对鄂东南阳新地区金矿矿产资源评价

杨伟卫,胡清乐,金尚刚,魏克涛,姚艳桥

(鄂东南地质大队,湖北黄石435100)

20世纪以来,社会与经济持续性发展对固体矿产资源的需求持续增长,极大地促进了矿业地质勘查工作的发展,急需要加快找矿的步伐,但对于早期的矿产预测,往往是根据简单的地表露头地质标志,进行矿产预测。自法国学者朗内提出“成矿规律”一词以来,随着理论找矿的高潮出现,成矿预测在二十世纪五、六十年代得到了蓬勃的发展。如毕得宾创建的“构造-建造”成矿预测分析法被前苏联地质工作者奉为经典;斯米尔诺夫对矿床分带性规律的研究,发现了外贝加尔东锡矿带;我国地质学家李四光根据地质力学理论,对我国东部石油分布规律的认识,对大庆油田的发现起了主要作用[1-2]。20世纪70年代以来,随着航天、航空、遥感技术、地球物理、地球化学等找矿技术的成熟及广泛应用,随着科学找矿的兴起,矿产资源预测进入一个崭新阶段。与此同时,以计算机为手段的矿产资源定量评价的方法体系也应运而生。矿产资源定量评价是以计算机信息处理技术为工具,分析研究矿产勘查过程中获得的各种资料的成矿信息,通过统计分析,建立多源地学信息与矿产资源潜力的关系模型,达到对未知区的定位、定量评价[3]。主要是研究区域矿床与多元地质找矿信息的关系,通过定量分析方法,建立起区域成矿有利度和资源潜力值与多参数地质信息的统计规律,根据经验模型进行区域评价。它强调对各种找矿信息的充分挖掘与综合,因此,科学找矿的各种勘探手段所获取的成矿信息得到了最大程度的利用。

1 软件介绍

正是找矿的困难和急迫性,再加之信息化技术的推广,成矿理论的成熟,2000年中国地质科学院矿产资源研究所开发了MRAS(mineral resource assessment System)矿产资源定量 GIS评价软件辅助工具 。矿产资源评价系统 (MRAS)是基于GIS的矿产资源勘查评价的辅助工具系统。本系统可用于 GIS支持下的矿产资源勘查与评价中的多元地学数据管理,GIS支持下的多元地学特征信息提取,GIS支持下的区域成矿分析,GIS支持下的区域成矿远景靶区预测及资源量预测,等等。GIS矿产资源评价的全过程由矿产资源评价系统中的如下七个子系统来完成:①地质信息提取子系统;②区域化探成矿信息提取子系统;③区域重磁信息提取子系统;④数据整理子系统;⑤矿床模型交互搜索子系统;⑥证据权重找矿信息量子系统;⑦矿产资源综合潜力定量评价子系统。此次金矿评价过程中,将涉及到以上 7个全部系统[4-5]。

本次矿产资源潜力评价工作,采用的核心技术是固体矿产矿床模型综合地质信息预测技术。具体工作流程为:以预测工作区区域成矿地质特征专题研究成果为依据而编制完成的地质构造专题 (底)图为基础。全面收集工作区全部矿产勘查资料:首先精细表达模型区地质矿产资料,针对模型区全部预测要素内容,收集工作区内大比例尺地质、矿产、物探、化探等资料,补充细化原有底图地质构造内容。编制预测工作区成矿要素 (规律)图:在补充细化专题 (底)图地质矿产内容基础上,研究区域成矿地质特征、成矿构造带特征、矿产特征、区域成矿作用特征及其相互关系、时空演化规律。结合MRAS软件进行综合要素的叠分析,得到研究区的资源估算量,再结合德尔菲法进行资源估算评价,最后得到研究区的资源预测评价[6](图1)。

2 研究区概况

2.1 成矿地质背景特征

预测区主要位于下扬子陆块 (Ⅱ级)鄂东南褶冲带 (Ⅲ级)之Ⅳ级构造单元——大冶台地裂谷带内。区内地层发育齐全,从元古界至新生界除缺失中、下泥盆统及上侏罗统外,其余均有出露,其中震旦系-下三叠统海相碳酸盐岩广泛分布,主要出露的地层有二叠系的栖霞组和茅口组,三叠系的大冶组。南部为近东西向的线性褶皱和压性断裂组成的一系列挤压构造,为相对隆起区,北部构造线北西西向,为一系列不连续的褶皱构造组成,为相对凹陷区。总体上,大冶台地裂谷带是在印支褶皱的基础上,经燕山、喜山运动,进一步演化成南隆北凹的构造格局。区内岩浆岩活动频繁,从侵入岩到喷出岩分布广泛,划分为两期六次侵入活动。燕山期是区内最主要岩浆侵入活动期,形成了灵乡、殷祖、阳新、铁山、金山店和鄂城等六大岩体及一系列浅成—超浅成小斑岩体,岩性以中酸性石英正长闪长玢岩-花岗闪长斑岩为主。

