基于MRAS證據權重法的遼西錦州—阜新金礦化帶金礦潛力評價

張璟，李守義，徐山，劉長純，周永恒

（1.吉林大學 地球科學學院，吉林 長春，130061；2.遼寧省地質礦產調查院，遼寧 沈陽，110032；3.沈陽地質調查中心，遼寧 沈陽，110034）

錦州?阜新金礦化帶位于遼寧省西部，大地構造位置隸屬華北地塊北緣東段—燕山褶皺帶—遼西拗陷帶—北鎮隆起帶。該成礦帶金礦床均產于廣泛出露的太古宙變質巖建造，截止目前已發現金礦產地40處，礦床類型主要包括韌性剪切帶型金礦、構造破碎帶蝕變巖型金礦與石英脈型金礦。礦產地規模多屬礦點，但也不乏排山樓等大型金礦床，顯示出巨大的找礦潛力。自從20世紀80年代發現排山樓金礦以來，該區域得到越來越多地質工作者的關注。吳春林等[1]分析排山樓金礦的控礦條件及物化探特征；羅鎮寬等[2?4]分別測定排山樓金礦的成礦年齡；孟憲剛等[5]認為醫巫閭山變質核雜巖對排山樓金礦的形成起到關鍵控礦作用；王貴春[6]研究大板金礦的地質特征；張立軍等[7]認為可以在實際工作中利用高精度磁法來圈定大板金礦礦體；楊曉波等[8]利用大板金礦物探解譯分析結果對大板金礦周邊區域進行預測區圈定；王長青等[9]對排山樓金礦南帶的找礦方向進行探討，著重研究兩家子金礦的成礦特點；柳立群等[10]對排山樓金礦北側大櫻桃溝金礦的地質特征及成因展開研究。上述研究成果對指導區內金礦資源潛力評價奠定一定基礎，但只是針對單一金礦床的研究，并沒有對區內金礦進行整體資源潛力評價。針對目前礦產資源緊缺、找礦難度增大的現狀，有必要采用新的有效預測方法開展更深入的礦產資源潛力評價工作，以便為區內進一步找礦工作提供新的突破方向。礦產資源評價系統（MRAS）是由中國地質科學院成礦遠景區劃室開發的一套礦產資源評價軟件。該軟件主要可以滿足2個方面的需求：（1）解決地學深層次成礦信息的提取和分析，即提供深入研究各種多元找礦信息的方法；（2）解決多元信息的綜合問題，即研究各種成礦信息在成礦作用過程中貢獻大小的模型。作為一套成熟的礦產資源評價軟件，在國內已經得到廣泛的應用，如用于全國的金礦、銅礦、斑巖型銅礦和赤峰地區的金礦、東天山地區的銅鎳礦研究等。目前，本文所依托的項目即全國礦產資源潛力評價中，MRAS作為礦產預測的技術支撐軟件，更是發揮巨大的作用。本文主要依據遼寧省礦產資源潛力評價項目收集到的地質、礦產、物探、化探等資料，建立錦州?阜新金礦化帶空間數據庫，結合最新成礦理論研究成果重新建立研究區金礦區域找礦模型，采用礦產資源 MRAS評價系統中的礦產資源評價模塊?證據權重模型，對研究區進行基于 GIS下的證據權重法礦產資源潛力評價工作，重新圈定找礦靶區。

1 區域地質背景

區內發育的主要地質單元有：太古宙變質巖系—變質表殼巖及變質深成巖；中元代長城紀碎屑巖建造及碳酸鹽巖建造，中元古代薊縣紀—新元古代青白口紀碎屑巖建造及碳酸鹽巖建造；古生代寒武紀—奧陶紀碳酸鹽巖夾碎屑巖建造；石炭紀—二疊紀含煤碎屑巖、碎屑巖夾泥質碳酸鹽巖建造；中生代三疊紀碎屑巖建造，侏羅紀碎屑巖建造、含煤碎屑巖建造、基性?中性火山巖建造，白堊紀火山巖?碎屑巖建造、含煤碎屑巖建造、紅色碎屑巖建造；新生代為河流溝谷松散沉積物堆積。太古宙變質巖系為區內主要賦礦地質單元，地化特征表現為Au，Ag，Cu和Zn等元素的高背景值，尤其是Au豐度較高（圖1）。

侵入巖在北鎮隆起單元廣泛出露，主要有新元古代前造山基性—超基性巖；二疊紀同造山花崗閃長巖、二長花崗巖，后造山鉀長花崗巖；中生代同造山閃長巖、花崗巖閃長斑巖、二長花崗巖。其中，燕山期二長花崗巖呈“巖基”狀大面積侵入太古宙變質巖系中，形成醫巫閭山變質核雜巖。

