基于多重分形理论的地球化学场分解与元素组合研究——以铜山岭

引用本文

龚晶晶, 李方林, 张爽, 崔放. 基于多重分形理论的地球化学场分解与元素组合研究——以铜山岭—祥霖铺地区为例[J]. 物探与化探, 2015,39(4): 665-672.
GONG Jing-Jing, LI Fang-Lin, ZHANG Shuang, CUI Fang. The application of multifractal theory to the decomposition of geochemical fields and the study of element association: A case study of Tongshanling-Xianglinpu area[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(4): 665-672. 复制到剪切板

Doi:10.11720/wtyht.2015.4.02
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? 《物探与化探》编辑部

基于多重分形理论的地球化学场分解与元素组合研究——以铜山岭—祥霖铺地区为例

龚晶晶^1,², 李方林², 张爽³, 崔放⁴

1.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000

2.中国地质大学地球科学学院,湖北武汉 430074

3.中国科学院广州地球化学研究所,广东广州 510640

4.武汉地质调查中心,湖北武汉 430205

作者简介: 龚晶晶(1989-),男,硕士,主要从事勘查地球化学研究工作。Email:gongjingjing@igge.cn

收稿日期: 2014-09-25

基金: 中国地质调查局“南岭地区钨锡多金属矿深部矿地球化学找矿方法试验”项目(1212091013014)

摘要

铜山岭—祥霖铺地区位于湖南省西南部,南岭成矿带的中部,已发现多处钨锡、铜多金属矿床,具有较大的成矿潜力。笔者应用多重分形理论——奇异性指数模型对研究区1∶5万地球化学测量数据进行地球化学场分解,选取具有代表性的Sn、Ag进行详细分析,取得了较好的应用效果:奇异性指数有效降低了岩体高背景、系统背景差异的影响,并且强化了低背景区的弱异常;分形密度有效压制了数据噪声的影响,使异常更为清晰可靠。应用奇异性指数对元素组合特征进行了初步讨论,指出在元素组合特征分析中可结合元素原始值与奇异性指数各自的优势进行综合分析。

关键词: 多重分形; 铜山岭—; 祥霖铺; 奇异性指数; 分形密度; 元素组合

中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)04-0665-08

The application of multifractal theory to the decomposition of geochemical fields and the study of element association: A case study of Tongshanling-Xianglinpu area

GONG Jing-Jing^1,², LI Fang-Lin², ZHANG Shuang³, CUI Fang⁴

1. Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang 065000, China

2. School of Earth Sciences, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China

3. Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China

4. Wuhan Center of Geological Survey, Wuhan 430205, China

Abstract

Located in southwest Hunan Province and at the center of Nanling metallogenic belt, the Tongshanling-Xianglinpu area, in which several W-Sn and Cu-polymetallic deposits have been found, has great potential for the prospecting. In this paper, the multifractal theory, i.e., the model of singularity, was applied to the decomposition of geochemical fields, on the basis of the data of 1∶50 000 geochemical survey obtained in the study area. The representative elements Sn and Ag were analyzed in detail, with good results achieved: the singularity reduced the influence of the high background value of rock mass and the variety background levels and intensified the anomalies in low-value background zone; the fractal density reduced the influence of the data noise effectively, and the anomalies became more clear. This paper discussed the characteristics of element association preliminarily, and pointed out that it‘s better to make a comprehensive analysis in combination with the respective advantages of original data and singularity.

Keyword: multifractal; Tongshanling-Xianglinpu; singularity; fractal density; element association

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地球化学数据处理是勘查地球化学工作中不可或缺的一步。对于受成矿、成岩、环境等各类因素影响而地质背景复杂的区域, 其地球化学背景往往呈现出区域性的变化趋势, 形成较为复杂的地球化学背景场 $\begin{matrix} ^{[17]} \end{matrix}$ ; 同时, 地球化学数据还可能受到自然环境因素以及采样误差、预处理误差和分析误差的影响, 由此会引发地球化学数据的随机波动(噪声)^{[8, 9, 10]}; 此外, 单元素地球化学场的复杂性也会对地球化学异常结构模式或者元素组合特征等多元素的综合分析带来困难。因此, 对地球化学数据进行分析处理, 进而抑制或消除各种误差, 区分背景, 突出异常, 提取找矿信息, 是最终有效地圈定和评价矿致异常的关键^{[2, 11]}。针对这些问题, 前人已经提出了不少解决方法, 其中多重分形方法是近年来提出并发展迅速的一种效果较为突出的分析方法 $\begin{matrix} ^{[1216]} \end{matrix}$ 。该方法基于地球化学场的多重分形特征, 不仅考虑了场值的空间相关和变化性, 而且能够度量场值的局部奇异性^[17], 能够更为细致准确地分解地球化学场, 并提取异常。

铜山岭— 祥霖铺地区位于湖南省西南部, 南岭地区中部, 主要为九嶷山锡矿田区域^[18]。该区矿产资源丰富, 主要分布有铜山岭多金属矿床, 螃蟹木岩体处的大坳钨锡矿、挂沟冲钨锡矿、凉亭坳锡矿等矿床^[18], 以及近年发现的祥霖铺魏家钨矿^[19]。本次研究搜集了该区1∶ 5万地球化学测量数据, 研究了多重分形方法对复杂地球化学场的分解作用, 继而结合奇异性指数对元素组合特征进行了初步讨论。

