西昆仑地区水系沉积物地球化学异常识别
罗伟1,2, 李佑国1, 彭静2, 张小静3
1.成都理工大学 地球科学学院,四川 成都 610059
2.四川省地质与矿产勘查开发局 化探队,四川 德阳 618000
3.中国人民警察部队 黄金第五支队,陕西 西安 710000
通讯作者: 李佑国(1962-),男,重庆大足人,主要从事区域化探研究工作。E-mail:lyguo@cdut.edu.cn

作者简介: 罗伟(1983-),男,四川合江人,工程师,主要从事区域化探和矿产地质勘查工作。E-mail:luowei663840@163.com

摘要

采用子区中位数衬值滤波法和异常下限衬值滤波法对西昆仑地区1∶20万水系沉积物测量数据进行处理,分别圈定了各元素的衬值异常,并在此基础上将两种方法所获衬值异常的叠合部分作为新的异常边界,重新圈定单元素异常和多元素组合异常。研究表明,该方法能更好地识别异常,根据异常区元素浓集特征并结合区域地质背景,认为区内Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sb、Sn、W具有较明显的成矿潜力与找矿前景,在找矿方面应重点寻找热液型铜多金属矿、热液型铅锌矿、热液型锑矿、花岗岩型钨锡矿、斑岩型铜矿以及岩金矿床。

关键词: 子区中位数衬值滤波法; 异常下限衬值滤波法; 水系沉积物异常; 异常识别; 找矿潜力
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2016)04-0722-06 doi: 10.11720/wtyht.2016.4.13
The identification of stream sediment geochemical anomalies in West Kunlun region
LUO Wei1,2, LI You-Guo1, PENG Jing2, Zhang Xiao-Jing3
1. College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China
2. Geochemical Exploration Party, Sichuan Bureau of Geology and Mineral Resources, Deyang 618000, China
3. 5th Gold Detachment of Chinese People's Armed Police Force, Xi'an 710000, China
Abstract

Based on the data of the 1∶200 000 geochemical stream sediment survey, the authors delineated the single element contrast value anomaly by using the method of "subinterval area median contrast filtering" and "outlier contrast filtering" respectively. The overlap contrast value anomalies by the two methods were taken as a new anomaly border to re-delineate single element anomaly and multi-element association anomaly. This study indicates that, by the spatial overlay analysis of contrast value anomalies obtained by the two methods, the overlapped portion can be more effectively identified for the anomaly. According to anomaly characteristics of the concentration elements and regional geological background, It is held that this area has obvious potential mineralization and ore prospects of Au, Ag, Cu, Pb, Zn, Sb, Sn, W, and the prospecting work should focus on hydrothermal Cu polymetallic ore deposit, hydrothermal Pb-Zn ore deposit, hydrothermal Sb ore deposit, granite-type W-Sn ore deposit, porphyry Cu ore deposit and rock gold ore deposit.

Keyword: subinterval area median contrast filtering (SAMCF) method; outlier contrast filtering (OCF) method; stream sediment geochemical anomaly; anomaly recognition; ore-prospecting potential

西昆仑地区是寻找岩浆型与热液型铜多金属矿产的有利地区 14。但是由于该区气候、交通条件恶劣, 研究程度尚较低。

区域化探作为一种有效、快速的找矿靶区优选评价方法, 获得了广泛的应用 56。而选择合适的、有效的数据处理方法对区域化探数据进行处理, 进而合理的圈定异常具有重要的意义 78。笔者在实际野外地质调查的基础上, 搜集了西昆仑地区(西藏境内)3.5个1∶ 20万图幅的水系沉积物地球化学测量数据(采样粒度< 60目, 每个数据代表4 km2范围组合样的分析值或多个单点样分析值的算术平均值), 共4 587件, 数据来源为中国地质调查局发展中心。根据该区地质工作程度和成矿地质背景, 选取了Pb、Zn、Cu、Ag、Au、W、Sn、Sb、Mo、As、Bi共11个元素作为成矿指示元素。选用子区中位数衬值滤波法和异常下限衬值滤波法对数据进行处理, 提取了与成矿相关的区域地球化学异常信息, 指明了找矿方向。

