我國自20 世紀(jì)70年代開展區(qū)域化探掃面以來, 至2005年底已完成水系沉積物測(cè)量673.68萬km2 , 取得了突出的找礦效果, 顯示出了區(qū)域化探在地質(zhì)找礦中的優(yōu)勢(shì)。區(qū)域化探樣品分析了39種元素, 目前找礦中應(yīng)用的元素主要為成礦成暈元素,而常量元素和稀土、稀有元素尚未很好地開發(fā)應(yīng)用[ 2] 。通過對(duì)區(qū)域地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理, 提取更多找礦地球化學(xué)信息是目前化探工作的重要工作內(nèi)容。

 

  地球化學(xué)背景與異常劃分是找礦地球化學(xué)信息

 

  提取的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。元素地球化學(xué)背景受地質(zhì)環(huán)境、景觀條件等諸多因素的制約, 在一定區(qū)域內(nèi)、同一景觀條件下, 地質(zhì)環(huán)境是影響元素地球化學(xué)背景的主要因素。以往按1∶20萬圖幅確定統(tǒng)一異常下限的做法, 導(dǎo)致低背景區(qū)礦化信息被掩蓋, 而高背景區(qū)出現(xiàn)了較多的非礦異常, 背景與異常的劃分存在不合理性。為此勘查地球化學(xué)工作者使用地質(zhì)子區(qū)襯值法、移動(dòng)平均法, 趨勢(shì)面法、泛克里格法等來處理區(qū)域化探數(shù)據(jù), 在很大程度上改善了異常找礦信息的可靠性, 有其優(yōu)越性, 但仍然存在局限性。

 

  地球化學(xué)背景與異常劃分問題仍然是目前勘查地球化學(xué)進(jìn)一步研究的課題。

 

  從眾多地球化學(xué)異常中識(shí)別與有經(jīng)濟(jì)價(jià)值礦床有關(guān)的異常一直是勘查地球化學(xué)工作者追求的目標(biāo)。已知礦區(qū)是成礦地質(zhì)條件最佳地段, 地球化學(xué)異常找礦概率較高, 值得引起注意。低緩異常既是深部礦體的反映, 又有其他非礦因素的影響, 需從多角度提取成礦信息, 結(jié)合地球化學(xué)異常組成和結(jié)構(gòu)識(shí)別和判斷來確定礦致異常。同時(shí), 在實(shí)際應(yīng)用過程中還要注意不同礦化類型異常的空間分帶性[ 11] , 加強(qiáng)多元素礦化信息的綜合分析研究, 以有助于深部盲礦體和隱伏礦的尋找。

 

  筆者基于水系沉積物樣品特點(diǎn), 選用吉林省中部低山丘陵區(qū)區(qū)域化探掃面數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象, 采用地球化學(xué)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化法圈定找礦地球化學(xué)信息,試圖有效地壓抑高背景區(qū)非礦異常、強(qiáng)化低背景區(qū)礦致異常, 突出找礦信息。

 

  1 研究方法概述

 

  地殼中元素豐度值按大小順序排列前9種元素為氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂、氫, 占地殼總質(zhì)量的98.13%, 它們是構(gòu)成巖石的主體, 由常量元素的組成和相對(duì)含量決定了巖石性質(zhì), 支配了微量元素的地球化學(xué)行為及其在巖石中的分配。

 

  水系沉積物是巖石風(fēng)化產(chǎn)物, 水系沉積物樣品被認(rèn)為是一個(gè)上游匯水盆地物質(zhì)的天然組合, 在化學(xué)成分上具有明顯的繼承性。水系沉積物元素含量不僅受上游地質(zhì)環(huán)境影響, 而且細(xì)粒級(jí)(-60目)樣品中粘土礦物、有機(jī)物質(zhì)對(duì)其元素含量也產(chǎn)生很大影響。水系沉積物中常量元素含量可以很好地反映其物質(zhì)組分特征;成礦成暈元素含量與常量元素之間亦有著密切相關(guān)關(guān)系。

 

  對(duì)研究區(qū)區(qū)域化探掃面數(shù)據(jù)(-60目粒級(jí)樣品)的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn), Zn、Hg與Si、K呈負(fù)相關(guān)性, 與Fe、Ca具有很強(qiáng)的正相關(guān)性, Ni、Cr與Mg具有顯著相關(guān)性(圖1), 而Au、Ag、Cu、Cd與常量元素相關(guān)性不明顯。常量元素在勘查地球化學(xué)以及成礦地球化學(xué)環(huán)境研究方面具有重要意義。

 

  1.1 地球化學(xué)分區(qū)方法

 

  利用區(qū)域化探水系沉積物常量元素分析數(shù)據(jù)進(jìn)行因子分析。

 

  因子載荷矩陣將變量表達(dá)為公因子的線性組合:

 

  Z =AF+aU。

 

