林西地區(qū)螢石礦成礦特征及綜合信息成礦預(yù)測(cè)

陳 敏，張壽庭

（1.宿州學(xué)院地球科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 宿州 234000；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

林西地區(qū)螢石礦成礦特征及綜合信息成礦預(yù)測(cè)

陳 敏1，張壽庭2

（1.宿州學(xué)院地球科學(xué)與工程學(xué)院，安徽 宿州 234000；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

本文在閱讀、分析和總結(jié)前人在林西地區(qū)的工作資料和研究成果基礎(chǔ)上，以最新的螢石礦成礦理論觀點(diǎn)為指導(dǎo)，歸納總結(jié)了林西地區(qū)螢石礦床的成礦特征。然后利用GIS技術(shù)進(jìn)行區(qū)域螢石礦專題信息分析與提取，建立評(píng)價(jià)證據(jù)指標(biāo)模型，運(yùn)用證據(jù)權(quán)重法對(duì)該區(qū)的螢石礦進(jìn)行了綜合信息成礦預(yù)測(cè)，圈定了四個(gè)找礦遠(yuǎn)景區(qū)。最后對(duì)優(yōu)選遠(yuǎn)景區(qū)進(jìn)行IED-2000P便攜式X熒光儀和GSM-19高精度磁力儀方法驗(yàn)證，結(jié)果兩者所圈定的異常范圍、強(qiáng)度和位置與預(yù)測(cè)結(jié)果都相對(duì)比較吻合。表明運(yùn)用證據(jù)權(quán)重法對(duì)林西地區(qū)螢石礦進(jìn)行的綜合信息成礦預(yù)測(cè)的結(jié)果具有效性和可信性。

林西地區(qū)；螢石礦；成礦預(yù)測(cè)；X熒光儀；高精度磁力儀

螢石又稱為氟石，是一種常見的鹵化物礦物，化學(xué)式為CaF2，其中Ca占51.1%，F(xiàn)占48.9%，是工業(yè)上氟元素的主要來(lái)源。它被廣泛的應(yīng)用于冶金、化工和建材三大行業(yè)，已經(jīng)成為重要的非金屬礦產(chǎn)原料之一[1-2]，許多發(fā)達(dá)國(guó)家把它作為一種重要的戰(zhàn)略物資進(jìn)行儲(chǔ)備。

證據(jù)權(quán)重法是一種離散的多元數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法，最開始用于醫(yī)學(xué)診斷上。Agterberg和Bonham-Carter等[3-4]對(duì)此方法進(jìn)行了改進(jìn)和完善，并將其引入礦產(chǎn)預(yù)測(cè)領(lǐng)域，它是采用一種統(tǒng)計(jì)分析模式，通過(guò)對(duì)一些與成礦相關(guān)的地學(xué)信息的疊加復(fù)合分析進(jìn)行礦產(chǎn)遠(yuǎn)景區(qū)的預(yù)測(cè)。每種地學(xué)信息都是成礦預(yù)測(cè)的一個(gè)證據(jù)因子，而每個(gè)證據(jù)因子對(duì)成礦預(yù)測(cè)的貢獻(xiàn)是由這個(gè)因子的權(quán)重來(lái)確定的，進(jìn)而計(jì)算空間任意位置的礦產(chǎn)發(fā)育的概率值，以圈定不同級(jí)別的預(yù)測(cè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)[3-5]。

近年來(lái)在銅、鉛、鋅等金屬礦產(chǎn)的多源信息預(yù)測(cè)中，對(duì)證據(jù)權(quán)重法綜合信息成礦預(yù)測(cè)理論和方法進(jìn)行研究和應(yīng)用實(shí)踐，使該方法在金屬礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中得到了更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而在非金屬礦產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)較少。本文旨在對(duì)螢石礦運(yùn)用證據(jù)權(quán)重法進(jìn)行綜合信息成礦預(yù)測(cè)，并用一定的物化探方法來(lái)驗(yàn)證該預(yù)測(cè)的有效性和可信性。

