Upload
cosofret-marius-mihai
View
32
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Cercetarea Litostratigrafica Curs 1-3
Citation preview
Cercetarea Litogeochimica – curs 1
Introducere
Folosirea principiilor generale ale geochimiei pentru rezolvarea unor necesităţi de ordin
practic a condus la apariţia metodelor geochimice de prospectare, care se reunesc într-o
ramură aplicativă distinctă în domeniul ştiinţelor geologice. Prospectarea geochimică aplică
principiile şi datele geochimice şi biochimice pentru identificarea acumulărilor de minereuri,
petrol şi gaze naturale de interes industrial. În acest scop prospectarea geochimică şi-a
dezvoltat metode şi tehnici proprii care au la bază măsurătorile sistematice asupra
proprietăţilor chimice ale unui sau mai multor elemente chimice, în oricare dintre materialele
naturale. Proprietatea chimică urmărită şi măsurată, obişnuit, în procesul de căutare a
acumulărilor de substanţe minerale utile este conţinutul unuia sau a mai multor elemente
urmă, şi chiar a unor combinaţii chimice. Materialele naturale pe care se realizează
măsurătorile de conţinut sunt reprezentate prin: roci, formaţiuni neconsolidate, sedimente de
râu şi lac, ape superficiale şi subterane, vegetaţie, gaze etc., care se prezintă ca tot atâtea
medii favorabile probării geochimice. Scopul final al acestor măsurători este identificarea
unor anomalii geochimice şi, prin intermediul lor, să se asigure, pe căile cele mai directe,
descoperirea unor noi zăcăminte. În jurul zăcămintelor de minereuri şi acumulărilor de
hidrocarburi abundenţele unor elemente chimice prezintă creşteri importante în diferite medii,
recunoscute ca aureole geochimice. Deşi natura aureolelor geochimice este complexă, ele
se manifestă de regulă prin creşteri importante ale conţinuturilor unuia sau mai multor
elemente chimice spre zăcământul sau corpul de minereu de care sunt legate. În acest
context aureolele geochimice se prezintă drept căi directe în identificarea şi localizarea
focarului din care au fost dispersate elementele chimice, adică a sursei mineralizate.
Aureolele goechimice reprezintă ţintele exclusive ale tuturor programelor de prospectare
geochimică.
Metodele de prospectare geochimică prezintă avantaje care decurg din dezvoltarea
spaţială a aureolelor primare şi secundare de toate tipurile. Aureolele geochimice de toate
tipurile au întotdeauna o dezvoltare mai mare în plan orizontal decât zăcământul pe care îl
acompaniază, iar extinderea pe verticală a aureolelor primare depăşeşte spectaculos
zăcământul. Tocmai aceste caracteristici de dezvoltare spaţială a aureolelor asigură
eficacitatea ridicată a metodelor de prospectare geochimică în cazul zăcămintelor ascunse,
care nu se manifestă la zi prin indici geologici.
Metodele de prospectare geochimică ocupă un loc recunoscut în arsenalul complex de
metode aflate la dispoziţia prospectorilor. Poziţia ocupată de tehnicile geochimice a fost
câştigată prin succesele înregistrate în descoperirea a noi zăcăminte, prin aplicarea
independentă sau simultană cu tehnicile geofizice de prospectare.
Metodele geochimice de prospectare diferă de cele geologice şi geofizice prin tehnicile
specializate, pe care le aplică în vederea atingerii unui obiectiv comun: identificarea şi
localizarea zăcămintelor ascunse (oarbe). Metodele geochimice au un spectru mai larg de
aplicare faţă de cele geofizice care au eficacitate ridicată în cazul zăcămintelor radioactive şi
a celor cu proprietăţi magnetice sau electrice. Un avantaj indiscutabil al metodelor
geochimice este preţul de cost foarte redus în comparaţie cu cel al lucrărilor miniere.
Studiul distribuţiei elementelor indicatoare din diferite formaţiuni naturale în vederea
descoperirii zăcămintelor, reclamă recoltarea unui număr mare de probe, care se analizează
prin metode analitice adecvate (sensibile, precise, rapide şi ieftine) capabile să furnizeze
date precise, necesare interpretărilor cantitative riguroase. Rezultatele analitice obţinute se
supun prelucrărilor statistice pentru estimarea parametrilor distribuţiei elementelor
indicatoare, sau a altor parametri geochimici, necesari pentru întocmirea hărţilor geochimice.
