金礦區(qū)地球化學異常特征信息提取方法分析

趙 博

（河北省地球物理勘查院，河北 廊坊 065000）

地球化學異常是對礦產(chǎn)進行勘測的重要方法，同時也是對礦區(qū)進行評價的重要憑證和證據(jù)，其中的異常信息提取更是勘測過程中的關鍵部分。隨著大計算和人工智能的迅速崛起，針對異常提取的研究也有了很大的突破，方法也更加多樣化，如利用滑動平均法來幫助勘察低背景區(qū)的異常情況，利用含量面積分形的方法來幫助確定異常的下限等等。因此，要根據(jù)不同的礦區(qū)實際地質情況可以選擇不同的方法進行有效的預測和勘察，同時還要進行不同方法的比對，幫助提取更多的異常信息。

1 礦區(qū)地質簡析

圖1 地區(qū)主要結構示意圖

金礦的分布位于準格爾-哈薩克斯坦東北邊緣活動帶附近，礦區(qū)內(nèi)斷裂分布走向差異較大，有NW 向斷裂、NNE 向斷裂以及近EW向斷裂，其中NW向斷裂占主要部分（圖1），而且礦區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)分布和規(guī)模大小受其影響[1]。礦區(qū)內(nèi)的礦石結構主要有氧化礦和原生礦。其中氧化礦石金屬礦中褐鐵礦占多數(shù)，其次為黃鐵礦和毒砂。原生礦的主要成分為毒砂和黃鐵礦。而脈石礦物則有石英、方解石、正長石等。氧化礦的分布深度在地表下三十米，再往下大多是原生礦區(qū)域。

2 礦區(qū)化學元素的統(tǒng)計特征分析

2.1 元素組合特征

經(jīng)過對該金礦區(qū)的相關資料進行研究之后，發(fā)現(xiàn)在其礦床元素中，Au 和Ag 與Pb 和Sn 與Mo 和As 等元素的襯度值大于一，同時它們的濃度克拉克值也明顯大于一，與其他元素對比來看相對較高，As 會低一點，而Cu，Pb，Zn 等元素則沒有表現(xiàn)出類似的異常，這就表明Au 是該礦區(qū)的主礦元素，經(jīng)過復雜的活化、變遷和富集作用之后，讓毒砂成為該礦區(qū)的主要硫化物[2]。此外，大量的As 元素，對于毒砂的富集也有著很好的促進作用，使得該區(qū)域內(nèi)的毒砂含量豐富。

2.2 元素類聚

而經(jīng)過分析比對，不同于其他的元素與Au 的相似性差，W 和Mn 與Mo 和Hg 則顯示出一定的相似性，而與Pb、Zn、Ag、As 等元素則表現(xiàn)出相似度不高。W、Mn、Mo 和Au 則具有一些相同的特征，總結得出在該金礦區(qū)明顯存在著剝蝕的現(xiàn)象，就目前的開采情況來看，主要集中在原生礦區(qū)域的中下部分。Hg 和Au 存在相似特征，則表明在礦區(qū)的深部區(qū)域有隱伏礦體的存在。

2.3 因子分析

經(jīng)過對該礦區(qū)的地球化學元素分析比對發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域內(nèi)的元素演變十分地復雜。因為火山的因素，該區(qū)域的巖體物質形成受到火山物質和周圍沉淀物的相互影響，導致物質出現(xiàn)融合，而南明水組地層的水分則和大氣降水形成對流作用，演變成高溫熱液，在溫度的作用下，不斷冷卻形成沉淀物，最后累積成礦床。首先，Au 元素的獨立性非常強，因為該區(qū)域在經(jīng)過不斷的進行活化、遷移等地層活動，受到這些活動的影響，從而出現(xiàn)大量的富集現(xiàn)象。這同樣給金元素積累成礦奠定了很好的基礎，同時因為這些地層活動一直在進行，且不斷地累積，導致了該區(qū)氧化礦的含量比原生礦的含量要高出很多。其次，因為金元素和W、Cr、Bi、Mo 等元素存在一定的相似性的特征，表明了金元素的富集與W、Mo、Bi 元素有很大的關聯(lián)，為金元素富集成礦提供了非常好的條件。這些特征與礦區(qū)內(nèi)的硅化反應，以及和鈉長石的蝕變，還有電氣石化的蝕變呈現(xiàn)出一致性。再者，砷元素的富集會經(jīng)歷三個以上的階段，金元素礦化主要出現(xiàn)在第二個階段，在金元素成礦之后，砷元素的富集規(guī)模會變得很大，導致其含量很高。雖然這個特征顯示砷元素的分布會影響著金元素的分布，但是這不是必備條件，因此不能把砷元素的含量分布當作是尋找金礦的重要條件，根據(jù)其元素類聚分析來看，應該著重于As，Sb，Bi，W，Mo，Hg等元素的集合，尋找它們的共同分布區(qū)域。在金元素的初步富集階段，呈現(xiàn)出與Mn，Ni，Co，As，Pb，Sn 元素有很強的相似性，根據(jù)這一特征可以得出，硫化物與金元素有很強的關聯(lián)性，有助于金元素的富集礦化。

3 礦區(qū)化學元素的空間分布

3.1 金元素分布在走向上的特征

在薩爾布拉克金礦區(qū)內(nèi)，呈現(xiàn)出NW-SE 向的分布狀態(tài)，呈現(xiàn)出整體分段礦化的現(xiàn)象。礦體展布為波狀，整體的礦體分布有抖傾狀的特點，在礦帶中的分散分布，其大小和品級都不盡相同。礦化較差的是東西側，存在明顯的蝕變礦化特征。同時，從所有的礦體元素分布來看，金元素的富集現(xiàn)象相對突出。

