，，， ， ，

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北 武漢 430074； 2.中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074； 3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430074； 4.國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，湖北 武漢 430074； 5.安徽太平礦業(yè)有限公司，安徽 淮北 235115； 6.天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300170)

0 引 言

西藏尼木崗講銅多金屬礦是西藏岡底斯斑巖銅礦帶上的一個(gè)具有超大遠(yuǎn)景規(guī)模的斑巖型銅鉬礦，礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動(dòng)期次多，區(qū)內(nèi)礦石品位整體較低，礦體產(chǎn)狀及空間變化復(fù)雜。經(jīng)過多年的勘探與研究，礦區(qū)礦體為一向北西開口的“U”型，與南北向斷裂構(gòu)造關(guān)系密切(張慶松等，2006；冷成彪等，2012)。

為研究成礦規(guī)律，總結(jié)與礦有關(guān)的地質(zhì)變量，結(jié)合前人的研究成果，作了一系列分析。前人的研究多從地質(zhì)角度出發(fā)，未對(duì)已有數(shù)據(jù)作統(tǒng)計(jì)分析。采用信息量法和地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法直接對(duì)原始樣品分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析與礦有關(guān)的地質(zhì)變量。常用的統(tǒng)計(jì)方法有：幾何作圖法，計(jì)算簡(jiǎn)單相關(guān)系數(shù)、偏相關(guān)系數(shù)、秩相關(guān)系數(shù)，信息量計(jì)算法，秩和檢驗(yàn)法，用于二態(tài)變量選擇的地質(zhì)向量長(zhǎng)度分析法、相關(guān)系數(shù)比值法、變異序列法等；各種多元統(tǒng)計(jì)方法，如主成分分析法、各種序貫分析法，包括全部可能回歸法、逐步回歸、逐步判別、序貫判別等(趙鵬大等，1994；趙鵬大，2004)。本研究利用信息量法和地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法進(jìn)行分析，綜合選取與礦關(guān)系密切的變量及找礦有利因素。

1 礦區(qū)概況

礦區(qū)位于西藏拉薩市尼木縣縣城北西方向約20 km，礦區(qū)有縣道和國道，交通較為便利。礦區(qū)屬岡底斯山脈，大地構(gòu)造位處岡底斯火山巖漿弧東段，相鄰有廳宮和沖江礦區(qū)。海拔高度一般在4 000～5 000 m，平均4 500 m，屬高原大陸性氣候，人口稀少，工作區(qū)及其周邊礦產(chǎn)資源豐富。

區(qū)域內(nèi)出露地層有白堊系、古近系和第四系，為一套陸相火山巖、火山碎屑巖建造。礦區(qū)斷裂發(fā)育，近南北向和近東西向斷裂形成兩橫、兩縱的“井”字形格架，次為派生的北西向和部分北東向斷裂，礦區(qū)內(nèi)共有斷裂29條，其中F2-3和F12規(guī)模最大，F(xiàn)2-3為破礦斷層，F(xiàn)12為控礦斷層。礦體主要產(chǎn)于二長(zhǎng)花崗斑巖及后期的脈巖中，區(qū)內(nèi)黃銅礦化和輝鉬礦化發(fā)育，蝕變以鉀化和硅化為主，且與成礦關(guān)系密切，其中黑云母化與礦體關(guān)系最為密切(張慶松等，2012)。

礦區(qū)礦體整體呈一向北西開口的“U”型。根據(jù)產(chǎn)狀，礦區(qū)礦體大體分為東段、北段和西段3段：東段礦體產(chǎn)狀向西陡傾，傾角65°～75°；北段礦體產(chǎn)狀向南緩傾，傾角20°左右；西段傾向40°，傾角20°左右。

2 方法原理

2.1 信息量法原理

信息量用條件概率計(jì)算：

(1)

式(1)中：IAj|B為A標(biāo)志j狀態(tài)提供事件B發(fā)生的信息量，P(B|Aj)為A標(biāo)志j狀態(tài)存在條件下事件B實(shí)現(xiàn)的概率，P(B)為事件B發(fā)生的概率。

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，因P(B)在工作初期不易估計(jì)，根據(jù)概率乘法定理，上式可變?yōu)椋?/p>

(2)

