甘肃白银厂矿区及其外围铜矿床成矿特征与定量预测_高冀芸_陈守余_廖时理_孙小艳

421—427，2014

地质学刊第38

卷第3

期

doi：10．3969/j．issn．1674-3636．2014．03．421

甘肃白银厂矿区及其外围铜矿床成矿特征与定量预测

高冀芸1

，

陈守余1

，

廖时理2

，

孙小艳1

（1．

中国地质大学（

武汉）

资源学院，

湖北武汉430074；2．

国家海洋局第二海洋研究所，

浙江杭州

310012）

摘要：

北祁连地区是我国重要的海相火山成因铜多金属块状硫化物矿床成矿带，

位于该区东段的白银矿田内产出

有多个大型－

特大型VMS

矿床，

具有较好的找矿前景。

在该地区铜矿床成矿特征研究的基础上，

利用GIS

技术提

取与成矿有关的地层、

构造、

岩浆岩、

地球化学等多元找矿信息，

构建了白银矿区及外围铜矿床的证据权重找矿模

型，

利用后验概率圈定出找矿远景区，

按照各找矿远景区相对成矿可能性的大小和各找矿标志将远景区分为Ⅰ、

Ⅱ、

Ⅲ3

级，

各级找矿远景区各3

个。

关键词：VMS

矿床；

白银厂矿区；MOＲPAS；

成矿预测；

证据权重；

远景区分级；

北祁连地区；

甘肃

中图分类号：P628．1

文献标识码：A

文章编号：1674－3636（2014）03－0421－07

收稿日期：2014－06－02；

编辑：

侯鹏飞

基金项目：

中国地质调查局项目“

甘肃省白银厂及外围铜多金属矿整装勘查区关键基础地质研究”（12120114050101）

作者简介：

高冀芸（1989—），

女，

硕士研究生，

矿产普查与勘探专业，E-mail：jiyungao@163．com0

引言

甘肃白银厂矿田面临着接替资源量不足的困

境，

几十年来，

白银矿田及其周边开展了大量的地

质、

地球物理、

地球化学、

遥感等方面的找矿工作，

但

效果并不理想，

因此，

如何合理利用已有资料进行再

次开发，

在矿田深部和外围找到新的接替资源，

成为

今后找矿工作的一道难题。

成矿预测工作中多元找

矿信息综合化是矿产资源勘查和评价的重要趋势，

尤其是基于GIS

的多元信息资源综合评价方法和技

术的发展，

使矿产定量预测水平和效率大幅提高

（

矫东风等，2005）。MOＲPAS（MetalOreＲesources

PerambulationandAnalysisSystem）

矿产预测系统，

可以把GIS

与数学方法有机结合，

进一步实现矿产

预测的智能化、

可视化，

使矿产预测工作更加方便、

灵活、

有效（

苏红旗等，1999）。

以白银矿田及外围

地区火山成因块状硫化物矿床为研究对象，

在对其

成矿模式剖析的基础上，

提取了与成矿有关的地质、

地球化学等多元信息，

利用MOＲPAS

平台，

采用证

据权重法对该区进行了铜多金属成矿预测研究，

分

析了该地区的成矿前景和找矿潜力，

为该地区的矿

产资源勘查和再开发提供科学依据。1

研究区矿产资源概述

白银地区位于北祁连加里东褶皱带东段，

是我国

最重要的海相火山成因块状硫化物（VMS）

矿床产地

（

彭素霞等，2012）。

研究区位于甘肃省白银市以北约

15km

处。

区内地层自寒武系至第四系均有出露（

图

1），

下古生界地层分布于北部及中部，

中生界地层分

布于东部及中南部，

新生界则零星分布于全区，

以东

北和西南部较为集中。

其中，

中、

上奥陶统基性火山

岩、

寒武系中统白银厂和寒武系火山杂岩，

分别为北

部火山岩带猪嘴哑巴式铜铅矿床和中部火山岩带白

银厂式铜多金属矿床的赋矿层位。

区域构造总体为

一大的单斜构造，

次级褶皱发育（

彭秀红，2007）。

断

裂构造以NEE

向和NW

向为主（

高兆奎等，2009）。

矿田为复式背斜构造：

白银厂复式背斜，

矿床位于石英

角斑岩、

石英角斑凝灰岩为核心的短轴背斜构造内。

区域内岩浆活动强烈，

侵入岩比较发育，

岩浆作用分异

连续，

基性、

中基性、

中性、

酸性火山岩发育齐全。

研究区VMS

矿床的空间分布和定位均严格受

火山机构的控制（

任有祥等，1995；

李向民等，

1998）。

火山岩的空间分布受断裂的控制，

各个喷

发中心沿古构造方向分布并形成北、

中2条与成矿422

地质学刊2014

年9月

图1

白银矿田地质简图

（

据王金荣等，2005；

廖桂香，2007）

1-

第四系冲积层；2-

白垩系砂岩；3-

侏罗系砂岩；4-

三叠系细砂岩、

页岩；5-

二叠系细粒长石砂岩、

粉砂岩；6-

石炭系泥灰岩、

灰

岩；7-

泥盆系砂岩、

含砾砂岩；8-

志留系板岩及砾岩；9-

奥陶系变质岩；10-

寒武系千枚岩、

大理岩；11-

蓟县系—

青白口系变质岩；

12-

花岗岩；13-

闪长岩；14-

断裂构造

有关的火山岩。

目前，

区内已发现的金属矿床（

点）

达80

多处，

规模最大的是位于中部火山岩带的折腰

山、

火焰山、

小铁山、

四个圈、

铜厂沟以及石青硐矿

床。

其中石青硐矿床与白银矿田有着相似的地质背

景和成矿条件，

具有形成与白银矿田相似的大、

