霍光

(山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 威海 264209)

0 引言

礦床作為地球系統(tǒng)的一部分[1]，經(jīng)歷了長期、復雜的地質(zhì)作用，在礦(化)體的形態(tài)和礦化強度等方面通常表現(xiàn)出混亂無序的變化，不同部位形態(tài)、礦化強度及有用組分富集程度不同。盡管有用組分的分布是隨機的、偶然的，但并不是絕對無規(guī)律的，在隨機性和偶然性的背后總有一定的統(tǒng)計規(guī)律性和趨勢性可尋，即分形理論[2]。近年來，分形理論已廣泛應用于礦床學領域[3-6]，尤其是在金礦床研究中，分形理論在金礦床空間分布規(guī)律、礦化時空結構及成礦預測研究等方面均具有一定的指導作用[7-11]。

膠東是我國最重要的金礦集區(qū)，累計探明金資源儲量超過4500t[12-16]，其中牟平-乳山金成礦帶為膠東最重要的成礦區(qū)帶之一[17-19]。藍家莊金礦床為近年來該帶探明的一處大型金礦床，自20世紀90年代發(fā)現(xiàn)以來，經(jīng)歷了20余年的勘查開采，累計探明金資源量已達20余噸。前人研究[20-24]表明，金品位的分形特征研究對礦化信息指示及深部找礦預測等方面具有一定的指導意義。該文系統(tǒng)收集了藍家莊金礦床鉆孔、探槽、淺井、坑道等工程控制的Ⅰ號金礦體的金品位數(shù)據(jù)，詳細研究了該礦體金品位特征參數(shù)的統(tǒng)計分布規(guī)律及分形結構特征，探討了金品位分形結構所代表的地質(zhì)意義，旨在為解決礦床地質(zhì)問題和礦床勘查評價提供某些定量信息。

1 地質(zhì)背景與礦床特征

藍家莊金礦床位于牟平-乳山金成礦帶南端，區(qū)域內(nèi)出露地層主要為前寒武紀變質(zhì)巖和第四紀沉積物，零星出露白堊紀火山巖[25-26]。區(qū)內(nèi)NNE向斷裂發(fā)育，是主要的導礦和容礦構造[25]。此外，區(qū)內(nèi)還分布有多條NE和NW向斷裂，其在地表出露不甚清楚，僅有斷續(xù)的露頭顯示[27-28]。區(qū)內(nèi)中生代巖漿巖分布廣泛(圖1)。

1—第四紀沉積物；2—白堊紀火山巖；3—前寒武紀變質(zhì)巖；4—中生代巖漿巖；5—主要斷裂；6—主要的金礦床和金礦點；7—城市圖1 藍家莊金礦床區(qū)域地質(zhì)簡圖(據(jù)文獻[27][29][30]修改)

藍家莊金礦區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四紀沉積物。構造主要為近SN向的清口澗斷裂和辛家莊斷裂，分別控制了①號和②號蝕變帶(圖2)。中生代花崗巖廣布全區(qū)，其內(nèi)分布少量脈巖，總體呈NE向延伸，主要有正長斑巖脈、石英閃長玢巖、煌斑巖脈等。區(qū)內(nèi)查明礦體2個，編號分別為Ⅰ號和Ⅱ號，Ⅰ號礦體資源量占資源總量的78%，為礦區(qū)范圍內(nèi)主要礦體。Ⅰ號礦體賦存于①號蝕變帶內(nèi)，賦礦巖性為黃鐵絹英巖化碎裂巖夾黃鐵礦石英脈。礦體走向長1380m，斜深110～708m?？傮w走向355°，傾向NE，傾角75°～85°，平均82°。礦體厚度0.36～4.87m，平均厚度1.65m，品位1.00～156.97 g/t之間，平均8.90 g/t。礦石類型主要有細脈--浸染狀黃鐵絹英巖化碎裂巖型和黃鐵礦石英脈型。礦石中金屬礦物主要為黃鐵礦，少量閃鋅礦，微量黃銅礦及自然金等，非金屬礦物主要為石英、長石、方解石，少量絹云母等。礦石中常見結構有半自形粒狀結構、半自形--他形粒狀結構，其次有填隙結構、反應邊結構、鑲嵌結構、交代殘余結構、交代假象結構、文象結構和乳滴狀結構等。礦石構造主要有角礫狀、浸染狀、團塊狀、脈狀、細脈浸染狀、斑點狀、交錯脈狀構造。成礦階段劃分為黃鐵礦--石英階段、金--石英--黃鐵礦階段、金--石英--多金屬硫化物階段、石英--碳酸鹽階段(1)山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省乳山市藍家莊礦區(qū)金礦勘探報告，2013年。。

