1∶25萬宣城幅安徽部分）水系沉積物測量元素組合特征與地球化學分區

湯金來　陳富榮　丁寧

摘要：為研究1∶25萬宣城幅（安徽部分）水系沉積物測量元素組合特征與地球化學分區，通過對研究區內水系沉積物中16種地球化學元素Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Sb、Th和U進行因子主成分分析，亦即R型因子分析。提出了該地區具有代表性的6種因子組合： 因子1組合為Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu；因子2組合為Hg、As、Sb、B；因子3組合為Pb、Sn；因子4組合為W、Bi；因子5組合為Au、Cu；因子6組合為Th、B。并分別繪制出了研究區內6種因子組合的因子得分異常分布圖，結合該區域地質特征，對6種因子所代表的元素組合及地球化學分區特征進行了探討。

關鍵詞：元素組合；地球化學分區；R型因子分析；1∶25萬宣城幅

中圖分類號：P591文獻標志碼：A

文章編號：1672-1098（2016）02-0044-08

Abstract： For studying the element combination characteristics and geochemical zoning of the stream sediment in Xuancheng sheet（1∶250 000）， Anhui part， the paper puts forward 6 kinds of representative factor combination in this area by the principal component factor analysis ， i. e.， the R-type factor analysis， to analyze the stream sediment for 16 kinds of geochemical elements of Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Sb、Th and U. There are 6 kinds of representative factor combinations were proposed. Combination of factor 1 is Mo、U、Ag、Zn、Sb and Cu. Combination of factor 2 is Hg、As、Sb and B. Combination of factor 3 is Pb and Sn. Combination of factor 4 is W and Bi. Combination of factor 5 is Au and Cu. Combination of factor 6 is Th and B. The paper has each mapped the scoring anomaly distributing of 6 kinds of factor combinations. Combining the regional geological features in this area， the paper has discussed the element composition and geochemical zoning represented by the 6 kinds of factors.

Key words：

element combination； geochemical zoning； R-type factor analysis； 1∶250 000 Xuancheng sheet

成礦過程具有多期性和多源性，那么成礦條件也應是多樣性的[1]。每一次地質事件都會引起地質體中物質組分的活化和輸運，建立新的物質組分分配關系，造成組分特定的賦存狀態，表現出特定的地質體對元素的群體性控制的特征，亦即元素共生組合[2-4]。地球化學分布是在各種地質—地球化學作用中元素遷移演化的產物，由于各元素的地球化學性質不同，在各種地質—地球化學作用過程中的活動能力和特點各異，嚴格受地球化學環境的控制，從而造成元素組合各有特征，而元素組合是各種地球化學作用的具體表征，特定區域不同的元素組合特征能客觀反映出該區域的地質信息[5-7]。

因子分析是指研究從變量群中提取共性因子的統計技術，最早由英國心理學家C.E.斯皮爾曼提出， 1957年美國地質學家卡倫賓首次在研究沉積學時，應用了因子分析法。近幾十年來，因子分析不斷完善和發展，地質研究中因子分析被廣泛應用[8-12]。因子分析可以對大量的地質資料進行分析，尋找影響它們的共同因素和特征因素。在研究區域地球化學元素組合特征和地球化學分區，利用因子分析，可直觀指示出地質上的元素共生組合和成因聯系。

安徽省地質調查院于2010年開展的“1∶25萬常州、金華、宣城幅區域化探”工作項目，總體目標為通過區域化探掃面，查明測區元素地球化學分布和濃集特征，為資源環境評價和基礎地質研究提供依據。本文通過采用R型因子分析，對安徽1∶25萬宣城幅（安徽部分）水系沉積物測量元素組合特征和地球化學分區研究，以闡明查區不同因子元素組合的特征和地質背景及成礦的作用關系。

1區域地質簡況

研究區隸屬于華南地層大區揚子地層區。以江南斷裂為界，北西側為下揚子地層分區蕪湖-石臺小區，寒武-奧陶紀時期總體為碳酸鹽臺地-斜坡沉積，志留紀時期為淺海碎屑巖沉積；南東側為江南地層分區，寒武-奧陶紀時期總體為泥質碳酸鹽-泥質巖的陸棚—盆地沉積。區內巖漿巖侵入活動主要發生在晉寧期和燕山期兩個階段。以燕山期最為強烈，晉寧期為少量小型變質變形片麻狀花崗閃長質侵入體，出露于績溪縣三陽坑一帶。燕山期侵入活動產物以中酸性花崗巖類為主，主要分布于績溪縣伏嶺和旌德縣及宣（城）郎（溪）廣（德）三縣交界的姚村、劉村一帶。調查區位于揚子板塊下揚子陸塊的東南部，江南元古代造山帶的北東端。自元古代以來，區內經歷了多期構造活動，地質構造復雜，主要有晉寧運動、加里東運動、印支運動和燕山運動。其中，燕山運動開創了大陸邊緣活動帶陸內造山新階段，以強烈的巖漿巖活動和大規模逆沖推覆、伸張滑脫、斷陷斷裂活動為特色，形成了查區現今復雜的構造景觀，總體構造樣式表現為北東-南西向平行條塊、條帶狀構造（見圖1-6）。

2數據處理

2.1變量的篩選

多源統計分析要想取得理想效果，必須對原始變量進行篩選[13]。對查區1 981個數據樣本的40種化學分析指標（Au、As、Sb、Bi、Hg、Ag、B、Sn、W、Mo、F、Be、Cd、La、Li、U、Th、Co、Ni、SiO2、Al2O3、TFe2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO、Ba、Cr、Cu、Mn、Nb、Rb、P、Pb、Sr、V、Ti、Y、Zn、Zr）進行變量選擇。研究區以斑巖型多金屬礦床（點）為主的熱液礦床（點）的成礦暈地球化學機制和元素的共生組合規律，結合區內現有成礦區帶劃分，選取如下16種元素進行因子分析：Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Th、Sb和U。

