摘要：為準確劃分膠東地區(qū)萬第—留格莊一帶1∶5萬水系沉積物測量元素共生組合類型和圈定元素異常，利用R型因子分析和聚類分析，將研究區(qū)13種元素劃分為5種組合類型：Au、AgSn、Hg、CuNiAsSb、BiWMoPbZn。結果表明，因子分析和聚類分析結果對應較好，有效的確定了研究區(qū)元素共生組合類型，為組合異常圈定提供了精準依據。通過對組合異常的查證，組合異常與地質礦產特征對應較好，在區(qū)內新發(fā)現銅礦（化）點3處、鉛鋅礦點1處，為下一步礦產勘查工作指明了方向。

關鍵詞：水系沉積物；因子分析；聚類分析；元素組合；膠東地區(qū)

中圖分類號：X142""" 文獻標識碼：A""" doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2025.02.002

0 引言

地球化學勘查自20世紀30年代誕生以來一直是基本的地質礦產勘查方法之一，其中水系沉積物測量技術是一門較為成熟的理論，并有效運用到找礦工作中^［15］。同時，化探找礦是一種經濟、有效、廣泛應用的方法技術，并取得了豐富的找礦成果^［6］。本次開展的膠東半島西南部萬第、朱吳、乳山寨、行村、海陽縣、留格莊六幅1∶5萬水系沉積物測量工作是1∶20萬區(qū)域化探工作的補充細化，通過R型因子分析和聚類分析方法，研究元素的共生組合類型，為戰(zhàn)略性找礦部署及成礦規(guī)律研究提供基礎依據。

1 地質背景概況

研究區(qū)位于膠東半島西南部，隸屬于膠遼隆起和膠南威海隆起兩個二級大地構造單元（圖1）。地層時代主要為白堊紀、滹沱紀及第四紀。滹沱紀地層出露野頭組和陡崖組，主要為一套變質巖系；白堊紀地層出露王氏群、青山群、萊陽群，巖性主要為頁巖、砂巖、礫巖等一套沉積巖系。區(qū)內巖漿巖發(fā)育，主要為早白堊世嶗山序列、偉德山序列和南華紀榮成序列，巖性為一套酸性花崗巖類。區(qū)內斷裂構造極其發(fā)育，主要以NE向、NNE向為主，NE向的桃村斷裂、郭城斷裂、朱吳斷裂、海陽斷裂是區(qū)內最主要的脆性斷裂構造形跡。區(qū)內成礦信息豐富，目前已發(fā)現各種礦床、礦點、礦化點46處，礦種涉及金、銅、鐵、鉛、鋅等。區(qū)內金礦僅有小型金礦床1處，其余均為礦（化）點，區(qū)域上蓬家夼金礦位于研究區(qū)北部約18 km，郭城斷裂與海陽斷裂之間北延區(qū)域。

2 數據處理及樣品分析

2.1 樣品采集

研究區(qū)屬于沿海濕潤半濕潤中低山丘陵景觀區(qū)，兼具海洋（沿海）和大陸（內陸）性氣候，溫暖濕潤、降水集中，該景觀區(qū)水系較發(fā)育，水系碎屑沉積物較為豐富，適宜開展水系沉積物測量工作?；饺硬捎?∶5萬網度+GPS領航，輔以航跡監(jiān)控。經采樣試驗與20萬化探粒級綜合分析，本次工作水系沉積物測量采樣粒級為60目，采樣密度4.52個點/km2，共采集水系沉積物樣品8 896件。樣品分析Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sn、Sb、Mo、Hg、Ni、As、Bi、W 13種元素（表1），選用國家一級標準物質12個水系沉積物標準樣品，用被選定分析方法對每一個標準物質進行12次分析，并分別計算每個樣品平均值與標準值之間對數偏差，合格率為100%。樣品加工及分析測試由山東省第四地質礦產勘查院實驗室完成。

