湖南省鳳凰-麻陽地區汞鉛鋅礦成礦預測

付勝云，李澤泓，鄭正福

（湖南省地質調查院，湖南長沙410116）

湖南省鳳凰-麻陽地區汞鉛鋅礦成礦預測

付勝云，李澤泓，鄭正福

（湖南省地質調查院，湖南長沙410116）

針對鳳凰-麻陽地區汞礦、鉛鋅礦成礦地質條件進行總結和研究，確定了本區汞鉛鋅礦產預測類型，建立了區域預測要素和區域預測模型.根據成礦預測標志和級別劃分原則，結合本區成礦區（帶）的劃分及礦床成礦系列特征，確定區內成礦遠景區12個.通過計算機優選結合人工干預，最終圈定了最小預測區（找礦靶區）19個.

成礦預測；汞鉛鋅礦；鳳凰-麻陽地區；湖南省

Abstract：With summarization and study of the ore-forming geological conditions of the Hg-Pb-Zn deposits in Fenghuang-Mayang area,the forecasting types of deposit in the area are determined to establish the forecasting elements for a regional forecast model.According to the forecasting criteria and grading principle,with the regional metallogenic belt division and the characteristics of ore-forming series,12 prospective areas are forecasted.By computer optimization with manual intervention,19 exploration targets are delineated finally.

Key words：metallogenic forecast;Hg-Pb-Zn deposit;Fenghuang-Mayang area;Hunan Province

鳳凰-麻陽地區位于湘西鄂西成礦帶的西段，松桃-丹寨汞礦大帶中段，是湘西鄂西成礦帶重要找礦遠景區段之一.區內下中寒武統灰巖、白云巖十分發育，為低溫熱液交代型汞礦、鉛鋅礦的重要賦礦層位，成礦地質條件優越，區內已發現大小礦床（點）數十處.鳳凰-麻陽地區是解決礦產勘查后備選區緊缺問題、保持礦產資源可持續供給能力、促進礦業可持續發展的地區.歷史上僅對鳳凰地區富汞礦進行過遠景預測，對鳳凰-麻陽地區汞鉛鋅礦進行成礦預測是一項新的課題.本文針對鳳凰-麻陽地區汞鉛鋅礦預測模型進行總結，為研究區汞鉛鋅成礦預測提供依據，供進一步找礦借鑒.

1 成礦地質條件

測區位于湘西鄂西成礦帶南段，大地構造位置處于揚子陸塊南部被動陸緣褶沖帶，其中部與西部屬于張家界-花垣褶沖帶，東部則屬沅陵-麻陽前陸盆地，湘黔深大斷裂從西北角通過.在漫長的地質歷史發展時期中，主要經歷了雪峰運動、加里東運動、印支運動、燕山運動及喜馬拉雅運動等多期次構造運動的作用.不同時期的構造運動在區內留下了變形程度、變形方式和變形特征各異的構造形跡［1］.根據變形特征與構造樣式的差異，將測區劃分為3個構造變形區.（1）測區中部與西部地區：褶皺形態清晰，規模大，連續性好；斷裂構造相對集中成帶，彼此交織成網，互相穿插與疊置，限制與改造，構成了復雜的應變圖像.（2）測區中部與東部地區：區域上屬于沅麻盆地的南西邊緣部分，總體上來看，地層產狀平緩，構造變形比較簡單，除局部地地段可見短軸褶皺變形外，主要是斷裂構造變形，并多以正斷層形式為主，其中不少曾為同沉積斷裂.由于差異升降形成了一些小型的地塹、地壘構造組合.（3）測區南東角：為白堊紀紅層盆地的南緣的基底部分.褶皺呈北東向展布，以開闊傾伏型線狀褶皺為特征，背斜向北東傾伏，向斜向南西揚起.由于紅層覆蓋，大多出露不全.斷裂較為發育，總體呈北東向展布，部分發展成為紅盆的邊界斷層，控制紅盆邊界的形態.斷裂往往具多期變形，早期具張性活動，后期由南東往北西逆沖擠壓而定型.

