Đánh giá khả năng áp dụng bài toán nhận dạng trong điều tra tìm kiếm khoáng sản bằng phương pháp địa hoá

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC T ự NHIÊN ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ «1^ »ị / ^ ^ ^ ^ vj ^ ^ RÁO CÁO ĐỂ TÀI ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ÁP DỤNG BÀI T O Ả X ỵHiÌ\ I)ẠA(Ỉ TRONG ĐIỂU TRA TÌM KIÊM KHỐNG SẢN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỊA HÓA M Ã SỐ : Q T - 04 - 22 Chủ trì để tài: TS Đặng Mai Đ A I H O C Q U Ô C G IA HÀ NỘì ỈRUNG TÂM THƠNG TIN THI I \/IỆfv O T í -í ? - H À N Ộ I - 2005- BÁO CÁO T Ó M TẮT a ) T ên đề tài: Đánh giá khả áp dựng tốn nhận dạng điểu tra tìm kiếm khống sản phương pháp địa hóa M ã số: QT 04 - 22 b) C hủ trì đề tài: TS Đặng Mai c) C ác cán th am gia: d) M ục tiêu nội d u ng nghiên cứu: Đề tài nhàm xây dựnơ mơ hình tốn học áp dụng vào điều tra tìm kiếm khống sán đánh giá hiệu chúng Để đạt mục đích lựa chọn khu vực có đặc điểm khống hóa khác vàng - Lương Sơn (Hịa Binh), vàng - Na (Bắc Cạn) chì kẽm - Chợ Đồn (Bác Cạn) Trên ba khu vực có tài liệu điều tra địa chất tìm kiếm chi tiết, sở để kiểm định mơ hình thuật tốn đưa Các tập mẫu địa hóa ơồm kết phân tích định lượng nguyên tố Cu, Pb, Zn Sb, As, Mn, Co, Ni, Sn xử lý theo nội dung sau: nhận dạng vùng triển vọng quặng, nhận dạng vị trí hàm lượng thân quặng, nhận dạng kiểu quặng e) Các kết q u ả đạt Ị Vê' toán nhận dạng vùng triển vọng quặng Thiết lập mơ hình tuyến tính tổng qt cho số nguyên tố thị trường địa hóa thứ sinh khu Chợ Đồn, đáng ý mơ hình Pb, Zn Cu; thành lập đồ trend phần dư theo mô hình Các đồ trend phản ánh xu phân bố hàm lượng nguyên tố thị Bản đồ phần dư biểu vùng có quặng khơng quặng Việc đối sánh đồ phần dư với đồ địa chất khoáng sản cho thấy kết dự đốn theo mơ hình thực tế địa chất có phù hợp tốt Hầu hết phần dư dương nguyên tố trùng với vùng quặng biết Tuy nhiên, số sai lệch định Thuật tốn phân tích thành phần đạt hiệu tốt, khu vực Lương Sơn Từ tập mẫu kim lượng plasma tách hai tổ hợp nauyèn tố Cu - Ni - Co - Cr - V As - Pb - Sb Tổ hợp thứ đặc trưng cho thành phần đá gốc, tổ hợp thứ hai đặc trưng cho q trình tạo quặng Điểu phù hợp với đặc điếm địa chất, khoáng sản khu vực Phương trình thành phần khu vực Lương Sơn có dạng: F, = 0,94Ni + 0,91 Co + 0.89 V + 0,80Cr + 0,66Cu F2 = 0,80Pb + 0,74Sb + 0,65As Đối với khu vực Chợ Đồn lượng thông tin trường địa hóa chủ yếu nén vào thành phần thứ nhất, với phương trình: Fị = 0.83Zn + 0, 7Pb + 78 Mn Bán đồ thành phán thể dị thường dương phù hợp với phân bố khoáng san khu vực Chợ Đồn Ngồi hai mơ hình trên, cịn đưa phương pháp xác định vùng triển vọng bằns thủ thuật điểm phân vị Vẻ' toán nhận dạng vị trí quy mơ thân quặng Mơ hình dịch chuvển ngun tố mơ hình phân bố nồng độ áp dụns VÌ1 kiểm định Kết cho thấy "nghiệm " dự đốn thực tế cịn sai khác nhiều Các mơ hình cần nghiên cứu bổ sung thêm V ề toán nhận dạng kiểu quặng Thuật tốn phân tích phân biệt thử nghiệm cho ba tập mẫu hấp thụ nsuyên tử thuộc ba kiểu quặng nêu Kết chứng tỏ ràng tỉụiật toán cho xác suất nhận dạn° đúnơ cao (96,2%) Chúng có dạng: D,= 3,107Sbln - 2,408 Pbln + 4,754Znln + 0,64Asln- 11,67 D2 = -2,148 Sbln + 1.779 Pbln + 1,663 Znln + 3,703 Asln -14,546 dỘ = - 0,949 Sbln + 3,51 Pbln + 2,966 Zn,„ + ,0 lAs,„-35,008 tưcfng ứng với ba kiểu quặng Lương Sơn, Na Rì Chợ Đồn f) Tình hình sử dụng kinh phí để tài Kinh phí hỗ trợ: 10.000.000 đ Kinh phí cấp: 9.300.000 đ Vật tư văn phòng 900.000 đ ' Hội nghị 1.000.000 đ i Cơng tác phí 1.000.000 đ ! Chi phí thuê, mướn 000.000 đ : Thanh toán điện, nước 400.000 đ 9.300.000 đ - KH O A Q U Ả N LÝ (Ký ghi rõ họ tên) CH Ủ T R Ì Đ Ể T À I (Ký ghi rõ họ tên) TS Đặng Mai C QUAN CHỦ T R Ì ĐỂ TÀI SU M M A RY a Title of the Project: Evaluation of capibiỉity of usinơ geochemical method diagnostic algorithm in mineral exploration Code: QT 04-22 b H ead of the Project: Dr Đặng Mai c P a rtic ip a n ts d O bjectives and C