招平斷裂帶大尹格莊礦區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)及斷裂控礦規(guī)律

摘要： "本文基于大尹格莊礦區(qū)264個(gè)鉆孔資料，建立了礦區(qū)三維精細(xì)化地質(zhì)模型，剖析了金礦床三維空間結(jié)構(gòu)，指出了沿?cái)嗔褬?gòu)造深部找礦重點(diǎn)地段。三維可視化展現(xiàn)研究區(qū)淺部較為零散的礦體在深部連為一體，構(gòu)成資源量超過200""t的超大型金礦床。對(duì)主要礦體開展品位、厚度及斷裂構(gòu)造形態(tài)變化的耦合關(guān)系表明，礦體存在沿走向、傾向等間距分布、側(cè)伏和斜列分布規(guī)律，礦體富集區(qū)主要位于斷裂沿傾向陡緩交替地段，進(jìn)一步理清了斷裂與金礦的耦合關(guān)系，顯示了三維模型在深部找礦中的預(yù)測作用。

關(guān)鍵詞： "金礦床；招平斷裂帶；三維地質(zhì)模型；控礦規(guī)律；大尹格莊礦區(qū)

中圖分類號(hào)：""P618.51""""""""""文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：""A""""""""doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.09.003

引文格式： "薛歡歡，楊真亮，劉欣悅，等.招平斷裂帶大尹格莊礦區(qū)三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)及斷裂控礦規(guī)律［J］.山東國土資源，2024，40（9）：15-24.XUE Huanhuan，YANG Zhenliang，LIU Xinyue， et al. Three Dimensional Geological Characteristics and Fault Controlling Laws in Dayin'gezhuang Gold Deposit in Zhaoping Fault Zone［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（9）：15-24.

0引言

隨著淺表層資源勘探和開發(fā)利用程度的提高，全球礦業(yè)界已經(jīng)開始把勘查目標(biāo)轉(zhuǎn)向深部，提高對(duì)深部資源時(shí)空分布規(guī)律的認(rèn)知已成為當(dāng)今國際礦產(chǎn)資源勘查與研究的發(fā)展趨勢［1］。面對(duì)深部找礦，基于大數(shù)據(jù)集成和三維地質(zhì)建模的找礦方法越來越被人關(guān)注［2-4］。招平斷裂帶中段已累計(jì)查明金金屬量400余噸，前人的大量研究顯示該區(qū)尚有較好的深部找礦空間［5-7］。大尹格莊礦區(qū)位于招平斷裂帶中段，各勘查單位及學(xué)者對(duì)礦床的構(gòu)造特征、成礦規(guī)律及找礦方向等進(jìn)行了大量研究［8-17］。然而，尚缺乏對(duì)大尹格莊礦區(qū)三維地質(zhì)特征的系統(tǒng)研究和深部精細(xì)的成礦預(yù)測。本文基于三維建模技術(shù)，利用264個(gè)鉆孔資料、85張勘查線剖面圖，建立了大尹格莊礦區(qū)三維地質(zhì)精細(xì)化模型，進(jìn)行三維地質(zhì)結(jié)構(gòu)和斷裂控礦規(guī)律分析，為進(jìn)一步開展深部找礦提供了三維可視化、真實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，也為深部成礦規(guī)律研究提供新的重要信息［18］。

1地質(zhì)概況

大尹格莊金礦床位于招平斷裂帶中段，斷裂下盤為玲瓏序列花崗巖，上盤為早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系［19］。第四系沿溝谷河流零星分布。招平斷裂帶為主要控礦構(gòu)造，區(qū)內(nèi)出露長6.8km，平面呈舒緩波狀展布，走向20°，傾向SE，傾角20°～50°，斷裂帶寬在80～300m之間［20］。斷裂成礦前表現(xiàn)為左行壓性活動(dòng)，成礦期為右行張扭性活動(dòng)，成礦后為左行壓扭性活動(dòng)，被大尹格莊斷裂、南周家斷裂切割（圖1）［21］。

