1:5万岳西县等四幅水系沉积物测量元素地球化学特征研究

汤金来 胡睿鑫 赵宽

（1.安徽省地质调查院（安徽省地质科学研究所），安徽合肥 230001；2.安庆师范大学资源与环境学院，安徽安庆 246133）

在多种地质-地球化学作用下，元素出现长期的运动、演变，从而产生地球化学分布的结果，在不同的地质-地球化学作用下，各元素具有不同的化学性质，其行为和特性也不尽相同，但却都受到环境的制约，这使元素地化具有各自的特征，从而使该区域的地质信息可以被不同的元素地球化学特征客观的反映出来[1-3]。

为研究岳西-源潭铺地区的水系沉积物元素地球化学特征及其分布规律，本文利用研究区已完成的1:5 万水系沉积物测量的16 种元素6068 件样本分析数据测试结果，进行了元素含量的地球化学参数特征、元素及元素组合特征方面的研究。从而为该区基础地质科学研究提供了丰富的地球化学信息，为矿产普查工作起到“导盲犬”的作用[4-7]。

1 元素地球化学参数特征

本文系统地统计了全区元素地球化学参数。根据元素含量的背景值及变异系数等参数特征，探讨和阐述元素富集分散（或贫乏）及变化特征。

1.1 元素富集分散及变化特征

（1）水系沉积物中元素背景值

测区中共有6068件可供研究分析的水系沉积物分析样本，通过算术迭代的方法将样品分析值进行剔除，从而求得测区各元素背景值。样本的元素地球化学参数见表1[8]。

表1 测区水系沉积物元素地球化学参数

表2 元素分异特征划分标准

表3 相关系数（r）等级划分

①区内1:5 万水系沉积物中主要成矿元素的背景值为：Au 0.84×10-9、Ag 0.05×10-6、Cu 22.77×10-6、Pb 28.28×10-6、Zn 93.57×10-6、W 1.04×10-6、Bi 0.27×10-6、Mo 0.81×10-6、Nb 21.25×10-6。

②与1:20 万大别山区水系沉积物背景值相比，Zn、Mo、Sb、Bi、Hg、Nb 和Th 表现为富集特征，其中Bi元素区域浓集系数（RCC1）为1.51，介于1.5～2.0 之间；Au、Cu、Pb、W、Co、Ti 和V 呈现基本相当的特征；贫乏（RCC1＜0.8）的元素为Ag和As。

1.2 水系沉积物中元素富集分散及分异特征

用测区内水系沉积物全体数据（N=6068）参加计算的平均值作除数，其标准离差作被除数，得出变异系数（CV），并直接使用比值。该系数可以表示测区水系沉积物不同含量变化的特性，进一步借由该变异系数作为综合特征数分析水系沉积物的集中位置以及分散程度。该系数可以反映地化各种元素含量的高低，概括了元素分布异常的综合信息。表1中列出了在测区内水系沉积物中地球化学元素的变异系数。表2在不同变异系数的范围内，将其分为五个变异等级用来反应各类化学元素的分布情况，研究地质单元或测试区域中元素的分异特性。

六种元素的变异系数（CV）介于0.2～0.5 之间。从图1中可以看出，测试区内水体沉积物样本的十六种相关元素，仅包含三种元素呈现出从分异到强分异分布，Au 元素为强分异分布，Mo 和Bi 为分布型分异。其余元素为均匀至弱分异分布，弱分异型分布的元素有七种，分别为W、Th、As、Co、Hg、Cu、Sb，不均匀分布为Nb、V、Ag、Ti、Pb、Zn六种元素（见表2）。

图1 全区水系沉积物中各元素变异系数（CV）排序图

因此，该区水系沉积物中Au、Mo、Bi 等元素分布情况以及分配呈现出离散性高，分布极不均匀，强分异性，易迁移形成强异常，为成矿元素或伴生元素，具有重要的找矿价值[9]。

2 元素的组合特征

2.1 元素相关性特征

为研究区内元素间的相关性，本次运用GeoIPASV3.2 软件对全区Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo 等16种元素进行了双变量相关分析，即根据样本数据计算相关系数（r）来进行相关分析。相关系数是衡量变量（或元素）之间相关程度的一个量值，相关系数等级划分情况见表3。区内元素间相关系数列于表4中，可以看出区内Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo 等16 种元素间的相关性存在以下特征。

（1）区内水系沉积物中Co 与V 呈高度相关；Cu与Zn、Co、V、Ti，Pb与Th、Sb，Zn与Co、Ti、V，As与Sb，Nb与Th等均呈现出中度相关关系。

（2）区内水系沉积物中Au与Bi，Ag与Pb、W、Sb、Bi，Pb 与As、Nb；W 与Bi；Sb 与Hg；Ti 与Nb 等均呈低度相关。

（3）区内水系沉积物中Au、Mo、Hg等元素与其他元素间相关程度极弱，多呈现非线性相关，仅有Hg与Sb；Au与Bi等呈低度相关。

综上所述，区内水系沉积物中元素间相关系数大于（或等于）0.5（r≥0.5），呈中度——高度相关的元素为Cu、Zn、Co、Ti、V、As、Sb、Nb、Th 等（表4），且Co 与V呈高度相关；Au只与Bi、Ag低度相关，反应Au地球化学特征的独特性；Ag 与其他元素的相关程度虽未达到中度相关，但与Pb、W、As、Sb、Bi、Au多元素呈低度相关，亦反映出与区内多元素间存在着一定的线性相关关系。

