R型聚類分析和因子分析在青海阿拉克湖

韓榮文　高洪生　馬英　徐方

摘要：水系沉積物測量數據較大，測試元素種類繁多。通過開展阿拉克湖——冬給措納湖地區區域化探掃面，總結測區元素濃集特征，通過元素聚類分析和因子分析，確定測區內元素相關性和元素組合特征，為地球化學找礦模型建立提供依據。

關鍵詞：阿拉克湖——冬給措納湖地區；水系沉積物地球化學；聚類分析；因子分析

引言

測區位于青海省中部，昆侖山山脈東段，行政區劃隸屬玉樹藏族自治州曲麻萊縣和海西蒙古族藏族自治州都蘭縣管轄，地理坐標東經96°00′～99°00′，北緯35°20′～36°00′，工作面積20016km2。在地質找礦工作中以水系沉積物測量方法在區域化探掃面占有重要位置，是找礦的重要手段之一[1]。前人對該地區的基礎地質及物化探做了比較系統的工作，但地球化學測量工作中分析項目較少，對研究區的成礦預測相對薄弱。因此就該地區1∶25萬水系沉積物地球化學數據，通過R型聚類分析和因子分析方法，總結該地區的地球化學元素組合的相關性及元素組合特征，為工作區建立地球化學找礦模型提供依據。

1. 區域地質概況

1.1 構造單元劃分

1.2 地層

區內地層分布受構造控制特征明顯，具有明顯的分區性。地層分布跨越兩個地層大區，以測區北部的秦祁昆造山系地層為主，出露面積大；南部出露少量西藏——三江造山系地層。北部秦祁昆造山系由北向南主要分布東昆侖弧盆系地層區的北昆侖巖漿弧地層小區、東昆侖南坡俯沖增生雜巖帶、木孜塔格——布青山蛇綠混雜巖帶、瑪多——瑪沁增生楔、賽什塘——興海蛇綠混雜巖帶地層小區；南部為巴顏喀拉地塊地層區的可可西里——松潘前陸地層小區[2]。

古元古代地層主要有金水口群（Pt1J）、寧多群（Pt1-2N）、萬保溝群（Pt2-3W）。金水口群（Pt1J）地層主要分布于測區北部的布爾汗布達山一帶，分布較廣，空間上受斷層所割，呈斷塊體產于斷裂帶中。

區內早古生代地層僅出露中—上奧陶統納赤臺群（O2-3N）地層，大致零星分布在艾肯德勒斯特北—狠哪克—龍什更公瑪，總體方向為北西向。

區內晚古生代地層大致出露于測區中部，呈北西向橫貫整個測區，大致沿扎木特和拉—布青山—瓦勒洼一線分布。

中生代地層于區內分布范圍廣，主要分布在測區南部，北部分布零星。與地層的接觸關系多以不整合或斷層形式接觸。

古近紀（E）—新近紀（N）—第四紀（Q）地層分布于區內中南部廣大地區的山間盆地、溝谷、谷坡地帶。出露巖組較多，有沱沱河組（Et）、雅西措組（E3N1y）、干柴溝組（E3N1g）、五道梁組（N1w）、曲果組（N2q）、獅子山組（N2s）、羌塘組（QP1qt）等。

1.3 巖漿巖

測區處于兩大板塊碰撞——俯沖——拆沉——會聚地帶，威爾遜構造旋回發育完整，因此縫合帶附近的大陸活動邊緣地帶巖漿侵入活動極為活躍，巖漿巖體區內出露主要分布在測區的北部地帶。區內巖漿主要以侵入為主，噴發少見。空間上受構造控制明顯，多產于斷裂帶或其兩側，侵入體產狀多呈小巖株或脈狀，為活動大陸邊緣弧、碰撞、后碰撞、后造山地質環境。巖石類型主要有中—酸性巖及堿性巖，超基性巖、基性巖由于構造侵位不夠，區內未見出露。它們分屬加里東期、印支期、燕山期和喜山期。

