基于成分?jǐn)?shù)據(jù)分析及S—A分形的地電提取法在川西容須卡地區(qū)尋找隱伏鋰礦預(yù)測研究

石佳磊, 歐陽菲, 羅先熔, 文美蘭, 劉攀峰,劉永勝, 梁 鳴, 楊青松, 蔡宇群, 孫 瑤

(1.a桂林理工大學(xué) b地球科學(xué) 隱伏礦床研究所,廣西 桂林 541004;2.甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院,甘肅 天水 741024)

0 引言

地電提取法是穿透性勘查技術(shù)方法之一,具有一定的探測深度,能夠有效地尋找隱伏金屬礦床。該方法于20世紀(jì)80年代由前蘇聯(lián)引進(jìn),近50年來在國內(nèi)得到長足的發(fā)展和應(yīng)用,在不同礦區(qū)和不同類型的有色金屬礦床均進(jìn)行已知剖面的找礦試驗(yàn)和未知區(qū)找礦預(yù)測,取得較多的找礦研究成果[1-10]。但在已有公開發(fā)表的成果中,尚未見尋找鋰礦的案例。川西容須卡地區(qū)是高寒山區(qū)景觀,野外條件惡劣,導(dǎo)致許多勘查方法的實(shí)施受限[11-14]。本文選取川西容須卡地區(qū)作為研究區(qū),采用地電提取法尋找隱狀鋰礦,以期為高寒山區(qū)景觀下的勘查地球化學(xué)方法的應(yīng)用提供重要參考。

川西分布著大量的偉晶巖型稀有金屬礦床,包括甲基卡、可爾因、丹巴白等典型礦床,均與松潘—甘孜造山帶有關(guān)。其中甲基卡是我國規(guī)模最大、品位最高的花崗偉晶巖型鋰礦床。在甲基卡礦集區(qū),發(fā)育有甲基卡、容須卡和長征3個(gè)構(gòu)造巖漿熱穹隆,穹隆內(nèi)部及周邊發(fā)育大量的偉晶巖脈。而容須卡的規(guī)模僅次于甲基卡,因此該區(qū)具有較好的鋰礦找礦前景[15-16]。

研究發(fā)現(xiàn)地電提取測量結(jié)果呈現(xiàn)明顯的“閉合效應(yīng)”,這在一定程度影響異常評價(jià)的準(zhǔn)確性;因此,需要選用合適的數(shù)據(jù)處理方法來修正對異常的認(rèn)識。地電化學(xué)數(shù)據(jù)屬于成分?jǐn)?shù)據(jù),也具有“閉合效應(yīng)”[17]。其數(shù)據(jù)的空間分布類型歸屬于艾奇森空間,即成分?jǐn)?shù)據(jù)中某一組分的含量發(fā)生變化將會影響剩余組分的含量,進(jìn)而會使原本處于正相關(guān)的組分其相關(guān)性發(fā)生轉(zhuǎn)變。為解決此問題,需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行對數(shù)比變換,從而將數(shù)據(jù)分布特征從艾奇森空間轉(zhuǎn)換為歐式空間,以便應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析[18-20]。經(jīng)過變換之后的數(shù)據(jù)更能夠體現(xiàn)數(shù)據(jù)在空間的真實(shí)分布模式,進(jìn)而能準(zhǔn)確地識別出元素的背景及異常信息[18-22]。

同時(shí),隨著當(dāng)代計(jì)算科學(xué)的飛速發(fā)展,地球化學(xué)數(shù)據(jù)處理方法已從傳統(tǒng)的單一變量發(fā)展至多變量分析,從線性分析發(fā)展為非線性分析。傳統(tǒng)的平均值加標(biāo)準(zhǔn)差求取異常的方法已不足以揭示數(shù)據(jù)中的非線性特征。受不同成因、多階段及多期次的地質(zhì)活動影響,地球化學(xué)場往往具有復(fù)雜的非線性特征。常規(guī)異常圈定方法無法有效分辨由不同地質(zhì)體導(dǎo)致的地球化學(xué)背景差異,往往會丟失或忽視局部的弱異常,從而影響最終的異常劃分和靶區(qū)圈定[23-24]。為有效識別和分離地質(zhì)背景和異常,前人提出用多重分形的方法來處理地球化學(xué)數(shù)據(jù),從而可以更準(zhǔn)確地認(rèn)識元素的地球化學(xué)分布特征[25-27],達(dá)到有針對性地提取礦致異常信息的目的。

