吳澤權(quán)，毛先成，陳 進，陳東鋒，成 功

（中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長沙410083）

招平斷裂帶中段斷裂成礦有利度分析

吳澤權(quán)，毛先成，陳 進，陳東鋒，成 功

（中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，長沙410083）

招平斷裂帶是我國著名的金礦成礦帶。斷裂的空間展布形態(tài)特征對尋找斷裂構(gòu)造控礦型金礦床具有重要作用。通過斷裂的遙感解譯，研究了招平斷裂帶主斷裂的走向、主斷裂地表破碎帶寬度以及主斷裂起伏程度等成礦有利度指標(biāo)，構(gòu)建了基于斷裂距離場的成礦有利度分析模型，并圈定研究區(qū)域成礦遠(yuǎn)景區(qū)11處，為區(qū)域地質(zhì)、物化探等勘查工作提供了指導(dǎo)性意見。

招平斷裂帶；成礦距離場；斷裂控礦；成礦有利度

0 引言

金礦的形成離不開深大斷裂的改造、導(dǎo)礦、容礦和疊加作用。斷裂活動不僅能控制巖漿巖的侵入，為金礦的形成提供儲礦空間；而且為金礦熱液的形成提供活化熱能和大量流體，為其遷移提供動能，為其沉淀富集提供有利的、多期多階段的物理化學(xué)條件［12］。因此，探討斷裂構(gòu)造展布特征能夠更好地指明區(qū)域找礦方向。

招平斷裂帶是著名的金礦成礦帶，是重要的導(dǎo)礦、容礦構(gòu)造。區(qū)域地質(zhì)研究表明［38］，招平斷裂是金熱液運移的通道，控制了礦田、礦床、礦點的空間分布。熱液在斷裂的走向和傾向變化處富集成礦，金礦體多賦存于招平斷裂帶主裂面下盤的黃鐵絹英巖中。斷裂的分支、復(fù)合及交叉部位常為金礦體出現(xiàn)的有利部位，晚期的NE、NNE向次級斷裂與主裂面斜交，共同控制了金礦體的空間產(chǎn)出位置；EW向次級斷裂是燕山運動前的基底構(gòu)造，與金成礦有一定關(guān)系。本文利用GIS定量分析招平斷裂帶主斷裂的成礦有利度指標(biāo)（包括走向、破碎帶寬度、起伏程度等），構(gòu)建基于斷裂距離場的成礦有利度分析模型，進而圈定成礦有利區(qū)域。

1 區(qū)域構(gòu)造地質(zhì)概況

1．1 區(qū)域斷裂構(gòu)造

招平斷裂帶南起平度，北至龍口市，在招遠(yuǎn)市境內(nèi)約60余km2，是招遠(yuǎn)市金礦集中區(qū)最大的控礦斷裂，走向NE-NNE，傾向130°～150°，一般寬100～200 m。次級斷裂一般長5 km，寬幾十米，走向NNE-NEE，傾向NW或SE，傾角50°～75°。研究區(qū)沿招平斷裂帶主斷裂北起樓里頭，南至夏甸，區(qū)內(nèi)有大尹格莊、夏甸、姜家窯等大型金礦田。區(qū)內(nèi)招平斷裂帶主斷裂走向10°～20°，在勾山水庫附近被梁郭—馬連莊斷裂錯斷為南北2段：北段被南周家、大尹格莊、南溝斷裂依次切割，控制著大尹格莊金礦和曹家洼金礦；南段被姜家窯、嵐子頂、夏店F1、黑虎山斷裂所切割，控制著姜家窯金礦和夏甸金礦。

1．2 斷裂遙感解譯

選取美國Landsat 7陸地衛(wèi)星的ETM＋數(shù)據(jù)進行741（RGB）波段合成，并與全色波段融合，經(jīng)直方均衡化增強處理后，得到1∶50 000色彩豐富、對比度好的假彩色合成影像圖。由于研究區(qū)地勢平坦，選取水體表現(xiàn)更為清晰，有利于平原地區(qū)斷裂構(gòu)造的解譯。印度P6衛(wèi)星LISS3數(shù)據(jù)作為遙感解譯的輔助數(shù)據(jù)。

