多元统计分析在乌兰陶乐盖银多金属矿中的应用

王杰亭 刘 争

(1.华北地质勘查局；2.内蒙古地质工程有限责任公司)

多元统计分析在乌兰陶乐盖银多金属矿中的应用

王杰亭1刘 争2

(1.华北地质勘查局；2.内蒙古地质工程有限责任公司)

为了在内蒙古乌兰陶乐盖普查区取得找矿突破，在深入分析该区成矿地质特征的基础上，采用多元统计方法对普查区内土壤地球化学测量数据进行分析，进一步明确了该区可能存在的矿种，缩小找矿范围，为找矿工作提供一定的理论依据。

多元统计分析 成矿地质特征 土壤地球化学测量 找矿范围

乌兰陶乐盖位于内蒙古自治区东部的中蒙边境附近，大兴安岭中南端西侧，大地构造位置处于华北板块与西伯利亚板块缝合带的北侧，中生代以来，由于太平洋板块向欧亚板块的俯冲挤压作用，该区存在大兴安岭火山构造岩浆带叠加，使得区域构造背景更为复杂[1]。近年来，在测区外围及蒙古国边境地区发现了多个中、大型多金属矿床。为了进一步指导该地区找矿工作，采用多元统计分析方法对该地区的土壤地球化学测量数据进行了详细分析。

1 普查区地质特征

普查区出露面积小，地层较为简单，由老至新为：①侏罗系上统满克头鄂博组(J3mk)，岩性为英安质凝灰岩 、安山岩；②白音高老组(J3b)，岩性为流纹质凝灰岩、流纹岩；③第四系冲残坡积物。普查区南西角见次火山岩体浅流纹斑岩，前人在该区中部施工钻孔中见花岗斑岩，呈岩枝状，推测该区内存在较大花岗岩体为成矿提供热源。普查区地表矿化体以棕褐色的褐铁矿化、黑色的铁锰矿化及硅化等矿化蚀变为主要特征，也是该区多金属矿产的直接找矿标志。前期施工钻孔中可见直立细脉状银铅锌矿体，但连续性较差，主要赋存于凝灰岩、安山岩中。

2 地球化学测量工作

2.1 测网布设

此次土壤地球化学测量工作按《土壤地球化学测量规范》(DZ/T 0145—94)[2]相关要求进行，以寻找银、铅锌多金属矿为主要目的。布置的测线间距为100 m，采样点间距为40 m，矿化地段将点距加密1倍。测线按垂直于矿区主要构造线方向布置，矿区主要构造方向为40°，测线方向为310°，同时布设2%的重复样。

2.2 定点、采样与记录

野外采用GPS导航并借助所布置测网，采样员在点位5 m范围内采集1～3处B、C层(距地表深约20 cm)细粒级物质组合成样(质量为200 g)，现场填写野外记录卡片(记录内容为点号、层位、土壤颜色、地质特征、矿化特征、留标等)。

2.3 分析内容

分析内容为Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi、W、Mo、Sn、Hg等12种元素，对分析成果进行质量评定并进行数据处理，根据数理统计结果并结合区域地质地球化学特征，确定异常下限，编制元素异常图。

3 元素组合分析

元素组合是元素亲合性在地质体内的具体表现，而元素亲合性又与地质环境有关[3]。确定成矿及伴生元素的组合特征是确定成矿最佳地球化学标志元素组合的前提。为了解普查区土壤测量中各元素之间的组合特征，将全区12种元素值进行了相关分析、R型聚类分析、因子分析。

3.1 相关分析

作为地质作用的微观结果，地球化学信息必然与地质信息相关联。相关分析通过元素相关系数的大小，了解元素之间关系的亲疏程度，解释成矿元素的分散集中规律，以便确定成矿物质基础。此次对所测12 种元素进行了相关分析，采用新疆金维软件(Geoipas)计算了各元素之间的相关系数，计算之前，有必要对原始数据进行标准化，相关系数计算结果见表1。

表1 12种元素变量相关系数

由表1可知，Pb与Zn呈显著正相关；Ag与As、Sb呈显著正相关，同Au、Bi、Hg、W、Pb、Cu、Sn、Mo呈低度正相关；As、Sb呈强正相关，并分别与Au、Cu、Sn 、Mo呈显著正相关。

