基于MRAS的鞍山—本溪地区铁矿资源潜力分析

姚志宏 孙鹏慧 刘长纯 李志锋 王成龙

(辽宁省地质矿产调查院，辽宁 沈阳 110032)

·地质与测量·

基于MRAS的鞍山—本溪地区铁矿资源潜力分析

姚志宏 孙鹏慧 刘长纯 李志锋 王成龙

(辽宁省地质矿产调查院，辽宁 沈阳 110032)

简要介绍了辽宁省鞍山—本溪地区区域地质特征及航磁、重力场特征，在此基础上建立了鞍本地区鞍山式沉积变质型铁矿区域预测模型：铁矿产于鞍山—本溪太古宙绿岩盆地；成矿时代是新太古代；含矿建造是新太古代鞍山群樱桃园岩组、茨沟岩组；矿物组合以磁铁矿和赤铁矿为主；磁铁矿具强磁性，磁异常为其重要的找矿标志。基于矿产资源评价系统(MRAS)，采用综合信息法对鞍本地区鞍山式铁矿进行了预测单元的圈定。根据预测模型，构置了10个预测要素变量，经筛选保留了磁铁石英岩存在标志、磁铁石英岩面积、磁异常存在标志、磁异常面积、含矿建造存在标志及铁矿床点存在标志等6个变量。对各预测单元成矿有利度进行分类，从而实现了预测单元的优选，最终圈定A类预测区11个，B类预测区9个，C类预测区24个。采用地质经济模型法(非总和式)对区内鞍山式铁矿资源量进行了定量分析，共确定预测资源量476亿t。

鞍山式铁矿 MRAS 预测单元圈定 资源量定量分析

辽宁省铁矿资源丰富，以新太古代鞍山式铁矿为主，其储量占全国总量的23%，鞍山—本溪地区鞍山式铁矿占全省总储量的96%以上。该地区铁矿资源经过50多a的勘查和开发，目前累计探明储量154亿t。

Mineral Resource Assessment System(简称MRAS)是由中国地质科学院矿产资源研究所开发的基于GIS的区域矿产资源评价系统。该系统经过多个大学、研究所及地勘单位的使用，取得了较好的效果，可以作为本次鞍本地区鞍山式铁矿资源评价的工具。

矿产资源定量预测是在一个较大区域内对某种矿产资源的总量进行估算。人们不仅希望得到总的资源量，而且还希望明确知道某种矿产资源潜力的具体分布形式及找矿靶区。本次资源潜力分析主要是通过对研究区预测要素的分析而建立找矿模型、预测单元，对多元地质变量进行提取、赋值和筛选，通过特征分析法对预测区进行优选，进而实现矿产资源定位预测[1]；采用地质经济模型法对各预测区进行资源量定量分析，最终实现整个研究区资源量定量预测。

1 研究区概况

鞍山—本溪地区是辽宁境内重要的铁矿成矿带，目前已发现铁矿床(点)近百处，其中已探明的超大型矿床6处，大型矿床12处，中型矿床达十几处，小型矿床几十处。

研究区大地构造单元属于华北地台、胶辽台隆、太子河浑江台陷、辽阳—本溪凹陷及营口—宽甸台拱、凤城凸起的西北部[2-4]。该地区地层属辽东地层分区，出露地层主要有太古界鞍山群，下元古界辽河群，上元古界青白口系和古生界及新生界第四系。鞍山式铁矿赋存于太古界鞍山群的茨沟组和樱桃园组中，主要为磁铁石英岩和角闪磁铁石英岩型铁矿(即鞍山式铁矿)[5-6]。茨沟组地层发育在辽阳、本溪等地。叠置厚度大于2 200 m。原岩以基性熔岩为主，夹含铁硅质岩，少量陆源碎屑沉积，上部中酸性凝灰岩增多。原岩建造为基性火山岩铁硅质岩建造，主要分布于歪头山—梨树沟和弓长岭—本溪等地。鞍山群上部樱桃园组含铁矿层分布于樱桃园，眼前山，东、西鞍山等地，贫铁矿赋存在樱桃园岩组上部。岩石类型主要有白云石英片岩、绿泥片岩、绢云石英绿泥片岩、千枚岩、二云片岩、黑云变粒岩夹斜长角闪岩及磁铁石英岩，叠置厚近1 000 m。原岩主要为黏土岩、泥质砂岩，部分英安质疑灰岩、酸性凝灰岩夹厚层含铁硅质岩。原岩建造为碎屑岩—黏土岩—含铁硅质岩建造。

