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《地質(zhì)科技情報(bào)雜志》2016年第一期

摘要：

云南個(gè)舊的陡巖一帶具有良好的成礦地質(zhì)條件，是近年來(lái)個(gè)舊西區(qū)地質(zhì)找礦工作的重點(diǎn)。采用因子分析、趨勢(shì)面分析對(duì)個(gè)舊西區(qū)陡巖一帶1∶1萬(wàn)巖石化探數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，重點(diǎn)提取了Sn礦化信息，得出該區(qū)異常主要受隱伏巖體和北西向地層、構(gòu)造控制。R型因子分析表明，F(xiàn)3因子代表Sn－Mo元素組合，反映巖體及熱液相關(guān)信息；F5因子代表Sn－Sr元素組合，Sr是碳酸鹽巖中的常見(jiàn)元素，說(shuō)明Sn元素部分來(lái)源于個(gè)舊組和法郎組灰?guī)r地層。利用因子得分趨勢(shì)面分析提取了局部剩余異常，再對(duì)剩余異常進(jìn)行了多因子疊加處理，最后圈定出Ⅰ，Ⅱ號(hào)靶區(qū)作為下一步重點(diǎn)找礦區(qū)域。

關(guān)鍵詞：

因子分析；趨勢(shì)面分析；靶區(qū)；陡巖

云南個(gè)舊錫礦是我國(guó)乃至世界最重要的錫多金屬礦床，其錫儲(chǔ)量占世界錫產(chǎn)量的10％以上［1］。以南北向的個(gè)舊斷裂為界分為個(gè)舊東區(qū)和西區(qū)，個(gè)舊東區(qū)是主要的錫多金屬礦床聚集地［2－3］。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期不間斷地開(kāi)采，許多探明的礦體已被采空，礦山面臨十分嚴(yán)峻的資源危機(jī)問(wèn)題，急需在外圍或深部擴(kuò)大資源量。隨著找礦難度的不斷增大，傳統(tǒng)的找礦方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的地質(zhì)找礦需求。因子分析是定量研究分類(lèi)問(wèn)題的一種多元統(tǒng)計(jì)方法。當(dāng)分析因子（元素組合）被賦予客觀合理的地質(zhì)、成礦作用解釋時(shí)，每個(gè)樣品的因子得分就是對(duì)其地質(zhì)、成礦作用信息的示蹤［4］。隨著大量不同比例尺化探數(shù)據(jù)的積累，相應(yīng)的各種地球化學(xué)處理方法應(yīng)運(yùn)而生［5－7］。化探數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵是如何合理地區(qū)分背景與異常［8］。傳統(tǒng)方法是建立在數(shù)據(jù)滿足正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布的基礎(chǔ)上，用背景母體的均值加上K倍標(biāo)準(zhǔn)方差作為異常下限，這種方法在地質(zhì)背景相對(duì)簡(jiǎn)單的地區(qū)應(yīng)用效果較好。但事實(shí)上，由于區(qū)域因素（成礦溫度、壓力等）的影響，元素背景值往往呈現(xiàn)一定的增高或降低趨勢(shì)，傳統(tǒng)方法可能會(huì)導(dǎo)致某些礦致的弱小異常被掩蓋［9］。趨勢(shì)面分析方法可以客觀地模擬、逼近地球化學(xué)元素的空間分布趨勢(shì)，動(dòng)態(tài)提取不同趨勢(shì)背景中隱藏的局部異常［10］。