2三維地質(zhì)模型構(gòu)建方法

2.1建模數(shù)據(jù)

建模數(shù)據(jù)使用的資料為大尹格莊礦區(qū)近年來提交的8套勘查成果資料，包括勘查線剖面圖85張、鉆孔柱狀圖264張，中段圖36張、區(qū)域地質(zhì)圖（1：5萬）1張、地形地質(zhì)圖（1：1萬）3張、地表數(shù)字高程數(shù)據(jù)1份。

264個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)主要分布于大尹格莊礦區(qū)深部及其外圍金礦勘查，數(shù)據(jù)源于各礦段以往提交的各期勘查報(bào)告，淺部形成（29～161）m×（35～184）m（走向×傾斜）的工程間距，深部及外圍大致形成（105～244）m×（124～372）m（走向×傾斜）的工程間距，最大勘查深度2 300 m（圖2）。

2.2數(shù)據(jù)處理

建模數(shù)據(jù)處理主要包括平面數(shù)據(jù)、剖面數(shù)據(jù)以及鉆孔數(shù)據(jù)等［22-23］。平面數(shù)據(jù)處理主要是對(duì)礦區(qū)：1[DK（]∶[DK）]1萬地形地質(zhì)圖進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)和格式轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行拼接并刪除與建模無關(guān)的內(nèi)容，對(duì)修編好的平面地質(zhì)圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理并賦屬性值。剖面數(shù)據(jù)處理主要對(duì)原始勘查線剖面圖標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行拼接融合，形成地表～-2500m標(biāo)準(zhǔn)化的勘查線剖面圖，在原礦體圈定基礎(chǔ)上對(duì)各礦段礦體重新圈連，確保礦體的連續(xù)性。鉆孔數(shù)據(jù)處理主要是對(duì)收集的264張鉆孔柱狀圖數(shù)字化，包括鉆孔基本信息、鉆孔彎曲信息、鉆孔地層描述、鉆孔測試分析結(jié)果等。

2.3建模參數(shù)

建模范圍為大尹格莊礦區(qū)地表～-2500m標(biāo)高，平面地質(zhì)圖比例尺為1：]1萬，剖面圖比例尺為：1：2000，水平控制網(wǎng)度60m×60m，最小厚度0.1m。

2.4建模方法與流程

由于地質(zhì)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、多解性強(qiáng)，針對(duì)地質(zhì)模型構(gòu)建不同的復(fù)雜程度，本次建模采用基于復(fù)雜地質(zhì)體的交互建模方法［24-28］。三維結(jié)構(gòu)模型主要包括地層、構(gòu)造、巖漿巖、圍巖蝕變及礦體［22］。實(shí)際操作中采用剖面相聯(lián)的方法構(gòu)建三維地質(zhì)模型，利用輪廓線重構(gòu)面技術(shù)在相鄰剖面之間用三角網(wǎng)連接三維實(shí)體表面而成［28-29］。

建模流程如下：數(shù)據(jù)預(yù)處理→生成斷層面→處理斷層之間的接觸關(guān)系→生成被斷層撕裂的地層面→處理上下地層交切關(guān)系→生成封閉地質(zhì)體，最后將地表、構(gòu)造、地層、巖體、蝕變帶、礦體等多種類型的地質(zhì)單元融合成一套地質(zhì)模型［30］。

3礦床三維空間結(jié)構(gòu)

三維地質(zhì)模型包括地表、構(gòu)造、地層、巖體、蝕變帶、礦體等（圖3）。

3.1地層三維特征

地層主要為第四系和古元古代荊山群，第四系主要位于模型西部及東北部，呈薄層狀上覆在巖體表面，古元古代荊山群位于模型表面，沿NE—SW向呈帶狀分布，兩側(cè)延伸至模型外（圖4a）。

