張 偉,陳陵康,張高強,竇 磊

(1.廣東省地質(zhì)調(diào)查院,廣東 廣州 510080;2.西藏地質(zhì)調(diào)查院,西藏 拉薩 850000)

基于 GIS的東準地區(qū)金礦找礦有利度分析與遠景預(yù)測

張 偉1,陳陵康2,張高強1,竇 磊1

(1.廣東省地質(zhì)調(diào)查院,廣東 廣州 510080;2.西藏地質(zhì)調(diào)查院,西藏 拉薩 850000)

以新疆東準地區(qū)金礦 GIS預(yù)測為實例,說明線型異常和面型異常的找礦有利度分析方法,并給出斷裂、有利地層和物化探異常找礦有利度分析的結(jié)果。最后,利用MapGIS空間分析工具對東準地區(qū)金成礦有利因素進行相交分析,圈定出 5個一級金礦遠景區(qū),8個二級金礦遠景區(qū)。

礦產(chǎn)預(yù)測;地理信息系統(tǒng);找礦有利度;空間相關(guān)性;新疆東準

0 引言

新疆東準噶爾地區(qū)位于西伯利亞板塊與哈薩克斯坦板塊之間的相互聚合、拼接部位,地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜,有利于金礦的形成,是我國金礦找礦和采金的重要地區(qū)。從 1985年起,國家以金和錫為重點礦種重點評價研究了金山溝、南明水、金山、清水等金礦床,還發(fā)現(xiàn)了新的金礦化帶、金礦床 (點),如庫布蘇南礦帶、北礦帶、三個泉一帶的艾蓋巴依、三個泉、艾南等金礦床。據(jù)不完全統(tǒng)計,已發(fā)現(xiàn)的金礦 (化)點達 74余處,展現(xiàn)了東準噶爾地區(qū)良好的金成礦前景和很大的找礦潛力。

在礦產(chǎn)資源勘查中,GIS為地質(zhì)工作者提供了在計算及輔助下的地質(zhì)、地球化學(xué)、地球物理等多源地學(xué)信息進行基層管理、綜合分析及解釋的能力,成為分析礦產(chǎn)資源潛力并預(yù)測成礦有利地段的最佳工具。根據(jù)地質(zhì)異常理論,池順都、趙鵬大等人提出了礦產(chǎn)經(jīng)驗預(yù)測的方法體系。該體系主要包括：①找礦可行地段的劃分。②線型異常、面型異常、組合異常的找礦有利度分析。③建立成礦預(yù)測空間模型,并用于確定成礦預(yù)測的組合模型。④異常有利于預(yù)測的數(shù)值區(qū)間確定及數(shù)據(jù)合成和不同級別找礦有利度地段的確定。筆者以新疆東準地區(qū)金礦產(chǎn)資源 GIS預(yù)測的實際資料,深入探討了斷層影響帶有效半徑的確定和通過各類異常找礦有利度分析選擇用于該區(qū)礦產(chǎn)預(yù)測的有效證據(jù)層的論證方法,最后利用MapGIS空間分析進行了金礦遠景區(qū)預(yù)測。

1 成礦信息的找礦有利度分析

找礦有利度分析主要是分析已知礦床 (點)的產(chǎn)出與各個成礦信息的相互空間關(guān)系。在相關(guān)數(shù)據(jù)搜集齊全之后,就可以借助于 GIS應(yīng)用軟件 (如MapGIS)作相應(yīng)的分析。

在分析各類成礦信息的找礦有利度時,需引入相應(yīng)的評價標準：礦產(chǎn)當(dāng)量 (N)、單位礦產(chǎn)當(dāng)量(KN)和礦床出現(xiàn)率 (F)。

式 (1)中,S為某異常的出露面積,單位為 km2;單位礦產(chǎn)當(dāng)量作為表征成礦強度的指標,N為某異常中的礦產(chǎn)當(dāng)量,計算公式如下：

式 (2)中,N1,N2,N3,N4分別為大、中、小型礦床和礦點的個數(shù),K1,K2,K3為大、中、小型礦床相應(yīng)的權(quán)系數(shù)。從公式 (2)可知,所謂礦產(chǎn)當(dāng)量,實際上就是將不同規(guī)模的礦產(chǎn)地,折算成相當(dāng)于礦點規(guī)模的礦產(chǎn)地的個數(shù) (單位為個)。

