江西九瑞銅多金屬礦田地球化學(xué)異常信息提取與評(píng)價(jià)

熊燃，吳文鈞

（1.江西地勘局贛西地質(zhì)調(diào)查大隊(duì)，江西南昌 330030；2.江西省地礦資源勘查開(kāi)發(fā)中心，江西南昌330030）

如何科學(xué)有效地從海量地球化學(xué)信息中快速準(zhǔn)確地篩選評(píng)價(jià)異常并進(jìn)一步確定找礦靶區(qū)，是決定找礦成果的關(guān)鍵。在區(qū)域化探工作早期，篩選評(píng)價(jià)的對(duì)象主要是些“高大全”的異常，圍繞異常規(guī)模及濃集分帶，并結(jié)合成礦地質(zhì)條件和解譯者個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行異常評(píng)價(jià)，該方法簡(jiǎn)單易行、評(píng)價(jià)直觀，在找尋地表礦階段十分有效。隨著找礦重點(diǎn)逐漸由地表礦轉(zhuǎn)向?qū)ふ译[伏、半隱伏和難識(shí)別礦，一些新的化探異常篩選評(píng)價(jià)法不斷涌現(xiàn)，如任天祥［1］等依據(jù)已知典型礦區(qū)標(biāo)型元素特征，制作典型礦區(qū)礦化相似度異常圖，以異常的相似性指標(biāo)篩選有望的礦化異常；在弱小異常識(shí)別方面，史長(zhǎng)義等提出了子區(qū)中位數(shù)襯值濾波法［2］，采用子區(qū)模擬背景場(chǎng)的空間變異，以襯值為基準(zhǔn)度量場(chǎng)值的起伏變化，較好地解決了弱小異常的識(shí)別問(wèn)題。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

九瑞礦田地處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)下?lián)P子臺(tái)坳中部、長(zhǎng)江斷裂帶南緣。區(qū)內(nèi)地層出露齊全、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、燕山期巖漿（121Ma～145Ma）［3-5］活動(dòng)頻繁，使該區(qū)成為長(zhǎng)江中下游成礦帶重要的銅多金屬找礦遠(yuǎn)景區(qū)之一。沿長(zhǎng)江斷裂分布有城門(mén)山、武山、豐山洞、洋雞山、丁家山等一系列與中酸性巖體有關(guān)的斑巖型、矽卡巖型、塊狀硫化物型銅多金屬礦床。其中，城門(mén)山和武山銅多金屬礦床均達(dá)大型規(guī)模，最具代表性。

2 地球化學(xué)異常信息提取

2.1 典型礦床元素襯度異常量

襯度異常量定義為元素的面金屬量與剩余異常的比值，與謝學(xué)錦院士提出的規(guī)格化面金屬量［6］（NAP值=異常規(guī)模/背景值）類(lèi)似但有所區(qū)別，即除去背景的剩余異常引起的NAP值［7］，簡(jiǎn)稱(chēng)為RNAP（Residual NormalizedArealProducivity）。

以1：20萬(wàn)水系沉積物元素?cái)?shù)據(jù)以及地球化學(xué)圖件為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)主要元素在城門(mén)山、武山和豐山洞等處的地球化學(xué)參數(shù)，包括元素異常面積、形態(tài)、面金屬量以及襯度異常量見(jiàn)表1。從各元素襯度異常量統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出：

（1）成礦元素的異常面積、面金屬量及組合分帶的清晰程度與城門(mén)山、武山、豐山洞大型銅多金屬礦床地表的礦化規(guī)模有關(guān)。

（2）有內(nèi)、中、外帶異常的元素與礦床的主成礦元素及主要伴生元素相對(duì)應(yīng)。

（3）襯度異常量高的元素為礦床的主成礦元素：城門(mén)山（Cu-Mo-Au）、武山（Cu-Au-Ag），豐山洞（Cu-Mo）。

表1 九瑞礦田已知礦床元素地球化學(xué)特征Tab.1 Geochemical characteristics of elements in known deposits of Jiujiang-Ruichang orefield

（4）以Cu-Mo為主的礦床如城門(mén)山、豐山洞，以Cu-Au為主的礦床如武山，兩者元素襯度異常量的組合和數(shù)值差異明顯，可以通過(guò)礦床（點(diǎn)）元素襯度異常量的組合和高低判斷礦種類(lèi)型。

