構(gòu)造地球化學(xué)探礦方法的應(yīng)用

1、構(gòu)造地球化學(xué)探礦方法的應(yīng)用一以山東招遠(yuǎn)魏家溝 金礦床為例摘 要：通過對(duì)招遠(yuǎn)某些金礦的成礦預(yù)測(cè)研究， 總結(jié)了構(gòu)造地球化學(xué)探礦的理論 和方法，并且以山東招遠(yuǎn)魏家溝金礦床為例詳細(xì)闡述了工作程序，并對(duì)該方法的優(yōu)、缺點(diǎn)作了總結(jié)。關(guān)鍵詞：構(gòu)造地球化學(xué)探礦 成礦預(yù)測(cè)金礦床1構(gòu)造地球化學(xué)探礦的原理和工作方法構(gòu)造地球化學(xué)探礦的原理構(gòu)造地球化學(xué)暈，可以定義為“含礦溶液運(yùn)移過程中在構(gòu)造帶內(nèi)部及其兩側(cè) 形成的元素異常帶”?；谝陨险J(rèn)識(shí)，在與成礦有關(guān)的斷裂構(gòu)造中按一定的構(gòu)造 地球化學(xué)暈取樣網(wǎng)度系統(tǒng)采樣化驗(yàn)，圈定構(gòu)造地球化學(xué)暈（異常），根據(jù)其形態(tài)、 產(chǎn)狀、規(guī)模及與成礦有利構(gòu)造部位、金礦體關(guān)系，推測(cè)礦床邊部和深部盲礦體存

2、在的可能性，確定預(yù)測(cè)礦體的空間定位。構(gòu)造地球化學(xué)探礦的工作方法樣品采集樣品只在構(gòu)造破碎蝕變帶中采集，具網(wǎng)度依據(jù)礦床的實(shí)際情況而定。 所采集 樣品投影到一定地質(zhì)圖件上，包括剖面圖、平面圖、垂直縱投影圖等。數(shù)據(jù)處理和解釋包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、成礦指示元素確定和構(gòu)造地球化學(xué)暈圈定與解釋。數(shù)據(jù)預(yù) 處理是將地質(zhì)原始變量經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q， 使之服從正態(tài)分布，常用的變換包括標(biāo) 、 . 1、一一 準(zhǔn)化變換、極差變換、對(duì)數(shù)變換、廣義幕正態(tài)變換等 ；成礦指示元素確定是通過統(tǒng)計(jì)分析得出一系列與成礦元素有相關(guān)關(guān)系的單變量或組合變量，用單變量或組合變量圈定成礦元素異常，達(dá)到減少工作量和工作成本的目的， 常用的方法包 括聚類分析

3、和因子分析；構(gòu)造地球化學(xué)暈的圈定和解釋是將所變換的數(shù)據(jù)經(jīng)過一 定的處理（如趨勢(shì)分析），用計(jì)算機(jī)成圖，所成的圖件結(jié)合地質(zhì)實(shí)際來判別異常， 指出盲礦的空間定位。2實(shí)際應(yīng)用以山東招遠(yuǎn)魏家溝金礦床3號(hào)脈為例。礦床地質(zhì)特征魏家溝金礦床位于膠東招掖金礦帶北截一靈山溝斷裂的中段， 礦床斷裂構(gòu)造 發(fā)育，礦脈成群出現(xiàn)，主要礦脈有1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)、7號(hào)，礦體賦存在礦脈中，具 較高的工業(yè)價(jià)值（圖1）。圖1魏家溝金礦床平面地質(zhì)圖一2.Q第四系；6小一閃長(zhǎng)玲巖；Ym一玲瓏花崗巖；Is斜長(zhǎng)角閃巖；q石英脈；P蝕變帶；1金礦體；2地質(zhì)界線；3一礦脈及編號(hào)；4一勘探線及編號(hào)；5一鉆孔；6一探槽3號(hào)脈受F3控制，北起28線，南

