川滇黔鉛鋅(鍺)成礦區(qū)區(qū)域地球化學(xué)測量在找鍺預(yù)測中的作用*

婁德波 張長青 山成棟,2 劉歡

1. 中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 自然資源部成礦作用與資源評價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 1000372. 中國地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083

鍺(Ge)元素因其具有良好的半導(dǎo)體性能，而成為現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)最重要的金屬之一(胡瑞忠等，2000；European Commission, 2014(1)European Commission. 2014. The European Critical Raw Materials Review. European Commission Memo. Brussels: European Commission, 1-7)，廣泛應(yīng)用于聚合物催化劑、紅外光學(xué)、光纖系統(tǒng)、電子光學(xué)、太陽能電力等領(lǐng)域(H?lletal., 2007)。尤其是近年來隨著光纖需求的回暖以及紅外光學(xué)在軍用、民用領(lǐng)域應(yīng)用的不斷擴(kuò)大，全球?qū)︽N的需求量不斷增加，預(yù)計(jì)僅中國在2018年鍺的消費(fèi)量就將達(dá)到131t。與此同時(shí)，作為一種重要的戰(zhàn)略物資，世界各國都在逐步將鍺作為一種國防儲(chǔ)備資源(前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，2018(2)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院. 2018. 2018～2023年中國鍺行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測分析報(bào)告. 1-100)，因此加強(qiáng)鍺礦的找礦工作勢在必行。鍺作為一種分散元素，因其含量低且極為分散(涂光熾等，2004)，一般很難形成獨(dú)立礦床，目前主要作為一些銅、鉛、鋅、金、銀等富含硫化物的礦床和一些煤礦的副產(chǎn)品而被利用(胡瑞忠等，2000)。鉛鋅硫化物礦床作為工業(yè)鍺兩大主要來源之一，也是鍺礦勘查的主要目標(biāo)(胡瑞忠等，1997)。作為我國西南地區(qū)大面積低溫成礦域的一部分(胡耀國等，2000；涂光熾等，2004；Hu and Zhou, 2012; Huetal., 2017a, b)，川滇黔地區(qū)是尋找與鉛鋅硫化物礦床相伴生的鍺資源的重要目標(biāo)區(qū)，目前該區(qū)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多個(gè)富鍺鉛鋅礦床，如四川大梁子、天寶山，云南會(huì)澤、富樂廠、茂租、毛坪，貴州杉樹林、青山等(薛步高，2004；張羽旭等，2012)，并且還有大量的鉛鋅硫化物礦床沒有進(jìn)行鍺的綜合利用評價(jià)，因此找礦潛力巨大，在該區(qū)開展鍺的找礦工作，有望取得新的更大的突破。

在我國目前還沒有成熟的專門尋找鍺礦的方法，鍺礦的發(fā)現(xiàn)大部分是在勘查煤礦、鉛鋅礦以及鐵礦過程當(dāng)中綜合評價(jià)時(shí)確定的，如：在評價(jià)云南臨滄煤礦的過程中發(fā)現(xiàn)鍺主要富集在成熟度較低的煤層中(王婷灝等，2016)；在評價(jià)廣西環(huán)北鉛鋅硫鐵礦床時(shí)發(fā)現(xiàn)鍺與鉛鋅礦同步富集(《中國礦床發(fā)現(xiàn)史·廣西卷》編委會(huì)，1996)；1960年在評價(jià)湖北萬壽山風(fēng)化淋濾型鐵礦床時(shí)發(fā)現(xiàn)了鍺資源，其中赤鐵礦中鍺的含量達(dá)到了工業(yè)品位(《中國礦床發(fā)現(xiàn)史·湖北卷》編委會(huì)，1996)；云南會(huì)澤鉛鋅鍺礦床，是解放后在前蘇聯(lián)專家的幫助下，通過對鉛鋅礦床伴生元素的定性、定量分析以及隨后在含鍺鉛鋅煙塵中提取鍺實(shí)驗(yàn)的成功，使得會(huì)澤鉛鋅礦中的鍺資源得以發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用(會(huì)澤鉛鋅礦，1992(3)會(huì)澤鉛鋅礦. 1992. 云南會(huì)澤鉛鋅礦志. 昆明: 會(huì)澤鉛鋅礦, 1-485)。因此，迫切需要對專門尋找鍺的找礦方法進(jìn)行深入研究，提升鍺的找礦能力，以期發(fā)現(xiàn)更大的鍺礦床?；阶鳛橛行У恼业V手段之一，在找礦過程當(dāng)中發(fā)揮了巨大作用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，運(yùn)用地球化學(xué)方法發(fā)現(xiàn)的礦床約占發(fā)現(xiàn)礦床總數(shù)的71%(Xie and Cheng, 2014; Wangetal., 2016)，因此，在鍺礦找礦過程中，化探應(yīng)當(dāng)發(fā)揮其作用。雖然大量研究發(fā)現(xiàn)，在鉛鋅硫化物礦床中，鍺主要賦存在閃鋅礦中，尤其是鐵含量較低的淺色閃鋅礦中(胡瑞忠等，2000；H?lletal., 2007；Alexandreetal., 2018；Cugeroneetal., 2018)，但是鑒于鍺在表生狀態(tài)下物理、化學(xué)性質(zhì)的研究還相對薄弱，與鋅的共生分離關(guān)系并不十分明確(劉英俊等，1984)，這使得在利用水系沉積物或者土壤測量數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)域找礦預(yù)測時(shí)，是采用以鍺找鍺的直接找礦方法，還是采用以鋅等寄主元素找鍺的間接找礦方法，成為一個(gè)迫切需要解決的問題，本文主要針對這一問題進(jìn)行研究。

