图7.2.15 多重复合母体分解图
复习思考题
6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.
叙述水文地球化学场、底数和异常的概念。
你知道有哪些确定背景值（底数）的方法，它们的使用条件。 合理确定背景值应注意那些问题？ 水文地质单元的划分依据有那些？
分析水化学底数统计时出现非正态分布的原因？
分析水中元素含量分布曲线出现多峰的可能原因，并叙述将非标准正态曲线进行修正的方法？
简述元素水文地球化学异常场的确定原则
作 业
1. 湘西震旦寒武地层地区1:5万水化学普查找矿工作中对溪水、井泉水进行了取样调查 水中铀含量的分析结果列于下表，请用展直法和修正展直法统计底数 。
表A 水中铀含量(10-8 g/L)表 U N 1.3 2.6 7.8 4 21 13 13 33 20 17 26 20 65 33 100 6 140 8 180 1 220 3 260 8 520 7 780 1300 2600 7800 13000 2 3 4 2 4 第三节 水文地球化学特征研究方法
水文地球化学特征研究主要包括水化学成分的分类特征和分布规律，水中离子成分间的相
关关系以及它们与地质体、研究对象之间的关系等。主要研究方法有图解法、数理统计、地球化学模式计算等方法。本节主要讨论前两种方法，第三种方法将在第八章专门讨论。
一、图解法
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图解法有许多种类，也可以自己根据需要创造更好地反映研究对象的特征和规律的图解法。在工作中主要应用的图解法有：直角坐标图、四边形图解、菱形一三角形综合图解等。在进行图解分析时、不仅要考虑到水中主要离子的含量，还应用不同的符号、色彩或数据来表示pH、矿化度、专门研究的水化学元素（如水中U、Rn）、矿化和非矿化、地层和构造、水文地质条件及水文地球化学环境、以及研究对象等。在反映水化学规律的成果图解中，选择其中关键性的因素予以突出表示，而其它有关数据和资料则可列入水化学特征表中。以下举例说明这些图件的制作及其效果。
1. 直角坐标图：
例7.3.1. 例如，用制作SO42--pH关系直角坐标图来表示某铀矿床地下水的水化学特征，矿化度（M ）用不同的符号表示（图7.3.1）。
图中水点的展布具有明显的规律性。S042-的相对含量与pH值成反相关。这一因素制约着地下水中其它某些特征的变化、特别是M和U含量（见图中的附表）。根据SO42--pH、M 关系中所显示的规律，按SO42-含量把该矿床地下水分为4个水化学区。I—强SO42-盐水区，反映了矿体酸性氧化的特征；Il—SO42-和SO42--HCO3-盐水区，反映了矿化构造带水的特征；III—HCO3-－
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SO42-盐水区，反映了构造带围岩炭板岩水的特征；IV—HCO3-水区为灰岩地区的水区。按该图进行的水化学分类而制作的矿床水化学图预测了矿床东部为扩大方向。
例7.3.2. 水中硫酸根增高可以有两种原因：硫化物氧化和矿化度增高。铀矿物常与硫化物共生，例7.3.3. 故前者成因类型的硫酸根增高的铀异常较好；因矿化度增高而例7.3.4. 形成的水异常常是假异常。用硫酸根/氯离子比值与铀含量直角坐标例7.3.5. 图解可以较好地区分这两
类水异常(见图7.3.2)。
表7.3.1列出了某地区水质铀含量平均值与硫酸根/氯离子(X)比值的平均值数据。在水异常范围内划分出三个分区：C区是因水的矿化度增高而造成水中铀含量偏高，为单纯水化学成因的水异常；B和A区是与水化学成因无关的水异常区，它们可能是由矿化所引起的水异常，其中A区的水异常的可靠性比B区更好。
X?－
?(i?1N2?SO4Cl?)
N表7.3.1 水中铀含量(108 g/L) 与硫酸根/氯离子(X)比值数据表
铀 区间 0.021-0.046 0.046-0.1 0.1-0.21 0.21-0.46 0.46-1.00 1.00-2.10 2.10-4.60 4.60-10.00 10.00-21.00 21.00-46.00 含 0.07 0.14 0.31 0.70 1.30 3.10 7.00 14.00 31.00 量 平均值 0.031 X 2.00 1.70 1.70 2.20 2.30 3.60 5.10 4.70 5.60 9.50 2. 四边形图解
例7.3.6.
在420坑道水化学四边形图解中（图7.3.3），例7.3.7. 水点的展布明显地显示了
例7.3.8. －例7.3.9. +
酸性SO4－Na（Fe）向中偏碱性HCO3-Ca水演变的水化学规律。按此规律划分
－例2-+2-1a
了四个水化学类型区：I—强酸性高铀SO4-Na（Fe）水区为Zb碳板岩水；Il—SO427.3.10.
－
-HCO3--Na-Ca水区为Zb2-1碳板岩无矿地段水；III弱酸性高氡铀HCO3—SO42例7.3.11.
