多元統(tǒng)計分析在塔里木瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦床多元素相關(guān)性及成礦預(yù)測研究中的應(yīng)用

趙亞莉， 劉浩瀅,， 厲子龍， 鄒思遠， 孫浩偉， 勵音騏， 楊樹鋒， 陳漢林， 成 軍

(1. 渤海大學 數(shù)理學院， 遼寧 錦州121000； 2. 浙江大學 地球科學學院， 浙江 杭州310027； 3. 河北地質(zhì)大學 資源學院， 河北 石家莊 050031； 4. 新疆八一鋼鐵集團有限責任公司，新疆 烏魯木齊830022)

表1 巴楚瓦吉里塔格輝長巖中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

表2 巴楚瓦吉里塔格輝石巖中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

表3 巴楚瓦吉里塔格橄輝巖中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

表4 巴楚瓦吉里塔格橄欖石中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

表5 單斜輝石中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

表6 磁鐵礦中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

表7 鈦鐵礦中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

表8 鈦磁鐵礦中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

表9 鉆孔中Fe-Ti-V數(shù)據(jù)相關(guān)統(tǒng)計值

表10 Fe-Ti-V氧化物Pearson相關(guān)系數(shù)

表11 lnFe2O3T、lnTiO2和lnV2O5回歸分析結(jié)果

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多元統(tǒng)計分析在塔里木瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦床多元素相關(guān)性及成礦預(yù)測研究中的應(yīng)用

趙亞莉1， 劉浩瀅1,2， 厲子龍2*， 鄒思遠2,3， 孫浩偉2， 勵音騏2， 楊樹鋒2， 陳漢林2， 成 軍4

(1. 渤海大學 數(shù)理學院， 遼寧 錦州121000； 2. 浙江大學 地球科學學院， 浙江 杭州310027； 3. 河北地質(zhì)大學 資源學院， 河北 石家莊 050031； 4. 新疆八一鋼鐵集團有限責任公司，新疆 烏魯木齊830022)

塔里木巴楚縣瓦吉里塔格地區(qū)出露有與塔里木早二疊世大火成巖省的形成密切相關(guān)的大型釩鈦磁鐵礦床. 基于多元統(tǒng)計分析對該礦區(qū)露頭和大量鉆孔巖心樣品中Fe-Ti-V元素和部分主量元素數(shù)據(jù)開展了元素地球化學相關(guān)性研究. 采用SPSS軟件對大量數(shù)據(jù)進行相關(guān)分析和回歸分析，計算各元素間的相關(guān)系數(shù)，F(xiàn)e、Ti、V 3種元素的相關(guān)性分析結(jié)果表明: 礦床中Fe、Ti和V之間均呈正相關(guān), 成礦元素與造巖元素之間存在負相關(guān)關(guān)系；建立伴生釩元素與鐵和鈦元素之間關(guān)系的回歸方程V=-4.984+0.360 Fe+0.984 Ti，由Fe和Ti元素質(zhì)量分數(shù)可以估算伴生組分V的質(zhì)量分數(shù).利用Matlab軟件的可視化功能，繪制了Fe-Ti-V元素質(zhì)量分數(shù)的三維立體圖，建立空間模型，發(fā)現(xiàn)Fe2O3T、TiO2和V2O5品位較高的位置相對一致，均主要分布于研究區(qū)北部中間一帶，富集在輝石巖中. 該空間模型的建立有助于識別礦體和非礦體的分布范圍和富集趨勢，并進行成礦預(yù)測. 此項研究對釩元素含量的精確估算和礦藏勘探有一定的指導意義.

