甘肅省瑪曲礦集區(qū)基于MRAS證據(jù)權重法找礦預測

劉斌 閆海卿 蒲萬峰 袁臻 楊壯 胥歡

摘要：利用MRAS證據(jù)權重法，在大水金礦成礦帶瑪曲礦集區(qū)進行找礦預測，經(jīng)過深部鉆探驗證，獲得顯著找礦突破。在成礦地質背景分析和以格爾柯金礦床為代表的典型礦床研究基礎上，利用已知礦床的控礦要素與區(qū)域地質、物探、化探和遙感等資料進行二次融合，并對融合成果進行空間關聯(lián)分析，建立瑪曲礦集區(qū)巖漿期后熱液型金礦床找礦模型，提取和構置多源地學信息預測因子。基于MRAS證據(jù)權重法，分級評價了巖漿期后熱液型金礦床的A級、B級、C級3個級別的預測遠景區(qū)。圈定出辛曲（Ⅰ-1）、大水金礦田（Ⅰ-2）2處Ⅰ級找礦靶區(qū)，辛曲東（Ⅱ-1）、忠曲地區(qū)（Ⅱ-2）和格爾柯北（Ⅱ-3）3處Ⅱ級找礦靶區(qū)。目前，對其中2處Ⅱ級找礦靶區(qū)進行鉆探工程驗證，發(fā)現(xiàn)了1處小型金礦床和2處金礦點。

關鍵詞：MRAS;證據(jù)權重法;綜合信息;成礦預測;瑪曲礦集區(qū)

中圖分類號：TD11 P622+.6 P618.51文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2020）03-0005-07doi：10.11792/hj20200302

引 言

瑪曲礦集區(qū)位于西秦嶺造山帶南亞帶古特提斯構造域北緣。區(qū)域內構造運動頻繁，巖漿活動強烈，礦產以金為主。20世紀90年代，隨著格爾柯金礦床的發(fā)現(xiàn)，該礦集區(qū)內陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了格爾托、忠曲、辛曲、恰若等多個金礦床（點）。前人對已發(fā)現(xiàn)金礦床（點）進行了大量研究，在礦床的成礦時代、成礦物質來源、礦床成因和成礦規(guī)律等方面[1-15]取得了重要成果，對研究區(qū)內金礦勘查具有指導作用。同時，甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第三地質礦產勘查院、長安大學等在研究區(qū)內做了持續(xù)性的礦產勘查與研究工作，獲得了豐碩的勘查成果和礦產資料，為開展金礦資源潛力評價奠定了基礎。

礦產資源評價系統(tǒng)（Mineral Resource Assessment System，MRAS）是由中國地質科學院礦產資源研究所肖克炎研究員于1999年開發(fā)的資源評價軟件。近年來，該軟件廣泛應用于成礦預測和潛力評價中，并取得了良好的應用效果[16-19]，也有人將礦產資源評價系統(tǒng)用于熱液型金礦床的成礦預測與潛力評價[20-23]。本次預測研究是基于“甘肅省瑪曲—合作礦集區(qū)找礦預測”項目所獲得的研究區(qū)地質、礦產、物探、化探、遙感等資料，基于MRAS證據(jù)權重法進行找礦預測，圈定找礦靶區(qū)，指導找礦勘查工作。

1 成礦背景

研究區(qū)的大地構造位置屬于西秦嶺造山帶（見圖1-A）南亞帶、白龍江復背斜西段之西傾山隆起帶[10]。研究區(qū)發(fā)育泥盆系（D）、石炭系（C）、二疊系（P）、三疊系（T）、侏羅系（J）和白堊系（K）等地層。泥盆系至三疊系為一套海相碳酸鹽巖建造。侏羅系為一套河流相砂礫巖建造，與三疊系呈斷層接觸。白堊系為一套小型山間盆地山麓—河流相紅色碎屑巖沉積建造，與下伏晚古生界地層呈角度不整合接觸。其中，二疊系、三疊系、侏羅系等均有金礦床分布，其他地層也發(fā)現(xiàn)有小規(guī)模金礦床或礦化點，故研究區(qū)內金礦床（點）的發(fā)育對地層并無選擇性[24]。

