0 引言

崤山东部银多金属矿集区位于豫西小秦岭— 崤山—熊耳山—外方山金银钼钨多金属成矿带（陈毓川等，1994；贾慧敏等，2020），近年来该区的找矿工作频频传出捷报，尤其是崤山东部的覆盖区，已发现中河和老里湾两处大型隐伏银多金属矿床，具有较好的找矿前景。前人分别从矿床地质特征（李红松等，2016；张国跃，2017；简新玲等，2018；王利功等，2018；王中杰等，2020）、岩体特征（李磊等， 2013；常云真等，2017；曾威等，2017；王哲等，2018； 肖建辉等，2018；李晓明等，2019）、物化探异常特征 （毕炳坤等，2019，2020；林成贵等，2020）、成矿流体特征（徐文超等，2016；常云真等，2018）等方面分别对这两处矿床进行了详细研究。但缺乏对该区成矿条件、控矿因素、成矿规律及找矿预测方面的研究。现有勘查资料显示，在矿区深部及外围仍有较大的找矿前景（常云真等，2017；王利功等，2018；毕炳坤等，2019）。笔者在该区进行了长期的矿产勘查工作，积累了大量的地质、物化探异常等成果。由于该区大面积黄土覆盖，为进一步扩大找矿成果，本文通过对崤山东部矿集区成矿地质背景、区域成矿模式和矿床找矿模型分选研究的基础上，提取成矿有利信息，利用 Surpac 软件，根据三维地质成矿预测理论，在已知矿山深部及外围覆盖区进行成矿预测，圈定找矿靶区，旨在为该区后续找矿勘查工作提供有益的指导。

1 地质背景

研究区位于华熊台隆中段崤山断隆东部（常云真等，2017）（图1），为新生代断陷盆地沉降区，堆积了新近系洛阳组红色砂砾岩建造，其上被大面积第四系黄土覆盖，构造行迹亦被覆盖。西部为中元古界熊耳群火山岩基岩裸露区，熊耳群主要为一套中基性-中酸性火山熔岩，在区内出露 3 个岩性组，分别为：许山组（Pt₂x）灰绿色安山岩、大斑安山岩及安山玢岩，鸡蛋坪组（Pt₂j）紫红色流纹岩、流纹斑岩，马家河组（Pt₂m）灰绿色、灰紫色安山岩夹安山玢岩、大斑安山岩。东北部陕县李村乡下段村—塔罗—永昌河一带少面积出露古生界寒武系朱砂洞组（Є₁z） 和馒头组（Є₁m），其中朱砂洞组（Є₁z）岩性为中薄层含燧石条带及燧石结核灰岩、白云质灰岩，馒头组 （Є₁m）岩性为红色页岩夹薄层砂质、泥质灰岩、砂质页岩。区内断裂构造较为发育，可分为近东西向 （80°～100°）、北东向（50°～65°）、北北西向（325°～340°）3 组断裂，其中北北西向断裂最为发育，目前已发现的银多金属矿床均位于该组断裂带上，为区内的主要控矿断裂。区内岩浆侵入活动强烈，岩性以中元古代闪长岩-花岗岩类为主，规模较大的为中河和老里湾花岗斑岩体。中河花岗斑岩体呈小岩株展布于中河一带，多被第四系覆盖，在中河及以北沟谷及沟壁有零星露头，面积约0.48 km²，岩体普遍黄铁矿化、方铅矿化、闪锌矿化、辉银矿化等，与围岩（安山岩）呈侵入接触关系，在接触带附近，围岩与岩体均有褪色蚀变现象，主要为高岭土化和绢云母化。老里湾花岗斑岩体位于老里湾村附近，侵入于熊耳群许山组中，其南部被北西向断裂切割。岩体地表出露面积0.5 km²，平面上呈不规则椭圆状，岩体内部常见裂隙发育褐铁矿化，岩体与安山岩呈侵入接触关系，在接触带附近，围岩与岩体均有褪色蚀变现象，主要为高岭土化和绢云母化。

1 —第四系冲洪积物；2—第四系离石黄土；3—第四系午城黄土；4—新近系洛阳组复成分砾岩；5—下寒武统馒头组页岩夹泥岩；6—下寒武统朱砂洞组白云质灰岩；7—中元古界熊耳群马家河组安山玢岩；8—中元古界熊耳群鸡蛋坪组流纹斑岩夹安山岩；9—中元古界熊耳群许山组上段安山岩夹斑状安山岩；10—中元古界熊耳群许山组中段斑状安山岩夹安山岩；11—中元古界熊耳群许山组下段安山岩夹杏仁状安山岩；12 —中元古代次流纹岩；13—中生代燕山期花岗斑岩；14—中生代燕山期闪长岩；15—实测断层及编号；16—推测断层及编号；17—火山岩流产状；18—银多金属矿床；①—商丹断裂；②—栾川断裂；③—三门峡断裂；④—太行山断裂

