Оцінка фонових і аномальних значень умістів елементів

Геохімічне поле – це простір (територія), яка характеризується визначеними кількісними умістами хімічних елементів. Середній або модальний (такий, що найбільш часто зустрічається) уміст хімічного елементу в межах геохімічно однорідної системи (дільниці) називається його геохімічним фоном.

Геохімічна аномалія – це область помітно підвищених (або занижених) порівняно з фоном умістів хімічних елементів. Аномалії за масштабами свого проявлення можуть бути глобальними, регіональними або локальними або точковими. Геохімічні аномалії іноді називають ореолами розсіювання елементів.

Розрізняють позитивні (вище фону) і негативні (нижче фону) аномалії.

Області місцевого геохімічного фону на картах і графіках будуть характеризуватися переважанням відносно низьких і порівняно стійких умістів елементів в пробах, охоплюючи дільниці видалені від явних аномалій. Наближено оцінив за цими дільницями середню величину умістів кожного з елементів, можна виділити на картах найбільш чіткі геохімічні аномалії. Виділення слабких геохімічних аномалій потребує більш точної оцінки місцевого геохімічного фону (С_ф) шляхом статистичної обробки даних аналізів. Причому величину С_ф визначають в залежності від математичного закону, якому підпорядковано розподілення умістів даного хімічного елементу в системі, що вивчається (нормальний або логнормальний).

Для макроелементів частіше за все спостерігається нормальний закон розподілення, а для мікроелементів найбільш звичайним є логнормальний закон.

Таким чином, для характеристики місцевого геохімічного фону необхідно спочатку встановити закон розповсюдження фонових умістів даного елементу, а потім (за відповідними формулами) визначити параметри цього розподілення – середнє значення і дисперсію.

Поряд з аналітичним методом, це завдання можна вирішити і графічним шляхом (побудовою графіку розподілів на спеціальному бланку або побудовою гістрограм розподілу умістів даного елементу).

Отже, за фонові значення (С_ф) зазвичай приймаються значення умістів елементу, які найбільш часто зустрічаються (мода), що визначаються простіше за все за допомогою гістрограм. Обов’язкова попередня чистка виборок – виключення значень явно нетипових (тобто аномальних). Процес пов’язаний з неабиякою часткою суб’єктивізму. Простіше, якщо розглядається техногенне забруднення – тоді можливо спиратися на дані за дільницями, які явно забрудненню не піддалися.

За явних відмінностей геохімічної спеціалізації окремих дільниць вивчаємої території (наприклад, різних полів або дільниць одного і того ж поля) може виникнути неохідність роздільної обробки даних за цими дільницями з окремими розрахунками фонових і аномальних умістів для кожного в окремості.

Далі проводиться розрахунок статистичних параметрів розподілу (аналогічно виборці з окремим геохімічним об’єктом, що ви вже розглядали). Визначається середній уміст і дисперсія.

Після цього визначається поріг аномальності. Для нормального розподілу ця величина, яка відрізняється від середнього умісту на три середньоквадратичні відхилення (аномалія першого порядку):

С_а , де:

С_а – аномальний уміст;

С_{ф –} фоновий уміст елементу;

s – дисперсія або середньоквадратичне відхилення, яке характеризує розкид умістів елементу, що вивчається.

Встановлено, що існують геохімічні аномалії, які відповідають менш жорстким критеріям:

С_{а .}

Існують і аномалії більш високих порядків.

Аномалії можуть бути позитивними (аномальні умісти перевищують фонові) і негативними (аномальні умісти менше фонових).

При логнормальному законі розподілення (коли близьке до нормального розподілення характерно не для самої величини, а для її логарифмів) для розрахунку фонових і аномальних умістів застосовуються не середнє арифметичне, а середня геометрична дисперсія логарифмованих значень умістів елементів.

Відповідно, «жорсткий» критерій аномальності буде:

С_а а більш «м’які» С_а і С_а відповідно.

Для вивчення тонких відмінностей в площинному розподіленні іноді використовується виділення аномалій нульового порядку.

Можна застосовувати також інші градації (наприклад, величини ГДК і кратні до них).

Нанесення результатів розрахунку фонових і аномальних умістів на карту здійснюється методом ізоліній. Якщо величина порогу аномальності виявляється проміжньою між значеннями в точках відбору проб, здійснюється інтерполяція (малюнок 3).

Малюнок 3. Фрагмент карти геохімічного поля з виділенними методом ізоліній геохімічними аномаліями різного порядку.

Інсують також методи виділення поліелементних аномалій, основними з яких є:

1. Метод накладення.

2. Аддитивний метод (сумування значень).

3. Мультиплікативний метод (перемноження значень).

Слід враховувати, що методи (2) і (3) можуть застосовуватися лише для асоціації елементів, тобто лише у випадках, коли два елементи або більше тісно пов’язані між собою в процесах міграції.