式(2)中：P(Aj|B)為已知事件B發(fā)生的條件下出現(xiàn)Aj的概率，P(Aj)為研究區(qū)中標(biāo)志值A(chǔ)j出現(xiàn)的概率。

具體運(yùn)算時(shí)，總體概率用樣本頻率來估計(jì)：

(3)

在研究區(qū)中：IAj|B表示A標(biāo)志j狀態(tài)指示有礦(事件B)的信息量，N表示研究區(qū)中含礦樣品數(shù)，Nj表示出現(xiàn)標(biāo)志值A(chǔ)j的含礦樣品數(shù)，S表示研究區(qū)所有樣品數(shù)，Sj表示研究區(qū)出現(xiàn)Aj的所有樣品數(shù)(趙鵬大等，1994；趙鵬大，2004)。

2.2 地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法原理

地質(zhì)變量長(zhǎng)度分析法基本原理是把n個(gè)已知含礦單元視為n維空間，每個(gè)地質(zhì)變量為n維空間中的一個(gè)向量，例如(a11，a12，a13，…，a1n)。通過計(jì)算各個(gè)地質(zhì)變量的向量長(zhǎng)來評(píng)價(jià)變量的重要性，向量長(zhǎng)度越大則該變量與礦化的關(guān)系越密切。

n個(gè)含礦單元的p個(gè)地質(zhì)特征構(gòu)成一個(gè)p×n矩陣A：

3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

要統(tǒng)計(jì)與礦有關(guān)的地質(zhì)變量，首先要將各地質(zhì)變量進(jìn)行匯總，然后分析它們與達(dá)到邊界品位的鉆孔樣品的數(shù)量關(guān)系，以此研究這些變量與礦的關(guān)系。

原始數(shù)據(jù)為鉆孔柱狀圖和鉆孔樣品分析數(shù)據(jù)表格，本研究建立了鉆孔數(shù)據(jù)庫，整理出鉆孔井口文件、樣品分析文件、測(cè)斜文件、巖性文件4個(gè)文件(馬秋石等，2013)。與礦有關(guān)的巖性、蝕變、礦化、構(gòu)造等變量信息都在巖性文件的巖性描述中，所以，首先要將巖性描述中的變量提取出來形成多個(gè)字段，這項(xiàng)工作很復(fù)雜也很關(guān)鍵，可以通過Access數(shù)據(jù)庫將這些變量對(duì)應(yīng)地賦與樣品分析文件中的每一個(gè)樣品。樣品分析文件和巖性文件都是區(qū)間文件，都有“從”和“到”字段，且鉆孔號(hào)是對(duì)應(yīng)的，可以將2個(gè)文件在Access數(shù)據(jù)庫中建立聯(lián)接，并運(yùn)用 “UPDATE”語句通過限定鉆孔號(hào)和2個(gè)文件中的“從”和“到”信息將巖性文件中的變量字段賦給樣品分析文件。具體程序語句為：

{

UPDATE [樣品分析文件], 巖性文件

SET [樣品分析文件].變量字段=[巖性文件].[變量字段]

WHERE (([樣品分析文件].鉆孔號(hào))=巖性文件.鉆孔號(hào))

And (([樣品分析文件].從)>=巖性文件.從)

And (([樣品分析文件].到)<=巖性文件.到));

}

按照上述程序選擇不同的變量字段進(jìn)行更新，即可將巖性文件中的各變量字段賦予樣品分析文件中的各個(gè)樣品。

更新結(jié)果還有一點(diǎn)問題，巖性文件中的“從”字段和“到”字段與樣品分析文件中的“從”字段和“到”字段不一定是一一對(duì)應(yīng)的，經(jīng)常出現(xiàn)銜接處不能賦值的情況，一個(gè)樣品可能上半部分屬于一個(gè)巖性，下半部分屬于另外一個(gè)巖性，這時(shí)就需要手動(dòng)判斷。根據(jù)長(zhǎng)度賦予權(quán)重，樣品在哪個(gè)巖性中所占長(zhǎng)度比例大就歸為哪個(gè)巖性。為了方便統(tǒng)計(jì)和計(jì)算，可以將變量字段進(jìn)行二值化，即某屬性存在即為“1”，不存在即為“0”(圖1)。

