夏明強， 劉小畔

(1．浙江煤炭地質(zhì)局 勘探一隊，湖州 313004； 2．浙江省地礦勘探院，杭州 310000)

0 前言

我國經(jīng)過多年礦產(chǎn)勘查，地表露頭礦產(chǎn)日益減少，找礦重點開始轉(zhuǎn)向找深部大中型重點礦種[1]。又因我國覆蓋區(qū)非常廣闊，其中有很多位于不同地質(zhì)構(gòu)造單元的接觸帶或大的成礦構(gòu)造帶邊緣，具有非常頻繁的地質(zhì)活動，非常有利于成礦，深部找礦前景良好[2]。由于這些地區(qū)具有較厚的上覆地層，勘查要想發(fā)揮作用只有采用能穿透上覆地層直達深部的特殊探測方法。由于地氣法具有深穿透的特點，因此成為隱伏礦勘查最具應(yīng)用前景的方法之一，受到勘查地球化學(xué)研究人員的重視[3]，但是研究方向都重點放在探測方法，而沒有重視礦體的最本質(zhì)特征，雖然取得了一定效果但是效果不算理想[4]。

筆者提出礦床關(guān)鍵特征參數(shù)這一概念，它是針對一系列礦體特征參數(shù)中那些對復(fù)雜礦床系統(tǒng)至關(guān)重要的因素，是全部特征參數(shù)的一個子集，是裕量較少、穩(wěn)定性差、靈敏度高或不確定性大的那些特征參數(shù)，用于表征礦體本身由礦體的基本特征參數(shù)及其復(fù)合而成的一系列參數(shù)。通過針對礦床的關(guān)鍵特征參數(shù)進行研究，有望能夠突破地氣勘查方法的瓶頸，為地氣測量方法提供參數(shù)支持，從而推動深部礦產(chǎn)地球化學(xué)勘查技術(shù)的發(fā)展。

1 礦床特征參數(shù)簡述

在礦產(chǎn)勘查中，每個礦床都具有特征多樣性，沒有完全一樣的礦體，但是不同的礦床也具有地球化學(xué)上的共性，從這些共性中選擇能夠被地氣法探測到的并且具有直接找礦指示作用的參數(shù)具有重要的意義。

2 礦床特征參數(shù)確定方法

礦床勘查是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，因為地氣法中所測量的參數(shù)是受到這一復(fù)雜的系統(tǒng)影響的(包括地質(zhì)因素、土壤因素、測量方式等)，因此，在地氣法勘查中選擇礦床的特征參數(shù)必須具有以下特征：

1)地氣法能夠在地表直接檢測。

2)所有礦體都具有的共性。

3)對礦體品位具有高度靈敏性。

4)受地表及地質(zhì)等因素干擾較輕。

由于常規(guī)方法無法憑借少量的數(shù)據(jù)判斷真正對找礦有效的那些關(guān)鍵特征參數(shù)，因此只能使用處理復(fù)雜系統(tǒng)的技術(shù)來解決該問題。筆者采用了裕量與不確定性的量化方法(QMU)[5]和可靠性工程與質(zhì)量功能展開(QFD)技術(shù)結(jié)合對這種復(fù)雜的礦床系統(tǒng)中各種特征參數(shù)進行判別分析，尋找礦床的關(guān)鍵特征參數(shù)。QMU方法是源自確定性模型的系統(tǒng)認證方法，地氣法中因試驗數(shù)據(jù)不足等諸多原因而采取使用QMU方法。

2.1 確定關(guān)鍵特征參數(shù)的流程

首先使用QMU方法識別出能夠影響復(fù)雜礦床系統(tǒng)的各個要素，尋找礦床特征參數(shù)并創(chuàng)建一個特征參數(shù)清單，然后通過量化礦床特征參數(shù)的每一個變量并進行評價。QMU方法將對觀測清單中的礦床特征參數(shù)分別提供單一指標(biāo)，強調(diào)對影響因素的獨立分析。其中礦床的關(guān)鍵特征參數(shù)是清單中對礦床的復(fù)雜系統(tǒng)中那些至關(guān)重要的因素，確定礦床復(fù)雜系統(tǒng)關(guān)鍵特征參數(shù)的流程如圖1所示。

