西昆仑塔什库尔干沉积变质型铁矿基于GIS的多元信息成矿预测

王江霞，张连昌，郝延海，何立东，石玉君，郑梦天，李智泉

(1.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083； 3.新疆地质矿产勘探开发局第二地质大队，新疆昌吉 844099)



西昆仑塔什库尔干沉积变质型铁矿基于GIS的多元信息成矿预测

王江霞1.2，张连昌1，郝延海3，何立东3，石玉君3，郑梦天1，李智泉1.2

(1.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029；2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院，北京 100083； 3.新疆地质矿产勘探开发局第二地质大队，新疆昌吉 844099)

本文在全面总结以往地质和勘探报告等资料的基础上，重点对赋存于下元古界布伦阔勒群地层中的沉积变质型铁矿进行研究，从成矿地质背景分析入手，以区域成矿学理论和典型矿床剖析为指导，总结成矿规律，在GIS软件平台上对多元化信息进行成矿有利分析，运用证据权重法结合网格单元法的矿产预测方法，对西昆仑塔什库尔干地区沉积变质型铁矿资源进行成矿预测研究。对沉积变质型铁床圈定了A类远景区3处，B类靶区5处,C类远景区2处。

沉积变质型铁矿 塔什库尔干 多元信息 成矿预测

Wang Jiang-xia，Zhang Lian-chang，Hao Yan-hai，He Li-dong，Shi Yu-jun，Zheng Meng-tian，Li Zhi-quan.GIS-based multivariate information metallogenic prediction of the Taxkorgan sedimentary metamorphic iron deposit in Xinjiang[J].Geology and Exploration, 2015, 51(1):0036-0044.

0 引言

新疆塔什库尔干地区地处西昆仑腹地，地势高峻，地形切割强烈，区域上出露矿产以铁为主，其次为铜、铅锌多金属矿。铁矿主要产于古元古界布伦阔勒岩群中，含矿岩系为硅铁建造，铁矿化规模大，矿化连续性好，品位高(周兵，2012)。研究区是西昆仑重要的铁矿层位，迄今为止已有不少地勘单位和科研机构在研究区开展过地质调查、矿产勘查与科研工作，积累了丰富的资料，对于区内铁矿床成矿特征的认识和找矿工作的开展起到了一定的推动及指导作用。

前人虽然提到区内铁矿成因主体为沉积变质型，后期经岩浆热液改造，但目前对不同成矿作用的主次关系缺少明确的认识；同时存在矿床类型不明、控矿因素和矿体赋存规律不清等问题；在成矿环境、成矿规律及该类型矿床的成矿模式等方面仍缺乏系统深入研究；矿产勘查预测方面，区内铁矿找矿准则和找矿标志研究不够深入，对区内铁矿找矿前景的认识有待加强；由于受自然地理条件限制，总体研究程度仍偏低，开展矿产资源潜力评价工作也有一定的困难。因此本次研究基于GIS技术，通过多元信息集成，对该区进行矿产资源综合预测评价，发掘该地区找矿远景区，为以后勘查工作提供依据。

1 区域成矿地质背景

工作区主体为西昆仑南带，地理坐标为东经75°30～76°00′，北纬37°10′～37°30′。工作区行政区划属新疆塔什库尔干县所辖，位于塔什库尔干县城南东的达布达乡、马尔洋乡，面积约1868 km2。

区域地层出露较为齐全，主要为元古界-下古生界的浅-中深变质岩，以绿片岩相为主，局部可达高绿片岩相-高角闪岩相，岩性以各类片岩、片麻岩、大理岩为主。与铁矿成矿有关的为古元古界布伦阔勒群(Pt1B)，是区域上沉积变质型铁矿的主要赋矿层位，铁矿床主要分布于其底部(王海军，2013)。

古元古界布伦阔勒群(Pt1B)岩性以黑云斜长片麻岩、黑云石英片岩为主，夹石英岩及少量大理岩、斜长角闪片岩等，岩石多混合岩化，长英质脉和花岗质岩脉发育。布伦阔勒群产出的多个铁矿床(点)构成了调查区重要的铁矿成矿带。