因此,本文首先對研究區(qū)的地電化學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行成分?jǐn)?shù)據(jù)分析,通過與原始數(shù)據(jù)的特征對比選擇正確的數(shù)據(jù)變換方法,打開數(shù)據(jù)的“閉合性”,從而發(fā)現(xiàn)更明確的地球化學(xué)指標(biāo)。同時(shí),考慮到研究區(qū)經(jīng)歷不同期次的地質(zhì)演化與地質(zhì)作用的影響,其地球化學(xué)分布較復(fù)雜,采用S—A異常分解法分離異常與背景,以期能夠更準(zhǔn)確認(rèn)識異常特征,識別和篩選出低背景區(qū)中有意義的弱異常。

1 地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

松潘—甘孜造山帶位于我國西南部青藏高原東側(cè),北部與昆侖—秦嶺造山帶、阿尼瑪卿—勉略縫合帶相連,西與金沙江縫合帶、甘孜—理塘縫合帶相連,東與龍門山斷裂帶相連(圖1a)。在印支末期羌塘—昌都陸塊與揚(yáng)子陸塊的長期碰撞匯聚及喜馬拉雅造山運(yùn)動時(shí)期歐亞板塊的碰撞等一系列構(gòu)造運(yùn)動疊加的共同作用下,松潘—甘孜造山帶整體呈倒三角形,幾何形態(tài)特殊,構(gòu)造復(fù)雜,蘊(yùn)含豐富的礦產(chǎn)資源[28-29]。

三疊系為該區(qū)分布范圍最廣的地層,主要巖性為板巖、變質(zhì)砂巖及千枚巖等。區(qū)域構(gòu)造主要以褶皺穹隆及NW向斷裂為主,穹窿構(gòu)造主要以甲基卡穹窿和容須卡穹窿為典型代表,容須卡穹窿周圍發(fā)育呈環(huán)帶狀分布的變質(zhì)帶:十字石帶→紅柱石帶→石榴子石帶→黑云母帶→絹云母→綠泥石帶。斷裂主要是受印支燕山期NE—SW構(gòu)造擠壓,喜馬拉雅造山期NW—SE向剪切作用而呈NW展布(圖1b)。巖漿巖則是以印支—燕山早期的中酸性侵入巖為主,無明顯分布特征面狀分布于全區(qū),與研究區(qū)內(nèi)三疊系地層侵入接觸。脈巖沿巖體內(nèi)外接觸帶產(chǎn)出,以花崗偉晶巖脈為主,為鋰、鈹、銫等稀有金屬礦體提供物質(zhì)來源。

圖1 容須卡地區(qū)大地構(gòu)造圖[26] (a)和區(qū)域地質(zhì)簡圖[27] (b)Fig.1 Tectonic location map[26] (a) and sketch regional geological map of Rongxuka area[27] (b)1—三疊系新都橋組二段 2—三疊系新都橋組一段 3—三疊系侏倭組 4—三疊系中上統(tǒng)如年組 5—逆斷層6—平移斷層 7—性質(zhì)不明斷層 8—勘查區(qū) 9—穹隆構(gòu)造

1.2 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)位于容須卡穹隆的SW部。區(qū)內(nèi)出現(xiàn)3條變質(zhì)帶呈NE向分布,分別為石榴石帶、紅柱石帶和堇青石帶。地層以上三疊統(tǒng)新都橋組一段為主,巖性主要為深灰色(十字石)紅柱石黑云母片巖,其次為石榴石十字石絹云片巖,少許灰、深灰色透鏡狀變質(zhì)石英砂巖,局部出露花崗偉晶巖脈和石英巖脈(圖2);其次為侏倭組,侏倭組為一套薄-厚層變質(zhì)石英砂巖、長石石英砂巖、粉砂巖與絹云板巖組成的韻律式互層。

