小波勒山地區1∶5萬地球化學數據處理與異常評價

王小敏, 張曉軍, 華 杉, 張翰夫, 羅 華

(1.中國地質大學(武漢)資源學院,武漢 430074;

2.國土資源部資源定量評價與信息工程重點實驗室,武漢 430074)

小波勒山地區1∶5萬地球化學數據處理與異常評價

王小敏1,2, 張曉軍1, 華 杉1, 張翰夫1, 羅 華1

(1.中國地質大學(武漢)資源學院,武漢 430074;

2.國土資源部資源定量評價與信息工程重點實驗室,武漢 430074)

以小波勒山地區1∶5萬水系沉積物數據為對象,利用相關分析和R型聚類分析確定研究區成礦元素組合為Pb-Ag-Zn-Cu-Bi(鉛多金屬成礦組合)和Mo-W-Sn(鉬多金屬成礦組合),以線性方法構置組合變量F1(Pb-Ag-Zn-Cu-Bi)、F2(Mo-W-Sn),組合變量中的各元素權重根據該元素對主成礦元素的相關性強度來確定;運用趨勢面分析方法圈定研究區兩個組合變量的異常圖。結果顯示,根據組合變量所圈定的綜合異常與研究區已知礦化地段重合性很強。結合成礦地質條件對所圈定異常進行評價,確定出具Ⅰ級找礦潛力異常區3個,Ⅱ級、Ⅲ級找礦潛力異常區各2個,為研究區下一步找礦方向的確定提供了科學的依據。

地球化學異常評價 趨勢面 組合變量 小波勒山地區

Wang Xiao-m in,Zhang Xiao-jun,Hua Shan,Zhang Han-fu,Luo Hua.Geochem ical data(1/ 50000)processing and anomaly evaluation for the Small PolM ounta in region[J].Geology and Exploration,2010,46(4):0681-0686.

我國的區域化探工作始于1954年,隨著不同比例尺區域化探數據大量的積累,相應不同的地球化學數據處理方法應運而生(吳錫生等,1994;趙元藝等,1995;陳明等,1999;王瑞廷等,2005;李文昌等, 2006;陳志軍等,2009)。對于以找礦為目的的區域地球化學數據處理來說,其工作的核心是發現異常并對其進行篩選和評價,如何合理區分背景與異常則成為其關鍵。傳統方法是建立在對數據進行概率分布研究的基礎上,求出服從正態分布的母體為背景(韓東昱等,2004;蔣敬業等,2006;楊大歡等, 2009),由背景母體的均值加上K倍標準方差來確定異常下限。這種方法忽略了由于區域因素的影響而使工作區背景值呈現一定規律變化的事實,常常會造成可能是礦致異常的弱小異常被掩蓋而造成信息損失(史長義,1999;朱華平,2003)。趨勢面分析方法則充分考慮到這種區域背景的規律性變化。該方法把地殼中元素的含量值分成反映規律性變化的區域背景部分,反映局部性變化的局部異常和偶然變化三部分(趙鵬大,2004;王曉燕等,2007;李隨民等,2007),并根據元素含量的空間分布特征,求出趨勢值,擬合趨勢面,用趨勢面作為區域背景來表現元素含量的區域規律性變化(圖1),從而避免統一背景值所圈異常造成的信息損失。

本文選取小波勒山地區1∶5萬水系沉積物數據,根據聚類分析和元素相關系數矩陣求出成礦元素組合,利用趨勢面分析確定區域組合異常背景場,并進行組合異常圈定。最后結合區域成礦地質條件,評價異常區找礦潛力,為確定研究區下一步找礦工作方向提供科學依據。

1 研究區概論

研究區大地構造位置位于薩彥-額爾古納地槽褶皺區、天山-興安地槽褶皺區及上黑龍江冒地槽褶皺帶的結合部位,屬大興安嶺Mo、Pb等多金屬成礦帶有利成礦部位,總體地質工作程度不高。