可能是由于經(jīng)費(fèi)有限、分析技術(shù)不成熟或者重視程度不夠等原因，在全國1:20萬化探掃面過程中，只對常規(guī)的包括鋅、鉛、銀等在內(nèi)的39種元素進(jìn)行分析，并沒有對鍺等分散元素進(jìn)行分析測試(程志中等，2014)，鍺元素直接找礦的效果難于評價(jià)。慶幸的是，2000年～2010年期間，在中國地質(zhì)調(diào)查局的領(lǐng)導(dǎo)下，中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所先后組織開展了包括鍺等分散元素在內(nèi)的76個(gè)元素的地球化學(xué)填圖計(jì)劃，范圍涉及南方12省，涵蓋整個(gè)川滇黔地區(qū)(程志中等，2014)。雖然是低密度地球化學(xué)填圖，但由于分析對象是1:20萬水系沉積物副樣的組合樣，因此其在圈定礦田級找礦遠(yuǎn)景區(qū)以及對指導(dǎo)進(jìn)一步化探找礦工作具有重要意義。本文將川滇黔地區(qū)作為研究范圍，以鋅、鍺元素作為研究對象，綜合分析其數(shù)字特征和分布規(guī)律，確定找礦指示元素；通過比較C-A等多種異常下限確定方法，識(shí)別找礦元素地球化學(xué)塊體；并結(jié)合多種地質(zhì)因素篩選出礦田級找礦遠(yuǎn)景區(qū)，為進(jìn)一步的找礦工作部署提供依據(jù)。

1 川滇黔地區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)特征

1.1 地質(zhì)特征

川滇黔研究區(qū)(25°00′～29°30′N、102°00′～105°30′E)(圖1)在大地構(gòu)造位置上位于揚(yáng)子板塊西南緣，安寧河斷裂帶以東的臺(tái)緣凹陷帶內(nèi)(劉文周和徐新煌，1996)。區(qū)內(nèi)大的區(qū)域性斷裂構(gòu)造大致可分為三組，其中NS向斷裂帶是區(qū)內(nèi)最重要的斷裂帶，如安寧河深大斷裂、石棉-小江斷裂等，嚴(yán)格控制著大地構(gòu)造單元的發(fā)育和發(fā)展，也是在區(qū)域上控制鉛鋅(鍺)礦床分布的主要構(gòu)造；NE向斷裂和NW向斷裂控制區(qū)內(nèi)次一級構(gòu)造單元的發(fā)育，其構(gòu)造交匯部位也是礦床產(chǎn)出的有利部位，其中NW向斷裂帶以埡都-紫云深大斷裂最具代表性。