由于擬合曲面過(guò)于逼近實(shí)際分布而達(dá)不到描述空間趨勢(shì)的目的，趨勢(shì)面的擬合精度不能過(guò)高（一般對(duì)數(shù)據(jù)做二次或三次趨勢(shì)計(jì)算），利用趨勢(shì)面擬合后的正剩余值圈定異常區(qū)。因子得分趨勢(shì)面分析既考慮到元素之間的內(nèi)在聯(lián)系，又沒(méi)有忽略背景場(chǎng)和隨機(jī)因素的干擾，應(yīng)用效果較好。趨勢(shì)面分析涉及非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，一般需要依靠相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，本次選用Surfer軟件［11］對(duì)因子得分進(jìn)行趨勢(shì)面分析處理。筆者擬選取云南個(gè)舊陡巖地區(qū)1∶1萬(wàn)原生巖石化探數(shù)據(jù)，采用因子分析確定成礦元素組合，采用趨勢(shì)面分析求取每個(gè)樣品因子得分的剩余異常分量，并用“累加法”圈定綜合靶區(qū)，為明確研究區(qū)下一步找礦工作方向提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于個(gè)舊西區(qū)的西南角，總面積約33km2，區(qū)內(nèi)沉積巖地層發(fā)育，從老到新分別為中三疊統(tǒng)個(gè)舊組（T2g）、法郎組（T2f），新近系（N），第四系（Q）（圖1）。其中，個(gè)舊組在研究區(qū)內(nèi)出露面積較大，本次通過(guò)1∶1萬(wàn)地質(zhì)簡(jiǎn)測(cè)，對(duì)個(gè)舊組地層進(jìn)行了巖性段劃分，分別劃分為個(gè)舊組水塘段（T2gst）、砂場(chǎng)段（T2gsc）、陡巖段（T2gd）和冷墩段（T2gld）。水塘段巖性以灰?guī)r為主，厚度110～190m；砂場(chǎng)段巖性以白云巖為主，厚度300～490m；陡巖段巖性主要有灰?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r、白云巖互層，底部有一層泥灰?guī)r和粉砂巖，厚度800～1260m；冷墩段巖性以肉紅色灰?guī)r為主，厚度不詳；法郎組地層巖性主要有白云巖和灰?guī)r互層，底部有一層粉砂巖；新近系巖性以礫巖為主；第四系以沖積、殘坡積物為主。研究區(qū)主要發(fā)育北東向、北西向、東西向斷裂構(gòu)造。區(qū)內(nèi)圍巖蝕變以赤鐵礦化、褐鐵礦化、鐵錳礦化、鐵錳碳酸鹽化等為主，可以作為直接找礦標(biāo)志。研究區(qū)內(nèi)未見(jiàn)巖漿巖活動(dòng)，僅在研究區(qū)西端出露面積約為0．07km2的花崗巖脈。在研究區(qū)的西北部，夾持于北東向龍岔河斷裂和賈沙河斷裂之間，已發(fā)現(xiàn)一個(gè)中型錫多金屬礦床（陡巖錫礦）。已有資料［1－2］表明，陡巖錫礦礦體直接賦存于北西向張扭性斷裂帶中，在含礦斷裂和有利的層間剝離帶相交處，礦體膨大，礦體多為透鏡狀、脈狀、囊狀，鉆、坑工程揭露礦化帶附近存在黑云母花崗巖脈（地表未出露），礦體賦存的地層單元為本次地質(zhì)填圖劃分的個(gè)舊組陡巖段，礦體強(qiáng)烈氧化已成氧化礦，僅在厚大氧化礦中局部有硫化礦殘留體。綜合分析研究認(rèn)為陡巖錫礦床是與黑云母花崗巖侵入活動(dòng)有關(guān)的錫石－硫化物礦床。

