內蒙古中部多金屬礦床成礦理論

唐鋒

內容摘要：內蒙古中部廣泛出露元古代地層，為一套淺變質海相火山沉積巖系。通過同位素測定和化學異常可以幫助圈定礦體走向和位置。

關鍵詞：控礦地質標志 邏輯信息法 銅（多金屬）礦

內蒙古中部廣泛出露元古代地層，為一套淺變質海相火山沉積巖系。巖性組合為變含礫砂巖，變雜砂巖，變石英砂巖、板巖、碳酸鹽巖、石英巖、綠片巖、火山巖。垂直空間上，自下而上為以碎屑巖為主向碳酸鹽巖為主過渡的沉積巖序列。包括7個組，兩大沉積旋回。同位素年代學，疊層石及微古植物化石研究表明，地層時代屬震旦紀。在區域上，元古代地層構成近東西向線形復式褶皺，并發育東西向、北東向、北西向斷裂構造。由于廣泛分布的各期、各類巖漿巖的包圍、吞蝕、分割，元古代地層在空間上斷續分布。地層中賦有大量鐵、錳、銅、鉛、鋅礦床和礦點，與之相對應，水平空間上發育磁異常和銅、鉛、鋅地球化學異常。

對鐵、銅、鉛、鋅綜合評價時，考慮到各金屬組分地殼豐度、集散特點及工業利用數量指標的較大差異，給它們賦予不同的權系數。用下式表征鐵、銅多金屬礦床和資源量：

其中：為礦床由標準化金屬量表征的鐵、銅、鉛、鋅綜合資源量；為礦床中組分的實際金屬量。j：鐵、銅、鉛、鋅；Bi為賦予歹組分的權系數（各組分的權系數是假設的）：j為鐵時，B=1；j為銅時，B=10；j為鉛時，B=83；j為鋅時，B=46。

1 控礦地質標志研究

地質特征矢量長度分析是對一組已知礦床表現的地質特征，通過數學運算，定量評價地質標志與礦化密切程度，從而確定控礦地質標志的方法。基本原理是把N個已知礦床看做N維空間，P個地質標志為N維空間中的P個矢量，計算各地質標志的矢量長度。不言而喻，矢量長度大的地質標志和礦化最密切。進行時，首先把N個礦床、P個地質標志構成P×N階矩陣。矩陣中元素由二態變量表示。即地質標志j在礦床j中出現時，矩陣元素aij賦值為1，否則賦值為0。計算乘積矩陣：

邏輯矢量長度既表征地質標志本身與一礦床的密切程度，又說明該標志和其他每一標志兩兩同時出現時對礦化的意義。進一步計算地質特征矢量長度的平均數，把矢量長度大于平均數的標志作為控礦地質標志。

為確定鐵、銅多金屬礦床的控礦地質標志，選取地質研究程度較高的46個礦床，計算含礦層、礦體圍巖、斷裂構造、巖漿巖、礦床金屬組合類型、礦體形態、圍巖蝕變、有用金屬礦物、有用金屬組分等方面76個地質標志的矢量長度。進一步計算矢量長度的平均數，把矢量長度大于平均數的標志作為控礦地質標志。但應看到，特征矢量長度計算是以地質標志在樣本中出現次數為依據的。由于大、中型礦床在客觀上只有少數幾個，那些大、中型礦床獨有的重要控礦地質標志，會因為矢量長度值偏低而被淘汰。因此，必須結合具體地質資料分析，把大、中型礦床獨有的重要控礦地質標志補充進去。為此，最終確定出38個控礦地質標志。

