深源包体铁镁氧化物与金含量的回归分析

何雨明杨 牧

中南大学地学院，湖南长沙，410083

深源包体铁镁氧化物与金含量的回归分析

何雨明*杨 牧

中南大学地学院，湖南长沙，410083

超基性岩和基性岩中金原子可能以类质同像取代铁镁矿物中的铁镁原子，金原子与铁镁原子之间的这种类质同像置换使得金含量与铁镁氧化物关系密切。华北地块北缘作为我国最重要的金成矿区具有代表性的研究意义。深源包体可以排除外来壳源物质混染的影响，因此对深源包体铁镁氧化物与金含量进行回归分析旨在将铁镁氧化物与金含量的的关系由定性推向定量，以期对金元素的成矿特性获得些许新的认识。回归分析表明，华北地块北缘深源包体金含量与镁氧化物的线性关系较之与铁氧化物线性关系明显，但均呈负相关，推测是受不同程度熔融的影响并且金元素以气态形式从地核迁移入地幔，使得金原子与铁镁原子之间的类质同像取代现象不明显。

华北地块 深源包体 金 氧化物 回归分析

1 概述

老的矿源层、矿源岩往往具有突出的特点，是以基性-超基性、中-基性火山岩为主体。大的金矿床、金矿田往往产在超基性岩带中，如金厂、哀牢山、老王寨、意大利利古里亚等。B. Г.孟申科和尼兰斯基的一系列文章中得出共同的结论：地壳中金的原始来源是基性和超基性岩。刘英俊（1979）在讨论金矿源来源时指出不可忽视的事实“球粒陨石中金丰度为金的现代地壳克拉克值的10～100倍，而与沉积岩或变质岩成分相似的陨石则从未发现过”【1】。杜乐天（1990）则直接指出除超基性岩外，地壳上的基性、中性、酸性岩浆作用、区域变质作用、花岗岩花、混合岩化岩石的矿源物质在更早期都来自基性程度高的幔汁【2】，各种岩性的金含量统计值见表 1。黎彤（1976）统计计算出地球及各圈层中金的含量（10-9）为：地球800、地核2600、下地幔5、上地幔5、地壳4【3】。据牟保磊（1999）金与超基性、基性岩关系密切是因为金与岩石中铁、镁元素密切相关，金的电负性以及在晶格中与氧成健的离子键性程度与铁、镁元素相似（Au3+的电负性2.3，Mg2+电负性1.2，Fe3+电负性1.8；与氧成键的离子键性程度 Au3+为 43，Mg2+为 75，Fe3+为 57）所致【4】。金的化学键性特点表明，它有利于进入离子键程度最小的岛状、链状构造的铁镁硅酸盐矿物中。因此，含铁镁高的超基性和基性岩中金原子可能以类质同像取代铁镁矿物中的铁、镁，因此本文基于金含量与铁镁氧化物含量相关关系进行回归分析。

表1 不同岩性的金含量Table 1 Gold content of rocks

我国金元素异常分布广泛。郭文魁（1987）按照金异常对中国金矿成矿区域进行了划分，华北地块北缘属于二级地球化学金异常区域【5】。胡云中等（2006）认为华北地块北缘金矿成矿区之所以重要，是因为其独特的区域异常分布模式、规律特点，且与区域成矿特征和规模密切相关【6】。如冀北金地球化学异常区（宣化至山海关一线）由一系列三级浓度带套合模式的区域异常组成，形成了金厂峪、峪耳崖、金家庄、小营盘、东坪等一系列大型金矿；华北地块北缘东段（包括辽东、吉东）元素组合比较简单；华北地块北缘中西段（集宁以西至狼山一带）由众多浓集中心突出面积不大的区域性金异常呈环带状分布在乌拉特中旗以东地区。由此可见，选取华北地块北缘作为研究地点是可取的。

