陕甘相邻区金铜矿地质特征及找矿远景.doc

陕甘相邻区金铜矿地质特征及找矿远景 颜世强1，3，李建国2，陈建国3，颜廷杰4 （1.北京大学地空学院，北京 100871；2. 中国地质大学（北京），北京 100083；3.中国地质大学（武汉），武汉 430074；4.中国地质调查局发展研究中心，北京 100083；） 作者简介颜世强（1973年6月），男，汉，山东省德州市平原县人，高级工程师，从事地质矿产战略研究工作，北京大学博士后。 联系电话010-62303033，手机13522168980； E 地址北京市海淀区学院路40号（研一楼） 中国地质调查局发展研究中心科技处 邮编100083 投稿日期2007年3月28日 文章写作背景本文受中国地质调查项目重要成矿区带工作部署跟踪研究支持，项目编码200310200080。 摘要本文在综合分析研究陕甘相邻区金铜成矿地质背景、地质条件和控矿因素的基础上，依据区域地质、地球物理、地球化学、遥感等多源信息，建立了金铜矿相关成矿预测模型，运用综合信息证据权法，圈定找矿远景区（段），供地质调查密集投入。 关键词陕甘相邻区 地质特征 找矿远景 中图分类号 文献标识码 本文所述的陕甘相邻地区系指陕西省西南部和甘肃省南部的秦岭部分，面积约10万km2。本区工作程度相对较高，矿产勘查工作也取得了显著成绩，仅在陕南地区就发现黑色金属矿产地共288处，有色金属矿产地262处，贵金属矿产地229处。地质大调查工作开展以来，在本区开展了40多项矿产资源评价项目，找矿效果明显。本文在系统分析总结区域内金铜成矿地质、地球物理、地球化学等地质特征基础上，建立金铜相关成矿预测模型，并圈定找矿远景区。对于促进本区矿产资源评价，实现找矿突破具有重要意义。 1.1 陕甘相邻区成矿地质条件分析 1.1 成矿地质背景 陕甘相邻区主体位于秦祁昆中央山系东段的东、西秦岭造山带结合部，其南北横跨华北地（板）块南缘、秦岭微地块、扬子地块北缘及其间的商丹、勉略结合带。具有漫长演化历史和极其复杂的地质构造组成，属独特的多旋回复合型大陆造山带，是我国西部有色、贵金属矿产的重要成矿远景区（带）[1]。大地构造位置分属华北板块、秦岭和扬子板块三个Ⅰ级大地构造单元，以地质构造、含矿建造及成矿地质特征为依据，划分出华北南缘成矿带、南秦岭成矿带、若尔盖马尔康成矿带等6个Ⅲ级成矿带[2]。 本区地层从太古宙－中、新生界出露齐全，海陆相兼备。区内以铅、锌、铜、银、金等为主的多金属矿产资源的主要含矿地层有中晚元古代变质火山岩系（碧口岩群、刘家坪组）、震旦系灯影组、上下寒武统邱家河组、志留系（旬南梅子垭组、旬北双河镇、水洞沟组）、泥盆系（山榨旬地区石家沟组、江口地区大枫沟组、凤太地区古道岭组、西成地区的西汉水群、池沟组）、石炭系巴都组及三叠系马热松多组。 研究区的岩浆岩分布受区域构造控制，形成南北分区、东西成带的格局，分布十分广泛。研究区构造极为复杂，其中10亿年前后（晋宁运动）构造体制的转换和地壳结构与物质组成的重大调整及主造山（印支－燕山早期）期是本区最主要成矿时期。断裂形成锐角斜交复合构成良好的半封闭环境、局部北西向与东西向线形构造构成帚状复合区有利于成矿。如代家庄铅锌矿即位于这种帚状构造的收敛部位。 1.2 区域地球物理特征 本区重力场复杂多变，东西差异明显。区域布格重力场与地形地貌的变化趋势相一致，与地壳厚度相对应，区内明显的重力梯级带形成划分地貌阶梯和深部构造单元的分界。 本区出露地层磁性变化一般由老到新呈逐渐减弱的趋势。岩浆岩类磁性一般由酸性中性基性、超基性逐渐增高。磁性层一般对应中、上地壳，特别是上地壳的变质岩系地层。