安江華,唐分配,李大江,陳必河,李 杰
(湖南省地質(zhì)調(diào)查院,長沙 410116)
湖南省鎢礦資源預(yù)測與遠(yuǎn)景區(qū)劃
安江華,唐分配,李大江,陳必河,李 杰
(湖南省地質(zhì)調(diào)查院,長沙 410116)
湖南省鎢礦資源預(yù)測是“全國礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)”項(xiàng)目的階段性成果。在成礦系列理論的指導(dǎo)下,結(jié)合基礎(chǔ)地質(zhì)、區(qū)域成礦規(guī)律研究,利用物探、化探、自然重砂和遙感解譯的綜合找礦信息,運(yùn)用GIS技術(shù),實(shí)現(xiàn)全省鎢礦資源潛力預(yù)測評價(jià)。本文擬從成礦地質(zhì)背景、鎢礦礦床類型、資源預(yù)測三方面進(jìn)行闡述,圈定湖南省鎢礦重點(diǎn)勘查遠(yuǎn)景區(qū),為實(shí)際工作提供依據(jù)。全省共劃分出19個(gè)重點(diǎn)勘查遠(yuǎn)景區(qū),分布在資興-郴州一帶的勘查區(qū)找礦前景良好。
資源預(yù)測;勘查遠(yuǎn)景;鎢礦;湖南省
湖南地跨揚(yáng)子和華夏古陸塊,大致在文家市-永興-郴州一線形成一條俯沖碰撞型拼貼帶,其北西側(cè)屬于揚(yáng)子被動陸緣,南東側(cè)為華夏陸塊活動陸緣。加里東運(yùn)動使揚(yáng)子被動陸緣演化結(jié)束,并使華夏、揚(yáng)子陸塊最終焊合形成統(tǒng)一大陸板塊,陸間盆地閉合成為陸表海環(huán)境。
自晚古生代始,湖南省境內(nèi)主要是板塊內(nèi)部構(gòu)造演化,構(gòu)造變形以分層逆掩、推覆為特色,巖漿活動主要分布在基底隆起帶,以重熔型花崗巖為主體。
在湖南省依據(jù)巖石組合特征建立的164個(gè)巖石地層單位[1]中,與鎢礦有關(guān)的地層主要有新元古代板溪群淺變質(zhì)砂頁巖建造[2],與侵入巖體型鎢礦有關(guān)有的地層主要為泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)碳酸鹽巖[3-4]。
湖南省侵入巖發(fā)育,出露總面積約1 680 km2,與鎢礦有關(guān)的巖體主要是印支-燕山期花崗巖[5]:即三疊紀(jì)-侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)花崗巖。
湖南大型變形構(gòu)造主要有花垣一慈利斷裂帶(F1)、新晃-芷江-冷家溪斷裂帶(F2)、城步-新化-桃江斷裂帶(F3)、常德-安仁構(gòu)造帶(F4)、文家市-永興-郴州斷裂帶 (F5)、安化-溆浦-洪江斷裂帶(F7)、連云山-衡陽斷裂帶(F9)和鳳凰-張家界斷裂帶(F10)等。其中湖南省鎢礦在邵陽盆地往南東沿郴-邵構(gòu)造巖漿成礦帶依次分布銻、金-銻、鎢-錫、錫、鎢礦床系列(圖 1)。這種規(guī)律可引伸到新寧-蘭山、常德-安仁構(gòu)造巖漿成礦帶的找礦預(yù)測上。
湖南省鎢礦共劃分3個(gè)礦床類型,分別是矽卡巖型鎢多金屬礦、石英脈型鎢鉬礦及層控?zé)嵋盒玩u銻礦。