ontents of the Project: The objective of this project is to evaluate different mathematical models using diasnostic alsonthm in prospecting for mineral resources For this purpose three areas with distinơuished metallometical characteristics have been selected: Luongson solden ore area, Nari golden ore area and Chodon Pb Zn -bearing area About these areas, there were geoloaical, geochemical and mineral dates íavourable to the control of the mathematical models The main contents of this project are as follows: i) To diagnose ĩavourable ore areas ii) To identify situation of orebody and the content of the ore íorming elements iii) To identiíy types of mineralization e O b ta in e d Results: By usins the SPSS softvvare, general linear models of the elements indicators (Pb, Zn Cu) in Chodon area have been developed Using these models, the trend and residual maps of the above mentioned elements have been established By compairing these residual maps with available mineralo- geoloơical maps it has been found that almost positive anomalies are distributed on the areas of mineralization By the application the principal analysis, two assemblages of elements indicators have been found in Luongson area: the assemblage of Cu- Co -Ni - Cr characterizes for mother rocks, and the assemblage of As - Pb - Sb - Cr characterizes for orel forming process Based on the map of principal component established in Chodon area, the effect of the principal algorithm has also been confirmed By comparing true values with the values predictived by Harristransmigratory model and Solovev - model of content distribution, it has been found that the unapplicable both these models for project area iv M ụ c lục Mục l ụ c Mở đ ầ u Chương Khái quát đặc điểm địa lý, địa chất khoáng sản khu vực nghiên cứu 1.1 Khu vực Lương Sơn 1.2 Khu vực Na R ì 1.3 Khu vực Chợ Đ n Chương Nhận dạng vùng triển vọng quặng 2.1 Mơ hình tuyến tính tổnơ q u t 2.2 Phàn tích thành phần thành phần .15 2.3 Mơ hình phân phối xác s u ấ t 18 Ch ươn 25 Nhận dạng vị trí thân quặng hàm lượnc q u ặ n g 25 3.1 iMị hình dịch chuyển ngun t ố 25 3.2 Mơ hình phân bố nồng độ 29 Chương 31 Nhận dạng kiểu q u ặ n g 31 4.1 Thiết lập mơ hình 31 4.2 Kết áp dụng mơ h ìn h 32 Kết lu ậ n 34 Tài liệu tham khảo 35 M đầu Phươns pháp địa hóa tìm kiếm khống sản dựa ngun lý phát luận aiủi dị thườri2 nguyên tố hóa học trons đất vỏ phong hóa Những dị thường gọi dị thường địa hố thứ sinh Giữa thuộc tính dị thườns quặns 2ỐC có mối quan hệ chặt chẽ Tuy nhiên, trình di chuyển nguyên tố từ quặng vào vỏ phons hóa ln ln bị chi phối yếu tố địa chất cảnh quan khu vực, mối quan hệ trực tiếp dị thường quặng 2ỐC bị che mờ, để phát được, cần có hỗ trợ kiến thức toán tin học Mặt khác thành phần định lượng nguyên tố mẫu kim lượng đặc trưna cùa dị thường địa hố, nhưna tự nsun tố riêng biệt, sô' rời rạc chưa phản ánh đầy đủ thuộc tính quặng gốc sinh Do cần phái liên kết chúng lại cấu trúc tốn học (các phương trình, hàm số, hệ thức ) thuận lợi cho việc dự đốn tính chất quặng hố khu vực Xuất phát từ quan điểm đó, đề tài sử dụng kết hợp số toán nhận dạng để khai thác thông tin quặng gốc ẩn chứa tập mầu kim lượng, qua thiết lập lựa chọn mơ hình tốn học thích hợp cho cơng tác điều tra tìm kiếm khống sản kiểm nghiệm tính đắn chúng Đề tài bước dề tài QT - 01 - 18 mà tơi hồn thành vào cuối năm 2003 Trong đề tài đó, tính chất ưu việt tốn nhận dạng phân tích làm sáng tỏ chủ yếu phương diện lý thuyết Để đánh siá khả írna dụng tốn này, cần phải tiến hành kiểm nghiệm phù hợp "nghiệm" toán với tài liệu địa chất thực tế Để giải mục tiêu trên, đề tài lựa chọn đối tượng nghiên cứu gồm ba khu vực sau: Khu vực Lương Sơn (Hòa Bình) Khu vực Chợ Đồn (Bắc Cạn) Khu vực Na Rì (Bắc Cạn) Vị trí địa lý đực điểm tự nhiên khác khu vực mô tả chi tiết chương Sỡ dĩ ba khu vực chọn, cơng tác điều tra địa chất tìm kiếm khoáng sản tiến hành chi tiết, vùng quặng, vị trí thân quặng