礦床模型指導(dǎo)下的隱伏礦體正反演預(yù)測研究

?；劬? 陳建平, 于萍萍

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083； 2.中國地質(zhì)大學(xué)國土資源與高新技術(shù)研究中心，北京100083； 3.北京市國土資源信息開發(fā)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083)

礦床模型指導(dǎo)下的隱伏礦體正反演預(yù)測研究

?；劬?,2,3, 陳建平1,2,3, 于萍萍1,2,3

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083； 2.中國地質(zhì)大學(xué)國土資源與高新技術(shù)研究中心，北京100083； 3.北京市國土資源信息開發(fā)研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083)

摘要：熱液型礦床中的含礦熱液是礦床形成的先決條件，構(gòu)造是含礦熱液的通道，也為成礦提供有利空間。地層是決定熱液型礦床的重要條件，它不僅影響礦物的沉淀，也影響成礦作用方式、礦體規(guī)模和礦石物質(zhì)成分。以云南個(gè)舊新山勘查區(qū)為例，總結(jié)了該勘查區(qū)的成礦模型，提出了一種基于正反演聯(lián)合預(yù)測的新方法。致礦地質(zhì)異常的正演通過構(gòu)建應(yīng)力場-熱力場-流體滲流場的耦合模型來分析地質(zhì)過程和成礦機(jī)制。礦致地質(zhì)異常的反演則通過對與成礦有關(guān)的巖漿、構(gòu)造、地層采用“立方體模型”定量化分析，利用證據(jù)權(quán)法確定了研究區(qū)的有利成礦遠(yuǎn)景區(qū)。最后，通過統(tǒng)計(jì)正演和反演得到的遠(yuǎn)景區(qū)的公共部分進(jìn)行靶區(qū)選定。研究結(jié)果表明，正反演技術(shù)在成礦預(yù)測中應(yīng)用能加深對成礦過程和成礦空間的認(rèn)知，提高成礦預(yù)測的精度，對尋找深部礦體具有指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：三維建模；致礦地質(zhì)異常；礦致地質(zhì)異常；正反演技術(shù)；隱伏礦體預(yù)測；云南個(gè)舊

中圖分類號：P628

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-3636(2015)03-0481-10

收稿日期：2015-06-12；編輯：陸李萍

基金項(xiàng)目：國土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“我國找礦科研基地規(guī)范與關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用示范”(201011002)、“找礦科研基地三維數(shù)字礦山建模技術(shù)應(yīng)用示范”(201011002-10)

作者簡介：?；劬?1989—)，女，碩士研究生，地球探測與信息技術(shù)專業(yè)，E-mail：slindajj@126.com

0引言

傳統(tǒng)的地質(zhì)找礦手段如鉆探方法需要耗費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，且目標(biāo)性不明確，而基于遙感手段進(jìn)行的蝕變信息提取，只是在二維空間上對礦體可能的位置進(jìn)行預(yù)測，深度以及厚度上不能給予明確的指示。地質(zhì)體三維建模及熱液成礦過程的模擬技術(shù)在傳統(tǒng)二維找礦的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了向三維建模找礦方向的突破，真三維的地質(zhì)模擬平臺與礦產(chǎn)資源統(tǒng)計(jì)預(yù)測模型相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)過程的正、反演與礦產(chǎn)資源量的定量預(yù)測(楊瑞琰等，2006；王功文等，2007；蔣春明，2012；趙鵬飛，2014)。

云南個(gè)舊錫礦是中國最大的錫礦，屬大型錫多金屬礦床。迄今為止，很多地學(xué)工作者都對個(gè)舊礦床做過研究，形成了系統(tǒng)的地質(zhì)成礦模型理論(路紅記，2008)。個(gè)舊超大型錫銅多金屬礦床以燕山期多次巖漿熱液疊加改造、斷裂提供導(dǎo)礦通道和儲存空間，斷裂構(gòu)造和圍巖巖性的三維空間分布是找礦的關(guān)鍵(陳守余等，2009；劉嗚等，2011)。二維找礦在地理空間上總有局限，從三維手段開始研究個(gè)舊礦床，可以實(shí)現(xiàn)礦體的預(yù)測定位、定量，是目前找礦研究的一個(gè)新方向(陳建平等，2007)。