圖1 湖南省地質(zhì)略圖Fig.1 Simplified geologicalmap of Hunan province
湖南省矽卡巖型鎢多金屬礦有小型以上礦床12個(gè),其中特大型1個(gè),大型3個(gè),中型5個(gè),小型3個(gè)。主要分布在包括水口山-大義山、香花嶺-千里山、都龐嶺-九嶷山及萬洋山-諸廣山地區(qū)在內(nèi)的湘南地區(qū),以郴州市柿竹園鎢錫鉬鉍多金屬礦為代表。礦體產(chǎn)在巖體與碳酸鹽巖地層接觸帶附近,有利巖漿巖主要是燕山期黑云母花崗巖,主要地層為棋梓橋組、佘田橋組及石磴子組碳酸鹽巖類。礦體多產(chǎn)出于接觸帶和構(gòu)造的內(nèi)彎部位,還有接觸帶的平緩、呈波狀起伏的舌形部位,巖體凹陷帶和巖體頂部等部位。礦床的構(gòu)造發(fā)育,復(fù)式向斜揚(yáng)起部位的斷陷、南北向或近南北向的褶皺、斷層發(fā)育,控制礦體的空間分布。礦體形態(tài)簡單,多呈似層狀、透鏡狀、扁豆?fàn)罴安灰?guī)則狀產(chǎn)出[5](見圖2)。金屬礦物主要是白鎢礦、輝鉍礦,其次有輝鉬礦、黑鎢礦、錫石、磁黃鐵礦、黃鐵礦、磁鐵礦、自然鉍、閃鋅礦、輝鉛鉍礦等;非金屬礦物主要是石榴石、透輝石、符山石、螢石,其次為絹云母、綠泥石、綠簾石、富鐵鈉閃石、長石、石英、硅灰石、方解石等。礦石結(jié)構(gòu)主要有自形晶結(jié)構(gòu)、半自形晶結(jié)構(gòu)、他形晶結(jié)構(gòu)、鱗片狀結(jié)構(gòu)、包含結(jié)構(gòu)、內(nèi)部環(huán)帶結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、交代假象結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)等。礦石構(gòu)造主要有浸染狀構(gòu)造、網(wǎng)脈狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造、塊狀構(gòu)造等①②③。
湖南省石英脈型鎢鉬礦有小型以上礦床31個(gè),其中大型2個(gè),中型10個(gè),小型19個(gè)。主要分布在包括湘東、湘南和湘中地區(qū),以汝城縣大圍山鎢鉬礦為代表。礦體產(chǎn)于花崗巖體外接觸帶的地層中,受斷裂控制,還有一種情況是受云英巖化細(xì)粒花崗巖脈控制。有利巖漿巖主要是燕山期(中)細(xì)粒黑云母花崗巖,有利圍巖主要是易破碎的角巖化灰綠色變質(zhì)砂巖、長石石英砂巖、粉砂質(zhì)板巖、板巖,沒有地層時(shí)代的限制。礦區(qū)北東、北東東-北東、近南北向三組成礦期斷裂發(fā)育,控制礦體分布。礦體形態(tài)簡單,一般連續(xù)性較好,脈體延長較長,脈壁平整光滑。金屬礦物主要有黑鎢礦、輝鉬礦、輝鉍礦,其次有白鎢礦、白然鉍、黃銅礦、毒砂、黃鐵礦;非金屬礦物主要為石英,其次有長石、白云母、電氣石等。礦石結(jié)構(gòu)有自形晶結(jié)構(gòu)、半自形-它形晶結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu)、乳濁狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);礦石構(gòu)造有浸染狀構(gòu)造、團(tuán)塊狀構(gòu)造、條帶狀構(gòu)造等。與礦化有關(guān)的蝕變主要有角巖化、云英巖化、絹云母化、硅化、電氣石化、綠泥石化等④。
湖南省層控?zé)嵋盒玩u銻礦有小型以上礦床4個(gè),其中中型1個(gè),小型3個(gè)。主要分布在包括沅陵-桃江和白馬山-瓦屋塘地區(qū)在內(nèi)的湘中地區(qū),以沅陵縣沃溪鎢銻金礦為代表。礦床主要賦存于馬底驛組中上段紫紅色絹云母板巖中。礦體產(chǎn)在礦區(qū)內(nèi)層間斷裂帶中和兩條層間石英脈之間的羽狀或網(wǎng)狀裂隙發(fā)育地段,以及層間脈兩側(cè)的切層節(jié)理裂隙或劈理構(gòu)造帶內(nèi)等部位(圖3)。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育,層間破碎帶及派生的羽狀裂隙為主要的容礦構(gòu)造。E-W向褶皺構(gòu)造發(fā)育,有利于層間破碎與斷裂裂隙的發(fā)生發(fā)展,波狀起伏的小背斜軸部對成礦最有利。礦體形態(tài)復(fù)雜,呈板柱狀、扁豆?fàn)睢⑿睢⒅銧畹葟?fù)雜形狀產(chǎn)出,礦體規(guī)模小,品位富。主要金屬礦物有白鎢礦、輝銻礦、自然金、黃鐵礦,次為鎢鐵礦、毒砂、方鉛礦、黃銅礦、黝銅礦、輝銅礦等。非金屬礦物主要是石英,次為方解石、鐵白云石及絹云母、伊利石、葉臘石、高嶺石、磷灰石、鈉長石、重晶石、石墨等。礦石結(jié)構(gòu)主要為自形-半自形粒狀結(jié)構(gòu)和交代殘余結(jié)構(gòu),次為花崗變晶結(jié)構(gòu),壓碎結(jié)構(gòu)等。常見的礦石構(gòu)造為條帶狀、角礫狀、塊狀和網(wǎng)脈狀等[6]。與礦化有關(guān)的蝕變主要是硅化、黃鐵礦化、角巖化和綠泥石化,是礦脈地表的出露標(biāo)志⑤⑥。

