含矿地质体体积法在江西德兴地区铜矿资源潜力评价中的应用

黄传冠，刘春根，丁少辉，江俊杰，雷良城

江西省地质调查研究院，南昌 330030

含矿地质体体积法在江西德兴地区铜矿资源潜力评价中的应用

黄传冠，刘春根，丁少辉，江俊杰，雷良城

江西省地质调查研究院，南昌 330030

含矿地质体体积法是基于矿床模型综合地质信息预测技术基础之上的一种预测资源量估算方法，其核心算法是：预测资源量＝最小预测区面积×延深×含矿地质体面积参数×相似系数×模型区含矿系数。该方法显著的优越之处在于引用大比例尺精度的典型矿床及其深部和外围的预测资源量作为中等比例尺精度的模型区资源总量，从而极大地提高了模型区含矿系数的准确性，能够使预测结果明显趋于合理可靠。以江西德兴地区铜矿资源潜力评价为例，系统阐述了含矿地质体体积法的应用过程，预测2 000 m以浅铜矿潜在资源量767.11万t。

含矿地质体体积法；铜矿资源潜力评价；江西德兴地区；铜矿

0 前言

2005年以前，江西先后完成了两轮成矿远景区划。采用德尔菲法、矿床模型法、经验类比法预测矿产资源潜力，专家的认知因素起主导作用，预测结果为大范围的区域总量，未能解决预测资源量的空间分布、精度、可利用性及可信度等问题。2006—2013年，全国矿产资源潜力评价提出以先进的成矿理论［1－4］为指导，充分开发应用已有的地质矿产调查、勘查、多元资料与科研成果，采用矿床模型综合地质信息预测技术［5－9］，对全国25个重要矿产资源展开了潜力评价。作者在完成江西矿产资源潜力评价过程中应用“含矿地质体体积法”对德兴地区铜矿资源潜力进行预测，解决了预测资源量的“六定”问题，即定位置、定深度、定资源量、定精度、定可利用性及定可信度。

1 矿产预测方法（含矿地质体体积法）介绍

矿产预测方法从20世纪40、50年代以来得到了蓬勃发展，取得了丰硕的研究成果［10］，其中国际地质科学联合会推出了区域价值估计法、体积估计法、丰度估计法、矿床模型法、德尔菲法、综合方法6种标准的矿产资源定量评价方法。当前国外代表性的研究成果是美国地质调查局的“三步式”矿产资源评价方法，而国内代表性的研究成果有赵鹏大院士等提出的“地质异常导致成矿预测理论”及“三联式”5P地质异常定量评价方法、王世称院士等提出的“综合信息矿产资源评价方法”。

在此基础上，我国首创的矿床成矿系列理论［1－2］、综合信息 矿 产 定 量 预 测［5－6］及 成 矿 系 统 理 论逐渐成熟，为了进一步提高矿产预测结果的可靠性，全国矿产资源潜力评价预测汇总组肖克炎教授等首次提出“含矿地质体体积法①中国地质科学院矿产资源研究所.预测资源量估算技术要求（2010年补充）.北京：中国地质科学院矿产资源研究所，2010.”。

该方法是基于矿床模型综合地质信息预测技术基础之上的一种预测资源量估算方法，其理论基础是成矿系列矿床模型、基于成矿动力学建造构造研究、综合信息矿产定量预测及成矿系统理论。核心算法是：

其中：Z预为最小预测区预测资源量；S预为最小预测区面积；H预为最小预测区含矿地质体延深；ks为含矿地质体面积参数；K为模型区含矿系数；α为相似系数。

估算过程概括描述为：合理圈定一个矿床成矿系统的含矿地质体边界，计算不同规模含矿地质体体积，再乘以模型区含矿系数及相似系数。其显著的优越之处在于引用大比例尺精度的典型矿床及其深部和外围的预测资源量作为中等比例尺精度的模型区资源总量，从而极大地提高了模型区含矿系数的准确性，能够使预测结果明显趋于合理可靠。

2 江西德兴地区铜矿资源潜力评价实例

2.1 矿产预测类型划分

矿产预测类型［11］是为了进行区域矿产预测按照矿产预测方法的不同要求而划分的矿产类型，凡是由同一成矿地质作用形成、成矿要素和预测要求基本一致、可以在同一预测底图上完成预测工作的矿床（点）和矿化线索归为同一矿产预测类型。