3.2巖漿巖三維特征

巖漿巖為模型的主要組成部分。其中早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖主要出露于招平斷裂帶上盤，底部中生代玲瓏序列巖體大面積侵入，二者整體表現(xiàn)為斷裂接觸?？氐V構(gòu)造—蝕變帶—礦體主要發(fā)育于新太古代侵入巖與中生代巖體接觸界面處。萊州序列巖體位于模型中部，帶狀展布，呈巖株?duì)?、巖瘤狀侵入棲霞序列巖體內(nèi)，巖體規(guī)模小，零散分布（圖4b、圖4c）。

3.3構(gòu)造帶三維特征

招平斷裂帶：位于模型中部，走向352°～38°，傾向SEE，傾角9°～50°，寬20～100m。主斷裂面淺部沿中生代玲瓏序列巖體與早前寒武紀(jì)變質(zhì)巖接觸界面展布，深部延伸至玲瓏序列巖體內(nèi)。平面上形態(tài)變化較大，呈“S”型展布。被NE向大尹格莊斷裂、南周家斷裂、欒家河斷裂等錯(cuò)斷［21，31-32］。礦體主要分布于構(gòu)造面下盤，緊貼或在主裂面附近富集。構(gòu)造表面起伏變化明顯，淺部傾角較陡，向深部逐漸變緩，南部傾角相對(duì)較緩，北部傾角較陡。沿傾向上受后期構(gòu)造影響，形態(tài)變化較大，沿走向上呈波狀（圖4e、圖4f）。

大尹格莊斷裂帶：位于模型西北部，切割招平斷裂帶，上盤向南西移動(dòng)，隨后被南周家斷裂帶錯(cuò)斷。地表呈弧形彎曲，走向56°～100°，傾向NW，傾角42°～60°，自淺部向深部，傾角由陡變緩，斷距260～450m，垂直斷距260～450m（圖4e、圖4f）。

欒家河斷裂：位于模型中部，切割招平斷裂帶，上盤向南西移動(dòng)，隨后被南周家斷裂帶錯(cuò)斷。走向44°～52°，模型北段傾向NW，中南部傾向SE，推測在勾山水庫內(nèi)與招平斷裂帶交會(huì)。

南周家斷裂帶：位于模型北側(cè)，地表多被第四系覆蓋，整體走向SE 105°，傾向SW，傾角較陡，地表可見切割并左行錯(cuò)斷招平斷裂，水平斷距140～750m，垂直方向錯(cuò)動(dòng)不大（圖4e、圖4f）。

3.4蝕變帶三維特征

蝕變帶形態(tài)、產(chǎn)狀、規(guī)模與招平斷裂帶基本一致，沿?cái)嗔褞蓚?cè)展布，上覆巖體為棲霞、萊州序列巖體，下伏為玲瓏序列巖體。走向長5.2km，傾斜長6.5km，厚度從幾十米至幾百米，變化較大。上下表面均呈階梯狀、波浪狀，受多期構(gòu)造影響，蝕變帶被錯(cuò)斷。整體來看淺部蝕變帶產(chǎn)狀相對(duì)較陡，向深部有變緩趨勢，南側(cè)蝕變帶較陡，北側(cè)蝕變帶相對(duì)較緩（圖4d）。

3.5礦體三維特征

大尹格莊-新東莊金礦床礦體主要分布在：-1622m標(biāo)高以淺，本次建模對(duì)礦床中以往不同勘查單位、不同礦段內(nèi)圈定的礦體進(jìn)行了重新圈連，累計(jì)圈定礦體196個(gè)，圈定較大礦體4個(gè)，編號(hào)分別為①-1、②-1、②-69、Ⅰ-2號(hào)礦體。從體積分布來看，模型范圍內(nèi)礦體分布較為集中，主礦體占比極高，利于集中開發(fā)利用。小礦體多而且零散，多為透鏡狀、小脈狀，且淺部小礦體明顯多于深部［9］。

