，，， ， ，

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)資源學(xué)院，湖北 武漢 430074； 2.中國地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，湖北 武漢 430074； 3.中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430074； 4.國土資源部資源定量評價與信息工程重點實驗室，湖北 武漢 430074； 5.安徽太平礦業(yè)有限公司，安徽 淮北 235115； 6.天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300170)

0 引 言

西藏尼木崗講銅多金屬礦是西藏岡底斯斑巖銅礦帶上的一個具有超大遠(yuǎn)景規(guī)模的斑巖型銅鉬礦，礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，巖漿活動期次多，區(qū)內(nèi)礦石品位整體較低，礦體產(chǎn)狀及空間變化復(fù)雜。經(jīng)過多年的勘探與研究，礦區(qū)礦體為一向北西開口的“U”型，與南北向斷裂構(gòu)造關(guān)系密切(張慶松等，2006；冷成彪等，2012)。

為研究成礦規(guī)律，總結(jié)與礦有關(guān)的地質(zhì)變量，結(jié)合前人的研究成果，作了一系列分析。前人的研究多從地質(zhì)角度出發(fā)，未對已有數(shù)據(jù)作統(tǒng)計分析。采用信息量法和地質(zhì)特征向量長度分析法直接對原始樣品分析數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，分析與礦有關(guān)的地質(zhì)變量。常用的統(tǒng)計方法有：幾何作圖法，計算簡單相關(guān)系數(shù)、偏相關(guān)系數(shù)、秩相關(guān)系數(shù)，信息量計算法，秩和檢驗法，用于二態(tài)變量選擇的地質(zhì)向量長度分析法、相關(guān)系數(shù)比值法、變異序列法等；各種多元統(tǒng)計方法，如主成分分析法、各種序貫分析法，包括全部可能回歸法、逐步回歸、逐步判別、序貫判別等(趙鵬大等，1994；趙鵬大，2004)。本研究利用信息量法和地質(zhì)特征向量長度分析法進(jìn)行分析，綜合選取與礦關(guān)系密切的變量及找礦有利因素。

1 礦區(qū)概況

礦區(qū)位于西藏拉薩市尼木縣縣城北西方向約20 km，礦區(qū)有縣道和國道，交通較為便利。礦區(qū)屬岡底斯山脈，大地構(gòu)造位處岡底斯火山巖漿弧東段，相鄰有廳宮和沖江礦區(qū)。海拔高度一般在4 000～5 000 m，平均4 500 m，屬高原大陸性氣候，人口稀少，工作區(qū)及其周邊礦產(chǎn)資源豐富。

區(qū)域內(nèi)出露地層有白堊系、古近系和第四系，為一套陸相火山巖、火山碎屑巖建造。礦區(qū)斷裂發(fā)育，近南北向和近東西向斷裂形成兩橫、兩縱的“井”字形格架，次為派生的北西向和部分北東向斷裂，礦區(qū)內(nèi)共有斷裂29條，其中F2-3和F12規(guī)模最大，F(xiàn)2-3為破礦斷層，F(xiàn)12為控礦斷層。礦體主要產(chǎn)于二長花崗斑巖及后期的脈巖中，區(qū)內(nèi)黃銅礦化和輝鉬礦化發(fā)育，蝕變以鉀化和硅化為主，且與成礦關(guān)系密切，其中黑云母化與礦體關(guān)系最為密切(張慶松等，2012)。

礦區(qū)礦體整體呈一向北西開口的“U”型。根據(jù)產(chǎn)狀，礦區(qū)礦體大體分為東段、北段和西段3段：東段礦體產(chǎn)狀向西陡傾，傾角65°～75°；北段礦體產(chǎn)狀向南緩傾，傾角20°左右；西段傾向40°，傾角20°左右。

2 方法原理

2.1 信息量法原理

信息量用條件概率計算：

(1)

式(1)中：IAj|B為A標(biāo)志j狀態(tài)提供事件B發(fā)生的信息量，P(B|Aj)為A標(biāo)志j狀態(tài)存在條件下事件B實現(xiàn)的概率，P(B)為事件B發(fā)生的概率。

