分形理论与原生晕方法组合在东车路沟金矿深部预测中的应用

孙佳楠，赵英勇，唐汪忠，刘向阳，葛洋松，何 佳

（1河南省地质矿产开发局第四地质勘查院，河南 郑州 454000；2金渠集团有限公司，河南 三门峡 472000）

1 区域地质背景

东车路沟金矿床是北祁连西段较为重要的金矿床之一，位于鹰咀山-照壁山金成矿带东段、北祁连加里东地槽南缘，矿体产于近南北向韧脆性断裂带中，属于阿尔金大断裂的低次序低级别断裂，矿体严格受断裂构造控制，整体较支离破碎，具有多期次活动的特征。

1.1 地层

区域出露地层主要为上奥陶统扣门子组和下奥陶统阴沟群组，扣门子组为滨海—浅海相火山—沉积岩建造，包括长石砂岩、板岩、千枚岩、英安岩、安山岩、晶屑凝灰岩等；阴沟群为一套地槽型海底喷发岩建造，主要岩性为厚层灰岩和火山碎屑岩，该套地层在矿区范围内被加里东晚期的英安斑岩和华力西期的闪长岩和花岗闪长岩大面积侵入，除此以外，矿区内广泛分布第四系，主要由砾石、碎石块、粘质砂土组成。

1.2 岩浆岩

矿区范围内岩浆分布广泛，约占总面积的43%。主要有英安斑岩、少量闪长玢岩。岩体的边界明显受北西向、近东西向—北东向和南北向等方向的断裂构造控制，从而使该岩体具有迷宫状产出特征。据测试资料[1]，东车路沟岩体的锆石U-Pb同位素年龄为427.7±4.5Ma。

英安斑岩多为灰绿色，斑状结构，基质微晶结构，斑晶主要由斜长石与少量的石英、钾长石组成。斜长石呈板状，部分有明显的环带结构，粒径一般为2.3×4.6mm。基质主要由细小的斜长石与石英组成，粒径为0.05mm左右。闪长玢岩以含角闪石斑晶而不含石英斑晶与英安斑岩相区别。岩石均有绿泥石化、绢云母化、硅化、碳酸盐化及绿帘石化等蚀变。

1.3 构造

东车路沟矿区构造以断裂为主，主要发育SN向断裂、次为NE向断裂，SN向断裂以F1断裂为代表，是区内主要的容矿构造，该断裂宽300m～500m，走向延伸长度大于2000m，主要由阿尔金区域大断裂和古火山穹隆继承性断裂共同影响而形成，断裂带内片理化英安斑岩和石英脉发育。NE向断裂构造规模较小，走向多为30°，常截断SN向断裂，沿走向延伸不稳定。

1.4 围岩蚀变

东车路沟金矿床主要围岩为阴沟群英安斑岩和凝灰岩，蚀变类型有∶硅化、黄铁矿化、绢云母化、碳酸盐化、高岭土化（偶见绿泥石化），蚀变具有明显的分带特征，从矿体中心向两侧分别出现硅化—黄铁矿化—绢云母化—碳酸盐化—高岭土化，其中硅化、黄铁矿化、绢云母化与金的关系最为密切，硅化形成的石英脉多沿断裂裂隙面贯入，普遍富含金属硫化物[2,3]。

1.5 矿体特征

区内金矿类型主要为石英脉型，以及少量碎裂状蚀变岩型矿体，含金石英脉多分布于阴沟群英安斑岩和火山碎屑岩中，矿体受构造控制作用显著，多沿近SN向断裂及裂隙展布，但由于不同期次的火山岩体侵入，使其在不同方向的断裂中均有产出，同时也造成矿体在构造的闭合和开放的交替作用下相间出现。查明的金矿体主要为S1、W1、S2、S3石英脉带，其中以S1石英脉带规模最大，视为矿区的主矿体，S1脉主要位于矿区北部的F1断裂中，一般呈顺层脉状、豆荚状和透镜状，走向290°～30°，矿体在走向上和倾向上均呈舒缓波状，沿走向长30m～500m，水平厚度0.7m～8.9m，蚀变带转折部位往往是矿脉体的厚大部位，其中北侧矿体以向东陡倾为主，南侧矿体大体以向西倾为主，侧伏角70°～75°，南段矿体相对埋深较大。