巖體共同構成了研究區(qū)內出露規(guī)模較大的侵入體，成巖時代屬印支晚期。從邊緣相到中心相，巖石具有巖性由基性到酸性、粒度由小到大、顏色由深到淺的變化趨勢，屬中性—中酸性過鋁質鈣堿系列巖漿巖，具深源淺成特征。成巖與成礦具同源性，同處造山帶同碰撞環(huán)境，但主成礦期滯后于巖漿巖成巖時代。中酸性脈巖與礦體產出于花崗巖衍生的斷裂體系。脈巖發(fā)生了礦化，局部形成工業(yè)礦體，說明金成礦屬于巖漿演化最后階段的產物[25]，成礦時代應屬于燕山期。

研究區(qū)內多發(fā)育中—淺層逆沖走滑壓性斷裂及緊閉褶皺，加里東期以逆沖擠壓變形為主，華里西期、印支期以脆性推覆為主。褶曲總體呈近東西向展布，南翼陡、北翼緩，軸面向南或南西傾斜，多被印支期斷裂切割，與成礦關系不密切。北西西向—南東東向壓扭性深大斷裂控制了研究區(qū)金礦床（點）總體分布，為含礦熱液的運移和儲存提供了通道和空間。礦體多賦存于主干控礦斷裂及其次級斷裂和東西向、北東向斷裂的交匯部位（見圖1-B）。

2 找礦標志

目前，研究區(qū)內已發(fā)現(xiàn)超大型金礦床1處（格爾柯）、大型金礦床1處（辛曲）、中型金礦床3處（格爾托、貢北、忠曲）、小型金礦床3處（恰若、忠克西、小水溝）和金礦點4處（忠格扎拉、格爾柯北、辛曲東、尕瑪?shù)腊啵26]。金礦床的成因類型為巖漿期后熱液型[27]，礦石類型主要是構造蝕變巖型。通過對研究區(qū)內典型礦床分析及區(qū)域成礦規(guī)律研究，建立了研究區(qū)找礦標志（見表1）。

3 預測因子選擇與構置

3.1 數(shù)據(jù)庫建設

MRAS軟件是基于MAPGIS平臺開發(fā)的一套資源潛力評價與預測軟件，使用前須用MAPGIS對收集到的關于地質、礦產、物探、化探和遙感等資料按統(tǒng)一精度進行矢量化并建庫形成專題圖層，實現(xiàn)在MRAS軟件中集中管理，以及高效處理和解譯。本次預測精度為1∶5萬。

3.2 預測因子確定

全面收集研究區(qū)地質、礦產、物探、化探、遙感等資料及相關圖件，根據(jù)備選預測因子與礦集區(qū)內已發(fā)現(xiàn)礦床相關性分析優(yōu)選出深大斷裂、成礦構造、與Au有關的蝕變帶、印支晚期中酸性巖、Au元素異常、Sb元素異常、Hg元素異常、遙感蝕變異常、環(huán)形構造等9種預測因子和金礦床（點）位置及儲量資料[26]。據(jù)前人統(tǒng)計，研究區(qū)出露的三疊系地層金豐度為1.95×10-9，下白堊統(tǒng)地層金豐度為0.48×10-9，不具備提供成礦物質的基礎。甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第三地質礦產勘查院對研究區(qū)不同類型巖石的金平均質量分數(shù)進行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)大部分灰?guī)r、白云巖的金平均質量分數(shù)接近地殼克拉克值，局部金質量分數(shù)較高，可能是礦化蝕變影響的緣故，認為不存在三疊系礦源層[4]，不考慮將地層作為本次預測研究的預測因子。經(jīng)進一步分析，在研究區(qū)內共確定了9種預測因子，具體如下：

1）深大斷裂：研究區(qū)處于西傾山—南秦嶺陸源裂谷帶內，有忠格扎拉—大水軍牧場深大斷裂穿過，該深大斷裂與郭家山組和光蓋山組的接觸帶重合，該接觸帶是碳酸鹽巖建造和碎屑巖建造的接觸帶，且被大多數(shù)學者稱為硅鈣面。忠格扎拉—大水軍牧場深大斷裂是研究區(qū)主要的導礦構造，從而形成了沿深大斷裂帶展布的成礦帶[9]，格爾柯、忠曲、貢北、恰若、辛曲等金礦床（點）均沿著該成礦帶分布（見圖2-a）。故將忠格扎拉—大水軍牧場深大斷裂作為預測因子。