圖2 容須卡地區(qū)地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻(xiàn)[16]修編)Fig.2 Geological sketch map of Rongxuka area [16]1—三疊系新都橋組二段 2—三疊系新都橋組一段 3—三疊系侏倭組 4—紅柱石帶 5—石榴子石帶 6—堇青石帶 7—十字石帶 8—花崗閃長巖 9—石英脈 10—花崗偉晶巖 11—地電提取測網(wǎng) 12—研究區(qū)

2 方法和技術(shù)

2.1 地電化學(xué)技術(shù)及測試分析

2.1.1 地電提取法原理

地電提取法方法通過外加人工電場作用,使地底巖石礦物中離子的動態(tài)平衡被破壞,從而使離子向著離子吸收器遷移[3,30]。經(jīng)過一定時(shí)間之后,地底巖石礦物巖石中的離子會重新維持新的動態(tài)平衡,同時(shí)離子接收器中的離子也會達(dá)到飽和狀態(tài)。通過對離子吸收器進(jìn)行測試分析指定元素及含量,從而發(fā)現(xiàn)深部隱伏礦體有關(guān)的元素異常,以此達(dá)到找礦目的[31-32]。

2.1.2 測線、測點(diǎn)布設(shè)及使用裝置

本次地電提取工作設(shè)計(jì)14條NE向測線, 網(wǎng)度為100 m×20 m,共取樣390件。野外采樣使用桂林理工大學(xué)隱伏礦床預(yù)測研究所研制的獨(dú)立供電偶極地電提取裝置,野外工作采用9 V電池供電,提取時(shí)間為48 h,采樣坑30～40 cm深,電極間距為1 m,提取液為500 ml、15%濃度的稀硝酸;完成野外提取后,取回電極中的泡塑,將其作為樣品送往分析測試單位。

2.1.3 樣品分析測試

分析測試工作在有色金屬桂林礦產(chǎn)地質(zhì)測試中心進(jìn)行,選擇硝酸-過氧化氫消解-王水提取法作為樣品的前處理方法[33],采用X-series電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分析Li、Be、Rb、Cs、Th、U等6種元素的含量。選取合適濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,使得ICP-MS測定后自動繪制的各元素工作曲線的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.999 8,保證各元素回收率均大于96%,RSD均小于5%。

2.2 成分?jǐn)?shù)據(jù)分析

元素之間的關(guān)系是研究地球化學(xué)數(shù)據(jù)空間分布特征的基礎(chǔ)和前提。通過成分?jǐn)?shù)據(jù)分析不僅可以揭示研究區(qū)不同元素之間的內(nèi)在聯(lián)系,還可以進(jìn)一步判斷元素的空間分布受哪些因素影響。通過討論判斷不同地質(zhì)過程或地質(zhì)體對元素空間分布的影響,探討元素異常與礦體、成礦作用及控礦因素之間的關(guān)系,從而達(dá)到地質(zhì)找礦的目的。

地球化學(xué)數(shù)據(jù)作為典型的成分?jǐn)?shù)據(jù),具有明顯的“閉合效應(yīng)”[34-38]。一般而言,地球化學(xué)樣品中不同元素含量的總和為定值,使得地球化學(xué)元素之間具有偽相關(guān)現(xiàn)象,數(shù)據(jù)分析的結(jié)果會變得不確定。為消除該效應(yīng)所引起的負(fù)面效果,通常需要相應(yīng)的方法對參與實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換[35-37]。經(jīng)歷變換后的數(shù)據(jù)相比而言,通常比未經(jīng)變換的數(shù)據(jù)更為具有可解釋性[38-39]。