4、至17線，全長(zhǎng)約2 000 m。其北端與2號(hào)脈交匯，南部被第四系覆蓋，向南有延伸的趨勢(shì)。脈厚 15 m 55 m, 一般為30 m左右，礦脈出露標(biāo)高100 m200 m ,深部與2號(hào)脈 相交，交線標(biāo)高34線間為-300 m ,向北逐漸升高。礦脈在走向上曲 折多變，4線以北，7線以南走向近SN 47線間走向15左右。礦脈 傾向NW傾角變化較大，47線間傾角較小，約4550 ,兩端較 陡，約70。3號(hào)脈平面上呈帶狀，中間常夾有透鏡狀花崗巖塊；剖面上部呈 單脈，深部分成二枝形如褲腿，脈幅寬窄不一，變化明顯，呈不規(guī)則 脈狀。該脈由碎裂狀絹英巖、碎裂狀絹英巖化花崗巖、碎裂狀鉀化花崗 巖及黃鐵礦石英脈、黃

5、鐵礦細(xì)脈、斷層泥組成，以碎裂狀絹英巖、碎 裂狀絹英巖化花崗巖為主。蝕變巖石的分帶規(guī)律性明顯，中部為絹英 巖，兩側(cè)為絹英巖化花崗巖，邊部為鉀長(zhǎng)花崗巖.絹英巖中常有黃鐵 礦石英脈，黃鐵礦細(xì)脈呈灰黑色、煙灰色，沿裂隙分布，是重要的礦 化標(biāo)志。礦體賦存在礦脈中.礦體展布規(guī)律呈左行斜列，斜列方位 300左 右，但各礦體首尾對(duì)應(yīng)相接，無重疊部位或重疊部位很短，3IV、3V、3II北段為一列，3H、3一田為一列。3-R礦體是3號(hào)脈礦體中規(guī)模較大者。賦礦層位明顯，頂?shù)装宥?有一層灰白色斷層泥。礦體分布于 96線，賦礦標(biāo)高+114 m18 m, 礦體走向311 ,傾向NNWV傾角6370。厚度0.80 m7.6

6、9 m,平均2.97 m。金品位平均5.03 g/t 。品位變化較穩(wěn)定，變化系數(shù) 92%。依據(jù)礦石的礦物共生組合、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及其成因，礦石的自然類型 可劃分為：蝕變巖型和石英脈型，其中 3號(hào)脈礦石類型以蝕變巖型為 主，約占礦石總量的90%以上。礦石中金屬礦物以銀金礦和黃鐵礦為 主，次為自然金、黃銅礦、方鉛礦和閃鋅礦，非金屬礦物以石英和絹 云母為主。根據(jù)礦物特征組合及相關(guān)關(guān)系，金的成礦作用可分為三個(gè)階段： （I）黃鐵礦一石英階段，為石英、絹云母的主要生成期，金屬礦物以 黃鐵礦、金為主：（R）金一多金屬硫化物階段，金屬硫化物的主要生 成期，并伴有銀金礦的形成，金屬硫化物以黃鐵礦為主，同時(shí)有少量 的黃

7、銅礦、方鉛礦、閃鋅礦的形成，蝕變類型有硅化、絹云母化，為 主要的成礦階段；（田）石英一碳酸鹽階段，碳酸鹽礦物生成階段，并 有石英及少量絹云母、黃鐵礦的生成，成礦作用微弱，不構(gòu)成獨(dú)立金 礦體。上述三個(gè)成礦階段以前二個(gè)階段為主，成礦階段相互疊加的部 位，金品位明顯增高。構(gòu)造地球化學(xué)樣品的采集樣品只在斷裂構(gòu)造破碎帶蝕變巖中采取，沿垂直礦化體走向方向 用連續(xù)打塊取樣，樣品重量1000 g以上，取樣間距在沿脈中沿礦化走 向?yàn)?0 m間隔，在穿脈中按穿脈間距，取樣線沿穿脈厚度方向切穿礦 化帶厚度連續(xù)打塊取樣。深部鉆孔沿切穿斷裂構(gòu)造礦化蝕變帶厚度方 向采取劈半巖芯打塊取樣。本次研究根據(jù)礦床各中段中探采坑道工

