招平斷裂帶大尹格莊礦區三維地質結構及斷裂控礦規律

摘要： "本文基于大尹格莊礦區264個鉆孔資料，建立了礦區三維精細化地質模型，剖析了金礦床三維空間結構，指出了沿斷裂構造深部找礦重點地段。三維可視化展現研究區淺部較為零散的礦體在深部連為一體，構成資源量超過200""t的超大型金礦床。對主要礦體開展品位、厚度及斷裂構造形態變化的耦合關系表明，礦體存在沿走向、傾向等間距分布、側伏和斜列分布規律，礦體富集區主要位于斷裂沿傾向陡緩交替地段，進一步理清了斷裂與金礦的耦合關系，顯示了三維模型在深部找礦中的預測作用。

關鍵詞： "金礦床；招平斷裂帶；三維地質模型；控礦規律；大尹格莊礦區

中圖分類號：""P618.51""""""""""文獻標識碼：""A""""""""doi：10.12128/j.issn.1672-6979.2024.09.003

引文格式： "薛歡歡，楊真亮，劉欣悅，等.招平斷裂帶大尹格莊礦區三維地質結構及斷裂控礦規律［J］.山東國土資源，2024，40（9）：15-24.XUE Huanhuan，YANG Zhenliang，LIU Xinyue， et al. Three Dimensional Geological Characteristics and Fault Controlling Laws in Dayin'gezhuang Gold Deposit in Zhaoping Fault Zone［J］.Shandong Land and Resources，2024，40（9）：15-24.

0引言

隨著淺表層資源勘探和開發利用程度的提高，全球礦業界已經開始把勘查目標轉向深部，提高對深部資源時空分布規律的認知已成為當今國際礦產資源勘查與研究的發展趨勢［1］。面對深部找礦，基于大數據集成和三維地質建模的找礦方法越來越被人關注［2-4］。招平斷裂帶中段已累計查明金金屬量400余噸，前人的大量研究顯示該區尚有較好的深部找礦空間［5-7］。大尹格莊礦區位于招平斷裂帶中段，各勘查單位及學者對礦床的構造特征、成礦規律及找礦方向等進行了大量研究［8-17］。然而，尚缺乏對大尹格莊礦區三維地質特征的系統研究和深部精細的成礦預測。本文基于三維建模技術，利用264個鉆孔資料、85張勘查線剖面圖，建立了大尹格莊礦區三維地質精細化模型，進行三維地質結構和斷裂控礦規律分析，為進一步開展深部找礦提供了三維可視化、真實的數據支撐，也為深部成礦規律研究提供新的重要信息［18］。

1地質概況

大尹格莊金礦床位于招平斷裂帶中段，斷裂下盤為玲瓏序列花崗巖，上盤為早前寒武紀變質巖系［19］。第四系沿溝谷河流零星分布。招平斷裂帶為主要控礦構造，區內出露長6.8km，平面呈舒緩波狀展布，走向20°，傾向SE，傾角20°～50°，斷裂帶寬在80～300m之間［20］。斷裂成礦前表現為左行壓性活動，成礦期為右行張扭性活動，成礦后為左行壓扭性活動，被大尹格莊斷裂、南周家斷裂切割（圖1）［21］。

2三維地質模型構建方法

2.1建模數據

建模數據使用的資料為大尹格莊礦區近年來提交的8套勘查成果資料，包括勘查線剖面圖85張、鉆孔柱狀圖264張，中段圖36張、區域地質圖（1：5萬）1張、地形地質圖（1：1萬）3張、地表數字高程數據1份。

264個鉆孔數據主要分布于大尹格莊礦區深部及其外圍金礦勘查，數據源于各礦段以往提交的各期勘查報告，淺部形成（29～161）m×（35～184）m（走向×傾斜）的工程間距，深部及外圍大致形成（105～244）m×（124～372）m（走向×傾斜）的工程間距，最大勘查深度2 300 m（圖2）。

