MAPGIS成矿有利度法预测香炉山钨矿田矿产资源

屈亚灿 周贤旭

(江西地矿局赣西北大队 江西九江 332000)

香炉山钨矿位于九岭东西向构造带钨、铜、铅、锌矿田。20世纪70-80年代赣西北地质大队在本区找到了江西省最大的香炉山超大型矽卡岩(角岩)型白钨矿床。90年代香炉山钨矿已进行开采，近年已达2 200t/d采选规模，开发经济效益显著。随着我国对矿产资源战略储备形势需要，在香炉山钨矿区外围，我队的修水县洞下—官塘尖钨多金属详查探矿权中，又发现了规模达大型钨矿，说明矿田钨多金属矿产资源丰富，矿床分带性好，进行矿产预测及综合研究分析对找矿是非常有帮助及十分有益的，为指导本区深部找矿及预测盲矿体或矿床具有现实意义。

1区域地质背景

图1为区域构造单元划分略图，主要包括扬子古板块、萍乐结合带、中新生代坳陷、深大断裂和香炉山矿床位置等，矿田地处九岭—鄣公山隆起带(包括九宫山隆起、修水—武宁滑覆拗褶带)之九宫山成矿带西段，属九岭东西向构造成矿带组成部分。矿田内地层主要由中元古界、震旦系、寒武系、奥陶系组成，基底由中元古代浅变质岩系组成。区域构造由中元古代浅变质岩系组成基底褶皱；盖层构造以近东西向褶断构造系统为主要表现形式；区域岩浆岩以燕山晚期第二阶段的中细粒黑云母花岗岩、二云母花岗岩为主。

图1 区域构造单元划分略图

2矿田地质概况

矿田内地层主要由主要由中元古界双桥山群(Pt2sh)粉砂质板岩、震旦系下统莲沱组(Z1l)含砾长石石英砂岩、南沱组(Z1n)含砾粉砂质泥岩、冰碛角砾石、含砾粉砂岩、上统陡山沱组(Z2d)含炭质页(泥)岩和灯影组(Z2dn)硅质岩、寒武系下统王音铺组(∈1w)炭质页岩、观音堂组(∈1g)含炭页岩、寒武系中统杨柳岗组(∈2y) 含炭硅泥质灰岩、寒武系上统华严寺组(∈3h)[1]条带状灰岩、西阳山组(∈3x)泥质灰岩、奥陶系下统印渚埠组(O1y)及宁国组(O1n)钙质页岩、奥陶系中统胡乐组(O2h)和砚瓦山组(O2y)钙质页岩夹扁豆状灰岩及泥岩夹灰岩、第四系组成。

主要有断裂构造、褶皱构造、接触带构造等。断裂构造主要发育北东向和北西向二组断裂，其中北东向断裂对本区矿床或矿体的控制作用较为明显，其构造面弯曲、平直，压扭性质明显，北西向断裂构造其构造面呈现缓波状，张扭性质明显。褶皱构造以北东向香炉山-太阳山背斜及其次级北北东向系列背、向斜为特征，其中以香炉山-太阳山背斜最为壮观，呈北东向横贯矿区，控制着矿床或矿体地质形态；此外，对区内成矿控制作用较为明显的还有层间破碎带及岩体接触带等构造。花岗岩体侵入背斜并发生围岩蚀变叠加一系列北北东—近南北向次级背斜、向斜构造，主要有张天罗背斜、横山向斜、郑家背斜、坡塘背斜、大坳岭向斜、郑家源背斜等(见图2)，控制了香炉山矿田矿产分布[1]。

图2 香炉山矿田区地质构造综合信息图

层间破碎带主要发育在接触带外侧，主要表现为岩石破碎，破劈理发育，蚀变有较强的硅化、绿泥石化、矿化。是矿区主要的储矿构造。远离接触带则层间破碎带保存较完整。

矿田内岩浆岩由西向东依次划分为任家山岩体、高湖岩体两个主要岩体，侵入在香炉山—太阳山背斜核部，岩体类型为早白垩世燕山晚期黑云母二长花岗岩及伴生脉岩。岩体总体呈北东走向，向西倾伏，倾伏角15～25°，北东翼接触界面倾角10～40°，南西接触界面倾角40～75°，中心部倾角<10°，近乎水平，另外在香炉山—太阳山背斜的二翼见有细晶岩脉、辉绿岩脉分布，倾向南东为主，倾角>70°，呈北北东—北东向成群产出。

