鲁西铜石地区金矿成矿综合信息预测

毛广钰，司荣军，向中林，刘邦君，甘延景，杜显彪

（1.河南理工大学资源环境学院，河南 焦作 454000；2.山东省鲁南地质工程勘察院，山东 兖州 272000）

0 引言

鲁西铜石地区是上世纪末期新发现的金矿聚集区，先后发现了多处大中小型金矿床，并引起了众多地质学者的关注和研究，其中对归来庄大型金矿床［1－9］和卓家庄金矿［10－14］、磨坊 沟金矿［15－19］、梨 坊 沟金矿［20－21］等中小型金矿床的地质特征和成矿作用的研究比较充分，显示出了区内具有巨大的找矿潜力。本文是在地质、物探、化探等多元信息数据库的基础上，提取铜石地区金矿综合成矿信息，建立预测模型，圈定金矿成矿预测区，促进金矿找矿工作。

1 成矿地质背景及已有金矿预测模型

铜石地区地处沂沭断裂带（郯庐断裂山东段）西侧的鲁西隆起区东南部的尼山凸起区。新太古界泰山岩群、古元古代侵入体组成的结晶基底在区内出露广泛，盖层发育较全；古生界寒武系和奥陶系以碳酸盐岩为主，夹少量碎屑岩，分布面积大。在断陷盆地的边部，分布有石炭系中－上统及二叠系。区内岩浆活动频繁，主要有新太古代、元古代侵入岩和中生代侵入岩。燕山期侵入的铜石（杂）岩体出露面积约40km2，岩体总体呈长轴NW向的椭圆形，呈岩株、岩脉和岩床产出，侵位于泰山群、寒武系、奥陶系等地层中，主要岩性为闪长玢岩、正长斑岩，其次为隐爆角砾岩。铜石（杂）岩体控制了区内的内生金多金属矿床的分布，已发现的金多金属矿床（点）多集中分布于岩体边部及周围的古生代地层中（图1）。

近年来，山东省鲁南地质工程勘察院在铜石地区开展了成矿预测工作①。预测工作以地幔柱成矿、成矿系列和成矿系统等现代成矿理论为指导，运用GIS信息技术，并将综合信息矿产预测［22－23］的相关理论与GIS技术相结合，利用GIS空间分析功能对铜石地区已有的地质、物探、化探资料进行综合分析研究，将多源信息融合，建立了铜石地区综合信息（异常）模型（表1）。

图1 铜石杂岩体及金矿床（点）分布图Fig.1 Map showing Tongshi complex and Au deposit（occurrence）distribution

2 预测模型的量化及运算

由于预测模型中地质信息、地球物理信息、地球化学信息等预测因子与成矿的相关性不同，也就是其成矿概率不一致。为克服不同预测因子对成矿概率不一致对预测形成的不利影响，本次工作借助专家经验对不同的因子赋予不同的权重得分，与成矿概率高的因子赋予较高的得分，反之赋予较低的得分，最低0分。参与本次预测的专家组成是在铜石地区有多年找矿和勘探经验的地质、物探、化探等专业高级工程师组成，预测模型中每一因子都安排相应领域的专家对该因子打分。这些专家的知识和经验在本次成矿预测过程中起着决定性的作用，为成矿预测取得成功提供重要保障。

根据预测因子权重计算不同部位各个因子的得分。按照网度20m×20m的单元网格将铜石地区划分为多个单元网格，计算每一个单元格内的预测因子得分。最后计算出各个单元网络内各个因子的得分之和。

经过对铜石地区控矿因素的分析，本次将不同走向的断层、岩浆岩及地层作为地质成矿信息的3个预测因子。在打分表中，还得根据统计数据给出某些预测因子的缓冲半径。对于断裂而言，缓冲半径为断裂影响范围的两侧宽度；对于岩体而言，缓冲区半径为岩体外接触带宽度（表2）。铜石地区不同方位断层叠加得分详见图2所示，铜石地区地质综合信息得分见图3所述。

表1 铜石地区综合信息异常模型Table 1 Multi－information anomly model of Tongshi area

表2 铜石地区地质信息预测因子级别分数参数表Table 2 Predictors geological information level scores at Tongshi area

图3 铜石地区地质综合信息得分图Fig.3 Diagram showing scores of individual information of Tongshi area

此外，考虑到物、化探信息和地质信息数据覆盖范围不完全一致，信息的度量尺度也不统一。这里采用独立预测与综合预测相结合的方法，即先对地球化学信息、地球物理信息和地质综合信息分别计算对应单元的综合预测得分并确定得分级别，最后根据专家经验分别针对这三个准则层次赋予相应权重，采用加权求和的方法确定最后得分。

根据预测要求，这里采用三级划分的方法确定三大预测准则层次的得分级别，以1倍标准离差递增的方法将异常范围分为三级，即一级（＞（C＋2σ））、二级（（C＋1σ）～（C＋2σ））和三级（C～（C＋1σ））。图4是对地质综合信息得分的划分，图5是对地球化学信息综合得分的划分，图6是对地球物理信息综合得分的分级。

