基于MRAS的鞍山—本溪地區(qū)鐵礦資源潛力分析

姚志宏 孫鵬慧 劉長純 李志鋒 王成龍

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧 沈陽 110032)

·地質(zhì)與測量·

基于MRAS的鞍山—本溪地區(qū)鐵礦資源潛力分析

姚志宏 孫鵬慧 劉長純 李志鋒 王成龍

(遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，遼寧 沈陽 110032)

簡要介紹了遼寧省鞍山—本溪地區(qū)區(qū)域地質(zhì)特征及航磁、重力場特征，在此基礎(chǔ)上建立了鞍本地區(qū)鞍山式沉積變質(zhì)型鐵礦區(qū)域預(yù)測模型：鐵礦產(chǎn)于鞍山—本溪太古宙綠巖盆地；成礦時代是新太古代；含礦建造是新太古代鞍山群櫻桃園巖組、茨溝巖組；礦物組合以磁鐵礦和赤鐵礦為主；磁鐵礦具強磁性，磁異常為其重要的找礦標(biāo)志?；诘V產(chǎn)資源評價系統(tǒng)(MRAS)，采用綜合信息法對鞍本地區(qū)鞍山式鐵礦進(jìn)行了預(yù)測單元的圈定。根據(jù)預(yù)測模型，構(gòu)置了10個預(yù)測要素變量，經(jīng)篩選保留了磁鐵石英巖存在標(biāo)志、磁鐵石英巖面積、磁異常存在標(biāo)志、磁異常面積、含礦建造存在標(biāo)志及鐵礦床點存在標(biāo)志等6個變量。對各預(yù)測單元成礦有利度進(jìn)行分類，從而實現(xiàn)了預(yù)測單元的優(yōu)選，最終圈定A類預(yù)測區(qū)11個，B類預(yù)測區(qū)9個，C類預(yù)測區(qū)24個。采用地質(zhì)經(jīng)濟模型法(非總和式)對區(qū)內(nèi)鞍山式鐵礦資源量進(jìn)行了定量分析，共確定預(yù)測資源量476億t。

鞍山式鐵礦 MRAS 預(yù)測單元圈定 資源量定量分析

遼寧省鐵礦資源豐富，以新太古代鞍山式鐵礦為主，其儲量占全國總量的23%，鞍山—本溪地區(qū)鞍山式鐵礦占全省總儲量的96%以上。該地區(qū)鐵礦資源經(jīng)過50多a的勘查和開發(fā)，目前累計探明儲量154億t。

Mineral Resource Assessment System(簡稱MRAS)是由中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所開發(fā)的基于GIS的區(qū)域礦產(chǎn)資源評價系統(tǒng)。該系統(tǒng)經(jīng)過多個大學(xué)、研究所及地勘單位的使用，取得了較好的效果，可以作為本次鞍本地區(qū)鞍山式鐵礦資源評價的工具。

礦產(chǎn)資源定量預(yù)測是在一個較大區(qū)域內(nèi)對某種礦產(chǎn)資源的總量進(jìn)行估算。人們不僅希望得到總的資源量，而且還希望明確知道某種礦產(chǎn)資源潛力的具體分布形式及找礦靶區(qū)。本次資源潛力分析主要是通過對研究區(qū)預(yù)測要素的分析而建立找礦模型、預(yù)測單元，對多元地質(zhì)變量進(jìn)行提取、賦值和篩選，通過特征分析法對預(yù)測區(qū)進(jìn)行優(yōu)選，進(jìn)而實現(xiàn)礦產(chǎn)資源定位預(yù)測[1]；采用地質(zhì)經(jīng)濟模型法對各預(yù)測區(qū)進(jìn)行資源量定量分析，最終實現(xiàn)整個研究區(qū)資源量定量預(yù)測。

1 研究區(qū)概況

鞍山—本溪地區(qū)是遼寧境內(nèi)重要的鐵礦成礦帶，目前已發(fā)現(xiàn)鐵礦床(點)近百處，其中已探明的超大型礦床6處，大型礦床12處，中型礦床達(dá)十幾處，小型礦床幾十處。

