不同化探數(shù)據(jù)處理方法在找礦中的應(yīng)用
——以四川會理縣銀星鐵銅礦為例

鄧遠(yuǎn)文，胡夕鵬，江林香

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0三地質(zhì)隊，四川 峨眉 614200；2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣州 510640）

不同化探數(shù)據(jù)處理方法在找礦中的應(yīng)用
——以四川會理縣銀星鐵銅礦為例

鄧遠(yuǎn)文1，胡夕鵬1，江林香2

（1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0三地質(zhì)隊，四川 峨眉 614200；2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣州 510640）

在四川會理縣銀星地區(qū)1:2.5萬化探工作中，分別采用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法、襯度異常法、分形法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，分析結(jié)果認(rèn)為：襯度異常法計算過程簡單，但對高背景區(qū)域異常的分解效果不明顯；分形法計算過程復(fù)雜，卻能強(qiáng)化不同背景區(qū)的地球化學(xué)異常。具體工作中通過不同數(shù)據(jù)處理方法的組合，擇優(yōu)進(jìn)行推斷解譯，具有強(qiáng)化弱異常信息，提高找礦效率的重要功效。

地球化學(xué)；數(shù)據(jù)處理；找礦；應(yīng)用

四川會理地區(qū)位于康滇地軸[1]東緣。由于該區(qū)經(jīng)歷了漫長的地史演化、多期多階段構(gòu)造—巖漿活動，構(gòu)成了良好的成礦地質(zhì)背景與豐富礦產(chǎn)資源。區(qū)內(nèi)有著名的“東川銅礦”“拉拉銅鐵礦”，是四川重要銅鐵多金屬成礦帶。該帶中的銀星鐵銅礦位于會理縣南東向金沙江邊，該區(qū)地形切割較深、表生地球化學(xué)作用復(fù)雜、找礦標(biāo)志不明顯。因此，在傳統(tǒng)化探數(shù)據(jù)處理方法難以取得顯著效果的情況下，需對該區(qū)地球化學(xué)信息采取特殊的處理方法來篩選和評價。

1 地質(zhì)概況

研究區(qū)位于康滇地軸中段河口背斜東北翼，出露地層主要有前震旦系青龍山組第一段（Pt2q1）、第二段（Pt2q2）、第三段（Pt2q3），震旦系澄江組（Zac）及第四系（Q）。青龍山組為一套結(jié)晶灰?guī)r與千枚巖、板巖互層；澄江組為一套紫紅色礫巖夾砂巖。該區(qū)經(jīng)歷了多期構(gòu)造巖漿活動，巖漿活動產(chǎn)物主要為超基性巖體（橄欖巖）。構(gòu)造以北西南東向斷裂為主，斷裂大致平行排列，形成時代是震旦紀(jì)到白堊紀(jì)，切割震旦系地層（圖1）。

圖1 銀星地質(zhì)礦產(chǎn)略圖

2 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法圈定異常

經(jīng)典的地球化學(xué)找礦理論以巖石、土壤、水系沉積物測量作為找礦手段。地殼中化學(xué)元素的含量在空間分布構(gòu)成了三維空間中的一個曲面，稱之為地球化學(xué)面(geoehemieal surfaee)。20世紀(jì)50年代以來，地球化學(xué)家基本認(rèn)為元素在地球化學(xué)場中服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布[2]。因此，傳統(tǒng)地球化學(xué)異常下限的確定方法是統(tǒng)計勘查地球化學(xué)數(shù)據(jù)，判斷數(shù)據(jù)的分布形式，對于符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù),其背景值和異常下限按下式算出:

式中：C0為背景值，CA為異常下限，S為樣本方差。

若數(shù)據(jù)服從對數(shù)正態(tài)分布，將上式中x換成lgx計算即可,再將lgc0、lgcA換算成真數(shù)。

經(jīng)檢驗，如果化探數(shù)據(jù)不服從正態(tài)或?qū)?shù)正態(tài)分布時,首先將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對數(shù)值，然后采用(± 2～3S)進(jìn)行特高及特低含量剔除，重新計算，直到?jīng)]有特高和特低含量為止。經(jīng)過特高和特低含量剔除的數(shù)據(jù)被認(rèn)為主要是背景含量,可以直接用這些數(shù)據(jù)算出背景值和異常下限。

運用上訴方法對研究區(qū)化探數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，計算出其相關(guān)地球化學(xué)參數(shù)見表1。

研究表明，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法得到的銀星地區(qū)Fe、Cu異常下限分別為：11.38ⅹ10-2和116.95ⅹ10-6，以此圈定的地球化學(xué)異常見圖2。

由圖顯示研究區(qū)采用統(tǒng)一異常下限，F(xiàn)e元素異常面積小，無明顯濃集中心，僅分布于小廠壩附近和圖幅南西角；Cu元素異常則散布于研究區(qū)各處，異常規(guī)模小，沒有突出的濃集中心，難以看出元素空間分布規(guī)律；Fe元素與Cu元素異常無明顯濃度分帶，空間套和性差。

表1 元素地球化學(xué)參數(shù)

