趙慶韜，丁 暉

(青海省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，青海 西寧 810600)

0 前 言

青海中南溝深部及外圍的礦藏存儲(chǔ)量較大，分布較高，金屬礦的分布與地質(zhì)層的構(gòu)造之間具有密切的正相關(guān)性，研究青海中南溝金屬礦區(qū)的成礦地質(zhì)條件、礦床成因，結(jié)合成礦因素的相關(guān)性分析，進(jìn)行深部和外圍找礦規(guī)律分析，提高對(duì)中南溝金屬礦區(qū)的物探開發(fā)效率[1]。本文首先分析了中南溝金屬礦區(qū)的地質(zhì)層構(gòu)造結(jié)構(gòu)和成礦特征分布，從中南溝金屬礦區(qū)成礦元素的多樣特征分析出發(fā)，分析青海中南溝金屬礦區(qū)成礦特征，構(gòu)建深部成礦區(qū)域的斷面形成約束曲面，分析青海中南溝金屬礦區(qū)分布和外圍的斷裂層構(gòu)造分布規(guī)律，分析了青海中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍找礦前景，確定青海中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍成礦帶的基本成礦條件和特性，從而指導(dǎo)中南溝金屬礦區(qū)的深部找礦和外圍找礦。

1 青海中南溝金屬礦區(qū)地質(zhì)背景

青海中南溝金屬礦地層主要是前震旦紀(jì)北祁連山群淺變質(zhì)巖系，金屬礦區(qū)含有大量的有色金屬礦藏，以走向330(°)～345(°)SW傾形成一組構(gòu)成中南溝金屬礦斷裂帶。中南溝金屬礦區(qū)的斑巖銅礦、石英脈型金礦以及浸染型金礦等成礦模式較多，金屬礦區(qū)深部開采達(dá)到地下5 000 m的深度。在大深度的采礦作業(yè)中，結(jié)合區(qū)域成礦和找礦理論，進(jìn)行金屬礦區(qū)的相關(guān)沉積礦產(chǎn)結(jié)構(gòu)分析，指導(dǎo)礦產(chǎn)的勘查。青海中南溝金屬礦區(qū)內(nèi)巖漿和地質(zhì)層的構(gòu)造復(fù)雜，結(jié)合地質(zhì)層重構(gòu)和地理物探方法進(jìn)行金屬礦區(qū)深部找礦前景分析，總結(jié)青海中南溝金屬礦的成礦規(guī)律，采用相應(yīng)的找礦手段和地質(zhì)重建方法進(jìn)行青海中南溝金屬礦區(qū)的成礦背景分析[2]。為了拓展青海中南溝金屬礦區(qū)的找礦空間，進(jìn)行中南溝深部找礦分析，建立中南溝深部和外圍找礦的成礦帶規(guī)則特征分布結(jié)構(gòu)模型，采用成礦區(qū)的地質(zhì)層重構(gòu)方法進(jìn)行成礦規(guī)律性分析，為中南溝礦區(qū)的深部找礦和外圍找礦提供理論參考。已有的對(duì)青海中南溝金屬礦區(qū)的礦藏量估計(jì)僅限于已開采的礦區(qū)及外圍，對(duì)深部大面積覆蓋區(qū)域的藏礦規(guī)模和外圍藏礦的成分比例還需要進(jìn)一步通過(guò)對(duì)地質(zhì)構(gòu)造分析進(jìn)行判斷。

2 青海中南溝金屬礦區(qū)成礦特征分析

構(gòu)建深部成礦區(qū)域的斷面形成約束曲面，根據(jù)青海中南溝金屬礦區(qū)地質(zhì)界面的不連續(xù)性分布特征，進(jìn)行找礦前景預(yù)測(cè)，層位因受斷層影響，種子點(diǎn)分布不均，層位和斷層之間通過(guò)空間拓?fù)錁?gòu)造，給定初始待插值點(diǎn)為n+1個(gè)，相交多邊形信息延伸至網(wǎng)格邊上，網(wǎng)格內(nèi)形成斷面約束，根據(jù)金屬礦區(qū)深部成礦區(qū)域的斷面特征點(diǎn)進(jìn)行插值補(bǔ)償，求出網(wǎng)格內(nèi)部的斷層矢量裁剪邊，根據(jù)層控方法分析多層成礦規(guī)律[3]，采用矢量裁剪方法進(jìn)行成礦地質(zhì)層的網(wǎng)格封閉約束曲面構(gòu)造，分析網(wǎng)格區(qū)域的種子點(diǎn)定位信息，當(dāng)種子點(diǎn)在相鄰網(wǎng)格中，將層位的構(gòu)造解釋點(diǎn)數(shù)據(jù)按X，Y方向投影，進(jìn)行地質(zhì)層重建，上述方法實(shí)現(xiàn)原理如圖1所示。