式 (3)中,Nsum為一類面狀異常中各個異常礦產(chǎn)當(dāng)量(N)的總和。

1.1 線型異常 (斷裂)的找礦有利度分析

在研究本區(qū)斷裂與金礦床 (點)關(guān)系時,首先要檢索出研究區(qū)內(nèi)所有斷裂,然后作金礦床 (點)與斷裂的相交分析。根據(jù)相交分析結(jié)果,統(tǒng)計金礦床(點)與斷層的距離,得到統(tǒng)計直方圖 (圖 1)。

圖1 礦床 (點)與斷裂間距統(tǒng)計直方圖

由圖 1可知,金礦床 (點)與斷層間距在 2.34km范圍內(nèi)集中了大約 80.4%的金礦床 (點),在3.12km范圍內(nèi)集中了大約 91.3%的金礦床 (點),為了確定更優(yōu)的斷裂影響帶的半徑,分別以 2.34km和 3.12km作緩沖區(qū)分析,并對其進行找礦有利度分析 (表 1)。由表 1可以看出,2.34km和 3.12km的面積分別為2 422km2和2 826km2,后者是前者的1.17倍,但在前者范圍內(nèi)產(chǎn)出的金礦點數(shù)與后者幾乎沒有差別。這充分體現(xiàn)在兩者之間單位礦產(chǎn)當(dāng)量(KN)的差異上,前者 KN=0.035個 /km2,后者 KN=0.030個 /km2。雖然 3.12km包括了較多的金礦床 (點),但由于其面積過大,不利于信息的濃縮。綜合比較,選擇以 2.34km為半徑的斷層影響區(qū)作為研究區(qū)找礦有利地段圈定的證據(jù)層。

1.2 面型異常的找礦有利度分析

在該區(qū)中,面型異常是數(shù)量最多的異常類型,本區(qū)的面型異常有地層異常、化探異常、物探異常等,這些異常通過 GIS表述為區(qū)文件,利用點與區(qū)相交操作、區(qū)與點相交操作等空間分析功能,根據(jù)其結(jié)果來分析本區(qū)的礦床和礦床點與各種異常之間的關(guān)系。

表1 斷層影響帶找礦有利度分析

1.2.1 地層找礦有利度分析 在作研究區(qū)地層及巖性成礦有利度分析時,首先對研究區(qū)各個地層及巖性進行造區(qū),之后應(yīng)用MapGIS分別檢索各個地層及巖性單元,統(tǒng)計各單元的面積,并計算出礦產(chǎn)當(dāng)量與單位礦產(chǎn)當(dāng)量 (表 2)。由于研究區(qū)內(nèi)金礦勘查研究程度有限,目前已知的礦 (床)點總體上規(guī)模偏小,以前景不明的礦點為主,現(xiàn)已開采的 3處金礦床已探明的地質(zhì)儲量也僅達小型礦床規(guī)模。在計算礦產(chǎn)當(dāng)量 N時,根據(jù)實際情況,取 K1=K2=K3=2,在計算礦床出現(xiàn)率時,取 N=148個。

表2 地層找礦有利度分析表

從表 2分析的結(jié)果看,區(qū)內(nèi)成礦的有利層位下石炭統(tǒng)和中泥盆統(tǒng)成礦強度指數(shù) (單位礦產(chǎn)當(dāng)量 ×1 000)分別為 39和 45,礦床出現(xiàn)率較高,分別為0.378和 0.243,為此,將下石炭統(tǒng)和中泥盆統(tǒng)作為重要的地層證據(jù)層。1.2.2 化探組合異常的找礦有利度分析 為了研究方便,將研究區(qū)第四系水系沉積物化探組合異常與礦點進行套合,統(tǒng)計各類異常的面積,再分析在異常范圍內(nèi)出現(xiàn)的各類金礦點數(shù),所見礦點情況、礦產(chǎn)當(dāng)量、單位礦產(chǎn)當(dāng)量和礦床出現(xiàn)率的分析見表 3。

表3 化探組合異常找礦有利度分析表

在研究區(qū)范圍內(nèi)化探組合異常大體可以分為兩大類：一類是與金元素有直接聯(lián)系的組合異常,其出現(xiàn)是一種耦合;另一類是與金元素?zé)o直接聯(lián)系的組合異常,其出現(xiàn)只是一種套合。前一分析可以稱之為金礦點與組合異常的耦合度分析,耦合度越高,異常找礦的專屬性越強,也就是說,越容易根據(jù)異常找到礦床,分析結(jié)果見表 4。