本区磁场面貌复杂，不同异常特征和展布的块状、条带状磁场区作镶嵌状分布，其间为变化的磁异常带所分隔，反映了在漫长的地质历史中，不同地质块体的分离与拼合。大体沿夏河文县阳坝略阳一线分为两大磁区其东北部是以众多正磁异常为主的复杂磁场区,西南部是分布有少量低缓磁异常的平稳负磁区。 1.3 区域地球化学特征 金元素地球化学异常表现为异常数量多、浓集中心突出，不均匀的分布于全区，其主要异常集中分布于研究区的三个大的断裂密集带上，北带主要从凤县礼县至临源夏河一带，主要受近东西向和北西向断裂的控制；中带主要从勉县略阳康县到武都舟曲迭部一带，主要受北西向断裂的控制；南带异常集中区主要分布于文县康县广元等局部异常区。全区控制金异常分布的主要因素有断裂构造、脆韧性剪切带、燕山期花岗岩、古隆起、元古宙老地层、断裂黑色岩系等。 银的地球化学浓集中心明显，主要有留坝凤县成县块体区、文县武都舟曲迭部块体区。银异常多呈指纹状、带状分布，其与早古生代黑色岩系和断裂热液活动有关；北部的局部异常与金、铜、铅等元素异常同地段分布，多与矿化热液活动有关。 铜异常受沉积火山岩建造、黑色岩系、基性-超基性岩以及岩浆期后热液活动控制。沉积火山岩建造地层分布区为高背景或面式带状弱异常；在南秦岭造山带的寒武-奥陶系和志留系下古生界黑色岩系分布区，铜表现出高背景分布。基性、超基性岩和基性成分高的中酸性岩体出露区，铜多与铬、镍、钴、钒等铁族元素一起形成高背景或弱异常。有岩浆期后热液活动的地区（中酸性小岩体部位）铜与银、铅、锌、钨、铋等元素形成同位的局部异常，是寻找铜多金属矿的重要标志。 铅的地球化学异常主要分布于凤县成县一带，此外还有夏河－礼县、舟曲－迭部一带。铅异常主要富集于中酸性岩浆岩分布区，发育在中秦岭、北秦岭区和泥盆系分布区，主要控制因素是泥盆纪沉积建造和中酸性岩体、断裂。在花岗岩类中与银、铋、钼、钨、锡、氟和稀有稀土放射性元素呈正相关，说明与岩浆期后热液活动关系密切。在地层中，绝大多数与银、金、铜、锌、砷、锑为伴，反映了典型的多金属矿化元素组合。故此，它不仅是多金属矿的主要成矿元素，而且是贵金属、铜、钨、钼等矿的重要指示元素。 锌异常主要分布在武都－舟曲－迭部一带，可能与地层有关。在文县、康县、成县等其它地段与多金属成矿元素同位富集，多与矿化有关。 2 陕甘相邻区致矿信息提取 2.1 主要控矿因素分析 主要成矿期岩金主成矿期为华力西中晚期、印支期、燕山期，尤其印支、燕山期最为重要。铜主要成矿期为元古代蓟县纪，次为加里东期奥陶纪、华力西期泥盆纪一石炭纪。 矿床分布特征各类矿床具有成群成带分布的特点；金矿床遍布全区，其中北秦岭主要为多旋回复合热液型，南秦岭为超浅成一浅成低温热液型等；铜矿床以中、小型为主，主要出现在南部碧口地体一带。 区域控矿构造深断裂性质和长期活动控制了各级构造一建造单元的发育和改造，从而也控制了相应矿产系列的形成和分布；碧口地体、北秦岭等地区发现有多条规模较大的韧一韧脆性剪切带，在北秦岭等地低角岩一高绿片岩相变质地层中，韧一韧脆性剪切带是复合热液型金矿主要的控矿一含矿构造；单元岩浆带控制了与花岗岩类有关的矿产，尤以对金矿的控制为重要。但与岩浆带中花岗岩的分布还受到所穿越的地质单元的控制一样，矿床组合、成矿类型亦受到所在单元的地质一构造特点控制而表现出不同的面貌。 2.2 综合致矿信息提取 航磁构造地球化学信息提取应用1∶20万航磁数据，经化极处理后，用类似于重力异常信息提取和编图的方法，编制研究区航磁地质异常构造骨架图。该图详细地反映了不同方向、不同深度、不同规模的航磁地质异常界面的空间分布特征。金属矿床往往分布磁性异常界面的附近和多组磁性异常界面交汇的部位，体现出不同级别的构造对矿产分级控制的特征。 