林玉婷， 毛先成， 劉曉霞， 任　佳， 劉占坤， 潘　敏， 羅　丹， 鄧　浩,朱佳瑋， 張苗苗， 夏　芳， 肖　飛， 魏清峰， 韓建民， 樊紅喜， 饒文天， 黃悠悠

(1.有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙410083； 2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410083； 3.新疆有色金屬工業(yè)集團(tuán)，新疆烏魯木齊830000)

?

新疆阿希金礦控礦因素三維定量分析與提取

林玉婷1,2， 毛先成1,2， 劉曉霞1,2， 任佳1,2， 劉占坤1,2， 潘敏1,2， 羅丹1,2， 鄧浩1,2,朱佳瑋1,2， 張苗苗1,2， 夏芳3， 肖飛3， 魏清峰3， 韓建民3， 樊紅喜3， 饒文天3， 黃悠悠3

(1.有色金屬成礦預(yù)測(cè)與地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙410083； 2.中南大學(xué)地球科學(xué)與信息物理學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410083； 3.新疆有色金屬工業(yè)集團(tuán)，新疆烏魯木齊830000)

新疆阿希金礦自20世紀(jì)90年代投產(chǎn)至今，地表礦、淺部礦已開(kāi)采殆盡。采用三維空間分析方法提取控礦因素并進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)是發(fā)現(xiàn)深部隱伏礦體的一條有效途徑。通過(guò)阿希金地質(zhì)體三維建模，采用距離場(chǎng)分析、地質(zhì)界面坡度分析以及地質(zhì)界面趨勢(shì)-起伏分析方法，提取了控礦主斷裂面距離場(chǎng)、主斷裂面坡度、主斷裂面趨勢(shì)-起伏、管道相距離場(chǎng)、管道相趨勢(shì)-起伏5個(gè)控礦因素，并通過(guò)散點(diǎn)圖對(duì)礦化指標(biāo)與控礦因素的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行分析，得到各個(gè)因素的礦化富集空間，提取出成礦有利部位。分析結(jié)果可為阿希金礦的深部隱伏礦體三維預(yù)測(cè)提供成礦信息支持。

控礦因素；距離場(chǎng)分析；坡度分析；趨勢(shì)-起伏分析；三維定量分析；深部隱伏礦體;阿希金礦；新疆西天山

0　引　言

新疆阿希金礦床是20世紀(jì)80年代末在新疆西天山地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)大型低硫型淺成低溫?zé)嵋航鸬V床。自1993年開(kāi)始投入生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采，地表礦、淺部礦已開(kāi)采殆盡，找礦主體已經(jīng)向隱伏礦、深部礦逐漸轉(zhuǎn)變，找礦難度不斷加大。為減少深部探礦的盲目性和風(fēng)險(xiǎn)性，采用合適的方法分析控礦因素、進(jìn)行成礦定量預(yù)測(cè)顯得尤為緊迫和重要。翟偉等(2007)分析了阿希金礦流體地化特征及成礦機(jī)制；魏佳林(2012)根據(jù)阿希金礦的黃鐵礦標(biāo)型特征及礦體的剝蝕程度等進(jìn)行了礦體空間定位規(guī)律及找礦方向研究；王慶峰(2013)根據(jù)阿希金礦古火山機(jī)構(gòu)和斷裂構(gòu)造的特征及控礦作用進(jìn)行了找礦前景評(píng)價(jià)及成礦預(yù)測(cè)。這些對(duì)阿希金礦進(jìn)行的成礦預(yù)測(cè)研究是基于地質(zhì)構(gòu)造或地球化學(xué)特征的，尚缺乏基于三維地質(zhì)模型的分析。三維成礦預(yù)測(cè)方法(趙鵬大等，1992；毛先成等，1998a，1998b，2010；毛先成,2006;陳建平等，2007；肖克炎等，2012；Fallara et al.，2006)近年來(lái)已發(fā)展成為融合三維地質(zhì)建模、多元地學(xué)信息集成的三維定位定量預(yù)測(cè)方法。通過(guò)三維建模能夠形象直觀(guān)地反映各個(gè)地質(zhì)體的形態(tài)特征以及空間位置關(guān)系，通過(guò)對(duì)塊體模型進(jìn)行賦值，利用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)更科學(xué)地定位、定量預(yù)測(cè)的目的(丁建華等，2009)。

