招平断裂带中段断裂成矿有利度分析

吴泽权，毛先成，陈 进，陈东锋，成 功

（中南大学地球科学与信息物理学院，长沙410083）

招平断裂带中段断裂成矿有利度分析

吴泽权，毛先成，陈 进，陈东锋，成 功

（中南大学地球科学与信息物理学院，长沙410083）

招平断裂带是我国著名的金矿成矿带。断裂的空间展布形态特征对寻找断裂构造控矿型金矿床具有重要作用。通过断裂的遥感解译，研究了招平断裂带主断裂的走向、主断裂地表破碎带宽度以及主断裂起伏程度等成矿有利度指标，构建了基于断裂距离场的成矿有利度分析模型，并圈定研究区域成矿远景区11处，为区域地质、物化探等勘查工作提供了指导性意见。

招平断裂带；成矿距离场；断裂控矿；成矿有利度

0 引言

金矿的形成离不开深大断裂的改造、导矿、容矿和叠加作用。断裂活动不仅能控制岩浆岩的侵入，为金矿的形成提供储矿空间；而且为金矿热液的形成提供活化热能和大量流体，为其迁移提供动能，为其沉淀富集提供有利的、多期多阶段的物理化学条件［12］。因此，探讨断裂构造展布特征能够更好地指明区域找矿方向。

招平断裂带是著名的金矿成矿带，是重要的导矿、容矿构造。区域地质研究表明［38］，招平断裂是金热液运移的通道，控制了矿田、矿床、矿点的空间分布。热液在断裂的走向和倾向变化处富集成矿，金矿体多赋存于招平断裂带主裂面下盘的黄铁绢英岩中。断裂的分支、复合及交叉部位常为金矿体出现的有利部位，晚期的NE、NNE向次级断裂与主裂面斜交，共同控制了金矿体的空间产出位置；EW向次级断裂是燕山运动前的基底构造，与金成矿有一定关系。本文利用GIS定量分析招平断裂带主断裂的成矿有利度指标（包括走向、破碎带宽度、起伏程度等），构建基于断裂距离场的成矿有利度分析模型，进而圈定成矿有利区域。

1 区域构造地质概况

1．1 区域断裂构造

招平断裂带南起平度，北至龙口市，在招远市境内约60余km2，是招远市金矿集中区最大的控矿断裂，走向NE-NNE，倾向130°～150°，一般宽100～200 m。次级断裂一般长5 km，宽几十米，走向NNE-NEE，倾向NW或SE，倾角50°～75°。研究区沿招平断裂带主断裂北起楼里头，南至夏甸，区内有大尹格庄、夏甸、姜家窑等大型金矿田。区内招平断裂带主断裂走向10°～20°，在勾山水库附近被梁郭—马连庄断裂错断为南北2段：北段被南周家、大尹格庄、南沟断裂依次切割，控制着大尹格庄金矿和曹家洼金矿；南段被姜家窑、岚子顶、夏店F1、黑虎山断裂所切割，控制着姜家窑金矿和夏甸金矿。

1．2 断裂遥感解译

选取美国Landsat 7陆地卫星的ETM＋数据进行741（RGB）波段合成，并与全色波段融合，经直方均衡化增强处理后，得到1∶50 000色彩丰富、对比度好的假彩色合成影像图。由于研究区地势平坦，选取水体表现更为清晰，有利于平原地区断裂构造的解译。印度P6卫星LISS3数据作为遥感解译的辅助数据。

图1 研究区断裂构造地质图Fig．1 Map showing faults in the study area

根据线性影像、两侧地质体空间位置的变化及接触关系等解译标志判定断裂的存在，而水体的线状分布可作为断裂解译的一个重要标志。但仅从遥感解译来判定断裂的存在是不严谨的，还应结合地质图确定研究区断裂的展布形态（图1）。

2 成矿有利度指标

2．1 断裂距离场指标

断裂控矿地质因素场与空间某点到相关联的断裂面的距离有关，即断裂控矿地质因素场是到断裂面的距离的空间分布函数。用断裂距离场可以描述断裂对矿床（点）的空间定位与分布的控制信息，这种控制信息只与到断裂面的最近距离有关，而不考虑断裂与其他地质因素对空间的叠加影响。