nhiều tính chất quặng hóa khác xác định Mật khác, mức độ phân dị khoána, sản ba khu vực thể cấp độ khác nhau, thuận lợi cho việc kiểm nshiệm thuật toán phân tích phàn biệt - thuật tốn nhận dạng quan trọng Dưới góc độ phương pháp địa hóa tìm kiếm khống sản, tốn nhận dạnơ đặt giải đề tài bao gồm: - Nhận dạng vùng triển vọng quặng - Nhận dạng vị trí thân quặng hàm lượng quặng - Nhận dạng kiểu quặng Cơ sở tài liệu sổ liệu để giải toán thu thập từ phương án lập đồ địa chất tìm kiếm khống sản Liên đồn Địa chất Đơna Bắc Liên đồn Địa chất Tây Bắc khu vực liên quan Chúng bao gồm đổ địa chất khoáng sán, số liệu phân tích mẫu kim lượng nhiều phươns pháp khác quang phổ phát xạ (QPPX), quang phổ plasma (PLM), hấp thụ nguyên tử (HTNT), đó: + Khu vực Lươn2 Sơn gồm 6.200 mẫu QPPX, 590 mẫu PLM 125 mẫu + Khu vực Na Rì 2ồm 2570 mẫu QPPX, 552 mẫu PLM + Khu vực Chợ Đồn gồm 4100 mẫu QPPX, 143 mẫu HTNT HTNT Đề tài hoàn thành nhờ vào hỗ trợ kinh phí Đại học Quốc gia Hà Nội, giúp đỡ, động viên phịng Khoa học Cơng nghệ phòng Tài vụ Trườn2 Đại học Khoa học Tự nhiên Tác giả xin chân thành cảm ơn C hương K H Á I QUÁT VỀ ĐẶC Đ IỂ M ĐỊA LÝ, ĐỊA CHẤT VÀ KHOÁNG SẢN CÁC KHU v ự c NGHIÊN c ứ u 1.1 K hu vực Lương Sơn Bao gồm xã Cao Răm, Cự Yên, Liên Sơn Hợp Hòa thuộc huyện Lương Sơn (Hịa Bình); giới hạn tọa độ địa lý: 20° 45*51” - 20° 50’09” vĩ độ Bắc, 105° 36’53’ 105° 30’ 16” kinh độ Đông Việc nghiên cứu địa chất, khoáng sản năm 30 kỷ trước đáng ý cơng trình "lập bàn đổ tìm kiếm khống sản tỉ lệ 1:50.000 nhóm tờ Hà Đỏng - Hịa Bình" Trần Đăng Tuyết chủ biên (1987) đề án tìm kiếm đánh giá quặng vàng Liên đoàn Địa chất Tây Bắc tiến hành (1989-1993) Dạnơ địa hình đặc trưnơ khu vực dải đồi núi thấp kéo dài theo hướnơ Đônơ Bắc - Tây Nam với độ cao trung bình từ 350 đến 600m; cao đinh Đồi Bù - 883m Mạng thủy văn thưa thớt, khơng có sơng lớn chảy qua Có ba hệ thống suối bắt nguồn từ phía Tây suối Bạc, suối Ngành, suối Ong với chiều dài tổng cộng khoảng - Skm Lưu lượng nước suối từ - 298 1/s; nước thuộc loại bicacbonat canxi, độ tổng khống hóa từ 0,06 đến 0,08 g/1 Hệ tầng chứa nước hệ tầng Viên Nam, thuộc loại nước bicacbonat canxi bicacbonat canxi - natri với độ tổng khống hóa 0,06 - 0,09 g/1 Độ pH nước mặt suối đo từ 7,5 đến 8,5, giếng ăn 6,2 - ,8 Trong hầm lò quặng, nước có độ pH thấp (3,8 - 4,7) Đá vây quanh quặng khu vực bao gồm phun trào trầm tích lục ngun tuổi Trias (hình 1.1) Các đá phun trào xếp vào hệ tầng Viên Nam (TịV/i), bao gồm bazan, phun trào trung tính, trachyt gồm tập làTịVrt/, T ịVn2 T ịVn3 Tập bao gồm bazan hạt mịn, bazan hạnh nhân, diabaz, tập gồm đá thuộc tướng phun trào thực thụ trachyt, trachyt porfia, tập gồm đá thuộc tướng phun nổ - aglomerat, tuf, tufogen Các đá phun trào hệ tầng thườne bị biến đổi phức tạp với nhiều giai đoạn chồng lên q trình propylit hóa, thạch anh hóa, sericit hóa, carbonat hóa Hình 1.1 Sơ ĐĨ ĐỊA CHẤT KHỐNG SẢN KHU Vực LƯƠNG SƠN - HỊA BÌNH 200m Ổ 2Ồ0m Thành lập theo tài liệu Liên Đ oàn Địa ch ất Tỗy Bốc CHỈ DẪN Hệ tầng Viên Nam: Tập Tuf trachyt, tuf Aglomerat màu xám nâu, tím gụ phân lớp mịng Hê Đè tứ Lđg Hệ tầng Giao Đá vôi màu xám, phớt hồng, cấu tạo khối T,cnJ Hệ tầng Cò Nòi: Tập Bột kết tuf, phản lớp mỏng đến trung bình màu xám phớt trắng T,cnJ Hệ tầng Cò Nòi: Tập Đá vôi, vôi sét màu xám tro, phân lớp mỏng Hệ tầng Cò Nòi: Tập Cuội kết, cát kết, bột kết, phiến sét màu xám nâu tím gụ phán lớp mỏng ÍT.vin,] Hệ tầng Viên Nam: Tập Trachyt, trachyt pocíia màu xám phớt trắng Hệ tầng Viên Nam: Tập Bazan hạt mịn, bazan hạnh nhân, bazan poctia, điaba màu xám lục Ranh giới địa chất: a-Chỉnh hợp, b-Bất Chĩnh hợp Đứt gãy Chương NHẬN DẠNG KIỂU QUẬNG 4.1 Thiết lập mị hình Bài tốn đặt cho tập mẫu địa hóa (tập kết phân tích hàm lượns nơun tơ' thị), xác định tập mẫu thuộc kiểu quặng n kiểu quặng biết? Thuật toán phân tích phàn biệt thườns sử dụng để giải tốn Nội dung thuật tốn tìm hàm nhận dạng mẫu tốt cho nhóm đối tượng định Hàm biễu