銀洞山鉛鋅礦礦石品位分形特征及機(jī)理研究

江曉龍 蘇 劍 溫深文 韋龍明

(1. 桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 廣西 桂林 541006； 2. 廣西壯族自治區(qū)二七四地質(zhì)隊(duì)， 廣西 北海 536000；3. 西北有色地質(zhì)勘查局七一七總隊(duì)， 陜西 寶雞 721015)

銀洞山鉛鋅礦礦石品位分形特征及機(jī)理研究

江曉龍1蘇 劍2溫深文3韋龍明1

(1. 桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院， 廣西 桂林 541006； 2. 廣西壯族自治區(qū)二七四地質(zhì)隊(duì)， 廣西 北海 536000；3. 西北有色地質(zhì)勘查局七一七總隊(duì)， 陜西 寶雞 721015)

在對(duì)陜西銀洞山鉛鋅礦生產(chǎn)資料總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合分形理論，研究礦區(qū)鉛、鋅品位在垂向上的分布規(guī)律。分析表明：該礦床以鉛礦化為主，在1 645 m中段可能存在1個(gè)鉛鋅礦礦化中心，主要成礦作用發(fā)生在成礦第二階段；隨著礦脈向下延伸，同一成礦階段分維值逐漸減小。

陜西銀洞山； 鉛鋅礦； 分形特征； 分維值

1 地質(zhì)背景

礦區(qū)內(nèi)出露的1套中、上泥盆統(tǒng)淺變質(zhì)的以碳酸鹽巖、泥質(zhì)碎屑巖建造為主要的賦礦地層，由北向南依次發(fā)育有NW — NWW、 NE向2組斷裂，活動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、規(guī)模大，且多具同生斷裂，為區(qū)內(nèi)主要控礦構(gòu)造。此外，礦區(qū)內(nèi)發(fā)育3套Ⅱ級(jí)褶皺，包括安河寺 — 兩河口復(fù)背斜、絲毛嶺 — 荒草溝復(fù)向斜、銀母寺 — 大黑溝復(fù)背斜，褶皺虛脫空間為區(qū)內(nèi)主要容礦構(gòu)造。區(qū)內(nèi)北東角出露燕山期二長(zhǎng)花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖，為含礦建造的改造、疊加、富集成礦提供了動(dòng)熱條件。

礦體形態(tài)簡(jiǎn)單，賦存部位較穩(wěn)定，與圍巖的界線比較清楚。圍巖主要為中厚層狀細(xì)晶灰?guī)r、薄層含炭泥灰?guī)r，發(fā)育有硅化、鐵白云石化、大理巖化、黃鐵礦化等，硅化灰?guī)r的邊緣常發(fā)育鐵白云石化和大理巖化。

2 鉛、鋅品位垂向統(tǒng)計(jì)分布特征

通過(guò)分析礦床地質(zhì)條件、礦化品位垂向統(tǒng)計(jì)參數(shù)特征，結(jié)合礦化規(guī)律，進(jìn)行深部成礦預(yù)測(cè)。其中，某些成礦元素統(tǒng)計(jì)參數(shù)能有效反映礦床礦化強(qiáng)度的變化趨勢(shì)[1-2]。

共收集銀洞山鉛鋅礦1 755、1 700、1 645、1 560 m中段的鉛、鋅品位數(shù)據(jù)524個(gè)，分別求取各中段的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)值(見(jiàn)表1)。

表1 鉛、鋅品位參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

綜合分析發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：

(1) 對(duì)比鉛、鋅元素品位平均值可明顯看出，除1 560 m中段外，其他中段的鋅元素含量均富于鉛元素，但在垂直方向上沒(méi)有明顯的漸變趨勢(shì)。

(2) 對(duì)比各中段的鉛、鋅元素品位標(biāo)準(zhǔn)差Stb亦可得到與(1)相同的結(jié)論。除1 560 m中段外，其他幾個(gè)中段鋅元素的品位標(biāo)準(zhǔn)差均大于1，且最大值達(dá)到3.300。不難看出銀洞山鉛鋅礦床中鋅元素的富集程度比鉛元素高，礦床以鋅礦化為主。

(3) 1 755 — 1 645 m中段內(nèi)鋅品位標(biāo)準(zhǔn)差Stb均大于1，說(shuō)明該區(qū)域鋅品位分布均勻。鋅以1 645 m為界分為2個(gè)富集帶，Stb>1的第1富集帶與Stb<1的第2富集帶；而鉛則以1 645 m為界限劃分成3個(gè)富集帶。由于二者在1 645 m中段同時(shí)出現(xiàn)較大的Stb值，以此判斷鉛鋅礦在此中段較為富集，可能存在一個(gè)礦化中心。

(4) 在1 700、1 560 m中段的礦化相對(duì)較弱，而在1 755、1 645 m中段的礦化相對(duì)較強(qiáng)。由此可以推測(cè)礦床的礦化程度從上至下總體呈強(qiáng) → 弱 → 強(qiáng) → 弱的變化趨勢(shì)。

(5) 鉛、鋅的品位平均值以及品位標(biāo)準(zhǔn)差Stb的變化趨勢(shì)基本一致，且Zn系列均大于Pb系列，說(shuō)明銀洞山鉛鋅礦床Zn的富集程度高于Pb的。