1 地質(zhì)背景

林西地區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市北部，地處大興安嶺中南段，北與錫林郭勒盟的西烏珠穆沁旗交界，西與赤峰市克什克騰旗，東與赤峰市巴林右旗相鄰，南與赤峰市翁牛特旗以西拉沐倫河為界。整體呈一南北直線距離117km左右，東西直線距離73.5km左右的狹長(zhǎng)帶狀。該區(qū)是赤峰地區(qū)重要的螢石礦礦集區(qū)之一，螢石礦產(chǎn)資源豐富，礦床礦點(diǎn)分布密集大，潛在找礦遠(yuǎn)景和經(jīng)濟(jì)價(jià)值十分可觀。該地區(qū)螢石礦的礦床類型及成礦作用可與江浙一帶的螢石礦床具有相似之處[6]。

林西地區(qū)大地構(gòu)造位置位于中朝板塊與西伯利亞板塊晚古生代的對(duì)接帶上，屬于天山—興安地槽系，是東北亞造山帶的一部分[7]。整個(gè)區(qū)域經(jīng)歷了自太古廟至中新生代長(zhǎng)期復(fù)雜的地質(zhì)發(fā)展演化歷程，中、上古生界地層分布較廣，主要為石炭、二疊及侏羅系等，其中二疊系地層分布面積最大。

區(qū)內(nèi)火山活動(dòng)強(qiáng)烈，自元古代—喜山期皆有巖漿活動(dòng)，燕山期的巖漿活動(dòng)最強(qiáng)烈，期次多，旋回性強(qiáng)，分布面積廣，與內(nèi)生螢石礦的關(guān)系也最為密切。侵入巖巖石類型主要為花崗巖、二長(zhǎng)花崗巖、斜長(zhǎng)花崗巖、花崗斑巖等，主要形成了中二疊世白音板溝門單元、元寶山單元、晚三疊世新林鎮(zhèn)單元、晚侏羅世城墻洼單元、石匠山單元等。其中晚三疊世新林鎮(zhèn)單元分布面積最廣，主要分布在本區(qū)北部統(tǒng)部—新林鎮(zhèn)一帶，呈北東向展布，巖性為中細(xì)粒花崗閃長(zhǎng)巖。噴出巖巖石類型主要有流紋巖、安山巖及其凝灰?guī)r等。

北東向構(gòu)造為該區(qū)的主體構(gòu)造，控制了大多數(shù)地質(zhì)體的展布，也是該區(qū)的主要控礦構(gòu)造；東西向構(gòu)造以西拉木淪河斷裂為主，具有多期活動(dòng)的特點(diǎn)；北西向斷裂多為破壞性構(gòu)造。本區(qū)主要有4個(gè)條帶狀構(gòu)造和一個(gè)環(huán)形構(gòu)造帶：西拉木淪河深斷裂帶、白音查干—達(dá)青牧場(chǎng)大斷裂帶、黃崗梁—燒鍋大斷裂帶、經(jīng)棚—林西深斷裂帶、石匠山環(huán)形構(gòu)造[8]。

2 成礦特征

林西地區(qū)螢石礦成礦地質(zhì)條件優(yōu)越，已知的螢石礦床(點(diǎn))有63個(gè)，其中包含大型、中型螢石礦床若干。本區(qū)北部統(tǒng)部—新林鎮(zhèn)一帶分布的螢石礦較多，且礦床規(guī)模較大，螢石礦床(點(diǎn))大多落在二疊系地層與三疊紀(jì)巖漿巖中；而南部的螢石礦床(點(diǎn))分布稀少，且都為小礦點(diǎn)，南部的螢石礦床(點(diǎn))大多落在侏羅、白堊系地層和侏羅、白堊紀(jì)巖漿巖中。

該區(qū)螢石礦床與中生代大規(guī)模的構(gòu)造—巖漿活動(dòng)相關(guān)，尤其與燕山期的中酸性巖漿活動(dòng)密切相關(guān)，成因類型均屬于中—低溫?zé)嵋毫严冻涮钚?。主要賦礦地層為二疊、侏羅及白堊系，其中二疊統(tǒng)是含礦最多的地層單元。主要賦礦圍巖為中酸性侵入巖、噴出巖和淺變質(zhì)巖的砂板巖中，其中中酸性侵入巖是含礦最多的巖石類型 。絕大多數(shù)螢石礦床產(chǎn)于NNE向斷裂帶部位。

螢石礦的礦石特征表現(xiàn)為顏色多變，多呈白色—綠色、紫色—粉色；構(gòu)造也很多樣，有致密塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、同心圓狀—葡萄狀構(gòu)造等(見圖1)。礦石礦物成分簡(jiǎn)單，主要由螢石、石英組成，伴生有少量高嶺土、絹云母、方解石等。礦石品位一般為50%～75%，最高可達(dá)90%以上。