德兴地区是江西省境内斑岩型铜矿集中分布区，累计查明铜资源储量965.09万t②江西省国土资源厅.江西省矿产资源储量表.南昌：江西省国土资源厅，2007.，占全省查明铜资源储量的73.56%。矿产预测类型划分为“德兴式斑岩型铜钼金（硫）矿”，预测方法类型为侵入岩体型，适用的矿产为铜、钼、金、伴生硫。其特征如下：分布于赣东北万年隆起区东缘，成矿构造时段为燕山期，成矿作用与花岗闪长斑岩侵入有关，含矿溶液与斑岩是同源，主要来自地壳深部或上地幔，以岩浆期后的热液期为主要成矿期，矿体主要赋存于花岗闪长斑岩接触带两侧的强、中蚀变带内，主要金属矿物为黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿，矿石以细脉－浸染状构造为主，成因属浅成中温热液型铜多金属矿床。

2.2 成矿要素研究及预测要素提取

2.2.1 典型矿床

德兴铜厂铜多金属矿床位于万年逆冲推覆地体的前缘、赣东北深断裂带上盘。矿区主要出露蓟县系张村岩群韩源岩组浅变质岩，燕山中期花岗闪长斑岩为成矿岩体，呈似筒状岩柱，出露面积为0.7 km2。区内主要发育西源岭背斜构造，核部为韩源岩组，两翼为榔树底岩组，轴线延长约5 km，方向约NE55°，枢纽向NE倾伏。断裂构造主要为近东西向、北东向和北北东向断裂。

矿体主要赋存于成矿斑岩体内、外接触带，形态呈环绕接触带向北西倾伏的“空心筒状体”，岩体中心为无矿核心。铜平均品位为0.457%。矿石结构以细脉－浸染状为主，浸染状及细脉状次之。主要金属矿物有黄铁矿、黄铜矿、辉钼矿，其次为砷黝铜矿、斑铜矿、磁铁矿等，少量方铅矿、闪锌矿、辉铋矿、磁黄铁矿、毒砂、黑钨矿等。

围岩蚀变具多期次、多阶段性，呈现“中心式＋接触式”的面型蚀变分带模式［12］。蚀变类型主要为钾长石（石英）化、黑云母化、绢云母化、水白云母化、伊利石化、绿泥石化、碳酸盐化。

1∶1万土壤地球化学测量表明，以铜厂、富家坞、朱砂红3个斑岩体的连线为中心，整个矿田出现一个呈北西向展布的Cu、Mo、W多元素组合的地球化学异常。

主成矿时期年龄为（166.6±6）Ma［12］，成矿作用过程可分3个成矿期：1）岩浆晚期残余气液成矿期；2）岩浆期后热液成矿期，是矿床的主要成矿期；3）表生成矿期。

2.2.2 区域成矿要素

地层与成矿的关系 德兴地区铜、钼、金矿的赋矿围岩主要为中元古界蓟县系张村岩群，为浅海相中细粒碎屑岩建造夹英安质火山碎屑岩建造，岩性以千枚岩、变质沉凝灰岩为主。

构造与成矿的关系 德兴地区最为显著的构造是北东向叠瓦式韧脆性断裂，铜厂、朱砂红、富家坞3个著名的特大型、大型铜多金属矿床呈北西西向排布，表明北东向断裂构造为成矿岩浆上升通道，北东向断裂与北西西向横张断裂复合部位为成矿岩浆上侵就位的有利空间［13］。

侵入岩成矿专属性 德兴矿田成矿岩体主体为燕山早期第二阶段的花岗闪长斑岩，全岩Rb－Sr等时线年龄为172 Ma［14］，属浅成相到超浅成相，与区内铜多金属矿成矿密切相关。