在進(jìn)行對數(shù)比變換的方法中較為常用有加性對數(shù)比變換(alr)、中心對數(shù)比變換(clr)、等距對數(shù)比變換(ilr)3種。其中,前兩者無法消除成分?jǐn)?shù)據(jù)的閉合效應(yīng),只有ilr變換可以。原始成分?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)alr變換和ilr變換之后,減少一個(gè)變量;clr變換之后的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的變量數(shù)相同,但和為“0”。根據(jù)3種變換方法的特點(diǎn),Filzmoser[36]提出先利用ilr變換打開數(shù)據(jù)的“閉合效應(yīng)”,然后利用標(biāo)準(zhǔn)正交基將ilr變換的載荷因子在clr空間中表達(dá)出來。這樣即克服地球化學(xué)數(shù)據(jù)的“閉合效應(yīng)”,又保證變換前后變量數(shù)目的一致性。通過此變換,能夠更加有利于地球化學(xué)家們做出合理的解釋。以下為各變換方式的理論公式:

以一個(gè)原始數(shù)據(jù)矩陣Xij(m×n,其中m為樣品數(shù),n為元素個(gè)數(shù))為例,分別介紹2種變換。

(1)clr變換:

(式1)

j=1,2,…,n;g(xi)為第i個(gè)樣品的幾何平均值。

(2)ilr變換:

ilr變換是在clr變換和標(biāo)準(zhǔn)正交基vj的基礎(chǔ)上得來的,具體公式如下:

(式2)

j=1,2,…,n-1。

(式3)

j=1,2,…,n-1。

因此clr變換和ilr變換可以通過標(biāo)準(zhǔn)正交基聯(lián)系起來。

clr(X)=V×ilr(X),ilr(X)=clr(X)×V

(式4)

V=[v1,v2,…,vn-1]

(式5)

2.3 多重分形(S—A)

元素的地球化學(xué)(背景—異常)分布模式并非受同一地質(zhì)過程控制,但勘查地球化學(xué)數(shù)據(jù)的結(jié)果卻是元素背景和異常復(fù)合疊加的結(jié)果。在漫長的地質(zhì)年代中,不同期次、不同種類的地質(zhì)過程會對元素的空間含量分布造成影響,從某種意義上說明地球化學(xué)場并非一種穩(wěn)定場[40]。在這種影響下,導(dǎo)致地球化學(xué)場變得更加復(fù)雜,從而加大對元素地球化學(xué)空間分布模式的解譯難度。能否有效識別并分離出受到不同地質(zhì)過程影響的背景和異常是找礦勘查工作的關(guān)鍵。隨著Cheng等[41-43]用分形方法對勘查地球化學(xué)開展研究后發(fā)現(xiàn),絕大多數(shù)的地球化學(xué)異常都存在分形特征。以元素含量—面積分形模型(C—A)和能譜密度—面積分形模型(S—A)的分形方法開展的地球化學(xué)背景—異常分離研究及找礦預(yù)測工作已得到廣泛應(yīng)用[44-46]。

元素的異常及背景在頻率域中具有廣義自相似性。通過將元素地球化學(xué)數(shù)據(jù)從空間域轉(zhuǎn)換至頻率域中,并對具有自相似性的背景及異常進(jìn)行能譜分解,隨后再將分解后的背景—異常從頻率域重新轉(zhuǎn)換回空間域,實(shí)現(xiàn)背景與異常分離的目的。目前S—A法在礦體預(yù)測中廣泛應(yīng)用,并取得較好的效果,已發(fā)展成為標(biāo)準(zhǔn)的異常分解方法之一。這種自相似性一般表達(dá)方程如下:

A(≥S)∝S-β

(式6)

式中:S代表能譜能量密度作為波數(shù)向量的函數(shù);A(≥S)表示大于某一閾值(S1)的單位面積;β是各向異性的多維分形指數(shù),即分維數(shù),在雙對數(shù)圖上可以獲得,∝表示為成正比。隨著S值的增大,相應(yīng)的A會減小,其變化規(guī)律主要取決于β分維數(shù)。

