1:5萬岳西縣等四幅水系沉積物測量元素地球化學特征研究

湯金來 胡睿鑫 趙寬

（1.安徽省地質調查院（安徽省地質科學研究所），安徽合肥 230001；2.安慶師范大學資源與環(huán)境學院，安徽安慶 246133）

在多種地質-地球化學作用下，元素出現長期的運動、演變，從而產生地球化學分布的結果，在不同的地質-地球化學作用下，各元素具有不同的化學性質，其行為和特性也不盡相同，但卻都受到環(huán)境的制約，這使元素地化具有各自的特征，從而使該區(qū)域的地質信息可以被不同的元素地球化學特征客觀的反映出來[1-3]。

為研究岳西-源潭鋪地區(qū)的水系沉積物元素地球化學特征及其分布規(guī)律，本文利用研究區(qū)已完成的1:5 萬水系沉積物測量的16 種元素6068 件樣本分析數據測試結果，進行了元素含量的地球化學參數特征、元素及元素組合特征方面的研究。從而為該區(qū)基礎地質科學研究提供了豐富的地球化學信息，為礦產普查工作起到“導盲犬”的作用[4-7]。

1 元素地球化學參數特征

本文系統(tǒng)地統(tǒng)計了全區(qū)元素地球化學參數。根據元素含量的背景值及變異系數等參數特征，探討和闡述元素富集分散（或貧乏）及變化特征。

1.1 元素富集分散及變化特征

（1）水系沉積物中元素背景值

測區(qū)中共有6068件可供研究分析的水系沉積物分析樣本，通過算術迭代的方法將樣品分析值進行剔除，從而求得測區(qū)各元素背景值。樣本的元素地球化學參數見表1[8]。

表1 測區(qū)水系沉積物元素地球化學參數

表2 元素分異特征劃分標準

表3 相關系數（r）等級劃分

①區(qū)內1:5 萬水系沉積物中主要成礦元素的背景值為：Au 0.84×10-9、Ag 0.05×10-6、Cu 22.77×10-6、Pb 28.28×10-6、Zn 93.57×10-6、W 1.04×10-6、Bi 0.27×10-6、Mo 0.81×10-6、Nb 21.25×10-6。

②與1:20 萬大別山區(qū)水系沉積物背景值相比，Zn、Mo、Sb、Bi、Hg、Nb 和Th 表現為富集特征，其中Bi元素區(qū)域濃集系數（RCC1）為1.51，介于1.5～2.0 之間；Au、Cu、Pb、W、Co、Ti 和V 呈現基本相當的特征；貧乏（RCC1＜0.8）的元素為Ag和As。

1.2 水系沉積物中元素富集分散及分異特征

用測區(qū)內水系沉積物全體數據（N=6068）參加計算的平均值作除數，其標準離差作被除數，得出變異系數（CV），并直接使用比值。該系數可以表示測區(qū)水系沉積物不同含量變化的特性，進一步借由該變異系數作為綜合特征數分析水系沉積物的集中位置以及分散程度。該系數可以反映地化各種元素含量的高低，概括了元素分布異常的綜合信息。表1中列出了在測區(qū)內水系沉積物中地球化學元素的變異系數。表2在不同變異系數的范圍內，將其分為五個變異等級用來反應各類化學元素的分布情況，研究地質單元或測試區(qū)域中元素的分異特性。

六種元素的變異系數（CV）介于0.2～0.5 之間。從圖1中可以看出，測試區(qū)內水體沉積物樣本的十六種相關元素，僅包含三種元素呈現出從分異到強分異分布，Au 元素為強分異分布，Mo 和Bi 為分布型分異。其余元素為均勻至弱分異分布，弱分異型分布的元素有七種，分別為W、Th、As、Co、Hg、Cu、Sb，不均勻分布為Nb、V、Ag、Ti、Pb、Zn六種元素（見表2）。

圖1 全區(qū)水系沉積物中各元素變異系數（CV）排序圖

因此，該區(qū)水系沉積物中Au、Mo、Bi 等元素分布情況以及分配呈現出離散性高，分布極不均勻，強分異性，易遷移形成強異常，為成礦元素或伴生元素，具有重要的找礦價值[9]。

