地电提取原始数据的综合处理方法——以金川硫化铜镍矿Ⅱ矿区为例(吕明芬,罗先熔,王葆华,王光洪,班秋银《桂林理工大学学报》2010.2).pdf

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第30 卷 第2 期 2010 年5 月 桂林理工大学学报 Journal of Guilin University of Technology Vol�畅 30 No 畅 2 May 2010 文章编号 1674 - 9057 (2010) 02 - 0217 - 06 地电提取原始数据的综合处理方法 以金川硫化铜镍矿Ⅱ矿区为例 吕明芬 1, 罗先熔1, 王葆华1, 王光洪1, 班秋银2 (1畅桂林理工大学 a畅有色及贵金属隐伏矿床勘查教育部工程研究中心; b畅隐伏矿床预测研究所, 广西 桂林 541004; 2畅广西中金矿业有限公司, 南宁 530022) 摘 要 根据矿区指示元素与主成矿元素的相关性, 运用数据标准化和相关分析等多元统计方法, 提 出了 6 种将地电提取各单元素异常进行叠加整合的方法, 以强化找矿信息。 结果显示 “全累加” 异 常显著但不平稳; “正累加” 剔除了负相关元素的影响; “大累加” 进一步剔除了低度相关元素的影 响; “全关加” 受相关性较小或负相关元素的影响较大, 甚至出现负异常; “正关加” 异常显著平稳; “大关加” 进一步剔除了低度相关元素的影响, 对矿体的指示作用更直观、 清晰、 有效。 关键词 地电提取; 数据处理; 相关分析; 数据标准化; 综合异常; 硫化铜镍矿 中图分类号 P632 文献标志码 A 随着隐伏矿床找矿研究的深入, 所利用的地 学空间信息剧增, 面对庞大的地学信息, 如何迅 速高效地研究分析这些数据, 去伪存真, 剔除假 象因子; 去粗取精, 提取最有利、 最有用信息, 快速精准地确定矿床赋存位置信息, 对矿床进行 定量化预测, 是隐伏矿床预测研究的一个重要方 向[1 - 2]。 将元素信息有效整合是地球化学信息处理工 作中的一个重要环节, 也是影响异常解释评价工 作准确性的重要依据。 笔者对甘肃金川硫化铜镍 矿Ⅱ矿区 3 条已知剖面的地电提取数据, 采用多 种数据处理方法进行综合处理分析, 并根据研究 区的地质背景特点, 对综合处理后的异常进行了 较深入的对比分析, 总结出各综合异常的特点及 其相互关系, 归纳出综合异常特征对各种矿床定 量化信息的体现和指示作用, 优选出适用于寻找 该矿床的地电提取原始数据综合处理的最佳方法。 1 研究区背景 金川超大型硫化铜镍矿床位于阿拉善地块的 西南缘龙首山隆起带上, 北邻潮水盆地, 南接河 西走廊坳陷, 由前长城系龙首山群一套深变质混 合岩、 黑云母片麻岩、 花岗片麻岩、 斜长角闪岩 和大理岩组成基底, 盖层为长城蓟县系墩子沟 群和震旦系韩母山群。 区内构造以 NW 向和 EW 向为主, SN 向和 NE、 NNE 向亦有显示, 并表现 为多期活动的特点。 岩浆岩种类繁多, 侵入期次 较频, 其中超基性岩沿龙首山两侧深断裂呈 NW 至 EW 向带状分布[3]。 Ⅱ矿区位于龙首复向斜面北翼, 由于吕梁运 动以来的多次地质构造作用, 区内出露的基岩主 要为前震旦纪白家嘴子组中深变质岩及超基性岩。 矿区内断裂发育, 具多种产状、 多期活动、 规模 大、 数量多的特点。 反映了含矿岩体形成前后, 处于活动性较强的构造环境,有利于来自深部的 收稿日期 2009 - 12 - 07 基金项目 科技部国际科技合作项目 (2007DFA20910); 国家 “十一五” 支撑计划项目 (2006BA01B08) 作者简介 吕明芬 (1982 - ), 女, 硕士研究生, 矿产普查与勘探专业, lvm100866@163畅 com。 通讯作者 罗先熔, 博士, 教授, luoxianrong@glite畅 edu畅 cn。 引文格式 吕明芬, 罗先熔, 王葆华, 等, 地电提取原始数据的综合处理方法 以金川硫化铜镍矿Ⅱ矿区为例 [J].桂林 理工大学学报, 2010, 30 (2) 217 - 222. 超镁铁质岩浆活动, 形成区内巨大的铜镍矿床[4]。 2 方法原理 本次研究主要采用数据标准化和相关分析等 多元统计方法,对地电提取原始数据进行预处理, 然后按各指示元素与镍元素的相关性进行不同方 式的叠加处理,得到各综合异常,最后对比分析研 究各综合异常特征及其间的关系对矿体赋存位置、 形态、产状、品位等的指示作用。 优选出最适用于 寻找该矿床的地电提取原始数据综合处理方法。 