復(fù)雜地質(zhì)背景下化探數(shù)據(jù)分區(qū)處理的意義
——以陜西省平利縣大貴鎮(zhèn)一帶為例

賀爭鋒，張亞峰，王星，孔文年，張清盛，仵桐，趙江林，袁璋

（1.陜西省礦產(chǎn)地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安 710068；2.陜西省地質(zhì)調(diào)查院，陜西 西安 710054）

0 引言

1951年，中國勘查地球化學(xué)開拓者和奠基人謝學(xué)錦開展的勘查地球化學(xué)試驗(yàn)，揭開了中國勘查地球化學(xué)的序幕。自我國1978年實(shí)施“區(qū)域化探全國掃面計(jì)劃”以來，截止2015年，完成1∶20萬或1∶25萬比例尺調(diào)查面積700萬平方公里，發(fā)現(xiàn)的各類礦床達(dá)2570處，近20年來，中國80%的礦床是根據(jù)地球化學(xué)填圖所提供的線索或是應(yīng)用地球化學(xué)方法找到的（謝學(xué)錦等，2018），進(jìn)一步說明勘查地球化學(xué)是一種效率較高的地球化學(xué)普查找礦手段。

之前對(duì)于南秦嶺多金屬成礦帶中鉛鋅資源的勘查及研究工作，多注重在泥盆紀(jì)沉積盆地中，而對(duì)其它地層的工作開展較少。近年來，通過實(shí)際地質(zhì)勘查及研究，于陜西安康地區(qū)發(fā)現(xiàn)了志留系沉積-改造型大型鉛鋅礦帶，先后在下志留統(tǒng)梅子埡組地層中發(fā)現(xiàn)多處鉛鋅礦、銅礦及金礦（宋小文等，2003；齊文和侯滿堂，2005a，2005b；侯滿堂等，2007），證實(shí)了梅子埡組具有較大的找礦潛力。梅子埡組地層在本次研究區(qū)內(nèi)占有較大的面積，在梅子埡組地層中實(shí)現(xiàn)找礦突破，是本次找礦工作的重點(diǎn)。

在本次化探數(shù)據(jù)處理的過程中，由于區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景復(fù)雜，不同地質(zhì)背景內(nèi)各元素豐度值差別較大，尤其是梅子埡組中，金、銀、銅、鋅、釩、鉬等16種元素均顯示為低背景，若全區(qū)采用同一異常下限圈定異常，則會(huì)導(dǎo)致梅子埡組低背景區(qū)中金、銀、銅等多元素未能圈出異常，而在魯家坪、斑鳩關(guān)組等高背景區(qū)內(nèi)圈定出的異常面積又普遍偏大。為了在梅子埡組地層中實(shí)現(xiàn)找礦突破，首先就要解決梅子埡組地層中不能圈出異常的問題，經(jīng)過對(duì)地質(zhì)背景不斷分析，以及結(jié)合研究區(qū)內(nèi)地球化學(xué)場的分布特征，最后，選取了一種較為適合本區(qū)實(shí)際情況的化探數(shù)據(jù)處理方法——分區(qū)襯度值法，該方法有效的解決了上述存在的問題，并在后續(xù)異常檢查的過程中，進(jìn)一步證實(shí)了該種方法的合理性以及可靠性，為后續(xù)找礦工作的突破提供了一定的依據(jù)及指導(dǎo)性。

1 地質(zhì)概況

1.1 地質(zhì)背景

研究區(qū)位于揚(yáng)子板塊北緣，屬秦嶺-大別山新元古代—中生代造山帶，處于北大巴山-西傾山早古生代裂谷帶。研究區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，以黑色巖系型釩、鉬等金屬礦產(chǎn)為主，黑色巖系中亦有重晶石、毒重石等非金屬礦產(chǎn)產(chǎn)出。張復(fù)新等（2009）將秦嶺造山帶黑色巖系劃分的北、中、南三個(gè)巖系帶，南秦嶺南帶黑色巖系，包括區(qū)內(nèi)魯家坪組、斑鳩關(guān)組，是在晉寧期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)揚(yáng)子板塊形成統(tǒng)一基地之后，震旦紀(jì)至早古生代揚(yáng)子板塊北部邊緣拉伸裂解，導(dǎo)致局部拉張環(huán)境下，發(fā)育的裂谷式斷陷盆地形成的。志留紀(jì)之后，進(jìn)入深水盆地環(huán)境，形成了志留紀(jì)大量的碎屑沉積建造（圖1）。

