山東省平邑縣歸來莊金礦床綜合化探金異常統(tǒng)計分析

山東省平邑縣歸來莊金礦床綜合化探金異常統(tǒng)計分析

0多區(qū)域化探元素地球化學(xué)歸來莊金礦床位于蘆溪銅石條火山巖各種巖體的東部邊緣。這是一個富鉀堿性巖漿的溫和礦床。它與富鉀巖和冰長石的頻繁活動密切相關(guān)。據(jù)山東省地礦局資料分析:在銅石雜巖體范圍內(nèi),Au礦化增強(qiáng)時,Ag,As,Sb,Mo,Bi,Hg,W,Se,Te,F的含量都相應(yīng)增高,表明這些元素對成礦有指示意義;歸來莊314件原生暈樣品分析顯示,Cu,Pb,Zn,As,Sb,Mo,Bi,F都對成礦有指示作用。該區(qū)現(xiàn)有14種區(qū)域化探元素資料,區(qū)域化探元素對金異常及金成礦貢獻(xiàn)的定量分析以前研究得很少。為了充分利用已有資料,研究多個區(qū)域化探元素(多元信息)對金異常及金成礦的影響,應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法對化探信息進(jìn)行綜合研究。研究區(qū)范圍選在歸來莊金礦區(qū)及其周邊地區(qū),面積約1000km2。1高等職業(yè)與金異常研究筆者收集到Au,Ag,W,As,Sb,Co,Mo,Cu,Cr,Hg,Ni,Pb,Zn,V等14種化探元素處理后數(shù)據(jù)。抽取了預(yù)測區(qū)內(nèi)含有這14種化探元素的樣點,根據(jù)樣點上14種化探元素數(shù)據(jù)計算它們之間的相關(guān)系數(shù),以了解其相關(guān)性。根據(jù)相關(guān)系數(shù)計算結(jié)果,選取與Au緊密相關(guān)的三個元素(相關(guān)系數(shù)>0.75)來研究其對金異常與金成礦的影響,這三個元素是W,As,Sb。由于協(xié)同克立格法能充分考慮多元信息間的協(xié)同區(qū)域化行為,反映各變量間的時空結(jié)構(gòu),利用這14種化探元素來研究多元信息對金成礦的貢獻(xiàn),可以更全面地了解化探信息對金異常與金成礦的影響,因而利用協(xié)同克立格法對歸來莊金礦床綜合化探金異常進(jìn)行研究。在應(yīng)用協(xié)同克立格法研究中,以Au為主變量,W,As,Sb為次變量,綜合258個樣點提供的化探信息,對歸來莊金礦床金異常進(jìn)行討論。研究區(qū)內(nèi)Ag與Au的相關(guān)系數(shù)只有0.54,根據(jù)山東省地礦局以往的找礦經(jīng)驗,Ag對Au成礦具有特殊作用,因而也對Au,Ag的品位比(簡寫為g(Au/Ag))與金異常的關(guān)系進(jìn)行了地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)研究。樣點按規(guī)則網(wǎng)格取樣,分布均勻,各區(qū)域化變量在研究鄰域內(nèi)可以認(rèn)為服從平穩(wěn)或準(zhǔn)平穩(wěn)假設(shè)。該區(qū)的化探元素經(jīng)特異值處理后都基本服從正態(tài)分布,原則上滿足協(xié)同克立格法的要求。2綜合分析信息的合作克立格法評價2.1變異函數(shù)擬合結(jié)果協(xié)同區(qū)域化變量的空間變異性特征參數(shù)是協(xié)同克立格法正確估計的重要參數(shù)。對四個區(qū)域化變量計算其兩兩相關(guān)變異函數(shù),繪制實驗(互)變異函數(shù)曲線并進(jìn)行擬合。四個區(qū)域化變量在不同方向(0°,22.5°,45°,90°,135°)的(互)變異函數(shù)實驗曲線基本一致,可認(rèn)為它們都顯示各向同性。四個區(qū)域化變量間的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果見表1。上表說明,各區(qū)域化變量間的時空變異性特征基本一致,變異函數(shù)實驗曲線擬合最好的方向幾乎都是90°,塊金效應(yīng)都是5,基臺值在300～600之間,變程大多在12km左右,都可以用一個球狀模型來擬合。塊金效應(yīng)的大小取決于Au的區(qū)域背景值,塊金效應(yīng)值小,說明背景值低。基臺值遠(yuǎn)大于塊金效應(yīng)說明該區(qū)Au在某些地方明顯高于背景值,表明有Au異常存在,說明該區(qū)有找礦前景。變程12km主要與該區(qū)銅石次火山雜巖體有關(guān),該雜巖體出露面積超過30000km2,直徑大于12km。