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物化探测量元素基于R型聚类分析的分类

2021-07-08 106 上传者：管理员

摘要：通过对物化探元素分析结果计算其相关系数,相关系数构成相似系数矩阵,用一次形成法得到元素的分群图,判断元素的亲疏关系,从而确定地质生产过程中元素的共伴生关系。

关键词：
一次形成发
多元统计
相关系数
聚类分析
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1、概述

聚类分析是通过不同地质体或地质现象的某些共同属性（亲疏关系）的相似程度来进行分类的一种多元统计分析方法。该方法已演变处许多种，这些聚类方法与判别分析不同点在于后者必须遵循“从已知到未知”的原则，而聚类分析则直接对“样品”或变量进行分类，然后进行地质解释。

在物化探工作中，聚类分析主要是解决：(1)研究原生晕或次生晕中异常的共生组合及其矿体的关系；(2)评价岩体含矿性，评价或区分物化探异常点、带和含矿带；(3)了解成矿元素与哪些地质因素有关；(4)应用常量元素或其共生组合作为找矿标志，寻找稀有元素的矿产等。

2、聚类的一般原则和绘制分群图的约定准则

2.1聚类的一般原则

(1）相关类统计量由大到小成对逐次合并。

(2）若选出的两样品在分好的类中均未出现过，则把它们合并为一个独立的新类；若有一个已经出现在分好的类中，则另一个样品与前一个样品所在的类合并；若两样品都分别出现在已经分好的类中，则这两类合并成一个大类。

(3）若选出的两样品都出现在同一类中，则这对样品就不再分类了。

(4）给定相似程度临界水平。合并过程中，一旦相似水平小于临界水平时，则停止合并。在此水平上可得到若干类。若不给定临界水平，则到全部分类样品合并成一类为止。

2.2绘制分群图的约定准则

(1）在划出的统计量坐标轴上，对相关类统计量由大到小分度。

(2）连接各类时，遵循“保留较小序号”准则。

(3）两个单一样品合并时，约定较大序号的样品统一放在分群图的左侧（或上面）；两个不同的类合并时，相似水平高的一类放在分群图左侧（或上面）；一个样品与一类样品合并时，一类样品放在左侧（或上面）。

3、相似系数矩阵

以XX盆地1∶5万水系沉积物为例，该水系沉积物共分析1363个样品，分析元素有14种（Be、Bi、Co、Cu、La、Mn、Mo、Nb、Ni、Pb、Sn、W、Y、Zn）。利用分析结果计算相似系数矩阵，其计算公式如下：

（公式）

即其相似系数矩阵为表1。

4、一次形成法分类

根据前期所得的相似系数矩阵表1，用一次形成法分类，其过程如下：

表1水系沉积物14种元素相似系数矩阵表

(1)记下矩阵R中的最大值RY,La=0.6063,划去Y行和Y列；

(2)记下矩阵R中剩余元素的最大值RNi,Co=0.5810，划去Ni行和Ni列；

(3)记下矩阵R中剩余元素的最大值RSn,Nb=0.5475，划去Sn行和Sn列；

(4)记下矩阵R中剩余元素的最大值RMn,Co=0.4531，划去Mn行和Mn列；

(5)记下矩阵R中剩余元素的最大值RW,Nb=0.3499，划去W行和W列；

(6)记下矩阵R中剩余元素的最大值RZn,Nb=0.3427，划去Zn行和Zn列；

(7)记下矩阵R中剩余元素的最大值RPb,La=0.2810，划去Pb行和Pb列；

(8)记下矩阵R中剩余元素的最大值RNb,Mo=0.2749，划去Nb行和Nb列；

(9)记下矩阵R中剩余元素的最大值RCo,Bi=0.2032，划去Co行和Co列；

(10)记下矩阵R中剩余元素的最大值RLa,Be=0.1571，划去La行和La列；

(11)记下矩阵R中剩余元素的最大值RMo,Bi=0.1172，划去Mo行和Mo列；

(12)记下矩阵R中剩余元素的最大值RBi,Be=0.0899，划去Bi行和Bi列；

(13)记下矩阵R中剩余元素的最大值RCu,Be=0.0431，划去Cu行和Cu列；

总结一次形成法分类，其结果见表2。

5、相关系数分群图绘制

从表2可以看出：

(1）相关系数均大于0.0431。

(2）可分成六级相关。Y、La,Ni、Co和Sn、Nb关系最为密切，为一级相关；其次Y、La和Pb,Ni、Co和Mn,Sn、Nb和W为二级相关；Y、La、Pb和Be,Ni、Co、Mn和Bi,Sn、Nb、W和Zn为三级相关；Be,Ni、Co、Mn和Bi,Sn、Nb、W、Zn和Mo为四级相关，相关系数为0.1172;Be、Ni、Co、Mn、Bi、Sn、Nb、W、Zn、Mo和Y、La、Pb、Be为五级相关，相关系数为0.0899；最后为六级相关，Cu和Be、Ni、Co、Mn、Bi、Sn、Nb、W、Zn、Mo、Y、La、Pb、Be相关，相关系数为0.0431。

依照绘制分群图的约定准则，可以划出图1。

6、地质解释

由分群图图1可以看出，1363个水系沉积物样品间14种元素关系中，Y、La,Ni、Co和Sn、Nb关系最为密切，Cu和其它元素较为疏远。通过R型聚类分析结果与该盆地水系沉积物测量综合异常图相比较，发现各种元素的聚类情况基本一致，特别是Co、Ni,La、Y,Nb、Sn异常晕完全吻合。其它元素或重叠或相嵌，说明分类结果是可信的，因此在探索某一元素矿化（体）的同时，必须考虑聚类中其它元素矿化（体）的可能。

表2相似系数一次分群结果表

图1相关系数一次形成法分群图

参考文献：

[1]DZ/T0011-91地球化学普查规范[S].

[2]吴学超,冯正永.核物理实验数据处理[M].原子能出版社,1988.

文章来源：童宇.物化探测量元素基于R型聚类分析的分类[J].西部探矿工程,2021,33(07):138-140.