新疆西天山阿吾拉勒東段海相火山巖型鐵礦控礦因素分析

新疆西天山阿吾拉勒東段海相火山巖型鐵礦控礦因素分析

gis是加拿大的第一個(gè)概念（dannythornson，2000）。此后，許多國(guó)家開(kāi)始進(jìn)行大規(guī)模的研究活動(dòng)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和其他相關(guān)理論和技術(shù)的完善，gis的研究和應(yīng)用蓬勃發(fā)展（危險(xiǎn)之中）。它尤其具有空間和分析方面的獨(dú)特才能，在地質(zhì)勘探和科學(xué)研究方面取得了很大進(jìn)展。GIS能最大程度地利用以往積累起來(lái)的各類(lèi)地學(xué)資料,實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量地尋找礦產(chǎn)可行地段和有利地段,快速準(zhǔn)確地圈定靶區(qū),同時(shí)進(jìn)行靶區(qū)優(yōu)選,用盡可能少的投入取得最大的找礦效果。隨著GIS在多元綜合信息成礦預(yù)測(cè)方面的探索與成功應(yīng)用,GIS已經(jīng)在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中得到廣泛的應(yīng)用和推廣(池順都等,1998;肖克炎等,1999;陳建平等,2005;劉巖峰,2008)。新疆鐵礦資源豐富,西天山鐵礦成礦帶是我國(guó)26個(gè)主要鐵礦成礦區(qū)帶之一(祁志明等,1985;陳毓川,1999),而阿吾拉勒鐵礦帶是西天山重要的鐵礦成礦帶(盧宗柳等,2006),近來(lái)已確定為國(guó)家十大重要金屬礦產(chǎn)資源接替基地之一1。阿吾拉勒鐵礦帶位于新疆新源縣境內(nèi),西天山中部阿吾拉勒山一帶,西起新源縣則克臺(tái)鎮(zhèn)西,東至和靜縣的察汗諾爾。本區(qū)鐵礦資源豐富,現(xiàn)已查明有七個(gè)大、中型鐵礦床及40余處小型礦床。新疆礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)2用德?tīng)柗品▽?duì)該帶2000m以上海相火山巖型鐵礦進(jìn)行預(yù)測(cè),50%以上概率的預(yù)測(cè)資源量為24.5億噸;90%以上概率的預(yù)測(cè)資源量15.46億噸。查崗諾爾鐵礦、智博等主要鐵礦床勘查深度多在500m以淺,已初步探明鐵礦石3.3億t以上,且向深部均未封閉。1∶5萬(wàn)航磁在研究區(qū)內(nèi)共圈定重要航磁異常約62處,可能與鐵礦有關(guān)的航磁異常約39處,找礦潛力巨大。本文基于ArcGIS平臺(tái),以西天山阿吾拉勒東段鐵礦為例,建立研究區(qū)的空間數(shù)據(jù)庫(kù),并結(jié)合ArcGIS空間分析等的功能(劉艷賓等,2011),開(kāi)展阿吾拉勒東段鐵礦資源的成礦預(yù)測(cè),為阿吾拉勒成礦帶鐵礦資源的進(jìn)一步勘探和開(kāi)發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。1晚泥盆世火山噴發(fā)旋回研究區(qū)地處塔里木板塊與伊犁微板塊碰撞對(duì)接帶部位(陳哲夫,1991;成守德,1998;何國(guó)琦,2005),阿吾拉勒裂谷系東端。由北向南以尼勒克斷裂、查崗諾爾-敦德開(kāi)勒迪達(dá)坂斷裂、那拉提北緣斷裂為界,縱跨博羅霍洛古生代復(fù)合島弧帶、阿吾拉勒石炭系裂谷系、巴侖臺(tái)-星星峽離散地塊三個(gè)構(gòu)造單元。