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陡岩地区岩石化探异常分析

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《地质科技情报杂志》2016年第一期

摘要:

云南个旧的陡岩一带具有良好的成矿地质条件,是近年来个旧西区地质找矿工作的重点。采用因子分析、趋势面分析对个旧西区陡岩一带1∶1万岩石化探数据进行了处理,重点提取了Sn矿化信息,得出该区异常主要受隐伏岩体和北西向地层、构造控制。R型因子分析表明,F3因子代表Sn-Mo元素组合,反映岩体及热液相关信息;F5因子代表Sn-Sr元素组合,Sr是碳酸盐岩中的常见元素,说明Sn元素部分来源于个旧组和法郎组灰岩地层。利用因子得分趋势面分析提取了局部剩余异常,再对剩余异常进行了多因子叠加处理,最后圈定出Ⅰ,Ⅱ号靶区作为下一步重点找矿区域。

关键词:

因子分析;趋势面分析;靶区;陡岩

云南个旧锡矿是我国乃至世界最重要的锡多金属矿床,其锡储量占世界锡产量的10%以上[1]。以南北向的个旧断裂为界分为个旧东区和西区,个旧东区是主要的锡多金属矿床聚集地[2-3]。经过长期不间断地开采,许多探明的矿体已被采空,矿山面临十分严峻的资源危机问题,急需在外围或深部扩大资源量。随着找矿难度的不断增大,传统的找矿方法已经不能满足当前的地质找矿需求。因子分析是定量研究分类问题的一种多元统计方法。当分析因子(元素组合)被赋予客观合理的地质、成矿作用解释时,每个样品的因子得分就是对其地质、成矿作用信息的示踪[4]。随着大量不同比例尺化探数据的积累,相应的各种地球化学处理方法应运而生[5-7]。化探数据处理的关键是如何合理地区分背景与异常[8]。传统方法是建立在数据满足正态分布或对数正态分布的基础上,用背景母体的均值加上K倍标准方差作为异常下限,这种方法在地质背景相对简单的地区应用效果较好。但事实上,由于区域因素(成矿温度、压力等)的影响,元素背景值往往呈现一定的增高或降低趋势,传统方法可能会导致某些矿致的弱小异常被掩盖[9]。趋势面分析方法可以客观地模拟、逼近地球化学元素的空间分布趋势,动态提取不同趋势背景中隐藏的局部异常[10]。由于拟合曲面过于逼近实际分布而达不到描述空间趋势的目的,趋势面的拟合精度不能过高(一般对数据做二次或三次趋势计算),利用趋势面拟合后的正剩余值圈定异常区。因子得分趋势面分析既考虑到元素之间的内在联系,又没有忽略背景场和随机因素的干扰,应用效果较好。趋势面分析涉及非常复杂的数学运算,一般需要依靠相关的计算机软件来实现,本次选用Surfer软件[11]对因子得分进行趋势面分析处理。笔者拟选取云南个旧陡岩地区1∶1万原生岩石化探数据,采用因子分析确定成矿元素组合,采用趋势面分析求取每个样品因子得分的剩余异常分量,并用“累加法”圈定综合靶区,为明确研究区下一步找矿工作方向提供科学依据。

1研究区地质概况

研究区位于个旧西区的西南角,总面积约33km2,区内沉积岩地层发育,从老到新分别为中三叠统个旧组(T2g)、法郎组(T2f),新近系(N),第四系(Q)(图1)。其中,个旧组在研究区内出露面积较大,本次通过1∶1万地质简测,对个旧组地层进行了岩性段划分,分别划分为个旧组水塘段(T2gst)、砂场段(T2gsc)、陡岩段(T2gd)和冷墩段(T2gld)。水塘段岩性以灰岩为主,厚度110~190m;砂场段岩性以白云岩为主,厚度300~490m;陡岩段岩性主要有灰岩、泥质条带灰岩、白云岩互层,底部有一层泥灰岩和粉砂岩,厚度800~1260m;冷墩段岩性以肉红色灰岩为主,厚度不详;法郎组地层岩性主要有白云岩和灰岩互层,底部有一层粉砂岩;新近系岩性以砾岩为主;第四系以冲积、残坡积物为主。研究区主要发育北东向、北西向、东西向断裂构造。区内围岩蚀变以赤铁矿化、褐铁矿化、铁锰矿化、铁锰碳酸盐化等为主,可以作为直接找矿标志。研究区内未见岩浆岩活动,仅在研究区西端出露面积约为0.07km2的花岗岩脉。在研究区的西北部,夹持于北东向龙岔河断裂和贾沙河断裂之间,已发现一个中型锡多金属矿床(陡岩锡矿)。已有资料[1-2]表明,陡岩锡矿矿体直接赋存于北西向张扭性断裂带中,在含矿断裂和有利的层间剥离带相交处,矿体膨大,矿体多为透镜状、脉状、囊状,钻、坑工程揭露矿化带附近存在黑云母花岗岩脉(地表未出露),矿体赋存的地层单元为本次地质填图划分的个旧组陡岩段,矿体强烈氧化已成氧化矿,仅在厚大氧化矿中局部有硫化矿残留体。综合分析研究认为陡岩锡矿床是与黑云母花岗岩侵入活动有关的锡石-硫化物矿床。

