大型露天金屬礦地球化學(xué)成礦預(yù)測模式構(gòu)建

張 博，劉 波

（四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊(duì)，四川 成都 610000）

我國對(duì)露天金屬礦的成礦預(yù)測多采用物探技術(shù)完成，雖能探測出礦體的賦存位置，但對(duì)于隱伏礦體的找礦效果并不理想。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，為提高區(qū)域找礦效率，諸多學(xué)者進(jìn)行了一系列研究，地球化學(xué)理論便是這一研究成果的集中體現(xiàn)。地球化學(xué)理論能夠根據(jù)礦床的地球化學(xué)異常，對(duì)隱伏礦體進(jìn)行綜合預(yù)測[1]。基于此，為保證大型露天金屬礦的找礦效率，本文設(shè)計(jì)一種地球化學(xué)成礦預(yù)測模式，根據(jù)礦區(qū)的地層、巖體、構(gòu)造特征，建立地球化學(xué)綜合找礦模型。預(yù)測結(jié)果表明，用地球化學(xué)邏輯對(duì)露天金屬礦進(jìn)行成礦預(yù)測，能夠準(zhǔn)確找到隱伏礦體的位置，并根據(jù)礦床的賦存特征，預(yù)測金屬礦的成礦總量。說明本文設(shè)計(jì)的地球化學(xué)成礦預(yù)測模式具備有效性，符合實(shí)際推廣應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

1 某大型露天金屬礦區(qū)的有利成礦信息提取

本次研究以某大型露天金屬礦區(qū)為參考，礦區(qū)總面積約1200km2，坐標(biāo)范圍為南北3369～4218m、東西5417～6125m，高程為-3654～600m。以該礦區(qū)剖面為初始模型，以金屬礦體為化學(xué)性質(zhì)的連接紐帶，根據(jù)礦體的航磁化極異常現(xiàn)象[2]，推斷巖體的形態(tài)，再根據(jù)剩余重力的異常現(xiàn)象推斷礦床的走向及賦存位置。

依據(jù)地層模型對(duì)礦區(qū)的基本礦體單元進(jìn)行限定，將已知礦體的賦存信息作為先驗(yàn)條件，通過已知礦體的圖層疊加特征，得出礦床內(nèi)賦存量最多的礦體，并結(jié)合地球化學(xué)理論，對(duì)礦區(qū)內(nèi)地層的金屬礦進(jìn)行分析，如表1所示。

分析表1可知，礦區(qū)內(nèi)每500m為一個(gè)結(jié)構(gòu)剖面，該大型露天金屬礦區(qū)總共包含高值區(qū)、濃集區(qū)和貧化區(qū)三個(gè)緩沖區(qū)，且其中賦存的礦體具有疊加特征。由于巖體結(jié)構(gòu)特征復(fù)雜，很難直接獲取其有利的成礦信息，為此本文根據(jù)巖體間的分異作用[3]，對(duì)巖體的分異特征進(jìn)行系數(shù)計(jì)算，并根據(jù)分異系數(shù)的大小，推斷巖體的分布形式與密度。

表1 某礦區(qū)不同地層的金屬礦賦存

礦區(qū)內(nèi)的構(gòu)造特征同樣作為成礦信息的參考依據(jù)，主要包括斷裂和褶皺兩種。選取200m斷裂緩沖區(qū)作為巖體斷裂帶的表征系數(shù)，并用方位異常度表示局部斷裂的特征。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，該大型礦區(qū)的方位異常度為0.968～0.997，即代表該區(qū)間內(nèi)的礦體質(zhì)量較高，具有采礦意義。

對(duì)于褶皺礦區(qū)的預(yù)測，采用背斜和向斜的賦值區(qū)域作為成礦有利區(qū)間的預(yù)測系數(shù)，若礦區(qū)內(nèi)超過76.4%的巖體均為褶皺，則說明該礦區(qū)方位異常度與主干褶皺相疊合，那么將此作為控礦的重要因素，對(duì)其有利區(qū)間進(jìn)行測量，以得到準(zhǔn)確的成礦信息，為地球化學(xué)成礦預(yù)測模型的構(gòu)建提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 地球化學(xué)成礦預(yù)測模式構(gòu)建