1 区域地质背景

研究区在大地构造位置上属喀拉昆仑地块、南昆仑地块、北羌塘地块、可可西里地块的结合部位。

区内出露奥陶系(O)至第四系(Q)地层(图1), 主要有中奥陶统饮水河组(O2y)、奥陶— 志留系普尔错群(O-Spe)、中泥盆统拉竹龙组(D2l)、石炭系月牙湖组(Cy)、中石炭统— 下二叠统吞龙共巴组(C2-P1t)、中石炭统— 下二叠统来姑组(C2-P1l)、下二叠统(围山湖组(P1w)为主)、三叠系巴颜喀拉山群(Tby)、上三叠统(云雾岭群(T3yw)为主)、侏罗系雁石坪群(Jys)、中侏罗统龙山组(J2l), 上白垩统铁龙滩组(K2t)、新近系唢呐湖组(Ns)、更新统黑石北湖组(Qph)和第四系(Q)。

基金项目: 国家科技支撑计划专题“ 物化遥综合找矿技术方法” (2006BAB01A05)

图1 西昆仑地区区域地质略图(据文献[4]修改)

岩性上饮水河组为石英砂岩、页岩; 普尔错群、拉竹龙组、月牙湖组和吞龙共巴组以灰岩为主, 夹石英砂岩、粉砂岩、泥岩; 来姑组、围山湖组、巴颜喀拉山群为板岩、粉砂岩、页岩; 云雾岭群为钙质砂岩; 雁石坪群、龙山组、铁龙滩组为灰岩、生物灰岩、砂岩; 唢呐湖组为泥岩、粉砂岩、砂岩夹多层石膏层; 黑石北湖组为基性火山岩夹凝灰岩; 第四系为砂、砂土、砾石以及残坡积物。

区内断裂构造十分发育, 主要有近EW走向的康西瓦— 商南— 荣城断裂带、 郭扎错— 若拉岗日断裂带, NE— SW走向的阿尔金— 郭扎错断裂带和NWW向延伸的大红柳滩深断裂。

侵入岩主要为花岗岩、黑云母花岗岩和花岗斑岩, 分布于昆仑山脉主脊线附近以及南翼、邦达错和郭扎错的北西部、黑石北湖北部。火山岩主要为安粗岩、橄榄玄武岩、钾玄岩、辉石安山岩、玄武安山岩、辉绿岩, 分布于阿什库勒湖、乌鲁克库勒湖、野鸭湖、黑石北湖、红山湖、泉水沟和邦达错等地。

2 水系沉积物地球化学异常识别
2.1 子区中位数衬值滤波法

子区中位数衬值滤波法是由史长义[9]提出的一种基于数字滤波技术的区域化探数据处理方法。 该方法对于弱小地球化学异常的识别具有良好的效果, 其核心思想是把地球化学背景场看成是一个随地质地形条件变化而连续变化的曲面, 可以利用数学手段(包括滤波技术) 去拟合背景曲面, 进而对背景进行校正, 以突出弱异常。

本次采用Surfer软件的自然邻点法对1∶ 20万化探原始数据进行内插, 使每个单元格子面积为 1 km2, 以3× 3个单位格子(1 km2格子)作为中心窗口, 求其中位数作为中心格子的趋势值(Cm)。取19× 19~15× 15的方形环带A(即136个单位格子)中的数据作为中心格子的背景, 求出环带A中数据的上异点值(outlier, AO), 然后计算CmAO的比值Ca(即衬值), 若Ca> 1则表明该元素存在正异常。根据该方法对研究区的水系沉积物数据进行处理, 其结果绘制于图2。计算公式为

Ca(综合)=(CaCu2+CaPb2+CaZn2+CaAu2+CaAg2+CaAs2+Ca(Sb)2+Ca(W)2+Ca(Sn)2+Ca(Mo)2+Ca(Bi)2)11,

其中, 1≤ Ca< 2时为外带异常; 2≤ Ca< 4为中带异常; Ca≥ 4为内带异常。

异常总体呈NE、NW或近EW向展布, Cu、Pb、Ag、Mo、W、Sn、As、Sb异常发育内带, 而Au、Zn、Bi异常仅发育中带和外带。11种元素的综合异常主要分布在研究区东南部地区, 反映了研究区内成矿元素异常的总体强度, 有助于识别成矿远景区。