表4 测区元素（变量）相关系数

2.2 元素组合特征

对于元素地球化学特征来说，元素组合特征是一个关键的组成部分，其中探究元素与元素之间相互组合的地质意义是目前地球化学体系中解决岩石矿物，地质构造以及成矿、寻找矿藏等问题的关键的基础之一。目前探究地球化学体系中的元素之间相互组合的最优手段为因子分析方法，这种方法既可以根据元素的内部关系对元素之间相互组合方式进行分类，又可以为元素之间相互组合的地质意义提出可供参考的相关信息[10]。

利用SPSS 对需要测试区域的16 种相关元素数据实行了KMO 测试，得出的KMO 检测值是0.725，根据结果可以得出数据合理可以利用因子分析法[11]。依据因子分析法当中的主因子解，以特征值高于1为基本准则来进行因子的提取，其中，表5 所展示的是总共提取出来的主因子。把拥有差异较小的因子荷载的相关变量作用于同一个因子是进行因子分析的关键目的，将测试区域的水系之中的沉积物中包含的16 种相关元素概括为5 个因子，其中，每一类元素相互组合被一个因子所表示。利用每一个因子所得到的分数地化图和测试区域内的地质条件以及矿产互映分析，给出了各个因子地化解释（表6）。

表5 测区R型因子分析正交旋转因子载荷矩阵

（1）公共因子F1 中具有主要载荷（aij≥0.5）的元素有Cu、Zn、Co、Ti、V，其方差贡献率为23.04%。因子F1 代表的信息较为丰富，地质地球化学意义也十分重要。在戈氏（戈尔德斯密特，V.M.Goldschmidt）分类中，Cu、Zn 属于亲铜（硫）元素，Co、Ti、V 属于亲铁元素，也有明显的亲铜性。Co、V 为该因子主要信息贡献之一的元素，结合地质背景分析，高背景主要与中基性岩的分布有关。因此，认为因子F1 主要与含Co、V 百分比较高的中基性岩有较大的联系，其中信息主要反映的部分为中基性岩，对于成矿所提供的作用不大。

（2）公共因子F2 中具有主要载荷（aij≥0.5）的元素为Pb、Nb、Th，单个因子引起的变异占总变异的比例为13.5%，是在区内居于第二位置的因子。Nb 是元素中具有稀有性，Th 是具有放射性的元素，Pb 是一种亲硫的元素。元素之间结合主要反映的是与区内花岗岩关联性很大的组合，反应铌矿化和具有放射性质元素矿化信息。

（3）公共因子F3 中具有主要载荷（aij≥0.5）的元素为As、Sb、Hg，次要载荷（0.3≤aij＜0.5）的元素有Ag、Pb。其方差贡献率为13.18%，同样也作为区内起关键作用的因子。F3主要反应的是成矿指示元素组合，其中，As、Sb是低温半金属两性元素，既可形成阳离子，又可与氧及硒、碲形成络阴离子，然后与其他亲铜元素形成硫化物矿物，因此它们被用作重矿化剂。As 与Sb 有相似地化行为和强迁移能力。它们是前晕元素的组合，是成矿指示元素。

（4）公共因子F4 中具有主要载荷（aij≥0.5）的元素为Au、Ag、Bi，无次要载荷（0.3≤aij＜0.5）的元素，公共因子对实测变量的贡献为10.5%，这也是区内的一个重要因素。在戈氏分类中，Au 为铁亲和元素，Ag 为铜亲和元素，Ag 和Bi 倾向于形成硫化物。这种元素组合主要反映了亲铁铜（硫）元素的组合。同时说明测区Au 的富集极可能是在温度较高的环境下进行的。所以因子F4 主要反映金、铋多金属矿化信息。

（5）公共因子F5 中存在主要载荷（aij≥0.5）的元素为W、Mo，次要载荷（0.3≤aij＜0.5）的元素有Bi，公共因子对实测变量的贡献为9.11%。戈氏分类中，W为亲石元素，有强亲氧性，它几乎不形成硫化物，在改造型花岗岩中含量高，与钨矿化关系密切；W、Bi属亲铜元素，Bi 也是两性元素，既可形成阳离子，又可与O 及Se、Te 形成络阴离子。W、Mo 为该因子主要信息贡献元素，与因子F4 类似，F5 因子主要反映了该区中高温元素和改造花岗岩的成矿信息及其相关的钨钼成矿信息。

此外，由表5、表6可以看出，区内所包含的16个元素所持有的因子载荷到达主要的载荷量值，而到达次要载荷量值的元素少，仅包含Ag、Pb 以及Bi，表明该区域元素组合良好。各个组合均可表示出的地质意义都较显著，能够将地质信息以及成矿情况及时反映。

根据调查区域的河流沉积物测量进行因子分析，本区的16 种元素划分为四种元素组合：（1）Cu-Zn-Co-Ti-V：与中基性侵入岩相关元素组合。（2）Au-Ag-W-Mo-Bi：与中高温热液活动相关元素组合。（3）Pb-Nb-Th：稀有元素和放射元素组合，与中生代酸性侵入单元有关。（4）As-Sb-Hg：与低温热液活动相关的成矿指示元素组合。

3 结论

根据对区内16种相关的元素地化含量特点的统计及其分析可以得出Au、Mo、Bi 等相关的元素在研究区域河流沉积物中的分布呈现出非常不均匀的情况，并且具有较高的分散性，强分异性。易迁移形成强异常，是成矿元素或伴生元素，对于找矿来说起到一个关键的作用。

综合对研究区元素间的双变量相关分析、R型因子分析和研究区地质条件，得出四种元素间的组合类型：（1）Cu-Zn-Co-Ti-V：与中基性侵入岩相关元素组合。（2）Au-Ag-W-Mo-Bi：与中高温热液活动相关元素组合。（3）Pb-Nb-Th：稀有元素和放射元素组合，与中生代酸性侵入单元有关。（4）As-Sb-Hg：与低温热液活动相关的成矿指示元素组合。