于萍萍 陳建平** 王勤

1. 中國地質(zhì)大學(北京)，北京 1000832. 成都理工大學地球科學學院，成都 6100593. 中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所，北京 1000371.

鐵格隆南礦床位于班公湖-怒江成礦帶西段多龍礦集區(qū)，是青藏高原發(fā)現(xiàn)的首例具有典型高硫型淺成低溫熱液礦化特征的超大型Cu(Au-Ag)礦床。目前，已有學者通過詳細的地質(zhì)填圖、地質(zhì)編錄、巖石地球化學、鏡下鑒定、電子探針分析、流體包裹體分析、同位素年代學、巖石地球化學測量、音頻大地電磁測深等方法，圍繞鐵格隆南礦床的礦化特征、圍巖蝕變、成礦期次、成礦年代、成礦物質(zhì)來源、礦床成因及控礦因素、礦床保存機制等方面進行了系統(tǒng)的研究和工作(江少卿等，2014, 2015；孫興國等，2014；唐菊興等，2014a, b, 2016, 2017；楊超等，2014；方向等，2015；李光明等，2015；孫嘉，2015；王勤等，2015；賀文等，2017；Linetal., 2017a, b；宋揚等，2017; 林彬等，2018；王勤，2018)，初步厘定了鐵格隆南礦床的成礦時代，探討了成礦作用及礦床成因，積累了大量地質(zhì)、礦產(chǎn)及勘查評價研究數(shù)據(jù)和資料。目前針對鐵格隆南礦床的勘查評價研究，主體是基于二維平面和剖面資料基礎(chǔ)上的礦床地質(zhì)特征及找礦標志等方面的定性研究。

隨著計算機模擬和可視化技術(shù)、數(shù)學地質(zhì)及空間分析方法的發(fā)展與運用，越來越多的基于GIS的多源地學信息融合的定量成礦預(yù)測模型應(yīng)用于科學研究和找礦實踐中，為分析地質(zhì)要素、勘查數(shù)據(jù)和成礦之間的相關(guān)性，提供了極大便利(Agterberg, 1989; Zhao, 1992; Bonham-Carter, 1994; Cheng, 2008; Wangetal., 2011b, 2012, 2015, 2017a, b, 2018; Zhaoetal., 2016)。此外，基于地質(zhì)、地球化學、地球物理等多元地學數(shù)據(jù)的三維地質(zhì)建模和三維立體成礦預(yù)測，已成為近幾年來礦產(chǎn)勘查領(lǐng)域的一大亮點，對三維成礦預(yù)測理論的發(fā)展和隱伏礦體的尋找具有重要意義(陳建平等，2007，2014；Wangetal., 2011a; 毛先成等，2011；Chenetal., 2012;肖克炎等，2012；Maoetal., 2014; Yuanetal.，2014; Nielsenetal., 2015; Payneetal., 2015; Xiaoetal., 2015; 李曉暉等，2016；Lietal., 2018)。

通過礦床的三維地質(zhì)建?？梢员M可能地了解深部礦體及控礦因素的空間分布特征與下延趨勢。利用三維空間分析手段能夠較好地對地質(zhì)成礦條件及地球化學、地球物理找礦標志等方面信息進行綜合分析與解譯，減少預(yù)測評價中單一信息的多解性和成礦條件的不確定性，為深部找礦工作提供參考。為此，本文以現(xiàn)代成礦預(yù)測理論為指導，在收集到的鐵格隆南已有的地質(zhì)和勘查資料的基礎(chǔ)上，依托數(shù)據(jù)庫技術(shù)、3S技術(shù)、三維地質(zhì)信息及三維空間分析技術(shù)，利用三維地質(zhì)體建模、元素地球化學、地球物理勘查為核心的地質(zhì)-地球化學-地球物理三維一體建模與綜合信息三維空間分析方法，得到定量、半定量和定性的地質(zhì)認識，用以預(yù)測礦體深部延展方向，建議下一步找礦方向。

1 地質(zhì)背景

1.1 區(qū)域地質(zhì)概況

多龍礦集區(qū)位于青藏高原中部，羌塘地體南緣，班公湖-怒江結(jié)合帶北側(cè)，班公湖-怒江成礦帶西段(圖1)，其區(qū)域構(gòu)造演化歷史主要與班公湖-怒江洋的演化有關(guān)(李光明等，2011；耿全如等，2011; 宋揚等，2014)。礦集區(qū)內(nèi)主要地層單元以中生界為主，由老至新依次為：上三疊統(tǒng)日干配錯組(T3r)、下侏羅統(tǒng)曲色組(J1q)、中下侏羅統(tǒng)色哇組(J1-2s)、下白堊統(tǒng)美日切錯組(K1m)和上白堊阿布山組(K2a)、新近系的康托組(N3k)以及第四系(Q)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動以斷裂構(gòu)造為主，主要發(fā)育有三組：早期近東西向斷裂構(gòu)造F1、F2、F3、F4，后期北東向斷裂構(gòu)造F10、F11、F12、F13，晚期北西向斷裂構(gòu)造F5、F6、F7、F8，它們將多龍礦集區(qū)切割成“菱塊狀”構(gòu)造格架。北東向和近東西向斷裂控制著礦集區(qū)內(nèi)成巖成礦作用，北西向斷裂可能略晚于區(qū)域成礦作用，對早期礦化體起破壞作用。礦集區(qū)內(nèi)巖漿活動較為強烈，主要以基性、中酸性、酸性巖漿活動為主，多以巖枝、巖脈的形式侵入于侏羅系海相沉積地層中，或以裂隙式、溢流式噴發(fā)覆于地表。出露的地表或淺地表巖體常呈串珠狀或帶狀分布，受早期斷裂構(gòu)造控制作用明顯，有多期活動特征，形成時間多為燕山期。多龍礦集區(qū)各礦床(點)分布位置，從西南至北東，分別為地堡那木崗、拿頓、波龍、多不雜、鐵格隆南、拿若、色那、賽角以及中部的鐵格山和東部的尕爾勤。其中，勘查和研究程度較高的主要為波龍、多不雜、鐵格隆南和拿若四個礦床。