Obţinerea unor rezultate analitice credibile, prelucrarea şi interpretarea lor corectă,
elaborarea şi interpretarea hărţilor geochimice pot fi realizate astăzi numai de un personal cu
o specializare distinctă, cu o pregătire geochimică ridicată.
În ultimii ani este folosit tot mai des termenul de geochimie aplicată care are un înţeles
mai larg decăt cel de prospectare geochimică a zăcămintelor. A devenit tot mai clar că datele
obţinute de prospectarea geochimică au aplicabilitate mai largă, putând fi folosite şi în
rezolvarea altor probleme practice cu care se confruntă societatea modernă. Utilitatea
datelor geochimice rezultate din prospectare, pentru domeniile agriculturii şi silviculturii
reprezintă deja un lucru recunoscut. În prezent se conturează noi domenii ale geochimiei
aplicate care dezvoltă concepte specializate şi tehnologii proprii, ce probabil vor stimula
dezvoltarea viitoare a metodelor de prospectare geochimică.
Geochimia agricolă continuă să fie un domeniu practic interesat în sursele geologice
pentru elementele chimice majore şi minore necesare în nutriţia plantelor şi animalelor.
Geochimia mediului este deja un domeniu angajat activ în cercetarea poluării mediului
ambiant cu reziduuri industriale, inclusiv metalele şi subprodusele radioactive scăpate din
reactoarele nucleare.
Geochimia îşi poate aduce contribuţia în sectorul sănătăţii publice oferind date privind
elementele minore în alimente şi apa potabilă.
Nu au fost epuizate încă aplicaţiile geologice ale geochimiei. Cresc preocupările pentru
folosirea emanaţiilor gazoase din crustă în localizarea faliilor şi în prevederea cutremurelor şi
a erupţiilor vulcanice.
Curs 2.
I.Bazele teoretice ale prospectării geochimice
I.1. Compoziţia chimică a crustei terestre
Crusta terestră este principalul obiect de studiu al tuturor geologilor angajaţi în
rezolvarea problemelor de prospectare şi explorare.
Crusta terestră este reprezentată prin stratul material situat deasupra discontinuităţii
Mohorovičić (Moho), care este determinată de saltul produs în vitezele de propagare ale
undelor seismice longitudinale şi transversale. La scară planetară se disting două tipuri de
crustă: cea continentală şi cea oceanică, dispuse în medii geotectonice diferite. Mediile
geotectonice şi-au pus amprenta asupra proprietăţilor fizice şi chimice caracteristice crustei
continentale şi celei oceanice. Cele două tipuri de crustă sunt diferite între ele prin: vârstă,
grosimi, volume, structură şi compoziţie chimică. Crusta continentală a apărut şi s-a
dezvoltat în timp geologic prin mecanisme de diferenţiere ireversibile care au acţionat asupra
mantalei terestre (Priem, 1987). Datele obţinute din măsurătorilor izotopilor radiogene (Pb,
Hf, Nd, Sr) ne arată cu claritate o vîrstă mult mai mare pentru unele roci din crusta
continentală (3,9Ga) faţă de cele din crusta oceanică (max. 200Ma). Există unele dovezi
care indică existenţa unor porţiuni de crustă continentală la suprafaţa Pământului chiar cu
4,3 Ga în urmă. Tinereţea crustei oceanice este explicată prin permanenta ei reciclare prin
manta sub acţiunea mecanismelor care determină mişcarea plăcilor tectonice.
Crusta continentală (inclusiv platformele continentale submerse) ocupă cca. 40% din
suprafaţa Pământului şi are o grosime medie estimată la aproximativ 40 km, în contrast cu
cea oceanică care are o grosime medie de doar 5 – 6 Km. O altă diferenţă remarcabilă între
cele două tipuri de crustă este una de ordin structural. Dacă la scară planetară crusta
continentală este alcătuită de trei straturi numite convenţional, sedimentar, granitic şi
bazaltic, în crusta oceanică stratul granitic lipseşte. Aceste particularităţi structurale au
importante consecinţe compoziţionale, nu numai pe verticala crustei dar şi lateral.