3 定量成矿预测

3.1找矿前景分析

3.1.1成矿地质条件优越性 矿区地层发育、岩性多样，不同构造级别互相制约，岩浆活动频繁，成矿环境十分优越。地层含矿性表现为：双桥山群浅变质岩系含W、Cu较高，下震旦统岩组Pb、Zn较高，下寒武统王音铺组炭质页岩中Cu、Sn、Mo、V较高，为本地区主要的赋矿岩系[1]。

本区背斜构造及其次级北东向断裂构造是主要的控岩控矿构造，不仅控制着矿田地层的空间展布，而且还控制了岩浆的侵位及成矿热液运移[1]，接触带及层间破碎带是本区主要的储矿构造，它们控制着矿体的形态、产状及规模。

岩浆活动以燕山期中酸性岩浆活动最为显著。岩浆中富含大量成矿物质成矿元素，随着岩浆携带的巨大热能，使得成矿元素沿着构造带活化及迁移，在一定的构造场所沉淀成矿。据区域该带岩浆岩的同位素年龄值测定为104～143.9Ma。岩石类型主要为中粗粒黑云母花岗岩-中细粒二云母花岗岩-中细粒白云母花岗岩-花岗斑岩组合，属“S”型花岗岩，与钨锡多金属成矿关系密切。

3.1.2工作程度高、资料丰富 矿田地、物、化工作程度较高，找矿信息多且资料丰富。以往完成工作主要有：1：20万地质和1：5万地质调查及更大比例尺的矿产调查；1：100重力测量、1：5万磁测；1：10万水系沉积物测量、重砂测量及1：5万～1：2.5万水系沉积物测量甚至土壤测量、大比例尺物探测量；做过大比例尺成矿预测工作；矿床勘查从异常查证—勘探阶段各阶段均围绕找矿工作进行。各阶段性工作成果均对矿田大致圈定了矿化异常范围及成矿远景区，同时也总结出了香炉山矿田的成矿规律，建立了研究区构造控矿模式、蚀变分带模式、成岩成矿模式及综合找矿模型。

上述基础工作各阶段性的工作成果资料，为笔者积累了大量找矿信息，为本次资料的二次开发及综合预测工作奠定了良好的基础。但尚存在一些不足，主要表现在：一是点面结合不够。以往工作重点主要针对矿区或矿点上，因此，矿床点的地质工作和研究程度较深，而面上研究工作相对较低；二是参与调查研究工作的系统和单位众多，由于投资渠道不同，各研究机构的信息资料相互交流和沟通不多，成果资料不能共享，在一定程度上制约了找矿突破工作进展[1]。

3.1.3矿化信息好 据区域及矿区物化探资料的综合信息反映，区内物化探异常组合发育，相互叠合呼应显著，特别是土壤测量异常及航磁异常显示更好，具有强度高、面广，浓集递度分带明显，中心突出。

矿区蚀变现象普遍发育，矿化范围大。

根据本区丰富的找矿信息及良好的成矿环境，只有开拓找矿思路并借助先进的找矿理论及勘查手段，在开发原有资料的前提下，加强综合研究，在新一轮地质找矿环境中，完全有可能找到新的矿产基地及实现新的找矿突破。

3.2预测的依据及方法[1]

依据已有的地质、物化探、矿产等信息资料，运用MAPGIS技术，以地、物、化、矿产信息量等值线图为主线，运用特征分析数理统计方法，找出成矿可能地段、找矿可行地段及找矿有利地段；根据已知成矿模式，以成矿条件有利程度、找矿信息的强弱、预测依据可靠程度及各类信息的提取、关联、转换、合成，划分预测靶区。

3.3单元格划分[1]