  式中:Z為變量;A為公因子負(fù)荷;F為公因子;a為唯一因子系數(shù);U為唯一因子。根據(jù)因子載荷將常量元素劃分為若干個(gè)組合, 它們反映了水系沉積物樣品的地球化學(xué)分類。

 

  因子得分表達(dá)了因子變量的線性組合:

 

  FP =βP1 Z1 +βP2 Z2 +…βPnZn。

 

  式中:FP為因子得分;βP為變量系數(shù);Z為變量;n為變量(元素)數(shù)。從原始數(shù)據(jù)中將某一特定因子的有關(guān)信息集中起來, 每個(gè)樣品在不同因子中的得分反映了樣品所具有的地球化學(xué)元素組合特征。高因子得分樣品與因子元素組合相對(duì)應(yīng)。依據(jù)每個(gè)樣品最大因子得分所在因子進(jìn)行地球化學(xué)分區(qū)。

 

  1.2 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理方法

 

  按照地球化學(xué)分區(qū)分別進(jìn)行成礦成暈元素?cái)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)化公式為:

 

  Z =(Xi +X)/S。

 

  式中:Z為標(biāo)準(zhǔn)化值;Xi為元素含量;X為地球化學(xué)分區(qū)元素含量平均值;S為地球化學(xué)分區(qū)元素含量標(biāo)準(zhǔn)離差。

 

  1.3 成礦信息提取方法

 

  以成礦成暈元素標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù), 計(jì)算異常下限, 圈定單元素異常。并通過因子分析確定礦化類型元素組合, 以其對(duì)應(yīng)因子得分圈定礦化類型綜合異常圖。

 

  2 研究結(jié)果討論

 

  2.1 研究區(qū)概況

 

  研究區(qū)位于吉林省中部低山丘陵景觀區(qū), 面積1.3萬km2 。于1978 ～ 1983年完成1∶20萬區(qū)域化探掃面, 采樣粒級(jí)-60目, 采樣密度(1 ～ 2)點(diǎn)/km2 ,1樣/4 km2 組合分析。

 

  研究區(qū)處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)與天山—興安地槽接壤部。東南部臺(tái)區(qū)出露太古代表殼巖、鉀長花崗質(zhì)片麻巖以及新太古代—古元古代變質(zhì)正長花崗巖;槽區(qū)廣泛分布不同時(shí)期花崗巖;槽臺(tái)過渡帶上分布奧陶—志留系斜長片麻巖、變粒巖、大理巖及中酸性熔巖。在研究區(qū)西部和北部較集中分布石炭—二疊系淺海相沉積建造和三疊—侏羅系陸相中酸性熔巖及陸源碎屑沉積巖。此外, 在松花江沿岸的白山、紅石等地有玄武巖分布。區(qū)內(nèi)巖石類型復(fù)雜, 巖性變化較大。

 

  礦產(chǎn)有金、鉬、鎳礦床及中小型多金屬礦(化)點(diǎn), 槽臺(tái)接合部為成礦集中區(qū)。全國聞名的紅旗嶺鎳礦床和夾皮溝金礦床位于研究區(qū)中(圖2)。其中紅旗嶺鎳礦床Ⅰ號(hào)礦體出露地表;位于黑石北部的Ⅶ 號(hào)礦體被白堊系砂礫巖覆蓋, 為隱伏礦體。

 

  2.2 地球化學(xué)分區(qū)

 

  根據(jù)研究區(qū)水系沉積物數(shù)據(jù)因子分析結(jié)果, 常量指標(biāo)劃分為2個(gè)因子。

 

  因子1中SiO2 、K2 O為負(fù)載荷, Fe2O3 、CaO、MgO為正載荷;將SiO2 、K2 O因子得分乘以-1, 可以獲得一個(gè)新的因子組合。因此, 因子1可以劃分為SiO2 、K2 O組合和Fe2O3 、CaO、MgO組合。分別反映了花崗質(zhì)碎屑物質(zhì)和中基性物質(zhì)富暗色礦物的組分特征。因子2為Al2 O3 、Na2 O組合, 主要反映富泥質(zhì)物質(zhì)組分特征。

 

  以3種組合的因子得分劃分地球化學(xué)分區(qū)。從圖3中可見, 硅鉀組合主要分布于中朝準(zhǔn)地臺(tái);鐵鎂鈣組合主要分布于天山—興安地槽區(qū);鋁鈉圖3 地球化學(xué)分區(qū)組合分布零散, 與地質(zhì)背景基本上無關(guān), 可能是一個(gè)表生地球化學(xué)作用因子, 其地質(zhì)含義尚待進(jìn)一步研究。

 

  2.3 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

 

  按地球化學(xué)分區(qū)分別對(duì)成礦成暈元素進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化, 將3個(gè)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)合并形成新的基本數(shù)據(jù)。

 

  2.4 找礦信息提取

 

  2.4.1 單元素異常圈定

 

  利用標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)離差, 確定異常下限, 圈定單元素異常。

 