區內出露地層主要為新元古代-下寒武世倭勒根巖群大網子組變質巖,晚侏羅世塔木蘭溝組、白堊紀光華組和甘河組火山巖。巖漿巖分布廣泛,其中火山巖占研究區總面積的43.7%左右,主要分布在研究區西部和東南部地區,為晚侏羅世安山巖及早白堊世火山熔巖和火山碎屑巖;侵入巖占研究區總面積的41.16%左右,主要分布在研究區中東部和西南部地區,為晚三疊世中粗粒二長花崗巖,晚侏羅世中粒花崗閃長巖、粗中粒正長花崗巖,早白堊世中細粒、細粒二長花崗巖,以及燕山晚期侵入的淺成花崗斑巖。

圖1 不同方法劃分異常的對比示意圖(據蔣敬業等,2006改編)Fig.1 Comparison of anomaly division in using differentmethods(M odified from Jianget al.,2006)

區內構造以線性斷裂構造為主。主要有北東(NE)向、北北東(NNE)向、東西(EW)向和南北(SN)向幾組斷裂以及一些規模相對較小的上述主干構造的配套斷裂。褶皺構造不發育(圖2)。

圖2 研究區地質簡圖Fig.2 S implified geologicalmap of the study area

研究區總面積約640km2,共采集水系沉積物樣品2635件,采樣點都分布于一級或二級水系的上游河段上,少數分布在三級水系中,控制了區內1級、2級水系95%以上的匯水盆地,樣品以淤泥、粉沙為主,平均采樣密度4個/km2,樣品分析測試嚴格按照DZ/T0011-91DZ0130-2006規范中有關1∶5萬地球化學普查樣品分析方法與質量監控要求執行。

2 數據預處理及異常下限的確定方法

2.1 數據預處理

化探數據中個別特高值會嚴重影響趨勢面的形態,使生成的趨勢面不能客觀地代表背景,從而影響異常的凸現(李方林等,1999)。因此,在利用數據進行趨勢面的擬合之前必須對數據進行預處理,去掉特高值部分。本文采用低值累積概率為95%處的分位值作為特高值的下限值,特高值部分全由下限值代替。用經過預處理以后的元素含量數據擬合趨勢面。

2.2 異常下限的確定

趨勢面分析方法認為化探數據包含著與空間地理坐標(x,y)相關的3部分信息:一是反映總體規律性變化的部分,由區域構造、區域巖相、區域成礦規律因素等大區域因素所決定;二是反映局部性變化的局部異常,由局部性因素決定;最后一部分反映隨機性變化,它是由各種隨機因素造成的剩余。這就將化探值分解為3部分(圖1):

其中:Zi為觀測值,Ti為反映總體規律性變化的趨勢值(即區域背景),Ni為局部異常值,ei為隨機分量。

剩余值(即殘差)是某一位置上原始觀測值與經過該點的趨勢值之差,如剩余值為正,說明剩余值為高于趨勢的部分;如剩余值為負,說明剩余值為低于趨勢的部分。正殘差下限L(+)和負殘差上限L(-)分別采用正殘差平均值和負殘差的平均值代替(趙鵬大,2004)。各觀察點的殘差與L相比,若正殘差小于L(+)或者負殘差值大于L(-),認為殘差部分主要是隨機誤差引起;若正殘差大于L (+)或者負殘差值小于L(-)認為殘差部分主要是局部性變化引起(王曉燕等,2007)。在地質找礦中,高于趨勢部分的剩余意義較大,為元素富集區域,實際工作中常用正剩余值圈定異常。故異常下

限的確定采用正剩余平均值來代替,如公式(1)所示:

3 成礦元素組合及綜合異常圈定

對研究區內12種元素含量數據進行R型聚類分析,可將區內元素分成四大類(圖3)。第一類為Ag-Pb-Zn-Cu-Bi元素組合,代表研究區與火山熱液成礦作用有關的Pb-Zn元素組合,所構成的異常可以作為區內直接找礦標志;第二類是W-Sn -Mo元素組合,代表與酸性侵入巖及云英巖化蝕變有關的高溫元素組合,其中W-Mo地球化學異常可以作為直接找礦標志;第三類是As-Sb組合,反應了區內低溫元素組合;第四類是U和Au的單元素分布特征,找礦指示意義不大。

