分形濾波技術(shù)在新疆黃山-鏡兒泉鎳銅成礦帶中的應(yīng)用

婁德波,肖克炎,左仁廣 ,丁建華

1)中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,北京 100037;2)中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院,湖北武漢 430074;3)地質(zhì)過(guò)程與礦產(chǎn)資源國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢),湖北武漢 430074

“橫看成嶺側(cè)成峰,遠(yuǎn)近高低各不同,不識(shí)廬山真面目,只緣身在此山中”,這是北宋大詞人蘇軾所做詩(shī)篇“題西林壁”中的詩(shī)句,它描寫廬山變化多姿的面貌,并借景說(shuō)理,指出觀察問(wèn)題應(yīng)客觀全面,如果主觀片面,就得不出正確的結(jié)論。地球科學(xué)亦是如此,如果想正確地理解地球物理、地球化學(xué)數(shù)據(jù),也必須在客觀地質(zhì)事實(shí)的前提下,全面把握地質(zhì)過(guò)程發(fā)生發(fā)展的客觀規(guī)律,選擇反映或刻劃其本質(zhì)的技術(shù)方法。由于多數(shù)地球物理和地球化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)往往是反映地表及地下多種地質(zhì)體和地質(zhì)過(guò)程的最終疊加結(jié)果(Xu et al.,2001),作為研究地質(zhì)體、地質(zhì)過(guò)程以及礦產(chǎn)勘查的基本手段,地球物理、地球化學(xué)場(chǎng)分解和異常的提取已經(jīng)成為眾多學(xué)者研究的重要內(nèi)容(Cheng et al.,2000)。基本的方法有兩類,即頻率分析和空間分析。頻率分析主要是研究值的頻率分布,如直方圖、Q-Q圖、盒式圖以及概率圖等,主要目的是將樣品從不同的總體或者源區(qū)分離出來(lái),其基本假設(shè)是不同的地質(zhì)過(guò)程產(chǎn)生不同的總體,且這些總體是可以區(qū)分的。空間分析主要是從空間方面處理地球化學(xué)數(shù)據(jù),像使用多種元素進(jìn)行組合異常分析(馬生明等,2011)以及用于產(chǎn)生各種地球物理、地球化學(xué)空間分布圖的各類插值方法,如克里格、移動(dòng)平均、徑向基函數(shù)和張力樣條函數(shù)等。雖然這些方法可以用來(lái)處理局部和區(qū)域地球化學(xué)數(shù)據(jù),但是也有很多不足之處。如通過(guò)頻率分析方法得到的一個(gè)或者兩個(gè)總體閾值在一些地球化學(xué)背景變化強(qiáng)烈的地區(qū)不能起到很好的效果;使用頻率分析在多個(gè)總體嚴(yán)重重疊的區(qū)域區(qū)分不同總體是困難的;而且這些方法不能表征地球物理、地球化學(xué)異常的空間分布和幾何特征,而這些對(duì)于礦產(chǎn)勘查是尤為重要的。對(duì)于空間分析,諸如克里格或者移動(dòng)平均一般不能分離異常;而且一些方法,諸如移動(dòng)平均等又通常存在人為確定操作窗口大小和形狀等問(wèn)題,這為地球化學(xué)圖的編制帶來(lái)了一些主觀因素(Xu et al.,2001)。人們已經(jīng)做了許多工作來(lái)提高這項(xiàng)技術(shù),諸如因子克里格(Goovaerts,1992)、C-A方法(Cheng et al.,1994;徐明鉆等,2010)、U統(tǒng)計(jì)(Cheng,1999)以及S-A(Cheng et al.,2000;成秋明,2001;張焱等,2011)等。其中新近發(fā)展的使用頻率和空間信息的分形濾波技術(shù)(S-A)在一定程度上克服了上述缺點(diǎn),具有人為介入較少,適應(yīng)數(shù)據(jù)本身由于地質(zhì)作用和成礦作用所形成的客觀存在的各向異性及內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等特點(diǎn),因此被廣泛用于場(chǎng)的分解和信息提取。本文將以新疆東天山黃山-鏡兒泉鎳銅成礦帶Ni元素為例來(lái)介紹分形濾波技術(shù)。之前,首先簡(jiǎn)單介紹分形濾波技術(shù)的一般原理。