Din punct de vedere compoziţional marea neomogenitate geochimică a crustei
constitue o caracteristică fundamentală exprimată prin concentrări sau puternice dispersii
locale ale unor elemente chimice. Marea neomogenitate geochimică a crustei terestre a fost
determinată de următoarele două cauze majore :
a) raportul dintre diferite specii atomice, sau izotopice, existent în porţiunea
nebuloasei solare primordiale din care a acreţionat Pământul;
b) acţiunea proceselor de diferenţiere şi de creştere a crustei din materialele mantalei
terestre
Recunoaşterea neomogenităţii geochimice marcante din crusta terestră a constituit un
stimulent constant pentru dezvoltarea unor modele cât mai precise de compoziţie crustală pe
ansamblu, pentru diferite straturi sau compartimente şi pentru tipurile de roci dominante din
crustă. Estimările de compoziţie chimică crustală sunt puternic dependente de modelul
structural adoptat. Se consideră că cele mai bune estimări de compoziţie a crustei au fost
realizate de Taylor şi McLennan (1985; cf. Priem, 1987), care indică o compoziţie
granodioritică pentru primii 10 km ai crustei continentale şi una apropiată bazaltului aluminos
pentru crusta inferioară. În această concepţie crustei ca intreg îi corespunde o compoziţie
dioritică.
În tabelul I.1 sunt prezentate compoziţiile chimice medii corespunzătoare crustei ca
întreg şi unor straturi componente, estimate de Ronov şi Yaroshevski (1972).
Tab. I.1. Compoziţiile chimice medii (%) ale crustei şi straturilor componente (Ronov şi
Yaroshevski)
OxiziCrusta
continentală (toată)
Stratul sedimentar continental
Stratul granitic
Stratul bazaltic
Crusta (oceanică şi continentală)
SiO2 60,22 49,90 63,94 58,23 57,60TiO2 0,73 0,65 0,57 0,90 0,84Al2O3 15,18 12,97 15,18 15,49 15,30Fe2O3 2,48 2,99 2,00 2,86 2,53FeO 3,77 2,80 2,86 4,78 4,27MnO 0,14 0,11 0,10 0,19 0,16MgO 3,05 3,06 2,21 3,85 3,88CaO 5,51 11,70 3,98 6,05 6,99Na2O 2,99 1,70 3,06 3,10 2,88K2O 2,86 2,04 3,29 2,58 2,34P2O5 0,24 0,16 0,20 0,30 0,22CO2 1,20 8,20 0,84 0,51 1,40
S 0,05 0,18 0,04 0,03 0,04Cl 0,06 0,21 0,05 0,03 0,05
H2O+ 1,37 2,90 1,53 1,00 1,37
Trebuie subliniat că deşi datele prezentate în acest tabel au la bază informaţii precise,
în ceea ce priveşte compoziţia chimică medie a tipurilor majore de roci crustale, ele includ
diferite grade de aproximaţie, datorate unor limitări de cunoaştere inevitabile în prezent.
Principalele surse de erori care intervin în astfel de estimări pot fi grupate după cum
urmează:
a) lipsa datelor precise asupra rapoartelor cantitative dintre granite şi granodiorite,
chiar dacă ne referim strict numai la suprafaţa crustei;
b) lipsa datelor precise asupra rapoartelor cantitative în grupa rocilor metamorfice şi
raportul dintre ele şi rocile intrusive;
c) lipsa completă de date asupra transformărilor pe care le pot suporta diferite tipuri
de roci, la adâncimi variabile, în crusta terestră. Toate aceste neajunsuri decurg din
informaţiile geologice incomplete privind zonele mai adânci din crustă. În ciuda
acestor limitări şi aproximaţii valorile prezentate în tab. I.1 pun în evidenţă cu
claritate diferenţele vizibile dintre compoziţiile chimice ale straturile crustale precum
şi compoziţia dioritică corespunzătoare pentru crustă ca întreg. În plus tabelul
subliniază că doar 8 elemente, sub formă de oxizi, participă în cantităţi importante
la compoziţia crustei, adică: O, Si, Al, Fe (ca Fe3+ şi Fe2+), Mg, Ca, Na şi K,
cunoscute şi ca elemente petrogene. La acestea se adaugă unele elemente minore
(Ti, Mn, P, C, S şi Cl) şi apa legată chimic (H2O+) în unele minerale (amfiboli, mice,
etc.). Toate elementele enumerate mai sus dau cca. 99,5% din masa crustei sau
straturilor sale şi intră relativ rar în sfera preocupărilor prospectorilor geochimişti (Ti,
P, Mg, Na, K, S, Cl) şi doar în cadrul unor probleme deosebite ridicate spre
rezolvare prospecţiunii geochimice.