鞍本地区为平稳高磁异常区，区内航磁异常具有规模大、强度高、成群成带、集中分布的特点。异常多为太古界鞍山群磁铁石英岩引起。在太古宙基底出露的区域中，已发现铁矿床引起的航磁异常仅是鞍本地区整个航磁异常的一部分，而其他盖层分布区同样具有强度高、面积大的航磁异常[7]，由此可见，该区域深部隐伏的铁矿资源潜力巨大。

研究区重力场的变化总体呈北东向展布，海城—歪头山地区重力场呈现北东向条带状中心递增式重力高，异常较稳定，幅值为23 mgal。营口—桥头地区重力场以重力低为主，局部有重力高出现，异常特征形态不明显，中心幅值为42 mgal。推断重力低场区为侵入岩体分布，重力高场区由花岗片麻岩及太古宙变质岩引起。从铁矿分布情况看，大部分鞍山式铁矿的背景场为重力高场，并多分布在重力梯度带上。

2 预测区圈定

2.1 建立预测模型

通过对研究区内西鞍山和歪头山2个代表性矿床的研究，总结鞍本地区鞍山式铁矿预测模型。①成矿构造背景为古华北板块的东北部鞍山—本溪太古宙绿岩盆地；②成矿时代为新太古代；③含矿建造为新太古代鞍山群樱桃园岩组、茨沟岩组的岩石组合，如绿泥片岩、千枚岩、斜长角闪岩、磁铁石英岩等；④矿物组合以磁铁矿和赤铁矿为主；⑤磁铁矿的强磁性成为这类铁矿床独特的物理性质，磁异常为其重要的找矿标志；⑥磁铁矿石具有较高的密度，铁矿体与围岩间具有较大的密度差，因此，重力异常在预测该类型铁矿床时，可作为一项重要预测要素来考虑。

2.2 圈定预测单元

预测单元的圈定通过建模器实现。首先根据预测模型构置相应的图层，具体包括：①构置磁异常存在范围。将磁异常所控制的范围以磁异常面文件进行表达。②构置磁铁石英岩的分布范围。从辽宁省鞍山—本溪太古宙变质建造构造图中提取磁铁石英岩的面文件。③构置矿床点缓冲区控制范围。求取矿床点作缓冲区分析，构置矿床点缓冲区的面文件。④将磁铁石英岩图层和矿点缓冲区图层在MapGIS中叠加(求并集)，构成一个新的矿产图层。

在MARS2.0中用建模器建模，使磁异常的面文件与新构置矿体文件叠加求并。每个单元网格的面积为1 km2，以满足1∶5万精度的预测工作需要。

大千世界，人海茫茫，少年血气方刚但缺乏经验，老年人经验丰富但气血两亏，惟有中年人，既有经验阅历，稳重沉着，又如日中天，年富力强，是行行业业的中坚力量，左突右冲，担当起方方面面的重任。而且承上启下，前后呼应。中年人的状态如何，决定着国家的命运如何；中年人的前途怎样，关系着民族的前途怎样。因而，我们看到成千上万的中年人在兢兢业业工作，孜孜矻矻奋斗，在创造一个个奇迹，在刷新一个个记录。

2.3 预测要素变量的构置与选择

根据前面总结的鞍本地区鞍山式铁矿各预测要素，选取了与鞍山式铁矿有关的6个专题图层作为预测区优选的变量，分别为磁铁石英岩(面文件)、致矿磁异常(面文件)、太古宙含矿变质建造(面文件)、重力剩余异常平面等值线(线文件)、航磁化极平面等值线(线文件)、铁矿床点(点文件)。

在MRAS中，对这6个图层分别提取10个变量作为鞍本地区鞍山式铁矿的预测要素变量：磁铁石英岩存在标志、磁铁石英岩面积、磁异常存在标志、磁异常面积、含矿建造存在标志、重力剩余异常平面等值线的最高值、重力剩余异常平面等值线的均值、航磁化极平面等值线的最高值、航磁化极平面等值线的平均值、铁矿床点的存在标志。

