三維地質數據庫在寧蕪北段地質找礦研究中的應用

劉小胡，居維偉，肖 娥，張悅秋，梅 芳，張文國，呂國海，張 杰

（江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇 南京 210007）

寧蕪北段三維地質模型數據庫構建工作基于多元地質數據庫，為該地區地質成果數據的查詢、準備、處理、表達和應用提供了統一平臺。通過數字地質模型的構建，為寧蕪北段地區地質成礦規律的綜合表達、工作區物化探異常與地質間的關系分析提供了良好的基礎，同時通過總結典型礦床的地質及物化探特征，初步建立礦床數字特征模型為該地區進一步的深部找礦分析提供數字模型。

1 三維地質建模范圍及方法

三維地質建模的范圍以控制盆地北段的主要斷層為約束范圍，西至長江斷裂帶、東至方山- 小丹陽斷裂、南至銅井- 小丹陽斷裂以南的娘娘山- 喬木山一線。

研究以數字化地形地質圖及鉆孔資料為基礎，通過揭露的地層、礦體信息，采用拼接建模與推斷建模相結合的方式開展三維地質建模工作，最終模型集成體現多元信息，如圖1。

圖1 梅山礦區地質模型集成表達示意圖

2 寧蕪北段地區地質成礦規律的綜合三維表達

根據前人對寧蕪地區成礦規律的總結，寧蕪火山斷陷盆地是一個與燕山時期火山活動有關的礦集區，該區域的主要礦產是與一套中基性到中酸性含堿較高的安山質火山一侵入雜巖有關的巖漿演化過程相聯系的：從而形成了一組從巖漿晚期到偉晶、高溫氣液、高溫接觸交代、中- 低溫熱液及可能的礦漿充填、火山噴發沉積成因的鐵礦床，即所謂”玢巖鐵礦”成礦模式。同時寧蕪盆地中還有多處火山熱液型、巖漿熱液交代型、含銅（金）砂巖型銅礦或銅金礦，礦產資源十分豐富。本次研究工作，通過綜合構建寧蕪北段地區0～500m 地形地質、主要地質構造、出露地層、次火山巖、典型礦床等地質要素的三維模型為寧蕪北段地區地質成礦規律的三維綜合表達提供了有利條件，能夠更好地從時間和空間上闡明其內在聯系，進而為深部成礦預測、定位提供模型分析基礎。從三維綜合展示圖上，圖2，可以梳理出寧蕪北段地區成礦系列的形成過程與分布規律。整個寧蕪火山盆地巖漿巖的演化中基性、中性到堿性。礦化過程上，前期是少量銅，中期以鐵為主，最后為與堿性巖有關的是銅和金礦床，礦產資源的主體是中期的鐵礦床。其礦床形成過程可大致被描述為以下過程。

在寧蕪地區首先與成礦相關的火山噴發旋回是龍王山旋回，該旋回后期因次火山巖侵入，形成了一個小型銅礦～大平山銅礦。第二個噴發旋回為大王山旋回，從北東往西南，是寧蕪地區火山活動的主旋回，貫穿于整個盆地。強烈的大王山旋回噴發，形成了寧蕪地區的主要礦產，特別在北段地區主要形成了梅山、吉山、鳳凰山等主要礦床。這個階段的礦床形成過程首先是由于火山碎屑的噴發，形成火山沉積巖，并形成了一個陸相火山噴流沉積的鐵礦～龍旗山鐵礦。隨后次火山巖侵入，巖性為輝長（石）閃長巖。次火山巖侵入之后形成強烈的礦化作用并對周圍的火山沉積礦進行改造形成石榴子石、綠簾石磁鐵礦礦床，即竹園山式鐵礦。第三種類型，是在火山巖中沿裂隙帶形成一些中低溫的熱液充填的脈狀礦，即龍虎山式礦床。第四種類型，是在次火山巖的頂部，即輝長閃長玢巖的頂部形成一套為礦漿為主、后期熱液疊加改造的礦床，即梅山鐵礦。第五種類型是在次火山巖頂部角礫巖帶中，一般火山巖的頂部，熱的氣液上升之后進行爆炸、隱爆，形成大量的角礫巖，之后受熱液交代，交代過程形成的以偉晶狀為主，中細粒狀為輔的礦石結構，稱為凹山式。該類型礦床在寧蕪北段地區沒有出現。第六種類型是在次火山巖的下部，形成一套浸染狀礦體，即陶村式。第七種類型是次火山巖和沉積巖接觸，形成的一組熱液交代礦床，即鳳凰山式、其林山式。第八種類型是在沉積巖和次火山巖接觸的頂部，也形成礦漿礦床，即姑山式，主要礦石成分為透輝石- 磷灰石- 磁鐵礦。該類型礦床在寧蕪北段地區尚未出現。大王山旋回之后是姑山旋回，該旋回目前尚未發現礦產資源。第四個旋回為娘娘山旋回，該旋回在火山口附近形成了脈狀的銅金礦床，礦石組合是菱猛鐵礦- 黃銅礦- 自然金。