圖1 安康市平利縣北部大貴鎮(zhèn)一帶地質(zhì)簡圖

1.2 工作區(qū)地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)主要出露地層有中—上元古界楊坪巖組Pt2-3y，分布于區(qū)內(nèi)大貴鎮(zhèn)南一帶，出露面積小，為一套“無底”變質(zhì)地層，原巖為中酸性火山熔巖夾火山碎屑巖和基性火山巖；上元古界耀嶺河組Pt3y，分布于區(qū)內(nèi)大貴鎮(zhèn)南及赤巖鎮(zhèn)一帶，為一套綠片巖相變質(zhì)的中基性火山巖、火山碎屑巖組合；上元古界陡山沱組Pt3d，分布于大貴鎮(zhèn)南一帶，出露面積小，為一套黑色薄層炭質(zhì)板巖（千枚巖）、黑色含炭質(zhì)細(xì)砂巖，細(xì)碎屑巖組合；上元古界—下寒武統(tǒng)燈影組（Pt3-∈1）dn，分布于大貴坪南一帶，出露面積小，為一套灰色厚層塊狀灰質(zhì)白云巖、碳酸鹽巖夾黑色炭質(zhì)板巖組合；上震旦統(tǒng)—下寒武統(tǒng)魯家坪組（Z2-∈1）l，分布于大貴鎮(zhèn)南一帶，為一套黑色硅質(zhì)、炭質(zhì)沉積組合；寒武系箭竹壩組∈1-4j，主要巖性以發(fā)育薄層灰?guī)r為主要特征；奧陶系洞河組Odh，分布于赤巖鎮(zhèn)—銅錢關(guān)鎮(zhèn)一帶以及大貴鎮(zhèn)南一帶，為一套淺變質(zhì)巖，巖石組合主要為灰色絹云母板巖、鈣質(zhì)板巖夾黑色含炭板巖等；上奧陶統(tǒng)—下志留統(tǒng)斑鳩關(guān)組（O3-S1）b，分布于赤巖鎮(zhèn)以及大貴鎮(zhèn)—田壩鎮(zhèn)一帶，巖石總體為黑色泥質(zhì)炭硅質(zhì)沉積組合；中—下志留統(tǒng)梅子埡組S1-2m，該套地層在區(qū)內(nèi)大面積出露，集中分布于老縣鎮(zhèn)、興隆鎮(zhèn)、西河鎮(zhèn)一帶；中志留統(tǒng)竹溪組S2zh，零星出露于區(qū)內(nèi)興隆鎮(zhèn)一帶，與下伏梅子埡組為斷層接觸，主要巖性為灰色千枚巖、淺灰色粉砂質(zhì)板巖、青灰色石英細(xì)砂巖。根據(jù)以上地層分布特征，整體可將研究區(qū)劃分為中部的志留系碎屑沉積建造和兩側(cè)的黑色巖系區(qū)（圖1），而研究區(qū)巖漿活動(dòng)較弱，主要出露為早古生代志留紀(jì)輝綠—輝長巖脈、正長巖脈以及正長斑巖脈等。

1.3 區(qū)域地球化學(xué)特征

1985年，陜西地質(zhì)局物化探隊(duì)在紫陽、平利一帶開展了1∶20萬水系沉積物測量，其成果顯示，區(qū)域上Au、Hg、Mo、Ag、Pb、Sb等元素相對(duì)富集系數(shù)大，變異系數(shù)和疊加強(qiáng)度整體較大，說明這些元素在地質(zhì)體中存在高含量點(diǎn)及高含量地段，具有一定的找礦潛力。研究表明，黑色巖系因吸附性強(qiáng)，往往是Au、Ag、V、Mo、Ba、Zn、U等元素的高背景區(qū)和主要賦存層位，區(qū)域上P、Mn、V、Mo等元素在寒武系等黑色巖系中呈弱分型-極強(qiáng)富集型，顯示同生富集特征，具有形成沉積型P、Mn、V、Mo等礦產(chǎn)的成礦潛力（單衛(wèi)國等，2004；魯寶龍和楊福新，2010；王聚杰等，2015）。

2 地球化學(xué)場特征

根據(jù)本地區(qū)化探資料以及本次數(shù)據(jù)處理獲得的地球化學(xué)圖所顯示，V、Mo等多種元素在研究區(qū)中部出露的梅子埡組地層中整體上呈低背景-低值地球化學(xué)場，而在兩側(cè)以黑色巖系為主的魯家坪組、斑鳩關(guān)組地層中呈明顯高背景-高值地球化學(xué)場。以Mo為例，中部大面積出露的梅子埡組低背景區(qū)整體上與兩側(cè)以黑色巖系為主的高背景區(qū)形成了鮮明對(duì)比（圖2）。

