林西地区萤石矿成矿特征及综合信息成矿预测

陈 敏，张寿庭

（1.宿州学院地球科学与工程学院，安徽 宿州 234000；2.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083）

林西地区萤石矿成矿特征及综合信息成矿预测

陈 敏1，张寿庭2

（1.宿州学院地球科学与工程学院，安徽 宿州 234000；2.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083）

本文在阅读、分析和总结前人在林西地区的工作资料和研究成果基础上，以最新的萤石矿成矿理论观点为指导，归纳总结了林西地区萤石矿床的成矿特征。然后利用GIS技术进行区域萤石矿专题信息分析与提取，建立评价证据指标模型，运用证据权重法对该区的萤石矿进行了综合信息成矿预测，圈定了四个找矿远景区。最后对优选远景区进行IED-2000P便携式X荧光仪和GSM-19高精度磁力仪方法验证，结果两者所圈定的异常范围、强度和位置与预测结果都相对比较吻合。表明运用证据权重法对林西地区萤石矿进行的综合信息成矿预测的结果具有效性和可信性。

林西地区；萤石矿；成矿预测；X荧光仪；高精度磁力仪

萤石又称为氟石，是一种常见的卤化物矿物，化学式为CaF2，其中Ca占51.1%，F占48.9%，是工业上氟元素的主要来源。它被广泛的应用于冶金、化工和建材三大行业，已经成为重要的非金属矿产原料之一[1-2]，许多发达国家把它作为一种重要的战略物资进行储备。

证据权重法是一种离散的多元数据统计方法，最开始用于医学诊断上。Agterberg和Bonham-Carter等[3-4]对此方法进行了改进和完善，并将其引入矿产预测领域，它是采用一种统计分析模式，通过对一些与成矿相关的地学信息的叠加复合分析进行矿产远景区的预测。每种地学信息都是成矿预测的一个证据因子，而每个证据因子对成矿预测的贡献是由这个因子的权重来确定的，进而计算空间任意位置的矿产发育的概率值，以圈定不同级别的预测成矿远景区[3-5]。

近年来在铜、铅、锌等金属矿产的多源信息预测中，对证据权重法综合信息成矿预测理论和方法进行研究和应用实践，使该方法在金属矿产预测中得到了更广泛的应用和发展，而在非金属矿产领域的应用相对较少。本文旨在对萤石矿运用证据权重法进行综合信息成矿预测，并用一定的物化探方法来验证该预测的有效性和可信性。

1 地质背景

林西地区位于内蒙古自治区赤峰市北部，地处大兴安岭中南段，北与锡林郭勒盟的西乌珠穆沁旗交界，西与赤峰市克什克腾旗，东与赤峰市巴林右旗相邻，南与赤峰市翁牛特旗以西拉沐伦河为界。整体呈一南北直线距离117km左右，东西直线距离73.5km左右的狭长带状。该区是赤峰地区重要的萤石矿矿集区之一，萤石矿产资源丰富，矿床矿点分布密集大，潜在找矿远景和经济价值十分可观。该地区萤石矿的矿床类型及成矿作用可与江浙一带的萤石矿床具有相似之处[6]。

林西地区大地构造位置位于中朝板块与西伯利亚板块晚古生代的对接带上，属于天山—兴安地槽系，是东北亚造山带的一部分[7]。整个区域经历了自太古庙至中新生代长期复杂的地质发展演化历程，中、上古生界地层分布较广，主要为石炭、二叠及侏罗系等，其中二叠系地层分布面积最大。

区内火山活动强烈，自元古代—喜山期皆有岩浆活动，燕山期的岩浆活动最强烈，期次多，旋回性强，分布面积广，与内生萤石矿的关系也最为密切。侵入岩岩石类型主要为花岗岩、二长花岗岩、斜长花岗岩、花岗斑岩等，主要形成了中二叠世白音板沟门单元、元宝山单元、晚三叠世新林镇单元、晚侏罗世城墙洼单元、石匠山单元等。其中晚三叠世新林镇单元分布面积最广，主要分布在本区北部统部—新林镇一带，呈北东向展布，岩性为中细粒花岗闪长岩。喷出岩岩石类型主要有流纹岩、安山岩及其凝灰岩等。

北东向构造为该区的主体构造，控制了大多数地质体的展布，也是该区的主要控矿构造；东西向构造以西拉木沦河断裂为主，具有多期活动的特点；北西向断裂多为破坏性构造。本区主要有4个条带状构造和一个环形构造带：西拉木沦河深断裂带、白音查干—达青牧场大断裂带、黄岗梁—烧锅大断裂带、经棚—林西深断裂带、石匠山环形构造[8]。