1—第四紀沉積物；2—中生代巖漿巖；3—正長斑巖脈；4—蝕變帶及編號；5—礦體及編號；6—平面鉆孔位置及編號；7—剖面鉆孔位置及編號圖2 藍家莊金礦床地質(zhì)簡圖(a)和AA′線地質(zhì)剖面圖(b)

2 金品位統(tǒng)計分布特征

該文系統(tǒng)收集了藍家莊金礦床鉆孔、探槽、淺井、坑道等工程控制的Ⅰ號金礦體金品位數(shù)據(jù)673個，垂

直標高范圍從地表到-700m標高，縱向上由北到南從21號到22號勘探線，勘探線之間距離60m，編號21，19……1，0，2，4……20，22。

為統(tǒng)計金品位垂向變化規(guī)律，以100m為間距，共分為6個標高區(qū)間，分別求取各區(qū)間段金品位數(shù)據(jù)的最小值(min)、最大值(max)、平均值(M)、標準差(Std)、變異系數(shù)(V)和大于工業(yè)品位(藍家莊金礦床工業(yè)品位1.0 g/t(2)山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東省乳山市藍家莊礦區(qū)金礦勘探報告，2013年。)的個數(shù)所占總數(shù)的百分比(T)。

統(tǒng)計結果(表1，圖3)顯示：垂向上，金品位平均值(M)和標準差(Std)變化規(guī)律相似，從地表至-500m標高逐漸減小，而-500m標高以深呈增大趨勢，反映了淺部金礦化較好，-400m～-500m標高平均品位小于工業(yè)品位，礦化較差，-500m以深礦化又呈現(xiàn)變好的趨勢。金品位變異系數(shù)(V)在-100m以淺和-400m以深小于2.0，在-100m～-400m標高區(qū)間內(nèi)大于2.0，-100m～-200m標高區(qū)間內(nèi)變異系數(shù)最大，反映了-100m以淺和-400m以深金礦化相對穩(wěn)定，而-100m～-400m標高區(qū)間礦化相對不穩(wěn)定，尤其是-100m～-200m標高區(qū)間礦化最不穩(wěn)定。大于工業(yè)品位的個數(shù)所占總數(shù)的比例(T)由地表至-500m標高呈降低趨勢，在-300m～-400m標高區(qū)間略有增高趨勢，-400m～-500m標高區(qū)間內(nèi)T值最小，-500m以深呈增大趨勢，反映了地表至-400m標高礦化較好，-400m～-500m標高礦化較差，-500m標高以深礦化趨于變好。

表1 藍家莊金礦床Ⅰ號礦體金品位特征參數(shù)垂向統(tǒng)計分布

N—樣品個數(shù)；金品位單位g/t。

圖3 藍家莊金礦床Ⅰ號金礦體金品位垂向統(tǒng)計分布特征參數(shù)曲線圖

3 金品位分形結構特征

藍家莊金礦床金品位變化很大，分布極不均，金品位頻率分布直方圖(圖4a)為一嚴重左偏單峰形態(tài)，有比較長的拖尾現(xiàn)象，是金礦床常見的形態(tài)[31-32]，金品位對數(shù)頻率分布直方圖(圖4b)同樣不服從正態(tài)分布，因此，適合運用分形學進行研究[21-24]，即用分數(shù)維數(shù)D表示金的分布偏離正態(tài)分布的程度。