相關(guān)分析；回歸分析；成礦預(yù)測；釩鈦磁鐵礦；塔里木大火成巖?。籗PSS；Matlab

0 引 言

大火成巖省是指在一段相對短暫的地質(zhì)時期內(nèi)，由于持續(xù)或脈動式的巖漿作用在板內(nèi)或者與之具有相似地球化學親和性的構(gòu)造環(huán)境中所形成的大規(guī)模巖漿巖建造，巖性主要為鐵鎂質(zhì)噴出巖或侵入巖[1].在大火成巖省的形成過程中，往往伴隨著地球深部物質(zhì)和能量的強烈作用和交換，成礦物質(zhì)的聚集導致元素的富集和礦床的形成，因此大火成巖省的形成往往與一個大的成礦系統(tǒng)相對應(yīng).其形成的礦床類型主要有：Ti-Fe氧化物型礦床、Cu-Ni硫化物型礦床和熱液型礦床[2-3].大火成巖省的巖漿活動與釩鈦磁鐵礦床有密切的成因關(guān)系，如峨眉山大火成巖省與攀枝花和紅格釩鈦磁鐵礦床的成因有聯(lián)系[4].

目前，在塔里木大火成巖省中唯一正在開采的大型釩鈦磁鐵礦床位于新疆巴楚縣瓦吉里塔格地區(qū)[5]，已有大量學者和地質(zhì)工作者對該區(qū)域進行了地質(zhì)調(diào)查和專題研究.發(fā)現(xiàn)瓦吉里塔格是一個集鐵、釩、鈦、稀土、磷、金剛石為一體的礦床，產(chǎn)出有大型釩鈦磁鐵礦床、碳酸巖型稀土礦、碳酸巖型磷灰石礦及含金剛石的金伯利巖[6-7].與基性-超基性雜巖體密切相關(guān)的航磁異常以及巖體中輝石巖、橄輝巖及鐵礦石的比重較大，瓦吉里塔格地區(qū)的這些地球物理特征都為該地區(qū)的礦藏勘查工作提供了重要的基礎(chǔ)資料.此外，通過對瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦床中基性-超基性巖石地球化學的研究，證明其原始巖漿為演化的富Fe-Ti的玄武質(zhì)巖漿，來自于富集的地幔柱源區(qū)[8].

但是，對瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦床多種元素之間的相關(guān)性和內(nèi)在聯(lián)系及鐵-鈦-釩在空間上的富集規(guī)律和分布特征尚不清楚，也未見針對該礦區(qū)的多元統(tǒng)計分析的相關(guān)工作，阻礙了深入探討成礦機理和礦藏勘探研究.

多元統(tǒng)計分析是研究變量之間相互依賴關(guān)系的統(tǒng)計規(guī)律性的方法，主要包括相關(guān)分析、回歸分析、因子分析、聚類分析和趨勢面分析等.其中，相關(guān)分析是通過建立合理的指標來衡量變量之間關(guān)系密切程度的統(tǒng)計方法[9].而回歸分析是處理變量間關(guān)系并且進行系統(tǒng)推斷的一種統(tǒng)計方法和技術(shù)，通過分析大量樣本數(shù)據(jù)，確定變量間的數(shù)學關(guān)系、建立回歸方程，對所確定的數(shù)學關(guān)系式的可信程度進行檢驗，估計回歸效果，討論每個自變量對回歸的貢獻大小，選擇最優(yōu)回歸方程，并對因變量進行預(yù)測[10].

相關(guān)分析和回歸分析可以很大程度地從數(shù)據(jù)中還原地質(zhì)信息，在開展元素的地球化學研究時，通過判斷金屬元素復雜數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系來研究礦區(qū)的地質(zhì)特征[11].前人通過相關(guān)分析挖掘變量中的有用信息，利用相關(guān)系數(shù)實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的預(yù)測[12]，應(yīng)用多元回歸分析和逐步回歸分析，通過建立回歸方程，驗證并解釋礦床成因、巖漿來源、礦產(chǎn)分布規(guī)律和金屬質(zhì)量分數(shù)預(yù)測等[13-15]，同時在生物成礦研究上也有所應(yīng)用[16].

因此，本文通過對塔里木巴楚縣瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦床含礦巖體的主量元素以及鐵、鈦、釩3種元素氧化物之間進行相關(guān)分析和回歸分析，建立回歸方程，從而精細刻畫元素之間的相關(guān)性與巖漿作用過程的聯(lián)系，預(yù)測伴生組分鈦的質(zhì)量分數(shù)，并采用Matlab建立三維立體模型以預(yù)測礦體分布規(guī)律.

