分形理論與原生暈方法組合在東車路溝金礦深部預測中的應用

孫佳楠，趙英勇，唐汪忠，劉向陽，葛洋松，何 佳

（1河南省地質礦產開發局第四地質勘查院，河南 鄭州 454000；2金渠集團有限公司，河南 三門峽 472000）

1 區域地質背景

東車路溝金礦床是北祁連西段較為重要的金礦床之一，位于鷹咀山-照壁山金成礦帶東段、北祁連加里東地槽南緣，礦體產于近南北向韌脆性斷裂帶中，屬于阿爾金大斷裂的低次序低級別斷裂，礦體嚴格受斷裂構造控制，整體較支離破碎，具有多期次活動的特征。

1.1 地層

區域出露地層主要為上奧陶統扣門子組和下奧陶統陰溝群組，扣門子組為濱海—淺海相火山—沉積巖建造，包括長石砂巖、板巖、千枚巖、英安巖、安山巖、晶屑凝灰巖等；陰溝群為一套地槽型海底噴發巖建造，主要巖性為厚層灰巖和火山碎屑巖，該套地層在礦區范圍內被加里東晚期的英安斑巖和華力西期的閃長巖和花崗閃長巖大面積侵入，除此以外，礦區內廣泛分布第四系，主要由礫石、碎石塊、粘質砂土組成。

1.2 巖漿巖

礦區范圍內巖漿分布廣泛，約占總面積的43%。主要有英安斑巖、少量閃長玢巖。巖體的邊界明顯受北西向、近東西向—北東向和南北向等方向的斷裂構造控制，從而使該巖體具有迷宮狀產出特征。據測試資料[1]，東車路溝巖體的鋯石U-Pb同位素年齡為427.7±4.5Ma。

英安斑巖多為灰綠色，斑狀結構，基質微晶結構，斑晶主要由斜長石與少量的石英、鉀長石組成。斜長石呈板狀，部分有明顯的環帶結構，粒徑一般為2.3×4.6mm。基質主要由細小的斜長石與石英組成，粒徑為0.05mm左右。閃長玢巖以含角閃石斑晶而不含石英斑晶與英安斑巖相區別。巖石均有綠泥石化、絹云母化、硅化、碳酸鹽化及綠簾石化等蝕變。

1.3 構造

東車路溝礦區構造以斷裂為主，主要發育SN向斷裂、次為NE向斷裂，SN向斷裂以F1斷裂為代表，是區內主要的容礦構造，該斷裂寬300m～500m，走向延伸長度大于2000m，主要由阿爾金區域大斷裂和古火山穹隆繼承性斷裂共同影響而形成，斷裂帶內片理化英安斑巖和石英脈發育。NE向斷裂構造規模較小，走向多為30°，常截斷SN向斷裂，沿走向延伸不穩定。

1.4 圍巖蝕變

東車路溝金礦床主要圍巖為陰溝群英安斑巖和凝灰巖，蝕變類型有∶硅化、黃鐵礦化、絹云母化、碳酸鹽化、高嶺土化（偶見綠泥石化），蝕變具有明顯的分帶特征，從礦體中心向兩側分別出現硅化—黃鐵礦化—絹云母化—碳酸鹽化—高嶺土化，其中硅化、黃鐵礦化、絹云母化與金的關系最為密切，硅化形成的石英脈多沿斷裂裂隙面貫入，普遍富含金屬硫化物[2,3]。

1.5 礦體特征

區內金礦類型主要為石英脈型，以及少量碎裂狀蝕變巖型礦體，含金石英脈多分布于陰溝群英安斑巖和火山碎屑巖中，礦體受構造控制作用顯著，多沿近SN向斷裂及裂隙展布，但由于不同期次的火山巖體侵入，使其在不同方向的斷裂中均有產出，同時也造成礦體在構造的閉合和開放的交替作用下相間出現。查明的金礦體主要為S1、W1、S2、S3石英脈帶，其中以S1石英脈帶規模最大，視為礦區的主礦體，S1脈主要位于礦區北部的F1斷裂中，一般呈順層脈狀、豆莢狀和透鏡狀，走向290°～30°，礦體在走向上和傾向上均呈舒緩波狀，沿走向長30m～500m，水平厚度0.7m～8.9m，蝕變帶轉折部位往往是礦脈體的厚大部位，其中北側礦體以向東陡傾為主，南側礦體大體以向西傾為主，側伏角70°～75°，南段礦體相對埋深較大。

