山东焦家金成矿带三维预测模型及靶区优选

第２８卷　第４期２０１４年８月现　代　地　质ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ２８　Ｎｏ４Ａｕｇ２０１４山东焦家金成矿带三维预测模型及靶区优选史　蕊１，２，３，陈建平１，３，刘汉栋４，王巧云４（１中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京　１０００８３；２中国地质科学院地质研究所，北京　１０００３７；３中国地质大学（北京）国土资源与高新技术研究中心，北京　１０００８３；４山东省地质调查院，山东济南　２５００１３）　　收稿日期：２０１３１１２６；改回日期：２０１４０１０６；责任编辑：楼亚儿。　　基金项目：中国地质调查局项目“深部矿产远景调查矿产三维预测技术研究”（１２１２０１１２２０７３７）。　　作者简介：史　蕊，女，博士，地球探测与信息技术专业，主要从事矿产资源定量预测与评价研究。Ｅｍａｉｌ：ｓｈｉｒｕｉ６１６＠１２６ｃｏｍ。摘要：为了实现焦家金成矿带资源的可持续开发利用，应用三维地质建模技术指导深部找矿工作迫在眉睫。文章从山东焦家金成矿带区域地质背景入手，全面收集研究区已有的地质、矿产、物探、化探等科研成果资料，结合前人的成矿理论研究，分析和总结有利成矿、控矿地质条件，并应用该区深部物化探信息资料，建立综合信息定量找矿模型，采用“立方体预测模型”及地质统计学方法推断深部成矿空间，实现真正意义的定位定量定概率的资源预测评价。预测结果表明，该成矿带深部找矿金资源量达８４２８８ｔ，具有较好的开发利用潜力。更重要的是，圈定了７个尚未开发的成矿有利靶区，并结合探矿工程模型，提出了具体的勘查建议，为深部找矿提供了科学依据。关键词：山东焦家；信息量；立方体预测模型；构造定量分析；预测远景区中图分类号：Ｐ６２８；Ｐ６１８５１　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１０００－８５２７（２０１４）０４－０７４３－０８Ｔｈｅ３ＤＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎＭｏｄｅｌａｎｄＤｉｖｉｓｉｏｎｏｆＴａｒｇｅｔｓｉｎＪｉａｏｊｉａＧｏｌｄＯｒｅＢｅｌｔ，ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅＳＨＩＲｕｉ１，２，３，ＣＨＥＮＪｉａｎｐｉｎｇ１，３，ＬＩＵＨａｎｄｏｎｇ４，ＷＡＮＧＱｉａｏｙｕｎ４（１ＳｃｈｏｏｌｏｆＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ；２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３７，Ｃｈｉｎａ；３ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＬａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｉｇｈＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＧｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８３，Ｃｈｉｎａ；４ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙ，ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｊｉｎａｎ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　２５００１３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎＪｉａｏｊｉａｇｏｌｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｂｅｌｔｉｎＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｅ，ｄｅｅｐｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇｗｏｒｋｉｓｉｍｍｉｎｅｎｔ．Ｓｔａｒｔｉｎｇｆｒｏｍｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｔｈｅｌｏｃａｌｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄａｔａ，ｍｉｎｅｒａｌｄａｔａ，ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｄａｔａａｎｄｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎｄａｔａｏｆｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａａｒｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｃｏｌｌｅｃｔｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｒｅｖｉｏｕｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓａｎａｌｙｓｅｄａｎｄｓｕｍｍｅｄｕｐｓｏｍｅｆａｖｏｒａｂｌｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｆｏｒｏｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｏｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ．ＡｓａｃａｓｅｓｔｕｄｙｏｆＪｉａｏｊｉａｇｏｌｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｂｅｌｔａｎｄｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌａｎｄｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｄａｔａｉｎｔｈｉｓａｒｅａ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇｍｏｄｅｌａｎｄｄｅｄｕｃｅｄｔｈｅｄｅｅｐｍｉｎｅｒａｌｉｚａｔｉｏｎｓｐａｃｅｗｉｔｈｔｈｅｃｕｂｉｃｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｍｏｄｅｌａｎｄｔｈｅａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ３Ｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ，ａｎｄｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｓａｃｈｉｅｖｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｆｏｒｅｃａｓｔａｒｅａｓｄｅｅｐｇｏｌｄｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｔｈｅＪｉａｏｊｉａｇｏｌｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｂｅｌｔｉｓ８４２８８ｔｗｈｉｃｈｓｕｇｇｅｓｔｓｉｔｈａｓｃｏｎｖｉｎｃｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｆｏｒｇｏｌｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｌｙ，ｉｔｄｅｌｉｎｅａｔｅｄ７ｕｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔａｒｇｅｔｓｆｏｒｄｅｅｐｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇａｎｄｍａｄｅｆｕｒｔｈｅｒｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓｃｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄａｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｂａｓｉｓｆｏｒｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｊｉａｏｊｉａ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ；ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｑｕａｎｔｉｔｙ；ｃｕｂｉｃｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｍｏｄｅｌ；ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｐｒｏｓｐｅｃｔａｒｅａ０　引　言在全球构造框架中，板块边界往往并发多种地质作用，导致多类成矿系统的发育［１］，胶东位于华北板块东南缘，形成了典型Ａｕ成矿系统，成为我国最大的黄金产地，金矿产储量和产量均占全国的四分之一左右［２－３］。研究表明，胶东矿集区金矿主成矿期的成矿时代为（１２０±１０）Ｍａ［４－６］，是一种大规模、短时限、高强度的成矿，被称为中生代成矿大爆发或金属异常巨量堆积［７］。焦家金成矿带为胶东矿集区重要的组成部分，据统计，在该带中已探明新城、焦家、河西３个特大型金矿床及河东、东季、上庄、望儿山、马塘、寺庄等一大批大、中型金矿床。近年来，随着我国深部找矿工作的部署，焦家金成矿带成为重点“攻深找盲”勘查区。本文以焦家金成矿带实际的地质、物探、化探等数据为基础，运用三维可视化技术和地质统计学方法对该成矿带进行深部成矿预测。