李 凱，劉海濤

(江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西南昌 330030)

以贛北地區(qū)德安彭山脈狀螢石礦為例，應(yīng)用“礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)(MARS)”平臺(tái)提取與其成礦有關(guān)的預(yù)測(cè)要素，研究各要素三維空間變化規(guī)律、及其與成礦作用的聯(lián)系和相互間的制約關(guān)系，建立礦床預(yù)測(cè)綜合模型。通過GIS分析功能生成網(wǎng)格單元并構(gòu)置預(yù)測(cè)變量，由專家綜合各方面信息圈定地質(zhì)體單元，通過與模型區(qū)地質(zhì)特征進(jìn)行類比優(yōu)選出最小預(yù)測(cè)區(qū)(肖克炎等，2010b)。運(yùn)用“脈狀礦體資源量估算方法”估算出各最小預(yù)測(cè)區(qū)預(yù)測(cè)資源量，從而估算出該地區(qū)螢石礦總預(yù)測(cè)資源量，并對(duì)其可信度分析(圖1)。

德安彭山螢石礦位于德安縣城北洪溪畈—金家洞一帶，礦田東西兩側(cè)均有公路通往縣城，并與南潯鐵路相接，交通便利。礦田地質(zhì)構(gòu)造上由一個(gè)面積約180 km2的略呈南北向伸展的短軸狀穹窿構(gòu)造組成，其下為隱伏的燕山晚期陸殼重熔型復(fù)式花崗巖體，并構(gòu)成該穹隆構(gòu)造的底辟內(nèi)核，核內(nèi)發(fā)育一系列同心環(huán)弧狀層間重力滑動(dòng)斷裂及周邊放射狀斷裂，深部富含礦質(zhì)及揮發(fā)組分的巖漿汽化熱液與開闊的穹窿、極為發(fā)育的層間斷裂和一系列有利成礦圍巖，為該地區(qū)成礦奠定了良好的基礎(chǔ)。洪溪畈螢石礦呈透鏡狀產(chǎn)于上述層間重力滑動(dòng)斷裂帶內(nèi)及底部奧陶系瘤狀灰?guī)r，為彭山式巖漿熱液充填型螢石礦(包家寶等，1996)。

圖1 礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)工作流程圖Fig.1 Flow chart for mineral resource prediction

德安彭山螢石礦自1958年被發(fā)現(xiàn)后經(jīng)多支地勘隊(duì)伍踏勘、預(yù)查、普查和詳查工作，已成為江西螢石礦一重要開采區(qū)，但對(duì)江西螢石礦研究卻較少，對(duì)德安彭山螢石礦的成礦規(guī)律及資源量預(yù)測(cè)方面一直未進(jìn)行過研究，運(yùn)用“脈狀礦體資源量估算方法”進(jìn)行資源量預(yù)測(cè)尚屬首次。

1 預(yù)測(cè)要素的確定

1.1 典型礦床預(yù)測(cè)要素

在該地區(qū)選擇德安洪溪畈礦區(qū)作為典型礦床進(jìn)行研究。根據(jù)對(duì)該典型礦床成礦地質(zhì)條件特征研究并疊加大比例尺物化探資料總結(jié)出以下預(yù)測(cè)要素(表1)。

表1 典型礦床預(yù)測(cè)要素表Table1 The prediction of typical deposits

1.2 區(qū)域預(yù)測(cè)要素

在典型礦床研究的基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)域成礦規(guī)律進(jìn)行總結(jié)，疊加物化遙等綜合信息分析后，總結(jié)出以下預(yù)測(cè)要素(表2)。

表2 區(qū)域預(yù)測(cè)要素表Table 2 The regional prediction

2 基于“礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)系統(tǒng)(MARS)”進(jìn)行定位預(yù)測(cè)

2.1 網(wǎng)格單元的劃分

通過分析認(rèn)為，第一必要預(yù)測(cè)要素為彭山穹窿層間滑脫構(gòu)造帶及與其圍繞的北東向硅化破碎帶;彭山穹窿構(gòu)造內(nèi)隱伏花崗巖的上侵及巖漿結(jié)晶分異作用為成礦提供大量成礦物質(zhì)及熱液源，奧陶系湯山組、湯頭組及寒武系觀音堂組、王音鋪組作為賦礦圍巖為成礦提供鈣質(zhì)來源，分別作為第二和第三必要要素。因此，彭山式巖漿熱液充填型螢石礦網(wǎng)格單元以“彭山穹窿構(gòu)造+隱伏巖體+賦礦地層”來進(jìn)行劃分。