2.2數據處理

建模數據處理主要包括平面數據、剖面數據以及鉆孔數據等［22-23］。平面數據處理主要是對礦區：1[DK（]∶[DK）]1萬地形地質圖進行坐標系統和格式轉換，再進行拼接并刪除與建模無關的內容，對修編好的平面地質圖進行標準化處理并賦屬性值。剖面數據處理主要對原始勘查線剖面圖標準化后進行拼接融合，形成地表～-2500m標準化的勘查線剖面圖，在原礦體圈定基礎上對各礦段礦體重新圈連，確保礦體的連續性。鉆孔數據處理主要是對收集的264張鉆孔柱狀圖數字化，包括鉆孔基本信息、鉆孔彎曲信息、鉆孔地層描述、鉆孔測試分析結果等。

2.3建模參數

建模范圍為大尹格莊礦區地表～-2500m標高，平面地質圖比例尺為1：]1萬，剖面圖比例尺為：1：2000，水平控制網度60m×60m，最小厚度0.1m。

2.4建模方法與流程

由于地質結構的復雜性、多解性強，針對地質模型構建不同的復雜程度，本次建模采用基于復雜地質體的交互建模方法［24-28］。三維結構模型主要包括地層、構造、巖漿巖、圍巖蝕變及礦體［22］。實際操作中采用剖面相聯的方法構建三維地質模型，利用輪廓線重構面技術在相鄰剖面之間用三角網連接三維實體表面而成［28-29］。

建模流程如下：數據預處理→生成斷層面→處理斷層之間的接觸關系→生成被斷層撕裂的地層面→處理上下地層交切關系→生成封閉地質體，最后將地表、構造、地層、巖體、蝕變帶、礦體等多種類型的地質單元融合成一套地質模型［30］。

3礦床三維空間結構

三維地質模型包括地表、構造、地層、巖體、蝕變帶、礦體等（圖3）。

3.1地層三維特征

地層主要為第四系和古元古代荊山群，第四系主要位于模型西部及東北部，呈薄層狀上覆在巖體表面，古元古代荊山群位于模型表面，沿NE—SW向呈帶狀分布，兩側延伸至模型外（圖4a）。

3.2巖漿巖三維特征

巖漿巖為模型的主要組成部分。其中早前寒武紀變質巖主要出露于招平斷裂帶上盤，底部中生代玲瓏序列巖體大面積侵入，二者整體表現為斷裂接觸?？氐V構造—蝕變帶—礦體主要發育于新太古代侵入巖與中生代巖體接觸界面處。萊州序列巖體位于模型中部，帶狀展布，呈巖株狀、巖瘤狀侵入棲霞序列巖體內，巖體規模小，零散分布（圖4b、圖4c）。

3.3構造帶三維特征

招平斷裂帶：位于模型中部，走向352°～38°，傾向SEE，傾角9°～50°，寬20～100m。主斷裂面淺部沿中生代玲瓏序列巖體與早前寒武紀變質巖接觸界面展布，深部延伸至玲瓏序列巖體內。平面上形態變化較大，呈“S”型展布。被NE向大尹格莊斷裂、南周家斷裂、欒家河斷裂等錯斷［21，31-32］。礦體主要分布于構造面下盤，緊貼或在主裂面附近富集。構造表面起伏變化明顯，淺部傾角較陡，向深部逐漸變緩，南部傾角相對較緩，北部傾角較陡。沿傾向上受后期構造影響，形態變化較大，沿走向上呈波狀（圖4e、圖4f）。

大尹格莊斷裂帶：位于模型西北部，切割招平斷裂帶，上盤向南西移動，隨后被南周家斷裂帶錯斷。地表呈弧形彎曲，走向56°～100°，傾向NW，傾角42°～60°，自淺部向深部，傾角由陡變緩，斷距260～450m，垂直斷距260～450m（圖4e、圖4f）。

欒家河斷裂：位于模型中部，切割招平斷裂帶，上盤向南西移動，隨后被南周家斷裂帶錯斷。走向44°～52°，模型北段傾向NW，中南部傾向SE，推測在勾山水庫內與招平斷裂帶交會。

南周家斷裂帶：位于模型北側，地表多被第四系覆蓋，整體走向SE 105°，傾向SW，傾角較陡，地表可見切割并左行錯斷招平斷裂，水平斷距140～750m，垂直方向錯動不大（圖4e、圖4f）。