分數(shù)維最基本的定義是：如果粗視化的程度r和此時被觀測的個數(shù)N(r)的對數(shù)存在線型關系，即可以用公式logN(r)=-D·log(r)表達，則表明存在分形關系，式中D為直線的斜率，即分維值。如果把r和N(r)標繪在雙對數(shù)圖上，各點大致分布在一條直線上，利用直線的斜率可以求出D值[20-24]。該文利用藍家莊金礦床金品位數(shù)據(jù)進行金品位分形結構特征研究，在此r代表金品位，N(r)表示金品位大于r的樣品數(shù)。

圖4 藍家莊金礦床Ⅰ號金礦體金品位分布直方圖(a)和金品位對數(shù)分布直方圖(b)

藍家莊金礦床金品位雙對數(shù)坐標圖(圖5)顯示金品位分布總體上呈一較為圓滑的曲線，反映了該金礦主要形成于一個成礦期[21]。但是可以進一步劃分為四個直線段，分形維數(shù)的值分別為D1=0.47，D2=0.21，D3=0.63，D4=1.80。

圖5 藍家莊金礦床Ⅰ號礦體金品位雙對數(shù)坐標圖

藍家莊金礦床金品位垂向分形特征(圖6)顯示：地表至-100m標高區(qū)間金品位分形主要呈3段式展布，具有3個分維值，分別為D2=0.20，D3=0.52，D4=1.92；-100m～-200m標高區(qū)間金品位分形呈4段式展布，具有4個分維值，分別為D1=0.51，D2=0.22，D3=0.74，D4=1.44；-200m～-300m標高區(qū)間金品位分形呈4段式展布，具有4個分維值，分別為D1=0.52，D2=0.13，D3=0.64，D4=3.94；-300m～-400m標高區(qū)間金品位分形呈4段式展布，具有4個分維值，分別為D1=0.60，D2=0.19，D3=0.52，D4=1.58；-400m～-500m標高區(qū)間金品位分形呈單段式展布，只有1個分維值，D3=0.70；-500m標高以深具有3個分維值，分別為D2=0.23，D3=1.72，D4=0.94。

圖6 藍家莊金礦床Ⅰ號礦體金品位垂向分形結構特征

4 地質(zhì)意義

前人研究表明，1個分數(shù)維D值通常代表了1個成礦階段[21]，藍家莊金礦床Ⅰ號礦體金品位整體上具有4個分維值(圖5)，表明該礦床經(jīng)歷了4個成礦階段的礦化作用，與野外實地觀察和鏡下研究結果一致。此外，低品位礦常常具有簡單的分形結構，而高品位礦常常具有多重分形結構[7]。由藍家莊金礦床Ⅰ號礦體金品位垂向分形結構特征(圖6)和金品位等值線圖(圖7)可以看出，金品位分形結構與金品位具有良好的對應關系，-100m～-400m標高區(qū)間金品位分形具有4個分維值，代表該標高區(qū)間內(nèi)可能經(jīng)歷了4個礦化階段成礦作用，形成的礦體金品位較高，而-100m標高以淺金品位具有3個分維值，代表該標高區(qū)間內(nèi)可能經(jīng)歷了3個礦化階段的成礦作用，形成的礦體金品位較低，-400m～-500m標高區(qū)間金品位分形僅具有1個分維值，代表該標高區(qū)間內(nèi)可能僅發(fā)育1個成礦階段的成礦作用，形成的金礦體金品位最差，-500m標高以深金品位同樣具有3個分維值，代表該標高區(qū)間內(nèi)可能同-100m標高以淺相似，經(jīng)歷了3個成礦階段的成礦作用，形成金品位較高的金礦體，預測深部具有較好的找礦前景。

圖7 藍家莊金礦床Ⅰ號礦體金品位等值線圖

5 結論

(1)藍家莊金礦整體上經(jīng)歷了1個成礦期4個不同成礦階段的成礦作用。

(2)4個金品位的分數(shù)維D值對應4個成礦階段，礦化較好地段一般具有3～4個分維值，為多個成礦階段疊加的結果，礦化較差地段僅具有1個分維值，僅經(jīng)歷1個成礦階段成礦作用。

(3)分形結構的規(guī)律性變化預測藍家莊金礦床Ⅰ號礦體向-500m標高以深仍有一定程度的延伸，深部具有良好的找礦前景。