1 多重分形方法

成矿过程通常在较短的时间或空间间隔内产生巨大能量释放或物质的超常富集和堆积, 即具有非线性特征, 所形成的地球化学场则具有奇异性、自相似性、自组织临界性, 并可采用分形与多重分形模型进行度量和研究^{[20, 21]}。由成秋明^{[12, 22]}提出的多重分形方法可以对地球化学的多重分形特征进行描述, 同时考虑了场值的空间相关性和奇异性, 能够保持和突出场值的局部空间结构和奇异性信息。具有多重分形特征的地球化学场遵循如下奇异性密度— 面积的幂律关系^[14]:

V(A)=c( $\begin{matrix} \sqrt[]{A} \end{matrix}$ )^-α 。 (1)

式中:V(A)为元素平均密度; A为窗体面积; α 为奇异性指数; c为分形密度。对原始点地球化学数据或是插值网格数据进行求取, 步骤如下^[14]:① 对于图上任意给定位置, 定义一系列具有不同窗体尺度的滑动窗体(正方形、圆形等), r_min=r₁< r₂< …< r_n=r_max, 可将窗体定义为A(r); ② 计算每个窗体尺度内的元素平均含量值V(r_i); ③ 在双对数坐标系统中, 以lgr为横轴, lgV(r)为纵轴, 对[r_i, V(r_i)](i=1, …, n)投点绘图, lgV(r)随lgr呈线性趋势, 线性关系的斜率可以认为是对α 的估计; ④ 对所有位置进行此类方法处理, 可得到全区各处的奇异性指数以及分形密度。

若奇异性指数α > 0, 则表示此处局部场具有奇异性且含量相对富集; α < 0, 则表示此处含量相对贫化; α =0, 则表示此处为非奇异的背景场^[20]。

对于式(1), 当r为单位半径(1 km)时, A即为单位面积(1 km²), 此时式(1)可变换为:

V(1)=c( $\begin{matrix} \sqrt[]{A} \end{matrix}$ )^-α=c(1)^-α=c 。 (2)

可见分形密度c为依据局部地球化学场奇异性特征对单位面积内元素含量均值的估计值, 表明分形密度c与局部的地球化学场分布特征相关, 而与场值的绝对大小的相关性较小。因而针对受自然环境、采样误差等因素影响而产生的数据噪点, 分形密度通过其场值的局部奇异性分布特征对其进行估计, 从而获取相对稳健的估计值, 能够降低地球化学场中数据噪点的影响。

2 地质概况

研究区(图1)处于扬子板块(Ⅰ 级)南华裂陷槽(Ⅱ 级)湘南桂东北拗陷(Ⅲ 级)与华夏板块(Ⅰ 级)粤北拗陷(Ⅱ 、Ⅲ 级)的拼接部位, 属南华裂陷槽之湘南桂东北拗陷, 即南岭中段。区内地层较发育, 除志留系、古近系、新近系缺失外, 从震旦系至第四系均有出露, 分布面积约占总面积的95%。震旦系主要岩性有石英砂岩和硅质岩; 寒武— 奥陶系以一套浅海相碎屑岩为主, 次为火山碎屑岩、硅质岩及不纯碳酸盐岩沉积, 普遍浅变质; 泥盆系出露广泛, 主要分布在都庞岭隆起东部拗陷区的广大地区, 岩性以浅海相碳酸盐岩为主, 次为滨海或海陆交互相碎屑岩和煤系地层; 石炭系为一套以碳酸盐为主间夹陆屑的沉积建造, 其中石磴子组与岩(脉)体接触处赋存钨锡、铅锌矿; 侏罗— 白垩系为一套红色陆相碎屑岩; 第四系以冲积物为主, 次为残、坡积物, 为区内砂锡矿的赋存层位^[23]。

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	图1 铜山岭— 祥霖铺地区地质简要^[25]

区内岩浆岩较发育, 时代以中侏罗世为主, 其次为晚侏罗世和白垩纪。都庞岭复式花岗杂岩体和铜山岭花岗闪长岩体与九嶷山复式花岗杂岩体构成了东西向花岗杂岩带, 区域上属南岭花岗杂岩中带, 控制了区内锡多金属矿的展布。研究区内的钨锡资源丰富, 已知矿点主要分布于铜山岭岩体、祥霖铺斑岩脉群和螃蟹木岩体^{[18, 24]}。研究区经历了加里东、印支、燕山等多期复杂的构造运动, 这些构造运动均属于区域性造山运动, 伴随有强烈的岩浆活动。

3 数据来源

本次试验样品为笔者收集的来自不同单位的共计15 580件土壤样品, 采用的数据为土壤样品中12种元素(W、Sn、Mo、Bi、Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb、F)的测试结果, 其分布范围见图1(由于样点较多, 仅标注其总体范围), 覆盖面积约3 895 km²。笔者仅着重介绍本研究区产出丰富的钨锡矿的主成矿元素之一— — Sn的奇异性分布, 以及具有显著分布特点的Ag的奇异性分布, 而其他成矿元素, 如W、Cu、Pb等, 也具有多重分形特征, 由于篇幅限制不再详细介绍。

根据上述数据来源及研究区地质背景介绍, 可以作如下推断:① 整体数据为收集自不同单位的分块数据组合而成, 而不同单位的采样、分析测试过程及标准不尽相同, 导致各自的系统误差、背景含量可能存在一定的差异; ② 数据覆盖面积较大, 区内地质背景较为复杂, 地质单元种类丰富, 据表1可知, 各个地质单元的元素含量平均值差异较大, 存在明显的背景不均一现象。所以针对该区复杂的地球化学场, 常规方法难以准确识别异常信息, 故在该区进行多重分形方法的应用。