區內出露的地層?勞可通，等.湖南省鳳凰縣茶田汞礦床地質特征及其成礦規律研究.湖南省地礦局405隊，1984.主要有青白口系、南華系、震旦系、寒武系、奧陶系、白堊系、第四系.其中以寒武系、白堊系最為發育，分布面積廣.南華系、震旦系呈帶狀分布于圖區中部，青白口系分布于背斜核部，為一套淺變質復理石砂頁巖建造.地層總厚度7780余米.區內與成礦關系最密切的巖石地層如下.

（1）大塘坡組（Nh1d）：巖性組合為一套紫紅色、灰綠色絹云母板巖、粉砂質板巖、凝灰質板巖為主夾中粗粒長石石英砂巖.其底部為一套黑色炭質板巖夾1～3層透鏡狀含錳白云巖，產菱錳礦.其環境應屬介質寧靜、滯流水體的半封閉拗陷-障壁海灣沉積，厚69.6～314.6 m.

（2）牛蹄塘組（C1n）：下部以黑色薄層硅質巖、硅質板狀頁巖為主夾高炭質板狀頁巖與石煤層，石煤層中含磷結核；上部為黑色炭質板狀頁巖，間夾含炭質灰巖.產海綿骨針Protospongiasp.等，厚60.4～272.5 m.牛蹄塘組是在水動力條件較弱的還原環境下形成的滯流海盆沉積，具饑餓盆地沉積特征，它是有名的“黑色層”，富含Cr、Mo、V、Cu、Ag、Pb、Zn、Sb、U、P等有用元素，局部地段構成釩礦層.

（3）清虛洞組（C1q）：下部為深灰色中薄層狀泥質條帶灰巖夾灰黃色泥灰巖及白云質灰巖；上部為灰至灰白色中層狀細晶白云巖夾泥質條帶泥晶灰巖.白云巖中脈石發育，泥晶灰巖中可見硅質結核.本組巖性變化較大，由南西往北東，灰巖成分增多，白云巖成分減少.發育水平層理與波狀層理，屬臺緣緩坡—潮坪相沉積.產三葉蟲Redlichiacf.,Changaspissp.,Yuehsienszellasp.,厚116.7～230.5 m.

（4）敖溪組（C2a）：測區可分二段，一段為黑色富鉀炭質板巖與深灰色中—厚層狀含泥質白云質條帶灰巖互層.二段為灰色、灰白色紋層狀白云巖，有十分發育的方解石、重晶石細脈或團塊，為含汞鋅礦層位.測區內一段巖性變化較大，在七梁橋以炭質板巖為主夾白云質灰巖與泥質條帶灰巖，而在茨巖關寨則以泥質條帶灰巖、紋層狀泥灰巖為主，夾黑色頁巖、鈣質頁巖及灰質角礫巖.水平層理與波狀層理發育，白云巖中可見鳥眼構造.其一段屬臺盆—臺緣斜坡沉積，厚195.6～259.3 m；二段屬潮坪相沉積，厚12.9～56.6 m.組厚217.7～284.8 m.下部富含三葉蟲化石Fuchouia chiaiLu,Dorypygesp.,D.cf.pergranosaResser et Endo,Wenkchemniasp.,Asolinopariasp.,Poliellasp.,Sinoptychopariasp.,Ptychagnostuwsp.,Orychocephalussp.,O.incurvuaLu et Chien,Pagetia beos awalcott,Poliellasp.,Amphotensp.,Peronopwsissp.,Douposiellssp.,Kooteniasp.

區內礦產較為豐富，礦種及類型較多.礦種主要有Hg、V、Pb、Zn、Mo、Cu、Mn、P及硅酸鹽鉀礦、重晶石、高炭質頁巖等.其中Hg、Pb、Zn、V是本區優勢礦種.礦床類型主要有層控改造型Hg-Pb-Zn礦、斷層破碎帶型Pb-Zn礦以及沉積型Mn、P、V礦，以低溫熱液型與沉積型礦產為主，主要分布于西部茶田-云場坪一帶的寒武系地層中.

