毛廣鈺，司榮軍，向中林，劉邦君，甘延景，杜顯彪

（1.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000；2.山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州 272000）

0 引言

魯西銅石地區(qū)是上世紀(jì)末期新發(fā)現(xiàn)的金礦聚集區(qū)，先后發(fā)現(xiàn)了多處大中小型金礦床，并引起了眾多地質(zhì)學(xué)者的關(guān)注和研究，其中對(duì)歸來莊大型金礦床［1－9］和卓家莊金礦［10－14］、磨坊 溝金礦［15－19］、梨 坊 溝金礦［20－21］等中小型金礦床的地質(zhì)特征和成礦作用的研究比較充分，顯示出了區(qū)內(nèi)具有巨大的找礦潛力。本文是在地質(zhì)、物探、化探等多元信息數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，提取銅石地區(qū)金礦綜合成礦信息，建立預(yù)測(cè)模型，圈定金礦成礦預(yù)測(cè)區(qū)，促進(jìn)金礦找礦工作。

1 成礦地質(zhì)背景及已有金礦預(yù)測(cè)模型

銅石地區(qū)地處沂沭斷裂帶（郯廬斷裂山東段）西側(cè)的魯西隆起區(qū)東南部的尼山凸起區(qū)。新太古界泰山巖群、古元古代侵入體組成的結(jié)晶基底在區(qū)內(nèi)出露廣泛，蓋層發(fā)育較全；古生界寒武系和奧陶系以碳酸鹽巖為主，夾少量碎屑巖，分布面積大。在斷陷盆地的邊部，分布有石炭系中－上統(tǒng)及二疊系。區(qū)內(nèi)巖漿活動(dòng)頻繁，主要有新太古代、元古代侵入巖和中生代侵入巖。燕山期侵入的銅石（雜）巖體出露面積約40km2，巖體總體呈長(zhǎng)軸NW向的橢圓形，呈巖株、巖脈和巖床產(chǎn)出，侵位于泰山群、寒武系、奧陶系等地層中，主要巖性為閃長(zhǎng)玢巖、正長(zhǎng)斑巖，其次為隱爆角礫巖。銅石（雜）巖體控制了區(qū)內(nèi)的內(nèi)生金多金屬礦床的分布，已發(fā)現(xiàn)的金多金屬礦床（點(diǎn)）多集中分布于巖體邊部及周圍的古生代地層中（圖1）。

近年來，山東省魯南地質(zhì)工程勘察院在銅石地區(qū)開展了成礦預(yù)測(cè)工作①。預(yù)測(cè)工作以地幔柱成礦、成礦系列和成礦系統(tǒng)等現(xiàn)代成礦理論為指導(dǎo)，運(yùn)用GIS信息技術(shù)，并將綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)［22－23］的相關(guān)理論與GIS技術(shù)相結(jié)合，利用GIS空間分析功能對(duì)銅石地區(qū)已有的地質(zhì)、物探、化探資料進(jìn)行綜合分析研究，將多源信息融合，建立了銅石地區(qū)綜合信息（異常）模型（表1）。

圖1 銅石雜巖體及金礦床（點(diǎn)）分布圖Fig.1 Map showing Tongshi complex and Au deposit（occurrence）distribution

2 預(yù)測(cè)模型的量化及運(yùn)算

由于預(yù)測(cè)模型中地質(zhì)信息、地球物理信息、地球化學(xué)信息等預(yù)測(cè)因子與成礦的相關(guān)性不同，也就是其成礦概率不一致。為克服不同預(yù)測(cè)因子對(duì)成礦概率不一致對(duì)預(yù)測(cè)形成的不利影響，本次工作借助專家經(jīng)驗(yàn)對(duì)不同的因子賦予不同的權(quán)重得分，與成礦概率高的因子賦予較高的得分，反之賦予較低的得分，最低0分。參與本次預(yù)測(cè)的專家組成是在銅石地區(qū)有多年找礦和勘探經(jīng)驗(yàn)的地質(zhì)、物探、化探等專業(yè)高級(jí)工程師組成，預(yù)測(cè)模型中每一因子都安排相應(yīng)領(lǐng)域的專家對(duì)該因子打分。這些專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)在本次成礦預(yù)測(cè)過程中起著決定性的作用，為成礦預(yù)測(cè)取得成功提供重要保障。

根據(jù)預(yù)測(cè)因子權(quán)重計(jì)算不同部位各個(gè)因子的得分。按照網(wǎng)度20m×20m的單元網(wǎng)格將銅石地區(qū)劃分為多個(gè)單元網(wǎng)格，計(jì)算每一個(gè)單元格內(nèi)的預(yù)測(cè)因子得分。最后計(jì)算出各個(gè)單元網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各個(gè)因子的得分之和。