基于阿希金礦的三維地質(zhì)模型進(jìn)行了控礦因素的定量分析與提取，具體思路為建立地質(zhì)體、地質(zhì)界面的TIN模型，采用三維空間分析方法，對(duì)礦床的控礦地質(zhì)因素進(jìn)行定量分析，提取控礦因素，并分析控礦因素與礦化指標(biāo)的關(guān)系，提取成礦有利部位，為深部隱伏礦體三維預(yù)測(cè)提供成礦信息支持。

1　礦區(qū)地質(zhì)概況

阿希金礦位于中天山—伊犁地塊北部博羅科努古生代島弧南緣的吐拉蘇盆地。吐拉蘇盆地受控于科古琴南坡斷裂和伊犁盆地北緣斷裂。盆地基底具有雙層結(jié)構(gòu)特征，主要由不同變質(zhì)變形程度的構(gòu)造層組成。下部構(gòu)造層為一套淺海相穩(wěn)定大陸邊緣型的碳酸鹽巖和碎屑巖建造，上部構(gòu)造層由未變質(zhì)的中性、基性火山巖和海相沉積巖建造組成(周圣華等，2008；張耀選等，2015)。在元古界和下古生界基礎(chǔ)上，吐拉蘇盆地在石炭紀(jì)發(fā)生了大規(guī)?；鹕交顒?dòng)(王強(qiáng)等,2006；朱永峰等,2006a,2006b；龍靈利等,2008；Zhu et al.,2005；Xia et al., 2008)，是西北天山重要的斑巖-淺成低溫?zé)嵋盒徒鸬V礦集區(qū)。盆地中產(chǎn)有阿希、東塔吾爾別克等低硫型和京?！翣柭玫雀吡蛐蜏\成低溫?zé)嵋盒徒鸬V床及阿庇因迪、西塔吾爾別克等斑巖型金礦床(肖龍,2002；董連慧等,2005；周圣華等,2008；翟偉等,2010；魏佳林,2012；徐伯駿等,2014；張耀選等,2015)。

阿希金礦賦礦圍巖主要為下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組管道相英安質(zhì)角礫熔巖，局部地段為英安巖、安山巖和霏細(xì)斑巖。礦床總體受火山機(jī)構(gòu)及其相關(guān)斷裂控制，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育系列環(huán)形和放射狀斷裂，礦體嚴(yán)格受管道邊緣環(huán)形火山斷裂F2的控制。由于F2斷裂與火山管道相產(chǎn)出狀態(tài)密切相關(guān)，控制了礦體的產(chǎn)狀，該斷層可能是火山氣液流體運(yùn)移的通道。礦區(qū)主礦帶總長(zhǎng)度>1 280 m，總體呈向西凸出的弧形帶狀分布，走向近南北，傾角60°～80°。礦石類(lèi)型被分為2類(lèi)：石英脈型礦石和蝕變巖型礦石。前者主要以大脈形式產(chǎn)出，其次為細(xì)脈、網(wǎng)脈帶形式出現(xiàn)；后者產(chǎn)出形式較為單一，主要是熱液蝕變作用疊加作用于英安質(zhì)角礫熔巖或英安巖。礦區(qū)圍巖蝕變主要為火山期后成礦熱液有關(guān)的近礦熱液蝕變作用，表現(xiàn)為硅化、黃鐵絹英巖化、綠泥石化、碳酸鹽化、黏土化等。

圖1　新疆阿希金礦區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖(據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)大隊(duì)，2011)1-阿恰勒河組第三層凝灰質(zhì)中細(xì)粒砂巖、凝灰質(zhì)粗粒砂巖；2-阿恰勒河組第二層凝灰質(zhì)粗粒砂巖；3-阿恰勒河組第一層底礫巖；4-大哈拉軍山組第四層火山集塊巖、安山質(zhì)英安巖、英安巖；5-大哈拉軍山組第三層火山質(zhì)細(xì)礫、杏仁狀角閃安山巖、安山質(zhì)英安巖；6-大哈拉軍山組第二層含火山彈火山角礫巖、角閃安山巖；7-大哈拉軍山組第一層安山質(zhì)凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)火山角礫巖、安山巖；8-斜長(zhǎng)斑巖脈；9-金礦體；10-鉛鋅礦體；11-地層界線(xiàn)；12-斷層及編號(hào)Fig.1　Simplified geological map of the Axi gold deposit in Xinjiang(after the First Geological Brigade, Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Resources Exploration and Development, 2011)