表1 铜山岭— 祥霖铺地区不同地质单元Sn和Ag均值对比

4 结果讨论

4.1 Sn、Ag奇异性分析

基于多重分形理论, 笔者计算了研究区各样点处的奇异性指数与分形密度, 其中半径序列:1.5、2、2.5、…、7 km, 窗体形状:圆形。首先了解Sn、Ag原始值与分形密度、奇异性指数的分布型式。由图2a、图2b、图2d、图2e可知, Sn、Ag的分型密度和原始值的分布形态非常相似, 呈正偏态分布, 其中Ag的分布型式与Sn存在一定差异, 在分型密度中体现更为明显。所以可以使用传统迭代法确定分型密度的异常下限(表2), 用C₀+2.5× S(C₀为均值, S为标准差)作为剔除界线, 信度系数为2。而Sn、Ag奇异性指数均非常近似的服从正态分布(图2c、图2f), 且均值均接近于0。这与奇异性指数的理论意义相一致, 其大于0即表示相对富集, 小于0即表示相对亏损。

表2 Sn、Ag原始值、分形密度统计结果

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	图2 铜山岭— 祥霖铺地区土壤Sn、Ag原始值、分形密度、奇异性指数频数直方分布

使用泛克立格法网格化数据, 并在MapGIS中完成数据成图(图3~图6)。为突出奇异性较高的区域, 仅圈定奇异性指数大于0.3的区域, 分形密度的下限采用常规异常下限的计算方法。通过对比Sn、Ag的原始值异常范围与奇异性指数、分形密度的异常范围可知, 三者在异常范围的总体分布规律方面存在明显差异。

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	图3 铜山岭— 祥霖铺地区土壤Sn原始值与奇异性指数分布

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	图4 铜山岭— 祥霖铺地区土壤Sn原始值与分型密度分布

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	图5 铜山岭— 祥霖铺地区土壤Ag原始值与奇异性指数分布

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	图6 铜山岭— 祥霖铺地区土壤Ag原始值与分形密度分布

Sn原始值异常主要出现在各岩体以及图幅西北部的泥盆系中, 异常区呈大面积不规则状、小面积点状出现。由于铜山岭、都庞岭、螃蟹木等岩体的Sn背景值较高(表1), 异常界线与岩体边界非常一致, 因此在矿化点比较集中的螃蟹木岩体处, 原始值异常未能抑制岩体的高背景, 仅圈出岩体范围而并未准确圈定岩体中矿体的位置。同时, 在背景较低的祥霖铺斑岩脉群处异常范围较小, 而在该区域的Sn矿点处并未形成异常。Sn的奇异性指数则有效地抑制了高背景区(铜山岭、都庞岭、螃蟹木等岩体处)异常, 其中, 位于螃蟹木岩体处的异常范围准确圈定了该岩体范围内的Sn矿点, 并在祥霖铺斑岩脉群处增强了低背景异常, 有效圈定了该区域的钨矿点。而Sn的分形密度则较为准确地反映了Sn背景值的高低变化, 同时过滤掉了由少数异常点形成的小面积点状原始值异常。

Ag原始值异常呈现明显的分区现象, 在研究区北部出现大面积异常, 而南部异常范围则相对较小, 这可能是数据来源不一致导致的。因此原始值异常并不能准确反映Ag的富集状况。Ag奇异性指数则有效抑制了研究区北部的高背景影响, 仅在祥霖铺斑岩脉群及东北部石英岩脉处形成异常。同时, 研究区南部的异常范围并未发生明显改变。与Sn相似, Ag分形密度圈定的异常区为背景较高的区域, 并过滤掉了零散分布的小面积点状异常。

通过对比分析, 可以得出以下认识:①在背景较高的区域, 原始值形成大面积的面状异常, 奇异性指数形成的异常则出现在异常衬度较高的强异常处, 并与已知矿体、岩体对应; ②在背景较低的区域, 原始值形成弱异常或者不显示异常, 奇异性指数在元素相对富集程度较高的区域形成异常, 即相对原始值形成新的或更突出的异常; ③由于存在各种随机误差的影响, 原始值存在较多单点或少数点形成的小面积点状异常, 分形密度的分布更为接近数据的真实分布; ④相对原始值异常, Sn、Ag的奇异性指数出现了一些新的现有资料尚无法准确解释的异常, 这些异常大多出现在低背景区中富集程度相对较高的区域。针对这些区域, 可以结合其他地质资料作进一步的研究工作。

4.2 奇异性指数在元素组合分析中的应用

作为表征各元素综合分布信息的重要指标, 元素组合特征通常是能指示成矿作用的关键信息。但复杂的地球化学场不仅会对单元素异常信息的提取带来困难, 还会影响元素组合特征的分析。基于多重分形的奇异性指数模式能够很好地对复杂地球化学场进行分解, 因此不妨使用元素的奇异性指数进行元素组合特征的分析。

研究区内不同岩体对应的成矿类型存在差异(图3), 如铜山岭岩体主要对应铜多金属矿床, 螃蟹木岩体主要对应钨锡矿床。所以以研究区内不同岩体为对象, 统计了不同岩体内的元素衬值, 进而研究不同岩体对应的元素组合特征。图7~图9为各岩体内不同元素的衬值对比(元素衬值为岩体内元素的均值与全区均值的比值), 总体上, 对应于不同成矿类型的岩体, 其元素组合特征存在非常显著的差异, 但部分元素(如Ag)的特征不够清晰。

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	图7 铜山岭— 祥霖铺地区各岩体内W、Sn、Mo、Bi衬值对比