据刘若新（1990）中国东部有两种最常见的地幔岩：原始或饱满型地幔岩（石榴石二辉橄榄岩、尖晶石/石榴石二辉橄榄岩和尖晶石二辉橄榄岩）、残余或亏损性地幔（方辉橄榄岩、纯橄榄岩）。常量元素表明，仅小部分二辉橄榄岩经历轻微部分熔融外，大多二辉橄榄岩相当“原始”，而所有方辉橄榄岩相对亏损且都经历部分熔融，熔融程度高达13%～30%【7】。黄婉康（1992）、陈道公等（1994）认为二辉橄榄岩是接近原始幔汁源区的地幔经不同比例熔融后的残余，而方辉橄榄岩则较亏损【8】。因此只要选取合适的深源包体就能尽量减少熔融并混染其它外来物质的影响。这也是本文选用包体数据的原因。

再者，前人对铜等其它微量元素与镁等氧化物的关系研究较多如，陈道公（1994）、Prob et al.（1986）、Song et al.（1989）、Turekian et al.（1961）。而对金与镁等氧化物的研究较少如，牟保磊（1985）【9,10】。本文旨在对金与镁、铁的相关关系进行探讨，尝试将金含量与镁铁氧化物含量的关系由定性推向定量，以便对金元素成矿特性获得一些认识。

2 样品制备与测试

华北地区新生代超基性岩、基性岩中含较多包体。据统计含包体的玄武岩地点有40个。本次分析（表 2）中样品采自有代表性的火山岩区如华北地块北缘河北汉诺坝、山西天镇、辽宁宽甸黄椅山、吉林汪清、龙岗、双辽、辉南、蛟河等地，除河北汉诺坝含少量二辉岩、麻粒岩包体外，其余所见包体均以尖晶石二辉橄榄岩包体为主。样品制备严格按照中华人名共和国《标准物质目录》进行。遴选新鲜程度好的样品，去表皮、粗碎、细磨至0.074mm（200目）以下。

表2 包体分析结果Table 2 Results of inclusion analysis

3 回归分析

回归分析主要用于研究变量之间的相关关系，包括线性回归(一元线性回归、多元线性回归)与非线性回归分析。由于Y是随即变量，故对于自变量x的每一个确定的值，Y都有一定的概率分布，因此，假设Y的数学期望存在，则E(Y/x)是x的函数。统计学上称Y的条件期望为Y对x的回归函数，简称回归。

μ(x)=E(Y/x)

回归函数描述了因变量Y的均值μ（x）与自变量x的相互关系。用它来研究某一变量与其他若干变量之间是否存在相关关系，如果存在的话，找出它们之间的依存关系的合理数学表达式。

回归模型，是指选取怎样的函数来描述μ（x）。这不是一个纯数学问题，它往往要结合经验或者实验来确定，统计学的方法能帮助我们根据试验初步确定这个函数模型。具体做法就是：将样本观察值在直角坐标系中描出，得到“散点图”，它的分布状况可以帮助我们粗略地选定 μ（x）的类型。

图1、图2、图3为所测试的14个样品数据在坐标系内投影得到的金与铁氧化物、镁氧化物、铁镁氧化物含量“散点图”。

线性回归分析，假设：

图1 金含量与铁氧化物的关系Fig.1 Gold content VS iron content

图2 金含量与镁氧化物的关系Fig.2 Gold content VS magnesium content

图3 金含量与铁镁氧化物的关系Fig.3 Gold content VS iron&magnesium content

通过计算得到金与铁氧化物、镁氧化物、铁镁氧化物的线性回归函数分别为：

将用以上三个线性回归函数计算的金含量结果与实际所测金含量进行了比较，得到图4、图5、图6所示偏差。

判定系数R2越大，表明线性相关性越好，从表3中可以看到回归方程式2的相关性最好。实际测量出来的金含量与回归方程式计算出的金含量曲线越吻合，线性相关性越好。

图4 金实际含量与铁回归方程计算含量Fig.4 Real and caculated content of gold（Fe）

图5 金实际含量与镁回归方程计算含量Fig.5 Real and calculated content of gold（Mg）

图6 金实际含量与铁镁回归方程计算含量Fig.6 Real and calculated content of gold（Fe&Mg）

表3 回归方程与判定系数Table 3 Regression equation & parameter

4 结果与讨论

（1）从以上结果可以看出，华北地块北缘包体金含量与 MgO的线性相关性较之与Fe2O3+FeO、Fe2O3+FeO+MgO的线性相关性大，因此在用 MgO、Fe2O3、FeO的含量粗略估算金含量理论值的时候要用回归方程式 2（Y=-0.500x+23.20）。

