對鄂東南陽新地區(qū)金礦礦產(chǎn)資源評價

楊偉衛(wèi),胡清樂,金尚剛,魏克濤,姚艷橋

(鄂東南地質(zhì)大隊,湖北黃石435100)

20世紀以來,社會與經(jīng)濟持續(xù)性發(fā)展對固體礦產(chǎn)資源的需求持續(xù)增長,極大地促進了礦業(yè)地質(zhì)勘查工作的發(fā)展,急需要加快找礦的步伐,但對于早期的礦產(chǎn)預測,往往是根據(jù)簡單的地表露頭地質(zhì)標志,進行礦產(chǎn)預測。自法國學者朗內(nèi)提出“成礦規(guī)律”一詞以來,隨著理論找礦的高潮出現(xiàn),成礦預測在二十世紀五、六十年代得到了蓬勃的發(fā)展。如畢得賓創(chuàng)建的“構(gòu)造-建造”成礦預測分析法被前蘇聯(lián)地質(zhì)工作者奉為經(jīng)典;斯米爾諾夫?qū)ΦV床分帶性規(guī)律的研究,發(fā)現(xiàn)了外貝加爾東錫礦帶;我國地質(zhì)學家李四光根據(jù)地質(zhì)力學理論,對我國東部石油分布規(guī)律的認識,對大慶油田的發(fā)現(xiàn)起了主要作用[1-2]。20世紀70年代以來,隨著航天、航空、遙感技術、地球物理、地球化學等找礦技術的成熟及廣泛應用,隨著科學找礦的興起,礦產(chǎn)資源預測進入一個嶄新階段。與此同時,以計算機為手段的礦產(chǎn)資源定量評價的方法體系也應運而生。礦產(chǎn)資源定量評價是以計算機信息處理技術為工具,分析研究礦產(chǎn)勘查過程中獲得的各種資料的成礦信息,通過統(tǒng)計分析,建立多源地學信息與礦產(chǎn)資源潛力的關系模型,達到對未知區(qū)的定位、定量評價[3]。主要是研究區(qū)域礦床與多元地質(zhì)找礦信息的關系,通過定量分析方法,建立起區(qū)域成礦有利度和資源潛力值與多參數(shù)地質(zhì)信息的統(tǒng)計規(guī)律,根據(jù)經(jīng)驗模型進行區(qū)域評價。它強調(diào)對各種找礦信息的充分挖掘與綜合,因此,科學找礦的各種勘探手段所獲取的成礦信息得到了最大程度的利用。

1 軟件介紹

正是找礦的困難和急迫性,再加之信息化技術的推廣,成礦理論的成熟,2000年中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所開發(fā)了MRAS(mineral resource assessment System)礦產(chǎn)資源定量 GIS評價軟件輔助工具 。礦產(chǎn)資源評價系統(tǒng) (MRAS)是基于GIS的礦產(chǎn)資源勘查評價的輔助工具系統(tǒng)。本系統(tǒng)可用于 GIS支持下的礦產(chǎn)資源勘查與評價中的多元地學數(shù)據(jù)管理,GIS支持下的多元地學特征信息提取,GIS支持下的區(qū)域成礦分析,GIS支持下的區(qū)域成礦遠景靶區(qū)預測及資源量預測,等等。GIS礦產(chǎn)資源評價的全過程由礦產(chǎn)資源評價系統(tǒng)中的如下七個子系統(tǒng)來完成:①地質(zhì)信息提取子系統(tǒng);②區(qū)域化探成礦信息提取子系統(tǒng);③區(qū)域重磁信息提取子系統(tǒng);④數(shù)據(jù)整理子系統(tǒng);⑤礦床模型交互搜索子系統(tǒng);⑥證據(jù)權重找礦信息量子系統(tǒng);⑦礦產(chǎn)資源綜合潛力定量評價子系統(tǒng)。此次金礦評價過程中,將涉及到以上 7個全部系統(tǒng)[4-5]。

本次礦產(chǎn)資源潛力評價工作,采用的核心技術是固體礦產(chǎn)礦床模型綜合地質(zhì)信息預測技術。具體工作流程為:以預測工作區(qū)區(qū)域成礦地質(zhì)特征專題研究成果為依據(jù)而編制完成的地質(zhì)構(gòu)造專題 (底)圖為基礎。全面收集工作區(qū)全部礦產(chǎn)勘查資料:首先精細表達模型區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)資料,針對模型區(qū)全部預測要素內(nèi)容,收集工作區(qū)內(nèi)大比例尺地質(zhì)、礦產(chǎn)、物探、化探等資料,補充細化原有底圖地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)容。編制預測工作區(qū)成礦要素 (規(guī)律)圖:在補充細化專題 (底)圖地質(zhì)礦產(chǎn)內(nèi)容基礎上,研究區(qū)域成礦地質(zhì)特征、成礦構(gòu)造帶特征、礦產(chǎn)特征、區(qū)域成礦作用特征及其相互關系、時空演化規(guī)律。結(jié)合MRAS軟件進行綜合要素的疊分析,得到研究區(qū)的資源估算量,再結(jié)合德爾菲法進行資源估算評價,最后得到研究區(qū)的資源預測評價[6](圖1)。