21∶10000岩石地球化学测量

在研究区开展了1∶1万原生岩石化探测量工作,采样网格200m×100m,沿北东向布设采样线,采样面积约33km2,共采集岩石样品1080件,测试工作由国土资源部昆明矿产资源监督检测中心完成,测试方法主要有X射线-荧光光谱法、等离子体质谱法、原子荧光光谱法等,分析测试As、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cu、Hg、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、Sr、W、Zn共17种元素。个旧东区研究资料[1]表明,中三叠统个旧组是锡矿体主要的赋存层位,其中,个旧组卡房段(与本次填图的陡岩段对应)赋存的锡储量占总探明储量的90%,为主要的容矿地层。将Sn元素原始数据进行特高值(大于均值与3倍标准偏差之和)剔除,分别统计研究区不同岩性段Sn元素质量分数,见表1。结果表明:个旧组陡岩段Sn元质量分数均值最高,为2.18×10-6,其次为法郎组和个旧组水塘段,分别为1.51×10-6和1.22×10-6;Sn元素质量分数在个旧组陡岩段中的离散程度最高,标准偏差高达8.55×10-6,说明其分布极不均匀,局部易富集成矿;新近系以及个旧组砂场段、冷墩段地层中Sn元素含量均较低,标准偏差也较小。从地层控矿的角度看,研究区个旧组陡岩段是Sn最主要的成矿潜力层位,这与区域地质情况基本吻合。采用迭代法剔除原始化探数据中的特高值,将处理后数据的平均值与2倍标准偏差作为元素的异常下限T(1.6×10-6),分别以T、2T、4T作为外、中、内带,应用MapGIS软件圈定Sn元素异常图(图2),从图2可以看出,Sn元素异常规模较大,浓集中心明显,具有线状和环状分布特征。Sn元素异常空间结构特征明显,主要表现为在研究区东南部呈环状特征,在北东向断裂呈线状特征,在北西向断裂、地层呈线状特征。通过计算Sn元素的实验变差函数,可以了解元素分布的空间连续性和各向异性特征,进而探讨该区岩控、构控的主次关系。在计算过程中采用2倍采样间距(200m)作为步长,22.5°作为角度容差,选用球状模型分别计算其在0°、45°、90°、135°四个方向上的实验变差函数,最后拟合最佳变差函数。结果显示:Sn元素最大变程和最佳连续性方向为130°,与研究区内地层走向(144°~170°)和北西向断裂走向(110°~170°)基本一致,表明北西向的地层和构造是异常的主要控制因素,后期北东向贾沙河断裂、龙岔河断裂(走向55°~60°)活动强烈,控制研究区地貌特征,但控矿效果不明显。

3化探数据分析

采用R型因子分析确定了17种元素的伴生组合关系,在此基础之上,对因子得分进行了剩余异常趋势面分析,最后圈定出异常靶区,具体步骤如下:①对原始化探数据进行预处理,如用95%分位值代替特高值;②对处理后数据进行R型因子分析,计算每个样品的因子得分值;③对因子得分值进行趋势面分析,得出剩余异常分量,即局部异常;④根据所得的剩余异常分量值圈定异常区,采用多因子叠加法对各主因子的因子得分剩余异常进行叠加,得到叠加异常靶区;⑤对叠加异常靶区进行综合解释分析。

3.1因子分析因子分析的本质即是降维,基于原始变量内部的亲疏关系,把一些具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合因子[12]。为了更加合理地确定元素组合,一般采用Bartlett球形检验统计量KMO(Kaiser-Meyer-Olkin)和显著性概率P对因子分析进行可行性检验,KMO越接近1,P越接近0,则因子分析效果越佳。本次化探数据的KMO=0.800,P=0,适合做因子分析。对研究区1080件岩石化探样品17种微量元素数据进行了R型因子分析,依据特征根大于1的原则提取了5个主因子,5个主因子的方差贡献率均未超过50%,这说明研究区岩石化探数据收敛较慢,所包含的信息比较分散,很难用一个或几个综合因子来表达,同时也说明研究区岩石中各元素的物质来源和成因比较复杂,各因子经过正交旋转后的载荷矩阵见表2,按照因子载荷大于0.500递减排列,各因子可以归纳为:F1因子(W-Pb-Hg-Cd-Zn-Sb),反映中低温热液型多金属矿化信息;F2因子(Co-Ni-Be-Mn-Ba-Cu),主要代表铜矿化信息;F3因子(Mo-Sn)和F5因子(Sr-Sn),代表锡矿化信息,Sn元素在F3和F5因子上的载荷分别是0.533和0.552,说明Sn富集的多期性和多源性,其中F3因子包含Sn和Mo元素,指示中高温热液矿化环境,F5因子包含Sn和Sr元素,Sr是碳酸盐岩中的常见元素,反映与碳酸盐岩建造有关的矽卡岩矿床的部分成矿物质来源;F4因子为Bi-Sb元素组合。因子得分值反映每个样品在各种地质作用中的属性,是勘查地球化学中常用的参数之一,因子得分绝对值越高,说明该因子代表的地质过程在该样品上的表现越强烈。计算因子得分值一般有2种方法,一是利用全部样品进行因子分析,计算出相应的因子得分值;一是用典型地质体因子分析模型来计算其他地质体的因子得分值[13]。本文采用第一种方法,通过陡岩异常区正交旋转因子得分矩阵(表2)对研究区1080件样品分别计算其在各因子上的得分值。

