吉林長白臨江銅礦綜合找礦信息提取及找礦潛力

張百超

（吉林省區域地質礦產調查所，吉林 長春 130000）

長白地區作為吉林省重要的金屬成礦帶，板塊運動沖擊在該地區造成巖漿活動，形成了大量的礦床。臨江銅礦位于吉林省白山市臨江市，屬于華北地區北緣東段。主要為老嶺群門組，主要巖性為大理巖、夾角巖、花崗閃長巖等[1]。臨江礦床由6個礦帶和大量礦體組成，礦帶總體走向NW，傾向SW，斷續延長600m～800m，寬150m～200m[2]。目前，臨江礦產資源儲量存在不對稱性，勘查和研究程度較低。區域巖漿活動較不穩定，分布較不均勻，范圍廣泛，火山巖酸性主要為中酸性組合。礦區的成礦過程復雜，具有多礦源的特性，礦區成礦是多種礦源作用疊加形成的。多種礦種綜合生產，才能生成礦種礦床。臨江銅礦位于老黑頂子倒轉背斜的南翼，在鴨綠江深大斷裂東側。礦床的形成受礦區地質構造的很大影響，礦區受東西方向的扭動作用，形成了北東向扭性斷裂。礦區的礦帶受巖體接觸帶、地層與斷裂構造影響，銅礦體大多數集中分布，在成礦的有利部位形成礦帶。銅礦體一般位于矽卡巖化大理巖下，礦化分布相對不均勻，規模較小，膨脹明顯。臨江銅礦床經歷多類型成礦的作用，礦石類型復雜，以矽卡巖銅礦石為主。臨江銅礦信息的提取對銅礦的發展起著關鍵作用，通過對礦區建立三維地質模型的方法進行信息提取，對臨江銅礦的找礦潛力進行預測。

1 吉林長白臨江銅礦綜合找礦信息提取方法

1.1 構建鉆孔解譯的三維地質模型

鉆孔是獲取礦區深部信息最精準的手段，是獲取地質數據的主要形式。傳統的三維地質建模方法，由于地質變化復雜，不能大面積地布置工程。基于鉆孔技術構建鉆孔解譯的三維地質建模，多數是靜態交互模式，可以實現信息提取的自動化。根據獲取的鉆孔地質數據，將數據分成4個相互關聯的表格：鉆孔位置、測斜數據、地質、采樣。鉆孔位置表是記錄孔口位置的高低、深度、軌跡等基本位置信息；測斜表是記錄鉆孔深度的測斜變化信息；巖性表是記錄沿鉆孔軌跡的地層巖性特征；樣品表是存儲樣品化驗的元素信息表。根據分析樣品中數據，突出不同巖性的特點，關聯表之間通過“鉆孔代號”相互關聯。

基于上述鉆孔解譯，構建鉆孔解譯的三維地質建模。構建流程如圖2所示：

根據圖1可知，在三維建模軟件中，通過數據表結構的創建與編輯，建立三維地質模型。礦區收集的鉆孔數據記錄在圖件表里，包括孔口坐標、測斜數據、樣品分析和巖性分析等相關表格。一般通過中間碼格式導入到建模軟件中，建立鉆孔地質數據表。地質解譯是構建礦體模型的關鍵，通過三維建模軟件完成剖面分析，獲得更多地質邊界信息。運用地質知識對地質進行解譯，在三維空間鉆孔間對地質體邊界進行數字化圈定，完成解譯泡洗面上地質體的邊界圈定，達到特征描述的目標。鉆孔剖面解譯后，將相同地質單元的解譯調入三維空間，參照已知條件，分析礦區地質空間特點，進行三角網連接封閉。實體模型大多數為空心體，客觀描述了礦區各地質體三維空間形態，為提取礦區地質信息提供了依據。

圖1 基于鉆孔解譯的三維地質建模過程

1.2 多重分形下礦致異常提取

多重分形理論是一種較有效的非線性研究工具，在礦區化學領域取得了很大成就。提取找礦信息是勘察礦區地質學化學的主要內容，關鍵在于確定背景值及異常下限。在礦致元素異常方面，主要采用多元統計方法，如礦致元素間相關程度的分析法、對相關元素進行聚類分析法、降維因子分析法等。

上述構建的三維地質建模，為我們提供了定量化成礦異常信息提取的依據，基于上述構建的模型，綜合三維預測技術分析，可知在C-V（濃度-體積）分形下，用于斑巖銅礦床和貧瘠圍巖圈定礦致密集帶和深部礦化帶，C-V分形數據可表示為：