  地球化學(xué)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化方法圈定地球化學(xué)異常與原始異常對(duì)比, 研究區(qū)東南部由玄武巖引起成片的Ni異常被有效壓抑, 突出了與礦化有關(guān)的北西向Ni異常。同時(shí), 在研究區(qū)西南部紅旗嶺鎳礦外圍、磐石、煙筒山等地圈出了新的鎳異常。這些新發(fā)現(xiàn)Ni異常的找礦意義有待查明。

 

  鎳礦化類型綜合異?？傮w沿槽臺(tái)接合部和深大斷裂帶呈北東向和北西向分布(圖5a)。異常對(duì)已知的紅旗嶺鎳礦床Ⅰ 號(hào)礦體反映良好;對(duì)于黑石附近的Ⅶ 號(hào)礦體來說, 因被白堊紀(jì)砂礫巖覆蓋, 異常規(guī)模相對(duì)較小。在永吉縣西陽、磐石縣團(tuán)林以及研究區(qū)東南角也圈出了明顯的異常區(qū)。這些異常(特別是磐石縣團(tuán)林附近異常)的找礦意義值得關(guān)注。

 

  鉬礦化類型綜合異常主要分布在研究區(qū)西北角。對(duì)已知的大黑山鉬礦床有良好的反映;同時(shí), 在該礦床東部圈出了一個(gè)十分明顯的環(huán)形異常。

 

  部分異常與已知銅礦床有關(guān)。環(huán)型異常的南半部集中分布有Cu、多金屬和金礦(化)點(diǎn), 而在北半部缺少已知礦化信息, 有待進(jìn)一步查證。

 

  金礦化類型綜合異常主要出現(xiàn)在夾皮溝、二道甸子等已知金礦區(qū)(圖5c);并在研究區(qū)南部白山鎮(zhèn)和北部松花湖也出現(xiàn)了明顯的異常, 提供了新的找金信息。

 

  多金屬礦化類型綜合異常主要與鉬、金礦化類型綜合異常套合在一起(圖5d)。對(duì)已知多金屬礦點(diǎn)有十分明確的反映;并在大黑山鉬礦及其外圍與鉬礦化類型綜合異常共同構(gòu)成環(huán)形異常。這些異常的找礦意義都值得關(guān)注。

 

  通過綜合異常的分析研究認(rèn)為:鉬礦化類型環(huán)形異常帶、槽臺(tái)接壤部位北東向Ni異常帶、研究區(qū)東南部北西向鎳礦化類型異常、南部白山鎮(zhèn)Au礦化類型異常是本區(qū)新的找礦線索。需要在今后部署地質(zhì)找礦時(shí)予以重視, 安排異常驗(yàn)證工作。

 

  3 結(jié)論與建議

 

  (1)地球化學(xué)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化方法具有較好的強(qiáng)化找礦地球化學(xué)信息的功能, 可以有效地壓抑高背景區(qū)非礦異常和強(qiáng)化低背景區(qū)礦致異常, 突出了找礦信息。特別適用于快速地從大量區(qū)域化探數(shù)據(jù)中提取找礦信息。按1∶20萬分幅或按成礦區(qū)帶進(jìn)行分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化效果最佳?？蓱?yīng)用于化探掃面數(shù)據(jù)的新一輪開發(fā)利用。

 

  (2)基于水系沉積物樣品常量元素因子分析法

 

  進(jìn)行的地球化學(xué)分區(qū)符合客觀地質(zhì)實(shí)際, 可以反映不同巖性組合特征。

 

  (3)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化將不同數(shù)量級(jí)的元素含量轉(zhuǎn)化

 

  為標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布數(shù)據(jù), 方便不同含量級(jí)次元素間的相互分析對(duì)比。同時(shí), 可以有效消除不同地質(zhì)背景之間的系統(tǒng)變化, 從而壓抑了非礦異常, 強(qiáng)化了低背景區(qū)的弱礦化信息, 更清晰地反映了區(qū)域異常結(jié)構(gòu)特征。

 

  (4)地球化學(xué)分區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化方法保留原礦致異常

 

  的同時(shí), 圈出了已知礦區(qū)周圍的弱異常, 為老礦區(qū)(如紅旗嶺)外圍找礦提供了找礦信息。

 

  (5)礦化類型綜合異常集中體現(xiàn)了成礦成暈元素的相關(guān)性和礦致異常的區(qū)域空間分布特征, 較常規(guī)組合異常找礦信息更加明確, 可直接為地質(zhì)找礦部署提供找礦靶區(qū)。

 

  (6)建議對(duì)本次研究新發(fā)現(xiàn)的找礦線索(鉬礦化類型環(huán)形異常帶、槽臺(tái)接壤部位北東向Ni異常帶、研究區(qū)東南部北西向鎳礦化類型異常、南部白山鎮(zhèn)Au礦化類型異常)進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證工作, 以取得找礦效果的突破。