8、程能進(jìn)入采樣的最大可能性及深部鉆孔保存的巖芯共采集樣品125個(gè)，經(jīng)過化驗(yàn)分析，參與電算處理、用于原生暈圈定的樣品實(shí)際數(shù)目為100 個(gè)。由于3號(hào)脈為陡傾斜礦體，所以每個(gè)樣品位置均投影于礦體垂直 縱投影圖上，應(yīng)用此圖來圈定化探異常。數(shù)據(jù)的預(yù)處理根據(jù)多元分析理論，只有當(dāng)樣本呈正態(tài)分布時(shí)才有最優(yōu)參數(shù)估計(jì) 效果，并取得滿意的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。本文采用包克斯和考克斯（1964）建立的廣義幕正態(tài)轉(zhuǎn)換法，其轉(zhuǎn)換形式如下：式中z為轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，x為轉(zhuǎn)換前的數(shù)據(jù)，入為待求的轉(zhuǎn)換參數(shù)。求 解入值的方法是首先選擇一個(gè)指示函數(shù)式中s= 2 (x- N ) 3/N / (T 3式中k= 2 (x- /N / (/w為權(quán)系數(shù)，

9、N與是N個(gè)觀察數(shù)據(jù)經(jīng)某次 人轉(zhuǎn)換后的平均值和均方 差，當(dāng)w選擇得當(dāng)，在指示函數(shù)F取最小值時(shí)，可實(shí)現(xiàn)入值的非線性最 優(yōu)化結(jié)果，根據(jù)潔烏斯和艾勒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)w = 2時(shí)，可得到入值的最優(yōu)化轉(zhuǎn)換 。選擇廣義幕正態(tài)轉(zhuǎn)換的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)沒有負(fù)值， 利于進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理；（2）較一般正態(tài)變換（對(duì)數(shù)變換、標(biāo)準(zhǔn)化變換 等）其轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)正態(tài)分布形式明顯優(yōu)于后者，一般經(jīng)常規(guī)正態(tài)變 換無法達(dá)到要求的，廣義幕正態(tài)變換均可達(dá)到較好效果。表 1為數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換后的若干參數(shù)值，基本符合正態(tài)分布要求。表1參數(shù)對(duì)照表參 數(shù)AuAgPbMoAsSbBiCuZnCoNi原平3833.81585.93.30.91.91

10、2976.4.87.0始 數(shù)均 值9.52.18704.30254據(jù)均11911.3319.42.80.45.627356.5.13.8方 差9582.98547.07710偏5.65.33.73.32.90.94.95.92.43.02.7度59428876840峰40.34.17.16.15.4.028.46.10.14.13.度753027551028368601707轉(zhuǎn)平5.93.01.67.5 12.6r 2.03.52.62.02.01.2 1換 后均 值74943603728數(shù)均2.31.50.1r 0.910.6r 0.41.90.50.10.50.2 1據(jù)方 差1252787

11、5250偏 度00000000000蜂 度1.9 81.532.122.122.852.182.182.182.5 12.783.86表中原始數(shù)據(jù)平均值單位除Au為X 10-6外，其余為X 10-92.4 元素的相關(guān)性及最佳指示元素的確定我們分二個(gè)層次對(duì)魏家溝金礦床3號(hào)脈微量元素進(jìn)行相關(guān)性和相關(guān)程度的研 究，一是通過R型聚類分析實(shí)現(xiàn)，二是通過坐標(biāo)變換，用因子分析實(shí)現(xiàn)。1）R型聚類分析3號(hào)脈樣品的分析結(jié)果見圖2。從譜系圖可見在r=0.4的水平上與金關(guān)系密切 的元素Bi、M。As、Ag0 Cu Zn、Smr=0.53的水平上合為一組，與金為負(fù)相 關(guān)。Co、Ni在r=0.39的水平上合為一組，相關(guān)關(guān)