圖2 柿竹園礦區(qū)第20排橫剖面示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[5]編)Fig.2 No.20 generalized section of Shizhuyuan Orefield
自國際地科聯(lián)推廣了礦產(chǎn)資源定量評價(jià)方法(即區(qū)域價(jià)值估計(jì)法、體積估計(jì)法、豐度估計(jì)法、礦床模型法、德爾菲法和綜合方法)以來,礦產(chǎn)資源評價(jià)方法得到了極大的發(fā)展[7-9]。GIS的發(fā)展使得處理礦產(chǎn)勘查產(chǎn)生的地質(zhì)、物探、化探、遙感等海量數(shù)據(jù)并綜合分析成為可能。應(yīng)用GIS技術(shù)進(jìn)行成礦預(yù)測,可減少和避免勘查風(fēng)險(xiǎn)、提高勘查效益[10]。本次工作正是在成礦理論的指導(dǎo)下,根據(jù)具體地質(zhì)條件對暫時(shí)還沒有而將來可能或應(yīng)當(dāng)發(fā)現(xiàn)的礦床作做預(yù)測和評價(jià),提出找礦遠(yuǎn)景區(qū)。
成礦預(yù)測主要包括建立預(yù)測模型、選擇地質(zhì)變量、圈定優(yōu)選預(yù)測區(qū)幾方面的內(nèi)容,并在此基礎(chǔ)上編制全省鎢礦勘查工作部署圖件。同種礦床類型的礦床在全省內(nèi)的不同區(qū)域還是有所差異,所以需要根據(jù)礦床所在的地區(qū)來做預(yù)測工作。
預(yù)測要素是在預(yù)測工作區(qū)的成礦要素基礎(chǔ)之上,加上與地質(zhì)現(xiàn)象吻合性比較好的物探、化探、遙感及自然重砂資料而成的。根據(jù)某個(gè)預(yù)測工作區(qū)的具體地質(zhì)情況,決定采用或不能采用某些物化遙重砂資料。以香花嶺-千里山預(yù)測工作區(qū)的矽卡巖型鎢多金屬礦為例來說明,此區(qū)的成礦要素包括碳酸鹽巖地層、構(gòu)造、巖漿巖,并添加了預(yù)測工作區(qū)的成礦要素表,圖件的比例尺精度為1∶10萬,基本可以滿足預(yù)測要求。在物化遙重砂綜合信息方面,實(shí)測巖體、重力、航磁、遙感推測出來的隱伏巖體均與成礦密切相關(guān),因此都是重要的預(yù)測要素。W、Sn、Mo、Bi等元素的化探異常與已知礦床點(diǎn)重合較好 (圖4),都可以作為重要的預(yù)測要素使用。
預(yù)測區(qū)的圈定方法依不同礦床類型有所區(qū)別,以預(yù)測工作區(qū)的預(yù)測要素圖為基礎(chǔ),采用地質(zhì)體單元法圈定預(yù)測遠(yuǎn)景區(qū),并遵循一定的原則。原則之一是單個(gè)預(yù)測區(qū)不能跨越同一預(yù)測變量的不同區(qū)域。

