王小敏, 張曉軍, 華 杉, 張翰夫, 羅 華

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院,武漢 430074;

2.國(guó)土資源部資源定量評(píng)價(jià)與信息工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430074)

小波勒山地區(qū)1∶5萬(wàn)地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理與異常評(píng)價(jià)

王小敏1,2, 張曉軍1, 華 杉1, 張翰夫1, 羅 華1

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院,武漢 430074;

2.國(guó)土資源部資源定量評(píng)價(jià)與信息工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,武漢 430074)

以小波勒山地區(qū)1∶5萬(wàn)水系沉積物數(shù)據(jù)為對(duì)象,利用相關(guān)分析和R型聚類分析確定研究區(qū)成礦元素組合為Pb-Ag-Zn-Cu-Bi(鉛多金屬成礦組合)和Mo-W-Sn(鉬多金屬成礦組合),以線性方法構(gòu)置組合變量F1(Pb-Ag-Zn-Cu-Bi)、F2(Mo-W-Sn),組合變量中的各元素權(quán)重根據(jù)該元素對(duì)主成礦元素的相關(guān)性強(qiáng)度來(lái)確定;運(yùn)用趨勢(shì)面分析方法圈定研究區(qū)兩個(gè)組合變量的異常圖。結(jié)果顯示,根據(jù)組合變量所圈定的綜合異常與研究區(qū)已知礦化地段重合性很強(qiáng)。結(jié)合成礦地質(zhì)條件對(duì)所圈定異常進(jìn)行評(píng)價(jià),確定出具Ⅰ級(jí)找礦潛力異常區(qū)3個(gè),Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)找礦潛力異常區(qū)各2個(gè),為研究區(qū)下一步找礦方向的確定提供了科學(xué)的依據(jù)。

地球化學(xué)異常評(píng)價(jià) 趨勢(shì)面 組合變量 小波勒山地區(qū)

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我國(guó)的區(qū)域化探工作始于1954年,隨著不同比例尺區(qū)域化探數(shù)據(jù)大量的積累,相應(yīng)不同的地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理方法應(yīng)運(yùn)而生(吳錫生等,1994;趙元藝等,1995;陳明等,1999;王瑞廷等,2005;李文昌等, 2006;陳志軍等,2009)。對(duì)于以找礦為目的的區(qū)域地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理來(lái)說(shuō),其工作的核心是發(fā)現(xiàn)異常并對(duì)其進(jìn)行篩選和評(píng)價(jià),如何合理區(qū)分背景與異常則成為其關(guān)鍵。傳統(tǒng)方法是建立在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行概率分布研究的基礎(chǔ)上,求出服從正態(tài)分布的母體為背景(韓東昱等,2004;蔣敬業(yè)等,2006;楊大歡等, 2009),由背景母體的均值加上K倍標(biāo)準(zhǔn)方差來(lái)確定異常下限。這種方法忽略了由于區(qū)域因素的影響而使工作區(qū)背景值呈現(xiàn)一定規(guī)律變化的事實(shí),常常會(huì)造成可能是礦致異常的弱小異常被掩蓋而造成信息損失(史長(zhǎng)義,1999;朱華平,2003)。趨勢(shì)面分析方法則充分考慮到這種區(qū)域背景的規(guī)律性變化。該方法把地殼中元素的含量值分成反映規(guī)律性變化的區(qū)域背景部分,反映局部性變化的局部異常和偶然變化三部分(趙鵬大,2004;王曉燕等,2007;李隨民等,2007),并根據(jù)元素含量的空間分布特征,求出趨勢(shì)值,擬合趨勢(shì)面,用趨勢(shì)面作為區(qū)域背景來(lái)表現(xiàn)元素含量的區(qū)域規(guī)律性變化(圖1),從而避免統(tǒng)一背景值所圈異常造成的信息損失。