研究區(qū)大地構(gòu)造單元屬于華北地臺、膠遼臺隆、太子河渾江臺陷、遼陽—本溪凹陷及營口—寬甸臺拱、鳳城凸起的西北部[2-4]。該地區(qū)地層屬遼東地層分區(qū)，出露地層主要有太古界鞍山群，下元古界遼河群，上元古界青白口系和古生界及新生界第四系。鞍山式鐵礦賦存于太古界鞍山群的茨溝組和櫻桃園組中，主要為磁鐵石英巖和角閃磁鐵石英巖型鐵礦(即鞍山式鐵礦)[5-6]。茨溝組地層發(fā)育在遼陽、本溪等地。疊置厚度大于2 200 m。原巖以基性熔巖為主，夾含鐵硅質(zhì)巖，少量陸源碎屑沉積，上部中酸性凝灰?guī)r增多。原巖建造為基性火山巖鐵硅質(zhì)巖建造，主要分布于歪頭山—梨樹溝和弓長嶺—本溪等地。鞍山群上部櫻桃園組含鐵礦層分布于櫻桃園，眼前山，東、西鞍山等地，貧鐵礦賦存在櫻桃園巖組上部。巖石類型主要有白云石英片巖、綠泥片巖、絹云石英綠泥片巖、千枚巖、二云片巖、黑云變粒巖夾斜長角閃巖及磁鐵石英巖，疊置厚近1 000 m。原巖主要為黏土巖、泥質(zhì)砂巖，部分英安質(zhì)疑灰?guī)r、酸性凝灰?guī)r夾厚層含鐵硅質(zhì)巖。原巖建造為碎屑巖—黏土巖—含鐵硅質(zhì)巖建造。

鞍本地區(qū)為平穩(wěn)高磁異常區(qū)，區(qū)內(nèi)航磁異常具有規(guī)模大、強度高、成群成帶、集中分布的特點。異常多為太古界鞍山群磁鐵石英巖引起。在太古宙基底出露的區(qū)域中，已發(fā)現(xiàn)鐵礦床引起的航磁異常僅是鞍本地區(qū)整個航磁異常的一部分，而其他蓋層分布區(qū)同樣具有強度高、面積大的航磁異常[7]，由此可見，該區(qū)域深部隱伏的鐵礦資源潛力巨大。

研究區(qū)重力場的變化總體呈北東向展布，海城—歪頭山地區(qū)重力場呈現(xiàn)北東向條帶狀中心遞增式重力高，異常較穩(wěn)定，幅值為23 mgal。營口—橋頭地區(qū)重力場以重力低為主，局部有重力高出現(xiàn)，異常特征形態(tài)不明顯，中心幅值為42 mgal。推斷重力低場區(qū)為侵入巖體分布，重力高場區(qū)由花崗片麻巖及太古宙變質(zhì)巖引起。從鐵礦分布情況看，大部分鞍山式鐵礦的背景場為重力高場，并多分布在重力梯度帶上。

2 預(yù)測區(qū)圈定

2.1 建立預(yù)測模型

通過對研究區(qū)內(nèi)西鞍山和歪頭山2個代表性礦床的研究，總結(jié)鞍本地區(qū)鞍山式鐵礦預(yù)測模型。①成礦構(gòu)造背景為古華北板塊的東北部鞍山—本溪太古宙綠巖盆地；②成礦時代為新太古代；③含礦建造為新太古代鞍山群櫻桃園巖組、茨溝巖組的巖石組合，如綠泥片巖、千枚巖、斜長角閃巖、磁鐵石英巖等；④礦物組合以磁鐵礦和赤鐵礦為主；⑤磁鐵礦的強磁性成為這類鐵礦床獨特的物理性質(zhì)，磁異常為其重要的找礦標(biāo)志；⑥磁鐵礦石具有較高的密度，鐵礦體與圍巖間具有較大的密度差，因此，重力異常在預(yù)測該類型鐵礦床時，可作為一項重要預(yù)測要素來考慮。

2.2 圈定預(yù)測單元

預(yù)測單元的圈定通過建模器實現(xiàn)。首先根據(jù)預(yù)測模型構(gòu)置相應(yīng)的圖層，具體包括：①構(gòu)置磁異常存在范圍。將磁異常所控制的范圍以磁異常面文件進(jìn)行表達(dá)。②構(gòu)置磁鐵石英巖的分布范圍。從遼寧省鞍山—本溪太古宙變質(zhì)建造構(gòu)造圖中提取磁鐵石英巖的面文件。③構(gòu)置礦床點緩沖區(qū)控制范圍。求取礦床點作緩沖區(qū)分析，構(gòu)置礦床點緩沖區(qū)的面文件。④將磁鐵石英巖圖層和礦點緩沖區(qū)圖層在MapGIS中疊加(求并集)，構(gòu)成一個新的礦產(chǎn)圖層。