區(qū)內(nèi)地層屬塔里木-南疆地層大區(qū)(車(chē)自成,1996),發(fā)育較齊全,從老到新如下描述(圖1):古元古界大理巖、斜長(zhǎng)角閃巖夾黑云片巖、二云片巖、麻點(diǎn)狀斜長(zhǎng)角閃巖、細(xì)粒黑云斜長(zhǎng)片麻巖,石英巖、石英片巖、黑云千枚巖、黑云斜長(zhǎng)片麻巖、絹云片巖,大理巖、石英片巖、變粒巖和石英巖;中元古界長(zhǎng)城系珠瑪汗薩依巖組深變質(zhì)巖、石英巖類(lèi)、云母片巖,千枚巖、變質(zhì)粉砂巖、大理巖類(lèi)、云英片巖;上泥盆統(tǒng)艾爾肯組濱-淺海相碳酸鹽巖、路源細(xì)碎屑巖;下石炭統(tǒng)艾肯達(dá)坂組安山巖、輝石安山(玢)巖、鐵質(zhì)砂質(zhì)砂屑泥晶灰?guī)r,阿克沙克族火山巖、巨厚層碳酸鹽巖,大哈拉軍山組安山質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、安山巖;中石炭統(tǒng)科古琴山組灰色、灰褐色、灰黃色細(xì)-粗礫巖、中粗砂巖;中二疊統(tǒng)曉山薩依組礫巖、中粗粒巖屑砂巖、薄層粉砂質(zhì)泥巖夾灰色生物屑灰?guī)r;上二疊統(tǒng)鐵木里克組淺灰紅色、暗紅色-磚紅色粗礫巖、細(xì)礫巖;下中侏羅統(tǒng)水西溝組灰黃色硅鈣質(zhì)礫巖、含礫巖屑砂巖。火山巖較發(fā)育,主要分布于中部鞏乃斯石炭紀(jì)裂谷區(qū)內(nèi),產(chǎn)出地層為下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組及艾肯達(dá)坂組,其次在東北部上泥盆統(tǒng)艾爾肯組、西南部阿克沙克組、科古琴山組和曉山薩依組等都有少量產(chǎn)出?；鹕交顒?dòng)始于晚泥盆世,終于晚石炭世,根據(jù)火山活動(dòng)的基本特征及其與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,將火山噴發(fā)劃分為2個(gè)旋回,即晚泥盆世火山噴發(fā)旋回、早石炭世火山噴發(fā)旋回。以早石炭世火山巖最發(fā)育,火山活動(dòng)強(qiáng)烈,以噴溢相為主,形成大量的拉斑玄武巖系列、鈣堿性系列的噴溢相熔巖和爆發(fā)相、沉積相的火山碎屑巖類(lèi)、沉積巖類(lèi),晚泥盆世火山巖少量出露,火山活動(dòng)相對(duì)較弱,屬明顯的間歇式火山噴發(fā),以噴溢相熔巖為主。侵入巖較為發(fā)育34,活動(dòng)較為強(qiáng)烈,以中酸性侵入巖為主,巖石類(lèi)型有中性閃長(zhǎng)類(lèi)、石英閃長(zhǎng)巖類(lèi)、中酸性英云閃長(zhǎng)巖類(lèi)、花崗閃長(zhǎng)巖類(lèi)、酸性二長(zhǎng)花崗巖類(lèi)、鉀長(zhǎng)花崗巖類(lèi)等,其中以英云閃長(zhǎng)巖和二長(zhǎng)花崗巖為主,主要沿大構(gòu)造帶分布,具有明顯的分帶性,反映區(qū)內(nèi)中酸性侵入巖與構(gòu)造活動(dòng)關(guān)系密切。侵入巖的時(shí)代有元古代、晚泥盆世、石炭世、晚二疊世等四期,分為薊縣紀(jì)變質(zhì)侵入巖、青白口紀(jì)變質(zhì)侵入巖、晚泥盆世侵入巖、石炭世侵入巖、晚二疊世侵入巖,又根據(jù)巖漿來(lái)源不同分為殼源和混源,其中石炭紀(jì)、二疊紀(jì)為侵入巖發(fā)育的鼎盛時(shí)期。