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	图8 铜山岭— 祥霖铺地区各岩体内Cu、Pb、Zn衬值对比

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	图9 铜山岭— 祥霖铺地区各岩体内Ag、Au、As、Sb、F衬值对比

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	图10 铜山岭— 祥霖铺地区各岩体内W、Sn、Mo、Bi奇异性指数对比

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	图11 铜山岭— 祥霖铺地区各岩体内Cu、Pb、Zn奇异性指数对比

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	图12 铜山岭— 祥霖铺地区各岩体内Ag、Au、As、Sb、F奇异性指数对比

图10~图12为各岩体中元素奇异性指数均值的分布, 从图中可以看出, W、Sn、Mo、Bi组合奇异性指数与原始值在各岩体中的分布比较相似, 在铜山岭岩体与螃蟹木岩体中出现富集, 但因为螃蟹木岩体位于金鸡岭岩体中, 其元素相对富集程度相比原始值有所降低; Cu、Pb、Zn组合和As、Sb、Au组合的奇异性指数与原始值在各岩体中的分布差异较小; Ag、F奇异性指数与原始值的分布差异非常显著, 其中Ag奇异性指数降低了背景差异的影响, 显示出了与As、Sb、Au一致的分布特征, 在铜山岭岩体处出现高富集, 而F奇异性指数的分布也更为清晰准确, 在螃蟹木岩体中形成富集, 在铜山岭岩体处形成较大的贫化。对于背景场变化较小且复杂程度较小的元素, 奇异性指数与原始值得出的结果差异较小; 但对于奇异性分布特征突出的元素, 奇异性指数的指示更为明确、清晰。所以可以结合原始值与奇异性指数进行元素组合特征的综合分析。综合研究区元素原始值与奇异性指数的分析结果得出:①螃蟹木钨锡矿床对应W、Sn、Mo、Bi、F组合的高富集, 而其他元素富集现象不明显; ②铜山岭铜多金属矿床对应Cu、Pb、Zn、Au、Ag、As、Sb的高富集, 而F 出现相对亏损; ③其他未发现与矿床有密切关系的岩体, 未发现特征性的元素组合特征。

5 认识与结论

(1) 基于多重分形理论的奇异性指数模型能够细致地刻画地球化学场的局部空间结构与奇异性特征, 而分形密度具有降低地球化学数据随机波动(噪声)的作用, 并近似反映地球化学场的原始分布。采用奇异性指数模型对湖南省铜山岭— 祥霖铺地区的地球化学异常进行提取, 取得了较好的应用效果:奇异性指数有效降低了岩体高背景、系统背景差异的影响, 并且强化了低背景区的弱异常; 分形密度有效压制了数据噪声的影响, 使异常更为清晰可靠。

(2) 由于地球化学场的复杂性, 采用原始含量对元素组合特征进行总结往往受到一定影响, 而奇异性指数模型能够对复杂地球化学进行有效分解, 所以可尝试用奇异性指数进行元素组合特征的分析。研究发现, 针对背景场变化较小且复杂程度较小的元素, 奇异性指数与原始值得出的元素组合差异较小; 但对于奇异性分布特征突出的元素, 奇异性指数的指示更为明确、清晰。然而, 奇异性指数反映的是单元素地球化学场的自相似性, 所以其不再具有绝对大小意义, 这样在使用奇异性指数进行元素组合分析时并不能反映元素之间的比例关系, 如不同剥蚀程度的同类型矿床, 其各元素的比例关系显然存在差异, 但奇异性指数并不能反映这种关系。所以在进行元素组合特征研究时, 应结合元素原始值与奇异性指数各自的优势综合讨论。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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Abstract：Geochemical exploration is mineral exploration carried out by using variations of element contents in various kinds of media. Therefore geochemical mapping is the most fundamental work for geochemists, just as geological mapping for geologists. Variations in element background values in various types of rock have an important influence on the prognostic process during geochemical prognosis of ore deposits. Seven-six elements for geochemical mapping in southwestern China may be divided into two groups：(1) the element group with less influence of lithological variation on metallogenic prognosis, and (2) ｔｈｅ element group with more influence of lithological variation on metallogenic prognosis. The first element group consists of Hg, Cd, Sb, Au, Sn, Mo, Ag, U, Pb, Bi and W, which are characterized by the ratios of the highest background values in rocks to the anomaly thresholds in the prognostic region of 1 and the ratios of maximum background values to the minimum background values of >8. This paper deals with the elements Sn (belonging to the first element group) and Cu (belonging the second element group). Sn deposits in southwestern China are closely related to Sn geochemical anomalies, whereas Cu deposits in southwestern China are not necessarily bound up with giant Cu geochemical anomalies. For the second element group, the multifractal filter technique should be used to suppress different background interferences and extract mineralization information from the geochemical anomalies of the elements.

