內(nèi)蒙古中部多金屬礦床成礦理論

唐鋒

內(nèi)容摘要：內(nèi)蒙古中部廣泛出露元古代地層，為一套淺變質(zhì)海相火山沉積巖系。通過同位素測定和化學(xué)異?？梢詭椭ΧǖV體走向和位置。

關(guān)鍵詞：控礦地質(zhì)標(biāo)志 邏輯信息法 銅（多金屬）礦

內(nèi)蒙古中部廣泛出露元古代地層，為一套淺變質(zhì)海相火山沉積巖系。巖性組合為變含礫砂巖，變雜砂巖，變石英砂巖、板巖、碳酸鹽巖、石英巖、綠片巖、火山巖。垂直空間上，自下而上為以碎屑巖為主向碳酸鹽巖為主過渡的沉積巖序列。包括7個組，兩大沉積旋回。同位素年代學(xué)，疊層石及微古植物化石研究表明，地層時代屬震旦紀(jì)。在區(qū)域上，元古代地層構(gòu)成近東西向線形復(fù)式褶皺，并發(fā)育東西向、北東向、北西向斷裂構(gòu)造。由于廣泛分布的各期、各類巖漿巖的包圍、吞蝕、分割，元古代地層在空間上斷續(xù)分布。地層中賦有大量鐵、錳、銅、鉛、鋅礦床和礦點，與之相對應(yīng)，水平空間上發(fā)育磁異常和銅、鉛、鋅地球化學(xué)異常。

對鐵、銅、鉛、鋅綜合評價時，考慮到各金屬組分地殼豐度、集散特點及工業(yè)利用數(shù)量指標(biāo)的較大差異，給它們賦予不同的權(quán)系數(shù)。用下式表征鐵、銅多金屬礦床和資源量：

其中：為礦床由標(biāo)準(zhǔn)化金屬量表征的鐵、銅、鉛、鋅綜合資源量；為礦床中組分的實際金屬量。j：鐵、銅、鉛、鋅；Bi為賦予歹組分的權(quán)系數(shù)（各組分的權(quán)系數(shù)是假設(shè)的）：j為鐵時，B=1；j為銅時，B=10；j為鉛時，B=83；j為鋅時，B=46。

1 控礦地質(zhì)標(biāo)志研究

地質(zhì)特征矢量長度分析是對一組已知礦床表現(xiàn)的地質(zhì)特征，通過數(shù)學(xué)運算，定量評價地質(zhì)標(biāo)志與礦化密切程度，從而確定控礦地質(zhì)標(biāo)志的方法。基本原理是把N個已知礦床看做N維空間，P個地質(zhì)標(biāo)志為N維空間中的P個矢量，計算各地質(zhì)標(biāo)志的矢量長度。不言而喻，矢量長度大的地質(zhì)標(biāo)志和礦化最密切。進(jìn)行時，首先把N個礦床、P個地質(zhì)標(biāo)志構(gòu)成P×N階矩陣。矩陣中元素由二態(tài)變量表示。即地質(zhì)標(biāo)志j在礦床j中出現(xiàn)時，矩陣元素aij賦值為1，否則賦值為0。計算乘積矩陣：

邏輯矢量長度既表征地質(zhì)標(biāo)志本身與一礦床的密切程度，又說明該標(biāo)志和其他每一標(biāo)志兩兩同時出現(xiàn)時對礦化的意義。進(jìn)一步計算地質(zhì)特征矢量長度的平均數(shù)，把矢量長度大于平均數(shù)的標(biāo)志作為控礦地質(zhì)標(biāo)志。