1 分形濾波技術(shù)

在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)工作中,同一類型的礦床當(dāng)處于不同的地質(zhì)環(huán)境、不同的埋藏深度時(shí),其所處地區(qū)的地球化學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)將表現(xiàn)有很大的不同,這是地質(zhì)環(huán)境和礦床本身綜合作用的結(jié)果,因此將礦致異常從復(fù)雜的背景場(chǎng)中分離出來(lái),顯得尤為重要。同一類型礦床的地球化學(xué)特征通常具有自相似性,因此基于多重分形理論的分形濾波技術(shù)(S-A)便為此問(wèn)題的解決提供了技術(shù)支持。分形濾波技術(shù)的基本地質(zhì)假設(shè)是特定地質(zhì)過(guò)程產(chǎn)生的地球化學(xué)圖具有分形特征,地球化學(xué)值的分布與尺度之間遵循一定的冪率關(guān)系。以前的分形及多重分形工作表明大部分地質(zhì)過(guò)程產(chǎn)生的圖像具有尺度不變性,它通常表現(xiàn)為自相似性或自仿射性,這種性質(zhì)能夠在空間域和頻率域中來(lái)衡量(Turcotte,1997)。在空間域中,尺度不變性通常與圖像的空間幾何形狀、值得分布有關(guān),幾何形態(tài)的變化與值的變化相一致。在頻率域,尺度不變性主要通過(guò)功率譜分布來(lái)表現(xiàn)(Lewis et al.,1999)。分形濾波器通過(guò)基于頻率域中功率譜與“面積”的冪率關(guān)系來(lái)定義,目的是把功率譜分解成幾個(gè)有著相同或相似的尺度性質(zhì)的組分,然后應(yīng)用該濾波器從原始圖中分解背景和異常以及提取其它有用的信息。由于分形濾波技術(shù)是在功率譜分析技術(shù)和分形濃度-面積技術(shù)(C-A)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,因此在介紹分形濾波技術(shù)之前,首先簡(jiǎn)單介紹功率譜分析和C-A技術(shù)。

1.1 功率譜分析

從功率譜分析的觀點(diǎn)來(lái)看,一幅圖像(如地球化學(xué)圖)能看作存在于兩個(gè)域內(nèi):空間域和頻率域。空間域上的圖像或信號(hào)可以看作為不同波長(zhǎng)的疊加信號(hào),這種圖像或信號(hào)能夠被分解成幾個(gè)端元組分,每個(gè)組分對(duì)應(yīng)著相應(yīng)的頻率范圍,且在空間域中復(fù)雜的卷積關(guān)系在頻率域中會(huì)變?yōu)楹?jiǎn)單的乘積關(guān)系,如公式(1)和(2)。由于傅里葉變換可以把空間域中的圖像或信號(hào)轉(zhuǎn)化成頻率域內(nèi)的圖像或信號(hào)的功能,因此可以在空間域內(nèi),把二維圖像通過(guò)傅里葉變換(Dobrin et al.,1988),公式(3):轉(zhuǎn)化進(jìn)入頻率域,以及通過(guò)公式(4)生成功率譜。

f(x,y),f1(x,y),f2(x,y)為空間域信號(hào)或圖像,F(Kx,Ky),F1(Kx,Ky),F2(Kx,Ky)為傅里葉變換后頻率域中的函數(shù),?代表卷積計(jì)算,Kx和Ky是波數(shù),與x和y相對(duì)應(yīng)。

其中,S(Kx,Ky)為功率譜。

函數(shù)R(Kx,Ky)和I(Kx,Ky)可以通過(guò)乘以一個(gè)濾波器函數(shù)G(Kx,Ky)來(lái)修正,公式如下:

同時(shí),通過(guò)反傅里葉變換(Dobrin et al.,1988),如公式(6)可以把分解的經(jīng)過(guò)修正的各種頻率重新組合并在空間域中形成新的圖像或信號(hào)。