2. 水系沉積物異常特征

2.1 樣品采集和數據處理

測區以昆侖山脊為界南部處于高寒湖泊丘陵區，北部地區為高寒山區景觀，區內基巖大面積出露，水系發育。本次區域化探工作采用平均采用密度1.8個點/4km2，-10目～+60目截取粒級，能真實客觀地反映本區元素地球化學分布特征[3-6]。

測試項目：Ag、Au、As、B、Ba、Be、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、F、Hg、La、Li、Mn、Mo、Nb、Ni、P、Pb、Rb、Sb、Sn、Sr、Th、Ti、U、V、W、Y、Zn、Zr、SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO，共40項。本次研究根據需要選擇了Ag、Au、As、Co、Cu、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sn、W、Zn進行分析研究。將全區40種元素或氧化物的平均值作為豐度，與全省和東昆侖地區豐度作比較分析測區元素的富集特征。與東昆侖地區相比As、Sb、W、Sn、Mo、Bi、Pb、Zn、La、Ti、B、Zr元素豐度略低；而Ag、Ba、Cd、Sr、Th、CaO、MgO、K2O、Na2O豐度明顯偏高；與全省相比As、B、Sb、Ti、W、Zr豐度比全省略低；而Ag、Ba、Cd、Sr、CaO豐度明顯偏高，其余元素豐度與全省相當；As、Sb、W、Sn、Mo、Bi、Pb、Zn、La、Ti、B等元素在測區均呈現低背景局部強烈富集的特征（表2-1）。

2.2 元素聚類分析

對本區元素采用R型聚類分析法對全區水系沉積物測量中元素進行研究（圖1）。從譜系圖上可以明顯的將40種元素分為八個大的族群，在相關系數大于0.268的基礎上將元素組合近一步劃分提取更科學合理的地質意義。第Ⅰ簇為單元素Ag，表征的地質意義可解釋為反映昆南斷裂以北火山沉積疊加后期熱液改造，某種程度上反映了該地區火山巖地層中硫化物礦床的成礦地質作用。第Ⅱ簇元素以黑色金屬元素為主。Cr、Ni、Co、Cu、V、Ti、Fe2O3、Mn、MgO、P是一組典型的反應基性火山巖或基性——超基性侵入巖的元素組合，B、Li在特定條件下與鐵鎂硅酸鹽關系緊密，As、Sb為中低溫熱液元素。

第Ⅱ簇元素為與基性火山巖、基性——超基性巖有關及中低溫熱液元素組合。第Ⅲ簇元素組合為W、Mo，元素組合代表了該地區老變質基底地層經后期熱液疊加改造的地球化學特征。第Ⅳ簇元素為單元素Bi，Bi與W、Sn、Mo地球化學行為十分相似，第Ⅳ簇和第Ⅲ簇距離較近，因此可以認為Bi與W、Mo代表了相同的地質意義。第Ⅴ簇元素為造巖氧化物、高溫熱液元素及稀有稀土分散元素組合，是典型的中酸性巖漿巖組合。第Ⅵ簇單元素Au，代表了測區主要的金成礦作用。第Ⅶ簇元素為Hg，在昆中斷裂、昆南斷裂及布青山南緣斷裂帶Hg呈現明顯富集特征。第Ⅷ簇元素為Sr、CaO、Cd，代表測區淺海陸棚相、濱湖相碎屑巖沉積建造和中酸性巖漿活動（Sr）。

2.3 元素因子分析

因子分析實際上是一種降維分析，降維后使標本具有更明確的意義[7]。在40元素（化合物）相關矩陣的基礎上進行因子分析，截取各因子特征根較大、累計貢獻率達85%的前12個因子作為主要因子，對其作方差極大正交旋轉，得到旋轉后因子模型（表2-2）。

2.4 綜合解釋

（1）第Ⅰ簇和F5因子載荷均為單元素Ag，從聚類分析譜系圖上可看出第Ⅰ簇與第Ⅱ簇距離較近。因此F5因子表征的地質意義可解釋為反映昆南斷裂以北火山沉積疊加后期熱液改造，某種程度上反映了該地區火山巖地層中硫化物礦床的成礦地質作用。