為識別研究區(qū)元素的背景和異常,本文采用ilr變換方法。首先,對比元素在PCA上的表現(xiàn),選取合適的元素組合;然后,采用S—A模型提取研究區(qū)主成礦元素的異常和背景。其中,S—A 分形模型采用中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)GPMR國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室左仁廣團(tuán)隊(duì)研發(fā)的Arcfractal插件[47]在R語言編程環(huán)境中完成數(shù)據(jù)處理過程。

3 結(jié)果分析

3.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特征

對地電提取樣品中6種金屬元素的含量進(jìn)行分析,基本統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)見表1。從元素含量來看,Li、Rb的含量最高,約在10-6的數(shù)量級;其次為Cs、Th,約在10-7的數(shù)量級;最低的為Be、U,約在10-8的數(shù)量級。變異系數(shù)是反應(yīng)元素的相對離散程度的重要指標(biāo),較高的變異系數(shù)值往往反映該元素在礦區(qū)具有較好的成礦潛力或經(jīng)歷較復(fù)雜的地質(zhì)過程[48]。從表1中可以看出,顯示除U的變異系數(shù)略小以外,其他5種元素都超過0.5,均顯示出較高的分散性,故使用這些元素來區(qū)分不同地質(zhì)過程或地質(zhì)體。箱狀圖能夠直觀地展示數(shù)據(jù)的離散特征,從圖3a中可以看出箱體上半部分偏大,說明數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正偏特點(diǎn);出現(xiàn)大量的離群值和極值,表明數(shù)據(jù)的離散程度大。

表1 地電提取元素含量參數(shù)統(tǒng)計(jì)

通過相關(guān)轉(zhuǎn)換使數(shù)據(jù)呈現(xiàn)正態(tài)分布,是計(jì)算地球化學(xué)異常和背景和合理劃分異常內(nèi)、中、外帶的前提。通過原始數(shù)據(jù)、對數(shù)變換、ilr變換等3種方法的對比(圖3)發(fā)現(xiàn),經(jīng)過ilr變換的數(shù)據(jù)(圖3c)呈現(xiàn)出最接近理想正態(tài)分布的特征。原始數(shù)據(jù)(圖3a)的箱體形態(tài)最不符合正態(tài)分布,呈現(xiàn)明顯的正偏特征,且出現(xiàn)大量離群數(shù)據(jù);對數(shù)變換(圖3b)的箱體接近上下對稱,但仍然有少數(shù)元素出現(xiàn)偏態(tài),且大量離群數(shù)據(jù)出現(xiàn)在箱體上方;而經(jīng)過ilr變換,其箱體形態(tài)基本呈上下對稱的特點(diǎn),且離群數(shù)據(jù)在箱體的上下方都有。

圖3 研究區(qū)3種變換方法的箱圖對比

3.2 成分?jǐn)?shù)據(jù)分析

3.2.1 雙標(biāo)圖分析

雙標(biāo)圖的優(yōu)勢是可以直觀地觀察到各元素對第一、第二主因子的貢獻(xiàn)及不同元素之間的差異程度。為考察ilr變換的優(yōu)勢,分別對原始數(shù)據(jù)、對數(shù)變換、ilr變換等3種處理結(jié)果的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,經(jīng)PCA分析后得到PC1/PC2的主成分雙標(biāo)圖(圖4)。從圖中可以看到原始數(shù)據(jù)、對數(shù)變換的雙標(biāo)圖(圖4a、4b)明顯呈“一邊倒”的趨勢,即數(shù)據(jù)仍然存在閉合效應(yīng)[49];而經(jīng)過ilr變換之后的數(shù)據(jù)(圖4c),原本閉合的變量被打散開,整體呈現(xiàn)放射狀,降低了閉合效應(yīng)(圖4c)。

