三维地质数据库在宁芜北段地质找矿研究中的应用

刘小胡，居维伟，肖 娥，张悦秋，梅 芳，张文国，吕国海，张 杰

（江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏 南京 210007）

宁芜北段三维地质模型数据库构建工作基于多元地质数据库，为该地区地质成果数据的查询、准备、处理、表达和应用提供了统一平台。通过数字地质模型的构建，为宁芜北段地区地质成矿规律的综合表达、工作区物化探异常与地质间的关系分析提供了良好的基础，同时通过总结典型矿床的地质及物化探特征，初步建立矿床数字特征模型为该地区进一步的深部找矿分析提供数字模型。

1 三维地质建模范围及方法

三维地质建模的范围以控制盆地北段的主要断层为约束范围，西至长江断裂带、东至方山- 小丹阳断裂、南至铜井- 小丹阳断裂以南的娘娘山- 乔木山一线。

研究以数字化地形地质图及钻孔资料为基础，通过揭露的地层、矿体信息，采用拼接建模与推断建模相结合的方式开展三维地质建模工作，最终模型集成体现多元信息，如图1。

图1 梅山矿区地质模型集成表达示意图

2 宁芜北段地区地质成矿规律的综合三维表达

根据前人对宁芜地区成矿规律的总结，宁芜火山断陷盆地是一个与燕山时期火山活动有关的矿集区，该区域的主要矿产是与一套中基性到中酸性含碱较高的安山质火山一侵入杂岩有关的岩浆演化过程相联系的：从而形成了一组从岩浆晚期到伟晶、高温气液、高温接触交代、中- 低温热液及可能的矿浆充填、火山喷发沉积成因的铁矿床，即所谓”玢岩铁矿”成矿模式。同时宁芜盆地中还有多处火山热液型、岩浆热液交代型、含铜（金）砂岩型铜矿或铜金矿，矿产资源十分丰富。本次研究工作，通过综合构建宁芜北段地区0～500m 地形地质、主要地质构造、出露地层、次火山岩、典型矿床等地质要素的三维模型为宁芜北段地区地质成矿规律的三维综合表达提供了有利条件，能够更好地从时间和空间上阐明其内在联系，进而为深部成矿预测、定位提供模型分析基础。从三维综合展示图上，图2，可以梳理出宁芜北段地区成矿系列的形成过程与分布规律。整个宁芜火山盆地岩浆岩的演化中基性、中性到碱性。矿化过程上，前期是少量铜，中期以铁为主，最后为与碱性岩有关的是铜和金矿床，矿产资源的主体是中期的铁矿床。其矿床形成过程可大致被描述为以下过程。

在宁芜地区首先与成矿相关的火山喷发旋回是龙王山旋回，该旋回后期因次火山岩侵入，形成了一个小型铜矿～大平山铜矿。第二个喷发旋回为大王山旋回，从北东往西南，是宁芜地区火山活动的主旋回，贯穿于整个盆地。强烈的大王山旋回喷发，形成了宁芜地区的主要矿产，特别在北段地区主要形成了梅山、吉山、凤凰山等主要矿床。这个阶段的矿床形成过程首先是由于火山碎屑的喷发，形成火山沉积岩，并形成了一个陆相火山喷流沉积的铁矿～龙旗山铁矿。随后次火山岩侵入，岩性为辉长（石）闪长岩。次火山岩侵入之后形成强烈的矿化作用并对周围的火山沉积矿进行改造形成石榴子石、绿帘石磁铁矿矿床，即竹园山式铁矿。第三种类型，是在火山岩中沿裂隙带形成一些中低温的热液充填的脉状矿，即龙虎山式矿床。第四种类型，是在次火山岩的顶部，即辉长闪长玢岩的顶部形成一套为矿浆为主、后期热液叠加改造的矿床，即梅山铁矿。第五种类型是在次火山岩顶部角砾岩带中，一般火山岩的顶部，热的气液上升之后进行爆炸、隐爆，形成大量的角砾岩，之后受热液交代，交代过程形成的以伟晶状为主，中细粒状为辅的矿石结构，称为凹山式。该类型矿床在宁芜北段地区没有出现。第六种类型是在次火山岩的下部，形成一套浸染状矿体，即陶村式。第七种类型是次火山岩和沉积岩接触，形成的一组热液交代矿床，即凤凰山式、其林山式。第八种类型是在沉积岩和次火山岩接触的顶部，也形成矿浆矿床，即姑山式，主要矿石成分为透辉石- 磷灰石- 磁铁矿。该类型矿床在宁芜北段地区尚未出现。大王山旋回之后是姑山旋回，该旋回目前尚未发现矿产资源。第四个旋回为娘娘山旋回，该旋回在火山口附近形成了脉状的铜金矿床，矿石组合是菱猛铁矿- 黄铜矿- 自然金。