圖1 二值化的變量信息(部分鉆孔)

4 計(jì)算結(jié)果

4.1 信息量計(jì)算結(jié)果

按照信息量法的計(jì)算公式對(duì)研究區(qū)的樣品分析文件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算(表1)。

若P(Aj|B)=P(Aj)，則IAj|B=0，這表示標(biāo)志Aj不提供任何找礦信息，即標(biāo)志Aj存在與否對(duì)找礦沒有影響；若P(Aj|B)P(Aj)，則IAj|B為正值，表示標(biāo)志Aj能提供找礦信息(趙鵬大等，1994；趙鵬大，2004)。

表1 信息量計(jì)算結(jié)果

續(xù)表1

標(biāo)志狀態(tài)Sj(S=17 317)Nj(Cu)(N=3 308)Nj(Mo)(N=3 288)CuMo斑含斑14 5122 5032 495-0.044 36-0.043 12無斑3133442-0.245 16-0.150 75鉀化8 8031 9241 9610.058 480.069 39硅化10 3251 9362 053-0.008 080.020 04絹云母化68210094-0.114 88-0.139 12黑云母化1 7915095120.172 530.177 72蝕變類型泥化2 308331287-0.124 50-0.183 81黏土化4 274740757-0.042 70-0.030 20高嶺土化3 596538535-0.106 13-0.105 93青磐巖化4162742-0.468 82-0.274 30綠泥石化5 950887883-0.107 69-0.107 02碳酸鹽化2 033381370-0.008 31-0.018 39黃鉀鐵礬化17131-1.036 97-1.511 46孔雀石化2 4476663510.153 75-0.121 79礦化類型黃銅礦化9 0081 9051 9020.044 170.046 12黃鐵礦化6 155927962-0.103 24-0.084 51褐鐵礦化3 9327675690.009 09-0.117 96輝鉬礦化5 3971 2431 4890.081 230.162 28強(qiáng)2 0334193870.032 980.001 11蝕變程度較強(qiáng)8 9711 7581 7360.011 090.008 25弱2 874216252-0.405 13-0.335 55無7382638-0.734 18-0.566 73斷層斷層破碎帶1772523-0.131 13-0.164 70斑狀結(jié)構(gòu)3 086214191-0.440 07-0.486 82似斑狀結(jié)構(gòu)6 7591 5041 5200.066 270.073 50碎裂結(jié)構(gòu)14650.350 930.274 38巖石結(jié)構(gòu)隱晶結(jié)構(gòu)6430.542 820.420 51細(xì)粒-隱晶結(jié)構(gòu)2515-0.679 030.022 57細(xì)粒結(jié)構(gòu)34311-0.335 450.231 45細(xì)-中粒結(jié)構(gòu)5215647-0.249 74-0.323 20中粒結(jié)構(gòu)400巖石構(gòu)造塊狀、條帶狀構(gòu)造9 9861 6891 723-0.052 85-0.041 57星點(diǎn)狀5 424606798-0.232 94-0.110 78薄膜狀603140670.084 72-0.232 70浸染狀2 7227385990.152 080.064 08粒狀21990.350 930.353 56礦石構(gòu)造土狀5647-0.427 22-0.181 55零星狀3073587-0.224 160.173 92團(tuán)塊狀3065162-0.059 240.028 21細(xì)脈狀1 9224614700.098 850.109 89片狀741210-0.071 14-0.147 69

4.2 地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度法計(jì)算結(jié)果

根據(jù)地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法原理，對(duì)樣品分析數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。首先篩選出有礦樣品，以w(Cu)≥0.2，w(Mo)≥0.02為界，分別篩選出銅和鉬有礦樣品。對(duì)各因素進(jìn)行二值化處理，1表示出現(xiàn)該因素，0表示未出現(xiàn)該因素。然后利用Matlab分別計(jì)算銅和鉬的乘積矩陣計(jì)算，并計(jì)算各變量邏輯向量長(zhǎng)，并按由大到小排序(圖2、圖3)。

圖2 銅各地質(zhì)變量邏輯向量長(zhǎng)

圖3 鉬各地質(zhì)變量邏輯向量長(zhǎng)

