湯金來　陳富榮　丁寧

摘要：為研究1∶25萬宣城幅（安徽部分）水系沉積物測量元素組合特征與地球化學分區(qū)，通過對研究區(qū)內(nèi)水系沉積物中16種地球化學元素Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Sb、Th和U進行因子主成分分析，亦即R型因子分析。提出了該地區(qū)具有代表性的6種因子組合： 因子1組合為Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu；因子2組合為Hg、As、Sb、B；因子3組合為Pb、Sn；因子4組合為W、Bi；因子5組合為Au、Cu；因子6組合為Th、B。并分別繪制出了研究區(qū)內(nèi)6種因子組合的因子得分異常分布圖，結合該區(qū)域地質(zhì)特征，對6種因子所代表的元素組合及地球化學分區(qū)特征進行了探討。

關鍵詞：元素組合；地球化學分區(qū)；R型因子分析；1∶25萬宣城幅

中圖分類號：P591文獻標志碼：A

文章編號：1672-1098（2016）02-0044-08

Abstract： For studying the element combination characteristics and geochemical zoning of the stream sediment in Xuancheng sheet（1∶250 000）， Anhui part， the paper puts forward 6 kinds of representative factor combination in this area by the principal component factor analysis ， i. e.， the R-type factor analysis， to analyze the stream sediment for 16 kinds of geochemical elements of Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Sb、Th and U. There are 6 kinds of representative factor combinations were proposed. Combination of factor 1 is Mo、U、Ag、Zn、Sb and Cu. Combination of factor 2 is Hg、As、Sb and B. Combination of factor 3 is Pb and Sn. Combination of factor 4 is W and Bi. Combination of factor 5 is Au and Cu. Combination of factor 6 is Th and B. The paper has each mapped the scoring anomaly distributing of 6 kinds of factor combinations. Combining the regional geological features in this area， the paper has discussed the element composition and geochemical zoning represented by the 6 kinds of factors.

Key words：

element combination； geochemical zoning； R-type factor analysis； 1∶250 000 Xuancheng sheet

成礦過程具有多期性和多源性，那么成礦條件也應是多樣性的[1]。每一次地質(zhì)事件都會引起地質(zhì)體中物質(zhì)組分的活化和輸運，建立新的物質(zhì)組分分配關系，造成組分特定的賦存狀態(tài)，表現(xiàn)出特定的地質(zhì)體對元素的群體性控制的特征，亦即元素共生組合[2-4]。地球化學分布是在各種地質(zhì)—地球化學作用中元素遷移演化的產(chǎn)物，由于各元素的地球化學性質(zhì)不同，在各種地質(zhì)—地球化學作用過程中的活動能力和特點各異，嚴格受地球化學環(huán)境的控制，從而造成元素組合各有特征，而元素組合是各種地球化學作用的具體表征，特定區(qū)域不同的元素組合特征能客觀反映出該區(qū)域的地質(zhì)信息[5-7]。

因子分析是指研究從變量群中提取共性因子的統(tǒng)計技術，最早由英國心理學家C.E.斯皮爾曼提出， 1957年美國地質(zhì)學家卡倫賓首次在研究沉積學時，應用了因子分析法。近幾十年來，因子分析不斷完善和發(fā)展，地質(zhì)研究中因子分析被廣泛應用[8-12]。因子分析可以對大量的地質(zhì)資料進行分析，尋找影響它們的共同因素和特征因素。在研究區(qū)域地球化學元素組合特征和地球化學分區(qū)，利用因子分析，可直觀指示出地質(zhì)上的元素共生組合和成因聯(lián)系。

安徽省地質(zhì)調(diào)查院于2010年開展的“1∶25萬常州、金華、宣城幅區(qū)域化探”工作項目，總體目標為通過區(qū)域化探掃面，查明測區(qū)元素地球化學分布和濃集特征，為資源環(huán)境評價和基礎地質(zhì)研究提供依據(jù)。本文通過采用R型因子分析，對安徽1∶25萬宣城幅（安徽部分）水系沉積物測量元素組合特征和地球化學分區(qū)研究，以闡明查區(qū)不同因子元素組合的特征和地質(zhì)背景及成礦的作用關系。

1區(qū)域地質(zhì)簡況

研究區(qū)隸屬于華南地層大區(qū)揚子地層區(qū)。以江南斷裂為界，北西側為下?lián)P子地層分區(qū)蕪湖-石臺小區(qū)，寒武-奧陶紀時期總體為碳酸鹽臺地-斜坡沉積，志留紀時期為淺海碎屑巖沉積；南東側為江南地層分區(qū)，寒武-奧陶紀時期總體為泥質(zhì)碳酸鹽-泥質(zhì)巖的陸棚—盆地沉積。區(qū)內(nèi)巖漿巖侵入活動主要發(fā)生在晉寧期和燕山期兩個階段。以燕山期最為強烈，晉寧期為少量小型變質(zhì)變形片麻狀花崗閃長質(zhì)侵入體，出露于績溪縣三陽坑一帶。燕山期侵入活動產(chǎn)物以中酸性花崗巖類為主，主要分布于績溪縣伏嶺和旌德縣及宣（城）郎（溪）廣（德）三縣交界的姚村、劉村一帶。調(diào)查區(qū)位于揚子板塊下?lián)P子陸塊的東南部，江南元古代造山帶的北東端。自元古代以來，區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多期構造活動，地質(zhì)構造復雜，主要有晉寧運動、加里東運動、印支運動和燕山運動。其中，燕山運動開創(chuàng)了大陸邊緣活動帶陸內(nèi)造山新階段，以強烈的巖漿巖活動和大規(guī)模逆沖推覆、伸張滑脫、斷陷斷裂活動為特色，形成了查區(qū)現(xiàn)今復雜的構造景觀，總體構造樣式表現(xiàn)為北東-南西向平行條塊、條帶狀構造（見圖1-6）。

