Файл: Борисов, О. Г. Экструзии и связанные с ними газо-гидротермальные процессы.pdf

тельный материал по составу магматических газов. И что особенно важно, это возможность многократного повторения анализа во вре­ мени и различными исследователями на одном и том же образце или объекте, что невозможно при изучении фумарольных газов. Такой материал позволяет дать и статистическую оценку, средним значе­ ниям газовой составляющей и, самое главное, оценить результаты, полученные в различных лабораториях, с количественной стороны.

Проверка точности метода

Метод исследования был апробирован на тщательно отобран­ ном геологическом материале — свежих неизмененных базальтовых лавах современных вулканов. Образец породы весом в 4—5 г дро­ бился до величины зерна 0,05 мм и дегазировался в вакууме при температуре 60—80° С. Затем температура медленно (в течение 3—4 ч) поднималась до 1200° С. Газ эвакуировался и анализиро­ вался общепринятыми методами химического анализа газа (Блаже­ нова и др., 1954; Еремина, 1955). Результаты анализа приведены в табл. 32.

Т а б л и ц а 32 Расчет величины ошибки определения газовой фазы базальта

При относительной величине ошибки rj=20% (при /г=0,05) для воспроизводимости анализа достаточно одного определения. Ве­ личина ошибки вполне приемлема и, следовательно, метод исследо­ вания, который, кстати, почти в течение 100 лет не претерпел суще­ ственных изменений, не вызывает сомнения и может быть .использо­ ван для дальнейших работ.

122

Обоснование

Значительные вариации цифр по содержанию газа в однотип­ ных по химизму и структуре породах послужили одной из причин скептического отношения ряда исследователей, к сожалению без должной количественной оценки, к возможности обобщения этого материала. Для геологической интерпретации уже недостаточна качественная характеристика, нужна оценка «истинного значения» используемых аналитических цифр, являющихся основным парамет­ ром, с точки зрения исследователя, в расшифровке газосодержания пород, так как единичное наблюдаемое значение дает лишь резуль­ тат взаимодействия основного изучаемого фактора с многочислен­ ными посторонними, учесть которые не всегда возможно. Получить такую оценку можно лишь в том случае, если будет известен закон распределения вероятностей для результатов измерения, полагая, что эти измерения подвержены ошибкам, носящим случайный харак­ тер. Зная этот закон, можно получить для измеряемой величины значение, которое, если исключить известные ошибки, можно спра­ ведливо назвать наиболее вероятным. Поэтому для оценки «истин­ ной величины» воспользуемся методом математической статистики. Обработка фактического материала по данным различных исследо­ вателей (Р. Чемберлена (1908), Е. Шепарда (1938), X. Никогосяна (1940), М. Шеньо (1962) и др.) проводилась по общепринятым ста­ тистическим методам. Результаты приведены в соответствующих таблицах.

Рассмотренные ниже статистические гипотезы преобразованы из геологических гипотез в допущении, что изменения в газосодержании пород подвержены ошибкам, носящим случайный характер, т. е. величины, отражающие истинную газонасыщенность, являются случайными переменными. В качестве нулевой статистической гипо­ тезы рассматривается предположение, что выборочные данные полу­ чены из одной (или нескольких близких по значимости) генераль­ ной совокупности. Их различия носят случайный характер. В каче­ стве альтернативной гипотезы рассматривается противоположное ей

предположение.

При вероятностной оценке выборочных параметров исходим из предположения, что распределение случайных величин подчиняется закону нормального распределения (основная гипотеза). Испыта­ нию подвергнуты суммарные данные различных исследователей по общей газонасыщенности пород и содержанию отдельных компонен­ тов газовой смеси как в целом, так и по их основным петрографи­ ческим разновидностям: базальтам, андезитам, рио-дацитам.

Оценка результатов наблюдений

П р о в е р к а о с н о в н о й г ипот е з ы. В табл. 33 приведены цифры средневыборочного значения содержания газа, их статисти­ ки, а также оценки минимума проб для воспроизводимостей оценки

123

средневыборочной с относительной ошибкой 20% (N\) и 30% (W2).