图2 西昆仑地区水系沉积物子区中位数衬值滤波法衬值异常

2.2 异常下限衬值滤波法

异常下限衬值滤波法为李佑国提出[10], 其方法原理为:合理划分研究区内地质单元(岩浆岩、地层单位)(本次把研究区共分为17个地质单元, 其中地层单元15个, 玄武岩单元1个, 闪长岩体、花岗岩体和花岗斑岩体为1个单元(图1)), 基于EDA技术分别统计并计算各类地质体的背景值(中位数)和异常下限值(上异点), 采用Surfer软件对11种元素的异常下限值及原始值进行自然邻点法网格化(每格为1 km2), 然后对网格化后的异常下限值采用移动平均法进行滤波(采用3× 3个单位格子(1 km2格子))处理[11], 最终用衬值(网格化窗口中心点含量数据/网格异常下限)来圈定地球化学异常。具体的计算公式及衬值异常分带与子区中位数衬值滤波法相同。

研究区水系沉积物异常下限衬值滤波法衬值异常在空间上具有一定的分布规律(图3)。Pb、Zn异常在空间形态和分布区域上具有很大的相似性, 两元素的异常往往叠加在一起, W、Sn异常在大多数区域重叠, Cu、Mo异常主要呈NW或NE向展布, 二者有部分重叠。As、Sb的异常相对较强, 异常仅发育内带, 主要呈近EW向或NE— SW向展布, Au、Bi的异常相对较弱, 主要发育中带和外带, 异常规模小, 也较分散。11种元素综合异常也主要分布在研究区的东南部地区, 异常相对集中, 主要反映了Cu、Pb、Zn、W、Sb、Sn、Ag等异常的空间叠加关系。

图3 西昆仑地区水系沉积物异常下限衬值滤波法衬值异常

2.3 综合衬值异常

基于MapGIS软件对子区中位数衬值滤波法和异常下限衬值滤波法所得的衬值异常进行空间叠加分析, 将异常重叠部分作为综合衬值异常(图4)。将两种方法所得的11种元素综合衬值进行再处理, 得到组合衬值异常(图5), 计算公式为

Ca=(Ca综合, 子区中位数法2+Ca综合, 异常下限法2)2

从图4可以看出, 异常套合较好的地区主要分布于泉水湖北、榴弹湖西、郭扎错东和南、夏水湖东和野鸭湖北西地区。11种元素组合异常(图5)分布区与单元素异常套合较好地区基本一致。就地质背景而言, 这些异常区均分布在大断裂附近, 暗示异常为矿致异常的可能性较大。

图4 西昆仑地区Cu、Pb、Zn、Au、Ag、Sn、W、Sb、Mo、As、Bi综合异常

图5 西昆仑地区11种元素组合衬值异常

3 讨论

子区中位数衬值滤波法把远离中心窗口的环带(A)内的数据作为背景, 可以排除中心及其邻区局部变化对背景趋势的影响, 使得背景更加的“ 干净” 。但是当背景区内元素含量变化特别大时, 异常的合理性值得怀疑。比如在两个元素值差距极大的地质单元界线附近, 当中心格子位于元素高值地质单元内, 而背景区又跨越两个单元时, 背景值受元素低值地质体的影响会被人为缩小, 这样圈定的异常区在高背景值区面积就会较大, 而且不合理。以研究区的Cu为例(图2), 在蚂蝗山北的衬值异常位于雁石坪群、龙山组和唢纳湖组的交界处。唢纳湖组岩性为泥岩, 龙山组和雁石坪群岩性为碳酸盐岩, 唢纳湖组Cu上异点值、中位数值远高于龙山组与雁石坪群, 而龙山组上异点值和雁石坪群上异点值相近, 中位数值也相差不大, 但衬值异常面积唢纳湖组最大, 龙山组和雁石坪群较小。

异常下限衬值滤波法基于不同地质单元有不同的地球化学背景, 并且考虑到地质单元为人为划分, 用移动平均进行了滤波处理, 因此该方法具有一定的合理性。但是, 由于不同地区的风化剥蚀程度、地形条件、搬运能力和搬运距离的差异, 其地球化学异常下限也会受到一些影响, 比如也存在异常区面积过大的问题, 如乌拉英可尔南的Cu衬值异常区(图3)。另外就数据处理方法本身来讲, 也存在局部变化影响背景的问题。