3.4蝕變帶三維特征

蝕變帶形態、產狀、規模與招平斷裂帶基本一致，沿斷裂帶兩側展布，上覆巖體為棲霞、萊州序列巖體，下伏為玲瓏序列巖體。走向長5.2km，傾斜長6.5km，厚度從幾十米至幾百米，變化較大。上下表面均呈階梯狀、波浪狀，受多期構造影響，蝕變帶被錯斷。整體來看淺部蝕變帶產狀相對較陡，向深部有變緩趨勢，南側蝕變帶較陡，北側蝕變帶相對較緩（圖4d）。

3.5礦體三維特征

大尹格莊-新東莊金礦床礦體主要分布在：-1622m標高以淺，本次建模對礦床中以往不同勘查單位、不同礦段內圈定的礦體進行了重新圈連，累計圈定礦體196個，圈定較大礦體4個，編號分別為①-1、②-1、②-69、Ⅰ-2號礦體。從體積分布來看，模型范圍內礦體分布較為集中，主礦體占比極高，利于集中開發利用。小礦體多而且零散，多為透鏡狀、小脈狀，且淺部小礦體明顯多于深部［9］。

礦體呈隱伏狀態分布于斷裂帶下盤，淺表部見礦效果較差，向深部連為一體，NE向側伏規律明顯，主礦體呈似層狀，淺部形態復雜，多呈現分支復合，向深部形態趨于簡單。斷裂控制了礦床內礦體形態、規模、產狀，斷裂帶向深部變化影響礦化局部富集（圖5）［33］。

4礦體空間變化及斷裂控礦規律

從三維地質模型中可以看出，大尹格莊-新東莊金礦床構造復雜。礦體受招平斷裂帶控制，整體規模巨大、連續性較強。后期大尹格莊斷裂、欒家河斷裂、南周家斷裂等錯斷招平斷裂帶和礦體，將其分割成數個部分。依據各構造之間相互關系，判斷4條斷裂的先后順序為招平斷裂帶、大尹格莊斷裂、欒家河斷裂、南周家斷裂。

4.1礦體品位、厚度空間變化

對主要礦體進行壓縮，提取插值后的品位、厚度數據點1908個，礦體厚度1.00～65.06m，平均：6.41m，主要集中在1.00～10.00m，僅少部分地區厚度可達30m以上，厚度變化明顯（圖6a）。從厚度三維分布圖中看出，礦體厚度分布不均勻，中間厚度較大，向外圍逐漸變薄，走向、傾向上均表現為厚薄相間分布，無礦、弱礦間隔明顯。由淺部向深部，厚度有變薄趨勢（圖7a）。

對均勻提取插值后的1908個品位數據進行分析，礦體品位1.00～12.40g/t，平均2.06g/t，主要集中在1.00～5.00g/t（圖6b），整體品位偏低。在品位三維分布圖中看出，礦體品位分布較均勻，中間品位相對較高，向外圍逐漸變降低，厚度較大區域品位往往較高，品位gt;5g/t部位多對應厚度極高區域，兩者呈正相關（圖7b）。

對均勻提取插值后的1908個厚度×品位數據進行分析，厚度×品位值1.00～257.67m·g/t，平均17.62m·g/t，數據分布均勻（圖6c）。厚度×品位值可以反映礦化富集情況，厚度×品位值越大代表該區礦化越富集（圖7c）［34］。

4.2礦體空間分布規律

4.2.1沿傾向上等間距分布規律

從厚度×品位等值線圖上可以看出，礦體沿傾伏方向呈現厚薄相間變化，礦體在-400 m～-550 m、：-1200 m～-1400m標高范圍存在明顯的無礦/弱礦段，其品位×厚度值小于5 m·g/t，據此可將礦體分割成3個礦化富集區。各富礦段沿傾向上富礦帶寬一般780～1 100 m，平均820 m，無礦/弱礦段寬一般垂向距離100～200 m。整體來看，沿傾向上富礦段呈現等間距分布。第三礦化富集區尚未封閉，已控制部分礦體厚度、品位與第二礦化富集區相差不大，說明深部找礦潛力較大（圖8a）。