2.2.3 物化探综合信息

地球化学异常特征 区域水系沉积物测量圈定出新营、八十源、金山、先告山、富家坞、铜厂、朱砂红及张家畈等多处 Cu－Au－Ag－Mo－Pb－Zn综合异常，有2个明显的异常中心，即新营—八十源、先告山—朱砂红。在先告山—朱砂红综合异常区，铜厂铜矿由于矿体的主体部分出露地表，仅有铜异常，无铅锌异常；富家坞及朱砂红铜矿由于矿体埋藏较深，地表为铅锌铜综合异常。

航磁异常特征 德兴铜厂地区处于区域低缓负磁场区，在南东部有两处北东走向、强度不大、呈北西向排列的磁异常分布。渡头至善坑则多处呈北东向带状分布的弱航磁异常。经过化极处理后，区内无明显的磁异常出现，仅东部有一低缓磁异常，呈北东走向的椭圆状分布，德兴铜矿床位于该异常的西侧ΔT变化较小的低缓正负磁场背景区。

重力异常特征 德兴地区位于怀玉山—大茅山重力低的北侧，剩余重力异常呈一条北东走向的负异常带，北西、南东部均为剩余重力正异常区。德兴铜矿田位于剩余重力负异常带中段一个北东向展布的圈闭重力负异常区。对重力异常上延500～1 000 m作垂向二次导数分析，推测在先告山、张家畈、杜村、杨家坞、杨梅岭等处下部有隐伏岩体，岩体埋深约500 m。

2.2.4 区域预测要素提取

综合上述典型矿床研究、区域成矿要素研究及物化探综合信息研究的结果，总结德兴式斑岩型铜钼金（硫）矿密切相关的预测要素（表1），在GIS平台建立预测要素图层，再通过MRAS2.0将其提取为区域预测要素变量。

表1 江西德兴地区德兴式斑岩型铜钼金（硫）矿区域预测要素Table 1 Regional prediction element of Dexing porphyry－type copper molybdenum gold（sulfur）deposit in Dexing area，Jiangxi

2.3 最小预测区圈定及优选

最小预测区是在一定比例尺数据源精度范围内所圈定的不可再分割的区段，也是以“矿床成矿系统”边界条件确定的成矿地质作用及其形成所有地质实体对象的总和，可以理解为一个小的成矿系统。最小预测区圈定及优选见图1。

最小预测区圈定首先是在矿产资源评价系统（MRAS2.0）进行预测要素建模，以求并及叠加方式建立预测网格单元，然后在网格单元分布区按“成矿系统边界条件”以人工方式圈定地质体预测单元。圈定时考虑的主要因素包括：①江西省地质局德兴铜矿会战指挥部.江西省德兴铜厂矿区铜矿补充勘探地质报告.德兴：江西省地质局德兴铜矿会战指挥部，1979.已知矿（化）点，它是成矿作用发生的直接标志；②含矿建造构造，它制约着含矿地质体空间分布；③成矿流体影响范围，由专家分析确定，一般小于1 000 m；④围岩蚀变范围；⑤重、磁异常及推断成果；⑥地球化学异常。

最小预测区优选使用MRAS2.0中的矿床综合信息预测模块，主要技术流程如下：

①创建预测工程，②将预测要素提取为优选变量，③设置矿化规模等级，④图上选取模型区，⑤预测变量二值化，⑥定位预测变量按匹配系数法作特征分析，⑦计算各预测变量标志权，⑧以分组插值法绘制成矿概率曲线，⑨按成矿概率＜0.4为C类、成矿概率0.4～0.8为B类、成矿概率＞0.8为A类设置优选等级，⑩最后由专家对优选结果进行分析确认。各最小预测区所得成矿概率即为预测资源量估算参数α的取值。

2.4 预测资源量估算参数的确定

2.4.1 典型矿床深部及外围预测资源量估算

依据大比例尺精度的矿区勘探资料①，德兴铜厂铜矿累计查明铜金属量为529.83万t，平均品位0.457%，矿石体重3.63 t/m3，最大钻孔控制深度为850 m，从1∶1万矿区地形地质图提取矿体聚集区段边界范围的面积0.294 9 km2，确定体含矿率为21.136 9 kg/m3（查明资源储量529.83万t/（面积0.294 9 km2×延深850 m））。