表4 化探組合異常耦合度分析表

通過表 3、表 4金礦床 (點)出現(xiàn)率和耦合度的分析,將研究區(qū)內(nèi)化探組合異常分為兩個大類,親氧地化區(qū)：W、Sn、Mo、Nb、Ta組合;親硫地化區(qū)：Au、Cu、Fe、Mn組合和 Au、Cu、Ni、Pb、Zn、Cr、Co組合。親硫地化區(qū)相對親氧地化區(qū)元素組合異常的礦點出現(xiàn)率與耦合度要高些,在進行找礦有利地段圈定時,親硫地化區(qū)可作為重要的化探異常證據(jù)層。

1.2.3 物探異常組合的找礦有利度分析 將布格重力異常與航磁異常進行套合疊加,統(tǒng)計各類異常的面積,再分析在異常范圍內(nèi)出現(xiàn)的各類金礦點數(shù),所見礦點情況、礦產(chǎn)當(dāng)量、單位礦產(chǎn)當(dāng)量和礦床出現(xiàn)率的分析見表 5。

研究區(qū)物探異常大致劃分為 4個組合：高布格重力、高負磁異常組合;低緩重力、高正磁異常組合;低緩重力、高負磁異常組合;低緩重力、低負磁異常組合。分析結(jié)果 (表 5)表明,高重力、高負磁異常組合的礦床出現(xiàn)率最高,其次為低緩重力、高負磁異常組合的出現(xiàn)率。

表5 物探異常組合找礦有利度分析表

研究區(qū)高重力、高負磁異常組合區(qū)域主要出露地層為下石炭統(tǒng)陸相中基性火山巖及二疊、三疊、侏羅系地層,低緩重力、高負磁異常組合區(qū)域主要出露地層為泥盆系、石炭系淺變質(zhì)碎屑巖,并有大面積花崗巖帶出露,這與地層有利度分析結(jié)果一致。為此,將低緩重力、高負磁異常組合作為重要的物探異常證據(jù)層。

2 應(yīng)用 GIS進行找礦有利地段的圈定

根據(jù)找礦有利度分析,將得到的證據(jù)層按表 6模型進行空間疊加,產(chǎn)生新的證據(jù)層,這些新的證據(jù)層包含著各種成礦有利程度的信息,是各種成礦有利信息的一種綜合表現(xiàn)。模型中在 4類控礦因素的權(quán)重按其對金礦產(chǎn)資源潛力影響的大小賦值,而同一控礦因素中的不同數(shù)據(jù)層及同一數(shù)據(jù)層中的不同對象的權(quán)重則根據(jù)單位礦產(chǎn)當(dāng)量的大小,按比例給定。

表6 金礦產(chǎn)資源潛力空間分析模型

對表 6中 5個數(shù)據(jù)層按照表中的權(quán)重作為色標,在MapGIS上作區(qū)與區(qū)的相交分析,得到這 5個數(shù)據(jù)層的疊合圖。潛力區(qū)級別劃分條件為：Ⅰ級潛力區(qū)的劃分必須是有利的地層因素與斷層緩沖區(qū)相交區(qū)域,再加上化探組合異常和物探異常組合 4種有利因素的組合;Ⅱ級潛力區(qū)的劃分必須是在有利的地層和斷層緩沖區(qū)相交區(qū)域中,有化探組合異常的地區(qū),或是在有利地層和斷層緩沖區(qū)相交區(qū)域內(nèi)有物探異常組合的地區(qū)。為了得到不同級別的潛力區(qū),需要對疊合圖中的區(qū)圖元作一些歸并,根據(jù)疊合圖上圖元色標區(qū)間與潛力區(qū)劃分條件對比分析,將標準定為：大于 64為Ⅰ級潛力區(qū);54～64為Ⅱ級潛力區(qū)。預(yù)測結(jié)果見圖 2。