1.2 C-A 技術(shù)

成秋明等發(fā)展了在空間域內(nèi)分離背景和異常的濃度-面積分形方法(C-A)(Cheng et al.,1994)。它已被用于分析各種各樣的地球化學(xué)數(shù)據(jù),如湖泊沉積物(Cheng et al.,1996),水系沉積物(Cheng et al.,1994)以及巖石樣品等等。它主要是在一個(gè)濃度和面積取對(duì)數(shù)的坐標(biāo)系中,表明在面積和元素濃度值之間存在著一定的冪率關(guān)系,即:

C為常數(shù),α為奇異性指數(shù),對(duì)于不同的地球化學(xué)濃度值區(qū)間,有不同的α值,它們可以通過(guò)最小二乘法(LS)使用不同的直線段擬合。直線的交叉點(diǎn)及所對(duì)應(yīng)的濃度值作為分界值把濃度值分成幾個(gè)組分,達(dá)到背景和異常分離的目的。

1.3 分形濾波器(S-A)

在Kx?Ky二維平面內(nèi),高功率譜值主要分布在平面中心( Kx≈0,Ky≈0)對(duì)應(yīng)著低頻范圍,隨著離中心距離增大,功率譜值隨之降低,但不呈嚴(yán)格對(duì)應(yīng)關(guān)系,這是因?yàn)楣β首V的空間分布不僅取決于波數(shù),還取決于功率譜函數(shù)本身。在頻率域中功率譜值的空間分布可以使用 C-A方法來(lái)描述,即將空間自相似性引入對(duì)場(chǎng)的濾波和分解數(shù)據(jù)處理中,不僅考慮了頻率的相對(duì)大小,而且還顧及了頻率的空間分布和功率譜的空間自相似性。人們已經(jīng)開(kāi)始從多重分形角度研究尺度不變性,并且已經(jīng)研究確定,在S-A二維平面內(nèi),面積A(≥ S)與功率譜(S)之間存在著冪函數(shù)關(guān)系。

其中,不同的β值可以在在功率譜和面積取對(duì)數(shù)的坐標(biāo)系中,通過(guò)最小二乘法(LS)擬合的方式來(lái)計(jì)算。這樣不同的β值根據(jù)自相似性將功率譜值分成幾類,分別對(duì)應(yīng)著高功率譜值和低功率譜值,這些被不同范圍覆蓋的面積一般和高頻與低頻范圍相關(guān),但不完全一致,這就是 S-A濾波方法。這樣各種濾波器可以被構(gòu)建,如若獲取背景信息,則可使高值S(Kx,Ky)=0,低值S(Kx,Ky)=1;反之,使高值S(Kx,Ky)=1,使低值S(Kx,Ky)=0。

1.4 分形濾波技術(shù)的構(gòu)建過(guò)程:

(1)通過(guò)使用各種插值方法,如移動(dòng)平均,克里格等形成地球化學(xué)圖像;

(2)通過(guò)傅里葉變換生成功率譜實(shí)部R(Kx,Ky),功率譜虛部I(Kx,Ky)和功率譜S(Kx,Ky)本身的圖像;

(3)根據(jù)自相似性原理,使用C-A技術(shù)把功率譜圖像的功率譜值分解成不同的類,分別對(duì)應(yīng)著高、中、低等不同范圍的功率譜值;

(4)根據(jù)不同的需求,構(gòu)建不同的濾波器G(Kx,Ky),如為了提取異常可令低值S(Kx,Ky)=1,高值S(Kx,Ky)=0;

(5)通過(guò)乘以一個(gè)濾波器函數(shù)G(Kx,Ky)來(lái)修正實(shí)部R(Kx,Ky)和虛部I(Kx,Ky);