最后，针对三大类信息，根据经验尝试了等权重代数求和及不同权重求和两种方案。等权重代数求和是直接对地质信息、地球物理信息和地球化学信息图层进行累加获得综合信息得分（图7），然后再进行三级划分（方法同前），结果如图8所示。不同权重求和是根据经验分别赋予地质信息、地球物理信息和地球化学信息的权重系数，对三大类信息图层进行带权重累加形成综合信息图层。由于该地区化探异常的强弱对找矿的指示不是很准确，但已知矿点都有一定化探异常，因此这里对化探异常采用统一的得分1与地质、物探因子相乘的方法，考虑该地区的地质条件，结合该地区的物化探详细程度及效果，分别对地质和物探因子采用了0.4和0.6的权重，加权累加运算后获得综合信息图层（图9）。

图4 铜石地区地质综合信息分级图Fig.4 The synthetic information classification map of geology of Tongshi area

图5 铜石地区地球化学综合信息分级图Fig.5 The synthetic geochemical information classification map of Tongshi area

图6 铜石地区地球物理综合信息分级图Fig.6 The synthetic geophysical information classification map of Tongshi area

3 预测靶区圈定及解释

图7 铜石地区地质、物探、化探综合信息得分图Fig.7 The synthetic geophysical and geochemical information score map of Tongshi area

图8 铜石地区地质、物探、化探综合信息分级图Fig.8 The synthetic geological，geophysical and geochemical information classification map of Tongshi area

根据铜石地区综合异常信息，考虑靶区的规模大小，选用不同权重求和的综合信息求取方案，在1倍标准离差的异常基础上，以0.5倍标准离差递增的方法将异常范围分为三级进行最终找矿预测靶区圈定（图10），即一级预测靶区（＞（C＋2σ））、二级预测靶区（（C＋1σ）～（C＋2σ））和三级预测靶区（C～（C＋1σ）），然后叠加到工作区地质图中。

图9 铜石地区地质、物探、化探综合信息得分（带权重）图Fig.9 The synthetic geological，geophysical and geochemical information score map integrated with evidence weight of Tongshi area

上述预测结果与铜石地区的地质矿产勘查结果基本一致，归来庄金矿位于一级预测靶区内，卓家庄金矿和磨坊沟金沙均位于二级预测靶区内。

图10中显示，在归来庄—大平安庄一带综合信息强烈、面积大、强度高，这主要是因为该区域位于重力梯度带、磁异常梯度带上，并分布水系沉积物金异常，断裂构造发育，地质得分明显高于其他区域。一级靶区具有与已知矿床相似的地层、构造、岩浆岩条件，围岩蚀变发育，具有良好的地质成矿条件，物探异常显著，磁法和电法得到相互验证。

各预测靶区特征见表3。

4 预测靶区野外检查

在圈定找矿预测靶区的基础上，开展了预测靶区路线踏勘，踏勘路线包括各级预测靶区，采集样品425件，分析元素为铜石地区典型矿床的找矿指示元素 Au，Ag，Cu，Mo，Pb，Zn，As，Sb，Te，F，发现一级预测区矿化蚀变较强，三级预测区相对较弱，并且在一级预测区发现金矿点1处。

5 结语

图10 铜石地区地质、物探、化探综合信息分级图（带权重）Fig.10 The synthetic geological，geophysical and geochemical information classification map integrated with evidence weight of Tongshi area

表3 铜石地区预测靶区特征一览表Table 3 Schedule of characteristics of the Predicted targets in Tongshi area

GIS技术应用于成矿预测，给地质工作者提供了极大的便利，但是专家的知识和经验仍是决定预测可靠性的关键因素。比如，不同预测因子的得分赋值是专家确定的；在计算不同因子得分总和时，不能采用等权重代数求和法，而不同权重求和方案又需要专家根据经验分别赋予地质信息、地球物理信息和地球化学信息的权重系数。另外，一般在成矿预测中，特别重视化探异常，且将多元素高强度Au，Ag，Cu，Pb，Zn等组合异常区给予高分值，反之较弱的Au单元素异常给予低分值。但是，铜石地区情况比较复杂，发现的所有金矿床虽然都有化探异常显示，但化探异常的强度、指示元素多少与成矿概率具有不确定性。其中本区最大的归来庄金矿区仅仅分布一个Au，Ag弱异常，相反在宝古山、刘家庄北岭等地分布着高强度Au，Ag，Cu，Pb，Zn等组合异常，却没有形成工业矿体，后者曾经误导野外地质人员投入大量人力物力开展工程验证。为了充分发挥化探异常的指示作用，但又要克服其强弱对成矿的不确定性，专家们采取的方案是：对化探异常采用统一的得分1与地质、物探因子相乘的方法计算不同格子内综合得分，加权累加运算后获得综合信息图层，更好地提高了预测的可靠性。

注释：

① 山东省鲁南地质工程勘察院.鲁西燕甘断裂带两侧金及多金属矿综合信息成矿预测研究报告.济南：山东省地质矿产勘查局，2012.

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