湯金來(lái) 胡睿鑫 趙寬

（1.安徽省地質(zhì)調(diào)查院（安徽省地質(zhì)科學(xué)研究所），安徽合肥 230001；2.安慶師范大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，安徽安慶 246133）

在多種地質(zhì)-地球化學(xué)作用下，元素出現(xiàn)長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)、演變，從而產(chǎn)生地球化學(xué)分布的結(jié)果，在不同的地質(zhì)-地球化學(xué)作用下，各元素具有不同的化學(xué)性質(zhì)，其行為和特性也不盡相同，但卻都受到環(huán)境的制約，這使元素地化具有各自的特征，從而使該區(qū)域的地質(zhì)信息可以被不同的元素地球化學(xué)特征客觀的反映出來(lái)[1-3]。

為研究岳西-源潭鋪地區(qū)的水系沉積物元素地球化學(xué)特征及其分布規(guī)律，本文利用研究區(qū)已完成的1:5 萬(wàn)水系沉積物測(cè)量的16 種元素6068 件樣本分析數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行了元素含量的地球化學(xué)參數(shù)特征、元素及元素組合特征方面的研究。從而為該區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)科學(xué)研究提供了豐富的地球化學(xué)信息，為礦產(chǎn)普查工作起到“導(dǎo)盲犬”的作用[4-7]。

1 元素地球化學(xué)參數(shù)特征

本文系統(tǒng)地統(tǒng)計(jì)了全區(qū)元素地球化學(xué)參數(shù)。根據(jù)元素含量的背景值及變異系數(shù)等參數(shù)特征，探討和闡述元素富集分散（或貧乏）及變化特征。

1.1 元素富集分散及變化特征

（1）水系沉積物中元素背景值

測(cè)區(qū)中共有6068件可供研究分析的水系沉積物分析樣本，通過算術(shù)迭代的方法將樣品分析值進(jìn)行剔除，從而求得測(cè)區(qū)各元素背景值。樣本的元素地球化學(xué)參數(shù)見表1[8]。

表1 測(cè)區(qū)水系沉積物元素地球化學(xué)參數(shù)

表2 元素分異特征劃分標(biāo)準(zhǔn)

表3 相關(guān)系數(shù)（r）等級(jí)劃分

①區(qū)內(nèi)1:5 萬(wàn)水系沉積物中主要成礦元素的背景值為：Au 0.84×10-9、Ag 0.05×10-6、Cu 22.77×10-6、Pb 28.28×10-6、Zn 93.57×10-6、W 1.04×10-6、Bi 0.27×10-6、Mo 0.81×10-6、Nb 21.25×10-6。

②與1:20 萬(wàn)大別山區(qū)水系沉積物背景值相比，Zn、Mo、Sb、Bi、Hg、Nb 和Th 表現(xiàn)為富集特征，其中Bi元素區(qū)域濃集系數(shù)（RCC1）為1.51，介于1.5～2.0 之間；Au、Cu、Pb、W、Co、Ti 和V 呈現(xiàn)基本相當(dāng)?shù)奶卣鳎回毞Γ≧CC1＜0.8）的元素為Ag和As。

1.2 水系沉積物中元素富集分散及分異特征

用測(cè)區(qū)內(nèi)水系沉積物全體數(shù)據(jù)（N=6068）參加計(jì)算的平均值作除數(shù)，其標(biāo)準(zhǔn)離差作被除數(shù)，得出變異系數(shù)（CV），并直接使用比值。該系數(shù)可以表示測(cè)區(qū)水系沉積物不同含量變化的特性，進(jìn)一步借由該變異系數(shù)作為綜合特征數(shù)分析水系沉積物的集中位置以及分散程度。該系數(shù)可以反映地化各種元素含量的高低，概括了元素分布異常的綜合信息。表1中列出了在測(cè)區(qū)內(nèi)水系沉積物中地球化學(xué)元素的變異系數(shù)。表2在不同變異系數(shù)的范圍內(nèi)，將其分為五個(gè)變異等級(jí)用來(lái)反應(yīng)各類化學(xué)元素的分布情況，研究地質(zhì)單元或測(cè)試區(qū)域中元素的分異特性。