圖3 元素R型聚類關系圖Fig.3 R-type cluster diagram of elements

為了排除與成礦作用關系不大的元素對異常預測有效性的干擾,在求取綜合變量時,選取第一類元素組合Ag-Pb-Zn-Cu-Bi(F1)和第二類元素組合W-Sn-Mo(F2)分別進行成礦元素組合變量的構置。組合變量構置的方式采用線性組合方法。據研究區成礦特征分析,該區主要成礦元素為Pb、Zn、Mo多金屬元素,各元素在組合變量中的權重可以根據其對主成礦元素的相關性強度(表1)來確定。本次研究中所確定的兩個綜合變量F1、F2的組合元素線性表達分別為下式:余。

表1 元素相關系數矩陣Table1 Correlation coefficientmatrix of elements

根據公式(2)、(3)求出F1、F2綜合變量得分,然后利用Surfer8.0軟件進行異常圈定,F1、F2綜合變量的異常下限分別確定為0.18和0.21,最后圈出F1綜合異常11個(圖4),F2綜合異常9個(圖5)。

4 綜合異常評價

F1變量中的1、2、3號異常和F2變量中的1、2、3號異常空間位置一致,規模相當,異常形狀相似,呈NE向展布。異常存在區處在NE、NW向線形斷裂疊加并與環形構造交匯部位,是礦液運移和沉淀的有利位置。異常區內出露晚三疊世中、細粒二長花崗巖,另外還有與成礦關系最為密切的燕山晚期花崗斑巖體侵入。硅化、絹云母化蝕變強烈,黃鐵礦化發育。已見鉬鉛鋅鐵多金屬礦化,并圈出礦化體4個。

預測該地段具有尋找中-大型鉛鋅鉬多金屬礦產的遠景,定為Ⅰ級異常區。

F1變量中的4、5號異常和F2變量中的4號異常空間位置大致相同,濃集中心分別都處在區內構造破碎帶中。異常值較高,且具有較大規模。區內線環構造發育。黃鐵礦化和硅化、絹云母化蝕變發育。有大量早白堊世淺成斑巖體產出。探槽工程揭露已見浸染狀輝鉬礦化。

圖4 F1(Ag-Bi-Cu-Pb-Zn)綜合異常圖Fig.4 I ntegrative anomaly map of F1(Ag-Bi-Cu-Pb-Zn)

圖5 F2(W-M o-Sn)綜合異常圖Fig.5 I ntegrative anomaly map of F2(W-M o-Sn)

預測具備形成高中溫鉬鎢鉛鋅礦化的遠景,定為Ⅰ級異常區。

F1變量中的6號異常和F2變量中的5、6號異常空間位置大致相同,規模相當。前者濃集中心產在早白堊世二長花崗巖和早白堊世甘河組火山巖地層的接觸帶上。后者濃集中心明顯,產在斷裂交匯部位,異常值較高。區內有NW向大斷裂構造,另有NW-NNW向和近SN向構造裂隙。二長花崗巖中發育大量的硅化、絹云母化蝕變,可見黃鐵礦化。探槽化學樣品分析結果顯示有兩個樣品大于鉬邊界品位,可以圈出寬2m的礦化體,推測其延長大于200m。

預測具備形成高中溫鉬鉛鋅礦化的潛力,定為Ⅰ級異常區。

F1變量中的7、8號異常和F2變量中的7號異常空間位置大致相同,只是規模都較小,異常值不高。區內出露早白堊世光華組火山巖地層。有大量晚侏羅世花崗閃長巖、正長花崗巖、花崗斑巖產出。露頭揀塊發現浸染狀黃銅礦化花崗斑巖樣品。

