聚类分析在534铀钼矿床研究中的应用

李 庆，张振强

（核工业240研究所，辽宁沈阳110032）

聚类分析是对不同地质体或地质现象的某些共同属性的相似程度进行分类的一种多元统计分析方法，直接对“样品”或变量进行分类，然后进行地质解释.聚类分析用于样品的分类时，称为Q型聚类分析；用于对指标（变量）的分类时，称为R型聚类分析［1-2］.

1 534铀钼矿床概况

该矿床位于河北沽源火山断陷盆地东缘-蔡家营-大官厂NE向次级火山断陷盆地东段北缘.基底为新太古界强钾质混合岩化变质岩，盖层为J3z3粗面岩和酸性火山岩.在矿区南部尚出露K1h玄武岩、安山玄武岩.J3z3酸性火山岩可划分为3层，自下而上为：J3z3-1凝灰质粉砂岩、砂岩夹砂砾岩；J3z3-2凝灰岩、熔结凝灰岩；J3z3-3钾质流纹岩，为矿区含矿主岩.

根据对矿石和蚀变岩石的显微镜及电子探针研究结果，依据脉体和矿物的穿插、胶结和交代关系，矿床成矿过程划分为：矿前蚀变期、浸染状矿化期、脉状充填期和表生期及若干成矿阶段.表明本区矿化具有多期、多阶段的特点.

矿前期主要发育深部的碱性长石化和广泛分布的水云母化作用，除对成矿元素起水活化作用外，也增加了岩石的孔隙度和渗透性，为后期成矿作用创造了有利的前提条件.浸染状矿化期主要金属矿物为分散状钛铀矿和辉钼矿，并见少量黄铁矿、闪锌矿等硫化物，还伴有水云母化、萤石化、硅化、赤铁矿化等蚀变.脉状充填型矿化金属矿物主要为沥青铀矿和少量的辉钼矿、黄铁矿、闪锌矿和白铁矿，脉石矿物主要是水云母、紫黑色萤石、玉髓、绿泥石和成矿后的石英、萤石、方解石.伴随脉状充填型矿化的蚀变为赤铁矿化、绿泥石化、萤石化、水云母化和硅化.在矿床氧化带中主要发育表生期的高岭石和褐铁矿化.

据电子探针分析资料，浸染状矿化期形成的星散状钛铀矿多被晚期的脉状充填型矿化期的沥青铀矿所交代，充分证明两个成矿期的先后关系.由于早期的星散状钛铀矿与晚期的沥青铀矿粒度较细而难以分离，故只测得矿石全岩的铀铅同位素年龄为46Ma.由于早期的钛铀矿含量很少，故年龄值主要反映脉状充填型矿化的时代，为喜马拉雅期的产物.534矿床的矿化蚀变还具有明显的垂直分带性，总体显示下碱上酸的分带规律［3］.

2 聚类分析原理

聚类分析根据“物以类聚”的原理，对样本进行分类［1］.首先定义样本间和类与类间的距离，在各自成类样本中，将最短距离的两类不合并，再重新计算新类与其他类间距离，且按最小距离归类，重复此过程，每次减少一类，直到所有的样本归成一类为止.其聚类过程也可用图表表示，依次切断图中最高连线，得到若干个类，直到获得满意的类数为止.为了准确地对样品进行分类，在分类前要对样品的原始数据进行标准化或规范化（求偏差），参看公式（1）；计算样本之间的距离参看公式（2）；计算类间距有8种方法，不同的方法有不同的参数，参看公式（3）.上述式中：Xk为k元素的均值（用质量分数或强度值计算均可）；n为样品数量；Xi为某元素第i个样品的原值；Xik为k元素的第i个样品的原值；X′ik为k元素的第i个样品的偏差；Dij为样品i与样品j的距离；m为每个样品测得m个指标；Dir为类Gp与类Gr之间的距离，某几个样品合并成一类即为类Gp（或类Gq），类Gp、类Gq再合并成一类即为类Gr.

选用的方法不同，式中的 αp、αq、β、γ 取不同，β 值通常取负值（表1）.

表1 系统聚类法参数Table1 Cluster analysisparameters

3 计算结果及其地质意义

对矿化蚀变岩石进行Q型聚类分析（图1），可将矿区样品分为3组，大致以0号勘探线为界，主矿段可分为东西两段.3组样品分别为主矿段东段浅部中等钾化富铀钼矿石、主矿段东段深部强钾化铀钼矿石和主矿段西段深部强硅化钼铀矿石.

图1 534矿床矿化蚀变岩石聚类分析Q型谱系图Fig.1 Q-modeclusteringofmineralized and altered rocksin thedeposit

对3组样品分别进行R型聚类分析（图2、3、4），然后分别进行地质解译列成图表（表2），可以看出3组样品具有十分不同的地球化学特征.将各自的主要地球化学特征提出，并按其空间部位绘成图（图5）.

表2 534矿区主矿段矿化蚀变岩石化学成分对应分析（R型）结果判译图表Table2 R-modeanalyzing resultsofchem icalcomposition of m ineralized and altered rocks from main oreblock

图2 主矿段东段浅部矿化蚀变岩石R型聚类分析谱系图Fig.2 R-mode clusteringofmineralized and altered rocksin the shallow ofeastern oreblock

图3 主矿段东段深部矿化蚀变岩石R型聚类分析谱系图Fig.3 R-modeclusteringofmineralized and altered rocksin the deep ofeasternoreblock

图4 主矿段西段深部矿化蚀变岩石R型聚类分析谱系图Fig.4 R-modeclusteringofmineralizedand altered rocksin the deepofwesternoreblock

图5 534矿区主矿段矿化蚀变分带特征Fig.5 Zonationofmineralizationand alteration in themain oreblock

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