华北重点矿集区大数据三维<bold>/</bold>四维建模与深层次集成的资源预测评价
摘要
华北矿集区是中国金属矿床成矿地质背景、过程与定量预测评价较高的地区之一, 其黄金储量与年产量都位居国内首位. 文章依托国家重点研发计划项目“华北克拉通成矿系统的深部过程与成矿机理”顶层设计的地学理论与方法, 以华北重点金矿集区(山东焦家-三山岛、招平南段和辽宁五龙、青城子)为研究区, 较系统地收集和构建了地学大数据(矿集区-矿田-矿床尺度的地质、地球化学、地球物理、遥感、地质工程与地理高程等), 定量化分析了华北克拉通破坏地质背景与金成矿事件及其典型金矿床的成因模式与找矿模型, 开展了矿集区地学大数据的三维/四维建模, 挖掘了矿集区尺度的多元地学三维勘探变量以构建定量勘查模型. 其中, 运用Flac3D软件与自主研发GeoCube3.0软件实现了焦家断裂三维模型与流体饱和度参数约束的动态建模, 从而重建了焦家断裂构造动态演化的四维模型. 利用GeoCube3.0深层次集成模块(普通证据权、增强证据权、模糊证据权、逻辑斯蒂回归、信息量和随机森林六种方法), 开展了研究区四个矿集区的勘探变量集成及其C-V分形的A、B、C三类靶区优选, 获得如下主要成果和认知: (1) 研究区的四个矿集区1000~3000m深部靶区都在3处以上, A、B、C等级靶区与1000m以浅工程控制的金矿体空间关联性较好. (2) 利用三维空间的证据权法集成实现了山东焦家-三山岛矿集区、招平南段矿集区和辽宁五龙矿集区3000~5000m的靶区优选. (3) 基于贝叶斯理论的三维空间的证据权法是稳健的集成与靶区优选方法, 适宜于在成因模式和找矿模型定量化程度高的山东焦家-三山岛矿集区、招平南段矿集区和辽宁五龙矿集区; 三维空间的随机森林是机器学习中多目标集成与靶区优选方法, 适宜于成矿地质体复杂的辽宁青城子矿集区, 后者的成因模式和找矿模型关联的勘探变量不仅具有华北矿集区金矿断裂构造与岩浆岩侵位共性特征约束, 还受围岩地层褶皱和层间滑脱构造制约. (4) 利用山东焦家-三山岛矿集区三山岛大型-超大型金矿床的金储量数值及其三维块体模型, 估算了该矿集区A、B级靶区三维块体单元的含金率分别为65.5%、25.1%, 其深部金找矿有利靶区3000m以浅的金资源总量为3908t(含已探明金储量1700t), 3000~5000m深部靶区金资源总量为936t. 研究表明, 华北重要金矿集区深部金矿床形成的“运-储”空间关联性强, 具有较好的找矿潜力; 这些“运-储”空间模型表征了华北克拉通破坏事件关联成矿系统的构造-岩浆-热液活动, 并间接指示了金矿化富集地段.