江西德安彭山脉状萤石矿资源预测

李 凯，刘海涛

(江西省地质调查研究院，江西南昌 330030)

以赣北地区德安彭山脉状萤石矿为例，应用“矿产资源评价系统(MARS)”平台提取与其成矿有关的预测要素，研究各要素三维空间变化规律、及其与成矿作用的联系和相互间的制约关系，建立矿床预测综合模型。通过GIS分析功能生成网格单元并构置预测变量，由专家综合各方面信息圈定地质体单元，通过与模型区地质特征进行类比优选出最小预测区(肖克炎等，2010b)。运用“脉状矿体资源量估算方法”估算出各最小预测区预测资源量，从而估算出该地区萤石矿总预测资源量，并对其可信度分析(图1)。

德安彭山萤石矿位于德安县城北洪溪畈—金家洞一带，矿田东西两侧均有公路通往县城，并与南浔铁路相接，交通便利。矿田地质构造上由一个面积约180 km2的略呈南北向伸展的短轴状穹窿构造组成，其下为隐伏的燕山晚期陆壳重熔型复式花岗岩体，并构成该穹隆构造的底辟内核，核内发育一系列同心环弧状层间重力滑动断裂及周边放射状断裂，深部富含矿质及挥发组分的岩浆汽化热液与开阔的穹窿、极为发育的层间断裂和一系列有利成矿围岩，为该地区成矿奠定了良好的基础。洪溪畈萤石矿呈透镜状产于上述层间重力滑动断裂带内及底部奥陶系瘤状灰岩，为彭山式岩浆热液充填型萤石矿(包家宝等，1996)。

图1 矿产资源预测工作流程图Fig.1 Flow chart for mineral resource prediction

德安彭山萤石矿自1958年被发现后经多支地勘队伍踏勘、预查、普查和详查工作，已成为江西萤石矿一重要开采区，但对江西萤石矿研究却较少，对德安彭山萤石矿的成矿规律及资源量预测方面一直未进行过研究，运用“脉状矿体资源量估算方法”进行资源量预测尚属首次。

1 预测要素的确定

1.1 典型矿床预测要素

在该地区选择德安洪溪畈矿区作为典型矿床进行研究。根据对该典型矿床成矿地质条件特征研究并叠加大比例尺物化探资料总结出以下预测要素(表1)。

表1 典型矿床预测要素表Table1 The prediction of typical deposits

1.2 区域预测要素

在典型矿床研究的基础上，对区域成矿规律进行总结，叠加物化遥等综合信息分析后，总结出以下预测要素(表2)。

表2 区域预测要素表Table 2 The regional prediction

2 基于“矿产资源评价系统(MARS)”进行定位预测

2.1 网格单元的划分

通过分析认为，第一必要预测要素为彭山穹窿层间滑脱构造带及与其围绕的北东向硅化破碎带;彭山穹窿构造内隐伏花岗岩的上侵及岩浆结晶分异作用为成矿提供大量成矿物质及热液源，奥陶系汤山组、汤头组及寒武系观音堂组、王音铺组作为赋矿围岩为成矿提供钙质来源，分别作为第二和第三必要要素。因此，彭山式岩浆热液充填型萤石矿网格单元以“彭山穹窿构造+隐伏岩体+赋矿地层”来进行划分。

2.2 人工圈定预测单元

在网格单元内叠加控矿构造、含矿建造、隐伏二长花岗岩、成矿后期改造断裂及其产状延深影响范围、矿化蚀变、氟异常等值线、遥感解译信息、重力推断隐伏岩体等预测要素后由专家人工圈定最小预测单元，最终圈定8个预测单元。

2.3 预测变量构置

德安彭山地区共构置以下9个预测变量:断裂控矿构造缓冲300 m、二长花岗岩缓冲1 000 m、赋矿地层取存在标志、已知矿床(点)缓冲500 m、矿化蚀变取存在标志、氟异常等值线值大于1 316× 10－6取存在标志、遥感解译北东向线性构造缓冲250 m、环形构造取存在标志、重力推断岩体及其外接触带缓冲250 m。

2.4 模型区的选择

彭山式岩浆热液充填型萤石矿本次选择德安洪溪畈萤石矿区所在预测单元作为模型区，其查明资源储量规模最大、勘探工作程度最高、资料详实且精度高，符合预测要求且增加了预测的可信度。