2　控礦因素三維定量分析方法

控礦因素三維定量分析是以地質(zhì)體或地質(zhì)界面三維模型為基礎(chǔ)進(jìn)行的控礦地質(zhì)條件定量分析。通過(guò)控礦因素剖析，把握礦床成礦機(jī)制、時(shí)空上的產(chǎn)出及分布特征，在此基礎(chǔ)上總結(jié)礦床成礦規(guī)律，進(jìn)而利用成礦規(guī)律指導(dǎo)預(yù)測(cè)找礦工作?？氐V因素三維定量分析方法主要分為空間距離分析方法和三維形態(tài)分析方法?？臻g距離分析方法主要研究礦床(點(diǎn))的分布與地質(zhì)對(duì)象存在的空間距離關(guān)聯(lián)關(guān)系，三維形態(tài)分析方法主要研究礦化空間分布和地質(zhì)體形態(tài)的關(guān)系。

本次研究采用空間距離分析方法進(jìn)行距離場(chǎng)分析，采用三維形態(tài)分析方法進(jìn)行地質(zhì)界面的坡度和趨勢(shì)-起伏的分析。

2.1距離場(chǎng)分析

距離場(chǎng)是指空間某點(diǎn)因幾何接近程度不同而受到的場(chǎng)源作用的影響程度，其值為點(diǎn)與場(chǎng)源的距離。成礦距離場(chǎng)分析是借助于空間分析中的距離模型(De Smith et al.,2007)，描述地質(zhì)對(duì)象對(duì)礦床(點(diǎn))的空間定位與分布控制信息。本次研究將地質(zhì)體間的距離約定為最小距離，距離場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型為歐氏距離場(chǎng)。

以下是空間點(diǎn)分別到點(diǎn)狀地質(zhì)體、線(xiàn)狀地質(zhì)體、面狀地質(zhì)體的距離場(chǎng)數(shù)學(xué)模型。

2.1.1點(diǎn)狀地質(zhì)體的成礦距離場(chǎng)

DPG=[(xp-xg)2+(yp-yg)2+(zp-zg)2]1/2

(1)

式(1)中，DPG代表空間某點(diǎn)P(xp,yp,zp)到點(diǎn)狀地質(zhì)對(duì)象G(xg,yg,zg)的成礦距離。

2.1.2線(xiàn)狀地質(zhì)體的成礦距離場(chǎng)線(xiàn)狀地質(zhì)對(duì)象可看成由n條線(xiàn)段L1，L2，…，Ln組成，首先計(jì)算出點(diǎn)到線(xiàn)段的最近距離，分3種情況，采用向量法判斷點(diǎn)到線(xiàn)段垂足的位置(圖2)。

圖2　點(diǎn)到線(xiàn)段的距離示意圖Fig.2　Diagram showing the distance of point to segment

這樣就將點(diǎn)到線(xiàn)段的距離計(jì)算轉(zhuǎn)化成點(diǎn)到點(diǎn)的距離計(jì)算，用公式(1)可求得。

則空間點(diǎn)P(xp,yp,zp)到線(xiàn)狀地質(zhì)對(duì)象G(L1，L2，…，Ln)的最小距離便為空間點(diǎn)P(xp,yp,zp)到構(gòu)成該線(xiàn)狀地質(zhì)對(duì)象G(xg,yg,zg)的所有線(xiàn)段的歐氏距離中的最小值，即有：

DPG=min{DPL1,DPL2,DPL3,…,DPLn}

(2)

式(2)中，DPG代表空間某點(diǎn)P(xp,yp,zp)到線(xiàn)狀地質(zhì)對(duì)象G(L1，L2，…，Ln)的成礦距離。

2.1.3面狀地質(zhì)體的成礦距離場(chǎng)面狀地質(zhì)對(duì)象可看成由n個(gè)三角網(wǎng)T1，T2，…，Tn組成。首先要計(jì)算出空間點(diǎn)P(xp,yp,zp)到每個(gè)三角網(wǎng)的最小距離DPT。

