甘肃省玛曲矿集区基于MRAS证据权重法找矿预测

刘斌 闫海卿 蒲万峰 袁臻 杨壮 胥欢

摘要：利用MRAS证据权重法，在大水金矿成矿带玛曲矿集区进行找矿预测，经过深部钻探验证，获得显著找矿突破。在成矿地质背景分析和以格尔柯金矿床为代表的典型矿床研究基础上，利用已知矿床的控矿要素与区域地质、物探、化探和遥感等资料进行二次融合，并对融合成果进行空间关联分析，建立玛曲矿集区岩浆期后热液型金矿床找矿模型，提取和构置多源地学信息预测因子。基于MRAS证据权重法，分级评价了岩浆期后热液型金矿床的A级、B级、C级3个级别的预测远景区。圈定出辛曲（Ⅰ-1）、大水金矿田（Ⅰ-2）2处Ⅰ级找矿靶区，辛曲东（Ⅱ-1）、忠曲地区（Ⅱ-2）和格尔柯北（Ⅱ-3）3处Ⅱ级找矿靶区。目前，对其中2处Ⅱ级找矿靶区进行钻探工程验证，发现了1处小型金矿床和2处金矿点。

关键词：MRAS;证据权重法;综合信息;成矿预测;玛曲矿集区

中图分类号：TD11 P622+.6 P618.51文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2020）03-0005-07doi：10.11792/hj20200302

引 言

瑪曲矿集区位于西秦岭造山带南亚带古特提斯构造域北缘。区域内构造运动频繁，岩浆活动强烈，矿产以金为主。20世纪90年代，随着格尔柯金矿床的发现，该矿集区内陆续发现了格尔托、忠曲、辛曲、恰若等多个金矿床（点）。前人对已发现金矿床（点）进行了大量研究，在矿床的成矿时代、成矿物质来源、矿床成因和成矿规律等方面[1-15]取得了重要成果，对研究区内金矿勘查具有指导作用。同时，甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院、长安大学等在研究区内做了持续性的矿产勘查与研究工作，获得了丰硕的勘查成果和矿产资料，为开展金矿资源潜力评价奠定了基础。

矿产资源评价系统（Mineral Resource Assessment System，MRAS）是由中国地质科学院矿产资源研究所肖克炎研究员于1999年开发的资源评价软件。近年来，该软件广泛应用于成矿预测和潜力评价中，并取得了良好的应用效果[16-19]，也有人将矿产资源评价系统用于热液型金矿床的成矿预测与潜力评价[20-23]。本次预测研究是基于“甘肃省玛曲—合作矿集区找矿预测”项目所获得的研究区地质、矿产、物探、化探、遥感等资料，基于MRAS证据权重法进行找矿预测，圈定找矿靶区，指导找矿勘查工作。

1 成矿背景

研究区的大地构造位置属于西秦岭造山带（见图1-A）南亚带、白龙江复背斜西段之西倾山隆起带[10]。研究区发育泥盆系（D）、石炭系（C）、二叠系（P）、三叠系（T）、侏罗系（J）和白垩系（K）等地层。泥盆系至三叠系为一套海相碳酸盐岩建造。侏罗系为一套河流相砂砾岩建造，与三叠系呈断层接触。白垩系为一套小型山间盆地山麓—河流相红色碎屑岩沉积建造，与下伏晚古生界地层呈角度不整合接触。其中，二叠系、三叠系、侏罗系等均有金矿床分布，其他地层也发现有小规模金矿床或矿化点，故研究区内金矿床（点）的发育对地层并无选择性[24]。

岩体共同构成了研究区内出露规模较大的侵入体，成岩时代属印支晚期。从边缘相到中心相，岩石具有岩性由基性到酸性、粒度由小到大、颜色由深到浅的变化趋势，属中性—中酸性过铝质钙碱系列岩浆岩，具深源浅成特征。成岩与成矿具同源性，同处造山带同碰撞环境，但主成矿期滞后于岩浆岩成岩时代。中酸性脉岩与矿体产出于花岗岩衍生的断裂体系。脉岩发生了矿化，局部形成工业矿体，说明金成矿属于岩浆演化最后阶段的产物[25]，成矿时代应属于燕山期。

研究区内多发育中—浅层逆冲走滑压性断裂及紧闭褶皱，加里东期以逆冲挤压变形为主，华里西期、印支期以脆性推覆为主。褶曲总体呈近东西向展布，南翼陡、北翼缓，轴面向南或南西倾斜，多被印支期断裂切割，与成矿关系不密切。北西西向—南东东向压扭性深大断裂控制了研究区金矿床（点）总体分布，为含矿热液的运移和储存提供了通道和空间。矿体多赋存于主干控矿断裂及其次级断裂和东西向、北东向断裂的交汇部位（见图1-B）。

