山东省平邑县归来庄金矿床综合化探金异常统计分析

山东省平邑县归来庄金矿床综合化探金异常统计分析

0多区域化探元素地球化学归来庄金矿床位于芦溪铜石条火山岩各种岩体的东部边缘。这是一个富钾碱性岩浆的温和矿床。它与富钾岩和冰长石的频繁活动密切相关。据山东省地矿局资料分析:在铜石杂岩体范围内,Au矿化增强时,Ag,As,Sb,Mo,Bi,Hg,W,Se,Te,F的含量都相应增高,表明这些元素对成矿有指示意义;归来庄314件原生晕样品分析显示,Cu,Pb,Zn,As,Sb,Mo,Bi,F都对成矿有指示作用。该区现有14种区域化探元素资料,区域化探元素对金异常及金成矿贡献的定量分析以前研究得很少。为了充分利用已有资料,研究多个区域化探元素(多元信息)对金异常及金成矿的影响,应用地质统计学方法对化探信息进行综合研究。研究区范围选在归来庄金矿区及其周边地区,面积约1000km2。1高等职业与金异常研究笔者收集到Au,Ag,W,As,Sb,Co,Mo,Cu,Cr,Hg,Ni,Pb,Zn,V等14种化探元素处理后数据。抽取了预测区内含有这14种化探元素的样点,根据样点上14种化探元素数据计算它们之间的相关系数,以了解其相关性。根据相关系数计算结果,选取与Au紧密相关的三个元素(相关系数>0.75)来研究其对金异常与金成矿的影响,这三个元素是W,As,Sb。由于协同克立格法能充分考虑多元信息间的协同区域化行为,反映各变量间的时空结构,利用这14种化探元素来研究多元信息对金成矿的贡献,可以更全面地了解化探信息对金异常与金成矿的影响,因而利用协同克立格法对归来庄金矿床综合化探金异常进行研究。在应用协同克立格法研究中,以Au为主变量,W,As,Sb为次变量,综合258个样点提供的化探信息,对归来庄金矿床金异常进行讨论。研究区内Ag与Au的相关系数只有0.54,根据山东省地矿局以往的找矿经验,Ag对Au成矿具有特殊作用,因而也对Au,Ag的品位比(简写为g(Au/Ag))与金异常的关系进行了地质统计学研究。样点按规则网格取样,分布均匀,各区域化变量在研究邻域内可以认为服从平稳或准平稳假设。该区的化探元素经特异值处理后都基本服从正态分布,原则上满足协同克立格法的要求。2综合分析信息的合作克立格法评价2.1变异函数拟合结果协同区域化变量的空间变异性特征参数是协同克立格法正确估计的重要参数。对四个区域化变量计算其两两相关变异函数,绘制实验(互)变异函数曲线并进行拟合。四个区域化变量在不同方向(0°,22.5°,45°,90°,135°)的(互)变异函数实验曲线基本一致,可认为它们都显示各向同性。四个区域化变量间的结构分析结果见表1。上表说明,各区域化变量间的时空变异性特征基本一致,变异函数实验曲线拟合最好的方向几乎都是90°,块金效应都是5,基台值在300～600之间,变程大多在12km左右,都可以用一个球状模型来拟合。块金效应的大小取决于Au的区域背景值,块金效应值小,说明背景值低。基台值远大于块金效应说明该区Au在某些地方明显高于背景值,表明有Au异常存在,说明该区有找矿前景。变程12km主要与该区铜石次火山杂岩体有关,该杂岩体出露面积超过30000km2,直径大于12km。该套合结构的各参数与该区地质情况一致,具有实际地质意义。对Au等的套合结构进行分析,其实就是一个结合Au成矿过程对Au及其他区域化变量的时空变异实验曲线的拟合过程。由于归来庄金矿床在成因上主要与次火山杂岩有关,次火山杂岩体对金成矿起主导作用。在研究Au等的套合结构时,只考虑了次火山杂岩这一主要成矿地质作用,因而可以只用一个套合结构来对归来庄金矿床Au等的时空结构进行拟合。如Au-Sb变异函数拟合曲线见图1。从图1可以看出,2个区域化变量Au-As间的互变异函数实验曲线在5个不同的方向上基本显示各向同性。对45°方向的互变异函数实验曲线进行套合结构分析,套合结构分析结果表明,该二区域化变量间的互变异函数实验曲线可以用一个块金效应为5个单位、基台值为500个单位、变程是12km的球状模型来拟合。2.2交叉验证直方图为了检验各区域化变量间的时空变异结构分析结果的可靠性,可以利用协同克立格法交叉验证对其进行检验,将其偏差进行分组统计并绘制交叉验证直方图(图2)。从图2可以看出:原始值与其对应估计值的差值的平均值为0.239,差值大部分都集中在0附近,差值在(-3.9～4.9)内的占93.02%,差值较小。