基于因子分析的内蒙古东部山区成矿潜力评价

基于因子分析的内蒙古东部山区成矿潜力评价

在地质学中，由于地质对象的复杂性，通常需要更多的变量来雕刻它们。然而，由于变量众多，很难确定它们之间的关系，因此很难找到主导作用的变量。因子分析方法通过研究变量之间的协方差阵的内部结构,将原来较多的变量组合成少数的“因子”。通过因子可以再现原始变量之间的相关关系,提示产生这些关系的内在原因,从而有助于探索事物的因果关系。同一因子中,相同正号或负号的载荷绝对值较大的元素(化合物)间,在各该因子中是相关的,它们的聚合可以看作各该因子的特征组合,反映相关物质属性。特征根λ最大或较大的因子,反映研究区内最重要或较重要的物质属性;与特征组合载荷值的正号或负号相关联的各数据点计量值的空间变化反映相关物质属性的空间变化,从而揭示某种物质属性的空间分布。不同因子所揭示的一类(特征组合的载荷值符号相同时)或两类(主要荷载元素的载荷值分为正负两种符号时)物质属性都是某种主导地质作用的结果,所以,因子计量的趋势变化还一定程度上表达着某种地质作用的因果关联。地球化学场背景反映了地壳物质组成的不均匀性,同时也提供了不同成矿物质基础。各类异常的出现,与一定的地质有关,异常在空间上的展布与地质因素的联系,在此基础上进一步分析形成可能原因,并提供成矿演化信息。此次研究中我们以野马泉-小盆地地区为例,利用因子分析方法,结合地质情况,从地球化学角度对地层成矿可能性进行了讨论,并对成矿潜力进行了浅要评价。1下元古界、上奥陶统小盆地—野马泉地区处于祁漫塔格—都兰成矿带(Ⅲ11)乌兰乌珠尔(Ⅳ11)、野马泉—开木棋河(Ⅳ12)成矿亚带内。下元古界、寒武—奥陶系、上奥陶统、石炭系、下二叠统、第三系地层不同程度都有发育,以寒武—奥陶系、上奥陶统为主,其次是下元古界、石炭系。寒武—奥陶系、上奥陶统,由碎屑岩、碳酸盐岩、火山岩组成,石炭系为碎屑岩、灰岩,这两套地层与本区接触交代—热液型矿床、火山岩型矿床的形成,有着直接关系;下元古界结晶片岩、大理岩为古陆块体,构成基底。各地层单位除早古生代地层与下伏地层断层接触外,其余均为不整合接触,由于后期构造破坏和岩浆岩侵入,地层出露零散。该区岩浆活动比较强烈,由基性—超基性、中性—酸性侵入岩、火山岩都有发育。基性、超基性岩呈脉状分布于研究区北部,侵位于寒武—奥陶系,与火山岩相伴产出。研究区南部仅见基性岩脉零散侵位于华力西期侵入体中。中—酸性侵入岩特别发育。岩体展布方向北西—北西西,和区域构造线方向一致,岩浆活动明显受构造控制。华力西期和印支期侵入岩形成过程对本区热液矿床的形成起着重要作用。2质来源分析通过分析野马泉地区40元素(化合物)主因子分析形成13个主因子模型,根据主要组份及其特征对物质来源直行了简单推断,详见表1。由表可知13个主因子中F1和F2因子是最强大两因子,其特征根最大和次大,主要荷载元素(化合物)众多,所以它们说明的不仅是主要地质背景,而且对成矿物质来源或控制因素上,它们也起着积极贡献,且其余因子分布在很大程度上受F1、F2这样的主导因子制约。3地质因子及矿化因子的计量图为了更好地揭示各因子间的相互关系用各因子与地质背景之间的相互关系,对选定的各主因子根据其因子得分绘制了各因子计量图。其中F1、F2、F5三个因子的计量图较好地揭示了区域最重要的地质作用发生及其结果的空间分布,可视为区内主要的地质因子;F3、F8、F10和F12因子计量图较好揭示了区域最重要的成矿作用及其结果的空间分布可视为重要的矿化因子。它们与地质图上构造、岩桨岩等吻合的非常好,也在一定程度上反映了该区区域地球化学场特征。3.1区域地质背景F1因子的正高值域反映区内偏基性物质多是偏基性火山岩分布(图1)。正高值域多呈不连续带状分布,规模最大的在小盆地至红柳沟及其东南,主要落位于泥盆、石炭和奥陶系地层。该因子正高值在其它地带分布相对比较弱小,其落位除了局部出现于三迭系及老地层中,还和辉长岩、苏长岩岩体分布相关联或与该地段含偏基性火山岩建造相关。