湖南省凤凰-麻阳地区汞铅锌矿成矿预测

付胜云，李泽泓，郑正福

（湖南省地质调查院，湖南长沙410116）

湖南省凤凰-麻阳地区汞铅锌矿成矿预测

付胜云，李泽泓，郑正福

（湖南省地质调查院，湖南长沙410116）

针对凤凰-麻阳地区汞矿、铅锌矿成矿地质条件进行总结和研究，确定了本区汞铅锌矿产预测类型，建立了区域预测要素和区域预测模型.根据成矿预测标志和级别划分原则，结合本区成矿区（带）的划分及矿床成矿系列特征，确定区内成矿远景区12个.通过计算机优选结合人工干预，最终圈定了最小预测区（找矿靶区）19个.

成矿预测；汞铅锌矿；凤凰-麻阳地区；湖南省

Abstract：With summarization and study of the ore-forming geological conditions of the Hg-Pb-Zn deposits in Fenghuang-Mayang area,the forecasting types of deposit in the area are determined to establish the forecasting elements for a regional forecast model.According to the forecasting criteria and grading principle,with the regional metallogenic belt division and the characteristics of ore-forming series,12 prospective areas are forecasted.By computer optimization with manual intervention,19 exploration targets are delineated finally.

Key words：metallogenic forecast;Hg-Pb-Zn deposit;Fenghuang-Mayang area;Hunan Province

凤凰-麻阳地区位于湘西鄂西成矿带的西段，松桃-丹寨汞矿大带中段，是湘西鄂西成矿带重要找矿远景区段之一.区内下中寒武统灰岩、白云岩十分发育，为低温热液交代型汞矿、铅锌矿的重要赋矿层位，成矿地质条件优越，区内已发现大小矿床（点）数十处.凤凰-麻阳地区是解决矿产勘查后备选区紧缺问题、保持矿产资源可持续供给能力、促进矿业可持续发展的地区.历史上仅对凤凰地区富汞矿进行过远景预测，对凤凰-麻阳地区汞铅锌矿进行成矿预测是一项新的课题.本文针对凤凰-麻阳地区汞铅锌矿预测模型进行总结，为研究区汞铅锌成矿预测提供依据，供进一步找矿借鉴.

1 成矿地质条件

测区位于湘西鄂西成矿带南段，大地构造位置处于扬子陆块南部被动陆缘褶冲带，其中部与西部属于张家界-花垣褶冲带，东部则属沅陵-麻阳前陆盆地，湘黔深大断裂从西北角通过.在漫长的地质历史发展时期中，主要经历了雪峰运动、加里东运动、印支运动、燕山运动及喜马拉雅运动等多期次构造运动的作用.不同时期的构造运动在区内留下了变形程度、变形方式和变形特征各异的构造形迹［1］.根据变形特征与构造样式的差异，将测区划分为3个构造变形区.（1）测区中部与西部地区：褶皱形态清晰，规模大，连续性好；断裂构造相对集中成带，彼此交织成网，互相穿插与叠置，限制与改造，构成了复杂的应变图像.（2）测区中部与东部地区：区域上属于沅麻盆地的南西边缘部分，总体上来看，地层产状平缓，构造变形比较简单，除局部地地段可见短轴褶皱变形外，主要是断裂构造变形，并多以正断层形式为主，其中不少曾为同沉积断裂.由于差异升降形成了一些小型的地堑、地垒构造组合.（3）测区南东角：为白垩纪红层盆地的南缘的基底部分.褶皱呈北东向展布，以开阔倾伏型线状褶皱为特征，背斜向北东倾伏，向斜向南西扬起.由于红层覆盖，大多出露不全.断裂较为发育，总体呈北东向展布，部分发展成为红盆的边界断层，控制红盆边界的形态.断裂往往具多期变形，早期具张性活动，后期由南东往北西逆冲挤压而定型.