' Проверка основной гипотезы, ввиду ограниченности выборок по по­ родам различного состава, проводилась по методу непараметриче­ ской статистики (Пустыльник, 1968). По этому методу проведены все рассматриваемые совокупности. Для контроля генеральная сово­ купность, представленная андезитом (йо общей газонасыщенности), проверялась с помощью критериев асимметрии (А) и эксцесса (Э). Данные проверки вполне удовлетворительны, чтобы аппроксимиро­

В отдельных случаях, при несогласии с нормальным распреде­ лением, доверительные интервалы для оценки генеральной выбороч­ ной вычислялись на основании неравенству Чебышева, имеющего самый общий вероятностный характер (a= X ± 2,82 -S , при д=0,95).

С р а в н е н и е с р е д н и х . При сравнении выборочных сред­ них исходили из нулевой гипотезы: каждая средняя принадлежит строго определенной генеральной совокупности и различие между ними не случайное. Анализ цифр табл. 35 показывает, что для рядов диорит-габбро, базальт-габбро, базальт-диорит и диорит-андезит справедлива альтернативная гипотеза (при /7 = 0,05). В целом нуле­ вая гипотеза (даже при р=0,01) верна почти для всех сравнивае­ мых пар выборок. Это убедительно доказывает, что средневыбороч­ ные различных пород нельзя рассматривать как принадлежащие к одной и той же генеральной совокупности. Следовательно, можно полагать, что общая газонасыщенность пород отражает как химизм, так и Р — Т условия становления магмы как горной породы.

Д и с п е р с и о н н ы й анализ . Для определения влияния на газонасыщенность различных переменных факторов (петрографиче­ ский и химический состав, лаборатория или аналитик) был применен дисперсионный анализ. Данные табл. 36 и 37 отражают влияние фактора геоструктуры породы (глубинность ее становления) на со­ держание отдельных компонентов газовой фазы в ряду эффузивов и интрузивов. Данные дисперсионного анализа вполне однозначно подтверждают предположение, что на качественный состав газов главное влияние оказывает фактор глубинности становления поро­ ды (эффузивные, интрузивные), т. е. в данном случае роль химиче­ ских реакций внутри газовой фазы более значима, чем химический состав породы. Особенно четко это выявляется в ряду эффузивных пород, формирующихся в сходных геолого-структурных условиях.

Поскольку дисперсионный анализ представляет собой сравне­ ние нескольких средних в целом, целесообразно провести попарное

125

Т а б л и ц а 35

Оценка значимости различия средневыборочных по общей газонасыщенности nopoj

сравнение средних (табл. 37). Наиболее значимые различия отмена-1 ются в рядах интрузивных пород и парных рядов интрузив — эффузив. Двуфакторный анализ (табл. 38) показывает, что на суммар­ ную газонасыщенность эффузивов фактор породы (при сравнении нескольких средних в целом) очень не влияет. Частичное влияние оказывает фактор состава газов. Влияние фактора взаимодействия (порода и состав газов) незначительно. Из сравнения таблиц 36, 37 и 38, видно, что на общую газонасыщенность пород и состав га-| зовой фазы в первую очередь влияют геоструктурные признаки. Отсюда, как суммарный объем газов пород, так и их состав равно­ значно могут служить индикаторами Р — Т условий становления

магмы (лавы). Чтобы доказать или отвергнуть аналогичное влия-| ние химического состава пород на их газонасыщенность, нужны до­ полнительные исследования.

Двухфакторный анализ, в котором рассматривается влияние не­ зависимых факторов (состав пород, аналитик или лаборатория) на общую газонасыщенность пород показывает, что фактор исследова­ телей и взаимодействия факторов незначительны (табл. 39). Влия­ ние фактора породы, значимость для эффузивов и незначимость для интрузивов, подтверждает вывод о влиянии состава пород и условий

126