圖1 螢石礦礦石構(gòu)造

3 綜合信息成礦預(yù)測(cè)

根據(jù)林西地區(qū)螢石礦地質(zhì)背景及成礦規(guī)律總結(jié)了該區(qū)螢石礦找礦概念模型(表1)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)螢石礦進(jìn)行成礦地層信息提取、成礦構(gòu)造信息提取、成礦巖漿巖信息提取和成礦遙感異常信息提取。對(duì)成礦信息提取做統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出了林西地區(qū)螢石礦成礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型(表2)。

表1 林西地區(qū)螢石礦找礦概念模型

根據(jù)林西地區(qū)螢石礦的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型，對(duì)該區(qū)進(jìn)行單元網(wǎng)格劃分，本次網(wǎng)格單元?jiǎng)澐职凑?00m×600m進(jìn)行。然后應(yīng)用證據(jù)權(quán)重法計(jì)算每個(gè)證據(jù)因子的證據(jù)權(quán)重值(表3)。

根據(jù)前面建立的林西地區(qū)螢石礦成礦預(yù)測(cè)模型，計(jì)算各個(gè)預(yù)測(cè)單元的成礦有利度，即成礦的后驗(yàn)概率，得出礦產(chǎn)潛力后驗(yàn)概率預(yù)測(cè)圖。凡是后驗(yàn)概率大于先驗(yàn)概率的單元都可以被認(rèn)為是成礦有利地段，但綜合考慮礦點(diǎn)分布、控(含)礦巖性面積和控礦構(gòu)造規(guī)模等因素，故以3倍先驗(yàn)概率為閥值，定量圈定區(qū)域螢石礦找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

表2 林西地區(qū)螢石礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)模型

表3 基于網(wǎng)格單元法礦集區(qū)螢石礦預(yù)測(cè)證據(jù)層權(quán)值參數(shù)

圖2 林西地區(qū)螢石礦成礦預(yù)測(cè)后驗(yàn)概率色塊圖

從圖2可以看出，林西地區(qū)共集中分布4個(gè)螢石礦成礦后驗(yàn)概率高值區(qū)，這與該區(qū)已有的螢石礦成礦事實(shí)相符合。根據(jù)該區(qū)后驗(yàn)概率高值區(qū)的集中程度，圈定了4個(gè)遠(yuǎn)景區(qū)，其中水頭地區(qū)是一個(gè)優(yōu)選找礦遠(yuǎn)景區(qū)。

4 水頭螢石礦區(qū)異常驗(yàn)證——X熒光儀和高精度磁力儀測(cè)量

水頭螢石礦位于林西縣板石房子鄉(xiāng)。該礦區(qū)分為3個(gè)礦段，本次工作位于北部賽波羅溝門礦段。

在水頭螢石礦區(qū)選用的是成都理工大學(xué)研制的IED-2000P便攜式X熒光儀和GSM-19高精度磁力儀。先布置一條近于垂直已知礦脈的側(cè)向，用IED-2000P便攜式X熒光儀與GSM-19高精度磁力儀測(cè)量同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量結(jié)果做對(duì)比研究(如圖3所示)，可以看出X熒光儀與高精度磁力儀測(cè)量對(duì)已知礦脈的反應(yīng)都非常強(qiáng)烈，且位置對(duì)應(yīng)的非常吻合，說(shuō)明這兩種方法可以有效地在螢石礦區(qū)圈定靶區(qū)。

圖3 X熒光儀與高精度磁力儀測(cè)量對(duì)比研究

依據(jù)已知的礦化情況及礦體在地表的出露情況布置側(cè)線。沿與礦體走向近于垂直方向，展布14條剖面線，以100m為線距，測(cè)線延伸根據(jù)實(shí)地情況500～700m不等，測(cè)點(diǎn)間距為10m，測(cè)線均由西往東10°方向進(jìn)行測(cè)量。共采集了845件樣，野外采集的樣品干燥后，破碎及研磨，分別過(guò)20、40和60目篩，分裝樣袋進(jìn)行IED-2000P便攜式X熒光儀分析。IED-2000P便攜式X熒光儀測(cè)量的Ca元素異常圖(如圖4所示)，圈定的異常范圍與已知的礦化及礦體在地表的出露位置非常對(duì)應(yīng)，說(shuō)明地球Ca元素異常在該礦區(qū)可以作為找礦直接標(biāo)志。