(6)修正后的實(shí)部和虛部通過(guò)反傅里葉變換轉(zhuǎn)化回空間域,獲得目標(biāo)圖像(如背景圖,異常圖等)。

2 黃山-鏡兒泉鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖帶鎳異常識(shí)別

2.1 地質(zhì)背景

圖1 黃山-鏡兒泉地區(qū)地質(zhì)略圖(顧連興等,2007)Fig.1 Geological sketch map of Huangshan-jing’erquan area,eastern Tianshan (after GU Lian-xing et al.,2007)

黃山-鏡兒泉鎳銅成礦帶位于新疆東天山東部,吐哈盆地南側(cè),以甘新公路為界,與西段的康古爾地區(qū)共同組成了康古爾-鏡兒泉構(gòu)造巖漿巖帶,如圖1所示,據(jù)顧連興的地質(zhì)略圖修改(顧連興等,2007)。泥盆-石炭紀(jì)期間,覺(jué)羅塔格洋沿阿齊克庫(kù)都克-沙泉子斷裂向北俯沖形成弧后盆地,至石炭紀(jì)末期,這一帶的大洋盆地已經(jīng)完全碰撞閉合;從早二疊開(kāi)始,該區(qū)進(jìn)入后碰撞伸展階段,發(fā)生了鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖和花崗巖類的就位,區(qū)內(nèi)區(qū)域變質(zhì)作用、混合巖化和韌性剪切活動(dòng)強(qiáng)烈。區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要包括三條近北東東向大斷裂帶,即北部的康古爾韌性剪切帶和南部的雅滿蘇斷裂帶和阿奇克庫(kù)都克大斷裂帶;區(qū)內(nèi)地層主要為泥盆-石炭系火山巖,其中雅滿蘇斷裂以北梧桐窩子組是一套海相噴發(fā)的基性熔巖,綠色-暗綠色細(xì)碧巖,干墩組是一套巨大的火山碎屑沉積巖和含炭硅質(zhì)巖,鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖體主要侵位于該兩套地層當(dāng)中,斷裂以南為雅滿蘇組,主要為一套雙峰式的火山巖;此外,在阿奇克庫(kù)都克斷裂以南,主要分布著前寒武紀(jì)古老變質(zhì)巖系,巖性為大理巖和變質(zhì)砂巖;區(qū)內(nèi)巖體主要為鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖類和花崗巖巖類,其中鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)類巖體主要分布在康古爾韌性剪切帶附近,巖石類型有橄欖巖、輝橄巖、橄輝巖、二輝巖、輝長(zhǎng)蘇長(zhǎng)巖以及輝長(zhǎng)巖和閃長(zhǎng)巖,巖體規(guī)模較小,最大者不超過(guò)10 km2,該類巖石中往往產(chǎn)出鎳銅硫化物礦床;花崗巖類分布遍布全區(qū),主要包括鈣堿性-鉀長(zhǎng)鈣堿性花崗巖、片麻狀花崗巖和過(guò)鋁花崗巖,其中鈣堿性-鉀長(zhǎng)鈣堿性花崗巖與斑巖型礦床有關(guān),而過(guò)鋁花崗巖往往與稀有元素偉晶巖型礦床有關(guān)(顧連興等,2007)。

2.2 鎳銅硫化物礦床

在黃山-鏡兒泉成礦帶上產(chǎn)出有巖漿型鎳銅硫化物礦床、斑巖型銅鉬礦床和偉晶巖型鋰鈹?shù)V床,其中巖漿型銅鎳硫化物礦床在該區(qū)乃至整個(gè)東天山地區(qū)占據(jù)重要的作用,目前已經(jīng)勘探查明黃山和圖拉爾根兩個(gè)大型礦床、香山、黃山南、二紅洼、葫蘆、土墩和馬蹄等中小型礦床。該類礦床的成礦時(shí)代與巖體近似,不同方法獲得的年齡在288～269 Ma之間,表明該類礦床是早二疊紀(jì)造山后碰撞伸展階段的產(chǎn)物(毛景文等,2002;秦克章等,2002)。礦床在區(qū)域上主要受康古爾-黃山弛張性深大斷裂及其次級(jí)斷裂控制,沿?cái)嗔焉锨志臀坏逆V鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖體是其主要含礦圍巖,巖漿熔離作用是主要成礦方式,且各巖相分異程度越高,含礦性越好。主要礦石礦物為磁黃鐵礦、鎳黃鐵礦、黃銅礦和黃鐵礦等。