2.2 數據處理方法

采用GeoIPAS V4.5和SPSS 22.0對數據進行R型因子分析和聚類分析。

2.2.1 R型因子分析

（1）R型因子分析的前提條件

R型因子分析實際上是一種降維分析，降維后使樣本具有更明確的意義^［78］。因此因子分析的主要任務之一是對原有變量進行濃縮，即將工作區(qū)13個分析元素中的信息重疊部分進行提取并綜合成因子，進而達到減少變量個數的目的，因此要求原有變量之間應存在較強的相關關系，否則，如果原有變量之間相互獨立，不存在信息重疊，也就無法從中綜合出能夠反映某些變量共同特性的幾個較少的公共因子。本文利用巴特利特球度檢驗和KMO檢驗對所選數據進行相關關系檢驗，概率P小于給定的顯著性水平a時，認為原有變量適合做因子分析；KMO值越接近于1，意味著變量間的相關性越強^［9］。工作區(qū)KMO值為0.832，概率P值為0，適合做R型因子分析。

（2）R型因子分析的意義和方法

R型因子分析的主要目的是從多元數據中提取少量的共性因子，并用以描述整體信息。通過共性因子可以確定元素與成巖成礦的共生關系，并可利用因子得分揭示元素組合與地質體的關系。R型因子分析是研究元素共生組合的有效手段和方法^［1013］，其中每一個因子所包含的主要元素，不僅僅表示它們的一種組合關系，而且反映了一種內在的成因聯系^［14］。R型因子分析的步驟包括確定因子載荷、進行因子旋轉和計算因子得分，其中初始因子載荷矩陣不是唯一的，因子的意義往往是模糊的。因此，初始荷載矩陣需要旋轉才能得到更實用的公共因子^［15］。

2.2.2 R型聚類分析

聚類分析可提供數量化的衡量元素或樣品相似程度的指標，利用這些指標可以將元素或樣品劃分為不同的類別，從而揭示元素或樣品之間本質上的聯系，分析元素的共生組合和對巖體異常等的分類評價。聚類分析一般分為2種：R型聚類分析（對元素分類）和Ｑ型聚類分析（對樣品分類）^［1618］，本文采用R型聚類分析。

3 結果及討論

研究元素組合特征，通常使用相關分析方法、聚類分析方法和因子分析方法^［1921］，本文采用R型因子分析和聚類分析對區(qū)內的元素組合進行研究。

3.1 R型因子分析

采用R型因子分析對研究區(qū)13種元素（變量）進行降維分析，提取有代表性的公共因子^［22］，根據因子載荷矩陣中所反映的不同元素組合來確定各元素的親疏關系，進而指導劃分元素共生組合類型。根據因子分析結果求得特征根和累積百分比（表2），前8個特征根代表的累計方差占總方差的78.82%，因此視這8個因子為主要因子，并將其初始因子作“方差最大”正交旋轉（表3），得到旋轉后因子模型^［23］，以因子載荷絕對值γ＞0.4的元素為該因子主要載荷元素，得出因子結構式（表4）。

F1因子：PbZn組合，為研究區(qū)的主要礦化因子，說明區(qū)內存在較強的熱液成礦作用，異常檢查工作中發(fā)現了多處Pb、Zn礦（化）體，從以往該區(qū)及外圍發(fā)現的礦體特征來看，這些礦（化）體基本都屬于巖漿熱液成因類型。

F2因子：SbAs組合，為金成礦的指示元素。

F3因子：CuNi組合，是該地區(qū)主要礦化因子，礦化元素主要為Cu，調查區(qū)西部該因子的異常主要是青山群八畝地組中基性火山巖的反應。

F4、F7因子：BiWMo組合，主要是廣布區(qū)內的中酸性巖漿作用的反應，當然也不排除元素局部富集成礦的可能性。比如鉬在區(qū)內圈定多處較好的異常，富集成礦可能性較大。

F5因子：SnAg組合，主要反映了銀礦化。

F6因子：是區(qū)內最重要的礦化因子，因子載荷只有Au元素，也顯示了本區(qū)金成礦具有較大的獨立性。

F8因子：因子載荷元素為Hg，根據該因子異常的分布特征，該元素異常主要為青山群八畝地組的中基性火山巖引起。

3.2 R型聚類分析

根據R型聚類分析（圖2），在γ=0.387的相似水平上，可分為5大聚類。

Ⅰ簇Au與其他元素呈弱相關，因子分析中Au也成為獨立因子F6，說明該地區(qū)金成礦具有較大的獨立性。

Ⅱ簇Ag、Sn組合，反應銀礦化，對應F5因子。Sn元素作為Ag的指示元素出現。

Ⅲ簇Hg元素獨立性較強，對應因子F8。根據Hg元素異常的分布特征，推斷Hg元素異常主要與青山群八畝地組的中基性火山巖有關。

Ⅳ簇Cu、Ni、As、Sb組合，對應因子F2和F4，主要反映銅礦化，As、Sb為其伴生元素，區(qū)內已發(fā)現多處銅礦床（點）。另外，研究區(qū)西部的Cu、Ni元素組合異常主要是青山群八畝地組的中基性火山巖的反應。