3.2趋势面分析趋势面分析认为元素含量值Zi由区域性变量Ti、局部异常变量Ni和随机性变量e组成,即Zi=Ti+Ni+e。通过拟合趋势面可以分离出Ti和Ni+e,再利用正剩余平均值代替随机性变量e,保留具有实际意义的局部异常分量,即剩余异常分量[14]。上述操作可在Surfer软件中实现[15]。对所得的因子得分值进行趋势面分析,通过拟合趋势面获得具有实际意义的剩余异常分量(滤掉随机性变量e),一般认为剩余异常分量越大,对成矿越有利,按照Ni>0的原则圈定剩余异常分量等值线图(图3),可以看出,F3代表的Sn-Mo元素组合异常按区域特征总体上可以划分为三带:在研究区东南部水塘呈环状分布,在北东向龙岔河断裂、贾沙河断裂两侧呈线状分布,在北西向陡岩-水塘断裂两侧呈线状分布;F5代表的Sn-Sr元素组合异常与F3元素组合异常形态基本一致,区别在于在北东向龙岔河断裂两侧异常不明显。因此,F3、F5因子得分剩余异常可能是由同一成矿作用的不同矿化阶段引起的。

3.3靶区圈定地球化学预测与找矿的一般经验表明,“累加法”可以提高地球化学异常识别的宽度和衬度[16]。采用“多因子累加法”圈定陡岩地区异常靶区,将叠加异常作为衡量本区地球化学异常的主要标志之一。采用逻辑运算符“AND”、“OR”、“NOT”来连接多个因子图层的叠合关系,其逻辑关系可以表示为:①C=A•AND•B,表示A因子异常和B因子异常同时存在的组合异常;②C=A•OR•B,表示A因子异常和B因子异常的合并异常;③C=A•NOT•B,表示A因子异常中去除B因子异常中的重叠部分。将与锡成矿作用有关的F3因子(Sn-Mo组合)得分剩余异常和F5因子(Sn-Sr组合)得分剩余异常进行叠加处理,即按照公式:C=A•OR•B,其中A代表F3因子得分剩余异常,B代表F5因子得分剩余异常,C代表多因子得分叠加剩余异常。本次研究共圈定出Ⅰ、Ⅱ号2个异常靶区(图4)。Ⅰ号异常位于陡岩-水塘断裂两侧,沿北西向展布,异常主要位于法郎组下段和个旧组水塘段接触带上;Ⅱ号异常呈现明显的环状分布,异常总体叠加明显,靶区形态规整,异常主要就位于个旧组地层中。结合该区物探反演结果和遥感蚀变特征提取,推测Ⅱ号异常深部可能存在隐伏岩体。

4结论及建议

(1)不同岩性分段Sn元素含量的统计特征表明,个旧组陡岩段是最可能的赋矿层位。进一步采用变差函数分析异常的空间展布表明,北西向地层与构造是控制异常分布的主要因素。(2)因子分析结果表明,F3和F5因子反映Sn矿化信息。其中,F3为Sn-Mo组合,反映岩体及热液相关信息;F5为Sn-Sr组合,Sr是碳酸盐岩中的常见元素,反映Sn元素可能部分来源于灰岩、白云岩等碳酸盐岩地层。(3)采用因子分析、趋势面分析方法提取出F3、F5因子的因子得分剩余异常,并通过多因子叠加法圈定出Ⅰ、Ⅱ号2个异常靶区。Ⅰ号异常位于法郎组和个旧组水塘段地层的接触带上,沿陡岩-水塘断裂展布;Ⅱ号异常位于个旧组地层,呈环状分布,推测深部有隐伏岩体存在。下一步可以开展相关钻孔验证工作。

作者:杨震 杨明国 胡光道 梅红波 单位:中国地质大学(武汉)资源学院

地质科技情报杂志责任编辑:杨雪    阅读:人次
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