2.3 鎳元素S-A技術(shù)分析

地球化學(xué)異常的空間結(jié)構(gòu)較全面地反映了異常的特征。化探異常與其它類型地質(zhì)異常相比,除具有化學(xué)分析含量數(shù)值精度高以外,還能較連續(xù)地反應(yīng)異常的多尺度空間變化模式,因此局部結(jié)構(gòu)模式的定量化有助于理解背景或異常的結(jié)構(gòu)并提供研究地質(zhì)過(guò)程、成礦過(guò)程以及異常識(shí)別的新線索。基于多重分形理論所定義的分形濾波技術(shù)便可以從自相似性的角度來(lái)進(jìn)行地球化學(xué)場(chǎng)的分解和異常提取,本文采用中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)成秋明教授開(kāi)發(fā)的GeoDAS 4.0軟件來(lái)進(jìn)行鎳元素的S-A技術(shù)分析。

2.3.1 統(tǒng)計(jì)特征分析

本次使用的地球化學(xué)原始數(shù)據(jù)來(lái)自于新疆煙墩幅(樣品性質(zhì)為水系沉積物或巖屑,樣品采集單位為新疆第六地質(zhì)大隊(duì),分析單位為新疆地礦實(shí)驗(yàn)研究所,完成時(shí)間為 1988—1990年)和梧桐窩子泉幅(樣品性質(zhì)為水系沉積物或巖屑,樣品采集單位為新疆物化探大隊(duì),分析單位為新疆地礦實(shí)驗(yàn)研究所,完成時(shí)間為 1987—1990年)1:20萬(wàn)地球化學(xué)測(cè)量,平均每4 km2含有一個(gè)化學(xué)分析樣品,共計(jì)3064個(gè)化學(xué)分析樣品,包括主量、微量等39個(gè)元素,其含量主要通過(guò)X熒光光譜分析測(cè)得。由于鎳元素在本地區(qū)巖漿型鎳銅硫化物礦床中是主要成礦元素,對(duì)于鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖體又具有成礦專屬性,因此以鎳元素為研究對(duì)象,研究鎳銅硫化物礦床的成礦過(guò)程以及異常分解。首先使用傳統(tǒng)的方法分析并了解鎳元素?cái)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特征,然后通過(guò)分析3064個(gè)鎳元素樣品統(tǒng)計(jì)直方圖和Q-Q圖(圖 2和圖 3)可知,該區(qū)的大部分樣品服從正態(tài)分布,小部分?jǐn)?shù)據(jù)(右端截尾極高值)可能服從分形分布,但是由于高值區(qū)樣品數(shù)據(jù)較少,因此在分離異常和背景方面,傳統(tǒng)方法(如均值+2倍標(biāo)準(zhǔn)差)效果不是太好。

2.3.2 生成地球化學(xué)圖

整個(gè)研究區(qū) Ni元素濃度分布圖通過(guò)反距離加權(quán)移動(dòng)平均方法生成網(wǎng)格化數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。窗口尺寸為0.5 km×0.5 km,逆距離滯后指數(shù)為2,最小樣本數(shù)為12。生成的Ni元素空間分布圖如圖4所示。

2.3.3 生成功率譜圖像及構(gòu)建分形濾波器

圖2 Ni元素濃度統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.2 Statistic histogram of Ni element concentrations

圖3 Ni元素濃度Q-Q圖Fig.3 Q-Q chart of Ni element concentrations

圖4 Ni元素值/10-6地球化學(xué)圖Fig.4 Geochemical map of Ni element values/10-6

通過(guò)使用傅里葉變換以及公式(4)可以計(jì)算出功率譜值S,功率譜值在Kx?Ky二維平面內(nèi)的分布如圖5所示:

在雙對(duì)數(shù)紙上研究lgA(≥S)與lgS之間的關(guān)系,根據(jù)圖6的線性特征,使用最小二乘法(LS),這些斜率不同的直線段反映了數(shù)據(jù)中的多重分形。