2 基于分形理论的分维特征计算

其中r表示金品位，N（r）表示所取样品中金品位大于r的个数，D为分维值，α为常数。根据r值的不同，求得N（r）值，并将N（r）和r的数值投在双对数坐标系中，如果投点大致分布在一条直线上，说明金品位的分布具有自相似性，即具有分形结构，直线的斜率的负值即为分维D值。

收集S1矿体2258m～2156m各中段矿体穿脉金品位数据，用于统计分析，画出图2。

2.1 S1矿体中各中段金品位分维值D的计算

图1 S1矿体中段品位双对数坐标图

图2 S1矿体中段品位-厚度乘积双对数坐标图

从图1可以看出，S1矿体自2258中段→2235中段→2215中段→2180中段→2156中段，分维值D基本呈大→小→大的规律，分维值D由0.6435～0.9443，其均值为0.7376。D值越小，样品之间金品位的差异越大，均一性差，矿体高出平均品位的样品在局部地段相对富集的可能性越大，预示矿体中有很大可能出现富矿段，但分散且规模小，D值越大，样品之间金品位的差异越小，均一程度好，矿体在局部地段相对富集的可能性越小，预示着富矿体存在的几率小[5]。

东车路沟S1矿体规模和品位变化情况与分维值D的变化趋势相吻合。2235中段对应分维值较小的情况，在采掘过程中，该中段金品位变化较大，局部富集的金品位最高值达113.2g/t。金品位D值大小规律的相间出现，并且2180中段和2156中段的D值基本相同，也说明矿体向深部仍有一定程度的延伸，深部有存在富矿体的可能性。

2.2 S1矿体各中段品位乘厚度分维值D的计算

由于矿体品位、厚度变化复杂，仅用其中某一变化量的分维值反应矿体变化性是不够的，故用品位r和厚度h两个变量的乘积来进一步研究东车路沟金矿的分维特点。收集S1矿体2258m～2156m各中段穿脉品位和厚度数据用于统计分析，得到图3。

从图2可以看出，2258m中段-2156m中段，D值大小呈大→小→大→小→大的规律相间出现，其中2258中段和2215中段对应D值较大的情况，其规模大，品位变化较小；2235中段和2180中段对应D值较小的情况，其规模小，但容易出现富矿体，这与目前井下采矿工程所揭露的实际矿脉情况基本印证。说明随着深度的增大，有规模矿体出现的可能性很大。

3 化探原生晕分析

3.1 S1脉体多元素的相关统计

在同一地质成矿作用过程中，多元素特别是与金成矿关系密切的这些元素之间总是相互关联、相互影响和相互制约的。这种相互联系反映到元素的含量上，经过相关统计分析来说明各元素之间到底存在怎样的关系，用于研究矿区原生晕垂向分带特征[6，7]。针对S1矿体的各个中段采样，组成延深约80m的化探剖面，共采样221个，根据多元素化验结果，以此分析多元素的相关性，其中，Hg、Sb、As之间的相关性很高，可以用做头晕元素，Bi和W可以作为尾晕元素，Cu、Zn和其他元素的相关性差。

3.2 深部矿体的化探原生晕指示

依据样品分析数据，在S1矿体穿脉方向做出多元素剖面的原生晕异常图，如图3所示。从穿脉剖面的分析结果来看，头、尾晕元素从2235m中段向下到2156m中段是增强的趋势，头尾晕元素在2156m中段叠加，说明2156m中段下部矿体还有较大长度的延伸。

图3 S1矿体穿脉剖面多元素原生晕异常分布图

这一结果也与基于分形特征推测的结果相一致，说明S1主矿体向深部仍有延伸，对寻找该类型矿床可能存在的隐伏矿体具有很好的指导意义。

4 结论

通过对东车沟金矿S1矿体的已知的品位、厚度等分维值进行综合分析，得出S1矿体向深部仍有很大的延伸，而且出现富矿体的可能性很大；然后通过化探原生晕分析，得出其头尾晕元素在2156m中段叠加，矿体极有可能向深部延伸的结论，用两种理论结合的方法推测矿体向深部有无延伸，更有利于寻找深部隐伏矿体以及预估其品位和规模大小。