（2）第Ⅱ簇元素與F1因子正載荷元素、F6因子負載荷元素、F12因子正載荷元素、F13因子正載荷元素一致，元素以黑色金屬元素為主。Cr、Ni、Co、Cu、V、Ti、Fe2O3、Mn、MgO、P是一組典型的反應基性火山巖或基性——超基性侵入巖的元素組合，B、Li在特定條件下與鐵鎂硅酸鹽關系緊密，As、Sb為中低溫熱液元素。因此第Ⅱ簇元素為與基性火山巖、基性——超基性巖有關及中低溫熱液元素組合。

（3）第Ⅲ簇元素組合為W、Mo，F11因子載荷元素為Mo，二者表征了相同的地質意義，二者均為偏酸性的元素，與中酸性侵入巖關系密切。反映出載荷元素在古元古金水口和中元古小廟組地層區呈現高強富集趨勢，Mo、W元素組合代表了該地區老變質基底地層經后期熱液疊加改造的地球化學特征。

（4）第Ⅳ簇元素和F9因子載荷元素均為單元素Bi，Bi與W、Sn、Mo地球化學行為十分相似，聚類分析譜系圖上可以看出第Ⅳ簇和第Ⅲ簇距離較近，因此可以認為Bi與W、Mo代表了相同的地質意義。

（5）第Ⅴ簇元素和F2因子負載荷元素、F3和F4因子正載荷元素為造巖氧化物、高溫熱液元素及稀有稀土分散元素組合，是典型的中酸性巖漿巖組合。

（6）第Ⅵ簇和F8因子載荷元素僅有單元素Au，代表了測區主要的金成礦作用。

（7）第Ⅶ簇和F10因子載荷元素為Hg，Hg是對構造活動反應最為靈敏的元素，因此在昆中斷裂、昆南斷裂及布青山南緣斷裂帶Hg呈現明顯富集的特征。

（8）第Ⅷ簇元素為Sr、CaO、Cd，分別為F7因子正載荷元素和F4因子負載荷元素，Sr除具有F7因子相同的地質意義外，一定程度上代表了昆中巖漿弧帶的中酸性巖漿活動。因此Sr、CaO、Cd三種元素（氧化物）代表測區淺海陸棚相、濱湖相碎屑巖沉積建造和中酸性巖漿活動（Sr）。

3. 結論

（1）依據R型聚類分析，工作區40種元素或化合物可分為8族組合類型。

（2）依據因子分析，工作區40種元素或化合物可總結出13個主因子。

（3）因子分析和聚類分析結果對應較好，有效確定了測區內元素共生組合類型，為組合異常圈定提供依據，且按照該元素組合類型圈定的組合異常，異常套合程度高，異常明顯。

（4）因子分析和聚類分析是劃分元素相關性的有效方法，兩者在地球化學測量中普遍共同應用，相互對比和驗證，提高了元素組合類型劃分的準確性。

（5）對于通過因子分析與聚類分析劃分出來與成礦作用相關的元素組合，可確定后期測區地球化學找礦模型類型。

參考文獻：

[1] 高延光等.青海北祁連中南溝水系沉積物地球化學特征[J].物探與 化探，2006，30（5）：382-386.

[2] 張雪亭、楊生德等.青海省1∶100萬大地構造圖說明書[D]. 2007年 10月，北京地質出版社

[3] 馬英等.青海阿拉克湖—冬給措納湖地區1∶25萬水系沉積物地球 化學說明書[D].青海省第五地質礦產勘查院. 2015年3月

[4] 張華等.青海省可可西里高寒荒漠化草原區區域化探掃面方法研 究，河北廊坊物化探索.2002年10月

[5] 青海不凍泉——卡巴紐爾多地區1∶25萬區域化探地球化學說明 書，青海省第五地質礦產勘查院.

[6] 姬丙艷.青海東昆侖開荒——錯尼地區23幅水系沉積物測量及地 面磁法測量，青海省地質調查院.

[7] 姚玉增等.R型因子分析在處理混雜原生暈樣品中的應用——以 河北豐寧銀礦為例[J].地質與勘探，2005，4（2）：51-55.