張百超

（吉林省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查所，吉林 長春 130000）

長白地區(qū)作為吉林省重要的金屬成礦帶，板塊運(yùn)動(dòng)沖擊在該地區(qū)造成巖漿活動(dòng)，形成了大量的礦床。臨江銅礦位于吉林省白山市臨江市，屬于華北地區(qū)北緣東段。主要為老嶺群門組，主要巖性為大理巖、夾角巖、花崗閃長巖等[1]。臨江礦床由6個(gè)礦帶和大量礦體組成，礦帶總體走向NW，傾向SW，斷續(xù)延長600m～800m，寬150m～200m[2]。目前，臨江礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量存在不對(duì)稱性，勘查和研究程度較低。區(qū)域巖漿活動(dòng)較不穩(wěn)定，分布較不均勻，范圍廣泛，火山巖酸性主要為中酸性組合。礦區(qū)的成礦過程復(fù)雜，具有多礦源的特性，礦區(qū)成礦是多種礦源作用疊加形成的。多種礦種綜合生產(chǎn)，才能生成礦種礦床。臨江銅礦位于老黑頂子倒轉(zhuǎn)背斜的南翼，在鴨綠江深大斷裂東側(cè)。礦床的形成受礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的很大影響，礦區(qū)受東西方向的扭動(dòng)作用，形成了北東向扭性斷裂。礦區(qū)的礦帶受巖體接觸帶、地層與斷裂構(gòu)造影響，銅礦體大多數(shù)集中分布，在成礦的有利部位形成礦帶。銅礦體一般位于矽卡巖化大理巖下，礦化分布相對(duì)不均勻，規(guī)模較小，膨脹明顯。臨江銅礦床經(jīng)歷多類型成礦的作用，礦石類型復(fù)雜，以矽卡巖銅礦石為主。臨江銅礦信息的提取對(duì)銅礦的發(fā)展起著關(guān)鍵作用，通過對(duì)礦區(qū)建立三維地質(zhì)模型的方法進(jìn)行信息提取，對(duì)臨江銅礦的找礦潛力進(jìn)行預(yù)測。

1 吉林長白臨江銅礦綜合找礦信息提取方法

1.1 構(gòu)建鉆孔解譯的三維地質(zhì)模型

鉆孔是獲取礦區(qū)深部信息最精準(zhǔn)的手段，是獲取地質(zhì)數(shù)據(jù)的主要形式。傳統(tǒng)的三維地質(zhì)建模方法，由于地質(zhì)變化復(fù)雜，不能大面積地布置工程?；阢@孔技術(shù)構(gòu)建鉆孔解譯的三維地質(zhì)建模，多數(shù)是靜態(tài)交互模式，可以實(shí)現(xiàn)信息提取的自動(dòng)化。根據(jù)獲取的鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)分成4個(gè)相互關(guān)聯(lián)的表格：鉆孔位置、測斜數(shù)據(jù)、地質(zhì)、采樣。鉆孔位置表是記錄孔口位置的高低、深度、軌跡等基本位置信息；測斜表是記錄鉆孔深度的測斜變化信息；巖性表是記錄沿鉆孔軌跡的地層巖性特征；樣品表是存儲(chǔ)樣品化驗(yàn)的元素信息表。根據(jù)分析樣品中數(shù)據(jù)，突出不同巖性的特點(diǎn)，關(guān)聯(lián)表之間通過“鉆孔代號(hào)”相互關(guān)聯(lián)。