礦體呈隱伏狀態(tài)分布于斷裂帶下盤，淺表部見礦效果較差，向深部連為一體，NE向側(cè)伏規(guī)律明顯，主礦體呈似層狀，淺部形態(tài)復(fù)雜，多呈現(xiàn)分支復(fù)合，向深部形態(tài)趨于簡單。斷裂控制了礦床內(nèi)礦體形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀，斷裂帶向深部變化影響礦化局部富集（圖5）［33］。

4礦體空間變化及斷裂控礦規(guī)律

從三維地質(zhì)模型中可以看出，大尹格莊-新東莊金礦床構(gòu)造復(fù)雜。礦體受招平斷裂帶控制，整體規(guī)模巨大、連續(xù)性較強(qiáng)。后期大尹格莊斷裂、欒家河斷裂、南周家斷裂等錯(cuò)斷招平斷裂帶和礦體，將其分割成數(shù)個(gè)部分。依據(jù)各構(gòu)造之間相互關(guān)系，判斷4條斷裂的先后順序?yàn)檎衅綌嗔褞А⒋笠袂f斷裂、欒家河斷裂、南周家斷裂。

4.1礦體品位、厚度空間變化

對(duì)主要礦體進(jìn)行壓縮，提取插值后的品位、厚度數(shù)據(jù)點(diǎn)1908個(gè)，礦體厚度1.00～65.06m，平均：6.41m，主要集中在1.00～10.00m，僅少部分地區(qū)厚度可達(dá)30m以上，厚度變化明顯（圖6a）。從厚度三維分布圖中看出，礦體厚度分布不均勻，中間厚度較大，向外圍逐漸變薄，走向、傾向上均表現(xiàn)為厚薄相間分布，無礦、弱礦間隔明顯。由淺部向深部，厚度有變薄趨勢（圖7a）。

對(duì)均勻提取插值后的1908個(gè)品位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，礦體品位1.00～12.40g/t，平均2.06g/t，主要集中在1.00～5.00g/t（圖6b），整體品位偏低。在品位三維分布圖中看出，礦體品位分布較均勻，中間品位相對(duì)較高，向外圍逐漸變降低，厚度較大區(qū)域品位往往較高，品位gt;5g/t部位多對(duì)應(yīng)厚度極高區(qū)域，兩者呈正相關(guān)（圖7b）。

對(duì)均勻提取插值后的1908個(gè)厚度×品位數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，厚度×品位值1.00～257.67m·g/t，平均17.62m·g/t，數(shù)據(jù)分布均勻（圖6c）。厚度×品位值可以反映礦化富集情況，厚度×品位值越大代表該區(qū)礦化越富集（圖7c）［34］。

4.2礦體空間分布規(guī)律

4.2.1沿傾向上等間距分布規(guī)律

從厚度×品位等值線圖上可以看出，礦體沿傾伏方向呈現(xiàn)厚薄相間變化，礦體在-400 m～-550 m、：-1200 m～-1400m標(biāo)高范圍存在明顯的無礦/弱礦段，其品位×厚度值小于5 m·g/t，據(jù)此可將礦體分割成3個(gè)礦化富集區(qū)。各富礦段沿傾向上富礦帶寬一般780～1 100 m，平均820 m，無礦/弱礦段寬一般垂向距離100～200 m。整體來看，沿傾向上富礦段呈現(xiàn)等間距分布。第三礦化富集區(qū)尚未封閉，已控制部分礦體厚度、品位與第二礦化富集區(qū)相差不大，說明深部找礦潛力較大（圖8a）。

