元素成礦能量法在地球化學異常信息提取中的應用

陳　健，鐘　皓，張玉潔

（青海省有色地質礦產勘查局地質礦產勘查院，西寧 810007）

元素成礦能量法在地球化學異常信息提取中的應用

陳健，鐘皓，張玉潔

（青海省有色地質礦產勘查局地質礦產勘查院，西寧 810007）

以青海省祁連縣默勒一帶為研究區，采用該地區1∶1萬土壤地球化學測量的分析數據，嘗試引入成礦能量理論，進行成礦元素地球化學特征分析及地球化學綜合異常的提取。在直方圖篩分的基礎上，分級圈定出表征該地區地球化學綜合信息的成礦能量異常，并對異常的分布特征進行了充分的分析與分類，為進一步的異常優選和下一步找礦勘查提供了詳實的科學理論依據。成礦能量在對地球化學找礦信息的提取識別與增強具有直觀性和有效性。

成礦能量；DTM分析；遠景預測；祁連縣

勘查地球化學是一種直觀的有效的找礦方法，是（半）隱伏礦、難識別礦獲取找礦直接信息的重要手段之一，是傳統意義上宏觀的礦化蝕變找礦向微觀數學地質找礦方面的轉變[1]。而化探原始數據處理是地球化學找礦過程中的一項重要工作，確定異常下限不同的方法會直接影響到背景值分布區域和異常下限的劃分，從而會直接影響到化探異常所指示的找礦信息源。在地球化學數據處理過程中，關于研究異?？臻g分布規律的問題上，通常要求原始數據含量點位分布均勻或隨機分布。為了避免測試數據局部集中或過度分散而引起的畸變，選擇規則的測量網格甚為重要[2]。然而，在野外實際作業過程中，受到取樣條件、工作效率和生產成本等方面的制約，這種數據分布模式有時難以實現，且離散程度高的數據（含特高樣品或特異值）的出現也存在。為了達到異常圈定結果的有效指示性和穩定性，通常要根據預測對象和實際工作的需要，在完善一般數學分布模型的基礎上，引入新的理論和方法，圈定出具有良好指示作用的異常[3-4]。

元素成礦能量法找礦，是地質熱力學理論在勘查地球化學中的一個重要應用和發展。成礦能量作為區域性地球化學綜合信息的一個重要的表征因素，反映了所查明的全部元素含量綜合信息。不僅能快速地顯示元素地球化學的空間分布特征及分帶性，合理地圈定出找礦遠景靶區，而且也可實現元素的自動篩選，地球化學找礦指示信息的濃縮與增強更具有直觀性和廣泛適用性[5]。因此，成礦能量法可以用于本研究區元素地球化學特征分析及地球化學綜合異常的識別提取。鑒于此，以青?？h祁連縣1∶1萬土壤地球化學測量數據處理為例，利用青海省有色地質測試中心分析數據，采用成礦能量計算方法，分析研究成礦元素的地球化學特征，圈定成礦能量異常。

1 研究區概況

研究區處于北祁連早古生代縫合帶。出露地層以奧陶紀大梁組（灰色片巖夾板巖）為主，其次為寒武紀香毛山組（淺變質碎屑巖）、志留紀骯臟溝組、泥盆紀老君山組及新近紀白楊河組。區內構造以北西-南東向斷層為主，褶皺不發育。普查區斷裂構造發育，工區北西向次級斷裂發育，多為含礦構造。斷層附近局部具有強的褐鐵礦化，石英脈發育。研究區巖漿活動較頻繁，侵入巖、噴出巖較發育，僅分布有規模較小的超基性巖體、閃長玢巖體、蝕變閃長巖體，均屬加里東及海西期巖漿活動及產物。噴出巖主要有中寒武中奧陶世陰溝組火山巖。脈巖有閃長巖、碎裂蝕變閃長玢巖、石英脈等，多順層侵入。研究區的景觀地球化學特征位于祁連山草原-草甸區，屬北祁連地球化學區。區內Au、Ag、Cu、Zn、Mo、As、Sb等7種地球化學元素，均顯高豐度、高背景、高離差分布[6]。元素組合以中低溫元素組合為特征，異常的分布與特定巖性有關，是尋找Au、Ag、Cu、Pb、Zn礦產的有利地段。