图1 预测工作区成矿规律研究流程图

本次预测区金矿的主要发育在燕山期石英闪长岩、花岗闪长岩以及小的斑岩体和石炭世-二叠世-三叠世 (C-P-T)地层接触部位,表现为热液交代矽卡岩型的金矿模型,“鸡冠咀式”矽卡岩型金矿预测工作区内,包括5个矿床:铜绿山铜铁矿、鸡冠咀铜金矿、桃花咀铜铁矿、凤头金矿和千家湾金铜矿

3 鄂东南阳新地区金矿矿产资源评价

该地区的成矿类型以及特点非常明显和典型,与岩浆作用有关的金矿床,其成矿是岩浆活动特定阶段的产物,尾随岩浆侵入之后,随着燕山晚期成岩的多期多阶段活动,成矿作用也是多期次的,根据本区各个矿床的成矿母岩的期次划分,本区金的成矿可以分为三期,即燕山早期二个成矿期,燕山晚期一个成矿期。

鄂东南地区C-P-T地层控制了整个预测区铜金多金属矿床,对成矿作用有显著贡献。提供地质情况大致为:

石炭系:Au、Ag、Cu、Pb、Zn、S(Mo、W)

二叠系:Au、Ag、Cu、Pb、Zn、S

三叠系中下统:Au、Ag、Cu、Pb、Zn、S、Fe

3.1 基础资料的收集和基础数据库的建立

对鄂东南阳新地区地质勘查所积累的与矿产有关的资料 (地质、矿产、物探、化探、遥感等)数字化信息进行综合分析、数据处理,建立基础数据库。

建立基础数据库模型时,数据在 GIS上的基础地质数据库均是以点、线、面几种形式表现的,不能直接用来进行预测和解释[5]。因此,要对地质变量进行分类提取,提取出和成矿有关信息和属性。基于MRAS平台的矿产资源评价系统的地质变量提取有点、线和面实体存在与否、属性值、点实体分布密度、线分布密度、深大断裂带到统计单元的距离等功能。通过软件M RAS和人工结合的方式,对已经提取的地质变量有的还需进行变换,生成新变量,这其中用到的方法包括标准化、正规化、指数、对数、乘积等[6-8]。

3.2 预测单元的圈定

不同预测工作区所采用的确定方法不不经相同,本次在地质边界较好确定的情况下,采用了地质体法和专家法 (德尔菲法)。在圈定过程中,主要使用MRAS中的要素叠加法来实现。根据阳新地区侵入岩型金矿成矿地质特征,分析该区成矿预测区的要素特征,选择该区进行成矿远景区的圈定工作的要素,分别为区域地质环境、区域成矿特征、区域航磁特征和区域重力特征。

在M RAS操作平台上,使用建模器圈定靶区,结合物、化、遥、自然重砂分析,圈定罗河式铁矿预测靶区和龙桥式铁矿预测靶区。

3.3 预测要素变量的构置

变量构造与优先是将地质预测信息进行定量化的基础,目的是窜则出能够反映有利性 (有序上升变量)和进行资源量估算的变量。地质变量构置的基本原则:①综合信息找矿模型是构置变量的指导。②要在统计、对比分析中构置变量;③注意变量的等级性;④注意变量的典型性、代表性。根据阳新地区侵入岩和围岩的关系以及金矿的成矿规律、控矿特征,以及在区域上通过横纵对比,初步选择作为预测区优选的要素组合的变量,初步对该区侵入岩型金矿预测要素进行构置,其要素属性有点元 (金矿床、点等)、线元(基底断裂等)及面元。另外,为了更好的反映该区的航磁、重力异常特征及其对铁矿的控制作用,又利用航磁、重力数据购置了三个组合变量。然后在MARS技术平台的基础上,分别对鸡冠咀-铜绿山、千家湾金铜矿、凤头金矿矿产预测变场进行初步优选研究。

3.4 预测区的优选

预测区的优选是根据矿产资源评价原始数据矩阵用统计方法确定每一个地质统计单元的成矿有利程度,再根据地质统计单元的成矿有利程度去定统计单元所属的矿产资源靶区级别,从而达到预测区优选的目的。

研究区根据典型矿床研究的结果,建立了3个模型区和7个预测区 (其中3个属模型区和预测区相同),预测区可以以模型区样本为基础,建立成矿可能性与预测要素变量的函数关系,再计算预测区的成矿有利性。预测区的优选步骤是:①构造预测模区模型;②计算因素权重,计算因素权重有两种方法,分别为主分量法和平方和法;③预测区的优选。首先计算成矿概率,然后进行靶区级别划分,最后形成预测结果。将优选后的预测区图层与地质、物探、化探和遥感等资料进行对比分析,进一步筛选最小预测区。本次预测的最小预测区含矿地质体面积圈定是根据地质、物化探资料采用M RAS软件和德尔非法等技术手段综合考虑确定圈定范围,人工和机器共同圈定。