可以看出,原始數(shù)據(jù)和對數(shù)變換的雙標(biāo)圖(圖4a、圖4b)分布相似: Li、Be、Rb、Cs、U、Th均呈現(xiàn)為PC1的正載荷。各元素對PC1、PC2主因子的貢獻(xiàn)并沒有得到明顯的區(qū)分,導(dǎo)致大多數(shù)元素都聚攏在一起,呈現(xiàn)出典型的閉合效應(yīng)特征。由于閉合效應(yīng)導(dǎo)致變量在開展多元統(tǒng)計(jì)時(shí)產(chǎn)生偽相關(guān),致使產(chǎn)生錯(cuò)誤的元素組合解譯結(jié)果。

而從ilr變換之后的雙標(biāo)圖(圖4c)來看,元素的矢量指向也更加發(fā)散,相較前2種數(shù)據(jù)雙標(biāo)圖,更加平均地分布在雙標(biāo)圖中;同時(shí)樣本的分布比前2種方法更加分散。這表明經(jīng)過ilr變換之后,已消除數(shù)據(jù)之間的閉合效應(yīng)。Li、Rb、Cs、U、Th在PC1的正載荷端;Be元素則單獨(dú)在第三象限出現(xiàn),與其余元素之間的相關(guān)性較為疏遠(yuǎn);其余元素(Li -Rb-Cs-U-Th)之間相關(guān)性良好。

根據(jù)ilr變換的結(jié)果:PC1因子的正載荷端出現(xiàn)Li、Rb、Cs、U、Th等元素,而負(fù)載荷端出現(xiàn)Be元素;PC2因子的正載荷端出現(xiàn)Li、U,而負(fù)載荷端出現(xiàn)Be、Rb、Cs、Th等4種元素。經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算得到PC1的方差貢獻(xiàn)率為70.99%,PC2的方差貢獻(xiàn)率為14.85%,PC1足以反映主要的數(shù)據(jù)特征[50];且Li元素對PC2的正載荷端貢獻(xiàn)并不大。故選擇PC1作為主要考慮依據(jù),將研究區(qū)的元素分為2種組合:①Li -Rb-Cs-U-Th和②Be。由于本區(qū)主要尋找隱伏鋰礦,故最終選取Li元素所在的PC1正載荷端作為異常劃分的主要依據(jù)。

圖4 研究區(qū)3類數(shù)據(jù)主成分雙標(biāo)圖

3.2.2 地球化學(xué)平面分布特征

為進(jìn)一步考察ilr變換的優(yōu)勢,對3種方法得到的PC1主成分的平面分布特征進(jìn)行對比。圖5中可以明顯看到原始數(shù)據(jù)和對數(shù)變換的PC1得分圖較為相似,而ilr變換與前兩者有一定區(qū)別。原始數(shù)據(jù)和對數(shù)變換的PC1得分圖總體呈NE向展布,兩者異常范圍和大小也幾乎一樣(圖5a、圖5b)。ilr變換的PC1得分圖(圖5c)與前兩者也有一定區(qū)別:在研究區(qū)南部的異常區(qū)較前兩者相比被明顯分隔開,異常面積也比前兩者小;而在研究區(qū)北部的異常范圍走向更加貼近變質(zhì)分帶界線,異常面積也比前兩者要小。

a—原始數(shù)據(jù)

b—對數(shù)變換

c—ilr變換

因此,經(jīng)過ilr變換的主成分得分圖更能反映出研究區(qū)地電化學(xué)異常整體的NE向分布特征。熱接觸變質(zhì)帶是川西地區(qū)尋找偉晶巖型鋰礦的重要標(biāo)志之一,而紅柱石、堇青石變質(zhì)屬于容須卡地區(qū)熱接觸變質(zhì)帶的具體表現(xiàn)[51],礦體往往賦存在這些變質(zhì)帶分界線附近。表明經(jīng)過ilr變換處理數(shù)據(jù)后,使地電化學(xué)異常的分布與已有的地質(zhì)資料吻合度較高。