3 次火山巖體與礦床空間分布關系的綜合三維表達

圖2 寧蕪北段地區成礦特征綜合認識圖

通過對次火山巖體三維模型的集成表達，可以清晰的在三維視圖中展布出該工作區基性、中基性、中酸性等不同類型次火山巖體的空間分布規律寧蕪北段地區由NE 至SW 方向，次火山巖體呈現從中基性（為主）→中性→中酸性逐漸過渡的特征。根據地球化學特征統計，本區礦床的成礦類型與次火山巖性質密切相關，與鐵礦有關的巖體一般偏基性，SiO2＜55.0%，CaO ＞5.5% ；與銅礦有關的巖體略偏中酸性，SiO2＞55.0%，CaO ＜5.5% ；與黃鐵礦有關的巖體SiO2、CaO 含量接近區域巖體平均值，成礦元素由NE 至SW 方向呈現鐵- 銅- 金（銅）逐漸過渡的特征，成礦熱液溫度也呈現高溫- 中高溫- 中低溫- 低溫逐步變化的特點。

4 工作區物化探綜合異常區構建及聯合表達

4.1 寧蕪北段地區重力異常主要特征

寧蕪北段重力異常等值線與地形地質疊合的情況，從模型綜合表達的信息可知，寧蕪北段地區主要的重要高值異常區分布在NW 向梅山- 祖堂山- 東善橋- 鳳凰山成礦帶及NE 向其林山- 陰山- 云臺山- 大平山成礦帶。異常高值中心主要位于吉山鐵礦及東善橋地區。同時寧蕪北段東北方山- 陶吳- 小丹陽一線重力梯度帶重力等值線呈平行等距分布特征并自西向東逐步遞減，結合區域構造條件推測是由深部方山- 小丹陽斷裂引起。

4.2 寧蕪北段地區磁力異常主要特征

寧蕪北段地區磁法的高值異常主要出現在梅山、臥兒崗和吉山地區等鐵礦區寧蕪北段的西南部磁異常的梯度較緩，異常的差值不大，東南部主要在皇姑山、陰山、銅山、鶯子山一帶出現較低緩的磁異常。而西南部的磁異常差值不明顯，異常的梯度變化較小。

5 寧蕪北段地區地球化學異常主要特征

本次研究工作將收集的Zn、Cu、Mn、Pb、P 5 種地球化學異常數據分層展示在三維視圖中并將其與次火山巖體進行綜合表達。分別展示了寧蕪北段西南部岱山- 娘娘山- 戴山一線、東南部皇姑山- 云臺山- 鶯子山- 火地山- 大平山一線以及北部谷里-吉山- 龍旗山一線次火山巖體地球化學異常特征。

6 結論

通過本次三維地質數據建庫工作，對寧蕪北段地區地形地質圖、交通地理圖、鉆孔資料、物化探解譯圖等地質資料進行了系統收集、整理，形成了數字化地質數據庫和屬性化的圖形文件，在此基礎之上對寧蕪北段地區地形地質、主要地質構造、出露地層、次火山巖、典型礦床等地質要素構建了三維模型。通過統一的數據庫及表達環境，直觀反映寧蕪北段地區地質工作程度及地質成礦特征，可為該區域的下一步”攻深探盲”工作提供模型基礎與技術支撐，根據信息預測下步找礦。