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        綜合信息找礦方法的應(yīng)用——以甘肅白銀廠為例

        2022-02-06 01:23:48姚濤張鵬濤趙波
        四川有色金屬 2022年4期
        關(guān)鍵詞:成礦信息

        姚濤,張鵬濤,趙波

        (1.江西省地質(zhì)局生態(tài)地質(zhì)大隊(duì),江西南昌 330030;2.江西省地礦資源勘查開(kāi)發(fā)有限公司,江西南昌 330030)

        甘肅省白銀廠礦田發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)五十年代初,累計(jì)提交礦產(chǎn)資源金屬量總量約240萬(wàn)噸,其中主要金屬為銅。經(jīng)過(guò)幾十年的開(kāi)采,礦田出現(xiàn)了資源匱乏的問(wèn)題,礦山找礦迫在眉睫。本文在研究該地區(qū)區(qū)域成礦規(guī)律的前提下,主要針對(duì)白銀廠-石青硐地區(qū)運(yùn)用綜合信息找礦方法進(jìn)行研究,圈定找礦靶區(qū)。

        1 研究方法概況

        綜合信息成礦預(yù)測(cè)的研究始于20世紀(jì)70年代末[1],國(guó)內(nèi)相關(guān)的研究起步于90年代。該理論與方法的研究單元為地質(zhì)體,多元信息包含地質(zhì)信息、物探信息、化探信息和遙感信息等,建立找礦模型,再實(shí)施綜合信息成礦預(yù)測(cè)。

        2 研究步驟

        綜合信息成礦預(yù)測(cè)包括以下三個(gè)基本步驟。

        2.1 建立礦床的成因模式

        礦床成因模型是對(duì)某一類礦床進(jìn)行高度概括,主要包含成礦地質(zhì)特征和控礦因素等,目的是為了揭示礦床的成因是目的。

        2.2 建立綜合信息找礦模型

        通過(guò)研究礦床的區(qū)域成礦規(guī)律、礦床的成因模式以及控礦地質(zhì)特征,同時(shí)優(yōu)化找礦標(biāo)準(zhǔn),并對(duì)礦化信息定量化。

        2.3 綜合信息成礦預(yù)測(cè)

        綜合信息成礦預(yù)測(cè),必須借助于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù),充分利用地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用軟件,綜合解譯地、物、化、遙信息,從而達(dá)到綜合預(yù)測(cè)的目的。

        在系統(tǒng)全面的收集和分析研究區(qū)的地質(zhì)資料、礦產(chǎn)信息、地球物理和地球化學(xué)數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合成因模式和找礦模型,利用綜合信息找礦預(yù)測(cè)軟件,開(kāi)展綜合信息找礦預(yù)測(cè)工作。

        3 區(qū)域地質(zhì)概況

        區(qū)域內(nèi)露頭發(fā)育比較良好,從寒武系至第四系大部分地層均有出露。該區(qū)大地構(gòu)造位置處于北祁連加里東褶皺帶東段[2],研究區(qū)構(gòu)造較發(fā)育,包含火山構(gòu)造、斷裂構(gòu)造、褶皺構(gòu)造等,區(qū)域內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁,該地區(qū)是我國(guó)重要的礦產(chǎn)資源成礦帶,區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源比較豐富。

        4 研究區(qū)控礦因素

        4.1 地層

        礦田露頭發(fā)育良好,其中寒武系中、下統(tǒng)為主要含礦地層。

        4.2 構(gòu)造

        白銀廠-石青硐地區(qū)有四組斷裂構(gòu)造,其中NWW和NW向斷裂控制著礦床的分布。在礦田內(nèi)以NW為主的斷裂系統(tǒng)既是成礦物質(zhì)的運(yùn)移通道(李向民等)[3],又是成礦作用中的容礦空間,控制著該地區(qū)礦床礦體的分布。在白銀廠-石青硐地區(qū)所有的礦床均產(chǎn)于背斜構(gòu)造中[4],背斜構(gòu)造為主要構(gòu)造控礦因素。

        4.3 巖漿巖

        白銀廠礦田巖相發(fā)育非常完整,基性巖、酸性巖等各種巖性均有散布。而石青硐礦田以酸性-基性熔巖為主,具有少許細(xì)粒酸性凝灰?guī)r,但是很少看到集塊巖和角礫石。白銀廠礦田所有礦床均產(chǎn)于古火山口附近,具有明顯的受火山機(jī)構(gòu)控制的特征,石英角斑凝灰?guī)r是非常重要的找礦標(biāo)志,該地區(qū)所有的礦床均產(chǎn)自該層位之中。

        4.4 圍巖蝕變

        礦田蝕變巖桶分帶明顯,中心部位有綠泥石化,往外則是絹云母硅化帶,最外蝕變變?nèi)趸蛳?。隨著蝕變的增強(qiáng),鎂、鉀、鐵含量會(huì)增加,與之相反鈉含量會(huì)降低。施林道[5]等認(rèn)為蝕變巖筒的存在可以成為尋找盲礦的主要標(biāo)志。