2 成礦能量計算方法

“成礦能量”是由前蘇聯地質學家薩弗朗諾夫在1987年首次提出來的[7]。元素成礦能量是指金屬元素在成巖、成礦過程中所需消耗的能量。地球各種金屬元素，從原始分散狀態到局部富集形成具有一定品位規模的金屬礦床，這個過程的進行和完成需要消耗一定的能量，而該能量的大小則定量地反映了區域成礦作用的相對強弱[8]。同樣，亦可利用表示元素從最初的原始分散狀態到最終富集狀態時的富集程度的克拉克濃度來表示其成礦能量的變化。具體到一個礦床來說就是利用礦區內某幾種元素的含量與區域內該元素的背景值的比值來反映能量的變化[9]。這樣形成一定濃集克拉克值的單位體積礦石（暈）所耗費的成礦能（En）的計算公式為：

式中，En表示由n個元素形成單位體積礦石或地球化學暈時所消耗的能量，主要決定于巖石或原生地球化學暈中少數濃集克拉克值k較高的幾個主要元素上；n為成礦（暈）的元素數；Ki為組成礦石或原生地球化學暈的第i個元素的克拉克濃度值[9]（元素測試數據／元素區域背景值）。

表1　研究區主要成礦元素相關關系表（N=2021）

上述方法計算得到的成礦能量，反映出元素富集到現有程度能量富集或損耗的相對值，而不能反映出元素富集或分散所消耗能量的絕對值，同時也不能反映出哪一種（期）地質作用對能量分布發生了什么的影響，僅是最終形成現有狀態的能量的分布情況，但對于反映一個地區的地球化學綜合信息是有實際指導意義的。對一個區域進行成礦能量的研究，是以主攻礦種為前提條件進行的，具體計算過程如下[10-11]：

1）研究確定工區的主攻礦種，如本工區以銅、金、鉛鋅礦為主；

2）通過各元素間的相關性分析，篩選出與主攻礦種正相關關系的元素；

3）以研究區各元素平均值定為區域背景值，參照元素成礦能量計算公式，進行研究區成礦能量計算；

4）對成礦能量進行直方圖統計研究，并按一定區間范圍進行成礦能量異常圈定，作為研究區與主攻礦種相關的綜合成礦能量異常。

圖1　研究區的成礦能量直方圖

圖2　研究區主要成礦元素的成礦能量異常圖

3 成礦能量異常圈定

主成礦元素相關性分析，主要是對研究區8種主成礦元素Ag、Au、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi進行相關性分析，見表1所示。這些成礦元素與其相伴生元素相關性較好，故而采用此8種元素的克拉克濃度值求取全區的成礦能量，來顯示研究區的地球化學綜合異常信息。

將成礦能量大于0的數據按間隔2個單位進行直方圖篩分（圖1和表1），在成礦能量0-75區間內大于平均值時可出現四個波谷，分別對應成礦能量為5、19、30、46。這樣以5-19-40-46為分級區間，將成礦能量高于46的點位以46代替，進行成礦能量異常圈定（圖2）。

由圖2可以看出，元素成礦能量綜合異常主要以北西-南東向呈散射狀分布，在研究區內的西南部異常較高。以西南部最為明顯，異常濃集中心較明顯，規模較大。同時，參照成礦能量異常的分級標準，對圈定的成礦能量異常區進行分級，分級標準如下[12]。

Ⅰ級：異常富集中心最為明顯，或者異常中心較明顯、處于高背景值地區且異常規模大，異常圈閉性好。Ⅱ級：異常富集中心較明顯，異常圈閉性較好，但異常規模相對較小。Ⅲ級：異常富集中心有顯示，異常有一定規模，異常圈閉性，呈星點狀散布。

故而，四個成礦能量異常區分級情況為：E2、E3和E4為Ⅰ級異常，E1為Ⅱ級異常。

4 礦能量異常的綜合對比分析

將單元素含量異常添加在一起[13]，得到綜合異常分布圖（圖3）。異常的整體展布方向與研究區內的構造方向基本吻合。與成礦能量異常分布圖（圖2）對比分析研究發現，二者的異常分布基本一致，而且成礦能量法圈定的異常結果更加直觀，異常濃集中心更為明顯，佐證了成礦能量法的有效性。對元素含量綜合異常進行分析，將研究區分為5個綜合異常區，來評價異常的找礦意義。

