基于分形特征的寺莊金礦區(qū)深部礦體質(zhì)量評(píng)價(jià)

基于分形特征的寺莊金礦區(qū)深部礦體質(zhì)量評(píng)價(jià)

元素參數(shù)的統(tǒng)計(jì)和分形特征在地球化學(xué)勘探領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，許多地質(zhì)專業(yè)人員注意對(duì)同礦山或礦帶不同元素的統(tǒng)計(jì)描述，很少有人使用相同高度上的同礦元素統(tǒng)計(jì)學(xué)研究。該文立足于金品位數(shù)據(jù)在不同標(biāo)高上的參數(shù)統(tǒng)計(jì)和分形分維值研究,選取山東寺莊金礦作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,取得了較好的效果,對(duì)于礦化在垂向上的分布和深部成礦預(yù)測(cè)有積極的作用。寺莊金礦位于膠東著名的焦家斷裂帶南端,近年來(lái),礦區(qū)深部找礦取得重大突破,在已知礦體深部發(fā)現(xiàn)第二礦化富集帶,引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。寺莊金礦具有深部成礦條件好、施工鉆孔數(shù)量多、鉆孔深度大(最深孔超過(guò)1000m)、金品位取樣數(shù)據(jù)系統(tǒng)等特點(diǎn),是進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)和分形幾何學(xué)研究的理想對(duì)象。1號(hào)礦體成礦地質(zhì)特征礦區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)和新太古界膠東巖群。構(gòu)造形式主要表現(xiàn)為斷裂構(gòu)造,焦家斷裂寺莊部分走向NE,傾向NW,傾角30°～45°。巖漿巖主要為燕山期二長(zhǎng)花崗巖。礦床主要產(chǎn)于焦家斷裂帶下盤(pán),大部分礦體與主斷裂帶平行或者近于平行,礦體的規(guī)模、產(chǎn)狀、形態(tài)及品位受控于主斷裂及其派生次級(jí)裂隙構(gòu)造。礦體在垂向上具有分段富集規(guī)律,分為淺部第一富集帶和深部第二富集帶,鉆孔控制深度1011m,礦體向下尚未尖滅。第一富集帶包括Ⅰ號(hào)和Ⅱ號(hào)礦體,第二富集帶主要為Ⅲ號(hào)礦體群,包括163個(gè)小礦體(圖1)。Ⅲ號(hào)礦體群賦存于主裂面之下的黃鐵絹英巖化花崗巖和黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖中,受主斷裂帶底板產(chǎn)狀的控制,沿走向及傾向具有舒緩波狀、分枝復(fù)合、膨脹收縮、尖滅再現(xiàn)的特征。礦體走向345°～36°,平均14.5°,傾向SW或NW,傾角26.5°～45.1°,平均35.1°。圍巖蝕變從礦體中心到兩側(cè)一般為金礦體→黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖→黃鐵絹英巖化花崗巖→絹英巖化花崗巖→鉀長(zhǎng)石化花崗巖→二長(zhǎng)花崗巖。在時(shí)間上礦化與蝕變同期進(jìn)行,由早至晚依次由鉀長(zhǎng)石化→絹英巖化(硅化)、黃鐵絹英巖化→碳酸鹽化和綠泥石化。成礦階段至少應(yīng)該為3期,其中,由黃鐵礦化、硅化和絹云母化構(gòu)成的黃鐵絹英巖化花崗巖和黃鐵絹英巖化花崗質(zhì)碎裂巖與成礦關(guān)系最為密切(圖1)。根據(jù)礦石的礦物組合、結(jié)構(gòu)、生成順序及井下礦化巖脈體相互穿插關(guān)系等,可將該區(qū)熱液成礦劃分為3個(gè)階段:①石英-金-黃鐵礦階段:以石英和黃鐵礦為主,次為金礦物。該階段黃鐵礦具粗晶壓碎結(jié)構(gòu)、交代殘余結(jié)構(gòu),為后期石英、金、黃銅礦等硫化物脈穿插和膠結(jié)。②石英-金-多金屬硫化物階段:金屬礦物以黃鐵礦為主,其次有黃銅礦、磁黃鐵礦、毒砂、黝銅礦、方鉛礦、閃鋅礦和金礦物。黃銅礦等硫化物礦物呈網(wǎng)狀、交錯(cuò)脈狀穿插分布其中,穿切、膠結(jié)和交代第一階段礦物組合。③石英-碳酸鹽-微量金階段:方解石、石英集合體呈不規(guī)則細(xì)脈穿切于前兩階段的礦化產(chǎn)物,此階段接近成礦尾聲,金成礦有限。2礦化特征結(jié)果收集寺莊金礦目前所施工的82個(gè)鉆孔中的金品位數(shù)據(jù)4597個(gè),垂直標(biāo)高范圍從地表到海拔標(biāo)高-1000m,縱向從256號(hào)到328號(hào)勘探線,勘探線之間距離60m,編號(hào)256,264,272……328。以100m為取樣間距,共分為10個(gè)取樣區(qū)間。分別求取各取樣段金品位數(shù)據(jù)的平均值(M)、標(biāo)準(zhǔn)差(Std)、變異系數(shù)(V)和t1(大于工業(yè)品位的礦石所占總礦石的百分比)(表1)。寺莊礦區(qū)金工業(yè)品位以1.0×10-6計(jì)1。實(shí)踐證明,以上統(tǒng)計(jì)參數(shù)是反映金礦化強(qiáng)度變化趨勢(shì)的有效標(biāo)志。