2 成矿特征

林西地区萤石矿成矿地质条件优越，已知的萤石矿床(点)有63个，其中包含大型、中型萤石矿床若干。本区北部统部—新林镇一带分布的萤石矿较多，且矿床规模较大，萤石矿床(点)大多落在二叠系地层与三叠纪岩浆岩中；而南部的萤石矿床(点)分布稀少，且都为小矿点，南部的萤石矿床(点)大多落在侏罗、白垩系地层和侏罗、白垩纪岩浆岩中。

该区萤石矿床与中生代大规模的构造—岩浆活动相关，尤其与燕山期的中酸性岩浆活动密切相关，成因类型均属于中—低温热液裂隙充填型。主要赋矿地层为二叠、侏罗及白垩系，其中二叠统是含矿最多的地层单元。主要赋矿围岩为中酸性侵入岩、喷出岩和浅变质岩的砂板岩中，其中中酸性侵入岩是含矿最多的岩石类型 。绝大多数萤石矿床产于NNE向断裂带部位。

萤石矿的矿石特征表现为颜色多变，多呈白色—绿色、紫色—粉色；构造也很多样，有致密块状构造、条带状构造、团块状构造、同心圆状—葡萄状构造等(见图1)。矿石矿物成分简单，主要由萤石、石英组成，伴生有少量高岭土、绢云母、方解石等。矿石品位一般为50%～75%，最高可达90%以上。

图1 萤石矿矿石构造

3 综合信息成矿预测

根据林西地区萤石矿地质背景及成矿规律总结了该区萤石矿找矿概念模型(表1)。在此基础上，对萤石矿进行成矿地层信息提取、成矿构造信息提取、成矿岩浆岩信息提取和成矿遥感异常信息提取。对成矿信息提取做统计分析，总结出了林西地区萤石矿成矿预测评价模型(表2)。

表1 林西地区萤石矿找矿概念模型

根据林西地区萤石矿的预测评价模型，对该区进行单元网格划分，本次网格单元划分按照600m×600m进行。然后应用证据权重法计算每个证据因子的证据权重值(表3)。

根据前面建立的林西地区萤石矿成矿预测模型，计算各个预测单元的成矿有利度，即成矿的后验概率，得出矿产潜力后验概率预测图。凡是后验概率大于先验概率的单元都可以被认为是成矿有利地段，但综合考虑矿点分布、控(含)矿岩性面积和控矿构造规模等因素，故以3倍先验概率为阀值，定量圈定区域萤石矿找矿远景区。

表2 林西地区萤石矿预测评价模型

表3 基于网格单元法矿集区萤石矿预测证据层权值参数

图2 林西地区萤石矿成矿预测后验概率色块图

从图2可以看出，林西地区共集中分布4个萤石矿成矿后验概率高值区，这与该区已有的萤石矿成矿事实相符合。根据该区后验概率高值区的集中程度，圈定了4个远景区，其中水头地区是一个优选找矿远景区。

4 水头萤石矿区异常验证——X荧光仪和高精度磁力仪测量

水头萤石矿位于林西县板石房子乡。该矿区分为3个矿段，本次工作位于北部赛波罗沟门矿段。

在水头萤石矿区选用的是成都理工大学研制的IED-2000P便携式X荧光仪和GSM-19高精度磁力仪。先布置一条近于垂直已知矿脉的侧向，用IED-2000P便携式X荧光仪与GSM-19高精度磁力仪测量同时进行测量，测量结果做对比研究(如图3所示)，可以看出X荧光仪与高精度磁力仪测量对已知矿脉的反应都非常强烈，且位置对应的非常吻合，说明这两种方法可以有效地在萤石矿区圈定靶区。

图3 X荧光仪与高精度磁力仪测量对比研究

依据已知的矿化情况及矿体在地表的出露情况布置侧线。沿与矿体走向近于垂直方向，展布14条剖面线，以100m为线距，测线延伸根据实地情况500～700m不等，测点间距为10m，测线均由西往东10°方向进行测量。共采集了845件样，野外采集的样品干燥后，破碎及研磨，分别过20、40和60目筛，分装样袋进行IED-2000P便携式X荧光仪分析。IED-2000P便携式X荧光仪测量的Ca元素异常图(如图4所示)，圈定的异常范围与已知的矿化及矿体在地表的出露位置非常对应，说明地球Ca元素异常在该矿区可以作为找矿直接标志。

