地球科学进展

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2025 , Vol. 40 >Issue 8: 847 - 863

DOI: https://doi.org/10.11867/j.issn.1001-8166.2025.061

研究论文

C-A多重分形模型在复杂地球化学叠加场分解中的应用研究——以湖南沃溪金矿区为例

  • 陈海龙 , 1 ,
  • 张威 1 ,
  • 欧阳志强 , 1 ,
  • 陈平波 1 ,
  • 彭南海 2 ,
  • 李浩 3 ,
  • 肖松春 1 ,
  • 张利军 1
展开
  • 1. 湖南省遥感地质调查监测所，湖南 长沙 410015
  • 2. 有色金属矿产地质调查中心南方地质调查所，湖南 长沙 410000
  • 3. 湖南辰州矿业有限责任公司，湖南 沅陵 419607
欧阳志强，主要从事矿床地质、成矿规律和成矿预测研究. E-mail：

陈海龙，主要从事矿床地球化学、地球化学勘查和理论应用研究. E-mail：

CHEN Hailong, research areas include geochemical studies of mineral deposits, geochemical exploration, and theoretical application research. E-mail:

收稿日期: 2025-07-02

  修回日期: 2025-07-25

  网络出版日期: 2025-09-29

基金资助

湖南省自然资源厅科技计划项目(2023-0145DZ)

湖南省地质院科研项目(HNGSTP202559)

收起

Application of C-A Multifractal Model in Complex Geochemical Superposition Dield Decomposition—A Case Study of the Woxi Au Mining Area in Hunan Province

  • Hailong CEHN , 1 ,
  • Wei ZHANG 1 ,
  • Zhiqiang OUYANG , 1 ,
  • Pingbo CHEN 1 ,
  • Nanhai PENG 2 ,
  • Hao LI 3 ,
  • Songchun XIAO 1 ,
  • Lijun ZHANG 1
Expand
  • 1. Hunan Remote Sensing Geological Survey and Monitoring Institute, Changsha 410015, China
  • 2. Southern Geological Survey of China Non-ferrous Metals Resource Geological Survey, Changsha 410000, China
  • 3. Hunan Chen Zhou Mining Co. , Ltd. , Yuanling Hunan 419607, China
OUYANG Zhiqiang, research areas include geology of mineral deposits, mineralization laws, and predictions of mineralization. E-mail:

Received date: 2025-07-02

  Revised date: 2025-07-25

  Online published: 2025-09-29

Supported by

the Science and Technology Plan Project of the Hunan Provincial Department of Natural Resources(2023-0145DZ)

The Project of the Hunan Provincial Geological Institute(HNGSTP202559)

Fold

摘要

矿床的形成普遍伴随有不同地质事件的叠加或改造，成矿物质来源于不同（浅源与深源）的成矿地质事件，其成矿地质意义和相对应的地球化学场的找矿意义不同，多期叠加成矿，地球化学场通常表现为多源复杂叠加场，实现对“多源复杂叠加场”的有效分解，建立地球化学场与其成矿地质事件的耦合，能大幅提高勘查地球化学评价的精度。基于此，运用含量—面积（C-A）多重分形模型对湖南沃溪金矿区土壤介质中的烃汞综合气体测量数据进行了深入分析，通过对不同标度区的数据进行深度挖掘以揭示其关联性，结合研究区金矿的成矿规律，进而探讨了不同类型“叠加场”的成矿机理，开展了深部找矿潜力评价。研究结果表明：①湖南沃溪金矿区土壤地球化学异常多重分形特征模式存在2种类型：由2条直线段拟合而成的分形模式，称之为模型Ⅰ；由3条直线段拟合而成的分形模式，称之为模型Ⅱ，这种多重分形模型显示出研究区存在2期叠加成矿的可能。②通过对模型Ⅰ和模型Ⅱ中不同标度区成矿元素（Au）—有机烃（CH4和C2H6等）—汞（Hg）等化学元素之间关联性的深度挖掘，发现二者均存在两种不同成矿作用形成的地球学叠加异常：“同生叠加异常”代表区域成矿作用，浅源流体（变质流体和大气降水等）仅带来含矿地层中成矿物质参与Au的成矿，该类异常因受成矿物质来源限制，可能会形成金矿点或小型金矿床，深部找大矿的潜力相对较小；“深源叠加异常”代表受板块碰撞—离散或板内地幔热柱上涌及深大断裂搅动，地幔流体由深部向上运移，经多层次流体混合演化带来大量深部成矿物质对“同生叠加异常”再次叠加成矿，深部找矿潜力较大。研究成果与大量的工程验证高度契合，说明基于C-A多重分形模型深度挖掘的地球化学多源复杂叠加场分解，取得了更好的应用效果，为地球化学深部找矿潜力评价提供了新的研究思路和方法。

关键词： 地球化学异常; 同生叠加异常; 深源叠加异常; 多重分形模型; 应用效果; 金矿

本文引用格式

陈海龙 , 张威 , 欧阳志强 , 陈平波 , 彭南海 , 李浩 , 肖松春 , 张利军 . C-A多重分形模型在复杂地球化学叠加场分解中的应用研究——以湖南沃溪金矿区为例[J]. 地球科学进展, 2025 , 40(8) : 847 -863 . DOI: 10.11867/j.issn.1001-8166.2025.061

Abstract

The formation of mineral deposits is generally accompanied by the superposition or transformation of different geological events, and involving varying sources (shallow and deep) of ore-forming materials. The geological significance of these ore-forming events and their corresponding geochemical fields have various implications for mineral exploration. Multistage superimposed mineralization typically manifests as a complex superimposed field comprising multiple sources in geochemical contexts. Effectively decomposing the ‘multi-source complex superimposed field’ and establishing the coupling between the geochemical field and its corresponding ore-forming geological events can greatly enhance the accuracy of geochemical evaluation in exploration. Based on this concept, this study utilized the C-A multifractal model to analyze hydrocarbon-mercury comprehensive gas measurement data from soil medium in the Woxi gold mining area of Hunan. By extensively exploring the correlations of data at different scales and combining the mineralization patterns of gold deposits in the study area, the study further investigated the mineralization mechanisms of various types of “superimposed fields” and conducted an assessment of deep-seated mineral exploration potential. The results indicate that: ① The study area exhibits two characteristic multifractal patterns of soil geochemical anomalies, formed by fitting either two (termed Model Ⅰ) or three (termed Model II) straight-line segments, respectively. This multifractal model suggests the possibility of two periods of overlapping mineralization in the study area. ② Examination of correlations between mineralization elements (Au), organic hydrocarbons (CH4, C2H6, etc.), and other chemical elements in the different scaling regions of Models I and II revealed that both showed two distinct superimposed geochemical anomalies, formed by different mineralization processes. The “syngenetic superimposed anomaly” represents regional mineralization, in which shallow-source fluids (metamorphic fluids, atmospheric precipitation, etc.) only bring mineralized materials from ore-forming strata to participate in Au mineralization. This type of anomaly, limited by the source of mineralization materials, may form gold points or small gold deposits, with correspondingly low potential for discovering large deposits. The “deep-source superimposed anomaly”, on the other hand, is influenced by plate collisions, dispersion, or the upwelling of mantle heat columns and the disturbance of deep large fractures. These processed facilitate the migration of mantle fluids from depth, and their evolution through multi-level fluid mixing, which brings a substantial amount of deep ore-forming materials to further superimpose mineralization on the “syngenetic superimposed anomaly”, thus presenting considerable potential for deep mineral discovery. The results align closely with extensive engineering validation, indicating that the decomposition of complex geochemically superimposed fields based on the C-A multifractal model has achieved better application results, providing new research ideas and methods for evaluating the potential of deep mineral exploration in geochemistry.

