地球化学数据多元模式识别技术

地球化学数据多元模式识别技术能够实现“关系地球化学”的概念,来提取各种不同类型及不同元素组合的成矿异常信息。通过简要介绍模式识别的基本原理和应用于地球化学数据处理分析的数学模型和算法,探讨地球化学数据多元模式识别中几个重要的技术关键问题,并用实例来说明模式识别技术在地球化学数据计算分析中良好的应用效果。     

地壳全元素探测——构建“化学地球”

地壳物质探测是地壳探测工程的重要组成部分。化学元素是地球物质组成的最基本单位,被称为地球的基因。矿产资源是由化学元素组成的,环境是受化学元素行为制约的,因此,对地壳中所有元素精确含量和分布的探测,对解决人类所面临的资源和环境问题具有重大意义。地壳全元素探测项目拟发展4种地球化学探测技术,包括地壳中所有天然元素的精确分析技术,中下地壳物质成分识别技术,穿透性地球化学探测技术,海量地球化学数据和图形显示技术。建立1个覆盖全国的地球化学基准网,系统采集代表性岩石样品10000件,疏松物样品6000件,按标准化的方法分析其主量元素和微量元素含量(包含78种元素),建立中国大陆地球化学基准值,为研究化学元素的分布、演化和成矿物质背景提供基准参考数据。进行总长度3300km的3条地球化学走廊带的实验与示范,采集各类代表性岩石样品5000件,进行元素和同位素测定,构建走廊带地壳地球化学模型、跨越不同大地构造单元的元素空间变化和大型矿集区成矿物质背景。为开展全国地壳探测工程奠定基础,并为最终建立"化学地球"进行技术准备和先导性实验。     

全球地球化学数据管理系统:“化学地球”软件研制

"数字地球"已经提出多年,是20世纪末期问世的定量化研究地球的一个新的战略方向。通过借鉴Google Earth,地质学界提出了建设One Geology和OGS-Earth多层次多学科应用平台的概念。进一步提出构建基于化学元素在地壳的分布可视化,建立"化学地球"或者叫做"元素地球"(命名为Chemical Earth),能直观地揭示地壳中元素的分布,反映出不同大地构造单元元素时空分布、演化历史和矿床的物质背景。本项研究主要完成两个方面的内容:(1)研发一个基于ArcGIS Server二维和三维统一的"化学地球"软件平台,类似于谷歌地球(Google Earth)的数字地球软件平台,实现对地球化学数据和图形适时进行二维(平面)和三维(球面)联动;(2)建立地球化学数据库和提供图形化工具,实现对数据库进行多种方式的查询统计,如对不同尺度地球化学图的显示、图形与数据交互查询和采样信息查询等。     

国外生态地球化学填图理论及其发展趋势

以国外资料为基础,较系统地论述了生态地球化学填图的特点、目标、原则和任务,指出了生态地球化学填图的未来发展趋势.生态地球化学填图的任务包括4个方面;土地合理利用和区域规划研究、环境地球化学基准调查及其与健康关系研究、矿产资源预测和农业地球化学研究.     

东天山中段地球化学分区及其特征

东天山地处塔里木板块北部边缘,地质构造背景十分复杂,它们在构造演化特征、岩浆活动、地球化学环境以及地层和断裂构造的分布等诸方面均有较大的差异,因此有必要对其进行地球化学分区,以此为基础才能正确地识别区内的地球化学找矿异常信息和成矿元素之间的关系,并对其进行科学有效的评价。笔者将研究区划分为4个地球化学区,即大南湖岛弧区、小热泉子弧间盆地区、康古尔韧性剪切变形带区和雅满苏弧后盆地区,分析了它们的特点,为进行地球化学背景值和异常下限的确定,以及综合成矿预测奠定了扎实的基础。     

土壤生态地球化学基准值及其确定方法

从科研工作的实际需要出发,引入了"生态地球化学基准场"这一概念,并以此为基础探讨了土壤生态地球化学基准值的涵义及其概念。以漳州研究区试验结果为例,应用相关关系法有效地确定了土壤生态地球化学基准值,为相关研究提供了思路和参考案例。     

环境的地球化学勘查及其应用

地球化学勘查方法在解决环境问题时有其独到的特点.本文详细地介绍了利用地球化学勘查的方法解决环境问题的历史,对比了地球化学勘查方法与常规的环境监测方法的优缺点、总结了地球化学勘查方法在研究自然污染、人为污染、农业问题和人类健康等方面的应用情况.地球化学勘查的方法和理论可以扩展和深化环境问题的研究,同时也开拓了地球化学勘查的一个新领域——环境地球化学勘查.     