在總結(jié)前人研究內(nèi)容以及掌握卡房礦田礦床模型的基礎(chǔ)上，筆者提出了一種基于致礦地質(zhì)異常定性模擬的正演方法和礦致地質(zhì)異常定量分析的反演手段聯(lián)合預(yù)測的新方法，通過對個(gè)舊卡房礦田的新山勘查區(qū)正反演聯(lián)合預(yù)測，驗(yàn)證該方法體系的科學(xué)性以及準(zhǔn)確性，是深部隱伏礦體找礦行之有效的技術(shù)手段。

1地質(zhì)體三維建模

地質(zhì)體三維建模是在了解研究區(qū)地質(zhì)背景的基礎(chǔ)上，根據(jù)已收集的資料，運(yùn)用可視化技術(shù)對巖體、巖性、構(gòu)造等地質(zhì)體建立真三維模型，以便于利用其地質(zhì)體的結(jié)構(gòu)、形態(tài)以及空間展布等特征真實(shí)探索分析成礦的空間特征，通過三維模型為下一步正反演成礦分析奠定基礎(chǔ)(侯恩科等，2002；呂鵬等，2011)。

地質(zhì)體的實(shí)體建模主要根據(jù)收集到的礦區(qū)實(shí)測剖面圖和等深線圖，將MapGIS和CAD格式統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為CAD格式，在CAD軟件中根據(jù)中段平面圖對實(shí)測剖面進(jìn)行立剖面，完成二維到三維的空間校正，將立好的剖面導(dǎo)入到Surpac軟件中，在Surpac軟件平臺下提取出所有地層之間的地質(zhì)界線，然后在Surpac中將同一地質(zhì)界線連接成面，即為兩相鄰地層的界線面，根據(jù)布爾運(yùn)算，利用界線面與范圍的實(shí)體模型相切裁剪，即得到某一地質(zhì)體的實(shí)體模型。根據(jù)新山勘查區(qū)的地質(zhì)情況，主要構(gòu)建了灰?guī)r、白云巖、花崗巖、玄武巖、斷裂的三維地質(zhì)體模型(圖1)。

圖1　地質(zhì)體三維模型(a) 灰?guī)r模型；(b) 白云巖模型；(c) 斷裂模型；(d) 巖體模型Fig.1　Three-dimensional model of geological bodies(a) limestone model;(b) dolomite model; (c) fault model; (d) rock mass model

2礦床模型指導(dǎo)下的隱伏礦體預(yù)測方法

礦床模型用文字、圖解或表格形式表示，是描述某類礦床基本特征的綜合概念，被認(rèn)為是礦床發(fā)現(xiàn)和資源評價(jià)的鑰匙和基石(肖克炎等，2012)。新山勘查區(qū)的礦床類型為熱液型礦床，巖漿中的含礦熱液是礦床形成的先決條件、構(gòu)造控制含礦熱液的通道，也為成礦提供有利空間。地層是決定熱液型礦床的重要條件，不僅影響礦物的沉淀，同時(shí)也影響成礦作用方式、礦體規(guī)模和礦石物質(zhì)成分。結(jié)合新山勘查區(qū)的地質(zhì)背景，總結(jié)了該地區(qū)的成礦地質(zhì)模型(表1)。礦床具有明顯受巖性、構(gòu)造、巖漿巖控制的特征，形成巖漿期后高溫?zé)嵋恒~錫多金屬礦床。

表1　研究區(qū)成礦地質(zhì)模型

在掌握卡房礦田新山勘查區(qū)礦床模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)其礦床模型，研究區(qū)內(nèi)礦體的形成主要受到地層巖性、斷裂及巖漿因素的影響。研究區(qū)收集的資料較全，建立了接近真實(shí)地質(zhì)情況的三維數(shù)字礦田模型，而研究區(qū)內(nèi)各地質(zhì)體的物理參數(shù)、性質(zhì)也易于查詢，這些為隱伏礦體的正反演預(yù)測分析提供了充分條件。