本文選取小波勒山地區(qū)1∶5萬(wàn)水系沉積物數(shù)據(jù),根據(jù)聚類分析和元素相關(guān)系數(shù)矩陣求出成礦元素組合,利用趨勢(shì)面分析確定區(qū)域組合異常背景場(chǎng),并進(jìn)行組合異常圈定。最后結(jié)合區(qū)域成礦地質(zhì)條件,評(píng)價(jià)異常區(qū)找礦潛力,為確定研究區(qū)下一步找礦工作方向提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概論

研究區(qū)大地構(gòu)造位置位于薩彥-額爾古納地槽褶皺區(qū)、天山-興安地槽褶皺區(qū)及上黑龍江冒地槽褶皺帶的結(jié)合部位,屬大興安嶺Mo、Pb等多金屬成礦帶有利成礦部位,總體地質(zhì)工作程度不高。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為新元古代-下寒武世倭勒根巖群大網(wǎng)子組變質(zhì)巖,晚侏羅世塔木蘭溝組、白堊紀(jì)光華組和甘河組火山巖。巖漿巖分布廣泛,其中火山巖占研究區(qū)總面積的43.7%左右,主要分布在研究區(qū)西部和東南部地區(qū),為晚侏羅世安山巖及早白堊世火山熔巖和火山碎屑巖;侵入巖占研究區(qū)總面積的41.16%左右,主要分布在研究區(qū)中東部和西南部地區(qū),為晚三疊世中粗粒二長(zhǎng)花崗巖,晚侏羅世中?；◢忛W長(zhǎng)巖、粗中粒正長(zhǎng)花崗巖,早白堊世中細(xì)粒、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖,以及燕山晚期侵入的淺成花崗斑巖。

圖1 不同方法劃分異常的對(duì)比示意圖(據(jù)蔣敬業(yè)等,2006改編)Fig.1 Comparison of anomaly division in using differentmethods(M odified from Jianget al.,2006)

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以線性斷裂構(gòu)造為主。主要有北東(NE)向、北北東(NNE)向、東西(EW)向和南北(SN)向幾組斷裂以及一些規(guī)模相對(duì)較小的上述主干構(gòu)造的配套斷裂。褶皺構(gòu)造不發(fā)育(圖2)。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.2 S implified geologicalmap of the study area

研究區(qū)總面積約640km2,共采集水系沉積物樣品2635件,采樣點(diǎn)都分布于一級(jí)或二級(jí)水系的上游河段上,少數(shù)分布在三級(jí)水系中,控制了區(qū)內(nèi)1級(jí)、2級(jí)水系95%以上的匯水盆地,樣品以淤泥、粉沙為主,平均采樣密度4個(gè)/km2,樣品分析測(cè)試嚴(yán)格按照DZ/T0011-91DZ0130-2006規(guī)范中有關(guān)1∶5萬(wàn)地球化學(xué)普查樣品分析方法與質(zhì)量監(jiān)控要求執(zhí)行。

2 數(shù)據(jù)預(yù)處理及異常下限的確定方法

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

化探數(shù)據(jù)中個(gè)別特高值會(huì)嚴(yán)重影響趨勢(shì)面的形態(tài),使生成的趨勢(shì)面不能客觀地代表背景,從而影響異常的凸現(xiàn)(李方林等,1999)。因此,在利用數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)面的擬合之前必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,去掉特高值部分。本文采用低值累積概率為95%處的分位值作為特高值的下限值,特高值部分全由下限值代替。用經(jīng)過(guò)預(yù)處理以后的元素含量數(shù)據(jù)擬合趨勢(shì)面。

2.2 異常下限的確定

趨勢(shì)面分析方法認(rèn)為化探數(shù)據(jù)包含著與空間地理坐標(biāo)(x,y)相關(guān)的3部分信息:一是反映總體規(guī)律性變化的部分,由區(qū)域構(gòu)造、區(qū)域巖相、區(qū)域成礦規(guī)律因素等大區(qū)域因素所決定;二是反映局部性變化的局部異常,由局部性因素決定;最后一部分反映隨機(jī)性變化,它是由各種隨機(jī)因素造成的剩余。這就將化探值分解為3部分(圖1):