圖2 會理縣銀星元素異常圖

3 襯度異常法圈定異常

金丕興在開展吉林省中比例尺成礦預(yù)測工作中首次提出“地質(zhì)背景值校正元素襯度法”（以下稱襯度異常法）[6]。該方法是分不同地質(zhì)單元統(tǒng)計元素的地球化學(xué)參數(shù)，計算不同地質(zhì)體的元素背景平均值，并以該平均值作為均勻化因子，分別對不同地質(zhì)體的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行“均勻化”處理，用“均勻化”得到的元素襯度數(shù)據(jù)圈定襯度異常。

研究區(qū)不同地質(zhì)體地球化學(xué)參數(shù)見表2，由表看出元素在不同地質(zhì)體中具有不同的分布特征，而傳統(tǒng)化探數(shù)據(jù)處理方法忽略了這種個體差異，造成部分微弱地球化學(xué)信息被掩蓋。

表2 不同地質(zhì)體元素地球化學(xué)參數(shù)

按以上方法圈定的襯度異常如圖3（Fe元素等值線：1-1.2-1.5；Cu元素等值線1-1.5-3.0）。與圖2對比可以看出：在傳統(tǒng)方法圈定異常的位置顯示出相應(yīng)的襯度異常，且襯度異常強(qiáng)度大，濃集中心突出；黃家壩、李家橋地等沒有傳統(tǒng)異常顯示的低背景區(qū)亦出現(xiàn)襯度異常；Fe元素與Cu元素襯度異?？臻g套和較好；襯度異常在普昌德—石桌子、小廠壩—老江溝兩線呈北西南東向帶狀展布；元素含量高背景區(qū)異常成塊分布，異常分解效果不好。

4 分形法圈定異常

式中，r 為特征尺度；C > 0為比例常數(shù)；D > 0為分維數(shù)； N( r) = N ( ≥r) 表示尺度大于等于r 的數(shù)目或和數(shù)。

近年來分形理論已經(jīng)引入到地質(zhì)學(xué)中的許多領(lǐng)域。在勘查地球化學(xué)領(lǐng)域，由于地球化學(xué)元素含量的空間分布，是各種地球化學(xué)作用自發(fā)演化與相互疊加的結(jié)果，故具有確定性和隨機(jī)性。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法難以描述元素含量的空間分布特征，分形理論則正好是一有效工具。

圖3 會理縣銀星元素襯值異常圖

表3 Fe元素含量與對應(yīng)面積之間的關(guān)系

圖4 元素含量與對應(yīng)面積值的對數(shù)關(guān)系

應(yīng)用最小二乘法求出斜率D即為相應(yīng)分維數(shù)的估計量，分維數(shù)交點對應(yīng)r值，即為元素含量分布的異常下限（小于分界點r對應(yīng)的值為元素含量的背景分布,大于分界點 r對應(yīng)的值為元素含量的異常分布）。

基于上訴分形理論，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)Fe、Cu元素含量值與對應(yīng)面積值存在如表3的對應(yīng)關(guān)系。將元素含量值與對應(yīng)面積值投在雙對數(shù)坐標(biāo)中，得到圖4所示的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)元素含量值與其面積值存在分形關(guān)系，經(jīng)擬合得出：Fe元素異常與背景分界值為log（r）=0.89，r=7.76；Cu元素異常與背景分界值為log（r）=1.83，r=67.61。分別以7.76ⅹ10-2和67.61ⅹ10-6為Fe、Cu元素異常下限圈定的地球化學(xué)異常見圖5。

對比圖2、圖3可以看出：分形法圈定的異常大小，形態(tài)及展布方式與襯度異常相似；異常在元素含量高背景區(qū)成塊分布，但濃集中心突出；與傳統(tǒng)方法圈定的異常相比，在有傳統(tǒng)異常的位置均出現(xiàn)分形異常，而出現(xiàn)分形異常的位置則不一定存在傳統(tǒng)異常。

5 異常篩選與查證

在對不同方法圈定化探異常對比分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)調(diào)查成果，篩選出黃家壩、李家橋地、小廠壩和老江溝四個找礦靶區(qū)。其中小廠壩和老江溝靶區(qū)位于元素含量高背景區(qū)，三種方法圈定的化探異常均有不同程度顯示，在襯度異常和分形異常中更表現(xiàn)為異常的濃集中心；黃家壩、李家橋地靶區(qū)位于元素含量低背景區(qū)域，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法在該區(qū)未圈出相應(yīng)化探異常，但襯度法和分形法圈定的異常在此處都出現(xiàn)了明顯的濃集中心。襯度法和分形法在普昌德—石桌子一線圈出的北西南東向帶狀異常與礦區(qū)主要構(gòu)造F1斷裂吻合，綜合地形地質(zhì)特征認(rèn)為此異常帶對該區(qū)構(gòu)造運動有一定指示作用但并無較大的找礦前景。