該套合結(jié)構(gòu)的各參數(shù)與該區(qū)地質(zhì)情況一致,具有實際地質(zhì)意義。對Au等的套合結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,其實就是一個結(jié)合Au成礦過程對Au及其他區(qū)域化變量的時空變異實驗曲線的擬合過程。由于歸來莊金礦床在成因上主要與次火山雜巖有關(guān),次火山雜巖體對金成礦起主導(dǎo)作用。在研究Au等的套合結(jié)構(gòu)時,只考慮了次火山雜巖這一主要成礦地質(zhì)作用,因而可以只用一個套合結(jié)構(gòu)來對歸來莊金礦床Au等的時空結(jié)構(gòu)進(jìn)行擬合。如Au-Sb變異函數(shù)擬合曲線見圖1。從圖1可以看出,2個區(qū)域化變量Au-As間的互變異函數(shù)實驗曲線在5個不同的方向上基本顯示各向同性。對45°方向的互變異函數(shù)實驗曲線進(jìn)行套合結(jié)構(gòu)分析,套合結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明,該二區(qū)域化變量間的互變異函數(shù)實驗曲線可以用一個塊金效應(yīng)為5個單位、基臺值為500個單位、變程是12km的球狀模型來擬合。2.2交叉驗證直方圖為了檢驗各區(qū)域化變量間的時空變異結(jié)構(gòu)分析結(jié)果的可靠性,可以利用協(xié)同克立格法交叉驗證對其進(jìn)行檢驗,將其偏差進(jìn)行分組統(tǒng)計并繪制交叉驗證直方圖(圖2)。從圖2可以看出:原始值與其對應(yīng)估計值的差值的平均值為0.239,差值大部分都集中在0附近,差值在(-3.9～4.9)內(nèi)的占93.02%,差值較小。因而利用Au\,W\,As\,Sb四個區(qū)域化變量間的上述時空變異結(jié)構(gòu)參數(shù)來對歸來莊金礦床金異常進(jìn)行協(xié)同克立格法估計的誤差很小,其結(jié)果基本可靠。2.3考慮多因素的協(xié)同克立格法估計根據(jù)Au等化探元素間的時空結(jié)構(gòu)變異特征,結(jié)合該金礦床具體地質(zhì)情況,同時考慮到原始數(shù)據(jù)間距較大等方面因素,制定適合本區(qū)的克立格估計方案。協(xié)同克立格法估計方案為:按照超級塊段法的原則,將研究區(qū)劃分成2×2四大塊,又將其細(xì)分為90×80個待估區(qū),待估區(qū)大小為400m×325m,搜索直徑為12km,各向異性比為1。本次研究采用傳統(tǒng)普通協(xié)同克立格法,設(shè)主變量為k0(Au),信息樣為Zαk(k=1,2,3,4),某待估點主變量的真實值為ZV(k0),估計量為Z*V(k0),Z*V(k0)是k個協(xié)同區(qū)域化變量的全部有效信息的線性組合:Ζ*V(k0)=Κ∑k=1nk∑αk=1λαkΖαkZ?V(k0)=∑k=1K∑αk=1nkλαkZαk。為了使Z*V(k0)為ZV(k0)的最優(yōu)無偏線性估計量,需在無偏條件下使其估計方差最小時求得權(quán)系數(shù)λαk(αk=1,2,…,nk)。求解λαk的傳統(tǒng)普通協(xié)同克立格法方程組是:{Κ∑k′=1nk′∑βk′=1λβk′ˉCk′k(νβk′,ναk)-μk=ˉCk0k(Vk0,ναk),nk0∑αk0=1λαk0=1,nk∑αk=1λαk=0,αk=1,2,?,nk;k=1,2,??Κ。???????????????????????????∑k′=1K∑βk′=1nk′λβk′Cˉˉˉk′k(νβk′,ναk)?μk=Cˉˉˉk0k(Vk0,ναk),∑αk0=1nk0λαk0=1,∑αk=1nkλαk=0,αk=1,2,?,nk;k=1,2,??K。這里K=4。利用已有的各區(qū)域化變量間的時空變異性結(jié)構(gòu)分析結(jié)果,綜合區(qū)域化探信息,對歸來莊金礦床Au進(jìn)行協(xié)同克立格法估計。其協(xié)同克立格法估計等值線圖見圖3。該區(qū)Au的協(xié)同克立格法估計高值區(qū)集中在歸來莊金礦區(qū),歸來莊金礦床南部與次火山雜巖體南部邊緣接觸部位及銅石鎮(zhèn)西與次火山雜巖體的西部邊緣接觸部位也有較高的Au品位出現(xiàn)。