全国地球化学基准网建立与土壤地球化学基准值特征

全球一致性和权威性地球化学观测数据是资源与环境评价的定量标尺。中国实施的"全国地球化学基准计划"作为"全球地球化学基准计划"的一部分,于2008—2014年实施,建立了覆盖全国的地球化学基准网。按照1∶20万图幅为网格单元,在全国1600个网格单元中,共部署3382个汇水域采样基准点,每个基准点同时采集了表层和深层土壤样品,共计采集6617件样品,使用高精度分析技术和严格的质量控制,分析了81个地球化学指标。本文首次给出了全国土壤81个指标地球化学基准值数据,初步阐释了地球化学基准值数据和空间分布特征与地质背景、成矿作用、表生作用以及人类活动的关系。     

陕西省地球化学景观划分及地球化学勘查方法选择

根据气候、土壤、水系、植被及地形地貌特征,将陕西省划分为5个Ⅱ级地球化学景观区和10个Ⅲ级地球化学景观区,并根据各景观区矿产和农产品分布,确定了各景观区地球化学勘查方法.     

河南省南召县银洞岭银矿床地球化学特征

银洞岭银矿床位于豫西南铅锌银多金属成矿区.通过对区域成矿地质背景研究,选择找矿靶区,采用土壤地球化学、植物地球化学、壤中气汞量测量等方法,确定矿化有利地段并实施钻探验证,最终发现隐伏银矿床.银洞岭银矿床的发现,是深穿透地球化学方法寻找隐伏矿床的成功范例.     

环境地球化学基线研究简介

作者在文中介绍了地球化学基线提出的背景及定义，阐述了地球化学基线与地球化学背景的区别，标准化方法是目前国际上常用的确定地球化学基线的方法，地球化学基线是判别地球表层物质中元素富集的重要参照基准，通过它可以计算元素的富集系统、地质累积指数，从而进行沉积物中元素分布的地球化学分析和环境污染的球化学分析。     

攀枝花地区土壤环境地球化学基线的影响因素研究

研究以攀枝花地区为例，探讨了地质背景、样品粒级、取样深度、样品的矿物组成、分析测试方法以及基线模型等因素对确定土壤环境地球化学基线的影响。在确定地球化学基线的过程中必须对上述各种因素进行系统分析，确保获得的地球化学基线值科学、合理、适用。同时还应根据研究目标和区域地质背景的不同，选择合适的研究对象、采样方法、分析测试手段，建立有广泛代表性的基线模型确定地球化学基线。     

江西德兴铜矿集区土壤地球化学基准值方法的适用性

确定矿集区土壤地球化学基准值是矿山环境地质调查与评价的重要任务,而遴选出合适的地球化学基线值的定值方法是该问题的关键。以江西德兴铜矿集区表层土壤地球化学数据为依据,运用地球化学对比法、相对累积频率方法和标准化的方法分别计算了德兴铜矿集区表层土壤6种重金属元素的地球化学背景值,并将其与江西省土壤背景值对比。结合成土母岩重金属含量分析了各种基准值定值方法的适用性,结果证明标准化方法较适用于确定研究区表层土壤地球化学基准值。     

浙江土壤地球化学基准值与环境背景值

以浙江省农业地质环境调查取得的区域地球化学资料(2002—2004年)为依据,遵循地球化学背景值的基本概念,根据成土母质类型将土壤地球化学基准值划分成13个统计单元,土壤环境背景值以浙北杭嘉湖与宁绍平原、浙东沿海温黄与温瑞平原、浙中金衢盆地区统计单元,在反复剔除异常数据后,获得了52种元素(氧化物)的平均值、标准离差和变异系数,为区域土壤环境质量标准的制订、土壤污染评价和治理修复提供了重要的地球化学依据。     

