引用本文
何其芬, 魏印涛, 陈宏杰, 刘伟, 寇雅威, 刘彦奎. 青海省裕龙沟地区水系沉积物测量元素组合分区[J]. 物探与化探, 2015,39(2): 306-310.
HE Qi-Fen, WEI Yin-Tao, CHEN Hong-Jie, LIU Wei, KOU Ya-Wei, LIU Yan-Kui. Zonation of element association detected by geochemical stream sediment survey in Yulonggou area, Qinghai Province[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2015,39(2): 306-310.
Doi:10.11720/wtyht.2015.2.15  
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青海省裕龙沟地区水系沉积物测量元素组合分区
何其芬1, 魏印涛1, 陈宏杰1, 刘伟1, 寇雅威2, 刘彦奎3
1.山东省物化探勘查院,山东 济南 250013
2.山东省地矿工程勘察院,山东 济南 250014
3.山东省第一地质矿产勘查院,山东 济南 250014

作者简介: 何其芬(1986-),女,2009年毕业于石家庄经济学院,获学士学位,助理工程师,现主要从事矿床地质勘查、地球化学勘查工作。

收稿日期: 2014-03-29
基金: 青海省地质勘查基金项目(青国土资矿[2012]28号)
摘要

为了从整体上认识工作区的地质地球化学成矿特征,笔者采用R型因子分析方法,对裕龙沟地区水系沉积物地球化学测量所取得的数据进行统计分析,提取了具有代表性的5种因子组合类型,并利用各因子得分值进行元素组合分区,由此将工作区内全部水系沉积物样品所反映的地球化学统计信息以区块的形式反映在一幅图中。通过判读分析,该图不仅反映了各类分区特定的地质地球化学意义,也揭示出相应元素的背景含量特征。

关键词: 水系沉积物; 因子分析; 元素组合分区; 青海裕龙沟
中图分类号:P632 文献标志码:A 文章编号:1000-8918(2015)02-0306-05
Zonation of element association detected by geochemical stream sediment survey in Yulonggou area, Qinghai Province
HE Qi-Fen1, WEI Yin-Tao1, CHEN Hong-Jie1, LIU Wei1, KOU Ya-Wei2, LIU Yan-Kui3
1. Shandong Geophysical and Geochemical Exploration Institute, Jinan 250013,China
2. Shandong Geo-engineering Institute, Jinan 250014, China
3. No.1 Exploration Institute of Geology and Mineral Resources, Jinan 250014,China
Abstract

In order to understand geology and geochemical mineralization characteristics, the authors used the method of R-type factor analysis to conduct statistical analysis of the data obtained from geochemical survey in Yulonggou area. Five representive types of factor combinations were extracted, geochemical zone division was carried out according to the score value of each factor, and element combination zone diagram was also drawn. On such a basis, the geochemical statistical information, reflected by stream sediment survey in the work area, can be shown in a diagram in the form of zone divisions. An analysis of this diagram can not only reflect the geochemical implications but also demonstrate the background value characteristics of corresponding elements.

Keyword: stream sediments; factor analysis; element combination district; Yulonggou area of Qinghai Province

自1978年以来, 在我国地质找矿中, 以水系沉积物测量方法为主开始实施的区域化探扫面计划提供的信息占有重要位置, 是找矿卓有成效的重要手段之一[1]。但传统的勘查地球化学资料涉及变量繁多, 所成图件多而复杂, 不利于从整体上寻求其地质地球化学特征和规律[2]。为此勘查地球化学工作者使用地质子区衬值法、移动平均法、趋势面法、泛克里格法等来处理区域化探数据, 在很大程度上改善了异常找矿信息的可靠性, 有其优越性, 但仍然存在局限性[3, 4, 5, 6]。近年来, 不少学者对因子分析在地学方面的应用作过研究[7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14], 并取得了较好的效果。笔者从裕龙沟地区2 687件1:5万水系沉积物样品化验数据出发, 通过R型因子分析提取地球化学信息, 进行了地球化学分区研究, 其结果可在一幅图件上表现所有样品及变量组合类型。据此将工作区划分为不同的地球化学分区, 进而绘制地球化学分区图, 为从整体上认识该区的地质地球化学特征和找矿规律提供了线索。