由于協(xié)同克立格法提高了對多元信息的綜合信息提取能力,其估計結(jié)果更加細(xì)膩,能反應(yīng)更小的結(jié)構(gòu),因而在較大比例尺的預(yù)測中,利用協(xié)同克立格法來綜合多元信息的協(xié)同作用,可以使估計結(jié)果更加貼近實際。歸來莊金礦床中高品位金礦通常產(chǎn)出在巖脈中,礦體是不連續(xù)的,當(dāng)用普通克立格法和指示克立格法(對g(Au/Ag)的研究用到了指示克立格法)進(jìn)行估計時,平滑作用顯著,使得金異常分布變得連續(xù),呈大片狀;而用協(xié)同克立格法估計時,由于協(xié)同克立格法提高了對多元信息的綜合提取能力,平滑作用減弱,其估計結(jié)果更加細(xì)膩,能反應(yīng)更小的結(jié)構(gòu),金異常的分布與礦體實際分布情況較一致。因而在較大比例尺的預(yù)測中,利用協(xié)同克立格法來綜合多元信息的協(xié)同作用,可以使估計結(jié)果更加貼近實際。3異常預(yù)測gau，ag3.1gau/ag配比預(yù)測據(jù)山東省地礦局資料分析,歸來莊金礦礦區(qū)Au,Ag的相關(guān)性較高,Au,Ag共消長,相互協(xié)調(diào)。在Au特低品位(<1×10-6)時,g(Au/Ag)之值通常小于1;Au品位增高,Ag也相應(yīng)增高,但Au的增幅較大,g(Au/Ag)常大于1,且Au品位越高,g(Au/Ag)越大。g(Au/Ag)比值的統(tǒng)計在礦床評價方面是一個重要的標(biāo)志,也可以提供金礦成因的重要信息。據(jù)統(tǒng)計,金礦體中g(shù)(Au/Ag)比值由淺部至深部略呈增高的趨勢,0m標(biāo)高以上,g(Au/Ag)比值接近1,0m標(biāo)高以下,g(Au/Ag)比值大于2。據(jù)山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局(林景仟等,1996)認(rèn)為,成礦溶液是從g(Au/Ag)低比值向高比值方向演化,成礦溶液在成礦過程中發(fā)生了分異,Ag于成礦較早階段先于Au沉淀,剩余溶液中Au的濃度提高了,晚階段生成的金礦物的成色也提高了,自然金可能是晚階段沉淀的。從Ag到Au的分布空間變化上看,礦體淺部的g(Au/Ag)比值高,向深部減小,深部Ag含量高于Au,Au有向淺部富集的趨勢。Au在較晚階段相對富集,Au,Ag有分異,Au富集于較低溫的熱液中。對預(yù)測區(qū)內(nèi)所有含有Au,Ag的點進(jìn)行取樣,共有樣點241個。根據(jù)這241個樣品作g(Au/Ag)比值統(tǒng)計分布直方圖(圖4)。直方圖顯示為單峰曲線,大部分樣品的g(Au/Ag)比值較低,g(Au/Ag)高比值的樣品突然減少,整個直方圖呈現(xiàn)出一個長尾巴。實驗偏度與理論偏度之比為9.27;實驗峰度與理論峰度之比為124.87。因而原始數(shù)據(jù)嚴(yán)重偏離正態(tài)分布,若應(yīng)用傳統(tǒng)的參數(shù)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)來研究該區(qū)的g(Au/Ag),則應(yīng)對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,以滿足方法的要求。3.2金異常研究方法由于非參數(shù)地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)無須要求母體服從某種分布類型,也不需滿足平穩(wěn)或準(zhǔn)平穩(wěn)假設(shè),因而可操作性強(qiáng)。鑒于指示克立格法對研究母體取樣有限且分布不均、特異值的存在使得變異函數(shù)不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)的分布假設(shè)無法檢驗等一系列問題研究的特殊作用,為了利用歸來莊金礦中與金成礦息息相關(guān)的g(Au/Ag)信息來研究金異常,同時也為了檢驗前面平穩(wěn)或準(zhǔn)平穩(wěn)假設(shè)的可靠性,在時空域中的指示克立格理論指導(dǎo)下,利用指示克立格法對歸來莊金礦g(Au/Ag)分布進(jìn)行估計。3.2.1臨界值特征值臨界值的選擇對指示克立格法來說相當(dāng)重要,它將影響到序次相關(guān)問題的出現(xiàn)與否及結(jié)構(gòu)分析的正確性,最終影響指示克立格法的估計精度。g(Au/Ag)變化范圍在(0.036,10.925)內(nèi),均值1.14,數(shù)據(jù)主要集中在(0,2.2)以內(nèi),這類數(shù)據(jù)占了94.61%。