Ⅴ簇Bi、W、Mo、Pb、Zn組合，對應因子F1、F4和F7。W、Mo、Bi主要反映了高溫熱液礦化或中酸性巖漿活動。Pb、Zn主要反映了鉛、鋅礦化，區(qū)內已發(fā)現多處Pb、Zn礦（化）點，局部Pb、Zn綜合異常伴有較強的W、Mo異常顯示，與Ⅴ簇元素組合相一致。

3.3 元素組合特征及找礦指示

根據因子分析和聚類分析，筆者用樣品分析數據，繪制了BiWPbZnMo組合異常圖（圖3），結果顯示，異常明顯，元素套合程度高，有效的圈定了組合異常，為綜合異常圈定和異常查證工作指明了方向，這也充分證明了R型因子分析和聚類分析對劃分元素共生組合類型的有效性。通過對組合異常的查證，異常區(qū)內存在前期發(fā)現的金、銅、鐵等礦（床）點多處，同時在區(qū)內新發(fā)現銅礦（化）點3處（圖3中編號為4、22、30）、鉛鋅礦點1處（圖3中編號為46）。通過將圈定的14個組合異常與地質礦產特征進行對比（表5），按照與地質礦產特征的符合程度分為良好、一般、較差3個級別，其中12個異常為良好，2個異常為一般，沒有較差級別，說明本次圈定的組合異常對本區(qū)的礦產勘查工作起到較好的指導作用。

表5 BiWPbZnMo組合異常地質礦產情況一覽表組合異常編號地質礦產概況與地質礦產條件的符合程度AS1異常區(qū)內主要出露早白堊世萊陽群地層，斷裂構造發(fā)育，發(fā)現13號銅礦點良好AS2異常區(qū)內主要出露早白堊世青山群和萊陽群地層，斷裂構造發(fā)育，未見礦化一般AS3異常區(qū)內主要出露早白堊世萊陽群地層，斷裂構造發(fā)育，發(fā)現3號、5號、6號、7號鐵礦點（床）及4號銅礦點良好AS4、AS5、AS6 異常區(qū)內均為早白堊世偉德山序列花崗巖，推斷W、Mo、Bi元素異常為酸性花崗巖的反映，不排除Pb、Zn元素局部成礦的可能性良好AS7 異常區(qū)內均為早白堊世偉德山序列花崗巖，推斷W、Mo、Bi元素異常為酸性花崗巖的反映。區(qū)內已發(fā)現37號硫鐵礦點，36號、38號銅礦點，銅礦點內伴生的鉛鋅礦化，為引起Pb、Zn元素異常的主要原因。區(qū)內找礦前景較好良好AS8 異常區(qū)內主要出露早白堊世偉德山序列花崗巖，推斷W、Mo、Bi元素異常為酸性花崗巖的反映。區(qū)內已發(fā)現18號鉛鋅礦點，顯示區(qū)內較好的鉛鋅找礦潛力良好AS9 異常區(qū)內均為早白堊世偉德山序列花崗巖，推斷W、Mo、Bi元素異常為酸性花崗巖的反映。區(qū)內已發(fā)現33號銅礦點，32號、35號銅礦點均位于異常邊緣之外，銅礦點內伴生的鉛鋅礦化為引起Pb、Zn元素異常的主要原因。區(qū)內找礦前景較好良好AS10 異常區(qū)內主要出露早白堊世萊陽群地層，斷裂構造極其發(fā)育。區(qū)內已發(fā)現1處鉛鋅礦點（25號）、4處銅礦點（22號、27號、30號、31號），1處小型銅礦床（29號）、2處金礦點（24號、28號）、2處硫鐵礦點（23號、26號），礦床（點）為引起元素異常的主要原因。區(qū)內找礦前景較好良好AS11 異常區(qū)內主要出露早白堊世偉德山序列和早白堊世萊陽群地層，斷裂構造發(fā)育，推斷W、Mo、Bi元素異常為酸性花崗巖的反映。區(qū)內已發(fā)現20號鉛礦點，為引起Pb、Zn元素異常的原因。區(qū)內找礦前景較好良好AS12 異常區(qū)內主要出露早白堊世萊陽群地層，斷裂構造發(fā)育，區(qū)內已發(fā)現43號、46號鉛礦（床）點，為引起Pb、Zn元素異常的原因。區(qū)內找礦前景較好良好AS13 異常區(qū)內主要出露早白堊世偉德山序列和早白堊世萊陽群地層，斷裂構造發(fā)育，推斷W、Mo、Bi元素異常為酸性花崗巖的反映。區(qū)內未發(fā)現礦化蝕變現象一般AS14 異常區(qū)內主要出露早白堊世偉德山序列和早白堊世萊陽群地層，斷裂構造較發(fā)育，推斷W、Mo、Bi元素異常為酸性花崗巖的反映。區(qū)內發(fā)現39號銅礦點，40號鉛礦點在其東南邊緣之外。區(qū)內找礦前景良好良好