圖1 多龍礦集區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖(據(jù)楊超等，2014)1-第四系; 2-上白堊統(tǒng)阿布山組; 3-中下侏羅統(tǒng)色哇組; 4-下侏羅統(tǒng)曲色組; 5-下白堊統(tǒng)美日切錯組; 6-上三疊統(tǒng)日干配錯組; 7-早白堊世二長花崗斑巖; 8-早白堊世花崗斑巖; 9-早白堊世石英斑巖; 10-早白堊世花崗閃長斑巖; 11-輝長巖; 12-枕狀玄武巖; 13-蛇紋石化橄欖巖; 14-地層整合接觸界線; 15-地層不整合接觸界線; 16-斷層及編號; 17-經(jīng)工程控制礦體范圍; 18-礦床位置Fig.1 Simplified geological map of Duolong ore district (after Yang et al., 2014)1-Quaternary; 2-Upper Cretaceous Abushan Fm.; 3-Middle-Lower Jurassic Sewa Fm.; 4-Lower Jurassic Quse Fm.; 5-Lower Cretaceous Meiriqiecuo Fm.; 6-Upper Triassic Riganpeicuo Fm.; 7-Early Cretaceous monzonitic granite porphyry; 8-Early Cretaceous granite porphyry; 9-Early Cretaceous quartz diorite porphyry; 10-Early Cretaceous granodiorite porphyry; 11-gabbro; 12-pillow basalt; 13-serpentinized olivinite; 14-geological boundary; 15-unconformity; 16-fault and its serial number; 17-controlled orebody area; 18-deposit location

1.2 礦床地質(zhì)特征

鐵格隆南礦床位于多龍礦集區(qū)中北部(圖1)，是區(qū)內(nèi)資源量規(guī)模最大的銅(金)礦床，其Cu資源量已經(jīng)超過1000萬噸@0.53%，伴生Au、Ag(唐菊興等，2016)，是西藏首例超大型斑巖-淺成低溫熱液型Cu(Au、Ag)礦床(唐菊興等，2014a, 2016；李光明等，2015；王藝云等，2017)。礦區(qū)出露地層較為簡單，由老到新，分別為早-中侏羅世色哇組(J1-2s)、早白堊世美日切錯組(K1m)、晚白堊世阿布山組(K2a)、第四系(Q4)(王勤，2018)。其中，中侏羅統(tǒng)色哇組變質(zhì)長石石英砂巖為礦區(qū)重要的斑巖銅礦賦存層位，下白堊統(tǒng)美日切錯組為多龍礦集區(qū)內(nèi)多處礦體的上覆地層，阿布山組少量出露于礦區(qū)西部。礦區(qū)由于火山巖覆蓋面積較大，構(gòu)造痕跡并不明顯，主要以隱伏斷裂的形式存在。其中，F(xiàn)10斷裂在區(qū)域尺度上應(yīng)該隱伏呈北東南西向穿過礦區(qū)，并對礦區(qū)巖漿侵位有一定的控制作用。而礦區(qū)南側(cè)榮那溝可能是隱伏的F8斷裂，對已有的礦體存在明顯的破壞性(唐菊興等，2016)。區(qū)內(nèi)巖漿活動較為發(fā)育，其中與成礦密切相關(guān)的次火山侵入巖，在地表出露較少，多為隱伏巖脈，主要受深部鉆孔揭露(圖2)。主要的巖漿巖巖石類型為閃長玢巖和花崗閃長斑巖。成礦與120～116Ma的花崗閃長斑巖和石英閃長玢巖密切相關(guān)。成礦后(110Ma)火山活動噴發(fā)的美日切錯組火山巖不整合覆蓋于礦體之上，是這一礦床能夠基本完好地得以保存的重要原因(王勤等, 2015; 宋揚等, 2017)。銅礦體賦存于早白堊世中酸性斑巖及中侏羅統(tǒng)變質(zhì)長石石英砂巖圍巖地層內(nèi)，整體上為一個似筒狀體，總體呈北東向。礦石以典型的細脈浸染狀為主，礦物和蝕變組合顯示高硫型淺成低溫熱液礦體疊加與斑巖型礦體，且淺成低溫熱液型礦化時間略晚于斑巖型礦化時間(唐菊興等, 2014a, 2016, 2017)。

2 深部找礦地質(zhì)模型構(gòu)建

在成礦系列理論指導下(陳毓川等，2006)，以成礦規(guī)律研究為主線，從成礦背景、成礦期次、成因類型和礦化類型入手，構(gòu)建同類型礦床礦化模型，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)實際情況，提煉簡化，進而構(gòu)建研究區(qū)的找礦模型，用以指導三維建模及成礦信息綜合分析與預(yù)測評價。研究區(qū)成礦地質(zhì)背景分析是區(qū)域成礦規(guī)律與找礦方向的高度概括和總結(jié)，在指導定量預(yù)測的實際工作中，為確定預(yù)測區(qū)范圍和空間特征提供依據(jù)，相似的成礦背景條件下有可能存在相似礦產(chǎn)資源體的產(chǎn)出。開展研究區(qū)主成礦期的分析，是為定量分析過程中的構(gòu)造、地層、巖漿巖等要素的三維實體建模，以及控礦要素和異常信息分析提供直接指導作用，成礦定量預(yù)測與評價本質(zhì)上主成礦期的預(yù)測評價。總結(jié)成礦背景條件下礦床的成因類型，是為確定研究區(qū)找礦模型的構(gòu)建、元素異常組合(如一種，即單元素異常；多種，即元素組合異常)分析提供理論基礎(chǔ)，找礦模型的核心就是某一種(或多種組合)礦化的有利成礦條件、控礦要素與找礦標志的組合。此外，礦化類型的研究，同樣為構(gòu)建找礦模型的成礦條件、控礦要素和找礦標志等信息提供理論基礎(chǔ)。

