基于判別分析的鈾礦物化探異常定性研究

李文平，劉國安，王全濤，張海強(qiáng)，王小冬

（核工業(yè)二九〇研究所， 廣東 韶關(guān) 512026）

基于判別分析的鈾礦物化探異常定性研究

李文平，劉國安，王全濤，張海強(qiáng)，王小冬

（核工業(yè)二九〇研究所， 廣東 韶關(guān) 512026）

在粵北塘灣礦床（2401）外圍 深 部 鈾 礦 找 礦 研 究 中 ， 以已知礦致和非礦致異常建立費(fèi)歇（Fisher） 判別定性模型， 對(duì)土壤 Rn、 分量化探綜合異常進(jìn)行定性研究。 研究結(jié)果表明， 判別定性模型的 回判率為 92.8%； Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ綜 合異常的含 礦概率分別 為 ： 83.3%、 69.2%、 7.1%。 該 定 性 研 究 結(jié)果為下一步的鉆探驗(yàn)證工作提供了可靠的依據(jù)。

土壤 Rn 測量； 分量化探； 異常定性； 判別分析； 鈾礦

在礦產(chǎn)資源勘查中，物化探異常的推斷解釋往往具有多解性，科學(xué)、合理的異常解釋是提高找礦預(yù)測可靠性的前提條件?；洷被◢弾r型鈾礦主要賦存在斷裂帶中， 土壤 Rn、分量化探測量捕獲的異?？赡軄碜陨畈侩[伏鈾礦體，也可能來自斷裂及其他地質(zhì)因素，因此識(shí)別礦致與非礦異常是尋找深部隱伏鈾礦的關(guān)鍵。 筆者應(yīng)用土壤 Rn、分量化探測量在粵北塘灣礦床（2401）及其外圍開展深部鈾礦找礦工作， 在建立費(fèi)歇（Fisher）判別定性模型的基礎(chǔ)上，對(duì)上述兩種方法捕獲的綜合異常進(jìn)行研究，取得了良好的效果。

1 地質(zhì)概況

工作區(qū)位于閩贛后加里東隆起與湘桂粵北海西－印支坳陷的剛?cè)岬貕K結(jié) 合 部［1］。工作區(qū)內(nèi)地層為寒武系八村群（ bc）淺變質(zhì)巖， 地層鈾含量為 5×10-6～7×10-6。 工作區(qū) 內(nèi)的巖石均為燕山期花崗巖，包括燕山早期第一階段的中粒斑狀黑云母 花 崗 巖 （2 pbγ52-1）， 燕山早期第二階段的中細(xì)粒斑狀二云母花崗巖（塘灣巖體， 2-3 pmbγ52-2）， 燕山晚期的細(xì)粒二云母花崗巖（3 mbγ53）、 細(xì)粒黑云母花崗巖（3 bγ53）及少量花崗斑巖（γπ35）、 堿交代巖［2］。 工作區(qū)內(nèi)的構(gòu)造主要為斷裂構(gòu)造帶， 為 NE、 NEE、NNW 和近 SN 向四組， NE 向 斷 裂 主要有熱水深斷裂， NEE 向斷裂主要有城口斷裂、為坑斷裂、 黃木斷裂， NNW 向斷裂主要有塘灣斷裂、上寨斷裂，近南北向斷裂主要為內(nèi)洞斷裂、 白石斷裂； 塘灣礦床（2401）產(chǎn)在NEE、 NNW 向斷裂之中。 工作區(qū)巖體內(nèi)蝕變主要有硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、螢石化，呈帶狀分布于硅化帶及兩側(cè)圍巖中，具有一定的水平分帶性， 由中心 “硅質(zhì)骨架” 硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化和螢石化，向外依次為絹云母化、綠泥石化；其中，硅化、赤鐵礦化、黃鐵礦化、螢石化與鈾礦化關(guān)系密切。塘灣地區(qū)具備復(fù)式巖體、 構(gòu)造、蝕變 “三位一體”的成礦條件，深部具有較大的找礦潛力和空間。工作區(qū)地質(zhì)簡圖如圖1所示。