區內水系沉積物地球化學場-組合異常特征如下.（1）區內Pb-Zn-As高強度之組合異常往往位于寒武紀敖溪組、清虛洞組或震旦紀陡山沱組地層出露區，主體異常明顯受構造（褶皺構造、斷裂構造）和巖性的雙重控制.分布于白堊紀地層出露區之異常均為單元素異常或簡單的Pb-Zn組合，絕無As元素出現.（2）Hg-Sb-Au元素組合異常：其主體異常均受褶皺構造（茶田復式向斜、水田復式向斜等）和北東向斷裂構造的雙重控制.其組合異常均位于寒武紀、震旦紀及白堊紀地層出露區.（3）V-Mo-Ag-Cu-Ba-P-Ni元素組合異常：在空間上主體異常均受褶皺構造（茶田復式向斜、水田復式向斜等）的嚴格控制.異常沿褶皺構造的兩翼和揚起端分布，制約了其在空間上的分布格局.異常中心區均出露寒武紀牛蹄塘組、敖溪組、車夫組或震旦紀金家洞組地層.異常明顯受控于炭質板巖、炭質頁巖巖性段.南東區之異常源來源于寒武紀牛蹄塘組，其異常組分齊全（為V-Mo-Ag-Cu-Ba-P-Ni），且相互套合程度高，多為連續性好之高強度異常，找礦潛力大.而白堊紀地層出露區之異常則多為零星的單點低緩弱異常，其異常組合為簡單的Ba元素.在此值得－提的是白堊紀地層出露區之Ba異常可作為區內在“紅盆”尋找斷裂破碎帶型Cu、Pb、Zn礦的直接找礦標志.

區域成礦地質環境研究表明，早古生代，本區位于上揚子海南緣和過渡區北緣，海底地勢北西高，南東低.往西，不斷上升的康滇古陸提供陸屑來源.往東，是斷續的江南列島和深水海域分布區.早寒武世早中期，古地理輪廓與晚震旦世相近.在晚震旦世陸表淺?！吘壓３练e的基礎上，區內為近海海濱與淺海陸棚區，以泥質沉積為主.早寒武世晚期至中晚寒武世屬于臺地邊緣淺灘、潮下高能淺灘、潮汐砂壩、臺地前緣斜坡或臺地，主要為碳酸鹽沉積區.呈北東—北北東向展布、深切上地幔的斷裂構造帶與位于含礦地層之下成礦元素含量高的早期地層為研究區成礦提供了豐富的礦質來源.

2 礦產預測類型的確定

根據全國項目辦的技術要求，結合鳳凰汞鋅礦床成礦地質作用特征，鳳凰-麻陽地區主要汞鉛鋅礦僅茶田層控熱液型汞鋅礦1個預測類型，與全國預測方法類型的對應關系為沉積型.

根據鳳凰地區汞鉛鋅礦床（點）的分布情況，結合成礦地質條件分析結果，鳳凰鉛鋅礦資源量預測共劃分為1個預測工作區.

根據沉積型礦床的預測要求，并結合預測工作區的實際情況，一共選擇了1個工作程度較高并具有代表性的礦床（茶田汞礦）所在的最小預測區（A-1）作為模型區.

3 區域預測要素和區域預測模型的建立

茶田式層控熱液型汞鋅礦預測模型選擇了鳳凰縣茶田汞礦作為典型礦床.茶田汞礦為沉積型礦床.在典型礦床的預測要素研究中，除了原來的成礦要素外，物化遙綜合信息主要特征有：重力異常不明顯，化探異常中的Hg、Zn異常與礦化體吻合，遙感的推測斷裂構造與實測成果基本一致，但鐵染、羥基、自然重砂異常與礦化體位置不吻合.