經(jīng)過對(duì)銅石地區(qū)控礦因素的分析，本次將不同走向的斷層、巖漿巖及地層作為地質(zhì)成礦信息的3個(gè)預(yù)測(cè)因子。在打分表中，還得根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)給出某些預(yù)測(cè)因子的緩沖半徑。對(duì)于斷裂而言，緩沖半徑為斷裂影響范圍的兩側(cè)寬度；對(duì)于巖體而言，緩沖區(qū)半徑為巖體外接觸帶寬度（表2）。銅石地區(qū)不同方位斷層疊加得分詳見圖2所示，銅石地區(qū)地質(zhì)綜合信息得分見圖3所述。

表1 銅石地區(qū)綜合信息異常模型Table 1 Multi－information anomly model of Tongshi area

表2 銅石地區(qū)地質(zhì)信息預(yù)測(cè)因子級(jí)別分?jǐn)?shù)參數(shù)表Table 2 Predictors geological information level scores at Tongshi area

圖3 銅石地區(qū)地質(zhì)綜合信息得分圖Fig.3 Diagram showing scores of individual information of Tongshi area

此外，考慮到物、化探信息和地質(zhì)信息數(shù)據(jù)覆蓋范圍不完全一致，信息的度量尺度也不統(tǒng)一。這里采用獨(dú)立預(yù)測(cè)與綜合預(yù)測(cè)相結(jié)合的方法，即先對(duì)地球化學(xué)信息、地球物理信息和地質(zhì)綜合信息分別計(jì)算對(duì)應(yīng)單元的綜合預(yù)測(cè)得分并確定得分級(jí)別，最后根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)分別針對(duì)這三個(gè)準(zhǔn)則層次賦予相應(yīng)權(quán)重，采用加權(quán)求和的方法確定最后得分。

根據(jù)預(yù)測(cè)要求，這里采用三級(jí)劃分的方法確定三大預(yù)測(cè)準(zhǔn)則層次的得分級(jí)別，以1倍標(biāo)準(zhǔn)離差遞增的方法將異常范圍分為三級(jí)，即一級(jí)（＞（C＋2σ））、二級(jí)（（C＋1σ）～（C＋2σ））和三級(jí)（C～（C＋1σ））。圖4是對(duì)地質(zhì)綜合信息得分的劃分，圖5是對(duì)地球化學(xué)信息綜合得分的劃分，圖6是對(duì)地球物理信息綜合得分的分級(jí)。

最后，針對(duì)三大類信息，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)嘗試了等權(quán)重代數(shù)求和及不同權(quán)重求和兩種方案。等權(quán)重代數(shù)求和是直接對(duì)地質(zhì)信息、地球物理信息和地球化學(xué)信息圖層進(jìn)行累加獲得綜合信息得分（圖7），然后再進(jìn)行三級(jí)劃分（方法同前），結(jié)果如圖8所示。不同權(quán)重求和是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分別賦予地質(zhì)信息、地球物理信息和地球化學(xué)信息的權(quán)重系數(shù)，對(duì)三大類信息圖層進(jìn)行帶權(quán)重累加形成綜合信息圖層。由于該地區(qū)化探異常的強(qiáng)弱對(duì)找礦的指示不是很準(zhǔn)確，但已知礦點(diǎn)都有一定化探異常，因此這里對(duì)化探異常采用統(tǒng)一的得分1與地質(zhì)、物探因子相乘的方法，考慮該地區(qū)的地質(zhì)條件，結(jié)合該地區(qū)的物化探詳細(xì)程度及效果，分別對(duì)地質(zhì)和物探因子采用了0.4和0.6的權(quán)重，加權(quán)累加運(yùn)算后獲得綜合信息圖層（圖9）。

圖4 銅石地區(qū)地質(zhì)綜合信息分級(jí)圖Fig.4 The synthetic information classification map of geology of Tongshi area

圖5 銅石地區(qū)地球化學(xué)綜合信息分級(jí)圖Fig.5 The synthetic geochemical information classification map of Tongshi area

圖6 銅石地區(qū)地球物理綜合信息分級(jí)圖Fig.6 The synthetic geophysical information classification map of Tongshi area

3 預(yù)測(cè)靶區(qū)圈定及解釋

圖7 銅石地區(qū)地質(zhì)、物探、化探綜合信息得分圖Fig.7 The synthetic geophysical and geochemical information score map of Tongshi area

圖8 銅石地區(qū)地質(zhì)、物探、化探綜合信息分級(jí)圖Fig.8 The synthetic geological，geophysical and geochemical information classification map of Tongshi area

根據(jù)銅石地區(qū)綜合異常信息，考慮靶區(qū)的規(guī)模大小，選用不同權(quán)重求和的綜合信息求取方案，在1倍標(biāo)準(zhǔn)離差的異常基礎(chǔ)上，以0.5倍標(biāo)準(zhǔn)離差遞增的方法將異常范圍分為三級(jí)進(jìn)行最終找礦預(yù)測(cè)靶區(qū)圈定（圖10），即一級(jí)預(yù)測(cè)靶區(qū)（＞（C＋2σ））、二級(jí)預(yù)測(cè)靶區(qū)（（C＋1σ）～（C＋2σ））和三級(jí)預(yù)測(cè)靶區(qū)（C～（C＋1σ）），然后疊加到工作區(qū)地質(zhì)圖中。