Key words： Geochemical anomalies; Simultaneous superposition anomaly; Deep source superposition anomaly; Multifractal model; Application effect; Gold mine

1 引 言

地球化学场是地球化学成矿作用的产物，场的变量受成矿物质来源、成矿温度、成矿流体及其混合机制以及水—岩反应等诸多因素影响，表现为不同尺度区域空间上与各种地球化学作用相互耦合，互为因果，并具有时—空结构的规律性分布［1-2］。我国自阮天健等［3］提出地球化学场的概念以来，随着对地球化学场认识的不断深入，不同时代、不同学者分别从元素地球化学性质、不同尺度成矿地质背景、不同成矿作用形成的不同等级成矿客体（矿体、矿床、矿田、矿带）以及地球化学元素在不同成矿地质事件的演化规律等多个视角开展了地球化学场的分类研究［4-8］，为勘查地球化学评价提供了理论支持。而矿床的形成一般都经历了漫长的地质时期，其实质就是地球化学动力学过程［9］，并伴随不同地质事件的叠加或改造。一般来说，成矿物质来源（浅源和深源）不同，其成矿地质意义不同，深部找矿意义也不同［2］。所以，在地球化学实际勘查中，人们所观测到的是一个经历了不同地质时期、不同成矿地质事件多期叠加或改造形成的多源复杂地球化学叠加场。而针对“多源复杂叠加场”的分解，人们大都是采用含量—面积（C-A）模型［10］、能谱密度—面积（S-A）模型［11］、小波系数—累计数量（W-N）模型［12］以及多分辨率奇异值分解（Multi-Resolution Singular Value Decomposition，MSVD）［13］等多重分形方法来刻画地球化学场的多样性和复杂性。文战久等［14］采用C-A多重分形模型，针对小比例尺的区域地球化学场提出了元素的背景区、区域异常区和局部异常的分解，根据成矿元素含量变化特点及分布规律开展成矿潜力评价；刘永胜等［15］采用主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）和S-A相结合的方法，毕锐等［16］运用W-N多重分形模型和因子分析方法，毛先成等［17］运用传统统计学方法，牛旭刚等［18］运用S-A多重分形滤波法等，开展了地球化学异常分类和找矿潜力评价。虽然这些研究成果实现了良好的分形效果，但普遍停留在“背景场”和“异常场”的分解阶段。由于缺乏对“成矿物质（浅源和深源）来源不同的地质事件形成的‘异常场’深部找矿意义不同”的深刻认识，造成对“异常场”深部找矿潜力的评估精度较低，进而出现浅部找矿效果显著而深部找矿效果不佳的局面。尤其是针对深厚覆盖区成矿元素呈弱异常特征的情况，对其深部成矿和找矿潜力评价工作已提出了更高要求。据此，深度挖掘不同成矿作用下的多源复杂地球化学叠加场的分解，提取与成矿地质事件相匹配的地球化学参数，阐明与深部成矿过程相统一的地球化学表征，是未来勘查地球化学深部找矿评价的关键。
基于此，本文针对湖南沃溪矿区外围鱼儿山—红岩溪矿段的烃汞测量地球化学数据，运用有机和无机地球化学相结合的研究方法，采用C-A多重分形模型来揭示研究区元素（组分）的空间分布规律，再借助SPSS（版本号R27.0.1.0）数据处理软件，分别对不同标度分区的地球化学数据开展相关分析、聚类分析和因子分析，深度挖掘不同标度分区中成矿元素与其他元素（组分）之间的关联性，结合成矿地质背景和成矿规律等，厘定其异常形成机理，来开展深部找矿潜力评价，能大幅度提高勘查地球化学评价精度。

2 研究区地质概况

2.1　成矿地质背景

湖南沃溪矿床是举世罕见的金（Au）、锑（Sb）和钨（W）共存，且均构成大型资源规模的典型矿床，长期以来备受地学界关注。该矿床位于江南古陆湖南段雪峰弧形隆起带由NE向NEE的弧形转折部位，白垩断陷红层盆地的南缘，仙鹅抱蛋复背斜北翼（图1），经历了武陵、雪峰、加里东和印支—燕山运动等长期的挤压变形作用，地层发生较强的变形和变质。区内大面积出露为一套滨海相、浅海相含钙碎屑岩建造的中元古界冷家溪和板溪群地层。其中，板溪群马底驿组紫红色板岩是区内重要的金锑钨矿赋矿层位。研究区构造十分发育，主要以断层和褶皱为主，其中，沃溪断层为白垩断陷盆地南缘边界的区域性大断层，具有先压后张的多期活动特点，走向东西，倾向北，倾角为30°~40°，是研究区内重要的导矿构造［2］。矿脉均产于该断层下盘板溪群马底驿组层间破碎带中。鱼儿山—红岩溪矿段是沃溪金锑钨矿组成的部分，以石英脉型金矿为主，发育2条具有工业意义的金矿脉，局部见少量Sb和W。其中，V1脉走向近东西，倾向北，矿体沿走向呈扁豆状和透镜状，沿倾向呈板柱状，鱼儿山矿段在-200 m标高失去工业意义，而红岩溪矿段开采深度150 m标高左右，因资源枯竭闭坑多年；V6脉为烃汞叠加晕深部找矿新发现的盲矿脉，位于V1脉下部，呈平行产出，受近乎顺层产出的层滑断层及脆—韧性剪切带控制，具有层控矿床特点，空间上则受褶皱、层间断裂和节理控制。研究区内金矿床的形成集中发生在加里东期和印支—燕山期。其中，加里东期由于地幔上隆，使研究区地层逐步隆升，地热梯度明显增加，导致区内一系列脆、韧性剪切带的形成，同时引起地层中W和Au等成矿元素的活化—迁移—沉淀成矿，成矿流体为区域变质流体与大气降水混合而成的浅源流体；印支—燕山期由于地幔亚热柱强烈活动（白垩断陷盆地形成）带来深部大量的Au和Sb等成矿物质，进而对加里东期W-Au成矿进行叠加或改造，成矿流体为以幔源流体为主的多级演化混合的深源流体［2，21-22］。
图1 江南造山带及沃溪矿区地质构造简图