矿区钻孔资料（图2）表明，德兴矿田1 100 m以下铜厂、朱砂红、富家坞3个主成矿岩株连成一体。因此，确定铜厂铜矿向深部推350 m（至1 200 m以浅），典型矿床深部预测资源量则为218.16万t（含矿地质体面积0.294 9 km2×向深部延深部分350 m×体含矿率21.136 9 kg/m3）。

2.4.2 模型区含矿系数（K）的确定

模型区选择典型矿床德兴铜厂铜矿所在的最小预测区，其范围是在1∶5万数据精度的预测工作区预测要素图上叠加成矿岩体、围岩蚀变、矿化蚀变、地球化学异常、赋矿地层等因素综合确定，面积为2.3 km2。

模型区内含矿地质体产于斑岩体顶部和上部的内外接触带，面积2.23 km2，含矿地质体面积参数（ks）0.969 6（含矿地质体面积2.23 km2/模型区面积2.3 km2）。

模型区延深采用典型矿床最大延深1 200 m，模型区资源总量为747.99万t（查明资源量529.83万t＋典型矿床深部预测资源量218.16万t），总体积2.676 096 km3（模型区面积2.3 km2×模型区延深1 200 m×含矿地质体面积参数0.969 6），得出模型区含矿系数0.002 795 t/km3（模型区资源总量747.99万t/模型区总体积值2.676 096 km3）。

2.4.3 最小预测区延深参数（H）的确定

最小预测区延深参数主要根据钻孔资料、勘查资料统计、产状、重磁反演、剥蚀系数、专家法等逐一确定。德兴矿田范围勘探程度高，最小预测区延深主要根据钻孔资料确定，延深至1 200 m以浅。渡头—善坑及其他地区无钻孔资料，最小预测区延深参数主要根据磁法反演成果（图3）及专家分析确定，延深至1 500 m以浅。

2.4.4 面积参数（ks）的确定

面积参数为含矿地质体面积/最小预测区面积。各最小预测区含矿地质体由专家圈定，主要包括矿化蚀变范围及成矿断裂缓冲区范围，缓冲距离一般小于200 m。对只有物化探异常等间接找矿标志的最小预测区，面积参数是根据模型区面积参数×专家法相似度比例确定。

2.5 估算结果

按照含矿地质体体积法预测江西省德兴地区2 000 m以浅铜矿潜在资源量（预测资源量－查明资源量）为767.11万t（表2）。

2.6 分类统计及可信度分析

预测资源量分类统计指标主要有精度、深度、可利用性及可信度。

1）精度分334－1、334－2及334－3三个级别，它是依据资料的数据精度确定的：①将最小预测区内具有工业价值且已经提交334以上类别资源量的矿产地，资料数据精度大于1∶5万，是具有工业价值的矿产地或已知矿床深部及外围的预测资源量归为334－1；②将资料数据精度大于或等于1∶5万，同时具备直接找矿标志（包括矿点、矿化点、重要找矿线索等）和间接找矿标志（包括物探、化探、遥感、老窿、自然重砂等异常）的最小预测单元内的预测资源量归为334－2；③将资料数据精度小于等于1∶20万，或只有间接找矿标志的最小预测单元内预测资源量归为334－3。

图1 江西德兴地区德兴式斑岩型铜钼金（硫）矿最小预测区圈定及优选图Fig.1 Minimum forecasting area delineation and optimization diagram of Dexing porphyry－type copper molybdenum gold（sulfur）deposit in Dexing area，Jiangxi

1.郑家坞岩组；2.榔树底岩组；3.韩源岩组；4.荷塘组；5.中侏罗世花岗闪长斑岩；6.查明含矿地质体；7.预测含矿地质体；8.赣东北深断裂；9.大型变形构造（韧性剪切带）；10.钻孔及编号。

2）深度是按500 m以浅、1 000 m以浅及2 000 m以浅3项指标进行统计。

3）预测资源量分可利用和暂不可利用2类，分类主要参照深度可利用性、当前开采经济条件、矿石可选性及外部交通水电环境可利用性等因素权重。①深度可利用性：500 m以浅可利用权重设为1、1 000 m以浅可利用权重设为0.6、2 000 m以浅可利用权重设为0.3；②当前开采经济条件权重设为0.7；③矿石可选性权重设为0.6；④外部交通水电环境权重设为0.5。各项因素按权重取值后加权平均，取值＞0.6为可利用类别，取值＜0.6为暂不可利用类别。