區(qū)內(nèi)地層分布非常復(fù)雜，大致可分為前震旦紀(jì)地層、震旦系-下二疊統(tǒng)、上二疊統(tǒng)和二疊紀(jì)之后的地層。其中，前震旦紀(jì)地層(如：昆陽群和會(huì)理群)，其巖性主要為一套淺變質(zhì)巖，主要分布在研究區(qū)的西南部，其次在西北部和東南部有少量分布；震旦系-下二疊統(tǒng)(如：震旦系上統(tǒng)燈影組，寒武系下統(tǒng)筇竹寺組，泥盆系中統(tǒng)?？诮M、上統(tǒng)宰格組，石炭系下統(tǒng)大塘組、擺佐組，石炭系中統(tǒng)威寧組，石炭系上統(tǒng)馬坪組，二疊系下統(tǒng)梁山組、棲霞組以及茅口組)，是鉛鋅(鍺)礦床的主要容礦圍巖，其巖性以白云巖為主，次為灰?guī)r、砂巖、泥巖以及頁巖等，在區(qū)內(nèi)廣泛分布，但主要集中在研究區(qū)的西部；二疊系上統(tǒng)峨眉山玄武巖組，巖性為黑褐色、灰紫色氣孔狀、杏仁狀及致密塊狀玄武巖，在成因上可能與鉛鋅(鍺)礦有一定的聯(lián)系，但也存在較大爭議(柳賀昌，1995；黃智龍等，2001；李文博等，2002；顧尚義，2006；陳大和劉義，2012；李波等，2012)。二疊紀(jì)之后形成的地層(主要包括三疊系、侏羅系-第四系)，其巖性主要為碎屑巖，大部分分布在研究區(qū)四周。

區(qū)內(nèi)侵入巖體主要包括花崗巖體和基性-超基性巖體，規(guī)模有限，花崗巖體主要分布在研究區(qū)的西北角，基性-超基性巖體主要分布在研究區(qū)的西部，目前看來與鍺的成礦關(guān)系不大。

1.2 鉛鋅鍺礦產(chǎn)特征

區(qū)內(nèi)鉛鋅(鍺)礦床廣泛分布，僅研究區(qū)內(nèi)就有礦床(點(diǎn))209個(gè)(圖1)，其中鍺資源儲(chǔ)量達(dá)到規(guī)模以上的鉛鋅鍺礦床8個(gè)，包括會(huì)澤、天寶山、富樂廠、大梁子、毛坪、茂租、杉樹林和青山，其含礦圍巖、控礦構(gòu)造、礦體特征、礦石礦物、脈石礦物、礦床儲(chǔ)量、礦石品位以及圍巖蝕變等基本地質(zhì)特征如表1所示。

2 分析預(yù)測方法

2.1 地球化學(xué)數(shù)據(jù)集

中國于20世紀(jì)70年代末開展了1:20萬區(qū)域化探全國掃面計(jì)劃，按照每1km2采集1～2個(gè)水系沉積物樣品的原則，在二級水系或上一級水系口上，采集有利于多元素聚集的淤泥、粉砂或細(xì)砂，采樣點(diǎn)控制的匯水盆地面積一般不小于1/3km2，不大于3km2，采集粒度為小于60目的細(xì)粒物質(zhì)。截止到2006年，已經(jīng)覆蓋了全國700萬平方千米的范圍，按計(jì)劃要求，一部分樣品用于分析測試，一部分作為地質(zhì)實(shí)物資料(副樣)存放于各省樣品庫中(Xie and Cheng, 2014)。

圖1 川滇黔鉛鋅(鍺)成礦區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)圖Fig.1 The geological and mineral resources sketch map of the Chuan-Dian-Qian Pb-Zn(Ge) metallogenic region

圖2 研究區(qū)水系沉積物鋅和鍺元素含量的統(tǒng)計(jì)直方圖、累計(jì)分布圖及相關(guān)參數(shù)Fig.2 The histogram, cumulative probability charts and related parameters of Zn and Ge elements in stream sediments of studied area

圖3 研究區(qū)水系沉積物鋅和鍺元素含量的Q-Q圖Fig.3 The Q-Q charts of Zn and Ge elements in stream sediments of studied area

圖4 研究區(qū)水系沉積物Zn和Ge元素含量箱式圖Fig.4 The box plots of Zn and Ge elements in stream sediments of studied area