通過三維建模手段進(jìn)行隱伏礦體的正反演聯(lián)合預(yù)測技術(shù)方法流程如圖2所示。

圖2　隱伏礦體正反演預(yù)測技術(shù)流程圖Fig.2　Technical flow chart of buried orebodies prediction

3正演：致礦地質(zhì)異常定性模擬

隱伏礦體的正演是探討致礦地質(zhì)異常的過程，致礦地質(zhì)異常是在物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造或成因序次上與周圍環(huán)境具有顯著差異的地質(zhì)體或者地質(zhì)體組合(趙鵬大等，1999)。

致礦地質(zhì)異常的過程可以通過數(shù)值分析模擬的方法構(gòu)建應(yīng)力場-熱力場-流體滲流場的耦合模型來說明成礦地質(zhì)過程和成礦機(jī)制。基本原理是遵循物質(zhì)守恒定律、能量守恒定律等，依據(jù)數(shù)學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科中的基本規(guī)律為原理，基于地球科學(xué)資料所構(gòu)建的地質(zhì)模型為實(shí)驗(yàn)研究對象，借助計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)的過程模擬的研究。因而，對于能夠充分反映巖石圈的基本物理化學(xué)過程(如流體流動(dòng)過程、介質(zhì)變形過程、熱傳遞過程等)及相關(guān)的地學(xué)基本科學(xué)問題的認(rèn)識，是探討成礦地質(zhì)過程等復(fù)雜地質(zhì)學(xué)問題的基本前提條件。

3.1　數(shù)值分析模擬方法

成礦過程的數(shù)值分析模擬通過選擇經(jīng)典的摩爾-庫倫本構(gòu)模型來表達(dá)流體變形性質(zhì)，數(shù)值分析模擬時(shí)，首先定義地質(zhì)體的物理性質(zhì)參數(shù)及初始條件和邊界條件，進(jìn)行三維成礦過程的動(dòng)態(tài)模擬，分析流體運(yùn)移、成礦影響因素以及有利成礦部位的過程。技術(shù)方法流程如圖3所示。

圖3　FLAC3D模擬方法流程圖Fig.3　Flow chart of the FLAC3D model

對于動(dòng)態(tài)過程的瞬態(tài)問題，在初始條件和邊界條件的共同作用下，模擬流體的運(yùn)移路徑演化和作為流體運(yùn)移直接動(dòng)力的孔隙壓力以及對成礦位置提供容礦空間的體積應(yīng)變結(jié)果進(jìn)行分析。初始條件的溫度場設(shè)置基于地表溫度20 ℃，并且以每千米升高25 ℃的地?zé)崽荻葋矶吭O(shè)置(圖4)，初始壓力場的設(shè)置基于地表10 kPa施加在模型的頂部，根據(jù)壓力計(jì)算公式：P=ρ水gh來設(shè)定地壓梯度變化(圖5換算為孔隙水壓力)。對模型的邊界條件設(shè)置采用在X軸兩側(cè)施加變形的速度以及時(shí)間的作用來反映應(yīng)力場和位移的變化(圖6)。

圖4　地溫梯度設(shè)置圖Fig.4　Setting of geothermal gradient

圖5　地壓梯度設(shè)置圖Fig.5　Setting of geopressure gradient

圖6　X軸兩側(cè)施加一定速度Fig.6　Exerting a certain speed on both sides of X axis

3.2　力-熱-流的耦合模型

熱液的成礦是力-熱-流耦合的過程，地質(zhì)流體的運(yùn)移是通過壓力差或者深部巖體的熱源共同作用，流體的運(yùn)移又同時(shí)反過來影響地質(zhì)體的壓力以及溫度的變化，三者相互作用，最終形成了礦體的富集以及存儲的有利條件(圖7)。