圖1 金屬礦區(qū)成礦區(qū)域地質(zhì)層重建原理

根據(jù)圖1所示的地質(zhì)層重建結(jié)構(gòu)，在中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍的整個(gè)工區(qū)，分析整合界面至石炭系黃龍組的礦床類型，得知在中南溝金屬礦區(qū)的礦山深部和外圍，存在容礦、控礦層位，在大面積淺覆蓋區(qū)，成礦區(qū)域受層間斷裂、滑動(dòng)和裂隙控制的影響，可以分析成礦帶的基本成礦規(guī)律，典型礦床有火山巖、矽卡巖型(接觸—層控式)礦床等，通過(guò)礦床共生、復(fù)合的“多位一體”的成礦規(guī)律分析[4-5]，對(duì)中南溝金屬礦區(qū)進(jìn)行成礦系統(tǒng)分析，綜合相關(guān)的礦藏探測(cè)技術(shù)，分析礦藏分布的結(jié)構(gòu)和礦產(chǎn)成分，根據(jù)礦床分布的特征認(rèn)識(shí)資源的儲(chǔ)量，確定金屬礦的分布范圍。根據(jù)北祁連成礦區(qū)帶的資料，確定有力的金屬礦形成的III級(jí)成礦區(qū)帶，根據(jù)成礦的資質(zhì)背景，進(jìn)行成礦區(qū)帶的綜合開發(fā)和利用，尋找礦化線索，確定銅礦資源的產(chǎn)出規(guī)模和資源儲(chǔ)量。

3 中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍找礦的關(guān)鍵技術(shù)

在分析青海中南溝金屬礦區(qū)成礦特征，構(gòu)建深部成礦區(qū)域的斷面形成約束曲面的基礎(chǔ)上，采用網(wǎng)格線遍歷方法分析層面的拓?fù)潢P(guān)系，按照地質(zhì)層的拓?fù)潢P(guān)系確定地質(zhì)層曲面結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行層位面插值前輸入各斷層和層為的離散點(diǎn)數(shù)據(jù)，將離散點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到網(wǎng)格區(qū)域中，采用區(qū)域?qū)游患s束控制方法進(jìn)行斷面約束控制，在斷層區(qū)域中選擇矢量裁剪邊進(jìn)行插值擬合，確定中南溝金屬礦區(qū)的種子剖面數(shù)據(jù)，在種子點(diǎn)分布不均勻的情況下，輸入金屬礦區(qū)地質(zhì)層的原始數(shù)據(jù)，得到含有多個(gè)斷層點(diǎn)特征量的交叉特征點(diǎn)[6]，根據(jù)中南溝金屬礦區(qū)復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件，得到地質(zhì)層的整體層面平滑矢量α(θ)，在斷層區(qū)域內(nèi)，利用種子數(shù)據(jù)構(gòu)建復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造條件下的柵格節(jié)點(diǎn)，記為αt(θ)，即：

αt(θ)=THα(θ)

(1)

對(duì)礦床區(qū)域分布網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上有n個(gè)斷層點(diǎn)θ0，層面延斷層方向的偏角為△θ，各斷層之間插值種子點(diǎn)矢量變?yōu)椋?/p>

α(θ0+△θ)=[1,exp(-jφ1),……,

exp(-j(M-1)φ1)]T

(2)

在控礦的區(qū)域?qū)涌匾?guī)律約束下，在中南溝金屬礦的礦集區(qū)，主要容礦層位的特征分布描述式為：

σnUnUnH

(3)

經(jīng)過(guò)人工設(shè)置工區(qū)網(wǎng)格大小，在三維空間中進(jìn)行金屬礦的斷面約束層面構(gòu)造，生成層位面網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，采用不規(guī)則三角網(wǎng)擬合方法進(jìn)行中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍找礦區(qū)域的網(wǎng)格分割，在網(wǎng)格線上靠斷面連線上實(shí)現(xiàn)地質(zhì)層的三維重構(gòu)，構(gòu)造解釋離散點(diǎn)數(shù)據(jù)模型表示為：

(4)