使用第三個(gè)交叉點(diǎn)(從左到右對(duì)應(yīng)的第三條豎線)所對(duì)應(yīng)的功率譜值 44433,根據(jù)需要生成背景和異常在頻率域中所對(duì)應(yīng)的不規(guī)則的濾波器,如圖 7所示,其中功率譜值高于 44432的區(qū)域?qū)?yīng)背景,功率譜值低于44433的區(qū)域?qū)?yīng)異常。

2.3.4 構(gòu)建地球化學(xué)背景和異常圖

圖5 功率譜/106分布圖Fig.5 Distribution map of power spectra/106

圖6 “面積”-功率譜雙對(duì)數(shù)圖Fig.6 lg-lg plot showing relationship between “areas” and power-spectra

圖7 分形濾波器Fig.7 Filter constructed on the basis of distinct patterns

把使用S-A技術(shù)產(chǎn)生的濾波器應(yīng)用到功率譜的實(shí)部R(Kx,Ky)和虛部I(Kx,Ky),然后使用反傅里葉變換將其轉(zhuǎn)換到空間域。根據(jù)傅里葉變換的性質(zhì),圖 8主要是原始區(qū)域的高頻端元,這可能包括一些局部異常和噪音,圖9主要是原始區(qū)域的低頻部分,主要包括區(qū)域的背景。

2.4 地質(zhì)解釋及找礦方向分析

從 Ni元素原始地球化學(xué)分布圖(圖 4)上可以看出:鎳銅硫化物礦床在空間上大部分對(duì)應(yīng)著Ni的中等規(guī)模的化探異常或弱異常及其邊部,甚至某些礦床位于背景區(qū),如二紅洼、土墩等,并且總體上異常呈帶狀分布,與康古爾深大斷裂帶相對(duì)應(yīng);而強(qiáng)度最大的地區(qū)位于研究區(qū)的西北方向,目前為止沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何礦床,在地質(zhì)圖上大致與吐哈盆地相對(duì)應(yīng),主要被第三系和第四系蓋層所覆蓋;研究區(qū)的東南部(研究區(qū)的右下方),整體上處在一個(gè)元素含量較低的地區(qū),僅有零星的弱異常出現(xiàn),雖然到目前為止還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)礦床,但是在研究區(qū)外,阿齊克庫(kù)都克大斷裂附近已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個(gè)鎳銅礦床,如白石泉、天宇、天香等,該斷裂在研究區(qū)內(nèi)亦有分布。那么造成以上地球化學(xué)圖分布格局的原因是什么？今后找礦應(yīng)該到哪些地方才有可能有所突破呢？

大量東天山鎳銅硫化物礦床的礦床學(xué)、礦床地球化學(xué)的研究結(jié)果普遍認(rèn)為,石炭紀(jì)晚期至二疊世早期,東天山地區(qū)發(fā)生大規(guī)模的可能與地幔柱有關(guān)的強(qiáng)烈的鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖漿-火山活動(dòng)(王登紅等,2000),它由下地幔底侵上涌,噴溢到地表,可能是整個(gè)中亞地區(qū)地幔柱活動(dòng)的一部分。由于受新特提斯洋關(guān)閉和青藏高原隆升影響,新生代以來(lái)天山-阿爾泰再次大幅隆升,原來(lái)可能大面積分布的早二疊世鎂鐵質(zhì)火山巖已經(jīng)被大量剝蝕,但其根部,抑或噴出巖的根部抑或潛火山巖的根部仍然保留著。當(dāng)前這些沿多條區(qū)域性大斷裂與鎳銅硫化物礦床有關(guān)的東西向鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖體很可能是大面積噴溢熔巖的根部或者補(bǔ)給通道,東天山地區(qū)鎳銅硫化物礦床的形成和保存模式如圖 10所示(Mao et al.,2008)。而研究區(qū)西北部出現(xiàn)的強(qiáng)度很大的鎳異常可能是二疊紀(jì)形成的溢流玄武巖在新生代被剝蝕,由于地形的原因,被運(yùn)移到地勢(shì)相對(duì)較低的吐哈盆地內(nèi),根據(jù)物質(zhì)不滅原理,玄武巖中含有的大量的 Ni元素也被運(yùn)移至此,因此造成了目前吐哈盆地內(nèi)第四系沉積物中含有較高的Ni元素。而其它地區(qū)由于玄武巖已經(jīng)被剝蝕或者鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖體面積相對(duì)較小,因此在區(qū)域上Ni元素含量較低或者僅僅為弱異常。