根據預測要素研究結果，以預測工作區成礦要素圖和區域成礦模式圖為基礎，通過地質、礦化、物探（主要是磁法）等綜合信息提取，疊加可用于預測的綜合信息異常，編制了鳳凰地區區域層控型汞鋅礦預測模型圖（圖1）.圖中：①表示大氣降水成因的熱鹵水在循環過程中淋濾并萃取地層中的汞等金屬元素，形成含礦熱鹵水（礦液）；②表示在加里東構造活動期深部汞呈氣態沿深斷裂上升至上地殼后，因溫度降低而轉變為液態并加入向上運移的含礦熱鹵水中，汞在礦液中主要以氯絡合物的形式搬運；③表示C1n（即“黑層”）中形成的油氣物質在加里東構造運動早期沿斷裂系統向上運移，途經容礦層時，少部分被滯留在容礦層封閉條件較好地段或部位的巖石裂隙中，而大部分已逸散，僅在途經的巖石裂隙中留下一些瀝青質等碳氫化合物的殘余物質；④表示地層中含的水溶液被碳酸鹽巖中的瀝青質、有機質及容礦層中的CH4還原，產生H2S氣體（還原硫）；⑤表示礦液進入容礦層，溶液中的汞氯絡合物與還原硫反應生成HgS沉淀.

圖1 鳳凰麻陽地區層控型汞鉛鋅礦預測模型Fig.1 Forecasting model for the stratabound Hg-Pb-Zn deposits in Fenghuang-Mayang area

礦產預測區域預測要素如表1.

表1 湘西鳳凰-麻陽地區“茶田式”白云巖型汞鉛鋅礦區域預測要素表Table1 Foresasting elements for the Chatian type Hg-Pb-Zn deposits in Fenghuang-Mayang area

4 鳳凰-麻陽地區汞鉛鋅礦產預測要素變量的構置與選擇

4.1 預測要素及要素組合的數字化、定量化

工作區預測要素變量的構置?勞可通，等.湘西鳳凰地區富汞礦成礦規律及遠景預測.湖南省地礦局405隊，1992.如下.

（1）地層和巖性測區汞鋅礦產資源受地層巖相控制，主要集中產出于熬溪組地層中.容礦巖石是紋層狀粉-細晶云巖.容礦層之上理想的遮擋層濁積礫屑云巖對汞礦尋找與評價有指示意義.容礦巖石的角礫化被看作是最重要的找礦標志之一，強角礫化帶是找富礦的直接標志.容礦層厚度70～90 m是富礦集中地段.

（2）構造長期活動的北北東向深(大)斷裂控制礦帶.礦帶內北西向Ⅱ級寬緩背斜控制礦床（礦田）.北西向Ⅲ級背斜控制含礦體的密集分布段，層間破碎帶及北西向裂隙則是汞礦體的具體充填空間.分布在Ⅲ級北西向背斜內形態復雜的次級小背斜之軸部及其附近往往是富礦的定位空間，富礦體主要呈北西向展布.

（3）巖相汞礦產于濁積巖發育的斜坡相碳酸鹽巖中.容礦層的汞的高濃度帶對應濁積巖-灰質角礫巖發育帶.礦帶西部界線與碳酸鹽巖臺地相和斜坡相的界線基本吻合.

（4）地球化學多元素組合的地球化學異常帶和異常區，往往反映了礦田、礦床的分布范圍.汞濃度在Ⅲ級（2×10-6）以上的高濃度帶，才具有較大的找礦遠景.

（5）重砂重礦物的空間分布和富集程度反映了不同地質背景的礦床成礦系列和礦床類型，異常區內主要的重礦物一般為本區的主要礦種.

（6）蝕變與汞礦化有關的蝕變類型為白云石化、硅化.

（7）遙感遙感影像解譯的幾組方向構造的交匯部位，往往是已知礦田或預測區的標志.

（8）物探范圍較大的磁場劇變區往往是礦田存在的重要標志，單個局部磁異常則是找礦的間接（或直接）標志.電性特征是尋找金屬硫化物礦床的重要標志.本區Pb、Zn、Cu多金屬礦床一般都具有高極化率、低電阻率異常.

（9）礦床分布的群集性在同一地質環境里比較密集地分布一群類型相同（似）的礦床，而其中往往有一個是重要的，它可以達到大型或超大型規模.這種群集性是在一定地質構造單元所形成的，成因上相互聯系的多種礦床組合的真實反映.