用两种方法所得到的异常进行叠加分析, 用叠合区作为新的异常区具有更高的可靠性和合理性。主要表现在以下几个方面:首先, 用两种方法处理得到的高衬值异常区面积和形态基本一致(图2, 图3), 套合后与单一方法处理的结果出入不大, 这既进一步说明两种方法的有效性, 又表明叠合异常不会漏掉这部分高值异常区; 其次, 对于子区中位数衬值滤波法在处理背景区内元素值变化大的问题, 异常下限衬值滤波法由于基于不同地质背景, 可以有效地克服这一问题, 其叠合异常区既能缩小异常区面积, 也更加合理, 如蚂蝗山北的Cu衬值异常(图2~图4); 第三, 对于异常下限衬值滤波法由于局部变化影响背景的问题, 子区中位数衬值滤波法对背景的处理却较“ 干净” , 其叠合区也能更加有效合理, 如乌拉英可尔南的Cu衬值异常(图2~图4)。

在绘制的元素综合衬值异常图(图4、图5)中, 异常超常浓集的元素(指异常区内元素几何平均值> 研究区全部样品几何平均值2倍的元素)有Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sb、Sn、W, 其异常区大多分布在深大断裂交汇处及其附近, 特别是在郭扎错附近。深大断裂的交汇部位及其附件往往是有利的成矿部位, 这进一步表明用两种方法处理所得的衬值异常的重叠部分作为新的异常边界, 能更好地识别异常。

区域上本区位于多个板块的结合部分, 区内断裂构造发育。野外调查表明区内存在热液型铅、铜等矿化现象。在1∶ 25万区域地质调查中, 在伯力克幅、于田县幅发现了阿他木帕下斑岩型铜矿成矿带、阿羌块状硫化物型铜多金属成矿带, 结合本区的异常特征, 认为本区Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sb、Sn、W具有较好的成矿潜力与找矿前景, 在找矿方面应重点寻找热液型铜多金属矿、热液型铅锌矿、热液型锑矿、花岗岩型钨锡矿、斑岩型铜矿以及岩金矿床。

4 结论

1) 将子区中位数衬值滤波法和异常下限衬值滤波法所得的衬值异常进行空间叠加分析, 用异常的重叠部分作为新的异常边界, 其异常具有更高的合理性和可靠性, 能更加有效地指导矿产的勘查工作。

2) 根据异常区元素浓集的特征并结合区域地质背景, 认为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、Sb、Sn、W具有较好的成矿潜力与找矿前景, 在找矿方面应重点寻找热液型铜多金属矿、热液型铅锌矿、热液型锑矿、花岗岩型钨锡矿、斑岩型铜矿以及岩金矿床。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献
[1] 于晓飞. 西昆仑造山带区域成矿规律研究[D]. 长春: 吉林大学, 2010. [本文引用:1]
[2] 霍亮. 新疆西昆仑造山带内生金属成矿作用及成矿预测研究[D]. 长春: 吉林大学, 2010. [本文引用:1]
[3] 李宝强, 杨万志, 赵树铭, . 西昆仑成矿带成矿特征及勘查远景[J]. 西北地质, 2006, 39(2): 128-142. [本文引用:1]
[4] 张小静. 西昆仑地区地球化学异常识别及成矿远景区划分[D]. 成都: 成都理工大学, 2009. [本文引用:1]
[5] 谢学锦, 任天祥, 严光生, . 进入21世纪中国化探发展路线图[J]. 中国地质, 2010, 37(2): 245-267. [本文引用:1]
[6] 谢学锦, 任天祥, 奚小环, . 中国区域化探全国扫面计划卅年[J]. 地球学报, 2009, 30(6): 700-716. [本文引用:1]
[7] 任天祥, 伍宗华, 羌荣生. 区域化探异常筛选与查证的方法技术[M]. 北京: 地质出版社, 1998. [本文引用:1]
[8] 任天祥, 伍宗华. 近十年化探新方法新技术研究进展[J]. 物探与化探, 1997, 21(6): 411-417. [本文引用:1]
[9] 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. [本文引用:1]
[10] 李佑国. 基于“3S”技术的攀西地区铜镍铂族元素矿床找矿靶区筛选[D]. 成都: 成都理工大学, 2008. [本文引用:1]
[11] 汪等, 李佑国, 赵伟, . 异常下限衬值滤波法在然乌幅化探数据处理中的应用[J]. 物探与化探, 2013, 37(2): 344-349. [本文引用:1]