圖1 研究區(qū)斷裂構(gòu)造地質(zhì)圖Fig．1 Map showing faults in the study area

根據(jù)線性影像、兩側(cè)地質(zhì)體空間位置的變化及接觸關(guān)系等解譯標(biāo)志判定斷裂的存在，而水體的線狀分布可作為斷裂解譯的一個重要標(biāo)志。但僅從遙感解譯來判定斷裂的存在是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，還應(yīng)結(jié)合地質(zhì)圖確定研究區(qū)斷裂的展布形態(tài)（圖1）。

2 成礦有利度指標(biāo)

2．1 斷裂距離場指標(biāo)

斷裂控礦地質(zhì)因素場與空間某點到相關(guān)聯(lián)的斷裂面的距離有關(guān)，即斷裂控礦地質(zhì)因素場是到斷裂面的距離的空間分布函數(shù)。用斷裂距離場可以描述斷裂對礦床（點）的空間定位與分布的控制信息，這種控制信息只與到斷裂面的最近距離有關(guān)，而不考慮斷裂與其他地質(zhì)因素對空間的疊加影響。

在成礦過程中，招平斷裂帶的控礦作用主要表現(xiàn)為對周圍地質(zhì)空間的場作用，可以用場論方法導(dǎo)出主斷裂的空間作用［9］。因此，近似地采用地質(zhì)空間中離散點到主斷裂的最小距離作為主斷裂的距離場指標(biāo)。將礦床礦（點）與斷裂幾何模型作鄰近分析，統(tǒng)計金礦床（點）與主斷裂的距離的關(guān)系，得到礦床礦（點）的礦產(chǎn)當(dāng)量和距離的散點圖及累計直方圖（圖2）。

由圖2可知，在1．5 km范圍內(nèi)集中了約96%的礦點，在2．7 km范圍內(nèi)集中了約98%的礦點，這足以表明招平主斷裂的巨大控礦作用。為確定更優(yōu)的斷裂影響帶的半徑，分別以1．5 km和2．7 km作緩沖區(qū)，分析其成礦有利度（表1）。從表1可見，1．5 km和2．7 km的異常面積，后者約為前者的2倍，但在前者范圍內(nèi)產(chǎn)出的金礦點數(shù)與后者只差2個，體現(xiàn)在兩者之單位礦產(chǎn)當(dāng)量（KN）的差異上?？紤]到招平斷裂帶主斷裂的巨大成礦影響，以及礦床礦點總樣本較少，為了擴大找礦靶區(qū)，選擇2．7 km作為距離場半徑的邊界等級。

2．2 主斷裂走向指標(biāo)

斷裂的走向能直接表明地殼運動產(chǎn)生的影響，大致表明所受的應(yīng)力方向。由于招平斷裂帶的金礦床主要產(chǎn)于走向為NE或NNE向主斷裂附近的空間，因此有必要分析招平斷裂帶主斷裂的走向與礦床礦點分布的關(guān)系。統(tǒng)計各個礦床礦點到主斷裂最近距離處的主斷裂走向，得到礦產(chǎn)當(dāng)量與主斷裂走向的散點圖和累計直方圖（圖3）。

根據(jù)各走向范圍內(nèi)主斷裂的長度，計算各走向范圍的當(dāng)量長度比；根據(jù)當(dāng)量長度比確定主斷裂走向的找礦有利度等級rs：

式中，s為主斷裂的走向范圍；N為該走向范圍內(nèi)的礦產(chǎn)當(dāng)量；L為該走向范圍內(nèi)主斷裂的長度。

表1 主斷裂距離場成礦有利度分析Table 1 Metallogenicl favourability degree analysis of distance field of the fault

圖2 礦產(chǎn)當(dāng)量與主斷裂距離散點圖（a）和直方圖（b）Fig．2 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and distance field of the main fault＇s distance

