焦家金成礦帶三維成礦條件分析與成礦預測

徐 彬 陳建平 相 軒

(1.中國地質大學(北京)地球科學與資源學院，北京100083;2.北京市國土資源信息研究開發重點實驗室，北京100083)

目前，山東焦家金成礦帶內已發現了新城金礦、焦家金礦、河西金礦等3 座特大型金礦床和河東金礦、靈山溝金礦、上莊金礦、東季金礦、望兒山金礦、馬塘金礦等6 座大中型金礦床［1］。但隨著地質勘查程度的不斷提高，區內的平均勘查深度已接近－500 m，預示著地表、淺部礦產資源越來越少，金礦找尋難度越來越大，加之礦產資源開發利用程度的不斷提高，使得許多老礦山已經出現了資源危機［2-9］。因此，為了實現礦山資源接替，拓展找礦空間，攻深找盲已成為該地區金礦的重點找礦方向。

1 研究區地質概況

研究區大地構造位置處于華北板塊( Ⅰ) 、膠北地塊( Ⅱ) 、膠北隆起及凹陷區( Ⅲ) 、膠北隆起( Ⅳ)之膠北凸起( Ⅴ) 西緣，我國著名的膠西北金成礦區內［10］。區內地層比較簡單，主要出露荊山群祿格莊組( Pt1jL) 、疙瘩狀石榴矽線黑云片巖和第四系( Q)含礫黏土質砂土、輕亞黏土、礫石和含礫石的混粒級砂以及粉砂沉積物。區內斷裂構造發育，主要發育脆性斷裂構造，以焦家斷裂構造為主干，同時包括其上下盤伴生以及派生的低序次斷裂，其中，NE 向的斷裂基本控制了該區帶內金礦床的分布。區內巖漿巖廣布，形成時代自中太古代至中生代均有出露，其中以中生代燕山早期( 晚侏羅世) 玲瓏序列為主體，中生代以來的侵入巖受近EW，NE，NNE 向斷裂制約。區內已發現評價的金礦床( 點) 共計60 余處，已發現的金礦床均受控于NE 向的焦家主干斷裂及下盤伴生、派生的次級斷裂及裂隙群［11-13］。

2 三維成礦條件分析與成礦預測

三維成礦預測流程見圖1。

2.1 找礦地質模型

圖1 三維成礦預測流程Fig.1 Three-dimensional metallogenic prediction process

在分析焦家金成礦帶大中型典型礦床地質特征和控礦要素的基礎上，建立了區內地質找礦模型，見表1。

表1 研究區金礦床地質找礦模型Table 1 Geological prospecting model of gold deposit in research area

2.2 三維地質建模及成礦條件

采用Surpac［14-16］軟件對區內的巖體、已知礦體、物化探異常等進行三維實體建模，區內巖體的三維實體模型見圖2。根據現有地質資料，特別是勘探線的網度、礦體的大小、礦體邊界的復雜度、采礦設計的要求及實際情況，確定單元塊體大小為100 m ×100 m×50 m，共劃分單元塊1 992 672 個，其中1 193 148個單元塊位于研究區內部。采用立方體預測模型法對各個變量進行成礦有利條件的分析與提取，在此基礎上采用三維信息量法對各預測變量進行評價。

2.2.1 賦礦巖體信息

巖漿巖為熱液礦床成礦提供熱源及成礦物質，對于隱伏巖體來說，礦體一般發現于巖體周邊及表面一定區域內，因此，巖體緩沖區是不可或缺的預測變量。分別使用巖體實體模型和已知礦體實體模型對立方體塊模型進行約束，將不同巖體所包含的塊體單元和不同巖體所包含的礦體( 塊) 單元作為礦床預測中的巖性變量和先驗條件。經統計，區內已知礦塊數量為4 036 個，其中大部分礦塊位于玲瓏序列和馬連莊序列內，可見金礦床在玲瓏序列和馬連莊序列內含礦性較好。

2.2.2 蝕變帶信息

研究區內金礦床均賦存于斷裂帶所控制的蝕變巖帶內，蝕變巖帶的發育空間、形狀產狀與對應的斷裂帶基本一致。因此，可以通過統計已知礦體( 塊)中各蝕變帶含量來確定各蝕變帶對成礦的影響。經統計，區內89.40% 的金礦床產于蝕變帶內，其中41.38%的金礦床位于絹英巖化花崗質碎裂巖帶內，26.88%的金礦床位于黃鐵絹英巖化碎裂巖帶內，16.06%的金礦床位于絹英巖化花崗巖內，5.08%的金礦床位于變輝長質碎裂巖帶內。可見，絹英巖化花崗質碎裂巖和黃鐵絹英巖化碎裂巖是區內礦體產出的主要蝕變帶類型。