川滇黔研究區(qū)所收集到的463個(gè)水系沉積物組合樣品的76個(gè)元素的分析數(shù)據(jù)，是將川滇黔研究區(qū)(四川、云南、貴州交界區(qū))內(nèi)已經(jīng)完成的1:20萬區(qū)域化探掃面保存的副樣在每個(gè)1:5萬圖幅內(nèi)將所有原始樣品(副樣)組合成1件分析樣品，按每km2抽取5g樣品參與組合，若有兩件或兩件以上樣品時(shí)，只抽取兩件樣品，按等重量原則組成總共重5g組合樣品參與組合，抽樣原則是抽取控制面積大的水系沉積物，對于副樣為4km2一個(gè)組合樣保存的樣品，每件樣品抽取20g參與組合。參與樣品組合的單位有四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局物探隊(duì)、化探隊(duì)，云南省地質(zhì)調(diào)查院，貴州省地質(zhì)調(diào)查院，參與樣品分析方法研究和樣品測試工作的單位為中國地質(zhì)科學(xué)院地球物理地球化學(xué)勘查研究所。此次作為研究對象的Zn和Ge元素，其分析測試方法分別是X射線熒光光譜法(XRF)和氫化物發(fā)生原子熒光光譜法(HG-AFS)，檢出限分別為1.8×10-6和0.02×10-6，均分別低于地殼豐度值76×10-6和1.6×10-6(程志中等，2014)。

2.2 探索性數(shù)據(jù)分析方法

探索性數(shù)據(jù)分析方法作為一種新型的統(tǒng)計(jì)分析手段，近年來在包括地質(zhì)礦產(chǎn)在內(nèi)的許多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了明顯成效(張璇，2013; Asadietal., 2014; Zhouetal., 2015)。其強(qiáng)調(diào)了數(shù)據(jù)本身的價(jià)值，而不要求其必須符合正態(tài)分布，可以更加客觀地發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)律，找到數(shù)據(jù)的穩(wěn)健耐抗模式，從而發(fā)掘出數(shù)據(jù)的隱藏信息。在探索性數(shù)據(jù)分析中，統(tǒng)計(jì)參數(shù)和統(tǒng)計(jì)圖形是數(shù)據(jù)分析的主要手段，其中，統(tǒng)計(jì)圖形在探索性統(tǒng)計(jì)分析中扮演著非常重要的角色(謝佳斌和金勇進(jìn)，2009)，常見的統(tǒng)計(jì)圖形有直方圖、累計(jì)分布圖、Q-Q圖、箱式圖、散點(diǎn)圖等。本文將采用探索性數(shù)據(jù)分析方法并結(jié)合地球化學(xué)圖探究Zn、Ge元素?cái)?shù)據(jù)的分布特征和規(guī)律。

圖5 研究區(qū)水系沉積物Zn元素含量地球化學(xué)圖Fig.5 The geochemical map of Zn element in stream sediments of studied area

圖6 研究區(qū)Ge元素含量地球化學(xué)圖Fig.6 The geochemical map of Ge element in stream sediments of studied area

2.3 地球化學(xué)塊體與C-A方法

地球化學(xué)塊體的概念是由Doe(1991)提出的，是指富含某種或某些元素的大巖塊，它們是從地球形成到演化至今不均勻性的總顯示，能夠?yàn)榈V床的形成提供物質(zhì)來源。謝學(xué)錦等(謝學(xué)錦, 1995; 謝學(xué)錦和向運(yùn)川, 1999)提出利用地球化學(xué)掃面數(shù)據(jù)圈定地球化學(xué)塊體，并將地球化學(xué)塊體定義為面積大于1000km2的地球化學(xué)異常。地球化學(xué)塊體與礦集區(qū)往往存在著密切的關(guān)系，有大型礦集區(qū)的存在，一定有地球化學(xué)塊體的存在(王學(xué)求等，2007)。作為形成大型礦集區(qū)的必要條件，圈定地球化學(xué)塊體顯得尤為重要。要圈定地球化學(xué)塊體，確定代表地球化學(xué)塊體邊界的地球化學(xué)異常下限是關(guān)鍵(李隨民等，2009)，其實(shí)質(zhì)就是將不同總體(如：地球化學(xué)塊體和非地球化學(xué)塊體)加以區(qū)分，將地球化學(xué)塊體識(shí)別出來。長期以來，人們總結(jié)出多種用于圈定地球化學(xué)塊體邊界的方法，如：元素含量均值+2倍標(biāo)準(zhǔn)差(王學(xué)求等，2007；周頂?shù)龋?014)；元素含量累計(jì)頻率在80%～85%之間的數(shù)值(李堃等，2013)；礦床邊界品位的1/80(邵躍等，1997)以及箱式圖的上界(Carranza, 2009, 2010; Asadietal., 2014)等作為地球化學(xué)塊體的邊界。總體而言，以統(tǒng)計(jì)參數(shù)或者工作經(jīng)驗(yàn)較多，而對地球化學(xué)塊體的空間分布和幾何特征考慮不足(婁德波等，2012)。