理論上,點(diǎn)到面的最小距離是點(diǎn)到面的垂足點(diǎn)間的距離,但TIN模型各個(gè)三角形面并不都在1個(gè)平面上,所以需要判斷點(diǎn)到三角形所在平面的垂足是否在三角形內(nèi)。

(1) 垂足在三角形內(nèi)，點(diǎn)到垂足間的距離即為點(diǎn)到面的最小距離，用公式(1)可求得。

(2) 垂足不在三角形內(nèi)，則不能用點(diǎn)到垂足的距離來(lái)表示點(diǎn)到面的最小距離，點(diǎn)到三角形面的最小距離必將落在三角形邊上，于是需要求點(diǎn)到3邊的最小距離，用公式(2)可求得。

則空間點(diǎn)到整個(gè)面狀地質(zhì)對(duì)象的G(T1，T2，…，Tn)最小距離就是該點(diǎn)到所有三角形的距離中的最小值，即有：

DPG=min{DPT1,DPT2,DPT3,…,DPTn}

(3)

式(3)中，DPG代表空間某點(diǎn)P(xp，yp，zp)到面狀地質(zhì)對(duì)象G(T1，T2，…，Tn)的成礦距離。

2.2地質(zhì)界面坡度分析

地質(zhì)界面上某點(diǎn)的坡度指的是地質(zhì)界面在該點(diǎn)的陡緩程度，即tanα的值為高程增量h與水平增量l的比值(圖3a)。本次研究中的地質(zhì)界面用TIN模型表示，TIN模型上面某點(diǎn)的坡度，用該三角面片與水平面的夾角大小來(lái)表示，該夾角大小在數(shù)值上等于三角形的法向量與水平面法向量的夾角(圖3b)，Δl的法向量vl與Z軸的夾角∠slope的值為Δl的坡度值。

TIN模型的任意△ABC的平面方程：

z=ax+by+c

(4)

其坡度計(jì)算公式為：

(5)

圖3　地質(zhì)界面坡度示意圖Fig.3　Diagram showing the slope of geological interface

2.3地質(zhì)界面趨勢(shì)-起伏分析

地質(zhì)界面趨勢(shì)-起伏分析指的是地質(zhì)界面的趨勢(shì)形態(tài)分析以及起伏變化分析。

采用趨勢(shì)面分析法進(jìn)行地質(zhì)界面的趨勢(shì)-起伏分析。趨勢(shì)面分析就是在空間中已知點(diǎn)的控制下，擬合一個(gè)連續(xù)的數(shù)學(xué)曲面，并以此研究地質(zhì)變量在區(qū)域上和局部范圍內(nèi)變化規(guī)律的一種統(tǒng)計(jì)方法。趨勢(shì)面的提取方法有克里金法、多項(xiàng)式擬合法、距離平方反比法等。

采用距離平方反比法提取趨勢(shì)面，步驟如下。

(1) 設(shè)定一個(gè)固定的搜索半徑r，只有位于搜索范圍內(nèi)的三角形頂點(diǎn)參與計(jì)算。

(6)

如圖4所示，頂點(diǎn)O的高程擬合值就用以其為圓心，半徑r內(nèi)的a、b、c、d、e、f、g、h點(diǎn)的高程值來(lái)估計(jì)。

圖4　TIN模型某點(diǎn)高程擬合值計(jì)算示意圖Fig.4　Diagram showing calculation of fitted elevation of a point on the TIN model

(3) 用所有點(diǎn)計(jì)算出的擬合值構(gòu)建趨勢(shì)面的TIN模型。

提取出趨勢(shì)面后，構(gòu)建趨勢(shì)面分析的形態(tài)結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)表達(dá)式：

(7)

顯然，

(8)

如圖5所示，εi可以用來(lái)描述地質(zhì)界面的起伏情況，若εi>0，表明斷裂面在此處為隆起狀態(tài)；εi<0，表明斷裂面在此處為凹陷狀態(tài)。εi的絕對(duì)值越大，表明斷裂面凹陷或隆起的程度越大；εi的絕對(duì)值越小，表明斷裂面凹陷或隆起的程度越小。