图4 X荧光仪测量Ca异常

矿区南部为第四纪覆盖区，少见岩矿体出露，但Ca元素异常图在南部也可圈出异常靶区，可以推测已知矿体向南可能有一定的延伸，矿体走向呈北东东向。这与证据权重法对林西县萤石矿定量预测的结果图相符，从整个矿区来看，水头萤石矿区南部确有已知矿段，且走向为北东东向，但赛波罗沟门矿段是否与整个矿区南部矿段能够在深部连接还有待勘查。

本次GSM-19高精度磁力仪测量在水头萤石矿区赛波罗沟门矿段的测量是在IED-2000P便携式X荧光仪测量的基础上进行的。侧线布置也是根据IED-2000P便携式X荧光仪测量的结果，选取IED-2000P便携式X荧光仪测量异常显著的8条侧线，以5m为测距进行测量。测量结果显示出了4条萤石矿脉，其中3条与已知矿脉位置相符，向南也有延伸的趋势，这与IED-2000P便携式X荧光仪对该区的测量结果也比较吻合。另一条位于已知矿脉的东侧，接近居住点，该异常带可能是因为居住点的电力设备引起，故不作为异常区圈定。

5 结论

通过对该地区已知矿床(点)的野外踏勘和采样分析，该区萤石矿矿石矿物成分简单，矿石品位较高；赋矿围岩主要为中酸性侵入岩、喷出岩；矿床成因类型均属于中—低温热液裂隙充填型。

运用证据权重法对该区的萤石矿进行综合信息成矿预测，圈定了四个成矿远景区，其中位于林西县水头地区的远景区为优选远景区，通过对该区进行X荧光仪和高精度磁力仪方法验证，表明此次运用证据权重法对林西地区萤石矿进行的成矿预测结果具有效性和可信性。证据权重法成功运用于萤石矿成矿预测是本文研究的一个创新点。

[1]袁俊宏.我国萤石资源开发利用情况[J].化工新型材料,2005,33(6):55-56.

[2]王怀宇.世界萤石(氟石)生产消费及国际贸易[J].中国非金属矿工业导刊,2009(6):54-58.

[3]AGTERBERG F P, BONHAM-CARTER G F, WIRGHT D F.Statistical patternIntegration for mineral exploration[C]//GAAL G,MERRIAM D F. Computer applications for mineral exploration in resource explo-ration. Oxford: Pergamon Press, 1990:1-21.

[4]AGTERBERG F P, CHENG Q M. Conditional independence test for weights-of-evidence modeling[J]. Natural Re-sources Research, 2002,11(4):249-255.

[5]陈永清,陈建国,汪新庆,等.基于GIS矿产资源综合定量评价技术[M].北京:地质出版社,2008.

[6]徐少康,殷友东.我国单一萤石矿床地质概要[J].化工矿产地质,2001,23(3):134-140.

[7]陈敏,张寿庭,王帅成.赤峰地区与中生代火成岩有关的非金属矿床成矿系列[J].中国非金属矿工业导刊,2010(6):44-46.

[9]内蒙古地质矿产局.内蒙古自治区区域地质志[M].北京:地质出版社,1991.

Metallogenic Characteristics and Comprehensive Information Metallogenic Prognosis of the Fluorite Deposit in Linxi Area

CHEN Min1, ZHANG Shou-ting2
(1. School of Earth Sciences and Engineering, Suzhou University, Suzhou 234000, China;2. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

This paper generalize and summarize the metallogenic characteristics of the fluorite deposit in Linxi area located in Inner Mongolia. The generalization and summarization based on the analysis and summary of the work documents and research results of the study area and instructed by the latest metallogenic theory of the fluorite deposit. This paper analyzes and extracts the comprehensive metallogenic information by GIS technique and develops a evidence weight method . Then perform metallogenic prognosis and evaluation of the fluorite deposit using the weights of evidence modeling in study area. Next delineate four mining targets. The paper also use IED-2000P portable X-ray luminoscope and GSM-19 high-precision magnetometer to delineate the mining targets. Through the analysis of the results, the mining targets delineated by two methods are coincident in the anomaly included the range and the intensity and the position of mineralization. The practice proves the validity and creditability of the prognosis that using weights of evidence method to prognose the fluorite deposit in Linxi area.

Linxi area; fluorite; metallogenic prognosis; X-ray luminoscope; high-precision magnetomete

P619.215;P612

A

1007-9386(2012)03-0052-04

2012-02-22