（a）江南造山带（据参考文献［19］修改）；（b）沃溪矿区地质构造简图（据参考文献［20］修改）

Fig. 1 The Jiangnan orogenic belt and geological structure schematic of the Woxi mining area

（a） The Jiangnan Orogenic Belt （modified after reference ［19］）； （b） Geological structure schematic of the Woxi mine area （modified after reference ［20］）

在沃溪金锑钨矿近外围鱼儿山—红岩溪矿段前期深部找矿实践中［23-25］，我们针对红岩溪段白垩红层覆盖区“探新找盲”和“矿体产出空间定位”等难题，开展了1∶10 000面积近4.3 km2（图2）的网度（160 m×20 m）以及点距为20 m土壤剖面烃汞综合气体的测量工作，共采集土壤样品1 135份，分析了Au、Sb、W、As、Mo、Bi、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、乙烯、丙烯和吸附汞16个指标，本文以此为研究对象。
图2 烃汞测量工程布置图

Fig. 2 Diagram of the hydrocarbon mercury measurement engineering layout

2.2　有机烃地球化学特征

（1）目前针对研究区有机地球化学特征的相关研究工作极为稀缺，我们针对沃溪金矿床所在的区域、矿区以及金矿床和外围矿化体等不同地质体，开展了有机烃（涵盖甲烷、乙烷、丙烷，正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、乙烯和丙烯等）分布特征等基础性调查工作。通过对不同地质体样品的分析数据进行统计分析后发现（表1~表3）：①矿区地层烃汞组分背景含量比区域地层背景含量高2~5倍，说明研究区金锑钨矿成矿作用可能为区域叠加了增量有机烃类组分。②烃汞组分含量从金矿体—强蚀变岩—弱蚀变岩—未蚀变围岩明显呈由高到低的特点，显示出Au的矿化强弱与烃汞组分具有同步消长关系。③金矿体与其外围矿化体中有机烃含量存在显著差异，金矿体高出外围矿化体10~32倍，说明金矿成矿作用带来了大量的有机烃的叠加。④金矿体与外围矿化体中，Au与低碳数有机烃相关分析表明，金矿体中Au与烃汞组分呈良好的正相关关系，相关系数为0.54~0.72；而外围矿体中与烃汞组分不相关，相关系数为0.00~0.07，显示出二者有机烃类组分参与金矿成矿的过程明显不同：前者有机烃参与金矿成矿的程度高，有机烃与Au具有同源性或经历了相似的地球化学成矿过程；后者有机烃参与金矿成矿的可能性较小，有机烃与Au不具有同源性或没有经历相似的地球化学成矿过程。
表1 湖南沃溪金矿鱼儿山矿段不同地质体烃类组分含量特征

Table 1 Content characteristics of hydrocarbon component in different geobodies of mine district in the Yuershan section of Woxi Gold Mine， Hunan Province

矿区 特征值（样品数） Au/（ng/g） 甲烷/（μL/kg） 乙烷/（μL/kg） 丙烷/（μL/kg） 异丁烷/（μL/kg） 正丁烷/（μL/kg） 异戊烷/（μL/kg） 正戊烷/（μL/kg） 乙烯/（μL/kg） 丙烯/（μL/kg） Hg/（ng/g）
沃溪金矿体 区域背景（25） 8.91 161.20 34.42 20.62 1.46 6.51 1.20 1.80 28.80 21.33 2.20
矿区背景（43） 17.20 817.30 150.30 69.06 4.70 21.05 3.70 5.60 125.11 82.01 3.90
矿体（46） 3 000.00 5 877.00 865.20 272.10 17.08 79.04 12.03 22.04 747.01 504.02 36.02
强蚀变岩（46） 1 246.00 4 331.00 626.10 199.30 13.06 62.06 10.04 17.06 576.02 411.01 36.03
弱蚀变岩（46） 284.20 1 010.00 163.20 59.04 4.07 18.07 3.07 5.01 138.10 91.02 89.01
含钙板岩（46） 28.32 501.24 81.83 31.52 2.08 9.21 1.50 3.03 64.61 40.90 6.50
沃溪外围 矿化体（32） 30.82 180.90 26.42 13.34 0.98 4.48 0.90 1.38 29.52 21.60 0.83
强蚀变（32） 51.06 175.50 28.63 17.92 1.30 6.01 1.18 1.92 30.31 21.90 4.73
弱蚀变（32） 1.39 60.13 8.01 4.62 0.38 1.54 0.31 0.53 9.11 6.06 0.89
含钙板岩（32） 2.38 77.43 10.23 6.19 0.52 2.21 0.47 0.74 12.30 9.46 0.52
表2 湖南沃溪金矿鱼儿山矿段各指标相关系数统计表

Table 2 Statistical table of correlation coefficients of various indicators in the Yuershan section of Woxi Gold Mine， Hunan Province

指标 Au 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 乙烯 丙烯 Hg
Au 1.00
甲烷 0.63 1.00
乙烷 0.64 0.99 1.00
丙烷 0.56 0.98 0.99 1.00
异丁烷 0.55 0.98 0.98 0.99 1.00
正丁烷 0.57 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00
异戊烷 0.54 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 1.00
正戊烷 0.57 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00
乙烯 0.68 0.99 0.99 0.98 0.98 0.98 0.97 0.98 1.00
丙烯 0.72 0.98 0.98 0.97 0.97 0.97 0.96 0.97 0.99 1.00
Hg 0.70 0.29 0.34 0.26 0.25 0.28 0.25 0.30 0.37 0.41 1.00
表3 湖南沃溪金矿外围矿化体各指标相关系数统计表

Table 3 Statistical table of correlation coefficients of various indicators in the peripheral mineralization body of Woxi Gold Mine， Hunan Province