基于上述鉆孔解譯，構(gòu)建鉆孔解譯的三維地質(zhì)建模。構(gòu)建流程如圖2所示：

根據(jù)圖1可知，在三維建模軟件中，通過數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建與編輯，建立三維地質(zhì)模型。礦區(qū)收集的鉆孔數(shù)據(jù)記錄在圖件表里，包括孔口坐標(biāo)、測斜數(shù)據(jù)、樣品分析和巖性分析等相關(guān)表格。一般通過中間碼格式導(dǎo)入到建模軟件中，建立鉆孔地質(zhì)數(shù)據(jù)表。地質(zhì)解譯是構(gòu)建礦體模型的關(guān)鍵，通過三維建模軟件完成剖面分析，獲得更多地質(zhì)邊界信息。運(yùn)用地質(zhì)知識(shí)對(duì)地質(zhì)進(jìn)行解譯，在三維空間鉆孔間對(duì)地質(zhì)體邊界進(jìn)行數(shù)字化圈定，完成解譯泡洗面上地質(zhì)體的邊界圈定，達(dá)到特征描述的目標(biāo)。鉆孔剖面解譯后，將相同地質(zhì)單元的解譯調(diào)入三維空間，參照已知條件，分析礦區(qū)地質(zhì)空間特點(diǎn)，進(jìn)行三角網(wǎng)連接封閉。實(shí)體模型大多數(shù)為空心體，客觀描述了礦區(qū)各地質(zhì)體三維空間形態(tài)，為提取礦區(qū)地質(zhì)信息提供了依據(jù)。

圖1 基于鉆孔解譯的三維地質(zhì)建模過程

1.2 多重分形下礦致異常提取

多重分形理論是一種較有效的非線性研究工具，在礦區(qū)化學(xué)領(lǐng)域取得了很大成就。提取找礦信息是勘察礦區(qū)地質(zhì)學(xué)化學(xué)的主要內(nèi)容，關(guān)鍵在于確定背景值及異常下限。在礦致元素異常方面，主要采用多元統(tǒng)計(jì)方法，如礦致元素間相關(guān)程度的分析法、對(duì)相關(guān)元素進(jìn)行聚類分析法、降維因子分析法等。

上述構(gòu)建的三維地質(zhì)建模，為我們提供了定量化成礦異常信息提取的依據(jù)，基于上述構(gòu)建的模型，綜合三維預(yù)測技術(shù)分析，可知在C-V（濃度-體積）分形下，用于斑巖銅礦床和貧瘠圍巖圈定礦致密集帶和深部礦化帶，C-V分形數(shù)據(jù)可表示為：

V(ρ≤v)和V(ρ≥v)分別表示濃度值(ρ)小于、等于、大于或等于的兩個(gè)體積，v表示礦化帶的閾值；a1和a2是特征指數(shù)。相同體積的對(duì)數(shù)曲線V(ρ≤v)和V(ρ≥v)遵循冪律關(guān)系，體積v在不同濃度的(ρ)區(qū)間呈現(xiàn)不同的線性關(guān)系，線性關(guān)系用最小二乘法擬合，反映了V(ρ≥v)與(ρ)之間的不同分形，也反映出不同的成礦作用在各個(gè)成礦過程中的不同階段，分離出不同層次的礦區(qū)化學(xué)元素。

臨江礦區(qū)的主成礦元素是Cu，如何對(duì)主成礦元素Cu進(jìn)行信息提取也是一大難題。此次研究通過創(chuàng)建Cu屬性，從地質(zhì)數(shù)據(jù)庫中隨機(jī)抽取Cu離散點(diǎn)樣品值，應(yīng)用距離反比例法測得Cu元素三維空間插值。勘查區(qū)范圍的設(shè)定以90m為搜索半徑，垂直方向30m，主軸比值1.5，對(duì)Cu屬性進(jìn)行約束統(tǒng)計(jì)，得出Cu元素濃度值頻率分布如圖2所示：

圖2 礦區(qū)三維地質(zhì)模型中Cu元素濃度值頻率分布

根據(jù)圖2數(shù)據(jù)的變化，借助統(tǒng)計(jì)工具，統(tǒng)計(jì)出不同Cu插值的體積百分比，進(jìn)行擬合計(jì)算，可得出Cu元素的分形方程：

以上公式可知，低值區(qū)斜率為0.057，擬合數(shù)據(jù)接近水平，體現(xiàn)出Cu分布的隨機(jī)性，Cu從低濃度到高濃度頻率下降，邊界控制明顯，對(duì)能否成礦起了重要作用。

分形維數(shù)是定量分析復(fù)雜分形體的重要參數(shù)，根據(jù)礦區(qū)C-V分形數(shù)據(jù)，對(duì)不同分形異常統(tǒng)計(jì)特征如表1所示：