2.2.3 構造信息

(1) 構造帶特征。強烈的構造活動區域是成礦流體運移的通道，而礦質沉積需要一個相對平靜的環境，在主干斷裂的旁側，構造發育相對較弱，該類區域通常為礦體形成的相對有利區。因此，結合研究區實際情況，取200 m 對斷裂進行緩沖區分析，采用斷裂及其緩沖區實體模型對三維立方體模型進行限定，劃分出斷裂及其緩沖區所包含的單元塊體。經統計，有87.07%的礦體( 塊) 落在該緩沖區內，證明緩沖區是一個非常重要的預測變量。

(2) 構造展布特征。采用構造等密度( 反映線性構造發育程度) 與構造頻數( 反映線性構造復雜程度) 的比值來定量分析區域主干斷裂的特征［17］。以焦家金礦帶為背景，NE 向斷裂( 其中，焦家斷裂、望兒山斷裂和河西斷裂為區內的重要構造) 為焦家金礦帶區域內的主干斷裂，計算研究區內斷裂等密度和斷裂頻數，并計算兩者之比。經統計，選取主干斷裂值為0.009 17 ～0.011 67，作為成礦有利區間。

(3) 構造交匯特征。斷裂交點數指單元面積內斷裂交點的總數，其高值區代表多組構造交匯的部位，是巖漿熱液上移最重要的特征，其旁側為成礦的有利空間。計算每個單元塊體內的斷裂交點數，經統計，選取構造交匯點值為0.005 ～1.250，作為成礦有利區間。

(4) 構造巖漿活動特征。巖漿熱液以斷裂為通道上涌，形成了礦體賦存的模式。構造中心對稱度與構造的疊加分析可反映構造巖漿活動的特征，構造中心對稱度與巖體的疊加分析可反映巖體的分異中心特征。經統計，選取中心對稱度值為0.001 ～0.020，作為成礦有利因子。

2.2.4 等間距控礦找礦信息

構造帶和構造形跡空間展布的韻律定向性和間距的倍數性是構造距離的2 個特點，研究礦床的等距性展布特征對指導盲區找礦具有指示性作用。研究區內同一控礦構造帶內的礦床( 點) 具有等距性分布規律，該等距性不僅在走向上，而且存在于傾向上，據此可認為區內深部可能存在第二梯段盲礦體［18-19］。焦家、河西以及新城等礦床沿斷裂帶具有一定的等距性，礦體往往賦存于斷裂構造的交叉、復合部位或構造發生突然轉折的部位，由此可確定沿焦家主干斷裂方向的間距為1 500 ～1 800 m。焦家斷裂及其低序次構造控制礦體的產狀具有走向NE，傾向NW，傾角約45°，在剖面上普遍具有向SW 側伏的規律，據此，可沿低級序斷裂方向確定間距為1 200 ～1 500 m。參考距焦家金礦約3 km，具有相同成因類型及控礦條件的新城金礦和望兒山金礦的成礦深度，將第一控礦空間延深至－1 100 m，第二控礦空間延深至－1 500 m。蝕變圍巖平行主斷裂以斷層泥為中心成對稱帶狀分布，蝕變帶一般寬70 ～250 m，最大370 m，平均150 m，主要圍巖蝕變類型有綠泥石化、鉀長石化、紅化，據此可確定等間距帶帶寬為250 m。

基于以上分析，可建立一個理想的等間距控礦菱形模型，將該模型與焦家礦區疊加，結合焦家實際地質情況得出焦家金成礦帶等間距控礦模型，經統計，研究區內93.91%的礦體落在該模型中。

2.2.5 地球物理信息

研究區東部焦家斷裂帶視電阻率等值線呈舒緩波狀向NW 緩傾，反映出焦家斷裂帶向深部平緩延伸。電阻率等值線的緩陡反映了斷裂相對平緩和陡傾的部位，其陡變帶和拐點一般是找礦有利層位。對41 條可控源大地音頻電磁剖面進行觀察統計分析，發現視電阻率值為0，1 000，2 000，26 000，39 000 Ω·m的等值線陡變帶和拐點穿過的已知礦體較多，因此可提取等值線的陡變帶以及拐點作為找礦的指示變量。根據可控源大地音頻電磁剖面上的視電祖率等值線，建立視電阻率等值線曲面模型，將其與區內已知礦體模型進行疊加分析，選取已知礦體賦存較好的2 層( 視電阻率值為1 000，20 000 Ω·m) ，在立方體模型中賦值，取位于異常值區間內的礦體提取地球物理異常信息。經統計，可控源大地音頻電磁剖面數據覆蓋范圍內59.7%的礦體落在地球物理異常區域內，充分說明視電阻率值為1 000 ～20 000 Ω·m的等值線曲面為金礦床的主要賦存層位，夾持著構造蝕變帶，是區內成礦的有利地球物理信息。