重力构造地球化学信息提取将重力场上延不同的高度（1∶20万重力数据处理上延高度分别为20km，10km和5km），以突出不同深度地质体的重力场特征。在此基础上对不同延拓高度重力异常分别进行四个方向（0、45、90和135）的水平一阶导数计算，并绘制相应的图件。在上述图件上从上向下依次分别提取上述四个方向的水平一阶导数的极大值和极小值轴向特征线，然后分别对同一延拓高度四个方向的轴向特征线图按对应的坐标点相互叠置，提取多于二个方向的重合特征线作为推断的地质体密度异常边界。最后，将推断的不同延拓高度地质体密度异常边界从高到低逐步关联，形成地质体不同深度的密度异常界面，为方便起见，称它们为重力断裂。显然，随着延拓高度的增加，浅重力断裂将逐渐消失，深重力断裂被突出。根据断裂在不同延拓高度的水平漂移特征，可定性确定这些断裂的产状；并通过地质图或野外地质调查加以验证。将上述推断的不同深度的重力地质异常界面编绘到一张图上，形成重力地质异常构造骨架图[3]。该图详细反映了研究区不同方向、不同深度、不同规模的重力地质异常界面的空间分布特征。利用重力构造骨架图与该区同比例尺的矿点分布图相套合，不难发现，重要的金属矿床大都产于深中深重力构造界面的附近，尤其是多组重力异常界面交汇的部位。这进一步说明了研究区基底构造在地质演化过程中起到了重要的控岩控矿作用。 遥感构造地球化学信息提取利用GeoMDIS2003软件将收集到的120万水系沉积物地球化学数据进行整合、拼接，编制了川滇黔相邻区Cu、Pb、Zn、Ag、Au、Sn 6个元素地球化学异常图，综合Cu-Co-Ni、Cu-Pb-Zn-Ag、Cu-Mo-Au-Ag、Cu-Mo-W、Pb-Zn和Sn-W的累加异常图，以及化探因子得分图等专业图件，与利用TM卫星图片解译获得的线型和环形构造分布图相叠加，获得证据图层。上述图件都较好地反映了区域成矿元素异常的空间展布特征，并与已知矿床具有较高的相关性，是寻找相关矿产的重要标志。 3 建立找矿概念模型 3.1 建立找矿概念模型 在以上综合分析基础上，建立综合找矿概念模型围岩及岩性以晚古生代至三叠系的炭质、钙质及硅质的碎屑岩系，中基性火熔岩、厚层白云岩为主；控矿构造沿背斜轴部，岩体与围岩接触带，深大断裂等控制矿化构造成带分布；印支-燕山期中酸性的花岗闪长岩、石英闪长岩及玢岩体是有利的成矿岩体；岩体内接触带及断裂破碎带是矿体产出部位；矿石类型以石英方解石黄铜矿矿石、斜长绿帘黄铁矿黄铜矿矿石、透闪黄铁（或磁铁）黄铜矿矿石为主；蚀变主要为硅化、绢云母化、绿帘石化、绿泥石化及黄铁矿化，其中硅化、黄铁矿化和绢云母化为直接找矿标志； Cu、Au、Ag化探异常元素组合为重要的找矿标志；遥感、重磁线、环构造及其交汇域是重要成矿区。 3.2 确定证据权图层 证据权法可以给出二值证据图层和点对象关系密切程度的一个度量标准（权重），并且可以应用BAYES概率定理的线性对数组合多元图层，对点对象的空间分布进行预测。当它应用于矿产资源调查评价部署时，点对象就是矿床（点），多元图层就是对成矿预测有利的地质、地球化学、地球物理等专题图件，这些图件称为“证据图层”，作为矿床（点）产出的地质空间证据[4]。为了方便对这些证据层进行组合，证据层一般都转化成很多不连续的区域（一般为二值变量）。下面详细分析确定了本区的证据权图层。 含矿地层分析通过已知矿床和不同时代地层间的空间关系分析，可以看出研究区的金铜矿主要与震旦系、泥盆系、志留系、侏罗系、中元古地层有较大的相关性。因此，选用D1、D2、D3、J、Pt2、S、S3、Z的组合作为有利成矿的地层证据层。 地层组合分析地层组合熵反映了各单元内地层出露的复杂程度，是地层边界、岩体接触带、构造切割等因素的一个度量，它往往与成矿有一定的相关关系。