西藏尼雄鐵多金屬區(qū)化探組合特征及成礦潛力分析

宋昊，張成江，黃小東，宋世偉，胡濤，郗秋勇

（1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，西藏 拉薩 851400）

西藏尼雄鐵多金屬區(qū)化探組合特征及成礦潛力分析

宋昊1，張成江1，黃小東1，宋世偉1，胡濤2，郗秋勇2

（1.成都理工大學(xué)，四川 成都 610059；2.西藏自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，西藏 拉薩 851400）

據(jù)西藏尼雄鐵多金屬礦預(yù)測(cè)工作區(qū)水系沉積物成礦及伴生元素分析數(shù)據(jù)，采用因子分析方法，研究元素間共生組合關(guān)系。在此基礎(chǔ)上分析每一因子對(duì)成礦預(yù)測(cè)的指示意義，利用因子得分定量描述這種指示意義，最后通過(guò)研究因子得分的空間分布規(guī)律來(lái)評(píng)價(jià)該區(qū)礦產(chǎn)資源潛力，說(shuō)明因子分析對(duì)礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)的重要意義。

西藏；尼雄；成礦預(yù)測(cè)；因子分析；化探異常

西藏自治區(qū)尼雄鐵多金屬（鐵-銅-鉛-鋅-金）礦集區(qū)成礦條件優(yōu)越，礦產(chǎn)資源豐富。近年來(lái)，尼雄及相鄰地區(qū)相繼發(fā)現(xiàn)多處礦（床）點(diǎn)，如尼雄鐵礦、沙松南鐵礦、巴生南坡鐵礦及日阿銅礦等，該區(qū)域找礦工作取得歷史性突破。地球化學(xué)探礦是現(xiàn)代重要礦產(chǎn)勘查方法，利用化探方法評(píng)價(jià)找礦前景，具突出優(yōu)越性［1］。傳統(tǒng)觀念認(rèn)為，化探在鐵礦等個(gè)別礦種勘查中效果不明顯，同時(shí)由于區(qū)域地球化學(xué)資料涉及變量繁多，所成圖件多而復(fù)雜，無(wú)法體現(xiàn)各地質(zhì)信息間的關(guān)聯(lián)性［2-3］，不利于從整體上尋求地質(zhì)地球化學(xué)特征和規(guī)律。筆者認(rèn)為，對(duì)化探數(shù)據(jù)進(jìn)行一定數(shù)據(jù)處理（進(jìn)行因子分析）后，化探對(duì)鐵礦等礦種具較好找礦評(píng)價(jià)意義。

以尼雄地區(qū)化探水系沉積物在尼雄鐵礦資源潛力評(píng)價(jià)中的應(yīng)用為主，通過(guò)因子分析提取地球化學(xué)信息，利用成礦及伴生元素分析數(shù)據(jù)，研究元素間的共生組合關(guān)系，在此基礎(chǔ)上分析每一因子對(duì)礦體的指示意義。通過(guò)研究因子得分的空間分布規(guī)律達(dá)到對(duì)礦床深邊部礦體進(jìn)行預(yù)測(cè)及礦山勘查提供建議的目的。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

尼雄磁鐵礦礦化帶位于藏北高原，岡底斯山脈北緣，屬岡底斯火山巖漿弧北側(cè)巖漿帶。礦化帶北部是班公措-怒江縫合帶，是措勤-申扎次一級(jí)成礦帶組成部分（圖1）［4］。該區(qū)磁鐵礦化帶及銅鉛鋅等有色金屬礦化帶的發(fā)現(xiàn)、評(píng)價(jià)，對(duì)該區(qū)找礦遠(yuǎn)景具重要意義。尼雄式矽卡巖鐵礦位于岡底斯山脈北緣的隆格爾-工布江達(dá)斷隆帶，岡底斯陸緣火山-巖漿弧北側(cè)，措勤-納木錯(cuò)初始弧間盆地南部。尼雄礦田有機(jī)雍、沙松南、毛家崍3個(gè)礦區(qū)，其中機(jī)雍鐵礦區(qū)礦化面積最大，礦體數(shù)量較多，又劃分為木質(zhì)頂鐵礦段和啊木弄鐵礦段。礦體產(chǎn)于中細(xì)粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖、中細(xì)粒黑云母二長(zhǎng)花崗巖與下拉組、敵布錯(cuò)組侵入接觸帶上和下拉組、敵布錯(cuò)組層間破碎帶中及下拉組與敵布錯(cuò)組的接觸面上，沿接觸帶內(nèi)外分布。目前勘查的幾個(gè)礦區(qū)主體，空間形態(tài)呈傾向NE-NEE的層狀、似層狀、寬脈狀、條帶脈狀、透鏡狀。Fe20號(hào)礦體總體上亦大致圍繞巖體接觸帶呈環(huán)狀分布。在垂直巖體軸線的橫剖面圖上，接觸帶礦體隨接觸面的形態(tài)變化而異，含礦巖體產(chǎn)狀較復(fù)雜處，礦體產(chǎn)狀也隨之會(huì)有相應(yīng)變化。該礦床屬與花崗巖類(lèi)有關(guān)的矽卡巖型鐵礦床。

