地質體方法圈定化探異常——以張家口某地區為例

李 賓,李隨民,楊傳祥,劉紅微,謝新梅,陳志賢

(石家莊經濟學院資源學院,石家莊050031)

0 引言

傳統的化探異常下限值確定方法基于元素服從正態分布或對數正態分布,是建立在概率分布的基礎上。在實際的應用過程中,廣大學者發現傳統的地球化學數據處理方法在局部范圍的化探勘查或礦區化探中確定異常下限比較合理,但是該方法在大區域的勘查中存在很多弊端,這是因為相對于真實情況而言這些模式總是過于簡單化。

研究區內發育有 EW向的赤城—尚義深大斷裂,該斷裂致使區內南北兩側具有截然不同的地質特征。如忽視此地質條件差異,而采用統一值確定區內成礦元素的異常下限,則存在一定程度的缺陷;不能在最貼近研究區地質體元素客觀分布的前提下,有效地圈定化探異常下限。

由于不同地質體的成礦元素含量高低不一,且成礦元素空間分布形態受區域構造控制明顯。因此可通過適當歸并不同的地層與巖漿巖,合理劃分地質體單元,分別求出其背景值和異常下限,該方法適合在地質背景較復雜的地區進行區域地球化學異常的圈定和篩選。

本文以張家口某地區1∶20萬水系沉積物測量數據為例,結合區內地質背景和成礦條件,將全區分為變質結晶基底、沉積蓋層和侵入巖體3個地質體單元;根據各地質體單元內化探數據的統計分析結果,分別計算其成礦元素異常下限值,然后根據襯度值方法圈出區內成礦元素異常分布。

1 區域地質背景

研究區位于張家口中部,屬于華北地臺北緣,EW向的尚義—赤城深大斷裂橫貫該區(圖1)。區內主要包括2個Ⅱ級構造單元:北部為內蒙地軸,南部為燕山臺褶帶。

在研究區北部的內蒙地軸中,出露古元古界紅旗營子群變質巖系、中生界侏羅系火山-沉積巖系,燕山期巖漿巖發育。在南部的燕山臺褶帶內,出露有太古宇谷咀子組變質巖系和面積較廣的中-新元古界碳酸鹽巖建造,海西—燕山期中酸性巖漿巖侵入體亦很發育,如水泉溝花崗巖體等。

圖1 區域地質簡圖Fig.1 Regional geological map

區內構造除 EW向尚義—赤城大斷裂外,NW向和NE向斷裂發育,但規模較小。

區內成礦地質條件發育,已發現赤城縣青羊溝鉛鋅礦、火石溝銀礦多金屬礦和宣化縣大白陽鄉鉛鋅礦點。

2 異常下限確定

2.1 傳統異常下限確定

傳統地球化學異常下限的確定方法是統計勘查地球化學數據,判斷數據的分布形式(常用的方法主要有:正態概率格紙檢驗法;偏度、峰度檢驗法;K檢驗法以及x2檢驗法等),對于符合正態分布的數據,其背景值和異常值下限按下式算出:

式中,C0為背景值;CA為異常下限;S為樣本方差。

若數據服從對數正態分布,將上式中x換成lgx計算即可,最后再將lgC0和lgCA換算成真數。經檢驗,如果化探數據不服從正態或對數正態分布時,首先將數據轉換為對數值,然后采用(±2～3S)進行特高及特低含量剔除,重新計算,直到沒有特高和特低含量為止。

剔除特異值后,本次按平均值加2倍標準差計算了上述元素的異常下限值(表1),并據此分別圈出了上述元素的異常分布(圖2—圖6)。

2.2 地質體法異常下限確定

依據區內的地質條件和成礦背景,將本區地層與巖體分為3個地質體單元,分別為:①變質結晶基底:包括古元古界紅旗營子群和太古宇谷咀子組;②沉積蓋層:包括中新元古界碳酸鹽巖、砂巖和中生界侏羅系火山-沉積巖;③侵入體:包括太古宙—元古宙、燕山期、海西期的侵入巖。