2.2.6 地球化學信息

對鉆孔樣品的各元素含量進行克里金插值［20］，依據井中元素取樣化驗分析結果，建立了Au、Ag、As、Bi、Cu、Hg、Pb、Sb、Zn 等9 類巖石樣品微量元素異常塊體模型，并依據元素在縱向上的分帶規律，確定了以Hg、Ag、Sb、Pb 為礦體頭部異常元素，以As、Au、Zn 為近礦異常元素，以Bi、Cu 為礦體尾部異常元素。經統計，鉆孔數據覆蓋范圍內金礦床78.49%落在Au 異常內，井中元素剖面覆蓋范圍內37.77%的礦體落在上述各元素的組合異常內。

2.3 成礦預測及靶區圈定

將賦礦巖體( 玲瓏序列、馬連莊序列) 、蝕變帶( 黃鐵絹英巖化碎裂巖、絹英巖化花崗質碎裂巖、變輝長質碎裂巖) 、斷裂緩沖區、構造交點數、構造中心對稱度、主干斷裂、Au 品位值、元素組合異常、等間距控礦、視電阻率異常等13 個預測變量的成礦有利區間作為三維信息法［21］的計算因子，計算各地質因素、找礦標志所提供的找礦信息量，并采用統計分析法將信息量值分為3 個級別，結合區內實際地質情況、已有見礦工程分布等因素圈定了6 處找礦靶區，即A1－1，B3－1，B3－2，B3－3，C2－1，C2－2。A1－1區共包括預測含礦立方塊6 704 個，主要位于焦家主干斷裂、望兒山主斷裂和河西斷裂的深部產狀較緩處的巖體( 玲瓏巖體、馬連莊巖體、郭家嶺巖體) 接觸部位，黃鐵絹英巖化碎裂巖帶和斷裂的200 m 緩沖區內及其兩側，預測礦體模型的產狀與焦家主干斷裂和河西斷裂大體一致，屬成礦有利部位。B3－1區共包括預測含礦立方塊2 119 個，主要位于焦家主干斷裂深部產狀較緩處的200 m 緩沖區內及其兩側、黃鐵絹英巖化碎裂巖帶、馬連莊巖體、玲瓏巖體邊緣及接觸帶，預測礦體模型的產狀與焦家主干斷裂大體一致，屬成礦有利部位。B3－2區共包括預測含礦立方塊2 406 個，主要位于焦家主干斷裂產狀由陡變緩處的200 m 緩沖區內及其兩側、黃鐵絹英巖化碎裂巖帶、玲瓏巖體與馬連莊巖體的接觸帶附近，預測礦體模型的產狀與焦家主干斷裂大體一致。B3－3區共包括預測含礦立方塊1 558 個，主要位于焦家主干斷裂南部與苗家斷裂帶交匯處的200 m 緩沖區內及其兩側、玲瓏巖體接觸帶與鐵絹英巖化碎裂巖帶。C2－1區共包括預測含礦立方塊1 011 個，主要位于望兒山斷裂南部拐彎部位較淺處的200 m 緩沖區內及其兩側、絹英巖化花崗質閃長巖帶，預測礦體模型的產狀與望兒山斷裂大體一致。C2－2區共包括預測含礦立方塊260 個，主要位于望兒山主斷裂南部產狀由陡變緩處的200 m 緩沖區內及其兩側，預測礦體模型的產狀與望兒山斷裂大體一致。采用體積估計法計算得到上述6 處找礦靶區的資源總量為382.482 8 t。

3 結 語

通過對山東焦家金礦帶地質背景和成礦條件進行分析，總結出地質找礦模型，在此基礎上建立了該區的定量預測模型，對區內13 個預測變量進行了三維成礦有利條件分析與提取，采用三維信息法計算各地質因素、找礦標志所提供的找礦信息量，從而圈定了找礦靶區并估算了資源儲量，反應出區內具有較好的找礦潛力。

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