2 方法原理、工作部署及測量成果

2.1 方法原理

本次工作選用土壤 Rn和分量化探測量。土壤 Rn測量的對(duì)象主要是氡氣在土壤中的短壽 衰 變 子 體 ， 而 氡 氣 是 鈾 系 衰 變 產(chǎn) 物 之 一［3］，在理想條件下，其縱向遷移能力遠(yuǎn)大于橫向遷移能力［4］， 斷裂等巖石疏松或孔隙發(fā)育的地段能為其向地表遷移提供良好的通道［5］， 因此在斷裂、鈾鐳富集地段的上方都會(huì)形成氡氣異常。 野外工作中， 在測點(diǎn)上用鋼釬打 0.7 m左右的孔， 迅速將采樣器（頭部開有進(jìn)氣孔）插入孔內(nèi)，使采樣器上部的圓錐部分堵住孔口，以阻擋地表大氣進(jìn)入采氣孔內(nèi)，然后進(jìn)行抽氣測量，施加高壓和測定數(shù)據(jù)的時(shí)間均為 2 min， 現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)。

圖1 工作區(qū)地質(zhì)簡圖Fig.1 Geologicalsketch of the research area

地球排氣作用排出的氣體在壓力與溫度梯度等的作用下會(huì)形成以垂向上升為主的氣流， 這種上升氣流經(jīng)過深部鈾礦（化）體時(shí)會(huì)把鈾礦（化）體釋放活動(dòng)態(tài)納米級(jí)元素吸附并攜帶至地表［6］， 在鈾礦體（化）上方土壤中形成包含 U 元素在內(nèi)的多種元 素 異 常［7-9］。 分量化探法正是利用有效的提取劑，提取這種來自深部的活動(dòng)態(tài)元素分量，經(jīng)高分辨等離子體質(zhì)譜（HR-ICP-MS）測定 U、 Li、 Be、 Ni、 Cu、Zn、 Nb、 Mo、 Cd、 In、 Sb、 Cs、 Ba、 Nd、Sm、 Ta、 W、 Pb、 Bi、 Th、 Sn 等 21 種元素分量，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、異常解釋評(píng)價(jià)。

2.2 工作部署

遵循從 “已知” 到 “未知” 的原則， 為了建立礦致與非礦致異常的判別定性模型，在穿過塘灣 礦床（2401）2 號(hào)礦體的區(qū)域部署A01 剖面， 剖面長 800 m， 點(diǎn)距 20 m。 在塘灣礦床（2401）外圍具有較大找礦潛力的學(xué)山地段部署 B01～B09 剖面， 其中， B01～B05剖面長 800 m、 B06～B09 剖面長 600 m， 線距 100 m， 點(diǎn)距 20 m。 土壤 Rn 和分量化探測量與剖面同點(diǎn)進(jìn)行。

2.3 測量成果

所有數(shù)據(jù)采用均值加2倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的迭代剔除法確定異常下限值。塘灣礦床（2401）2號(hào)礦體上的 A01 剖面土壤 Rn、 分量 U 剖面圖如圖2所示。從圖中可以看出，共有3段土壤 Rn和分量 U 的綜合異常， 其中 2段位于 2號(hào)礦體及其傾向上方，為礦致異常，另一段位于已知不含礦區(qū)域，為非礦致異常。

塘灣礦床（2401）外圍學(xué)山地段土壤Rn、分量U綜合異常如圖3所示。從圖中可以看出， 測區(qū)內(nèi)圈定了3片土壤 Rn和分量 U 綜合異常，分別定為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ號(hào)綜合異常。

3 定性模型的建立

判別分析是在研究多個(gè)變量兩組或多組間差異的基礎(chǔ)上，對(duì)待判樣本進(jìn)行分類的一種 多 元 統(tǒng) 計(jì) 方 法［10］。 在同一 地 區(qū) 或 礦 田 內(nèi)，物化探方法所獲取的礦致異常參數(shù)應(yīng)具有相同（似）的特征， 可根據(jù)已知的礦致異常和非礦致異常的參數(shù)信息建立判別準(zhǔn)則和模型，進(jìn)而對(duì)待判異常進(jìn)行定性分類。

