西藏班－怒成矿带多龙矿集区斑岩铜矿综合信息找矿预测

2013-08-17宁墨奂胡昌松温春齐费光春何阳阳

地质与勘探 2013年1期

宁墨奂，胡昌松，温春齐，周玉，3，费光春，何阳阳，李丹

(1.成都理工大学地球科学学院，四川成都 610059;2.重庆市国土局地质调查院，重庆 401122;3.中国地质科学院矿产综合利用研究所，四川成都 610041)

1 引言

综合信息成矿预测的理论与方法是在找矿新形势下孕育而生的，国际上实施了“矿产资源评价中计算机应用标准”，推出区域价值估计法、体积估计法、丰度估计法、矿床模型法、德菲尔法和综合方法等六种资源预测的标准方法(侯翠霞等，2010)，还有Bothol等提出的特征分析法和P.M·康期坦丁诺夫等提出的逻辑信息法，以及Agterberg(1993)提出的证据权重法等，特别受到我国地质人员的重视。现在多元统计方法和计算机技术已广泛应用于成矿预测中。

多(不杂)-(波)龙矿集区位于班公湖-怒江缝合带中西段北侧，羌塘-三江复合板片南缘，目前已发现多不杂、波龙、尕尔勤等斑岩型铜矿。但由于交通不便，工作环境恶劣，地质基础薄弱，以往仅提出过区域内的找矿模型(李玉彬等，2012)，本次研究是在总结前人工作基础上，通过对区内相关典型矿床成矿规律的充分研究，并在建立综合信息找矿模型的基础上，对地、物、化、遥多源信息进行优化处理，实现了找矿地质特征与找矿数学模型的关联与转化，再使用数学模型对其关联度求解、排序，得出定量的结果，使此次预测具有了功能强、优选度高、与矿床经济意义联系密切、便于在工作程度较低的地区开展应用等优点。

2 矿区地质特征

2.1 地层

研究区地层出露比较简单(见图1)，主要为中生界中侏罗统曲色组(J2q)、色哇组(J2s)、下白垩统美日切组(K1m)，其次为新生界上第三系康托组(N1k)。主要赋矿地层为中侏罗统曲色组(J2q)和色哇组(J2s)，其中曲色组(J2q)总体上呈近EW向展布，倾向NNE，倾角50°～80°，岩性为长石石英砂岩、粉砂质板岩夹硅质岩、花岗闪长斑岩、灰绿色玄武岩、基性火山熔岩、英安岩，厚度大于3000m，与下覆地层呈整合接触。色哇组(J2s)岩性为长石石英砂岩、岩屑砂岩，砂砾岩夹深灰色至深黑色粉砂质板岩，有闪长岩瘤、英安岩、流纹岩、火山角砾岩出露，倾角45°～75°，厚度大于3000m，与下覆地层呈整合接触。

2.2 岩浆岩

研究区岩浆活动十分频繁、强烈，岩浆活动总体上以喷发、喷溢及超浅成侵入为主，基性、中酸性、酸性岩体均有出露，规模一般较小，往往是成带状、串珠状展布，成群出现，受断裂构造的控制明显，并具多期活动特征。

花岗闪长斑岩为区内主要含矿斑岩，其呈小岩株分布于在多不杂、波隆、尕尔勤、拿若、拿顿等处，出露面积0.1～0.5km2不等，岩体蚀变强烈，具钾化、硅化、绿泥绿帘石化、碳酸盐化，黄铁矿、黄铜矿化普遍。岩石多呈块状构造，岩体边缘有角砾状构造;多为斑状结构、粒状结构，也有呈显微嵌晶结构、蠕虫状结构、显微文象结构以及局部的隐晶质结构等。其中斑晶含量约占55%，粒经约2～5mm。斑晶主要成分为斜长石，其次为石英、钾长石、角闪石、黑云母等。

含矿斑岩 SHRIMP锆石 U-Pb年龄127.8±2.6Ma(曲晓明等，2006)和121.6±1.9Ma(李金祥等，2008)，表明成岩成矿时代为早白垩世，属于特提斯洋闭合碰撞阶段的产物。据化学分析结果分析，含矿花岗闪长斑岩 SiO2含量为 62.24% ～64.92%，Al2O314.64% ～15.58%，K2O含量为3.18% ～6.60%，Na2O含量为0.44% ～0.79%，属钙碱性岩石类型，高钾高铝花岗岩。