基于對鐵格隆南銅金礦床成礦地質(zhì)背景、成礦期、成因類型及礦化類型的分析，并結(jié)合唐菊興等(2014b)建立的鐵格隆南銅(金)礦床的礦床模型，研究總結(jié)鐵格隆南超大型礦床成礦作用可劃分為三個階段：(1)斑巖成礦作用(123～119Ma)：閃長玢巖和花崗閃長斑巖先后發(fā)生侵位，巖漿熱液出溶，并形成鉀硅化和青磐巖化，后期疊加黃鐵絹英巖化。同時，發(fā)育細脈浸染狀黃銅礦、黃鐵礦、斑銅礦、輝鉬礦礦化。(2)淺成低溫熱液成礦作用(118～117Ma)：巖漿蒸汽和熱液與地下水混合，形成高級泥化蝕變，疊加改造早期斑巖型蝕變。同時，發(fā)育細脈浸染狀黃鐵礦、硫砷銅礦、銅藍、藍輝銅礦、斑銅礦等。(3)火山巖覆蓋保存作用(111～110Ma)：礦床經(jīng)歷長時間剝蝕改造(7Myr)后，深部巖漿的再次活動，噴發(fā)安山巖、英安巖等火山巖，形成美日切錯組地層，覆于礦區(qū)地表，形成良好的保存條件，使鐵格隆南銅金礦體免受大規(guī)模剝蝕(宋揚等，2017)。在礦床模型研究總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合本次收集到的研究區(qū)的實際資料構(gòu)建了鐵格隆南礦床的找礦地質(zhì)模型(表1)。

表1鐵格隆南礦床的找礦地質(zhì)模型

Table 1 Prospecting model of the Tiegelongnan Cu (Au) deposit

控礦要素類別描述定量表征及方法地質(zhì)條件構(gòu)造背景陸緣島弧、陸相火山口邊緣斷裂/形成年代120～116Ma、110Ma安山巖蓋/成礦巖體中酸性侵入巖(花崗閃長斑巖、石英閃長玢巖)有利成礦巖體、巖體影響范圍容礦巖石花崗閃長斑巖、石英閃長玢巖、長石石英砂巖、粉砂巖賦礦層位(巖性含礦性統(tǒng)計)蝕變礦物石英-明礬石-地開石、高嶺石-絹云母,另有大量磷鍶鋁石、金紅石、硬石膏和重晶石,深部礦體底板見青磐巖化有利圍巖蝕變、蝕變帶成礦流體斑巖:中-高溫,高鹽度,高氧逸度;淺成低溫熱液脈:中低溫,中低鹽度,高氧逸度,強酸性/礦床類型中深部斑巖型銅(金)礦體,上部高硫化型淺成低溫熱液銅(金)礦體,中部斑巖礦化疊加高硫-中硫化型淺成低溫熱液礦化/地球化學成礦元素銅為主,伴生金、銀單元素異常分析地球化學元素分帶內(nèi)帶元素組合為Mo-W-Bi-Sn,中帶元素組合Au-Cu-Sb,外帶元素組合Ag-Pb-Zn組合異常分析地球物理磁測異常高磁異常區(qū)磁測異常分析電法測量異常低電阻異常區(qū)視電阻率異常分析

3 深部成礦空間三維結(jié)構(gòu)重構(gòu)

三維地質(zhì)模型是三維成礦預(yù)測的重要載體，是對深部地質(zhì)體的可視化表達。它揭示了地質(zhì)現(xiàn)象的空間幾何形態(tài)、構(gòu)造過程，以及可反映地質(zhì)體內(nèi)部物理化學等屬性的變化規(guī)律，是開展空間分析、地質(zhì)解釋、定量化數(shù)值模擬、深部資源預(yù)測評價、環(huán)境勘查等地質(zhì)應(yīng)用的基礎(chǔ)。隨著成礦理論和計算機軟硬件的快速發(fā)展，三維建模技術(shù)已趨于成熟。在資料基礎(chǔ)較好的研究區(qū)，三維實體模型基本能夠滿足成礦預(yù)測精度的要求。但由于基礎(chǔ)地質(zhì)資料信息不對稱問題的存在，深度由淺到深，資料基礎(chǔ)越來越差。鑒于以上情況的存在，研究采用分層疊加建模的方式，構(gòu)建研究區(qū)的三維地質(zhì)模型。在地質(zhì)資料基礎(chǔ)較好的淺部區(qū)域，綜合基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，采用連續(xù)插值模型構(gòu)建方法，利用商業(yè)化的三維建模軟件平臺構(gòu)建連續(xù)的三維地質(zhì)實體/塊體模型，即地層、巖體、已知礦體等地質(zhì)體的三維地質(zhì)實體模型和三維地質(zhì)塊體模型。在資料相對匱乏的深部區(qū)域，基于離散推測模型構(gòu)建方法建立深部離散的礦化異常模型。

此次建模研究中，系統(tǒng)地收集了研究區(qū)的地質(zhì)與礦產(chǎn)勘探、科研等方面的數(shù)據(jù)與資料，在有工程控制的中淺部區(qū)域建立了地質(zhì)體實體模型及品位塊體模型，在沒有工程控制的深部區(qū)域，基于本次收集到的音頻大地電磁測深(AMT)剖面數(shù)據(jù)建立了地球物理異常模型，其AMT測深深度約達2500m。其中，建?；A(chǔ)數(shù)據(jù)有：1:5000比例尺地形地質(zhì)圖(包含地質(zhì)體分布、等高線地形與工程部署等信息)、49個鉆孔的編錄資料、11條南北向勘探線剖面和2條十字交叉的AMT剖面。鉆孔工程控制網(wǎng)度為200m×200m，鉆孔資料中包含巖性信息和銅、金、銀三種元素的含量信息，樣品采樣間隔平均為2m。此外，收集的研究區(qū)相關(guān)勘查報告和文獻資料是找礦地質(zhì)模型與三維實體模型構(gòu)建的重要依據(jù)。在收集到的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，依托MapGIS和ArcGIS等GIS軟件以及Surpac和3dsmax等三維建模軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及三維模型的構(gòu)建。