預測要素及其組合的定量化是開展礦產資源定量預測的重要環節之一.預測要素常常是概念性的.為了預測單元劃分和定量化預測的需要，預測要素必須進行數字化和定量化.如將某一方向的構造確定為預測要素，這種構造可以按線條表達，也可以通過做緩沖區從而用面來表示.這種情況下，構造帶寬度的確定就是一項重要的工作，緩沖半徑的確定可以根據地質專家的經驗，同時采用一定的GIS定量化分析方法（包括統計方法）輔助確定.

針對預測工作區的成礦特征、控礦因素等方面進行詳細分析后，建立了預測工作區的預測要素屬性表.然后在MRAS軟件中對各個預測要素進行了數字化和定量化.

4.2 變量初步優選

變量的二值化結束之后，通過選擇定位預測變量的方法（包括匹配系數法、列聯表法和相似系數法），確定各預測變量的權重值大小，通過設置閥值對預測變量進行初步的優選，保留權重值較大的變量.以此為例，由于各個變量對于預測該類型礦床均顯示出比較重要的特征，變量在其重要性上沒有表現為有明顯的拐點出現，因此變量的閥值設置為0.如果量的閥值設置為0.15，則變量2這個預測變量將會被刪除.

5 鳳凰-麻陽地區汞鉛鋅礦產預測方法和結論

5.1 預測區圈定及優選

5.1.1 預測區圈定方法及原則?黃革非，賈寶華，孫海清，等.湖南省鉛鋅礦資源潛力評價成果報告.湖南省地質調查院，2011.

（1）預測區的圈定分礦種、按預測方法類型進行.以區域預測要素圖為基礎，采用地質體單元法圈定預測遠景區.本次評價預測的是汞鋅礦及鉛鋅礦，共有2個預測方法類型.采用地質體單元法劃分預測遠景區或預測單元時，應按綜合地質信息找礦模型的地質特征、成礦必要要素和重要要素來劃分預測區，并遵循下列原則.

①在最小的預測區內，發現礦床的可能性最大，漏掉礦可能性最小的空間，即最小面積最大含礦和最小漏礦的原則.

②多種信息聯合使用時，應遵循以地質信息為基礎，以地磁、重力異常為先導，地、物、礦產等成礦信息綜合標志確定預測區的界線.

③結合預測變量的分布情況確定分區范圍.一般情況下，單個預測區不能跨越同一預測變量的不同區域.

④預測區的圈定原則要詳細、統一，使數據具有可比性.本次工作比例尺精度為1∶50000，因此預測區的面積原則上不超過50 km2.根據前3個原則，盡可能做到面積最小化.

（2）圈定預測區操作細則

沉積型汞鉛鋅礦，包括茶田式層控熱液型鉛鋅礦，它們的預測區的圈定方法都是采用不規則地質體法進行圈定，即以含礦地層的出露底界向傾斜方向外推一定的寬度，再綜合疊加物化遙等綜合信息來確定，基本反映了含礦地質體在預測深度內的水平投影面積.

（3）預測區級別的劃分

根據成礦條件的有利程度，預測標志的可信度和以往地質工作程度的高低，將預測區劃分為A、B、C級（表2）.

表2 成礦預測區劃分標志表Table2 Classification of the forecasted metallogenic areas

（4）成礦遠景區的確定

根據上述成礦預測標志和級別劃分原則，結合本文成礦區（帶）的劃分及礦床成礦系列特征，確定區內成礦遠景區12個.

5.1.2 預測區優選

礦產資源定位預測是以模型單元集合建立的統計模型，對未知單元定量類比達到礦產資源體定位的目的.其預測模型的建立需要有較精確的模型單元，它是建立預測模型的基礎.

模型單元選擇的最基本要求是所選出的模型單元集合中，單元的儲量與控礦因素之間有著良好的對應規律，能夠較好地反映礦產資源體儲量和控礦因素之間的客觀規律.