1 區(qū)域地質(zhì)背景與礦區(qū)地質(zhì)概況

塔里木早二疊世大火成巖省是塔里木地質(zhì)演化歷史中巖漿活動最為強烈、影響范圍最廣的一次地質(zhì)熱事件，大規(guī)模溢流玄武巖的覆蓋面積超過25×104km2[17]，主要分布于塔里木盆地的中西部地區(qū)(見圖1)，其周緣被天山造山帶、昆侖造山帶和阿爾金造山帶圍繞[18-19].大量的年代學和地球化學研究表明，塔里木大火成巖省的巖漿演化主要劃分為早期噴發(fā)的大陸溢流玄武巖(290～285 Ma)和晚期侵位的基性-超基性巖及堿性正長巖類侵入巖體和巖脈(284～274 Ma)2個階段.且各種巖石類型發(fā)育的時間序列如下：庫普庫茲曼組玄武巖→開派茲雷克玄武巖→隱爆角礫巖巖筒→瓦吉里塔格地區(qū)基性-超基性層狀雜巖體→輝綠巖脈、超基性巖脈→正長巖[20].

瓦吉里塔格地區(qū)位于新疆喀什地區(qū)巴楚縣境內(nèi)，處于塔里木盆地中央隆起帶的西北邊緣.區(qū)內(nèi)出露一套由基性-超基性層狀侵入巖體(其中主要包括橄輝巖、輝石巖和輝長巖)、基性巖墻群、金伯利質(zhì)隱爆角礫巖和堿性巖體組成的火成雜巖體(即瓦吉里塔格雜巖體)，并產(chǎn)出大型釩鈦磁鐵礦床[18,21-24].該雜巖體長約5 km，寬1.5～3 km，地表出露面積約12 km2(見圖2)，在地形上呈南北軸稍長、東西端收斂的鴨梨形狀[25].其中，基性-超基性層狀巖體內(nèi)部單元主要巖石類型自下而上為橄輝巖、輝石巖和輝長巖，各單元巖石呈層狀或似層狀產(chǎn)出[26].

本文研究的釩鈦磁鐵礦床位于瓦吉里塔格地區(qū)南部(見圖2)，據(jù)航磁資料，瓦吉里塔格雜巖體是引起該地區(qū)強負磁異常的主要磁性體，也是前人找礦的主要目標物[25].礦區(qū)內(nèi)主要礦化類型為釩鈦磁鐵礦化，多分布于基性-超基性巖體中，呈中等至弱浸染狀，當磁鐵礦富集到一定程度時，即形成釩鈦磁鐵礦體.根據(jù)相關(guān)地質(zhì)資料的介紹，截至目前已控制全鐵品位大于15%的鐵礦石量超過4億t，同時伴生TiO2金屬量2 000萬t，平均品位6.99%，伴生V2O5金屬量15 000 t，平均品位0.15%.其成因類型屬于巖漿晚期分異型，礦石類型為輝長巖-輝石巖-橄輝巖型，礦體主要賦存于輝石巖相帶，與我國四川著名的紅格釩鈦磁鐵礦床類似.

圖1 塔里木盆地大地構(gòu)造位置圖(a)及塔里木區(qū)域地質(zhì)簡圖(b)(據(jù)文獻[22]修改)Fig.1 Geotectonic distribution of Tarim Basin(a) and regional geological sketched map(modified after Ref.[22])

圖2 瓦吉里塔格礦區(qū)地質(zhì)簡圖(a)及鉆孔所在位置示意圖(b)(據(jù)文獻[19]修改)Fig.2 Geological sketched map of the Wajilitag area(a) and location diagram of drills (b) (modified after Ref.[19])

2 多元統(tǒng)計分析方法

相關(guān)分析、回歸分析均通過SPSS軟件(SPSS 19.0)實現(xiàn).SPSS軟件(Statistical Product and Service Solutions)是集數(shù)據(jù)錄入、資料編輯、數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計分析和圖形繪制等為一體的統(tǒng)計功能完善的軟件,可以進行相關(guān)分析、因子分析、聚類分析、回歸分析等復雜的多因素統(tǒng)計分析[27].

