放射性水化學(xué)異常下限確定方法對(duì)比

張 森

（廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)，廣東 河源 517001）

放射性水化學(xué)測(cè)量是通過(guò)系統(tǒng)采集天然水樣，測(cè)定水中鈾、鐳、氡、常量組分及其它鈾礦化指示元素，查明它們的分布特征、遷移、富集規(guī)律及其與鈾礦化關(guān)系的方法。由于地下水可帶來(lái)潛水面附件的礦化信息，因此具有找深部盲礦的優(yōu)勢(shì)[1]。

水中放射性元素異常下限的確定是圈定異常形態(tài)和規(guī)模的重要環(huán)節(jié)，但由于地質(zhì)背景及成礦模式的多樣性，不同方法計(jì)算的異常下限結(jié)果具有較大的差異，選擇合適的計(jì)算方法對(duì)異常信息的提取至關(guān)重要。目前常用的方法有修正展直法和迭代法，本文以廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊(duì)在粵東北某盆地開(kāi)展的1:50000放射性水化學(xué)測(cè)量為例，采用兩種方法分別確定水中氡的異常下限，對(duì)比其優(yōu)劣，擇優(yōu)進(jìn)行該區(qū)水化異常圈定。

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

工作區(qū)處于九連山隆起與梅縣拗陷邊緣，河源-邵武斷裂帶西側(cè)邊沿上，同時(shí)處于北東向武夷多金屬成礦帶南端與東西向南嶺成礦帶東端復(fù)合部位。區(qū)內(nèi)出露地層有：震旦系、侏羅系上統(tǒng)高基坪群、白堊系下統(tǒng)官草湖群、上統(tǒng)南雄群、下第三系丹霞群、第四系。巖漿活動(dòng)頻繁，多期而強(qiáng)烈，有燕山期侵入巖體、脈巖，還有中生代火山巖。區(qū)內(nèi)褶皺主要為大長(zhǎng)沙向斜，位于工作區(qū)中部，呈不規(guī)則橢圓形分布；斷裂發(fā)育，以NE-NNE向?yàn)橹?，次為NW向和近EW向。

2 兩種確定異常下限的方法

工作區(qū)面積200km2，水中氡取樣333個(gè)，采用FD-3017測(cè)氡儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，水中氡濃度對(duì)數(shù)值統(tǒng)計(jì)于表2-2中。

2.1 修正展直法

若將全部樣品看作一個(gè)復(fù)合母體，那么在全面觀測(cè)下復(fù)合母體通常是符合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的，但在現(xiàn)實(shí)情況下，由于取樣誤差和分析精度等因素，復(fù)合母體多數(shù)不具標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布特征。為了消除復(fù)合母體中誤差因素的影響，利用正態(tài)分布曲線中的特征點(diǎn)的高度與均方差之間的關(guān)系（表1）對(duì)復(fù)合母體的頻率分布曲線進(jìn)行修正。具體步驟如下：

表1 正態(tài)分布曲線中的特征點(diǎn)的高度與均方差之間的關(guān)系

將分析結(jié)果從小到大進(jìn)行排序，然后求得相應(yīng)的對(duì)數(shù)值。結(jié)果顯示，最小值為1.45，最大值為3.12，差值1.68。然后對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，一般劃分為7～10組為宜，故將數(shù)據(jù)分為分9組，組距0.2，根據(jù)上、下界為兩頭數(shù)據(jù)略向外延的原則，取上界為3.20，下界為1.41。按分組統(tǒng)計(jì)組中值、頻數(shù)、頻率、累計(jì)頻率，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)附表2。

表2 粵東北某盆地地下水中氡濃度對(duì)數(shù)值統(tǒng)計(jì)表

一般認(rèn)為水中氡濃度的低值區(qū)分析精度差，而且對(duì)找礦沒(méi)有重要意義，所有對(duì)曲線左翼不作修正[2]。將統(tǒng)計(jì)對(duì)數(shù)值制作頻率分布直方圖（見(jiàn)圖1），連接直方頂邊中點(diǎn)，得頻率分布曲線。從該曲線峰值處作垂線，交于橫坐標(biāo)于J0，將J0作為氡濃度背景值的估計(jì)值（1.90）。根據(jù)峰值處的高度f(wàn)0（55mm），從垂足起在0.607f0（33.39mm）高度處作橫坐標(biāo)的平行線，再?gòu)脑撈叫芯€與曲線兩翼的交點(diǎn)作垂線交橫坐標(biāo)于J-1和J1處，取J1-J0作為標(biāo)準(zhǔn)差的估計(jì)值σ（15.21mm）。由J0處 向 右 量 出2σ（30.42mm）、3σ（45.63m）的 距離，并在該兩點(diǎn)處作高度0.135f0（7.43mm）和0.011f0（0.61mm）的垂線，將0.607f0與曲線右翼的交點(diǎn)和這兩條垂線的頂點(diǎn)，依次用直線連接起來(lái)，便得到修正的頻率分布曲線。從修正的頻率分布曲線可以看出，對(duì)第5、6、7組的頻率進(jìn)行修正。由于圖上的l為10mm，故可得第5、6、7組的頻數(shù)：