1 地质背景概况

工作区大地构造位置位于南祁连陆块, 野马南山— 化隆早古生代中晚期岩浆弧带, 呈北西西向介于中祁连南缘断裂与宗务隆— 青海南山断裂之间, 区内主要出露的地层为古元古界化隆岩群、二叠系哈吉尔组、三叠系切尔玛沟组、下白垩统河口组、古近系— 新近系西宁组和第四系。区内岩浆活动强烈, 主要为华力西期花岗岩(图1)。

图1 青海省共和县裕龙沟地区地质概况

2 水系沉积物测量工作
2.1 取样方法和技术指标

水系沉积物是岩石风化的产物, 是上游汇水盆地物质的天然组合, 在化学成分上与上游汇水盆地岩石组成具有明显的继承性[15], 其缺点是受表生作用影响较大, 不同的气候、地理条件对其影响不同[16]。结合区域景观特征, 此次水系沉积物测量采样及加工粒级为-10~+80目, 尽可能排除外来风成物干扰。采样物质一般以一、二级水系中的细砂— 粗砂冲积物为主, 三级水系布设少量控制点。个别无法取样地段, 采集点位附近的岩屑物质。样品分析项目为Ag、As、Au、Bi、Co、Cr、Cu、Mo、Ni、Pb、Pd、Pt、Sb、Sn、Ti、V、W、Zn共18种元素。

2.2 样品测试及质量评述

样品测试由青海省地质矿产测试应用中心承担。测试质量要求根据DZ/T0167-95《区域地球化学勘查规范》、DZ/T0011-91《地球化学普查规范》执行。对工作区二级标样(GRD)经两次分析, 18种元素的对数偏差均达到或优于规范的规定, 合格率为100%。随机抽取6.10%的样品, 进行了重复密码分析, 合格率均达到了90%以上, 其中Bi、Cr、Cu、Ti、V、Zn的合格率为100%, 最低的为Pt, 合格率为90.20%。综上所述, 分析报告中的化探数据可靠, 分析质量达到或优于规范质量等级。

3 统计方法及结果

地球化学分区的关键是确定分区类型和分区边界。R型因子分析是研究元素共生组合的有效手段和方法[17, 18, 19], 首先采用R型因子分析对原有的18个元素(变量)进行浓缩, 提取有代表性的公共因子, 划分出主要因子的元素组合类型[20], 即分区类型; 然后利用R型因子得分来划分样品类型, 也就是确定分区边界。

3.1 分区类型的确定

用全区2 687件样品18个元素的原始数据做R型因子分析, 前5个特征根代表的方差已大于总方差的80%(表1), 因此视这5个因子为主要因子。由于正交旋转因子负载矩阵比初始因子负载矩阵所反映的元素组合更具合理性和可解释性, 因此笔者采用了正交旋转因子负载矩阵来确定元素组合(表2), 可以认为这5个因子分别代表了工作区的5种元素组合类型, 分别为F1:Ni-Cu-Pd-Pt-Cr-Ag; F2:Ti-V-Zn-As-Mo-Sb-Co; F3:Pb; F4:Sn-Bi-W, F5:Au。

表1 裕龙沟地区水系沉积物元素因子解释原有变量总方差
表2 裕龙沟地区水系沉积物元素正交旋转因子矩阵
3.2 分区边界的确定

分区类型确定后, 需确定区内每个样品属于何种类型。具体方法如下:

设样品i对应的P个因子得分为f(i, j), 其中j=1, 2, …, n; P=1, 2, …, n。若 f(i, k)= maxj=1, P[f(i, j)], 则第i个样品归为第k类。

这一做法的依据是:由于因子得分是标准化值, 可以进行大小比较。某样品在因子k中的得分值最大, 说明该样品在该类元素组合类型中所占份额最大, 因而将其归为第k类。由此, 可将全部n个样品划分为P个类型。若把地理空间位置相邻的同类样品定义为一个分区, 则不难确定分区的位置和边界, 进而实现地球化学分区目标。据此将全部参加统计的分析样品所反映的因子分类信息, 划分为与因子组合类型相同的5个元素组合分区(图2)。

图2 裕龙沟地区水系沉积物地球化学测量元素组合分区

4 各元素组合分区特征

从元素组合分区图可以看出, 各分区位于工作区内不同的地段, 显示出明显的分区特点, 主要表现在各分区的地球化学综合异常的元素组合类型、地层建造、构造特征、岩浆岩以及成矿类型等特征上。