        4.5 地球化學(xué)異常

        地球化學(xué)勘探方法是最直接找礦方法,地球化學(xué)異常可以直接揭示礦床的賦存,屬于直接找礦標(biāo)志。

        4.6 地球物理異常

        地球物理重磁異常是間接找礦標(biāo)志,通過(guò)推斷隱伏地質(zhì)體或者斷裂來(lái)指導(dǎo)找礦工作。在白銀廠-石青硐地區(qū)航磁異常的高值區(qū)和已知礦化分布比較吻合,可以作為直接找礦標(biāo)志使用。

        5 找礦綜合信息的提取

        5.1 地質(zhì)找礦信息提取

        地質(zhì)信息包括地層巖、構(gòu)造和巖漿巖信息,是進(jìn)行地質(zhì)找礦研究最重要的信息。下面分別從地層巖性、構(gòu)造、重要巖體等三個(gè)方面提取找礦信息。

        5.1.1 地層巖性信息

        研究區(qū)內(nèi)地層發(fā)育良好,露頭比較常見(jiàn),各地層沿著構(gòu)造線結(jié)合彼此分布,礦區(qū)出露地層以寒武系和奧陶系為主,而礦體主要產(chǎn)于中寒武系地層中,歸類為層控型礦床。主要含礦的石英角斑凝灰?guī)r(Mπ3)的巖石學(xué)特征呈層狀產(chǎn)出,從白銀廠到石青硐幾乎所有礦床的礦體均產(chǎn)于該套地層中。

        5.1.2 構(gòu)造控礦信息

        研究區(qū)位于北祁連加里東褶皺帶內(nèi),各種構(gòu)造均均有發(fā)育,巖石變形強(qiáng)烈,總的構(gòu)造線方向?yàn)镹WW向,全區(qū)大部分礦點(diǎn)都在離線性構(gòu)造的1公里以內(nèi)。

        該區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育,主要有NWW向、NW向和NE向三組,其中NWW向規(guī)模最大,與區(qū)域構(gòu)造線方向一致,發(fā)育在相關(guān)褶皺的翼部,斷面平直。這些斷裂對(duì)本區(qū)地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)展史起重大作用,控制著本區(qū)火山巖及其含礦層和礦化的分布。

        褶皺構(gòu)造包含兩個(gè)大的復(fù)式背斜和一個(gè)較大的復(fù)式向斜,褶皺方向多為NWW 向?yàn)橹?,其次為NW向。另外還有弧形褶皺。

        5.1.3 巖漿巖

        區(qū)域上火山巖可分南、中、北三個(gè)火山巖帶:

        南部火山巖帶呈NWW 向展布,長(zhǎng)約80km。主要為基性火山熔巖,中酸性火山巖分部較少,該火山巖帶控制著與基性火山巖有關(guān)的銅礦床。

        中部火山巖帶的特點(diǎn)是巖相變化較大,并且?guī)r石的成分組合復(fù)雜,呈NWW 向展布,東起白銀廠,西至永登中堡,中間經(jīng)過(guò)石青硐,該火山巖帶控制著該地區(qū)與中、酸性火山巖有關(guān)的礦床。

        北部火山巖帶主要以基性火山巖為主,區(qū)內(nèi)與相關(guān)銅、金礦床受其控制。

        研究區(qū)內(nèi)的侵入巖主要是加里東中期的侵入巖,這些侵入巖和區(qū)內(nèi)的很多礦床的成因有著密切的關(guān)系。

        5.2 地球物理找礦信息提取

        地球物理信息包含重力信息和航磁信息兩大類,地球物理信息的優(yōu)點(diǎn)是具有很深的穿透性,通過(guò)對(duì)地球物理信息(含重力信息和航磁信息)的分析和解譯,可以清晰的推斷出隱伏斷裂和隱伏地質(zhì)體的分布情況。

        5.2.1 航磁異常信息提取

        提取流程:延拓到不同高度——取四個(gè)方向的水平一階導(dǎo)數(shù)——繪制圖件——提取軸向特征線——繪制二階導(dǎo)數(shù)零直線——推斷巖體等隱伏地質(zhì)體邊界。

        5.2.2 重力異常信息提取

        重力解譯和航磁解譯的方法相似,除了不用化極,其他的步驟基本一致。

        5.3 地球化學(xué)找礦信息提取

        5.3.1 元素異常圈定

        本文研究的數(shù)據(jù)資料為白銀地區(qū)1:5 萬(wàn)水系沉積物數(shù)據(jù)。

        異常圈定方法:運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法,數(shù)據(jù)樣品經(jīng)處理后呈正態(tài)分布,通過(guò)計(jì)算數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)參數(shù)對(duì)異常進(jìn)行篩選和評(píng)價(jià)[6]。若原始數(shù)據(jù)不滿足正態(tài)分布,則按照地球化學(xué)普查規(guī)范(DZ/T0011—91)處理數(shù)據(jù),使其滿足正態(tài)分布。為了取得更好的化探信息提取效果,采用襯值濾波技術(shù)處理化探數(shù)據(jù)[7]。

