綜合信息找礦方法的應(yīng)用——以甘肅白銀廠為例

姚濤，張鵬濤，趙波

（1.江西省地質(zhì)局生態(tài)地質(zhì)大隊(duì)，江西南昌 330030；2.江西省地礦資源勘查開發(fā)有限公司，江西南昌 330030）

甘肅省白銀廠礦田發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)五十年代初，累計(jì)提交礦產(chǎn)資源金屬量總量約240萬噸，其中主要金屬為銅。經(jīng)過幾十年的開采，礦田出現(xiàn)了資源匱乏的問題，礦山找礦迫在眉睫。本文在研究該地區(qū)區(qū)域成礦規(guī)律的前提下，主要針對白銀廠-石青硐地區(qū)運(yùn)用綜合信息找礦方法進(jìn)行研究，圈定找礦靶區(qū)。

1 研究方法概況

綜合信息成礦預(yù)測的研究始于20世紀(jì)70年代末［1］，國內(nèi)相關(guān)的研究起步于90年代。該理論與方法的研究單元為地質(zhì)體，多元信息包含地質(zhì)信息、物探信息、化探信息和遙感信息等，建立找礦模型，再實(shí)施綜合信息成礦預(yù)測。

2 研究步驟

綜合信息成礦預(yù)測包括以下三個(gè)基本步驟。

2.1 建立礦床的成因模式

礦床成因模型是對某一類礦床進(jìn)行高度概括，主要包含成礦地質(zhì)特征和控礦因素等，目的是為了揭示礦床的成因是目的。

2.2 建立綜合信息找礦模型

通過研究礦床的區(qū)域成礦規(guī)律、礦床的成因模式以及控礦地質(zhì)特征，同時(shí)優(yōu)化找礦標(biāo)準(zhǔn)，并對礦化信息定量化。

2.3 綜合信息成礦預(yù)測

綜合信息成礦預(yù)測，必須借助于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，充分利用地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件，綜合解譯地、物、化、遙信息，從而達(dá)到綜合預(yù)測的目的。

在系統(tǒng)全面的收集和分析研究區(qū)的地質(zhì)資料、礦產(chǎn)信息、地球物理和地球化學(xué)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合成因模式和找礦模型，利用綜合信息找礦預(yù)測軟件，開展綜合信息找礦預(yù)測工作。

3 區(qū)域地質(zhì)概況

區(qū)域內(nèi)露頭發(fā)育比較良好，從寒武系至第四系大部分地層均有出露。該區(qū)大地構(gòu)造位置處于北祁連加里東褶皺帶東段［2］，研究區(qū)構(gòu)造較發(fā)育，包含火山構(gòu)造、斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造等，區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，該地區(qū)是我國重要的礦產(chǎn)資源成礦帶，區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源比較豐富。

4 研究區(qū)控礦因素

4.1 地層

礦田露頭發(fā)育良好，其中寒武系中、下統(tǒng)為主要含礦地層。

4.2 構(gòu)造

白銀廠-石青硐地區(qū)有四組斷裂構(gòu)造，其中NWW和NW向斷裂控制著礦床的分布。在礦田內(nèi)以NW為主的斷裂系統(tǒng)既是成礦物質(zhì)的運(yùn)移通道（李向民等）［3］，又是成礦作用中的容礦空間，控制著該地區(qū)礦床礦體的分布。在白銀廠-石青硐地區(qū)所有的礦床均產(chǎn)于背斜構(gòu)造中［4］，背斜構(gòu)造為主要構(gòu)造控礦因素。

4.3 巖漿巖

白銀廠礦田巖相發(fā)育非常完整,基性巖、酸性巖等各種巖性均有散布。而石青硐礦田以酸性-基性熔巖為主,具有少許細(xì)粒酸性凝灰?guī)r,但是很少看到集塊巖和角礫石。白銀廠礦田所有礦床均產(chǎn)于古火山口附近，具有明顯的受火山機(jī)構(gòu)控制的特征，石英角斑凝灰?guī)r是非常重要的找礦標(biāo)志，該地區(qū)所有的礦床均產(chǎn)自該層位之中。

4.4 圍巖蝕變

礦田蝕變巖桶分帶明顯，中心部位有綠泥石化，往外則是絹云母硅化帶，最外蝕變變?nèi)趸蛳АｋS著蝕變的增強(qiáng)，鎂、鉀、鐵含量會(huì)增加，與之相反鈉含量會(huì)降低。施林道［5］等認(rèn)為蝕變巖筒的存在可以成為尋找盲礦的主要標(biāo)志。