V(ρ≤v)和V(ρ≥v)分別表示濃度值(ρ)小于、等于、大于或等于的兩個體積，v表示礦化帶的閾值；a1和a2是特征指數。相同體積的對數曲線V(ρ≤v)和V(ρ≥v)遵循冪律關系，體積v在不同濃度的(ρ)區間呈現不同的線性關系，線性關系用最小二乘法擬合，反映了V(ρ≥v)與(ρ)之間的不同分形，也反映出不同的成礦作用在各個成礦過程中的不同階段，分離出不同層次的礦區化學元素。

臨江礦區的主成礦元素是Cu，如何對主成礦元素Cu進行信息提取也是一大難題。此次研究通過創建Cu屬性，從地質數據庫中隨機抽取Cu離散點樣品值，應用距離反比例法測得Cu元素三維空間插值。勘查區范圍的設定以90m為搜索半徑，垂直方向30m，主軸比值1.5，對Cu屬性進行約束統計，得出Cu元素濃度值頻率分布如圖2所示：

圖2 礦區三維地質模型中Cu元素濃度值頻率分布

根據圖2數據的變化，借助統計工具，統計出不同Cu插值的體積百分比，進行擬合計算，可得出Cu元素的分形方程：

以上公式可知，低值區斜率為0.057，擬合數據接近水平，體現出Cu分布的隨機性，Cu從低濃度到高濃度頻率下降，邊界控制明顯，對能否成礦起了重要作用。

分形維數是定量分析復雜分形體的重要參數，根據礦區C-V分形數據，對不同分形異常統計特征如表1所示：

表1 臨江礦區不同分形異常統計表

根據表1可知，臨江礦區不同分形對于三維化數據而言，區域異常分形維數大于等于3，則表示該元素超出了常規的三維測度，更加具有空間集聚的優勢，反映了巖體侵入接觸帶的構造，體現了成礦地質環境的重要性。將鉆孔圈定的礦體與部分局部異常極值進行疊加對比，通過對比可得兩者顯示了密切的相關性。

通過上述可知，多重地形下礦致異常提取方法對礦區的成礦元素可以準確地提取與分析，通過提取數值對礦區內部的異常情況充分掌握。

2 吉林長白臨江找礦潛力

吉林長白臨江銅礦為中低溫脈型綜合礦區，受斷裂控制影響嚴重，部分礦體產在石英脈中，Cu元素豐富。根據中低溫脈型礦區的控礦特點，結合上述對礦區找礦信息的綜合提取，分析在臨江銅礦區的下部可能伴隨深部斷裂帶，銅資源平均品位超過0.89%，產出有規模更大的銅礦。

臨江礦區花崗閃長巖大多數以株狀形態產出，輕稀土元素分餾明顯，樣品微量元素分布均勻，大離子親石元素Rb、Ba、Th、Sr等豐富集中。礦流體主要以巖漿水構成，隨著巖漿運動不斷從流經的巖石中獲取有益元素，運動過程中部分大氣降水混入，在適當的外部環境和溫度壓強條件下發生沉淀，形成大量豐富的礦床。臨江銅礦區成礦作用中，與地層接觸形成礦化矽卡巖的地質體是花崗閃長巖。因此想獲取礦區的成礦年齡，可以根據分析花崗閃長巖的成巖年齡獲取。

本礦區產銅礦物主要以黃銅礦、斑銅礦為主，與含銅礦物一起生成的非金屬礦物主要有石英、云母等，礦化集中的地方，一般出現在非金屬礦物集中的地方。老嶺群的大理巖與角巖巖性界面是臨江礦區重要成礦的部位，各種各樣的矽卡巖中，疊加著云母化、綠泥石化的非金屬物質。在花崗閃長巖中，形態發生變化越大的位置，尤其是巖枝部位，成礦的效果更好。

在斷裂區F1、F2兩側，兩層間斷裂處相交處含有銅元素較多，含礦性一般較好。大多數孔雀石、藍銅礦位于礦區的深部，礦區地面表層氧化帶出現時，孔雀石出現的概率增大，深部存在銅礦體的可能性也隨之增大。

綜合上述，根據中低溫脈型礦區的特點，在臨江礦區的深部伴隨著孔雀石在地表的出現，產出大規模銅礦體的可能性很高，臨江礦區的找礦潛力不容小覷。

3 結語

本文通過構建鉆孔解譯的三維地質模型，對臨江銅礦綜合找礦信息進行提取，根據礦區特點，通過對找礦信息的提取，得出臨江銅礦地區成礦地質條件十分優越，礦區深部及非金屬礦物集中的地方具有很大的找礦潛力。