21∶10000巖石地球化學(xué)測(cè)量

在研究區(qū)開(kāi)展了1∶1萬(wàn)原生巖石化探測(cè)量工作，采樣網(wǎng)格200m×100m，沿北東向布設(shè)采樣線，采樣面積約33km2，共采集巖石樣品1080件，測(cè)試工作由國(guó)土資源部昆明礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測(cè)中心完成，測(cè)試方法主要有X射線－熒光光譜法、等離子體質(zhì)譜法、原子熒光光譜法等，分析測(cè)試As、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、W、Zn共17種元素。個(gè)舊東區(qū)研究資料［1］表明，中三疊統(tǒng)個(gè)舊組是錫礦體主要的賦存層位，其中，個(gè)舊組卡房段（與本次填圖的陡巖段對(duì)應(yīng)）賦存的錫儲(chǔ)量占總探明儲(chǔ)量的90％，為主要的容礦地層。將Sn元素原始數(shù)據(jù)進(jìn)行特高值（大于均值與3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差之和）剔除，分別統(tǒng)計(jì)研究區(qū)不同巖性段Sn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，見(jiàn)表1。結(jié)果表明：個(gè)舊組陡巖段Sn元質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值最高，為2．18×10－6，其次為法郎組和個(gè)舊組水塘段，分別為1．51×10－6和1．22×10－6；Sn元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)在個(gè)舊組陡巖段中的離散程度最高，標(biāo)準(zhǔn)偏差高達(dá)8．55×10－6，說(shuō)明其分布極不均勻，局部易富集成礦；新近系以及個(gè)舊組砂場(chǎng)段、冷墩段地層中Sn元素含量均較低，標(biāo)準(zhǔn)偏差也較小。從地層控礦的角度看，研究區(qū)個(gè)舊組陡巖段是Sn最主要的成礦潛力層位，這與區(qū)域地質(zhì)情況基本吻合。采用迭代法剔除原始化探數(shù)據(jù)中的特高值，將處理后數(shù)據(jù)的平均值與2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差作為元素的異常下限T（1．6×10－6），分別以T、2T、4T作為外、中、內(nèi)帶，應(yīng)用MapGIS軟件圈定Sn元素異常圖（圖2），從圖2可以看出，Sn元素異常規(guī)模較大，濃集中心明顯，具有線狀和環(huán)狀分布特征。Sn元素異常空間結(jié)構(gòu)特征明顯，主要表現(xiàn)為在研究區(qū)東南部呈環(huán)狀特征，在北東向斷裂呈線狀特征，在北西向斷裂、地層呈線狀特征。通過(guò)計(jì)算Sn元素的實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)，可以了解元素分布的空間連續(xù)性和各向異性特征，進(jìn)而探討該區(qū)巖控、構(gòu)控的主次關(guān)系。在計(jì)算過(guò)程中采用2倍采樣間距（200m）作為步長(zhǎng)，22．5°作為角度容差，選用球狀模型分別計(jì)算其在0°、45°、90°、135°四個(gè)方向上的實(shí)驗(yàn)變差函數(shù)，最后擬合最佳變差函數(shù)。結(jié)果顯示：Sn元素最大變程和最佳連續(xù)性方向?yàn)?30°，與研究區(qū)內(nèi)地層走向（144°～170°）和北西向斷裂走向（110°～170°）基本一致，表明北西向的地層和構(gòu)造是異常的主要控制因素，后期北東向賈沙河斷裂、龍岔河斷裂（走向55°～60°）活動(dòng)強(qiáng)烈，控制研究區(qū)地貌特征，但控礦效果不明顯。

3化探數(shù)據(jù)分析

采用R型因子分析確定了17種元素的伴生組合關(guān)系，在此基礎(chǔ)之上，對(duì)因子得分進(jìn)行了剩余異常趨勢(shì)面分析，最后圈定出異常靶區(qū)，具體步驟如下：①對(duì)原始化探數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如用95％分位值代替特高值；②對(duì)處理后數(shù)據(jù)進(jìn)行R型因子分析，計(jì)算每個(gè)樣品的因子得分值；③對(duì)因子得分值進(jìn)行趨勢(shì)面分析，得出剩余異常分量，即局部異常；④根據(jù)所得的剩余異常分量值圈定異常區(qū)，采用多因子疊加法對(duì)各主因子的因子得分剩余異常進(jìn)行疊加，得到疊加異常靶區(qū)；⑤對(duì)疊加異常靶區(qū)進(jìn)行綜合解釋分析。