圖5　地質(zhì)界面起伏示意圖Fig.5　Diagram showing undulation of geological interface

3　阿希金礦控礦因素提取

阿希金礦的成礦主要受控于以下2種礦區(qū)構(gòu)造。

(1) 斷裂構(gòu)造。礦體嚴(yán)格受斷裂帶控制，賦存于沿火山管道內(nèi)側(cè)形成的F2弧形張性斷裂中，此斷裂又經(jīng)歷了多期的活動(dòng)，南段礦體明顯受影響，局部又形成了膨大收縮金礦化相對(duì)富集的地段,而且其構(gòu)造變形強(qiáng)度與礦化蝕變也具有一定的相關(guān)性。

(2) 火山管道相。阿希礦床金礦體主要賦存于近南北向裂隙式噴發(fā)的火山管道相內(nèi)，具有明顯的巖性控礦特征?；鹕焦艿老嗍浅傻V的巖性條件，火山熱液又是成礦物質(zhì)的主要載體?；鹕交顒?dòng)為金礦形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和熱動(dòng)力成礦條件。

按照控礦因素分析方法，以阿希金礦區(qū)的礦體三維模型為基礎(chǔ)(圖6)，提取主斷裂面距離場(chǎng)因素(dF)、主斷裂面坡度因素(gF)、主斷裂面趨勢(shì)-起伏因素(wrF)、管道相距離場(chǎng)因素(dGV)、管道相趨勢(shì)-起伏因素(wrGV)作為阿希礦區(qū)的控礦因素。

圖6　阿希金礦區(qū)礦體三維模型圖Fig.6　Three-dimensional model of ore bodies in the Axi gold deposit

3.1主斷裂面距離場(chǎng)因素(dF)

采用距離場(chǎng)分析方法，先分別建立礦體的TIN模型和主斷裂面(F2)的TIN模型，并將礦體TIN模型轉(zhuǎn)化為柵格模型(即礦化立體單元)，再通過(guò)公式(1)、(2)計(jì)算每個(gè)立體單元質(zhì)心點(diǎn)到每個(gè)三角面片的最近距離，最后通過(guò)公式(3)取點(diǎn)到所有三角面片最近距離的最小值作為每個(gè)立體單元質(zhì)心點(diǎn)到主斷裂面(F2)的最近距離(圖7)?？臻g的幾何接近程度預(yù)示著空間關(guān)聯(lián)性的大小，斷裂面的距離場(chǎng)因素能反映距離主斷裂面不同距離的礦化強(qiáng)度分布情況。

圖7　主斷裂面距離場(chǎng)因素可視化圖Fig.7　Visualization of distance field factor of the main faults

圖8　主斷裂面坡度因素可視化圖Fig.8　Visualization of slope factors of the main faults

3.2主斷裂面坡度因素(gF)

采用三維形態(tài)分析方法中的坡度分析，先建立主斷裂面(F2)的TIN模型(圖8)，計(jì)算出礦化立體單元到主裂面上距離最近的三角面片，通過(guò)公式(4)、(5)求出該三角面片頂點(diǎn)的坡度。斷裂面的坡度能夠局部體現(xiàn)斷裂面的產(chǎn)狀變化以及產(chǎn)狀變化為成礦提供的微觀(guān)物理化學(xué)環(huán)境，斷裂面坡度的變化影響著礦液的運(yùn)移和沉淀。該因素能夠模擬反映礦體側(cè)伏的規(guī)律。

3.3主斷裂面趨勢(shì)-起伏因素(wrF)

采用三維形態(tài)分析中的趨勢(shì)-起伏分析，先建立主斷裂面(F2)的TIN模型(圖9)，再通過(guò)公式(6)提取趨勢(shì)面，最后通過(guò)公式(8)求出剩余值，并用該數(shù)值來(lái)表示起伏情況。斷裂面一般呈舒緩波狀，斷裂面的形態(tài)尤其是隆起和凹陷形態(tài)往往控制著礦體的產(chǎn)出及分布,斷裂面形態(tài)變化的地段有利于礦液的富集、礦化的疊加，有利于礦體的形成,該因素主要揭示斷裂面起伏對(duì)礦化的影響。

圖9　主斷裂面趨勢(shì)-起伏因素可視化圖Fig.9　Visualization of trend-undulation factor of the main faults

3.4管道相距離場(chǎng)因素(dGV)