区内出露的地层❶劳可通，等.湖南省凤凰县茶田汞矿床地质特征及其成矿规律研究.湖南省地矿局405队，1984.主要有青白口系、南华系、震旦系、寒武系、奥陶系、白垩系、第四系.其中以寒武系、白垩系最为发育，分布面积广.南华系、震旦系呈带状分布于图区中部，青白口系分布于背斜核部，为一套浅变质复理石砂页岩建造.地层总厚度7780余米.区内与成矿关系最密切的岩石地层如下.

（1）大塘坡组（Nh1d）：岩性组合为一套紫红色、灰绿色绢云母板岩、粉砂质板岩、凝灰质板岩为主夹中粗粒长石石英砂岩.其底部为一套黑色炭质板岩夹1～3层透镜状含锰白云岩，产菱锰矿.其环境应属介质宁静、滞流水体的半封闭拗陷-障壁海湾沉积，厚69.6～314.6 m.

（2）牛蹄塘组（C1n）：下部以黑色薄层硅质岩、硅质板状页岩为主夹高炭质板状页岩与石煤层，石煤层中含磷结核；上部为黑色炭质板状页岩，间夹含炭质灰岩.产海绵骨针Protospongiasp.等，厚60.4～272.5 m.牛蹄塘组是在水动力条件较弱的还原环境下形成的滞流海盆沉积，具饥饿盆地沉积特征，它是有名的“黑色层”，富含Cr、Mo、V、Cu、Ag、Pb、Zn、Sb、U、P等有用元素，局部地段构成钒矿层.

（3）清虚洞组（C1q）：下部为深灰色中薄层状泥质条带灰岩夹灰黄色泥灰岩及白云质灰岩；上部为灰至灰白色中层状细晶白云岩夹泥质条带泥晶灰岩.白云岩中脉石发育，泥晶灰岩中可见硅质结核.本组岩性变化较大，由南西往北东，灰岩成分增多，白云岩成分减少.发育水平层理与波状层理，属台缘缓坡—潮坪相沉积.产三叶虫Redlichiacf.,Changaspissp.,Yuehsienszellasp.,厚116.7～230.5 m.

（4）敖溪组（C2a）：测区可分二段，一段为黑色富钾炭质板岩与深灰色中—厚层状含泥质白云质条带灰岩互层.二段为灰色、灰白色纹层状白云岩，有十分发育的方解石、重晶石细脉或团块，为含汞锌矿层位.测区内一段岩性变化较大，在七梁桥以炭质板岩为主夹白云质灰岩与泥质条带灰岩，而在茨岩关寨则以泥质条带灰岩、纹层状泥灰岩为主，夹黑色页岩、钙质页岩及灰质角砾岩.水平层理与波状层理发育，白云岩中可见鸟眼构造.其一段属台盆—台缘斜坡沉积，厚195.6～259.3 m；二段属潮坪相沉积，厚12.9～56.6 m.组厚217.7～284.8 m.下部富含三叶虫化石Fuchouia chiaiLu,Dorypygesp.,D.cf.pergranosaResser et Endo,Wenkchemniasp.,Asolinopariasp.,Poliellasp.,Sinoptychopariasp.,Ptychagnostuwsp.,Orychocephalussp.,O.incurvuaLu et Chien,Pagetia beos awalcott,Poliellasp.,Amphotensp.,Peronopwsissp.,Douposiellssp.,Kooteniasp.

区内矿产较为丰富，矿种及类型较多.矿种主要有Hg、V、Pb、Zn、Mo、Cu、Mn、P及硅酸盐钾矿、重晶石、高炭质页岩等.其中Hg、Pb、Zn、V是本区优势矿种.矿床类型主要有层控改造型Hg-Pb-Zn矿、断层破碎带型Pb-Zn矿以及沉积型Mn、P、V矿，以低温热液型与沉积型矿产为主，主要分布于西部茶田-云场坪一带的寒武系地层中.