Cele cca. 0,5% din masă revin tuturor celorlalte elemente rămase din sistemul periodic
al elementelor, dintre care multe prezintă o importanţă specială pentru prospecţiunea
geochimică. Se poate afirma că marea neomogenitate geochimică a crustei este cel puţin tot
atât de bine evidenţiată şi de aceste elemente care dau doar 0,5%, numite elemente minore
şi urmă, sau microelemente. Această afirmaţie este ilustrată într-o formă generalizată de
clasificarea geochimică a elementelor elaborate de Vernadski (cf. Beus şi Grigorian). La
baza acestei clasificări stă criteriul cantitativ, adică valoarea de conţinut, estimată pentru
fiecare element, în crusta terestră. Pe această bază Vernadski a grupat elementele chimice
în 12 decade, în funcţie de ordinul de mărime al conţinutului în crusta terestră (tab.I.2).
Tab. I.2. Conţinuturile medii (% masă) ale elementelor chimice în crusta terestră după
Vernadski (Beus şi Grigorian, 1975)
DecadaMărimea conţinutului
mediu în decadă (% de masă)
Numărul elementelor în decadă
Elemente în decadă
I >10 (20-50) 2 O, SiII 100 - 101 6 Al, Fe, Ca, Mg, Na, KIII 10-1 - 100 4 Ti, P, H, CIV 10-2 – 10-1 9 Mn, S, F, Ba, Sr, V, Cr, Zn, Cl
V 10-3 – 10-2 14Ni, Rb, Zn, Cu, Co, Ce, Y, La,
Nd, Sc, N, Li, Ga, Nb
VI 10-4 – 10-3 25Pb, B, Th, Sm, Gd, Pr, Dy, Er,
Yb, Hf, Br, Cs, Sn, As, Be, Ar, U, Ge, Mo, Ho, He, Eu, Tb, W, Ta
VII 10-5 – 10-4 8 Lu, Tl, I, In, Sb, Tm, Cd, SeVIII 10-6 – 10-5 5 Ag, Hg, Bi, Ne, PtIX 10-7 – 10-6 4 Pd, Tl, Au, OsX 10-8 – 10-7 3 Re, Ir, KrXI 10-9 – 10-8 1 XeXII 10-10 – 10-9 1 Ra
Preocupările legate de cunoaşterea distribuţiei microelementelor nu s-au limitat numai
la crustă în ansamblul ei, ci s-au extins şi la straturile ei componente cât şi asupra
principalelor tipuri de roci crustale. Estimările de abundenţă a elementelor în principalele roci
crustale, realizate până în prezent, reflectă necesităţile teoretice şi practice de cunoaştere
cantitativă a crustei şi a rocilor componente. În tab. I.3. sunt prezentate abundenţele
microelementelor (ppm) în principalele roci crustale (Beus şi Grigorian, 1975).
Tab. I.3. Abundenţele unor microelemente în principalele roci crustale (Beus şi Grigorian, 1975)
Nr. ord. element
Granite Granodiorite Roci intermed. Roci bazice Ultrabazice Nisipuri
3. Li 38 30 25 15 2 154. Be 3,5 2,5 1,8 0,4 0,2 0,n5. B 15 12 9 5 3 359. F 830 630 500 400 100 27017. Cl 200 130 100 60 50 1021. Sc 7 14 20 30 15 123. V 44 88 150 250 40 2024. Cr 10 22 55 17 160 3527. Co 1 7 9 48 150 0,328. Ni 4,5 150 50 130 2000 229. Cu 10 26 40 87 10 130. Zn 39 56 75 105 50 1631. Ga 20 20 17 17 1,5 1232. Ge 13 13 13 13 15 833. As 15 19 20 20 10 1034. Se 0,14 0,14 0,14 0,13 0,05 0,0535. Br 1,3 4 0,45 3,6 1 137. Rb 210 160 110 50 5 638. Sr 110 440 450 470 1 2039. Y 40 34 29 21 0,n 4040. Zr 180 160 140 110 45 22041. Nb 21 20 20 19 16 0,n42. Mo 1,3 1,2 1,1 1,5 0,3 0,245. Pd n∙10-4 n∙10-4 n∙10-3 2∙10-3 5∙10-3 -47. Ag 3,7∙10-2 5,1∙10-2 7∙10-2 11∙10-2 6∙10-2 n∙10-2