2 化探數(shù)據(jù)處理

近年來(lái)，化探數(shù)據(jù)處理在金屬礦山地質(zhì)找礦領(lǐng)域中迅速發(fā)展，尤其是因子分析和聚類(lèi)分析等多元分析方法在地質(zhì)中的廣泛應(yīng)用，因子分析已被廣泛應(yīng)用于礦化異常成因、成礦規(guī)律、區(qū)域成礦預(yù)測(cè)等方面的研究［5］。作為一種降維分析，因子分析降維后使標(biāo)本具更明確意義。因子分析將多個(gè)變量綜合成為少數(shù)“因子”，即在較少損失原始數(shù)據(jù)信息前提下，用少量彼此獨(dú)立的因子代替原始變量，盡可能多地反映原來(lái)因子的信息。對(duì)分析數(shù)據(jù)采用R型因子分析來(lái)探討其共生組合及成因聯(lián)系，進(jìn)而為找礦預(yù)測(cè)提供有效依據(jù)［6-7］。以西藏尼雄地區(qū)為研究區(qū)域，利用尼雄鐵礦1∶25萬(wàn)區(qū)域化探水系沉積物39個(gè)元素含量值數(shù)據(jù)，試圖通過(guò)R型因子分析找出影響成礦作用和礦產(chǎn)空間分布的幾個(gè)主因子，揭示成礦元素富集規(guī)律和找礦預(yù)測(cè)信息。選取以上元素參量作為因子分析的變量基礎(chǔ)，采用化探因子分析，了解各元素參量間相關(guān)關(guān)系及對(duì)鐵礦礦化貢獻(xiàn)的大小。

圖1 西藏自治區(qū)尼雄地區(qū)地質(zhì)略圖Fig.l Geologic sketch of Nixiong area，Tibet

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)成分上具明顯繼承性［8-9］。水系沉積物元素含量不僅受上游地質(zhì)環(huán)境影響，且細(xì)粒級(jí)（60目）樣品中粘土礦物、有機(jī)物質(zhì)對(duì)其元素含量產(chǎn)生很大影響。水系沉積物中常量元素含量可很好地反映其物質(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；區(qū)域化探掃面研究結(jié)果表明，其元素在勘查地球化學(xué)及成礦地球化學(xué)環(huán)境研究方面具重要意義［10］。

因子分析前，將區(qū)域化探水系沉積物39個(gè)元素含量值的原始數(shù)據(jù)中，特異常數(shù)據(jù)通過(guò)相關(guān)分析等方法進(jìn)行剔除處理，然后對(duì)其做因子分析。其中，選擇使用最大方差法進(jìn)行因子降維，并做KMO和Bartlett的檢驗(yàn)。Bartlett球形檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量為28 896.995，相應(yīng)的概率Sig為0.000，因此可認(rèn)為相關(guān)系數(shù)矩陣與單位陣有顯著差異。同時(shí)，KMO值為0.858，據(jù)Kaiser給出的KMO度量標(biāo)準(zhǔn)可知，尼雄數(shù)據(jù)適合作因子分析。各因子提取到的區(qū)域數(shù)據(jù)信息的貢獻(xiàn)率見(jiàn)表1。其中9個(gè)因子的累積貢獻(xiàn)率為74.046%，提取的9個(gè)因子基本上代表尼雄區(qū)域數(shù)據(jù)的大部分地質(zhì)地球化學(xué)信息。因子特征及地質(zhì)意義見(jiàn)表1。