其中:Zi為觀測(cè)值,Ti為反映總體規(guī)律性變化的趨勢(shì)值(即區(qū)域背景),Ni為局部異常值,ei為隨機(jī)分量。

剩余值(即殘差)是某一位置上原始觀測(cè)值與經(jīng)過(guò)該點(diǎn)的趨勢(shì)值之差,如剩余值為正,說(shuō)明剩余值為高于趨勢(shì)的部分;如剩余值為負(fù),說(shuō)明剩余值為低于趨勢(shì)的部分。正殘差下限L(+)和負(fù)殘差上限L(-)分別采用正殘差平均值和負(fù)殘差的平均值代替(趙鵬大,2004)。各觀察點(diǎn)的殘差與L相比,若正殘差小于L(+)或者負(fù)殘差值大于L(-),認(rèn)為殘差部分主要是隨機(jī)誤差引起;若正殘差大于L (+)或者負(fù)殘差值小于L(-)認(rèn)為殘差部分主要是局部性變化引起(王曉燕等,2007)。在地質(zhì)找礦中,高于趨勢(shì)部分的剩余意義較大,為元素富集區(qū)域,實(shí)際工作中常用正剩余值圈定異常。故異常下

限的確定采用正剩余平均值來(lái)代替,如公式(1)所示:

3 成礦元素組合及綜合異常圈定

對(duì)研究區(qū)內(nèi)12種元素含量數(shù)據(jù)進(jìn)行R型聚類分析,可將區(qū)內(nèi)元素分成四大類(圖3)。第一類為Ag-Pb-Zn-Cu-Bi元素組合,代表研究區(qū)與火山熱液成礦作用有關(guān)的Pb-Zn元素組合,所構(gòu)成的異?？梢宰鳛閰^(qū)內(nèi)直接找礦標(biāo)志;第二類是W-Sn -Mo元素組合,代表與酸性侵入巖及云英巖化蝕變有關(guān)的高溫元素組合,其中W-Mo地球化學(xué)異常可以作為直接找礦標(biāo)志;第三類是As-Sb組合,反應(yīng)了區(qū)內(nèi)低溫元素組合;第四類是U和Au的單元素分布特征,找礦指示意義不大。

圖3 元素R型聚類關(guān)系圖Fig.3 R-type cluster diagram of elements

為了排除與成礦作用關(guān)系不大的元素對(duì)異常預(yù)測(cè)有效性的干擾,在求取綜合變量時(shí),選取第一類元素組合Ag-Pb-Zn-Cu-Bi(F1)和第二類元素組合W-Sn-Mo(F2)分別進(jìn)行成礦元素組合變量的構(gòu)置。組合變量構(gòu)置的方式采用線性組合方法。據(jù)研究區(qū)成礦特征分析,該區(qū)主要成礦元素為Pb、Zn、Mo多金屬元素,各元素在組合變量中的權(quán)重可以根據(jù)其對(duì)主成礦元素的相關(guān)性強(qiáng)度(表1)來(lái)確定。本次研究中所確定的兩個(gè)綜合變量F1、F2的組合元素線性表達(dá)分別為下式:余。

表1 元素相關(guān)系數(shù)矩陣Table1 Correlation coefficientmatrix of elements

根據(jù)公式(2)、(3)求出F1、F2綜合變量得分,然后利用Surfer8.0軟件進(jìn)行異常圈定,F1、F2綜合變量的異常下限分別確定為0.18和0.21,最后圈出F1綜合異常11個(gè)(圖4),F2綜合異常9個(gè)(圖5)。

4 綜合異常評(píng)價(jià)

F1變量中的1、2、3號(hào)異常和F2變量中的1、2、3號(hào)異?？臻g位置一致,規(guī)模相當(dāng),異常形狀相似,呈NE向展布。異常存在區(qū)處在NE、NW向線形斷裂疊加并與環(huán)形構(gòu)造交匯部位,是礦液運(yùn)移和沉淀的有利位置。異常區(qū)內(nèi)出露晚三疊世中、細(xì)粒二長(zhǎng)花崗巖,另外還有與成礦關(guān)系最為密切的燕山晚期花崗斑巖體侵入。硅化、絹云母化蝕變強(qiáng)烈,黃鐵礦化發(fā)育。已見(jiàn)鉬鉛鋅鐵多金屬礦化,并圈出礦化體4個(gè)。