3.1 三維數(shù)字礦床模型

針對鐵格隆南礦區(qū)的三維地質(zhì)體建模，在收集到地質(zhì)與勘查資料的基礎(chǔ)上，主要建立了礦區(qū)的地表地形模型、地形地質(zhì)圖模型、上覆下白堊統(tǒng)美日切錯組安山巖實體模型、圍巖中下侏羅統(tǒng)色哇組變質(zhì)長石石英砂巖模型；侵入體花崗閃長斑巖體模型、已知銅礦礦體模型以及鉆孔模型。

將收集到的5m間隔等高線文件插值加密，并導入Surpac軟件中，生成研究區(qū)地表模型(圖3a)，并與范圍實體模型相疊加，生成地表實體模型。將地形高程數(shù)據(jù)賦予地質(zhì)圖，構(gòu)建了研究區(qū)地形地質(zhì)圖模型(圖3b)，從地形地質(zhì)圖模型上明顯可見各地質(zhì)單元的高程位置及起伏狀態(tài)。鉆孔數(shù)據(jù)是鉆探工程所取得的地下地質(zhì)體樣品的數(shù)據(jù)，是進行勘探線剖面解譯、各種地質(zhì)現(xiàn)象推理和資源儲量估算的重要依據(jù)。將收集到的鉆孔資料按照孔口坐標表、測斜數(shù)據(jù)表、樣品分析表和巖性分析表的格式(. csv)進行整理后，導入Surpac軟件中，形成鉆孔數(shù)據(jù)庫。通過Surpac中數(shù)據(jù)庫功能將鉆孔顯示出來，形成鉆孔模型(圖3a)。

圖3 鐵格隆南礦床三維地質(zhì)模型(a)鐵格隆南礦區(qū)地形與鉆孔三維立體模型示意圖; (b)礦區(qū)三維地質(zhì)地形圖; (c)斑巖體與安山巖三維模型; (d)安山巖、斑巖與砂巖三維模型; (e)斑巖體與I號主礦體三維模型; (f)安山巖、斑巖體與I號主礦體三維模型Fig.3 3D geological models of the Tiegelongnan deposit(a) 3D models of terrain and borehole; (b) 3D geological map with topography; (c) 3D models of porphyry and andesite; (d) 3D models of porphyry, andesite and sandstone formation; (e) 3D models of porphyry and the main ore-body; (f) 3D models of andesite, porphyry and the main ore-body

巖體和地層實體模型通過對鉆孔地質(zhì)剖面解譯結(jié)果構(gòu)建。以工程部署圖為基準面，將勘探線剖面以實際坐標投到工程部署平面上，再根據(jù)相應(yīng)巖體界線或地層界線進行線框連接成體，得到地層實體模型及巖體實體模型(圖3c, d)。根據(jù)建模結(jié)果可見研究區(qū)成礦地質(zhì)條件為花崗斑巖侵入砂巖地層中，礦體主要賦存于中酸性侵入巖以及靠近侵入巖分布的長石石英砂巖中，頂部覆蓋安山巖(圖3e, f)。該安山巖蓋層產(chǎn)出的標高范圍為4950～5100m，覆蓋在早期形成的礦體之上，對礦體起成礦后的保護作用，避免礦體由于快速隆升而遭受剝蝕。在礦區(qū)西南部，受北西向榮那溝斷裂的影響，火山巖的厚度較大 (圖3c, d)。

根據(jù)勘查結(jié)果和實際地質(zhì)情況，鐵格隆南礦區(qū)共劃分了6個礦體，本次建模中，礦體實體模型主體依據(jù)地質(zhì)解譯得到的剖面上的礦體范圍連接成體，分別建立Ⅰ號到VI號礦體(圖4)。其中，Ⅰ號礦體為主礦體，資源量占礦區(qū)總量的99%以上。礦體主要賦存于斑巖體及砂巖圍巖中，受49個鉆孔控制。目前，已有鉆孔控制礦體東西長1810m，南北寬1490m，最大見礦厚度1150m，產(chǎn)出標高范圍5113～3815m，深部仍未穿透礦體。礦體呈現(xiàn)兩邊薄、中間厚的形態(tài)，且由外到內(nèi)，礦化強度明顯增強，受含礦花崗閃長斑巖侵位形態(tài)控制作用明顯，反映其成礦流體與深部斑巖體有關(guān)。

圖4 鐵格隆南銅(金)礦床礦體三維實體模型Fig.4 3D geological models of the Cu (Au) ore bodies of the Tiegelongnan deposit

3.2 三維地球化學模型

三維地球化學模型主要基于收集到的鉆孔樣品分析數(shù)據(jù)，建立主成礦元素Cu品位三維模型及伴生的Au和Ag元素空間分布模型。實體模型給出了礦體的三維空間形態(tài)，但是卻無法顯示礦體內(nèi)部的品位分布情況。因此，本次研究首先將礦體劃分成無數(shù)個大小相同的塊，每個塊都有代表其空間位置的三維坐標，此模型即為空塊模型，然后根據(jù)模型中已知的采樣點的品位，利用距離反比加權(quán)的方法對其進行空間品位插值，從而使每個塊都具有一個品位值，最終生成礦體的品位模型。根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)資料對礦體的揭示，特別是勘探線的分布，結(jié)合礦體的形態(tài)、走向、傾向和空間分布特征，確定了各礦體建立塊體模型的范圍和基本參數(shù)，建模過程中統(tǒng)一單元塊的規(guī)格行×列×層為10m×10m×10m，次分塊的規(guī)格為5m×5m×5m。