圖2 安康市平利縣北部大貴鎮(zhèn)一帶鉬元素地球化學(xué)圖

3 地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理

勘查地球化學(xué)做為現(xiàn)階段找礦的重要方法和技術(shù)手段，在整個(gè)找礦工作中有其特別重要的地位，而在通過地球化學(xué)進(jìn)行找礦的整個(gè)過程中化探數(shù)據(jù)的處理是其核心之一。因此，化探數(shù)據(jù)處理方法選擇的是否合理得當(dāng)對(duì)整個(gè)找礦工作來說是極其重要的。近年來，隨著應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的需要，進(jìn)一步產(chǎn)生和完善了多種數(shù)據(jù)處理的新方法，如移動(dòng)平均法、趨勢面法、克里格法等（史長義，1993；李隨民和姚書振，2005；李建東等，2006；程志中和謝學(xué)錦，2006；李隨民等，2007；楊利民等，2007；孫忠軍，2007；任光明等，2008；李隨民等，2014；王冶華等，2019）。

本次數(shù)據(jù)處理，其圖件的制作均利用化探一體化軟件完成，經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)以及與地質(zhì)背景的對(duì)比分析，最終，為了客觀的反映地質(zhì)背景，經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，最終地球化學(xué)圖的制作采用常規(guī)數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，四個(gè)方向搜索，每個(gè)搜索方向點(diǎn)數(shù)6個(gè)點(diǎn)，網(wǎng)格間距300 m×300 m，搜索半徑為1493 m，此種方法從宏觀上更加體現(xiàn)出研究區(qū)的地球化學(xué)場的分布情況，結(jié)合地球化學(xué)圖與區(qū)內(nèi)地質(zhì)圖的對(duì)比分析，區(qū)內(nèi)地球化學(xué)場的分布情況與地質(zhì)背景套合較好。單元素異常圖采用普通三角剖分法生成，采用此種方法能更好的指示高值點(diǎn)與異常濃聚中心的具體位置，為后期的異常查證提供了便利。根據(jù)本次數(shù)據(jù)處理所遇到的問題，現(xiàn)就制作單元素異常圖的各種方法介紹如下。

3.1 未分區(qū)采用原始值（傳統(tǒng)方法）

按照慣例，首先采用傳統(tǒng)方法，即將全區(qū)采用統(tǒng)一的異常下限進(jìn)行編圖。為了消除特異值帶來的誤差，采用迭代剔除法反復(fù)剔除大于或小于“平均值±3×標(biāo)準(zhǔn)離差”的數(shù)據(jù)，直到?jīng)]有再可以剔除的值為止，使數(shù)據(jù)盡量服從正態(tài)分布，然后分別計(jì)算出每種元素的異常下限（異常下限=算術(shù)平均值+2×標(biāo)準(zhǔn)離差），再用計(jì)算出來的數(shù)值，參照累計(jì)頻率85%的取值，確定最終異常下限，最后統(tǒng)一進(jìn)行編圖。以Au為例，經(jīng)過11次迭代計(jì)算獲得的全區(qū)異常下限為2.48（表1），這與累計(jì)頻率85%所控制的2.43基本一致。同理，可獲得共20種元素的全區(qū)異常下限（表2），并編圖，以Mo為例（圖3）進(jìn)行論述。

圖3 安康市平利縣北部大貴鎮(zhèn)一帶鉬元素異常圖（未分區(qū)采用原始值）

表1 安康市平利縣北部大貴鎮(zhèn)一帶Au元素特征統(tǒng)計(jì)表/10-9

表2 工作區(qū)內(nèi)20種元素異常下限統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)圈定出的異常圖，可以看出：兩側(cè)黑色巖系中Mo明顯高于梅子埡組的碎屑沉積巖，當(dāng)全區(qū)采用統(tǒng)一異常下限時(shí)，中部的梅子埡組因背景值較低，未能有效圈出異常，不利于實(shí)現(xiàn)找礦突破，而兩邊黑色巖系因背景值高，導(dǎo)致異常面積過大，不利于后期異常查證工作的進(jìn)行。