2.5 预测变量的二值化和筛选

采用人工输入变化区间法进行变量二值化处理。变量二值化是找矿有利数值区间的选择，不同选择将得到不同的预测结果，需要专家经多次选择才能得到满意的结果。二值化区间确定后，在此区间内的单元变量取值为1，否则为0。然后通过匹配系数法进行变量筛选确定参加定位预测变量(娄德波等，2010)。

2.6 定位预测

将各预测单元地质特征与模型区对比，根据相似程度表示预测对象的成矿可能性，圈定出有利成矿的各级最小预测区(宋国耀等，1999)。采用平方和法进行因素权重计算，得出该地区各变量标志权系数分别为:0.375，0.375，0.375，0.405，0.405， 0.485，0.485，0.485。上述因素标志权系数较均匀，符合客观实际。

2.7 定位预测结果

采用线性插值法进行概率计算及靶区优选，得到A类最小预测区 2个(成矿概率为0.80～1.00)，B级最小预测区2个(成矿概率为0.25～0.50)，C级最小预测区3个(成矿概率小于0.25)。

A级最小预测区基本位于主构造发育部位及已知含矿建造范围内，德安县萤石矿等已发现的矿床(点)均位于A级最小预测区内，与实际情况相符;B级最小预测区主要位于穹窿构造第二圈，控矿构造主要为遥感解译断裂，围岩为寒武系地层，氟地球化学等值线高值区外带，得出的次级结果与实际基本相符;C级最小预测区控矿构造主要为一些次级断裂，赋矿围岩分布不太广泛，氟地球化学反应较弱，找矿远景相对不太明显，可作为今后进一步工作的备选地段。

3 运用脉状矿体资源量估算方法进行资源潜力预测

该地区萤石矿为受断裂控制的岩浆热液充填型脉状矿床，笔者认为该类型矿产的资源潜力预测适用于脉状矿体资源量估算方法(图2)。该方法估算公式为:

式中Z预为预测资源量;S预为最小预测区面积;H预为预测深度;Ks为面积校正参数;K为模型区线含矿率;α为MARS系统得到的相似系数。

3.1 典型矿床已查明资源量及其估算参数

依据江西省德安县洪溪畈萤石矿详查评价报告①包家宝，马文俊，刘荣贵，等.1974.江西省德安县洪溪畈矿区萤石矿详查评价地质报告.，该矿累计查明萤石矿资源储量CaF2188.3万t，矿体最大钻孔控制深度为240 m，从1∶10 000矿区地形地质图提取矿体聚集区段边界范围面积值0.086 km2，故依据公式算出其体含矿率为0.091 230 6 t/m3。

3.2 典型矿床深部及外围预测资源量及其估算参数

图2 脉状矿体资源量估算方法过程示意图2 The estimation method of vein ore body resource

洪溪畈矿区2线剖面图最大萤石矿体深部未尖灭，矿体向深部仍有延深，可向深部推深120 m至360 m以浅(图3);主矿体南西方向及北东角方向外围成矿地质条件有利，以1/2勘探线间距推断其外围仍存在成矿有利地段，其面积约0.002 km2(图4)。故依据公式算出深部预测资源量94.15万t，外围预测资源量6.569万t。

3.3 模型区预测资源总量及其估算参数

在1∶50 000区域预测要素图上确定模型区面积为1.52 km2。依据原始资料确定其控矿带长度为500 m，宽度60 m，故算出模型区含矿地质体面积参数为0.019 736 842，模型区延深采用典型矿床最大延深360 m以浅，模型区预测资源总量共计289.02万t(典型矿床查明资源量+典型矿床深部预测资源量+典型矿床外围预测资源量)，由此算出模型区线含矿率为0.267 611 111 t/m3。

3.4 最小预测区控矿构造带参数确定及依据

由于该地区萤石矿为脉状特征，控矿构造带及岩浆岩侵入作用影响范围为关键控矿因素(李绪俊等，2008)，最小预测区成矿断裂规模参数由专家结合1∶50 000区调资料中断裂的长度、宽度、厚度、典型矿床研究确定的成矿流体影响距离、全国危机矿山研究确定的同类矿床成矿作用最大影响范围参考值、赋矿地层产状、化探异常范围、重力推断岩体等因素来综合确定。