-Ca-Na水区，例7.3.12. 为F1矿化带水；IV—中偏碱性的低铀氡HCO3-－例7.3.13. Ca水区，例7.3.14. 为Zb2-1b碳板岩夹灰岩水。矿化产于水化学分区明显的地段（西段），例7.3.15. 水化学图清楚地反映了中和作用类型的地球化学栅的位置（III水区），例7.3.16. 四边形图解显示了”中和成矿作用”的水化学模式。
2-
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图7.3.3 420坑道水化学四边形图解A及坑道水化学图B
1—巷道；2—构造带；3—矿体；4－水化学分区界线
3. 菱形一三角形综合图解：
它是由一个菱形与一对三角形排列成的一个大三角形的图形（图7.3.4）。菱形图解与四边
－－－－
形图解的原则相同，它有一对阴离子坐标（HCO3 ＋CO32和SO42＋Cl）及一对阳离子坐标（Na＋K和Ca＋Mg）。左下为阳离子三角形图解，右下为阴离子三角形图解。四边形图解的缺
－－＋＋
点是SO42与Cl不分，Ca2与Mg2不分，但这个缺点在其下面的三角形图解中得到弥补。三角形图解中阴阳离子是分开的，不便于进行水化学分类。而这缺点又在上方的菱形图解中获得弥补，因而这是一个较完善的图解方法，目前正被国内外广泛采用。
例7.3.4.
图7.3.4为新建桥地区菱形、三角形综合图解。由图中可见，例7.3.5. I 水区是包气带、坡积层水；II水区是风化壳和构造裂隙水，例7.3.6. III水区是冲积层水；IV水区是具热液活动的构造带水。矿化水点集中分布于V水区中。因此, 在水化学图中位于V水区内的水异常级别升高，例7.3.7. 应引起注意。三角形图解中矿化水的特征表现得更明显，例7.3.8. 矿化水中Mg2+偏高, Ca2+相对较低,阴离子特征为SO42-偏高。因而例7.3.9. 可把S042->10％和Mg2+＞20% 作为该地区的两个辅助水化学找矿标例7.3.10. 志。图解中I?II?III水区的分布及矿化度的演变规律，例7.3.11. 显示了花岗岩地区浅层地下水运动的一般规律，例7.3.12. 即由坡积层水补给花岗岩风化壳水, 而例7.3.13. 后者又最终排泄于地形低洼的大冲沟中。
二、 数理统计方法
常用的数理统计方法有方差分析、相关分析、回归分析、群分析、判别分析、趋势分析和平均滑动分析等。在对比事物、研究它们有无差别时可采用方差分析(这在前面已作了介绍)；在研究水化学成分之间的关系时，可采用相关分析、回归分析、R型群分析等；在研究水样的
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性质和类型时，可采用判别分析和Q型群分析；在研究元素水文地球化学场的分布特征时可采用趋势分析和平均滑动分析。
1. 相关分析
在水文地球化学工作中，相关分析和回归分析早就成功地被用来解决许多问题。例如用来确定水文地球化学找矿标志，研究地下水水化学成分形成的因素以及查明水异常到矿体的距离等。我们知道，水中元素含量的高低取决于一系列因素：水交替强度、伴生元素的含量、气体动态等。在水岩作用过程中，元素之间存在有一定的联系，这种关系便是确定水文地球化学找矿的依据。
1.1. 线性相关分析
相关分析可以解决以下两个问题：（1）相关密切程度；（2）相关关系的形式。评价线性相关关系的参数有相关系数和协方差。
假定在N个水样中测定了两个化学元素，协方差的计算公式为：
NSXY??XY??X?Yiiii?1i?1i?1NNNiN(N?1) 7.3.1
相关系数便是协方差除以X和Y的标准差：
rXYNN2SXY?SXSY
i2N
i2 7.3.2
NSX??i?1Xi2?(?X)ii?12N；SY??Yi?1N?(?Y)i?1N(N?1)N(N?1) 7.3.3
例7.3.5.在黄铜矿矿床中采了8个地下水水样，pH值和SO42- 含量列于下表，问它们之间是否存
在相关关系？
表7.3.2 相关分析计算表(g/L)
X=pH X2 Y=SO42 Y2 XY 1.8 3.24 6.8 46.24 12.24 3.2 10.24 2.0 4.00 6.40 2.4 5.76 5.4 29.16 12.96 2.0 4.00 4.4 19.36 8.80 2.8 7.84 3.2 10.24 8.96 6.0 36.00 0.1 0.01 0.60 4.0 16.00 2.2 4.84 8.80 5.6 31.36 0.4 0.16 2.24 ??27.8 ??114.44 ??24.5 ??114.01 ??61.00 用公式7.3.1~3，计算所得：SX2＝2.55，SX=1.6； SY2=5.57，SY=2.4；SXY2=-3.45；r=-0.92。将计算所得相关系数与查表所得的临界值r??????????????相比，pH与SO42-相关密切。
需要注意的是，当随机变量均为正态分布时，相关系数给出的评价最佳；如果随机变量不服从正态分布，相关系数给出的评价是偏低的，在类似情况下最好用非参数性相关分析。
1.2. 非参数性相关分析—斯比尔曼秩相关分析
非参数性相关分析的主要方法有斯比尔曼秩相关分析，其计算公式为：
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