3.2 分區(qū)采用原始值

根據(jù)研究區(qū)元素組合、地球化學(xué)場空間展布特征，結(jié)合地質(zhì)背景，將研究區(qū)分為3個(gè)子區(qū)，即中間的低背景區(qū)和兩側(cè)的高背景區(qū)。但在大貴鎮(zhèn)一帶及斑鳩關(guān)組地層的北側(cè)區(qū)域出現(xiàn)了一個(gè)過渡區(qū)域（梅子埡組地層中有斑鳩關(guān)組地層的斷續(xù)出現(xiàn)），如果將該過渡區(qū)與南側(cè)出露黑色巖系為主的高背景區(qū)視為一體進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，則該區(qū)域無異常，而與梅子埡組的低背景區(qū)視為一體進(jìn)行處理，該區(qū)域內(nèi)異常范圍又過大?；诖?，在對(duì)地質(zhì)圖進(jìn)行重新審視后，發(fā)現(xiàn)北側(cè)分區(qū)界線與區(qū)域大斷裂基本重合，兩側(cè)地質(zhì)單元元素豐度差異大，可直接分區(qū)；但北側(cè)分界線位于梅子埡組與斑鳩關(guān)組的過渡區(qū)，發(fā)育的復(fù)式褶皺造成元素豐度漸變過渡，無截然界線，類似于復(fù)式巖體的涌動(dòng)界線。為了解決“過渡帶”的問題，本次最終采用四分法，將全區(qū)分為4個(gè)子區(qū)，即東北部赤炎-銅錢關(guān)一帶的高背景區(qū)（Ⅰ區(qū)）、中部縣河-興隆一帶的低背景區(qū)（Ⅱ區(qū)），中南部田壩-大貴一帶的過渡區(qū)（Ⅲ區(qū)）和西南部大貴-洛河一帶的高背景區(qū)（Ⅳ區(qū)）。

通過分區(qū)，對(duì)每個(gè)子區(qū)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后得出每種元素在各個(gè)子區(qū)內(nèi)所對(duì)應(yīng)的異常下限（表3），然后按子區(qū)分別進(jìn)行編圖（圖4）。

圖4 安康市平利縣北部大貴鎮(zhèn)一帶鉬元素異常圖（分區(qū)采用原始值）

表3 工作區(qū)內(nèi)各子區(qū)異常下限統(tǒng)計(jì)表

此種方法解決了圈出的異常都集中在高背景區(qū)，而低背景區(qū)異常缺失的問題，但在子區(qū)與子區(qū)分界處異常突變，形成畸變帶，編圖效果不夠理想。綜合分析認(rèn)為，分區(qū)方法可取，但需要一個(gè)參數(shù)，使圈出的異常既要具有化探數(shù)據(jù)的異常屬性，又能消除分區(qū)之間的異常過渡問題。

3.3 分區(qū)采用襯度值

用采樣點(diǎn)上不同元素的原始值除以其在對(duì)應(yīng)子區(qū)里的異常下限，得出該采樣點(diǎn)上不同元素的襯度值（Ac=X/T），利用該方法對(duì)全區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次標(biāo)準(zhǔn)化處理，最后，將四個(gè)區(qū)內(nèi)各種元素的襯度值進(jìn)行合并，統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、編圖（圖5），將“1”作為所有元素的異常下限，及襯度值“＞1”的值均為異常值，利用這種辦法做出的異常圖，異常平滑、美觀，有效消除了分區(qū)采用原始值成圖出現(xiàn)的異常突斷等情況。

圖5 安康市平利縣北部大貴鎮(zhèn)一帶鉬元素異常圖（分區(qū)采用襯度值）

由此可見，分區(qū)采用襯度值圈定的單元素異常，既解決了低背景區(qū)無法有效圈定異常的問題，又避免了分區(qū)界線處異常突斷等問題，編圖效果好，元素異常與地質(zhì)背景套合較好。與傳統(tǒng)編圖法及全區(qū)給一固定的異常下限相比，新圈定出的異常能夠很好的與地質(zhì)背景相套合，為后期找礦以及成礦規(guī)律的總結(jié)研究提供了很好的依據(jù)。如：Ⅱ區(qū)內(nèi)如果按全區(qū)統(tǒng)一給定異常下限，則該區(qū)內(nèi)金異常則沒有顯示，不能體現(xiàn)金元素在本子區(qū)內(nèi)的一個(gè)具體分布富集情況，如果按照分子區(qū)全區(qū)采用襯度值統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，則該子區(qū)內(nèi)新圈定出的金異常局部呈現(xiàn)出沿?cái)鄬臃植嫉奶卣鳎▓D6），初步確定了金元素在該子區(qū)中的富集規(guī)律—受構(gòu)造控制，為后續(xù)找礦工作的開展提供了重要的依據(jù)以及針對(duì)性。