区内水系沉积物地球化学场-组合异常特征如下.（1）区内Pb-Zn-As高强度之组合异常往往位于寒武纪敖溪组、清虚洞组或震旦纪陡山沱组地层出露区，主体异常明显受构造（褶皱构造、断裂构造）和岩性的双重控制.分布于白垩纪地层出露区之异常均为单元素异常或简单的Pb-Zn组合，绝无As元素出现.（2）Hg-Sb-Au元素组合异常：其主体异常均受褶皱构造（茶田复式向斜、水田复式向斜等）和北东向断裂构造的双重控制.其组合异常均位于寒武纪、震旦纪及白垩纪地层出露区.（3）V-Mo-Ag-Cu-Ba-P-Ni元素组合异常：在空间上主体异常均受褶皱构造（茶田复式向斜、水田复式向斜等）的严格控制.异常沿褶皱构造的两翼和扬起端分布，制约了其在空间上的分布格局.异常中心区均出露寒武纪牛蹄塘组、敖溪组、车夫组或震旦纪金家洞组地层.异常明显受控于炭质板岩、炭质页岩岩性段.南东区之异常源来源于寒武纪牛蹄塘组，其异常组分齐全（为V-Mo-Ag-Cu-Ba-P-Ni），且相互套合程度高，多为连续性好之高强度异常，找矿潜力大.而白垩纪地层出露区之异常则多为零星的单点低缓弱异常，其异常组合为简单的Ba元素.在此值得－提的是白垩纪地层出露区之Ba异常可作为区内在“红盆”寻找断裂破碎带型Cu、Pb、Zn矿的直接找矿标志.

区域成矿地质环境研究表明，早古生代，本区位于上扬子海南缘和过渡区北缘，海底地势北西高，南东低.往西，不断上升的康滇古陆提供陆屑来源.往东，是断续的江南列岛和深水海域分布区.早寒武世早中期，古地理轮廓与晚震旦世相近.在晚震旦世陆表浅海—边缘海沉积的基础上，区内为近海海滨与浅海陆棚区，以泥质沉积为主.早寒武世晚期至中晚寒武世属于台地边缘浅滩、潮下高能浅滩、潮汐砂坝、台地前缘斜坡或台地，主要为碳酸盐沉积区.呈北东—北北东向展布、深切上地幔的断裂构造带与位于含矿地层之下成矿元素含量高的早期地层为研究区成矿提供了丰富的矿质来源.

2 矿产预测类型的确定

根据全国项目办的技术要求，结合凤凰汞锌矿床成矿地质作用特征，凤凰-麻阳地区主要汞铅锌矿仅茶田层控热液型汞锌矿1个预测类型，与全国预测方法类型的对应关系为沉积型.

根据凤凰地区汞铅锌矿床（点）的分布情况，结合成矿地质条件分析结果，凤凰铅锌矿资源量预测共划分为1个预测工作区.

根据沉积型矿床的预测要求，并结合预测工作区的实际情况，一共选择了1个工作程度较高并具有代表性的矿床（茶田汞矿）所在的最小预测区（A-1）作为模型区.

3 区域预测要素和区域预测模型的建立

茶田式层控热液型汞锌矿预测模型选择了凤凰县茶田汞矿作为典型矿床.茶田汞矿为沉积型矿床.在典型矿床的预测要素研究中，除了原来的成矿要素外，物化遥综合信息主要特征有：重力异常不明显，化探异常中的Hg、Zn异常与矿化体吻合，遥感的推测断裂构造与实测成果基本一致，但铁染、羟基、自然重砂异常与矿化体位置不吻合.

