聚類分析在534鈾鉬礦床研究中的應(yīng)用

李 慶，張振強

（核工業(yè)240研究所，遼寧沈陽110032）

聚類分析是對不同地質(zhì)體或地質(zhì)現(xiàn)象的某些共同屬性的相似程度進行分類的一種多元統(tǒng)計分析方法，直接對“樣品”或變量進行分類，然后進行地質(zhì)解釋.聚類分析用于樣品的分類時，稱為Q型聚類分析；用于對指標(biāo)（變量）的分類時，稱為R型聚類分析［1-2］.

1 534鈾鉬礦床概況

該礦床位于河北沽源火山斷陷盆地東緣-蔡家營-大官廠NE向次級火山斷陷盆地東段北緣.基底為新太古界強鉀質(zhì)混合巖化變質(zhì)巖，蓋層為J3z3粗面巖和酸性火山巖.在礦區(qū)南部尚出露K1h玄武巖、安山玄武巖.J3z3酸性火山巖可劃分為3層，自下而上為：J3z3-1凝灰質(zhì)粉砂巖、砂巖夾砂礫巖；J3z3-2凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r；J3z3-3鉀質(zhì)流紋巖，為礦區(qū)含礦主巖.

根據(jù)對礦石和蝕變巖石的顯微鏡及電子探針研究結(jié)果，依據(jù)脈體和礦物的穿插、膠結(jié)和交代關(guān)系，礦床成礦過程劃分為：礦前蝕變期、浸染狀礦化期、脈狀充填期和表生期及若干成礦階段.表明本區(qū)礦化具有多期、多階段的特點.

礦前期主要發(fā)育深部的堿性長石化和廣泛分布的水云母化作用，除對成礦元素起水活化作用外，也增加了巖石的孔隙度和滲透性，為后期成礦作用創(chuàng)造了有利的前提條件.浸染狀礦化期主要金屬礦物為分散狀鈦鈾礦和輝鉬礦，并見少量黃鐵礦、閃鋅礦等硫化物，還伴有水云母化、螢石化、硅化、赤鐵礦化等蝕變.脈狀充填型礦化金屬礦物主要為瀝青鈾礦和少量的輝鉬礦、黃鐵礦、閃鋅礦和白鐵礦，脈石礦物主要是水云母、紫黑色螢石、玉髓、綠泥石和成礦后的石英、螢石、方解石.伴隨脈狀充填型礦化的蝕變?yōu)槌噼F礦化、綠泥石化、螢石化、水云母化和硅化.在礦床氧化帶中主要發(fā)育表生期的高嶺石和褐鐵礦化.

據(jù)電子探針分析資料，浸染狀礦化期形成的星散狀鈦鈾礦多被晚期的脈狀充填型礦化期的瀝青鈾礦所交代，充分證明兩個成礦期的先后關(guān)系.由于早期的星散狀鈦鈾礦與晚期的瀝青鈾礦粒度較細(xì)而難以分離，故只測得礦石全巖的鈾鉛同位素年齡為46Ma.由于早期的鈦鈾礦含量很少，故年齡值主要反映脈狀充填型礦化的時代，為喜馬拉雅期的產(chǎn)物.534礦床的礦化蝕變還具有明顯的垂直分帶性，總體顯示下堿上酸的分帶規(guī)律［3］.

2 聚類分析原理

聚類分析根據(jù)“物以類聚”的原理，對樣本進行分類［1］.首先定義樣本間和類與類間的距離，在各自成類樣本中，將最短距離的兩類不合并，再重新計算新類與其他類間距離，且按最小距離歸類，重復(fù)此過程，每次減少一類，直到所有的樣本歸成一類為止.其聚類過程也可用圖表表示，依次切斷圖中最高連線，得到若干個類，直到獲得滿意的類數(shù)為止.為了準(zhǔn)確地對樣品進行分類，在分類前要對樣品的原始數(shù)據(jù)進行標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)范化（求偏差），參看公式（1）；計算樣本之間的距離參看公式（2）；計算類間距有8種方法，不同的方法有不同的參數(shù)，參看公式（3）.上述式中：Xk為k元素的均值（用質(zhì)量分?jǐn)?shù)或強度值計算均可）；n為樣品數(shù)量；Xi為某元素第i個樣品的原值；Xik為k元素的第i個樣品的原值；X′ik為k元素的第i個樣品的偏差；Dij為樣品i與樣品j的距離；m為每個樣品測得m個指標(biāo)；Dir為類Gp與類Gr之間的距離，某幾個樣品合并成一類即為類Gp（或類Gq），類Gp、類Gq再合并成一類即為類Gr.

選用的方法不同，式中的 αp、αq、β、γ 取不同，β 值通常取負(fù)值（表1）.

表1 系統(tǒng)聚類法參數(shù)Table1 Cluster analysisparameters

3 計算結(jié)果及其地質(zhì)意義

對礦化蝕變巖石進行Q型聚類分析（圖1），可將礦區(qū)樣品分為3組，大致以0號勘探線為界，主礦段可分為東西兩段.3組樣品分別為主礦段東段淺部中等鉀化富鈾鉬礦石、主礦段東段深部強鉀化鈾鉬礦石和主礦段西段深部強硅化鉬鈾礦石.

圖1 534礦床礦化蝕變巖石聚類分析Q型譜系圖Fig.1 Q-modeclusteringofmineralized and altered rocksin thedeposit

對3組樣品分別進行R型聚類分析（圖2、3、4），然后分別進行地質(zhì)解譯列成圖表（表2），可以看出3組樣品具有十分不同的地球化學(xué)特征.將各自的主要地球化學(xué)特征提出，并按其空間部位繪成圖（圖5）.

表2 534礦區(qū)主礦段礦化蝕變巖石化學(xué)成分對應(yīng)分析（R型）結(jié)果判譯圖表Table2 R-modeanalyzing resultsofchem icalcomposition of m ineralized and altered rocks from main oreblock

圖2 主礦段東段淺部礦化蝕變巖石R型聚類分析譜系圖Fig.2 R-mode clusteringofmineralized and altered rocksin the shallow ofeastern oreblock

圖3 主礦段東段深部礦化蝕變巖石R型聚類分析譜系圖Fig.3 R-modeclusteringofmineralized and altered rocksin the deep ofeasternoreblock

圖4 主礦段西段深部礦化蝕變巖石R型聚類分析譜系圖Fig.4 R-modeclusteringofmineralizedand altered rocksin the deepofwesternoreblock

圖5 534礦區(qū)主礦段礦化蝕變分帶特征Fig.5 Zonationofmineralizationand alteration in themain oreblock

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