单元格是开展面积性矿床统计预测时的基本单位，为了保证取样的随机性和在同条件下进行对比，本次预测根据预测比例尺、预测对象的分布情况、构造方向及控矿地质条件的复杂程度，将单元格厘定为1×1.5cm(图面大小)，即实际面积为250m×375m。单元格的长轴方向为东西向，与预测区的主构造或矿化体的走向基本一致，短轴方向为南北向，与预测区的主构造或矿化体的总体倾向基本一致。整个矿田内共划分为896单元格。

3.4控制模型区的选取

模型区是指能用来建立模型的单元，该单元中矿化情况已查明，矿床地质特征研究程度高。因此本次成矿有利模型区的选取主要集中于香炉山钨矿床0～20线之间，模型区分布的长轴方向与矿体的走向一致，短轴方向与矿体的倾向基本接近。共选取了7个模型区和3个检验区，一个模型区的大小为一个单元格的大小。

3.5成矿预测标志及标志状态的确定[1]

依据香炉山矿田综合找矿概念地质模型，确定了地层岩性标志、构造标志、岩体标志、热变质作用标志、物探标志及化探标志等6种标志作为本次预测研究工作信息量的地质标志，具体是：

3.5.1地层岩性标志 主要是指含炭、硅、泥质岩类岩石地层。包括了与成矿关系较为密切的寒武系王音铺组、观音堂组、杨柳岗组及震旦系陡山沱组、灯影组等地层。即地层岩性标志包括了上述5种地层岩性状态。

3.5.2构造标志 主要是指褶皱、北东向断裂及岩体与围岩的接触带3种，因此本次预测研究仅提取该3类(组)构造作为构造标志。

3.5.3岩体标志 主要是指区内的细粒黑云母花岗岩，且与矿产的形成关系密切，因此预测时对岩体标志的提取只选择了细粒黑云母花岗岩的分布特征状态作为岩体标志。

3.5.4热变质作用标志 根据矿区内透辉石—黑云母变质带(Di-Bi)与矿产分布密切相关的特点，因此本次预测把透辉石-黑云母变质带(Di-Bi)地质标志状态作为蚀变标志。

3.5.5物探标志 矿田航磁磁异常分为3个区，即Ⅰ区—紊乱磁场区、Ⅱ区—规则异常区、Ⅲ区—平稳磁场区。平稳磁场区(Ⅲ区)与紊乱磁场区(Ⅰ区)交接部位对应于岩体与围岩的接触带，按照本区主要的控矿构造，可知上述磁场的交接处可作为成矿预测的标志。据此，本次预测研究提取出平稳磁场区(Ⅲ区)与紊乱磁场区(Ⅰ区)之间的磁异常0值等值线，分析计算出其与钨矿化的关系密切程度。

3.5.6化探特征标志 矿田发育有19个形态各异、方向不一的Cu、Pb、Zn、Ag、As、Bi、W、Sn、Mo等元素土壤地球化学组合异常，并且前人在进行香炉山矿田研究时提出用元素累加晕比值，Ag衬值的大小作为找寻浅部钨银多金属矿(化)体的标志。但对本文认为其实用操作性较并差，因此本次预测时采用了土壤地球化学异常的Cu、Pb、Zn、Ag、As、Bi、W、Sn、Mo元素异常(不同定量状态)的标志状态分析计算出其与钨矿化的关系密切程度。

3.6成矿有利度的计算及矿化强度回归数学模型

3.6.1数据准备与建库[1]⑴数据准备。数据库的空间范围为X：3 239 000～3 246 000、Y：38 532 000～38 544 000，建库比例尺为1：2.5万。地质底图为本次修测的香炉山地区1：2.5万地质图；物探、化探资料数据来源于二十世纪七十-八十年代，江西省地质矿产局赣西北大队在上述区域物探、化探资料。各矿床、矿(化)点资料来源于相应矿区或工区的各类地质报告。另外部分资料来源于本项目的野外调研和预查成果。

⑵建库内容。将地质找矿模型用GIS空间数据库表达出来。建库的内容主要包括：①基础地质图层：建立各地质要素的点线面图层并赋以相应的属性；②物探异常图层：航磁异常图；③化探异常图层：Cu、Au、Ag、Pb、Zn、Sn单元素异常图。