4.5 地球化學(xué)異常

地球化學(xué)勘探方法是最直接找礦方法，地球化學(xué)異?？梢灾苯咏沂镜V床的賦存，屬于直接找礦標(biāo)志。

4.6 地球物理異常

地球物理重磁異常是間接找礦標(biāo)志，通過推斷隱伏地質(zhì)體或者斷裂來指導(dǎo)找礦工作。在白銀廠-石青硐地區(qū)航磁異常的高值區(qū)和已知礦化分布比較吻合，可以作為直接找礦標(biāo)志使用。

5 找礦綜合信息的提取

5.1 地質(zhì)找礦信息提取

地質(zhì)信息包括地層巖、構(gòu)造和巖漿巖信息，是進(jìn)行地質(zhì)找礦研究最重要的信息。下面分別從地層巖性、構(gòu)造、重要巖體等三個(gè)方面提取找礦信息。

5.1.1 地層巖性信息

研究區(qū)內(nèi)地層發(fā)育良好，露頭比較常見，各地層沿著構(gòu)造線結(jié)合彼此分布，礦區(qū)出露地層以寒武系和奧陶系為主，而礦體主要產(chǎn)于中寒武系地層中，歸類為層控型礦床。主要含礦的石英角斑凝灰?guī)r（Mπ3）的巖石學(xué)特征呈層狀產(chǎn)出，從白銀廠到石青硐幾乎所有礦床的礦體均產(chǎn)于該套地層中。

5.1.2 構(gòu)造控礦信息

研究區(qū)位于北祁連加里東褶皺帶內(nèi)，各種構(gòu)造均均有發(fā)育，巖石變形強(qiáng)烈，總的構(gòu)造線方向?yàn)镹WW向，全區(qū)大部分礦點(diǎn)都在離線性構(gòu)造的1公里以內(nèi)。

該區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要有NWW向、NW向和NE向三組，其中NWW向規(guī)模最大，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致，發(fā)育在相關(guān)褶皺的翼部，斷面平直。這些斷裂對本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展史起重大作用，控制著本區(qū)火山巖及其含礦層和礦化的分布。

褶皺構(gòu)造包含兩個(gè)大的復(fù)式背斜和一個(gè)較大的復(fù)式向斜，褶皺方向多為NWW 向?yàn)橹?，其次為NW向。另外還有弧形褶皺。

5.1.3 巖漿巖

區(qū)域上火山巖可分南、中、北三個(gè)火山巖帶：

南部火山巖帶呈NWW 向展布，長約80km。主要為基性火山熔巖，中酸性火山巖分部較少，該火山巖帶控制著與基性火山巖有關(guān)的銅礦床。

中部火山巖帶的特點(diǎn)是巖相變化較大，并且?guī)r石的成分組合復(fù)雜，呈NWW 向展布，東起白銀廠，西至永登中堡，中間經(jīng)過石青硐，該火山巖帶控制著該地區(qū)與中、酸性火山巖有關(guān)的礦床。

北部火山巖帶主要以基性火山巖為主，區(qū)內(nèi)與相關(guān)銅、金礦床受其控制。

研究區(qū)內(nèi)的侵入巖主要是加里東中期的侵入巖，這些侵入巖和區(qū)內(nèi)的很多礦床的成因有著密切的關(guān)系。

5.2 地球物理找礦信息提取

地球物理信息包含重力信息和航磁信息兩大類，地球物理信息的優(yōu)點(diǎn)是具有很深的穿透性，通過對地球物理信息（含重力信息和航磁信息）的分析和解譯，可以清晰的推斷出隱伏斷裂和隱伏地質(zhì)體的分布情況。

5.2.1 航磁異常信息提取

提取流程：延拓到不同高度——取四個(gè)方向的水平一階導(dǎo)數(shù)——繪制圖件——提取軸向特征線——繪制二階導(dǎo)數(shù)零直線——推斷巖體等隱伏地質(zhì)體邊界。

5.2.2 重力異常信息提取

重力解譯和航磁解譯的方法相似，除了不用化極，其他的步驟基本一致。

5.3 地球化學(xué)找礦信息提取

5.3.1 元素異常圈定

本文研究的數(shù)據(jù)資料為白銀地區(qū)1：5 萬水系沉積物數(shù)據(jù)。

異常圈定方法：運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，數(shù)據(jù)樣品經(jīng)處理后呈正態(tài)分布，通過計(jì)算數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)對異常進(jìn)行篩選和評價(jià)［6］。若原始數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)分布，則按照地球化學(xué)普查規(guī)范（DZ/T0011—91）處理數(shù)據(jù)，使其滿足正態(tài)分布。為了取得更好的化探信息提取效果，采用襯值濾波技術(shù)處理化探數(shù)據(jù)［7］。