典型城镇土壤重金属元素环境地球化学基线研究——以合肥地区为例

环境地球化学基线提供了对比及判别人类或者自然事件造成的环境扰动的标准,其研究具有重要意义和迫切需求。本文以合肥地区为例,研究典型城镇土壤中重金属元素的环境地球化学基线。采用标准化方法和统计分析方法分别计算了合肥地区城镇表层土壤重金属元素的环境地球化学基线值,结果非常一致,显示两种方法均可以很好地用于确定土壤元素环境地球化学基线,确定的基线值为:Cu(26.615μg/g)、Pb(25.818μg/g)、Zn(58.003μg/g)、Cd(0.152μg/g)。对比研究显示,获得的合肥地区城镇土壤重金属元素环境地球化学基线值均高于其背景值,同时又低于其异常下限值,完全符合环境地球化学基线的定义及其实际意义,可以很好的用于土壤元素环境地球化学评价。     

金属矿集区地球化学环境累积效应的理论与工作方法

在参阅国内外有关环境累积效应文献的基础上,总结和提出了金属矿集区地球化学环境累积效应的概念、影响因素、类型和工作方法。将矿集区地球化学环境累积效应划分为时间拥挤、空间拥挤等8种类型,识别土壤环境重金属累积效应背景值的方法有对比法和地球化学基线法,累积效应的研究内容包括累积因子、累积速率等8个方面。研究成果对于开展矿山地质化学环境累积效应具有借鉴和指导意义。     

上海崇明岛表层土壤重金属元素分布特征与环境地球化学基线值研究

对上海崇明岛地区表层土壤中重金属元素的分布特征进行了研究,结果表明崇明岛表层土壤未受人为污染。运用标准化方法计算了崇明岛地区表层土壤中重金属元素镉、铬、铜、铅、锌、砷的环境地球化学基线值,建立了元素镉、铬、铜、铅、锌、砷的环境地球化学基线模型,确定其环境地球化学基线值分别为0.19、71.97、31.32、24.79、86.43、8.34μg/g。与上海市土壤背景值进行了对比检验,结果显示,标准化方法能有效计算土壤中元素的环境地球化学基线,获得的基线符合其定义和实际意义,为区域经济发展规划和环境评价提供了实用的基础地球化学信息。     

应用MAPGIS数字高程模型提取区域地球化学异常信息的方法探讨

区域地球化学异常信息提取方法较多,各种方法的原理及适用条件不同。笔者详细介绍了应用MAPGIS数字高程模型提取区域地球化学异常信息的方法。该方法具有异常圈定前不需对原始数据作过多预处理,圈定时可不考虑地质背景划分、地球化学景观的不同,不受工作区研究程度及研究人员专业影响,方法适应性强,简单、快速,并能客观反映矿化情况,较好地体现地球化学元素的空间变化,对地球化学分区研究和指导找矿具有重要意义。     

中国东部平原土壤生态地球化学基准值

土壤生态地球化学基准值是衡量和评价由人为扰动产生的微观地球化学效应的参比基准。在区域生态地球化学调查、评价以及环境地球化学研究等工作中均具有重要意义。笔者以中国东部平原区的土壤为研究对象．采用切实可行的试验研究方法，提出了土壤生态地球化学基准值，并提供了相应基准值的土壤物质组成信息。进一步研究结果表明，土壤物质组成特性在宏观上控制了基准值的区域性分布特征。     

多重分形滤波方法和地球化学信息提取技术研究与进展

圈定地球化学异常是勘查地球化学和环境地球化学研究中的一项基础性工作。笔者通过详细分析近30年来与地球科学密切相关的分形和多重分形等现代非线性理论和新方法的迅速发展和应用,特别是以解决地球化学复杂背景与叠加异常分解难题为例,介绍了广义自相似理论与分形滤波技术的发展和应用,相信在资源、环境、灾害的其他应用领域也将发挥重要影响。文中阐明了多重分形是更具普适性的地球化学元素分布模式,"密度-面积"分形模型是刻画地球化学异常的基础模型,并为多个空间开展分形滤波和分解地球化学复杂背景与叠加异常的理论基础。该方法的显著优势在于将地球化学场的各向异性、尺度不变性、广义自相似性等特征集于一体,具有压制变化性背景干扰,突出局部异常的能力,其中C-A和S-A业已广泛应用于矿产勘查靶区圈定和环境污染模式识别,形成了分解地球化学复杂背景和叠加异常的常用技术,在国内外多个成矿区带取得了显著的找矿效果。