4.2.2斜列和側伏規律

礦體具明顯的NE向側伏，側伏向為75°，富集區沿傾斜方向呈串珠狀分布，按其分布特征可將其分為南、北2個串珠，2個串珠近乎平行，且其總體展布方向與礦體側伏方向基本一致，沿傾斜方向富集區近乎等距分布，富礦帶寬一般1 350～1 700 m，平均1 450 m，弱礦間隔1 000～1 200 m，平均：1 050 m，整體來看Ⅰ-2號礦體NE 75°方向具有較好的找礦前景（圖8b）。

4.3構造表面坡度變化及礦化富集關系

斷裂表面坡度可以反映斷裂變化，應用坡度分析一定程度上可以反映構造形態變化［32］。區內控礦構造為招平斷裂帶，-2000m以淺三維構造模型由系統的工程控制，可作為已知數據進行研究。共提取構造表面坡度值9061個，分布區間2.89°～：77.30°，平均30.32°，主要集中在20°～50°之間。礦體富集區內整體坡度值明顯偏低。根據礦體側伏和斜列規律劃分為2處范圍研究，編號為①和②（圖9）。

（1）提取范圍①沿側斜方向坡度整體表現為陡—緩—陡—緩的變化特征，可劃分為4段（圖10a）。

第一段：水平距離0～2300m，坡度整體變化特征為由陡變緩，坡度值范圍20.55°～34.50°，坡度差13.95°，礦體厚度×品位值整體偏高，見礦效果強。其中600～1100m范圍內，礦體厚度×品位值相對較高，平均值為15.88m·g/t，為礦化富集帶A賦存范圍；1100～1500m范圍內，見礦效果強，對應礦化富集帶B賦存范圍，礦體平均厚度×品位值達22.95m·g/t，最高值為1400m處的：40.26m·g/t；2000～2300m范圍內，礦體厚度×品位值存在急劇增大區域接近于20.00m·g/t，見礦效果較強，為礦化富集帶C賦存范圍。

第二段：水平距離2300～4500m，該段坡度沿側斜方向由緩逐漸變陡，由2300m處的20.73°逐漸增大至4000m處的52.38°，礦體厚度×品位值較低，為弱礦—無礦帶。

第三段：水平距離4500～5400m，該段坡度值范圍17.95°～32.05°，坡度差14.10°，坡度變化較為劇烈，為由陡變緩區域，礦體厚度×品位值沿斜距逐漸增大并保持高值，平均為13.20m·g/t，見礦效果較強，對應礦化富集帶D賦存范圍。

第四段：水平距離5400～6050m，由坡度曲線可以看出，此段坡度為由緩變陡區域，坡度值：17.95°～24.71°，對應礦體厚度×品位值為零，為無礦帶。

（2）提取范圍②沿測斜方向可劃分為5段（圖10b）。

第一段：水平距離0～1800m，坡度值范圍：25.32°～41.62°，整體坡度值沿側斜方向逐漸減小，坡度由陡變緩，礦體厚度×品位值整體增大。300～900m范圍內，礦體厚度×品位平均值：29.96m·g/t，見礦效果強，該段為富礦帶，對應礦化富集區E賦存范圍；1400～1800m范圍內，礦體厚度×品位平均值19.66m·g/t，見礦效果較強，為礦化富集區F賦存范圍。

第二段：水平距離1800～3000m，坡度變化較為平緩，坡度平均值28.32°，該段礦體厚度×品位值較小，平均值6.60m·g/t，見礦效果較弱。

第三段：水平距離3000～3400m，沿側斜方向坡度值由3000m處的26.57°逐漸減小至3400m處的18.77°，構造面由陡變緩，見礦效果較強，礦體厚度×品位值最高至39.41m·g/t，是礦化富集帶G賦存范圍。

第四段：水平距離3400～4800m，該段坡度急劇增大至3600m處的44.23°后又急劇減小，后段坡度值趨于平緩約18.03°，由礦體厚度×品位曲線可以看出，此段幾乎不見礦，為無礦帶。

第五段：水平距離4800～6300m，該段坡度值沿側斜方向整體逐漸增大，坡度變化較為明顯，坡度差15.48°。4800～5700m范圍內，礦體厚度×品位值較高，平均值9.19m·g/t，見礦效果相對較強，為礦化富集帶H賦存范圍，5700～6300m范圍內，見礦效果較差。