距離反比加權(quán)法(IDW)，是以待估點與鄰近點之間的距離冪指數(shù)的倒數(shù)為權(quán)值，來進行空間插值的一種方法。在填充模型時用距離反比法，是用模型質(zhì)心最近的樣品點的值修改塊的值，指定的有效范圍內(nèi)的樣品的權(quán)重是根據(jù)距塊質(zhì)心的距離反比得到的。首先對鉆孔數(shù)據(jù)庫中保存的采樣點樣品數(shù)據(jù)一維或二維數(shù)據(jù)點，生成估值所需要的三維數(shù)據(jù)。利用礦體實體模型約束獲取礦體內(nèi)的采樣點，并對采樣點樣品數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，基于均值加1.96倍標準差對樣品特高值進行截取處理。為了確保用于估值的品位按照相同的樣長進行加權(quán)平均，保證估值過程不出現(xiàn)偏差，我們需要對已知采樣樣品進行組合樣長。研究采用2m的樣長進行樣品組合，并對組合后的樣品進行統(tǒng)計分析，Cu品位取對數(shù)后分布基本符合正態(tài)分布，適合于距離反比加權(quán)法的品位估值。根據(jù)礦體的產(chǎn)狀設(shè)置搜索橢球體的參數(shù)，在建立的空礦塊模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)鉆孔中已知采樣點數(shù)據(jù)，以距離反比法進行空間插值，實現(xiàn)礦塊模型品位估值(圖5、圖6)。對于伴生的Au和Ag元素，同樣在鉆孔數(shù)據(jù)預(yù)處理的基礎(chǔ)上，采用距離反比加權(quán)法進行空間插值，建立了Au和Ag元素三維空間分布模型(圖7c, d)。

3.3 三維地球物理模型

三維地球物理模型可用于深部地質(zhì)體推斷和深部異常信息三維建模。鐵格隆南礦區(qū)已開展了1:1萬激電中梯測量，但由于礦區(qū)存在成礦后的安山巖蓋層, 局部蓋層較厚, 激電探測難以達到滿意效果, 故在鐵格隆南礦區(qū)最新的物探勘查研究中采用了音頻大地電磁測深(AMT)技術(shù), 共完成兩條相垂直的AMT剖面測線(唐菊興等，2016), 分別為東西向E103和南北向N101。每條測線長2000m，探測深度約達2517m。

二維反演視電阻率斷面存在明顯的低阻異常，電阻率小于60Ω·m，結(jié)合已有地質(zhì)及鉆孔資料，認為低阻體為含礦巖體，主要為長石石英砂巖、花崗閃長斑巖、花崗斑巖等。通過地質(zhì)剖面圖與反演成果圖的對比, 鉆孔已控制的礦體在成果圖上顯示為低阻體, 已知礦體與低阻異常具有較好的對應(yīng)關(guān)系，因此，本次建模對收集到的研究區(qū)AMT物探工作成果，進行處理后恢復到三維空間中，建立了物探異常模型，與元素異常、成礦巖體分布，礦體分布進行三維空間疊加顯示對比分析，作為評價因子參與三維礦產(chǎn)預(yù)測與評價。圖8為恢復到三維空間的AMT十字剖面模型。

表2鐵格隆南銅(金)礦床的找礦預(yù)測模型

Table 2 Prospectivity model of Tiegelongnan Cu (Au) deposit

控礦要素成礦預(yù)測因子特征變量分析方法地質(zhì)成礦巖體早白堊世中酸性侵入巖礦體及礦體品位分布與巖體的空間位置關(guān)系,基于塊體模型開展定量統(tǒng)計分析賦礦地層早中侏羅統(tǒng)色哇組(J1-2s)復理石或類復理石建造礦體及礦體品位分布與地層的空間位置關(guān)系,基于塊體模型開展定量統(tǒng)計分析蝕變帶高級泥化、黃鐵絹英巖化、鉀硅化礦體與蝕變帶空間關(guān)系分析地球化學單元素異常Cu、Au、Ag元素品位空間分布基于元素品位插值模型,開展元素空間分布特征分析,以及不同方位系列平、剖面上元素分布特征分析,并與地質(zhì)模型及地球物理模型進行綜合對比分析元素組合異常Cu、Au套合關(guān)系基于元素品位插值模型,開展Cu-Au品位空間分布特征分析地球物理音頻大地電磁測深(AMT)AMT低阻異常視電阻率異?？臻g分布特征分析與解譯;恢復三維空間位置的AMT剖面與地質(zhì)實體模型、礦體模型及元素地球化學模型進行綜合分析

圖5 礦體的Cu品位分布三維立體模型Fig.5 Copper grade model of the Tiegelongnan deposit

圖6 鐵格隆南礦區(qū)E-W向(04排孔)剖面Cu品位分布圖Fig.6 Copper grade distribution map of the EW section along the drill hole of No. 04 row

4 三維地質(zhì)-地球物理-地球化學綜合預(yù)測

在找礦模型指導下，基于建立的三維實體模型和礦化異常模型，集成地質(zhì)-地球物理-地球化學信息，開展三維綜合成礦信息分析，以期減少預(yù)測評價中單一信息的多解性和成礦條件的不確定性，提出找礦方向，為深部找礦預(yù)測提供參考。

4.1 研究區(qū)預(yù)測模型的建立

根據(jù)研究區(qū)找礦地質(zhì)模型及三維建模成果，在找礦模型指導下，利用“立方體預(yù)測模型”的方法(陳建平等，2007，2014)，針對各控礦要素、成礦條件及找礦標志展開定性與定量的分析，建立了鐵格隆南銅礦的找礦預(yù)測模型(表2)。其中，成礦條件分析，主要針對巖體與地層的含礦性進行巖性含礦特征統(tǒng)計分析；地球化學模型分析，主要基于建立的元素品位分布模型，開展成礦元素空間分布與濃集特征分析；地球物理模型分析為視電阻率異?？臻g分布分析及地質(zhì)解釋。

