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“趋势面-残差分析”在处理物化探数据中的应用

刘先生的地质/ 地质老刘

一、前言

“趋势面-残差分析”在物化探数据处理中（信息的二次提取）起着重要的作用，在风险探矿项目的投资筛选中可以找到优质项目；在实际勘查中可减少盲目验证异常。

二、趋势面分析原理

1、物化探数据的解析

物化探数据包含着与空间地理坐标(X，Y)相关的3部分信息：一是反映区域性变化的，即反映总体的规律性变化部分，由区域构造、区域岩相、区域背景等大区域因素所决定；二是反映局部性变化的，即反映局部范围的变化特征；最后一部分是反映随机性变化的，它是由各种随机因素造成的剩余。这就将化探值分解为3部分：

2、趋势面分析的意义

趋势面分析可用来确定地球化学指标的空间变化规律。

某种地理属性在空间的连续变化，可以用一个平滑的数学平面加以描述。根据采样点的属性数据与地理坐标的关系，进行多元回归分析得到平滑数学平面方程的方法，称为趋势面分析。趋势面方程根据次数可分为：一次趋势面方程、二次趋势面方程、N次趋势面方程。

美国Golden公司出品的Surfer软件可以实现趋势面-残差分析方法。

三、操作过程

利用Surfer软件，实现“趋势面-残差分析”过程。

1、数据准备。

由于化探数据中个别异常点的特高值会对趋势面的形态产生很大的影响，因此应首先对原始数据加以处理。实际工作中多用低值总体累积频率95％处的分位值作为高样品值的临界值，凡高于临界值的观测值全部用临界值代替。

2、趋势面提取与残差计算

详见附件。

3、元素异常圈定

剩余值是某一位置上原始观测值与经过该点的趋势值之差，利用各点的剩余值作出等值线分布图。

四、实例

本人在实际工作中处理过多个项目，包括内蒙古额吉纳旗的铜钼矿普查项目、四川省甘洛县铜铅锌多金属矿普查项目、云南滇西铅锌多金属矿项目的二次数据处理。

1、参数对比

以内蒙古额吉纳旗某矿区化探为例，进行对比。

该项目完成了1/2.5万的土壤地球化学测量，分析12种元素，圈定4处化探组合异常，但工程验证一直没有突破。

按照组合异常，分割成多个小区，分别计算背景值与异常值下限，避免多元素不同背景值的影响，丢失弱异常。

以下实例选择其中的一个小区说明，通过聚类分析、因子分析、主成分分析后，具有找矿意义的有4种元素（Cu、Zn、Mo、Ag）。

2、Cu元素成图效果对比

还是以内蒙古某矿区化探为例，以主成矿元素Cu、Mo为例。

（1）Cu元素的变异系数最大，在残差处理前后是一致的。Cu元素的“极值/背景值Co”、大于异常下限点的“均值/背景值Co”、“均值/下限值”在本区内是最高的，Cu元素应该是本区内最有成矿潜力的元素。

（2）异常图对比：异常的形态变化不大，但残差处理后更清晰（下图1）。

图1 Cu元素处理前后的对比图

3、Mo元素

（1）Mo元素的变异系数，残差处理后，大大提高了。

（2）从异常图来看，形态更清晰，更完整、更连续，异常的分级更明显（下图2）。

图2 Mo元素处理前后的对比图

4、找矿验证

探槽中见到铜、钼矿体。

本区为干旱荒漠环境，呈碱性，可能使Cu富集、Mo贫化。

有人认为应以找铜矿为主；结合地质、岩性、电法测量，本人认为应以找钼矿为主。

五、结语

（1）在探矿过程中，地质人员不理解物化探的本质，物化探人员又对地质勘查理解不深，经常的脱节，导致找矿的成功率是降低的。

（2）是否注意到一个现象，矿业公司在找矿勘查过程中，地勘单位天天设计验证异常；其实多数是假异常，更多的是瞎猫碰死耗子的过程，信不信由你。这句话可能会得罪的很国内多地勘单位。

参考文献：李随民等．Surferr软件中利用趋势面方法圈定化探异常[J]．地质与勘探，2007(2）。

附：Surfer软件实现“趋势面-残差分析”的操作过程。

1、数据准备。

与计算背景值、异常值下限一样，防止特异值影响。

实际工作中多用低值总体累积频率95％处的分位值作为高样品值的临界值，凡高于临界值的观测值全部用临界值代替。

2、趋势面提取

步骤1：Surfer软件菜单下，命令：网格(Grid)→数据(Data)→导入数据文件→选择“多元回归法(Polynomial Regression)”方法（图1）。

图1

步骤2：点击“高级选项（Advanced Options）”按钮，则弹出“回归高级选项（Regression Advanced Options）”对话框；可在“表面定义（Surface Definition）”选择框中选取“双线性鞍 (Bi-linear sadie)” (图2)。

图2

注：提供选用的回归类型有“简单平面 (Simple planar surf)”、“双线性鞍 (Bi-linear sadie)”、“二次曲面(Quadraticsurface)”、“三次曲面(Cubic surface)”和“用户自定义多项式(User defined polynomiM)”。选择不同的多项式类型，在“参数（Parameters）”选择框中的值会相应改变，其中“最大总阶次（Max Total）”框为指定多项式中X和Y最大的次数之和。

步骤3：点击确定，创建相应元素的趋势面文件（图3）。

图3

3、剩余值(残参)计算

残参值是相应位置原数据的观测值与趋势值之差，计算剩余值的命令在“网格(Grid)→残差（Residuals）”。

步骤1：Surfer软件菜单下，首先在“打开网格(Open Grid)”对话框中选择某一元素的残参的格网文件(XXX.grd)，单击确定后出现“打开Open”对话框，在其中选择与该元素相对应的数据文件(XXX-1.dat)。单击打开，出现“（Grid Residuals）”对话框，分别指定数据文件中X、Y、Z数据所在的列，残参相应的存储在最后一列（图4）。