在MARS2.0中用建模器建模，使磁異常的面文件與新構(gòu)置礦體文件疊加求并。每個單元網(wǎng)格的面積為1 km2，以滿足1∶5萬精度的預(yù)測工作需要。

大千世界，人海茫茫，少年血氣方剛但缺乏經(jīng)驗，老年人經(jīng)驗豐富但氣血兩虧，惟有中年人，既有經(jīng)驗閱歷，穩(wěn)重沉著，又如日中天，年富力強，是行行業(yè)業(yè)的中堅力量，左突右沖，擔(dān)當(dāng)起方方面面的重任。而且承上啟下，前后呼應(yīng)。中年人的狀態(tài)如何，決定著國家的命運如何；中年人的前途怎樣，關(guān)系著民族的前途怎樣。因而，我們看到成千上萬的中年人在兢兢業(yè)業(yè)工作，孜孜矻矻奮斗，在創(chuàng)造一個個奇跡，在刷新一個個記錄。

2.3 預(yù)測要素變量的構(gòu)置與選擇

根據(jù)前面總結(jié)的鞍本地區(qū)鞍山式鐵礦各預(yù)測要素，選取了與鞍山式鐵礦有關(guān)的6個專題圖層作為預(yù)測區(qū)優(yōu)選的變量，分別為磁鐵石英巖(面文件)、致礦磁異常(面文件)、太古宙含礦變質(zhì)建造(面文件)、重力剩余異常平面等值線(線文件)、航磁化極平面等值線(線文件)、鐵礦床點(點文件)。

在MRAS中，對這6個圖層分別提取10個變量作為鞍本地區(qū)鞍山式鐵礦的預(yù)測要素變量：磁鐵石英巖存在標(biāo)志、磁鐵石英巖面積、磁異常存在標(biāo)志、磁異常面積、含礦建造存在標(biāo)志、重力剩余異常平面等值線的最高值、重力剩余異常平面等值線的均值、航磁化極平面等值線的最高值、航磁化極平面等值線的平均值、鐵礦床點的存在標(biāo)志。

應(yīng)用相似系數(shù)法對預(yù)測變量進(jìn)行統(tǒng)計分析，重力剩余異常的最高值和均值以及航磁異常的最大值和均值這4個變量的相關(guān)性較差，可以剔除。篩選后的變量分別是磁鐵石英巖存在標(biāo)志、磁鐵石英巖面積、磁異常存在標(biāo)志、磁異常面積、含礦建造存在標(biāo)志及鐵礦床點存在標(biāo)志6個變量。

2.4 預(yù)測區(qū)優(yōu)選

預(yù)測區(qū)優(yōu)選主要通過對各預(yù)測區(qū)成礦有利程度的分析來實現(xiàn)，剔除成礦不利的區(qū)域，并對優(yōu)選后的預(yù)測區(qū)分別用3種顏色來區(qū)分表示成礦優(yōu)劣的A、B、C 3個級別。

鞍山—本溪地區(qū)經(jīng)過優(yōu)選后的預(yù)測區(qū)為44個，其中成礦條件十分有利、成礦匹配程度高、資源潛力大的預(yù)測區(qū)(A類)11個；成礦條件較為有利、成礦匹配程度較高、預(yù)測潛力較大的預(yù)測區(qū)(B類)9個；具有成礦條件、有可能發(fā)現(xiàn)資源、可作為探索的其他預(yù)測區(qū)(C類)24個，見圖1。

圖1 優(yōu)選后的預(yù)測區(qū)Fig.1 Prediction regions after optimally selecting

3 資源量定量分析

(1)構(gòu)造鞍本地區(qū)品位-噸位模型。在MRAS系統(tǒng)中雖然已經(jīng)提供了全國沉積變質(zhì)型鐵礦的品位-噸位模型，但是考慮到鞍本地區(qū)的鐵礦床成礦較好，大型和超大型礦床較多，其總體成礦性能要優(yōu)于全國的平均水平，因此，使用鞍本地區(qū)內(nèi)已知礦床的數(shù)據(jù)來構(gòu)造新的品位-噸位模型。本次共收集到鞍本地區(qū)內(nèi)58個鞍山式鐵礦床的品位及相應(yīng)的資源量的資料。結(jié)合地質(zhì)勘探報告，對礦區(qū)的外圍和2 000 m以淺深度的資源量進(jìn)行了推測，并將該推測資源量與探明儲量的和作為模型噸位值，見表1?；诒碇袛?shù)據(jù)，在MRAS中構(gòu)造鞍本地區(qū)的品位-噸位模型。