5 結(jié)果分析

5.1 信息量法結(jié)果分析

從表2可以看出：與銅礦關(guān)系密切的變量(即信息量為正的因素)有19個(gè)，與鉬礦關(guān)系密切的變量有20個(gè)。其他變量的信息量雖為負(fù)值，但亦含有礦樣品，只是相對(duì)較少，如斷層破碎帶等變量，不能確定其對(duì)成礦不利，只是成礦有利程度相對(duì)較低。

從表1可以看出，巖性為煌斑巖、第四紀(jì)沉積物、二長(zhǎng)花崗巖和安山巖，均與銅礦關(guān)系密切，但煌斑巖和第四系沉積物更顯著一些?；桶邘r呈巖脈產(chǎn)出，在研究區(qū)較少見，樣品數(shù)也較少，僅具局部代表性。第四紀(jì)位于氧化帶，主要成分為巖石風(fēng)化物，因巖體剝蝕及地表淋濾作用形成近地表氧化礦而富集，但其樣品數(shù)較少，不具有廣泛代表性。二長(zhǎng)花崗巖為研究區(qū)主要含礦巖體，分布最廣，呈巖基狀產(chǎn)出，與礦關(guān)系密切。安山巖在研究區(qū)分布零星，與大規(guī)模礦體分布沒有密切聯(lián)系，僅限于局部零星礦體(表2)。

與鉬礦關(guān)系密切的巖性為煌斑巖、石英巖、二長(zhǎng)花崗巖，煌斑巖與鉬礦關(guān)系最密切，分析可能與煌斑巖成巖條件有關(guān)，但在研究區(qū)很少見，僅具有局部代表性。石英巖較少出現(xiàn)，規(guī)模都較小。

表2 各元素信息量為正的變量

從表2中可以看出，蝕變程度較強(qiáng)的區(qū)域和蝕變程度強(qiáng)的區(qū)域與礦關(guān)系密切。蝕變黑云母化、鉀化、硅化與礦關(guān)系密切，黑云母化最為顯著，張慶松等(2012)也指出黑云母化與銅礦化關(guān)系密切。巖石結(jié)構(gòu)為隱晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)與銅礦關(guān)系密切，隱晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、細(xì)粒結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)、細(xì)粒-隱晶結(jié)構(gòu)與鉬礦關(guān)系密切，但是出現(xiàn)隱晶結(jié)構(gòu)、細(xì)粒-隱晶結(jié)構(gòu)、細(xì)粒結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)的樣品數(shù)都很少，只有局部代表性。礦石構(gòu)造為粒狀、浸染狀、細(xì)脈狀、薄膜狀與銅礦關(guān)系密切，礦石構(gòu)造為粒狀、零星狀、細(xì)脈狀、浸染狀、團(tuán)塊狀與鉬礦關(guān)系密切。礦化中孔雀石化、輝鉬礦化、黃銅礦化、褐鐵礦化與銅礦關(guān)系密切，輝鉬礦化、黃銅礦化與鉬礦關(guān)系密切，分析銅礦和鉬礦為伴生礦體，輝鉬礦化和黃銅礦化均指示礦體的存在。蝕變程度強(qiáng)和較強(qiáng)(中)時(shí)較有利于成礦，這與地質(zhì)分析一致。

5.2 地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法結(jié)果分析

根據(jù)地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法計(jì)算結(jié)果，以及與礦關(guān)系密切的變量。將所有變量邏輯向量長(zhǎng)度從大到小排序后，確定一個(gè)臨界值，臨界值的確定可以視情況而定，可以取最大信息量的一半。研究區(qū)共有50個(gè)變量，取最大信息量的一半為臨界值，則Cu的臨界值為5 909.33/2=2 954.665，Mo的臨界值為6 010.37/2=3 005.185。根據(jù)圖2和3可以看出臨界值以上的變量向量長(zhǎng)度明顯大于臨界值以下的變量，區(qū)分效果明顯。根據(jù)臨界值區(qū)分結(jié)果，與銅礦關(guān)系密切的變量依次為含斑、二長(zhǎng)花崗巖、硅化、鉀化、黃銅礦化、蝕變程度較強(qiáng)、塊狀構(gòu)造、似斑狀結(jié)構(gòu)、輝鉬礦化，與鉬礦關(guān)系密切的變量依次為含斑、二長(zhǎng)花崗巖、硅化、鉀化、黃銅礦化、塊狀構(gòu)造、蝕變程度較強(qiáng)、似斑狀結(jié)構(gòu)、輝鉬礦化。其地質(zhì)意義為：在研究區(qū)，礦體多發(fā)育于二長(zhǎng)花崗巖等含斑巖石中，巖石多為似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，圍巖蝕變硅化、鉀化發(fā)育，蝕變程度一般較強(qiáng)，礦化以黃銅礦化和輝鉬礦化為主，這與該地區(qū)的地質(zhì)分析結(jié)果較一致。