圖7　力-熱-流耦合關(guān)系圖Fig.7　Coupling relationship of pressure, heat and fluid

3.3　模擬結(jié)果分析

在應(yīng)力場、熱力場和流體滲流場的共同作用下，流體運(yùn)移，并且在有利成礦部位匯聚。成礦過程的模擬主要通過分析流體運(yùn)移路徑和作為流體運(yùn)移直接動(dòng)力的孔隙水壓力以及對成礦位置提供容礦空間的體積應(yīng)變結(jié)果進(jìn)行分析。由于孔隙壓力是流體運(yùn)移的直接動(dòng)力，隨著時(shí)間的作用，巖體底部的孔隙水壓力逐漸減小，頂部一定范圍內(nèi)的孔隙水壓力逐漸增大，驅(qū)動(dòng)著流體不斷向上移動(dòng)(圖8)。其中，斷裂附近的流體沿著斷裂通道向上移動(dòng)，斷裂帶兩側(cè)一定范圍內(nèi)孔隙水壓力減小，部分流體由斷裂通道向兩側(cè)區(qū)域滲流。

圖8　孔隙水壓力變化分布圖(藍(lán)色格網(wǎng)為斷裂)Fig.8　Pressure variation of pore water (blue grids are faults)

應(yīng)力作用下，巖體發(fā)生膨脹破裂，增加孔隙容積，使成礦流體向擴(kuò)容空間匯流，流體匯聚體積增加，造成液壓致裂，增加擴(kuò)容量，促使流體進(jìn)一步匯聚。巖體的大部分區(qū)域呈現(xiàn)負(fù)的體應(yīng)變,接觸帶附近的巖石呈現(xiàn)正的體應(yīng)變,從巖體到接觸帶的體應(yīng)變由負(fù)應(yīng)變到正應(yīng)變轉(zhuǎn)換,形成應(yīng)變轉(zhuǎn)換帶,即接觸帶附近的巖石表現(xiàn)為體積膨脹，為形成礦體提供容礦空間(圖9)。

圖9　體積應(yīng)變產(chǎn)生容礦空間Fig.9　Ore-hosting space generated by volumetric strain

下面通過將正演的結(jié)果定量化輸出，反映成礦特征的孔隙水壓力和體積應(yīng)變的界限值的選擇依據(jù)是：(1) 根據(jù)正演結(jié)果分析，趨于平衡狀態(tài)時(shí)成礦有利區(qū)對應(yīng)的孔隙水壓力和體積應(yīng)變的值；(2) 分別統(tǒng)計(jì)孔隙水壓力和體積應(yīng)變的值在某一個(gè)區(qū)間時(shí)已知礦體的數(shù)量。根據(jù)上述2個(gè)條件，綜合考慮選取成礦最有利的閾值。圖10為統(tǒng)計(jì)孔隙水壓力與已知礦體的直方圖信息，圖11為統(tǒng)計(jì)的體積應(yīng)變值與已知礦體的直方圖信息。根據(jù)直方圖中相應(yīng)值與已知礦的含量，確定與成礦有關(guān)的孔隙水壓力和體積應(yīng)變的區(qū)間閾值。通過與已知礦體迭加統(tǒng)計(jì)選取孔隙水壓力值(8.1×106～14.2×106)區(qū)間的立方塊作為有利成礦的預(yù)測因子，通過與已知礦體迭加統(tǒng)計(jì)選取體積應(yīng)變值(3.50×10-15～9.05×10-15)區(qū)間的立方塊作為有利成礦的預(yù)測因子。根據(jù)相應(yīng)閾值界定，圈定的孔隙水壓力和體積應(yīng)變的對應(yīng)遠(yuǎn)景區(qū)如圖12和圖13所示。

圖10　孔隙水壓力含礦統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.10　Statistical histogram of pore water pressure

圖11　體積應(yīng)變含礦統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.11　Statistical histogram of orebodies generated by volumetric strain

圖12　孔隙水壓力閾值內(nèi)的遠(yuǎn)景區(qū)Fig.12　Prospective areas within the threshold of pore water pressure

圖13　體積應(yīng)變閾值內(nèi)的遠(yuǎn)景區(qū)Fig.13　Prospective areas within the threshold of volumetric strain

