Учебник. - М.: Логос, 2000. - 627с. - С.191-196
Собственно геохимической аномалией считаются участки со значительно повышенным (или пониженным) по сравнению с фоном содержанием химических элементов (их соединений). Сами элементы при этом могут находиться в минеральной, биогенной, коллоидной, сорбированной или изоморфной формах, а также в виде растворов и газовых смесей. К геохимическим аномалиям относятся и участки с резкими отклонениями от нормы соотношения двух и более элементов или изотопов одного и того же элемента. Элементы, по содержанию которых выявляются аномалии, обычно называют элементами-индикаторами.
По особенностям распределения элементов аномалии могут быть положительными или отрицательными. Первые отличаются повышенными концентрациями элементов-индикаторов, а вторые — пониженными. Хотя одни из первых экологически неблагоприятных районов были выявлены по недостатку в их пределах химических элементов J и F, отрицательным аномалиям в эколого-геохимической оценке территорий пока уделяется крайне незначительное внимание. Это во многом объясняется тем, что обычно неблагоприятные эколого-геохимические условия возникают при загрязнении, а под ним понимают увеличение концентраций определенных элементов (их соединений).
Следует помнить, что отрицательные техногенные аномалии возникают не только при выщелачивании элементов. Так, контрастные отрицательные биогеохимические аномалии Мо возникают при весьма существенном повышении в почвах особо токсичного в данных случаях элемента — Рb. В почвах над окисляющимися металлами (их сульфидами) уменьшается содержание кислорода. По отрицательным аномалиям этих элементов даже ведутся поиски месторождений полезных ископаемых.
Для выявления аномалий необходимо определить величину минимального (максимального) аномального содержания или верхний и нижний пределы обычного колебания содержания относительно фона. При выделении аномалий «на глаз», а также по принципу «считать аномальными все содержания, в два-три раза превышающие среднее арифметическое» неизбежны субъективные ошибки. Их можно исключить, пользуясь при обработке имеющейся эколого-геохимической информации методами математической статистики. Для этого очень важно правильное объединение в одну выборку определенной группы проб. Чаще всего при составлении таких выборок учитывается ландшафтно-геохимическое районирование территорий.
Методы проведения статистической обработки в этом учебнике не разбираются, так как в учебных программах курсу «Экологическая геохимия» обычно предшествуют курсы «Математическая статистика», «Вычислительные машины и программирование». Укажем только, что при выявлении положительных аномалий нижнее значение аномальных содержаний ддя отдельных проб (отдельно расположенных точек отбора проб) вычисляется при нормальном законе распределения по формуле Са = Сф + 3S.
В случае выявления отрицательных аномалий за верхний предел для отдельных единичных проб (точек их отбора) берется содержание, вычисляемое соответственно для нормального и логнормального законов по формулам Са = Сф—ЗS.
Практика эколого-геохимических исследований показала, что часто возникает необходимость выявить еще только формирующиеся аномалии. Эта задача может быть сведена к выявлению участков с существенно повышенными (пониженными) концентрациями химических элементов (их соединений), величины которых еще не достигли содержаний, определяемых по вышеуказанным формулам. Для того чтобы не пропустить такие «недооформившиеся» аномалии, умышленно занижают (а при отрицательных аномалиях — завышают) значение аномального содержания. При этом для гарантии отсева проб, в которых повышенные (пониженные) концентрации вызваны только случайными колебаниями фона, в аномалию можно объединить лишь те пробы, которые отличаются четко выраженной корреляцией. Как правило, мы имеем дело с пространственной корреляцией проб, т.е. корреляцией точек отбора проб.
Рассмотрим возможные варианты корреляции химических проб в случае изменяющейся геологической ситуации. Самым простым примером может быть корреляция (с последующим объединением в одну аномалию) рядом расположенных проб. Можно считать коррелирующимися пробы, отобранные из одного горизонта пород, из одного разрывного нарушения или же из одной зоны контакта различных горных пород. Естественно, что во всех этих случаях в аномалии объединяются рядом расположенные геохимические пробы только с аномальными содержаниями интересующих нас компонентов (например, металлов).