其中, 采用相关分析的方法, 是为了确定指 示元素与成矿元素间是否存在某种相互依存关系, 依存关系是多大, 进而探讨其异常对寻找成矿元 素异常的贡献率; 采用离差标准化的方法, 是为 了消除不同元素测定时的数量级差和单位, 即消 除量纲对综合异常贡献的影响。 由于当分析的样本个数较少时, 其相关分析 结果波动较大, 不能正确反映两个序列之间的相 关性。 因此, 为提高相关性分析结果的可靠性, 保证相关系数能够体现该地区元素间的关系[6], 本次研究在作相关分析时, 除采用 30 线、 32 线、 34 线的地电提取数据外, 还用了该地区已知剖面 26 线和 28 线的地电提取数据。 从研究区镍与各指示元素相关系数 (表 1) 可以看出, 在显著水平 α= 0畅 05 上达到与镍相关 的元素有 Pb, 在显著水平 α= 0畅 01 上达到与镍相 关的元素有 Ti、 Mn、 Co。 显然, 与镍相关性较大 的元素都是其共生元素, 说明相关系数在一定程 度上体现了各指示元素与成矿元素的共生关系。 可以认为相关性是元素共生关系的数学表达, 用 相关系数作为各指示元素异常对成矿元素异常的 贡献率进行综合, 具有一定的可信度。 表1 Ⅱ矿区地电提取镍与指示元素的相关系数 Table 1 Correlation coefficient of nickel and other elements by geo- electrochemical extraction in ore district Ⅱ TiVMnCoZnAgPbCuNi Ni0 畅 564 倡倡 - 0S S畅 1050破破畅 653 倡倡 0櫃櫃畅 783 倡倡 0ⅱⅱ畅 1750u u畅 0640 畅 227 倡 - 0H H畅 0321D 注 倡在显著水平 α = 0畅 05 上达到相关;倡倡在显著水平 α= 0畅 01 上达到相关。 3 处理方法 根据地化数据的特点, 先按地化数据的处理 方法处理, 剔除 3 倍离差值, 直到使其服从正态 分布, 然后再把所有的地电提取元素的原始数据 进行数据标准化处理[6], 具体处理方法如下 (1) 以研究区为单位, 根据地化数据的原始 值, 确定该区可能赋存的矿种, 选出矿区的主成 矿元素 A。 (2) 以研究区为单位, 把各指示元素分别进 行数据标准化处理。 (3) 以研究区为单位,对所有数据标准化处理 过的数据进行相关分析,求出各指示元素与主成矿 元素 A 的相关系数(先对该区数据作预处理,剔除 受污染的假异常,使其相关系数的可信度更高)。 (4) 根据其相关系数反映的相关性,以点为单 位,将各元素的数据标准化后的值,按其相关性的大 小进行不同方法的叠加处理,叠加处理方法如下 ①全累加。 把所有检测元素的数据标准化值 按点累加即得该点的综合值 Xi=∑ m k = 1 xik, 其中X 各点综合值;x 元素标准化处理后值; i 点号;k 第 k 个元素;m 所测元素种类数。 ② 正累加。把所有与主成矿元素的相关系数大 于0 的指示元素的数据标准化值按点累加即得该点 的综合值 Xi=∑ m k = 1 xik, 其中mRk- Ni>0 的元素种类数;Rk- Ni 第 k 个元 素与 Ni 的相关系数。 ③ 大累加。把所有与主成矿元素在显著水平 α =0畅 01 上达到相关的元素的数据标准化值按点累 加即得该点的综合值 Xi=∑ m k = 1 xik, 其中m在显著水平α=0畅 01 上与 Ni达到相关的 元素种类数。 ④ 全关加。把所有检测元素的数据标准化值, 812桂 林 理 工 大 学 学 报 2010 年 按点均乘以其与主成矿元素的相关系数再累加即 得该点的综合值 Xi=∑ m k = 1 xikRk- Ni, 其中m 所测元素种类数。 ⑤ 正关加。把所有与主成矿元素的相关系数大 于 0 的元素的数据标准化值,按点均乘以其与主成 矿元素的相关系数,再累加即得该点的综合值 Xi=∑ m k = 1 xikRk- Ni, 其中mRk- Ni>0 的元素种类数。 ⑥ 大关加。把所有与主成矿元素在显著水平 α =0畅 01 上达到相关的元素的数据标准化值,按点均 乘以其与主成矿元素的相关系数,再累加即得该点 的综合值 Xi=∑ m k = 1 xikRk- Ni, 其中m 在显著水平 α=0畅 01 上与 Ni达到相关的 元素种类数。 最后, 分析研究通过各种方法进行叠加的综 合异常的特征、 特征间的关系及对其矿床赋存位 置、 大小、 走向等定量化信息的体现和指示作用。 4 综合异常对比分析 4畅 1 处理后综合异常与未经处理的单元素异常对 矿体的指示作用 使用本文提出的 6 种叠加处理方法对甘肃金 川硫化铜镍矿Ⅱ矿区已知剖面地电提取原始数据 进行综合处理, 以 30 线、 32 线为例, 分析其各综 合异常与各单元素异常对矿体赋存位置、 产状、 品位、 大小的指示作用的强弱。 