержаниями химического элемента, уровень нижнеаномальных содержаний снижается согласно зависимости

С_А,m=  , (4)

где m = 2, 3,…, 9 – число смежных точек с содержаниями С_х  С_А,m, объединяемых общим контуром. При любом числе точек в аномальном контуре m принимается не более 9.

Стандартное отклонение (стандартный множитель) является важнейшим показателем нормального геохимического поля и определяет неоднородность распределения элемента в области фона.

Важной характеристикой геохимической аномалии является ее контрастность, за которую нередко ошибочно принимают величину отношения С_max к С_ф. Правильная оценка этого показателя требует обязательного сопоставления аномалий не только с уровнем геохимического фона, но и его устойчивостью, мерой которой служит стандартное отклонение s или стандартный множитель . Поэтому показателем контрастности слабых аномалий  служит отношение «уровня полезного сигнала к уровню шума». В практике геохимических поисков под полезным сигналом понимается превышение максимального содержания над фоном, а под уровнем шума – его неоднородность или величина стандартного отклонения s:

 = , (5)

или для микрокомпонентов, распределенных логнормально

 = = lg . (6)