区内铁矿成矿作用的发生与构造演化密不可分，从矿带、矿床到矿体均受到不同级别和不同类型的构造所控制。研究区内主要的控矿构造为火山-沉积盆地、断裂构造和褶皱构造。其中，火山-沉积盆地控制了整个铁矿带内铁矿床的成矿作用和铁矿带的展布(陈曹军，2012)。褶皱构造主要出现在断裂带的旁侧，形成小型褶曲，扭曲变形较强烈，局部对矿体的连续性有一定的破坏，而在背形转折端或向形转折端部位易于矿体富集，是成矿有利部位。

塔什库尔干地区火山沉积盆地内的海底火山作用为成矿提供了丰富的物质来源，是区内铁矿床形成的前提。区内普遍发育基性、中酸性侵入体，后期的岩浆侵入活动主要是对早期沉积形成的磁铁矿层进行改造受改造的铁矿层仍可见原生的沉积组构。在区内以元古代和加里东期变质作用表现最为强烈。元古代变质作用对沉积变质型铁矿的富集成矿起到了重要作用。

2 区域成矿预测模型

据研究区地质背景及成矿事实分析，成矿与其地质构造背景有关的构造、岩浆活动、沉积作用密切相关。从已发现的矿床(点)来看，已知矿床(点)的分布与地球物理和化学异常有在空间上紧密相关。总结归纳出该区找矿模型见表1。

3 基于GIS的成矿多元信息综合分析

多元信息的成矿预测是结合与成矿有关的多元信息结合数学统计方法，在GIS平台上用空间分析技术来综合评价并圈定成矿有利区(邹林，2003)。结合实际的地质成矿规律，通过在GIS软件平台上进行叠置分析，利用证据权重方法和网格划分法对成矿潜力区赋值并建立等值线图，优选出成矿有利度大的统计单元，圈定出成矿预测区域。

本次研究数据主要来源于各个研究区的数据搜集和处理。地质资料数据收集了1∶25万新疆塔吉克自治县以及1∶10万的马尔洋和皮下尼牙提幅地质图。物化探资料数据收集了研究区1∶10万航磁及化探组合异常和1∶25万布格重力和剩余重力等值线图件，为研究区成矿预测做好数据准备。

3.1 地质信息提取

地质找矿信息包括有地层、构造、岩体等对成矿有利的信息。

(1) 有利地层条件

对地层条件进行分析的重点是提取赋矿地层。除了依据实际地质工作中总结出的经验外，还可以通过二维统计对各地层含矿性进行分析。用地层实体进行限定，与矿床点进行叠加分析，作为矿床预测中的岩性变量和先验条件。经过分别统计每层含矿单元的数量和计算面积得到各地层的含矿性，并可以与实际地质经验进行相互印证，提取出最终预测所需的地层变量。

① 赋矿地层：经成矿规律分析及地质报告综合研究，第四系水系和全新世冲积物较多，成矿可能性极小，经地层与沉积变质型矿床叠加分布，发现已知的矿点几乎全部都落在布伦阔勒群(Pt1B)中，还有一小部分落在下志留系温泉沟群(S1W)。

表1 研究区找矿预测模型

② 地层组合熵：地层组合熵反映了地层构造的复杂度。一般说来，地质构造特征越复杂，不确定程度越高，熵值越高(赵鹏大，2002)在地层组合熵的熵值次高值(35,56〗区间分布着60%矿点，是成矿的有利区间。(图1)。

(2) 控矿构造分析

① 主干断裂分析：区域主干断裂是指垂向上延深大、平面上延伸长的断裂构造。采用断裂等密度与断裂频数之比(等密度/频数)来定量化分析主干断裂发育区。其比值大的部分即单位面积内断裂长而条数少，表现了区域主干断裂的特征(董庆吉等，2010)。选出已知矿块相对较多的主干断裂分析的值域区间(0.313，1.875〗作为这一属性的成矿有利区间。

② 断裂优益度分析：断裂优益度是断裂异常的一种反应。断裂优益度图是根据统计学原理所得出的构造特征函数而绘制的，矿床(点)一般都是接近优益度中心。经叠加分析，发现66.67%的矿点落在(1.00，2.00〗区间，因为有利容矿构造部位常常是多组断裂交汇处或断裂密集部位。