六種元素的變異系數(shù)（CV）介于0.2～0.5 之間。從圖1中可以看出，測(cè)試區(qū)內(nèi)水體沉積物樣本的十六種相關(guān)元素，僅包含三種元素呈現(xiàn)出從分異到強(qiáng)分異分布，Au 元素為強(qiáng)分異分布，Mo 和Bi 為分布型分異。其余元素為均勻至弱分異分布，弱分異型分布的元素有七種，分別為W、Th、As、Co、Hg、Cu、Sb，不均勻分布為Nb、V、Ag、Ti、Pb、Zn六種元素（見表2）。

圖1 全區(qū)水系沉積物中各元素變異系數(shù)（CV）排序圖

因此，該區(qū)水系沉積物中Au、Mo、Bi 等元素分布情況以及分配呈現(xiàn)出離散性高，分布極不均勻，強(qiáng)分異性，易遷移形成強(qiáng)異常，為成礦元素或伴生元素，具有重要的找礦價(jià)值[9]。

2 元素的組合特征

2.1 元素相關(guān)性特征

為研究區(qū)內(nèi)元素間的相關(guān)性，本次運(yùn)用GeoIPASV3.2 軟件對(duì)全區(qū)Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo 等16種元素進(jìn)行了雙變量相關(guān)分析，即根據(jù)樣本數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)系數(shù)（r）來(lái)進(jìn)行相關(guān)分析。相關(guān)系數(shù)是衡量變量（或元素）之間相關(guān)程度的一個(gè)量值，相關(guān)系數(shù)等級(jí)劃分情況見表3。區(qū)內(nèi)元素間相關(guān)系數(shù)列于表4中，可以看出區(qū)內(nèi)Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo 等16 種元素間的相關(guān)性存在以下特征。

（1）區(qū)內(nèi)水系沉積物中Co 與V 呈高度相關(guān)；Cu與Zn、Co、V、Ti，Pb與Th、Sb，Zn與Co、Ti、V，As與Sb，Nb與Th等均呈現(xiàn)出中度相關(guān)關(guān)系。

（2）區(qū)內(nèi)水系沉積物中Au與Bi，Ag與Pb、W、Sb、Bi，Pb 與As、Nb；W 與Bi；Sb 與Hg；Ti 與Nb 等均呈低度相關(guān)。

（3）區(qū)內(nèi)水系沉積物中Au、Mo、Hg等元素與其他元素間相關(guān)程度極弱，多呈現(xiàn)非線性相關(guān)，僅有Hg與Sb；Au與Bi等呈低度相關(guān)。

綜上所述，區(qū)內(nèi)水系沉積物中元素間相關(guān)系數(shù)大于（或等于）0.5（r≥0.5），呈中度——高度相關(guān)的元素為Cu、Zn、Co、Ti、V、As、Sb、Nb、Th 等（表4），且Co 與V呈高度相關(guān)；Au只與Bi、Ag低度相關(guān)，反應(yīng)Au地球化學(xué)特征的獨(dú)特性；Ag 與其他元素的相關(guān)程度雖未達(dá)到中度相關(guān)，但與Pb、W、As、Sb、Bi、Au多元素呈低度相關(guān)，亦反映出與區(qū)內(nèi)多元素間存在著一定的線性相關(guān)關(guān)系。

表4 測(cè)區(qū)元素（變量）相關(guān)系數(shù)