2 找矿标志

目前，研究区内已发现超大型金矿床1处（格尔柯）、大型金矿床1处（辛曲）、中型金矿床3处（格尔托、贡北、忠曲）、小型金矿床3处（恰若、忠克西、小水沟）和金矿点4处（忠格扎拉、格尔柯北、辛曲东、尕玛道班）[26]。金矿床的成因类型为岩浆期后热液型[27]，矿石类型主要是构造蚀变岩型。通过对研究区内典型矿床分析及区域成矿规律研究，建立了研究区找矿标志（见表1）。

3 预测因子选择与构置

3.1 数据库建设

MRAS软件是基于MAPGIS平台开发的一套资源潜力评价与预测软件，使用前须用MAPGIS对收集到的关于地质、矿产、物探、化探和遥感等资料按统一精度进行矢量化并建库形成专题图层，实现在MRAS软件中集中管理，以及高效处理和解译。本次预测精度为1∶5万。

3.2 预测因子确定

全面收集研究区地质、矿产、物探、化探、遥感等资料及相关图件，根据备选预测因子与矿集区内已发现矿床相关性分析优选出深大断裂、成矿构造、与Au有关的蚀变带、印支晚期中酸性岩、Au元素异常、Sb元素异常、Hg元素异常、遥感蚀变异常、环形构造等9种预测因子和金矿床（点）位置及储量资料[26]。据前人统计，研究区出露的三叠系地层金丰度为1.95×10-9，下白垩统地层金丰度为0.48×10-9，不具备提供成矿物质的基础。甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院对研究区不同类型岩石的金平均质量分数进行了统计，发现大部分灰岩、白云岩的金平均质量分数接近地壳克拉克值，局部金质量分数较高，可能是矿化蚀变影响的缘故，认为不存在三叠系矿源层[4]，不考虑将地层作为本次预测研究的预测因子。经进一步分析，在研究区内共确定了9种预测因子，具体如下：

1）深大断裂：研究区处于西倾山—南秦岭陆源裂谷带内，有忠格扎拉—大水军牧场深大断裂穿过，该深大断裂与郭家山组和光盖山组的接触带重合，该接触带是碳酸盐岩建造和碎屑岩建造的接触带，且被大多数学者称为硅钙面。忠格扎拉—大水军牧场深大断裂是研究区主要的导矿构造，从而形成了沿深大断裂带展布的成矿带[9]，格尔柯、忠曲、贡北、恰若、辛曲等金矿床（点）均沿着该成矿带分布（见图2-a）。故将忠格扎拉—大水军牧场深大断裂作为预测因子。

在MRAS软件中计算深大断裂对金矿床（点）的影响范围（见图3-a）），深大断裂对成矿的影响范围为0～5 km，故选择5 km作为深大断裂的缓冲半径。

2）成矿构造：研究区内金矿床（点）是受断裂构造控制的低温热液型金矿床，矿体大多出现在北西西向断裂与东西向断裂的交汇部位[24，28]。印支期造山运动形成与区域北西向主断裂配套的次级压性断裂（北西西向—东西向次级断裂）及其裂隙系统（北西向、近南北向断裂和古溶洞构造），对矿体具有定位作用，控制着矿体的展布，尤其是2组或多组断裂交汇部位和古岩溶构造，严格控制着矿体的产状、规模及形态（见图2-b）。故将印支期断裂作为预测因子。在MRAS軟件中计算成矿构造对金矿床（点）的影响范围（见图3-b）），成矿构造对成矿的影响范围为0～0.7 km，故将0.7 km作为成矿构造的缓冲半径。

3）印支晚期中酸性岩：研究区内岩浆活动不发育，主要为印支晚期陆内造山阶段就位的中酸性岩，呈规模不大的小岩株侵位于石炭系—三叠系灰岩中，分布于玛曲弧形构造的西翼，沿北西向深大断裂或其附近分布。格尔柯、忠曲、贡北、恰若、辛曲等金矿床（点）均与岩浆活动密切相关，为成矿提供热源和成矿物质[5]。研究区内岩体富含Au、As、Sb、Hg等成矿或指示元素，表明岩浆活动与成矿存在成因联系（见图2-c）。故将印支晚期中酸性岩作为预测因子。在MRAS软件中计算印支晚期中酸性岩对金矿床（点）的影响范围（见图3-c）），印支晚期中酸性岩对成矿的影响范围为0～2.5 km，故将2.5 km作为印支晚期中酸性岩的缓冲半径。