圖 2 A01 剖面土壤 Rn 和分量 U 含量圖Fig.2 Curve of soil Rn density and U component content in Profile A01

圖 3 塘灣礦床外圍學(xué)山地段土壤 Rn、 分量 U 綜合異常圖Fig.3 Comprehensive anomaly map of soil Rn and U component content in Xueshan area of Tangwan deposit periphery

3.1 建立費(fèi)歇（Fisher）判定模型

費(fèi)歇（Fisher）判定準(zhǔn)則是以同一類中的方差盡可能小、不同類中的均值之間差距盡可能大為原則，即類間距離最大而類內(nèi)離散性最小的原則構(gòu)建判別函數(shù)，并利用判別函數(shù)進(jìn)行最小距離分類［11］。 2 個(gè)總體（非礦 致異 常為總體 1， 礦致異常為總體 2） 的基本函數(shù)模型表達(dá)式為：

式中： Z（X）為判別函數(shù)模型， a1、 a2、 …、an為系數(shù)，x1、 x2、…、xn為變量（土壤氡氣和分量元素）。

根據(jù)判別函數(shù)模型，可求出投影平面Z（X）上 2 個(gè)總體投影點(diǎn)集的重心：

根據(jù)2個(gè)總體投影點(diǎn)集可求出兩個(gè)總體的分界值：

因此， 對(duì)于待判的綜合異常的測點(diǎn) XO，將其變量投影到 Z（X）平面上得到投影：

3.2 選取函數(shù)變量

為了建立科學(xué)合理的判別模型，須對(duì)土壤 Rn 及 21 個(gè)元素分量進(jìn)行選取。 根據(jù)單變量 類 均 值 的 均 等 性 檢 驗(yàn) 結(jié) 果 ， Li、 Ni、 Cu、Ta、 Th 元素分量的類內(nèi)均值檢驗(yàn)的顯著性概率遠(yuǎn)大于 0.05； Zn、 Nb、 In、 Sb、 Bi、 Sn 元素分量 略 大 于 0.05； 而 土 壤 Rn 和 Be、Mo、 Cd、Cs、 Ba、 Nd、 Sm、 W、 Pb、 U 元素分量皆小于0.05。 因此， 剔除類內(nèi)均值檢驗(yàn)顯著性概率遠(yuǎn)大于 0.05 的 Li、 Ni、 Cu、 Ta、 Th 元素分量后，將土壤 Rn 和 Be、 Zn、 Nb、 Mo、 Cd、 In、 Sb、Cs、 Ba、 Nd、 Sm、 W、 Pb、 Bi、 U、 Sn 元素分量等 17個(gè)變量引入并構(gòu)建判別函數(shù)。

3.3 模型檢驗(yàn)

利用上述構(gòu)建的判別定性模型對(duì)參與構(gòu)建判別定性模型的塘灣礦床 A01 剖面的 8 個(gè)礦致異常測點(diǎn)（2 號(hào)礦體及傾向上方）以及 6 個(gè)非礦致異常測點(diǎn)（已知不含礦區(qū)域）進(jìn)行回判驗(yàn)證，8個(gè)礦致異常測點(diǎn)判對(duì) 7個(gè)，6個(gè)非礦致異常測點(diǎn)全判對(duì)， 即總共 14 個(gè)測點(diǎn)中， 13個(gè)判別正確， 回判率為 92.8%。 判別定性模型回判率結(jié)果見表1。

表1 判別定性模型回判率結(jié)果Table 1 Results of the regression rate of the qualitative discrimination model

一般情況下， 回判率大于 75%表明判別定性 模型 合 格［12］， 因此 ， 本 研 究 構(gòu) 建 的判別定性模型有效。

4 綜合異常的定性結(jié)果

根據(jù)上述建立的判別定性模型，對(duì)學(xué)山地段Ⅰ、 Ⅱ、 Ⅲ號(hào)土壤 Rn、 分量 U 綜合異常進(jìn)行定性判別，判別結(jié)果如下：

