化探数据的美颜效果图——等值线图

2020.11.14 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所

我们生活的蓝色星球——地球主要由92种天然的化学元素组成。地球表层主要是海洋和陆地，其中海洋面积约为71%，陆地面积约为29%。地球表层陆地是人类的栖息之地及主要的活动场所。人类绝大部分的生产和生活都发生在陆地。在人类历史长河中，曾不断的探索地球表层陆地的组成成分是什么？已知主要的天然化学元素是怎么分布的？勘查地球化学领域也称作化探，是人类了解地球化学元素分布特征及其规律的重要手段。随着科技的进步，地球化学勘查数据一体化处理系统软件的可视化水平不断提高，使得我们认识地球表层的化学分布成为了可能。当前化探通过采集陆地岩石、土壤、水系沉积物等不同介质样品，经过实验分析后可以获得76种天然化学元素的含量值。经过化探工作者多年的积累，获取了海量的原始数据（也就是样品元素含量），那么利用化探软件的美颜功能（等值线图的制作）就可以直观地了解陆域化学元素分布情况。

化探原始数据的美颜工具——打网格

在大数据时代，我们应该让每一条化探数据都体现出价值来，更好地表达陆地化学元素组成。在面对不计其数的原始数据，我们如何来获取有用信息呢？其中，地球化学等值线图是化探成果表达常用基础性图件之一，它通常利用化学元素原始分析数据打网格，然后采用等值连线的形式，即通过分层设色并利用颜色的变化，来表达一定范围内地球化学元素的空间分布趋势。打网格即对离散的原始数据进行规则的网格划分，网格划分的范围由网格数据坐标的最小值和最大值来确定。网格间距由网格的范围和采样密度共同决定，这是对化探原始数据进行的初步美颜。

无中生有的魔术——填充着色

在对化探原始数据打网格后，生成地球化学等值线图还有一个重要的步骤就是无中生有的魔术，即为插值。通俗的讲，插值是在原始数据规划网格化的基础上，通过已知的、离散的数据点，在一定范围内可以使散乱的原始数据排列成规则的新数据点的方法。针对不同的研究目的，用户可以根据自身的需求在化探数据一体化处理系统软件上选择不同的插值方法进行计算。完成插值后，通过连接相邻等值点，就可以获得等值线。最后把元素含量数值转换成不同的颜色，并将这些颜色值以图像的形式显示出，并添加相应的图例、图名、标注等要素，既美观又实用的地球化学等值线图就绘制完成了。

颜值背后的故事——等值线图的应用

地球化学等值线图在矿产勘查、成矿规律研究、生态环境研究、大地构造研究等领域具有重要意义，以下利用谢学锦院士的地球化学填图计划介绍化探数据美颜功能的应用。西藏地球化学调查的66种元素地球化学等值线图显示，元素异常分布呈现一定的规律性。例如在西藏66种元素有三分之二与Cr、Ni、Ti、U四种元素的地球化学图相像（图1）。进一步研究元素空间分布与基础地质的关系，可以发现雅鲁藏布缝合带对青藏高原地球化学元素的分布有重要影响。另外，等值线图中元素空间分布总体特征与矿产资源的分布关系密切，例如拉萨以南的铜金矿产密集区与铜、金地球化学图中的高值异常区位置非常吻合。在生态环境研究方面发现元素硒和碘均沿雅鲁藏布江缝合带降低，这些信息对雅鲁藏布江河谷地区的地方病防治有指导意义。

（作者：高艳芳，柳青青，李瑞红）