指标 Au 甲烷 乙烷 丙烷 异丁烷 正丁烷 异戊烷 正戊烷 乙烯 丙烯 Hg
Au 1.00
甲烷 0.01 1.00
乙烷 0.01 0.99 1.00
丙烷 0.03 0.93 0.95 1.00
异丁烷 0.07 0.88 0.91 0.99 1.00
正丁烷 0.05 0.91 0.94 1.00 1.00 1.00
异戊烷 0.07 0.86 0.89 0.99 1.00 0.99 1.00
正戊烷 0.04 0.90 0.93 0.99 1.00 1.00 0.99 1.00
乙烯 0.00 0.99 1.00 0.95 0.91 0.94 0.89 0.93 1.00
丙烯 0.01 0.99 0.99 0.96 0.93 0.95 0.91 0.94 1.00 1.00
Hg 0.66 0.01 0.02 0.04 0.04 0.04 0.03 0.05 0.00 0.01 1.00
（2）沃溪矿区石英脉型金矿床与外围矿化体的岩石热解分析（Rock-Eval）、氯仿沥青“A”抽提及族组分分离定量分析、饱和烃气相色谱—质谱分析以及流体包裹体有机地球化学分析结果表明［26］：①二者都存有吸附型有机质，且有机质来源与原始沉积环境具有相似性。然而，金矿床总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）含量明显高出外围矿化体50%以上，说明金矿床在形成时其成矿流体带来了“增量”有机碳的可能。②对沃溪金矿床和外围矿化体的流体包裹体片进行镜下观察时发现，外围矿化体中未见固体沥青包裹体，而金矿床的矿石孔洞内见少量正方形原生固体沥青包裹体。说明金矿床成矿流体在演化过程中，有机物含量比矿化体更为丰富，且热演化程度比较成熟。

3 方法与结果

3.1　 C-A多重分形模型

不同成矿地质事件一般都伴随相应的地球化学场的产生，其地球化学元素（组分）含量的分布特征反映了地球化学作用及其演化过程，呈现出地质现象的结构特征是不同成矿地质事件造成的元素（组分）富集或贫化的结果。不同成矿地质事件带来的多期次叠加成矿作用形成的地球化学场往往具有分形分布的特征。C-A多重分形模型是基于分形理论中的自相似性原理，可以表示为：
A ( c ≥ c i ) ∝ c -   D
式中：A（c≥ci ）表示元素含量c>ci 的区域面积；D为分维数，反映A随c变化的规律，定量刻画了地球化学元素分布的变化复杂程度以及表征元素富集或贫化的奇异性强度［14］。考虑到插值方法所制作的等值线图中，特异值都会因插值而导致局部区域的数值偏高或偏低，不利于对模型结果的解释。故本文选择将样品数据投入给定边长的正方形网格（覆盖研究区），采用盒计数法，将A（c≥ci ）转换为N（c≥ci ），N为具有含量值c>ci 的正方形网格数。当单个网格中存在多个样品时，取网格内样品平均值作为该网格的含量值来进行研究分析。
据此，通过对土壤地球化学测量16个指标进行多重分形分析，可以得到不同含量阈值c条件下的网格数N。将结果进行对数变换并放在双对数坐标系中。在双对数坐标下，A与c之间的关系可用多条直线拟合，直线斜率即为分维数D。在双对数坐标散点图上“面积—含量”关系可拟合为2条（图3）和3条直线段（图4），表明各元素含量的空间分布存在2个或3个无标度区。其中，在低值区拟合的直线段（A）较为平缓，为元素的背景区；第二直线段（B）为中—高含量异常区；第三直线段（C）为元素（组分）高含量区，表现出两大类分形模型，即模型Ⅰ（图3）和模型Ⅱ（图4）。根据C-A多重分形模型可知，模型Ⅰ只存在第二直线段（B）拟合，且为主要含量区间，D值较大，分布相对较广，一般与区域成矿作用有关，推测为区域变质作用促使地层中元素（组分）重新活化、迁移、富集而形成的叠加区［14］。模型Ⅱ存在第二直线段（B）和第三直线段（C）拟合，表现出在模型Ⅰ区域变质作用的基础上再次叠加成矿的可能。经典C-A模型一般认为第三直线段（C）为局部高值异常区，深部成矿潜力较大。
图3 不同元素（组分）地球化学二段多重分形及模型Ⅰ图

Fig. 3 Geochemical multi-element （component） two-stage analysis and model I diagram

图4 不同元素（组分）地球化学三段多重分形及模型Ⅱ图

Fig. 4 Geochemical multi-element （component） third-stage multifractal analysis and model II diagram

为了更进一步了解研究区内成矿元素（Au）与烃汞组分的空间分布规律，在C-A多重分形模型研究的基础上，拟合直线段的第一段和第二段的交点对应的含量（c Ⅰ），可认为是区域变质作用形成的某一个元素（组分）异常下限，第二段和第三段的交点对应的含量（c Ⅱ），可认为是在区域变质作用的基础上再次叠加形成的异常下限。为了更好地反映元素（组分）异常空间分布，我们依据采样点的点距选取网格间距20 m，以c Ⅰ为参照值，确定各元素（组分）异常下限［Au取10，汞（Hg）取150，C1取16，C2取2，C3取0.4］，按异常梯度分级，圈出了Au、Hg、C1（甲烷）、C2（乙烷+丙烷）、C3（正丁烷+异丁烷+正戊烷+异戊烷）c Ⅰ异常区的地球化学图，以c Ⅱ为参照值，圈定c Ⅱ异常区（图5），其元素（组分）的空间分布与前期结果基本一致［24］，但在成矿元素（Au）和有机烃汞的异常中心、浓度分带显得更加清晰，圈定异常范围的精度更高。可见成矿元素高值区集中分布在研究区东部，烃类（C1、C2和C3）高值区集中分布在测区中部，Hg异常高值区与烃类低值区套合良好，形成“镶嵌式”套合结构。总体来看，测区内Au—烃类—Hg套合在一起的综合异常呈现出北东或近南北向展布的4条综合异常带，即Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号和Ⅳ号异常带（图5），这种北东或近南北分布规律与沃溪矿区已知矿脉的侧伏方向高度吻合。其中，在4条异常带中，烃类组分、成矿元素Au和Hg三者的C-A多重分形模型各不相同（表4），表明其空间结构不同。
图5 元素（组分）地球化学及工程验证图

Fig. 5 Element （component） geochemical and engineering validation diagram

表4 不同异常带C-A多重分形模型对应关系

Table 4 The correspondence relationship of different abnormal bands C-A multi-fractal model

异常带编号 烃类 Au Hg
I 模型Ⅱ 模型Ⅱ 模型Ⅰ
Ⅱ 模型Ⅰ 模型Ⅰ 模型Ⅰ
Ⅲ 模型Ⅱ 模型Ⅱ 模型Ⅰ
Ⅳ 模型Ⅱ 模型Ⅱ 模型Ⅱ
前期勘查成果表明［23-25］，“同生叠加异常”即使Au—烃类—Hg异常发育良好（模型Ⅱ），其深部成矿潜力仍较小；“深源叠加异常”即使Au—烃类—Hg异常发育一般（模型Ⅰ），但其深部成矿潜力仍较大。所以，仅凭C-A多重分形模型来开展深部找矿评价还存在较多的不确定性。

3.2　深度挖掘的复杂叠加异常的分类

基于C-A多重分形模型来开展深部找矿评价还存在较多的不确定性。据此，利用SPSS数据处理软件，针对图5已圈出的Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号和Ⅳ号4条异常带中的土壤地球化学数据开展相关分析、R型聚类分析和因子分析，结合成矿地质条件深度挖掘成矿元素与有机烃汞之间的内在联系，进一步确定了4条异常带Au—烃类—Hg综合异常存在“深源叠加异常”和“同生叠加异常”两大类。