2.3 构造

由于历次构造运动及岩浆活动，区内形成有大量的次级断层，研究区南部的班公错-康托-兹格塘错断裂为一超壳断裂，是羌塘-三江复合板片和冈底斯-念青唐古拉板片的分界断裂，也是班公错-怒江缝合带的北界断裂，受其影响，在工作区内形成大量的次级断层。

工作区次级断裂构造具长期性、多期次活动特征，总体有三组∶①近东西向断裂构造为矿区内规模大、形成时间最早、活动时间最长、具有压扭性特征的断裂构造;②北东向断裂晚于东西向断裂，并切割东西向断裂;③北西向断裂是形成最晚的一组断裂，并切割北东向断裂。这三组断裂构造形成似菱形状格架。

图1 多龙矿集区地质简图Fig.1 Geological sketch map of the Duolong ore concentration area

3 多元信息特征及变量选择

通过对多龙矿集区内具有代表性的三个矿床——多不杂、波龙、尕尔勤铜矿床的地质成矿条件进行详细研究，总结了如下成矿-找矿规律(宁墨奂，2012)。

3.1 含矿花岗闪长斑岩特征及其与铜矿化的关系

多龙矿集区斑岩铜矿中，与成矿密相关的岩体均为花岗闪长斑岩。花岗闪长斑岩出露面积较小，多不杂 0.18km2，波龙 0.1km2，尕尔勤 0.2km2，与围岩呈侵入接触。含矿花岗闪长斑岩呈灰白色，块状构造，斑状结构，含矿岩石中原生矿物蚀变严重，主要表现为斜长石蚀变为钾长石、绿帘石、高岭石;钾长石蚀变为粘土矿物，角闪石、黑云母蚀变为绿泥石，氧化为褐铁矿。而较为新鲜的岩石通常不含矿，或者品位较低。

与矿化有关的岩体由多个小岩株(枝)构成，它们在深部连接在一起，构成一个形态不规则的柱状矿体，由细粒浸染状、细脉-网脉状金属硫化物矿石组成。在同一岩体中，中上部以星点状、细脉状黄铁矿化为主，偶见石英-黄铜矿矿脉，表现为细脉状的黄铁矿化;岩体中下部以稀疏浸染状之黄铜矿化、黄铁矿化为主，黄铜矿多于黄铁矿，伴生有石英脉、石英-石膏脉产出的黄铜矿化。主成矿元素Cu在走向和垂向上变化不大，总体上矿化较均匀，统计平均品位为0.422×10-2，品位变化系数为63.4%。矿(化)体分布在斑岩体及围岩中，赋矿岩石以花岗闪长斑岩为主，矿体厚度同样较稳定，其变化系数为42.30%。含矿斑岩SHRIMP锆石U-Pb年龄均为早白垩世，表现为富钾贫钠，碱质含量较高，属于高铝高钾钙碱性系列类型。

3.2 构造与铜矿化体关系

构造对铜矿化体的控制作用表现在以下几个方面，热液矿床的形成除含矿热液本身外，首先需要其从来源地点到达沉淀地点的通道，其次矿液沉淀有赖于一定种类的构造裂隙作为有利的空间。常常可以看到一个矿体规模的大小，矿石质量的优劣，取决于容矿构造因素的优势(陈国达，1983)。此外，作为矿液来源的岩浆活动，又往往与构造运动具有密切的关系，因此构造对于热液矿床起到了直接和间接的双重控制作用。

矿床研究区最主要的构造为南部的班公错-康托-兹格塘错超壳断裂，该断裂是羌塘-三江复合板片和冈底斯-念青唐古拉板片的分界断裂，也是班公错-怒江缝合带的北界断裂，该深大断裂为深部岩浆提供了通道，可以视为本地区的导矿构造。受该断裂影响，在工作区内形成大量的次级断层，众多的次级断裂同样为成矿流体的运移提供了通道。

目前研究区内比较具有代表性的三个矿床都和次级构造有一定的关系，其中多不杂矿区有近东西向F2、北东向F10两组断层;波龙矿区位于北东向F2和北西西向断裂F14的复合交叉点(矿区北东侧);尕尔勤矿区F1断层从矿区北部通过，推测其次级断裂从矿区中部穿过。在这些次级构造交汇部位，局部空间膨大有利于矿质沉淀，断层部位的岩石破碎有利于热液交代，在后岩浆成矿阶段，富含成矿物质的成矿流体在这些成矿有利部位发生沉淀、交代，形成品位较高的富矿体。另外区域的构造活动是含矿热流体运移的重要驱动力因此区内的断裂构造对斑岩铜矿的成矿具有重大的影响。故断裂构造交汇部位及其断裂带附近是寻找斑岩的有利部位。