由于模型區的選擇對以后的預測結果有很大的影響，因此模型區的選擇這一步顯然非常重要.模型區選擇的主要依據包括以下2個方面：一是工作程度要高.根據礦床的勘探或詳查資料詳細程度，盡量選擇研究程度高的單元，使大多數單元具有一定的可靠性.二是要有代表性.模型區應盡可能的反應各預測工作區內鉛鋅礦的特點，并擁有已探明的儲量報告.

汞鋅礦及鉛鋅礦共有2個預測類型19個預測工作區，由于不同的預測工作區的工作程度和范圍不一樣，我們根據各預測工作區的實際情況選擇了合適的模型區.

在變量的初步優選研究之后，通過構造預測模型然后使用平方和法（即矢量長度法）計算出各預測變量的標志權系數.通過比較發現，匹配系數法和平方和矢量法兩種方法得出來的各預測變量對成礦作用的大小基本一致，變量的選擇具有較高的可信度.

根據預測模型得出的預測變量的權重，計算各預測單元的成礦概率，并制作成礦概率的曲線圖.

根據成礦概率的大小對預測區進行優選.在靶區分類點和閾值的選擇上面，必須通過不斷的嘗試才能最終確定，但是對明顯的拐點應盡量使用.此外，優選閾值的選擇不能過高或者過低，如果選擇過低，則會導致最終的靶區數量太多，不能很好的反應成礦的分布.而如果閾值選擇過高，則會導致最終的靶區數量太少，漏掉一些成礦有利的地段.在曲線圖上將閾值以下的區去掉，保留閾值以上的區，最后用3個分類點將保留下來的預測單元分為3級，每一級用不同的顏色表示.最終的選取結果如下:成礦概率值小于0.4938的預測單元，我們認為其成礦條件不利，目前認識為不成礦區，先去掉.再將成礦概率大于等于0.8217的預測單元劃分為A類；成礦概率為0.6960～0.8217之間的預測單元劃分為B類；成礦概率為0.4938～0.6960之間的預測單元劃分為C類.

通過計算機按照成礦概率值的大小進行最小預測區的分級之后，由于信息不對稱或者工作程度的差異，導致部分有已知礦床（點）的最小預測區被計算機刪除.因此對于計算機圈定的結果需要在專家的指導下做出適當的、合理的人工修正，力求獲得最好的預測結果.

5.2 預測區級別劃分

通過計算機優選結合人工干預，最終圈定了最小預測區19個.其中A類最小預測區2個，B類最小預測區11個，C類最小預測區6個.最小預測區級別的劃分是以該最小預測區的成礦概率值的大小并結合各個預測工作區的實際地質情況來劃分的.一般而言，A類最小預測區的成礦概率最大，大部分已探明資源儲量.B類最小預測區的成礦概率次之，一般都有礦點或礦化點落在其中.C類最小預測區的成礦概率最小，一般是僅僅通過物化探等綜合信息圈定出來的.

［1］湖南省地礦局區調隊.1∶20萬芷江幅區域地質調查報告［M］.北京：冶金工業出版社，1973.

［2］何江，馬東升，劉英俊.湘西茶田汞礦床成礦地球化學及其熱水隱爆成礦模式［J］.桂林工學院學報，1995，15（4）:319—327.

METALLOGENIC FORECAST FOR THE MERCURY-LEAD-ZINC DEPOSITS IN FENGHUANG-MAYANG AREA OF HUNAN PROVINCE

FU Sheng-yun,LI Ze-hong,ZHENG Zheng-fu
（Hunan Institute of Geological Survey,Changsha 410116,China）

1671-1947（2012）03-0289-07

P618.68；P618.42；P618.43

A

2011－09－13；

2011-10-25.編輯：李蘭英.

中國地質調查局“1∶5萬阿拉、鳳凰、云場坪、錦和幅區域礦產遠景調查”項目（121201088090）資助.

付勝云（1965—），男，高級工程師，主要從事礦產勘查及礦產遠景調查工作，通信地址長沙市萬家麗南路二段898號湖南地質大廈，E-mail//741212046@qq.com