Ⅰ號(hào)綜合異常共6個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)參與判別，其中5個(gè)測點(diǎn)判為礦致異常，礦致異常的概率為 83.3%； 1 個(gè)測點(diǎn)判為非礦致異常，非礦致異常的概率為 16.7%。

Ⅱ號(hào)綜合異常共 13個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)參與判別，其中9個(gè)測點(diǎn)判為礦致異常，礦致異常的概率為 69.2%； 4 個(gè)測點(diǎn)判為非礦致異常，非礦致異常的概率為 30.8%。

Ⅲ號(hào)綜合異常共 14個(gè)測點(diǎn)的數(shù)據(jù)參與判別，其中僅1個(gè)測點(diǎn)判為礦致異常，礦致異常的概率為 7.1%； 13 個(gè)測點(diǎn)判為非礦致異常，非礦致異常的概率為 92.9%。 綜合異常判別定性結(jié)果如表2所示。

表2 綜合異常判別定性結(jié)果Table 2 Results of qualitative discriminate of comprehensive anomaly

判別結(jié)果表明， Ⅰ、 Ⅱ號(hào)土壤 Rn、 分量 U綜合異常為礦致異常的概率較高，而Ⅲ號(hào)土壤Rn、分量 U 綜合異常為非致礦異常的概率較高。

5 結(jié)論與建議

1） 通過土壤 Rn、 分量化探測量， 在學(xué)山地段工作區(qū)內(nèi)共圈定3個(gè)土壤Rn與分量 U綜合異常。根據(jù)綜合異常定性研究結(jié)果，Ⅰ、Ⅱ號(hào)綜合異常為礦致異常的概率較高，下一步鉆探驗(yàn)證工作可優(yōu)先部署在Ⅰ、Ⅱ號(hào)綜合異常內(nèi)。

2） Ⅰ號(hào)綜合異常位于測區(qū)邊界， 異常并未圈閉，還有向外擴(kuò)展的可能。

3） 根據(jù)在已知區(qū)建立的判別定性模型，對(duì)相同類型未知區(qū)域的異常進(jìn)行定性識(shí)別具有較好的指導(dǎo)作用，對(duì)下一步工作部署提供了參考依據(jù)。

［1］黃國龍， 吳烈勤， 鄧平， 等.粵北花崗巖型鈾礦找 礦潛 力 及 找 礦方 向 ［J］. 鈾 礦 地 質(zhì) ， 2006， 22（5）:267-275.

［2］陳振宇， 黃國龍， 朱捌， 等.南嶺地區(qū)花崗巖型鈾礦的特征及其成礦專屬性［J］.大地構(gòu)造與成礦學(xué)， 2014， 38（2）:264-275.

［3］劉國安， 王興明， 羅強(qiáng)， 等.分形理論識(shí)別粵北澄 江 地 區(qū) 鈾 礦 潛 力 評(píng) 價(jià) 中 的 異 常 ［J］. 地 質(zhì) 與 勘探， 2016， 52（1）:139-145.

［4］李慶陽， 蔡惠蓉.再 論 地 面 氡 子 體 探 測 深部鈾礦 的 機(jī) 理 ［J］. 成 都 理 工 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) ：自 然 科 學(xué) 版 ，2010， 37（6）:279-282.

［5］陳召文， 馬玉孝， 闞澤忠， 等.氡測量在成都平原 隱 伏 斷 裂 研 究 中 的 初 步 應(yīng) 用 ［J］. 甘 肅 地 質(zhì) ，2007， 16（4）:88-92.

［6］童純菡， 李巨初， 葛良全， 等．地殼內(nèi)上升氣流對(duì) 物 質(zhì) 的 遷 移 及 地 氣 測 量 原 理 ［J］．礦 物 巖 石 ，1997， 17（3）:83-88.