綜上所述，應(yīng)用1：20萬(wàn)水系沉積物地球化學(xué)數(shù)據(jù)，可以提取出豐富的地球化學(xué)信息，RNAP值（襯度異常量）對(duì)于判別礦床或礦田的主成礦元素和伴生元素有顯著效果，因此可以利用襯度異常量這一參數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)的礦種類(lèi)型進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2.2 剝蝕程度判別

以元素1：20萬(wàn)水系沉積物地球化學(xué)圖為統(tǒng)計(jì)底圖，計(jì)算各元素在典型礦床處的襯度異常量，以該區(qū)典型礦床巖石原生暈中能表征礦頭→礦體→礦尾過(guò)渡的As-Sb-Hg、Cu-Pb-Zn、W-Sn-Mo三組元素作為端元值，將其襯度異常量進(jìn)行累加，并換算為三角百分比結(jié)果，根據(jù)各礦床（點(diǎn)）在三角圖解上的投影位置判別礦床相對(duì)剝蝕程度。

九瑞礦田“三位一體”銅礦床礦頭-礦體-礦尾暈元素組合三角圖解上清晰顯示,見(jiàn)圖1。豐山洞、城門(mén)山、獅子島剝蝕程度相近，較其它礦床（點(diǎn)）剝蝕程度更深，若假定靠近As-Sb-Hg頂端剝蝕系數(shù)F為0，靠近W-Sn-Mo頂端剝蝕系數(shù)F為1，則豐山洞、城門(mén)山、獅子島與陽(yáng)新巖體剝蝕系數(shù)0.4，丁家山、通江嶺、武山、東雷灣系數(shù)為0.1，剝蝕系數(shù)越大說(shuō)明剝蝕程度越深，反之越小，圖示的判別結(jié)果與九瑞礦田的實(shí)際情況相符。

圖1 九瑞礦田相對(duì)剝蝕程度三角圖Fig.1 Triangulation of relative denudation degree in Jiujiang-Ruichang ore field

2.3 相似度判別

數(shù)學(xué)領(lǐng)域中常采用相似性來(lái)衡量?jī)蓚€(gè)樣本之間的異同，同樣也能用于評(píng)價(jià)區(qū)域地球化學(xué)樣本間的相似程度。任天祥（1998）［1］等研究表明：礦田中典型礦床的礦化信息應(yīng)在水系沉積物的某些典型樣品中得到良好反映，以最能反映礦化信息的典型樣品作為標(biāo)志，可以評(píng)價(jià)未知區(qū)礦化與否以及礦化強(qiáng)弱。具體方法就是要確定未知樣本與典型礦區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)樣本之間是否相似，為此引入了相似系數(shù)這一參數(shù)［7-8］。

針對(duì)此次研究目的選取武山銅礦作為典型礦床，標(biāo)準(zhǔn)樣本的元素組合選取在武山銅礦范圍內(nèi)水系沉積物異常元素濃集中心清晰且能夠表征礦化信息的元素為標(biāo)型元素，元素異常均值作為標(biāo)型元素的含量特征值，則武山銅礦床標(biāo)準(zhǔn)樣本元素組合及取值為Cu314.1×10-6、Au12.8×10-9、Ag702.5×10-9、Pb118.3×10-6、As124.5×10-6、Sb15.8×10-6。

樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣本間相似程度可以用一距離函數(shù)表示，設(shè)標(biāo)準(zhǔn)樣本（S）與第i個(gè)樣品之間的距離為D(Si)，共有P個(gè)元素變量，變量值為X，則有

這一公式實(shí)際表示樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣本間的歐式距離，D(Si)值越大，未知樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣本間的相似程度越低，反之亦然。為了便于成圖與說(shuō)明問(wèn)題，作下式變換，這樣R值越大表示相似程度越高，R即為相似系數(shù)。

計(jì)算區(qū)域內(nèi)所有樣點(diǎn)與標(biāo)準(zhǔn)樣本相似性函數(shù)，并利用相似系數(shù)R制作研究區(qū)各典型礦床礦化相似性異常圖。圖2為武山典型銅礦床相似度圖，圖中異常不僅對(duì)應(yīng)區(qū)內(nèi)已探明的各類(lèi)型銅礦床，同時(shí)對(duì)某些礦化點(diǎn)信息-如東雷灣（寶山）、通江嶺、獅子島也有很好異常顯示。綜上所述，相似度圖不僅很好的示蹤已知礦床（礦化點(diǎn)），而且根據(jù)相似程度高低對(duì)區(qū)域異常篩選，還能進(jìn)一步判定是否為有望的礦化異常，并確定其礦化類(lèi)型和礦化強(qiáng)弱。