3.2.1　相关分析

相关分析是研究2个或多个变量之间的关系强度和方向，通过计算多个变量之间的相关系数来确定其显著性水平。在地球化学数据处理过程中，一般来说，如果元素之间显著正相关，指示其具有同源性或受到相似的地球化学成矿过程的影响。
相关分析结果（表5）表明，Ⅰ号异常带土壤介质中Au与Sb、W、As、Hg元素之间的相关系数都在0.66以上，具有良好的正相关关系，说明Au、Sb、W、As和Hg具有同源性或经历了相同的地球化学成矿过程；Au和Sb与烃类相关系数均小于0.1，W与烃类相关系数为0.10~0.12，说明Au、Sb和W与有机烃不具有同源性，或者没有经历过相同的地球化学成矿过程。显示出Sb、W、As和Hg参与Au的成矿作用，而有机烃并没有参与Au的成矿。据此推测该区以加里东期W-Au成矿为主，成矿物质（Au和Hg等）仅来自含矿地层，而有机烃来自成岩过程中生物的热降解和裂解，成矿流体为地壳浅部流体，显示该区为同生叠加异常区。
表5 Ⅰ号异常带土壤各指标相关系数统计表

Table 5 Statistical table of correlation coefficients for various indicators of soil in area Ⅰ

指标 As Mo Sb W Au Bi 甲烷 乙烷 丙烷 正丁 异丁 异戊 正戊 乙烯 丙烯 Hg
As 1.00
Mo 0.51 1.00
Sb 0.89 0.39 1.00
W 0.73 0.25 0.73 1.00
Au 0.81 0.18 0.76 0.66 1.00
Bi 0.79 0.39 0.65 0.67 0.74 1.00
甲烷 -0.06 -0.11 -0.03 0.12 0.08 -0.01 1.00
乙烷 -0.06 -0.11 -0.02 0.12 0.09 -0.01 0.99 1.00
丙烷 -0.06 -0.11 -0.03 0.12 0.08 -0.01 1.00 1.00 1.00
正丁 -0.06 -0.11 -0.02 0.12 0.08 -0.01 0.99 1.00 1.00 1.00
异丁 -0.07 -0.11 -0.03 0.11 0.08 -0.02 0.99 0.99 0.99 0.99 1.00
异戊 -0.06 -0.11 -0.03 0.11 0.08 -0.02 0.99 0.98 0.99 0.99 1.00 1.00
正戊 -0.07 -0.11 -0.03 0.12 0.08 -0.02 0.96 0.96 0.97 0.99 0.99 0.95 1.00
乙烯 0.03 0.23 -0.02 0.00 -0.05 -0.01 -0.10 -0.18 -0.14 -0.10 -0.12 -0.12 -0.05 1.000
丙烯 0.18 0.06 0.10 0.19 0.13 0.22 -0.09 -0.07 -0.08 -0.08 -0.11 -0.12 -0.060 0.58 1.00
Hg 0.78 0.20 0.66 0.62 0.88 0.84 -0.02 -0.02 -0.02 -0.02 -0.03 -0.03 -0.031 -0.06 0.21 1.00
相关分析结果（表6）表明，Ⅱ号异常带土壤介质中Au与W和Sb的相关性系数分别为0.87和0.61，具有良好的正相关关系，Au与As的相关性系数为0.37，相关性较好，而与Mo和Bi的相关性较差；Au和Sb与有机烃相关系数多数在0.12~0.58，与已知矿体上方土壤Au与有机烃的相关系数（0.2~0.3）相比［23-25］处于较高水平；W与有机烃相关性较差，多数相关系数小于0.12，说明Ⅱ号异常区Au和Sb与有机烃具有同源性或经历相同的地球化学成矿过程，且有机烃参与了Au的成矿。同时，Au、W、Sb和As相关性良好，说明Au的成矿伴随W、Sb和As的参与，显示出该区存在加里东期和印支—燕山期叠加成矿的可能，据此判断为深源叠加异常区。
表6 Ⅱ号异常带土壤各指标相关系数统计表

Table 6 Statistical table of correlation coefficients for various indicators of soil in area Ⅱ

指标 As Mo Sb W Au Bi 甲烷 乙烷 丙烷 正丁 异丁 异戊 正戊 乙烯 丙烯 Hg
As 1.00
Mo 0.19 1.00
Sb 0.70 0.19 1.00
W 0.24 0.02 0.43 1.00
Au 0.37 0.03 0.61 0.87 1.00
Bi 0.37 0.12 0.44 0.07 0.16 1.00
甲烷 0.23 0.22 0.14 0.18 0.25 0.15 1.00
乙烷 0.09 0.15 0.10 0.21 0.26 0.03 0.78 1.00
丙烷 0.14 0.15 0.20 0.11 0.17 0.12 0.39 0.80 1.00
正丁 0.21 0.14 0.31 0.12 0.21 0.16 0.35 0.75 0.94 1.00
异丁 0.21 0.18 0.37 0.29 0.38 0.30 0.55 0.80 0.83 0.82 1.00
异戊 0.43 0.28 0.42 0.07 0.12 0.20 0.34 0.47 0.60 0.67 0.63 1.00
正戊 0.55 0.27 0.58 0.03 0.14 0.33 0.27 0.32 0.49 0.60 0.48 0.84 1.00
乙烯 0.38 0.09 0.48 0.10 0.06 0.35 0.03 0.09 0.23 0.27 0.23 0.35 0.56 1.00
丙烯 0.42 0.20 0.40 0.06 0.02 0.20 0.08 0.12 0.39 0.38 0.42 0.57 0.59 0.73 1.00
Hg 0.53 0.10 0.63 0.37 0.36 0.36 0.06 0.11 0.34 0.36 0.34 0.34 0.51 0.63 0.54 1.00
相关分析结果（表7）表明，Ⅲ号异常带土壤介质中Au与W和As的相关系数均为0.99，呈显著相关，Au与W和As为同一来源或经历相同的地球化学成矿过程；Au与Sb、Mo和Bi相关系数在0.25以下，相关性较差，说明Au、Sb、Mo和Bi不是同一来源；Au与烃类组分相关系数在0.15以下，呈不显著相关，Au与有机烃不是同一来源，等同于Ⅰ号异常带，为同生叠加异常区。
表7 Ⅲ号异常带土壤各指标相关系数统计表

Table 7 Statistical table of correlation coefficients for various indicators of soil in area Ⅲ