③ 断裂缓冲：区域性的断裂构造控制着岩浆的侵入和主要地质单元的展布，(董庆吉，2010)，需要根据实际情况对断裂做一定范围内的缓冲区处理，用以反映构造影响区域特征。通过该类型矿床成矿规律分析，发现矿体均分布在断裂的旁侧，构造发育相对较强区是矿体就位的有利区。从矿点与断裂距离统计发现，本区构造最佳影响区域为断裂600m缓冲区。

(3) 成矿有利岩性(体)

对成矿有利岩体提取主要包括：在含铁岩系地层中，提取火山活动形成的岩石主要有原岩为中基性火山岩的斜长角闪片岩、绿泥石片岩；还有变质程度较浅的具有气孔、杏仁状构造的变质玄武岩，常与凝灰质变质砂岩、薄层条带状硅质岩等密切伴生；另外还包括一套中、浅变质岩系，岩性类型主要为片岩类、角闪质岩类、长英质变质岩类、变砂岩类、板岩类及大理岩类。

图1 地层组合熵有利区间叠加矿点Fig.1 Superimposed ore occurrences among favorable areas based on strata combined entropy 1-矿点; 2-地名; 3-地层组合熵有利区间1-ore occurrence; 2-place name; 3-favorable area with strata combined entropy

3.2 地球物理找矿信息提取

由于塔什库尔干的地质报告综合研究将地球物理与地球化学工作做得较为详细，因此本次研究将在原有重力、航磁数据处理之后进行综合分析，得到综合有利成矿信息，并作为预测因子选取出来。

(1) 重力异常区间提取：布格重力异常资料是重力勘探的基础资料，可用来推断岩体构造情况。布格重力异常由区域重力异常和剩余重力异常组成(王乐洋，2007)。将重力布格异常图与已知矿化点叠加分析，发现落在布格异常值为(-450,-410]区间内的矿点内占 58.82 %。剩余重力异常主要反映局部地质构造成矿体剩余质量的影响，是研究局部地质构造和勘探矿产的重要资料(陈永清，2007)。落在剩余异常值(37,48]和(767,944]区间的矿点占70.5%，该区间可作为剩余重力异常成矿有利区间。

(2) 航磁有利信息提取：研究区位于赞坎—苏巴什航磁异常区,该异常区呈NW-SE向带状展布,主要由4个强磁异常区和中部的提孜那甫弱磁异常区组成。其中,南部磁异常区包括3个强磁异常区,其范围与展布方向与塔阿西-塔吐鲁沟火山-沉积盆地一致,将其与矿点叠加分析，航磁化极的含矿区间为(-80,280]得到航磁异常成矿有利区间，其中矿点有13个，占总矿点数的76.47%(图2)。

3.3 地球化学找矿信息提取

矿床是某些化学元素高度富集的地质体，地球化学信息是最直接的找矿信息(王江霞等，2014)化探信息异常中，选取与沉积变质型铁矿有关的铁、锰、钒、钛、钴元素组合异常的分布等值线为沉积变质型铁矿的控矿因子，将氧化铁元素异常图与矿点叠加统计发现,58.82%的矿点落在(4.85,6.77]区间内(图3)。

图2 航磁化极异常成矿有利区间分布图Fig.2 Distribution of favorable areas for mineralization based on reduction to the pole aeromagnetic anomalies 1-矿点; 2-地名; 3-航磁化极异常1-ore occurrence; 2-place name; 3-reduction to the pole aeromagnetic anomalies

图3 元素组合异常有利区间图Fig.3 Favorable areas for mineralization based on anomalies of combined elements 1-矿点; 2-地名; 3-元素组合异常1-ore occurrence; 2-place name; 3-anomalies of combined chemical elements

4 基于证据权法的铁矿资源定位预测

本次资源预测统计方法采用证据权重法。该方法是一种基于二值图像的统计方法，由加拿大数学地质学家Agterberg提出(Agterberg，1989)。以贝叶斯条件概率为基础，运用一定的数学计算方法确定与成矿作用关系密切的证据层的权重值，进而计算空间任意位置矿产发育的概率值，以圈定不同级别的预测区。首先，在GIS平台MRAS中对成矿有利因子的多元信息数据库组成的信息工程进行网格单元划分，确定合适的网格宽度50m×50m。

然后分别计算各证据层的证据权值(表2)，并以此来对研究区内的各个网格单元进行成矿后验概率计算(陈建平等，2010)。运用证据权重法预测模型计算得到的后验概率等值线图见图4。