2 基于分形理論的分維特征計算

其中r表示金品位，N（r）表示所取樣品中金品位大于r的個數，D為分維值，α為常數。根據r值的不同，求得N（r）值，并將N（r）和r的數值投在雙對數坐標系中，如果投點大致分布在一條直線上，說明金品位的分布具有自相似性，即具有分形結構，直線的斜率的負值即為分維D值。

收集S1礦體2258m～2156m各中段礦體穿脈金品位數據，用于統計分析，畫出圖2。

2.1 S1礦體中各中段金品位分維值D的計算

圖1 S1礦體中段品位雙對數坐標圖

圖2 S1礦體中段品位-厚度乘積雙對數坐標圖

從圖1可以看出，S1礦體自2258中段→2235中段→2215中段→2180中段→2156中段，分維值D基本呈大→小→大的規律，分維值D由0.6435～0.9443，其均值為0.7376。D值越小，樣品之間金品位的差異越大，均一性差，礦體高出平均品位的樣品在局部地段相對富集的可能性越大，預示礦體中有很大可能出現富礦段，但分散且規模小，D值越大，樣品之間金品位的差異越小，均一程度好，礦體在局部地段相對富集的可能性越小，預示著富礦體存在的幾率小[5]。

東車路溝S1礦體規模和品位變化情況與分維值D的變化趨勢相吻合。2235中段對應分維值較小的情況，在采掘過程中，該中段金品位變化較大，局部富集的金品位最高值達113.2g/t。金品位D值大小規律的相間出現，并且2180中段和2156中段的D值基本相同，也說明礦體向深部仍有一定程度的延伸，深部有存在富礦體的可能性。

2.2 S1礦體各中段品位乘厚度分維值D的計算

由于礦體品位、厚度變化復雜，僅用其中某一變化量的分維值反應礦體變化性是不夠的，故用品位r和厚度h兩個變量的乘積來進一步研究東車路溝金礦的分維特點。收集S1礦體2258m～2156m各中段穿脈品位和厚度數據用于統計分析，得到圖3。

從圖2可以看出，2258m中段-2156m中段，D值大小呈大→小→大→小→大的規律相間出現，其中2258中段和2215中段對應D值較大的情況，其規模大，品位變化較小；2235中段和2180中段對應D值較小的情況，其規模小，但容易出現富礦體，這與目前井下采礦工程所揭露的實際礦脈情況基本印證。說明隨著深度的增大，有規模礦體出現的可能性很大。

3 化探原生暈分析

3.1 S1脈體多元素的相關統計

在同一地質成礦作用過程中，多元素特別是與金成礦關系密切的這些元素之間總是相互關聯、相互影響和相互制約的。這種相互聯系反映到元素的含量上，經過相關統計分析來說明各元素之間到底存在怎樣的關系，用于研究礦區原生暈垂向分帶特征[6，7]。針對S1礦體的各個中段采樣，組成延深約80m的化探剖面，共采樣221個，根據多元素化驗結果，以此分析多元素的相關性，其中，Hg、Sb、As之間的相關性很高，可以用做頭暈元素，Bi和W可以作為尾暈元素，Cu、Zn和其他元素的相關性差。

3.2 深部礦體的化探原生暈指示

依據樣品分析數據，在S1礦體穿脈方向做出多元素剖面的原生暈異常圖，如圖3所示。從穿脈剖面的分析結果來看，頭、尾暈元素從2235m中段向下到2156m中段是增強的趨勢，頭尾暈元素在2156m中段疊加，說明2156m中段下部礦體還有較大長度的延伸。

圖3 S1礦體穿脈剖面多元素原生暈異常分布圖

這一結果也與基于分形特征推測的結果相一致，說明S1主礦體向深部仍有延伸，對尋找該類型礦床可能存在的隱伏礦體具有很好的指導意義。

4 結論

通過對東車溝金礦S1礦體的已知的品位、厚度等分維值進行綜合分析，得出S1礦體向深部仍有很大的延伸，而且出現富礦體的可能性很大；然后通過化探原生暈分析，得出其頭尾暈元素在2156m中段疊加，礦體極有可能向深部延伸的結論，用兩種理論結合的方法推測礦體向深部有無延伸，更有利于尋找深部隱伏礦體以及預估其品位和規模大小。