3.3 矿体围岩蚀变特征及遥感特征

多龙矿集区各矿化斑岩均有较明显的矿化蚀变，多不杂矿区自斑岩体到围岩可划分为钾化带-石英绢云母化带-青磐岩化带。主要铜矿化部位为钾化带-石英绢云母带，该带中金属硫化物含量高;波龙矿区蚀变在地表表现为中心式面型分布，以发育强烈的钾化和钾硅化为特征，以矿体为中心，由内向外依次可划分出钾硅化带-绢英岩化带-青磐岩化带，泥化仅在局部可见，基本上不存在明显的泥化带;尕尔勤铜矿蚀变分带同多不杂铜矿较为相似，可根据蚀变类型由蚀变中心往外分为钾硅化带-绢英岩化带-粘土化带-青磐岩化带。该地区斑岩体围岩蚀变最外围均存在褐铁矿化带，呈环带状分布青磐岩化带外侧，由远离岩体的变长石石英砂岩、泥砂质板岩构成，褐铁矿化普遍而强烈，形成大面积的“火烧皮”，具有很强的识别度。

在遥感影像图上，矿化(蚀变)信息明显，由于酸性斑岩体发生高岭石化等次生变化，色调比周围浅，另外还表现为浅黄等色调信息异常，该种色调异常是由硫化矿体或硫化物经氧化后形成的氧化带和褐铁矿化现象引起的，它是寻找硫化矿床和硫化物有关的铜矿指示标志。

3.4 地层接触带与铜矿化的规律

虽然斑岩铜矿成矿物质主要来源于斑岩体，但地层的岩性同样对成矿起到重要的作用。如:地层岩石完整性较好、隔水性好，则可以对成矿热液起到遮挡作用，使其成矿相对集中;岩石较破碎、隔水性差，则成矿热液通过裂隙运移成矿范围较大，成矿流体呈现多来源，形成的矿石种类也相对较为复杂。矿区地层主要岩石类型有泥岩、粉砂岩、砂岩、玄武岩、安山岩、流纹岩、火山角砾岩等，矿体的围岩主要为变质长石石英砂岩，次为石英粉砂岩。多不杂、波龙、尕尔勤矿区附近均有美日切组出露，由于不同的地层岩性差距大，其受力变形也不一致容易形成层间裂隙、断层，不同岩性的层理面作为构造薄弱面可以作为含矿热液流通的通道，因此不同的地层组合熵对成矿的有利度也不一样，即地层组合越复杂越易于成矿。

3.5 铜矿化的物探异常特征

目前区内开展的地球物理找矿手段为磁法和电法找矿，众所周知，磁异常是地下居里深度以上磁性不均匀的反映，包含着地下目标体和非目标体的综合信息(宋新华等，2010)。研究区内的主要岩石具有比较明显的磁性差异，这些差异正是是磁法找矿的基础。研究区内主要岩石类型的磁异常为:安山岩、闪长岩、表生矿石具有正磁性，变质砂岩、闪长斑岩均为负磁性。对区内具代表性的三个矿床(点)的磁异常做对比，我们发现，波龙和多不杂矿区磁异常非常相似，均为范围小的串珠状弱正磁异常，并相邻有同样小范围、低强度的负磁异常，显示出该处深部的小型斑岩体和上部被氧化矿体的特征。而尕尔勤矿区呈现出面积较大的弱强磁异常主要是由于其附近地层中有玄武岩出露，形成较大面积弱正磁异常。

区内多为隐伏矿体，在找矿过程中，如何布置钻孔一直是地质找矿工作中的难点(李帝铨等，2007)。由于隐伏矿体埋深较大、信息弱和干扰大，要求传统的找矿技术方法与手段在探测深度、探测灵敏度以及抗干扰方面有较大的改进和提高，近年来现代电子技术、检测技术和基础加工技术的提高，电法找矿效果有了较大幅度的提升(张作伦等，2008;马庚杰等，2007;刘国印等，2008;欧阳南，2009)。