1號綜合異常區位于研究區的西北角，與成礦能量異常區E1相吻合，異常組合元素包括Au、Ag、As、Sb、Bi。其中Sb和Ag的異常面積較大，其他元素Au、As、Bi異常面積相對較小，該區異常弱，不存在明顯的濃集趨勢，下一步的找礦意義不大。

2號綜合異常區位于研究區的中部，異常面積較大，與成礦能量異常區E3相吻合。該區的異常元素為Au、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi。其中，Pb異常點數相對較多，異常強度相對較高，異常規模相對較大，為該區的致礦元素，是找礦的有力靶區。

3號綜合異常區位于研究區的中東部，與成礦能量異常區E3相吻合。該區的異常元素包括Au、Ag、Cu、Pb、As、Sb、Bi。其中，Au、Cu、Pb異常面積相對較大，結合元素組合異常分析結果，可以認為，該區的致礦元素為Au、Sb、Pb、Ag、Cu、Zn，為中低溫成礦元素組合。異常有較明顯的濃集中心，元素異常多為外帶分布，其中As、Sb元素異常中、外帶分布。元素組合復雜，異常套合較好，襯度較高，規模大，具有開展下一步找礦工作的必要性。

4號綜合異常區位于研究區的南部，與成礦能量異常區E4相吻合。該處綜合異常由Au、Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi元素組成，其中Au元素異常4個，Cu元素異常6個，Pb元素異常5個，峰值高，異常有較明顯的濃集中心，元素異常多為外帶分布，其中Au、As、Sb、Bi元素異常具有中、外級濃度帶分布。元素組合復雜，異常套合較好，襯度較高，規模大，其中Cu、Pb、Zn屬于親硫元素，Cu、Pb、Zn容易在硫化物礦床中共生，是尋找多金屬礦床的有利元素組合。

5號綜合異常區位于研究區的南西部，與成礦能量異常區E2相吻合。結合元素組合異常分析結果，異常元素包括Ag、Cu、Pb、Zn、As、Sb、Bi，異常面積大，其中Au、Zn、Pb元素異常數多，峰值高，異常有較明顯的濃集中心，異常套合較好，襯度較高，規模大。該區異常較強，存在明顯的濃集趨勢，是尋找多金屬礦床的有利區域。

筆者采用成礦能量法進行地球化學異常的識別提取與評價，并結合綜合異常圖對比分析發現，二者間的異常分布形態、走向基本一致。而且成礦能量法圈定的異常信息更加直觀，異常濃集中心更為明顯，可見成礦能量法的有效性。綜上可知，成礦能量法對地球化學找礦信息的提取識別與增強具有直觀性。

圖3　研究區綜合異常圖

5 結論

采用成礦能量理論計算圈定異常，是一種異?？焖偃Χǚ椒ǖ膰L試。成礦能量反映了所查明元素含量的綜合信息，對于地球化學異常信息的提取識別與增強具有快速性、有效性和直觀性，直觀地反映一個地區的地球化學綜合異常信息有著重要的實際指導意義。

采用成礦能量理論對青海省祁連縣默勒一帶的土壤化探數據進行了綜合分析研究，取得的成果為下一步找礦工作的開展提供了詳實的科學理論依據。同時應注重結合區域地球化學背景值和各元素分析數據（高背景值區域），輔助研判圈出的成礦能量異常區對實際勘查工作是否具有指導作用。

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The Application of Element Ore-Forming Energy Method to the Extraction of Geochemical Anomaly Information

CHEN Jian ZHONG Hao ZHANG Yu-jie
(Institute of Geology and Mineral Exploration, Qinghai Bureau of Geology of Nonferrous Metals, Xining 810007)

The present paper tries to extract information of ore-forming element geochemical anomalies from 1:10 000 soil geochemical survey data in Muri, Qilian by use of element ore-forming energy method. The ore-forming energy anomalies characteristic of comprehensive geochemical information in this area are delineated and classified at all levels on the basis of histogram screening, providing scientific basis for optimizing geochemical anomalies and future prospecting.

ore-forming energy; extraction of information of geochemical anomaly; DTM analysis; prospective prediction; Qilian,Qinghai

P632+1

A

1006-0995（2016）02-0335-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2016.02.037

2015-12-25

青海省地質勘查基金項目“青海省祁連縣龍哇俄當銅鉛鋅礦普查”（編號200521101）資助.

陳健(1984-)，男，陜西省富平縣人，碩士，工程師，主要從事地質找礦與勘查地球化學工作