48. Cd 0,13 0,16 0,18 0,22 0,1 0,n49. In 0,26 0,24 0,22 0,22 0,1 0,n50. Sn 3 2,5 1,6 1,5 0,5 0,n51. Sb 0,2 0,2 0,2 0,2 0,1 0,0n52. Te 1·10-3 1·10-3 1·10-3 1·10-3 0,n·10-3 -53. I 5∙10-3 5∙10-3 5∙10-3 0,5 0,5 1,755. Cs 5 2 1,5 1,1 0,n 0,n56. Ba 840 450 380 330 4 n x 1057. La 55 40 30 15 n x 10 3058. Ce 92 80 65 48 n x 10 9259. Pr 88 7,5 6,2 4,6 0,n 8,860. Nd 37 32 27 20 0,n 3762. Sm 10 8,5 7,5 5,3 0,n 1063. Eu 1,6 1,4 1,2 0,8 0,n 1,664. Gd 10 8,5 7,5 5,3 0,n 1065. Tb 1,6 1,4 1,2 0,8 0,n 1,666. Dy 7,2 6,1 5,2 3,8 0,n 7,267. Ho 2 1,8 1,5 1,1 0,n 268. Er 4 3,2 2,8 2,1 0,n 469. Tm 0,3 0,3 0,2 0,2 n∙10-2 0,370. Yb 4 3,2 2,8 2,1 0,n 471. Lu 1,2 1 0,8 0,6 0,n 1,272. Hf 3,9 3,2 2,8 2,2 0,5 3,973. Ta 2,5 1,8 1,2 0,5 0,2 n74. W 2,2 1,7 1,2 0,7 0,1 1,6
75. Re 6,7·10-4 - - 7,1·10-4 - -77.Ir 1∙10-4 - - 2,2∙10-4 - -79. Au 0,8∙10-3 1,2∙10-3 2,8∙10-3 3,6∙10-3 6∙10-3 n∙10-3
80. Hg 6,7∙10-2 6,7∙10-2 7,5∙10-2 6,5∙10-2 6,4∙10-2 7,4∙10-2
81. Tl 2,3 1,5 1 0,2 6∙10-2 0,882. Pb 19 15 12 6 1 783. Bi 1∙10-2 1∙10-2 8∙10-3 7∙10-3 1∙10-3 -90. Th 17 12 8,5 4 4∙10-3 0,4592. U 3 2,5 2 - - -
Datele prezentate în tab. I.3. ne pun în evidenţă diferenţe însemnate de conţinut pentru acelaşi microelement în diferite tipuri de roci, dar şi importante variaţii între conţinuturile diferitelor elemente. Această ultimă observaţie este evidenţiată şi în clasificarea geochimică a elementelor elaborată de Vernadski (tab. I.2).
Din punct de vedere al prospecţiunii geochimice este important să se cunoască care dintre microelemente formează sau nu minerale proprii. Multe dintre microelemente formează minerale proprii (vezi tab. II.1).
Curs 3
II. Medii geochimice
Pământul este un sistem dinamic în care materialele componente sunt deplasate
dintr-un loc în altul, suportând simultan transformări de compoziţie şi formă sub acţiunea
unor procese variate. Un rol major în deplasarea şi transformarea materiei terestre revine
proceselor de topire, cristalizare, eroziune, solvire, precipitare, evaporare şi dezintegrare
radioactivă. Comportarea materiei în sistemul Pământ este extrem de complexă, fiind
controlată de factorii: temperatură, presiune şi concentraţia unor compuşi chimici. Acţiunea
simultană a acestor factori favorizează sau nu stabilirea anumitor faze minerale şi fluide.
Luând în consideraţie marile diferenţe dintre temperaturile şi presiunile caracteristice
unor zone diferite din Pământ cercetătorii (Rose et al., 1979) disting două grupe majore de
medii geochimice: profunde şi superficiale.
Mediul profund se extinde, pe verticală, începând de la nivelul inferior de circulaţie a
apelor superficiale şi mergând până în zonele cele mai adânci ân care are loc formarea
rocilor obişnuite. În această zonă predomină procesele magmatice şi metamorfice. Mediul
profund este caracterizat prin temperatură şi presiune ridicate, prin circulaţie restrânsă a
fluidelor şi un conţinut relativ scăzut de O2 liber. Fenomenele vulcanice, izvoarele fierbinţi şi
manifestările înrudite sunt incluse, pe baza temperaturii şi sursei materiale, în mediul
profund. Termenii : ” hipogen”, ”endogen” şi ”primar” sunt utilizaţi cu înţelesuri oarecum
restrânse pentru localizarea unor fenomene care se desfăşoară în mediul geochimic profund.