提要：勘查地球化学是利用元素在各种介质中的含量变化来进行找矿勘查，因此，地球化学填图是勘查地球化学的最基础性的工作，正如地质图对于地质工作的重要性一样。在利用地球化学进行找矿预测过程中，元素在不同类型岩石中背景值的变化会对预测过程产生很大的影响，在利用中国西南地区76种元素编图的数据进行成矿预测过程中，将元素分成两类：一类是岩性变化对成矿预测影响较小的元素，这类元素的各类岩石最大背景值与预测区的异常下限比值小于1，且岩石中背景值的最大值与最小值比值也较小，一般小于4。这些元素包括Hg、Cd、Sb、Au、Sn、Mo、Ag、U、Pb、Bi、W，它们都是地球化学方法应用最有效的矿种。另一类是岩性变化对成矿预测影响较大的元素，这类元素有Pt、Co、Cr、Cu、Ni、V、Ti等，其岩石中的最大背景值与异常下限比值大于1，且岩石中的背景值最大值与最小值的比值大于8。以Sn和Cu两种元素为例，Sn属于岩性变化影响较小的元素，西南地区的Sn矿床与Sn地球化学异常之间的对应关系很好。而Cu属于岩性影响较大的元素，西南地区的Cu矿床分布与西南地区的巨大的Cu地球化学异常对应关系较差。对于这组元素，应采用多重分形滤波技术，压制不同背景的干扰，从中提取出矿化信息。

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0.0

李方林, 鲍征宇, 裴韬, 等. 地球化学空间数据处理原理及软件系统[J]. 地球科学: 中国地质大学学报. 1999, 24(3): 306-319.

数据处理和成图技术在地球化学找矿研究中是十分重要的.根据地球化学数据的总体和局域分布型式总结发展了数据预处理技术.二维空间地球化学数据处理应该包括数据预处理、结构分析并估值、数值滤波3个环节.上述研究思路在塔里木盆地油气化探研究中取得了明显效果.

2012

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娄德波, 肖克炎, 左仁广, 等. 分形滤波技术在新疆黄山—镜儿泉镍铜成矿带中的应用[J]. 地球学报. 2012, 33(1): 83-90.

For the purpose of improving the geological understanding of metallogenic process in the Huangshan-Jing'erquan Ni-Cu metallgenic belt and further determining the direction of exploration, the authors analyzed Ni element from geochemical data of stream sediments or debris by fractal filtering technique. The results show that the background of Ni element is high and anomalies of Ni element are weak and scattered in Tuha Basin, whereas the background of Ni element is low and anomalies of Ni element are strong and banded in Kangguer faults and the southeast part of the study area. It is a reasonable interpretation that because of Late Carboniferous-Early Permian mantle event, abundant basaltic magma erupted in the middle and southeast parts of the study area and then were eroded and transported to Tuha Basin which was a low terrain in Cenozoic, with the root of the basalt preserved. The banded Ni anomalies in the middle and southeast part of the study area are favorable places for mineral exploration.

为了深化新疆黄山-镜儿泉镍铜成矿带的成矿地质认识, 进一步确定找矿勘查方向, 采用多重分形滤波技术, 对该地区水系沉积物或岩屑地球化学测量数据中的Ni元素进行分析, 结果显示研究区西北部吐哈盆地具有高背景、弱异常且异常分散的特点; 中部康古尔大断裂带以及研究区东南部具有低背景、强异常、且异常呈带状分布的特点; 这可能是由于, 石炭世晚期至二叠纪早期的地幔柱事件在研究区中部和东南部沿深大断裂有大量玄武岩喷溢, 到新生代被剥蚀运移到西北部地形较低的吐哈盆地, 而在原地只残留其根部造成的。中部和东南部带状分布的Ni异常是可能的找矿有利地段。

1999

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史长义, 张金华, 黄笑梅. 子区中位数衬值滤波法及弱小异常识别[J]. 物探与化探, 1999, 23(4): 250-257.

This paper advances a new data processing technique-subregion median contrast filtrering method.It uses subregion to simulate spatial variation of the background, calculates critical values of anomalies with EDA technique, and measures the undulation of field values with the contrast as the datum. This technique fairly satisfactorily solves the problem of recognizing weak anomalies, and the preliminary application proves it to be effective.

提出一种新的数据处理方法---子区中位数衬值滤波法.该法采用子区模拟背景场的空间变异,以EDA技术计算异常临界值,用衬值为基准度量场值的起伏变化,较好地解决了弱小异常的识别问题.初步应用效果良好.

1986

0.0

周蒂. 分区背景校正法及其对化探异常圈定的意义[J]. 物探与化探, 1986, 10(5): 263-273.

Conventional analyses of exploration geochemical data assume that the bank-ground is a constant or slowly changing value, equivalent to a plane or smoothlycurved surface. Nevertheless, It is better to regard the geochemical backgroundas a rugged surface, varying with changes in geology and environment. Thisregged surface can be estimated from observed geological, geochemical, andenvironmental properties by using robust multivariate statistics.Ametbod of background adjustment was developed and applied to ground-water and stream sediment reconnaissance data collected from the Black Hillsarea, South Dakota, U. S. A. The Iithology of source rocks seems to be a dominantfactor determining chemical composition of groundwater or stream sadiments. Themost efficacious adjustment procedure is to regress uranium comcentration on sele-cted geochemical and environmental variables for each lithologic unit, and thento delineate anomalies of the combined residuals. This is called the "methed ofunit-wise adjustment of geochemical background". Robust versions of regressionand RQ-mode principal components analyds rather than ordinary techniques wereused to guard against distortion caused by outliers. Anomalies delineated by thisbackground adjustment procedure correspond with uranium prospects much betterthan anomalies delineated by conventional procedures do. The procedure should beapplicable to geochemical exploration for other metals at different scales, andthe adoption of this procedure may result in a revolution in geochemical dataanalyses.