3．1因子分析因子分析的本質(zhì)即是降維，基于原始變量?jī)?nèi)部的親疏關(guān)系，把一些具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子［12］。為了更加合理地確定元素組合，一般采用Bartlett球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量KMO（Kaiser－Meyer－Olkin）和顯著性概率P對(duì)因子分析進(jìn)行可行性檢驗(yàn)，KMO越接近1，P越接近0，則因子分析效果越佳。本次化探數(shù)據(jù)的KMO＝0．800，P＝0，適合做因子分析。對(duì)研究區(qū)1080件巖石化探樣品17種微量元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行了R型因子分析，依據(jù)特征根大于1的原則提取了5個(gè)主因子，5個(gè)主因子的方差貢獻(xiàn)率均未超過(guò)50％，這說(shuō)明研究區(qū)巖石化探數(shù)據(jù)收斂較慢，所包含的信息比較分散，很難用一個(gè)或幾個(gè)綜合因子來(lái)表達(dá)，同時(shí)也說(shuō)明研究區(qū)巖石中各元素的物質(zhì)來(lái)源和成因比較復(fù)雜，各因子經(jīng)過(guò)正交旋轉(zhuǎn)后的載荷矩陣見(jiàn)表2，按照因子載荷大于0．500遞減排列，各因子可以歸納為：F1因子（W－Pb－Hg－Cd－Zn－Sb），反映中低溫?zé)嵋盒投嘟饘俚V化信息；F2因子（Co－Ni－Be－Mn－Ba－Cu），主要代表銅礦化信息；F3因子（Mo－Sn）和F5因子（Sr－Sn），代表錫礦化信息，Sn元素在F3和F5因子上的載荷分別是0．533和0．552，說(shuō)明Sn富集的多期性和多源性，其中F3因子包含Sn和Mo元素，指示中高溫?zé)嵋旱V化環(huán)境，F(xiàn)5因子包含Sn和Sr元素，Sr是碳酸鹽巖中的常見(jiàn)元素，反映與碳酸鹽巖建造有關(guān)的矽卡巖礦床的部分成礦物質(zhì)來(lái)源；F4因子為Bi－Sb元素組合。因子得分值反映每個(gè)樣品在各種地質(zhì)作用中的屬性，是勘查地球化學(xué)中常用的參數(shù)之一，因子得分絕對(duì)值越高，說(shuō)明該因子代表的地質(zhì)過(guò)程在該樣品上的表現(xiàn)越強(qiáng)烈。計(jì)算因子得分值一般有2種方法，一是利用全部樣品進(jìn)行因子分析，計(jì)算出相應(yīng)的因子得分值；一是用典型地質(zhì)體因子分析模型來(lái)計(jì)算其他地質(zhì)體的因子得分值［13］。本文采用第一種方法，通過(guò)陡巖異常區(qū)正交旋轉(zhuǎn)因子得分矩陣（表2）對(duì)研究區(qū)1080件樣品分別計(jì)算其在各因子上的得分值。

3．2趨勢(shì)面分析趨勢(shì)面分析認(rèn)為元素含量值Zi由區(qū)域性變量Ti、局部異常變量Ni和隨機(jī)性變量e組成，即Zi＝Ti＋Ni＋e。通過(guò)擬合趨勢(shì)面可以分離出Ti和Ni＋e，再利用正剩余平均值代替隨機(jī)性變量e，保留具有實(shí)際意義的局部異常分量，即剩余異常分量［14］。上述操作可在Surfer軟件中實(shí)現(xiàn)［15］。對(duì)所得的因子得分值進(jìn)行趨勢(shì)面分析，通過(guò)擬合趨勢(shì)面獲得具有實(shí)際意義的剩余異常分量（濾掉隨機(jī)性變量e），一般認(rèn)為剩余異常分量越大，對(duì)成礦越有利，按照Ni＞0的原則圈定剩余異常分量等值線圖（圖3），可以看出，F(xiàn)3代表的Sn－Mo元素組合異常按區(qū)域特征總體上可以劃分為三帶：在研究區(qū)東南部水塘呈環(huán)狀分布，在北東向龍岔河斷裂、賈沙河斷裂兩側(cè)呈線狀分布，在北西向陡巖－水塘斷裂兩側(cè)呈線狀分布；F5代表的Sn－Sr元素組合異常與F3元素組合異常形態(tài)基本一致，區(qū)別在于在北東向龍岔河斷裂兩側(cè)異常不明顯。因此，F(xiàn)3、F5因子得分剩余異常可能是由同一成礦作用的不同礦化階段引起的。