2 元素的組合特征

2.1 元素相關性特征

為研究區(qū)內元素間的相關性，本次運用GeoIPASV3.2 軟件對全區(qū)Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo 等16種元素進行了雙變量相關分析，即根據樣本數據計算相關系數（r）來進行相關分析。相關系數是衡量變量（或元素）之間相關程度的一個量值，相關系數等級劃分情況見表3。區(qū)內元素間相關系數列于表4中，可以看出區(qū)內Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo 等16 種元素間的相關性存在以下特征。

（1）區(qū)內水系沉積物中Co 與V 呈高度相關；Cu與Zn、Co、V、Ti，Pb與Th、Sb，Zn與Co、Ti、V，As與Sb，Nb與Th等均呈現出中度相關關系。

（2）區(qū)內水系沉積物中Au與Bi，Ag與Pb、W、Sb、Bi，Pb 與As、Nb；W 與Bi；Sb 與Hg；Ti 與Nb 等均呈低度相關。

（3）區(qū)內水系沉積物中Au、Mo、Hg等元素與其他元素間相關程度極弱，多呈現非線性相關，僅有Hg與Sb；Au與Bi等呈低度相關。

綜上所述，區(qū)內水系沉積物中元素間相關系數大于（或等于）0.5（r≥0.5），呈中度——高度相關的元素為Cu、Zn、Co、Ti、V、As、Sb、Nb、Th 等（表4），且Co 與V呈高度相關；Au只與Bi、Ag低度相關，反應Au地球化學特征的獨特性；Ag 與其他元素的相關程度雖未達到中度相關，但與Pb、W、As、Sb、Bi、Au多元素呈低度相關，亦反映出與區(qū)內多元素間存在著一定的線性相關關系。

表4 測區(qū)元素（變量）相關系數

2.2 元素組合特征

對于元素地球化學特征來說，元素組合特征是一個關鍵的組成部分，其中探究元素與元素之間相互組合的地質意義是目前地球化學體系中解決巖石礦物，地質構造以及成礦、尋找礦藏等問題的關鍵的基礎之一。目前探究地球化學體系中的元素之間相互組合的最優(yōu)手段為因子分析方法，這種方法既可以根據元素的內部關系對元素之間相互組合方式進行分類，又可以為元素之間相互組合的地質意義提出可供參考的相關信息[10]。

利用SPSS 對需要測試區(qū)域的16 種相關元素數據實行了KMO 測試，得出的KMO 檢測值是0.725，根據結果可以得出數據合理可以利用因子分析法[11]。依據因子分析法當中的主因子解，以特征值高于1為基本準則來進行因子的提取，其中，表5 所展示的是總共提取出來的主因子。把擁有差異較小的因子荷載的相關變量作用于同一個因子是進行因子分析的關鍵目的，將測試區(qū)域的水系之中的沉積物中包含的16 種相關元素概括為5 個因子，其中，每一類元素相互組合被一個因子所表示。利用每一個因子所得到的分數地化圖和測試區(qū)域內的地質條件以及礦產互映分析，給出了各個因子地化解釋（表6）。

表5 測區(qū)R型因子分析正交旋轉因子載荷矩陣

（1）公共因子F1 中具有主要載荷（aij≥0.5）的元素有Cu、Zn、Co、Ti、V，其方差貢獻率為23.04%。因子F1 代表的信息較為豐富，地質地球化學意義也十分重要。在戈氏（戈爾德斯密特，V.M.Goldschmidt）分類中，Cu、Zn 屬于親銅（硫）元素，Co、Ti、V 屬于親鐵元素，也有明顯的親銅性。Co、V 為該因子主要信息貢獻之一的元素，結合地質背景分析，高背景主要與中基性巖的分布有關。因此，認為因子F1 主要與含Co、V 百分比較高的中基性巖有較大的聯(lián)系，其中信息主要反映的部分為中基性巖，對于成礦所提供的作用不大。