實際應(yīng)用時，因P(B)在工作初期不易估計，根據(jù)概率乘法定理，上式可變?yōu)椋?/p>

(2)

式(2)中：P(Aj|B)為已知事件B發(fā)生的條件下出現(xiàn)Aj的概率，P(Aj)為研究區(qū)中標(biāo)志值A(chǔ)j出現(xiàn)的概率。

具體運算時，總體概率用樣本頻率來估計：

(3)

在研究區(qū)中：IAj|B表示A標(biāo)志j狀態(tài)指示有礦(事件B)的信息量，N表示研究區(qū)中含礦樣品數(shù)，Nj表示出現(xiàn)標(biāo)志值A(chǔ)j的含礦樣品數(shù)，S表示研究區(qū)所有樣品數(shù)，Sj表示研究區(qū)出現(xiàn)Aj的所有樣品數(shù)(趙鵬大等，1994；趙鵬大，2004)。

2.2 地質(zhì)特征向量長度分析法原理

地質(zhì)變量長度分析法基本原理是把n個已知含礦單元視為n維空間，每個地質(zhì)變量為n維空間中的一個向量，例如(a11，a12，a13，…，a1n)。通過計算各個地質(zhì)變量的向量長來評價變量的重要性，向量長度越大則該變量與礦化的關(guān)系越密切。

n個含礦單元的p個地質(zhì)特征構(gòu)成一個p×n矩陣A：

3 數(shù)據(jù)預(yù)處理

要統(tǒng)計與礦有關(guān)的地質(zhì)變量，首先要將各地質(zhì)變量進(jìn)行匯總，然后分析它們與達(dá)到邊界品位的鉆孔樣品的數(shù)量關(guān)系，以此研究這些變量與礦的關(guān)系。

原始數(shù)據(jù)為鉆孔柱狀圖和鉆孔樣品分析數(shù)據(jù)表格，本研究建立了鉆孔數(shù)據(jù)庫，整理出鉆孔井口文件、樣品分析文件、測斜文件、巖性文件4個文件(馬秋石等，2013)。與礦有關(guān)的巖性、蝕變、礦化、構(gòu)造等變量信息都在巖性文件的巖性描述中，所以，首先要將巖性描述中的變量提取出來形成多個字段，這項工作很復(fù)雜也很關(guān)鍵，可以通過Access數(shù)據(jù)庫將這些變量對應(yīng)地賦與樣品分析文件中的每一個樣品。樣品分析文件和巖性文件都是區(qū)間文件，都有“從”和“到”字段，且鉆孔號是對應(yīng)的，可以將2個文件在Access數(shù)據(jù)庫中建立聯(lián)接，并運用 “UPDATE”語句通過限定鉆孔號和2個文件中的“從”和“到”信息將巖性文件中的變量字段賦給樣品分析文件。具體程序語句為：

{

UPDATE [樣品分析文件], 巖性文件

SET [樣品分析文件].變量字段=[巖性文件].[變量字段]

WHERE (([樣品分析文件].鉆孔號)=巖性文件.鉆孔號)

And (([樣品分析文件].從)>=巖性文件.從)

And (([樣品分析文件].到)<=巖性文件.到));

}

按照上述程序選擇不同的變量字段進(jìn)行更新，即可將巖性文件中的各變量字段賦予樣品分析文件中的各個樣品。

更新結(jié)果還有一點問題，巖性文件中的“從”字段和“到”字段與樣品分析文件中的“從”字段和“到”字段不一定是一一對應(yīng)的，經(jīng)常出現(xiàn)銜接處不能賦值的情況，一個樣品可能上半部分屬于一個巖性，下半部分屬于另外一個巖性，這時就需要手動判斷。根據(jù)長度賦予權(quán)重，樣品在哪個巖性中所占長度比例大就歸為哪個巖性。為了方便統(tǒng)計和計算，可以將變量字段進(jìn)行二值化，即某屬性存在即為“1”，不存在即為“0”(圖1)。

圖1 二值化的變量信息(部分鉆孔)