diễn dạng tổ hợp tuyến tính nguyên tố: F = a,) + a,X| + a2x + + anx n đó: n l biến (các nguyên t ố t rường hợp ta) + X,, x 2, x + a„, a , , a n hệ số số cần tìm Trong trường hợp có nhóm, hệ số a, tính cơng thức A= S~‘D với: + A vec tơ (a0, aj an) + s ma trận mà phần tử S: = Z ( u „ - u,)(uJt - Uj) + | ( v „ - v,)(vJt - Vj) n, + n, 1=1 1=1 đó: + Uj„ Vị, hàm lượng ngun tơ' i mẫu t nhóm u V tương ứng + n, số mẫu nhóm Ư, n2 số mẫu nhóm V li I it l ou i ỉ ỉ t i u ni 1=1 JÍ2 + + n t =l D hiệu số trung bình hai nhóm: D = u - V 31 4.2 Kết q uả áp dụng mị hình Mơ hình phân tích phân biệt thiết lộp kiểm tra phần mềm SPSS Với mục đích đánh giá hiệu thực tế thuật toán này, tập mẫu gồm 108 số liệu phân tích HTNT nguyên tố Pb, Zn, As, Sb thuộc khu vực nghiên cứu, đại diện cho kiểu quặng lựa chọn xử lý Chúng tên "Nhóm 1", "Nhóm 2" "Nhóm 3" tương ứng với khu Lương Sơn, Na Rì Chợ Đồn Các kết SPSS cung cấp trình bày bảng 4.1 - 4 hình 4.1 - 4.2 Số liệu xử lý theo hai dạng: thường (bảng 4.1, 4.2; hình 4.1) logarit hóa (bảng 4.3, 4.4: hình 4.2) Bàng 4.1 Classiíìcation Function Coef'ficientsn Nhóm Pb -5.924E-05 -2.964E-05 -2.020E-05 Zn -1.363E-05 2,311E-07 ,000 As ,000 ,000 ,001 Sb ,047 ,020 ,080 -1,282 -1,224 -2,631 (Constant) Fisher's linear discriminant íunctions Bảng 4.2 ClassiHcation Results Predicted Group Membership Nhóm Original Count % Total 37 17 27 21 42 100,0 ,0 100,0 37,0 63,0 ,0 100,0 40.5 9.5 50,0 100,0 37 10 17 a 70,8% of original grouped cases correctly classiíied Bảng 4.1 đưa hệ số hàm phân loại Fisher theo số liệu thường, bảng 4.2 đưa kết phân loại theo hàm Bảng 4.2 cho thấy: 100% trường hợp kiểu quặng Lương Sơn (nhóm 1) nhận dạng đúng, 63% trường hợp kiểu quặng Na Rì (nhóm 2) nhận dạng đúng, cịn với kiểu Chợ Đồn 50%; kết chung 70,8% Như vậy, xác suất nhận dạng thấp Mặt khác, T e rrito ria l Map (hình 4.1), trọng tâm nhóm (dấu hoa thị) gần nhau, chứng tỏ hàm phân biệt trường hợp có chất lượng khơng tốt r) Đế cho khách quan, để nguyên kết SPSS cung cấp chi ghi thêm số hiệu bâng 32 'erritonal Hình 4.1 L vl â p C a n o n ! ca Discriminarv Function “3,0 - 2,0 / 1,0 2, 23 23 23 23 23 23 2,0 + + 23 23 23 23 23 , + ! 23 + + 23 23 23 12222222 111111122222222 23 1111111122222222 { 23 111111112222222223 - 1 1 11 13 13 13 13 -1,0 ị I 13 13 13 13 13 13 2,0 + + 1-3 + 13 13 13 13 13 13 -3,0 - 3, - 2,0 -1,0 Canonical ,ỏ Discriminant 1,0 Function Với sơ liệu logarit hóa hệ sơ hàm phàn loại cho 4.3, kết phân loại - bảng 4.4 Theo bảng 4.4, xác suất nhận dạng kiểu quặng Lương Sơn 100%, Na Rì - 89%, Chợ Đồn - 97,6% trung bình 96 2% Trên T e r r i t o r i a l M a p (hình 4.2), trọng tâm nhóm nằm cách xa nhau, chứng minh rằng, hàm phân biệt trường hợp có chất lượng cao Bảng 4.3 Classification Function Coefficients Nhóm ' 3,107 SbiN1 J I -2,148 -.949 PbtN -2,408 1,779 3,510 ZN ln 4,754 1,663 2,966 AS ln ,640 3,703 4,001 -14,546 -35,008 (Constant) -11,670 Físher's linear discriminant íunctions Bảng 4.4 Classification Results Predicted Group Membership Nhóm Origina! Count % Total 37 24 27 42 37 41 100,0 ,0 100,0 3,7 88,9 7,4 100,0 ,0 2,4 97,6 100,0 a 96,2% of original grouped cases correctly classiíied Từ bảng 4.4, phương trình hàm phân biệt có dạng: D,= ,107Sbln - 2,408 Pbln + 4,754Znln + 0,64Asln - 11,67 D2 = -2,148 Sbln + 1,779 Pbln + 1,663 Znln + 3,703 Asln -14,546 D, = -0,949 Sbln + 3,51 Pbln f 2,966 Znln + 4,001 Asln-35,008 Trong đó, hàm D! đặc trưng cho kiểu quặng vàng nhiệt dịch phun trào Lương Sơn, hàm D2 đặc trưng cho kiểu quặng vàng nhiệt dịch Na Rì D3 - Kiểu quặng chì - kẽm nhiệt dịch đá cacbonat Đối sánh kết nhận từ mơ hình tốn học thực tế địa chất, rút kết luận chung cho chương này: thuật toán phân tích phân biệt, với phép biến đổi thích hợp (chẳng hạn, logarit hóa trường hợp đây) có th ể úp dụng hiệu đ ể nhận dạng kiểu quặng hóa {é) Trị số logarit hóa 33 Territorial Map Hình o tu anon i ca Discr iminarv unction -6,0 -4,0 - ,0 2,0 6, 2,0 6, 