化探中目前常用的用平面或曲线来拟合地球化学背景的作法从理论上是有严重缺陷的。地球化学背景应是一个随地质和景观变化而因点各异、崎岖不平的面。借助于稳健多元统计方法可以由观察到的地质、地化及环境变量来估计出这个背景面,即进行背景校正。本文介绍了对美国南达科达州黑山地区铀矿地球化学普查数据进行背景校正试验的结果。地层—岩性看来是控制地下水及系沉积物的地球化学特征的主要因素。从提高异常与矿化的吻合程度的角度来说,分区背景校正法的效果最好。这种方法对各个地层一岩性分区分别用可溶铀含量对选择出的地化—环境变量进行回归,然后将全区的剩余值合起来统一圈定异常。文中对这种方法成功的原因作了解释。用稳健统计学方法来代替经典统计学方法对于提高背景校正的效果也是很有帮助的。分区背景校正法是一种理论上有依据、实践上简便易行的异常圈定方法,值得进一步在不同地区对不同的目标矿种、不同的采样对象和比例尺进行试验。

2012

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李宾, 李随民, 韩腾飞, 等. 趋势面方法圈定龙关地区化探异常及应用效果评价[J]. 物探与化探, 2012, 33(2): 202-207.

With 1∶200 000 stream sediment survey data of Longguan area in Hebei Province as an example and by using trend surface analysis, the authors employed different orders of polynomial to fit the overall distribution trend of geochemical elements, recognized local anomalies and drew the anomaly distribution map. Based on a comparison with the traditional average method, this paper evaluated the application results of the trend surface method for Pb, Zn, Ag, Au and Cu, thus providing reference for geochemical work in similar areas.

以河北省张家口龙关地区1∶20万水系沉积物数据为例,采用趋势面分析方法,用不同次数的多项式拟合地球化学元素的整体分布趋势,识别出局部异常,圈定元素异常分布图。在与传统平均方法对比研究后,界定Pb、Zn、Ag、Au、Cu的趋势面法应用效果,为相似区域提供参考。

1989

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... 同时,地球化学数据还可能受到自然环境因素以及采样误差、预处理误差和分析误差的影响,由此会引发地球化学数据的随机波动(噪声)^[8,9,10] ...

1998

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裴韬, 鲍征宇. 地球化学数据去噪方法研究[J]. 地质地球化学. 1998, 26(4): 86-90.

摘　要：在简要介绍移动平均，傅立叶变换和小波变换基本原理的基础上，比较了它们在地球化学数据处理过程中去除噪声效果的优劣，并应用于塔北雅克拉－轮台地区的地球化学勘探实际。研究结果表明，小波变换是一种理想的数据处理方法。

... 同时,地球化学数据还可能受到自然环境因素以及采样误差、预处理误差和分析误差的影响,由此会引发地球化学数据的随机波动(噪声)^[8,9,10] ...

2010

0.0

吴越, 张均, 胡鹏. 剩余异常分量因子得分法在西秦岭凤—太矿集区西段化探找矿靶区优选中的应用[J]. 物探与化探, 2010, 34(3).

The residual anomaly component factor score method which uses the means of trend surface to process geochemical data was adopted in the working area to extract the residual anomaly components that indicate local anomaly changes. R-factor analysis was carried out for residual anomaly components and, as a result, 3 factors closely associated with the mineralization were obtained. Score diagrams were drawn to reflect the distribution of geochemical anomalies in the study area and provide the basis for the optimization of prospecting targets.

在西秦岭凤-太矿集区西段地区，利用剩余异常分量因子得分方法采用趋势面分析对工作区化探数据进行处理，提取其中反映局部异常变化的剩余异常分量，再对剩余异常分量进行R型因子分析，得到与矿化关系密切的3个因子。用因子得分图描述研究区与矿化密切的地球化学异常分布情况，并为靶区的优选提供较好的依据。

... 同时,地球化学数据还可能受到自然环境因素以及采样误差、预处理误差和分析误差的影响,由此会引发地球化学数据的随机波动(噪声)^[8,9,10] ...

2009

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... 因此,对地球化学数据进行分析处理,进而抑制或消除各种误差,区分背景,突出异常,提取找矿信息,是最终有效地圈定和评价矿致异常的关键^[2,11] ...

1999

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... 由成秋明^[12,22]提出的多重分形方法可以对地球化学的多重分形特征进行描述,同时考虑了场值的空间相关性和奇异性,能够保持和突出场值的局部空间结构和奇异性信息 ...

2009

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2004

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成秋明. 空间模式的广义自相似性分析与矿产资源评价[J]. 地球科学, 2004, 29(6): 733-743.

摘　要：尺度不变性(scale invariance)包括自相似性(各向同性)、自仿射性(成层结构)、广义自相似性(各向异性标度不变性),是由各种地质过程和地质事件所产生的地质特征和模式的本质属性.尺度不变性可用分形和多重分形模型来表征.这些尺度特征的定量化可为刻画地质空间模式和模式识别提供有力的工具.例如,热液矿床的群聚现象可以用局部分形特征(局部奇异性)来刻画.通过在特征空间中(如频率空间)识别空间模式的广义自相似性,可以将空间混合模式进行分解或异常的识别.介绍了几种相关的分形模型和方法,包括度量空间模式广义尺度独立性(GSI)的线性模型;基于广义尺度独立性的异常分解S-A方法;度量空间模式的局部奇异性方法;以及如何利用分形特征预测未发现矿床的2种方法.有些方法已应用于许多矿产资源评价实例中.给出了对加拿大Nova Scotia省西南部湖泊沉积物样品中的4种元素As、Pb、Zn和Cu的地球化学数据处理分析结果,证明了局部奇异性分析和S-A异常分解方法对地球化学异常的增强和分离的有效性.研究表明:由S-A方法分解的异常往往具有多重分形的特点,而且普遍具有局部奇异性.研究区内具有明显奇异性的地区(元素含量富集区)是金矿异常区域,它们与金矿成矿作用和已知矿床的赋存密切相关.