大巴—瓦子峪—后三角大型NE向韌性剪切帶斜切本區，大致呈“S”型展布。在排山樓—稍戶營子附近發育多條近 EW 向韌性剪切帶，與大巴—瓦子峪—后三角韌性剪切帶相交。本區韌性剪切帶與金成礦關系密切，已發現與韌性剪切成礦作用有關的蝕變巖型金礦、構造破碎帶蝕變巖型金礦均分布于韌性剪切帶附近。區內斷裂構造發育，以NE—NNE向為主，NW 向次之。NE—NNE向斷裂主要形成于燕山期，為太平洋板塊俯沖歐亞板塊的產物。NW向斷裂則主要為NE?NNE向斷裂的次生斷裂。沿斷裂帶構造巖發育，斷裂帶具延伸長、切割深、多期次活動的特點，有明顯的控巖、控礦作用，區內大多數石英脈型金礦產于NE—NNE向斷裂與NW向斷裂交匯處。

2 區域礦產特征及區域找礦模式

錦州—阜新金礦化帶目前已發現巖金礦產地 40處，其中：大型礦床1處（排山樓），中型礦床1 處（雙山子），小型礦床10處（大板、兩家子等），礦（化）點28處。

該成礦帶自南向北有極為相似的成礦地質背景，大部分已知礦床的礦化蝕變特征相似，成因類型呈遞變趨勢。一般認為，韌性剪切蝕變巖型金礦主要為海西期西伯利亞板塊擠壓華北陸塊時深部韌性剪切作用的產物[11]，后期由于疊加燕山期巖漿熱液成礦作用及不同地體抬升不同的原因，形成構造破碎帶蝕變巖型金礦、石英脈型金礦與之并存的現狀。根據近些年的科研工作和收集到的各類資料，研究區金礦特征如表1所示。圖2所示為錦西—阜新金礦化帶金礦區域找礦模型。

圖1 錦州—阜新區域地質圖與構造位置圖Fig.1 Regional geology map of Jizhou—Fuxin and tectonic position map

表1 錦州—阜新金礦化帶已發現金礦特征Table 1 Characteristics summary of discovered gold deposits in Jinzhou—Fuxin gold metallogenic belt

總結規律如下：

（1）研究區內的所有金礦床（點）均賦存于新太古代變質深成巖中，因此，這套地質單元是重要找礦標志（圖 2（a））。

（2）大巴—瓦子峪—后三角大型 NE向韌性剪切帶及EW向韌性剪切帶是重要的控礦構造，已發現與韌性剪切成礦作用有關的蝕變巖型金礦、構造破碎帶蝕變巖型金礦均分布于韌性剪切帶中或附近，可視為重要的找礦標志（圖2（b））。

（3）NE—NNE向斷裂與NW向斷裂交匯處為重要的控礦部位，區內大多數石英脈型金礦產于此處，為含金熱液重要的導礦、容礦構造，可視為重要的找礦標志；與之對應的遙感、重力、航磁解譯出的 NE—NNE向線性構造也是重要的找礦標志（圖2（c）～（d））。

（4）研究區太古宙變質巖系由于含有磁鐵礦及大量順磁性礦物，所以具有較高磁性。發育于太古宙變質巖系中的韌性剪切帶，在韌性剪切過程中受伸張、收縮等機械應力作用，使巖石的剩磁發生變化，表現為磁性相對降低。因而追索高磁梯度帶中的相對低磁帶（磁感應強度ΔT為50～100 nT）可以大致圈定含金韌性剪切帶，進而鎖定金礦體分布范圍[8]。因此，區域1/5萬航磁ΔT等值線50 nT至150 nT之間的區間范圍可作為重要的找礦標志（圖2（e））。

（5）1/20萬水系沉積物中Au，Ag，Cu和Zn化探異常具濃集中心、元素組合好及主要沿斷裂構造破碎帶分布的特征，其面積大、峰值高、質量濃度分帶明顯部位往往對應已發現金礦床（點），2者套合較高。區內大量金礦床研究結果也表明[6?7,10]，金礦石中的元素組合主要可以分為 3類：第一類由 Au，Ag，Hg和Bi構成，代表金、銀礦化；第二類由 Cu，Pb和 Zn構成，代表黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦等硫化物礦化和石英脈的存在。從2類指示元素中依據突出代表性元素及平均分配原則選取Au，Ag，Cu和Zn 4種元素作為研究區化探找礦元素組合。其下限質量分數分別為：Au 1.3×10?9，Ag 128×10?9，Cu 27.3×10?6，Zn 57.5×10?6（圖 2（f）～（i））。

（6）1/20萬金重砂異常常見且往往與相關的水系沉積物異常相伴出現，是區內找礦的較好地段。將礦物的含量進行標準化處理轉換為顆數，用累積頻率方式分級，選擇最低顆粒值 1以上的范圍作為異常（圖2（j））。