3.2 金元素分布在傾向上的特征

Au 元素和Hg，Sb，W，Bi，Pb，Ag，Mo，Sn 等元素整體表現(xiàn)出高氧化的現(xiàn)象，而在原生礦內(nèi)這種現(xiàn)象則比較少。在主斷裂的區(qū)域內(nèi)，Co，Mn，B，Cu，Ni，Zn 等元素的分布含量較少見，主要分布在破碎化程度高的氧化礦中，而在兩側區(qū)域的圍巖中，這些元素的含量則比較高。

3.3 金元素分布在垂向上的特征

金元素在地表垂直向下六十米富集現(xiàn)象明顯，在十米到四十米之間的位置，品級較高，且比較穩(wěn)定。同時，金元素的品級差異較大的現(xiàn)象，則表明其元素在礦區(qū)內(nèi)分布分散，這不利于對礦體的數(shù)量預測和開采。在垂直方向上，金元素有連續(xù)聚集的特征，從而顯現(xiàn)出多層礦化的特征。

4 地化異常的信息提取分析

近年來隨著礦質勘測手段和技術的進步，地球化學異常信息的提取方法也有了很大的進步，針對不同的勘測要求，則有不同的信息提取方法進行有針對性的應用。本文主要針對傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法和含量面積分形方法以及滑動平均法這三種方法進行闡述。

4.1 傳統(tǒng)的統(tǒng)計學方法

這種方式的關鍵在于數(shù)據(jù)要符合正態(tài)分布，亦或者要符合對數(shù)正態(tài)分布。主要利用Surfer 軟件對礦區(qū)內(nèi)的元素含量展開統(tǒng)計運算。其對應的特征值有最小值、最大值、平均值、中位數(shù)、標準離差、變化系數(shù)、偏度、峰度和K-S 吻合度。其中，檢測偏度則是為了檢查其正態(tài)分布的偏離程度，數(shù)值小于20 則表明符合正態(tài)分布，反之則符合對數(shù)正態(tài)分布。對于符合前者的數(shù)值，同時還要滿足大于平均值+2 倍的標準離差的概率要小于2.5%的條件。對于符合后者的數(shù)值，要滿足其值大于eμ+2σ的概率要小于2.5%的條件。然后進行異常圈定，單一元素的異常下限檢測公式為T=C0+KS，測出T 的值后，再根據(jù)其值繪制異常圖。

這個方法是比較簡單的計算異常下限的方法，優(yōu)點是容易操作，但是也有其弊端。因為在計算時要進行有必要的踢值處理，這樣做就會破壞掉原有的數(shù)據(jù)，而且在K 值的選取上比較主觀，很難比較精確地反映出詳細的地質情況。

4.2 含量面積分形方法

這個方法的關鍵是要大于或者等于某一條件的數(shù)，其關系模型為N(r)=Cr-D（r＞0）。其中，N 代表元素的含量，N(r)代表N 大于等于r 時圍成的面積，C 代表常數(shù)，D 代表分維數(shù)。為了得到公式中的D 值，要將(Nr1，Nr2，Nr3，...，Nrn)和(r1，r2，r3，...，rn)帶入到公式N(r)=Cr-D（r＞0）中，兩邊取對數(shù)，得到：logN(r)=Dlgr+lgC，然后得出D 的值。

這個方法相對于上面的統(tǒng)計方法，能夠客觀有效地反映出異常下限，而且不受到正態(tài)分布的限制和影響，是一種很好的異常分析方法。

4.3 滑動平均法

該方法是根據(jù)具體的地質圖，從而對區(qū)域進行探測。首先要對采集的樣品進行化學處理和分析，并對這些數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化處理，每一個格子里面只能放一個值，如果在格子內(nèi)的是數(shù)個點，那么則要求取平均值，將其放置在格子內(nèi)。然后根據(jù)實際的地質情況開窗口，窗口的選擇對于信息收集是非常重要的一步，過大則會漏掉一些異常較小的數(shù)據(jù)，過小則會受到取樣、分析過程的干擾。通常來說，大窗口主要應用于地化背景變化的模擬，小窗口則應用于局部變化中。

該方法的應用是因為主張數(shù)據(jù)分布在空間上具有連續(xù)性的特點。基于這個特點，模擬出具有起伏的曲面，可以幫助突出低背景區(qū)異常較弱的信息，從而有針對性地找出符合要求的礦產(chǎn)區(qū)域。相對于前兩者來說，它圈定的異常范圍比較可控，不像含量面積方法的范圍那樣大，也不像統(tǒng)計法的那樣小。同時不需要對數(shù)據(jù)進行一系列的處理，排除了干擾因素，是一種可控有效的異常提取方法。

5 結語

隨著經(jīng)濟和科技的指數(shù)型增長，我國的礦產(chǎn)消耗也隨著加劇。地化異常不但是進行礦產(chǎn)數(shù)量估計的有效手段，同時也是尋找礦脈的重要方法。而隨著礦產(chǎn)開采的進程推進，礦產(chǎn)的探測技術和異常提取方面的研究也有了一定的突破，針對不同的開采要求，應用不同的方法進行地化數(shù)據(jù)分析。在薩爾布拉克金礦區(qū)的地質分析基礎上，對元素特征和空間分布進行了分析研究。在地化信息的提取方法中，傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法比較簡單，但受到的干擾較大，不夠精確。含量面積方法是一種很有效的異常分析方法，能夠客觀地反映出異常下限?；瑒悠骄▌t避免了前兩者的弊端，能夠可控的反映出地化異常，范圍可大可小，比較精確有效。