2礦床預(yù)測(cè)類(lèi)型根據(jù)收集的1∶20萬(wàn)和1∶25萬(wàn)區(qū)調(diào)資料及采集野外數(shù)據(jù)等地質(zhì)資料,可總結(jié)出研究區(qū)6個(gè)鐵礦礦床的特征(表1),其中涉及的礦產(chǎn)預(yù)測(cè)類(lèi)型主要為海相火山巖型鐵礦,典型礦床選取備戰(zhàn)鐵礦。3基于arcgis平臺(tái)的礦產(chǎn)資源評(píng)估方法和步驟3.1預(yù)測(cè)模型的建立在充分收集典型礦床有關(guān)地質(zhì)、科研報(bào)告和論文、專(zhuān)著等資料的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析,重點(diǎn)研究分析礦床的成礦地質(zhì)環(huán)境、成礦地質(zhì)作用、礦床基本特征、礦床成因等,充分收集成礦物理化學(xué)條件的研究成果,把宏觀和微觀成果結(jié)合起來(lái)進(jìn)行概括,建立海相火山巖型鐵礦預(yù)測(cè)模型表(表2、3),建立以ArcGIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的預(yù)測(cè)區(qū)提取模型(肖克炎,2007)(表4)。3.2單要素分析方法本文對(duì)研究區(qū)進(jìn)行資源潛力評(píng)價(jià)時(shí),采用的分析方法引自“ArcGIS在東昆侖西段鐵礦資源預(yù)測(cè)中的應(yīng)用——以矽卡巖型鐵礦為例”一文中的單要素分析方法。對(duì)沉積地層、侵入巖、布格重力、斷層距離、斷層密度、化極異常、原平面異常和斷層方向等八個(gè)因素進(jìn)行分析,制作證據(jù)圖層,因篇幅所限,現(xiàn)僅介紹根據(jù)侵入巖、布格重力和沉積地層三個(gè)主要影響因素及次要影響因素?cái)鄬泳嚯x所作的證據(jù)圖層。3.2.1構(gòu)造-沉積條件研究區(qū)地處塔里木板塊與伊犁微板塊碰撞對(duì)接帶部位,阿吾拉勒裂谷系東端。由北向南以尼勒克斷裂、查崗諾爾-敦德開(kāi)勒迪達(dá)坂斷裂、那拉提北緣斷裂為界,縱跨博羅霍洛古生代復(fù)合島弧帶、阿吾拉勒石炭系裂谷系、巴侖臺(tái)-星星峽離散地塊三個(gè)構(gòu)造單元,巖漿活動(dòng)對(duì)成礦作用影響顯著,結(jié)合區(qū)內(nèi)典型礦床研究,認(rèn)為區(qū)內(nèi)侵入巖為重要的成礦影響因子,需建立證據(jù)圖層。根據(jù)侵入巖的影響范圍不同,對(duì)原始侵入巖體做buffer分析,得到連續(xù)型柵格數(shù)據(jù),重新分類(lèi)后,得到侵入巖體影響分級(jí)證據(jù)圖層,從而作為一個(gè)影響輸入因子(圖2)。3.2.2布格重力異常的證據(jù)圖層依托西天山阿吾拉勒東段ArcGIS地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù),提取布格重力異常單元,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,建立布格重力異常證據(jù)圖層,作為影響因子(見(jiàn)圖3)。3.2.3沉積地層證據(jù)圖層依托西天山阿吾拉勒東段ArcGIS地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù),提取沉積地層單元,根據(jù)典型礦床研究成果和區(qū)域成礦特征,合并篩選成礦相關(guān)地層,進(jìn)行相關(guān)單要素空間分析,建立沉積地層證據(jù)圖層,作為影響因子(見(jiàn)圖4)。