圖7 鐵格隆南礦區(qū)元素品位空間分布圖(a)礦區(qū)S-N向(32號)剖面Cu品位分布圖; (b)礦區(qū)S-N向(24號)剖面Cu品位分布圖; (c)礦區(qū)32號剖面Au品位分布模型; (d)礦區(qū)32號剖面Ag品位分布模型Fig.7 Spatial distribution of Cu, Au and Ag(a) Cu grade distribution map of No.32 section; (b) Cu grade distribution map of No.24 section; (c) Au grade distribution map of No.32 section; (d) Ag grade distribution map of No.32 section

圖8 AMT十字剖面三維空間模型(a) AMT十字剖面(西南方向視角); (b) AMT十字剖面(西北方向視角)Fig.8 3D spatial models of crossed AMT profile(a) crossed AMT profile (southwest perspective); (b) crossed AMT profile (northwest perspective)

圖9 斑巖體與Cu品位分布空間關(guān)系(a) 32號剖面上斑巖體與Cu品位分布關(guān)系; (b) 24號剖面上斑巖體與Cu品位分布關(guān)系Fig.9 Spatial relationship between porphyry and Cu grade distribution(a) spatial relationship between porphyry and Cu grade distribution on No.32 section; (b) spatial relationship between porphyry and Cu grade distribution on No.24 section

4.2 成礦地質(zhì)條件分析

在研究區(qū)建立的10m×10m×10m大小的空塊模型基礎(chǔ)上，依據(jù)地層與巖體實體模型對立方體模型進行限定，劃分出不同巖性所包含的塊體單元，作為礦床預(yù)測中的巖性變量。使用已知礦體實體模型對立方體模型進行限定，劃分出礦體所包含的塊體單元，作為礦床預(yù)測中的先驗條件。借助礦塊及品位塊體與不同巖性塊體的空間疊加分析，統(tǒng)計分析地質(zhì)體和已知礦體含塊體數(shù)量，以說明某一地質(zhì)體的成礦有利度的大小。統(tǒng)計結(jié)果顯示(表3)，因斑巖體范圍較砂巖范圍小，斑巖體明顯比砂巖地層的含礦性高。標高在4400m以上，砂巖的含礦率明顯比標高4400m以下有所增高，而斑巖的含礦率正好相反。雖然在標高4400m以深，斑巖含礦率有所增高，但仍未超過砂巖的含礦率，主要原因是本次統(tǒng)計未進行斑巖影響范圍(緩沖區(qū))的統(tǒng)計，只統(tǒng)計了斑巖體內(nèi)部的含礦量，如果將斑巖體緩沖區(qū)的含礦量考慮在內(nèi)的話，4400m標高以下，斑巖體含礦率將會超過砂巖地層的含礦率，即深部礦塊主要包含在斑巖體及其緩沖區(qū)內(nèi)。此外，通過對32號剖面及24號剖面上斑巖體的產(chǎn)出位置與Cu品位分布的疊加分析(圖9)，可以很明顯的看出高品位礦塊在中淺部主要賦存于巖體與圍巖接觸帶內(nèi)，在深部主要賦存于斑巖體內(nèi)部，這與實際地質(zhì)情況及建立的找礦模型相符。

4.3 化探異常信息分析

在建立了研究區(qū)元素地球化學模型的基礎(chǔ)上，基于連續(xù)插值的塊體模型，進行成礦元素三維空間異常分布特征分析，主要分析了Cu、Au、Ag三種元素的空間分布特征、Cu(Au)套合成礦特征以及Cu品位高值分布與蝕變及礦化分帶的空間關(guān)系。

圖10 Cu品位大于0.8%礦塊在04排鉆孔剖面上投影(底圖據(jù)林彬等，2018)K1m-美日切錯組安山巖；J1-2s-色哇組砂巖Fig.10 Projected map of the ore blocks (Cu>=0.8%) on the EW section along the drill hole of No. 04 rowK1m-Lower Cretaceous Meiriqiecuo Fm.; J1-2s-Middle-Lower Jurassic Sewa Fm.

(1)元素空間分布特征分析

在對鉆孔中原品位數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析及綜合處理的基礎(chǔ)上，對礦體中的樣品組合，進行三維空間插值后，生成的元素三維空間異常分布模型，從三維視角實現(xiàn)了元素異?？臻g分布，但由于異常塊體的互相遮擋，一些異常分布情況難以觀察和分析，因此，研究借助三維切剖技術(shù)，在異常塊體模型的基礎(chǔ)上，提取任意方向的空間剖面信息，從而可以分析研究對象在一系列空間剖面上的分布變化規(guī)律。其中，南北向的32號和24號剖面上Cu品位的分布(圖7a, b)，以及系列北西-南東向剖面上Cu品位分布顯示，Cu品位高值有向北西方向深部延伸的趨勢，且北西方向深部鉆孔未打穿礦體，高品位沒有減少的趨勢。如圖7b，24號S-N向剖面上品位分布顯示向北方向深部鉆孔未控制。高程方向(垂向)上的系列平面顯示，雖然由淺及深，Cu元素品位高值中心有往北東方向偏移的趨勢，但研究區(qū)北西方向鉆孔并未打穿礦體，不能充分說明深部異常中心的延伸方向。因此，綜合系列縱剖面的品位空間變化分析及礦區(qū)實際地質(zhì)情況，我們推測礦區(qū)北西向深部可能存在巨大的資源潛力。此外，元素組合異常分布分析結(jié)果顯示，Cu、Au元素空間套合較好，異?？臻g分布趨勢基本一致(圖7a, c)。Ag品位高值主體分布在礦區(qū)南部及中淺部，與Cu分布關(guān)系不明顯(圖7a, d)。