（7）已發現金礦點是最直接的找礦標志，已發現金礦點外圍及深部往往是找礦攻堅的重點部位，因此對于指導未知找礦具有明顯指示意義。

區內巖漿巖發育，尤以燕山期花崗巖突出。地表相間出露的巖漿巖在深部往往連為一體[11]，它們對石英脈型金礦的形成及金的進一步富集起到關鍵作用，但由于全區均有其分布，不具備指示作用，因此，不作為找礦標志。

以上地質、礦產、物探、化探、重砂、遙感等方面找礦標志共同構成了錦州—阜新金礦化帶金礦區域找礦模型，作為模型中的預測要素（圖2）。

3 信息的提取與預測變量的構置

根據本次遼寧省礦產資源潛力評價項目收集到的地質、礦產、物探、化探等資料及相關圖件，初步建立研究區1/5萬空間地質圖數據庫、化探數據庫、遙感數據庫、重力和航磁數據庫、礦產地數據庫等綜合數據庫，并采用證據權重模型應用，依據其實施流程[12]，對研究區進行基于GIS下的證據權重法礦產資源評價工作，最后重新劃分預測遠景區。

3.1 軟件選擇與參數設置

軟件平臺采用的是礦產資源 MRAS評價系統礦產資源評價模塊下的證據權重模型。研究區范圍是整個錦州?阜新金礦化帶，面積為890 km2，單元格面積設置為2 km×2 km[13]。

圖2 錦州—阜新金礦化帶金礦區域找礦模型Fig.2 Regional gold prospecting model of Jinzhou—Fuxin gold metallogenic belt

3.2 基于GIS的空間數據庫的建設

將能收集到的錦州—阜新金礦化帶的有關地質圖、礦產地圖、重力和航磁解譯圖、Au-Ag-Cu-Zn 4種元素異常圖、金重砂異常圖、構造綱要圖、遙感解譯圖等數字化，并補充屬性資料等，采用國產GIS軟件Mapgis6.7進行管理，初步建立研究區1/5萬空間數據庫。

3.3 預測變量的提取與構置

根據前述錦州—阜新金礦化帶金礦區域找礦模型總結出的找礦標志，提取和構置以下綜合信息作為預測變量。

（1）地層：包括出露地表的太古宙變質巖及有可能隱伏的變質巖（利用航磁、重力資料推斷得到），該預測變量在網格單元內出現對于金礦預測有重要意義。

（2）韌性剪切帶：韌性剪切帶對研究區內與韌性剪切作用相關形成的蝕變巖型金礦有明顯控制作用，且金礦大多發育于韌性剪切主應力帶3～4 km影響范圍內[5]，本次研究選取3.25 km作為緩沖半徑對韌性剪切構造作BUFFER區分析，構置韌性剪切帶影響寬度變量。

（3）斷裂構造：包括實測斷裂及推斷線形構造（利用重力、航磁、遙感資料推斷得到）。由于研究區內石英脈型金礦主要產于斷裂構造上下盤的次級裂隙內[5]，因而需要對相應斷裂構造作BUFFER區分析，通過不同緩沖半徑與已發現金礦床（點）之間的相關性研究，確定500 m為最佳緩沖半徑，從而構置斷裂構造影響寬度變量。

（4）航磁：區域1/5萬航磁ΔT等值線50 nT至150 nT之間的范圍很好地指示了韌性剪切帶的分布，往往間接圈定與韌性剪切作用有關的金礦的分布范圍，因而，構置航磁ΔT等值線50 nT至150 nT區間范圍預測變量。

（5）化探變量：1/20萬水系沉積物中Au，Ag，Cu和 Zn化探異常可作為預測變量進行提取，其分布范圍間接指示了金礦可能存在的地段。

（6）重砂變量：1/20萬金重砂異常作為預測變量進行提取。

4 基于GIS下的證據權重法礦產資源潛力評價

證據權重法預測模型即是根據已知礦床點與綜合信息預測變量之間的條件概率來確定每種變量的權重值，然后推廣到全區，實現多源信息對評價礦種、類型的預測[14?16]。表2和表3所示為基于MRAS證據權重法的具體表示。以錦州—阜新金礦化帶已知的 40個金礦床（點）為模型單元，提取并構置14個預測變量（證據圖層），計算各預測變量與成礦的相關程度和預測評價證據權重值，并以此來對研究區內各個單元進行成礦概率計算。

表2反映礦床點出現、沒有出現與各預測變量出現、沒有出現的相應概率。表3所示的W+為各預測變量存在的權重值，W?為各預測變量缺失的權重：

C反映各預測變量與礦床點產出狀態之間的關聯性，通過正負權的差值來度量，即C=W+?W?。C大表示該預測變量的找礦指示性好，C小表示指示性差。若C為0，表示該預測變量對有礦與無礦無指示意義；C＞0表示該預測變量的出現有利于成礦；C＜0表示該預測變量的出現不利于成礦。