PP set為性能參數(shù)集，CPP set 為關(guān)鍵性能參數(shù)集。

圖1 確定關(guān)鍵特征參數(shù)流程

Fig.1 Flow diagram for critical characteristic parameters

2.2 確定關(guān)鍵特征參數(shù)的方法

質(zhì)量功能展開(QFD)技術(shù)是一種質(zhì)量策劃、分析、評估的工具。它采用二元矩陣展開圖表的形式，量化分析關(guān)系度，經(jīng)數(shù)據(jù)分析處理后找出貢獻最大的措施作為關(guān)鍵措施，從而能夠抓住主要矛盾，并開展優(yōu)化設(shè)計[6]。因此針對探測復(fù)雜的礦床系統(tǒng)，在QMU方法的基礎(chǔ)上結(jié)合質(zhì)量功能展開(QFD)技術(shù)，開展礦床特征參數(shù)重要度綜合分析，是從礦床的特征參數(shù)集中篩選關(guān)鍵的特征參數(shù)的一個有效方法。其基本原理是運用礦床參數(shù)特征展開矩陣的方式，通過量化分析礦床的參數(shù)的特征要求與特征間的關(guān)系度，然后數(shù)據(jù)分析處理后尋找對滿足礦床參數(shù)特征要求貢獻最大的特征參數(shù)，最終列為礦床的關(guān)鍵特征參數(shù)。

根據(jù)QMU方法的基本原理與確定關(guān)鍵特征參數(shù)的基本原則，歸納總結(jié)出礦床的關(guān)鍵參數(shù)的特征要求有4條，①裕量較少；②裕量易變異；③靈敏度高；④認知不確定性大。由此建立礦床關(guān)鍵參數(shù)特征展開矩陣如表1所示。

表1 礦床的關(guān)鍵參數(shù)特征展開矩陣

表1中基本結(jié)構(gòu)要素如為：①礦床關(guān)鍵參數(shù)特征要求；②觀測清單中的所有礦床特征參數(shù)；③關(guān)系矩陣；④礦床特征參數(shù)重要度。

礦床的參數(shù)矩陣展開表是用于記錄礦床的參數(shù)特征要求與特征參數(shù)指標(biāo)之間的關(guān)系矩陣，其取值rij代表了關(guān)鍵參數(shù)的第i項特征要求與觀測清單中第j項礦床的特征參數(shù)的關(guān)系度。關(guān)系越緊密，其取值越大。

礦床參數(shù)矩陣展開表中重要度Ki、關(guān)系度rij等各數(shù)值的確定非常重要，將直接關(guān)系到展開矩陣應(yīng)用的效果。加權(quán)評分法是用于量化評估重要度與關(guān)系度的基本方法，分析者的經(jīng)驗越豐富，使用加權(quán)評分法的準(zhǔn)確度就越高，因此應(yīng)盡可能集中較多專家的相關(guān)經(jīng)驗進行評分。

運用加權(quán)評分法時，對以下因素進行量化評估：

1)礦床的關(guān)鍵參數(shù)特征要求重要度Ki(i=1，2，… ，m)。

表2 主要礦床特征參數(shù)的重要度

2)礦床的特征參數(shù)與關(guān)鍵參數(shù)特征要求之間的關(guān)系度rij(i=1，2，…，m；j=1，2，… ，n)。

3)礦床特征參數(shù)的重要度hj。

(1)

礦床的關(guān)鍵參數(shù)重要度一般高于礦床的普通特征參數(shù)重要度，因此可將重要度高于所有礦床的特征參數(shù)平均重要度規(guī)定倍數(shù)以上的特征參數(shù)列為礦床的關(guān)鍵參數(shù)。

2.3 礦床的關(guān)鍵特征參數(shù)

筆者使用QMU方法識別了影響復(fù)雜礦床系統(tǒng)的各個要素，包括各個金屬元素、稀有元素、稀土元素及同位素等，建立了參數(shù)清單，通過對大量不同礦種礦體的測量與分析建立數(shù)據(jù)庫，并建立特征參數(shù)矩陣展開表，借助部分試驗數(shù)據(jù)獲得相關(guān)信息，評定出礦床參數(shù)特征要求重要度Ki(i=1，2，…，m)和各項礦床特征參數(shù)與每一個關(guān)鍵礦床參數(shù)特征要求的關(guān)系度rij填入表中。hj結(jié)果見表2。