因而利用Au\,W\,As\,Sb四个区域化变量间的上述时空变异结构参数来对归来庄金矿床金异常进行协同克立格法估计的误差很小,其结果基本可靠。2.3考虑多因素的协同克立格法估计根据Au等化探元素间的时空结构变异特征,结合该金矿床具体地质情况,同时考虑到原始数据间距较大等方面因素,制定适合本区的克立格估计方案。协同克立格法估计方案为:按照超级块段法的原则,将研究区划分成2×2四大块,又将其细分为90×80个待估区,待估区大小为400m×325m,搜索直径为12km,各向异性比为1。本次研究采用传统普通协同克立格法,设主变量为k0(Au),信息样为Zαk(k=1,2,3,4),某待估点主变量的真实值为ZV(k0),估计量为Z*V(k0),Z*V(k0)是k个协同区域化变量的全部有效信息的线性组合:Ζ*V(k0)=Κ∑k=1nk∑αk=1λαkΖαkZ∗V(k0)=∑k=1K∑αk=1nkλαkZαk。为了使Z*V(k0)为ZV(k0)的最优无偏线性估计量,需在无偏条件下使其估计方差最小时求得权系数λαk(αk=1,2,…,nk)。求解λαk的传统普通协同克立格法方程组是:{Κ∑k′=1nk′∑βk′=1λβk′ˉCk′k(νβk′,ναk)-μk=ˉCk0k(Vk0,ναk),nk0∑αk0=1λαk0=1,nk∑αk=1λαk=0,αk=1,2,⋯,nk;k=1,2,⋯‚Κ。⎧⎩⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪∑k′=1K∑βk′=1nk′λβk′C¯¯¯k′k(νβk′,ναk)−μk=C¯¯¯k0k(Vk0,ναk),∑αk0=1nk0λαk0=1,∑αk=1nkλαk=0,αk=1,2,⋯,nk;k=1,2,⋯‚K。这里K=4。利用已有的各区域化变量间的时空变异性结构分析结果,综合区域化探信息,对归来庄金矿床Au进行协同克立格法估计。其协同克立格法估计等值线图见图3。该区Au的协同克立格法估计高值区集中在归来庄金矿区,归来庄金矿床南部与次火山杂岩体南部边缘接触部位及铜石镇西与次火山杂岩体的西部边缘接触部位也有较高的Au品位出现。由于协同克立格法提高了对多元信息的综合信息提取能力,其估计结果更加细腻,能反应更小的结构,因而在较大比例尺的预测中,利用协同克立格法来综合多元信息的协同作用,可以使估计结果更加贴近实际。归来庄金矿床中高品位金矿通常产出在岩脉中,矿体是不连续的,当用普通克立格法和指示克立格法(对g(Au/Ag)的研究用到了指示克立格法)进行估计时,平滑作用显著,使得金异常分布变得连续,呈大片状;而用协同克立格法估计时,由于协同克立格法提高了对多元信息的综合提取能力,平滑作用减弱,其估计结果更加细腻,能反应更小的结构,金异常的分布与矿体实际分布情况较一致。因而在较大比例尺的预测中,利用协同克立格法来综合多元信息的协同作用,可以使估计结果更加贴近实际。3异常预测gau，ag3.1gau/ag配比预测据山东省地矿局资料分析,归来庄金矿矿区Au,Ag的相关性较高,Au,Ag共消长,相互协调。在Au特低品位(<1×10-6)时,g(Au/Ag)之值通常小于1;Au品位增高,Ag也相应增高,但Au的增幅较大,g(Au/Ag)常大于1,且Au品位越高,g(Au/Ag)越大。g(Au/Ag)比值的统计在矿床评价方面是一个重要的标志,也可以提供金矿成因的重要信息。据统计,金矿体中g(Au/Ag)比值由浅部至深部略呈增高的趋势,0m标高以上,g(Au/Ag)比值接近1,0m标高以下,g(Au/Ag)比值大于2。据山东省地质矿产局(林景仟等,1996)认为,成矿溶液是从g(Au/Ag)低比值向高比值方向演化,成矿溶液在成矿过程中发生了分异,Ag于成矿较早阶段先于Au沉淀,剩余溶液中Au的浓度提高了,晚阶段生成的金矿物的成色也提高了,自然金可能是晚阶段沉淀的。从Ag到Au的分布空间变化上看,矿体浅部的g(Au/Ag)比值高,向深部减小,深部Ag含量高于Au,Au有向浅部富集的趋势。Au在较晚阶段相对富集,Au,Ag有分异,Au富集于较低温的热液中。对预测区内所有含有Au,Ag的点进行取样,共有样点241个。根据这241个样品作g(Au/Ag)比值统计分布直方图(图4)。直方图显示为单峰曲线,大部分样品的g(Au/Ag)比值较低,g(Au/Ag)高比值的样品突然减少,整个直方图呈现出一个长尾巴。