用Kriging插值方法得到青海中南溝金屬礦區(qū)深部礦床的地質(zhì)層的解釋散點(diǎn)數(shù)據(jù)，在連續(xù)區(qū)域約束進(jìn)化下，得到散點(diǎn)數(shù)據(jù)在層位和斷層相交點(diǎn)描述為：

A(θ)=[α0(θ),α1(θ),……,αp(θ)]

(5)

S(t)=[s0(t),s1(t),……,sp(t)]T

(6)

其中s0(t)為斷面連線與層位面中金屬礦存儲(chǔ)量的望值，s1(t),s2(t),……,sp(t)是礦床的平均品位分布序列，A(θ)是礦床規(guī)模劃分標(biāo)準(zhǔn)矩陣，根據(jù)對(duì)中南溝成礦地質(zhì)層勘測(cè)數(shù)據(jù)，在III級(jí)的成礦區(qū)帶內(nèi)，得到青海中南溝周邊礦床的可以記為：

x(t)=A(θ)S(t)+n(t)

(7)

對(duì)區(qū)域成礦的各斷層和層位的離散數(shù)據(jù)采用矢量裁剪的方法求取交點(diǎn)，擬合形成斷層曲面，得到金屬礦區(qū)深部斷層種子點(diǎn)的分布區(qū)域：

y(t)=THx(t)

(8)

構(gòu)造金屬礦區(qū)深部及外圍解釋離散點(diǎn)數(shù)據(jù)的種子點(diǎn)貧乏區(qū)域，得到礦區(qū)斷層面的采樣矩陣為：

Ry=E[y(t)yH(t)]

(9)

通過(guò)上述礦區(qū)成礦區(qū)域預(yù)測(cè)和外圍找礦分布檢測(cè)，從而描述金屬礦藏分布密度，確定青海中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍成礦帶的基本成礦規(guī)律，為進(jìn)行金屬礦區(qū)的深部和外圍找礦提供數(shù)據(jù)支撐。

4 中南溝金屬礦的分帶規(guī)律及找礦前景分析

根據(jù)青海中南溝金屬礦區(qū)的地質(zhì)層面重構(gòu)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行中南溝金屬礦的分帶規(guī)律分析，在前期進(jìn)行青海中南溝金屬礦綜合性調(diào)查和評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，分析青海中南溝金屬礦的成礦特征，在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)架體系下，得到中南溝金屬礦的分帶規(guī)律特征。根據(jù)分帶規(guī)律特征分析得知，中南溝金屬礦的深部礦藏分布主要以“輝鉑礦—黃銅礦—鏡鐵礦”的形式呈帶狀分布，在成礦區(qū)的多重逆掩斷層的復(fù)雜地層構(gòu)造下，進(jìn)行金屬礦區(qū)的地質(zhì)層分布重構(gòu)，得到重構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 金屬礦區(qū)的地質(zhì)層分布重構(gòu)

根據(jù)圖2所示的中南溝金屬礦區(qū)的地質(zhì)層面邊界分布曲面進(jìn)行成礦元素分析，得到分析結(jié)果如圖3所示。

分析礦區(qū)地質(zhì)層重構(gòu)結(jié)果得知，中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍藏礦分布為中心的對(duì)稱分帶為主，礦藏分布具有浸染狀、網(wǎng)脈狀、細(xì)脈狀等多重性特征，形成與偏堿性和弱堿性相結(jié)合的礦床組合，外圍礦床通過(guò)噴流沉積形成礦系統(tǒng)和深部巖漿流體，外部還分布有層控鉛鋅銅礦、銅、鉛、鋅等多重礦床，屬于外部接觸帶中的礦床，根據(jù)上述分析進(jìn)行中南溝金屬礦區(qū)深部和外圍找礦前景判斷。

圖3 中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍找礦成礦元素分析

5 結(jié) 語(yǔ)

本文研究青海中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍找礦前景，結(jié)合地質(zhì)層構(gòu)造特性，從中南溝金屬礦區(qū)成礦元素的多樣特征分析出發(fā)，分析青海中南溝金屬礦區(qū)成礦特征，采用區(qū)域?qū)游患s束控制方法進(jìn)行斷面約束控制，在斷層區(qū)域中選擇矢量裁剪邊進(jìn)行插值擬合，確定青海中南溝金屬礦區(qū)深部及外圍成礦帶的基本成礦規(guī)律，進(jìn)行金屬礦區(qū)的地質(zhì)層分布重構(gòu)，為中南溝金屬礦的深部及外圍找礦確定方向。

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