... 面积的幂律关系^[14]: ...

... 对原始点地球化学数据或是插值网格数据进行求取,步骤如下^[14]:① 对于图上任意给定位置,定义一系列具有不同窗体尺度的滑动窗体(正方形、圆形等),r_min=r₁#cod#x0003C ...

2000

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成秋明. 多维分形理论和地球化学元素分布规律[J]. 地球科学: 中国地质大学学报, 2000, 25(3): 311-318.

多维分形模型不仅采用常规的低阶矩统计 ,而且采用高阶矩统计对多维分形分布进行度量 ,从而能较细致地刻划正常值以及异常值 .地球化学元素的正常值往往服从统计学中的大数定量 ,即满足正态分布或对数正态分布 ,然而异常值会服从分形分布 (Preato) .介绍了多维分形领域中的最新发展以及在地球化学研究中特别是研究超常元素空间分布和富集规律中的应用 .结果表明 ,通常的统计方法只对应于多维分形围绕均值周围的局部特征 .为了有效地研究异常值的分布和富集规律 ,建议采用高阶矩统计方法和多维分形方法 ,并给出了两种分析地球化学元素 ,并突出异常值贡献的方法 .这些方法不仅可应用于研究微量元素的空间分布和富

2009

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疏志明, 彭省临, 王雄军, 等. 多重分形在个旧花岗岩凹陷带地球化学数据分析中的应用[J]. 物探与化探, 2009, 33(3): 327-330.

Using the multifractal method, the authors studied 12 trace elements and, according to curve shapes, recognized two kinds of multifractal patterns. PatternⅠis a simple multifractal pattern with two nonscale areas, and the second tangential line fits well with the curve, with Hg, Mn, Sb, Mo, As, Zn having this pattern. These elements seem to be nonmineralization elements or oreassociated elements. PatternⅡis a highclustering multifractal pattern, and the fitting extent between the second tangential line and the curve is bad, showing obvious deviation. Some elements present rather obvious deviation, reflecting the superimposition of highcontent element points on Pattern I. Sn, Cu, Pb, Ag, W, Bi mainly show this pattern, and these elements all have extremely large local anomalies in this area, in which the main oreforming elements Sn, Cu, Pb, Ag formed ore deposits of various grades.

应用多重分形方法对个旧花岗岩凹陷带的12个微量元素进行地球化学分形统计，根据曲线的形态可以分为2种多重分形模式。模式Ⅰ是具有2个无标度区的简单多重分形模式，第二直线段和曲线能够很好的拟合，具有该模式的元素为Hg、Mn、Sb、Mo、As、Zn，是一些与成矿元素无关和伴生的元素。模式Ⅱ是一种具有高丛集的多重分形模式，第二直线段与曲线拟合程度较差，有明显的偏离，它反映了元素的高含量点在模式Ⅰ上的叠加。具有该模式的元素有Sn、Cu、Pb、Ag、W、Bi，这些元素都在该区有很大的局部异常，其中主要的成矿元素Sn、Cu、Pb、Ag都形成了不同级别的矿床。

2012

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张焱, 周永章, 姚凌青, 等. 多重分形与地质统计学方法在粤北刘家山地区矿化指示中的应用[J]. 地学前缘, 2012, 19(4): 151-158.

为了解地球化学元素在岩石等介质中的局部富集和贫化规律,采用多重分形和地质统计学方法来分析其空间自相关性及奇异性,多重分形方法通过多重分形模型来刻画,地质统计学方法通过变异函数来实现。应用这两种方法处理粤北刘家山地区1∶5万水系沉积物地球化学各元素数据表明,地球化学数据的局部奇异性在该区可反映铅锌铜矿化蚀变带等局部成矿有利部位。为进一步研究异常与奇异性区的关系采用分形滤波技术（S-A法）对该区成矿主元素Pb、Zn进行分析,发现由S-A法分解得到的异常区与奇异性区一致,并且得出由S-A法分解的异常具有局部奇异性的结论。研究区内具有明显奇异性的地区也即元素富集区域是铅锌矿异常区域,它们与铅锌矿成矿作用和已知矿床的赋存密切相关,这也为该地区元素的成矿潜力评价提供了重要的线索。

... 该方法基于地球化学场的多重分形特征,不仅考虑了场值的空间相关和变化性,而且能够度量场值的局部奇异性^[17],能够更为细致准确地分解地球化学场,并提取异常 ...

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魏道芳, 潘仲芳, 金光富. 南岭锡矿调查评价主要进展及找矿前景分析[J]. 华南地质与矿产, 2005(2): 2-11.

南岭地区是我国南方有色、稀有、稀土和贵金属矿产的重要资源基地,是"十五"期间国土资源大调查矿产资源调查评价工作重点部署区之一.通过中国地质调查局的精心组织和各项目承担单位的共同努力,取得了较好的找矿成果:已初步控制(333+3341)锡资源量150万吨;新发现矿产地22处,其中大型锡1处,中小型锡18处,大型铅锌1处,中小型金2处.

... 祥霖铺地区位于湖南省西南部,南岭地区中部,主要为九嶷山锡矿田区域^[18] ...

... 该区矿产资源丰富,主要分布有铜山岭多金属矿床,螃蟹木岩体处的大坳钨锡矿、挂沟冲钨锡矿、凉亭坳锡矿等矿床^[18],以及近年发现的祥霖铺魏家钨矿^[19] ...

