1∶25萬宣城幅安徽部分）水系沉積物測(cè)量元素組合特征與地球化學(xué)分區(qū)

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(cè)量元素組合特征與地球化學(xué)分區(qū)，通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)水系沉積物中16種地球化學(xué)元素Ag、As、Au、Cu、Mo、Bi、W、Pb、Zn、B、F、Hg、Sn、Sb、Th和U進(jìn)行因子主成分分析，亦即R型因子分析。提出了該地區(qū)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(qū)內(nèi)6種因子組合的因子得分異常分布圖，結(jié)合該區(qū)域地質(zhì)特征，對(duì)6種因子所代表的元素組合及地球化學(xué)分區(qū)特征進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：元素組合；地球化學(xué)分區(qū)；R型因子分析；1∶25萬宣城幅

中圖分類號(hào)：P591文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：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(yīng)是多樣性的[1]。每一次地質(zhì)事件都會(huì)引起地質(zhì)體中物質(zhì)組分的活化和輸運(yùn)，建立新的物質(zhì)組分分配關(guān)系，造成組分特定的賦存狀態(tài)，表現(xiàn)出特定的地質(zhì)體對(duì)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(xué)分布是在各種地質(zhì)—地球化學(xué)作用中元素遷移演化的產(chǎn)物，由于各元素的地球化學(xué)性質(zhì)不同，在各種地質(zhì)—地球化學(xué)作用過程中的活動(dòng)能力和特點(diǎn)各異，嚴(yán)格受地球化學(xué)環(huán)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(xué)作用的具體表征，特定區(qū)域不同的元素組合特征能客觀反映出該區(qū)域的地質(zhì)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(tǒng)計(jì)技術(shù)，最早由英國(guó)心理學(xué)家C.E.斯皮爾曼提出， 1957年美國(guó)地質(zhì)學(xué)家卡倫賓首次在研究沉積學(xué)時(shí)，應(yīng)用了因子分析法。近幾十年來，因子分析不斷完善和發(fā)展，地質(zhì)研究中因子分析被廣泛應(yīng)用[8-12]。因子分析可以對(duì)大量的地質(zhì)資料進(jìn)行分析，尋找影響它們的共同因素和特征因素。在研究區(qū)域地球化學(xué)元素組合特征和地球化學(xué)分區(qū)，利用因子分析，可直觀指示出地質(zhì)上的元素共生組合和成因聯(lián)系。

安徽省地質(zhì)調(diào)查院于2010年開展的“1∶25萬常州、金華、宣城幅區(qū)域化探”工作項(xiàng)目，總體目標(biāo)為通過區(qū)域化探掃面，查明測(cè)區(qū)元素地球化學(xué)分布和濃集特征，為資源環(huán)境評(píng)價(jià)和基礎(chǔ)地質(zhì)研究提供依據(jù)。本文通過采用R型因子分析，對(duì)安徽1∶25萬宣城幅（安徽部分）水系沉積物測(cè)量元素組合特征和地球化學(xué)分區(qū)研究，以闡明查區(qū)不同因子元素組合的特征和地質(zhì)背景及成礦的作用關(guān)系。

1區(qū)域地質(zhì)簡(jiǎn)況

研究區(qū)隸屬于華南地層大區(qū)揚(yáng)子地層區(qū)。以江南斷裂為界，北西側(cè)為下?lián)P子地層分區(qū)蕪湖-石臺(tái)小區(qū)，寒武-奧陶紀(jì)時(shí)期總體為碳酸鹽臺(tái)地-斜坡沉積，志留紀(jì)時(shí)期為淺海碎屑巖沉積；南東側(cè)為江南地層分區(qū)，寒武-奧陶紀(jì)時(shí)期總體為泥質(zhì)碳酸鹽-泥質(zhì)巖的陸棚—盆地沉積。區(qū)內(nèi)巖漿巖侵入活動(dòng)主要發(fā)生在晉寧期和燕山期兩個(gè)階段。以燕山期最為強(qiáng)烈，晉寧期為少量小型變質(zhì)變形片麻狀花崗閃長(zhǎng)質(zhì)侵入體，出露于績(jī)溪縣三陽坑一帶。燕山期侵入活動(dòng)產(chǎn)物以中酸性花崗巖類為主，主要分布于績(jī)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(diào)查區(qū)位于揚(yáng)子板塊下?lián)P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(qū)內(nèi)經(jīng)歷了多期構(gòu)造活動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，主要有晉寧運(yùn)動(dòng)、加里東運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)和燕山運(yùn)動(dòng)。其中，燕山運(yùn)動(dòng)開創(chuàng)了大陸邊緣活動(dòng)帶陸內(nèi)造山新階段，以強(qiáng)烈的巖漿巖活動(dòng)和大規(guī)模逆沖推覆、伸張滑脫、斷陷斷裂活動(dòng)為特色，形成了查區(qū)現(xiàn)今復(fù)雜的構(gòu)造景觀，總體構(gòu)造樣式表現(xiàn)為北東-南西向平行條塊、條帶狀構(gòu)造（見圖1-6）。