Mediul geochimic superficial corespunde domeniului de la suprafaţa Pământului în care
acţionează procesele de alterare, eroziune şi sedimentare. Acest mediu este caracterizat
prin temperaturi joase, presiune aproape constantă, mişcarea liberă a soluţiilor şi prin
abundenţa O2 liber, H2O şi CO2. În literatura geologică sunt folosiţi termenii: ”supergen”,
”secundar” şi ”exogen” cu referire la procesele care se petrec în acest mediu, însă termenul
superficial este preferat când se au în vedere mediile.
Între mediile geochimice profunde şi superficiale are loc un continuu transfer de
materie, transfer care poate fi prezentat cu ajutorul ciclului geochimic (fig. II.1).
Fig. II.1. Ciclul geochimic (modoficat după Rose et al., 1979)
Prin gradul său de generalizare ciclul geochimic se prezintă ca un sistem ”închis”
puternic simplificat. Plecând de la partea dreaptă superioară (fig. II.1), în sensul acelor de
ceasornic, rocile sedimentare sunt metamorfozate prograsiv odată cu creşterea temperaturii,
presiunii şi a aportului de materie din exteriorul sistemului. În condiţii favorabile rocile
metamorfice pot fi topite, topitura rezultată urmând, prin recristalizare, diferenţierea
magmatică, generatoare de diferite roci magmatice. Procesele tectonice pot să aducă rocile
magmatice astfel generate în mediul geochimic superficial unde sunt supuse eroziunii şi
alterării. Ca urmare elementele chimice suportă noi redistribuiri ceea ce duce la formarea
unei noi serii de roci sedimentare, care închide ciclul geochimic. Prin gradul de generalizare
ciclul geochimic implică multe simplificări. De exemplu nu este obligatoriu ca toate rocile
plutonice să fie supuse eroziunii şi alterării, aşa cum gresiile şi rocile argiloase pot să suporte
eroziunea şi alterarea fără a fi supuse metamorfismului sau topirii. Aceste exemple ne
sugerează existenţa unor cicluri minore importante care nu pot fi surprinse convenabil la
această scară. Astfel circulaţia H, C şi O2 din aer în plantele vii, în animale, zăcăminte
organice şi de aici în aer nu este prezentată.
Ciclul geochimic surprinde procesele geologice majore care se desfăşoară în mediile
profunde şi superficiale şi schimbul material dintre ele.
II.1. Distribuţia elementelor chimice în roci şi formaţiuni naturale
Distribuţia unui element chimic în oricare dintre rocile sau formaţiunile naturale se
prezintă ca o caracteristică definitorie. În sens statistic frecvenţa conţinuturilor unui element
în roci şi alte formaţiuni naturale poate fi prezentată în mod convenabil print-o lege de
distribuţie (model statistic), caracterizată printr-un set propriu de parametri statistici ai
distribuţiei. În cazul cel mai simplu conţinuturile unui element chimic într-un număr oarecare
de probe din acelaşi tip de rocă poate să concorde cu legea normală de distribuţie, căreia îi
corespunde parametrii statistici: media aritmetică (x ¿, dispersia (s2) şi abaterea standard (s)
a conţinuturilor. Cercetări detaliate au stabilit că în cazul multor microelemente apropierea de
legea normală de distribuţie se realizează numai după logaritmarea conţinuturilor, ceea ce a
dus la adoptarea legii lognormale de distribuţie pentru descrierea statistică adecvată a
comportării elementelor chimice în roci (Ahrens, 1954, 1957). Parametrii statistici ai legii
lognormale de distribuţie sunt: media aritmetrică a logaritmilor conţinuturilor ( lgx ), dispersia
(s2lg) şi abaterea standard (slg) a logaritmilor conţinuturilor. Ideea distribuţiei lognormale a
elementelor minore şi urmă a stârnit vii controverse, aducându-se argumente că nici această
lege de distribuţie sau oricare alta nu are aplicabilitate universală. Au fost aduse argumente
convingătoare pentru situaţii în care conţinuturile unoe elemente chimice în formaţiunile
naturale pot fi descrise prin legi de distribuţie beta şi gamma (Oertel, 1969), sau prin cele de
tip Pearson (Tolstoi et al., 1965).