指标 As Mo Sb W Au Bi 甲烷 乙烷 丙烷 正丁 异丁 异戊 正戊 乙烯 丙烯 Hg
As 1.00
Mo 0.15 1.00
Sb 0.16 0.14 1.00
W 0.99 0.11 0.08 1.00
Au 0.99 0.07 0.15 0.99 1.00
Bi 0.25 0.13 0.40 0.21 0.21 1.00
甲烷 0.05 0.27 0.24 0.07 0.03 0.27 1.00
乙烷 0.09 0.34 0.27 0.10 0.07 0.26 0.98 1.00
丙烷 0.13 0.33 0.31 0.15 0.11 0.13 0.93 0.96 1.00
正丁 0.10 0.33 0.34 0.13 0.09 0.01 0.84 0.87 0.94 1.00
异丁 0.14 0.32 0.32 0.17 0.12 0.02 0.84 0.89 0.98 0.96 1.00
异戊 0.13 0.09 0.25 0.17 0.13 0.14 0.45 0.51 0.66 0.72 0.75 1.00
正戊 0.07 0.06 0.26 0.12 0.09 0.27 0.28 0.35 0.55 0.63 0.70 0.81 1.00
乙烯 0.13 0.10 0.22 0.16 0.13 0.25 0.31 0.36 0.57 0.63 0.69 0.66 0.84 1.00
丙烯 0.13 0.23 0.27 0.15 0.11 0.10 0.86 0.87 0.94 0.92 0.93 0.67 0.60 0.69 1.00
Hg 0.228 0.04 0.63 0.17 0.20 0.62 0.04 0.003 0.11 0.23 0.19 0.18 0.39 0.40 0.17 1.00
相关分析结果（表8）表明，Ⅳ号异常带土壤介质中Au与W、Sb、As、Mo的相关性系数分别为0.69、0.60、0.86和0.75，具有较好的正相关关系，Au与烃汞的相关系数多数在0.3以上，相较于已知矿体上方土壤中Au与有机烃的相关系数（0.2~0.3）［23-25］，均处于较高水平。这表明Au与W、Sb、As、Mo及有机烃具有同源性，或经历了相同的地球化学成矿过程，等同于Ⅱ号异常带，为深源叠加异常。
表8 Ⅳ号异常带土壤各指标相关系数统计表

Table 8 Statistical table of correlation coefficients for various indicators of soil in area Ⅳ

指标 As Mo Sb W Au Bi 甲烷 乙烷 丙烷 正丁 异丁 异戊 正戊 乙烯 丙烯 Hg
As 1.00
Mo 0.67 1.00
Sb 0.84 0.27 1.00
W 0.64 0.16 0.63 1.00
Au 0.86 0.75 0.60 0.69 1.00
Bi 0.56 0.01 0.75 0.35 0.31 1.00
甲烷 0.51 0.21 0.58 0.39 0.33 0.53 1.00
乙烷 0.52 0.23 0.58 0.39 0.35 0.54 0.99 1.00
丙烷 0.51 0.17 0.60 0.40 0.32 0.57 0.97 0.99 1.00
正丁 0.36 0.01 0.50 0.35 0.18 0.55 0.88 0.91 0.94 1.00
异丁 0.51 0.13 0.62 0.43 0.31 0.56 0.92 0.95 0.99 0.94 1.00
异戊 0.33 0.01 0.50 0.25 0.12 0.51 0.77 0.81 0.89 0.91 0.93 1.00
正戊 0.50 0.11 0.60 0.53 0.38 0.44 0.65 0.67 0.72 0.69 0.77 0.74 1.00
乙烯 0.59 0.13 0.67 0.70 0.49 0.51 0.71 0.73 0.76 0.74 0.80 0.70 0.90 1.00
丙烯 0.43 0.06 0.64 0.46 0.22 0.64 0.93 0.93 0.94 0.91 0.93 0.83 0.75 0.81 1.00
Hg 0.59 0.29 0.53 0.14 0.43 0.72 0.30 0.33 0.35 0.28 0.32 0.28 0.21 0.22 0.30 1.00

3.2.2　R型聚类分析

聚类分析是将数据集中的对象划分为若干组簇，使得同一组簇内的对象具有较高的相似性，而不同组簇间的对象差异较大，并通过谱系图直观地观察聚类的过程和数据的分类情况，为深度挖掘元素（组分）之间的地球化学关联性提供了可靠的技术支持。根据上述相关分析结果，图6列出了“同生叠加异常”和“深源叠加异常”的聚类分析结果。其中，Ⅰ号和Ⅲ号为同生叠加异常区，在0.5相似性水平下，土壤介质中元素（组分）分为4组：第一组为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷和丙烯；第二组为正戊烷和乙烯；第三组为异戊烷；这3组均代表矿化剂组分的组合；第四组为Au、W、As、Sb、Hg、Bi和Mo，Ⅱ号和Ⅳ号为深源叠加异常区。同样在0.5相似性水平下，土壤中介质元素（组分）分为5组：第一组为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷和正戊烷，代表矿化剂组分的组合；第二组为乙烯、丙烯、Sb、As和Hg，代表矿化剂与成矿元素Sb的组合；第三组为Au和W，代表成矿元素组合；第四组和第五组分别为Bi和Mo。如果在0.4相似性水平下，“同生叠加异常”元素（组分）组合分类没有变化，而“深源叠加异常”元素（组分）组合分类变化较大，其中Au-Sb-W-有机烃为同一组，显示出同生叠加异常与深源叠加异常二者成矿作用明显不同，前者以加里东W-Au成矿为主的单一成矿期的元素组合特征，后者为加里东期W-Au与燕山期Au-Sb两期叠加成矿元素（组分）组合特征。
图6 R型聚类分析谱系图

Fig. 6 R-type clustering analysis spectrum diagram

3.2.3　因子分析

因子分析是从变量群中提取共性因子的统计技术，可在许多变量中找出隐藏的具有代表性的因子。将相同本质的变量归入一个因子，可检验变量间关系的假设。赵玉祥［27］和孟宪伟等［28］指出，不同的地质作用必定形成独特元素组合形式，而某特定的元素组合形式能够反映地球化学作用的特定环境。因子分析能够分类和提取元素的组合，通过元素组合的成因属性可以推断和解释地质成因和地球化学作用过程。表9代表的是“同生叠加异常”和“深源叠加异常”成矿作用的因子，二者都存在3个成矿因子，即F1、F2和F3，二者的地质意义不同：①“同生叠加异常”的F1因子，代表的是Au-Sb-W成矿元素与伴生元素As-Mo-Bi的组合，而且它们之间的相关性都比较好，其地质背景是多期构造活动使得地层中元素不断活化、迁移和沉淀的结果，F2和F3的代表为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、异戊烷、正戊烷、乙烯和丙烯组合，均为矿化剂成分组合，而成矿元素Au-Sb-W与其相关性较差，说明矿化剂烃类组分并没有参与Au-Sb-W成矿作用，显示出单一成矿期的成矿作用因子组合。②“深源叠加异常”的F1的代表为甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷和异戊烷组合，F2的代表为正戊烷、乙烯、丙烯、Sb、As、Bi和Hg组合，为矿化剂和成矿元素Sb的组分因子；F3的代表为Au-W组合，表明是以W-Au为主要成矿元素的成矿作用因子组合，但Sb在F2和F3主成分因子中均处于较高的水平，二者相差不大（0.67和0.57），说明同时存在以Au-Sb为主要成矿元素的成矿作用因子组合，这种现象与上述聚类分析形成良好耦合，显示出存在2期叠加成矿的因子组合。
表9 因子分析—正交旋转载荷矩阵结果