4.2.2斜列和側(cè)伏規(guī)律

礦體具明顯的NE向側(cè)伏，側(cè)伏向?yàn)?5°，富集區(qū)沿傾斜方向呈串珠狀分布，按其分布特征可將其分為南、北2個(gè)串珠，2個(gè)串珠近乎平行，且其總體展布方向與礦體側(cè)伏方向基本一致，沿傾斜方向富集區(qū)近乎等距分布，富礦帶寬一般1 350～1 700 m，平均1 450 m，弱礦間隔1 000～1 200 m，平均：1 050 m，整體來看Ⅰ-2號(hào)礦體NE 75°方向具有較好的找礦前景（圖8b）。

4.3構(gòu)造表面坡度變化及礦化富集關(guān)系

斷裂表面坡度可以反映斷裂變化，應(yīng)用坡度分析一定程度上可以反映構(gòu)造形態(tài)變化［32］。區(qū)內(nèi)控礦構(gòu)造為招平斷裂帶，-2000m以淺三維構(gòu)造模型由系統(tǒng)的工程控制，可作為已知數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。共提取構(gòu)造表面坡度值9061個(gè)，分布區(qū)間2.89°～：77.30°，平均30.32°，主要集中在20°～50°之間。礦體富集區(qū)內(nèi)整體坡度值明顯偏低。根據(jù)礦體側(cè)伏和斜列規(guī)律劃分為2處范圍研究，編號(hào)為①和②（圖9）。

（1）提取范圍①沿側(cè)斜方向坡度整體表現(xiàn)為陡—緩—陡—緩的變化特征，可劃分為4段（圖10a）。

第一段：水平距離0～2300m，坡度整體變化特征為由陡變緩，坡度值范圍20.55°～34.50°，坡度差13.95°，礦體厚度×品位值整體偏高，見礦效果強(qiáng)。其中600～1100m范圍內(nèi)，礦體厚度×品位值相對(duì)較高，平均值為15.88m·g/t，為礦化富集帶A賦存范圍；1100～1500m范圍內(nèi)，見礦效果強(qiáng)，對(duì)應(yīng)礦化富集帶B賦存范圍，礦體平均厚度×品位值達(dá)22.95m·g/t，最高值為1400m處的：40.26m·g/t；2000～2300m范圍內(nèi)，礦體厚度×品位值存在急劇增大區(qū)域接近于20.00m·g/t，見礦效果較強(qiáng)，為礦化富集帶C賦存范圍。

第二段：水平距離2300～4500m，該段坡度沿側(cè)斜方向由緩逐漸變陡，由2300m處的20.73°逐漸增大至4000m處的52.38°，礦體厚度×品位值較低，為弱礦—無礦帶。

第三段：水平距離4500～5400m，該段坡度值范圍17.95°～32.05°，坡度差14.10°，坡度變化較為劇烈，為由陡變緩區(qū)域，礦體厚度×品位值沿斜距逐漸增大并保持高值，平均為13.20m·g/t，見礦效果較強(qiáng)，對(duì)應(yīng)礦化富集帶D賦存范圍。

第四段：水平距離5400～6050m，由坡度曲線可以看出，此段坡度為由緩變陡區(qū)域，坡度值：17.95°～24.71°，對(duì)應(yīng)礦體厚度×品位值為零，為無礦帶。

（2）提取范圍②沿測斜方向可劃分為5段（圖10b）。

第一段：水平距離0～1800m，坡度值范圍：25.32°～41.62°，整體坡度值沿側(cè)斜方向逐漸減小，坡度由陡變緩，礦體厚度×品位值整體增大。300～900m范圍內(nèi)，礦體厚度×品位平均值：29.96m·g/t，見礦效果強(qiáng)，該段為富礦帶，對(duì)應(yīng)礦化富集區(qū)E賦存范圍；1400～1800m范圍內(nèi)，礦體厚度×品位平均值19.66m·g/t，見礦效果較強(qiáng)，為礦化富集區(qū)F賦存范圍。