預測為斑巖型銅鉬礦化的潛在找礦區,定為Ⅱ級異常區。

F1變量中的9、10號異常和F2變量中的8號異常位置大致相同,濃集中心不重合,異常面積不大但異常強度較高,濃集中心明顯。主要異常與相鄰的弱小異常顯示明顯的NE向展布特征,空間上處于侏羅紀二長花崗巖和早白堊世光華組火山巖的接觸帶上,并且發育有NE、NW向斷裂。異常區出現強烈的硅化、絹云母化、綠泥石化圍巖蝕變現象,露頭揀塊發現鏡鐵礦化。

預測為熱液型鉛鋅礦化的潛在找礦區,定為Ⅱ級異常區。

F1變量中的11號異常所處位置在F2綜合異常圖相應位置沒有異常出現。但異常有一定規模,異常值較高,濃集中心明確。區內出露早白堊世光華組火山巖地層,有晚侏羅世花崗閃長巖體侵入。可見絹云母化蝕變現象。

預測為熱液型銅鉛鋅礦化的潛在找礦區,定為Ⅲ級異常區。

F2變量中的9號異常區所處位置在F1綜合異常圖相應位置沒有異常出現。異常有一定規模,異常值較高。區內出露有新元古界-早寒武世倭勒根巖群大網子組變質巖地層,有晚三疊世二長花崗巖和燕山晚期花崗斑巖體侵入。覆蓋嚴重,不見露頭。出現硅化、絹云母化、綠泥石化圍巖蝕變,偶見黃鐵礦化。

預測為熱液型鉬礦化的潛在遠景區,定為Ⅲ級異常區。

5 結論

①趨勢面分析方法確定背景與異常,可以有效凸顯低緩異常,從而避免找礦信息的損失,擴大找礦工作范圍。

②文中所構置的綜合地質變量能較好地代表原始變量的綜合信息,在盡量減少信息損失的前提下減少了變量,使得綜合異常的圈定和評價更為簡便。

③根據異常圈定的結果,本區除應盡快開展Ⅰ級異常區的找礦工作外,另外還應重視Ⅱ級異常區,Ⅲ級異常區的進一步評價工作。

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Geochem ical data(1/50000)Processing and Anomaly Evaluation for the Small PolM ounta in Region

WANG Xiao-min1.2, ZHANG Xiao-jun1, HUA Shan1, ZHANG Han-fu1, LUO Hua1
(1.Faculty of Earth Resources,China Univercity of Geosience,W uHan 430074;2.Keylab of Quantitative Assessm ent of M ineral Resources and Info rm ation Project of theM.L.R,W uHan 430074)

Taking the stream sediment data(scale 1∶50000)of the Small Polmountain region as the object,the ore-for ming elements portfolio of the study area are deter mined to be Pb-Ag-Zn-Cu-Bi(Pb-polymetallicmineralization portfolio)andMo-W-Sn(Mo-bearingpolymetallicmineralization portfolio)by correlation analysis and R-type cluster analysis.According to the above result,it is possible to make up two linear combind variables F1 (Pb-Ag-Zn-Cu-Bi)and F2(Mo-W-Sn).Moreover,the authority value of each element of these variables is determined by the relevant intensity of the main ore-forming elements.Two abnormal graphsof combined variables are drawnwith the approach of trend-surface analysis.The result shows that the anomalies deter mined by the combination of variables are well consistentwith the known mineralization areas and the alteration infor mation in the study region.In cunjunctionwith the conditionsof ore-for ming geology,thispaper evaluates the anomalies deter mined and suggests3 potentialmineral resources regions of level-I,and 2 regions of level-II and level-III,respectively.They provide scientific evidence for furthermineral search.

trend-surface,combination of variables,geochemical anomaly evaluation,Small Polmountain region

book=7,ebook=381

P632+.3

A

0495-5331(2010)04-0681-06

2009-11-10;

2010-06-25;[責任編輯]鄭 杰。

黑龍江省呼中區松合義東山小波勒山幅1∶5萬區域地質礦產調查項目(HLJKD2005)資助。

王小敏(1985年-),女,中國地質大學(武漢)資源學院,在讀碩士,礦床學專業,主要從事礦床學及地球化學數據處理工作,E-mail:wangxiaomin55555@163.com。