陕西东秦岭多层金属矿成矿地质条件分析及深部盲矿预测研究

2022-03-17高田

中国锰业 2022年1期

高田

(中陕核工业集团二一四大队有限公司，陕西西安 710000)

0 前言

金属矿经过发掘会开采出许多稀有的元素和物质，使得矿体所在地区的经济效益得到一定的提高。目前陕西东秦岭区域内存在多层金属矿，但是金属矿内部的矿体断裂，使得金属矿的形态和富集区域都出现变替现象，陕西省东秦岭属于华北区域，随着地理区域的演化变形，金属矿的矿体内部出现断裂、分化等一系列的变更，部分多层金属矿的内部结构出现损伤，影响金属矿的寻找效率。

常见的金属矿寻找方法是根据矿体特有的结构特点进行探寻，为了将金属矿的经济利益最大化，以陕西省东秦岭区域为研究对象，进一步分析金属矿成矿的地质条件和金属矿深部盲矿的预测方法，提高找矿速度，通过分别分析金属矿矿体地质背景、特征以及成矿条件，一方面对金属矿的矿体特征进行总结，另一方面为矿体的深部盲矿预测奠定基础。

1 地质条件

1.1 金属矿矿体地质背景分析

金属矿矿体地质背景是矿体的一个保护膜结构，稳定保护内部的金属矿体物质不会发生质变，在陕西东秦岭区域的金属矿内部主要由岩浆岩、绿岩以及花岗岩组成。绿岩系是原始火山爆发过程结束沉积的一种深变岩体也被称为太华岩群，普遍存储在东秦岭的矿源底层，其岩系的外形多以不规则形状出现，但是本身具有较高的金属背景值，对于金属矿的探寻具有重要的指导意义。金属矿体中含有60%的岩浆岩，其体系几乎涵盖了金属矿的整体结构，主体呈现酸性，岩浆岩随着时间的推进也在不断地变化，本身具有较强的活动力。岩浆岩主要由燕山期花岗岩浆岩、文峪花岗岩序列、花岗斑岩构成[1-3]。陕西省东秦岭多层金属矿地质构造见图1。

1.中生代黑云母二长花岗岩；2.下元古代角闪石二长花岗岩；3.背斜轴；4.向斜轴；5.北矿带；6.中矿带；8.矿脉及编号；9.矿带分界线；10.太华群

陕西东秦岭区域的整理条线是一个断裂发育、不规则褶皱的山体，山体区域长度为40 km，所涉及的宽度大致在10～15 km范围内，东边自娘娘山起，由于秦岭区域在不断演化，因此终止地无法确定，南方由老鸦岔山体至北边的七树坪，由南向北的矿体呈现背斜的状态。山体的主背斜轴线为北纬60°，西经27°，在山体的边缘区域会出现断裂的结构区域，每个整体的小区域会一次断裂成几百条的山体。陕西省东秦岭的各矿脉为南倾或北倾，南倾断裂具中等倾斜，倾角40°，北倾断裂具缓倾斜，倾角140°，南部的南倾断裂和北部的北倾断裂是区内的主要控矿构造，规模较大，长达数千米，是大中型金属矿的主要储矿构造[4-7]。

1.2 金属矿矿体地质特征分析

金属矿处于陕西东秦岭山脉的主背轴区域，呈现东西分布，长度大致为5 km，厚度为1.5 m，金属矿主要由花岗岩和上壳岩构成。目前的矿体呈现脉状，并且金属矿的倾向深度超过700 m，金属矿的地质分为3段，分别为西峪西至黑石窑段，黑石窑至西路将段，西路将到西闯东段，并且每段都具有多演化特点。金属矿体发生质变的主要原因是酸性过高，造成矿边缘的腐蚀变化，这也使得金属矿体地质呈现酸性的特点[8-10]。