2 研究區(qū)概況

2.1 成礦地質(zhì)背景特征

預測區(qū)主要位于下?lián)P子陸塊 (Ⅱ級)鄂東南褶沖帶 (Ⅲ級)之Ⅳ級構(gòu)造單元——大冶臺地裂谷帶內(nèi)。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育齊全,從元古界至新生界除缺失中、下泥盆統(tǒng)及上侏羅統(tǒng)外,其余均有出露,其中震旦系-下三疊統(tǒng)海相碳酸鹽巖廣泛分布,主要出露的地層有二疊系的棲霞組和茅口組,三疊系的大冶組。南部為近東西向的線性褶皺和壓性斷裂組成的一系列擠壓構(gòu)造,為相對隆起區(qū),北部構(gòu)造線北西西向,為一系列不連續(xù)的褶皺構(gòu)造組成,為相對凹陷區(qū)?？傮w上,大冶臺地裂谷帶是在印支褶皺的基礎上,經(jīng)燕山、喜山運動,進一步演化成南隆北凹的構(gòu)造格局。區(qū)內(nèi)巖漿巖活動頻繁,從侵入巖到噴出巖分布廣泛,劃分為兩期六次侵入活動。燕山期是區(qū)內(nèi)最主要巖漿侵入活動期,形成了靈鄉(xiāng)、殷祖、陽新、鐵山、金山店和鄂城等六大巖體及一系列淺成—超淺成小斑巖體,巖性以中酸性石英正長閃長玢巖-花崗閃長斑巖為主。

圖1 預測工作區(qū)成礦規(guī)律研究流程圖

本次預測區(qū)金礦的主要發(fā)育在燕山期石英閃長巖、花崗閃長巖以及小的斑巖體和石炭世-二疊世-三疊世 (C-P-T)地層接觸部位,表現(xiàn)為熱液交代矽卡巖型的金礦模型,“雞冠咀式”矽卡巖型金礦預測工作區(qū)內(nèi),包括5個礦床:銅綠山銅鐵礦、雞冠咀銅金礦、桃花咀銅鐵礦、鳳頭金礦和千家灣金銅礦

3 鄂東南陽新地區(qū)金礦礦產(chǎn)資源評價

該地區(qū)的成礦類型以及特點非常明顯和典型,與巖漿作用有關的金礦床,其成礦是巖漿活動特定階段的產(chǎn)物,尾隨巖漿侵入之后,隨著燕山晚期成巖的多期多階段活動,成礦作用也是多期次的,根據(jù)本區(qū)各個礦床的成礦母巖的期次劃分,本區(qū)金的成礦可以分為三期,即燕山早期二個成礦期,燕山晚期一個成礦期。

鄂東南地區(qū)C-P-T地層控制了整個預測區(qū)銅金多金屬礦床,對成礦作用有顯著貢獻。提供地質(zhì)情況大致為:

石炭系:Au、Ag、Cu、Pb、Zn、S(Mo、W)

二疊系:Au、Ag、Cu、Pb、Zn、S

三疊系中下統(tǒng):Au、Ag、Cu、Pb、Zn、S、Fe

3.1 基礎資料的收集和基礎數(shù)據(jù)庫的建立

對鄂東南陽新地區(qū)地質(zhì)勘查所積累的與礦產(chǎn)有關的資料 (地質(zhì)、礦產(chǎn)、物探、化探、遙感等)數(shù)字化信息進行綜合分析、數(shù)據(jù)處理,建立基礎數(shù)據(jù)庫。

建立基礎數(shù)據(jù)庫模型時,數(shù)據(jù)在 GIS上的基礎地質(zhì)數(shù)據(jù)庫均是以點、線、面幾種形式表現(xiàn)的,不能直接用來進行預測和解釋[5]。因此,要對地質(zhì)變量進行分類提取,提取出和成礦有關信息和屬性。基于MRAS平臺的礦產(chǎn)資源評價系統(tǒng)的地質(zhì)變量提取有點、線和面實體存在與否、屬性值、點實體分布密度、線分布密度、深大斷裂帶到統(tǒng)計單元的距離等功能。通過軟件M RAS和人工結(jié)合的方式,對已經(jīng)提取的地質(zhì)變量有的還需進行變換,生成新變量,這其中用到的方法包括標準化、正規(guī)化、指數(shù)、對數(shù)、乘積等[6-8]。