根據(jù)地球化學(xué)測定的成礦有利信息顯示，鋁、鎂、鋰、鈹、鎳、元素具有親硫?qū)傩裕汇f、汞、鉑、銠、金具有熱水巖屬性。根據(jù)這一指標(biāo)對(duì)上述金屬元素的平均值進(jìn)行計(jì)算：

式中，r代表金屬礦含量的平均值；Δp代表親硫?qū)傩缘慕饘倥c熱水巖屬性的金屬特征差。

將r作為參考變量，對(duì)礦區(qū)的變異序列進(jìn)行預(yù)測，結(jié)合地球化學(xué)的系數(shù)指標(biāo)，最終確定銅、錫、金、銀、汞作為礦區(qū)的成礦預(yù)測標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，保證礦區(qū)內(nèi)銅、錫、金、銀、汞的含量較多，該礦區(qū)便具備實(shí)際勘探與開采意義[4]。

按照地球化學(xué)的有利度特征，構(gòu)建礦區(qū)成礦的綜合預(yù)測模型，其函數(shù)表達(dá)式如下：

式中，I代表礦區(qū)成礦預(yù)測模型的函數(shù)表達(dá)；max(i)代表金屬元素的最大賦存量。

經(jīng)過上述定義，選取邏輯信息為i的模式參數(shù)進(jìn)行預(yù)測，保證i的最大化特征，實(shí)現(xiàn)隱伏礦體的準(zhǔn)確預(yù)測。

3 預(yù)測結(jié)果對(duì)比分析

為保證本文提出的地球化學(xué)成礦預(yù)測模式的有效性，對(duì)其預(yù)測結(jié)果進(jìn)行分析，同時(shí)為保證分析結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性與說明性，采用物探技術(shù)的預(yù)測結(jié)果作為對(duì)比。

本文預(yù)測模式對(duì)該礦區(qū)三疊紀(jì)地層的預(yù)測結(jié)果為：高值區(qū)賦存鎳、鈷、鎢、鉬四種金屬；濃集區(qū)賦存金、銀、鎂三種金屬；貧化區(qū)賦存鎂、鋰、鈹三種金屬。

物探技術(shù)對(duì)該礦區(qū)三疊紀(jì)地層的預(yù)測結(jié)果為：高值區(qū)賦存鎳、銀、鎢三種金屬；濃集區(qū)賦存金、銅、鎂三種金屬；貧化區(qū)賦存金、銀、鋰、鈹四種金屬。

結(jié)合表1，分析上述預(yù)測結(jié)果可知，本文預(yù)測模式僅在濃集區(qū)的預(yù)測出現(xiàn)一定偏差，沒有預(yù)測到鎂金屬的賦存，但不影響最終的勘探結(jié)果。而物探技術(shù)對(duì)三疊紀(jì)地層內(nèi)的所有金屬的賦存都沒有準(zhǔn)確的預(yù)測，高值區(qū)沒有預(yù)測出鉬金屬；濃集區(qū)存現(xiàn)錯(cuò)誤預(yù)測現(xiàn)象；貧化區(qū)預(yù)測出了并不存在的金屬。

經(jīng)過上述分析，可以確定本文設(shè)計(jì)的地球化學(xué)成礦預(yù)測模式的有效性，與傳統(tǒng)的物探技術(shù)預(yù)測模式相比，能夠更加準(zhǔn)確的劃分金屬礦的成礦范圍，隱伏礦體的預(yù)測效果較為理想。

4 結(jié)語

本文對(duì)大型露天金屬礦區(qū)的成礦預(yù)測模式進(jìn)行了研究，并利用化學(xué)地球的相關(guān)理論，構(gòu)建了基于地球化學(xué)的金屬礦成礦預(yù)測模式。預(yù)測結(jié)果表明，該預(yù)測模式適用于大型金屬礦區(qū)隱伏金屬礦體的預(yù)測，能夠準(zhǔn)確劃分礦體的賦存范圍，說明該預(yù)測模式具備有效性。希望本文的研究能夠?yàn)榇笮吐短旖饘俚V區(qū)內(nèi)礦體的預(yù)測與勘探提供理論依據(jù)。