總之，8處礦化富集區斷裂傾角變化與礦體賦存位置關系分析表明，構造表面形態變化與礦體富集關系極密切，形態變化越大，越易于礦體富集。這種斷裂賦礦規律顯示，斷裂由陡變緩的轉折端是深部找礦的重要位置?；跇嬙煨螒B學研究的深部找礦預測，采用高精度地球物理和三維建模技術，查清深部斷裂結構變化，將斷裂產狀變化明顯的區段圈定為找礦靶區。

5結論

（1）基于大尹格莊礦區基礎地質資料，以平面地質圖、264個鉆孔數據、85張勘查剖面數據為依據，基于顯式建模技術，建立了大尹格莊礦區-2500m以淺精細化三維地質模型，為巖漿、構造演化研究和深部找礦打下良好基礎。

（2）通過對大尹格莊礦區礦體空間分析，均勻提取礦體內品位、厚度、品位×厚度等屬性信息，發現礦體品位、厚度均呈正相關關系，礦體存在沿走向、傾向等間距分布、側伏和斜列的分布規律。

（3）通過對大尹格莊礦區構造空間分析，提取了招平斷裂帶構造表面坡度，發現礦體富集區主要位于沿傾向陡緩交替地段，認為構造表面變化率越大礦體越富集。該礦床深部找礦潛力較大，且Ⅰ-2號礦體NE 75°方向具有較好的找礦前景。

參考文獻：

［1］劉光鼎.深部探測：詮釋成礦過程、拓展深部資源［J］.地球物理學報，2015，58（12）：4317-1195.

［2］陳建平，于淼，于萍萍，等.重點成礦帶大中比例尺三維地質建模方法與實踐［J］.地質學報，2014，88（6）：1187-1195.

［3］魏明，趙彬，王銳，等.基于三維模型的礦床品位分布規律研究：以陜西龍頭溝金礦為例［J］.黃金科學技術，2019，27（2）：172-180.

［4］王功文，張智強，李瑞喜，等.華北重點礦集區大數據三維/四維建模與深層次集成的資源預測評價［J］.中國科學：地球科學，2021，51（9）：1594-1610.

［5］宋明春，宋英昕，丁正江，等.膠東金礦床：基本特征和主要爭議［J］.黃金科學技術，2018，26（4）：406-422.

［6］宋明春.膠西北金礦集中區深部大型—超大型金礦找礦與成礦模式［M］.北京：地質出版社，2010：1-339.

［7］張琪彬，宋明春，丁正江，等.膠東焦家巨型金礦床的剝露歷史與保存［J］.中國科學：地球科學，2022，52（7）：1391-1408.

［8］劉天鵬，劉彩杰，李智，等.膠東水旺莊超大型金礦床構造疊加暈特征及深部找礦預測［J］.山東國土資源，2024，40（2）：1-8.

［9］劉玉橋，李壽磊，牟志軍.膠東金礦區夏甸金礦床礦化分布規律及構造控礦分析［J］.山東國土資源，2022，38（10）：1-9.

［10］宋明春.膠東金礦深部找礦主要成果和關鍵理論技術進展［J］.地質通報，2015，34（9）：1758-1771.

［11］李洪奎，禚傳源，耿科，等．膠東金礦成礦構造背景探討［J］．山東國土資源，2012，28（1）：5-13．

［12］戴雪靈.山東招遠大尹格莊金礦成巖-成礦機理研究［D].長沙：中南大學，2012：1-151.

［13］LIU XD， DING ZJ， SONG MC， et al. Geology and mineralization of the Dayin’gezhuang supergiant gold deposit （180 t） in the Jiaodong Peninsula， China： A review［J］. China Geology，2022（5）：696-721.

［14］陳東鋒，鄒艷紅，毛先成，等.大尹格莊金礦床礦體三維建模與礦化分布規律［J］..地質找礦論叢，2014，29（4）：527-534.

［15］張瑞忠，高幫飛，郭春影，等.膠東大尹格莊金礦床礦體定位與成礦預測［J］.黃金，2008，29（4）：9-13.