表1 臨江礦區(qū)不同分形異常統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表1可知，臨江礦區(qū)不同分形對(duì)于三維化數(shù)據(jù)而言，區(qū)域異常分形維數(shù)大于等于3，則表示該元素超出了常規(guī)的三維測度，更加具有空間集聚的優(yōu)勢，反映了巖體侵入接觸帶的構(gòu)造，體現(xiàn)了成礦地質(zhì)環(huán)境的重要性。將鉆孔圈定的礦體與部分局部異常極值進(jìn)行疊加對(duì)比，通過對(duì)比可得兩者顯示了密切的相關(guān)性。

通過上述可知，多重地形下礦致異常提取方法對(duì)礦區(qū)的成礦元素可以準(zhǔn)確地提取與分析，通過提取數(shù)值對(duì)礦區(qū)內(nèi)部的異常情況充分掌握。

2 吉林長白臨江找礦潛力

吉林長白臨江銅礦為中低溫脈型綜合礦區(qū)，受斷裂控制影響嚴(yán)重，部分礦體產(chǎn)在石英脈中，Cu元素豐富。根據(jù)中低溫脈型礦區(qū)的控礦特點(diǎn)，結(jié)合上述對(duì)礦區(qū)找礦信息的綜合提取，分析在臨江銅礦區(qū)的下部可能伴隨深部斷裂帶，銅資源平均品位超過0.89%，產(chǎn)出有規(guī)模更大的銅礦。

臨江礦區(qū)花崗閃長巖大多數(shù)以株?duì)钚螒B(tài)產(chǎn)出，輕稀土元素分餾明顯，樣品微量元素分布均勻，大離子親石元素Rb、Ba、Th、Sr等豐富集中。礦流體主要以巖漿水構(gòu)成，隨著巖漿運(yùn)動(dòng)不斷從流經(jīng)的巖石中獲取有益元素，運(yùn)動(dòng)過程中部分大氣降水混入，在適當(dāng)?shù)耐獠凯h(huán)境和溫度壓強(qiáng)條件下發(fā)生沉淀，形成大量豐富的礦床。臨江銅礦區(qū)成礦作用中，與地層接觸形成礦化矽卡巖的地質(zhì)體是花崗閃長巖。因此想獲取礦區(qū)的成礦年齡，可以根據(jù)分析花崗閃長巖的成巖年齡獲取。

本礦區(qū)產(chǎn)銅礦物主要以黃銅礦、斑銅礦為主，與含銅礦物一起生成的非金屬礦物主要有石英、云母等，礦化集中的地方，一般出現(xiàn)在非金屬礦物集中的地方。老嶺群的大理巖與角巖巖性界面是臨江礦區(qū)重要成礦的部位，各種各樣的矽卡巖中，疊加著云母化、綠泥石化的非金屬物質(zhì)。在花崗閃長巖中，形態(tài)發(fā)生變化越大的位置，尤其是巖枝部位，成礦的效果更好。

在斷裂區(qū)F1、F2兩側(cè)，兩層間斷裂處相交處含有銅元素較多，含礦性一般較好。大多數(shù)孔雀石、藍(lán)銅礦位于礦區(qū)的深部，礦區(qū)地面表層氧化帶出現(xiàn)時(shí)，孔雀石出現(xiàn)的概率增大，深部存在銅礦體的可能性也隨之增大。

綜合上述，根據(jù)中低溫脈型礦區(qū)的特點(diǎn)，在臨江礦區(qū)的深部伴隨著孔雀石在地表的出現(xiàn)，產(chǎn)出大規(guī)模銅礦體的可能性很高，臨江礦區(qū)的找礦潛力不容小覷。

3 結(jié)語

本文通過構(gòu)建鉆孔解譯的三維地質(zhì)模型，對(duì)臨江銅礦綜合找礦信息進(jìn)行提取，根據(jù)礦區(qū)特點(diǎn)，通過對(duì)找礦信息的提取，得出臨江銅礦地區(qū)成礦地質(zhì)條件十分優(yōu)越，礦區(qū)深部及非金屬礦物集中的地方具有很大的找礦潛力。