Matlab除了具有符號計算以及數(shù)值計算的功能外，還具有強大的數(shù)據(jù)可視化能力[28].利用Matlab(2014a)三維圖形顯示礦體特征，能更加直觀地反映礦體的變化趨勢、礦化深度、品位及形態(tài)，對找礦具有指導意義[29].

將采樣點的數(shù)據(jù)以矩陣的形式輸入，首先將零散數(shù)據(jù)規(guī)則化，即通過插值的方法，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)則的網(wǎng)格數(shù)據(jù)；然后調(diào)用surf繪圖函數(shù)繪圖[28].

3 樣品主量元素和鉆孔中鐵、鈦和釩元素的多元統(tǒng)計分析

先對塔里木巴楚縣瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦基性-超基性層狀侵入巖體中主要巖類(包括橄輝巖、輝石巖、輝長巖)中的9種氧化物[30]進行相關(guān)分析和回歸分析. 以SiO2、Al2O3、MnO、MgO、CaO、Na2O和K2O為變量，分別對Fe2O3T和TiO2進行逐步回歸分析；隨后對橄欖石、單斜輝石、磁鐵礦、鈦鐵礦以及伴生的鈦磁鐵礦等礦物成分[30]之間進行逐步回歸分析；同時，選取瓦吉里塔格南部釩鈦磁鐵礦區(qū)4條勘探線剖面16個鉆孔共計2 603個數(shù)據(jù)(主要據(jù)新疆地礦局第十一地質(zhì)大隊瓦吉里塔格地質(zhì)詳查報告，2009)，對其中的Fe2O3T、TiO2、V2O53種氧化物質(zhì)量分數(shù)進行多元線性回歸分析，得到一系列經(jīng)驗回歸方程，通過方程對伴生微量元素釩的質(zhì)量分數(shù)進行估測.并根據(jù)鉆孔坐標和Fe2O3T、TiO2、V2O5的含量，利用Matlab繪制礦體的空間展布特征并進行預(yù)測.

3.1 瓦吉里塔格層狀雜巖體不同巖類的主量元素相關(guān)分析

分別對瓦吉里塔格含釩鈦磁鐵礦層狀侵入巖體中輝長巖、輝石巖和橄輝巖的主量元素數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析(見表1～3)知，輝長巖中Fe2O3T與SiO2、Al2O3、MgO、Na2O相關(guān)性顯著，且與MgO呈正相關(guān)，而與SiO2、Al2O3、Na2O呈負相關(guān)(見表1)，表明隨著巖漿結(jié)晶分異的作用，不斷有磁鐵礦析出.輝石巖的相關(guān)性分析表明，F(xiàn)e2O3T與SiO2、TiO2與SiO2和MgO均呈顯著負相關(guān)(見表2)，說明隨著SiO2含量的增加，不斷有磁鐵礦和鈦鐵礦形成.橄輝巖中，TiO2與SiO2呈顯著負相關(guān)(見表3)，表示結(jié)晶過程中有鈦鐵礦不斷析出.

表1 巴楚瓦吉里塔格輝長巖中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

Table 1 Pearson correlation index for major elements of gabbros in the Wajilitag ore deposit of Tarim Basin

注 **指在0.01 水平上顯著相關(guān)； *指在0.05 水平上顯著相關(guān).

表2 巴楚瓦吉里塔格輝石巖中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

Table 2 Pearson correlation index for major elements of pyroxenites in the Wajilitag ore deposit of Tarim Basin

注 **指在0.01 水平上顯著相關(guān)；*指在0.05 水平上顯著相關(guān).

表3 巴楚瓦吉里塔格橄輝巖中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

Table 3 Pearson correlation index for major elements of olivine pyroxenites in the Wajilitag ore deposit of Tarim Basin

注 **指在0.01 水平上顯著相關(guān)；*指在0.05 水平上顯著相關(guān).