圖8 Ni元素/10-6異常圖Fig.8 Anomaly map of Ni element values/10-6

圖9 Ni元素/10-6背景圖Fig.9 Background map of Ni element values/10-6

圖10 東天山地區(qū)后碰撞鎳銅硫化物礦床形成和保存模式圖(Mao et al.,2008)Fig.10 Model map showing metallogenic process and change of the post-collisional Ni-Cu sulfide deposits in East Tianshan (after Mao et al.,2008)

從根據(jù)多重分形濾波技術(shù)所獲取的 Ni元素異常圖(圖 8)和背景圖(圖 9)上可以看出,康古爾大斷裂帶附近以及研究區(qū)東南部地區(qū)具有低背景強(qiáng)異常,且異常具有帶狀分布的特點(diǎn),這主要是因?yàn)檫@些地區(qū)具有多條深大斷裂分布,如康古爾塔格大斷裂,雅滿蘇大斷裂以及阿奇克庫(kù)都克大斷裂等,雖然玄武巖已經(jīng)被剝蝕殆盡,但是其根部對(duì)應(yīng)的鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖體還有可能大量存在(包括一部分隱伏的巖體),因此也是尋找鎳銅硫化物礦床的有利地區(qū)(如圖 8);研究區(qū)西北部,即吐哈盆地內(nèi),Ni元素呈現(xiàn)出高背景,弱異常的特點(diǎn),且大部分異常比較分散,無(wú)明顯的帶狀特征,這主要是由于該區(qū)處在吐哈盆地內(nèi),第四系內(nèi)雖然含有大量的Ni元素,但大多數(shù)為風(fēng)化剝蝕的產(chǎn)物,大都處于分散狀態(tài),難以形成規(guī)模礦床,因此不利于鎳銅硫化物礦床的找尋。

3 結(jié)論

1)基于自相似原理,使用頻率和空間信息的分形濾波技術(shù)(S-A)具有人為介入較少,能適應(yīng)數(shù)據(jù)本身由于地質(zhì)作用和成礦作用所形成的客觀存在的各向異性及內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜性等特點(diǎn),因此在場(chǎng)的分解和信息提取方面具有廣泛的應(yīng)用前景;

2)在吐哈盆地,Ni元素化學(xué)值最高,但經(jīng)S-A技術(shù)分解之后,表現(xiàn)為背景高,異常弱且分散,這主要是因?yàn)榈谒南党练e物是二疊紀(jì)玄武巖被風(fēng)化剝蝕運(yùn)移至此的結(jié)果,因此成礦效果并不理想,不利于鎳銅硫化物礦床的找尋;

3)在康古爾深大斷裂帶以及研究區(qū)東南部(尤其是阿奇克庫(kù)都克斷裂帶附近),Ni元素化學(xué)值總體上中等或較低,但經(jīng) S-A技術(shù)分解之后,表現(xiàn)為背景低,異常強(qiáng)且呈帶狀分布,這主要是因?yàn)檫@些地區(qū)具有多條深大斷裂分布,雖然玄武巖已經(jīng)被剝蝕殆盡,但是其根部對(duì)應(yīng)的鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖體還有可能大量存在(包括一部分隱伏的巖體),因此也是尋找鎳銅硫化物礦床的有利地區(qū)。

致謝:本文在撰寫過(guò)程中,閱讀了中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)成秋明教授的大量文章,并學(xué)習(xí)使用了他的軟件GeoDAS 4.0,受益匪淺,在此表示誠(chéng)摯的感謝！