3.2 預測單元的圈定

不同預測工作區(qū)所采用的確定方法不不經(jīng)相同,本次在地質(zhì)邊界較好確定的情況下,采用了地質(zhì)體法和專家法 (德爾菲法)。在圈定過程中,主要使用MRAS中的要素疊加法來實現(xiàn)。根據(jù)陽新地區(qū)侵入巖型金礦成礦地質(zhì)特征,分析該區(qū)成礦預測區(qū)的要素特征,選擇該區(qū)進行成礦遠景區(qū)的圈定工作的要素,分別為區(qū)域地質(zhì)環(huán)境、區(qū)域成礦特征、區(qū)域航磁特征和區(qū)域重力特征。

在M RAS操作平臺上,使用建模器圈定靶區(qū),結(jié)合物、化、遙、自然重砂分析,圈定羅河式鐵礦預測靶區(qū)和龍橋式鐵礦預測靶區(qū)。

3.3 預測要素變量的構(gòu)置

變量構(gòu)造與優(yōu)先是將地質(zhì)預測信息進行定量化的基礎,目的是竄則出能夠反映有利性 (有序上升變量)和進行資源量估算的變量。地質(zhì)變量構(gòu)置的基本原則:①綜合信息找礦模型是構(gòu)置變量的指導。②要在統(tǒng)計、對比分析中構(gòu)置變量;③注意變量的等級性;④注意變量的典型性、代表性。根據(jù)陽新地區(qū)侵入巖和圍巖的關系以及金礦的成礦規(guī)律、控礦特征,以及在區(qū)域上通過橫縱對比,初步選擇作為預測區(qū)優(yōu)選的要素組合的變量,初步對該區(qū)侵入巖型金礦預測要素進行構(gòu)置,其要素屬性有點元 (金礦床、點等)、線元(基底斷裂等)及面元。另外,為了更好的反映該區(qū)的航磁、重力異常特征及其對鐵礦的控制作用,又利用航磁、重力數(shù)據(jù)購置了三個組合變量。然后在MARS技術平臺的基礎上,分別對雞冠咀-銅綠山、千家灣金銅礦、鳳頭金礦礦產(chǎn)預測變場進行初步優(yōu)選研究。

3.4 預測區(qū)的優(yōu)選

預測區(qū)的優(yōu)選是根據(jù)礦產(chǎn)資源評價原始數(shù)據(jù)矩陣用統(tǒng)計方法確定每一個地質(zhì)統(tǒng)計單元的成礦有利程度,再根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計單元的成礦有利程度去定統(tǒng)計單元所屬的礦產(chǎn)資源靶區(qū)級別,從而達到預測區(qū)優(yōu)選的目的。

研究區(qū)根據(jù)典型礦床研究的結(jié)果,建立了3個模型區(qū)和7個預測區(qū) (其中3個屬模型區(qū)和預測區(qū)相同),預測區(qū)可以以模型區(qū)樣本為基礎,建立成礦可能性與預測要素變量的函數(shù)關系,再計算預測區(qū)的成礦有利性。預測區(qū)的優(yōu)選步驟是:①構(gòu)造預測模區(qū)模型;②計算因素權重,計算因素權重有兩種方法,分別為主分量法和平方和法;③預測區(qū)的優(yōu)選。首先計算成礦概率,然后進行靶區(qū)級別劃分,最后形成預測結(jié)果。將優(yōu)選后的預測區(qū)圖層與地質(zhì)、物探、化探和遙感等資料進行對比分析,進一步篩選最小預測區(qū)。本次預測的最小預測區(qū)含礦地質(zhì)體面積圈定是根據(jù)地質(zhì)、物化探資料采用M RAS軟件和德爾非法等技術手段綜合考慮確定圈定范圍,人工和機器共同圈定。

最小預測區(qū)的圈定依據(jù)中酸性巖漿侵入體與下三疊統(tǒng)及二疊系碳酸鹽巖地層的接觸帶、蝕變帶及矽卡巖發(fā)育等成礦有利地段,航磁、地磁異常強度較高部位,且異常解釋、反演計算等推斷的地段,以及成礦地質(zhì)有利部位與磁異常疊合的范圍。最小預測區(qū)的圈定采用不規(guī)則地質(zhì)體法,以中酸性巖體與碳酸鹽巖地層接觸帶、磁異常分布及礦床、礦點分布范圍進行圈定。其中,如果最小預測區(qū)的含礦地質(zhì)體面積參數(shù)由于距離其他礦床比較遠,不適合采用就近原則,如果采用幾個模型區(qū)的平均值,又會將面積參數(shù)計算寬大,故采用相近的含礦地質(zhì)體面積參數(shù)。