此外，對橄欖石、單斜輝石、鈦鐵礦、磁鐵礦、鈦磁鐵礦等單礦物中氧化物數(shù)據(jù)進行相關(guān)性分析(見表4～8).橄欖石中SiO2、Fe2O3T、MnO、MgO 4種氧化物之間均呈顯著相關(guān)性(見表4)，其中SiO2與MgO相關(guān)性較好(0.641)，表明在橄欖石形成過程中結(jié)晶分異占主導；單斜輝石中Fe2O3T與除MnO以外的其他氧化物均有較好的相關(guān)性，TiO2與SiO2、Al2O3、Fe2O3T、MgO和Na2O相關(guān)性顯著(見表5)；在磁鐵礦、鈦鐵礦和鈦磁鐵礦中(見表6～8)，F(xiàn)e2O3T與TiO2均存在明顯的負相關(guān)(相關(guān)系數(shù)依次為-0.957，-0.818和-0.996)，造成這一現(xiàn)象的原因可能與Fe2O3T與TiO2在礦物形成過程中呈現(xiàn)類質(zhì)同象有關(guān).

表4 巴楚瓦吉里塔格橄欖石中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

Table 4 Pearson correlation index for major elements of olivine in the Wajilitag ore deposit of Tarim Basin

注 **指在0.01水平上顯著相關(guān)；*指在0.05水平上顯著相關(guān).

表5 單斜輝石中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

Table 5 Pearson correlation index for major elements of clinopyroxene

注 **指在0.01 水平上顯著相關(guān)；*指在0.05水平上顯著相關(guān).

表6 磁鐵礦中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

Table 6 Pearson correlation index for major elements of magnetite

注 **指在0.01水平上顯著相關(guān)；*指在0.05水平上顯著相關(guān).

表7 鈦鐵礦中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

Table 7 Pearson correlation index for major elements of ilmenite

注 **指在0.01水平上顯著相關(guān).

表8 鈦磁鐵礦中主量元素Pearson相關(guān)系數(shù)

Table 8 Pearson correlation index for major elements of coexisting magnetite-ilmenite

注 **指在0.01水平上顯著相關(guān)；*指在0.05水平上顯著相關(guān).

3.2 瓦吉里塔格礦區(qū)鉆孔中Fe2O3T、TiO2和V2O5質(zhì)量分數(shù)的相關(guān)性分析和回歸分析

本文詳細統(tǒng)計了瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦床4個勘探線剖面16個鉆孔2 603組(N)樣品數(shù)據(jù)每個變量的平均值、最大值、最小值、方差等基本信息(見表9).對其中的Fe2O3T、TiO2、V2O53個變量進行相關(guān)分析(見表10)以及多元線性回歸分析(見表11)，且對鉆孔中輝石巖、輝長巖、橄輝巖等巖石中3種元素進行逐步回歸分析(見表11).

表9 鉆孔中Fe-Ti-V數(shù)據(jù)相關(guān)統(tǒng)計值

Table 9 Statistical values of borehole data of Fe-Ti-V

在所有鉆孔樣品數(shù)據(jù)中Fe2O3T的質(zhì)量分數(shù)為4.08%～48.72%，平均值是15.94%，方差8.11，數(shù)據(jù)變化比較穩(wěn)定；對TiO2質(zhì)量分數(shù)的統(tǒng)計得出平均質(zhì)量分數(shù)是6.40%，最小值為1.39%，最大值為19.40%，方差2.48，變化很小，數(shù)據(jù)比較集中；微量元素V2O5的質(zhì)量分數(shù)多在0.12%附近，最小不低于0.03%，最大值小于0.94%(見表9).

表10 Fe-Ti-V氧化物Pearson相關(guān)系數(shù)

Table 10 Pearson correlation index of Fe-Ti-V oxide

注 **指在0.01水平上顯著相關(guān).