4 計算結(jié)果

4.1 信息量計算結(jié)果

按照信息量法的計算公式對研究區(qū)的樣品分析文件進(jìn)行統(tǒng)計計算(表1)。

若P(Aj|B)=P(Aj)，則IAj|B=0，這表示標(biāo)志Aj不提供任何找礦信息，即標(biāo)志Aj存在與否對找礦沒有影響；若P(Aj|B)P(Aj)，則IAj|B為正值，表示標(biāo)志Aj能提供找礦信息(趙鵬大等，1994；趙鵬大，2004)。

表1 信息量計算結(jié)果

續(xù)表1

標(biāo)志狀態(tài)Sj(S=17 317)Nj(Cu)(N=3 308)Nj(Mo)(N=3 288)CuMo斑含斑14 5122 5032 495-0.044 36-0.043 12無斑3133442-0.245 16-0.150 75鉀化8 8031 9241 9610.058 480.069 39硅化10 3251 9362 053-0.008 080.020 04絹云母化68210094-0.114 88-0.139 12黑云母化1 7915095120.172 530.177 72蝕變類型泥化2 308331287-0.124 50-0.183 81黏土化4 274740757-0.042 70-0.030 20高嶺土化3 596538535-0.106 13-0.105 93青磐巖化4162742-0.468 82-0.274 30綠泥石化5 950887883-0.107 69-0.107 02碳酸鹽化2 033381370-0.008 31-0.018 39黃鉀鐵礬化17131-1.036 97-1.511 46孔雀石化2 4476663510.153 75-0.121 79礦化類型黃銅礦化9 0081 9051 9020.044 170.046 12黃鐵礦化6 155927962-0.103 24-0.084 51褐鐵礦化3 9327675690.009 09-0.117 96輝鉬礦化5 3971 2431 4890.081 230.162 28強(qiáng)2 0334193870.032 980.001 11蝕變程度較強(qiáng)8 9711 7581 7360.011 090.008 25弱2 874216252-0.405 13-0.335 55無7382638-0.734 18-0.566 73斷層斷層破碎帶1772523-0.131 13-0.164 70斑狀結(jié)構(gòu)3 086214191-0.440 07-0.486 82似斑狀結(jié)構(gòu)6 7591 5041 5200.066 270.073 50碎裂結(jié)構(gòu)14650.350 930.274 38巖石結(jié)構(gòu)隱晶結(jié)構(gòu)6430.542 820.420 51細(xì)粒-隱晶結(jié)構(gòu)2515-0.679 030.022 57細(xì)粒結(jié)構(gòu)34311-0.335 450.231 45細(xì)-中粒結(jié)構(gòu)5215647-0.249 74-0.323 20中粒結(jié)構(gòu)400巖石構(gòu)造塊狀、條帶狀構(gòu)造9 9861 6891 723-0.052 85-0.041 57星點狀5 424606798-0.232 94-0.110 78薄膜狀603140670.084 72-0.232 70浸染狀2 7227385990.152 080.064 08粒狀21990.350 930.353 56礦石構(gòu)造土狀5647-0.427 22-0.181 55零星狀3073587-0.224 160.173 92團(tuán)塊狀3065162-0.059 240.028 21細(xì)脈狀1 9224614700.098 850.109 89片狀741210-0.071 14-0.147 69

4.2 地質(zhì)特征向量長度法計算結(jié)果

根據(jù)地質(zhì)特征向量長度分析法原理，對樣品分析數(shù)據(jù)進(jìn)行計算。首先篩選出有礦樣品，以w(Cu)≥0.2，w(Mo)≥0.02為界，分別篩選出銅和鉬有礦樣品。對各因素進(jìn)行二值化處理，1表示出現(xiàn)該因素，0表示未出現(xiàn)該因素。然后利用Matlab分別計算銅和鉬的乘積矩陣計算，并計算各變量邏輯向量長，并按由大到小排序(圖2、圖3)。