3.6.2成矿有利度的计算及矿化强度回归数学模型 (1)原理和方法。成矿有利度分析法(有利因素相关法)是处理定性数据的有序判别方法。其实质是通过已知对象的研究，阐明地质变量与矿产资源量(矿化强度)之间的内在联系，建立某种类型矿床的矿产资源量与地质条件之间的定量关系，在成矿预测中称之为定量预测模型。在预测区上只要获取预测模型中的地质变量值，代入预测模型，就能估算预测区内的矿产资源量。在实际工作应用中，只要把握住模型区与预测区之间的地质条件的相似性这一关键性的前提通常均能取得较好的效果，该法计算简单，地质人员易于掌握，其效果与特征法相似，是当前成矿预测中地质人员乐于使用的方法。

(2)地质变量数据的变换。在按找矿信息量法选择地质变量的原则下，对地质变量的数量有所减少，共10个地质变量，它们是构造标志(3个)、热变质作用标志(1个)、物探标志(1个)及化探标志(5个)等，具体是：X1—NE断裂构造线75m的缓冲区；X2—香炉山背斜及其次级褶皱褶皱轴线75m的缓冲区；X3—岩体接触带75m的缓冲区；X4—透辉石—黑云母变质范围；X5—物探磁异常0nT等值线75m的缓冲区；X6—土壤地球化学异常Zn元素异常值≥100×10-6；X7—土壤地球化学异常Sn元素异常值≥10×10-6；X8—土壤地球化学异常Pb元素异常值≥50×10-6；X9—土壤地球化学异常Mo元素异常值≥4×10-6；X10—土壤地球化学异常As元素异常值≥20×10-6；

选定地质变量后，根据矿床形成规律的基本原理赋值，对地质变量与成矿有利作为赋值的前提。某一变量对成矿有利或变量区面积在单元格中的面积比在(1/2，1]区间者，定为“+1”；对成矿不明或资料缺失或变量区面积在单元格中的面积比在(1/4，1/2]区间者，赋于“0”；对成矿不利或变量区面积在单元格中的面积比在(0，1/4]区间者者赋于“-1”，建成原始数据矩阵(见表1)。

(3)建成原始数据矩阵。建成原始数据矩阵详见表1。

表1 原始数据矩阵

(4)计算成矿有利度参数(K、P、W、L、H、V)。成矿有利度参数计算详见表2。

表2 成矿有利度参数计算

表中：xi—地质变量代号；ki—xi出现“+1”的个数；pi—xi出现“+1”时所对应单元矿化强度的总和；wi—pi/ki，为对应“+1”单元矿化强度的平均值；li—xi出现“0”的个数；hi—xi出现“0”时所对应单元矿化强度的总和；vi—ki/li，为对应“0”单元矿化强度的平均值；

据上述推理，xi第一级成矿有利的参数是：

同理推知xi的第二级成矿有利度的参数是：

将一、二级成矿有利因素合并后，视为xi的联系度(Ai)为显示Ai在xi中的相对重要性，最后用xi的权(bi)表示，其公式为：

(i=1.2.3.4.….n)，n为参数。

(5)求控制模型区的有利度(F)。

控制模型区的有利度计算采用如下公式进行：Fi=xi×bi。计算结果见表3。

表3 各控制模型区有利度参数计算表

(6)建立预测模型

各单元的有利度(F)只表明对成矿的有利性，但F值与探明储量之间的定量关系需要用回归方程来拟合，即建立一元线性回归，原始数据列于表4。

设一元线性回归方程为：y=a+bF。

式中：F为自变量，单元内成矿有利度的数值或称综合指标；y为因变量，单元内矿化强度；a和b为待定系数。其中：

式中：n—单元数；r—相关系数。

表4 回归方程原始数据表

据上表原始数据求得：

sxx=2.01，syy=39.66，sxx×syy=79.72，a=3.55，b=3.98，sxy=8.00，r=0.90

则一元线性回归方程为：y=3.24+4.17×F。

以上就是利用有利因素建立的预测模型。

将该模型代入待检验单元，则误差较小，加之r=0.90。所以其预测模型较为可靠，它可以在预测区应用。

4 网格单总成矿有利度及矿化强度

4.1网格单元总成矿有利度及矿化强度计算

式中：(∑B)—第i个单元总成矿有利度，i=1，2，3，…，n；Bi—第i个单元xi变量提供的成矿有利信息量；k—第i个单元所出现的地质变量的数量，k=1，2，3，…，p