采用距離場(chǎng)分析方法，先分別建立礦體的TIN模型和火山管道相的TIN模型，并將礦體TIN模型轉(zhuǎn)化為柵格模型(即礦化立體單元)，再通過(guò)公式(1)、(2)計(jì)算每個(gè)立體單元質(zhì)心點(diǎn)到每個(gè)三角面片的最近距離，最后通過(guò)公式(3)計(jì)算每個(gè)立體單元質(zhì)心點(diǎn)到管道相的最近距離。通過(guò)該因素研究火山管道相對(duì)成礦的影響程度，模擬距離管道相界面不同距離的礦化強(qiáng)度分布情況(圖10)。

圖10　管道相距離場(chǎng)因素可視化圖Fig.10　Visualization of distance field factors of volcanic conduit facies

3.5管道相趨勢(shì)-起伏因素(wrGV)

采用三維形態(tài)分析中的趨勢(shì)-起伏分析，先建立火山管道相的TIN模型，再用式(6)提取趨勢(shì)面，最后式(8)求出剩余值，并用該數(shù)值表示起伏情況?；鹕焦艿老嘈螒B(tài)的外凸內(nèi)凹變化能反映出不同程度的地質(zhì)作用，對(duì)礦體的形成有一定的影響,通過(guò)該因素可以解釋管道相界面的隆起和凹陷形態(tài)對(duì)周?chē)刭|(zhì)地質(zhì)空間的控礦作用影響(圖11)。

圖11　管道相趨勢(shì)-起伏因素可視化圖Fig.11　Visualization of trend-undulation factor of the volcanic conduit facies

4　討　論

采用空間相關(guān)分析法來(lái)分析控礦因素變量與礦化指標(biāo)之間的關(guān)系。依據(jù)已獲得的單元控礦地質(zhì)因素變量和單元礦化指標(biāo)，生成反映單元控礦因素變量與單元礦化指標(biāo)關(guān)系的散點(diǎn)圖,通過(guò)散點(diǎn)的疏密程度和變化趨勢(shì)分析關(guān)聯(lián)關(guān)系。

4.1主斷裂面控礦因素

主斷裂面控礦因素與礦化指標(biāo)的散點(diǎn)圖如圖12所示。

從dF-Au散點(diǎn)圖(圖12a)可知，單元金平均Au品位與因素dF之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表現(xiàn)為主要礦化富集空間距斷裂面直線(xiàn)距離為0～150 m，大體趨勢(shì)為單元到主裂面的距離越近，其礦化指標(biāo)Au品位越高，且在0～30 m的空間范圍內(nèi)出現(xiàn)最高峰，距主裂面的直線(xiàn)距離大于150 m的單元為無(wú)礦或貧礦空間。

從gF-Au散點(diǎn)圖(圖12b)可知，單元金平均Au品位與因素gF之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表現(xiàn)為主要礦化富集空間附近的斷裂面坡度為55°～90°，2個(gè)礦化指標(biāo)峰值分別出現(xiàn)在70°和80°附近，隨著斷裂面坡度的逐漸減小，礦化指標(biāo)的值逐漸降低，在小于55°的范圍內(nèi)，礦化指標(biāo)的值明顯偏低，這些單元為無(wú)礦或貧礦空間。

從wrF-Au散點(diǎn)圖(圖12c)可知，單元金平均Au品位與因素wrF之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表現(xiàn)為主要礦化富集空間附近斷裂面的起伏程度較小，其范圍為-20～20 m，礦化指標(biāo)出現(xiàn)了2個(gè)峰值：一個(gè)是在起伏形態(tài)較為平坦的范圍內(nèi)，起伏程度約為0 m；另一個(gè)是在稍微外凸的范圍內(nèi)，起伏程度約為外凸15 m處。隨著斷裂面內(nèi)凹以及外凸程度的逐漸增大(>15 m)，礦化指標(biāo)逐漸降低。在斷裂面起伏程度<20 m及>20 m處，礦化指標(biāo)明顯偏低，即這些單元為無(wú)礦或貧礦空間。

圖12　主斷裂面控礦因素與礦化指標(biāo)關(guān)系散點(diǎn)圖Fig.12　Scatter diagrams showing the relationship between ore-controlling factors and mineralization index of the main faults(a) scatter diagram of dF-Au; (b) scatter diagram of gF-Au; (c) scatter diagram of wrF-Au