第二段：水平距離1800～3000m，坡度變化較為平緩，坡度平均值28.32°，該段礦體厚度×品位值較小，平均值6.60m·g/t，見礦效果較弱。

第三段：水平距離3000～3400m，沿側(cè)斜方向坡度值由3000m處的26.57°逐漸減小至3400m處的18.77°，構(gòu)造面由陡變緩，見礦效果較強(qiáng)，礦體厚度×品位值最高至39.41m·g/t，是礦化富集帶G賦存范圍。

第四段：水平距離3400～4800m，該段坡度急劇增大至3600m處的44.23°后又急劇減小，后段坡度值趨于平緩約18.03°，由礦體厚度×品位曲線可以看出，此段幾乎不見礦，為無礦帶。

第五段：水平距離4800～6300m，該段坡度值沿側(cè)斜方向整體逐漸增大，坡度變化較為明顯，坡度差15.48°。4800～5700m范圍內(nèi)，礦體厚度×品位值較高，平均值9.19m·g/t，見礦效果相對(duì)較強(qiáng)，為礦化富集帶H賦存范圍，5700～6300m范圍內(nèi)，見礦效果較差。

總之，8處礦化富集區(qū)斷裂傾角變化與礦體賦存位置關(guān)系分析表明，構(gòu)造表面形態(tài)變化與礦體富集關(guān)系極密切，形態(tài)變化越大，越易于礦體富集。這種斷裂賦礦規(guī)律顯示，斷裂由陡變緩的轉(zhuǎn)折端是深部找礦的重要位置?；跇?gòu)造形態(tài)學(xué)研究的深部找礦預(yù)測，采用高精度地球物理和三維建模技術(shù)，查清深部斷裂結(jié)構(gòu)變化，將斷裂產(chǎn)狀變化明顯的區(qū)段圈定為找礦靶區(qū)。

5結(jié)論

（1）基于大尹格莊礦區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)資料，以平面地質(zhì)圖、264個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)、85張勘查剖面數(shù)據(jù)為依據(jù)，基于顯式建模技術(shù)，建立了大尹格莊礦區(qū)-2500m以淺精細(xì)化三維地質(zhì)模型，為巖漿、構(gòu)造演化研究和深部找礦打下良好基礎(chǔ)。

（2）通過對(duì)大尹格莊礦區(qū)礦體空間分析，均勻提取礦體內(nèi)品位、厚度、品位×厚度等屬性信息，發(fā)現(xiàn)礦體品位、厚度均呈正相關(guān)關(guān)系，礦體存在沿走向、傾向等間距分布、側(cè)伏和斜列的分布規(guī)律。

（3）通過對(duì)大尹格莊礦區(qū)構(gòu)造空間分析，提取了招平斷裂帶構(gòu)造表面坡度，發(fā)現(xiàn)礦體富集區(qū)主要位于沿傾向陡緩交替地段，認(rèn)為構(gòu)造表面變化率越大礦體越富集。該礦床深部找礦潛力較大，且Ⅰ-2號(hào)礦體NE 75°方向具有較好的找礦前景。

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收稿日期：20240530；修訂日期：20240628；編輯：曹麗麗

基金項(xiàng)目：山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（重大科技創(chuàng)新工程）金屬深部協(xié)同探測技術(shù)裝備（編號(hào)：2023CXGC011001）、山東省2022年部省協(xié)議地質(zhì)勘查項(xiàng)目“透視山東—焦家-三山島金成礦帶三維地質(zhì)精細(xì)化模型建設(shè)與找礦預(yù)測”（編號(hào)：魯勘字〔2022〕51號(hào)）、山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局項(xiàng)目科技攻關(guān)項(xiàng)目“招平斷裂帶中段深部金礦資源潛力調(diào)查”（編號(hào)：KC202210））

作者簡介：薛歡歡（1989—），女，山東菏澤人，工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查、三維建模工作；E-mail：614197136@qq.com

*通訊作者：楊真亮（1985—），男，黑龍江齊齊哈爾人，高級(jí)工程師，主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作；E-mail：yzl198849@126.com