5.3.2 元素組合特征

采用因子分析的方法，確定元素的組合特征。

6 成礦預(yù)測及靶區(qū)優(yōu)選

建立綜合信息找礦概念模型后，必須實(shí)現(xiàn)地質(zhì)-數(shù)學(xué)模型之間的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而建立一個(gè)礦產(chǎn)資源預(yù)測與找礦模型之間的關(guān)系的統(tǒng)計(jì)學(xué)模型，本文采用證據(jù)權(quán)法預(yù)測礦產(chǎn)資源。

6.1 證據(jù)權(quán)法

證據(jù)權(quán)法［8］實(shí)質(zhì)為多元統(tǒng)計(jì)方法的一種，用于統(tǒng)計(jì)判別特定的病情癥狀對應(yīng)相應(yīng)的診斷結(jié)果。1980年代末，隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，加拿大地調(diào)所的數(shù)學(xué)地球科學(xué)學(xué)家阿格特博格教授等人率先將該方法引入到礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)中［9］。

運(yùn)用證據(jù)權(quán)法預(yù)測礦產(chǎn)資源，首先應(yīng)該選擇好合理的證據(jù)層，然后進(jìn)行合理的單元?jiǎng)澐?，分別計(jì)算出不同證據(jù)層的權(quán)重。運(yùn)用貝葉斯法將不同的證據(jù)層疊加，通過已知礦床得到各個(gè)證據(jù)層對于成礦的關(guān)系，確定其對于找礦的貢獻(xiàn)大小，進(jìn)而來判別某一未知單元內(nèi)可能存在礦產(chǎn)的概率。

在應(yīng)用證據(jù)權(quán)法的時(shí)候首先要保證各個(gè)證據(jù)層之間的相互獨(dú)立的，在應(yīng)用證據(jù)權(quán)法之前必須要進(jìn)行各個(gè)證據(jù)層之間獨(dú)立性檢驗(yàn)。

6.2 靶區(qū)優(yōu)選

找礦靶區(qū)優(yōu)選是在找礦靶區(qū)（找礦遠(yuǎn)景區(qū)、找礦有利地段）已圈定的情況下，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的、數(shù)學(xué)的或者計(jì)算機(jī)方法，根據(jù)對的成礦可能性大?。ǔ傻V有利度），結(jié)合經(jīng)濟(jì)、地理、交通、市場供需關(guān)系等諸多方面因素的綜合比較，對找礦靶區(qū)所進(jìn)行的評價(jià)和優(yōu)劣排序，即找礦靶區(qū)的分級。例如找礦靶區(qū)一般分為A、B、C 3 級［10］。

根據(jù)白銀地區(qū)特征分析后驗(yàn)概率圖、證據(jù)權(quán)后驗(yàn)概率圖以及與已知礦（化）點(diǎn)分布關(guān)系，如表1 所示，圈出了四個(gè) A 級（A-Ⅰ、A-Ⅱ、A-Ⅲ）找礦靶區(qū)，六個(gè)B 級（B-Ⅰ、B-Ⅱ、B-Ⅲ）找礦靶區(qū)以及四個(gè)C級（C-Ⅰ、C-Ⅱ、C-Ⅲ）找礦靶區(qū)。

表1 白銀地區(qū)找礦靶區(qū)優(yōu)選分級表

7 結(jié)論

文章重點(diǎn)對白銀廠-石青硐地區(qū)開展了綜合信息成礦預(yù)測研究。通過區(qū)域地質(zhì)、區(qū)域地球物理、區(qū)域地球化學(xué)剩余異常及典型礦床成礦地質(zhì)條件分析，認(rèn)為白銀地區(qū)銅多金屬礦與重力、航磁等資料反映的深部地球物理信息有一定的關(guān)聯(lián)。因此，在此基礎(chǔ)上開展了以地質(zhì)為先驗(yàn)前提的綜合信息成礦預(yù)測研究工作。運(yùn)用了證據(jù)權(quán)模型，共圈定14 個(gè)預(yù)測靶區(qū)，各個(gè)靶區(qū)的有礦權(quán)系數(shù)均較高，為下一步找礦提供參考。