表2證據(jù)權(quán)法計(jì)算的鋅元素的權(quán)重、相關(guān)性系數(shù)及它們的標(biāo)準(zhǔn)差和統(tǒng)計(jì)量

Table 2 Weights, contrasts and their standard deviations for Zn element

順序Zn(×10-6)W+S(W+)W-S(W-)CS(C)t12400～254922200～240032000～220041800～200051600～180061400～160071200～140081000～12009800～100010600～80011400～60012200～4000.610.25-0.040.070.650.262.4513190～2000.560.24-0.040.070.600.252.4414180～1900.530.21-0.050.070.580.232.5815170～1800.480.19-0.060.070.530.212.5716160～1700.480.17-0.080.080.560.183.0517150～1600.580.13-0.180.080.760.155.0518140～1500.480.10-0.270.090.760.145.3919130～1400.630.08-0.830.141.450.169.1920120～1300.580.07-1.390.201.980.219.4221110～1200.490.07-2.090.312.570.328.1522100～1100.380.07-2.630.453.010.466.572390～1000.260.07-2.720.552.980.565.332480～900.170.07-3.020.793.180.795.032570～800.080.07-2.981.113.061.112.742660～702750～602840～502930～403019.6～30

注：“t”為相關(guān)系數(shù)(C)的學(xué)生氏值統(tǒng)計(jì)量

圖7 研究區(qū)水系沉積物 Zn與Ge元素含量散點(diǎn)圖Fig.7 The scatter diagram between Zn element and Ge element in stream sediments of studied area

圖8 直方圖法(元素均值+2×標(biāo)準(zhǔn)差為異常下限)圈定研究區(qū)的Zn地球化學(xué)塊體Fig.8 Geochemical blocks delineated by using the Zn element’s value corresponding to the histogram (mean+2×standard deviation) in studied area

圖9 原生暈法(原生暈外帶下限作為異常下限)圈定研究區(qū)的Zn地球化學(xué)塊體Fig.9 Geochemical blocks delineated by using the Zn element’s value corresponding to that of outer zone of primary halo in studied area

圖10 累計(jì)概率法(累計(jì)分布概率的80%對應(yīng)元素值確定異常下限)圈定研究區(qū)的Zn地球化學(xué)塊體Fig.10 Geochemical blocks delineated by using the Zn element’s value corresponding to the cumulative probability (80%) from probability cumulative curve in studied area

圖11 元素箱式圖法(中值[Zn]+2×中值[|Zn-中值[Zn]|]確定異常下限)圈定研究區(qū)的Zn地球化學(xué)塊體Fig.11 Geochemical blocks delineated by using the Zn element’s value corresponding to the box plot (median[Zn]+2×median[|Zn-median[Zn]|] in studied area

圖12 C-A方法確定異常下限圈定研究區(qū)的Zn地球化學(xué)塊體Fig.12 Geochemical blocks delineated by using C-A method in studied area

圖13 證據(jù)權(quán)法確定研究區(qū)的Zn地球化學(xué)塊體下限范圍Fig.13 The interval of lower limit of Zn geochemical blocks delineated by using weights of evidence model in studied area

基于多重分形理論的濃度-面積分形方法(C-A)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)自相似原理，充分考慮元素含量分布的頻率特征和空間幾何特征，能夠在空間域?qū)⒉煌目傮w區(qū)別開來，有效地識(shí)別地球化學(xué)塊體，已經(jīng)在各類地球化學(xué)異常識(shí)別方面獲得了廣泛的應(yīng)用(Chengetal., 1994)。其工作原理主要是：在一個(gè)濃度和面積取對數(shù)的坐標(biāo)系中，通過在面積和元素濃度值之間存在的冪率關(guān)系，即：A(≥P)∝Cp-α，A為面積，P為濃度值，c為常數(shù)，α為奇異性指數(shù)，對于不同的地球化學(xué)濃度值區(qū)間，通過最小二乘法(LS)使用不同的直線段進(jìn)行擬合，并計(jì)算不同的α值，直線的交叉點(diǎn)及所對應(yīng)的濃度值作為分界值把濃度值分成幾個(gè)組分，達(dá)到背景和塊體分離的目的。本文也將以該方法來確定地球化學(xué)塊體邊界。