选用地层组合熵值20下限作为Au成矿证据层。 岩体控矿分析研究区岩体从下三叠到中新世都有，一般认为，不管何种成因，金矿化总是位于最接近于深成或侵入岩地区。根据研究区岩体对陕甘相邻区金矿床的控矿作用分析，印支-燕山期岩体是有利的控矿因素，同时阜平吕梁和加里东期岩体，也对研究区金矿有很大的贡献，而且礁硅岩套（岩性千枚岩类、碳酸盐岩、硅质岩、生物灰岩等）对成矿有利。由于岩体出露在地表往往只是一小部分，有必要对岩体进行5-10公里BUFFER处理，作为证据图层。 断裂构造控矿因素分析研究区断裂主要包括所有不同时期、不同方向、不同级别和不同类型的断裂。在区域上，断裂是重要的控矿因素，提供热源，矿化热液，而且在对地层的改造中，使主岩易于容矿。一般认为，热液矿体优先形成于活动断裂控制区。液体流动体系表现了连接机制（热源，压力）。热液状态的改变可能是液体聚集和成矿环境建立的重要影响因素。 从研究区地质构造图与重磁解译构造图中可以看出，大多数Au矿床（点）产出于构造发育地区及其交汇部位，通过计算各单元网格内的构造条数与对称度等统计量，构造对称度反映了单元内各个方向上构造的发育程度，也一定程度上反映了构造交汇的程度。再计算证据权重，可得到证据权重参数，为此我们选取构造条数大于等于3、对称度大于等于0.1作为Au预测证据图层。 化探控矿因素分析根据成矿地质条件与典型矿床分析，通过地球化学资料的相关性分析与因子分析，认为Au、Ag、Cu、Pb、Zn组合为较好的Au成矿指示，通过证据权重计算，得到证据权重，选取1.5为下限作为证据图层。 遥感线环构造与Au成矿根据遥感线环交汇度大于4，计算Au的证据权系数，确定证据权图层。 3.3 建立证据权模型 通过前面地层、岩体、构造、地球化学、遥感、地球物理等证据图层分析，采用有利的地层、地层组合熵（20）、Au、Ag、Cu累乘异常（1.5）、岩体Buffer 5km、构造条数（2）、构造对称度（0.1）、线环构造交汇度（4）进行陕甘相邻区金铜矿床潜力预测，建立了7个证据图层，并分别确定各预测变量的权重（表1）。 表1 各证据图层的证据权重 证据图层 W W- C 地层组合熵20 0.133 -0.599 0.731 Au有利地层 0.222 -0.797 1.019 岩体BUFFER 5km 0.431 -0.484 0.915 构造条数3 0.697 -0.54 1.237 构造对称度0.1 0.367 -0.342 0.709 AuAgCu累乘1.5 0.606 -0.847 1.453 线环交汇度4 0.732 -0.264 0.996 4 矿产资源远景预测 4.1 预测分级原则 根据成矿有利度的大小和已知矿床（点）的分布情况，可对找矿远景区进行分级。采用以下分级原则 A级具有较高的后验概率，存在已知矿床（点），成矿地质条件优越。 B级虽具有较高的后验概率，成矿地质条件也较好或有一定的矿化信息，但目前尚未发现矿床的区域。 C级后验概率高于先验概率，但成矿地质条件一般或矿化信息尚不明朗的区域。 4.2 预测分区 将研究区划分为4476个单元，其中114个单元已发现矿床（点）、矿化点，其找矿先验概率为0.026，原则上，大于先验概率的区域就可视为找矿有利区域，但由于大于先验概率的范围很大，所以以0.15作为远景区圈定的阈值，圈出远景区26个，其中A级远景区13个（有矿化分布），B级远景区（仅有组合异常分布）13个，C级基本沿阿尼玛卿断裂带、玛沁－略阳断裂带、略阳－勉县断裂带零星分布或成带展布（表2）。 