從可決系數(shù)AdjustedR2上對比2個回歸方程，不難發(fā)現(xiàn)，礦體所在位置的Fe2O3T、TiO2和V2O5數(shù)據(jù)所建立的回歸方程擬合效果更好，這是由于礦體所在位置3種元素的質(zhì)量分數(shù)相對穩(wěn)定，且正相關(guān)性顯著.由以上多元線性回歸方程，可以由Fe2O3T以及TiO2的質(zhì)量分數(shù)計算得V2O5的估計值，對比實驗分析測試值與經(jīng)驗方程計算的估計值，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)數(shù)據(jù)的誤差在0.03%以內(nèi)，但是仍有部分數(shù)據(jù)誤差較大(見圖3)，為得到更準確的經(jīng)驗方程還需要進一步的研究.總體來看，所得回歸方程有一定的應(yīng)用價值，將所得經(jīng)驗方程應(yīng)用于野外現(xiàn)場X射線熒光光譜測量中，通過在野外露頭直接測得的鐵和鈦質(zhì)量分數(shù)由回歸方程估算釩的質(zhì)量分數(shù)，可以大大提高勘查工作的效率.

表11 lnFe2O3T、lnTiO2和lnV2O5回歸分析結(jié)果

Table 11 Regression analytic results of Fe-Ti-V oxides

注 表中Fe、Ti、V分別為Fe2O3T、TiO2、V2O5的對數(shù)值.

圖3 V2O5觀測值與預(yù)測值對比Fig.3 Comparison of the observed values and predicted values of V2O5 contents

4 應(yīng)用Matlab數(shù)據(jù)可視化預(yù)測礦體潛在富集區(qū)域

在Matlab軟件中，利用surf等繪圖函數(shù)繪制三維曲面圖.首先對礦區(qū)元素質(zhì)量分數(shù)數(shù)據(jù)和鉆孔坐標數(shù)據(jù)進行整理并進行網(wǎng)格化；然后輸入函數(shù)H=surf(X，Y，Z，C), 此處X，Y為數(shù)據(jù)點的空間坐標，Z為高程值，C為鐵(或鈦或釩)質(zhì)量分數(shù)；最后得到三維曲面圖，且通過色標的變化體現(xiàn)不同位置金屬元素的富集程度.

本文對研究區(qū)內(nèi)體積約為3.5×107m3的含礦巖體分層，以約30 m的深度為一層，針對每一層數(shù)據(jù)繪制三維曲面，將11張曲面圖整合到一起，體現(xiàn)出整個巖體的Fe2O3T、TiO2和V2O5質(zhì)量分數(shù)展布特征(見圖4～6)，從展布圖上可以直觀地看到Fe2O3T、TiO2、V2O5質(zhì)量分數(shù)富集區(qū)域以及潛在富集區(qū)的空間分布規(guī)律，結(jié)合礦區(qū)地質(zhì)情況，進一步預(yù)測礦體走勢.

圖4 瓦吉里塔格礦區(qū)Fe2O3T質(zhì)量分數(shù)空間分布Fig.4 Spatial distribution of Fe2O3T values in the Wajilitag ore deposit

圖5 瓦吉里塔格礦區(qū)TiO2質(zhì)量分數(shù)空間分布Fig.5 Spatial distribution of TiO2 values in the Wajilitag ore deposit

圖6 瓦吉里塔格礦區(qū)V2O5質(zhì)量分數(shù)空間分布Fig.6 Spatial distribution of V2O5 values in the Wajilitag ore deposit