2.4 證據(jù)權(quán)方法

證據(jù)權(quán)方法最初被應(yīng)用在沒有空間意義的醫(yī)學(xué)診斷上。在20世紀(jì)80年代，Agterberg (1989)和Bonham-Carteretal. (1989)修改和發(fā)展了證據(jù)權(quán)模型，將其應(yīng)用于具有空間意義的找礦預(yù)測中，證據(jù)圖層(控礦要素或找礦標(biāo)志)相當(dāng)于“癥狀”，礦床預(yù)測(后驗(yàn)概率)相當(dāng)于“診斷結(jié)果”。證據(jù)權(quán)方法不僅可以用于上述找礦預(yù)測，還可以通過已知礦床確定證據(jù)圖層的最佳范圍。其基本原理如下：

(1)

(2)

C=w+-w-

(3)

(4)

3 結(jié)果及討論

3.1 鍺礦找礦方法的合理性選擇

根據(jù)鋅的統(tǒng)計(jì)直方圖(圖2a)和Q-Q圖(圖3a)可以看出其明顯不符合正態(tài)分布，數(shù)據(jù)離散程度較大(變異系數(shù)=1.14)，且均值(119.9×10-6)明顯高于地球豐度值(79×10-6)(黎彤等，1996)，這一點(diǎn)從箱式圖也可以得到清晰的反映(圖4)，且從直方圖上可以看出鋅元素分布特征復(fù)雜，至少具有兩個(gè)峰值，表明鋅元素含量分布至少來自于兩個(gè)總體，低值區(qū)分布可能對應(yīng)著非地球化學(xué)塊體這一總體，而高值區(qū)分布則可能代表著地球化學(xué)塊體分布；鋅元素地球化學(xué)圖與礦床(點(diǎn))空間關(guān)系分布(圖5)具有良好的對應(yīng)關(guān)系，大部分礦床(點(diǎn))，尤其是絕大多數(shù)主要礦床(如：黑區(qū)-雪區(qū)、赤普、茂租、樂紅、天寶山、小石房、大梁子、會(huì)澤、毛坪、杉樹林、青山、富樂)均位于相對高值區(qū)，而位于相對低值區(qū)的礦床(點(diǎn))則非常少，可進(jìn)一步確認(rèn)高值區(qū)可能與相應(yīng)的地球化學(xué)塊體相對應(yīng)，符合以鋅找鋅的區(qū)域化探找礦思路。

根據(jù)鍺元素的統(tǒng)計(jì)直方圖(圖2b)和Q-Q圖(圖3b)可以看出其較為符合正態(tài)分布，且離散程度較小(變異系數(shù)=0.13)，最大值與最小值之間差距很小，基本圍繞地殼豐度值(1.6×10-6)(H?lletal., 2007)波動(dòng)，這一點(diǎn)從箱式圖也可以得到清晰的反映(圖4)，且從直方圖和Q-Q圖上可以看出鍺元素分布僅有一個(gè)峰值，表明鍺元素分布僅由一個(gè)正態(tài)總體構(gòu)成，難于劃分為理想的背景和塊體兩個(gè)總體；另一方面，根據(jù)鍺元素地球化學(xué)圖與礦床(點(diǎn))空間關(guān)系分布(圖6)，可以看出鍺元素值分布與礦床(點(diǎn))之間并沒有明顯的對應(yīng)關(guān)系，相對高值區(qū)有大梁子、會(huì)澤、樂紅等礦床相疊加，而相對低值區(qū)有黑區(qū)-雪區(qū)和赤普相對應(yīng)，在中等強(qiáng)度的區(qū)域有天寶山、小石房、茂租、毛坪、青山、杉樹林、富樂等礦床產(chǎn)出，可進(jìn)一步說明，鍺元素的區(qū)域地球化學(xué)分布對鍺礦床的分布沒有控制和指示作用，采用鍺元素圈定地球化學(xué)塊體是沒有依據(jù)的，不符合以鍺找鍺的區(qū)域化探找礦思路，必須另辟蹊徑。