4.1 F1元素组合分区

F1因子主要元素为Ni、Cu、Pd、Pt, 特征组合元素为Cr、Ag, 主要分布在工作区中部, 分布面积较小, 共约9 km2。各区块分布明显受北西向主构造线控制, 主要分布在古元古界化隆岩群黑云斜长片麻岩区以及角闪斜长片麻岩与华力西期花岗岩的接触带附近。该因子元素组合方差贡献率40.241%, 为区内最重要的找矿目标。根据水系沉积物化验数据, 在该分区内圈定多处以Ni、Cu、Pd、Pt为主的综合异常, 异常元素峰值高, 套合好, 具有较好的找矿前景。判断该区的找矿方向应以Ni、Cu、Pd、Pt为主, Cr、Ag、Co为其伴生指示元素。

4.2 F2元素组合分区

F2因子元素组合复杂, 主要为Ti、V、Zn、As、Mo、Sb、Co, 呈区块断续分布于工作区内。结合因子得分空间分布图和工作区地质特征分析, 这是一组与中— 高温热液金属硫化物成矿作用有关的元素组合类型 , 主成矿元素以Zn、Mo、Sb为主, 区内主要分布华力西期花岗岩。此次水系沉积物测量在区内圈出两处较好的以Zn、Mo、Sb为主的综合异常, 下一步应加强在该区的地质找矿工作。

4.3 F3元素组合分区

F3因子分布面积较大, 广泛分布于工作区中部, 该因子元素组合简单, 仅为Pb, 充分说明裕龙沟地区Pb成矿具有较大的独立性。此次水系沉积物测量工作在区内仅圈出3处Pb异常, 而该分区在工作区却大面积分布, 推断是该地区Pb具有较高的背景值, 同时也不排除成矿的可能性。

4.4 F4元素组合分区

F4因子主要分布于工作区东北角和南端部位, 分布面积较广, 东北角出露岩性主要为华力西期花岗岩, 南端主要位于第四系中。主要组合元素为Sn、Bi、W, 该元素组合类型主要与广泛分布于该区的华力西期花岗岩有关。此次水系沉积物测量工作在该分区内圈定了多处以Sn、Bi、W为主的综合异常, 推断该花岗岩体同时也成为异常群的矿源母体, 为W、Sn、Bi 矿产的形成提供了良好的物质来源和地质条件。

4.5 F5元素组合分区

F5因子在工作区内零星分布, 元素组合仅为Au。从Au与各主因子的相关性来看, Au在各因子上的载荷相当小甚至存在负载, 与工作区中有用元素没有明显的共生关系, 表明Au富集具有较大的独立性。但工作区局部Au峰值较高, 具有一定的成矿前景。

5 应用效果

利用因子组合分区中元素组合类型, 圈定出F1因子组合异常8处, F2因子组合异常2处, F3因子组合异常3处, F4因子组合异常4处, F5因子组合异常6处, 组合异常分布均与对应因子组合分区位置相吻合, 这也从侧面印证了元素组合分区的有效性。根据F1、F2两因子组合方差贡献率最大, 在工作区内占主要地位的特点, 筛选了4处以Cu、Ni、Pt、Pd为主成矿元素的综合异常和一处以Zn、Mo为主成矿元素的综合异常进行了野外检查工作, 发现在F1因子得分高的Cu、Ni、Pt、Pd综合异常区内存在前人查证的一处裕龙沟铜镍矿床, 并新发现1处铜矿化点; F2因子得分高的Zn、Mo综合异常中, 在古元古界化隆岩群中发现一处铜、锌矿化点(图2), 矿化主要赋存在一条北西向断裂构造带中, 岩性主要为碎裂状角闪斜长片麻岩, 发育大量石英脉, 岩石中见大量薄膜状褐铁矿化, 局部偶见少量黄铜矿化、闪锌矿化。

6 结论

(1) 元素组合分区是将工作区内全部水系沉积物样品所反映的地球化学统计信息, 以区块的形式反映在一幅图中, 与原本错综复杂的数据和数量众多的图件相比, 更为清晰和简捷。结合因子组合得分高的分布区域及其相应的地质特征, 可以为今后地质工作指明方向。

(2)利用工作区元素组合分区所反映的整体统计信息, 可以判定地球化学异常组合和主成矿元素, 从而能够较为准确地判定成矿类型和赋存地段, 达到缩小工作靶区, 确定主要工作矿种的目的。

(3)根据各因子对原有方差解释情况看, 工作区F1的 Ni、Cu、Pd、Pt为区内最主要的成矿元素, 应结合组合分区图和综合异常图, 加强对该类异常的查证力度。

The authors have declared that no competing interests exist.

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