        5.3.2 元素組合特征

        采用因子分析的方法,確定元素的組合特征。

        6 成礦預(yù)測(cè)及靶區(qū)優(yōu)選

        建立綜合信息找礦概念模型后,必須實(shí)現(xiàn)地質(zhì)-數(shù)學(xué)模型之間的轉(zhuǎn)換,進(jìn)而建立一個(gè)礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)與找礦模型之間的關(guān)系的統(tǒng)計(jì)學(xué)模型,本文采用證據(jù)權(quán)法預(yù)測(cè)礦產(chǎn)資源。

        6.1 證據(jù)權(quán)法

        證據(jù)權(quán)法[8]實(shí)質(zhì)為多元統(tǒng)計(jì)方法的一種,用于統(tǒng)計(jì)判別特定的病情癥狀對(duì)應(yīng)相應(yīng)的診斷結(jié)果。1980年代末,隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,加拿大地調(diào)所的數(shù)學(xué)地球科學(xué)學(xué)家阿格特博格教授等人率先將該方法引入到礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)中[9]。

        運(yùn)用證據(jù)權(quán)法預(yù)測(cè)礦產(chǎn)資源,首先應(yīng)該選擇好合理的證據(jù)層,然后進(jìn)行合理的單元?jiǎng)澐郑謩e計(jì)算出不同證據(jù)層的權(quán)重。運(yùn)用貝葉斯法將不同的證據(jù)層疊加,通過(guò)已知礦床得到各個(gè)證據(jù)層對(duì)于成礦的關(guān)系,確定其對(duì)于找礦的貢獻(xiàn)大小,進(jìn)而來(lái)判別某一未知單元內(nèi)可能存在礦產(chǎn)的概率。

        在應(yīng)用證據(jù)權(quán)法的時(shí)候首先要保證各個(gè)證據(jù)層之間的相互獨(dú)立的,在應(yīng)用證據(jù)權(quán)法之前必須要進(jìn)行各個(gè)證據(jù)層之間獨(dú)立性檢驗(yàn)。

        6.2 靶區(qū)優(yōu)選

        找礦靶區(qū)優(yōu)選是在找礦靶區(qū)(找礦遠(yuǎn)景區(qū)、找礦有利地段)已圈定的情況下,應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的、數(shù)學(xué)的或者計(jì)算機(jī)方法,根據(jù)對(duì)的成礦可能性大小(成礦有利度),結(jié)合經(jīng)濟(jì)、地理、交通、市場(chǎng)供需關(guān)系等諸多方面因素的綜合比較,對(duì)找礦靶區(qū)所進(jìn)行的評(píng)價(jià)和優(yōu)劣排序,即找礦靶區(qū)的分級(jí)。例如找礦靶區(qū)一般分為A、B、C 3 級(jí)[10]。

        根據(jù)白銀地區(qū)特征分析后驗(yàn)概率圖、證據(jù)權(quán)后驗(yàn)概率圖以及與已知礦(化)點(diǎn)分布關(guān)系,如表1 所示,圈出了四個(gè) A 級(jí)(A-Ⅰ、A-Ⅱ、A-Ⅲ)找礦靶區(qū),六個(gè)B 級(jí)(B-Ⅰ、B-Ⅱ、B-Ⅲ)找礦靶區(qū)以及四個(gè)C級(jí)(C-Ⅰ、C-Ⅱ、C-Ⅲ)找礦靶區(qū)。

        表1 白銀地區(qū)找礦靶區(qū)優(yōu)選分級(jí)表

        7 結(jié)論

        文章重點(diǎn)對(duì)白銀廠-石青硐地區(qū)開(kāi)展了綜合信息成礦預(yù)測(cè)研究。通過(guò)區(qū)域地質(zhì)、區(qū)域地球物理、區(qū)域地球化學(xué)剩余異常及典型礦床成礦地質(zhì)條件分析,認(rèn)為白銀地區(qū)銅多金屬礦與重力、航磁等資料反映的深部地球物理信息有一定的關(guān)聯(lián)。因此,在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了以地質(zhì)為先驗(yàn)前提的綜合信息成礦預(yù)測(cè)研究工作。運(yùn)用了證據(jù)權(quán)模型,共圈定14 個(gè)預(yù)測(cè)靶區(qū),各個(gè)靶區(qū)的有礦權(quán)系數(shù)均較高,為下一步找礦提供參考。

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