綜合分析后，發(fā)現(xiàn)礦體在斷裂構(gòu)造中就位有以下規(guī)律：在距離斷層0～30 m范圍，坡度較大且起伏程度較小的外凸部位，礦體就位最有利。匯流擴(kuò)容空間是熱液成因礦床礦體就位的重要條件。其實(shí)，匯流擴(kuò)容空間的形成是地質(zhì)因素耦合作用形成的，其不僅與區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)、局部應(yīng)力場(chǎng)相關(guān)，而且熱力場(chǎng)、流體的循環(huán)也發(fā)揮重要作用(劉亮明等，2008)。阿希金礦礦石以石英脈型礦石為主，其成礦作用機(jī)制被認(rèn)為是沸騰作用(翟偉等，2010)。礦區(qū)主礦體均賦存于斷層上盤(pán)，斷層面與下部礦體或火山巖截然的界面，被認(rèn)為是早期巖石的破裂面和斷層后期發(fā)生滑動(dòng)疊加形成的，與主礦體中常見(jiàn)的巖石角礫相符，可認(rèn)為斷層破碎帶屬匯流擴(kuò)容空間。研究表明，阿希金礦經(jīng)歷了約40 Ma的成礦時(shí)間(魏佳林，2012)，與成礦作用的短期性不同，因而其成礦過(guò)程是構(gòu)造活動(dòng)引發(fā)熱液上升、沸騰、充填的循環(huán)過(guò)程(馬潤(rùn)則等，1993)。

循環(huán)的大氣降水是成礦流體的主要來(lái)源，長(zhǎng)期的熱液作用，形成了以礦體為中心的蝕變分帶，而F2斷層存在多期活動(dòng)，故礦體的就位部位在距離斷層面相近的地段。F2斷層整體呈“S”形展布，在礦區(qū)南、北段的擴(kuò)張空間控制了礦體的規(guī)模和產(chǎn)出，原因是其局部應(yīng)力場(chǎng)的不均一性影響了成礦流體的遷移和匯聚，因此礦質(zhì)沉淀部位為斷層外凸部位。而斷層坡度較大的部位，可能反映了原始巖漿上侵通道的位置，是次級(jí)斷裂的相連地段，因而對(duì)成礦有利度更高。

4.2管道相控礦因素

圖13為管道相控礦因素與礦化指標(biāo)的散點(diǎn)圖。

圖13　管道相控礦因素與礦化指標(biāo)關(guān)系散點(diǎn)圖Fig.13　Scatter diagrams showing the relationship between ore-controlling factors and mineralization index of volcanic conduit facies(a) scatter diagram of dGV-Au; (b) scatter diagram of wrGV-Au

從dGV-Au散點(diǎn)圖(圖13a)可知，單元金平均Au品位與因素dGV之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表現(xiàn)為：主要礦化富集空間距管道相直線(xiàn)距離為0～150 m，礦化指標(biāo)在50 m左右出現(xiàn)最高峰，隨著距管道相直線(xiàn)距離的增大和減小，礦化指標(biāo)逐漸降低，在大于150 m的單元內(nèi)，礦化指標(biāo)為無(wú)礦或貧礦空間。

從wrGV-Au散點(diǎn)圖(圖13b)可知，單元金平均Au品位與因素wrGv之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表現(xiàn)為：主要礦化富集空間附近斷裂面的起伏程度較小，起伏程度在-20～20 m范圍，礦化指標(biāo)峰值出現(xiàn)在斷裂面整體起伏形態(tài)較為平坦的空間范圍內(nèi)；起伏程度約為0 m處，隨著管道相內(nèi)凹及外凸程度的增大，礦化指標(biāo)值逐漸降低，且外凸部位的礦化富集程度稍強(qiáng)于內(nèi)凹部位；在管道相起伏程度<20 m及>20 m處，礦化指標(biāo)明顯偏低，即這些單元為無(wú)礦或貧礦空間。