4,0 13 13 13 13 13 13 4,0 " 13+ + + I + + 13 13 13 13 13 13 13 13 1233 12 2233 ,0 - 112 + + I 2233 122 T 2233 2233 12 2233 12 2233 12 223 112 2,0 122 { +■ I 233 i 2233 12 2233 12 2233 12 2233 112 2233 122 {1 4,0 I + 2233 223 12 23 12 112 122 12 6, -6,0 12 -4,0 -2,0 Canonical ,0 Discriminant 2,0 Function 4,0 6,0 Kết luận Bùi tốn nhận dans đơi tượns địa chất mặc dâu đũ khơi thao tư nhữnơ năm 70 kỷ trước sô' nước tiên tiến, nước ta cịn áp dụng Đề tài này, khơng cịn khởi đầu cho hướng chưa phải nhiều người quan tâm Với mong muốn kiểm định hiệu thực tế toán nhận dạng việc giải nhiệm vụ cơng tác tìm kiếm khống sản tác giả thu thập, xử lý khối lượng số liệu hạn chế so với mục tiêu nghiên cứu đặt Và sờ kết khiêm tốn minh, đưa số kết luận sau: Mơ hình tuyến tính tổng quát áp dụng hiệu vào việc nhận dạng vùng triển vọng quặng Thuật toán phân tích thành phần dùng để nhận dạng tổ hợp muiyên tố thị nhận dạng vùng triển vọng cho ta kết đáng tin cậy Mơ hình di chuyển ngun tố mơ hình phân bô' nồng độ cẩn nghiên cứu bổ sung Thuật tốn phân tích phân biệt đạt hiệu cao việc nhận dạng kiểu quặng hóa 34 I T i liệu tham khảo Nsuvễn Văn Liệu, Nguvễn Đình Cừ, Nguyễn Quốc Anh, 2000; SPSS - ứng dụng phản tích liệu quản trị kinh doanh khoa học tự nhiên-xã hội', Hà Nội NXB Giao thơng Vận tải Đặng Mai, 2003; Mơ hình tốn học tổ hợp nguyên tô'chỉ thị quặng trường địa hoá thứ sinh vùng Táy bắc Việt Nam\ T.C.Khoa học, T XIX, số 3, tr 41-47 Đặna Mai, 2004; Toán ứng dụng địa chất; NXB Đại học Quốc gia Hà Nội Đặng Mai, 2005; Phản phối xác suất nguyên tô' thị trường địa hoá thứ sinh s ố vùng quặng phương pháp xác định hùm lượng phông, dị thường địa hoá, T c Địa chất, số 288, tr 54 - 60 Đỏ Văn Phi, Đặng Mai nnk, 2000; Báo cáo: Nghiên cứu mơ hình hóa dị thường địa hóa thị quặng phục vụ cơng tác đo v ẽ đổ địa chất diều tra khoáng sản Việt Nam; lưu trữ Cục Địa chất Khoáng sản Việt Nam Trần Vãn Trị vù nnk., 2000; Tải nguyên khoáng sản Việt Nam\ Cục Địa chất Khống sản Việt Nam Francís Albarède, 1995; Introduction to Geochemical M odeling; Cambridge University Guocheng Pan and Harris D.P., 1990; Quantitatỉve analysis o f anomalous sources and geochemical sìgnatures in the W alker Lake qưadrangle o f Nevada and Caỉiỷornia; Geo.Exp.Vol 38 Krumbein w c , Graybill F A., 1965 An introduction to statiscal models in gelogy, McGraw-Hill, Inc., New York 10.Rollinson H.R., 1996; Ưsing geochemỉcal data: evalutỉon, preseníation, interpretation\ Longm an, Singapore ll.Solovov A.P., 1987; Geochemical Prospecting fo r mineral Deposỉts; Mir Publishers Moscow 12.Belonhin M.Đ n.n.k., 1982; Phân tích nhân tố Địa chất; M Nedra (tiếng Nga) 35 13 Kitaev N A 1990; Phân tích nhiêu chiêu trường (lịa liố; Nơvơxibir Nauka (tiếng Nsa) 14 Verkhovskaia L.A, Cơrakina, 1981; Mơ hình hố tốn học trường địa hố với mục đích tìm kiếm - M Nedra (tiếng Nga) 15 Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xơ, 1970; Bài tốn dự đốn nhận dạng địa chất, địa hóa địa vật lý; NXB Nauc, Nôvôxibir (tiếng Nga) 36 % V c VÀ CỠ&G N G H E M Ẹ T nNAM G IẤ Y B IÊ N N H Ậ N B À I Hà Nội ngày tháng 10 nám 2004 Tap chí Các Khoa học Trái đất có nhận b i: Mơ hình tuyến tính tổng qt trường địa hố thứ sinh vùng quặng chì kẽm Nam Chợ Đồn Của tác giả: Đặng Mai Địa chỉ: Đại Học Khoa học tự nhiên Hà Nội N gày nộp bài: ỳ / £ / c Ư > b Người nhận Phạm Vàn Hồ M Ơ H ÌN H T U Y Ế N T ÍN H T ổ N G Q U ÁT CỦA T R Ư Ờ N G ĐỊA HOÁ T H Ứ SIN H VÙNG QƯẬNG CHÌ K Ẽ M NAM C H Ợ ĐỔN (Bài gùi đãng Tạp chí Các Khoa học Trái Đất) ĐẶNG MAI Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội TỚIỈI tăt: Trên sỏ 4100 sô liệu quang phô định lượng gần vê mẩu kim lượng thử sinh vùng quặng Pb -Zn Nam Chợ Đồn, phần mềm SPSS Sưrỷer for Windows, thiết lập mơ hình tuyến tính tổng qi cho ngun tơ Pb, Zn, Cu Đó đa thức biến bậc 6, dạng z = f(x,y)= a0 + a,x + +any6, với z hàm lượng nguyên tố toạ độ (x, y) Bê mặt đa thức phản ánh quỵ luật phản bô hàm lượng