由 30 线未经处理的单元素异常剖面图 (图 1a) 和处理后的综合异常剖面图 (图 1b) 可以看 出以下几个特点 (1) 未经处理的各单元素异常特征较分散、 杂乱无章, 且不平稳, 单点异常较多, 与矿体的 对应关系不好。 矿体上方仅有 Cu、 Co、 Ni 有较明 显异常显示。 (2) 由经处理后的各综合异常图可见, 在矿 体上方均有清晰综合异常存在, 且部分综合异常 很平稳显著, 其形状特征与矿体形状特征有一定 的对应关系。 由 32 线未经处理的单元素异常剖面图(图 2a) 图1 30 线未经处理的单元素异常剖面图(a)和处理后的综合异常剖面图(b) Fig畅 1 Untreated single- element anomaly profile (a) and integrated anomaly profile after treatment (b) in Line 30 912第 2 期 吕明芬等 地电提取原始数据的综合处理方法 图2 32 线未经处理的单元素异常剖面图(a)和处理后的综合异常剖面图(b) Fig畅 2 Untreated single- element anomaly profile (a) and integrated anomaly profiles after treatment (b) in Line 32 和处理后的综合异常剖面图 (图 2b) 可以看出以 下几个特点 (1) 未经处理的多数单元素在矿体上方也有 异常, 但其异常波动较大; 异常宽度范围与矿体 宽度范围对应关系也不好, 仅 Cu、 V、 Ag 有较大 区域显著异常出现。 (2) 处理后综合异常在矿体上方呈现平稳、 显著的特点; 在剖面线所在铅垂面上, 异常大小 和异常趋势对矿体埋深和矿体的大小都有一定的 指示作用 (即矿体埋深较浅综合异常强度较大, 矿体埋藏较深综合异常强度较小); 异常宽度范围 与矿体宽度范围的对应关系较单元素异常好。 由图 1、 图 2 可得如下结论 综合异常比各单 元素异常在矿体上方的特征平稳、 显著; 异常大 小、 形状和趋势对矿体埋深、 形状和大小有较好 的指示作用; 异常宽度范围与矿体宽度范围的对 应关系较单元素异常好。 说明通过对地电提取原 始数据综合处理后, 可以消除部分假异常的影响, 强化真异常, 能更加客观的反映矿体的赋存位置、 形态、 产状、 品位等定量化信息。 4畅 2 处理后各综合异常对矿体赋存位置的指示作 用 分别对金川硫化铜镍矿Ⅱ矿区的 30 线、 32 线、 34 线处理后的各综合异常的特点、 特点间的 关系对矿体赋存位置、 形态、 产状、 品位等的指 示作用进行比较分析研究, 优选出指示作用最好 地电提取原始数据综合处理方法。 由 30 线、 32 线和 34 线综合异常剖面图 (图 1b、 图 2b、 图 3) 可以归纳总结各综合异常特征 与深部矿体的赋存位置、 形态、 走向、 品位等定 量化信息的关系 (表 2)。 (1) “全累加”异常突出,但不平稳,锯齿现象 严重,且假异常最多, 可信度最低 (图 1b、 2b)。 (2)“正累加” 和 “大累加” 时好时坏, 归 其原因, 主要受指示元素与其主成矿元素的相关 性制约, 若负相关的元素多, 则 “正累加” 的优 越性就得以体现 (图 1b); 若与主成矿元素呈低 度或不相关的元素多, 则 “大累加” 就更进一步 体现出其优越性 (图 2b)。 比较而言,“大累加” 对矿体赋存位置的指示作用更好。 (3) “全关加”与标准化后直接进行累加的各 种综合相比,从一定角度看,也减少部分假异常的 影响,但受考虑到相关性较小或负相关元素影响较 大, 甚至出现负异常, 结果可靠性低 (图 2b)。 022桂 林 理 工 大 学 学 报 2010 年 图3 34 线综合异常剖面图 Fig畅 3 Integrated anomaly profile in Line 34 (4)“正关加” 因仅比 “大关加” 少了低度 和不相关的元素, 即使有几个相关性小的元素, 受其相关系数制约,“正关加” 与 “大关加” 的 离差也有限, 比较而言, “大关加” 的异常特征对 矿体的指示作用更好 (图 1b、 2b、 3)。 总体而言,“大累加” 和 “大关加” 较大程 度的消除了假异常的影响, 尤其是 “大关加” 对 矿体的赋存位置、 形态、 走向、 品位等定量化信 息的指示作用均较其他方法更强, 更能准确反映 矿体的赋存位置信息。 