中型

矿床的基础条件（

赵军等，2006），

且以深部隐伏矿

床为主（

吴辉，2005）。

而北部火山岩带主要有银硐

沟、

猪嘴哑巴2

个小型块状硫化物矿床。

2

证据权法

证据权法是一种以贝叶斯条件概率为基础的多

源信息定量评价方法，

其基本思路是将分别赋以不

同权值的专题图数据（

证据）

在GIS

环境下进行空

间叠加和分析，

生成具有不同含矿概率值的网格专

题图，

这种定量分析结果反映了不同的含矿潜力分

析区在空间上的分布，

并以可视化图形的方式圈定

出成矿远景区。

其数学原理及计算关键在于得到前

验概率、

证据权重、

后验概率值（

刘星等，2003；

Agterbergetal，2012）。

该方法可分解为4

个步骤

（

胡鹏等，2009）：（1）

资料矢量化，

建立空间数字数

据库；（2）

根据矿床勘查模型提取目标矿床类型的

预测证据层；（3）

计算各个证据图层的权重值；

（4）

综合各证据图层，

圈定成矿有利地段。3

成矿条件分析

3．1

地层与成矿

研究区出露的地层主要有（

由老到新）

中下寒

武统、

中寒武统、

奥陶系、

下志留统、

上三叠统、

下侏

罗统、

下白垩统以及新近系、

第四系。

为确定有利的

地层组合，

对白银厂矿区及其外围铜矿床（

点）

和地

层作空间相交分析（

图2），

有16

个矿床（

点）

落在下

古生界地层中。

对大、

中、

小型矿床分别赋值125、

25、5，

计算成矿强度（

黄海峰等，2003），

结果见表1。

由图2、

表1

可知：

主要含矿地层奥陶系（O）

中基性

火山岩和寒武系（C）

火山杂岩集中了87．5%

的铜

矿点。

故选取奥陶系（O）

和寒武系（C）

地层作为预

测证据层。

图2地层含矿性直方图第38

卷高冀芸等：甘肃白银厂矿区及其外围铜矿床成矿特征与定量预测423

表1

白银厂矿区及其外围铜矿床（

点）

信息表

地层铜矿床数

大型中型小型矿床总数矿产当量面积

/km

2成矿强度

第四系000003201．400．00

第三系000001788．540．00

白垩系00000924．140．00

侏罗系00000113．810．00

三叠系00000297．780．00

二叠系00000244．750．00

石炭系00000265．180．00

泥盆系00000251．190．00

志留系0112301584．220．02

奥陶系0606150647．550．23

寒武系24283601096．300．33前寒武系0000058．720．00

注：

成矿强度=

某一地层中产出的矿产当量/

该地层的出露面积

3．2

岩浆岩与成矿

白银厂矿区及其外围的岩体从超基性岩到花岗

岩都有出露，

以中性－

酸性侵入体为主，

其形成时代

从元古代到新生代，

含矿岩体时代主要为早古生代

岩体。

基性－

超基性侵入体的岩石类型有辉绿岩、

辉长岩、

蛇纹石化橄榄岩。

前人通过航磁数据对研

究区内的隐伏岩体进行了推断，

所推断的隐伏岩体

大致沿NWW

向深大断裂分布。

对区内18

个铜矿床（

点）

和地表出露岩体作空

间分析，

矿区南带有2

个矿床（

点）

落在加里东中期

侵入的花岗岩体上，

通过对研究区内矿区南带与铜

铅锌矿床成矿有关的酸性花岗岩和老虎山地区塞浦

路斯型成矿有关的玄武岩作缓冲区分析，

可以确定

最佳的岩体缓冲区。

对不同缓冲半径的缓冲区与矿

床（

点）

空间叠加分析，

统计在不同缓冲半径下矿床

（

点）

落入缓冲区的个数（

图3）。

由图3

可知，

矿点

数随岩体缓冲半径增大而增多，

当岩体缓冲半径大

于2．1km

以后，

矿点数不再增加，

即16

个矿床中的

12

个落在2．1km

的缓冲区范围之内，

因此选取缓

冲区半径为2．1km

作为预测证据层。

3．3

断层与成矿关系

研究区线性构造发育，

按其展布形态主要可分

3

组：NWW

向、NW

向和NE

向。

其中NWW

向在区

内最为发育，

走向与区域构造线方向一致，

规模较

大，

密集成束。

运用空间分析功能对断裂进行缓冲

分析，

可以确定最佳的断层缓冲区，

通过对断层缓冲图3

落入不同半径的岩体缓冲区的矿床（

点）

个数

统计图

区与矿点空间叠加分析，

并统计矿床（

点）

到断层的

距离，

发现18

个铜矿床（

点）

中有16

个分布在断层

的3km

的缓冲区内。

但铜矿点出现密集频率较高

的区域主要集中在2．1km

范围之内。

通过对矿床

与缓冲区的面积分析，

选择3km

矿床密度（

矿床个

数与面积比）

为0．000124，

而选取2．1km

矿床密度

为0．000262，

考虑到进一步增加距离，

矿床密度不

再明显增加以及断裂对成矿的影响域，

因此最终选

取缓冲区半径为2．1km

作为预测证据层（

图4）。

此外，

由于地质复杂度是衡量某一单元子区相

对于研究区复杂程度的度量（

廖崇高等，2001）。

地

层组合熵异常是地层边界、

岩体接触带、

构造切割等

因素的度量。断裂交点数反映了断裂构造的复杂程