圖2 銅各地質(zhì)變量邏輯向量長

圖3 鉬各地質(zhì)變量邏輯向量長

5 結(jié)果分析

5.1 信息量法結(jié)果分析

從表2可以看出：與銅礦關(guān)系密切的變量(即信息量為正的因素)有19個，與鉬礦關(guān)系密切的變量有20個。其他變量的信息量雖為負(fù)值，但亦含有礦樣品，只是相對較少，如斷層破碎帶等變量，不能確定其對成礦不利，只是成礦有利程度相對較低。

從表1可以看出，巖性為煌斑巖、第四紀(jì)沉積物、二長花崗巖和安山巖，均與銅礦關(guān)系密切，但煌斑巖和第四系沉積物更顯著一些?；桶邘r呈巖脈產(chǎn)出，在研究區(qū)較少見，樣品數(shù)也較少，僅具局部代表性。第四紀(jì)位于氧化帶，主要成分為巖石風(fēng)化物，因巖體剝蝕及地表淋濾作用形成近地表氧化礦而富集，但其樣品數(shù)較少，不具有廣泛代表性。二長花崗巖為研究區(qū)主要含礦巖體，分布最廣，呈巖基狀產(chǎn)出，與礦關(guān)系密切。安山巖在研究區(qū)分布零星，與大規(guī)模礦體分布沒有密切聯(lián)系，僅限于局部零星礦體(表2)。

與鉬礦關(guān)系密切的巖性為煌斑巖、石英巖、二長花崗巖，煌斑巖與鉬礦關(guān)系最密切，分析可能與煌斑巖成巖條件有關(guān)，但在研究區(qū)很少見，僅具有局部代表性。石英巖較少出現(xiàn)，規(guī)模都較小。

表2 各元素信息量為正的變量

從表2中可以看出，蝕變程度較強(qiáng)的區(qū)域和蝕變程度強(qiáng)的區(qū)域與礦關(guān)系密切。蝕變黑云母化、鉀化、硅化與礦關(guān)系密切，黑云母化最為顯著，張慶松等(2012)也指出黑云母化與銅礦化關(guān)系密切。巖石結(jié)構(gòu)為隱晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)與銅礦關(guān)系密切，隱晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)、細(xì)粒結(jié)構(gòu)、似斑狀結(jié)構(gòu)、細(xì)粒-隱晶結(jié)構(gòu)與鉬礦關(guān)系密切，但是出現(xiàn)隱晶結(jié)構(gòu)、細(xì)粒-隱晶結(jié)構(gòu)、細(xì)粒結(jié)構(gòu)和碎裂結(jié)構(gòu)的樣品數(shù)都很少，只有局部代表性。礦石構(gòu)造為粒狀、浸染狀、細(xì)脈狀、薄膜狀與銅礦關(guān)系密切，礦石構(gòu)造為粒狀、零星狀、細(xì)脈狀、浸染狀、團(tuán)塊狀與鉬礦關(guān)系密切。礦化中孔雀石化、輝鉬礦化、黃銅礦化、褐鐵礦化與銅礦關(guān)系密切，輝鉬礦化、黃銅礦化與鉬礦關(guān)系密切，分析銅礦和鉬礦為伴生礦體，輝鉬礦化和黃銅礦化均指示礦體的存在。蝕變程度強(qiáng)和較強(qiáng)(中)時較有利于成礦，這與地質(zhì)分析一致。

5.2 地質(zhì)特征向量長度分析法結(jié)果分析

根據(jù)地質(zhì)特征向量長度分析法計算結(jié)果，以及與礦關(guān)系密切的變量。將所有變量邏輯向量長度從大到小排序后，確定一個臨界值，臨界值的確定可以視情況而定，可以取最大信息量的一半。研究區(qū)共有50個變量，取最大信息量的一半為臨界值，則Cu的臨界值為5 909.33/2=2 954.665，Mo的臨界值為6 010.37/2=3 005.185。根據(jù)圖2和3可以看出臨界值以上的變量向量長度明顯大于臨界值以下的變量，區(qū)分效果明顯。根據(jù)臨界值區(qū)分結(jié)果，與銅礦關(guān)系密切的變量依次為含斑、二長花崗巖、硅化、鉀化、黃銅礦化、蝕變程度較強(qiáng)、塊狀構(gòu)造、似斑狀結(jié)構(gòu)、輝鉬礦化，與鉬礦關(guān)系密切的變量依次為含斑、二長花崗巖、硅化、鉀化、黃銅礦化、塊狀構(gòu)造、蝕變程度較強(qiáng)、似斑狀結(jié)構(gòu)、輝鉬礦化。其地質(zhì)意義為：在研究區(qū)，礦體多發(fā)育于二長花崗巖等含斑巖石中，巖石多為似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，圍巖蝕變硅化、鉀化發(fā)育，蝕變程度一般較強(qiáng)，礦化以黃銅礦化和輝鉬礦化為主，這與該地區(qū)的地質(zhì)分析結(jié)果較一致。