实验偏度与理论偏度之比为9.27;实验峰度与理论峰度之比为124.87。因而原始数据严重偏离正态分布,若应用传统的参数地质统计学来研究该区的g(Au/Ag),则应对原始数据进行处理,以满足方法的要求。3.2金异常研究方法由于非参数地质统计学无须要求母体服从某种分布类型,也不需满足平稳或准平稳假设,因而可操作性强。鉴于指示克立格法对研究母体取样有限且分布不均、特异值的存在使得变异函数不稳定、数据的分布假设无法检验等一系列问题研究的特殊作用,为了利用归来庄金矿中与金成矿息息相关的g(Au/Ag)信息来研究金异常,同时也为了检验前面平稳或准平稳假设的可靠性,在时空域中的指示克立格理论指导下,利用指示克立格法对归来庄金矿g(Au/Ag)分布进行估计。3.2.1临界值特征值临界值的选择对指示克立格法来说相当重要,它将影响到序次相关问题的出现与否及结构分析的正确性,最终影响指示克立格法的估计精度。g(Au/Ag)变化范围在(0.036,10.925)内,均值1.14,数据主要集中在(0,2.2)以内,这类数据占了94.61%。经特异值处理后,数据主要落在(0.036,2.22)内,均值0.99。在选择临界值时,考虑到数据分布的特点,选择了13个临界值,且临界值主要分布在数据集中区。它们依次为:0.10,0.44,0.64,0.84,1.03,1.24,1.44,1.64,1.84,2.04,2.24,3.00,4.00。各待估点信息样的指示转换值的获得就是以这13个临界值作为阀值,对不同的滑动邻域内的信息样进行指示转换。3.2.2庄金矿床gau/ag结构模型选择好临界值后,准确地对区域化变量g(Au/Ag)进行时空结构分析是指示克立格法估计结果可靠性的关键。计算g(Au/Ag)指示转换值在不同方向的变异函数,绘制多方向g(Au/Ag)经指示转换后的变异函数实验曲线,经结构分析,建立归来庄金矿床g(Au/Ag)的时空变异结构模型为:γ(h)=C0+C(1.55h/a-0.55h3/a3)0<h≤a=0.13+0.056(h/2?166.7-h3/6?5003)‚0<h≤6?500?m。其中,γ(h)是区域化变量的变异函数值;h是点间距离;a是区域化变量的变程(a=6500m);C0=0.13;C=0.056。3.2.3gau/ag克立格估计g(Au/Ag)经指示转换后得到的时空变异结构模型准确性需要进行交叉验证。以g(Au/Ag)的时空结构模型参数为基础,对该区已有的241个样点进行指示克立格法检验,经检验用该时空变异结构模型来对归来庄金矿床g(Au/Ag)进行指示克立格法估计,其估计结果是可信的。指示克立格法通过计算待估点的指示值来对估计量进行估计:Ζ*(x)=L∑l=1Ιl(x)Ζl,其中Il(x)是取第l个临界值时待估点的指示值,Zl是第l个临界值。而Il(x)的估计值I*l(x,Zl)=n∑α=1λα(Ζl)i(xα;Zl),其中i(xα,Zl)表示xα样品点在临界值为Zl时的指示值,关键是获得系数λα,求解系数λα的指示克立格方程组为:{n∑β=1λβ(Ζl)ˉCi(xα,xβ,Ζl)-μ=ˉCi(xα,V,Ζl),n∑α=1λα=1,α=1,2,⋯‚n。下面是据g(Au/Ag)时空变异参数和克立格估计方案对归来庄金矿床g(Au/Ag)进行指示克立格法估计而得的g(Au/Ag)分布等值线图(图5)。结合图3和图5可以看出:g(Au/Ag)大于1.5的区域基本上就是Au的异常区,归来庄金矿床就在此区内;g(Au/Ag)高值区与Au高值区一致,g(Au/Ag)对归来庄型金矿具有指示意义。图5表明归来庄金矿床的西北部和南部地区有高g(Au/Ag)区,说明该矿床的西北部和南部地区有找矿前景,这与图3反映的Au异常分布一致,因而今后在归来庄金矿区周边开展找矿工作时,应重点考虑其西北部和南部与次火山杂岩体接触部位。4gau/ag异常与其它地质异常的相互关系在归来庄金矿床综合化探信息金异常的地质统计学研究中,针对不同的研究对象和研究目的,采用了不同的地质统计学方法:利用协同克立格法来综合化探信息对金成矿的影响,分析化探信息间的协同区域化行为,研究综合化探信息对产生Au异常的作用;利用指示克立格法对g(Au/Ag)异常进行研究,探讨g(Au/Ag)变化与Au品位及Au异常的相互关系。通过研究发现,二种方法所得出的Au及其他区域化变量的时空结构参数都能得到较好的地质解释,与地质情况基