2.2 人工圈定預(yù)測(cè)單元

在網(wǎng)格單元內(nèi)疊加控礦構(gòu)造、含礦建造、隱伏二長(zhǎng)花崗巖、成礦后期改造斷裂及其產(chǎn)狀延深影響范圍、礦化蝕變、氟異常等值線、遙感解譯信息、重力推斷隱伏巖體等預(yù)測(cè)要素后由專家人工圈定最小預(yù)測(cè)單元，最終圈定8個(gè)預(yù)測(cè)單元。

2.3 預(yù)測(cè)變量構(gòu)置

德安彭山地區(qū)共構(gòu)置以下9個(gè)預(yù)測(cè)變量:斷裂控礦構(gòu)造緩沖300 m、二長(zhǎng)花崗巖緩沖1 000 m、賦礦地層取存在標(biāo)志、已知礦床(點(diǎn))緩沖500 m、礦化蝕變?nèi)〈嬖跇?biāo)志、氟異常等值線值大于1 316× 10－6取存在標(biāo)志、遙感解譯北東向線性構(gòu)造緩沖250 m、環(huán)形構(gòu)造取存在標(biāo)志、重力推斷巖體及其外接觸帶緩沖250 m。

2.4 模型區(qū)的選擇

彭山式巖漿熱液充填型螢石礦本次選擇德安洪溪畈螢石礦區(qū)所在預(yù)測(cè)單元作為模型區(qū)，其查明資源儲(chǔ)量規(guī)模最大、勘探工作程度最高、資料詳實(shí)且精度高，符合預(yù)測(cè)要求且增加了預(yù)測(cè)的可信度。

2.5 預(yù)測(cè)變量的二值化和篩選

采用人工輸入變化區(qū)間法進(jìn)行變量二值化處理。變量二值化是找礦有利數(shù)值區(qū)間的選擇，不同選擇將得到不同的預(yù)測(cè)結(jié)果，需要專家經(jīng)多次選擇才能得到滿意的結(jié)果。二值化區(qū)間確定后，在此區(qū)間內(nèi)的單元變量取值為1，否則為0。然后通過匹配系數(shù)法進(jìn)行變量篩選確定參加定位預(yù)測(cè)變量(婁德波等，2010)。

2.6 定位預(yù)測(cè)

將各預(yù)測(cè)單元地質(zhì)特征與模型區(qū)對(duì)比，根據(jù)相似程度表示預(yù)測(cè)對(duì)象的成礦可能性，圈定出有利成礦的各級(jí)最小預(yù)測(cè)區(qū)(宋國(guó)耀等，1999)。采用平方和法進(jìn)行因素權(quán)重計(jì)算，得出該地區(qū)各變量標(biāo)志權(quán)系數(shù)分別為:0.375，0.375，0.375，0.405，0.405， 0.485，0.485，0.485。上述因素標(biāo)志權(quán)系數(shù)較均勻，符合客觀實(shí)際。

2.7 定位預(yù)測(cè)結(jié)果

采用線性插值法進(jìn)行概率計(jì)算及靶區(qū)優(yōu)選，得到A類最小預(yù)測(cè)區(qū) 2個(gè)(成礦概率為0.80～1.00)，B級(jí)最小預(yù)測(cè)區(qū)2個(gè)(成礦概率為0.25～0.50)，C級(jí)最小預(yù)測(cè)區(qū)3個(gè)(成礦概率小于0.25)。

A級(jí)最小預(yù)測(cè)區(qū)基本位于主構(gòu)造發(fā)育部位及已知含礦建造范圍內(nèi)，德安縣螢石礦等已發(fā)現(xiàn)的礦床(點(diǎn))均位于A級(jí)最小預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)，與實(shí)際情況相符;B級(jí)最小預(yù)測(cè)區(qū)主要位于穹窿構(gòu)造第二圈，控礦構(gòu)造主要為遙感解譯斷裂，圍巖為寒武系地層，氟地球化學(xué)等值線高值區(qū)外帶，得出的次級(jí)結(jié)果與實(shí)際基本相符;C級(jí)最小預(yù)測(cè)區(qū)控礦構(gòu)造主要為一些次級(jí)斷裂，賦礦圍巖分布不太廣泛，氟地球化學(xué)反應(yīng)較弱，找礦遠(yuǎn)景相對(duì)不太明顯，可作為今后進(jìn)一步工作的備選地段。

3 運(yùn)用脈狀礦體資源量估算方法進(jìn)行資源潛力預(yù)測(cè)

該地區(qū)螢石礦為受斷裂控制的巖漿熱液充填型脈狀礦床，筆者認(rèn)為該類型礦產(chǎn)的資源潛力預(yù)測(cè)適用于脈狀礦體資源量估算方法(圖2)。該方法估算公式為:

式中Z預(yù)為預(yù)測(cè)資源量;S預(yù)為最小預(yù)測(cè)區(qū)面積;H預(yù)為預(yù)測(cè)深度;Ks為面積校正參數(shù);K為模型區(qū)線含礦率;α為MARS系統(tǒng)得到的相似系數(shù)。

3.1 典型礦床已查明資源量及其估算參數(shù)

依據(jù)江西省德安縣洪溪畈螢石礦詳查評(píng)價(jià)報(bào)告①包家寶，馬文俊，劉榮貴，等.1974.江西省德安縣洪溪畈礦區(qū)螢石礦詳查評(píng)價(jià)地質(zhì)報(bào)告.，該礦累計(jì)查明螢石礦資源儲(chǔ)量CaF2188.3萬t，礦體最大鉆孔控制深度為240 m，從1∶10 000礦區(qū)地形地質(zhì)圖提取礦體聚集區(qū)段邊界范圍面積值0.086 km2，故依據(jù)公式算出其體含礦率為0.091 230 6 t/m3。

3.2 典型礦床深部及外圍預(yù)測(cè)資源量及其估算參數(shù)

圖2 脈狀礦體資源量估算方法過程示意圖2 The estimation method of vein ore body resource

洪溪畈礦區(qū)2線剖面圖最大螢石礦體深部未尖滅，礦體向深部仍有延深，可向深部推深120 m至360 m以淺(圖3);主礦體南西方向及北東角方向外圍成礦地質(zhì)條件有利，以1/2勘探線間距推斷其外圍仍存在成礦有利地段，其面積約0.002 km2(圖4)。故依據(jù)公式算出深部預(yù)測(cè)資源量94.15萬t，外圍預(yù)測(cè)資源量6.569萬t。

3.3 模型區(qū)預(yù)測(cè)資源總量及其估算參數(shù)

在1∶50 000區(qū)域預(yù)測(cè)要素圖上確定模型區(qū)面積為1.52 km2。依據(jù)原始資料確定其控礦帶長(zhǎng)度為500 m，寬度60 m，故算出模型區(qū)含礦地質(zhì)體面積參數(shù)為0.019 736 842，模型區(qū)延深采用典型礦床最大延深360 m以淺，模型區(qū)預(yù)測(cè)資源總量共計(jì)289.02萬t(典型礦床查明資源量+典型礦床深部預(yù)測(cè)資源量+典型礦床外圍預(yù)測(cè)資源量)，由此算出模型區(qū)線含礦率為0.267 611 111 t/m3。

3.4 最小預(yù)測(cè)區(qū)控礦構(gòu)造帶參數(shù)確定及依據(jù)

由于該地區(qū)螢石礦為脈狀特征，控礦構(gòu)造帶及巖漿巖侵入作用影響范圍為關(guān)鍵控礦因素(李緒俊等，2008)，最小預(yù)測(cè)區(qū)成礦斷裂規(guī)模參數(shù)由專家結(jié)合1∶50 000區(qū)調(diào)資料中斷裂的長(zhǎng)度、寬度、厚度、典型礦床研究確定的成礦流體影響距離、全國(guó)危機(jī)礦山研究確定的同類礦床成礦作用最大影響范圍參考值、賦礦地層產(chǎn)狀、化探異常范圍、重力推斷巖體等因素來綜合確定。

圖3 德安縣洪溪畈2號(hào)線勘探線剖面圖Fig.3 The prospecting section of line 2 in Hongxifan of De’an county

3.5 最小預(yù)測(cè)區(qū)延深參數(shù)確定及依據(jù)

確定各最小預(yù)測(cè)區(qū)延深主要依據(jù)模型區(qū)類比法、成礦地質(zhì)體形成深度法、物探反演法、成礦帶最大深度限制法、專家估計(jì)法。由于該區(qū)成礦巖體為隱伏巖體，無法確定其深度(張德會(huì)等，2007)，對(duì)剩余重力異常結(jié)果分析表明該異常位于德安彭山螢石礦穹窿構(gòu)造北東端方向，負(fù)異常極值約－4 mGal，在負(fù)異常中心出露黑云母花崗巖。對(duì)其進(jìn)行重力反演(圖5)，推斷該模型體反映為二長(zhǎng)花崗巖，深度約1 200 m。

3.6 預(yù)測(cè)資源量結(jié)果

依據(jù)專家人工確定每個(gè)最小預(yù)測(cè)區(qū)各項(xiàng)估算參數(shù)(表3)，按照“脈狀礦體資源量估算方法”公式Z預(yù)=S預(yù)×H預(yù)×Ks×K×α(肖克炎等，2010a)，江西省德安彭山地區(qū)彭山式巖漿熱液充填型螢石礦預(yù)測(cè)資源量408.587萬t，其中查明資源量191.7萬t，潛在資源量為216.887萬t。