根據(jù)礦床特征參數(shù)的重要度hj，最終確定了礦體的一個關(guān)鍵特征參數(shù)，該特征參數(shù)M=AB/C,其中M為礦床的關(guān)鍵特征參數(shù)，A、B、C為測量礦體的元素值，這三個基本元素均不因礦體的深度、圍巖、上覆地層及其他因素變化而變化，只反映礦體本質(zhì)特征，因而關(guān)鍵特征參數(shù)M只反映礦體本質(zhì)特征。

總之礦床關(guān)鍵特征參數(shù)的基本特征為能夠使用地氣法探測到，大多數(shù)礦床都具有，而且僅僅隨著礦體品位的變化而變化，受到外界環(huán)境影響較小，因此只要能夠找到高于背景值的異常，便可確定礦體中心的位置，因此該特征參數(shù)作為找礦的直接指示因子。

圖2 地質(zhì)剖面圖

3 在某鉛鋅礦地氣勘查中的應(yīng)用

鉛鋅礦位于江山-紹興拼合帶、余姚-麗水區(qū)域性深大斷裂之間，龍泉八都-縉云新建多金屬、螢石成礦帶的西南部。

區(qū)域出露的地層主要有下元古界八都群、下侏羅統(tǒng)楓坪組和上侏羅統(tǒng)磨石山群等地層。礦區(qū)構(gòu)造層分為變質(zhì)巖基底和火山巖蓋層兩大構(gòu)造層。礦區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造的基本特點是斷裂發(fā)育，北東向、北北東向斷裂與北西向斷裂構(gòu)成本區(qū)構(gòu)造形態(tài)的基本骨架，褶皺不明顯[7]。其中研究的礦體為已經(jīng)探明的隱伏的鉛鋅礦，礦體頂部位于地表50 m以下，上覆地層為變質(zhì)巖，礦床有多段礦體并且近似于直立(圖2)。

圖3 特征參數(shù)異常曲線

本次研究利用地氣法測量了該礦體的關(guān)鍵特征參數(shù)，測量結(jié)果見圖3。

經(jīng)過礦區(qū)與周圍的地表礦石的礦床關(guān)鍵特征參數(shù)M的測定，礦石品位在1%～30%之間，在此確定礦石關(guān)鍵特征參數(shù)M值范圍為1.95～2.15，因此在該范圍礦床特征參數(shù)異常作為本區(qū)礦體的反映。

由圖3可以看出，礦體上方存在兩處關(guān)鍵特征參數(shù)M值1.95～2.099的異常，故此兩處為礦體。

同時隨著礦體品位升高及厚度增大則關(guān)鍵特征參數(shù)的值越大，并且特征參數(shù)的值以已知礦體的高品位為中心向兩側(cè)迅速減弱。又因為通過QMU方法確定的關(guān)鍵特征參數(shù)不受地質(zhì)、深度、儲量等因素影響，說明該關(guān)鍵特征參數(shù)對指示隱伏礦有直接效果。因此，礦體的關(guān)鍵特征參數(shù)，對地氣法礦產(chǎn)勘查中的隱伏礦體具有直接指示作用。

4 結(jié)論

礦產(chǎn)地氣法勘查中是直接測量地球氣體中的金屬元素信息，因為氣體具有遷移速度快、垂直向上、距離長等特點，故地氣法測量能在礦體正上方獲得較為明顯的異常，同時能在礦體兩側(cè)發(fā)現(xiàn)埋藏極深的礦化信息，但是由于測量技術(shù)上的原因，一直不能有效地確定關(guān)鍵特征參數(shù)，故不能有效表示礦體位置。因此本文選擇從絕大多數(shù)礦床都具有的礦體本身的特征參數(shù)入手進行研究，首先由幾十個礦區(qū)的礦床特征選取礦床的特征參數(shù)，再使用QMU+QFD方法確定礦床的關(guān)鍵特征參數(shù)M，該參數(shù)具有普適性，針對大多數(shù)金屬礦床，然后利用本礦區(qū)或者周圍礦區(qū)的礦石的測定確定測區(qū)關(guān)鍵特征參數(shù)的范圍，最后利用地氣法測量本礦區(qū)的關(guān)鍵特征參數(shù)，經(jīng)過本區(qū)地氣法與礦石的關(guān)鍵特征參數(shù)對比確定礦體的位置?？傊?，利用礦床的關(guān)鍵特征參數(shù)避免了在地氣法礦產(chǎn)勘查中穩(wěn)定性差準(zhǔn)確度低等缺點，只反映礦體品位的這一特征，從而達到直接探測隱伏礦體的效果，具有實際應(yīng)用價值。