5 结 论 通过对金川硫化铜镍矿Ⅱ矿区的地电提取原 始数据进行综合处理, 对比分析研究其综合异常 与未经处理的单元素异常, 和各综合异常特点及 其特点间的关系对深部矿体的赋存位置、 形态、 产状、 品位等定量化信息指示作用, 得出如下结 论 (1) 处理后获得的综合异常的形状、 大小、趋 表2 Ⅱ矿区30 线、 32 线、 34 线综合异常特点 Table 2 Integrated anomaly characters of Line 30, 32, 34 in ore district Ⅱ 异常30 线综合异常特点分析32 线综合异常特点分析34 线综合异常特点分析 镍 矿体上方有连续较大异常,矿体品位 高处异常出现极大值;矿体较大处异 常出现连续渐变值 矿体上方有连续异常,品位高处异常 出现极大值 矿体上方有连续异常分布,且矿体品 位高处异常出现极大值 全 累 加 异常值较大,但波动也较大,没有矿体 赋存的位置,单点异常较多 异常较集中,主要分布于矿体上方,但 在矿体边部没有高品位矿体的情况 下,异常比矿体中心的异常大,不符合 逻辑 异常不够平稳,异常连续处有矿体赋 存,在品位高处异常出现极大值 正 累 加 异常较平稳,矿体上方异常更突出,说 明剔除了部分假异常 异常总体值较小,但异常更突出,尤其 是矿体正上方品位高处异常大,边缘 异常小,符合逻辑 异常的锯齿明显比全累加少,矿体上 方的异常也更突出 大 累 加 矿体上方异常比正累加略小,非矿体 上方异常小很多,说明进一步剔除假 异常,使真异常更显著 矿体上方异常比正累加略小,非矿体 上方异常小很多,说明进一步剔除假 异常,使真异常更显著 矿体上方异常比正累加略小,非矿体 上方异常小很多,说明进一步剔除假 异常,使真异常更显著 全 关 加 进一步减少了非矿体位置的锯齿状异 常,且矿体上方异常平稳且突出。 说明 进一步有效减少了假异常的影响 比大累加更平稳,矿体上方异常面积 和异常幅度均较大。 异常波动趋势与 矿体形态趋势较一致 进一步减少了非矿体位置的锯齿状异 常,且矿体上方异常平稳且突出。 说 明进一步有效减少了假异常的影响 正 关 加 与镍异常的趋势基本一致。 异常趋势 与矿体走向更一致。 矿体处异常更平 稳突出 矿体处异常更平稳突出,且异常波动 趋势与矿体形态趋势更接近 与镍异常的趋势基本一致。 矿体处异 常更平稳突出 大 关 加 与正关加特征相似。 异常形状特征与 矿体纵切面形状特征有很好的对应关 系 矿体上方异常与大累加对应点差值很 小,说明相关性大的元素对矿体的指 示作用更强。 同时异常波动趋势与矿 体形态趋势更趋于一致 矿体埋深大处体积大,埋深浅处体积 小,与矿体品位高低同时对综合异常 产生影响,以致表面上看,矿体形状特 征与异常形状特征没有很好的对应关 系,实质是两者影响的同时体现 122第 2 期 吕明芬等 地电提取原始数据的综合处理方法 势对矿体的形状、矿体在测线所在铅垂面上的走向 和品位等定量化信息都有很好的指示作用。 (2) 处理后获得的连续非极端的递变波动的 综合异常, 则其波动趋势对矿体在测线所在铅垂 面上的走向、 形态有很好的指示作用, 即异常波 动趋势与矿体形态趋势较一致 (图 2b)。 (3) 范围较大、平稳显著的高异常,则下方矿 体在剖面线所在铅垂面上圆形半径较大(图 1b)。 (4) 仔细观察可发现, 矿体上方的 “大关 加” 与 “大累加” 差值很小, 正好体现了共生关 系愈好 (即相关性越好) 指示作用越强的原理, 但是否可得 “ ‘大关加’ 与 ‘大累加’ 离差越小 含矿的可能性越大” 的结论有待进一步研究。 (5) 就矿区而言,铜镍均为主成矿元素,但其 相关性不好,异常吻合度也不高,这可能是含矿岩 体形成前后,处于活动性较强的构造环境,与岩浆 多次侵入、熔离分异,矿浆多期贯入有关[7]。 该方法对数据的依赖性极强, 因此保证采集 数据的质量是保证该方法成功的前提。 在本文的撰写过程中, 得到了桂林理工大学 吴虹教授的悉心指导, 在此表示衷心的感谢 参考文献 [1] 谢学锦.战略性与战术性的深穿透地球化学方法 [J]. 地学前缘, 1998, 5 (1/ 2) 171 - 183. [2] 罗先熔, 段冶.我国地电提取测量法的应用现状及研究 方向 [J].桂林工学院学报, 1995, 15 (1) 34 - 39. [3] 朱文凤,梁有彬. 金川 I 铜镍硫化物矿床铂族元素的赋存状 态及分布规律[J]. 地质与勘探,2000,36(1)26 - 28. [4] 罗先熔, 曾南石.金川矿区深边部地物化多种新方法快 速找矿评价定位预测研究报告 [R].桂林 桂林工学院 隐伏矿床研究所, 2006. [5] 刘昌石, 牟惟熹, 辛克礼.岩石化学与多元统计 [M]. 北京 地质出版社, 1987 165 - 172. [6] 刘大文.区域地球化学数据的归一化处理及应用 [J]. 