2.2 元素組合特征

對(duì)于元素地球化學(xué)特征來(lái)說(shuō)，元素組合特征是一個(gè)關(guān)鍵的組成部分，其中探究元素與元素之間相互組合的地質(zhì)意義是目前地球化學(xué)體系中解決巖石礦物，地質(zhì)構(gòu)造以及成礦、尋找礦藏等問題的關(guān)鍵的基礎(chǔ)之一。目前探究地球化學(xué)體系中的元素之間相互組合的最優(yōu)手段為因子分析方法，這種方法既可以根據(jù)元素的內(nèi)部關(guān)系對(duì)元素之間相互組合方式進(jìn)行分類，又可以為元素之間相互組合的地質(zhì)意義提出可供參考的相關(guān)信息[10]。

利用SPSS 對(duì)需要測(cè)試區(qū)域的16 種相關(guān)元素?cái)?shù)據(jù)實(shí)行了KMO 測(cè)試，得出的KMO 檢測(cè)值是0.725，根據(jù)結(jié)果可以得出數(shù)據(jù)合理可以利用因子分析法[11]。依據(jù)因子分析法當(dāng)中的主因子解，以特征值高于1為基本準(zhǔn)則來(lái)進(jìn)行因子的提取，其中，表5 所展示的是總共提取出來(lái)的主因子。把擁有差異較小的因子荷載的相關(guān)變量作用于同一個(gè)因子是進(jìn)行因子分析的關(guān)鍵目的，將測(cè)試區(qū)域的水系之中的沉積物中包含的16 種相關(guān)元素概括為5 個(gè)因子，其中，每一類元素相互組合被一個(gè)因子所表示。利用每一個(gè)因子所得到的分?jǐn)?shù)地化圖和測(cè)試區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件以及礦產(chǎn)互映分析，給出了各個(gè)因子地化解釋（表6）。

表5 測(cè)區(qū)R型因子分析正交旋轉(zhuǎn)因子載荷矩陣

（1）公共因子F1 中具有主要載荷（aij≥0.5）的元素有Cu、Zn、Co、Ti、V，其方差貢獻(xiàn)率為23.04%。因子F1 代表的信息較為豐富，地質(zhì)地球化學(xué)意義也十分重要。在戈氏（戈?duì)柕滤姑芴?，V.M.Goldschmidt）分類中，Cu、Zn 屬于親銅（硫）元素，Co、Ti、V 屬于親鐵元素，也有明顯的親銅性。Co、V 為該因子主要信息貢獻(xiàn)之一的元素，結(jié)合地質(zhì)背景分析，高背景主要與中基性巖的分布有關(guān)。因此，認(rèn)為因子F1 主要與含Co、V 百分比較高的中基性巖有較大的聯(lián)系，其中信息主要反映的部分為中基性巖，對(duì)于成礦所提供的作用不大。

（2）公共因子F2 中具有主要載荷（aij≥0.5）的元素為Pb、Nb、Th，單個(gè)因子引起的變異占總變異的比例為13.5%，是在區(qū)內(nèi)居于第二位置的因子。Nb 是元素中具有稀有性，Th 是具有放射性的元素，Pb 是一種親硫的元素。元素之間結(jié)合主要反映的是與區(qū)內(nèi)花崗巖關(guān)聯(lián)性很大的組合，反應(yīng)鈮礦化和具有放射性質(zhì)元素礦化信息。

（3）公共因子F3 中具有主要載荷（aij≥0.5）的元素為As、Sb、Hg，次要載荷（0.3≤aij＜0.5）的元素有Ag、Pb。其方差貢獻(xiàn)率為13.18%，同樣也作為區(qū)內(nèi)起關(guān)鍵作用的因子。F3主要反應(yīng)的是成礦指示元素組合，其中，As、Sb是低溫半金屬兩性元素，既可形成陽(yáng)離子，又可與氧及硒、碲形成絡(luò)陰離子，然后與其他親銅元素形成硫化物礦物，因此它們被用作重礦化劑。As 與Sb 有相似地化行為和強(qiáng)遷移能力。它們是前暈元素的組合，是成礦指示元素。