圖3 沃溪金、銻、鎢礦區(qū)橫剖面圖(據(jù)00536部隊(duì)1981年5月資料編)Fig.3 Profilemap ofWoxi Au-Sb-W deposit

圖4 香花嶺-千里山地區(qū)矽卡巖型鎢礦點(diǎn)與W異常疊加圖Fig.4 Spatial relationship between skarn-type ore occurrences and tungsten geochemical anomaly in Xianghualing-Qianlishan area
首先,選擇圈區(qū)要素。以香花嶺-千里山預(yù)測工作區(qū)的矽卡巖型鎢多金屬礦為例。根據(jù)矽卡巖型鎢多金屬礦的成礦特征,分析該預(yù)測工作區(qū)的要素特征,選擇以下幾個(gè)要素(表1)進(jìn)行預(yù)測區(qū)的圈定。
然后,要使用建模器建立預(yù)測模型。在MORAS平臺上,利用建模器,先將所有實(shí)測和推斷的巖體合并,然后對其做1000m的緩沖區(qū),再與碳酸鹽巖地層相交,圈出初步的預(yù)測區(qū)(圖5)。
最后,進(jìn)行人工圈區(qū)。根據(jù)預(yù)測區(qū)圈定原則,在建模器圈定的初步預(yù)測區(qū)的基礎(chǔ)上,結(jié)合物化遙自然重砂提供的綜合信息圖件,對初步預(yù)測區(qū)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜ⅰ⒉鸱旨把a(bǔ)充,人工圈定香花嶺-千里山地區(qū)的矽卡巖型鎢多金屬礦的預(yù)測區(qū)(圖6)。
預(yù)測要素常常是概念性的,為了預(yù)測單元劃分和定量化預(yù)測的需要,預(yù)測要素必須進(jìn)行數(shù)字化和定量化。對于不同預(yù)測工作區(qū),在針對各個(gè)預(yù)測工作區(qū)的成礦特征、控礦因素等方面進(jìn)行詳細(xì)分析后,建立了各自的預(yù)測要素屬性表,然后在MRAS軟件中對各個(gè)預(yù)測要素進(jìn)行了數(shù)字化和定量化(即定量二值化過程)。變量的二值化結(jié)束之后,通過選擇定位預(yù)測變量的方法(包括匹配系數(shù)法、列聯(lián)表法和相似系數(shù)法),確定各預(yù)測變量的權(quán)重值大小,通過設(shè)置閥值對預(yù)測變量進(jìn)行初步的優(yōu)選,保留權(quán)重值較大的變量。隨后進(jìn)行礦產(chǎn)資源定位預(yù)測。

表1 香花嶺-千里山地區(qū)預(yù)測區(qū)圈定要素表Table 1 Factors for prospective in Xianghualing-Qianlishan area