应用相似系数法对预测变量进行统计分析，重力剩余异常的最高值和均值以及航磁异常的最大值和均值这4个变量的相关性较差，可以剔除。筛选后的变量分别是磁铁石英岩存在标志、磁铁石英岩面积、磁异常存在标志、磁异常面积、含矿建造存在标志及铁矿床点存在标志6个变量。

2.4 预测区优选

预测区优选主要通过对各预测区成矿有利程度的分析来实现，剔除成矿不利的区域，并对优选后的预测区分别用3种颜色来区分表示成矿优劣的A、B、C 3个级别。

鞍山—本溪地区经过优选后的预测区为44个，其中成矿条件十分有利、成矿匹配程度高、资源潜力大的预测区(A类)11个；成矿条件较为有利、成矿匹配程度较高、预测潜力较大的预测区(B类)9个；具有成矿条件、有可能发现资源、可作为探索的其他预测区(C类)24个，见图1。

图1 优选后的预测区Fig.1 Prediction regions after optimally selecting

3 资源量定量分析

(1)构造鞍本地区品位-吨位模型。在MRAS系统中虽然已经提供了全国沉积变质型铁矿的品位-吨位模型，但是考虑到鞍本地区的铁矿床成矿较好，大型和超大型矿床较多，其总体成矿性能要优于全国的平均水平，因此，使用鞍本地区内已知矿床的数据来构造新的品位-吨位模型。本次共收集到鞍本地区内58个鞍山式铁矿床的品位及相应的资源量的资料。结合地质勘探报告，对矿区的外围和2 000 m以浅深度的资源量进行了推测，并将该推测资源量与探明储量的和作为模型吨位值，见表1。基于表中数据，在MRAS中构造鞍本地区的品位-吨位模型。

表1 鞍山—本溪地区鞍山式铁矿品位-吨位数据 Tab.1 Grade-Tonnage data table of the Anshan-type iron deposits in the Anshan-Benxi area

(2)矿床数估计。在MRAS中采用非总和式资源量估算方法。由地质专家根据矿产地信息、磁异常等多种地质证据对各预测区中可能存在的矿床数按90%、50%、10%的概率分别进行估计[10]。

(3)蒙特卡罗资源量模拟。通过蒙特卡罗模拟，确定了第1个预测区的预测结果，包括矿点数、品位及矿石量。对于铁矿而言，其资源量为矿点数与矿石量的乘积。保存第1个预测区的预测结果并对其他预测区进行估算，分别获得各个子区的预测资源量，见表2。经估算，各个子区的预测资源量合计为226.5亿t，模型区的外围和深部的资源量预测值为249.5亿t，因此，鞍本地区预测资源量为476亿t。

表2 预测资源量 Tab.2 Prognosis of resources table

4 结 论

(1)通过对鞍山—本溪地区成矿地质条件及重、磁场特征的分析，建立了鞍山式铁矿预测模型。

(2)基于矿产资源GIS评价系统(MRAS)在辽宁省鞍山—本溪地区共圈定预测区44个，其中A类最小预测区11个，B类最小预测区9个，C类最小预测区24个。

(3)采用地质经济模型法(非总和式)预测鞍山式沉积变质型铁矿资源量为476亿t。

[1] 肖克炎,娄德波,阴江宁,等.中国铁矿资源潜力定量分析[J].地质通报,2011,30(5):650-651. Xiao Keyan,Lou Debo,Yin Jiangning,et al.Quantified research on iron potential of China[J].Geological Bulletin of China,2011,30(5):650-651.

[2] 杨占兴.辽宁省成矿系列与成矿区带研究[D].北京:中国地质大学,2006：16-18. Yang Zhanxing.Metallogenic Series and Metallogenic Belts in Liaoning Province[D].Beijing:China University of Geosciences,2006:16-18.

[3] 辽宁省地质矿产局.辽宁省区域地质志[M].北京:地质出版社.1989:707-727. Bureau of Geology and Mineral Resources of Liaoning Province.Regional Geology of Liaoning Province[M].Beijing:Geological Publishing House.1989:707-727.

[4] 孙鹏慧.辽宁省成矿区带划分及特征[J].中国科技博览,2013(31):277-281. Sun Penghui.The division and character of mineralization belt,Liaoning province[J].China Science and Technology Review,2013(31):277-281.