... 研究区内的钨锡资源丰富,已知矿点主要分布于铜山岭岩体、祥霖铺斑岩脉群和螃蟹木岩体^[18,24] ...

2012

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李福顺, 康如华, 胡绪云, 等. 南岭魏家钨矿床地质特征及找矿前景分析[J]. 中国地质. 2012, 39(2): 445-457.

Abstract：The Weijia tungsten deposit is another large-size tungsten deposit discovered recently during the new round of prospective survey for mineral resources on the northern margin of the Nanling Mountains. Based on a discussion on the metallogenic geological background, the authors studied the geological characteristics of the ore deposit. The spatial distribution of the ore body is controlled by the basement structure, lithologic character, Xianglinpu anticline, Xianglinpu granite porphyry and the concealed rock body resulting from the NE-trending intrusion of the Tongshanling granite porphyry. The secondary emplacement of the magma caused the secondary mineralization. The ore deposit is of porphyry-skarn type. In this paper, ore-prospecting criteria are pointed out, and ore-search prospects as well as direction for further work are analyzed, which is of some guiding significance for ore-prospecting work in the future.

提要：魏家钨矿是近年来进行新一轮矿产远景调查时，在南岭成矿带北缘发现的又一大型钨矿。本文在讨论成矿地质背景基础上，对矿床地质特征进行了研究。矿体的空间展布受矿区内基底构造、岩性、祥林铺背斜、祥林铺花岗斑岩体以及铜山岭花岗闪长岩体往北东侵入的隐伏岩体控制。由于岩浆的二次侵位，形成二次成矿。矿床成因为斑岩-矽卡岩型钨矿床。同时指出了找矿标志，分析了找矿远景及今后工作方向，对以后的找矿工作有一定的指导意义。

2007

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... 1 多重分形方法成矿过程通常在较短的时间或空间间隔内产生巨大能量释放或物质的超常富集和堆积,即具有非线性特征,所形成的地球化学场则具有奇异性、自相似性、自组织临界性,并可采用分形与多重分形模型进行度量和研究^[20,21] ...

... =0,则表示此处为非奇异的背景场^[20] ...

2011

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成秋明. 地质异常的奇异性度量与隐伏源致矿异常识别[J]. 地球科学: 中国地质大学学报, 2011, 36(2): 307-316.

摘　要：以个旧锡多金属矿床为例,研究了致矿地质异常的非线性特征.从异常地质事件和成矿作用的奇异性出发,定量分析了地质异常的奇异性、不连续性、非平稳性、混沌性、自相似性、临界性等非线性特征.在此基础上,详细介绍了局部奇异性分析原理和方法,论述了奇异性指数对隐伏源异常的识别能力.结果表明,奇异性分析方法在个旧地区水系沉积物地球化学数据处理和隐伏源地球化学异常识别和圈定应用中是有效的.分析结果一定程度上消除了隐伏源深度的影响,所圈定的局部地球化学异常不仅在个旧东区较好地对应了已发现的大型锡矿床的分布,而且在其他低缓地球化学异常区也圈定了多处局部异常,为进一步开展锡矿勘查提供了重要靶区.奇异性理论和方法有望为深部矿产预测、隐伏矿预测、覆盖区矿产预测等特殊环境开展矿产预测提供了新的实用性理论和方法技术.

2001

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成秋明. 多重分形与地质统计学方法用于勘查地球化学异常空间结构和奇异性分析[J]. 地球科学: 中国地质大学学报, 2001, 26(2): 161-166.

勘查地球化学和地球物理场的局部空间结构变化性应包括空间自相关性以及奇异性 .前者可通过地质统计学中常用的变异函数来实现 ;后者可用多重分形模型进行刻划 .具有自相似性或统计自相似性的多重分形分布 (multifractaldistributions)的奇异性 (α)可以反映地球化学元素在岩石等介质中的局部富集和贫化规律 .而多重分形插值和估计方法可以同时度量以上两种局部结构性质 (空间自相关性以及奇异性 ) ,因而 ,它不仅能够进行空间数据插值 ,同时还能保持和增强数据的局部结构信息 ,这对于地球化学和地球物理异常分析和识别是有益的 .应用该方法处理加拿大NovaScotia省西南部湖泊沉积物地球化学砷等元素数据表明 ,地球化学数据的局部奇异性在该区能够反映局部金和钨 -锡 -铀矿化蚀变带或岩相变化以及构造交汇等局部成矿有利部位 .

2013

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... 第四系以冲积物为主,次为残、坡积物,为区内砂锡矿的赋存层位^[23] ...

2007

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龚述清. 浅析湖南九嶷山矿田锡矿类型及找矿方向[J]. 中国矿业, 2007, 16(1): 90-93.

湖南九嶷山矿田是南岭地区重要的锡矿成矿远景区之一,具有优越的成矿地质条件.锡矿类型较多,主要以云英岩体型、蚀变花岗岩型为主,具有矿体厚度大,蚀变强,品位中等,矿石利用性能好的特点.为了日后在本区找矿有更大的突破,通过研究区内控矿地质条件、主要矿床类型及时其特征,初步分析了区内矿床的找矿方向.认为燕山早期第一阶段晚期次及燕山早期第二阶段早期次侵入体与近南北向或北东向断裂带接触的部位,是寻找钨锡多属矿床的最有利的区段.

... 研究区内的钨锡资源丰富,已知矿点主要分布于铜山岭岩体、祥霖铺斑岩脉群和螃蟹木岩体^[18,24] ...

2009

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2007

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