圖5 矽卡巖型鎢多金屬礦預(yù)測區(qū)圈定方案Fig.5 Prospecting strategy for skarn-type tungsten polymetallic deposit
礦產(chǎn)資源定位預(yù)測是以模型單元集合建立的統(tǒng)計(jì)模型,對未知單元定量類比達(dá)到礦產(chǎn)資源體定位的目的。模型單元的選擇至關(guān)重要,選擇依據(jù)有兩個(gè)方面∶一是工作程度要高,二是要有代表性,模型區(qū)應(yīng)盡可能的反應(yīng)各預(yù)測工作區(qū)內(nèi)鎢礦的特點(diǎn),并擁有已探明的儲量報(bào)告。
在變量的初步優(yōu)選研究之后,通過構(gòu)造預(yù)測模型然后使用平方和法(即矢量長度法)計(jì)算出各預(yù)測變量的標(biāo)志權(quán)系數(shù)。以蕉溪嶺-七寶山地區(qū)石英脈型鎢鉬礦為例(表2)。通過比較發(fā)現(xiàn),匹配系數(shù)法和平方和矢量法兩種方法得出來的各預(yù)測變量對成礦作用的大小基本一致,變量的選擇具有較高的可信度。
根據(jù)預(yù)測模型得出的預(yù)測變量的權(quán)重,計(jì)算各預(yù)測單元的成礦概率,并制作成礦概率的曲線圖(圖 7)。
根據(jù)成礦概率的大小對預(yù)測區(qū)進(jìn)行優(yōu)選。在靶區(qū)分類點(diǎn)和閾值的選擇上面,必須通過不斷的嘗試才能最終確定,但是對明顯的拐點(diǎn)應(yīng)盡量使用。此外,優(yōu)選閾值的選擇不能過高或者過低,如果選擇過低,則會導(dǎo)致最終的靶區(qū)數(shù)量太多,不能很好的反應(yīng)成礦的分布;而如果閾值選擇過高,則會導(dǎo)致最終的靶區(qū)數(shù)量太少,漏掉一些成礦有利的地段。在曲線圖上將閾值以下的區(qū)去掉,保留閾值以上的區(qū),最后用3個(gè)分類點(diǎn)將保留下來的預(yù)測單元分為3級,每一級用不同的顏色表示。如蕉溪嶺-七寶山預(yù)測工作區(qū)最終的選取結(jié)果如下∶成礦概率值小于0.4938的預(yù)測單元,認(rèn)為其成礦條件不利,目前認(rèn)識為不成礦區(qū),先去掉。再將成礦概率大于等于0.8217的預(yù)測單元劃分為A類,用紅色表示;成礦概率為0.6960到0.8217之間的預(yù)測單元劃分為B類,用綠色表示;成礦概率為0.4938到0.6960之間的預(yù)測單元劃分為C類,用藍(lán)色表示。如此,預(yù)測區(qū)的成礦概率由高到低分別由紅色、綠色、藍(lán)色三個(gè)等級來表示,一目了然。

圖6 香花嶺-千里山地區(qū)矽卡巖型鎢多金屬礦成礦遠(yuǎn)景區(qū)分布圖Fig.6 Prospecting results for skarn-type tungsten polymetallic deposits in Xianghualing-Qianlishan area
通過計(jì)算機(jī)按照成礦概率值的大小進(jìn)行最小預(yù)測區(qū)的分級之后,由于信息不對稱或者工作程度的差異,導(dǎo)致部分有已知礦床(點(diǎn))的最小預(yù)測區(qū)被計(jì)算機(jī)刪除,對于計(jì)算機(jī)圈定的結(jié)果需要在地質(zhì)專家的指導(dǎo)下做出適當(dāng)?shù)男拚畲笙薅鹊谋WC預(yù)測結(jié)果符合實(shí)際地質(zhì)情況。

表2 蕉溪嶺-七寶山地區(qū)石英脈型鎢鉬礦預(yù)測變量一覽表Table 2 Prospecting variations for quartz-vein-type W-M o deposits in Jiaoxiling-Qibaoshan area
經(jīng)過全省不同地區(qū)的預(yù)測工作,并經(jīng)過地質(zhì)專家的討論指導(dǎo),得到全省矽卡巖型、石英脈型、層控?zé)嵋盒?種礦床類型的A類最小預(yù)測工作區(qū)70個(gè),B類最小預(yù)測工作區(qū)43個(gè),C類最小預(yù)測工作區(qū)105個(gè)。
根據(jù)湖南省鎢礦成礦地質(zhì)條件、礦床地質(zhì)特征、資源潛力等,確定湖南省下一步鎢礦勘查的主攻類型應(yīng)以矽卡巖型鎢多金屬礦為主,石英型脈型鎢礦、層控?zé)嵋盒玩u礦為輔。
根據(jù)本省鎢礦已有工作程度,下步鎢礦勘查工作類別一般為預(yù)查、普查、詳查,視開采需要適當(dāng)?shù)陌才趴碧焦ぷ鳌σ阎V點(diǎn)或找礦靶區(qū)進(jìn)行預(yù)查,為進(jìn)一步普查提供后備基地。對預(yù)查篩選出的礦產(chǎn)地或已知礦山的深邊部開展普查工作,提供可供詳查的基地。對已經(jīng)進(jìn)行了過普查、有進(jìn)一步工作價(jià)值的礦產(chǎn)地進(jìn)行了詳查,為礦山開發(fā)建設(shè)提供依據(jù)。對工作程度不一、找礦潛力巨大的礦集區(qū)進(jìn)行整裝勘查,快速實(shí)現(xiàn)地質(zhì)找礦的重大突破。