图3 德安县洪溪畈2号线勘探线剖面图Fig.3 The prospecting section of line 2 in Hongxifan of De’an county

3.5 最小预测区延深参数确定及依据

确定各最小预测区延深主要依据模型区类比法、成矿地质体形成深度法、物探反演法、成矿带最大深度限制法、专家估计法。由于该区成矿岩体为隐伏岩体，无法确定其深度(张德会等，2007)，对剩余重力异常结果分析表明该异常位于德安彭山萤石矿穹窿构造北东端方向，负异常极值约－4 mGal，在负异常中心出露黑云母花岗岩。对其进行重力反演(图5)，推断该模型体反映为二长花岗岩，深度约1 200 m。

3.6 预测资源量结果

依据专家人工确定每个最小预测区各项估算参数(表3)，按照“脉状矿体资源量估算方法”公式Z预=S预×H预×Ks×K×α(肖克炎等，2010a)，江西省德安彭山地区彭山式岩浆热液充填型萤石矿预测资源量408.587万t，其中查明资源量191.7万t，潜在资源量为216.887万t。

4 可信度分析

根据最小预测区参数及预测资源量可信度分析主要各最小预测区综合面积可信度、延深可信度、含矿系数可信度、资源量可信度参数进行可信度赋值。预测潜在资源量可信度分析采用MRAS2.0可信度分析模块，按334-1、334-2、334-3三个级别预测资源量分别统计，在可信度参数统计子菜单将面积可信度、延深可信度、含矿系数可信度及预测潜在资源量可信度逐一选取为当前变量，统计直方图及计算累计概率曲线。在资源量计算子菜单中资源量取对数，通过计算获得可信度，蒙特卡洛资源量摸拟，最大抽样次数取默认值，随机数的个数设为2 999(肖克炎等，2002)。最终可信度分析结果表明，德安彭山地区彭山式岩浆热液型萤石矿预测资源量可信性估计概率≥0.75为100.719万t，≥0.5为 127.321万 t，≥0.25为216.887万t。

图4 德安县洪溪畈萤石矿区深部及外围矿体预测图Fig.4 The depths and peripheries orebody prediction of fluorite mine in Hongxifan of De’an county

表3 德安彭山地区彭山式岩浆热液型萤石矿最小预测区估算参数表Table 3 Minimum prediction estimate of Pengshan type magmatic hydrothermal fluorite ore in Pengshan area of De’an county

5 结论

基于MRAS平台结合“脉状矿体资源量估算方法”对江西德安彭山地区进行定位预测与资源潜力定量预测，揭示了彭山式岩浆热液充填型萤石矿的矿产分布规律和找矿方向，并取得了良好的预测结果，形成如下认识:

(1)主控矿因素分析是脉状萤石矿定位预测的重要步骤，在预测过程中确定各主控矿因素参数(如典型矿床体含矿率、延深、最小预测区面积、延深、线含矿系数等)对最终预测资源量起到关键性作用。

(2)在MRAS平台下利用GIS技术对地质、物探、化探、遥感、重砂等多元信息进行提取、关联与综合，特别是利用物探资料对隐伏信息进行反演与提取，能使各种勘探手段所获得的成矿信息得到最大程度利用，是未来矿产资源预测与评价工作发展的方向。

图5 德安彭山地区A-A'剖面重力反演综合曲线图Fig.5 The gravity inversion of profile A-A'in Pengshan area of De’an county

(3)通过可信度分析认为，本次德安彭山地区基于MRAS平台定位预测准确，最小预测区圈定依据充分及优选合理，共优选出7个最小预测区;运用“脉状矿体资源量估算方法”对该地区进行资源潜力定量预测，得到预测资源量408.587万t，其中查明资源量191.7万t，潜在资源量为216.887万t，并其进行了可信度分析:其中可信性估计概率≥0.75为100.719万t，可信性估计概率≥0.5为127.321万t，可信性估计概率≥0.25为216.887万t，认为该结果较为可信和合理的，为今后为该区进一步部署勘查找矿工作提供了找矿方向依据。

致谢:感谢江西省地质调查研究院丁少辉高级工程师、黄传冠高级工程师对本文编写过程中给予的巨大帮助和支持。

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