在ARCGIS平臺中,通過位置選擇功能提取上述地質體內的化探數據。最終分別確定不同地質體的異常下限(表1)。

考慮到不同地質體的異常下限不同,以襯值形式拼合全區異常分布。襯值公式如下:

式中,X代表Au,Ag,Pb,Zn,Cu中的任一種元素;X元素質量分數代表X元素位于化探采樣點處的元素質量分數;X異常下限代表X元素異常的下限值。

表1 元素異常下限值Table 1 Lower limit value of element anomaly

圖2 不同方法圈定Ag元素異常分布對比圖Fig.2 Comparison of Ag anomaly distribution lineated by different methods

圖3 不同方法圈定Au元素異常分布對比圖Fig.3 Comparison of Au anomaly distribution lineated by different methods

圖4 不同方法圈定Zn元素異常分布對比圖Fig.4 Comparison of Zn amomaly distribution lineated by different methods

圖5 不同方法圈定Pb元素異常分布對比圖Fig.5 Comparisn of Pb anomaly distribution lineated by different methods

圖6 不同方法圈定Cu元素異常分布對比圖Fig.6 Comparison of Cu anomaly distribution lineated by different methods

3 結果評述

從5種元素的異常分布對比圖(圖2—圖6)可見,Ag,Au,Zn,Pb 4種成礦元素采用2種方法圈定出的異常分布相差不大,且圈定出的異常與已知礦點總體吻合情況良好,其中Au和Ag吻合情況很好,而Pb和Zn的吻合情況相對較差。其原因為上述4種元素在不同地質體內元素含量相差不大。

區內成礦元素Cu按地質體方法圈定的異常明顯優于傳統方法圈出的異常分布,該方法圈出的異常不僅中心突出,且與已知礦點吻合情況相對較好(圖6)。這是由于Cu元素在不同的巖石中質量分數差異較大所致。如謝學錦院士對我國東部元素變化規律研究后得出,Cu元素在酸性火成巖中質量分數最低,僅為8×10-6,隨著火成巖中 SiO2含量減少,Cu元素的質量分數呈明顯增高趨勢,閃長巖中Cu元素的平均值為30×10-6,輝長巖中的平均值為58×10-6;沉積巖中碳酸鹽巖的質量分數最低,僅為4×10-6,泥質巖中Cu元素質量分數最高,為29×10-6。即不同巖性中元素背景值的質量分數變化較大。Cr,Co,Ni,V,Ti等其他元素也有類似的分布規律,這就造成上述元素形成的礦床可能并不分布在地球化學異常范圍內或其邊緣,異常區可能僅是高背景巖石的反映,這就使得礦產預測的可靠性降低,為此需探索和改進此類元素新的異常圈定方法。而地質體確定異常下限方法,按不同的地質體單元確定不同的異常下限值,較好地克服了傳統方法的局限。

通過上述2種方法圈出的5種元素異常分布對比,發現在地質背景復雜的地區,Cu元素在各地質體中的平均值存在差異,適合采用地質體方法確定異常下限;而 Pb,Zn,Au,Ag 4種元素在各地質體中的元素質量分數平均值相差不大,采用地質體法確定異常與傳統方法所得結論差異較小。

4 結論

(1)傳統化探數據處理方法:將區域地球化學背景面當作平面來處理,適合小范圍的異常圈定,如研究區圍較大,地質背景復雜,該方法難以提供某些成礦元素礦化的異常信息。

(2)以地質體確定背景與異常的方法:通過適當歸并不同的地層與巖漿巖,合理劃分地質體單元,分別求出其背景值和異常下限,適合地質背景特別復雜的地區進行區域地球化學異常的篩選。對Cu,Cr,Co,Ni,V,Ti等在不同巖性中含量變化較大的元素更適宜采用地質體法確定元素異常區域。

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