分別對四個找礦靶區(qū)進(jìn)行異常查證工作，經(jīng)探槽施工，在黃家壩發(fā)現(xiàn)赤鐵礦體一條，礦體厚 3.38m，全鐵品位16.8%~22.52%；李家橋地發(fā)現(xiàn)銅礦體一條，礦體厚1.91m，Cu平均品位3.2%；小廠壩發(fā)現(xiàn)厚 6.88m，平均品位 0.52%的銅礦體一條；老江溝揭露厚 1.91m，平均品位3.2%的銅礦體一條。

綜上，襯度異常法和分形法能夠較好地消除或減弱不同地球化學(xué)背景對地球化學(xué)異常的影響，揭示低背景區(qū)被掩蓋的異常（黃家壩和李家橋地），避免有用地球化學(xué)信息被遺漏，通過與傳統(tǒng)化探數(shù)據(jù)處理方法的組合對比，能夠更加準(zhǔn)確地篩選異常，指導(dǎo)下一步找礦工作。

圖5 會理縣銀星元素異常圖(分形法）

6 結(jié)論

通過傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法、襯度異常法、分形法在四川會理縣銀星鐵銅礦化探異常圈定中的對比研究，取得以下成果：

1）在地球化學(xué)背景較復(fù)雜的區(qū)域，傳統(tǒng)化探數(shù)據(jù)處理方法很難消除不同地質(zhì)背景對化探異常的影響，基本不能揭示低背景區(qū)異常，難以為找礦工作提供有用的地球化學(xué)信息。

2）襯度異常法和分形法在圈定高背景區(qū)異常時對于低背景區(qū)異常也有一定的識別作用，在一定程度上消除或減弱不同地質(zhì)背景對化探異常的影響。襯度異常法計算過程簡單，但對高背景區(qū)域異常的分解效果不明顯；分形法計算過程較復(fù)雜，卻能強(qiáng)化不同背景區(qū)的地球化學(xué)異常，避免漏掉有價值的異常信息。

3）首次在該區(qū)運用傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法、襯度異常法、分形法組合的方式分別圈定異常，并篩選黃家壩、李家橋地、小廠壩和老江溝四個找礦靶區(qū)。

4）對找礦靶區(qū)進(jìn)行異常查證過程中，經(jīng)探槽施工在黃家壩發(fā)現(xiàn)鐵礦體一條、在李家橋地、小廠壩和老江溝各發(fā)現(xiàn)銅礦體一條。表明：在化探找礦難上加難的今天，打破傳統(tǒng)模式采用多種有效數(shù)據(jù)處理方法組合的方式，通過對比研究擇優(yōu)篩選靶區(qū)可取得較好的找礦效果。

[1] 四川省地礦局．四川省區(qū)域地質(zhì)志[M]．地質(zhì)出版社．1991.

[2] 黃瑞．化探數(shù)據(jù)處理方法研究—攀西地區(qū)鉑族元素為例(碩士學(xué)位論文)[D]．成都:成都理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，2005.

[3] 戴慧敏，宮傳東，等．區(qū)域化探數(shù)據(jù)處理中幾種異常下限確定方法的對比—以內(nèi)蒙古查巴奇地區(qū)水系沉積物為例[J]．物探與化探，2010，34(6)：782～786.

[4] 紀(jì)宏金，連長云，杜慶豐．地球化學(xué)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化與襯度變換[J]．物探化探計算技術(shù)，1993(1)：19～25.

[5] 韓東昱，龔慶杰，向運川．區(qū)域化探數(shù)據(jù)處理的幾種分形方法[J]．地質(zhì)通報，2004，23(7)：714～719.

[6] 趙榮軍．不同方法在欒川北部化探數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用[J]．地質(zhì)與勘探，2006，42(3)：67～71.

[7] 趙榮軍．河南盧氏縣杜關(guān)地區(qū)地球化學(xué)異常及找礦效果[J]．物探與化探，2001，25(6)：138．

[8] 史長義，張金華，黃笑梅．子區(qū)中位數(shù)襯值濾波法及弱小異常識別[J]．物探與化探，1999，23(4)：250～254.

[9] 孟憲國，趙鵬大．論地質(zhì)現(xiàn)象中的分形統(tǒng)計學(xué)[J]．地球科學(xué)，1996，22(1)：601～603.

The Application of Different Data Processing M ethods to Prospecting

DENG Yuan-wen1HU Xi-peng1JIANG Lin-xiang2
(1-No. 403 Geological Team, BGEEMRSP, Emeishan, Sichuan 614200; 2-Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510510）

The traditional geochemical exploration data processing methods often ignore the differences in geochemical background between different geological units. This paper applies the traditional data processing method, contrast anomaly method and fractal method to data processing of the 1:25000 soil survey in Yinxing, Huili Country, Sichuan Province. The results indicate that the contrast anomaly method is simple, but ineffective in the high background area, while the fractal method is complicated, but it can strengthen geochemical anomalies in the districts of different backgrounds.

geochem istry; data processing; contrast anomaly method; fractal method; prospecting; application.

O213

A

1006-0995（2014）01-0136-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2014.01.033

2013-01-04

鄧遠(yuǎn)文（1987-），男，四川涼山州人，助理工程師，從事勘查地球化學(xué)工作