4 結論

（1）由R型因子分析和聚類分析得知，研究區(qū)13種元素可劃分為5種組合類型：Au、AgSn、Hg、CuNiAsSb、BiWMoPbZn，有效指明了區(qū)內的主要找礦礦種為Au、Cu、Pb、Zn。

（2）因子分析和聚類分析是劃分元素共生組合的有效方法，二者可共同使用，互相對比，增強劃分元素組合類型的準確性和劃分元素異常的準確性。

（3）因子分析和聚類分析結果對應較好，有效的確定了研究區(qū)元素共生組合類型，為組合異常圈定提供了依據。通過將圈定的14個組合異常與地質礦產特征進行對比，本次圈定的組合異常對本區(qū)的礦產勘查工作起到有效的指導作用。

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Application of R Type Factor Analysis and Cluster Analysis in Determining Element Combination

——Taking the Measurement of Stream Sediment with the Scale of 1∶50000 in Wandi—Liugezhuang Area as an Example

WEI Yintao，HE Qifen

（Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute， Shandong Engineering Research Center of Underground Resources and Environment High Precision Detection， Shandong Provincial Engineering Research Center for Geological Prospecting， Shandong Ji'nan 250013， China）

Abstract：In order to accurately classify the element association types and delineate the element anomalies in stream sediment measurements with the scale of 1∶50000 in Wanti—Liugezhuang area in Jiaodong area， by using R type factor analysis and cluster analysis， 13 elements in the study area can be divided into 5 combination types， they are Au， AgSn， Hg， CuNiAsSb and BiWMoPbZn. It is showed that the results of factor analysis and cluster analysis can correspond well. The type of element symbiosis association in the study area can be determined effectively. It will provide an accurate basis for the delineation of combinational anomalies. Through verification， the combination of anomalies corresponds well with geological and mineralogical characteristics. 3 new copper mineralization points and 1 lead zinc deposit points have been found. It will point out the direction for next exploration work.

Key words：Stream sediments；factor analysis；cluster analysis；element combination; Jiaodong area

基金項目：山東省省級地質勘查項目，山東省膠東半島西南部萬第等六幅1∶5萬水系沉積物測量，編號：魯勘字〔2012〕43號

作者簡介：魏印濤（1985—），男，河北清河人，高級工程師，主要從事地質礦產工作；Email：wtywyt2009@163.com

*通信作者：何其芬（1986—），女，貴州銅仁人，高級工程師，主要從事化探及地質勘查工作；Email：592485890@qq.com

引文格式：魏印濤，何其芬.R型因子分析和聚類分析在確定元素組合中的應用——以萬第—留格莊一帶1∶5萬水系沉積物測量為例［J］.山東國土資源，2025，41（2）：713. WEI Yintao， HE Qifen. Application of R Type Factor Analysis and Cluster Analysis in Determining Element Combination——Taking the Measurement of Stream Sediment with the Scale of 1∶50000 in Wandi—Liugezhuang Area as an Example ［J］.Shandong Land and Resources，2025，41（2）：713.