物探与化探, 2004, 28 (3) 273 - 279. [7] 汤中立.金川硫化铜镍矿床成矿模式 [J].现代地质, 1990, 4 (4) 55 - 64. Integrated Treatment of Original Data in Geo- Electrochemical Extraction a Case from Ore DistrictⅡof Jinchuan Sulfide Copper- Nickel Deposit LU Ming- fen1, LUO Xian- rong1, WANG Bao- hua1, WANG Guang- hong1, BAN Qiu- yin2 (1畅 a畅 Engineering Research Center of Exploration for Hidden Non- Ferrous and Precious Metal Ore Deposits, Min- istry of Education; b畅 Research Institute of Prediction of Hidden Deposits, Guilin University of Technology, Guil- in 541004, China; 2畅 Zhongjin Gold Mining Co畅 , Ltd畅 of Guangxi, Nanning 530022, China) Abstract Based on the correlation coefficient of the indicator elements with the main ore- forming element(R) in mining area, data standardization, correlation analysis and other multivariate statistics methods are used.Six methods are proposed to superimpose and integrate in geo- electrochemical extraction single- element anomaly, which would strengthen the prospecting information.It shows that “all accumulation of ESV” anomaly is clear but not stable.The impact of negatively correlated elements are excluded by “accumulation of ESV (the ele- ments with R > 0)”.“Accumulation of ESV (the elements at α= 0畅 01)” nomaly further excludes the impact of low- level- correlation elements.“All accumulation of the product of ESV and R” is greatly influenced by ele- ments whose correlation coefficients are less or negative.“Accumulation of the product of ESV and R (the ele- ments with R > 0)” anomaly is clear and stable.The impact of low- level- correlation elements is further exclu- ded and therefore the ore body could be indicated more intuitively, and clearly by “accumulation of the product of ESV and R (the elements at α= 0畅 01)” . Key word geo- electrochemical extraction; date processing; correlation analysis; elements standardized values (ESV); integrated anomaly; sulfide copper- nickel mine 222桂 林 理 工 大 学 学 报 2010 年
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