3.2.4斷層距離連續(xù)型柵格分析確定斷層遠(yuǎn)近與礦點(diǎn)的空間關(guān)系,處理方法:直接對(duì)斷層線(xiàn)要素類(lèi)作距離分析,根據(jù)野外工作結(jié)論,斷層距離分析最大距離設(shè)定在8km,分析后得到斷層距離連續(xù)型柵格數(shù)據(jù)。重分類(lèi)后,獲得用于評(píng)價(jià)模型的整型柵格數(shù)據(jù)(圖5)。3.3海相火山巖型鐵礦床含礦含礦點(diǎn)研究區(qū)單因素分析數(shù)據(jù)基本情況如下:總面積A:29001.4km2,劃分成等面積(4km2)的單元數(shù)T:7250個(gè),海相火山巖型鐵礦床(包括礦(化)點(diǎn))數(shù)量D1:23個(gè),巖漿熱液型鐵礦床(包括礦(化)點(diǎn))數(shù)量D2:2個(gè),礦(包括礦(化)點(diǎn))前概率P:0.0009,用于分析的柵格數(shù)據(jù)像元大小:100m。3.3.1礦化點(diǎn)的關(guān)系定量評(píng)價(jià)侵入巖因素與鐵礦床(包括礦(化)點(diǎn))間的關(guān)系主要從巖體影響范圍與鐵礦床(包括礦(化)點(diǎn))間的關(guān)系進(jìn)行分析。選擇用于綜合分析的預(yù)測(cè)因子,與鐵礦床(包括礦(化)點(diǎn))的關(guān)系定量評(píng)價(jià)結(jié)果如下所述。西天山阿吾拉勒東段侵入巖與鐵礦床(包括礦(化)點(diǎn))的空間關(guān)系計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5和圖6。分析表5可知,侵入巖對(duì)鐵礦控制作用,主要表現(xiàn)在第2級(jí)區(qū)間,即距離巖體在0.8～1.6km之間,落入該區(qū)間591個(gè)單元內(nèi)的礦床或礦(化)點(diǎn)數(shù)有6個(gè),占所有礦床或礦(化)點(diǎn)數(shù)的25%,其學(xué)生化反差為1.8042,綜合權(quán)值達(dá)到0.6968,說(shuō)明對(duì)成礦作用影響較大。而其它區(qū)間綜合權(quán)值均為負(fù)值。因此,侵入巖應(yīng)作為海相火山巖型鐵礦成礦有利度定量評(píng)價(jià)的主要影響因素之一。3.3.2布格重力異常對(duì)成礦作用的影響采用前述模型中W+、W-、C值以及C值的學(xué)生化公式,西天山阿吾拉勒東段布格重力異常與鐵礦床(包括礦(化)點(diǎn))的空間關(guān)系計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6和圖7。分析表6可知,布格重力異常對(duì)鐵礦控制作用,主要表現(xiàn)在-250～-240區(qū)間內(nèi),落入該區(qū)2007個(gè)單元內(nèi)的礦床或礦(化)點(diǎn)數(shù)有12個(gè),占所有礦床或礦(化)點(diǎn)數(shù)的48%,其學(xué)生化反差最高達(dá)2.1993,綜合權(quán)值達(dá)到0.5509,說(shuō)明布格重力異常對(duì)成礦作用影響極大。而其它區(qū)間綜合權(quán)值均為負(fù)值。因此,布格重力異常應(yīng)作為鐵礦成礦有利度定量評(píng)價(jià)的主要影響因素之一。3.4成礦有利度的確定在單因素分析基礎(chǔ)之上,選擇與成礦關(guān)系密切的因素,在前概率和權(quán)值計(jì)算基礎(chǔ)上按貝葉斯概率(證據(jù)權(quán)模型)和加權(quán)Logistic回歸模型進(jìn)行綜合,得到成礦有利度定量評(píng)價(jià)結(jié)果。