将勘查靶区划分为A、B、C三种类型：

A类：成矿地质条件优越，矿化显示良好，资料依据较为充分，反映出找矿前景好并有一定的成矿事实，有望找到中大型矿床的靶区。

B类：成矿地质条件良好，矿化显示较好。有一定资料依据，有较好找矿前景和资源潜力，有望找到以中小型为主矿床的靶区。

C类：具有一定成矿地质条件，有矿化显示，但资料依据不充分，主要用于提供异常查证或矿产检查的靶区。

据勘查靶区划分规定，在后验概率的等值线起始值的较高值(>0.641)地区圈出以下3个A类成矿远景区5个B类靶区2个C类靶区(图5)。

表2 研究区沉积变质型铁矿主要证据层权值参数表

图4 塔什库尔干沉积变质型铁矿预测后验概率图Fig.4 Posterior probability of the Sedimento-metamorphic iron ore deposits in Taxkorgan 1-矿点;2-地名;3-道路;4-水系;5-后验概率等值线起始值1-ore occurrence; 2-geographic name; 3-road; 4-river; 5-posterior probability starting value

图5 塔什库尔干沉积变质型铁矿预测靶区圈定Fig.5 Delineation of target areas for the sedimento-metamorphic iron ore deposits in Taxkorgan 1-矿点;2-地名;3-A类耙区;4-B类耙区;5-C类耙区;6-后验概率等值线起始值1-ore occurrence; 2-geographic name; 3-Class A vision area; 4-Class A vision area; 5-Class B vision area; 6-unusual combination of chemical elements

5 结论

(1) 在全面总结地质、物化探、航磁、遥感等资料的基础上，以区域成矿学和成矿系统理论为指导，从塔什库尔干地区成矿地质背景分析入手，重点对赋存于下元古界布伦阔勒群地层中的赞坎、莫喀尔、叶里克、塔辖尔、莫拉赫、其克尔克等典型沉积变质型铁矿进行研究，对矿床的成因类型进行了深入的剖析，归纳出该类型矿床的成矿规律及区域地质找矿模型。

(2) 结合GIS技术，系统进行了研究区的地层、构造、岩体、地球化学、地球物理异常的分析，并提取成矿有利信息；采用证据权重法及网格单元法，根据勘查学中对靶区的划分，圈定了A类远景区3处；B类靶区5处,C类远景区2处。

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[附中文参考文献]

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GIS-Based Multivariate Information Metallogenic Prediction of the Taxkorgan Sedimentary Metamorphic Iron Deposit in Xinjiang

WANG Jiang-xia1,2，ZHANG Lian-chang1，HAO Yan-hai3，HE Li-dong3，SHI Yu-jun3，ZHENG Meng-tian1，LI Zhi-quan1,2

(1.KeyLaboratoryofMineralResourcesInstituteofGeologyandGeophysics，ChineseAcademyofSciences,Beijing100029; 2.SchoolofEarthScienceandResource,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083; 3.No.2GeologicalTeamofXinjiangBureauofGeologyandMineralResourcesKashgar,Xinjiang844099)

Based on a comprehensive summary of previous geological and prospecting reports, this paper focuses on the study of sedimentary metamorphic iron ore in the Bulunkuole Group of the lower Proterozoic Erathem in Xinjiang. It begins with the analysis of the geological background of mineralization and summarizes the metallogenic regularities. On the platform of GIS software, it makes an analysis of diversified information related to mineralization and uses the metallogenic prediction methods of weights of evidence combined with the finite element method to conduct prediction of the metallogenic sedimentary metamorphic iron ore resources in the Taxkorgan area of the West Kunlun. The results include 3 places of A-class, 5 places of B-class, and 2 places of C-class targets, which would play some rule in mineral exploration of this region in the future.

Taxkorgan, metamorphic ore type, multivariate information, metallogenic prediction

2014-11-19；

2015-01-06；[责任编辑]郝情情。

新疆地矿局科研项目(XGMB2012011)和国家自然科学基金项目(41372100)资助。

王江霞(1987年-)，女，硕士，研究方向矿产资源定量预测与评价。E-mail:jiangxia.0709@163.com。

P628+.1

A

0495-5331(2015)01-0036-09