此次根據(jù)成礦有利度、成礦概率,結(jié)合是體的地質(zhì)情況對預測區(qū)進行分類,因涉及到保密問題,未列坐標,其依據(jù)見圖2。

3.5 資源量的定量估算

最小預測區(qū)預測資源量的估算主要采用地質(zhì)體積法。本預測區(qū)礦床模型采用含礦地質(zhì)體地質(zhì)參數(shù)體積法,在最小預測區(qū)中運用模型區(qū)的含礦地質(zhì)體含礦系數(shù)、含礦地質(zhì)體面積參數(shù)及最小預測區(qū)面積來估算資源量。由于最小預測區(qū)的面積基本反映含礦地質(zhì)體在預測深度內(nèi)的水平投影面積,也就是說含礦地質(zhì)體很難確切圈定邊界,故本次應用含礦地質(zhì)體預測資源量的計算公式為:

圖2 利用綜合信息地質(zhì)單元法定的靶區(qū)

式中,Z體:最小預測區(qū)中含礦地質(zhì)體內(nèi)預測資源量;S體:含礦地質(zhì)體面積;H預:含礦地質(zhì)體垂深深 (指礦化范圍的最大延深);K:模型區(qū)含礦地質(zhì)體含礦系數(shù);Ks:模型區(qū)含礦地質(zhì)體面積參數(shù);α:相似系數(shù)。預測區(qū)和模型區(qū)成礦的相似性。根據(jù)前述確定的每個最小預測區(qū)的參數(shù),利用上述公式估算每個最小預測區(qū)的資源量。通過MRAS軟件和專家意見,進行預測靶區(qū)的圈定、優(yōu)選工作,建立了陽新地區(qū)矽卡巖型金礦床預測區(qū),初步估計了該區(qū)未發(fā)現(xiàn)礦床數(shù)75%概率3個,50%概率1個,小于50%概率2個。全預測工作區(qū)共金礦石估算預測資源總量為322.341 t。其中以A類預測資源總量最多,為276.97t,占總預測資源量的87%;其次為B類,共預測資源總量35.41t,占總預測資源量的11%。

根據(jù)預測區(qū)優(yōu)選結(jié)果、資源量估算結(jié)果以及預測區(qū)在區(qū)域上分布特征,從不同的角度分別計算了該區(qū)金礦資源潛力。經(jīng)過綜合分析,認為提交334-1資源量 284.956t、334-2源量 1.1t、334-3資源量36.42t。

鄂東南陽新地區(qū)矽卡巖型金礦的預測工作,共提交A類預測區(qū)3個,B類預測區(qū)2個,C類預測區(qū)2個,這些預測區(qū)均是該區(qū)相對比較有前景的工作地區(qū)。

4 結(jié)論

1)區(qū)域成礦規(guī)律研究和編圖是礦產(chǎn)資源潛力評價項目的關鍵所在,因此在開展此項工作中,要及時與綜合研究組進行了交流和溝通,根據(jù)典型礦床研究結(jié)果,提出區(qū)域上控礦的主要因素,要求成礦地質(zhì)背景組在編制預測工作區(qū)預測底圖過程中,盡量使用過去已開展的大比例尺地質(zhì)資料,在圖面上分不同圖層突出表示或放大表示與成礦密切相關的區(qū)域巖漿巖建造柱狀圖、沉積巖建造柱狀圖、蝕變等關鍵成礦要素,同時也要考慮與主要礦產(chǎn)預測類型有成因聯(lián)系并相伴而生的其他礦產(chǎn)預測類型的成礦要素

2)基于 GIS平臺開發(fā)的礦產(chǎn)資源評價系統(tǒng)MRAS,結(jié)合地質(zhì)、礦產(chǎn)、鉆孔、物化遙等多種要素,利用多因素共同來研究預測找礦靶區(qū),特別是利用計算機的復合信息進行科學的定性定量的礦產(chǎn)資源預測評價,并對預測資源進行可信度評價,結(jié)合德爾菲法預測區(qū)域的地質(zhì)礦產(chǎn),對今后的礦產(chǎn)預測評價提供了新的方法和思路,更好快捷準確的進行礦產(chǎn)資源評價。對今后的找礦很大的指導意義。對今后的進一步找礦具有重要的指導意義。

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