李 賓,李隨民,楊傳祥,劉紅微,謝新梅,陳志賢

(石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院資源學(xué)院,石家莊050031)

0 引言

傳統(tǒng)的化探異常下限值確定方法基于元素服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布,是建立在概率分布的基礎(chǔ)上。在實(shí)際的應(yīng)用過程中,廣大學(xué)者發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理方法在局部范圍的化探勘查或礦區(qū)化探中確定異常下限比較合理,但是該方法在大區(qū)域的勘查中存在很多弊端,這是因?yàn)橄鄬τ谡鎸?shí)情況而言這些模式總是過于簡單化。

研究區(qū)內(nèi)發(fā)育有 EW向的赤城—尚義深大斷裂,該斷裂致使區(qū)內(nèi)南北兩側(cè)具有截然不同的地質(zhì)特征。如忽視此地質(zhì)條件差異,而采用統(tǒng)一值確定區(qū)內(nèi)成礦元素的異常下限,則存在一定程度的缺陷;不能在最貼近研究區(qū)地質(zhì)體元素客觀分布的前提下,有效地圈定化探異常下限。

由于不同地質(zhì)體的成礦元素含量高低不一,且成礦元素空間分布形態(tài)受區(qū)域構(gòu)造控制明顯。因此可通過適當(dāng)歸并不同的地層與巖漿巖,合理劃分地質(zhì)體單元,分別求出其背景值和異常下限,該方法適合在地質(zhì)背景較復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行區(qū)域地球化學(xué)異常的圈定和篩選。

本文以張家口某地區(qū)1∶20萬水系沉積物測量數(shù)據(jù)為例,結(jié)合區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景和成礦條件,將全區(qū)分為變質(zhì)結(jié)晶基底、沉積蓋層和侵入巖體3個地質(zhì)體單元;根據(jù)各地質(zhì)體單元內(nèi)化探數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,分別計(jì)算其成礦元素異常下限值,然后根據(jù)襯度值方法圈出區(qū)內(nèi)成礦元素異常分布。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

研究區(qū)位于張家口中部,屬于華北地臺北緣,EW向的尚義—赤城深大斷裂橫貫該區(qū)(圖1)。區(qū)內(nèi)主要包括2個Ⅱ級構(gòu)造單元:北部為內(nèi)蒙地軸,南部為燕山臺褶帶。

在研究區(qū)北部的內(nèi)蒙地軸中,出露古元古界紅旗營子群變質(zhì)巖系、中生界侏羅系火山-沉積巖系,燕山期巖漿巖發(fā)育。在南部的燕山臺褶帶內(nèi),出露有太古宇谷咀子組變質(zhì)巖系和面積較廣的中-新元古界碳酸鹽巖建造,海西—燕山期中酸性巖漿巖侵入體亦很發(fā)育,如水泉溝花崗巖體等。

圖1 區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Regional geological map

區(qū)內(nèi)構(gòu)造除 EW向尚義—赤城大斷裂外,NW向和NE向斷裂發(fā)育,但規(guī)模較小。

區(qū)內(nèi)成礦地質(zhì)條件發(fā)育,已發(fā)現(xiàn)赤城縣青羊溝鉛鋅礦、火石溝銀礦多金屬礦和宣化縣大白陽鄉(xiāng)鉛鋅礦點(diǎn)。

2 異常下限確定

2.1 傳統(tǒng)異常下限確定

傳統(tǒng)地球化學(xué)異常下限的確定方法是統(tǒng)計(jì)勘查地球化學(xué)數(shù)據(jù),判斷數(shù)據(jù)的分布形式(常用的方法主要有:正態(tài)概率格紙檢驗(yàn)法;偏度、峰度檢驗(yàn)法;K檢驗(yàn)法以及x2檢驗(yàn)法等),對于符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù),其背景值和異常值下限按下式算出:

式中,C0為背景值;CA為異常下限;S為樣本方差。

若數(shù)據(jù)服從對數(shù)正態(tài)分布,將上式中x換成lgx計(jì)算即可,最后再將lgC0和lgCA換算成真數(shù)。經(jīng)檢驗(yàn),如果化探數(shù)據(jù)不服從正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布時,首先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對數(shù)值,然后采用(±2～3S)進(jìn)行特高及特低含量剔除,重新計(jì)算,直到?jīng)]有特高和特低含量為止。

剔除特異值后,本次按平均值加2倍標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算了上述元素的異常下限值(表1),并據(jù)此分別圈出了上述元素的異常分布(圖2—圖6)。

2.2 地質(zhì)體法異常下限確定

依據(jù)區(qū)內(nèi)的地質(zhì)條件和成礦背景,將本區(qū)地層與巖體分為3個地質(zhì)體單元,分別為:①變質(zhì)結(jié)晶基底:包括古元古界紅旗營子群和太古宇谷咀子組;②沉積蓋層:包括中新元古界碳酸鹽巖、砂巖和中生界侏羅系火山-沉積巖;③侵入體:包括太古宙—元古宙、燕山期、海西期的侵入巖。

在ARCGIS平臺中,通過位置選擇功能提取上述地質(zhì)體內(nèi)的化探數(shù)據(jù)。最終分別確定不同地質(zhì)體的異常下限(表1)。

考慮到不同地質(zhì)體的異常下限不同,以襯值形式拼合全區(qū)異常分布。襯值公式如下:

式中,X代表Au,Ag,Pb,Zn,Cu中的任一種元素;X元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)代表X元素位于化探采樣點(diǎn)處的元素質(zhì)量分?jǐn)?shù);X異常下限代表X元素異常的下限值。

表1 元素異常下限值Table 1 Lower limit value of element anomaly

圖2 不同方法圈定Ag元素異常分布對比圖Fig.2 Comparison of Ag anomaly distribution lineated by different methods

圖3 不同方法圈定Au元素異常分布對比圖Fig.3 Comparison of Au anomaly distribution lineated by different methods

圖4 不同方法圈定Zn元素異常分布對比圖Fig.4 Comparison of Zn amomaly distribution lineated by different methods

圖5 不同方法圈定Pb元素異常分布對比圖Fig.5 Comparisn of Pb anomaly distribution lineated by different methods

圖6 不同方法圈定Cu元素異常分布對比圖Fig.6 Comparison of Cu anomaly distribution lineated by different methods

3 結(jié)果評述

從5種元素的異常分布對比圖(圖2—圖6)可見,Ag,Au,Zn,Pb 4種成礦元素采用2種方法圈定出的異常分布相差不大,且圈定出的異常與已知礦點(diǎn)總體吻合情況良好,其中Au和Ag吻合情況很好,而Pb和Zn的吻合情況相對較差。其原因?yàn)樯鲜?種元素在不同地質(zhì)體內(nèi)元素含量相差不大。

區(qū)內(nèi)成礦元素Cu按地質(zhì)體方法圈定的異常明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法圈出的異常分布,該方法圈出的異常不僅中心突出,且與已知礦點(diǎn)吻合情況相對較好(圖6)。這是由于Cu元素在不同的巖石中質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大所致。如謝學(xué)錦院士對我國東部元素變化規(guī)律研究后得出,Cu元素在酸性火成巖中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,僅為8×10-6,隨著火成巖中 SiO2含量減少,Cu元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈明顯增高趨勢,閃長巖中Cu元素的平均值為30×10-6,輝長巖中的平均值為58×10-6;沉積巖中碳酸鹽巖的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低,僅為4×10-6,泥質(zhì)巖中Cu元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高,為29×10-6。即不同巖性中元素背景值的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大。Cr,Co,Ni,V,Ti等其他元素也有類似的分布規(guī)律,這就造成上述元素形成的礦床可能并不分布在地球化學(xué)異常范圍內(nèi)或其邊緣,異常區(qū)可能僅是高背景巖石的反映,這就使得礦產(chǎn)預(yù)測的可靠性降低,為此需探索和改進(jìn)此類元素新的異常圈定方法。而地質(zhì)體確定異常下限方法,按不同的地質(zhì)體單元確定不同的異常下限值,較好地克服了傳統(tǒng)方法的局限。

通過上述2種方法圈出的5種元素異常分布對比,發(fā)現(xiàn)在地質(zhì)背景復(fù)雜的地區(qū),Cu元素在各地質(zhì)體中的平均值存在差異,適合采用地質(zhì)體方法確定異常下限;而 Pb,Zn,Au,Ag 4種元素在各地質(zhì)體中的元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值相差不大,采用地質(zhì)體法確定異常與傳統(tǒng)方法所得結(jié)論差異較小。

4 結(jié)論

(1)傳統(tǒng)化探數(shù)據(jù)處理方法:將區(qū)域地球化學(xué)背景面當(dāng)作平面來處理,適合小范圍的異常圈定,如研究區(qū)圍較大,地質(zhì)背景復(fù)雜,該方法難以提供某些成礦元素礦化的異常信息。

(2)以地質(zhì)體確定背景與異常的方法:通過適當(dāng)歸并不同的地層與巖漿巖,合理劃分地質(zhì)體單元,分別求出其背景值和異常下限,適合地質(zhì)背景特別復(fù)雜的地區(qū)進(jìn)行區(qū)域地球化學(xué)異常的篩選。對Cu,Cr,Co,Ni,V,Ti等在不同巖性中含量變化較大的元素更適宜采用地質(zhì)體法確定元素異常區(qū)域。

[1] 紀(jì)宏金,林瑞慶,周永昶.關(guān)于若干化探數(shù)據(jù)處理方法的討論[J].地質(zhì)與勘探,2001,37(4):56-59.

[2] 謝學(xué)錦.面向21世紀(jì)的應(yīng)用地球化學(xué):謝學(xué)錦院士從事地球化學(xué)研究50周年[M].北京:地質(zhì)出版社,2002.

[3] 張文彤,閆潔.SPSS統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)教程[M].北京:高等教育出版社,2004.

[4] 湯國安,楊昕.ArcGis地理信息系統(tǒng)空間分析實(shí)驗(yàn)教程[M].北京:科學(xué)出版社,2006.

[5] 李隨民,姚書振,韓玉丑.Surfer軟件中利用趨勢面方法圈定化探異常[J].地質(zhì)與勘探,2007,43(2):72-75.

[6] 黃瑞.化探數(shù)據(jù)處理方法研究——以攀西地區(qū)鉑族元素為例(碩士論文)[D].成都:成都理工大學(xué),2005.

[7] 河北省地質(zhì)礦產(chǎn)開發(fā)局.河北省地質(zhì)·礦產(chǎn)·環(huán)境[M].北京:地質(zhì)出版社,2006.