3.4.1各因素對(duì)成礦影響程度的分析表依據(jù)前述單因素評(píng)價(jià)結(jié)果,根據(jù)各因素證據(jù)權(quán)分析的學(xué)生化反差和綜合權(quán)值的大小及對(duì)礦(化)點(diǎn)的控制比例劃分各因素對(duì)成礦的影響程度(表7)。將主要影響因素和參與評(píng)價(jià)的次要影響因素分別代入證據(jù)權(quán)模型和加權(quán)Logistic回歸模型,得到定量評(píng)價(jià)結(jié)果及相應(yīng)后概率置信度見(jiàn)圖8至圖11。3.4.2成礦預(yù)測(cè)區(qū)確定根據(jù)ArcGIS平臺(tái)下,證據(jù)權(quán)(WofE)法和加權(quán)Logistic回歸法圈出的成礦有利區(qū),結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景及典型礦床的研究成果,綜合考慮地質(zhì)、物探等多元信息,核實(shí)各個(gè)成礦有利區(qū)的成礦條件,確定最終的成礦預(yù)測(cè)區(qū)。在西天山阿吾拉勒東段,圈出海相火山巖型鐵礦預(yù)測(cè)區(qū)見(jiàn)圖12。4確定礦區(qū)4.1基本區(qū)和靶區(qū),多有特征分析研究,有云氣藏分主要根據(jù)成礦地質(zhì)條件的優(yōu)劣,將找礦靶區(qū)劃分以下三個(gè)級(jí)別:A級(jí)找礦靶區(qū):成礦地質(zhì)條件極為有利,找礦標(biāo)志明顯,有已知工業(yè)礦床、礦點(diǎn)分布,并有物、化探異常,有擴(kuò)大規(guī)模和找到新礦床的可能。B級(jí)找礦靶區(qū):具備有利的成礦地質(zhì)條件,并有已知礦點(diǎn)、礦化點(diǎn),有化探異常顯示。C級(jí)找礦靶區(qū):具備一定的成礦地質(zhì)條件,有礦化和化探異常顯示。找礦靶區(qū)自北而南、由西向東依次統(tǒng)一編號(hào)。4.2礦區(qū)配置根據(jù)上述找礦靶區(qū)劃分原則及級(jí)別劃分標(biāo)準(zhǔn),研究區(qū)共劃分出6個(gè)找礦靶區(qū),其中A類(lèi)三個(gè),B類(lèi)1個(gè),C類(lèi)2個(gè)。5巖-石英巖成礦帶-10-研究區(qū)位于西天山地區(qū)的伊犁(中央地塊及裂谷帶)Fe-Mn-Cu-Pb-Zn-Au-W–U-煤-油氣-硫鐵礦-白云巖-石英巖成礦帶(Ⅲ-10)的阿吾拉勒(裂谷帶)Fe-Au-Cu-Pb-Zn-煤-硫鐵礦礦帶(Ⅳ-10-①)。該工作區(qū)以海相火山型鐵礦為主,火山巖型鐵礦產(chǎn)于大哈拉軍山組(C1d)的一套火山巖、火山碎屑巖建造中。典型礦床主要由備戰(zhàn)、查崗諾爾、松湖、智博等海相火山巖型鐵礦。研究區(qū)火山巖型鐵礦共圈出6個(gè)找礦靶區(qū),各遠(yuǎn)景區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)特征描述見(jiàn)表8。5.1賦礦地層成礦地質(zhì)位于伊犁微板塊,石炭-二疊紀(jì)裂谷內(nèi),屬伊犁成礦系列阿吾拉勒金、銅、鉛鋅、鐵成礦區(qū)。賦礦地層礦區(qū)地層為下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組中基性火山巖及火山碎屑巖建造。礦區(qū)共有6個(gè)礦體,其中Fe3礦體為主礦體,Fe3礦體總體呈脈狀,有分支復(fù)合現(xiàn)象。礦體總長(zhǎng)度630m,控制深度770m,礦體厚度5.12～139.72m,平均厚度61.85m。5.2含礦層位的組成位于伊犁微板塊,石炭-二