Из приведенного примера видно, что корреляция геохимических проб (точек их отбора) обычно подразумевает какие-либо генетические факторы, объединяющие пробы. Это позволяет в других случаях установления корреляции проб рассматривать, по аналогии с геологической ситуацией, ландшафтно-геохимическую ситуацию.
Чтобы установить субъективные ошибки при выявлении аномалий с несколько пониженным (а для отрицательных аномалий с несколько повышенным) уровнем, необходимо пользоваться следующими формулами:
В этих формулах m — число коррелирующихся проб (точек их отбора).
Опыт работ показал, что прогрессивное изменение аномального содержания следует ограничивать при нормальном законе распределения уровнями Сф(+-)S. Это соответствует учету в формулах девяти коррелирующих точек отбора проб (91/2= 3). Дальнейшее изменение значений аномальных содержаний приводит к потере и математического, и геохимического смысла этих величин.
Обычно для каждой выборки рассчитывают фоновое содержание интересующих элементов (соединений) и три значения аномальных содержаний (для изолированных аномальных точек, а также для двух и девяти коррелирующих точек отбора проб). Затем на картах отбора проб, обязательно составляемых на ландшафтно-геохимической основе, проводят поэлементную разноску (каждый элемент на отдельной карте). При этом для выделения положительных аномалий особыми значками (удобно разными цветами) выносят только те пробы, в которых концентрация рассматриваемого элемента равна или превышает аномальное содержание соответственно: для единичных, для двух и для девяти коррелирующих проб (В.А. Алексеенко, 1974).
После этого производится непосредственное выделение аномалий. Так, каждая проба с концентрацией, равной или превышающей аномальную для единичных проб, заслуживает внимания. Пробы с содержаниями, аномальными для двух коррелирующих проб, составляют аномалию, если их рядом не меньше двух или если рядом расположена проба с аномальным содержанием для единичных проб. Пробы с содержаниями, аномальными для девяти коррелирующих проб, составляют аномалию только в том случае, если их число (вместе с пробами, имеющими более высокое содержание) не менее девяти. Внутри крупных аномалий могут находиться отдельные пробы с фоновыми содержаниями. При необходимости в пределах аномалии изолиниями выделяются аномальные содержания для единичных и двух коррелирующих проб.
При выделении отрицательных аномалий выносятся пробы с содержаниями, которые равны или меньше рассчитанных аномальных. Дальнейший механизм выделения аналогичен описанному.
Практика показала, что для каждого элемента (соединения) удобно составлять отдельную карту, а затем делать одну сводную, на которой кроме отдельных аномалий различных элементов (соединений) следует выделять аномальные зоны. Они представляют собой участки с пространственно сближенными аномалиями ряда элементов, образование которых (аномалий) может быть вызвано одними и теми же причинами.
Практика выделения геохимических ландшафтов, аномальных по распределению элементов. В случае сложного ландшафтно-геохимического строения изучаемого района, а особенно при существенно меняющейся антропогенной нагрузке, кроме карт аномалий и аномальных зон, целесообразно построение карт фоновых содержаний. Такие карты составляются отдельно для каждого элемента. На них цветом обозначают разные фоновые содержания, характеризующие различные ландшафты или их определенные части. Обычно выделяется от трех до пяти различных уровней содержания. При выборе граничных значений фоновых содержаний желательно, чтобы аномальное содержание, установленное для девяти коррелирующих проб в выборках из ландшафтов с меньшим фоновым содержанием, не превышало нижний уровень границы фонов в группе ландшафтов с более высокими значениями фонов. Такие карты не только наглядно отражают основные геохимические особенности ландшафтов изучаемого района, но и позволяют сразу же выделить ландшафты с аномально высоким содержанием изучаемых веществ.