区内各岩石电性参数中电阻率大致可以分为高电阻率、中等电阻率和低电阻率三类。高电阻率的岩石有辉绿岩、安山玢岩、玄武质安山岩、花岗斑岩等，低电阻率岩石有变长石石英砂岩、变质砂岩、角砾岩、第四纪残坡积物等;其它各种岩矿(化)石电阻率属于中等。各类岩石极化率较低，且比较稳定，平均极化率都小于3%;而孔雀石化、黄铁矿化的岩石极化率略高一些，一般在3% ～6%之间;随着金属硫化物含量的增多，极化率在增高，最高可达22.04%。

结合本人在西藏邦铺钼铜多金属矿找矿预测的经验(宁墨奂等，2010)，在极化率最高的部位通常无明显铜矿化，在中高极化率的部位施工钻孔反而可以取得较好的见矿效果。使用激发极化法圈定矿体的找矿特征为高电阻率中高激化率。

3.6 铜矿床的地球化学异常特征

研究区昼夜温差大，海拔高，植被稀少，主要风化作用为物理风化作用，区内相对高差小，地表径流相对缺乏，风化产物搬运作用弱，搬运距离近，在该地区化探找矿具有较好的效果，2008年西藏自治区地质调查院在该区开展了“西藏班公湖-怒江成矿带西段铜多金属资源调查”工作，在多不杂及周边地区开展了1/5万水系沉积物测量工作，选取Cu、Mo、W、Ag、Au、Bi、Zn、Cd、Pb、Co、Hg 作为异常元素。

在多不杂矿区，各元素异常套合较好(图2)，Cu、Mo、W、Bi具浓度分带，其中铜异常强度高，有六级浓度分带，异常形态较规则，Mo、W、Bi元素异常具外、中、内带，强度大，规模大，内带就是矿体露头部位，与地质特征对应性好。波龙矿区出现异常的元素为Cu、Mo、W、Bi、Au、Ag、Zn、Cd、Pb、Co、Hg，平面呈不规则椭圆状。其中Cu、Bi具有四级浓度分带，Mo、Zn具有三级浓度分带，Ag、W具有二级浓度分带，该异常与已发现的隐伏含矿斑岩体特征完全吻合，特别是Cu元素异常特征，异常形态较规则，套合较好。

异常规律为:矿体上方出现了斑岩铜矿床特征的近矿指示元素Mo、W、Bi异常和铜的前缘指示元素Pb、Zn异常，异常规模大，含量高，连续性好，具有明显的浓集中心。铜异常下限＞2000×10-6，并具有多级浓度分带的部位，与钻孔见矿对应性好。

3.7 矿体氧化带特征

地质工作遵循由表及里，由已知到未知的工作方法，地表填图通常是地质找矿最先开展的工作，地表的矿化部位也是实施深部工程的重点区域，故矿体氧化带特征具有重要的找矿意义。在尕尔勤和多不杂矿区，地表可见铜矿体的表生氧化带，其代表性金属矿物为孔雀石、蓝铜矿，孔雀石呈翠绿色，葡萄状、皮壳状产出，蓝铜矿呈深蓝色，多呈包膜状产出。孔雀石和蓝铜矿可以作为寻找斑岩铜矿体的一个找矿标志。

图2 多不杂矿区Cu、Mo、W、Bi化探异常图②Fig.2 Map showing geochemical anomalies of the Duobuza deposit②

4 找矿模型的建立

多源地学信息包括地质矿产资料、物化探资料、遥感资料等。对这些资料进行信息提取，获得遥感异常、化探异常、物探异常、控矿地层、控矿构造、与矿化有关的岩浆岩、矿床(点)、矿化蚀变带等异常信息，进一步研究异常(包括单一异常、组合异常)与成矿的关系，获得区域找特征，并总结找矿模型，进行找矿预测。

综合多龙矿集区各矿体的含矿岩体类型、构造关系、围岩蚀变、地层岩石类型、物化探异常等各种找矿信息，构成了一个统一的受深部地质构造制约的多龙矿集区斑岩铜矿找矿模型(表1)。

表1 多龙矿集区斑岩铜矿多元信息找矿模型Table 1 A multi-information prospecting model of porphyry copper ore deposits in the Duolong ore concentration area

5 加权特征分析与找矿靶区定量预测

5.1 加权特征分析法

找矿预测方法种类繁多，目前还没有找到普遍行之有效的统一方法，故应根据具体地质情况和预测对象、预测过程的不同阶段及研究程度等因素合理选择预测方法。与基于GIS的成矿预测方法相比，加权特征分析法对硬件及对计算机操作能力要求较低，方便实用，在地质基础薄弱的地区，工作在找矿第一线的地质单位特别适用，并在找矿领域取得巨大成功。一般特征分析使用的变量是离散型的逻辑变量，把找矿的综合信息转化为二态(1，0)或三态(1，0，-1)赋值的变量，以便地学数据信息提取，并利用数学方法进行区域成矿预测(Carranz et al.，2002)。