在成矿过程中，招平断裂带的控矿作用主要表现为对周围地质空间的场作用，可以用场论方法导出主断裂的空间作用［9］。因此，近似地采用地质空间中离散点到主断裂的最小距离作为主断裂的距离场指标。将矿床矿（点）与断裂几何模型作邻近分析，统计金矿床（点）与主断裂的距离的关系，得到矿床矿（点）的矿产当量和距离的散点图及累计直方图（图2）。

由图2可知，在1．5 km范围内集中了约96%的矿点，在2．7 km范围内集中了约98%的矿点，这足以表明招平主断裂的巨大控矿作用。为确定更优的断裂影响带的半径，分别以1．5 km和2．7 km作缓冲区，分析其成矿有利度（表1）。从表1可见，1．5 km和2．7 km的异常面积，后者约为前者的2倍，但在前者范围内产出的金矿点数与后者只差2个，体现在两者之单位矿产当量（KN）的差异上。考虑到招平断裂带主断裂的巨大成矿影响，以及矿床矿点总样本较少，为了扩大找矿靶区，选择2．7 km作为距离场半径的边界等级。

2．2 主断裂走向指标

断裂的走向能直接表明地壳运动产生的影响，大致表明所受的应力方向。由于招平断裂带的金矿床主要产于走向为NE或NNE向主断裂附近的空间，因此有必要分析招平断裂带主断裂的走向与矿床矿点分布的关系。统计各个矿床矿点到主断裂最近距离处的主断裂走向，得到矿产当量与主断裂走向的散点图和累计直方图（图3）。

根据各走向范围内主断裂的长度，计算各走向范围的当量长度比；根据当量长度比确定主断裂走向的找矿有利度等级rs：

式中，s为主断裂的走向范围；N为该走向范围内的矿产当量；L为该走向范围内主断裂的长度。

表1 主断裂距离场成矿有利度分析Table 1 Metallogenicl favourability degree analysis of distance field of the fault

图2 矿产当量与主断裂距离散点图（a）和直方图（b）Fig．2 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and distance field of the main fault＇s distance

图3 矿产当量与主断裂走向散点图（a）和直方图（b）Fig．3 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and main fault＇s trend

表2表明，主断裂走向虽然为NE-NNE向，但由于受次级NE，NNE向断裂的切割或影响，其走向在局部有所差异，矿产当量在走向角度范围内的分布也有差异，利用该方法很好地量化了主断裂走向的找矿有利度等级。

2．3 主断裂地表破碎带宽度指标

破碎带的宽度与断裂带的性质、规模以及在不同地段的表现形式有关，如单条断层出现地段、多条断层共同出现地段或雁列断层交接地段的断裂破碎带，其宽度会有较大的差异，断距大的断层破碎带宽度较大［1011］。

招平断裂带地表破碎带宽30～400 m，主断裂破碎带宽度与矿化的规模和强度有关。统计各个矿床矿点到主断裂最近距离处的地表破碎带宽度，得到矿产当量与主断裂地表破碎带宽度的散点图和累计直方图（图4）。

表2 主断裂走向的成矿有利度等级计算结果Table 2 Calculation result of metallogenic favourability degree level of main fault＇s strike

图4 矿产当量与主断裂地表破碎带宽度散点图（a）和直方图（b）Fig．4 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and width of the main fracture zone

根据各宽度范围内破碎带宽度落入该范围的栅格数得到当量栅格比，并确定破碎带宽度的等级rw：

式中，w为主断裂地表破碎带的宽度范围；N为该宽度范围内的矿产当量；G为该宽度范围内主断裂的栅格数。

由表3可知，主断裂的地表破碎带宽度与矿产当量并不成正比。一般情况下，断裂的断距大，破碎带会相应较宽，可能不利于热液的集中。

2．4 主断裂起伏程度指标

招平断裂带主断裂在走向和倾向上具有明显的波状起伏，为了探索主断裂起伏程度对矿床矿点分布的控制作用，采用一次趋势线对主断裂进行拟合，计算主断裂到趋势线的起伏程度，统计分析矿产当量与主断裂起伏程度的关系（图5），并确定主断裂起伏程度的等级rf：