１　地质背景胶东地块为华北克拉通太古宙基底典型出露区之一，主要由中—新太古代和古元古代地质体图１　胶东半岛区域地质简图（ａ）［１０］和焦家金成矿带地质图（ｂ）（据山东省地质调查院内部资料，２０１３）Ｆｉｇ１　ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌｍａｐｏｆｔｈｅＪｉａｏｄｏｎｇＰｅｎｉｎｓｕｌａ（ａ）［１０］ａｎｄｒｅｇｉｏｎａｌｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｍａｐｏｆＪｉａｏｊｉａｇｏｌｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｂｅｌｔ（ｂ）（ａｆｔｅｒｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆＳｈａｎｄｏｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙ，２０１３）组成［８］。晚中生代区域火成岩与变质岩以及胶莱盆地的火山－沉积组合较发育［９－１０］（图１ａ）。关于胶东金矿集区前人进行了大量的成矿理论研究，最新研究成果表明胶东金矿集区以华北克拉通基底为主要控矿围岩，包括花岗片麻岩和变质岩，幔源岩浆提供控矿热力条件和部分成矿物质，成矿动力学受华北东部中生代构造体制制约［７，１１－１３］，形成了受到中生代构造岩浆热事件与克拉通基底双重控制的金成矿区。焦家金成矿带位于山东焦家金成矿带的新城—朱桥之间，面积约１８０ｋｍ２。区域中西部地表多被第四系覆盖，地层出露相对简单。区内岩浆活动剧烈而频繁，总体呈近东西向或北东向展布，具规模性的多群居聚集而形成复式岩体，形成时代自中太古代至中生代，以中生代燕山期侵入岩最发育。自老到新出露地层和岩体主要有新太古代马连庄杂岩、栖霞中酸性片麻岩、中生代燕山早期玲珑花岗岩、中生代燕山晚期郭家岭花岗闪长岩［１４－１５］。区域广泛发育的断裂与研究区金的成矿作用密切相关，断裂主要走向为ＮＮＥ－ＮＥ向，其中焦家主干断裂、望儿山支断裂、河西断裂为主要控矿构造［１６］（图１ｂ）。４４７现　代　地　质２０１４年　焦家式金矿为蚀变岩型金矿床，主要赋存于区域规模的缓倾斜的韧、脆性叠加断裂带中［１７－１８］，以浸染状或细脉浸染状矿化为特征。由于强烈的热液蚀变和后期的脆性变形的叠加，许多断裂早期韧性变形的组构已被破坏，仅见有糜棱岩角砾。围岩及矿体的蚀变和变形具有分带现象［１２］。２　三维预测模型的建立三维地质建模最早是１９９３年由加拿大学者Ｓｉｍｏｎ提出的，但直到２１世纪初才进入探讨应用阶段［１９］，目前三维地质建模技术在深部成矿预测研究方面逐渐取得很好的成果［２０－２５］。深部找矿预测在创建预测评价模型前，必须先建立数字矿床模型，再根据成矿理论总结成矿规律，从而挖掘成矿有利信息，提取有利预测变量，最终形成三维预测模型。２１　数字矿床模型的建立数字矿床为矿床的信息模型，是一个以地理坐标为依据的、数字化的、三维显示的虚拟矿床，其核心思想是用数字化的手段整体地解决矿床及其与空间位置相关的信息的表达与知识管理［２６］。数字矿床的建立是三维定位和定量研究的重要基础［２１，２７］。本次研究应用目前主流地质三维建模分析软件Ｓｕｒｐａｃ，对研究区岩体、构造、蚀变带、已知矿体、化探异常等进行三维实体建模，从而实现数字矿床的建立。数字矿床有地质体模型和工程模型。地质体模型包括岩体、蚀变带、构造、已知矿体实体模型。将收集到的等高线文件插值加密，并导入Ｓｕｒｐａｃ软件中，生成研究区地表模型，并与范围实体模型相叠加，生成地表实体模型；岩体实体模型与构造实体模型都是通过对勘探线剖面图进行处理，即以中段平面图为基准面，将剖面线以实际坐标投到中段平面上，再根据相应岩体界线或断裂界线进行线框连接成体，得到构造实体模型及岩体实体模型［２３，２５，２８］（图２，图３）。同理，生成蚀变带和矿体实体模型。钻孔数据是钻探工程所取得的地下地质体样品的数据，是进行勘探线剖面解译各种地质现象推理和资源储量估算的重要依据。本次研究将收集到的钻孔资料按照孔口坐标表、测斜数据表、岩性分析表、样品分析表的格式（ｃｓｖ）进行整理后，导入Ｓｕｒｐａｃ软件中，形成钻孔数据库。通过Ｓｕｒｐａｃ中数据库功能将钻图２　焦家金矿带构造实体模型Ｆｉｇ２　３ＤｅｎｔｉｔｙｍｏｄｅｌｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎＪｉａｏｊｉａｇｏｌｄｏｒｅｂｅｌｔ图３　焦家岩体实体模型Ｆｉｇ３　３ＤｅｎｔｉｔｙｍｏｄｅｌｏｆｒｏｃｋｍａｓｓｉｎＪｉａｏｊｉａ孔显示出来，形成钻孔模型（图４）。２２　成矿有利信息分析本次研究使用立方体预测模型［２０］进行矿产预测，尝试将二维区域矿产预测方法沿用到三维空间中，形成三维矿产预测体系。研究区形态根据数字矿床的空间分布特征分布，确定为一个南北距离为４１２９８０５７５１～４１５０１７００８０ｍ、东西距离５０４４０７６５８～５１９１６６４３９ｍ，高程－３０００～３００ｍ的区域，单元块行×列×层为１００ｍ×１００ｍ５４７　第４期史　蕊等：山东焦家金成矿带三维预测模型及靶区优选图４　焦家钻孔分布立体图Ｆｉｇ４　３ＤｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｍａｐｏｆｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｈｏｌｅｓｉｎＪｉａｏｊｉａ×５０ｍ，模型包括块总共有１