4）可信度分析按估计概率≥0.75、≥0.5及≥0.25三个类别进行统计。分析方法是使用MRAS2.0可信度分析模块，将面积可信度、延深可信度、含矿系数可信度及预测资源量可信度逐一选取为分析变量，绘制统计直方图及累计概率曲线，在资源量计算子菜单中资源量取对数，最大抽样次数取默认值，随机数的个数设为2 999，再进行蒙特卡洛资源量摸拟，通过计算获得不同类别可信度资源量。

按上述方法和技术要求，江西德兴地区铜矿预测资源量分类统计及可信度分析结果见表3。

图3 东坑口C1－1975－1航磁异常反演剖面图Fig.3 Aeromagnetic anomaly inversion profile of Dongkengkou C1－1975－1

表2 江西德兴地区铜矿预测资源量估算结果Table 2 Estimating result of copper mine forecasts resources in Dexing area，Jiangxi

表3 江西德兴地区铜矿预测资源量分类统计结果Table 3 Resources classification statistics of copper mine forecast in Dexing area，Jiangxi 万t

3 结论

1）含矿地质体体积法是基于成矿系列矿床模型、成矿动力学建造构造研究、综合信息矿产定量预测及成矿系统理论之上的矿产预测方法，核心内容是合理圈定一个矿床成矿系统的含矿地质体边界，计算不同规模含矿地质体体积，再乘以模型区含矿系数及相似系数。技术创新之处在于引用大比例尺精度的典型矿床及其深部和外围的预测资源量作为中等比例尺精度的模型区资源总量，能够明显提高模型区含矿系数的准确性，使预测结果合理可靠。

2）通过对典型矿床、区域成矿要素及物化探综合信息研究，总结并提取“德兴式斑岩型铜钼金（硫）矿”成矿要素及预测要素，按“成矿系统边界条件”以人工方式圈定预测单元，利用矿产资源评价系统（MRAS2.0）建立预测要素模型、优选最小预测区，应用“含矿地质体体积法”预测江西省德兴地区2 000 m以浅铜矿潜在资源量（预测资源量－查明资源量）为767.11万t，且有效地解决了预测资源量的“六定”问题，即定位置、定深度、定精度、定资源量、定可利用性及定可信度。

本文是江西省矿产资源潜力评价的一项集体研究成果，在成文过程中得到了项目专家组黎道立高级工程师、梅勇文教授级高级工程师、游志成高级工程师、刘海涛高级工程师、李雅锦高级工程师的指导和帮助，在此一并表示感谢！

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Metallogenic Geologic Body Volume Method Applied in Copper Resource Appraisal of Dexing Area，Jiangxi Province，China

Huang Chuanguan，Liu Chungen，Ding Shaohui，Jiang Junjie，Lei Liangcheng
Geological Survey of Jiangxi Province，Nanchang 330030，China

The metallogenic geologic body volume method is a resource appraisal method based on varied comprehensive geological informations of known ore deposit model.The algorithm is：the calculated mineral resources＝minimum appraisal area×dip extension×area parameters of the orebearing geological body×similarity coefficient×ore－bearing coefficient of the model area.The obvious advantage of this method is that it quotes resource quantity of large known deposits as a guideline of resource quantity in the deep and periphery portions of the ore－bearing gological bodies in the appraisal area，thus greatly improving the accuracy of ore－bearing coefficients in model zone，and making the appraisal result more reasonable and reliable.Taking the potential evaluation of a copper mine in Dexing area，Jiangxi as an example，the authors elaborate the application process of metallogenic geologic body volume method.7 671 100 t of potential copper resource is estimated for above 2 000 m level.

metallogenic geologic body volume method；potential evaluation of copper resources；Dexing area，Jiangxi；copper deposit

P624.7；P618.41

A

1671－5888（2013）04－1143－08

2012－12－10

中国地质调查局地质大调查项目（1212010881619）

黄传冠（1972—），男，高级工程师，主要从事区域成矿规律研究及矿产预测等工作，E－mail：hcg3587＠163.com。