4反演：礦致地質(zhì)異常定量預(yù)測

隱伏礦體的反演是礦致地質(zhì)異常定量預(yù)測的過程，礦致地質(zhì)異常是由于礦體的存在所產(chǎn)生的異常，是判斷與礦化點(diǎn)、礦點(diǎn)、礦床有直接關(guān)系的地球物理、地球化學(xué)異常，是進(jìn)一步找礦的目標(biāo)區(qū)。

礦致地質(zhì)異常定量預(yù)測以三維礦山建立為基礎(chǔ)，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法為手段，成礦規(guī)律的分析及找礦模型的建立是研究的核心。它既是靶區(qū)圈定及資源潛力估算的重要證據(jù)，也對研究區(qū)成礦規(guī)律特征的完善及礦區(qū)長遠(yuǎn)發(fā)展起到指導(dǎo)性作用。找礦模型的定量分析在三維空間上主要借助于“立方體模型”來實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的二維找礦向三維找礦的新突破(圖14)。

圖14　定量化成礦有利信息(a) 斷裂緩沖；(b) 主干斷裂；(c) 局部構(gòu)造；(d) 方位異常度；(e) 構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)；(f) 中心對稱度Fig.14　Quantitative metallogenic favorable information(a) fault buffer; (b) main fracture; (c) local structure; (d) azimuthal anomaly; (e) structural intersection; (f) central symmetry

4.1　成礦有利信息提取

立方體預(yù)測模型是在建立的研究區(qū)地層巖性、構(gòu)造、巖體等三維實(shí)體模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)體模型進(jìn)行研究區(qū)三維立方體提取，并將找礦定量化信息賦予每一個(gè)立方體塊體。由于大范圍的卡房研究區(qū)更能反映成礦有利信息的普遍規(guī)律，因此采用整個(gè)卡房礦田的塊體模型進(jìn)行成礦有利信息的提取，新山勘查區(qū)的成礦預(yù)測則采用新山勘查區(qū)的范圍對卡房礦田的結(jié)果進(jìn)行約束。構(gòu)造因素對成礦影響較大，主要從斷裂緩沖、主干斷裂、局部構(gòu)造、方位異常度、構(gòu)造交點(diǎn)數(shù)、中心對稱度等幾個(gè)方面定量化分析對成礦的影響。

巖漿巖為熱液礦床成礦提供熱源及成礦物質(zhì)，對于隱伏巖體來說，礦體一般發(fā)現(xiàn)于巖體周邊及表面一定區(qū)域內(nèi)，因此對于三維預(yù)測來說，巖體緩沖區(qū)是不可或缺的關(guān)鍵變量之一。巖體頂向上擴(kuò)張100 m作為緩沖區(qū)，巖體緩沖的塊體模型如圖15所示。

圖15　花崗巖體緩沖Fig.15　Granite body buffer

4.2　三維證據(jù)權(quán)計(jì)算

通過對成礦有利信息的提取，首先應(yīng)用證據(jù)權(quán)法賦權(quán)得到新山勘查區(qū)每個(gè)找礦標(biāo)志的權(quán)值，根據(jù)權(quán)值信息統(tǒng)計(jì)計(jì)算反映了每個(gè)單元塊體相對的找礦意義的后驗(yàn)概率值，用以評價(jià)找礦遠(yuǎn)景區(qū)并進(jìn)行成礦預(yù)測。后驗(yàn)概率計(jì)算基于貝葉斯方法，計(jì)算公式如下。

(j=1,2,3,…,n)

(1)

新山勘查區(qū)的礦床類型在空間上主要從頂部的氧化礦和深部的矽卡巖型礦體進(jìn)行分析。頂部礦的氧化礦受斷裂因素的影響較大，主要根據(jù)構(gòu)造定量化后的成礦有利信息進(jìn)行證據(jù)權(quán)計(jì)算，計(jì)算頂部礦后驗(yàn)概率，統(tǒng)計(jì)分析不同頂部礦后驗(yàn)概率閾值的已知氧化礦含量(表2)。已知氧化礦塊數(shù)為193，在此基礎(chǔ)上確定頂部礦后驗(yàn)概率的閾值，根據(jù)統(tǒng)計(jì)信息選取占總氧化礦礦塊數(shù)比率趨于穩(wěn)定的狀態(tài)的后延概率值0.66為閾值的下限值，據(jù)此圈定頂部礦遠(yuǎn)景區(qū)(圖16)。