3 鉛、鋅品位垂向分形特征

分形理論在現(xiàn)代地質(zhì)工作中被廣泛應(yīng)用。由分形理論可知，分形內(nèi)部任何一個(gè)獨(dú)立的元素，在某種程度上均是整體的一個(gè)微觀縮影，因此在具有自相似“層次”結(jié)構(gòu)的研究中有著深遠(yuǎn)的意義。通過(guò)對(duì)元素品位數(shù)據(jù)分形以及線性構(gòu)造的統(tǒng)計(jì)分析，區(qū)分不同的成礦階段。該方法對(duì)成礦規(guī)律研究與成礦預(yù)測(cè)起著重要的指導(dǎo)作用。

元素含量分維值D常采用數(shù)盒子法(box-counting)來(lái)求取，計(jì)算公式為：

D=-lg(N(r))lgr

(1)

式中：D—— 分維值，代表不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的樣品分布和幾何結(jié)構(gòu)特征；

r—— 特征尺度；

N(r) —— 品位大于或等于r的樣品個(gè)數(shù)。

通過(guò)分維值D的大小可做出以下判斷：同一成礦階段內(nèi)D越小，樣品間元素含量均一程度越差，礦體中具有異常高值品位的樣品在局部地段相對(duì)富集的趨勢(shì)就越大，出現(xiàn)富礦體的可能性越大，但富礦體分散且規(guī)模較小[3]；D越大則情況相反，說(shuō)明富礦體出現(xiàn)的概率不大，但礦體規(guī)模相對(duì)較大。

根據(jù)式(1)處理銀洞山鉛鋅礦床不同中段的鉛、鋅品位數(shù)據(jù)，運(yùn)用Grapher軟件計(jì)算鉛、鋅品位在垂向上分形分維值(見(jiàn)表1)。分析認(rèn)為：

(1) 各中段的鉛、鋅分維值總體上呈增大趨勢(shì)。

(2) 在各中段內(nèi)，分形分布可進(jìn)一步劃分為多段式，其中分維值D1代表地層背景值的含量特征，D2、D3、D4分別代表鉛鋅礦床成礦作用的3個(gè)成礦階段。鉛元素分維值D2對(duì)應(yīng)成礦的第2階段，即中期石英 — 多金屬硫化物階段；D3對(duì)應(yīng)成礦的第1階段，即早期富閃鋅礦硫化物階段；D4對(duì)應(yīng)第3成礦階段，即晚期石英 — 碳酸鹽階段。而鋅元素的分維值D2到D4正好與第1成礦階段到第3階段相對(duì)應(yīng)。

(3) 各中段分維值D2、D3、D4代表各期的成礦作用特征[4]。以1 645 m中段鉛元素的分維值為例，D2為1.156、D3為1.880、D4為7.125，分維值越低代表成礦作用越強(qiáng)，描述的含量值越高。

(4) 對(duì)于同一個(gè)成礦階段鉛元素品位而言，分維值越高，則礦化越穩(wěn)定，含量值也越高；而對(duì)于同一成礦階段鋅品位而言，分維值越低則礦化越穩(wěn)定、含量值也越高。

4 結(jié) 語(yǔ)

應(yīng)用分形理論對(duì)鉛、鋅品位在垂向上的變化特征進(jìn)行分析可知，1 645 m中段的鉛鋅礦最為富集，是該礦床的一個(gè)礦化中心段?？沙醪酱_定礦床的礦體呈“8”字形垂直分布，礦區(qū)的深部仍有較大的找礦潛力。

[1] 龐保成，胡云滬，毛軍強(qiáng)，等.高龍金礦金品位統(tǒng)計(jì)分布特征及其對(duì)深部礦化信息的指示[J].礦產(chǎn)與地質(zhì)，2005，19(3)：294-295.

[2] 陳宏毅，錢(qián)建平.山東寺莊金品位參數(shù)統(tǒng)計(jì)和分形特征及其對(duì)礦化信息的指示[J].山東國(guó)土資源，2011，27(7)：1-5.

[3] 黃朝柱，陳宏毅，韋龍明，等.廣東石人嶂鎢礦床鎢礦品位統(tǒng)計(jì)參數(shù)和分形特征及其對(duì)礦化信息的指示[J].中國(guó)礦業(yè)，2015，24(4)：73-76.

[4] 黃克宸.河北涿鹿南部地區(qū)猛多金屬礦遙感地質(zhì)找礦研究[D].桂林：桂林理工大學(xué)，2014：11-15.

Research on Grade Fractal Characteristics and Mechanism of Lead and Zinc Ore in Yindong Deposit

JIANGXiaolong1SUJian2WENShenwen3WEILongming1

(1.College of Earth Science, Guilin University of Technology, Guilin Guangxi 541006, China;2.274 Geological Team of Guangxi Zhuang Autonomous Region, Beihai Guangxi 536000, China;3.717 Corps of Northwest Nonferrous Geological Prospecting Bureau, Baoji Shaanxi 721015, China)

Based on the summary of lead-zinc mine production data of Shaanxi Yindong mountain, and combined with fractal theory, this paper aims to study the vertical distribution law of lead and zinc grade. Analysis showed that lead is the main mineralization in the deposit, while there might be a lead-zinc mineralization center at the middle section about 1 645 m. The main mineralization occurred in second stage mineralization. As the vein downward extend, the same metallogenic stage fractal dimension values decrease gradually.

Shaanxi Yindong mountain; lead and zinc deposit; fractal characteristics; fractal dimension

2016-07-12

廣西地質(zhì)工程中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目“有色金屬礦床成礦地質(zhì)條件與控礦構(gòu)造研究”(11-031-20-1)

江曉龍(1992 — )，男，桂林理工大學(xué)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)學(xué)。

P618.5

A

1673-1980(2017)01-0013-02