圖4 X熒光儀測(cè)量Ca異常

礦區(qū)南部為第四紀(jì)覆蓋區(qū)，少見巖礦體出露，但Ca元素異常圖在南部也可圈出異常靶區(qū)，可以推測(cè)已知礦體向南可能有一定的延伸，礦體走向呈北東東向。這與證據(jù)權(quán)重法對(duì)林西縣螢石礦定量預(yù)測(cè)的結(jié)果圖相符，從整個(gè)礦區(qū)來(lái)看，水頭螢石礦區(qū)南部確有已知礦段，且走向?yàn)楸睎|東向，但賽波羅溝門礦段是否與整個(gè)礦區(qū)南部礦段能夠在深部連接還有待勘查。

本次GSM-19高精度磁力儀測(cè)量在水頭螢石礦區(qū)賽波羅溝門礦段的測(cè)量是在IED-2000P便攜式X熒光儀測(cè)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。側(cè)線布置也是根據(jù)IED-2000P便攜式X熒光儀測(cè)量的結(jié)果，選取IED-2000P便攜式X熒光儀測(cè)量異常顯著的8條側(cè)線，以5m為測(cè)距進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果顯示出了4條螢石礦脈，其中3條與已知礦脈位置相符，向南也有延伸的趨勢(shì)，這與IED-2000P便攜式X熒光儀對(duì)該區(qū)的測(cè)量結(jié)果也比較吻合。另一條位于已知礦脈的東側(cè)，接近居住點(diǎn)，該異常帶可能是因?yàn)榫幼↑c(diǎn)的電力設(shè)備引起，故不作為異常區(qū)圈定。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)該地區(qū)已知礦床(點(diǎn))的野外踏勘和采樣分析，該區(qū)螢石礦礦石礦物成分簡(jiǎn)單，礦石品位較高；賦礦圍巖主要為中酸性侵入巖、噴出巖；礦床成因類型均屬于中—低溫?zé)嵋毫严冻涮钚汀?/p>

運(yùn)用證據(jù)權(quán)重法對(duì)該區(qū)的螢石礦進(jìn)行綜合信息成礦預(yù)測(cè)，圈定了四個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)，其中位于林西縣水頭地區(qū)的遠(yuǎn)景區(qū)為優(yōu)選遠(yuǎn)景區(qū)，通過(guò)對(duì)該區(qū)進(jìn)行X熒光儀和高精度磁力儀方法驗(yàn)證，表明此次運(yùn)用證據(jù)權(quán)重法對(duì)林西地區(qū)螢石礦進(jìn)行的成礦預(yù)測(cè)結(jié)果具有效性和可信性。證據(jù)權(quán)重法成功運(yùn)用于螢石礦成礦預(yù)測(cè)是本文研究的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。

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Metallogenic Characteristics and Comprehensive Information Metallogenic Prognosis of the Fluorite Deposit in Linxi Area

CHEN Min1, ZHANG Shou-ting2
(1. School of Earth Sciences and Engineering, Suzhou University, Suzhou 234000, China;2. School of Earth Sciences and Resources, China University of Geosciences, Beijing 100083, China)

This paper generalize and summarize the metallogenic characteristics of the fluorite deposit in Linxi area located in Inner Mongolia. The generalization and summarization based on the analysis and summary of the work documents and research results of the study area and instructed by the latest metallogenic theory of the fluorite deposit. This paper analyzes and extracts the comprehensive metallogenic information by GIS technique and develops a evidence weight method . Then perform metallogenic prognosis and evaluation of the fluorite deposit using the weights of evidence modeling in study area. Next delineate four mining targets. The paper also use IED-2000P portable X-ray luminoscope and GSM-19 high-precision magnetometer to delineate the mining targets. Through the analysis of the results, the mining targets delineated by two methods are coincident in the anomaly included the range and the intensity and the position of mineralization. The practice proves the validity and creditability of the prognosis that using weights of evidence method to prognose the fluorite deposit in Linxi area.

Linxi area; fluorite; metallogenic prognosis; X-ray luminoscope; high-precision magnetomete

P619.215;P612

A

1007-9386(2012)03-0052-04

2012-02-22