3 元素組合劃分

據(jù)研究區(qū)內(nèi)水系沉積物資料，在R型因子分析中，取特征值大于1的前9個(gè)因子，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)大于74%（表1）。由于正交旋轉(zhuǎn)因子負(fù)載矩陣比初始因子負(fù)載矩陣等所反映的元素組合更具合理性和可解釋性，因此，采用正交旋轉(zhuǎn)因子負(fù)載矩陣來(lái)劃分元素組合（表2）。由表1可知，39個(gè)變量共歸結(jié)為7個(gè)因子，每個(gè)因子代表一個(gè)元素組合，得到7種地球化學(xué)分區(qū)類(lèi)型。分述如下：

表1 各因子特征及地質(zhì)意義Table 1 Character and geological significance of each facter

a1因子代表的是Co，V，Ni，TFe2O3，Cr，Ti，P，MgO，Mn等組合，方差貢獻(xiàn)率為26.291%。因子1代表的信息最豐富，具重要地質(zhì)意義。組合為基性巖石組合，主要為第一過(guò)渡族元素，反映巖石中基性成分的變化，與暗色礦物的含量有關(guān)，主要用來(lái)描述地質(zhì)體的基性程度。元素主要分布在基性、超基性巖中表生風(fēng)化作用下可富集于基性巖類(lèi)的上覆風(fēng)化土壤中，主要反映研究區(qū)早白堊世花崗閃長(zhǎng)巖、二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)花崗巖、石英閃長(zhǎng)巖、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、二長(zhǎng)花崗斑巖等的分布。因此，該組合應(yīng)為基性元素組合類(lèi)型。同時(shí)，該因子指示研究區(qū)鐵礦成礦及沉積-風(fēng)化作用信息。

a2因子代表的是Cd，Zn，Ag，Pb，Cu，Sn，Bi等組合，方差貢獻(xiàn)率為12.587%。其代表信息較豐富，從元素地球化學(xué)親和性來(lái)看，這些元素表現(xiàn)為親硫性［11］。從研究區(qū)實(shí)際礦化角度看，該組合為成礦元素組合類(lèi)型。W是親氧元素而Pb為親硫元素，從地球化學(xué)性質(zhì)上看，兩個(gè)元素并不相近。但它們?cè)诟黝?lèi)巖石中的分布規(guī)律相似，W常在酸性巖體中富集，而Pb從超基性巖到花崗巖，含量也不斷增加［12］。因此，其代表的信息較豐富，因子a2應(yīng)與研究區(qū)的中酸性侵入巖體有關(guān)。同時(shí)，一定程度上反映銅-鉛鋅（銅-鉛鋅主成礦期分布地段）礦產(chǎn)的分布規(guī)律。

a3因子代表的是CaO，Sr，MgO，B等組合，方差貢獻(xiàn)率為9.659%，屬堿土金屬元素，對(duì)應(yīng)的是典型的沉積巖指示元素組合，是沉積巖類(lèi)的指示元素組合。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，該因子指示出研究區(qū)含鈣、鎂質(zhì)沉積巖等地質(zhì)體判別信息?？纱篌w表現(xiàn)出預(yù)測(cè)區(qū)域內(nèi)拉嘎組碎屑巖、下拉組大理巖、敵不錯(cuò)組含鐵碎屑巖等與成礦相關(guān)的沉積地層與分布特征。

a4因子代表的是U，Th，Na2O，Al2O3，Nb，F(xiàn)，Y，Mo等組合，方差貢獻(xiàn)率為7.972%。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，該因子指示出研究區(qū)與鈾有關(guān)的巖漿作用信息及與釷有關(guān)的變質(zhì)作用信息。另外，Al2O3、Na2O組合，主要反映富泥質(zhì)物質(zhì)組分特征。

a5因子代表的是Zr，La，Nb，Y，Th，Ti等組合，方差貢獻(xiàn)率為4.085%。負(fù)低值域反映稀土（La，Y）、稀有（Nb，Zr，Ti）、放射性（Th）礦化。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，該因子指示出研究區(qū)與成礦有關(guān)的巖體分類(lèi)信息，主要反映研究區(qū)早白堊世花崗巖和新生代酸堿性火山巖的分布。