表2 陕甘相邻区A级金铜矿远景区与矿床 分类 编号及远景区名称 典型矿床 A A-1陕西略阳县何家岩－勉县金铜多金属找矿远景区 略阳县煎茶岭Ni-Au矿、铜厂Cu-Au矿床 A-2徽县嘉陵镇－二沟镇金找矿远景区 徽县赵家湾、谈家庄小型金矿 A-3天水－徽县黑水沟金找矿远景区 天水市秦城区娘娘坝金矿、沈家沟金矿 A-4 成县镡河－阳县郭镇金找矿远景区 成县镡河乡镡河金矿 A-5西和县头隆－成县江洛铜金找矿远景区 成县毕家山铜矿、西和县三洋坝金矿 A-6 礼县赵沟－礼坝金找矿远景区 礼县赵沟、礼坝金矿 A-7 礼县阳坡金找矿远景区 礼县阳坡金矿 A-8 文县碧口-筏子坝金铜多金属找矿远景区 文县碧口金矿、文县筏子坝铜矿 A-9 文县阳山-石鸡坝金找矿远景区 文县阳山金矿 A-10 甘肃舟曲－武都金找矿远景区 甘肃舟曲县洛地坪金矿 A-11 宁强县丁家林－康县阳坝金铜多金属找矿远景区 陕西宁强县丁家林金矿 A-12 甘肃碌曲金找矿远景区 碌曲县朗木寺乡拉尔玛金矿 A-13 天水市桦林沟－凤县八方山金铜多金属找矿远景区 天水市桦林沟金矿、凤县八方山铜矿 5 结论 本文综合分析研究陕甘相邻区金铜矿成矿地质背景、地质条件和控矿因素，依据区域地质、地球物理、地球化学、遥感等多源信息，建立了金铜矿相关成矿预测模型，运用综合信息证据权法，圈定找矿远景区（段），做为中等规模的地质调查部署区，供地质调查密集投入。我国的矿产资源调查评价部署工作可以分为大中小三个层次，既宏观规划部署、中等规模部署和矿床（点）部署，宏观规划部署是指重要成矿带或者大区域范围内的面积达几千甚至几万平方公里的矿产资源调查评价部署；中等规模部署是指在有一定找矿前景的面积达几百平方公里的矿产资源调查评价部署；矿床（点）部署是指在矿床或者矿点范围内开展的矿产资源调查评价部署李裕伟研究员在中国地质调查局发展研究中心2006年成果汇报及专家咨询会上的讲话。 。自新一轮地质大调查实施以来，我国矿产资源调查评价工作在宏观层次（如西南三江成矿带、雅鲁藏布江成矿带）和矿床（点）层次上的部署工作取得了一些成绩，但在中等规模层次上的部署工作还有一些薄弱，而此层次的部署工作是矿产资源调查评价的密集投入区，是公益性与商业性地质工作的“过渡带”，是公益性地质工作拉动引导商业性地质工作发展的着力点，所以做好此层次的部署工作对于实现找矿突破，缓解资源瓶颈，提高地质调查影响力，具有极其重要的意义。 中等规模矿产资源调查评价部署工作要求部署范围较小，准确度高，部署难度较大。只有在全面详细的地质填图、地球化学调查、地球物理调查、遥感地质调查、环境地质调查等综合基础地质调查工作完成的基础上，集中地质调查优势力量集中攻关，依靠先进的“3S”技术和矿产资源评价方法，才能做好工作，避免出现大的失误。在取得的部署区内，也要结合经济、社会和地理环境做好科学部署，部署区内有大型矿床且矿权集中的宜作为危机矿山找矿区，小型矿床（点）较多且矿权分散的宜作为基金部署区，矿点少且矿权也少的可作为矿产资源调查评价部署，为拉动引导商业性地质勘查或者为基金投入作准备。 参考文献 [1] 万天丰，中国大地构造学纲要[M]，北京地质出版社，2004年6月265 [2] 陈毓川主编，中国主要成矿区带矿产资源远景评价[M]，地质出版社，1999，20 [3] 陈永清，刘红光，初论地质异常数字找矿模型[J]，地球科学，2001 Vol.26 No.2 P.129-134 [4] McCammon, R. B. and Briskey, J. A., 1992. A Proposed National Mineral-Resource Assessment. Nonrenewable Resources[J], 14259-265 - 7 -