（2）公共因子F2 中具有主要載荷（aij≥0.5）的元素為Pb、Nb、Th，單個因子引起的變異占總變異的比例為13.5%，是在區(qū)內居于第二位置的因子。Nb 是元素中具有稀有性，Th 是具有放射性的元素，Pb 是一種親硫的元素。元素之間結合主要反映的是與區(qū)內花崗巖關聯(lián)性很大的組合，反應鈮礦化和具有放射性質元素礦化信息。

（3）公共因子F3 中具有主要載荷（aij≥0.5）的元素為As、Sb、Hg，次要載荷（0.3≤aij＜0.5）的元素有Ag、Pb。其方差貢獻率為13.18%，同樣也作為區(qū)內起關鍵作用的因子。F3主要反應的是成礦指示元素組合，其中，As、Sb是低溫半金屬兩性元素，既可形成陽離子，又可與氧及硒、碲形成絡陰離子，然后與其他親銅元素形成硫化物礦物，因此它們被用作重礦化劑。As 與Sb 有相似地化行為和強遷移能力。它們是前暈元素的組合，是成礦指示元素。

（4）公共因子F4 中具有主要載荷（aij≥0.5）的元素為Au、Ag、Bi，無次要載荷（0.3≤aij＜0.5）的元素，公共因子對實測變量的貢獻為10.5%，這也是區(qū)內的一個重要因素。在戈氏分類中，Au 為鐵親和元素，Ag 為銅親和元素，Ag 和Bi 傾向于形成硫化物。這種元素組合主要反映了親鐵銅（硫）元素的組合。同時說明測區(qū)Au 的富集極可能是在溫度較高的環(huán)境下進行的。所以因子F4 主要反映金、鉍多金屬礦化信息。

（5）公共因子F5 中存在主要載荷（aij≥0.5）的元素為W、Mo，次要載荷（0.3≤aij＜0.5）的元素有Bi，公共因子對實測變量的貢獻為9.11%。戈氏分類中，W為親石元素，有強親氧性，它幾乎不形成硫化物，在改造型花崗巖中含量高，與鎢礦化關系密切；W、Bi屬親銅元素，Bi 也是兩性元素，既可形成陽離子，又可與O 及Se、Te 形成絡陰離子。W、Mo 為該因子主要信息貢獻元素，與因子F4 類似，F5 因子主要反映了該區(qū)中高溫元素和改造花崗巖的成礦信息及其相關的鎢鉬成礦信息。

此外，由表5、表6可以看出，區(qū)內所包含的16個元素所持有的因子載荷到達主要的載荷量值，而到達次要載荷量值的元素少，僅包含Ag、Pb 以及Bi，表明該區(qū)域元素組合良好。各個組合均可表示出的地質意義都較顯著，能夠將地質信息以及成礦情況及時反映。

根據調查區(qū)域的河流沉積物測量進行因子分析，本區(qū)的16 種元素劃分為四種元素組合：（1）Cu-Zn-Co-Ti-V：與中基性侵入巖相關元素組合。（2）Au-Ag-W-Mo-Bi：與中高溫熱液活動相關元素組合。（3）Pb-Nb-Th：稀有元素和放射元素組合，與中生代酸性侵入單元有關。（4）As-Sb-Hg：與低溫熱液活動相關的成礦指示元素組合。

3 結論

根據對區(qū)內16種相關的元素地化含量特點的統(tǒng)計及其分析可以得出Au、Mo、Bi 等相關的元素在研究區(qū)域河流沉積物中的分布呈現出非常不均勻的情況，并且具有較高的分散性，強分異性。易遷移形成強異常，是成礦元素或伴生元素，對于找礦來說起到一個關鍵的作用。

綜合對研究區(qū)元素間的雙變量相關分析、R型因子分析和研究區(qū)地質條件，得出四種元素間的組合類型：（1）Cu-Zn-Co-Ti-V：與中基性侵入巖相關元素組合。（2）Au-Ag-W-Mo-Bi：與中高溫熱液活動相關元素組合。（3）Pb-Nb-Th：稀有元素和放射元素組合，與中生代酸性侵入單元有關。（4）As-Sb-Hg：與低溫熱液活動相關的成礦指示元素組合。