nguyên tổ, bề mặt phần dư sở dể xác định dị thường địa hoa chúng Kếí nghiên cứu bổ sung hướng việc phân chia trường địa hố thứ sinh thành trường bình thường trường dị thường Đặt vấn đề Từ trước đến việc phàn chia trường địa hoá thứ sinh thành phận phơns (trường bình thường) dị thường địa hoá thực cở lý thuyết thống kê cổ điên Theo đó, hàm lượng phông nguyên tố thị xác định trung bình cộng trung bình nhân hàm lượng ngun tố đó, cịn hàm lượng dị thường tối thiếu bậc 1, 2, lấy tư ng ứng với ba m ức xác suất nh ấ t đ ịn h (thư ờng 85, 95 99%) Ngoài dị thường tối thiểu bậc i (i = 1, 2, 3) lấy c t + is [6], đó, c, h m lượng p h n g trung bình, s đ ộ lệch c h u ẩ n 1’1 Nhược đ iểm c ủ a p h n g p h p n y chỗ, tính phơng dị thường tối thiểu cần phải kiểm định luật phân phối ng u y ê n tố c hỉ thị bă n g c c tiêu c h u ẩ n thống kê phức tạp; ngồi c ị n phái c h u ẩ n h o s ố liệu phép biến đổi toán học mà trons nhiều trườna hợp khơng dẫn đến kết mong muốn Ngồi ra, địa hoá thứ sinh đại lượng biến đổi liên tục không gian phụ thuộc vào thành phần đá gốc, đặc điểm địa hình nhiều yếu tơ khác Do vậy, việc xác định phông m ột giá trị c ố định khơng hợp lý, cịn việc xác định dị thương tối thiểu theo mức xác suất phần mang tính võ đốn Để khắc phục hạn chế đó, sử dụng mơ hình tốn học sơ' tác giả nước ngoai đưa [1, 5] để phân tích trường địa hố thứ sinh, nhàm nâng cao tính khách quan việc phàn chia phông dị thường địa hoá Trong báo này, tác giả thiết lạp số hàm tuyến tính tổng quát cho trường địa hoá thứ sinh vùng quặng Pb -Zn Nam Chợ Đồn xem xét, đánh giá khả áp dụng chúng Cơ sở số liệu chủ yếu tập mẫu kim lượng với 4100 kết phân tích quang phổ định lượng gần Liên đoàn Địa chất Đông Bắc thu tập trước T u y n h iê n c ũ n g c ầ n n h ấ n m n h rằng, đày m ộ t c c h tiếp c ậ n m ới nh ằ m bổ su n g c h o p h n g p h p c ổ đ iển Khái quát địa chất, khoáng sản vùng quặng Nam Chợ Đồn K h u vực n g h iê n c ứ u n ằ m ph m vi toạ độ địa lý: 22" ’ 0 ” - 21° ’ ” vĩ đ ộ Bắc 105° ’ ’ 105° ’ 0 ” kinh độ Đ ông, thuộc hu y ệ n C h ợ Đ n - Bắc Cạn Q u ặ n g h o chì - k ẽ m ò đ â y th uộc kiểu sphalerit - galenit - pyrit, n g u n gốc n hiệt dịch, tập trung đới cấu trúc đơn nghiêng, kéo dài theo phương gần kinh tuyến, xuống phía ’ Nêu phàn bố hàm lưọng nguyên tố chi thị có phân phối chuẩn sau phép biến đổi y = f(x) trona tính tốn phải thay X b ằn g y v sau đ ó c h u v ể n ngư ợc trờ lại nam c h uyển s a n s phươ na Đ ò n s bắc —Tây nam Đ vây quanh quặng carbonat xen đá phiến carbonat xen lục nguyên thuộc hệ tầng Phia Phương (Sh-Dtpp) Cốc Xó (D, - D :e cx) T h e o chiều từ đòng sang tây khu vực nghiên cứu bao gồm đới quặng hoá Đới 1, G ổ m thân quặng dạng m ạch, xuyên cắt tầng đá vơi bị hoa hố, đá hoa dano phàn lớp dày Thân quạng có bề dày nhỏ hàm lượng quặng cao K hoáng vật qu ặ n g chù vê’u ồm sphalerit, galenit, pyrit Đới Liên quan với đới cấu trúc địa chất dạng đơn nghiêng phương Đ ông bãc Tây nam , kéo dài từ Ba Bồ qua Bàn Lắc xuống Nà Bốp Q uặng chì -kẽm liên quan trực tiếp với tập đá vôi dạng phàn lỡpea đá phiến thạch anh xêrixit Các thân quặng chì - kẽm có n g giả tầng T hành phần khống vật quậng gồm có sphalerit, galenit, pyrit, pyrotin, m acazit T ron đới qu ặ n g có tụ khống Ba Bồ, N Tùm Nà Bốp Đới Q u ặ n g hoa phat triển trầm tích lục nguyên, dọc theo đứt gãy Nà Cát Nà K hắt Đ ây đới qu ặ n g nghèo chì - kẽm; chủ yếu khống vật pyrit, pyrotin bị ơxi hố m ạnh, k h ơng có giá trị cơng nghiệp Đới Q uặng hố phát trien đá phiến thạch anh xêrixit xen cát kết quaczit hệ tầng Cốc x ỏ (D, - D 2e cx) Thân quặng có dạng m ạch xuyên cắt với góc dốc lớn (35 - 60") T ro n g quặng, hàm lượn° Zn cao nhiều lần hàm lượng Pb T h e o tài liệu Liên đoàn Đ ịa chất Đ ong Bắc (1994), m ột số tụ khoáng, n so i k h o n s vật qu n g chủ yếu sphalerit galenit cịn có oxit Pb+Zn hyđroxit FeM n, pvrolusit, psilom elan Thiết lập mị hình X uất phát từ quan niệm rằng, hàm lượng nguyên tố