表3 主断裂地表破碎带宽度的成矿有利度等级计算结果Table 3 Calculation result of Metallogenicl favourability degree of fracture zone＇s width

图5 矿产当量与主断裂起伏程度散点图（a）和直方图（b）Fig．5 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and tufluctuation of the main fanlts

图6 矿产当量与NE NNE向次级断裂距离散点图（a）和直方图（b）Fig．6 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and distance field of secondary fracture zone（NE-NNE）

图7 矿产当量与EW向次级断裂距离散点图（a）和直方图（b）Fig．7 Scatter diagram（a）and histogram（b）of mineral resources equivalent and secondary fracture zone（EW）

图8 区域成矿预测与远景区圈定图Fig．8 Map showing the regional metallogenic prediction and prospect areas

式中，f为主断裂起伏程度距离范围；N为该距离范围内的矿产当量。

此外，对于NE-NNE向和EW向次级断裂，纳入主断裂后再做邻近分析，统计矿产当量与次级断裂最短距离的散点图与累计直方图（图6，图7），提取优势距离场指标，采用类似的方法确定成矿有利指标的边界等级。

3 成矿有利度分析

3．1 综合成矿有利度指标分析模型

将各成矿有利度指标转化为场，采用场叠加的方法，构建出综合成矿有利度指标的分析模型。m类成矿有利度指标可以表示为：

对于第i类成矿有利指标，通过计算其等级r来表示该类成矿有利指标的成矿有利度，因此，第j级成矿有利指标的成矿有利度可以表示为：

第i类控矿指标的第j级成矿有利指标的控制面积表示为Aij，则：

式中，A为研究区域的总面积。

综合成矿有利度指标分析模型可以表示为：

式中，｛ri｜i＝1，2，3，…，m｝为第i类控矿指标的边界等级。

3．2 成矿有利地段的圈定

利用ArcGIS软件将研究区划分为50 m×50 m栅格单元，通过分析招平断裂带各成矿有利度指标，依次确定主断裂走向指标、主断裂地表破碎带宽度指标、主断裂起伏程度指标、次级断裂距离指标的边界等级均为2。利用综合成矿有利度指标分析模型，计算主断裂距离＜2．7 km缓冲区范围内各单元的成矿有利度，并利用ArcGIS进行可视化表达。结合区域地质环境与矿山开采情况，圈定了研究区域成矿远景区11处，其中大尹格庄金矿床、夏甸金矿床等大型矿床也被圈定在内（图8），该结果可为下一步区域物化探等勘查提供参考性意见。

4 结语

（1）采用遥感解译的方法能揭露区域部分断裂构造，但要与区域地质图相结合以进一步验证其准确性，二者应相互补充。

（2）招平断裂带中段区域的金矿床受招平主断裂的控制，基于最近距离研究招平断裂带成矿有利度指标，构建综合的成矿有利度分析模型能有效揭示矿床矿点与主断裂的关系，利用这种关系可以圈定成矿远景区。

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Analysis of fault／fracture metallogenicl favourability degree of the middle part of Zhaoping fault belt

WU Zequan，MAO Xiancheng，CHEN Jin，CHEN Dongfeng，CHENG Gong
（School of Geosciences and Info-Physics，Central South University，Changsha 410083，China）

Zhaoping fault belt is a well known Au ore belt in China．Spatial morphology of a fault extension is important to prospect the fault-control Au deposit．The favorable metallogenic degree of Zhaoping fault belt，such as strike，width of the fractural zone at surface and undulating degree of the main fault zone is interpreted on remote sensing image to build the metallogenic favorable degree model．Based on distance field of the fault 11 prospects are lineated in the study area with the model thus provide guidance to further regional geological，geophysical and geochemical survey．

Zhaoping fault belt；distance field；ore-controlling fracture；metallogenicl favourability degree

P613；P618．51

： A

10．6053／j．issn．1001-1412．2014．01．005

2013-04-02； 改回日期：2013-06-13； 责任编辑： 赵庆

吴泽权（1988 ），男，在读硕士研究生。

毛先成（1963 ），男，教授，博士，主要从事地学三维建模和隐伏矿立体预测研究。通信地址：中南大学校本部地学楼420室；邮政编码：410083；E-mail：xcmao＠126．com