［16］張炳林，單偉，李大鵬，等.膠東大尹格莊金礦床熱液蝕變作用［J］.巖石學報，2017，30（7）：2256-2272.

［17］解天賜，戴長國，李瑞翔，等.膠東大尹格莊-曹家洼金礦床三維空間特征及礦化富集規律新認識［J］.地質通報，2022，41（6）：986-992.

［18］王永慶，李山，楊真亮，等.膠東玲南-水旺莊巨型金礦床三維地質特征及斷裂控礦規律［J］.地質通報，2022，41（6）：977-985.

［19］周鑫，楊斌，劉占坤，等.膠西北大尹格莊金礦區青磐巖化與金成礦關系［J］.黃金，2019，40（6）：13-17.

［20］林少一．物探技術與方法在招遠市留仙莊地區金礦普查中的應用［J］.山東國土資源，2017，33（5）：54-61．

［21］楊斌，周鑫，段磊，等.膠東大尹格莊金礦區構造演化與控礦作用［J］.黃金，2020，41（9）：35-40.

［22］劉彥奎，王欣然，李建，等.基于3DMine的膠東上莊金礦體三維建模及應用［J］.山東國土資源，2020，36（12）：53-59.

［23］李瑞翔，高書劍，薛冰，等.膠東三山島超巨型金礦床三維地質模型及深部礦體與斷裂的耦合關系［J］.地質通報，2022，41（6）：968-976.

［24］王永慶，鈕濤，楊真亮，等.招平斷裂帶臺上-水旺莊段三維地質模型構建及礦體空間分布規律［J］.山東國土資源，2022，38（7）：12-19.

［25］李洪奎，毛先成，湯磊，等.山東招遠夏甸金礦床深部三維成礦可視化定位預測［J］.山東國土資源，2019，35（7）：1-10.

［26］鄧浩，鄭揚，陳進，等.基于深度學習的山東大尹格莊金礦床深部三維預測模型［J］.地球學報，2020，41（2）：157-165.

［27］陳進，毛先成，劉占坤，等.基于隨機森林算法的大尹格莊金礦床三維成礦預測［J］.大地構造與成礦學，2020，44（2）：231-241.

［28］王峰，滕俊利，王希秀.多源數據融合實景三維建模關鍵技術研究［J］.山東國土資源，2022，38（1）：70-73.

［29］向中林，顧雪祥，章永梅，等.基于三維地質建模及可視化的大比例尺深部找礦預測研究及應用：以內蒙古柳壩溝礦區為例［J］.地學前緣，2014，21（5）：227-235.

［30］武強，徐華.三維地質建模與可視化方法研究［J］.中國科學（D輯：地球科學），2004（1）：54-60.

［31］徐韶輝，王云燕，楊真亮，等.夏甸-姜家窯金礦床三維地質結構及礦體賦存規律［J］.山東國土資源，2021，37（6）：11-18.

［32］范家盟，周明嶺，霍光，等.招平斷裂帶北段金礦找礦新進展及控礦構造新認識［J］.山東國土資源，2018，34（10）：24-32.

［33］李德秀，高幫飛，劉琰.大尹格莊金礦床構造控礦規律及找礦意義［J］.地質與勘探，2006，42（4）：32-35.

［34］李燁，基于三維地質模型的焦家斷裂帶構造幾何特征研究及找礦應用［D］.淄博：山東理工大學，2021：1-66.

收稿日期：20240530；修訂日期：20240628；編輯：曹麗麗

基金項目：山東省重點研發計劃（重大科技創新工程）金屬深部協同探測技術裝備（編號：2023CXGC011001）、山東省2022年部省協議地質勘查項目“透視山東—焦家-三山島金成礦帶三維地質精細化模型建設與找礦預測”（編號：魯勘字〔2022〕51號）、山東省地質礦產勘查開發局項目科技攻關項目“招平斷裂帶中段深部金礦資源潛力調查”（編號：KC202210））

作者簡介：薛歡歡（1989—），女，山東菏澤人，工程師，主要從事地質礦產勘查、三維建模工作；E-mail：614197136@qq.com

*通訊作者：楊真亮（1985—），男，黑龍江齊齊哈爾人，高級工程師，主要從事地質礦產勘查工作；E-mail：yzl198849@126.com