2.2數據檢驗

對變量數據進行抽樣適度測定值檢驗（Kaise-Meyer-Olkin.KMO），以確定其進行因子分析的適宜性。KMO值越大，越適宜進行因子分析，反之，越不適宜因子分析。判斷標準為：KMO﹥0.90，非常適宜；0.9﹥KMO﹥0.8，適宜；0.8﹥KMO﹥0.7，適宜性一般；0.7﹥KMO﹥0.6，適宜性較差；0.6﹥KMO，適宜性很差。

2.3原始數據標準化

原始數據標準化處理采用數據標準化方法即是Z得分法，通過SPSS軟件來運行，這種方法基于原始數據的算術平均值和標準差進行數據的標準化用公式（1）。經過處理的數據符合標準正態分布，即均值為0，標準差為1。使其具有統一的量綱水平，而變量在變換前后的相關性保持不變。這種數據處理適合于量綱和數量級不同的連續性原始數據。原始數據經過數據標準化處理后，各指標即處于同一數量級，適合進行綜合對比評價。

x′ij=xij-xjc（1）

式中：x′ij為標準化值；xij為原始觀測值；xj為第j變量的算術平均值；Sj為第j變量的標準差；i為觀測值序號；j為變量序號。

3因子分析

通過上述數據處理過程后，即可進行數據R型因子分析。根據全部樣本數據求解因子載荷矩陣，進而確定因子組數及其對應的元素組合，其基本步驟可在SPSS和GeoIPASV3.0軟件平臺得以實現。

（1）求解標準化數據的相關矩陣。采用Pearson相關系數矩陣來描述數據間相關性、變量的共同度、特征值和特征向量，以及方差貢獻率和累計方差貢獻率。變量的共同度是因子載荷矩陣中第i行中元素之平方和，變量的共同度越大，大部分變量的共同度大于0.5，特征值≥1，且累計方差貢獻率≥80%，說明因子分析效果較好。

（2）確定因子數并進行方差最大法正交旋轉。設1～p為p個因子，其中，前m個因子所包含的數據信息總量（累積方差貢獻率）80%時，取前m個因子來反映原始數據評價指標。由于所得的m個因子實際意義不明顯，將因子進行方差最大正交旋轉，從而獲得實際涵義較為明顯的因子。

（3）用原指標的線性組合來求各因子的得分，可采用回歸估計法計算因子得分，并以各個因子的方差貢獻率為權重，由各因子的線性組合得到綜合評價指標函數，即因子得分F（見公式（2））。

5元素組合類型的劃分

依據表3得到的結果，測區6個因子所代表的6種因子組合。下面結合研究區區域地質特征，對各個因子分布特征進行闡述分析。

因子1：元素組合為Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu。該因子是測區內最重要的因子，共解釋了原始數據信息的30.085%。從因子得分圖圖1上看，得分異常主要分布于寒武系地層，與區內黑色巖系有關，零星分布志留系地層中燕山期小巖體出露處，很可能代表了研究區內由熱液作用引起的多金屬元素組合。

因子2：元素組合為Hg、As、Sb、B中低溫元素組合。組合元素都是遷移性較強的元素。從因子得分異常圖圖2來看，主要與區內燕山期小巖瘤（巖枝）出露有關。

因子3：元素組合為Pb、Sn。區內中-高溫成礦元素組合，因子得分異常主要位于寒武紀地層與奧陶紀地層接觸帶，該因子元素由高背景寒武系地層中向地層外圍發生遷移，從而在寒武系地層與奧陶系地層接觸帶及斷層富集（見圖3）。

因子4：元素組合為W、Bi。與花崗巖有關的熱液礦床高溫熱液階段的元素組合，因子得分異常主要分布于燕山晚期酸性巖伏嶺巖體和姚家塔巖體，零星分布于寒武系和志留系地層（見圖4）。

因子5：元素組合為Au、Cu金礦化組合。從因子得分異常圖看（見圖5），因子得分異常分布相對與其他因子得分異常分布較為零散，相對集中分布于石炭系、二疊系、泥盆系地層接觸帶及斷層上。

因子6：元素組合為Th和B。該因子組合與巖體成礦作用關系密切，B作為礦化劑元素趨向于在燕山期富集成礦。該因子得分異常主要于志留紀地層中出露的小巖體周邊及寒武紀地層與奧陶紀地層接觸或帶斷層分布，其次與區內燕山早期酸性巖漿巖小巖體有關的元素組合（見圖6）。

6結論

（1）利用SPSS軟件對1∶25萬幅宣城幅（安徽部分）水系沉積物測量16種元素數據進行R型因子分析，得出6個因子元素組合，代表原始數據80.347%的信息，各個因子所反映的元素組合分別為：Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu為測區主要與黑色巖系有關的元素組合；Hg、As、Sb、B為與區內燕山早期酸性巖漿巖小巖體有關的元素組合；Pb、Sn為區內中-高溫成礦元素組合；W、Bi為高溫熱液階段的元素組合；Au、Cu為金礦化組合；Th、B為與巖漿巖有關的元素組合。

（2）從6個因子得分異常圖來看，測區內因子1、因子2、因子5和因子6得分異常與該區地層中志留系地層中出露的燕山期小巖體有關。

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（責任編輯：李麗范君）