根据预测要素研究结果，以预测工作区成矿要素图和区域成矿模式图为基础，通过地质、矿化、物探（主要是磁法）等综合信息提取，叠加可用于预测的综合信息异常，编制了凤凰地区区域层控型汞锌矿预测模型图（图1）.图中：①表示大气降水成因的热卤水在循环过程中淋滤并萃取地层中的汞等金属元素，形成含矿热卤水（矿液）；②表示在加里东构造活动期深部汞呈气态沿深断裂上升至上地壳后，因温度降低而转变为液态并加入向上运移的含矿热卤水中，汞在矿液中主要以氯络合物的形式搬运；③表示C1n（即“黑层”）中形成的油气物质在加里东构造运动早期沿断裂系统向上运移，途经容矿层时，少部分被滞留在容矿层封闭条件较好地段或部位的岩石裂隙中，而大部分已逸散，仅在途经的岩石裂隙中留下一些沥青质等碳氢化合物的残余物质；④表示地层中含的水溶液被碳酸盐岩中的沥青质、有机质及容矿层中的CH4还原，产生H2S气体（还原硫）；⑤表示矿液进入容矿层，溶液中的汞氯络合物与还原硫反应生成HgS沉淀.

图1 凤凰麻阳地区层控型汞铅锌矿预测模型Fig.1 Forecasting model for the stratabound Hg-Pb-Zn deposits in Fenghuang-Mayang area

矿产预测区域预测要素如表1.

表1 湘西凤凰-麻阳地区“茶田式”白云岩型汞铅锌矿区域预测要素表Table1 Foresasting elements for the Chatian type Hg-Pb-Zn deposits in Fenghuang-Mayang area

4 凤凰-麻阳地区汞铅锌矿产预测要素变量的构置与选择

4.1 预测要素及要素组合的数字化、定量化

工作区预测要素变量的构置❶劳可通，等.湘西凤凰地区富汞矿成矿规律及远景预测.湖南省地矿局405队，1992.如下.

（1）地层和岩性测区汞锌矿产资源受地层岩相控制，主要集中产出于熬溪组地层中.容矿岩石是纹层状粉-细晶云岩.容矿层之上理想的遮挡层浊积砾屑云岩对汞矿寻找与评价有指示意义.容矿岩石的角砾化被看作是最重要的找矿标志之一，强角砾化带是找富矿的直接标志.容矿层厚度70～90 m是富矿集中地段.

（2）构造长期活动的北北东向深(大)断裂控制矿带.矿带内北西向Ⅱ级宽缓背斜控制矿床（矿田）.北西向Ⅲ级背斜控制含矿体的密集分布段，层间破碎带及北西向裂隙则是汞矿体的具体充填空间.分布在Ⅲ级北西向背斜内形态复杂的次级小背斜之轴部及其附近往往是富矿的定位空间，富矿体主要呈北西向展布.

（3）岩相汞矿产于浊积岩发育的斜坡相碳酸盐岩中.容矿层的汞的高浓度带对应浊积岩-灰质角砾岩发育带.矿带西部界线与碳酸盐岩台地相和斜坡相的界线基本吻合.

（4）地球化学多元素组合的地球化学异常带和异常区，往往反映了矿田、矿床的分布范围.汞浓度在Ⅲ级（2×10-6）以上的高浓度带，才具有较大的找矿远景.

（5）重砂重矿物的空间分布和富集程度反映了不同地质背景的矿床成矿系列和矿床类型，异常区内主要的重矿物一般为本区的主要矿种.

（6）蚀变与汞矿化有关的蚀变类型为白云石化、硅化.

（7）遥感遥感影像解译的几组方向构造的交汇部位，往往是已知矿田或预测区的标志.

（8）物探范围较大的磁场剧变区往往是矿田存在的重要标志，单个局部磁异常则是找矿的间接（或直接）标志.电性特征是寻找金属硫化物矿床的重要标志.本区Pb、Zn、Cu多金属矿床一般都具有高极化率、低电阻率异常.

（9）矿床分布的群集性在同一地质环境里比较密集地分布一群类型相同（似）的矿床，而其中往往有一个是重要的，它可以达到大型或超大型规模.这种群集性是在一定地质构造单元所形成的，成因上相互联系的多种矿床组合的真实反映.