（2）回归分析结果显示，金含量与铁镁氧化物含量呈负相关关系。这是因为尽管本文选深源包体分析，但据张维萍（2007），包体仍有不同程度熔融【11】，这也证实了金的迁移能力。金的惰性留给人们“顽固不化”的印象，正如“真金不怕火炼”所述。然而，本文的结果却表明金的迁移能力同样是不可忽视的。据刘本立（1994）金在深熔带中急剧减少达80%【12】，可见，金在重熔时候发生大规模的迁移。这也是导致本文中金含量与铁镁氧化物含量负相关的原因。

（3）据Huo Mingyuan（1991），金元素在地核极高温压条件下以气态形式存在并通过核幔对流进入地幔【13】，气态的金与地幔的超基性岩体内镁铁的类质同像取代现象不明显，推测这也是影响金含量与铁镁氧化物含量之间线性正相关的原因。

1 刘英俊. 元素地球化学 [M]. 北京:科学出版社，1979

2 杜乐天. 当代地球科学的一项重大前沿课题——幔汁研究[J]. 地球科学进展，1990，（1）:42～48

3 黎彤. 化学元素的地球丰度[J]. 地球化学，1976，（3）:167～174

4 牟保磊. 元素地球化学[M]. 北京:北京大学出版社，1999. 1～227

5 郭文魁. 1∶400万中国内生金属成矿图说明书[M]. 北京: 地图出版社，1987

6 胡云中，任天祥，马振东，等. 中国地球化学场及其成矿关系[M]. 北京:地质出版社，2006. 1～212

7 刘若新，樊祺诚. 中国东部超镁铁捕掳体的主要元素和微量元素地球化学[A]. 见：中国矿物岩石地球化学学会地幔矿物岩石地球化学专业委员会编. 中国上地幔特征与动力学论文集[C]. 北京: 地震出版社，1990

8 黄婉康，王俊文，福建明. 溪石榴石二辉橄榄岩包体成因的地球化学[J]. 地球化学，1992，（1）:13～23

9 陈道公，支霞臣，李彬贤，等. 江苏盘石山二辉橄榄岩包体Nd、Sr、Pb同位素特征[J]. 地球化学，1994，（3）: 245～252

10 牟保磊，吴功保. 钛榴石的晶体化学和穆斯堡尔谱研究[J]. 地质学报，1985，59（4）:304～318

11 张维萍. 华北地块北缘深源包体的地球化学及其与成矿关系的研究[D].导师：赫英. 西安:西北大学，2007: 69～92

12 刘本立. 地球化学基础[M]. 北京:北京大学出版社，1994. 1～169

13 Huo Mingyuan. Atomic structure model for gold and its metallogenic model[J]. Geology of Gold，199

THE REGRESSION ANALYSIS BETWEEN GOLD AND OXIDE CONTENT

He Yuming Yang Mu
Geology Institute of Central South University,Changsha,Hunan,410083,China

In ultrabasite and basite，Au、Fe、Mg atoms are isomorphism. Iron， magnesium oxides are closely related to the content of gold because Au atoms can be isomorphically replaced by Fe、Mg atoms. Due to the representative significance of deep-seated inclusions from north margin of North China platform. We apply regression analysis to the existent data from deep-seated inclusions of north margin of Huabei plate in order to gain some insights and an exact function between gold content and Iron， magnesium oxide content. Results show that gold content is much more dependent on magnesium oxide than iron oxide. However， gold content decreases as either oxide content increases. We surmise that gold element may go up into the mantle in terms of gas due to certain melt， which inhibits the isomorphic replacement between gold atoms and iron， magnesium atoms.

north China platform，deep-seated inclusions，gold，oxide，regression analysis

P618.51∶P595

：A

：1006-5296（2010）04-0206-05

* 第一作者简介：何雨明（1987～），男，矿产普查与勘探专业，硕士研究生

2010-06-28；改回日期：2010-08-05，2010-09-14