2數(shù)據(jù)處理

2.1變量的篩選

多源統(tǒng)計分析要想取得理想效果，必須對原始變量進行篩選[13]。對查區(qū)1 981個數(shù)據(jù)樣本的40種化學分析指標（Au、As、Sb、Bi、Hg、Ag、B、Sn、W、Mo、F、Be、Cd、La、Li、U、Th、Co、Ni、SiO2、Al2O3、TFe2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO、Ba、Cr、Cu、Mn、Nb、Rb、P、Pb、Sr、V、Ti、Y、Zn、Zr）進行變量選擇。研究區(qū)以斑巖型多金屬礦床（點）為主的熱液礦床（點）的成礦暈地球化學機制和元素的共生組合規(guī)律，結合區(qū)內(nèi)現(xiàn)有成礦區(qū)帶劃分，選取如下16種元素進行因子分析：Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Th、Sb和U。

2.2數(shù)據(jù)檢驗

對變量數(shù)據(jù)進行抽樣適度測定值檢驗（Kaise-Meyer-Olkin.KMO），以確定其進行因子分析的適宜性。KMO值越大，越適宜進行因子分析，反之，越不適宜因子分析。判斷標準為：KMO﹥0.90，非常適宜；0.9﹥KMO﹥0.8，適宜；0.8﹥KMO﹥0.7，適宜性一般；0.7﹥KMO﹥0.6，適宜性較差；0.6﹥KMO，適宜性很差。

2.3原始數(shù)據(jù)標準化

原始數(shù)據(jù)標準化處理采用數(shù)據(jù)標準化方法即是Z得分法，通過SPSS軟件來運行，這種方法基于原始數(shù)據(jù)的算術平均值和標準差進行數(shù)據(jù)的標準化用公式（1）。經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)符合標準正態(tài)分布，即均值為0，標準差為1。使其具有統(tǒng)一的量綱水平，而變量在變換前后的相關性保持不變。這種數(shù)據(jù)處理適合于量綱和數(shù)量級不同的連續(xù)性原始數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)標準化處理后，各指標即處于同一數(shù)量級，適合進行綜合對比評價。

x′ij=xij-xjc（1）

式中：x′ij為標準化值；xij為原始觀測值；xj為第j變量的算術平均值；Sj為第j變量的標準差；i為觀測值序號；j為變量序號。

3因子分析

通過上述數(shù)據(jù)處理過程后，即可進行數(shù)據(jù)R型因子分析。根據(jù)全部樣本數(shù)據(jù)求解因子載荷矩陣，進而確定因子組數(shù)及其對應的元素組合，其基本步驟可在SPSS和GeoIPASV3.0軟件平臺得以實現(xiàn)。

（1）求解標準化數(shù)據(jù)的相關矩陣。采用Pearson相關系數(shù)矩陣來描述數(shù)據(jù)間相關性、變量的共同度、特征值和特征向量，以及方差貢獻率和累計方差貢獻率。變量的共同度是因子載荷矩陣中第i行中元素之平方和，變量的共同度越大，大部分變量的共同度大于0.5，特征值≥1，且累計方差貢獻率≥80%，說明因子分析效果較好。

（2）確定因子數(shù)并進行方差最大法正交旋轉(zhuǎn)。設1～p為p個因子，其中，前m個因子所包含的數(shù)據(jù)信息總量（累積方差貢獻率）80%時，取前m個因子來反映原始數(shù)據(jù)評價指標。由于所得的m個因子實際意義不明顯，將因子進行方差最大正交旋轉(zhuǎn)，從而獲得實際涵義較為明顯的因子。

（3）用原指標的線性組合來求各因子的得分，可采用回歸估計法計算因子得分，并以各個因子的方差貢獻率為權重，由各因子的線性組合得到綜合評價指標函數(shù)，即因子得分F（見公式（2））。

5元素組合類型的劃分

依據(jù)表3得到的結果，測區(qū)6個因子所代表的6種因子組合。下面結合研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征，對各個因子分布特征進行闡述分析。

因子1：元素組合為Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu。該因子是測區(qū)內(nèi)最重要的因子，共解釋了原始數(shù)據(jù)信息的30.085%。從因子得分圖圖1上看，得分異常主要分布于寒武系地層，與區(qū)內(nèi)黑色巖系有關，零星分布志留系地層中燕山期小巖體出露處，很可能代表了研究區(qū)內(nèi)由熱液作用引起的多金屬元素組合。