圖1 粵東北某盆地水中氡濃度直方圖

F修正5=2.5069φ（2*10/15.21）*110≈47

F修正6=2.5069φ（3*10/15.21）*110≈16

F修正6=2.5069φ（4*10/15.21）*110≈3

在頻率直方圖上，將縱坐標(biāo)軸截成任意比例尺的等長(zhǎng)尺度，用以表示μ值，自上而下標(biāo)以3、2、1、0、-1、-2、-3數(shù)字。然后根據(jù)以上修正頻率，可重新計(jì)算出各組的修正頻率和各組組上限的修正累計(jì)頻率。反求各組組上限所對(duì)應(yīng)的μ值（-2.14、-1.09、-0.04、0.82、1.55、2.37、≈3），按組上限值及μ值在圖上標(biāo)繪出各組點(diǎn)位，按各點(diǎn)的總趨向劃一直線，得出展直線。在該展直線上對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)為0、1、2、3各點(diǎn)的橫坐標(biāo)值，為氡濃度的背景值、偏高值、增高值、異常值。結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2 迭代法

迭代法是建立在數(shù)據(jù)符合正態(tài)或者對(duì)數(shù)正態(tài)分布基礎(chǔ)上的，但是在實(shí)際工作中沒(méi)有完全理想的數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布[3]，故需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行剔高處理，具體步驟如下：

（1）計(jì)算全區(qū)水中氡濃度的對(duì)數(shù)值，按從大到小的順序排序。計(jì)算全部對(duì)數(shù)值的均值（lg1）和均方差（lgS1）。

（3）重復(fù)第二步，直至無(wú)高值存在。最終得到對(duì)數(shù)均值（lg）和對(duì)數(shù)均方差（lgS）。

表3 粵東北某盆地水中氡濃度兩種異常下限確定方法的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3 對(duì)比與討論

修正展直法和迭代法確定的異常下限分別為555Bq/L、717Bq/L，大于這兩組數(shù)值的數(shù)據(jù)與全部數(shù)據(jù)之比都大于85%，故兩種方法都是可行的，對(duì)下一步找礦都有一定的指導(dǎo)意義。但對(duì)比兩組數(shù)值圈定的水中氡異常區(qū)域（圖2），可發(fā)現(xiàn)它們又有較明顯的不同。

圖2 兩種方法圈定的粵東北某盆地水中氡偏高、增高、異常暈圈

修正展直法的優(yōu)勢(shì)在于根據(jù)正態(tài)分布曲線中的特征點(diǎn)的高度與均方差之間的關(guān)系對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，對(duì)離群點(diǎn)的剔除更為嚴(yán)格，所得到的頻率分布曲線更接近標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，確定的背景值更真實(shí)的反應(yīng)元素的富集程度。但如果仔細(xì)分組后頻率分布曲線仍出現(xiàn)雙峰、多峰，或者在最低值處出現(xiàn)峰值的情況，修正展直法就無(wú)法實(shí)施，不能得到滿意的結(jié)果。

迭代法方法簡(jiǎn)單操作容易，且圈定的水中氡異常區(qū)域小，異常形態(tài)均為小范圍內(nèi)塊狀分布，工作區(qū)的大部分區(qū)域均識(shí)別為背景值，這對(duì)找礦的指示更明晰。

但由于迭代法應(yīng)用的假設(shè)前提是數(shù)據(jù)必須服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布[4]，對(duì)離群點(diǎn)的剔除條件只是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)而定，這與實(shí)際的地質(zhì)情況存在一定的差異，在地質(zhì)資料不完整的情況下，差異更大。

4 結(jié)論

（1）修正展直法和迭代法對(duì)放射性水化學(xué)異常下限的確定都是可行的，它們都具有各自的優(yōu)勢(shì)，也都存在著不足，兩種方法可配合使用，相互印證。就本區(qū)而已，由于前期已開(kāi)展大量勘查工作，資料收集充分，采用迭代法確定的異常下限對(duì)異常區(qū)域的圈定效果更優(yōu)。

（2）工作區(qū)的水中氡異常主要沿盆地邊緣分布，盆地中間分布零星且成果差，且主要受巖性控制，與構(gòu)造關(guān)系不明顯。