在MRAS軟件中計算深大斷裂對金礦床（點）的影響范圍（見圖3-a）），深大斷裂對成礦的影響范圍為0～5 km，故選擇5 km作為深大斷裂的緩沖半徑。

2）成礦構造：研究區(qū)內金礦床（點）是受斷裂構造控制的低溫熱液型金礦床，礦體大多出現(xiàn)在北西西向斷裂與東西向斷裂的交匯部位[24，28]。印支期造山運動形成與區(qū)域北西向主斷裂配套的次級壓性斷裂（北西西向—東西向次級斷裂）及其裂隙系統(tǒng)（北西向、近南北向斷裂和古溶洞構造），對礦體具有定位作用，控制著礦體的展布，尤其是2組或多組斷裂交匯部位和古巖溶構造，嚴格控制著礦體的產狀、規(guī)模及形態(tài)（見圖2-b）。故將印支期斷裂作為預測因子。在MRAS軟件中計算成礦構造對金礦床（點）的影響范圍（見圖3-b）），成礦構造對成礦的影響范圍為0～0.7 km，故將0.7 km作為成礦構造的緩沖半徑。

3）印支晚期中酸性巖：研究區(qū)內巖漿活動不發(fā)育，主要為印支晚期陸內造山階段就位的中酸性巖，呈規(guī)模不大的小巖株侵位于石炭系—三疊系灰?guī)r中，分布于瑪曲弧形構造的西翼，沿北西向深大斷裂或其附近分布。格爾柯、忠曲、貢北、恰若、辛曲等金礦床（點）均與巖漿活動密切相關，為成礦提供熱源和成礦物質[5]。研究區(qū)內巖體富含Au、As、Sb、Hg等成礦或指示元素，表明巖漿活動與成礦存在成因聯(lián)系（見圖2-c）。故將印支晚期中酸性巖作為預測因子。在MRAS軟件中計算印支晚期中酸性巖對金礦床（點）的影響范圍（見圖3-c）），印支晚期中酸性巖對成礦的影響范圍為0～2.5 km，故將2.5 km作為印支晚期中酸性巖的緩沖半徑。

4）Au元素異常：地球化學統(tǒng)計分析表明，格爾柯金礦區(qū)異常元素組合為Au-Ag-Hg-As-Sb-W，Au、Sb、Ag、As、Hg、U等元素背景值高[29]。研究區(qū)圈定Au元素異常8處（見圖2-d），呈不規(guī)則狀北西向展布，整體受斷裂控制。Au元素異常覆蓋格爾柯、格爾托、貢北、忠曲、恰若、辛曲等金礦床（點），具有明顯的三級濃度分帶，且異常面積較大，具有良好的找礦前景。故將Au元素異常作為預測因子。

5）Sb元素異常：研究區(qū)圈定Sb元素異常9處（見圖2-e）。Sb元素異常呈不規(guī)則狀分布在北西向深大斷裂的東北部，主要分布在石炭系、泥盆系、三疊系等地層中。Sb元素異常分別覆蓋辛曲、忠曲、貢北、格爾柯、格爾托等金礦床（點），異常由礦體引起，對找礦具有一定的指示意義。故將Sb元素異常作為預測因子。

6）Hg元素異常：研究區(qū)圈定Hg元素異常8處（見圖2-f），具有三級濃度分帶，異常面積較大者形態(tài)呈不規(guī)則狀，多處異常面積較小者呈橢圓狀。異常高值區(qū)主要集中在北西向深大斷裂及其附近，主要由控礦斷裂引起，同時Hg元素異常與幾處已知金礦床（點）套合好。故將Hg元素異常作為預測因子。

7）與Au有關的蝕變帶：研究區(qū)共發(fā)現(xiàn)與Au有關的蝕變帶13處，該類蝕變帶處可見赤（褐）鐵礦化、硅化、碳酸鹽化、方解石化、絹云母化、黃鉀鐵礬化等蝕變，這些蝕變同屬低溫熱液蝕變，可作為直接的找礦標志[30]。經(jīng)MRAS軟件分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)大部分金礦床（點）均落入該類蝕變帶內（見圖2-g）。故將與Au有關的蝕變帶作為預測因子。

