Aplikace softwaru STATISTICA v geologii
Aplikace softwaru STATISTICA v geologii
V rámci geologických prací jsou nezřídka realizovány průzkumné vrty do hloubek desítek až stovek metrů. Zajímavou informaci o geochemické charakteristice vrtu pak podává obrázek vývoje koncentrací podél vrtu, prezentovaný ve vazbě na určitý geologický fenomén. V našem případě je na obr. 1 a 2 uveden průběh koncentrací Cs a Cu ve vazbě na intenzitu chemických přeměn (alterací) hornin.
Obr. 1: Negativní korelace mezi koncentrací Cs a stupněm alterace
Obr. 2: Pozitivní korelace mezi koncentrací Cu a stupněm alterace
Z uvedených grafů lze pak usuzovat např. na odnos Cs a přínos Cu vlivem alterací. Součástí chemických analýz jsou nejen kovy, ale i některé vzácnější prvky, jako například prvky vzácných zemin, označované jako REE (Rare Earth Elements) nebo naopak obsahy hlavních, tj. významně zastoupených prvků (Si, Al, Ca, Mg, atd.).
Hlavní prvky slouží mimo jiné k charakteristice a klasifikaci jednotlivých horninových typů, jak ukazují např. obr. 3 a 4, kde obrázky a jsou převzaty z článků a jejich obrazové protějšky b jsou vytvořeny pomocí programu STATISTICA (obr. 3b z menu Grafy - 2D grafy - bodové grafy a obr. 4b z menu Grafy - 3D XYZ grafy - Ternární grafy - 2D bodový graf).
a) | b) |
Obr. 3 a, b: Binární diagramy K2O-SiO2 pro granity středočeského plutonu (a) a melechovského masivu (b)
a) | b) |
Obr. 4a, b: AFM diagramy granitů středočeského plutonu (a) a melechovského masivu (b)
Analýzy REE jsou využívány především pro speciální studie, kde jsou prezentovány ve formě tzv. spiderdiagramů - viz obr. 5, 6 a 7. Naměřené hodnoty jsou zde normalizovány hodnotami tabelizovanými pro chondrity, představujícími primární planetární hmotu. Z grafů sestavených pomocí programu STATISTICA pro různé typy granitů je pak např. patrné výrazné obohacení hornin lehkými vzácnými zeminami LREE (obsah prvků je významně vyšší než 1) a výraznou negativní europiovou anomálií (obsah Eu tvoří výrazné minimum na křivce).
Obr. 5: Chondritem normalizované obsahy REE v melechovském typu granitu
Obr. 6: Chondritem normalizované obsahy REE v lipnickém typu granitu
Obr. 7: Chondritem normalizované obsahy REE v koutském typu granitu
Přehled o průměrném zastoupení REE v jednotlivých typech granitů (v našem případě chondritem normovaného La - viz obr. 8) pak lze rychle získat pomocí krabicových diagramů (boxplots) přes menu Grafy - Kategorizované grafy - Krabicové grafy, se zadáním grupovací proměnné (v našem případě geologický kód).
Obr. 8: Krabicový diagram hodnot LaN v jednotlivých typech hornin ve vrtech
(M - melechovský granit, L - lipnický granit, PG - pegmatity, LKG - leukogranity, P - pararuly, APL - aplity, K - koutský granit)
Charakteristiku zdroje magmatu dokládá např. vztah mezi stupněm obohacení lehkými REE (zde La) a europiovou anomálií Eu/Eu* (viz obr. 9). Hodnoty odpovídající jednotlivým typům granitů jsou označeny barevně a tento typ grafu je vytvořen přes menu Grafy - Kategorizované grafy - Bodové grafy - volba zobrazení přes sebe.
Obr. 9: Vztah mezi koncentrací La (ppm) a hodnotami europiové anomálie (zvětralinový plášť)
Hodnoty pro jednotlivé typy hornin pak lze proložit křivkou, v našem případě (viz obr. 10) přímkou (grafy byly sestaveny po vyřazení odlehlých hodnot). Uvedený obrázek popisuje frakcionaci magmatu a říká nám, že dva typy granitu, jejichž hodnoty jsou zobrazeny červeně a zeleně, prodělaly pravděpodobně týž proces frakcionace.
Obr. 10: Graf závislosti Sr-Ba pro jednotlivé typy granitů (zvětralinový plášť)
Proložení bodů lze obecně provést i jinými způsoby, jak je např. u obr. 11, kde bylo použito proložení spline funkcí. Ze závislosti průběhu pH a volného kyslíku je pak snadné vyčíst, že ke snížení pH dochází až po předcházejícím poklesu množství volného kyslíku, což lze vysvětlit chemickou reakcí, kdy je pyrit (podvojný sulfid železa) oxidován volným kyslíkem za vzniku síranů a vodíkových iontů, snižujících pH vody.
Obr. 11: Průběh pH a koncentrace rozpuštěného kyslíku ve vodách říčky Erdenetyjn gol, Mongolsko
Možnosti programového balíčku STATISTICA jsou pochopitelně mnohem větší než zde bylo prezentováno a lze je využít nejen ke statistickému zpracování dat širokou škálou metod, ale i k operativní prezentaci výsledků formou celé řady různých typů grafů, usnadňujících vysvětlení pozorovaných geologických fenoménů.
Reference:
V počátcích zavádění počítačů do ČR byly v naší firmě, zaměřené na zpracování geologických a geochemických dat, převážně používány statistické programy, vytvořené vlastními silami. Vzhledem k ne zcela vyhovující nabídce na softwarovém trhu to platilo i později po zavedení PC, přestože naše programy pracovaly pod operačním systémem DOS. Po vyzkoušení statistického softwaru firmy StatSoft došlo k zásadní změně, neboť operativnost, zpracovatelsky přátelské prostředí, rychlá dostupnost výsledků a široká škála statistických metod a grafických prezentací výsledků, které tento software poskytuje, nás přesvědčila o výhodnosti přejít na jeho využívání. Jediné, co bychom ocenili, by byla širší škála neparametrických metod. Rozšíření metod je možné provést prostřednictvím maker STATISTICA Visual Basicu, avšak z "historických" důvodů stále ještě používáme ve zvláštních případech nebo v případech obtížně programovatelných metod (např. heuristických) ke zpracování vlastní programy.
M. Žáček
GEOMIN Jihlava
Znojemská 78
586 56 Jihlava