為確定鐵、銅多金屬礦床的控礦地質(zhì)標(biāo)志，選取地質(zhì)研究程度較高的46個礦床，計算含礦層、礦體圍巖、斷裂構(gòu)造、巖漿巖、礦床金屬組合類型、礦體形態(tài)、圍巖蝕變、有用金屬礦物、有用金屬組分等方面76個地質(zhì)標(biāo)志的矢量長度。進(jìn)一步計算矢量長度的平均數(shù)，把矢量長度大于平均數(shù)的標(biāo)志作為控礦地質(zhì)標(biāo)志。但應(yīng)看到，特征矢量長度計算是以地質(zhì)標(biāo)志在樣本中出現(xiàn)次數(shù)為依據(jù)的。由于大、中型礦床在客觀上只有少數(shù)幾個，那些大、中型礦床獨有的重要控礦地質(zhì)標(biāo)志，會因為矢量長度值偏低而被淘汰。因此，必須結(jié)合具體地質(zhì)資料分析，把大、中型礦床獨有的重要控礦地質(zhì)標(biāo)志補充進(jìn)去。為此，最終確定出38個控礦地質(zhì)標(biāo)志。

從表1可見，本區(qū)鐵、銅多金屬礦床具有下列特征：

（1）礦床集中賦存于一定地質(zhì)層位中。

（2）礦床的形成受多組斷裂構(gòu)造控制。

（3）礦床周圍都分布大面積巖漿巖體，地層中發(fā)育巖漿巖脈。

（4）礦體圍巖多為碳酸鹽巖、板巖。

（5）礦床中圍巖蝕變十分發(fā)育。

（6）礦體以似層狀、透鏡體狀、脈狀、層狀為主。

（7）除鐵、銅、鉛、鋅硫化物礦物外，礦床中還發(fā)育鐵的氧化物礦物。可見，該區(qū)鐵、銅多金屬礦床屬于典型的層控礦床。

2 礦床含礦性邏輯信息分析

邏輯信息法是以控制論和數(shù)理邏輯為基礎(chǔ)的綜合性數(shù)學(xué)分析方法，對分類和模型識別等問題具有啟發(fā)性功能。用該方法評價礦床，一般經(jīng)過下列步驟：

（1）根據(jù)控礦地質(zhì)標(biāo)志在不同規(guī)模礦床中變異特征，借助組合分析，篩選出能夠指示礦床規(guī)模的信息標(biāo)志；

（2）通過邏輯運算計算標(biāo)志分權(quán)和對象權(quán)；

（3）建立表征對象權(quán)與礦產(chǎn)量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，依該模型計算待評價礦床資源量。

第一節(jié)中確定的38個控礦地質(zhì)標(biāo)志，大體上可分為兩類：一類是具有普遍意義的標(biāo)志，即在不同規(guī)模礦床中都可能出現(xiàn)的標(biāo)志。另一類是規(guī)模信息標(biāo)志，即在一定規(guī)模礦床中才可能出現(xiàn)的標(biāo)志。顯然，邏輯信息分析需要的是第二類。因此，需要用變異序列法對控礦地質(zhì)標(biāo)志進(jìn)一步篩選。由于鐵、銅多金屬礦床中，只有少數(shù)幾個有資源量的地質(zhì)估計值。而且，研究程度較高的并沒有幾個。為滿足邏輯信息分析的需要，除研究程度較高的礦床外，還抽取一些礦床資源量地質(zhì)估計值精度較低、但在地質(zhì)上有一定認(rèn)識的礦床。用其中7個作標(biāo)準(zhǔn)對象，其余一個研究程度較高的做檢驗對象。把標(biāo)準(zhǔn)對象依資源量從小

到大排成兩個變異序列：

分別建立兩個序列與38個控礦地質(zhì)標(biāo)志間資料矩陣。矩陣中元素由二態(tài)變量表示。即對標(biāo)準(zhǔn)對象L而言，標(biāo)志K存在時，矩陣中第L行、第K列元素取值為1，否則取值為0。這樣矩陣的每一列都是一個與礦床規(guī)模變化相對應(yīng)的標(biāo)志狀態(tài)變異序列。為定量評價標(biāo)志對礦床規(guī)模的指示作用，應(yīng)用編碼理論中位移的帕斯里三角形表，依變異序列二態(tài)變量構(gòu)型對標(biāo)志賦值。