因子2：元素組合為Hg、As、Sb、B中低溫元素組合。組合元素都是遷移性較強的元素。從因子得分異常圖圖2來看，主要與區(qū)內(nèi)燕山期小巖瘤（巖枝）出露有關。

因子3：元素組合為Pb、Sn。區(qū)內(nèi)中-高溫成礦元素組合，因子得分異常主要位于寒武紀地層與奧陶紀地層接觸帶，該因子元素由高背景寒武系地層中向地層外圍發(fā)生遷移，從而在寒武系地層與奧陶系地層接觸帶及斷層富集（見圖3）。

因子4：元素組合為W、Bi。與花崗巖有關的熱液礦床高溫熱液階段的元素組合，因子得分異常主要分布于燕山晚期酸性巖伏嶺巖體和姚家塔巖體，零星分布于寒武系和志留系地層（見圖4）。

因子5：元素組合為Au、Cu金礦化組合。從因子得分異常圖看（見圖5），因子得分異常分布相對與其他因子得分異常分布較為零散，相對集中分布于石炭系、二疊系、泥盆系地層接觸帶及斷層上。

因子6：元素組合為Th和B。該因子組合與巖體成礦作用關系密切，B作為礦化劑元素趨向于在燕山期富集成礦。該因子得分異常主要于志留紀地層中出露的小巖體周邊及寒武紀地層與奧陶紀地層接觸或帶斷層分布，其次與區(qū)內(nèi)燕山早期酸性巖漿巖小巖體有關的元素組合（見圖6）。

6結論

（1）利用SPSS軟件對1∶25萬幅宣城幅（安徽部分）水系沉積物測量16種元素數(shù)據(jù)進行R型因子分析，得出6個因子元素組合，代表原始數(shù)據(jù)80.347%的信息，各個因子所反映的元素組合分別為：Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu為測區(qū)主要與黑色巖系有關的元素組合；Hg、As、Sb、B為與區(qū)內(nèi)燕山早期酸性巖漿巖小巖體有關的元素組合；Pb、Sn為區(qū)內(nèi)中-高溫成礦元素組合；W、Bi為高溫熱液階段的元素組合；Au、Cu為金礦化組合；Th、B為與巖漿巖有關的元素組合。

（2）從6個因子得分異常圖來看，測區(qū)內(nèi)因子1、因子2、因子5和因子6得分異常與該區(qū)地層中志留系地層中出露的燕山期小巖體有關。

參考文獻：

[1]畢明麗.白山地區(qū)地球化學元素組合分布特征及其地質(zhì)意義[J]. 長春工程學院學報：自然科學版，2012，13（1）：69-73.

[2]蔣敬業(yè).應用地球化學[M]. 北京：中國地質(zhì)大學出版社，2006：25-26.

[3]張科，曹新志，孫華山.粵西北龐西垌銀礦床化探元素多源統(tǒng)計分析[J]. 黃金，2004，25（6）：16-19.

[4]王永華，龔鵬，龔敏，等. 成礦帶1∶20萬水系沉積物地球化學分區(qū)的方法及地質(zhì)意義：以西藏岡底斯銅多金屬成礦帶為例[J]. 現(xiàn)代地質(zhì)，2010，24（4）：801-806.

[5]中國地質(zhì)調(diào)查局.地質(zhì)調(diào)查標準匯編—地球化學勘查分冊[M]. 北京：中國地質(zhì)調(diào)查局，2006：20-23.

[6]向運川，任天祥，牟緒贊，等. 全國礦產(chǎn)資源潛力評價技術要求系列叢書—化探資料應用技術要求[M].北京：地質(zhì)出版社，2010：6-8.

[7]郝麟，李森，張小龍，等. 廣東龍川客寮鉛礦土壤地球化學研究與找礦[J]. 合肥工業(yè)大學學報：自然科學版，2014，37（4）：462-469.

[8]胡以鏗. 地球化學中的多源分析[M]. 武漢：中國地質(zhì)大學出版社，1991：8.

[9]耿國帥. 因子分析在地球化學數(shù)據(jù)處理中的應用[J]. 地質(zhì)與勘探，2014，50（S1）：1 365-1 373.

[10]安徽省地質(zhì)調(diào)查院. 1∶250 000宣城市幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].合肥：安徽省地質(zhì)調(diào)查院，2005.

[11]謝學錦，任天祥，奚小環(huán)，等.中國區(qū)域化探全國掃面計劃卅年[J]. 地球?qū)W報，2009，30（6）：700-716.

[12]羌塘高原典型礦區(qū)水系沉積物地球化學特征與區(qū)域化探掃面方法[J]. 地球?qū)W報，2015，36（3）：367-376.

[13]趙鵬大.礦床統(tǒng)計預測[M]. 北京：地質(zhì)出版社，1983：5.

[14]田躍斌，張濤，楊青云. R型因子分析在水系沉積物測量地球化學分區(qū)中的應用—以浙西北地區(qū)為例[J]. 黃金科學技術，2013，21（3）：48-54.

（責任編輯：李麗范君）