圖3 礦產(chǎn)當(dāng)量與主斷裂走向散點圖（a）和直方圖（b）Fig．3 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and main fault＇s trend

表2表明，主斷裂走向雖然為NE-NNE向，但由于受次級NE，NNE向斷裂的切割或影響，其走向在局部有所差異，礦產(chǎn)當(dāng)量在走向角度范圍內(nèi)的分布也有差異，利用該方法很好地量化了主斷裂走向的找礦有利度等級。

2．3 主斷裂地表破碎帶寬度指標(biāo)

破碎帶的寬度與斷裂帶的性質(zhì)、規(guī)模以及在不同地段的表現(xiàn)形式有關(guān)，如單條斷層出現(xiàn)地段、多條斷層共同出現(xiàn)地段或雁列斷層交接地段的斷裂破碎帶，其寬度會有較大的差異，斷距大的斷層破碎帶寬度較大［1011］。

招平斷裂帶地表破碎帶寬30～400 m，主斷裂破碎帶寬度與礦化的規(guī)模和強度有關(guān)。統(tǒng)計各個礦床礦點到主斷裂最近距離處的地表破碎帶寬度，得到礦產(chǎn)當(dāng)量與主斷裂地表破碎帶寬度的散點圖和累計直方圖（圖4）。

表2 主斷裂走向的成礦有利度等級計算結(jié)果Table 2 Calculation result of metallogenic favourability degree level of main fault＇s strike

圖4 礦產(chǎn)當(dāng)量與主斷裂地表破碎帶寬度散點圖（a）和直方圖（b）Fig．4 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and width of the main fracture zone

根據(jù)各寬度范圍內(nèi)破碎帶寬度落入該范圍的柵格數(shù)得到當(dāng)量柵格比，并確定破碎帶寬度的等級rw：

式中，w為主斷裂地表破碎帶的寬度范圍；N為該寬度范圍內(nèi)的礦產(chǎn)當(dāng)量；G為該寬度范圍內(nèi)主斷裂的柵格數(shù)。

由表3可知，主斷裂的地表破碎帶寬度與礦產(chǎn)當(dāng)量并不成正比。一般情況下，斷裂的斷距大，破碎帶會相應(yīng)較寬，可能不利于熱液的集中。

2．4 主斷裂起伏程度指標(biāo)

招平斷裂帶主斷裂在走向和傾向上具有明顯的波狀起伏，為了探索主斷裂起伏程度對礦床礦點分布的控制作用，采用一次趨勢線對主斷裂進行擬合，計算主斷裂到趨勢線的起伏程度，統(tǒng)計分析礦產(chǎn)當(dāng)量與主斷裂起伏程度的關(guān)系（圖5），并確定主斷裂起伏程度的等級rf：

表3 主斷裂地表破碎帶寬度的成礦有利度等級計算結(jié)果Table 3 Calculation result of Metallogenicl favourability degree of fracture zone＇s width

圖5 礦產(chǎn)當(dāng)量與主斷裂起伏程度散點圖（a）和直方圖（b）Fig．5 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and tufluctuation of the main fanlts

圖6 礦產(chǎn)當(dāng)量與NE NNE向次級斷裂距離散點圖（a）和直方圖（b）Fig．6 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and distance field of secondary fracture zone（NE-NNE）

圖7 礦產(chǎn)當(dāng)量與EW向次級斷裂距離散點圖（a）和直方圖（b）Fig．7 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and secondary fracture zone（EW）

圖8 區(qū)域成礦預(yù)測與遠(yuǎn)景區(qū)圈定圖Fig．8 Map showing the regional metallogenic prediction and prospect areas

式中，f為主斷裂起伏程度距離范圍；N為該距離范圍內(nèi)的礦產(chǎn)當(dāng)量。

此外，對于NE-NNE向和EW向次級斷裂，納入主斷裂后再做鄰近分析，統(tǒng)計礦產(chǎn)當(dāng)量與次級斷裂最短距離的散點圖與累計直方圖（圖6，圖7），提取優(yōu)勢距離場指標(biāo)，采用類似的方法確定成礦有利指標(biāo)的邊界等級。