圖2 武山典型礦床相似度圖Fig.2 Similarity map of typical ore deposits in Wushan

2.4 弱小異常識(shí)別

傳統(tǒng)地球化學(xué)圖采用統(tǒng)一的異常下限圈定異常，其不足之處在于沒(méi)有充分考慮地質(zhì)單元的差異性和元素分布的不均一性。為了凸顯低緩異常隱含的成礦信息，以“窗口技術(shù)”為基本思想，其原理即是把地球化學(xué)背景看作連續(xù)變化的曲面，以小窗口為局部噪音，以大窗口為局部背景來(lái)擬合背景變化趨勢(shì)，應(yīng)用小窗口與大窗口的比值作為襯值，以此圈定異常［2］。襯值圖不僅可以大大凸顯強(qiáng)異常，更能有效識(shí)別出具有成礦意義的弱小異常，對(duì)于低背景區(qū)的找礦實(shí)踐具有重要指導(dǎo)意義。

圖3 Cu-Mo-Au-Ag-Pb-Zn組合襯值圖Fig.3 Cu-Mo-Au-Ag-Pb-Zn composite contrast map

本次預(yù)測(cè)工作在單元素襯值圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)典型銅礦類(lèi)型及伴生的重要指示性礦化元素，完成了研究區(qū)Cu-Mo-Au-Ag-Pb-Zn元素的組合襯值圖。從圖3可以看出：元素組合襯值圖不但能清晰地圈出已知礦床（礦化點(diǎn)）的空間位置，而且各元素襯值異常在大中型礦床（點(diǎn)）的套合程度高。因此，組合元素襯值圖對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)的優(yōu)選具有很好的約束作用，選擇套合程度較高的未知區(qū)作為預(yù)測(cè)區(qū)，將大大提高預(yù)測(cè)區(qū)圈定的可信度。

3 礦田地球化學(xué)異常評(píng)價(jià)指標(biāo)

（1）RNAP值（襯度異常量）對(duì)于判別礦床或礦田的主成礦元素和伴生元素有顯著效果，因此可以利用襯度異常量這一參數(shù)對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)的礦種類(lèi)型進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（2）尾暈（W-Sn-Mo）-礦體暈（Cu-Pb-Zn）-頭暈（As-Sb-Hg）的三角投點(diǎn)可用來(lái)判別相對(duì)剝蝕程度，較直觀體現(xiàn)預(yù)測(cè)區(qū)剝蝕情況和保存現(xiàn)狀。

（3）以Cu、Au、Ag、Pb、As、Sb為標(biāo)型元素完成的武山典型礦床相似度圖，通過(guò)對(duì)比相似程度高低對(duì)區(qū)域異常進(jìn)行篩選，能進(jìn)一步判定是否為有望的礦化異常，并確定其礦化類(lèi)型和礦化強(qiáng)弱。

（4）Cu、Mo、Au、Ag、Pb、Zn組合元素襯值對(duì)預(yù)測(cè)區(qū)的優(yōu)選具有很好的約束作用，選擇套合程度較高的未知區(qū)作為預(yù)測(cè)區(qū)，降大大提高預(yù)測(cè)區(qū)圈定的可信度。

4 結(jié)論

（1）以區(qū)域成礦地質(zhì)背景為基礎(chǔ)，根據(jù)不同類(lèi)型礦床的地質(zhì)-地球化學(xué)異常組合特征，通過(guò)建立與已知礦床的相似指標(biāo)，篩選和預(yù)測(cè)可能成礦的地球化學(xué)異常。

（2）對(duì)于傳統(tǒng)方法無(wú)法識(shí)別的弱小異常、以及切割深、地貌條件復(fù)雜及表生地球化學(xué)環(huán)境變化較大的地區(qū)采用襯值濾波技術(shù)處理化探數(shù)據(jù)可以有效提取礦致異常，對(duì)尋找和揭露隱伏礦將起到積極作用。同時(shí)，元素襯值異常套和較好的區(qū)域也是化探異常篩選的首選靶區(qū)。

（3）上文所總結(jié)的地球化學(xué)異常評(píng)價(jià)指標(biāo)是在1：20萬(wàn)化探數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上完成的，同樣可用于大比例尺異常篩選。使用時(shí)應(yīng)根據(jù)對(duì)本區(qū)異常及地質(zhì)背景進(jìn)行具體分析，防止漏掉小面積、高豐度,或大面積、低豐度異常區(qū)潛在的小而富和大而貧的礦床、礦點(diǎn)。