圖2 東準地區(qū)金礦預(yù)測示意圖

3 結(jié) 語

圖2給出了Ⅰ級、Ⅱ級潛力區(qū)的空間分布位置以及與已知金礦點的空間位置關(guān)系。東準地區(qū)金礦潛力區(qū)有如下 3個特點：①Ⅰ級潛力區(qū)在空間上呈北西向條帶狀展布,與區(qū)域性斷裂構(gòu)造方向一致,分布位置大體上與已知金礦點群位置相近,反映了該區(qū)金礦床主要受構(gòu)造控制的特點。②Ⅱ級潛力區(qū)的空間分布較為零星,呈條帶狀圍繞Ⅰ級潛力區(qū)分布,分布位置大體沿中泥盆統(tǒng)與下石炭統(tǒng)地層展布,反映了該區(qū)金礦床受地層影響的特點。③所預(yù)測的結(jié)果,為已有金礦點以及礦點周邊進行下一步查證工作提供了依據(jù)。其中,Ⅰ級潛力區(qū)是下一步安排找礦工作優(yōu)先考慮的地區(qū),Ⅱ級潛力區(qū)可優(yōu)先考慮與金礦點群位置相近的地段,如紅山、苦水一帶,對距金礦點群較遠地段可有選擇的進行。

[1]張旺生,黃加貴.新疆東準噶爾內(nèi)生金礦的遙感找礦信息[J].地質(zhì)科技情報,2003,22(2)：77-81.

[2]楊富全,吳海.新疆東準噶爾金礦成因類型及地質(zhì)特征 [J].地質(zhì)找礦論叢,2000,15(1)：39-44.

[3]池順都,周順平,吳新林.GIS支持下的地質(zhì)異常分析及金屬礦產(chǎn)經(jīng)驗預(yù)測[J].地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報 ,1997,22(1)：99-103.

[4]趙鵬大,池順都.初論地質(zhì)異常[J].地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,1991,16(3)：241-248.

[5]趙鵬大,王京貴.中國地質(zhì)異常[J].地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,1995,20(2)：117-153.

[6]池順都.GIS經(jīng)驗找礦與求異找礦結(jié)合的工具——化探異常找礦效果經(jīng)驗分析[J].地質(zhì)與勘探,2000,36(1)：71-74.

[7]池順都,吳新林.云南元江地區(qū)銅礦 GIS預(yù)測時的找礦有利度和空間相關(guān)性分析[J].地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,1998,23(1)：75-78.

[8]趙鵬大,池順都,陳永清.查明地質(zhì)異常：成礦預(yù)測基礎(chǔ)[J].高校地質(zhì)學(xué)報,1996,2(4)：361-373.

[9]池順都.應(yīng)用 GIS進行成礦強度和廣度的定量分析：以云南瀾滄江流域地層成礦分析為例[J].現(xiàn)代地質(zhì),1999,13(3)：323-328.

[10]池順都,趙鵬大,劉粵湘.應(yīng)用 GIS研究礦產(chǎn)資源潛力——以云南瀾滄江流域為例[J].地球科學(xué)：中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報,1999,24(5)：493-497.

[11]朱建東,池順都.新疆阿舍勒銅礦 GIS預(yù)測時的找礦有利度和空間相關(guān)性分析 [J].地質(zhì)與勘探,2006,42(2)：60-64.

[12]韓春明,李海明.新疆東準噶爾地區(qū)金礦找礦遠景評價 [J].礦物巖石,2001(1)：19-22.

Ore-search beneficial degree and prospect prediction of gold deposit in east Junggar region

ZHANGW ei1,CHEN L ing-kang2,ZHANG Gao-qiang1,DOU Lei1

(1.Guangdong Geological Suruey,Guangzhou 510080,China;2.Tibet Geological Survey,Lhasa 850000,China)

Based on the example of GIS prediction of gold deposit in east Junggar region of Xinjiang,The authors explained the oresearch beneficial degree analysismethod on linear anomaly and plane anomaly,presented the results of beneficial degree analysis on fractures,favorable strata and anomalies of geophysics and geochemistry.W ithMapGIS spatial analysis,the authorsmade intersecting analysis on east Junggar of Xinjiang to the gold mineralization,and outlined 5 first-grade,8 second-grade perspective districts of gold deposit in the study area.

Mineral prediction;GIS;Ore-finding beneficial degree;Spatial correlation;East Junggar region,Xinjiang

TP391.41;P612

A

1674-3636(2010)02-0144-05

2010-02-21;

2010-04-28;編輯：陸李萍

中國地質(zhì)調(diào)查局戰(zhàn)略性礦產(chǎn)遠景調(diào)查項目(礦調(diào)[2005]1-7)資助

張偉 (1982—),男,助理工程師,碩士,地球化學(xué)專業(yè).

10.3969/j.issn.1674-3636.2010.02.144