Table 9 The results of factor analysis-orthogonal rotation load matrix

指标 同生叠加异常 深源叠加异常
F1 F2 F3 F1 F2 F3
As 0.97 0.07 -0.06 0.01 0.62 0.37
Mo 0.78 0.17 -0.17 0.09 0.13 0.09
Sb 0.93 0.01 0.05 0.06 0.67 0.57
W 0.89 0.11 0.04 0.12 0.01 0.92
Au 0.85 -0.01 -0.15 0.16 0.07 0.94
Bi 0.88 0.24 0.14 0.01 0.45 0.19
甲烷 0.17 0.95 -0.03 0.59 0.14 0.20
乙烷 0.10 0.98 0.01 0.93 0.14 0.16
丙烷 0.07 0.96 0.16 0.92 0.23 0.01
异丁 0.15 0.93 0.14 0.89 0.30 0.04
正丁 0.06 0.90 0.34 0.87 0.23 0.23
异戊 0.07 0.15 0.04 0.61 0.52 0.05
正戊 -0.07 0.22 0.93 0.42 0.72 0.01
乙烯 -0.01 0.24 0.91 0.04 0.88 0.13
丙烯 0.16 0.86 0.25 0.27 0.79 0.15
Hg 0.87 0.21 0.05 0.15 0.75 0.38
主因子方差贡献 5.58 5.48 1.99 4.29 4.03 5.53
综上所述，Ⅰ号和Ⅱ号异常带均分布于白垩红层砂砾岩中，在相同地质背景条件下，前者Au与有机烃异常强度明显高于后者，显示出二者成矿作用明显不同；而Ⅲ号异常带分布在白垩系与马底驿组的不整合面，Ⅳ号异常带分布在马底驿组地层中，二者地质背景存在一些差异。虽然马底驿地层中Au元素的背景值略高于白垩系地层，但二者在土壤介质中元素（组分）的次生富集系数显示，白垩红层土壤略高于马底驿组土壤［23］，所以总体来说二者地质背景的这种差异对土壤异常的形成影响较小。Au异常强度Ⅳ号异常带明显高于Ⅲ号异常带，有机烃类异常强度Ⅲ号异常带相对高于Ⅳ号异常带，结合上述相关分析，Ⅰ号和Ⅲ号异常带为“同生叠加异常”区，Ⅱ号和Ⅳ号异常带为深源叠加异常区，这一成果认识与R型聚类分析和因子分析结果能够良好吻合。显示出二者地球化学成矿作用明显不同。

4 结果分析

如前所述，沃溪金矿床的形成经历了加里东和印支—燕山期两期叠加成矿作用，二者由于成矿物质和成矿流体的来源不同，其成矿地质意义截然不同［2，26］，地球化学场通常表现为2期成矿作用形成的多源复杂叠加场［23-25］。本文研究区的C-A多重分形模型双对数图（图3）中的Sb、Bi、Mo、乙烯和丙烯具有二段（B）分布模式，属于模型Ⅰ，说明这些元素（组分）在背景场（A段）基础上，至少存在1次叠加成矿；而C-A关系双对数图（图4）中的Au、As、W、Hg、甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷和异戊烷的异常特征服从三段（C）分布模式，属于模型Ⅱ，虽然第三段部分元素（组分）的斜率小于第二段的斜率，但仍然较大，说明三段（C）分布模式中元素（组分）具有2次不同成矿作用叠加的可能。一般来说，地球化学场与其成矿作用相互耦合，互为因果，并具有时—空结构的规律性分布［1］，二段（B）分布模式（模型Ⅰ）中元素（组分）在研究区广泛分布，这符合大面积的区域变质作用成矿的特点。如前所述，区域变质作用仅能促使含矿地层中的成矿物质参与成矿，由于缺少深部成矿物质的叠加，成矿地质意义相对较小，其有机质来自成岩过程中动植物或微生物的热降解或裂解，该类有机质在演化过程中，与成矿元素（Au）主要以物理吸附的结合方式为主［29］，只起到Au的预富集作用，失去了Au元素与有机基团结合的地球化学意义，表现出Au元素与有机烃之间相关性较差，其成矿作用形成的异常称之为“同生叠加异常”，因受成矿物质来源限制，成矿地质意义相对较小，一般会形成金矿点或小型金矿床，深部找大中型金矿床可能性较小，这可能就是沃溪地区金矿床分布极不均匀的主要原因。至于三段（C）分布模式（模型Ⅱ）等同于文战久等［14］提出的“局部异常”，结合沃溪矿区金矿成矿规律，具有三段（C）分布模式的模型Ⅱ存在2种可能：①加里东期研究区以区域成矿作用为主，浅源流体经水—岩反应萃取地层中元素（组分），成矿元素等在构造有利部位过度富集形成局部高值异常区，C-A多重分形模型同样具有三段（C）分布模式（模型Ⅱ）的分布特征，其成矿作用等同于模型Ⅰ，形成的异常仍为“同生叠加异常”，浅表找矿效果较好，但深部找大中型规模矿床的潜力相对较小；②印支—燕山期研究区受板块碰撞—离散作用或板内地幔热柱上涌影响，地幔流体带来大量深部成矿物质向上迁移，对前期区域变质成矿作用形成的“异常”进行叠加或改造，一般会形成多源复杂的叠加异常。受深大断裂的搅动以及矿脉上覆盖层厚度或盖层地球化学障等因素的影响程度不同，导致无机化学元素异常的叠加强度不同，同样会存在模型Ⅰ（Ⅱ号异常带）和模型Ⅱ（Ⅳ号异常带）分布的可能，虽然二者在C-A多重分形模型存在差异，但其深部成矿地质地球化学意义是相同的，都属于幔源流体多级演化带来大量深部成矿物质叠加成矿的产物。由于幔源流体存在RNH3+、R4N+（R为羟基或H）、-CH2、-CH3和C-CH3等有机官能团，Au元素与这些有机官能团结合形成Au（CH3）2+和［Au（CH2NH2COO）］2+等有机络合物或螯合物，并存有液态和气态两种迁移模式［29］。在幔源流体向上迁移过程中，随着物理化学条件的改变，Au-有机络合物分解形成金矿，如Au（CH3）2++e=Au↓+CH4↑等反应，同时释放大量的有机烃，在矿体周围形成有机烃类晕圈异常。该类有机烃因穿透能力强、迁移距离远，异常清晰度相对较高。根据上述有机烃异常形成机理，有机烃类组分异常一般围绕矿体形成“晕圈”结构，表现C-A多重分形模型上同样具有模型Ⅰ和模型Ⅱ的分布特征。由于该类有机烃与深部带来的成矿元素（Au）具有同源性，表现为Au与有机烃具有良好的相关性，称之为“深源叠加异常”，深部找矿潜力较大，有形成大中型金矿床的可能。据此，在上述C-A多重分形模型研究基础上，通过对图5中Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号和Ⅳ号异常带成矿元素与烃汞进行相关分析、聚类分析和因子分析等，认为Ⅱ号和Ⅳ号异常带为加里东与燕山期两期叠加成矿作用的产物，其形成的地球化学异常类型为深源叠加异常，深部找矿潜力较大；Ⅰ号和Ⅲ号异常带为加里东期区域成矿作用的产物，形成的地球化学异常类型为同生叠加异常，深部找矿潜力较小。