4）Au元素异常：地球化学统计分析表明，格尔柯金矿区异常元素组合为Au-Ag-Hg-As-Sb-W，Au、Sb、Ag、As、Hg、U等元素背景值高[29]。研究区圈定Au元素异常8处（见图2-d），呈不规则状北西向展布，整体受断裂控制。Au元素异常覆盖格尔柯、格尔托、贡北、忠曲、恰若、辛曲等金矿床（点），具有明显的三级浓度分带，且异常面积较大，具有良好的找矿前景。故将Au元素异常作为预测因子。

5）Sb元素异常：研究区圈定Sb元素异常9处（见图2-e）。Sb元素异常呈不规则状分布在北西向深大断裂的东北部，主要分布在石炭系、泥盆系、三叠系等地层中。Sb元素异常分别覆盖辛曲、忠曲、贡北、格尔柯、格尔托等金矿床（点），异常由矿体引起，对找矿具有一定的指示意义。故将Sb元素异常作为预测因子。

6）Hg元素异常：研究区圈定Hg元素异常8处（见图2-f），具有三级浓度分带，异常面积较大者形态呈不规则状，多处异常面积较小者呈椭圆状。异常高值区主要集中在北西向深大断裂及其附近，主要由控矿断裂引起，同时Hg元素异常与几处已知金矿床（点）套合好。故将Hg元素异常作为预测因子。

7）与Au有关的蚀变带：研究区共发现与Au有关的蚀变带13处，该类蚀变带处可见赤（褐）铁矿化、硅化、碳酸盐化、方解石化、绢云母化、黄钾铁矾化等蚀变，这些蚀变同属低温热液蚀变，可作为直接的找矿标志[30]。经MRAS软件分析发现，研究区大部分金矿床（点）均落入该类蚀变带内（见图2-g）。故将与Au有关的蚀变带作为预测因子。

8）遥感蚀变异常：蚀变是寻找热液型矿床的重要标志[30]，蚀变信息在遥感影像中有直接或间接的反应，表现为羟基异常、铁染异常[31]。将前人所做遥感蚀变异常面积大于0.1 km2的挑选出来，再将邻近区域合并，共圈定遥感蚀变异常8处（见图2-h），其包括铝羟基异常、镁羟基异常和铁染异常。遥感蚀变异常大多分布于深大断裂附近，且在深大断裂北侧大量分布，在南侧零星分布。大部分金矿床（点）均落入遥感蚀变异常内，故遥感蚀变异常可作为预测因子。

9）环形构造：大水环形构造控制了忠曲—大水金矿带或金矿富集区[32-33]。格尔柯金矿床赋存于早期形成的北西西向断裂及与其同期相切的环形构造和晚期放射状断裂中[24]，表明矿体赋存部位与环形构造有着千丝万缕的联系。研究区共解译出4个环形构造，结合地质体及金矿床（点）分布，可看出该区的环形构造大致反映了研究区已经出露或隐伏的花岗闪长岩和金矿床（点）的分布，其中金矿床均分布在环形构造的边部或内部（见图2-i）。故将环形构造作为预测因子。

4 证据权重法预测模型构建

4.1 基于综合信息找矿预测证据权重法模型

证据权重法最早在20世纪60年代应用于医学领域，20世纪80年代末开始将此方法应用于地学领域（加拿大地调局Bonham-Carter采用证据权重法对加拿大新斯科舍省石英脉型金矿床进行多源地学空间数据综合叠加分析）。近年来，“全国重要矿集区找矿预测”项目各个子项目要求基于MRAS证据权重法对研究区进行矿产资源潜力评价与成矿预测。

综合信息找矿预测的证据权重法预测模型是根据不同专题图层范围与已知矿床（点）的位置关系计算每种预测因子的权重值，进而将权重值赋予不同图层，并在MRAS软件环境下进行空间叠加和综合分析，形成等距不同含矿概率的网格专题图层，进而圈定成矿潜力较大的区域，为下一步勘查工作做出评价与概略预测。

4.2 先验概率与证据权重

基于MRAS证据权重法，以研究区已知12处金矿床（点）作为模型单元，提取并构置9种预测因子，按照2.5 km×2.5 km网格间距确定各预测因子与已知金矿床（点）的位置关系，并计算证据权重值，进而计算各个网格单元成矿概率。研究区各预测因子先验概率统计结果见表2，各预测因子证据权重值统计结果见表3。由表2和表3可知，本次预测研究所选用的9种预测因子均具有找矿意义。