表2 正交旋轉(zhuǎn)因子負(fù)載矩陣Table 2 Loading matrix of orthogonal rotation Factor

a6因子代表元素是Li，B，F(xiàn)，Be，As，Hg，Sr，Al2O3等組合，方差貢獻(xiàn)率為3.936%。Hg是熔點(diǎn)很低的金屬元素，具很強(qiáng)的遷移能力，多與構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，該因子指示出研究區(qū)沉積巖及原巖為沉積巖的變質(zhì)巖體，主要反映中生代火山巖的分布。

a7因子代表的是Sb，W，Be，As，Mo，Hg等元素組合，方差貢獻(xiàn)率為3.357%。As，Sb同為第Ⅴ主族元素，屬低溫半金屬兩性元素，地球化學(xué)行為相近，遷移能力較強(qiáng)，可作為前緣元素組合類(lèi)型。W，Mo同為第Ⅵ副族元素，屬高溫元素，地球化學(xué)性質(zhì)相近，易在酸性巖體中富集，與花崗巖關(guān)系較密切。W是親氧元素而Pb為親硫元素，從地球化學(xué)性質(zhì)上看，兩個(gè)元素并不相近。但其在各類(lèi)巖石中的分布規(guī)律相似，W常在酸性巖體中富集，而Pb從超基性巖到花崗巖含量不斷增加［12］。因此，因子a7應(yīng)與研究區(qū)的中酸性侵入巖體有關(guān)。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)特征，該因子指示出研究區(qū)Sb元素富集區(qū)域及礦化信息。

4 結(jié)論

（1）利用因子分析得分圈定的尼雄鐵多金屬礦預(yù)測(cè)區(qū)異常等值線圖均很好地反映了本區(qū)的礦化作用，與地質(zhì)體對(duì)應(yīng)關(guān)系良好。特別是處理結(jié)果與已知鐵多金屬礦床（點(diǎn)）空間位置非常吻合，說(shuō)明該方法在區(qū)域化探異常研究中是合理的。另外，表明本區(qū)的次生暈遷移距離不大，異常評(píng)價(jià)更簡(jiǎn)便。

（2）基于尼雄鐵多金屬礦預(yù)測(cè)區(qū)水系沉積物樣品元素因子分析得到的因子得分等值線圖比趨勢(shì)面分析得到的等值線圖更直觀，分布范圍更小，對(duì)異常圈定更有效。因此，因子得分等值線圖可作為區(qū)域化探異常優(yōu)選的一種有效方法，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，可應(yīng)用于礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)中化探數(shù)據(jù)的處理、開(kāi)發(fā)和利用。

（3）在尼雄鐵多金屬礦預(yù)測(cè)區(qū)化探因子分析結(jié)果基礎(chǔ)上，將各因子與巖體、地層、構(gòu)造等預(yù)測(cè)變量相結(jié)合，對(duì)最小預(yù)測(cè)區(qū)進(jìn)行成礦有利度評(píng)價(jià)，并通過(guò)模糊邏輯法計(jì)算綜合隸屬度，最終估算資源量，完成尼雄鐵多金屬礦資源潛力評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，可為本區(qū)找礦預(yù)測(cè)、地質(zhì)填圖等提供綜合性化探信息。

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Characteristics of Regional Geochemical Exploration Abnormity and Mineralization in Nixiong Iron-Polymetallic Deposit Area，Tibet

Song Hao1，Zhang Chengjiang1，Huang Xiaodong1，Song Shiwei1，Hu Tao2，Xi Qiuyong2
（1.Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan，610059，China；2.Tibetan Bureau of Geology and Minerals Exploration and Development，Lhasa，Tibet，851400，China）

The paper adopted R type factor analysis method to study element association relationships by using oreforming elements and associated elements analysis data from stream sediment data in Nixiong iron-polymetallic deposit area.Indicating meaning of each factor is analyzed and described by score of each factor.Based on spatial distribution of factor score，the significant meaning of factor analysis in resource potential appraisal is delineated.

Tibet；Nixiong area；Mineralization prognosis；Factor analyses；Geochemical exploration abnormity

1000-8845（2015）01-117-04

P618.31；P618.41

A

項(xiàng)目資助：中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局西南地區(qū)主要成礦帶銅鐵金多金屬找礦模型與勘查方法技術(shù)綜合研究項(xiàng)目（12120113095500）、西藏自治區(qū)礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)項(xiàng)目（1212010813025）聯(lián)合資助

2014-01-13；

2014-04-24；作者E-mail：624919491@qq.com

宋昊（1986-），男，河南三門(mén)峽人，2012級(jí)成都理工大學(xué)在讀博士，主要研究方向?yàn)榈V床與礦山環(huán)境地球化學(xué)

張成江（1955-），男，成都理工大學(xué)教授，從事礦床地質(zhì)方面的科研工作