（4）公共因子F4 中具有主要載荷（aij≥0.5）的元素為Au、Ag、Bi，無(wú)次要載荷（0.3≤aij＜0.5）的元素，公共因子對(duì)實(shí)測(cè)變量的貢獻(xiàn)為10.5%，這也是區(qū)內(nèi)的一個(gè)重要因素。在戈氏分類中，Au 為鐵親和元素，Ag 為銅親和元素，Ag 和Bi 傾向于形成硫化物。這種元素組合主要反映了親鐵銅（硫）元素的組合。同時(shí)說(shuō)明測(cè)區(qū)Au 的富集極可能是在溫度較高的環(huán)境下進(jìn)行的。所以因子F4 主要反映金、鉍多金屬礦化信息。

（5）公共因子F5 中存在主要載荷（aij≥0.5）的元素為W、Mo，次要載荷（0.3≤aij＜0.5）的元素有Bi，公共因子對(duì)實(shí)測(cè)變量的貢獻(xiàn)為9.11%。戈氏分類中，W為親石元素，有強(qiáng)親氧性，它幾乎不形成硫化物，在改造型花崗巖中含量高，與鎢礦化關(guān)系密切；W、Bi屬親銅元素，Bi 也是兩性元素，既可形成陽(yáng)離子，又可與O 及Se、Te 形成絡(luò)陰離子。W、Mo 為該因子主要信息貢獻(xiàn)元素，與因子F4 類似，F(xiàn)5 因子主要反映了該區(qū)中高溫元素和改造花崗巖的成礦信息及其相關(guān)的鎢鉬成礦信息。

此外，由表5、表6可以看出，區(qū)內(nèi)所包含的16個(gè)元素所持有的因子載荷到達(dá)主要的載荷量值，而到達(dá)次要載荷量值的元素少，僅包含Ag、Pb 以及Bi，表明該區(qū)域元素組合良好。各個(gè)組合均可表示出的地質(zhì)意義都較顯著，能夠?qū)⒌刭|(zhì)信息以及成礦情況及時(shí)反映。

根據(jù)調(diào)查區(qū)域的河流沉積物測(cè)量進(jìn)行因子分析，本區(qū)的16 種元素劃分為四種元素組合：（1）Cu-Zn-Co-Ti-V：與中基性侵入巖相關(guān)元素組合。（2）Au-Ag-W-Mo-Bi：與中高溫?zé)嵋夯顒?dòng)相關(guān)元素組合。（3）Pb-Nb-Th：稀有元素和放射元素組合，與中生代酸性侵入單元有關(guān)。（4）As-Sb-Hg：與低溫?zé)嵋夯顒?dòng)相關(guān)的成礦指示元素組合。

3 結(jié)論

根據(jù)對(duì)區(qū)內(nèi)16種相關(guān)的元素地化含量特點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)及其分析可以得出Au、Mo、Bi 等相關(guān)的元素在研究區(qū)域河流沉積物中的分布呈現(xiàn)出非常不均勻的情況，并且具有較高的分散性，強(qiáng)分異性。易遷移形成強(qiáng)異常，是成礦元素或伴生元素，對(duì)于找礦來(lái)說(shuō)起到一個(gè)關(guān)鍵的作用。

綜合對(duì)研究區(qū)元素間的雙變量相關(guān)分析、R型因子分析和研究區(qū)地質(zhì)條件，得出四種元素間的組合類型：（1）Cu-Zn-Co-Ti-V：與中基性侵入巖相關(guān)元素組合。（2）Au-Ag-W-Mo-Bi：與中高溫?zé)嵋夯顒?dòng)相關(guān)元素組合。（3）Pb-Nb-Th：稀有元素和放射元素組合，與中生代酸性侵入單元有關(guān)。（4）As-Sb-Hg：與低溫?zé)嵋夯顒?dòng)相關(guān)的成礦指示元素組合。