［7］尹金雙， 李子穎， 葛祥坤.分量化探在鈾資源勘查 中 的 研 究 與 應(yīng) 用 ［M］. 北 京 ： 原 子 能 出 版 社 ：2012:1-20.

［8］張善明， 馮罡， 張建， 等.運(yùn)用土壤地球化學(xué)尋找深部礦體的原理及方法［J］.地質(zhì)與勘探， 2011，47（6）:1 114-1 123.

［9］劉雪敏， 陳岳龍， 王學(xué)求.深穿透地球化學(xué)異常源同位素識(shí)別研究 ［J］.現(xiàn)代地質(zhì)， 2012， 26（5）: 1 105-1 116.

［10］克勞斯.巴克豪斯， 本德.埃里克森， 伍爾夫.普林克， 等.多元統(tǒng)計(jì)分析方法［M］.上海： 上海人民出版社， 2008:131.

［11］鐘沖， 郭強(qiáng).費(fèi)歇爾判別法及其應(yīng)用 ［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)， 2008， 43（1）:136-141.

［12］郭 科 ， 龔 灝. 多 元 統(tǒng) 計(jì) 方 法 及 其 應(yīng) 用 ［M］.成 都 ：電子科技大學(xué)出版社， 2003:85-87.

（上接第 102 頁， Continued from page 102）

參考文獻(xiàn)：

［1］徐浩， 崔煥敏， 蔡煜琦， 等.桃山-諸廣巖體鈾礦床地質(zhì)-地球物理找礦模式探討［J］.東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2011， 34（4）:315-322.

［2］劉鵬飛， 劉天佑， 陳國雄.南嶺花崗巖重力場特征與找礦意義［J］.工程地球物理學(xué)報(bào)， 2013， 10（1）:1-6.

［3］龐雅慶， 高飛， 夏宗強(qiáng)， 等.諸廣山巖體南部區(qū)域鈾成礦模式及找礦方向［J］.鈾礦地質(zhì)（增刊）， 2015， 1（31）:322-329.

［4］張金帶， 李子穎， 李友良， 等.桃山-諸廣預(yù)測工作區(qū)鈾礦資源潛力評(píng)價(jià)報(bào)告［R］.北京：核工業(yè)地質(zhì)局， 2010:106-109.

［5］陳 玉 東.地 球 物 理 信 息 處 理 基 礎(chǔ) ［M］.北 京 ： 地 質(zhì)出版社， 2006， 137-165.

［6］高等章， 侯遵澤， 唐健.東海及鄰區(qū)重力異常多尺度分解［J］.地球物理學(xué)報(bào)， 2000， 4（6）:842.

Qualitative research of geophysical-geochemical anomalies of uranium ore based on discriminant analysis

LI Wenping，LIU Guoan， WANG Quantao， ZHANG Haiqiang， WANG Xiaodong
（Research Institute No.290， CNNC， Shaoguan， Guangdong 512026， China）

In the deep uranium prospecting of Tangwan deposit （2401） and the outside in north Guangdong， the abnormal above known ore and non ore was used to set up Fisher discriminant qualitative model， so as to research comprehensive abnormal of soil Rn and component of the geochemicalqualitatively.The resultshew thatdiscriminant qualitative model back judgement rate was 92.8%； Ore bearing probability ofⅠ ， Ⅱ ， Ⅲ comprehensive abnormal were respectively as 83.3%，69.2%， 7.1%.The result of qualitative research provides a reliable basis for the next step of drilling validation work.

soil Rn measurement； component of the geochemical； abnormal qualitative；discriminant analysis；uranium ore

P593； P598

A

1672-0636（2017）02-0103-05

10.3969/j.issn.1672-0636.2017.02.007

全國重要礦集區(qū)找礦預(yù)測項(xiàng)目:南嶺中段青嶂山礦集區(qū)找礦預(yù)測（編號(hào)： DD2016005209）資助。

2017-01-17

李文平（1984— ）， 男， 四川南充人， 工程師， 主要從事鈾礦資源勘查工作。E-mail:312110731@qq.com