3．3靶區(qū)圈定地球化學(xué)預(yù)測(cè)與找礦的一般經(jīng)驗(yàn)表明，“累加法”可以提高地球化學(xué)異常識(shí)別的寬度和襯度［16］。采用“多因子累加法”圈定陡巖地區(qū)異常靶區(qū)，將疊加異常作為衡量本區(qū)地球化學(xué)異常的主要標(biāo)志之一。采用邏輯運(yùn)算符“AND”、“OR”、“NOT”來(lái)連接多個(gè)因子圖層的疊合關(guān)系，其邏輯關(guān)系可以表示為：①C＝A•AND•B，表示A因子異常和B因子異常同時(shí)存在的組合異常；②C＝A•OR•B，表示A因子異常和B因子異常的合并異常；③C＝A•NOT•B，表示A因子異常中去除B因子異常中的重疊部分。將與錫成礦作用有關(guān)的F3因子（Sn－Mo組合）得分剩余異常和F5因子（Sn－Sr組合）得分剩余異常進(jìn)行疊加處理，即按照公式：C＝A•OR•B，其中A代表F3因子得分剩余異常，B代表F5因子得分剩余異常，C代表多因子得分疊加剩余異常。本次研究共圈定出Ⅰ、Ⅱ號(hào)2個(gè)異常靶區(qū)（圖4）。Ⅰ號(hào)異常位于陡巖－水塘斷裂兩側(cè)，沿北西向展布，異常主要位于法郎組下段和個(gè)舊組水塘段接觸帶上；Ⅱ號(hào)異常呈現(xiàn)明顯的環(huán)狀分布，異常總體疊加明顯，靶區(qū)形態(tài)規(guī)整，異常主要就位于個(gè)舊組地層中。結(jié)合該區(qū)物探反演結(jié)果和遙感蝕變特征提取，推測(cè)Ⅱ號(hào)異常深部可能存在隱伏巖體。

4結(jié)論及建議

（1）不同巖性分段Sn元素含量的統(tǒng)計(jì)特征表明，個(gè)舊組陡巖段是最可能的賦礦層位。進(jìn)一步采用變差函數(shù)分析異常的空間展布表明，北西向地層與構(gòu)造是控制異常分布的主要因素。（2）因子分析結(jié)果表明，F(xiàn)3和F5因子反映Sn礦化信息。其中，F(xiàn)3為Sn－Mo組合，反映巖體及熱液相關(guān)信息；F5為Sn－Sr組合，Sr是碳酸鹽巖中的常見(jiàn)元素，反映Sn元素可能部分來(lái)源于灰?guī)r、白云巖等碳酸鹽巖地層。（3）采用因子分析、趨勢(shì)面分析方法提取出F3、F5因子的因子得分剩余異常，并通過(guò)多因子疊加法圈定出Ⅰ、Ⅱ號(hào)2個(gè)異常靶區(qū)。Ⅰ號(hào)異常位于法郎組和個(gè)舊組水塘段地層的接觸帶上，沿陡巖－水塘斷裂展布；Ⅱ號(hào)異常位于個(gè)舊組地層，呈環(huán)狀分布，推測(cè)深部有隱伏巖體存在。下一步可以開(kāi)展相關(guān)鉆孔驗(yàn)證工作。

作者：楊震 楊明國(guó) 胡光道 梅紅波 單位：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）資源學(xué)院