8）遙感蝕變異常：蝕變是尋找熱液型礦床的重要標志[30]，蝕變信息在遙感影像中有直接或間接的反應，表現(xiàn)為羥基異常、鐵染異常[31]。將前人所做遙感蝕變異常面積大于0.1 km2的挑選出來，再將鄰近區(qū)域合并，共圈定遙感蝕變異常8處（見圖2-h），其包括鋁羥基異常、鎂羥基異常和鐵染異常。遙感蝕變異常大多分布于深大斷裂附近，且在深大斷裂北側大量分布，在南側零星分布。大部分金礦床（點）均落入遙感蝕變異常內，故遙感蝕變異?？勺鳛轭A測因子。

9）環(huán)形構造：大水環(huán)形構造控制了忠曲—大水金礦帶或金礦富集區(qū)[32-33]。格爾柯金礦床賦存于早期形成的北西西向斷裂及與其同期相切的環(huán)形構造和晚期放射狀斷裂中[24]，表明礦體賦存部位與環(huán)形構造有著千絲萬縷的聯(lián)系。研究區(qū)共解譯出4個環(huán)形構造，結合地質體及金礦床（點）分布，可看出該區(qū)的環(huán)形構造大致反映了研究區(qū)已經(jīng)出露或隱伏的花崗閃長巖和金礦床（點）的分布，其中金礦床均分布在環(huán)形構造的邊部或內部（見圖2-i）。故將環(huán)形構造作為預測因子。

4 證據(jù)權重法預測模型構建

4.1 基于綜合信息找礦預測證據(jù)權重法模型

證據(jù)權重法最早在20世紀60年代應用于醫(yī)學領域，20世紀80年代末開始將此方法應用于地學領域（加拿大地調局Bonham-Carter采用證據(jù)權重法對加拿大新斯科舍省石英脈型金礦床進行多源地學空間數(shù)據(jù)綜合疊加分析）。近年來，“全國重要礦集區(qū)找礦預測”項目各個子項目要求基于MRAS證據(jù)權重法對研究區(qū)進行礦產資源潛力評價與成礦預測。

綜合信息找礦預測的證據(jù)權重法預測模型是根據(jù)不同專題圖層范圍與已知礦床（點）的位置關系計算每種預測因子的權重值，進而將權重值賦予不同圖層，并在MRAS軟件環(huán)境下進行空間疊加和綜合分析，形成等距不同含礦概率的網(wǎng)格專題圖層，進而圈定成礦潛力較大的區(qū)域，為下一步勘查工作做出評價與概略預測。

4.2 先驗概率與證據(jù)權重

基于MRAS證據(jù)權重法，以研究區(qū)已知12處金礦床（點）作為模型單元，提取并構置9種預測因子，按照2.5 km×2.5 km網(wǎng)格間距確定各預測因子與已知金礦床（點）的位置關系，并計算證據(jù)權重值，進而計算各個網(wǎng)格單元成礦概率。研究區(qū)各預測因子先驗概率統(tǒng)計結果見表2，各預測因子證據(jù)權重值統(tǒng)計結果見表3。由表2和表3可知，本次預測研究所選用的9種預測因子均具有找礦意義。

5 找礦預測

利用上述預測模型，按照2.5 km×2.5 km網(wǎng)格間距繪制后驗概率分區(qū)圖。根據(jù)結果分析，按后驗概率4級分級，取后驗概率（P）大的前3級作為預測遠景區(qū)。把P≥0.672 018的單元作為A級預測遠景區(qū)，0.359 167≤P<0.672 018的單元作為B級預測遠景區(qū)，0.046 316≤P<0.359 167的單元作為C級預測遠景區(qū)，根據(jù)預測遠景區(qū)勾畫找礦靶區(qū)（見圖4）。

從研究區(qū)已知金礦床（點）與預測遠景區(qū)空間分布看：研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)金礦床（點）主要礦床成因類型為巖漿期后熱液型，目前已取得重要找礦進展的格爾柯、貢北、格爾托、忠克西、尕瑪?shù)腊唷⑿燎鷸|和忠曲等金礦床（點）落在A級預測遠景區(qū)內;小水溝、辛曲和格爾柯北等金礦床（點）均落在B級預測遠景區(qū)內;恰若和忠格扎拉金礦床（點）均落入C級預測遠景區(qū)內。本次預測研究所收集的12處金礦床（點）均落在了預測遠景區(qū)內，表明基于典型礦床研究選用的9種預測因子建立的證據(jù)權重法預測模型的預測結果比較理想，其找礦靶區(qū)基于綜合信息融合定性，從而反映研究區(qū)巖漿期后熱液型金礦床的找礦遠景。