具体方法是首先将预测区各单元与控制区完全相同的原则，把诸特征变量赋三态逻辑值，然后进行各单元的成矿有利度计算。

同时应用一元线性回归方程为：y=3.24+4.17×F进行了单元格的矿化强度的计算。

4.2单元格成矿有利度、矿化强度回归等到值线的圈定

根据网格单元成矿有利度计算结果，本次预测时，利用MAPGIS空间分析系统，进行了网格成矿有利度、矿化强度回归等值线的圈定，结果显示成矿有利度、矿化强度回归等值线的高值区分布与前二种方法基本相似，明显地呈北东向展布，说明成矿有利度、矿化强度回归值的大小同样用于圈定靶区和评价远景。

5.1临界值的确定[1]

根据成矿有利度的频率分布曲线图拐点分别确定找矿靶区，包括找矿可行地段和找矿有利地段圈定的临界值。如图3所示，频率分布曲线明显地反映出-0.41、-0.05和0.37三个拐点。在此笔者将把大于-0.41范围可以看做是有成矿可能的高背景区，在高背景区内，选取-0.05和0.37分别作为圈定找矿可行地段和找矿有利地段的临界值。

图3 成矿有利度频率分布曲线图

5.2靶区圈定结果

根据上面确定的临界值，利用MAPGIS平台，同样对网格单元地质标志的各单元总成矿有利度(∑F)进行了二次等值线的圈连，如图4。共圈定角岩型白钨矿找矿可行地段3个，编号Ⅰ—Ⅳ，其中以Ⅰ找矿可行地段分布的面积最大，并且只

在其中圈定找矿有利地段3个，编号为A、B、C[1]，其次为Ⅳ找矿可行地段并在其中圈定1个找矿有利地段，编号为D，其它两个找矿可行地段内未能圈定找矿有利地段。4个找矿可行地段总体走向均分布于香炉山背斜轴直附近，走向与背斜轴的走向基本一致，且从目前已知的矿化(或矿床分布的区段)来看，Ⅰ区找矿可行地段内的A、B、C3个找矿有利地段分别对应有香炉山矿床、铁匠坳矿点、张天罗矿床；Ⅱ区找矿可行地段对应于大岩下；而Ⅲ区找矿可行地段对应于郑家矿点。因此可以看出，该方法对矿田的预测研究是有效的。

图4 成矿有利度分析法成矿预测找矿靶区示意图

1.找矿可能地段及编号 1.找矿可行地段及编号3.找矿有利地段及编号 4.找矿可能或可行或有利范围界

6 结语

利用成矿有利分析法，基于MAPGIS平台进行大比例尺成矿预测是有效和简单易行，所圈定的3个找矿可行地段及4个找矿有利地段，显示出一定的找矿潜力[1]，尤其是在坡塘地区(太阳山岩体的西北接触带)的外接触带上进行地质找矿工作，解剖这一地区，实行靶区验证显得较为突出。这是因为本预测区内通过本次预测研究圈定的找矿可行地段或找矿有利地段只有该区的地质工作程度最低，目前尚未实现找矿突破。图4为成矿有利度分析法成矿预测找矿靶区示意图，显示了找矿可能地段及编号，找矿可行地段及编号，找矿有利地段及编号，找矿可能或可行或有利范围界线其它地区均发现有一定规模的矿(化)体。

参考文献：

[1]刘勇，周贤旭.基于MAPGIS综合信息找矿法在香炉山钨矿田矿产资源预测[J].东华理工大学学报(自然科学版)，2010，33(3)：262．