成矿预测加权特征分析与一般特征分析的不同之处就在于“加权”，权值在各种矿床类型或勘查程度不相同的矿区可以具有不同的地质意义。勘查程度较高的地区可以用单矿体储量作为权值，是显示矿床、矿体成矿规模大小的权(李英杰，2007)。但是在地质勘查程度较低的地区，如本研究区，无法满足该这种应用条件。

本次研究中，用具代表性的单工程的平均品位×矿体厚度来定义权，称为品位权。由于数学模型在变量匹配矩阵中增加了品位权，使加权特征分析模型在这种地质基础薄弱的地区，最大限度的实现了功能强、优选度高、与矿床经济意义联系密切的特点。

5.2 数学模型及计算方法

一个模型单元或预测单元，有多个成矿-找矿的综合信息地质变量，但对控制矿床的形成或指示矿床的有无而论，各成矿-找矿的综合信息地质变量的重要性或权是不等的。在已知有矿的模型统计单元中选取有代表性的典型单元n个，在每个单元内取m个状态变量(l，0)，用乘积矩阵求变量权。

(1)原始数据及加权矩阵

设取n个模型统计单元，m个变量，n组单工程品位，用离散型的变量数据，建立了二个数据阵。

原始数据阵:

其中i为模型单元，j为选取的变量，而 X=［Xji］(n × m)

品位对数加权矩阵:

ndi表示第i各单元的品位对数值。

(2)变量权及关联度计算

相应品位加权矩阵:Z=X’［D］2X

利用品位加权乘积矩阵，分别计算变量权:aj=为矩阵Z中横列数值)。

5.3 多龙矿集区找矿靶区定量预测优选

取具代表性的见矿工程10个，选取7个变量，运用离散型二态0、1变量数据，将10个见矿工程单元7个变量以及每个见矿工程的品位和自然对数分别列入表2。

表2 多龙矿集区斑岩铜矿原始数据表Table 2 Original data of porphyry copper ore deposit in the Duolong metallogenic district

计算储量加权矩阵:

计算变量权，为便于计算，所得结果除以100得:

各找矿靶区关联度计算:

现将各找矿靶区地质特征列于表3，以便通过公式计算关联度。

关联度计算:

通过上述计算，求出关联度排序，分别是f4＞f3＞f2＞f7＞f5＞f1＞f6，关联度排名最高的靶区为 NR，关联度21.09，其次为SJ，关联度19.43，再次为SN，关联度17.76，上述三个靶区具有很好的找矿潜力，在上述靶区内采用高精度的物探方法查明矿体大概的方位、产状，不仅可以提高找矿效率，还能够节约经费，指导钻孔布设(沈远超等，2008;王庆乙等，2009;曹新志，2009)。

表3 找矿靶区地质特征数据表Table 3 Geological feature data of prospecting target zones

6 结论

通过大量野外实地观察和室内综合分析研究，建立了研究区内的斑岩型铜矿的成矿-找矿模型，并且针对区内地质工作基础较差的现实情况，首次将单工程品位和矿体厚度之积作为权值应用到多龙矿集区找矿靶区预测中，优选出10个具代表性的钻孔作为模型单元，对7个未知预测单元进行了定量预测，最终确定了最优找矿靶区，指出了进一步找矿方向。

将加权特征分析方法应用到多龙矿集区找矿靶区预测中，既是在一定程度上丰富和发展了找矿靶区定量预测方法，同时也为多龙矿集区，甚至班公湖-怒江成矿带这类地质工作薄弱的地区的找矿预测提供了新的认识和经验，具有较为重要的理论与实际意义。

［注释］

① 西藏自治区地质矿产勘查开发局第五地质大队.2010.西藏自治区改则县多不杂铜矿2009年度普查报告［R］.

②魏启荣，任利民，樊俊青，魏俊浩，杨奇荻，郝伟，梁云汉，孙骥，张小强，王明志，付乐兵，李欢，秦雅东，贺新星，谢瑜.2009.西藏1:5万班公湖-怒江成矿带西段多龙地区四幅(I-44E019022、I-44E019023/I-44E020022、I-44E020023)900km2土壤与水系沉积物地球化学调查报告［R］.

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