5 工程验证与应用效果

前期针对Ⅱ号异常带实施了11个钻孔，其中8个钻孔揭露发现厚度2~6 m、Au平均品位2.22 g/t的隐伏盲矿脉；在Ⅲ号异常带实施了5个钻孔，发现厚度5.03~5.56 m、Au品位0.16~0.63 g/t的矿化体，深部找矿效果较差［24］。经深入探究，发现Au-C1-C2-C3弱异常区深部找矿效果良好，而强异常区深部找矿效果较差的主要原因是：
Ⅱ号异常带属于深源叠加异常，尽管Au-C1-C2-C3等异常强度相对较低（图7），但Au与C1-C2-C3的相关性较好，聚类分析和因子分析结果显示存在2期叠加成矿，表明该类异常的形成是由于深源流体携带大量深部物质进行叠加成矿所致，故而深部找矿效果良好。
图7 Ⅱ号异常带-T8线深源叠加异常工程验证［24］

Fig. 7 Anomaly band No. II-T8 line deep source stacking anomaly engineering verification［24］

Ⅲ号异常带属于同生叠加异常，尽管Au-C1-C2-C3等异常强度较高（图8），但Au与C1-C2-C3的相关性较差。聚类分析和因子分析结果显示，矿化剂烃类组分并未参与Au的成矿过程，呈现出由单一期次区域成矿作用形成的局部高值异常。成矿物质仅来源于浅部含矿地层，受成矿物质来源的限制，所以深部找矿效果较差。
图8 Ⅲ号异常带-T4线同生叠加异常工程验证［24］

Fig. 8 Anomaly band No. III-T4 Line coexistent overlay anomaly engineering verification［24］

本文为进一步验证Au与有机烃之间的内在联系，对钻孔揭露的金矿体和矿化体分别采集岩矿石样品进行了进一步分析和总结（表10），发现金矿（化）体的地球化学特征与其对应的土壤地球化学特征形成良好耦合，说明深度挖掘后的浅表地球化学深部找矿潜力评价可信度较高。
表10 工程验证及金矿（化）体地球化学特征

Table 10 Engineering validation and geochemical characteristics of gold deposits

验证区 异常类别 参与统计的工程数（样品数） 金矿（化）体地球化学特征
Au/（g/t） 厚度/m C1/（μL/kg） C2/（μL/kg） C3/（μL/kg） 相关性 聚类分析 因子分析
Ⅱ号和Ⅳ号异常带 深源叠加异常 5个中段、8个见矿孔（85个） 1.23~5.21 2.00~8.58 5 638.00 1 243 142.11 0.45~0.65 显示出Au-W、Au-Sb两期叠加成矿元素（组分）组合特征 显示以Au-W、Au-Sb两期叠加元素（组分）组合因子
Ⅰ号和Ⅲ号异常带 同生叠加异常 5个不见矿孔（42个） 0.12~0.63 5.00~5.56 287.00 56 10.31 0.03~0.11 显示出Au-W单一成矿期元素（组分）组合特征 显示以Au-W单一成矿期元素（组分）组合因子
实践证明仅依据多重分形的“纯数学模式”来开展深部成矿和找矿潜力评价，存在不确定性。采用有机与无机地球化学相结合的方法，在C-A多重分形模型分析的基础上，深度挖掘不同分形区中成矿元素（Au）与有机烃类组分隐藏的关联性来开展复杂地球化学场的分解能够取得更好的应用效果。这可能就是近十多年来在浅表无机地球化学元素异常发育良好、槽探揭露蚀变规模较大、Au矿化良好的地段却深部找矿效果较差的主要原因。

6 结 论

综合前文所探讨的分形理论模型、异常分类、异常形成机理以及工程验证结果，我们得出以下核心结论：
（1）通过对沃溪矿区鱼儿山—红岩溪矿段土壤介质中有机和无机地球化学元素（组分）数据，采用C-A多重分形模型，一方面，通过对2段分形（模型Ⅰ）和3段分形（模型Ⅱ）深度分析，大致可以推断鱼儿山—红岩溪矿段存在2期成矿作用，为地球化学深部找矿评价指明了方向。另一方面，根据分形模型克服了传统地球化学数据处理的不足，能快速、精准和清晰地圈出4条综合异常带，较好地揭示了元素（组分）的空间分布规律，为深度挖掘不同标度区中成矿元素与有机烃之间隐藏的关联打了下良好的研究基础。
（2）运用相关分析、聚类分析和因子分析等方法和手段对研究区不同标度区中成矿元素与有机烃之间关联性进行深度挖掘，结合研究区地质地球化学背景和成矿规律，对不同标度区地球化学异常形成机理以及不同成矿作用下的地球化学异常耦合关系研究提供科学依据，大幅提高了地球化学异常深部成矿潜力的评价精度。
（3）实践证明，利用无机与有机地球化学相结合的研究方法，在C-A多重分形模型分析的基础上，通过对不同标度区成矿元素（Au）与烃汞组分之间关联性的深度挖掘，实现了对研究区不同成矿作用下复杂地球化学叠加异常的有效分解，并取得了良好的应用效果。同时也显示出烃类异常指标具有较好的示源性，为地球化学深部找矿潜力评价提供新的研究思路和方法。
（4）本文虽然局限于江南古陆湖南段造山型金矿床复杂地球化学叠加场分解的应用研究。但从研究思路—研究方法—工程验证均取得了较好的应用效果，说明从分布复杂、看似无序的地球化学元素或组分中提取与不同成矿地质事件相匹配的地球化学参数，来阐明与其深部成矿统一的表征，是地球化学深部勘查资源潜力评价的有效途径，也是未来勘查地球化学发展的重要方向。

论文撰写得到中南大学原地学院院长戴塔根老师的悉心指导，在此表示衷心感谢！

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