表1 鞍山—本溪地區(qū)鞍山式鐵礦品位-噸位數(shù)據(jù) Tab.1 Grade-Tonnage data table of the Anshan-type iron deposits in the Anshan-Benxi area

(2)礦床數(shù)估計。在MRAS中采用非總和式資源量估算方法。由地質(zhì)專家根據(jù)礦產(chǎn)地信息、磁異常等多種地質(zhì)證據(jù)對各預(yù)測區(qū)中可能存在的礦床數(shù)按90%、50%、10%的概率分別進(jìn)行估計[10]。

(3)蒙特卡羅資源量模擬。通過蒙特卡羅模擬，確定了第1個預(yù)測區(qū)的預(yù)測結(jié)果，包括礦點數(shù)、品位及礦石量。對于鐵礦而言，其資源量為礦點數(shù)與礦石量的乘積。保存第1個預(yù)測區(qū)的預(yù)測結(jié)果并對其他預(yù)測區(qū)進(jìn)行估算，分別獲得各個子區(qū)的預(yù)測資源量，見表2。經(jīng)估算，各個子區(qū)的預(yù)測資源量合計為226.5億t，模型區(qū)的外圍和深部的資源量預(yù)測值為249.5億t，因此，鞍本地區(qū)預(yù)測資源量為476億t。

表2 預(yù)測資源量 Tab.2 Prognosis of resources table

4 結(jié) 論

(1)通過對鞍山—本溪地區(qū)成礦地質(zhì)條件及重、磁場特征的分析，建立了鞍山式鐵礦預(yù)測模型。

(2)基于礦產(chǎn)資源GIS評價系統(tǒng)(MRAS)在遼寧省鞍山—本溪地區(qū)共圈定預(yù)測區(qū)44個，其中A類最小預(yù)測區(qū)11個，B類最小預(yù)測區(qū)9個，C類最小預(yù)測區(qū)24個。

(3)采用地質(zhì)經(jīng)濟模型法(非總和式)預(yù)測鞍山式沉積變質(zhì)型鐵礦資源量為476億t。

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(責(zé)任編輯 鄧永前)

Analysis on the Iron Resource Potential in Anshan-Benxi Area Based on MRAS

Yao Zhihong Sun Penghui Liu Changchun Li Zhifeng Wang Chenglong

(LiaoningSurveyAcademyofGeologyandMineralResources,Shenyang110032,China)

The regional geological features，aeromagnetic and gravity field features in Anshan-Benxi area are introduced briefly.The regional prediction model of the Anshan-type iron deposits is established according to the prediction results：Iron ores deposit is located in Archean greenstone Basin of Anshan-Benxi area，and the metallogenic epoch is in Neo-archean.The ores occur in metamorphic rock of Yingtaoyuan formation and Cigou formation.Minerals are mainly magnetite and hematite.With the characteristics of ferromagnetism of magnetite，magnetic anomalies can be as an important prospecting sign.The predicting units for Anshan-type iron ores in Anshan-Benxi Area are delineated by adopting the comprehensive information method based on the mineral resource assessment system (MRAS).According to the predicting model，10 predictive variables are structured，among which six ones are retained by screening，including magnetite quartzite existence symbol and its area，magnetic anomaly existence symbol and its area，ore formation existence symbol and iron ore deposits existence symbol.The metallogenic favorability degree of each prediction unit is classified，so as to realize the optimal selection of prediction units.So，11 A-level predicting areas，9 B-level predicting areas and 24 C-level predicating areas are delineated eventually.The iron ore resources of Anshan type is quantitatively analyzed by using the geological economic method (non-total evaluating)，and the about 4.76×1010t of resources is predicted.

Anshan-type iron deposits，MRAS，Predicting units delineation，Quantitative analysis of resources

2013-11-11

全國礦產(chǎn)資源潛力評價項目(編號：1212011121004)。

姚志宏(1983—)，女，工程師。

P624.6

A

1001-1250(2014)-01-084-04