預(yù)測(cè)該地段具有尋找中-大型鉛鋅鉬多金屬礦產(chǎn)的遠(yuǎn)景,定為Ⅰ級(jí)異常區(qū)。

F1變量中的4、5號(hào)異常和F2變量中的4號(hào)異?？臻g位置大致相同,濃集中心分別都處在區(qū)內(nèi)構(gòu)造破碎帶中。異常值較高,且具有較大規(guī)模。區(qū)內(nèi)線環(huán)構(gòu)造發(fā)育。黃鐵礦化和硅化、絹云母化蝕變發(fā)育。有大量早白堊世淺成斑巖體產(chǎn)出。探槽工程揭露已見(jiàn)浸染狀輝鉬礦化。

圖4 F1(Ag-Bi-Cu-Pb-Zn)綜合異常圖Fig.4 I ntegrative anomaly map of F1(Ag-Bi-Cu-Pb-Zn)

圖5 F2(W-M o-Sn)綜合異常圖Fig.5 I ntegrative anomaly map of F2(W-M o-Sn)

預(yù)測(cè)具備形成高中溫鉬鎢鉛鋅礦化的遠(yuǎn)景,定為Ⅰ級(jí)異常區(qū)。

F1變量中的6號(hào)異常和F2變量中的5、6號(hào)異?？臻g位置大致相同,規(guī)模相當(dāng)。前者濃集中心產(chǎn)在早白堊世二長(zhǎng)花崗巖和早白堊世甘河組火山巖地層的接觸帶上。后者濃集中心明顯,產(chǎn)在斷裂交匯部位,異常值較高。區(qū)內(nèi)有NW向大斷裂構(gòu)造,另有NW-NNW向和近SN向構(gòu)造裂隙。二長(zhǎng)花崗巖中發(fā)育大量的硅化、絹云母化蝕變,可見(jiàn)黃鐵礦化。探槽化學(xué)樣品分析結(jié)果顯示有兩個(gè)樣品大于鉬邊界品位,可以圈出寬2m的礦化體,推測(cè)其延長(zhǎng)大于200m。

預(yù)測(cè)具備形成高中溫鉬鉛鋅礦化的潛力,定為Ⅰ級(jí)異常區(qū)。

F1變量中的7、8號(hào)異常和F2變量中的7號(hào)異常空間位置大致相同,只是規(guī)模都較小,異常值不高。區(qū)內(nèi)出露早白堊世光華組火山巖地層。有大量晚侏羅世花崗閃長(zhǎng)巖、正長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖產(chǎn)出。露頭揀塊發(fā)現(xiàn)浸染狀黃銅礦化花崗斑巖樣品。

預(yù)測(cè)為斑巖型銅鉬礦化的潛在找礦區(qū),定為Ⅱ級(jí)異常區(qū)。

F1變量中的9、10號(hào)異常和F2變量中的8號(hào)異常位置大致相同,濃集中心不重合,異常面積不大但異常強(qiáng)度較高,濃集中心明顯。主要異常與相鄰的弱小異常顯示明顯的NE向展布特征,空間上處于侏羅紀(jì)二長(zhǎng)花崗巖和早白堊世光華組火山巖的接觸帶上,并且發(fā)育有NE、NW向斷裂。異常區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)烈的硅化、絹云母化、綠泥石化圍巖蝕變現(xiàn)象,露頭揀塊發(fā)現(xiàn)鏡鐵礦化。

預(yù)測(cè)為熱液型鉛鋅礦化的潛在找礦區(qū),定為Ⅱ級(jí)異常區(qū)。

F1變量中的11號(hào)異常所處位置在F2綜合異常圖相應(yīng)位置沒(méi)有異常出現(xiàn)。但異常有一定規(guī)模,異常值較高,濃集中心明確。區(qū)內(nèi)出露早白堊世光華組火山巖地層,有晚侏羅世花崗閃長(zhǎng)巖體侵入?？梢?jiàn)絹云母化蝕變現(xiàn)象。