4 可信度分析

根據(jù)最小預(yù)測(cè)區(qū)參數(shù)及預(yù)測(cè)資源量可信度分析主要各最小預(yù)測(cè)區(qū)綜合面積可信度、延深可信度、含礦系數(shù)可信度、資源量可信度參數(shù)進(jìn)行可信度賦值。預(yù)測(cè)潛在資源量可信度分析采用MRAS2.0可信度分析模塊，按334-1、334-2、334-3三個(gè)級(jí)別預(yù)測(cè)資源量分別統(tǒng)計(jì)，在可信度參數(shù)統(tǒng)計(jì)子菜單將面積可信度、延深可信度、含礦系數(shù)可信度及預(yù)測(cè)潛在資源量可信度逐一選取為當(dāng)前變量，統(tǒng)計(jì)直方圖及計(jì)算累計(jì)概率曲線。在資源量計(jì)算子菜單中資源量取對(duì)數(shù)，通過計(jì)算獲得可信度，蒙特卡洛資源量摸擬，最大抽樣次數(shù)取默認(rèn)值，隨機(jī)數(shù)的個(gè)數(shù)設(shè)為2 999(肖克炎等，2002)。最終可信度分析結(jié)果表明，德安彭山地區(qū)彭山式巖漿熱液型螢石礦預(yù)測(cè)資源量可信性估計(jì)概率≥0.75為100.719萬t，≥0.5為 127.321萬 t，≥0.25為216.887萬t。

圖4 德安縣洪溪畈螢石礦區(qū)深部及外圍礦體預(yù)測(cè)圖Fig.4 The depths and peripheries orebody prediction of fluorite mine in Hongxifan of De’an county

表3 德安彭山地區(qū)彭山式巖漿熱液型螢石礦最小預(yù)測(cè)區(qū)估算參數(shù)表Table 3 Minimum prediction estimate of Pengshan type magmatic hydrothermal fluorite ore in Pengshan area of De’an county

5 結(jié)論

基于MRAS平臺(tái)結(jié)合“脈狀礦體資源量估算方法”對(duì)江西德安彭山地區(qū)進(jìn)行定位預(yù)測(cè)與資源潛力定量預(yù)測(cè)，揭示了彭山式巖漿熱液充填型螢石礦的礦產(chǎn)分布規(guī)律和找礦方向，并取得了良好的預(yù)測(cè)結(jié)果，形成如下認(rèn)識(shí):

(1)主控礦因素分析是脈狀螢石礦定位預(yù)測(cè)的重要步驟，在預(yù)測(cè)過程中確定各主控礦因素參數(shù)(如典型礦床體含礦率、延深、最小預(yù)測(cè)區(qū)面積、延深、線含礦系數(shù)等)對(duì)最終預(yù)測(cè)資源量起到關(guān)鍵性作用。

(2)在MRAS平臺(tái)下利用GIS技術(shù)對(duì)地質(zhì)、物探、化探、遙感、重砂等多元信息進(jìn)行提取、關(guān)聯(lián)與綜合，特別是利用物探資料對(duì)隱伏信息進(jìn)行反演與提取，能使各種勘探手段所獲得的成礦信息得到最大程度利用，是未來礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)工作發(fā)展的方向。

圖5 德安彭山地區(qū)A-A'剖面重力反演綜合曲線圖Fig.5 The gravity inversion of profile A-A'in Pengshan area of De’an county

(3)通過可信度分析認(rèn)為，本次德安彭山地區(qū)基于MRAS平臺(tái)定位預(yù)測(cè)準(zhǔn)確，最小預(yù)測(cè)區(qū)圈定依據(jù)充分及優(yōu)選合理，共優(yōu)選出7個(gè)最小預(yù)測(cè)區(qū);運(yùn)用“脈狀礦體資源量估算方法”對(duì)該地區(qū)進(jìn)行資源潛力定量預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)資源量408.587萬t，其中查明資源量191.7萬t，潛在資源量為216.887萬t，并其進(jìn)行了可信度分析:其中可信性估計(jì)概率≥0.75為100.719萬t，可信性估計(jì)概率≥0.5為127.321萬t，可信性估計(jì)概率≥0.25為216.887萬t，認(rèn)為該結(jié)果較為可信和合理的，為今后為該區(qū)進(jìn)一步部署勘查找礦工作提供了找礦方向依據(jù)。

致謝:感謝江西省地質(zhì)調(diào)查研究院丁少輝高級(jí)工程師、黃傳冠高級(jí)工程師對(duì)本文編寫過程中給予的巨大幫助和支持。

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