[5] 郑峻庆,张宝化,蔡一廷,等.辽宁省本溪地区北台—歪头山一带太古宙鞍山群主要构造特征及其对铁矿的控制[J].地质找矿论丛,1986,1(1):20-24. Zheng Junqing,Zhang Baohua,Cai Yiting,et al.Tectonic characteristics of the archean Anshan group and their effects on iron ore deposits in area of Beitai to Waitoushan,Benxi,Liaoning province[J].Contributions to Geology and Mineral Resources Research,1986,1(1):20-24.

[6] 张 朋,彭明生,欧阳兆灼,等.辽宁鞍本地区铁矿床地质特征及找矿标志分析[J].地质与资源,2012,12(6):516-521. Zhang Peng,Peng Mingsheng,Ouyang Zhaozhuo,et al.Geological characteristics and ore-searching guides of the iron deposits in Anshan-Benxi area,Liaoning province[J].Geology and Resources,2012,6(12):516-521.

[7] 王福利.浅谈鞍山式富铁矿地质特征及找矿方向[J].吉林地质,2008,27(2):45-47. Wang Fuli.Geologic features and prospecting direction of the Anshan type iron-rich mineral[J].Jilin Geology,2008,27(2):45-47.

[8] 肖克炎,叶天竺,李景朝,等.矿床模型综合地质信息预测资源量的估算方法[J].地质通报,2010,29(10):1404-1412. Xiao Keyan,Ye Tianzhu,Li Jingchao,et al.Integrated geo-information modeling reserve estimation method[J].Geological Bulletin of China,2010,29(10):1404-1412.

[9] 肖克炎,张晓华,李景朝,等.全国重要矿产总量预测方法[J].地学前缘,2007,14(5):21-24. Xiao Keyan,Zhang Xiaohua,Li Jingchao,et al.Prediction methods of the national important mineral total[J].Earth Science Frontiers,2007,14(5):21-24.

[10] 张 璟,李守义,徐 山,等.基于MRAS证据权重法的辽西锦州—阜新金矿化带金矿潜力评价[J].中南大学学报:自然科学版,2012,43(9):3565-3566. Zhang Jing,Li Shouyi,Xu Shan,et al.Potential gold evaluation with weighting of evidence based on MRAS in Jinzhou-Fuxin gold metallogenic belt,western Liaoning province,China[J].Journal of Central South University：Natural Science Edition,2012,43(9):3565-3566.

(责任编辑 邓永前)

Analysis on the Iron Resource Potential in Anshan-Benxi Area Based on MRAS

Yao Zhihong Sun Penghui Liu Changchun Li Zhifeng Wang Chenglong

(LiaoningSurveyAcademyofGeologyandMineralResources,Shenyang110032,China)

The regional geological features，aeromagnetic and gravity field features in Anshan-Benxi area are introduced briefly.The regional prediction model of the Anshan-type iron deposits is established according to the prediction results：Iron ores deposit is located in Archean greenstone Basin of Anshan-Benxi area，and the metallogenic epoch is in Neo-archean.The ores occur in metamorphic rock of Yingtaoyuan formation and Cigou formation.Minerals are mainly magnetite and hematite.With the characteristics of ferromagnetism of magnetite，magnetic anomalies can be as an important prospecting sign.The predicting units for Anshan-type iron ores in Anshan-Benxi Area are delineated by adopting the comprehensive information method based on the mineral resource assessment system (MRAS).According to the predicting model，10 predictive variables are structured，among which six ones are retained by screening，including magnetite quartzite existence symbol and its area，magnetic anomaly existence symbol and its area，ore formation existence symbol and iron ore deposits existence symbol.The metallogenic favorability degree of each prediction unit is classified，so as to realize the optimal selection of prediction units.So，11 A-level predicting areas，9 B-level predicting areas and 24 C-level predicating areas are delineated eventually.The iron ore resources of Anshan type is quantitatively analyzed by using the geological economic method (non-total evaluating)，and the about 4.76×1010t of resources is predicted.

Anshan-type iron deposits，MRAS，Predicting units delineation，Quantitative analysis of resources

2013-11-11

全国矿产资源潜力评价项目(编号：1212011121004)。

姚志宏(1983—)，女，工程师。

P624.6

A

1001-1250(2014)-01-084-04