圖14 研究區(qū)水系沉積物Pb元素含量地球化學(xué)圖Fig.14 The geochemical map of Pb element in stream sediments of studied area

圖15 研究區(qū)水系沉積物Ag元素含量地球化學(xué)圖Fig.15 The geochemical map of Ag element in stream sediments of studied area

圖16 研究區(qū)礦田級找礦遠(yuǎn)景區(qū)分布圖Fig.16 The map of ore-field level tracts in studied area

關(guān)于鍺元素與鋅元素的關(guān)系，前人已經(jīng)做了大量研究，普遍認(rèn)為在鉛鋅鍺礦床中，原生狀態(tài)下，鍺主要以類質(zhì)同象賦存在閃鋅礦中，尤其是鐵含量較低的淺色閃鋅礦中(胡瑞忠等，2000；H?lletal., 2007；Cugeroneetal., 2018)。然而，在表生氧化狀態(tài)下， 鍺和鋅是否還有如此緊密的共生關(guān)系，相關(guān)研究卻很少見，尤其是由于鍺元素的多親和性(親鐵、親硫、親石、親有機(jī)質(zhì))和高度分散性(劉英俊等，1984)，使得在表生狀態(tài)下鍺與鋅的共生分離關(guān)系研究顯得尤為重要。本文通過以上水系沉積物中鍺元素和鋅元素的散點(diǎn)圖(圖7)分析可知，他們之間幾乎沒有相關(guān)關(guān)系，因?yàn)橄嚓P(guān)系數(shù)很小，接近于0(R2=0.009<<0.8)。造成這種情況的原因可能是在表生氧化條件下，鍺與鋅表現(xiàn)出迥異的物理、化學(xué)性質(zhì)而發(fā)生分離造成的。這一結(jié)果表明雖然鍺與鋅在原生條件下的緊密共生，但鍺在表生條件下卻表現(xiàn)出高度分散性和均勻性等截然不同的物理、化學(xué)特性，也進(jìn)一步表明在尋找鍺礦的問題上應(yīng)該采用以鋅找鍺的區(qū)域化探找礦思路，即：首先通過鋅元素化探異常發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦床，然后通過綜合評價(jià)鉛鋅礦床，尤其是其中主要的富鋅礦體，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)鍺礦床，這也恰恰與前言中提到的已發(fā)現(xiàn)鍺礦的勘查歷史相一致。

3.2 科學(xué)確定地球化學(xué)塊體下限

在確立了以鋅找鍺的找礦思路之后，如何確定鋅地球化學(xué)塊體的范圍是進(jìn)一步圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)的當(dāng)務(wù)之急。前人在研究確定異常下限的研究方面，做了大量的工作，但主要分為2類，一類是基于經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分析的異常下限確定方法；另一類是近些年來新發(fā)展起來的基于多重分形理論的異常圈定方法，該類方法強(qiáng)調(diào)不同總體的科學(xué)分離。本文通過采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，包括：直方圖法(均值+2倍標(biāo)準(zhǔn)差)、箱式圖法(中值[xi]+2中值[|xi-中值[xi]|])、累計(jì)概率法(累計(jì)分布概率為80%)、原生暈法(原生暈外帶，相當(dāng)于邊界品位的1/80)圈定的鋅地球化學(xué)塊體下限分別為392.7×10-6、153.9×10-6、87.5×10-6和146.5×10-6；而采用先進(jìn)的基于多重分形理論的C-A方法確定的地球化學(xué)塊體下限為124×10-6。