În ciuda criticilor formulate, practica lucrărilor de prospectare geochimică arată că în
multe situaţii conţinuturile elementelor au mai degrabă o distribuţie lognormală decât una
normală şi rezultate utile pot fi obţinute admiţând o comportare lognormală a elementelor.
Pentru majoritatea selecţiilor geochimice care interesează prospecţiunea folosirea unor
distribuţii mai complexe aduce doar avantaje mici (Rose et al., 1979).
Media aritmetică a conţinuturilor (sau a logaritmilor conţinuturilor), luată separat, oferă
o informaţie geochimică limitată arătând numai tendinţa de centrare, dar nu şi pe aceea de
împrăştiere în selecţia geochimică luată în studiu. Parametrul statistic care ne arată gradul
de împrăştiere în selecţia geochimică este abaterea standard.
Orice interpretare fundamentală privind particularităţile de compoziţie chimică a
informaţiilor naturale impune prelucrarea statistică a datelor geochimice, care permite
precizarea legii de distribuţie şi estimarea parametrilor statistici ai distribuţiei. Aceşti
parametri sunt utili în:
a) evaluarea preciziei cu care au fost obţinute datele geochimiei;
b) comportarea rezultatelor obţinute cu etaloanele (modelele) de distribuţie naturală;
c) punerea în evidenţă a relaţiilor naturale dintre elemente;
d) calculul probabilităţii de apariţie în populaţia geochimică cercetată a unor valori de
conţinut interesante pentru prospecţiunea geochimică.
Ca sursă primară de informaţii asupra compoziţiei chimice a formaţiunilor naturale,
servesc datele cercetărilor analitice asupra probelor geochimice, obţinute prin probarea
sistematică în timpul lucrărilor de teren. Datele analitice se grupează în selecţii geochimice în
funcţie de particularităţile petrografice ale rocilor probate, sau de cele ale formaţiunii naturale
probate (ape, sedimentele reţelei hidrografice, vegetaţie, etc.). selecţiile geochimice astfel
constituite devin disponibile pentru prelucrarea statistico-matematică în vederea evidenţierii
legii de distribuţie şi estimarea parametrilor de distribuţie în conformitate cu legea
corespunzătoare. Parametrii obţinuţi pot să descrie distribuţia conţinuturilor elementelor
chimice la orice scară începând cu formaţiunile cu arie redusă de dezvoltare şi mergând
până la crusta terestră ca întreg. În funcţie de scara obiectului geologic descris parametrii
distribuţiei pot fi: globali, regionali şi locali.
Parametrii globali caracterizează distribuţia elementelor chimice în grupele şi tipurile de
roci la scara întregii cruste terestre. Ei sunt utili în măsurarea abaterilor de la normă a
parametrilor regionali. Fersman (cf. Beus şi Grigorian, 1975) a propus, în cinstea
geochimistului american F.M. Clarke, termenul de clarkeul unui element chimic care
defineşte conţinutul mediu al acelui element într-un sistem determinat cosmochimic sau
geochimic (atmosfera solară, crusta terestră, etc.), fiind exprimat în procente din masa
sistemului sau prin numărul total al atomilor prezenţi în sistem. Termenul de ”clarkeul
elementului” este larg utilizat în literatura geochimică sovietică; în literatura din celelalte ţări
s-a adoptat, ca echivalent, termenul de ”conţinutul mediu al elementului”.
Parametrii regionali caracterizează distribuţia elementelor chimice în tipuri şi grupe de
roci care reprazintă o regiune concretă sau o provincie geochimică. Sunt folosiţi la evaluarea
de la normă a parametrilor locali.
Parametrii locali caracterizează distribuţia elementelor în masive magmatice izolate, în
suite sedimentare sau metamorfice dezvoltate în limitele unor suprafeţe restrânse. În rocile
neafectate de procese metalogenetice, care duc la formarea zăcămintelor endogene sau
exogene, parametrii locali definesc fondul geochimic.
Precizia cu care se estimează parametrii distribuţiei oricărui element chimic este
puternic dependentă de volumil informaţiilor geochimice folosite, adică de numărul de probe
care reprezintă obiectul studiat, dar şi de exactitatea datelor analitice.