6 討論和結論

基于MRAS證據(jù)權重法對瑪曲礦集區(qū)開展的多源信息綜合預測，進一步反映出研究區(qū)巖漿期后熱液型金礦床（點）分布規(guī)律及找礦遠景。從成礦地質背景分析看，格爾柯—格爾托—忠曲一帶落入A級預測遠景區(qū)內，具有尋找?guī)r漿期后熱液型金礦床的潛力。目前的勘查成果顯示，大水金礦田深部及外圍，辛曲金礦床深部仍具有進一步勘探潛力。這說明在成礦地質背景分析和典型礦床研究基礎上構置的綜合信息預測因子，基于MRAS證據(jù)權重模型預測方法是可行的，結論是可靠的。針對研究區(qū)的預測，初步獲得以下結論：

1）在成礦地質背景分析和典型礦床研究建立的瑪曲礦集區(qū)巖漿期后熱液型金礦床找礦標志基礎上構置綜合信息預測模型，具有實用性。從本次預測研究圈定結果發(fā)現(xiàn)，在格爾柯、貢北、格爾托、辛曲等地已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大中型或特大型金礦床的空間位置與使用證據(jù)權重法圈定的預測遠景區(qū)相吻合?；贛RAS證據(jù)權重法可以有效地對多源地學信息進行優(yōu)選綜合，并以定量方式表示出來，預測結果更為直觀、可靠，便于生產一線地質找礦專業(yè)技術人員分析處理已有多源地學信息，對勘查工作進行動態(tài)調整。

2）本次預測圈定出2處Ⅰ級找礦靶區(qū)和3處Ⅱ級找礦靶區(qū)，分別為辛曲（Ⅰ-1）、大水金礦田（Ⅰ-2）、辛曲東（Ⅱ-1）、忠曲地區(qū)（Ⅱ-2）和格爾柯北（Ⅱ-3）。辛曲（Ⅰ-1）、大水金礦田（Ⅰ-2）找礦靶區(qū)勘查成果顯著，建議對深部及邊部加大勘查力度。辛曲東（Ⅱ-1）、忠曲地區(qū)（Ⅱ-2）、格爾柯北（Ⅱ-3）3處Ⅱ級找礦靶區(qū)，對其中2處進行了鉆探和探槽工程驗證，已發(fā)現(xiàn)1處小型金礦床和2處金礦點，找礦效果顯著，達到了降低找礦勘查風險，為找礦實踐服務的目的。

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Abstract：The MRAS evidence weighting method was used to conduct prospecting prediction in Maqu high ore concentration area of the Dashui Gold Mine ore belt，and after deep drilling verification，significant breakthroughs in ore prospecting were made.Based on the analysis of metallogenic geological background and the study of typical deposits represented by Dashui Gold Mine，the secondary integration of ore-controlling elements of known deposits，regional geology，geophysical prospecting，geochemical exploration and remote sensing was made before the results were analyzed pertaining to their spatial association，the ore-prospecting model of post-magmatic hydrothermal gold deposit in the Maqu high ore concentration area was established，and various kinds of geological information prediction variables were extracted and constructed.Based on the MRAS evidence weighting method，grading evaluation of the prospecting and forecasting areas of A，B and C grade of post-magmatic hydrothermal gold deposits in the study area was conducted.Two garde Ⅰ prospecting targets were identified：Xinqu Gold Mine （Ⅰ-1）and Dashui Gold Field （Ⅰ-2），as well as three Grade Ⅱ prospecting targets：east of Xinqu （Ⅱ-1），Zhongqu Area （Ⅱ-2）and north of Geerke （Ⅱ-3）.At present，drilling tests have been carried out on two Grade II prospecting targets among them，and one small gold deposit and two gold spots have been discovered.

Keywords：MRAS;evidence weighting method;comprehensive information;metollogenic prediction;Maqu high ore concentration area