表2　頂部礦后驗(yàn)概率與已知礦體統(tǒng)計(jì)表

圖16　頂部礦遠(yuǎn)景區(qū)Fig.16　Top prospective areas

深部礦充分利用與深部成礦有關(guān)的玄武巖、花崗巖體以及表現(xiàn)巖體的特征因子進(jìn)行證據(jù)權(quán)重計(jì)算及后驗(yàn)概率，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行深部礦后驗(yàn)概率和已知礦體統(tǒng)計(jì)分析(表3)。已知深部礦體塊數(shù)為2 377。據(jù)此統(tǒng)計(jì)信息，占總深部礦礦塊數(shù)比例趨于穩(wěn)定狀態(tài)，確定反映深部成礦特征的后驗(yàn)概率的閾值≥0.85，在此基礎(chǔ)上圈定深部礦遠(yuǎn)景區(qū)(圖17)。

表3　深部礦后驗(yàn)概率與已知礦統(tǒng)計(jì)表

圖17　深部礦遠(yuǎn)景區(qū)Fig.17　Deep ore prospective areas

5正反演結(jié)果對比靶區(qū)圈定

對于以上通過正演、反演2種方法探討的成礦分析，分別從不同方面考慮成礦有利性，并根據(jù)相應(yīng)的成礦有利信息圈定頂部礦和深部礦的成礦遠(yuǎn)景區(qū)。若要實(shí)現(xiàn)正反演聯(lián)合預(yù)測，還需要根據(jù)正演和反演得到的遠(yuǎn)景區(qū)選取公共部分，在此基礎(chǔ)上圈定最終成礦靶區(qū)。

由于孔隙水壓力值的變化與斷裂因素關(guān)系較大，且根據(jù)該地區(qū)的礦床模型，頂部礦的形成也是主要斷裂因素的影像，因此選取正演過程得到的孔隙水壓力閾值內(nèi)的遠(yuǎn)景區(qū)和反演頂部礦預(yù)測的遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行迭加運(yùn)算，符合這2個(gè)條件的公共部分則更有利于成礦。在公共遠(yuǎn)景區(qū)上圈定了2個(gè)頂部礦的靶區(qū)(圖18)。

圖18　頂部礦靶區(qū)Fig.18　Top ore prospecting targets

體積應(yīng)變的閾值選取是由于巖體接觸帶上形成的擴(kuò)容空間與花崗巖的膨脹破裂有關(guān)，且該地區(qū)深部礦的形成亦與花崗巖和巖體緩沖直接相關(guān)，因此對正演過程得到的體積應(yīng)變和反演的深部礦的遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行迭加運(yùn)算，選取符合這2個(gè)條件的公共部分作為深部礦預(yù)測的最終遠(yuǎn)景區(qū)。在迭加后的遠(yuǎn)景區(qū)圈定了3個(gè)深部礦的靶區(qū)(圖19)。

圖19　深部礦靶區(qū)Fig.19　Deep prospecting targets

用已知礦體與頂部礦和深部礦的靶區(qū)分別疊加(圖20)，可見已知礦體基本都包含在預(yù)測靶區(qū)內(nèi)，從圖12和圖13所示的正演遠(yuǎn)景區(qū)與已知礦體疊加可見遠(yuǎn)景區(qū)過大，這樣找礦比較盲目，正反演聯(lián)合預(yù)測則縮小了遠(yuǎn)景區(qū)的范圍，成礦預(yù)測也更加準(zhǔn)確，提高了找礦的精度，說明正反演聯(lián)合預(yù)測的科學(xué)性及準(zhǔn)確性。