圖6 梅子埡組中金異常分布圖

因圖件是采用襯度值生成，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成的異常圖上顯示的異常下限值以及最大值均為襯度值，為了圖件的直觀性，在制作出單元素異常圖后，將實(shí)際下限與高值點(diǎn)的原始值予以重新標(biāo)注?？紤]到每種元素的含量區(qū)間不同，為了顯現(xiàn)出元素的富集規(guī)律，采用不同的異常下限分級(jí)進(jìn)行編圖。例如，研究區(qū)內(nèi)鋇元素含量變化區(qū)間較大，變化系數(shù)相對(duì)較大，本次圈定單元素異常圖時(shí)，采用異常下限值的1、2、4倍進(jìn)行了單元素異常的濃度劃分。相反，區(qū)內(nèi)鉛異常的元素含量變化區(qū)間較小，變化系數(shù)相對(duì)較小，本次采用異常下限值的1、1.5、3倍進(jìn)行了單元素異常的濃度劃分，這樣就能從圖面上很直觀的看出某種元素在研究區(qū)內(nèi)的一個(gè)大致的富集規(guī)律。

4 復(fù)雜背景下化探數(shù)據(jù)分區(qū)處理的結(jié)果與意義

化探數(shù)據(jù)分區(qū)處理后，在全區(qū)圈定單元素異常1811個(gè)，綜合異常65個(gè)，其重要意義主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

4.1 在低背景區(qū)圈出了異常，指導(dǎo)找礦意義顯著

由于該種方法在低背景區(qū)降低了異常下限，以致于在低背景區(qū)內(nèi)圈定了一系列的單元素異常以及綜合異常，例如：在針對(duì)地球化學(xué)分區(qū)Ⅱ區(qū)（梅子埡組低背景區(qū)）新圈定出Mo異常進(jìn)行檢查的過程中，在異常濃集中心碳質(zhì)泥巖內(nèi)發(fā)現(xiàn)釩鉬多金屬礦體2～3條，以TC02為例單工程Mo平均含量0.037%、V2O5平均含量0.585%，均達(dá)到邊界品位（Mo邊界品位取0.03%，V2O5邊界品位取0.4%）以上，礦體連續(xù)性較好，品位穩(wěn)定，為全巖礦化（圖7、表4），該處有望提交小—中型釩鉬多金屬礦床1處，有力的佐證了當(dāng)工作區(qū)存在多個(gè)背景區(qū)時(shí)，采用襯度值法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理對(duì)地球化學(xué)分區(qū)可行性以及有效性，對(duì)今后類似情況的地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理以及找礦工作的進(jìn)行都具有重要的指導(dǎo)和借鑒意義。

表4 TC02樣品分析結(jié)果表/%

圖7 Ⅱ區(qū)TC02探槽素描圖

4.2 縮小了高背景區(qū)的異常范圍，增加了異常檢查的針對(duì)性

由于該方法在高背景區(qū)內(nèi)提高了異常下限，縮小了異常面積，能夠使有限的工作量用到更有針對(duì)性的地方，例如：三陽鎮(zhèn)南一帶新圈定的釩鉬異常，就是用極少的工作量進(jìn)行異常檢查，新圈定釩鉬銀礦化帶1條，經(jīng)過探槽工程揭露，新圈定釩鉬銀礦體、礦化體各1條。

綜上所述，研究區(qū)內(nèi)存在不同的地質(zhì)單元，且各地質(zhì)單元內(nèi)元素豐度值差異較大時(shí)，地球化學(xué)數(shù)據(jù)利用襯度值進(jìn)行分區(qū)處理能夠很好的提取、定位不同地質(zhì)體內(nèi)地球化學(xué)異常，為后期的找礦工作提供了大量信息，同時(shí)，異常檢查更具針對(duì)性，大大節(jié)省了工作量。但與傳統(tǒng)方法比較，該方法數(shù)據(jù)處理的工作量偏大，分區(qū)界限以及分子區(qū)后異常下限等各種參數(shù)的確定需結(jié)合地質(zhì)背景等因素進(jìn)行綜合考量。

5 結(jié)論

（1）當(dāng)研究區(qū)存在多個(gè)與地質(zhì)背景相吻合的地球化學(xué)區(qū)時(shí)，傳統(tǒng)的將全區(qū)采用統(tǒng)一的異常下限進(jìn)行異常圈定的方法其效果并不理想，分區(qū)采用不同的異常下限利用襯度值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理可有效解決低背景區(qū)無法圈定異?；虍惓＿^少，而高背景區(qū)異常范圍普遍偏大的問題，不失為一種更有效的解決辦法。

（2）利用分區(qū)襯度值法對(duì)研究區(qū)地球化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，能夠有效的對(duì)研究區(qū)進(jìn)行異常的圈定，且圈定的異常相比其它方法更加具有合理性以及針對(duì)性，為后續(xù)找礦工作的進(jìn)行提供有效的參考以及重要的指導(dǎo)。