在Fe2O3T質(zhì)量分數(shù)空間分布立體圖中(見圖4)，圖標尺顏色的變化表示Fe2O3T質(zhì)量分數(shù)的變化趨勢，顏色越紅表明Fe2O3T的品位越高.不難發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)的北部中間一帶Fe2O3T品位較高，鉆孔zk24、zk21、zk32和zk31附近，海拔1 000 m到接近地表位置，F(xiàn)e2O3T品位平均在20%左右，主要分布于輝石巖巖相中.相比之下，研究區(qū)的東北角和西南角，尤其是接近地表部分Fe2O3T品位較低.據(jù)此，下一步可以考慮向研究區(qū)的西北方向繼續(xù)布鉆(見圖4)，證實是否為潛在的鐵富集區(qū).在TiO2質(zhì)量分數(shù)空間分布立體圖中，圖標尺顏色的變化表示TiO2品位的變化趨勢，在研究區(qū)北部中間一帶(zk24和zk32附近)海拔1 050～1 150 m處及海拔1 000 m以下的位置鈦質(zhì)量分數(shù)幾乎在8%以上且比較富集，此外研究區(qū)東北部zk24鉆孔中930～1 030 m層位上鈦元素質(zhì)量分數(shù)可達到9%～10%，已達工業(yè)品位，具有開采價值，可以考慮在此開采甚至向更深的位置施工(見圖5).在V2O5質(zhì)量分數(shù)空間分布立體圖中(見圖6)，V2O5質(zhì)量分數(shù)整體偏低，從顏色變化來看，在研究區(qū)中間區(qū)域，鉆孔zk12、zk21、zk22、zk32和zk31附近釩相對富集，且北部邊緣1 050 m以上位置元素質(zhì)量分數(shù)在0.16%以上，可以推測這是伴生的釩的富集區(qū)(見圖6).

對比圖4～6，鐵、鈦和釩3種元素在北部中間一帶質(zhì)量分數(shù)普遍高，富集區(qū)域相同，與鐵、鈦、釩3種元素呈顯著正相關(guān)的計算結(jié)果一致，導致這種現(xiàn)象的原因可能是鐵、鈦和釩3種元素同為過渡元素可呈類質(zhì)同象，具有相似的遷移、沉淀的物理化學特性及富集機理.同時，在已知的勘探區(qū)內(nèi)，釩鈦磁鐵礦礦化區(qū)主要集中在北部區(qū)域，賦存于輝石巖中.綜合研究區(qū)的地質(zhì)特征，該含礦的基性-超基性層狀巖體產(chǎn)狀近水平，向北展布達2～3 km，結(jié)合航磁異常的資料，該研究區(qū)向北的層狀巖體出露區(qū)域仍處于強負磁異常的區(qū)域.因此，推測釩鈦磁鐵礦體在深部具有明顯的向西北富集延伸的趨勢，下一步值得往北(即瓦吉里塔格中區(qū))布鉆和勘查，以驗證該區(qū)是否為釩鈦磁鐵礦富集的遠景區(qū)之一.

5 結(jié) 論

通過數(shù)理統(tǒng)計分析(包括相關(guān)分析和回歸分析)方法對塔里木大火成巖省中巴楚瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦床中全巖主量成分、單礦物成分和V-Ti-Fe元素間進行較深入的分析，并開展V-Ti-Fe元素富集特征的三維立體建模，得到以下3點結(jié)論：

(1)輝長巖中Fe2O3T與MgO顯著正相關(guān)，主要由橄欖石結(jié)晶作用引起.輝石巖中TiO2和MgO呈負相關(guān)，由于它們之間具有不同的富集機制，此成礦元素與造巖元素之間存在負相關(guān)關(guān)系.通過對鈦鐵礦、磁鐵礦、鈦磁鐵礦中Fe2O3T和TiO2的分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e與Ti成線性相關(guān)，且相關(guān)系數(shù)均為負值，造成這種關(guān)系的原因可能是Fe與Ti的類質(zhì)同象置換.瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦床中Fe、Ti、V均成正相關(guān)，表明它們主要受控于鈦磁鐵礦和鈦鐵礦，說明釩、鈦和鐵在礦石中的富集機理相似.

(2)對綜合礦區(qū)大量鉆孔數(shù)據(jù)中Fe2O3T、TiO2和V2O5質(zhì)量分數(shù)進行多元線性回歸分析，通過對回歸方程的復相關(guān)系數(shù)檢驗、F統(tǒng)計量檢驗、T統(tǒng)計量檢驗，證明所得經(jīng)驗方程的擬合效果良好；應(yīng)用逐步回歸分析方法把Fe、Ti元素代入回歸方程得到伴生微量元素V的回歸估算值，用回歸估算值代替實測值以提高工作效率，同時對野外現(xiàn)場礦藏勘探有一定的參考意義.