(2)礦化分帶及礦化與蝕變分帶的三維空間分析

唐菊興等(2016)系統(tǒng)解析了鐵格隆南礦床的礦體結(jié)構(gòu)特征，建立了該礦床的“三層樓”模式，從深至淺、從早至晚, 分別為深部花崗閃長斑巖型礦體→中淺部淺成低溫熱液礦體疊加斑巖型礦體→淺部為成礦后美日切錯組安山巖(或英安巖)蓋層。其中，整個斑巖型礦體在空間上產(chǎn)出的海拔位置為3800～4400m。中淺部淺成低溫熱液疊加斑巖型礦體主要產(chǎn)出海拔為4400～5000m。本次建立的Cu元素高值異常塊體(Cu>0.8%)在高程方向上的分布以大約4400m高程為界，出現(xiàn)兩個高值區(qū)間，分別對應(yīng)深部斑巖型礦體成礦空間與中淺部淺成低溫熱液疊加斑巖型礦體成礦空間(圖10)。

圖11 Cu品位大于0.8%的礦塊與蝕變分帶剖面疊加(底圖據(jù)林彬等，2018)γδπ-花崗閃長斑巖；K1m-美日切錯組安山巖；J1-2s-色哇組砂巖Fig.11 Overlapped section of ore blocks (Cu>=0.8%) and alteration zones (base map after Lin et al., 2018)γδπ-granodiorite porphyry; K1m-Lower Cretaceous Meiriqiecuo Fm.; J1-2s-Middle-Lower Jurassic Sewa Fm.

據(jù)前人研究成果(唐菊興等，2016；Linetal., 2017a；林彬等，2018)，鐵格隆南礦床的蝕變與礦化分帶為：以黑云母化為主的弱鉀硅化蝕變主要位于礦區(qū)深部(ZK3204-ZK4804)，對應(yīng)的金屬礦化主要為細脈浸染狀黃銅礦、黃鐵礦及少量斑銅礦和輝鉬礦，銅平均品位大于0.4%，局部銅礦化大于0.8%。青磐巖化主要分布于礦區(qū)外側(cè)(南側(cè)及東側(cè))，整體蝕變程度較弱，蝕變礦物主要為綠泥石。礦化也較弱，主要為少量的細脈、浸染狀的黃鐵礦、黃銅礦及斑銅礦，銅礦化平均品位多小于0.2%。黃鐵絹英巖化位于礦區(qū)中部，規(guī)模較大，程度強，廣泛疊加改造早期鉀硅化和青磐巖化，金屬礦化主要為細脈、浸染狀的黃鐵礦、黃銅礦、銅藍、斑銅礦及少量輝鉬礦，銅礦化平均品位多大于0.4%。高級泥化蝕變主要分布于礦區(qū)中淺部(ZK0804-ZK3204)，蝕變主要為明礬石、高嶺石、地開石的礦物組合。金屬礦化主要為浸染狀、脈狀黃鐵礦、硫砷銅礦、銅藍、斑銅礦、藍輝銅礦、砷黝銅礦及久輝銅礦等。銅礦化平均品位大于0.4%，局部大于0.8%。在目前收集到的資料基礎(chǔ)上未能建立起完整的蝕變分帶三維模型，此次研究引用唐菊興等(2016)及林彬等(2018)完成的東西向和南北向的兩個蝕變分帶剖面，與礦體模型及元素品位模型進行空間分析。研究基于建立的高品位Cu異常塊體與蝕變分帶剖面疊加的模型，綜合分析了礦體(礦化)與蝕變帶的空間關(guān)系，分析結(jié)果顯示(如圖11)，礦化與蝕變關(guān)系密切，高品位礦塊主要產(chǎn)出于高級泥化和鉀硅化帶，少量產(chǎn)出于黃鐵絹英巖化帶，這與上述礦化與蝕變分帶研究成果一致。

圖12 地球物理勘查模型(AMT十字剖面)與礦體模型疊加Fig.12 Geophysical exploration model (crossed AMT profile) and the ore body model

4.4 地球物理異常信息分析

鐵格隆南礦區(qū)的AMT解譯結(jié)果顯示，東西向E103剖面上出現(xiàn)了兩個明顯的低阻異常區(qū)C1和C2(唐菊興等，2016)，C1低阻區(qū)在礦區(qū)中部呈厚大筒狀分布，而C2低阻區(qū)主要位于西側(cè)深部，只揭露了少部分(圖12)。兩個低阻區(qū)的形成主要是由于硫化物良好的導電性導致的。根據(jù)已有礦體物性解譯結(jié)果，礦化體電阻率多小于50μm。所以推測C1和C2是兩個重要的礦化體，其中C1礦化體整體厚大的筒狀，與鉆孔工程控制的礦體形態(tài)吻合，同時暗示控制礦體在深部持續(xù)延伸，這與實際鉆孔中未穿透礦體情況一致。C2礦化體主要位于礦區(qū)西部深處，揭露形態(tài)較小，無鉆孔控制，其與C1礦化之間整體相連，但又存在電阻率的急劇變化，物探解譯其接觸帶存在陡斷裂，這與實際地表中大量熱液構(gòu)造角礫巖現(xiàn)象吻合(圖2)，說明鐵格隆南礦區(qū)西南側(cè)沿榮那溝展布的F8斷裂確實穿過了礦區(qū)，并對成礦作用有一定的影響。利用物探解譯結(jié)果結(jié)合地質(zhì)剖面分析，F(xiàn)8斷裂活動時限可能晚于成礦作用，并對已形成礦體產(chǎn)生了錯切的破壞作用，整體的破礦模式與經(jīng)典的圣馬紐埃斷裂類似(Lowell and Guilbert, 1970)，暗示礦區(qū)西南部F8斷裂的南西盤還存在重要的資源潛力，同時，已控制礦體的深部也存在巨大的資源潛力(唐菊興等, 2016)。