在西峪西至黑石窑段内的矿体形状为透明不规则体，此段的矿体结构坚固，韧性好，会随着其他位置岩石的磨损出现糜棱岩。在黑石窑至西路将区域段内矿体的形状为规则透明的脉态，具有较高的含金量[11-13]。另外此地质的发展顺延方向为北方，分支呈现复合、尖灭再复合的规律变化特征。金属矿的最后一个区域段为不规则脉状，此区域的地质结构稳定性不好，几乎都是裂隙相互连接而成。

陕西东秦岭多层金属矿的矿体特征可通过成矿结构的矿脉角度和形态进行分析，得出金属矿的走向空矿脉走向为30°～270°，并且结构最简单的矿体至少通过3次分化、叠加而成。矿脉的断裂形态和规模也是走向空矿特征的具体表现，其断裂形态规整、断裂的规模大并呈近东西向水平分带特点。中部倾向上控矿特征是金属矿体的重要特征，主要表现为矿体断裂的角度是倾斜不规整的，在断裂的边缘存在波纹状，矿体海拔超过500 m，其上下的倾角为47°。矿体的每个结构都具有关联，中部倾向上控矿特征将矿体的倾角和矿体含金量成比例关系，有利于矿体的探寻。矿山不同区域地质特征及矿化强度对比见表1。

表1 矿山不同区域地质特征

1.3 金属矿矿体地质条件分析

只有满足金属矿体地质条件，金属矿才能完好无损的存在，经过对资料和实际勘查发现陕西省东秦岭多层金属矿成矿的地质条件走向、控矿条件分析和金属矿矿体形态的3个区域段特征的介绍，仍然按照3个矿体结构对应分析地质条件。金属矿体的西峪西至黑石窑区域段受到纵向的扭应力和横向的张力，矿体此区域段逐渐分散为断裂式结构，形成一个扩充的新空间，新空间通过演化金属矿体受到侵蚀时，滞留物逐渐融入金属矿体结构内[14-15]。文峪矿区5505号矿脉浅中部构造矿体联合中段平面图见图2。

1.断裂带；2.工业矿体或矿体；3.矿体产状；4.坑道编号及标高

黑石窑至西路将区域内的矿体地质情况主要呈现工业化，此区域的矿体时刻受到来自2个区域段的压力。压力的作用不仅使矿体地质变薄，并且使金属矿体滞留物快速风干成为贫矿地段。在西路将到西闯东区域段的金属矿矿体地质具有连续化，并且此区域的地质稳定性由里到外是逐渐递增的，有利于矿体成矿。

2 多层金属矿深部盲矿预测分析

2.1 多层金属矿深部盲矿的特征分析

多层金属矿的深部盲矿是矿体的最底层，盲矿即矿体最坚固的一部分，也是矿体最难探寻的结构，因此不能根据常见的探测仪器和计算完成矿体的发现。世界上每个区域都会存有特定的磁场，最初磁场都是相同的，但是由于每个区域受到的环境、节气等条件的干扰，使得每个区域的磁场发生变化，正是依据此特点，此次研究提取出金属矿深部盲矿特有的磁场特征作为盲矿预测的主要线索。矿区重磁异常见图3。

1.重力等值线；2.航磁正等值线；3.航磁负等值线；4.航磁零等值线；5.推断隐伏岩体范围；6.超大型铝(钨)矿床；7.大型铝(钨)矿床；8.中性铝矿床；9.铅锌银矿床；10.金银铅矿床；11.多金属硫铁矿床

经过对许多矿体深部盲矿记录参数分析得出，深部盲矿表现为弱磁场，矿体的南西方呈现出异常电磁，磁感应强度为100～600 nT，东北方向为正常磁场，磁感应强度为100～400 nT。由于深部盲矿的地理位置最低，因此盲矿的化学元素成分保存最完好，其表面固定存在汞、银元素，其他元素不定，深部模块的磁场呈现不均匀波动，按照某种规律进行变更。多层金属矿深部盲矿的中温度区域的磁感应强度为50 000 nT，高温度区域的磁感应强度为70 980 nT，另外深部盲矿的磁感应强度也会导致盲矿的高度不断下沉。矿区第1勘探线剖面见图4。