3 成礦有利度分析

3．1 綜合成礦有利度指標(biāo)分析模型

將各成礦有利度指標(biāo)轉(zhuǎn)化為場，采用場疊加的方法，構(gòu)建出綜合成礦有利度指標(biāo)的分析模型。m類成礦有利度指標(biāo)可以表示為：

對于第i類成礦有利指標(biāo)，通過計算其等級r來表示該類成礦有利指標(biāo)的成礦有利度，因此，第j級成礦有利指標(biāo)的成礦有利度可以表示為：

第i類控礦指標(biāo)的第j級成礦有利指標(biāo)的控制面積表示為Aij，則：

式中，A為研究區(qū)域的總面積。

綜合成礦有利度指標(biāo)分析模型可以表示為：

式中，｛ri｜i＝1，2，3，…，m｝為第i類控礦指標(biāo)的邊界等級。

3．2 成礦有利地段的圈定

利用ArcGIS軟件將研究區(qū)劃分為50 m×50 m柵格單元，通過分析招平斷裂帶各成礦有利度指標(biāo)，依次確定主斷裂走向指標(biāo)、主斷裂地表破碎帶寬度指標(biāo)、主斷裂起伏程度指標(biāo)、次級斷裂距離指標(biāo)的邊界等級均為2。利用綜合成礦有利度指標(biāo)分析模型，計算主斷裂距離＜2．7 km緩沖區(qū)范圍內(nèi)各單元的成礦有利度，并利用ArcGIS進行可視化表達(dá)。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)環(huán)境與礦山開采情況，圈定了研究區(qū)域成礦遠(yuǎn)景區(qū)11處，其中大尹格莊金礦床、夏甸金礦床等大型礦床也被圈定在內(nèi)（圖8），該結(jié)果可為下一步區(qū)域物化探等勘查提供參考性意見。

4 結(jié)語

（1）采用遙感解譯的方法能揭露區(qū)域部分?jǐn)嗔褬?gòu)造，但要與區(qū)域地質(zhì)圖相結(jié)合以進一步驗證其準(zhǔn)確性，二者應(yīng)相互補充。

（2）招平斷裂帶中段區(qū)域的金礦床受招平主斷裂的控制，基于最近距離研究招平斷裂帶成礦有利度指標(biāo)，構(gòu)建綜合的成礦有利度分析模型能有效揭示礦床礦點與主斷裂的關(guān)系，利用這種關(guān)系可以圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū)。

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Analysis of fault／fracture metallogenicl favourability degree of the middle part of Zhaoping fault belt

WU Zequan，MAO Xiancheng，CHEN Jin，CHEN Dongfeng，CHENG Gong
（School of Geosciences and Info-Physics，Central South University，Changsha 410083，China）

Zhaoping fault belt is a well known Au ore belt in China．Spatial morphology of a fault extension is important to prospect the fault-control Au deposit．The favorable metallogenic degree of Zhaoping fault belt，such as strike，width of the fractural zone at surface and undulating degree of the main fault zone is interpreted on remote sensing image to build the metallogenic favorable degree model．Based on distance field of the fault 11 prospects are lineated in the study area with the model thus provide guidance to further regional geological，geophysical and geochemical survey．

Zhaoping fault belt；distance field；ore-controlling fracture；metallogenicl favourability degree

P613；P618．51

： A

10．6053／j．issn．1001-1412．2014．01．005

2013-04-02； 改回日期：2013-06-13； 責(zé)任編輯： 趙慶

吳澤權(quán)（1988 ），男，在讀碩士研究生。

毛先成（1963 ），男，教授，博士，主要從事地學(xué)三維建模和隱伏礦立體預(yù)測研究。通信地址：中南大學(xué)校本部地學(xué)樓420室；郵政編碼：410083；E-mail：xcmao＠126．com