用變異序列法對38個控礦地質(zhì)標(biāo)志處理和計算后，篩選出28個信息標(biāo)志：Zby3；Zby；板巖；碳酸鹽巖；硅化；層狀礦體；脈狀礦體；銅、鉛、鋅礦床；銅礦床；伴生鉛；伴生鋅；毒砂礦；輝銅礦；黃鐵礦；方鉛礦；閃鋅礦；磁黃鐵礦；磁鐵礦；赤鐵礦；氧化物。

信息標(biāo)志中，二態(tài)變量構(gòu)型有些是相同的，有些是互逆的?？梢园阉鼈兒喜?，用其中之一代表。表2列出了簡化后標(biāo)準(zhǔn)對象的信息標(biāo)志狀態(tài)。對表中各行進(jìn)行比較（組內(nèi)各行不作比較）。列出各行間區(qū)分標(biāo)志組，按區(qū)分標(biāo)志組長度由小到大順序，將包含較短區(qū)分標(biāo)志組的那些較長區(qū)分標(biāo)志組剔除后，得9個區(qū)分標(biāo)志組。進(jìn)一步建立區(qū)分標(biāo)志枝狀圖。進(jìn)行時，要區(qū)分三種不同頂點：①首次出現(xiàn)點，即在枝狀圖上第一次出現(xiàn)的標(biāo)志號；②重復(fù)出現(xiàn)點；③等價點。

當(dāng)Pk（1）>Pk（o）時，計算每個標(biāo)準(zhǔn)對象的對象權(quán)。用作圖法探討標(biāo)準(zhǔn)對象資源量對數(shù)值與對象權(quán)之間的關(guān)系。從圖2可見，除蘇集、紅壕銅礦、沙拉西別3個礦床研究程度較低，礦產(chǎn)和地質(zhì)估量誤差較大造成偏離外，其他標(biāo)準(zhǔn)對象大體上沿對數(shù)函數(shù)曲線分布。對此，把標(biāo)準(zhǔn)對象做進(jìn)一步調(diào)整，以霍格氣、炭窯口、東升廟、腦木洪、蘇集、紅壕銅礦（蘇集和紅壕銅礦均用二者的平均數(shù)）等表征礦床總體。

依標(biāo)志分權(quán)計算113個待評價礦床對象數(shù)。用回歸模型計算礦床資源量。結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)化金屬量數(shù)千萬噸的礦床11個，數(shù)百萬噸的礦床30個，數(shù)十萬噸的礦床50個，10萬噸以下的礦床22個（圖3）。野外及室內(nèi)地質(zhì)研究結(jié)果表明，上列礦床大多數(shù)賦存于本區(qū)最好的含礦層Zby5K，以銅、鉛、鋅礦床和銅礦床為主。大多數(shù)礦床礦體圍巖為本區(qū)對礦化最有利的碳酸鹽巖、板巖及石英巖。圍巖中多數(shù)發(fā)育透輝石化、透閃石化、綠泥石化、硅化、絹云母化、混合巖化為主的蝕變。礦體形態(tài)以似層狀為主，次為透鏡體狀、紡錘狀、層狀。礦石礦物以黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、斑銅礦、磁鐵礦為主，賦有銅、鉛、鋅、錳等多種有用組分。礦床在空間上受北西向、北東向、東西向為主的斷裂構(gòu)造控制。礦床四周發(fā)育有大規(guī)模以酸性巖漿巖為主的巖體。地層中發(fā)育酸、中、基性巖漿巖脈。與許多礦床相對應(yīng)，空間上發(fā)育銅、鉛、鋅地球化學(xué)異常和以中磁異常為主的航磁異常?？梢?，上述礦床的成礦條件很好，有必要進(jìn)一步開展地質(zhì)研究工作。