圖9 銅石地區(qū)地質(zhì)、物探、化探綜合信息得分（帶權(quán)重）圖Fig.9 The synthetic geological，geophysical and geochemical information score map integrated with evidence weight of Tongshi area

上述預(yù)測(cè)結(jié)果與銅石地區(qū)的地質(zhì)礦產(chǎn)勘查結(jié)果基本一致，歸來莊金礦位于一級(jí)預(yù)測(cè)靶區(qū)內(nèi)，卓家莊金礦和磨坊溝金沙均位于二級(jí)預(yù)測(cè)靶區(qū)內(nèi)。

圖10中顯示，在歸來莊—大平安莊一帶綜合信息強(qiáng)烈、面積大、強(qiáng)度高，這主要是因?yàn)樵搮^(qū)域位于重力梯度帶、磁異常梯度帶上，并分布水系沉積物金異常，斷裂構(gòu)造發(fā)育，地質(zhì)得分明顯高于其他區(qū)域。一級(jí)靶區(qū)具有與已知礦床相似的地層、構(gòu)造、巖漿巖條件，圍巖蝕變發(fā)育，具有良好的地質(zhì)成礦條件，物探異常顯著，磁法和電法得到相互驗(yàn)證。

各預(yù)測(cè)靶區(qū)特征見表3。

4 預(yù)測(cè)靶區(qū)野外檢查

在圈定找礦預(yù)測(cè)靶區(qū)的基礎(chǔ)上，開展了預(yù)測(cè)靶區(qū)路線踏勘，踏勘路線包括各級(jí)預(yù)測(cè)靶區(qū)，采集樣品425件，分析元素為銅石地區(qū)典型礦床的找礦指示元素 Au，Ag，Cu，Mo，Pb，Zn，As，Sb，Te，F(xiàn)，發(fā)現(xiàn)一級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)礦化蝕變較強(qiáng)，三級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)相對(duì)較弱，并且在一級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)發(fā)現(xiàn)金礦點(diǎn)1處。

5 結(jié)語

圖10 銅石地區(qū)地質(zhì)、物探、化探綜合信息分級(jí)圖（帶權(quán)重）Fig.10 The synthetic geological，geophysical and geochemical information classification map integrated with evidence weight of Tongshi area

表3 銅石地區(qū)預(yù)測(cè)靶區(qū)特征一覽表Table 3 Schedule of characteristics of the Predicted targets in Tongshi area

GIS技術(shù)應(yīng)用于成礦預(yù)測(cè)，給地質(zhì)工作者提供了極大的便利，但是專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)仍是決定預(yù)測(cè)可靠性的關(guān)鍵因素。比如，不同預(yù)測(cè)因子的得分賦值是專家確定的；在計(jì)算不同因子得分總和時(shí)，不能采用等權(quán)重代數(shù)求和法，而不同權(quán)重求和方案又需要專家根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分別賦予地質(zhì)信息、地球物理信息和地球化學(xué)信息的權(quán)重系數(shù)。另外，一般在成礦預(yù)測(cè)中，特別重視化探異常，且將多元素高強(qiáng)度Au，Ag，Cu，Pb，Zn等組合異常區(qū)給予高分值，反之較弱的Au單元素異常給予低分值。但是，銅石地區(qū)情況比較復(fù)雜，發(fā)現(xiàn)的所有金礦床雖然都有化探異常顯示，但化探異常的強(qiáng)度、指示元素多少與成礦概率具有不確定性。其中本區(qū)最大的歸來莊金礦區(qū)僅僅分布一個(gè)Au，Ag弱異常，相反在寶古山、劉家莊北嶺等地分布著高強(qiáng)度Au，Ag，Cu，Pb，Zn等組合異常，卻沒有形成工業(yè)礦體，后者曾經(jīng)誤導(dǎo)野外地質(zhì)人員投入大量人力物力開展工程驗(yàn)證。為了充分發(fā)揮化探異常的指示作用，但又要克服其強(qiáng)弱對(duì)成礦的不確定性，專家們采取的方案是：對(duì)化探異常采用統(tǒng)一的得分1與地質(zhì)、物探因子相乘的方法計(jì)算不同格子內(nèi)綜合得分，加權(quán)累加運(yùn)算后獲得綜合信息圖層，更好地提高了預(yù)測(cè)的可靠性。

注釋：

① 山東省魯南地質(zhì)工程勘察院.魯西燕甘斷裂帶兩側(cè)金及多金屬礦綜合信息成礦預(yù)測(cè)研究報(bào)告.濟(jì)南：山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局，2012.

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