預(yù)測(cè)為熱液型銅鉛鋅礦化的潛在找礦區(qū),定為Ⅲ級(jí)異常區(qū)。

F2變量中的9號(hào)異常區(qū)所處位置在F1綜合異常圖相應(yīng)位置沒(méi)有異常出現(xiàn)。異常有一定規(guī)模,異常值較高。區(qū)內(nèi)出露有新元古界-早寒武世倭勒根巖群大網(wǎng)子組變質(zhì)巖地層,有晚三疊世二長(zhǎng)花崗巖和燕山晚期花崗斑巖體侵入。覆蓋嚴(yán)重,不見(jiàn)露頭。出現(xiàn)硅化、絹云母化、綠泥石化圍巖蝕變,偶見(jiàn)黃鐵礦化。

預(yù)測(cè)為熱液型鉬礦化的潛在遠(yuǎn)景區(qū),定為Ⅲ級(jí)異常區(qū)。

5 結(jié)論

①趨勢(shì)面分析方法確定背景與異常,可以有效凸顯低緩異常,從而避免找礦信息的損失,擴(kuò)大找礦工作范圍。

②文中所構(gòu)置的綜合地質(zhì)變量能較好地代表原始變量的綜合信息,在盡量減少信息損失的前提下減少了變量,使得綜合異常的圈定和評(píng)價(jià)更為簡(jiǎn)便。

③根據(jù)異常圈定的結(jié)果,本區(qū)除應(yīng)盡快開(kāi)展Ⅰ級(jí)異常區(qū)的找礦工作外,另外還應(yīng)重視Ⅱ級(jí)異常區(qū),Ⅲ級(jí)異常區(qū)的進(jìn)一步評(píng)價(jià)工作。

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Geochem ical data(1/50000)Processing and Anomaly Evaluation for the Small PolM ounta in Region

WANG Xiao-min1.2, ZHANG Xiao-jun1, HUA Shan1, ZHANG Han-fu1, LUO Hua1
(1.Faculty of Earth Resources,China Univercity of Geosience,W uHan 430074;2.Keylab of Quantitative Assessm ent of M ineral Resources and Info rm ation Project of theM.L.R,W uHan 430074)

Taking the stream sediment data(scale 1∶50000)of the Small Polmountain region as the object,the ore-for ming elements portfolio of the study area are deter mined to be Pb-Ag-Zn-Cu-Bi(Pb-polymetallicmineralization portfolio)andMo-W-Sn(Mo-bearingpolymetallicmineralization portfolio)by correlation analysis and R-type cluster analysis.According to the above result,it is possible to make up two linear combind variables F1 (Pb-Ag-Zn-Cu-Bi)and F2(Mo-W-Sn).Moreover,the authority value of each element of these variables is determined by the relevant intensity of the main ore-forming elements.Two abnormal graphsof combined variables are drawnwith the approach of trend-surface analysis.The result shows that the anomalies deter mined by the combination of variables are well consistentwith the known mineralization areas and the alteration infor mation in the study region.In cunjunctionwith the conditionsof ore-for ming geology,thispaper evaluates the anomalies deter mined and suggests3 potentialmineral resources regions of level-I,and 2 regions of level-II and level-III,respectively.They provide scientific evidence for furthermineral search.

trend-surface,combination of variables,geochemical anomaly evaluation,Small Polmountain region

book=7,ebook=381

P632+.3

A

0495-5331(2010)04-0681-06

2009-11-10;

2010-06-25;[責(zé)任編輯]鄭 杰。

黑龍江省呼中區(qū)松合義東山小波勒山幅1∶5萬(wàn)區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查項(xiàng)目(HLJKD2005)資助。

王小敏(1985年-),女,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院,在讀碩士,礦床學(xué)專業(yè),主要從事礦床學(xué)及地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理工作,E-mail:wangxiaomin55555@163.com。