3.3 S—A異常分解

為查明研究區(qū)與成礦相關(guān)的弱異常信息以便精確限定有利成礦區(qū)域,對ilr變換后的PC1組分得分進(jìn)行計(jì)算,用能譜密度—面積分形(S—A)模型來分解異常及背景。異常與背景的濾波值由能譜面積圖(圖6)確定。

圖中各線段的斜率大小代表元素的空間自相似性及分形特征。其中第一段回歸方程為y=-0.353x+4.942,代表干擾(噪音);第二段方程為y=-0.758x+6.763,代表Li-Rb-Cs-U-Th元素組合的地球化學(xué)異常;第三段方程為y=-1.67x+13.09,代表地球化學(xué)背景。分別計(jì)算3個(gè)方程交點(diǎn)的(S,A),并將其通過傅里葉逆變換得到異常及背景的閾值(圖7)。圖7a顯示研究區(qū)的背景呈現(xiàn)東西低中間高的特點(diǎn)。對比圖5c和圖7b可以發(fā)現(xiàn),通過S—A異常分解之后在西部低背景范圍內(nèi),異常被明顯強(qiáng)化;而在中部高背景的范圍內(nèi),異常范圍縮小。

圖6 ilr變換后的能譜面積(S—A)雙對數(shù)圖

3.4 討論

S—A分解的優(yōu)勢在于強(qiáng)化低背景下的弱異常,縮小高背景下的異常范圍。最終劃分4個(gè)異常(圖8),故分別討論這4個(gè)異常在S—A分解前后的變化。Ⅰ號異常主要位于研究區(qū)北部的紅柱石變質(zhì)帶邊緣的高背景區(qū)(圖7a),經(jīng)過S—A分解后異常范圍變小(圖9)。Ⅱ號異常主要位于研究區(qū)東部NE走向的堇青石變質(zhì)帶周圍的高背景值區(qū)(圖7a)內(nèi),經(jīng)過S—A分解后異常更精確,范圍變小(圖8)。Ⅲ號異常位于研究區(qū)西部低背景值區(qū)內(nèi),經(jīng)過S—A分解后,削弱周圍高背景值的影響,而使得該異常得到加強(qiáng),相較(圖5c)該異常區(qū)范圍變小,使異常更為精確。Ⅳ號異常位于研究區(qū)東部,堇青石變質(zhì)帶周圍的高背景值區(qū)(圖7a),經(jīng)過S—A分解之后,該異常范圍變小(圖8)。

總體來說,S—A分解后的異常形態(tài)更加合理,更加符合地質(zhì)背景和成礦規(guī)律。從圖9來看,Ⅰ號異常位于紅柱石變質(zhì)帶附近,稍偏西部地區(qū);Ⅱ、Ⅳ號異常位于堇青石變質(zhì)帶附近,異常走向與該變質(zhì)帶走向一致。這一特征符合該研究區(qū)的區(qū)域成礦規(guī)律。區(qū)域上形成的幾個(gè)構(gòu)造巖漿熱穹隆均是巖漿的多期侵入形成圍繞隱伏巖體周邊的變質(zhì)分帶;而偉晶巖脈則分布于每一次巖漿侵入的內(nèi)外接觸帶中,往往也在變質(zhì)分帶的接觸帶附近形成巖脈。而鋰礦也相應(yīng)賦存在偉晶巖脈中,故形成研究區(qū)內(nèi)位于變質(zhì)分帶接觸面附近的帶狀異常,以NE向?yàn)橹?少量NW向)。

a—S—A分解后的PC1背景

b—S—A分解后的PC1異常

4 靶區(qū)劃分

4.1 地質(zhì)背景分析

由于研究區(qū)面積較小,區(qū)內(nèi)僅有上三疊統(tǒng)新都橋組一段存在,其巖性主要為石榴石十字石紅柱石二云母片巖。該地層主要是由泥質(zhì)巖經(jīng)變質(zhì)作用后形成,泥質(zhì)巖密度較大、滲透率較小,具有良好的屏蔽作用,一定程度上限制熱量的擴(kuò)散和成礦有利物質(zhì)的流失,在成礦作用的“源—運(yùn)—儲”系統(tǒng)中擔(dān)任重要角色。