5 找矿预测

利用上述预测模型，按照2.5 km×2.5 km网格间距绘制后验概率分区图。根据结果分析，按后验概率4级分级，取后验概率（P）大的前3级作為预测远景区。把P≥0.672 018的单元作为A级预测远景区，0.359 167≤P<0.672 018的单元作为B级预测远景区，0.046 316≤P<0.359 167的单元作为C级预测远景区，根据预测远景区勾画找矿靶区（见图4）。

从研究区已知金矿床（点）与预测远景区空间分布看：研究区已发现金矿床（点）主要矿床成因类型为岩浆期后热液型，目前已取得重要找矿进展的格尔柯、贡北、格尔托、忠克西、尕玛道班、辛曲东和忠曲等金矿床（点）落在A级预测远景区内;小水沟、辛曲和格尔柯北等金矿床（点）均落在B级预测远景区内;恰若和忠格扎拉金矿床（点）均落入C级预测远景区内。本次预测研究所收集的12处金矿床（点）均落在了预测远景区内，表明基于典型矿床研究选用的9种预测因子建立的证据权重法预测模型的预测结果比较理想，其找矿靶区基于综合信息融合定性，从而反映研究区岩浆期后热液型金矿床的找矿远景。

6 讨论和结论

基于MRAS证据权重法对玛曲矿集区开展的多源信息综合预测，进一步反映出研究区岩浆期后热液型金矿床（点）分布规律及找矿远景。从成矿地质背景分析看，格尔柯—格尔托—忠曲一带落入A级预测远景区内，具有寻找岩浆期后热液型金矿床的潜力。目前的勘查成果显示，大水金矿田深部及外围，辛曲金矿床深部仍具有进一步勘探潜力。这说明在成矿地质背景分析和典型矿床研究基础上构置的综合信息预测因子，基于MRAS证据权重模型预测方法是可行的，结论是可靠的。针对研究区的预测，初步获得以下结论：

1）在成矿地质背景分析和典型矿床研究建立的玛曲矿集区岩浆期后热液型金矿床找矿标志基础上构置综合信息预测模型，具有实用性。从本次预测研究圈定结果发现，在格尔柯、贡北、格尔托、辛曲等地已经发现大中型或特大型金矿床的空间位置与使用证据权重法圈定的预测远景区相吻合。基于MRAS证据权重法可以有效地对多源地学信息进行优选综合，并以定量方式表示出来，预测结果更为直观、可靠，便于生产一线地质找矿专业技术人员分析处理已有多源地学信息，对勘查工作进行动态调整。

2）本次预测圈定出2处Ⅰ级找矿靶区和3处Ⅱ级找矿靶区，分别为辛曲（Ⅰ-1）、大水金矿田（Ⅰ-2）、辛曲东（Ⅱ-1）、忠曲地区（Ⅱ-2）和格尔柯北（Ⅱ-3）。辛曲（Ⅰ-1）、大水金矿田（Ⅰ-2）找矿靶区勘查成果显著，建议对深部及边部加大勘查力度。辛曲东（Ⅱ-1）、忠曲地区（Ⅱ-2）、格尔柯北（Ⅱ-3）3处Ⅱ级找矿靶区，对其中2处进行了钻探和探槽工程验证，已发现1处小型金矿床和2处金矿点，找矿效果显著，达到了降低找矿勘查风险，为找矿实践服务的目的。

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Abstract：The MRAS evidence weighting method was used to conduct prospecting prediction in Maqu high ore concentration area of the Dashui Gold Mine ore belt，and after deep drilling verification，significant breakthroughs in ore prospecting were made.Based on the analysis of metallogenic geological background and the study of typical deposits represented by Dashui Gold Mine，the secondary integration of ore-controlling elements of known deposits，regional geology，geophysical prospecting，geochemical exploration and remote sensing was made before the results were analyzed pertaining to their spatial association，the ore-prospecting model of post-magmatic hydrothermal gold deposit in the Maqu high ore concentration area was established，and various kinds of geological information prediction variables were extracted and constructed.Based on the MRAS evidence weighting method，grading evaluation of the prospecting and forecasting areas of A，B and C grade of post-magmatic hydrothermal gold deposits in the study area was conducted.Two garde Ⅰ prospecting targets were identified：Xinqu Gold Mine （Ⅰ-1）and Dashui Gold Field （Ⅰ-2），as well as three Grade Ⅱ prospecting targets：east of Xinqu （Ⅱ-1），Zhongqu Area （Ⅱ-2）and north of Geerke （Ⅱ-3）.At present，drilling tests have been carried out on two Grade II prospecting targets among them，and one small gold deposit and two gold spots have been discovered.

Keywords：MRAS;evidence weighting method;comprehensive information;metollogenic prediction;Maqu high ore concentration area