(3)通過Matlab三維立體建模，可以快速直觀地分析礦石的品位和分布.在瓦吉里塔格釩鈦磁鐵礦中，F(xiàn)e2O3T、TiO2和V2O5質(zhì)量分數(shù)相對較高的區(qū)域主要在輝石巖，在元素質(zhì)量分數(shù)空間分布立體圖中通過顏色的變化體現(xiàn)研究區(qū)巖體中金屬元素的富集程度、礦體走向和向北延伸趨勢，對礦體勘查具有重要作用.

長安大學湯中立院士、新疆地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)大隊馮晶榮總工、新疆地礦局第十一地質(zhì)大隊和新疆八一鋼鐵股份有限公司瓦吉里塔格礦山項目管理部提供了寶貴的礦區(qū)地質(zhì)圖、勘探線剖面圖和相關(guān)礦石樣品及鉆孔中金屬元素分析數(shù)據(jù)等，在此一并致謝！

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ZHAO Yali1, LIU Haoying1,2, LI Zilong2, ZOU Siyuan2,3, SUN Haowei2, LI Yinqi2, YANG Shufeng2, CHEN Hanlin2, CHENG Jun4

(1.DepartmentofMathematicsandPhysics,BohaiUniversity,Jinzhou121000,LiaoningProvince,China; 2.SchoolofEarthSciences,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China; 3.TheCollegeofResources,HebeiGEOUniversity,Shijiazhuang050031,China; 4.XinjiangBayiSteelCompany,Urumqi830022,China)

Multivariate statistical analyses for Fe-Ti-V oxide ore deposit in Wajilitag area of Tarim Basin and its application for metallogenic prediction. Journal of Zhejiang University(Science Edition), 2016,43(6):716-725

The giant Wajilitag Fe-Ti-V oxide ore deposit outcropping in the Bachu area of Tarim Basin, is closely linked with the formations of the Early Permian Tarim Large Igneous Province. The correlations of major elements and metal elements (Fe, Ti and V) of the rock and ore samples from both outcrops and drill holes were studied by multivariate statistical analyses. The relationship between Fe-Ti and major elements was studied by the method of correlation analysis and regression analysis using the SPSS software. Correlation analysis of the drill hole data shows that Fe, Ti and V contents have positive correlations with each other. The equation of V=-4.984+0.360 Fe+0.984 Ti among Fe, Ti and V elements is also established to predict vanadium content when Fe and Ti contents are known. The Fe-Ti-V three-dimensional cubic charts are drawn to establish the spatial distribution mode and predict the potential ore body using the visualization of Matlab. Our study shows that the contents of Fe2O3T、TiO2and V2O5are mostly enriched in pyroxenites in the middle area of the northern part of the Wajilitag ore deposit. This study addresses an effective role in delineating and tracing the distribution trend and the enriched potential of Fe, Ti and V ore bodies.

correlation analysis; regression analysis; metallogenic prediction; Fe-Ti-V oxide ore deposit; Tarim Large Igneous Province; SPSS; Matlab

2015-09-22.

國家重點基礎(chǔ)研究(973)資助項目(2011CB808902，2007CB411303)；國家自然科學基金重點資助項目(40930315)和面上項目(11371070)；浙江省國土資源廳項目(2014C33023)；浙江省科技廳項目(2015005)；浙江省地質(zhì)勘查局科研項目(201531).

趙亞莉(1970-)，ORCID：http://orcid.org/0000-0001-6768-3000,女，博士，教授，主要從事變分不等式問題研究，E-mail：yalizhao2000@163.com.

*通信作者，ORCID：http://orcid.org/0000-0003-0604-0460,E-mail：zilongli@zju.edu.cn.

10.3785/j.issn.1008-9497.2016.06.017

P 628.+1

A

1008-9497(2016)06-716-10