圖7 成礦概率曲線圖Fig.7 Probability Chart formetallogeny
根據(jù)成礦地質(zhì)條件、礦床地質(zhì)特征、礦石選冶性能、資源量可靠程度,將勘查區(qū)分為重點(diǎn)勘查區(qū)、一般勘查區(qū)。重點(diǎn)勘查區(qū)一般是指成礦地質(zhì)條件好、找礦潛力大、有一定的工作基礎(chǔ)、已知礦床深邊部等近期可優(yōu)先安排勘查工作的預(yù)測區(qū),工作類別一般為普查-詳查-勘探。根據(jù)以上工作綜合分析,湖南省鎢礦勘查部署共劃分為19個(gè)重點(diǎn)勘查區(qū)(表3,圖8)。
注釋:
① 陳仕謀.湖南郴州柿竹園鎢、錫、鉬、鉍礦床地質(zhì)特征, 1979.
②艾上錚,謬道芳,陳冬云,等.湖南省郴縣柿竹園礦區(qū)鎢錫鉬鉍礦最終地質(zhì)勘探報(bào)告,1985.
③龔靜夫,印文貴,林尚奎,等.湖南省郴縣柿竹園鎢錫鉬鉍礦區(qū)詳細(xì)勘探報(bào)告,1967.
④ 丁錫廣,胡嘵聰.湖南省汝城縣大圍山鎢鉬礦區(qū)詳細(xì)普查地質(zhì)報(bào)告,1984.
⑤北京大學(xué),湖南省沅陵縣沃溪鎢礦礦床地質(zhì)特征,1959.
⑥劉紹榮,羅岐山,黎恩秋,等.湖南省桃源縣沃溪金銻鎢礦區(qū)深部評價(jià)報(bào)告書,1981.
[1]湖南地礦局.湖南省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京∶地質(zhì)出版社, 1988.

表3 湖南省鎢礦勘查部署建議表Table 3 Proposal for tungsten prospecting in Hunan province

圖8 湖南省鎢礦重點(diǎn)勘查區(qū)分布圖Fig.8 Spatial distribution of important tungsten prospecting area in Hunan province
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Tungsten Resources Prognosis and Tungsten Prospective Area Delim itation in Hunan Province
AN Jiang-Hua,TANG Fen-Pei,LIDa-Jiang,CHEN Bi-He,LIJie
(Hunan Institute of Geological Survey,Changsha 411000,Hunan,China)
Tungsten Resources prospecting of Hunan province which is stage achievement of project "National Mineral resource potential assessment",is under the guild of metallogenic series theory,and by synthesis the data of basic geological information,regional metallogenic regularity,geophysical survey, geochemical anomaly,natural heavy-m inerals analysis and remote sensing interpretation information,while the GIS technology is also used.The key tungsten exploration targets of Hunan province is pointed out by using the information of ore-form ing background,tungsten deposits types and resource forecast.19 prospecting targets in Hunan province are submitted,while the Zixing-Chenzhou area is themost potential area.
m ineral resource predication;exploration target;tungsten;Hunan Province
P618.67
A
1007-3701(2012)01-045-09
2011-08-08;
2011-11-15
湖南省礦產(chǎn)資源潛力評價(jià)(項(xiàng)目編號:1212010813017)
安江華,女,(1984—),碩士研究生,主要從事地質(zhì)礦產(chǎn)勘查工作。E-mail:308160793@qq.com.