R型因子分析和聚類分析在水系沉積物測量中的應用

2014-03-20 08:33:16魏印濤何其芬劉偉陳宏杰關琴

山東國土資源 2014年10期

魏印濤，何其芬，劉偉，陳宏杰，關琴

(1.山東省物化探勘查院，山東濟南 250013；2.山東省地礦工程勘察院，山東濟南 250014)

在我國地質找礦中，以水系沉積物測量方法為主開始實施的區域化探掃面計劃提供的信息占有重要位置，是找礦卓有成效的重要手段之一[1]；但水系沉積物測量數據量龐大，如何有效的確定異常元素共生組合類型，是圈定異常的關鍵。利用GolPAS3.0軟件中的因子分析和聚類分析模塊，對青海省裕龍溝地區1∶5萬水系沉積物測量的全部2687件樣品分析結果進行數據處理，以期為工區的元素共生組合類型提供依據。

1 工區地質背景概況

工區大地構造位置位于南祁連陸塊，野馬南山-化隆早古生代中晚期巖漿弧帶，呈NWW向介于中祁連南緣斷裂與宗務隆-青海南山斷裂之間，區內主要出露的地層為古元古代化隆巖群、二疊紀哈吉爾組、三疊紀切爾瑪溝組、早白堊世河口組、古近紀—新近紀西寧組和第四系。區內巖漿活動強烈，主要為華力西期花崗巖(圖1)。

2 水系沉積物工作方法

水系沉積物是巖石風化的產物，是上游匯水盆地物質的天然組合，在化學成分上與上游匯水盆地巖石組成具有明顯的繼承性[2]，同時水系沉積物作為區域化探采樣介質，應該反映流域盆地基巖特征和元素遷移特征，這樣巖屑粒級層和分選粒級層成為區域化探的主體采樣粒級[3]。結合區域景觀特征，此次水系沉積物測量采樣及加工粒級為-10～+80目，盡可能排除外來風成物干擾。采樣物質一般以一、二級水系中的細砂—粗砂沖積物為主，三級水系布設少量控制點。個別無法取樣地段，采集點位附近的巖屑物質。樣品分析項目為Ag，As，Au，Bi，Co，Cr，Cu，Mo，Ni，Pb，Pd，Pt，Sb，Sn，Ti，V，W，Zn 18種元素。

圖1 青海省共和縣裕龍溝地區地質圖1—風成物；2—沼澤堆積物；3—洪沖積物；4—湖積物；5—冰磧層；6—古近紀-新近紀西寧組；7—早白堊世河口組；8—三疊紀切爾瑪溝組；9—三疊紀隆務河組；10—二疊紀哈吉爾組；11—石炭紀-二疊紀果可山組；12—元古宙化隆巖群；13—華力西期花崗巖；14—不整合接觸界線；15—工區范圍

3 統計方法及結果

由于各元素間聯系密切，該文試圖用R型因子分析和聚類分析來判別其親疏關系，從而確定各元素共生組合類型。

3.1 R型因子分析

R型因子分析是研究元素共生組合的有效手段和方法[4-6],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[7]。采用R型因子分析對原有18個元素(變量)進行濃縮，提取有代表性的公共因子[8]，根據因子負載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。

3.1.1 因子分析的前提條件

因子分析實際上是一種降維分析，降維后使標本具有更明確的意義[9]。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18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。該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[10]。工作區KMO值為0.848，概率P值為0，適合做因子分析。

3.1.2 元素組合類型的確定

用全區2687件樣品18個元素的原始數據做R型因子分析，計算出每個因子的特征值和貢獻率，貢獻率反映的是每個因子所包含原始數據信息量的大小[11]，由表1可知，前5個特征根代表的方差已占總方差的85%以上，因此視這5個因子為主要因子。由于正交旋轉因子負載矩陣比初始因子負載矩陣所反映的元素組合更具合理性和可解釋性[12]，因此該文采用了正交旋轉因子負載矩陣(表2)來劃分元素組合，可以認為這5個因子分別代表了工作區的5種元素組合類型。