最小预测区的圈定依据中酸性岩浆侵入体与下三叠统及二叠系碳酸盐岩地层的接触带、蚀变带及矽卡岩发育等成矿有利地段,航磁、地磁异常强度较高部位,且异常解释、反演计算等推断的地段,以及成矿地质有利部位与磁异常叠合的范围。最小预测区的圈定采用不规则地质体法,以中酸性岩体与碳酸盐岩地层接触带、磁异常分布及矿床、矿点分布范围进行圈定。其中,如果最小预测区的含矿地质体面积参数由于距离其他矿床比较远,不适合采用就近原则,如果采用几个模型区的平均值,又会将面积参数计算宽大,故采用相近的含矿地质体面积参数。

此次根据成矿有利度、成矿概率,结合是体的地质情况对预测区进行分类,因涉及到保密问题,未列坐标,其依据见图2。

3.5 资源量的定量估算

最小预测区预测资源量的估算主要采用地质体积法。本预测区矿床模型采用含矿地质体地质参数体积法,在最小预测区中运用模型区的含矿地质体含矿系数、含矿地质体面积参数及最小预测区面积来估算资源量。由于最小预测区的面积基本反映含矿地质体在预测深度内的水平投影面积,也就是说含矿地质体很难确切圈定边界,故本次应用含矿地质体预测资源量的计算公式为:

图2 利用综合信息地质单元法定的靶区

式中,Z体:最小预测区中含矿地质体内预测资源量;S体:含矿地质体面积;H预:含矿地质体垂深深 (指矿化范围的最大延深);K:模型区含矿地质体含矿系数;Ks:模型区含矿地质体面积参数;α:相似系数。预测区和模型区成矿的相似性。根据前述确定的每个最小预测区的参数,利用上述公式估算每个最小预测区的资源量。通过MRAS软件和专家意见,进行预测靶区的圈定、优选工作,建立了阳新地区矽卡岩型金矿床预测区,初步估计了该区未发现矿床数75%概率3个,50%概率1个,小于50%概率2个。全预测工作区共金矿石估算预测资源总量为322.341 t。其中以A类预测资源总量最多,为276.97t,占总预测资源量的87%;其次为B类,共预测资源总量35.41t,占总预测资源量的11%。

根据预测区优选结果、资源量估算结果以及预测区在区域上分布特征,从不同的角度分别计算了该区金矿资源潜力。经过综合分析,认为提交334-1资源量 284.956t、334-2源量 1.1t、334-3资源量36.42t。

鄂东南阳新地区矽卡岩型金矿的预测工作,共提交A类预测区3个,B类预测区2个,C类预测区2个,这些预测区均是该区相对比较有前景的工作地区。

4 结论

1)区域成矿规律研究和编图是矿产资源潜力评价项目的关键所在,因此在开展此项工作中,要及时与综合研究组进行了交流和沟通,根据典型矿床研究结果,提出区域上控矿的主要因素,要求成矿地质背景组在编制预测工作区预测底图过程中,尽量使用过去已开展的大比例尺地质资料,在图面上分不同图层突出表示或放大表示与成矿密切相关的区域岩浆岩建造柱状图、沉积岩建造柱状图、蚀变等关键成矿要素,同时也要考虑与主要矿产预测类型有成因联系并相伴而生的其他矿产预测类型的成矿要素

2)基于 GIS平台开发的矿产资源评价系统MRAS,结合地质、矿产、钻孔、物化遥等多种要素,利用多因素共同来研究预测找矿靶区,特别是利用计算机的复合信息进行科学的定性定量的矿产资源预测评价,并对预测资源进行可信度评价,结合德尔菲法预测区域的地质矿产,对今后的矿产预测评价提供了新的方法和思路,更好快捷准确的进行矿产资源评价。对今后的找矿很大的指导意义。对今后的进一步找矿具有重要的指导意义。

[1] 叶天竺,朱裕生,夏庆霖,等.固体矿产顶测评价方法技术 [M].北京:中国大地出版社,2004:1-351.

[2] 杜建国,许卫,吴礼彬,等.安徽省庐枞地区陆相火山岩型铁矿典型示范成果报告 [R].2009:1-213.

[3] 赵鹏大.定量地学方法及应用 [M].北京:高等教育出版社,2004.

[4] MRAS系统用户手册

[5] MRAS系统用户指南

[6] 陈郑辉,陈毓川,王登红.矿产资源潜力评价示范研究-以南岭东段钨矿资源潜力评价为例 [M].北京:地质出版社,2009:153-187.

[7] 杨茂森,黎清华,张淑珍.GIS技术在山东胶东地区金矿预测中的应用 [J].山东师范大学学报:自然科学版,2005,20(3):52-22.

[8] 邓勇,邱瑞山,罗鑫.基于证据权重法的成矿预测——以广东省钨锡矿的成矿预测为例 [J].地质通报,2007:1228-1234.