trường địa hoá thứ sinh thay đổi liên tục không gian phụ thuộc vào toạ độ địa lý, mơ hình tuyến tính tổng qt thiết lập m ột đa thức biến bậc dạng z = f (x, y) = a„ + a,x + a :y + + a„yft (*); đó, z hàm lượng nội suy nguyên tố toạ độ địa lý X, y; a„ a, a„ cac hệ số đa thức tìm tư phương pháp bình phương tối thiểu Bán đồ z m ột nguyên tị' chí thị xem bề m ặt phơng nó, đồng thời phán ánh xu hướng biến đổi hàm lượng ngun tố diện tích nghiên cứu Hiệu số d = y - z (với y giá trị hàm lượng thực đo dược) gọi phần dư phản ánh thãn° ián° địa phươna c nguvên tô Bàn đổ phần dư sở đê xác định dị thường địa hoá trường thứ sinh Các m ỏ hình cụ thể trường địa hoá thứ sinh khu vực N am Chợ Đồn dược thiết lập c h o n a u y ẽ n tố chi thị Pb, Zn Cu Các hệ số đa thức đưa bảng B ản g Hệ sò' đa thúc (*) Biến số Hè SỐ a„ a‘ Pb Zn Cu 2,76 (tự do) 158,70 6,66 X 238,58 94,28 -0,73 y 76,83 53,90 0,17 -1.79 13,21 0,19 137,64 126,50 -0.16 109,26 88,37 -0,16 a* XV ■> X y x' -129,31 -6,42 0,77 a7 y -35,68 -25,26 -0,07 -132,98 -71,15 -0,06 -102,22 -92,97 -0,01 a> ‘à i as X4 — a, y4 s X Ị i -0,17 22,54 -5,31 Ị 0,03 aii y' 3.23 0,70 a ,2 X6 27,76 10,60 Ị 0,03 a„ yfi 18,22 18.43 Ị 0,02 Áp dụng mị hình Đ ể áp d ụng m ị hình, tính giá trị hàm (đa thức) vá phần dư tất điểm lấv m ẫu kim lượnọ diện tích nghiên cứu Ta gọi giá trị đu thức giá tri xu lurớng s dụng phần m ềm Surter, thành lặp đò đăng tri cho hai đại lượng xu hướng phần dư va trẽn sờ rút quy luật biến thiên hậm lượng nguyên tô chi thị theo k h ông gian xác định dị thường địa hoá Dưới đây, để làm ví dụ m ị tả sơ trường hợp đáng q u a n tâm vùng quặng nghiên cứu Nguyên tố clù X u hướng tổng quát biến đổi hàm lượng nguyên tố tãna từ tây sang đông tập trung cao khu vực trung tâm phía đơng (hình 1- trái') Tốc độ biến thĩên thay đổi theo hướng Trong phần phía tây mật độ đươno trĩ thưa thớt, chuyển sang mau khu vực trung gian cuối lại giãn rộng N hư gradian ham lượng nhìn chung, tăng từ tây sang đơng có phần giám x u ố n g aiai đoạn cuối Ban đồ phần dư Pb gom bậc hàm lượng : -400 - 0; - 200; 200 - 400 > 400.10':'% (hình - bên phải) Bậc hàm lượng - tương ứng với phịng địa hố chiếm phan lớii diện tích vùng nghiên cứu DỊ thường bậc (0 - 200) tập trung chủ yếu oóc tây na m Dị thường bậc bậc chiếm diện tích chủ yếu đỏng bắc phần trung tâm khu vực , „ Nguyên tố kẽm Bắt đầu từ giá trị góc đơng bắc tây nam , hàm lượng Zn tãn ° dần theo phươ ns kinh tuyến đạt cực đại với trị sơ 60 trung tâm phía tây (hình bên trái) với tốcTđộ khác Theo hướng từ nam lên bắc, phần phía cua ban đổ m ật độ đường đảng trị thưa thớt, chứng tỏ tốc độ tăng hàm lượng theo hướng khơn® lớn" Trong đó, tồc độ tăng hàm lượng theo chiều bắc x u ống nam phần cua ban đổ lại lớn biểu mạt độ m au đường xu hướng M ạt kliac Z n c ũ n ° biểu xu tàng hàm lượng theo chiều từ tày sang đỏng, rõ rệt bảt đau qu a n g aiữa bàn đồ Tốc đọ biến đổi hàm lượng đồng đéu đường xu hướna phân bố với giao độ đồng đêu Bán đồ phần dư Zn chia thành mức hàm lượng: -200 - 0; - 100; 100 500 > 500.10 ■% T n a tự Pb, bậc hàm lượng Zn chiếm hầu hèt diên [ích vùng nghiên cứu D ị thường bậc 1, tương ứng với phần d _- 100 phán bố chu ve ú góc tây nam tây bác, dị thường bậc (tương ứng với phần dư 100 - 500) "bậc ( p h ầ n dư > 500) tập trung phần đông bắc khu vực xiu the bi e n 'đoi chủ yếu Cư tăng dần hàm lượng từ hai phía đỏng tây vào trun« tâm với ạradian k h n a đồng (hình 3a) G ián cách đường đãng tri ợ phan phía tây tư n đối hẹp chứng tỏ tốc độ tãng hàm lượng lớn Trong đó, phân pliía đ o n ° si an cách cac đường đảng trị thưa thớt tạo nên bề m ặt thoái biêu tốc độ tã n ° chậm hàm lượng đong Như vậy, xét cách tổng quát, bé mặt đa thức bãc cúa Cu có d n a tương tự "nếp lồi" có trục nằm trung tâm chạỵ dài thec phươ na u kinh tuyến hai cánh đỏng, tây với độ nghiêng khác nhau: c ánh phía tây dốc cịn cánh phía dỏng thoải x Ban đồ phân dư c ủ a Cu thể theo mức hàm lượng: -2- 0, - , - va > 10~:'Ợc (hình 3b) DỊ thường bậc i, tương ứng vối phần dư dương từ đến phân bố khãp nơi co ý nghĩa chí thị Các dị thường bậc (tương ứng với phần dư 1-3.10' %) chù yếu xếp thành dãi kéo dài theo phương tây bắc - đỏng nam Dị thường m ạnh nhát cua Cu phân bố tru 1-12 tâm khu vực nghiên cứu _ T nhữ n° mổ tá trẽn thấy rằng, xu hướng biến thiên hàm lượng cua Pb va L r tro n ữ trườnơ dịa" hóa thứ sinh cùa vùng quặng Nam Chợ Đ ồn có nét tương đ ỏ n g rc rệt thể qua đ n a dạng cùa hai bề mặt đa thức chúng Tu> nhiên, vẽ mịt', thành tạo dị thườnâ hai nguyên tố có sư khác định: cá: dị thườn« Pb tạp tru n s biếu rõ nét tập trung, dị thường kẽm lại phan tár - a- 5700 57.50 58.00 58.50 5900 i 59ÓO H a a Ii/OOE ị||:|Ịl| Ị Ị = M 200 'i P *:o Í0.001%'| IgỊ, H ìn h Bé mặt đa thức (a) phần dư (b) Pb b- a- ƯH ình Bề mặt đa thức (a) phần dư (b) cùa Zn H ình Bé mặt đa thức phần dư Cu biểu yếu Bức tranh phàn bố cùa Cu có nét khác biệt so với Pb Zn Thật vậy, hàm lượna trung bình Pb Zn biểu xu tăng dần từ tây sang đỏng hà m lượng trung bình Cu lại thể xu tăng từ hai phía vào trung tâm Có lẽ vậy, hệ số tươna quan tuyến tính Pb với Zn trường địa hóa vùng cao, cùa Pb với Cu Zn với Cu tháp (báng 2) B àn g M a trận tưưng q uan cùa n g u y ên tố tron g trư n g đ ịa hóa thứ sinh khu vực N am C h ọ Đón Pb Zn cú Pb Zn Cu 1.00 0.67 0.67 0,18 1.00 0,09 0.18 0,09 1.00 Đánh giá kha áp dụng mỏ hình V ề lý t h u y ế t , k h áp d ụ n a m ỏ hì nh t uyến t ính n ê u cần đư ợc đ n h giá cá phương diện toán học lẫn ý nghĩa địa chất, v ề mặt toán học, cần thực sỏ thu tục t h ố n g k e n h k i ể m tra c ó n g h í a cùa hệ s ố da thức, t ính t ổ n g b ì n h p h ươ ng c ủ a phán d v.v Đ ó thao tác phức tạp vượt khói khn khổ báo có t hể b ỏ q u a Đ i ề u đ ó c n ? tỏ h ợ p lý ta lưu ý r ng cá c m h ì n h t rên đ â y đ ã đ ược thièt lập từ chương trình thơng kê đại cùa hãng M icrosotĩ rằng, chúng ta, ý nghĩa địa chất m ọi xử lý toán học điều quan trọng T r c hết đ â y v ù n s q u ặ n g s u lí u r với t hàn h p hần q u ặ n g gốc g m cá c k h o n g vật dẻ bị ơxi hố nh sphalerit, pvrit galenit aiải phóng Zn, Pb, Fe, Cu M ặc dâu hành VI cha h o c ủ a P b v Z n t r o n đ ới n g o i si nh c ó k h c n hau d o k h ả n ă n g v ậ n c h u y ể n xa c ủ a sulíat Z n s o với s ul fat P b nhưna d o ki ện là, t h n h p h ầ n c ủ a vỏ p h o n g h o q uy ết định thành phần đá m ẹ quặng gốc, tranh phân bố hàm lượng n s v ê n tố vùng m ột quặng chì kẽm Nam Chợ Đ ồn tổng phải tương đ o n a C h í n h vậy, bề m ặ t c c đ a thức bậc c ủ a hai n g u y ê n t ố Pb, Z n k h đ n g d ng n h p h n tíc h c h i tiết m ụ c Sự khác biệt củ a Cu so với Pb Z n v ề xu thê phàn b ố hàm l ợ n s , m ộ t m ặ t d o h n h vi c ủ a c h ú n ự t rong q u trình n g oạ i si nh n h n g c h ủ y ê u đặc điểm q u ă n hóa nội sinh T hật vậy, trona giai đoạn tạo khoáng khu vực này, ta không thấy xuất khoáng vật đồng tổ hợp khoáng vật đãc trưng : 1] So s n h cá c ban đ p h ầ n d với ban đ địa chất - k h o n g s án d o cá c tác già k hác t h n h lập t rước đ â y [1] c h o t h ấ y cá c p hán d giá trị d ươ ng c ủ a n g u y ê n tố Pb Z n c ẽ u tập t r u n g c c k h u vực L ũ n g vániỉ N T ù m N Bốp, Ba Bồ , n h ữ n g c ó m ặt n hi ều m c h Tóm tắt kết nghiên cứu: Sử dựng đánh giá hiệu mơ hình tuyến tính tổng qt việc nhận dạng vùng triển vọng quặng Thành lập đồ thành phần cho trường địa hóa thứ sinh khu Chợ Đồn đánh giá khả năna ứng dụng việc nhận dạng vung triển vọng quặng Xác lập hai tổ hợp nguyên tô thị cho khu vực quặng Lương Sơn Xây dựng mơ hình phân biệt tuyến tính đánh giá khả ứng dụng việc nhận dạng kiểu quặng Kiến nghị quy mò đối tượng áp dụng nghiên cứu: Đề nơhi áp dun2 kết để tài vào cơng tác địa hóa tìm kiếm khoáng sản Việt Num Kết nghiên cứu bổ sung vào nội dung giảng dạy mơn "tin học ứng dụng địa chất" Chu trì đề tài Họ tên Hoc hàm Học vị Ị ÍÙV) c/iỷ/t/ (á - Thủ trưởng co đồng đánh giá quan quán lý thức đề tài ƠầM ì/c'U< _