12、系不是很密切。聯(lián)系礦床實(shí)際， 可能與II階段礦化晚期有關(guān)。根據(jù)元素組合，可以把Bi -Mo-As-Agrf乍為3號(hào)脈 的最佳指示元素。圖2 3號(hào)脈R型聚類分析譜系圖2）因子分析因子分析是一種降維的方法，將原來眾多的具有一定相關(guān)關(guān)系的 變量轉(zhuǎn)換為數(shù)目較少的由原始變量組合而成的新變量 （因子）。這些因 子更符合客觀事物的內(nèi)在聯(lián)系，比原始變量更能反映事物的本質(zhì)。在 元素地球化學(xué)中，不僅能反映元素間，元素組合間的相關(guān)關(guān)系，而且 能反映元素組合間的成因聯(lián)系。本文采用的結(jié)果均為初始因子解（已能較好反映，故不用正交因 子解），所取公因子個(gè)數(shù)取決于累積方差貢獻(xiàn)是否達(dá)到 85%以上。3號(hào)脈樣品因子載荷矩陣見表2

13、。從表2可見，F(xiàn)i因子反映了 3號(hào)脈Au化元素的主要特征，因子載荷較大的元素有Au、Bi、Mo As、Ag0 F2因子中Cu、Zn、Sb、Co Ni的載荷較大，Au的載荷極小，可能是主礦化階段（R階段）晚期的反映。F3因子中Co、Ni的載荷很大，并且A3t一定白載荷（0.2407）,同時(shí)Cu也有一定的載荷（0.2653）,似乎反映主成礦階段（R階段）早中期的特點(diǎn)。F,、F5成因意義不明，暫不作討論。因此，F(xiàn)1、F2、F3的意義是十分明確的，F(xiàn)1是主礦化階段早期Au大量沉淀時(shí)元素組合的因子，F(xiàn)2、F3則代表稍晚期元素組合的特征，這時(shí)Au的沉淀已明顯不足。根據(jù)以上分析，Bi-Mo-As-Ag可作為

14、3號(hào)脈AuT化的指示元素。表2 3號(hào)脈因子分析載荷矩陣73?FiF2F3F4P5公因子、.、.廣. 力左Au0.82770.07510.2407-0.2990-0.15210.86Ag0.53550.18320.18770.2805-0.62810.83Pb0.24830.2370P-0.7343-0.37850.06580.801Mo0.70140.2701-0.12790.03100.52850.86As0.53840.4760-0.27800.3870-0.17470.77Sb-0.16100.7826-0.4720-0.00910.02500.861Bi0.81910.24780.30

15、02-0.32590.02740.93Cu-0.73570.43040.2635-0.3103-0.11380.91Zn-0.46270.8090P -0.12300.0066-0.18560.92 :Co-0.06500.4829P 0.6687-0.30480.03900.78Ni0.03920.49510.49830.46740.41460.89因此，結(jié)合聚類分析和因子分析的結(jié)果，3號(hào)脈礦化的最佳指示元素組合為Bi Mo- As Ag。2.5 構(gòu)造地球化學(xué)暈的圈定和解釋即使是通常作為典型隨機(jī)變化的金礦品位值，如果從大范圍看，從無礦地段一有礦地段一無礦地段，也表現(xiàn)為金含量在地殼某一地段內(nèi)由