6 與礦關(guān)系密切的地質(zhì)變量

6.1 2種方法結(jié)果對(duì)比分析

利用樣品分析數(shù)據(jù)，根據(jù)信息量法和地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法分析了研究區(qū)與銅礦和鉬礦關(guān)系密切的地質(zhì)變量。對(duì)比二者發(fā)現(xiàn)，信息量法只能計(jì)算出與礦關(guān)系密切的變量，而不考慮數(shù)量；地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法既考慮了質(zhì)也考慮了量，規(guī)模數(shù)量越大，對(duì)找礦越有利，與礦關(guān)系密切但規(guī)模數(shù)量很小，也不能形成具有開采價(jià)值的礦，例如，黑云母化這一因素，信息量法計(jì)算得出其與礦關(guān)系密切，但地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法計(jì)算出的結(jié)果中不包括黑云母化，原因是黑云母化含礦樣品數(shù)較多，但規(guī)模數(shù)量較小，只是相對(duì)與礦關(guān)系密切。

6.2 與礦關(guān)系密切的地質(zhì)變量

根據(jù)2種方法結(jié)果，并參考前人的研究成果和研究區(qū)地質(zhì)情況，總結(jié)研究區(qū)與銅礦和鉬礦關(guān)系密切的地質(zhì)變量。

研究區(qū)為斑巖型銅鉬礦，銅礦與二長(zhǎng)花崗巖關(guān)系密切。巖體多含斑、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，與礦關(guān)系密切的圍巖蝕變有黑云母化、鉀化和硅化，其中黑云母化與銅礦體關(guān)系最為密切，鉀化和硅化最為發(fā)育，蝕變程度較強(qiáng)—強(qiáng)時(shí)成礦性較好。巖體礦化主要為黃銅礦化和輝鉬礦化，孔雀石化雖出現(xiàn)頻率較低，但相對(duì)前2種礦化含礦率較高，前人研究表明：孔雀石化為后期次生氧化富集時(shí)產(chǎn)生，為銅礦的有利成礦標(biāo)志(張慶松等，2012)。礦石多為星點(diǎn)狀、浸染狀、細(xì)脈狀構(gòu)造，其中浸染狀和細(xì)脈狀構(gòu)造的礦石含礦率較高，為銅礦有利成礦變量，粒狀構(gòu)造和薄膜狀構(gòu)造的礦石在研究區(qū)較少見，但含礦率很高，也可作為有利成礦變量。研究區(qū)鉬礦為伴生礦體，與礦關(guān)系密切的變量與銅礦大致相同，輝鉬礦化相對(duì)于黃銅礦化更有利于鉬礦成礦，礦石構(gòu)造零星狀、團(tuán)塊狀也與鉬礦關(guān)系密切。

7 結(jié) 論

運(yùn)用定量地學(xué)方法中的信息量法和地質(zhì)特征向量長(zhǎng)度分析法，結(jié)合前人的地質(zhì)研究成果，計(jì)算并分析總結(jié)了西藏尼木崗講礦區(qū)與礦有關(guān)的地質(zhì)變量及有利成礦變量。用統(tǒng)計(jì)方法定量選取與礦有關(guān)的變量及成礦有利因素，比傳統(tǒng)地質(zhì)分析方法更客觀，不會(huì)受分析者的主觀經(jīng)驗(yàn)影響，可以在一定程度上彌補(bǔ)傳統(tǒng)地質(zhì)分析的不足。將統(tǒng)計(jì)方法與傳統(tǒng)地質(zhì)分析法相結(jié)合，分析結(jié)果更準(zhǔn)確。

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