綜合分析后，發(fā)現(xiàn)礦體在管道相巖石中距離火山管道相底板約50 m的外凸部位是金成礦的理想部位。阿希金礦管道相巖石由英安質(zhì)角礫熔、含集塊角礫熔巖組成，局部可觀(guān)察到流動(dòng)構(gòu)造，是金礦體的直接圍巖?；鹕焦艿老嘁驍嗔押蛶r漿的頻繁活動(dòng)，局部應(yīng)力場(chǎng)和熱力場(chǎng)不穩(wěn)定，成礦作用常發(fā)生在這種物理化學(xué)條件急劇變化的部位。F2斷層產(chǎn)于火山管道相西側(cè)邊緣位置，火山管道相在靠近斷層的位置應(yīng)力場(chǎng)變化明顯，巖石破碎程度最高，F(xiàn)2可能是成礦熱液的通道，故在距離火山管道相底板不遠(yuǎn)的位置礦化品位最高。圖13中Au品位與距離顯示了良好的對(duì)稱(chēng)分布，暗示在距管道相底板50 m附近的位置可能是礦區(qū)擴(kuò)容匯流空間的中心部位。眾所周知，金在熱液中常以絡(luò)合物的形式遷移,成礦熱液在循環(huán)過(guò)程中，在凹凸相連之連續(xù)起伏部位構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)變化最強(qiáng)烈，成礦流體的運(yùn)移速率或運(yùn)移方向時(shí)常變化，導(dǎo)致礦質(zhì)沉淀，因而礦體就位于該地段。

5　結(jié)　論

(1) 采用三維空間分析方法提取了阿希金礦主斷裂面距離場(chǎng)因素、主斷裂面坡度因素、主斷裂面趨勢(shì)-起伏因素、管道相距離場(chǎng)因素、管道相趨勢(shì)-起伏因素。

(2) 控礦因素和礦化指標(biāo)關(guān)聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，礦化指標(biāo)和控礦因素具有顯著的相關(guān)性，成礦有利部位在距離斷層0～30 m之間、坡度較大、起伏程度較小的外凸部位以及距離火山管道相底板約50 m的外凸部位。

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Three-dimensional quantitative analysis and extraction of ore-controlling factors of Axi gold deposit in Xinjiang

LIN Yuting1,2, MAO Xiancheng1,2, LIU Xiaoxia1,2, REN Jia1,2, LIU Zhankun1,2, PAN Min1,2, LUO Dan1,2, DENG Hao1,2, ZHU Jiawei1,2, ZHANG Miaomiao1,2, XIA Fang3, XIAO Fei3, WEI Qingfeng3, HAN Jianmin3, FAN Hongxi3, RAO Wentian3, HUANG Youyou3

(1. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring, Ministry of Education, Changsha 410083, Hunan, China; 2. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, Hunan, China； 3. Xinjiang Nonferrous Metals Industry Group, Urumqi 830000, Xinjiang, China)

Axi gold deposit in Xinjiang began its production in the 1990s. Till now, its surface and shallow ores have been almost exhausted. It is an effective way of discovering deep-seated concealed ore bodies to extract ore-controlling factors by 3D spatial analysis method and then to make metallogenic prognosis. This work used 3D modelling and adopted distance field analysis, slope analysis of geological interface and trend-undulation analysis of geological interface to extract five ore-controlling factors, including distance field factor of main faults, slope factor of main faults, trend-undulation factor of main faults, distance field factor of volcanic conduit facies and trend-undulation factor of volcanic conduit facies. In addition, we analyzed the relationship between mineralization index and ore-controlling factors by scatter diagrams, got the mineralization enrichment space of each factor and extracted the favorable mineralization location. This conclusion can provide information support for 3D metallogenic prediction of deep concealed ore bodies in the Axi gold deposit.Key words： ore-controlling factors; distance field analysis; slope analysis; trend-undulation analysis; 3D quantitative analysis; deep-seated concealed ore bodies; Axi gold deposit; western Tianshan Mountains in Xinjiang

10.3969/j.issn.1674-3636.2016.03.477

2016-06-21；

2016-07-02；編輯：陸李萍

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41472301),中南大學(xué)“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)計(jì)劃”項(xiàng)目(2015CX008),新疆維吾爾自治區(qū)高層次人才工程項(xiàng)目

林玉婷(1993—),女,碩士研究生,研究方向?yàn)镚IS、地學(xué)三維建模與隱伏礦體三維預(yù)測(cè),E-mail: linyuting93@126.com

P628； P618.51

A

1674-3636(2016)03-0477-09