预测要素及其组合的定量化是开展矿产资源定量预测的重要环节之一.预测要素常常是概念性的.为了预测单元划分和定量化预测的需要，预测要素必须进行数字化和定量化.如将某一方向的构造确定为预测要素，这种构造可以按线条表达，也可以通过做缓冲区从而用面来表示.这种情况下，构造带宽度的确定就是一项重要的工作，缓冲半径的确定可以根据地质专家的经验，同时采用一定的GIS定量化分析方法（包括统计方法）辅助确定.

针对预测工作区的成矿特征、控矿因素等方面进行详细分析后，建立了预测工作区的预测要素属性表.然后在MRAS软件中对各个预测要素进行了数字化和定量化.

4.2 变量初步优选

变量的二值化结束之后，通过选择定位预测变量的方法（包括匹配系数法、列联表法和相似系数法），确定各预测变量的权重值大小，通过设置阀值对预测变量进行初步的优选，保留权重值较大的变量.以此为例，由于各个变量对于预测该类型矿床均显示出比较重要的特征，变量在其重要性上没有表现为有明显的拐点出现，因此变量的阀值设置为0.如果量的阀值设置为0.15，则变量2这个预测变量将会被删除.

5 凤凰-麻阳地区汞铅锌矿产预测方法和结论

5.1 预测区圈定及优选

5.1.1 预测区圈定方法及原则❶黄革非，贾宝华，孙海清，等.湖南省铅锌矿资源潜力评价成果报告.湖南省地质调查院，2011.

（1）预测区的圈定分矿种、按预测方法类型进行.以区域预测要素图为基础，采用地质体单元法圈定预测远景区.本次评价预测的是汞锌矿及铅锌矿，共有2个预测方法类型.采用地质体单元法划分预测远景区或预测单元时，应按综合地质信息找矿模型的地质特征、成矿必要要素和重要要素来划分预测区，并遵循下列原则.

①在最小的预测区内，发现矿床的可能性最大，漏掉矿可能性最小的空间，即最小面积最大含矿和最小漏矿的原则.

②多种信息联合使用时，应遵循以地质信息为基础，以地磁、重力异常为先导，地、物、矿产等成矿信息综合标志确定预测区的界线.

③结合预测变量的分布情况确定分区范围.一般情况下，单个预测区不能跨越同一预测变量的不同区域.

④预测区的圈定原则要详细、统一，使数据具有可比性.本次工作比例尺精度为1∶50000，因此预测区的面积原则上不超过50 km2.根据前3个原则，尽可能做到面积最小化.

（2）圈定预测区操作细则

沉积型汞铅锌矿，包括茶田式层控热液型铅锌矿，它们的预测区的圈定方法都是采用不规则地质体法进行圈定，即以含矿地层的出露底界向倾斜方向外推一定的宽度，再综合叠加物化遥等综合信息来确定，基本反映了含矿地质体在预测深度内的水平投影面积.

（3）预测区级别的划分

根据成矿条件的有利程度，预测标志的可信度和以往地质工作程度的高低，将预测区划分为A、B、C级（表2）.

表2 成矿预测区划分标志表Table2 Classification of the forecasted metallogenic areas

（4）成矿远景区的确定

根据上述成矿预测标志和级别划分原则，结合本文成矿区（带）的划分及矿床成矿系列特征，确定区内成矿远景区12个.

5.1.2 预测区优选

矿产资源定位预测是以模型单元集合建立的统计模型，对未知单元定量类比达到矿产资源体定位的目的.其预测模型的建立需要有较精确的模型单元，它是建立预测模型的基础.

模型单元选择的最基本要求是所选出的模型单元集合中，单元的储量与控矿因素之间有着良好的对应规律，能够较好地反映矿产资源体储量和控矿因素之间的客观规律.