3.2 聚类分析

聚类分析以变量之间的相似程度为基础，将变量分成不同级别的类或点群，直观的对变量进行分类。由元素聚类谱系图(见图1)可知，以R=0.5为界可分4簇：①第1簇，As、Sb、Cu、Sn、Mo、Ag为低、中高温元素组合；②第2簇，Au、Hg、Bi为中低温元素组合；③第3簇，Pb与Zn 密切相关，反映Pb、Zn的富集主要与中温热液成矿作用有关；④第4簇，W与其他元素相关性差，说明W形成于独立的地球化学成矿环境中。

作为高炉原料：钢渣中含有10%～30%的金属铁或铁氧化物，40%～60%的CaO，可作为炼铁熔剂，可以回收钢渣中的铁，节约造渣剂用量，提高利用系数，降低成本[9]。

图1 聚类分析结果

3.3 因子分析

由表1可知，12种元素之间的相关性总体较好，相关系数大部分大于0.3，适合于进行因子分析。在对12种元素变量相关性分析的基础上，对其进行R型因子分析，从而得到其特征值、方差贡献值(见表2)及因子载荷矩阵(见表3)。

由表2可知，前4个主因子的累计方差贡献已达到72.3%，因此可以认为该4个因子已经包含了原始变量的大部分信息。

表3中，F1因子与Au、Sb、Cu、Sn、Ag、Mo、As的相关性均较好，其中Ag、Mo、As、Sb、Sn、Cu具有高载荷，方差贡献率为42%，为研究区主要地位因子，这与聚类分析中第1簇结果相一致，反应了以Ag为主的，As、Sb、Sn、Cu伴生的主成矿作用阶段；F2因子代表Pb、Zn元素组合，方差贡献率为22%，为研究区次要地位因子，与聚类分析中第3簇结果一致，代表与中温热液成矿作用有关；F3因子代表Au、Hg、Bi元素组合，方差贡献率为22%，与聚类分析中第2簇结果一致，与中低温热液成矿作用相关；F4因子代表单元素W，方差贡献率为14%，与聚类分析中第4簇结果一致，反映了W形成于独立的地球化学成矿环境中。综合以上分析可知，研究区经历了多期次的成矿热液活动。

表2 特征值和方差贡献值

表3 因子载荷矩阵

3.4 元素组合分析

综合以上相关分析、R型聚类分析、R型因子分析结果，结合普查区地质情况，将元素分为4大类：

(1)第1类。As、Sb、Cu、Sn、Ag、Mo为中高温元素组合；其中Ag与As、Sb呈显著正相关，与Cu、Sn、Mo呈低度正相关，与As、Sb呈强正相关；组合异常的出现是寻找Ag多金属矿床的重要标志。

(3)第3类。Pb与Zn密切相关，反映Pb、Zn的富集主要与中温热液成矿作用有关，组合异常的出现是测区寻找Pb、Zn 多金属矿床的重要地球化学标志。

(4)第4类。W与其他元素相关性差，说明W形成于独立的地球化学成矿环境中。

4 结 论

(1)矿区各元素异常总体方向与普查区矿化体方向一致，为近NNE向。

(2)结合此次土壤测量元素的相关性分析、R型聚类分析、R因子分析及普查区以往地质勘探工作可知，测区内应以Ag、Pb、Zn多金属热液矿床为主，找矿位置应选择热液蚀变强烈地段，如硅化、褐铁矿化强烈等地区。

(3)矿区中部异常具有“高” 、“大” 、“全”特征，异常内多个元素重叠性较好，有利于形成大矿，可作为后期勘探工作的重点。

[1] 内蒙古自治区地质矿产局.内蒙古自治区区域地质志[M].北京：地质出版社， 1991．

[2] 中华人民共和国地质矿产部.DZ/T 0145—94 土壤地球化学测量规范[S].北京：地质出版社， 1994．

[3] 罗先熔，文美兰.勘查地球化学[M].北京：冶金工业出版社，2007．

2014-10-16)

王杰亭(1986—)，男，助理工程师，硕士，010010 内蒙古自治区呼和浩特市新城区新华大街87号。