通過定性分析不同方法圈定的地球化學(xué)塊體與礦床(點(diǎn))之間的空間關(guān)系來看：直方圖法(圖8)圈定的地球化學(xué)塊體明顯偏小，研究區(qū)僅有8個(gè)礦床產(chǎn)出在該塊體內(nèi)，僅占礦床總數(shù)的3.8%，尤其是絕大多數(shù)規(guī)模礦床并沒有出現(xiàn)在地球化學(xué)塊體內(nèi)，因此明顯是不合適的；原生暈法(圖9)圈定的地球化學(xué)塊體的范圍又明顯偏大，雖然涵蓋了絕大多數(shù)礦床(204個(gè))，占礦床總數(shù)的97.0%，但也能夠明顯看出將大面積的空白區(qū)也圈定為地球化學(xué)塊體，因此也是不合理的。累計(jì)概率法(圖10)、箱式圖法(圖11)和C-A方法(圖12)相對以上兩種方法從地球化學(xué)塊體與礦床(點(diǎn))的定性關(guān)系上看要顯得合理的多，但要確定哪種方法是最優(yōu)方法，還需要采用更為精確的定量方法進(jìn)一步驗(yàn)證。本文采用證據(jù)權(quán)模型提供的相關(guān)系數(shù)(C)的學(xué)生氏統(tǒng)計(jì)量(t)來度量地球化學(xué)塊體的最優(yōu)下限區(qū)間，通過計(jì)算，當(dāng)C=1.98時(shí)，其所對應(yīng)的統(tǒng)計(jì)量t=9.42時(shí)達(dá)到最大值，對應(yīng)的第20個(gè)元素區(qū)間范圍為120×10-6～130×10-6(圖13、表2)，落在該區(qū)間的異常下限僅僅包含基于多重分形理論的C-A方法所確定的下限，因此可以確認(rèn)124×10-6是最合理的異常下限，此時(shí)，落在地球化學(xué)塊體內(nèi)的礦床數(shù)為189個(gè)，占總數(shù)的85.6%，該值確定的地球化學(xué)塊體將作為進(jìn)一步圈定找礦遠(yuǎn)景區(qū)的基礎(chǔ)。

3.3 礦田級找礦遠(yuǎn)景區(qū)圈定

在以上地球化學(xué)塊體圈定的基礎(chǔ)上(圖12)，結(jié)合礦床主要賦存在震旦系至下二疊統(tǒng)的碳酸鹽巖中，且在區(qū)域上受不同層次的斷裂以及層間破碎帶控制(圖1)，并綜合考慮共伴生元素(Pb、Ag)的空間分布(圖14、圖15)；另外基于受構(gòu)造控制的礦床分布往往具有“叢聚效應(yīng)”與“鶴立雞群”的特點(diǎn)(金友漁，1984；王世稱等，2000；郭濤和呂古賢，2007；成秋明等，2009；張遵遵等，2013)，進(jìn)而圈定了黑區(qū)-赤普(I)、大灣子-大橋邊(II)、茂租-樂紅(III)、毛坪(IV)、天寶山-小石房(V)、貓貓廠-白蠟廠(VI)、大梁子(VII)、會(huì)澤(VIII)、青山-杉樹林(IX)、猴子廠-頂頭山(X)以及富樂(X I)等11處礦田級找礦遠(yuǎn)景區(qū)(圖16)。這為進(jìn)一步的地質(zhì)找礦工作部署提供依據(jù)。

4 結(jié)論

(1)在川滇黔地區(qū)采用區(qū)域化探方法尋找鍺礦時(shí)，以鍺找鍺的直接方法是行不通的，而這可能是由于Ge在表生氧化狀態(tài)的多親和性和高度分散性造成的，因此需要采用以鋅找鍺的間接方法來尋找鍺礦；

(2)通過采用多種方法定性比較以及證據(jù)權(quán)模型定量驗(yàn)證表明，基于多重分形理論的C-A方法在圈定地球化學(xué)塊體方面是獨(dú)具優(yōu)勢的，這可能是其不僅考慮了頻數(shù)特征，還考慮了空間幾何特征的原因；

(3)基于所圈定的地球化學(xué)塊體，結(jié)合熱液礦床受構(gòu)造(斷層或?qū)娱g破碎帶)控制及其它共伴生元素分布特征，且礦床往往具有“叢聚效應(yīng)”以及“鶴立雞群”的特點(diǎn)，圈定了黑區(qū)-赤普、大灣子-大橋邊、茂租-樂紅、毛坪、天寶山-小石房、貓貓廠-白蠟廠、大梁子、會(huì)澤、青山-杉樹林、猴子廠-頂頭山以及富樂等11個(gè)礦田級遠(yuǎn)景區(qū)作為尋找鍺礦的潛力區(qū)。

致謝本文的完成得到了中國地質(zhì)調(diào)查中心程志中教授級高工、左群超教授級高工的大力支持；兩位匿名審稿人提出了許多寶貴的建議，提升了文章的質(zhì)量；在此一并表示衷心的感謝！