圖20　靶區(qū)與已知礦體疊加圖(a) 頂部礦靶區(qū)與已知礦疊加；(b) 深部礦靶區(qū)與已知礦疊加Fig.20　Superposition of prospecting targets with known orebodies　　　　(a) superposition of top prospecting targets with known orebodies;　　　　(b) superposition of deep prospecting targets with known orebodies

靶區(qū)圈定后，通過資源量的估算可以實(shí)現(xiàn)定量評價(jià)，采用的資源潛力計(jì)算公式為：

C=∑ρvgj

(2)

式(2)中，C為研究區(qū)內(nèi)Sn、Pb、Cu或W的資源潛力；v為單個(gè)單元塊的體積；ρ為區(qū)內(nèi)巖石的平均體重，頂部礦體平均體積質(zhì)量取2.72 t/m3，深部礦體平均體積質(zhì)量取3.41 t/m3；g為單元塊體內(nèi)元素不同的品位值；j為礦塊夾石率。最終估算的資源量如表4。

表4　卡房礦田Cu、Pb、Sn、W資源潛力匯總表

6結(jié)論

通過致礦地質(zhì)異常以及礦致地質(zhì)異常的分析，實(shí)現(xiàn)了礦床模型指導(dǎo)下的聯(lián)合正反演預(yù)測。通過總結(jié)規(guī)律，更好地理解熱液礦床的形成過程，并對找礦勘探起到了提供有利成礦條件信息的間接作用和預(yù)測礦化地段的直接作用。

(1) 系統(tǒng)的正反演成礦預(yù)測的理論方法體系實(shí)現(xiàn)了礦床模型指導(dǎo)下的地質(zhì)異常的定量預(yù)測，成礦形成過程及控礦機(jī)制相比僅通過數(shù)值分析模擬或者礦致地質(zhì)異常的定量預(yù)測，正反演聯(lián)合成礦預(yù)測手段大大提高了成礦預(yù)測的精度。

(2) 正反演的成礦預(yù)測方法也可適用于其他類型的礦床，針對不同礦床模型的礦床有不同的解決方案，通過改變正演數(shù)值分析模擬過程中的變量(溫度、流量、孔隙水壓力、體積應(yīng)變等)以及反演的后驗(yàn)概率計(jì)算的成礦因子，再進(jìn)行正反演聯(lián)合成礦預(yù)測，可以使該技術(shù)適用于礦產(chǎn)資源的勘查。

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Forward and inversion forecasting of concealed orebodies under the guidance of deposit model

CHANG Hui-juan1,2,3, CHEN Jian-ping1,2,3, YU Ping-ping1,2,3

(1. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China; 2. Land Resources and High-Tech Research Center, China University of Geosciences, Beijing 100083, China； 3. Key Laboratory of Land and Resources Information Development Research in Beijing, Beijing 100083, China)

Abstract：Ore-bearing hydrothermal solution is a prerequisite for the formation of hydrothermal type deposits, and structure acts as the conduit of ore-bearing hydrothermal solution which provides favorable space for the mineralization. Strata affect not only the precipitation of minerals but also mineralization modes, orebody scale and ore components, which are an important factor for hydrothermal type deposits. Taken the Xinshan exploration area as an example, this study summarized the metallogenic model, and proposed a new method based on forward and inverse forecasting. The forward of ore-generating geological anomalies is done by constructing stress-thermal-fluid percolation coupling process to analyze the geological evolution process and metallogenic mechanism. The inverse of ore-generating geological anomalies is realized by building magma, structure and stratum and then quantitative analysis by the theory of ″Cube prediction model″. We determined ore prospective areas by the weights of evidence method, and delineated prospecting target areas through the superposition of ore prospective areas obtained by forward and inverse. The results show that the application of the forward and inverse methods can enhance the cognition of mineralization processes and mineralization space, and improve the accuracy of metallogenic prediction, which have guiding significance for discovering deep orebodies.

Keywords：three-dimensional modeling; ore-generating geological anomaly; forward and inverse technology; prediction of concealed orebodies; Gejiu in Yunnan Province