由于模型区的选择对以后的预测结果有很大的影响，因此模型区的选择这一步显然非常重要.模型区选择的主要依据包括以下2个方面：一是工作程度要高.根据矿床的勘探或详查资料详细程度，尽量选择研究程度高的单元，使大多数单元具有一定的可靠性.二是要有代表性.模型区应尽可能的反应各预测工作区内铅锌矿的特点，并拥有已探明的储量报告.

汞锌矿及铅锌矿共有2个预测类型19个预测工作区，由于不同的预测工作区的工作程度和范围不一样，我们根据各预测工作区的实际情况选择了合适的模型区.

在变量的初步优选研究之后，通过构造预测模型然后使用平方和法（即矢量长度法）计算出各预测变量的标志权系数.通过比较发现，匹配系数法和平方和矢量法两种方法得出来的各预测变量对成矿作用的大小基本一致，变量的选择具有较高的可信度.

根据预测模型得出的预测变量的权重，计算各预测单元的成矿概率，并制作成矿概率的曲线图.

根据成矿概率的大小对预测区进行优选.在靶区分类点和阈值的选择上面，必须通过不断的尝试才能最终确定，但是对明显的拐点应尽量使用.此外，优选阈值的选择不能过高或者过低，如果选择过低，则会导致最终的靶区数量太多，不能很好的反应成矿的分布.而如果阈值选择过高，则会导致最终的靶区数量太少，漏掉一些成矿有利的地段.在曲线图上将阈值以下的区去掉，保留阈值以上的区，最后用3个分类点将保留下来的预测单元分为3级，每一级用不同的颜色表示.最终的选取结果如下:成矿概率值小于0.4938的预测单元，我们认为其成矿条件不利，目前认识为不成矿区，先去掉.再将成矿概率大于等于0.8217的预测单元划分为A类；成矿概率为0.6960～0.8217之间的预测单元划分为B类；成矿概率为0.4938～0.6960之间的预测单元划分为C类.

通过计算机按照成矿概率值的大小进行最小预测区的分级之后，由于信息不对称或者工作程度的差异，导致部分有已知矿床（点）的最小预测区被计算机删除.因此对于计算机圈定的结果需要在专家的指导下做出适当的、合理的人工修正，力求获得最好的预测结果.

5.2 预测区级别划分

通过计算机优选结合人工干预，最终圈定了最小预测区19个.其中A类最小预测区2个，B类最小预测区11个，C类最小预测区6个.最小预测区级别的划分是以该最小预测区的成矿概率值的大小并结合各个预测工作区的实际地质情况来划分的.一般而言，A类最小预测区的成矿概率最大，大部分已探明资源储量.B类最小预测区的成矿概率次之，一般都有矿点或矿化点落在其中.C类最小预测区的成矿概率最小，一般是仅仅通过物化探等综合信息圈定出来的.

［1］湖南省地矿局区调队.1∶20万芷江幅区域地质调查报告［M］.北京：冶金工业出版社，1973.

［2］何江，马东升，刘英俊.湘西茶田汞矿床成矿地球化学及其热水隐爆成矿模式［J］.桂林工学院学报，1995，15（4）:319—327.

METALLOGENIC FORECAST FOR THE MERCURY-LEAD-ZINC DEPOSITS IN FENGHUANG-MAYANG AREA OF HUNAN PROVINCE

FU Sheng-yun,LI Ze-hong,ZHENG Zheng-fu
（Hunan Institute of Geological Survey,Changsha 410116,China）

1671-1947（2012）03-0289-07

P618.68；P618.42；P618.43

A

2011－09－13；

2011-10-25.编辑：李兰英.

中国地质调查局“1∶5万阿拉、凤凰、云场坪、锦和幅区域矿产远景调查”项目（121201088090）资助.

付胜云（1965—），男，高级工程师，主要从事矿产勘查及矿产远景调查工作，通信地址长沙市万家丽南路二段898号湖南地质大厦，E-mail//741212046@qq.com