3 次火山岩体与矿床空间分布关系的综合三维表达

图2 宁芜北段地区成矿特征综合认识图

通过对次火山岩体三维模型的集成表达，可以清晰的在三维视图中展布出该工作区基性、中基性、中酸性等不同类型次火山岩体的空间分布规律宁芜北段地区由NE 至SW 方向，次火山岩体呈现从中基性（为主）→中性→中酸性逐渐过渡的特征。根据地球化学特征统计，本区矿床的成矿类型与次火山岩性质密切相关，与铁矿有关的岩体一般偏基性，SiO2＜55.0%，CaO ＞5.5% ；与铜矿有关的岩体略偏中酸性，SiO2＞55.0%，CaO ＜5.5% ；与黄铁矿有关的岩体SiO2、CaO 含量接近区域岩体平均值，成矿元素由NE 至SW 方向呈现铁- 铜- 金（铜）逐渐过渡的特征，成矿热液温度也呈现高温- 中高温- 中低温- 低温逐步变化的特点。

4 工作区物化探综合异常区构建及联合表达

4.1 宁芜北段地区重力异常主要特征

宁芜北段重力异常等值线与地形地质叠合的情况，从模型综合表达的信息可知，宁芜北段地区主要的重要高值异常区分布在NW 向梅山- 祖堂山- 东善桥- 凤凰山成矿带及NE 向其林山- 阴山- 云台山- 大平山成矿带。异常高值中心主要位于吉山铁矿及东善桥地区。同时宁芜北段东北方山- 陶吴- 小丹阳一线重力梯度带重力等值线呈平行等距分布特征并自西向东逐步递减，结合区域构造条件推测是由深部方山- 小丹阳断裂引起。

4.2 宁芜北段地区磁力异常主要特征

宁芜北段地区磁法的高值异常主要出现在梅山、卧儿岗和吉山地区等铁矿区宁芜北段的西南部磁异常的梯度较缓，异常的差值不大，东南部主要在皇姑山、阴山、铜山、莺子山一带出现较低缓的磁异常。而西南部的磁异常差值不明显，异常的梯度变化较小。

5 宁芜北段地区地球化学异常主要特征

本次研究工作将收集的Zn、Cu、Mn、Pb、P 5 种地球化学异常数据分层展示在三维视图中并将其与次火山岩体进行综合表达。分别展示了宁芜北段西南部岱山- 娘娘山- 戴山一线、东南部皇姑山- 云台山- 莺子山- 火地山- 大平山一线以及北部谷里-吉山- 龙旗山一线次火山岩体地球化学异常特征。

6 结论

通过本次三维地质数据建库工作，对宁芜北段地区地形地质图、交通地理图、钻孔资料、物化探解译图等地质资料进行了系统收集、整理，形成了数字化地质数据库和属性化的图形文件，在此基础之上对宁芜北段地区地形地质、主要地质构造、出露地层、次火山岩、典型矿床等地质要素构建了三维模型。通过统一的数据库及表达环境，直观反映宁芜北段地区地质工作程度及地质成矿特征，可为该区域的下一步”攻深探盲”工作提供模型基础与技术支撑，根据信息预测下步找矿。