表2 錦州?阜新金礦化帶成礦預測變量先驗概率Table 2 Prior probabilities of predictive variables in Jinzhou?Fuxin gold metallogenic belt

表3 錦州?阜新金礦化帶成礦預測變量證據權重Table 3 Evidence weights of predictive variables in Jinzhou?Fuxin gold metallogenic belt

對上述證據因子作顯著水平為0.05下的條件獨立性檢驗[17?19]，只有航磁推斷斷裂 BUF與航磁推斷太古宙變質巖2個證據因子之間不獨立，考慮到航磁推斷斷裂 BUF因子先驗概率及 C均較小，指示性較差，不考慮此因子。最終優選出13個預測變量作為證據因子。

5 找礦預測遠景區圈定

圖3所示為研究區利用該證據權重模型，計算得到的包括已知礦床點在內的后驗概率網格圖，其每個單元的后驗概率（P）代表單元內找礦的有利度。圖4所示為后驗概率（P）累積頻率分布圖，根據D，E和F 3個拐點所對應后驗概率，可將后驗概率分為4個區間，取后驗概率值大的前3個區間作為找礦預測遠景區。把P≥0.803 526的單元作為A級找礦遠景區，0.607 065≤P＜0.803 526的單元作為B級預測遠景區，0.310 604≤P＜0.607 065的單元作為C級預測遠景區。

圖3 錦州?阜新金礦化帶綜合信息成礦定量預測圖Fig.3 Quantitative assessment map with intergrative information in Jinzhou?Fuxin gold metallogenic belt

圖4 后驗概率（P）累積頻率分布Fig.4 Distribution of posterior probability’s cumulative frequency

根據找礦預測遠景區分布特征，將其自NE向SW劃分為19個找礦靶區（表4），找礦靶區級別劃分通過靶區內找礦預測遠景區后驗概率平均值來確定，最終圈定A級找礦靶區3處，B級找礦靶區6處，C級找礦靶區10處。T07?敖包溝找礦靶區內A級找礦遠景區分布較多，成礦可能性較大，但目前僅有1處小型金礦分布，有進一步工作價值；T11—上排山樓—十家子找礦靶區內分布有排山樓金礦，其靶區后驗概率平均值也最大，體現本次預測研究的合理性；需要特別強調的是 T14—瓦子峪找礦靶區，其處于瓦子峪—后三角區域韌性剪切帶發育部位，成礦條件良好，目前實際工作中也發現深部存在金礦化現象，且本區尚無已發現金礦床（點）分布，有望在本區發現韌性剪切蝕變巖型金礦。T19—王滿溝找礦靶區在石英脈型金礦開采殆盡之際，發現下部有可能存在韌性剪切型金礦化蝕變，遼寧省目前正展開相關工作。

實際上，本文圈定的找礦靶區與遼寧省地質礦產調查院2010年圈定的找礦靶區位置、范圍基本一致，但通過證據權重分析將找礦靶區進一步分級則更有利于實際找礦工作的部署，體現本次研究工作結論的可靠性與應用性。

表4 錦州—阜新太古宙變質巖建造金礦化帶找礦靶區Table 4 Ore-prospecting targets in Jinzhou—Fuxin gold metallogenic belt hosted in Archean metamorphic formation

6 結論

（1）重新建立錦州—阜新金礦化帶金礦區域找礦模型。其中，主要找礦標志包括太古宙變質巖系、NE向及 EW向韌性剪切帶、NE?NNE及NW 向斷裂、Au-Ag-Cu-Zn化探異常、金重砂異常、航磁ΔT異常50 nT至150 nT區間、已發現的金礦床（點）。

（2）采用MRAS證據權重模型對錦州—阜新太古宙變質巖建造金礦化帶開展基于GIS的金礦潛力評價工作，提取構置14個預測變量作為證據因子并計算其因子權重，通過因子獨立性檢驗，淘汰1個不獨立預測變量，最終優選出13個證據因子對預測區展開成礦有利度評價，劃分出A，B和C 3級預測遠景區，共19個找礦靶區。

（3）T07?敖包溝找礦靶區內A級找礦遠景區分布較多，成礦可能性較大，但目前僅有1處小型金礦分布，有進一步工作價值；T14—瓦子峪找礦靶區其處于瓦子峪—后三角區域韌性剪切帶發育部位，成礦條件良好，目前實際工作中也發現深部存在金礦化現象，且本區尚無已發現金礦床（點）分布，有望在本區發現韌性剪切蝕變巖型金礦。T19—王滿溝找礦靶區在石英脈型金礦開采殆盡之際，發現下部有可能存在韌性剪切型金礦化蝕變，也可作為重點找礦方向。

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