1.矿化断裂带；2.工业矿体及编号；3.钻孔及编号；4.探矿坑道及编号；5.矿脉编号

2.2 构建金属矿深部盲矿预测模型

根据以上金属矿深部盲矿的磁场特征分析，此次研究完成了金属矿体深部盲矿的预测方法分析，此方法主要为2个流程，首先是建立盲矿成分的叠加模型计算深部盲矿的潜力，然后利用盲矿特征建立成矿模型，最终2个模型相互论证分析，确定金属矿深部盲矿的地理位置，提高盲矿成矿的预测准确率。

计算矿体存在深部盲矿的潜力首先将预测区域根据合适的比例进行矿体结构处理，按照化学元素的种类划分，值得注意的是锌、汞、银这3种化学元素既可以在盲矿地质区域存在，也可在其他矿体地质区域存在，不能忽略。将具有深部盲矿化学元素区域进行整理，然后通过叠加模型将高低温元素区域分类，提取出所有温度为中高区域并且与地质元素重合的区域，这些区域矿体具有深部盲矿成矿的潜力。断裂带构造延伸方向倾角变化与金属矿化关系见图5。

图5 断裂带构造延伸方向倾角变化与金属矿化关系

对具有成矿潜力的矿体进行特征对比，根据上文提到的金属矿成矿的深部盲矿特有的磁场特征，完成预测操作。

3 试验分析

经过以上论述，此次研究完成了陕西东秦岭多层金属矿成矿地质条件分析和深部盲矿预测分析，下面设计对比试验检验此预测方法是否具有意义。由于金属矿的地质条件与盲矿的预测方法具有关联性，如果金属矿的地质条件分析无误，那么预测方法也会具有意义，反之，盲矿预测方法的结果就会出现偏差，其中也不排除预测方法本身的错误，为了避免此情况的出现，固采用双重预测检验流程，因此此次研究只需要证明预测方法有意义，就能反推出金属矿的成矿地质条件分析正确。为了保证本次对比试验的公平性与科学性，选择基于人工智能数据分析技术的深部盲矿预测方法和基于遥感无人机分析的深部盲矿预测方法作为试验的对比方法，共同完成试验。

为了提高对比试验结果数据的准确性，将陕西东秦岭中深度北矿作为试验的区域，在试验区要对试验涉及的器材进行功能检验，避免在试验过程中出现故障，试验进行时，同一时间触发3种不同的预测方法，数据分析记录试验数据，当系统检验到3个预测结果后结束试验，汇总试验数据，得出试验结论。预测的富集垂向变化趋势见图6。

图6 预测的富集垂向变化趋势

在设计对比试验时，尽量还原实际预测方法预测的真实度。经过试验，可知研究的金属矿深部盲矿预测方法预测完成的时间比2个传统方法的预测时间要短，得到这一结论，主要是此次方法流程简单，预测结构清晰。对陌生的金属矿结构分析后可以快速得到其矿体的特征，并与预测内部存储的深部盲矿特征进行比较，就可以缩短深部盲矿预测的时间。然而传统的方法在预测过程中，多是测量一些经过推导就可以计算的数据，延长了深部盲矿的预测时间。

另外，通过对比数据显示此次研究的深部盲矿预测方法的预测精度比基于人工智能数据分析技术的深部盲矿预测方法和基于遥感无人机分析的深部盲矿预测方法的预测精度高。由于采用真实的预测对象，试验结果在我国地质表中有记载，因此只需对比预测结果，就可以知道哪一个预测方法更精确。这是由于通过SEM模型以及构建预测模型时设置了探寻矿体的潜力分析，有效地缩短了探寻时间，提高了金属矿深部盲矿的预测精度。

通过以上试验数据和论述，进行综合权衡，可以得出此次研究的金属矿深部盲矿预测方法是最优的预测方法，具有意义。