其次,受容須卡巖漿熱液穹窿影響而形成的熱接觸變質(zhì)帶是控制礦脈空間展布的重要因素[46],研究區(qū)北部,有地表出露與偉晶巖脈關(guān)系密切的紅柱石帶,筆者認(rèn)為該區(qū)域值得重點(diǎn)關(guān)注。

4.2 靶區(qū)劃分

綜合分析地電提取異常特征,結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)背景和成礦規(guī)律,共圈定出4個(gè)找礦靶區(qū)分別是Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號、Ⅳ號(圖8)。

圖8 找礦預(yù)測靶區(qū)劃分圖

Ⅰ號靶區(qū)

該靶區(qū)位于研究區(qū)北部,近NE向延伸。原始數(shù)據(jù)、對數(shù)處理及ilr變換等3種數(shù)據(jù)變換方法的結(jié)果都呈現(xiàn)大范圍的高異常值;經(jīng)過S—A分解,異常范圍變小,且更貼近紅柱石帶的分界線。經(jīng)野外查驗(yàn)發(fā)現(xiàn)該靶區(qū)主要以紅柱石變質(zhì)帶為主。故推測Ⅰ號靶區(qū)有良好找礦潛力。

Ⅱ號靶區(qū)

該靶區(qū)位于研究區(qū)北東部。經(jīng)過S—A分解,該靶區(qū)的范圍變小,原因可能是受到削弱高背景值的影響。該異常位于紅柱石帶與堇青石帶分界線的西側(cè)紅柱石帶中,亦具有良好的成礦地質(zhì)條件。

Ⅲ號靶區(qū)

該靶區(qū)位于研究區(qū)東南部。3種數(shù)據(jù)變換方法均有異常顯示,但經(jīng)過S—A分解,異常面積有明顯變化。其西側(cè)的面積縮小,而東側(cè)的面積擴(kuò)大;原因是西側(cè)高背景被壓制,而東側(cè)低背景區(qū)的弱異常被強(qiáng)化。該異常位于紅柱石帶與堇青石帶分界線的西側(cè)紅柱石帶中,亦具有良好的成礦地質(zhì)條件。

Ⅳ號靶區(qū)

該靶區(qū)位于研究區(qū)西南部。只有ilr變換才出現(xiàn)異常,另外2種變換方法均為分散的弱異常。該異常位于紅柱石帶中部,為ilr變換后新發(fā)現(xiàn)的異常,值得從地質(zhì)成礦的角度去探討其成礦地質(zhì)前景。

5 結(jié)論

本文采用成分?jǐn)?shù)據(jù)和多重分形S—A方法的地電提取法在容須卡地區(qū)開展地電化學(xué)元素組合信息提取與組合異常靶區(qū)圈定的工作,得到以下結(jié)論:

(1)對比原始數(shù)據(jù)、對數(shù)變換、ilr變換等3種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布特征,發(fā)現(xiàn)ilr變換后數(shù)據(jù)更加符合正態(tài)分布,能夠有效打開原始數(shù)據(jù)的閉合性,使得元素組合更加符合地質(zhì)、成礦規(guī)律。

(2)利用ilr數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析(PCA),確定研究區(qū)與成礦密切相關(guān)的元素組合是Li-Rb-Cs-U-Th。

(3)運(yùn)用能譜—面積(S—A)多重分形模型,對研究區(qū)地電提取數(shù)據(jù)異常、背景的非線性變化特征,使異常形態(tài)更加合理和符合地質(zhì)成礦規(guī)律。強(qiáng)化低背景區(qū)的弱異常,弱化高背景區(qū)的強(qiáng)異常。最終圈定Ⅰ號、Ⅱ號、Ⅲ號、Ⅳ號等4個(gè)有利找礦靶區(qū)。