經(jīng)特異值處理后,數(shù)據(jù)主要落在(0.036,2.22)內(nèi),均值0.99。在選擇臨界值時,考慮到數(shù)據(jù)分布的特點,選擇了13個臨界值,且臨界值主要分布在數(shù)據(jù)集中區(qū)。它們依次為:0.10,0.44,0.64,0.84,1.03,1.24,1.44,1.64,1.84,2.04,2.24,3.00,4.00。各待估點信息樣的指示轉(zhuǎn)換值的獲得就是以這13個臨界值作為閥值,對不同的滑動鄰域內(nèi)的信息樣進(jìn)行指示轉(zhuǎn)換。3.2.2莊金礦床gau/ag結(jié)構(gòu)模型選擇好臨界值后,準(zhǔn)確地對區(qū)域化變量g(Au/Ag)進(jìn)行時空結(jié)構(gòu)分析是指示克立格法估計結(jié)果可靠性的關(guān)鍵。計算g(Au/Ag)指示轉(zhuǎn)換值在不同方向的變異函數(shù),繪制多方向g(Au/Ag)經(jīng)指示轉(zhuǎn)換后的變異函數(shù)實驗曲線,經(jīng)結(jié)構(gòu)分析,建立歸來莊金礦床g(Au/Ag)的時空變異結(jié)構(gòu)模型為:γ(h)=C0+C(1.55h/a-0.55h3/a3)0<h≤a=0.13+0.056(h/2?166.7-h3/6?5003)?0<h≤6?500?m。其中,γ(h)是區(qū)域化變量的變異函數(shù)值;h是點間距離;a是區(qū)域化變量的變程(a=6500m);C0=0.13;C=0.056。3.2.3gau/ag克立格估計g(Au/Ag)經(jīng)指示轉(zhuǎn)換后得到的時空變異結(jié)構(gòu)模型準(zhǔn)確性需要進(jìn)行交叉驗證。以g(Au/Ag)的時空結(jié)構(gòu)模型參數(shù)為基礎(chǔ),對該區(qū)已有的241個樣點進(jìn)行指示克立格法檢驗,經(jīng)檢驗用該時空變異結(jié)構(gòu)模型來對歸來莊金礦床g(Au/Ag)進(jìn)行指示克立格法估計,其估計結(jié)果是可信的。指示克立格法通過計算待估點的指示值來對估計量進(jìn)行估計:Ζ*(x)=L∑l=1Ιl(x)Ζl,其中Il(x)是取第l個臨界值時待估點的指示值,Zl是第l個臨界值。而Il(x)的估計值I*l(x,Zl)=n∑α=1λα(Ζl)i(xα;Zl),其中i(xα,Zl)表示xα樣品點在臨界值為Zl時的指示值,關(guān)鍵是獲得系數(shù)λα,求解系數(shù)λα的指示克立格方程組為:{n∑β=1λβ(Ζl)ˉCi(xα,xβ,Ζl)-μ=ˉCi(xα,V,Ζl),n∑α=1λα=1,α=1,2,??n。下面是據(jù)g(Au/Ag)時空變異參數(shù)和克立格估計方案對歸來莊金礦床g(Au/Ag)進(jìn)行指示克立格法估計而得的g(Au/Ag)分布等值線圖(圖5)。結(jié)合圖3和圖5可以看出:g(Au/Ag)大于1.5的區(qū)域基本上就是Au的異常區(qū),歸來莊金礦床就在此區(qū)內(nèi);g(Au/Ag)高值區(qū)與Au高值區(qū)一致,g(Au/Ag)對歸來莊型金礦具有指示意義。圖5表明歸來莊金礦床的西北部和南部地區(qū)有高g(Au/Ag)區(qū),說明該礦床的西北部和南部地區(qū)有找礦前景,這與圖3反映的Au異常分布一致,因而今后在歸來莊金礦區(qū)周邊開展找礦工作時,應(yīng)重點考慮其西北部和南部與次火山雜巖體接觸部位。4gau/ag異常與其它地質(zhì)異常的相互關(guān)系在歸來莊金礦床綜合化探信息金異常的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)研究中,針對不同的研究對象和研究目的,采用了不同的地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法:利用協(xié)同克立格法來綜合化探信息對金成礦的影響,分析化探信息間的協(xié)同區(qū)域化行為,研究綜合化探信息對產(chǎn)生Au異常的作用;利用指示克立格法對g(Au/Ag)異常進(jìn)行研究,探討g(Au/Ag)變化與Au品位及Au異常的相互關(guān)系。通過研究發(fā)現(xiàn),二種方法所得出的Au及其他區(qū)域化變量的時空結(jié)構(gòu)參數(shù)都能得到較好的地質(zhì)解釋,與地質(zhì)情況基