2數(shù)據(jù)處理

2.1變量的篩選

多源統(tǒng)計(jì)分析要想取得理想效果，必須對(duì)原始變量進(jìn)行篩選[13]。對(duì)查區(qū)1 981個(gè)數(shù)據(jù)樣本的40種化學(xué)分析指標(biāo)（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(jìn)行變量選擇。研究區(qū)以斑巖型多金屬礦床（點(diǎn)）為主的熱液礦床（點(diǎn)）的成礦暈地球化學(xué)機(jī)制和元素的共生組合規(guī)律，結(jié)合區(qū)內(nèi)現(xiàn)有成礦區(qū)帶劃分，選取如下16種元素進(jìn)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(shù)據(jù)檢驗(yàn)

對(duì)變量數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣適度測(cè)定值檢驗(yàn)（Kaise-Meyer-Olkin.KMO），以確定其進(jìn)行因子分析的適宜性。KMO值越大，越適宜進(jìn)行因子分析，反之，越不適宜因子分析。判斷標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理采用數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化方法即是Z得分法，通過SPSS軟件來運(yùn)行，這種方法基于原始數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化用公式（1）。經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，即均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1。使其具有統(tǒng)一的量綱水平，而變量在變換前后的相關(guān)性保持不變。這種數(shù)據(jù)處理適合于量綱和數(shù)量級(jí)不同的連續(xù)性原始數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理后，各指標(biāo)即處于同一數(shù)量級(jí)，適合進(jìn)行綜合對(duì)比評(píng)價(jià)。

x′ij=xij-xjc（1）

式中：x′ij為標(biāo)準(zhǔn)化值；xij為原始觀測(cè)值；xj為第j變量的算術(shù)平均值；Sj為第j變量的標(biāo)準(zhǔn)差；i為觀測(cè)值序號(hào)；j為變量序號(hào)。

3因子分析

通過上述數(shù)據(jù)處理過程后，即可進(jìn)行數(shù)據(jù)R型因子分析。根據(jù)全部樣本數(shù)據(jù)求解因子載荷矩陣，進(jìn)而確定因子組數(shù)及其對(duì)應(yīng)的元素組合，其基本步驟可在SPSS和GeoIPASV3.0軟件平臺(tái)得以實(shí)現(xiàn)。

（1）求解標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的相關(guān)矩陣。采用Pearson相關(guān)系數(shù)矩陣來描述數(shù)據(jù)間相關(guān)性、變量的共同度、特征值和特征向量，以及方差貢獻(xiàn)率和累計(jì)方差貢獻(xiàn)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(jì)方差貢獻(xiàn)率≥80%，說明因子分析效果較好。

（2）確定因子數(shù)并進(jìn)行方差最大法正交旋轉(zhuǎn)。設(shè)1～p為p個(gè)因子，其中，前m個(gè)因子所包含的數(shù)據(jù)信息總量（累積方差貢獻(xiàn)率）80%時(shí)，取前m個(gè)因子來反映原始數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)。由于所得的m個(gè)因子實(shí)際意義不明顯，將因子進(jìn)行方差最大正交旋轉(zhuǎn)，從而獲得實(shí)際涵義較為明顯的因子。

（3）用原指標(biāo)的線性組合來求各因子的得分，可采用回歸估計(jì)法計(jì)算因子得分，并以各個(gè)因子的方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，由各因子的線性組合得到綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)函數(shù)，即因子得分F（見公式（2））。

5元素組合類型的劃分

依據(jù)表3得到的結(jié)果，測(cè)區(qū)6個(gè)因子所代表的6種因子組合。下面結(jié)合研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征，對(duì)各個(gè)因子分布特征進(jìn)行闡述分析。

因子1：元素組合為Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu。該因子是測(cè)區(qū)內(nèi)最重要的因子，共解釋了原始數(shù)據(jù)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(qū)內(nèi)黑色巖系有關(guān)，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(qū)內(nèi)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(qiáng)的元素。從因子得分異常圖圖2來看，主要與區(qū)內(nèi)燕山期小巖瘤（巖枝）出露有關(guān)。

因子3：元素組合為Pb、Sn。區(qū)內(nèi)中-高溫成礦元素組合，因子得分異常主要位于寒武紀(jì)地層與奧陶紀(jì)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(fā)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(guān)的熱液礦床高溫?zé)嵋弘A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(duì)與其他因子得分異常分布較為零散，相對(duì)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(guān)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(jì)地層中出露的小巖體周邊及寒武紀(jì)地層與奧陶紀(jì)地層接觸或帶斷層分布，其次與區(qū)內(nèi)燕山早期酸性巖漿巖小巖體有關(guān)的元素組合（見圖6）。

6結(jié)論

（1）利用SPSS軟件對(duì)1∶25萬幅宣城幅（安徽部分）水系沉積物測(cè)量16種元素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行R型因子分析，得出6個(gè)因子元素組合，代表原始數(shù)據(jù)80.347%的信息，各個(gè)因子所反映的元素組合分別為：Mo、U、Ag、Zn、Sb、Cu為測(cè)區(qū)主要與黑色巖系有關(guān)的元素組合；Hg、As、Sb、B為與區(qū)內(nèi)燕山早期酸性巖漿巖小巖體有關(guān)的元素組合；Pb、Sn為區(qū)內(nèi)中-高溫成礦元素組合；W、Bi為高溫?zé)嵋弘A段的元素組合；Au、Cu為金礦化組合；Th、B為與巖漿巖有關(guān)的元素組合。

（2）從6個(gè)因子得分異常圖來看，測(cè)區(qū)內(nèi)因子1、因子2、因子5和因子6得分異常與該區(qū)地層中志留系地層中出露的燕山期小巖體有關(guān)。

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（責(zé)任編輯：李麗范君）