这一带以Au主异常分布区域与方响应较好。F2因子负低值域揭示的含碳酸盐岩建造和局部碳酸盐化,且在区内形成很明显的两个带,南带分布在虎头崖至塔选诺一带,主要同石炭和奥陶系地层有关。北带主要分布在小盆地至剪羊毛场东,也主要同石炭和奥陶系地层有关。正高值域揭示的高钾钠硅酸盐建造或中酸性岩体,主要在二长花岗岩为主的侵入岩体中,Si、Al、Na、K、Be、Rb组合≥0.8的地段可见局部伟晶岩化(图2)。对该因子的正高值域同负低值域以较大变化梯度相毗邻的区段应高度重视,综合各信息,认为是矽卡岩型矿床形成的有利地段。F5的正高值域分布几乎同F1因子的正高值域完全一致,可以看作是同火山成因的富硼、锂、砷而贫钠的气液活动有关。正值≥12的地段可能暗示着火山活动中心或岩体顶部云英岩化的存在。偏酸性的火山气液或岩体顶部气液活动或许是本区成矿作用的一种重要机制。因此,小盆地地区,土房子东、乌兰乌珠尔、冰沟-鸭子沟、夏努沟-塔选诺等地区无论从已有的地球化学异常还是成矿事实,都应作为重要的成矿区段进行工作布置。F1、F5因子正高值域同F2因子负低值域相互呼应的地段,无论是地质环境还是可能的促进成矿机制,都是可以认为是的找矿有利地段。3.2含铅锌铅矿活动地段的区外地区矿化因子是指它们更多反映局部矿化地段及其可能的矿石类型。它们的分布很大程度上受F1、F2这样的主导因子的制约,也还需要导矿、容矿构造的配合。F3因子暗示的含锡、铋硫化物矿化地段,是该区最强大的矿化因子。其较明显的负低值域分别出现在红柳沟、乌兰乌珠尔、冰沟、鸭子沟、虎头崖、野马泉、牛苦头沟和塔选诺地段。Bi、Sn、Ag、Cu、F这些以Bi、Sn为主的主要荷载元素中的某几个的异常量聚合都会导致负低值域的出现,是含锌铅矽卡岩或含锡云英岩特征组合的一部分。F8暗示的钼砷钨矿化活动地段,其正高值域主要分布在本区的中部和北东部,主要在花岗岩基周围并多有石炭或奥陶系地层、岩株规模中酸岩体和多组断裂相体的地段,其较明显的正高值落位地段有:小盆地地区、剪羊毛场、乌兰乌珠尔、冰沟、鸭子沟、虎头崖地区和别里赛地区。从元素组合和地质环境推断,多与斑岩型矿床有一定成因联系。F10因子反映的金矿化活动地段,其负低值域的分布同F8的正高值域分布几乎是完全一致。其中有金的矿床级富集。F12显示的铅锌镉矿化地段,其正高值域分布同F8的正高值域、F10的负低值域极其相似;其规模和强度都比较显赫的是乌兰乌珠尔、冰沟、鸭子沟和虎头崖区段,这三处是最可能造就铅锌矿床的地方。4成矿物质来源通过地质背景、地质因子、矿化因子之间相互印证分析,我们对该区域成矿控制因素及成矿可能性作如下推论:(1)F1因子的正高值域落位地段,很可能也是FeCo、Cu(V)成矿物源区段,其特征组合中较多的变价元素,有利于含金铬合物中Au离子的还原沉淀,是较重要的金矿富集指示区。F2因子负低值域反映的富碳酸盐环境,是成矿富集中化学圈闭的有利地段,其正值域反映的中酸性花岗岩浆活动,无论是某些成矿物质(如Sn、Bi等)提供或作为成矿热液的热驱动都是重要的控制因素。F5和F11暗示相关蚀变,有形成破碎蚀变岩型金矿的可能,也可能存在以Pb、Zn为主(乌兰乌珠尔可能富锡)的热液脉状矿床。(2)F8(Mo、As、W为主)的正高值、F10(Au为主)的负低值和F12(Pb、Zn、Cd为主)的正高值在区域上的落位分布同因子F1(V、Fe2O3、Cr、Ni、Co、Ti、Mn、Cu、P为主)、F5(B、Li、As为主)和F11(Sr、P、Na2O为主)的正高值域落位相互伴随。主要在冰沟至虎头崖及其以北的地区。这表明该区的中西部和西北部地区的相关矿化多发生在偏基性火山岩建造的地质背景上,中酸性岩浆热液(包括相关的火山热液)及具体的岩性、构造配合是导致局部矿化富集的主要因素,成矿类型上预示该区域可能存在斑岩型的多金属矿床。(3