本文研究中，根據(jù)恢復到三維空間中的AMT物探異常模型，與元素異常、成礦巖體分布及礦體分布進行三維空間疊加分析，輔助物探信息地質(zhì)解譯，推測深部找礦方向。其中，AMT物探異常模型與礦體模型疊加分析顯示(圖12，圖中綠色實體模型為礦體模型)，低阻異常區(qū)與已知礦體對應(yīng)關(guān)系較好。物探異常模型與Cu品位模型疊加分析結(jié)果也很好的認證了這一點(圖13，圖中紫色塊體為Cu品位值大于0.8%的區(qū)域，紅色塊體為Cu品位值0.6%～0.8%的區(qū)域，綠色塊體為Cu品位值0.4%～0.6%的區(qū)域)。除東西向剖面上斷裂錯斷礦體的推斷外，對兩條剖面的二維反演結(jié)果結(jié)合礦區(qū)的地質(zhì)和鉆井資料進行綜合分析與地質(zhì)解譯，認為鐵格隆南礦體規(guī)模較大，礦層較厚，傾向北西，認為測深剖面位置北西方位區(qū)域是下一步工作的重點區(qū)域。

圖13 物探剖面模型與Cu品位模型疊加圖Fig.13 The geophysical profile model and the Cu grade model

4.5 綜合預(yù)測分析及深部找礦方向

針對地球化學元素異常分布特征分析發(fā)現(xiàn)，Cu元素品位分布的東西向、南北向以及北西向系列剖面聯(lián)合反應(yīng)Cu元素品位分布有向北西深部延伸的趨勢。同時，針對AMT反演結(jié)果及與已知礦體模型等綜合分析，認為鐵格隆南礦體規(guī)模較大，礦層較厚，傾向北西，推測測深剖面位置北西方位區(qū)域是下一步工作的重點區(qū)域。而且，前人研究成果中，均一溫度結(jié)果顯示，ZK3204-ZK2404深部的流體的均一溫度明顯高于ZK4804(林彬等，2018)，說明隱伏斑巖侵位的中心應(yīng)該更靠近ZK3204-ZK2404深部，同時礦化程度也顯示，越靠近隱伏斑巖中心，銅礦化品位有逐漸升高的趨勢，認為礦區(qū)內(nèi)未來的勘查找礦也可繼續(xù)向ZK2404-ZK3204深部探索，即礦區(qū)北西方位的深部。此外，基于對地球物理剖面建模及綜合分析，結(jié)合唐菊興等(2016)的研究成果，推測礦區(qū)西南部F8斷裂的南西盤還存在重要的資源潛力。

綜上所述，本次研究認為鐵格隆南礦區(qū)深部找礦方向為：已有工程控制的礦體的深部，尤其是鉆孔未打穿部分的深部及北西向深部(圖14中A方向)，以及可能被F8斷裂錯斷的南西方向深部(圖14中B方向)。

圖14 深部找礦方向圖示A為北西向深部；B為可能被F8斷裂錯斷的南西方向深部Fig.14 3D prospectivity modelling results and the deep prospecting directionA is deep area of the NW direction; B is deep area of the SW direction which may be faulted by F8

5 結(jié)論

通過對鐵格隆南礦區(qū)數(shù)字礦床三維模型的構(gòu)建及三維地質(zhì)、地球化學與地球物理信息綜合分析，得到以下結(jié)論：

(1)通過礦床的三維地質(zhì)建模可以盡可能地了解深部礦體及控礦因素的空間分布特征與下延趨勢。塊體模型可以清晰表達礦體品位值變化特征，進而加深對礦體、礦床的空間分布規(guī)律的認識。鐵格隆南礦區(qū)的三維地質(zhì)建模結(jié)果顯示，礦區(qū)花崗斑巖侵入砂巖中，礦體主要賦存于中酸性侵入巖以及靠近侵入巖分布的長石石英砂巖中，頂部覆蓋安山巖。

(2)利用三維空間分析手段能夠較好地對地質(zhì)成礦條件及地球化學、地球物理找礦標志等方面信息進行綜合分析與解譯，減少預(yù)測評價中單一信息的多解性和成礦條件的不確定性，為深部找礦預(yù)測提供參考。綜合分析結(jié)果顯示，礦區(qū)Cu元素高品位塊體空間分布呈現(xiàn)兩個高品位區(qū)域，礦化與蝕變分帶關(guān)系密切，高品位礦塊主要產(chǎn)出于上部高級泥化和底部鉀硅化帶，少量產(chǎn)出于黃鐵絹英巖化帶，且Cu、Au元素空間套合關(guān)系較好，印證了礦床的蝕變與礦化特征垂向上具有雙層結(jié)構(gòu)：即上部為高硫型淺成低溫熱液礦化、下部為斑巖礦化，且表明該礦床具有斑巖高硫型淺成低溫熱液Cu(Au)套合成礦的特點。AMT的低阻異常與已知礦體空間對應(yīng)關(guān)系較好，深部低阻異常區(qū)為深部找礦提供了地球物理找礦標志信息。

(3)基于建立的三維地質(zhì)模型、地球化學元素分布模型、地球物理(AMT)模型以及地質(zhì)-地球化學-地球物理三維找礦信息綜合分析的基礎(chǔ)上，推測鐵格隆南礦床深部找礦潛力巨大, 一是已控制礦體的深部及北西向深部存在巨大的資源潛力，二是礦區(qū)西南部F8斷裂的南西盤還存在重要的資源潛力。

致謝感謝中國地質(zhì)科學院礦產(chǎn)資源研究所唐菊興研究員、宋揚副研究員和林彬博士在本文研究工作中給予的指導和幫助。同時也要感謝中國地質(zhì)大學(北京)安文通、李偉和張權(quán)平同學在三維建模方面給予的幫助。最后要特別感謝審稿專家及編輯老師對本文提出的寶貴意見和建議。