16、低一高一低的變化。因此在成礦預(yù)測(cè)中，往往用趨勢(shì)分析的方法來找出趨勢(shì)，預(yù)報(bào)異常?；谝陨险J(rèn)識(shí)，將所轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)調(diào)用專門計(jì)算程序進(jìn)行趨勢(shì)計(jì)算。在計(jì)算中需要不斷的引入或剔除變量，使趨勢(shì)方程最優(yōu)化。計(jì)算結(jié)果包括趨勢(shì)值和剩余值， 趨勢(shì)值反映斷裂構(gòu)造中元素含量的總體分布規(guī)律，剩余值反映局部的異常，即礦化異常。所得的趨勢(shì)值和剩余值與坐標(biāo)值組成數(shù)據(jù)文件，調(diào)用繪圖軟件繪圖，應(yīng)當(dāng)注意的是，往往由于圖幅邊界的控制點(diǎn)少而使圖幅邊緣產(chǎn)生“邊界畸變”，解決的辦法是在邊界增加控制點(diǎn)或縮小圖幅，使某些控制點(diǎn)在圖幅外。按照以上步驟，對(duì)魏家溝金礦床3號(hào)脈進(jìn)行趨勢(shì)分析預(yù)報(bào)異常，預(yù)測(cè)圖見圖3、 圖4。圖3魏家溝金礦床3號(hào)脈成礦預(yù)測(cè)體系

17、圖1勘探線；2鉆孔；3礦體編號(hào)；4礦體邊界線；5預(yù)測(cè)礦體邊界線圖4 3號(hào)脈趨勢(shì)分析結(jié)果圖（a）一金含量4次趨勢(shì)分析等值線；（b）一金含量4次趨勢(shì)分 析剩余值等值線；（c）一礦化因子（F1）得分4次趨勢(shì)分析等 值線；（d）一礦化因子（F1）得分4次趨勢(shì)分析剩余值等值線從已有工程控制資料看，3號(hào)脈礦體多集中在-50而高之上，礦化較好，-50 m以下則礦化較差。因此，對(duì)3號(hào)脈的預(yù)測(cè)主要從上部控制區(qū)的探邊和深部預(yù)測(cè)著筆者用67勘探線-200 m-+75而高的100個(gè)樣品的Au品位進(jìn)行了 36次趨 勢(shì)分析。對(duì)比36次趨勢(shì)面分析，差異不大，基本能反映 3號(hào)脈金品位的變化趨 勢(shì)?？紤]到3號(hào)脈地質(zhì)體的變化較為

18、復(fù)雜，一般選用較為高次的趨勢(shì)面（3次以上）， 同時(shí)也考慮到太高次的趨勢(shì)面畸變較為明顯（6次），因此本文采用4次金品位的趨 勢(shì)面來研究金的變化趨勢(shì)。從圖4（a）可以看出，上部控制區(qū)金品位變化趨勢(shì)明顯， 總體上北段高值帶向NET向側(cè)伏，側(cè)伏角約2030 ,南段高值帶向SM向側(cè) 伏，側(cè)伏角約為45。為了研究礦化異常特征，作4次金品位剩余等值線圖（圖4（b）。剩余等值線 圖中的高值帶（相當(dāng)于礦化異常）基本與礦體位置重合，其異常帶（圖中虛線表示） 北段向SVW伏，南段向NE則伏，與金品位變化趨勢(shì)一致。從實(shí)際資料看，上部控制區(qū)工程布置較密，地質(zhì)情況清楚，繼續(xù)找礦的潛力 不大。但根據(jù)圖件分析，3- I礦體有向南西側(cè)伏的趨勢(shì)，并且等值線并未封閉， 可能延伸到7號(hào)線以南，而7號(hào)線以南基本無工程控制，因此可以考慮在 7號(hào)線以 南安排探礦工程。從圖件分析，在06線間， 200 m標(biāo)高左右有一剩余異常高值帶，恰好與 已劃定的3IV礦體位置重合。據(jù)資料，3IV礦體較富，平均品位達(dá)到8.27 g/t。 山東冶勘局在2線、4