根據(jù)表1做礦化標(biāo)志垂向分布特征曲線圖(圖2),分析表1和圖2,可發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律:(1)金品位平均值(M)、標(biāo)準(zhǔn)差(Std)和t1在垂向上變化規(guī)律基本一致,均以-700～-800m取樣區(qū)間值最大,向淺部和深部依次減小,反映了-700～-800m區(qū)間為寺莊金礦的礦化中心。(2)金平均品位在-400～-900m區(qū)間均大于1×10-6(邊界品位),反映深部礦體主成礦區(qū)間位于-400～-900m,礦體垂直分布厚度最少為500m。(3)金品位標(biāo)準(zhǔn)差在-300m以下均大于1,-300m以上均小于1,在地質(zhì)上以-300m為界,可分為礦化體第一富集帶和第二富集帶,且第二富集帶各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)參數(shù)均優(yōu)于第一富集帶。(4)大于工業(yè)品位的礦石所占總礦石的比例(t1)在-300m以下均大于15%,-300m以上均小于10%,與標(biāo)準(zhǔn)差在垂向上的規(guī)律一致。(5)變異系數(shù)以地表至-100m之間最大,其次為-500～-600m之間,在其上下均勻減小。顯示-100m以上礦化的不穩(wěn)定性,向下礦化趨于穩(wěn)定,到-500～-600m礦化再次分散,向下礦化趨于穩(wěn)定。通過(guò)金品位各統(tǒng)計(jì)參數(shù)的分析,認(rèn)為該區(qū)深部礦體(即第二富集帶)位于-300m以下,以-700～-800m區(qū)間為礦化中心,在此區(qū)間,金品位均值最大,離散程度最大,大于工業(yè)品位的礦石占總礦石的比例最大,離散程度相對(duì)較大,此區(qū)間單礦體厚度明顯增厚(圖1),深部礦體明顯優(yōu)于淺部礦體。3金包礦中金強(qiáng)礦巖金.n分形理論在地質(zhì)勘探領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在線性構(gòu)造和元素品位數(shù)據(jù)分形統(tǒng)計(jì)2個(gè)方面,對(duì)元素含量的分形統(tǒng)計(jì)能夠區(qū)分不同的成礦階段,分維值對(duì)于預(yù)測(cè)深部礦體也具有指導(dǎo)意義,因此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在此領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛的研究工作。將鉆孔中不同標(biāo)高區(qū)間的金品位數(shù)據(jù)大于某個(gè)值的數(shù)目N(Ci)對(duì)某樣品金品位數(shù)據(jù)Ci做雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖,若存在線性關(guān)系,則表明存在分形關(guān)系。LogN(Ci)=?D?Log(Ci)(1)LogΝ(Ci)=-D?Log(Ci)(1)式中:D為直線的斜率,即為分維值。根據(jù)關(guān)系式(1)做金品位垂向區(qū)間分形分維值雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖(圖3)。結(jié)合金品位垂向統(tǒng)計(jì)分布特征(表1,圖2),分析圖3,可以總結(jié)出如下規(guī)律:(1)主成礦區(qū)間(-400～-800m)金品位分形主要呈三段式展布;次成礦區(qū)間(-200～-400m和-800～-1000m)呈兩段式展布;弱成礦(或不成礦)區(qū)間呈多段式展布(地表至-200m)。說(shuō)明該區(qū)金成礦至少為3個(gè)地質(zhì)成礦階段疊加的產(chǎn)物。(2)主成礦區(qū)間礦化作用主要發(fā)生在第三階段(D3),依據(jù)為第三階段金品位大于1×10-6(邊界品位),分維值D越小,礦化越好,金平均品位越高(從-400～-500m至-700～-800m區(qū)間分維值D3從2.75依次降低到1.82)。(3)主成礦區(qū)間礦化其次發(fā)生在第二階段(D2),此階段金品位小于邊界品位,但大于該區(qū)成礦圍巖——二長(zhǎng)花崗巖中金的平均含量0.0075×10-62。分維值D越小,礦化越好,金平均品位越高(從-400～-500m至-700～-800m區(qū)間分維值D2從0.67依次降低到0.48)。(4)在同一個(gè)成礦區(qū)間,分維值越大,礦化作用越好。(5)在整個(gè)成礦區(qū)間(-200～-1000m),分維值D3以最深部區(qū)間(-900～-1000m)為最小,說(shuō)明寺莊礦區(qū)深部找礦潛力較大。寺莊金礦床是焦家斷裂帶南部一典型的金礦床,是近年來(lái)山東黃金集團(tuán)勘探開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。在成礦階段與成因類型上與焦家斷裂帶上其他金礦床及焦家金礦本身有廣泛的一致性。雖然關(guān)于成礦階段的劃分,眾說(shuō)紛紜,但多階段熱液成礦是毋庸置疑的。4成礦作用及預(yù)測(cè)(1)寺莊金礦區(qū)深部礦體明顯優(yōu)于淺部礦體,深部礦體位于-300m以下,以-700～-800m區(qū)間為礦化中心,垂直分布至少500m以上。(2)該區(qū)金成礦至少經(jīng)歷了3次地質(zhì)成礦作用的疊加,其中顯著成礦作用發(fā)生在后2次。(3)在第三成礦階段,分維值D