從表1可見，本區鐵、銅多金屬礦床具有下列特征：

（1）礦床集中賦存于一定地質層位中。

（2）礦床的形成受多組斷裂構造控制。

（3）礦床周圍都分布大面積巖漿巖體，地層中發育巖漿巖脈。

（4）礦體圍巖多為碳酸鹽巖、板巖。

（5）礦床中圍巖蝕變十分發育。

（6）礦體以似層狀、透鏡體狀、脈狀、層狀為主。

（7）除鐵、銅、鉛、鋅硫化物礦物外，礦床中還發育鐵的氧化物礦物。可見，該區鐵、銅多金屬礦床屬于典型的層控礦床。

2 礦床含礦性邏輯信息分析

邏輯信息法是以控制論和數理邏輯為基礎的綜合性數學分析方法，對分類和模型識別等問題具有啟發性功能。用該方法評價礦床，一般經過下列步驟：

（1）根據控礦地質標志在不同規模礦床中變異特征，借助組合分析，篩選出能夠指示礦床規模的信息標志；

（2）通過邏輯運算計算標志分權和對象權；

（3）建立表征對象權與礦產量之間關系的數學模型，依該模型計算待評價礦床資源量。

第一節中確定的38個控礦地質標志，大體上可分為兩類：一類是具有普遍意義的標志，即在不同規模礦床中都可能出現的標志。另一類是規模信息標志，即在一定規模礦床中才可能出現的標志。顯然，邏輯信息分析需要的是第二類。因此，需要用變異序列法對控礦地質標志進一步篩選。由于鐵、銅多金屬礦床中，只有少數幾個有資源量的地質估計值。而且，研究程度較高的并沒有幾個。為滿足邏輯信息分析的需要，除研究程度較高的礦床外，還抽取一些礦床資源量地質估計值精度較低、但在地質上有一定認識的礦床。用其中7個作標準對象，其余一個研究程度較高的做檢驗對象。把標準對象依資源量從小

到大排成兩個變異序列：

分別建立兩個序列與38個控礦地質標志間資料矩陣。矩陣中元素由二態變量表示。即對標準對象L而言，標志K存在時，矩陣中第L行、第K列元素取值為1，否則取值為0。這樣矩陣的每一列都是一個與礦床規模變化相對應的標志狀態變異序列。為定量評價標志對礦床規模的指示作用，應用編碼理論中位移的帕斯里三角形表，依變異序列二態變量構型對標志賦值。

用變異序列法對38個控礦地質標志處理和計算后，篩選出28個信息標志：Zby3；Zby；板巖；碳酸鹽巖；硅化；層狀礦體；脈狀礦體；銅、鉛、鋅礦床；銅礦床；伴生鉛；伴生鋅；毒砂礦；輝銅礦；黃鐵礦；方鉛礦；閃鋅礦；磁黃鐵礦；磁鐵礦；赤鐵礦；氧化物。

信息標志中，二態變量構型有些是相同的，有些是互逆的。可以把它們合并，用其中之一代表。表2列出了簡化后標準對象的信息標志狀態。對表中各行進行比較（組內各行不作比較）。列出各行間區分標志組，按區分標志組長度由小到大順序，將包含較短區分標志組的那些較長區分標志組剔除后，得9個區分標志組。進一步建立區分標志枝狀圖。進行時，要區分三種不同頂點：①首次出現點，即在枝狀圖上第一次出現的標志號；②重復出現點；③等價點。

當Pk（1）>Pk（o）時，計算每個標準對象的對象權。用作圖法探討標準對象資源量對數值與對象權之間的關系。從圖2可見，除蘇集、紅壕銅礦、沙拉西別3個礦床研究程度較低，礦產和地質估量誤差較大造成偏離外，其他標準對象大體上沿對數函數曲線分布。對此，把標準對象做進一步調整，以霍格氣、炭窯口、東升廟、腦木洪、蘇集、紅壕銅礦（蘇集和紅壕銅礦均用二者的平均數）等表征礦床總體。

依標志分權計算113個待評價礦床對象數。用回歸模型計算礦床資源量。結果為標準化金屬量數千萬噸的礦床11個，數百萬噸的礦床30個，數十萬噸的礦床50個，10萬噸以下的礦床22個（圖3）。野外及室內地質研究結果表明，上列礦床大多數賦存于本區最好的含礦層Zby5K，以銅、鉛、鋅礦床和銅礦床為主。大多數礦床礦體圍巖為本區對礦化最有利的碳酸鹽巖、板巖及石英巖。圍巖中多數發育透輝石化、透閃石化、綠泥石化、硅化、絹云母化、混合巖化為主的蝕變。礦體形態以似層狀為主，次為透鏡體狀、紡錘狀、層狀。礦石礦物以黃銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、斑銅礦、磁鐵礦為主，賦有銅、鉛、鋅、錳等多種有用組分。礦床在空間上受北西向、北東向、東西向為主的斷裂構造控制。礦床四周發育有大規模以酸性巖漿巖為主的巖體。地層中發育酸、中、基性巖漿巖脈。與許多礦床相對應，空間上發育銅、鉛、鋅地球化學異常和以中磁異常為主的航磁異常。可見，上述礦床的成礦條件很好，有必要進一步開展地質研究工作。