6 與礦關(guān)系密切的地質(zhì)變量

6.1 2種方法結(jié)果對比分析

利用樣品分析數(shù)據(jù)，根據(jù)信息量法和地質(zhì)特征向量長度分析法分析了研究區(qū)與銅礦和鉬礦關(guān)系密切的地質(zhì)變量。對比二者發(fā)現(xiàn)，信息量法只能計算出與礦關(guān)系密切的變量，而不考慮數(shù)量；地質(zhì)特征向量長度分析法既考慮了質(zhì)也考慮了量，規(guī)模數(shù)量越大，對找礦越有利，與礦關(guān)系密切但規(guī)模數(shù)量很小，也不能形成具有開采價值的礦，例如，黑云母化這一因素，信息量法計算得出其與礦關(guān)系密切，但地質(zhì)特征向量長度分析法計算出的結(jié)果中不包括黑云母化，原因是黑云母化含礦樣品數(shù)較多，但規(guī)模數(shù)量較小，只是相對與礦關(guān)系密切。

6.2 與礦關(guān)系密切的地質(zhì)變量

根據(jù)2種方法結(jié)果，并參考前人的研究成果和研究區(qū)地質(zhì)情況，總結(jié)研究區(qū)與銅礦和鉬礦關(guān)系密切的地質(zhì)變量。

研究區(qū)為斑巖型銅鉬礦，銅礦與二長花崗巖關(guān)系密切。巖體多含斑、似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，與礦關(guān)系密切的圍巖蝕變有黑云母化、鉀化和硅化，其中黑云母化與銅礦體關(guān)系最為密切，鉀化和硅化最為發(fā)育，蝕變程度較強(qiáng)—強(qiáng)時成礦性較好。巖體礦化主要為黃銅礦化和輝鉬礦化，孔雀石化雖出現(xiàn)頻率較低，但相對前2種礦化含礦率較高，前人研究表明：孔雀石化為后期次生氧化富集時產(chǎn)生，為銅礦的有利成礦標(biāo)志(張慶松等，2012)。礦石多為星點狀、浸染狀、細(xì)脈狀構(gòu)造，其中浸染狀和細(xì)脈狀構(gòu)造的礦石含礦率較高，為銅礦有利成礦變量，粒狀構(gòu)造和薄膜狀構(gòu)造的礦石在研究區(qū)較少見，但含礦率很高，也可作為有利成礦變量。研究區(qū)鉬礦為伴生礦體，與礦關(guān)系密切的變量與銅礦大致相同，輝鉬礦化相對于黃銅礦化更有利于鉬礦成礦，礦石構(gòu)造零星狀、團(tuán)塊狀也與鉬礦關(guān)系密切。

7 結(jié) 論

運用定量地學(xué)方法中的信息量法和地質(zhì)特征向量長度分析法，結(jié)合前人的地質(zhì)研究成果，計算并分析總結(jié)了西藏尼木崗講礦區(qū)與礦有關(guān)的地質(zhì)變量及有利成礦變量。用統(tǒng)計方法定量選取與礦有關(guān)的變量及成礦有利因素，比傳統(tǒng)地質(zhì)分析方法更客觀，不會受分析者的主觀經(jīng)驗影響，可以在一定程度上彌補傳統(tǒng)地質(zhì)分析的不足。將統(tǒng)計方法與傳統(tǒng)地質(zhì)分析法相結(jié)合，分析結(jié)果更準(zhǔn)確。

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