2 三维成矿预测

2.1 区域成矿模式

研究区位于小秦岭―崤山―熊耳山―外方山金银钼多金属成矿带上（徐文超等，2016），具有优越的成矿地质背景及控矿条件。前人对该区地质背景和成矿规律进行了系统总结（李磊等，2013；王利功等，2018，王振闽等，2018，2019），总体认为：晚侏罗世—早白垩世期间，崤山地区主要处于后造山环境，加之古太平洋板块对中国东部的斜向走滑 （左行走滑），该区处于伸展环境，随着伸展强度增大及岩石圈的拆沉，软流圈上涌，导致下地壳发生部分熔融，在崤山东部地区发生了广泛的岩浆侵入活动，形成众多浅成—超浅成相花岗斑岩，与其相关形成了老里湾和中河中低温热液脉型铅锌银成矿系统（图2）。流体包裹体和同位素研究表明（徐文超等，2016；曾威等，2017；王哲等，2018；肖建辉等，2018），成矿流体和成矿物质主要来自燕山期岩浆。

1 —中元古界熊耳群火山岩建造；2—古元古界嵩山群沉积变质岩建造；3—新太古界兰树沟组；4—新太古代正片麻岩系；5—韧性剪切带； 6—断裂构造；7—矿体

2.2 矿床找矿模型

据研究区地质背景和已有地质勘查资料（王振闽等，2018，2019；河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，2019^①），建立了研究区的三维地质找矿模型（表1）。控矿地质要素主要分为4类，即构造、岩体、物探和化探异常区。

构造∶断裂构造不仅是导矿构造也是重要的容矿构造，在断裂宽度加大、构造面产状变化部位常有利于成矿，不同的构造类型常形成不同的矿化类型，断裂构造常形成脉状矿体而断裂裂隙带常产出浸染状、细脉浸染状矿体，研究区内矿床多靠近断隆边部，尤其是洛宁断陷盆地内及两侧的北北西向和近南北向的断裂内。

岩浆岩∶空间上，区内的银多金属矿床直接产在岩体内和岩体边部的断裂带内。时间上区内大量矿床的形成时代为早白垩世，稳定同位素也显示成矿流体和物质来源与花岗斑岩体有关（常云真等，2018）。

地球物理：根据多种物探方法的组合（毕炳坤等，2019），总结出研究区有利的物探找矿靶区∶“三低一高”（低重力、低负磁、低阻、高极化），其中，低重力（-4～1.5 mGal）、低负磁（-400≤△T≤0 nT）、低阻（≤350 Ω·m）、高极化（ηs≥1.8%）。

地球化学：根据钻孔原生晕（河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，2019^①），确定研究区内主要指示元素为 Ag、Pb、Zn、Au、As、Sb、W、 Sn、Mo、Bi。近矿晕元素组合为 Ag、Pb、Zn、Au、W； 前缘晕元素组合为 As、Sb；尾晕元素组合为 Mo、Sn、 Bi、Ba。存在前缘晕指示元素与尾晕指示元素相互交错叠加或前缘晕指示元素位于尾晕指示元素下部的反分带现象，这种现象表明矿体向深部仍有延伸或深部可能存在盲矿体。

2.3 三维实体模型

本研究应用 Surpac 软件，通过收集矿集区地质勘探（钻孔、坑道）、物探、化探等资料，对研究区构造、岩体、已知矿体、电阻率、极化率、钻孔原生晕进行三维实体建模，从而实现数字矿床的建立。其中中河和老里湾岩体为工程控制+重力剖面预测形态，其余为重力+可控源推测岩体；电阻率和极化率为激电测深剖面资料；钻孔原生晕运用距离幂次反比法进行空间插值（勒国栋等，2003），先建立单元素立体地球化学异常图，再进行组合元素划分。

2.4 成矿有利信息提取

根据研究区现有地质资料对矿体的揭示，特别是勘探线的分布情况，结合矿体的形态、走向、倾向和空间分布特征，将矿集区预测模型范围划为 Y3816450～3834850 m、X546750～561650 m，Z-1000～1230 m，将这个模型进一步划分为立方体单元块，块的行×列×高为 100 m×100 m×50 m，以拐点坐标最大值为界，模型总共有 879368 个单元块，包括已知矿体 1176 个单元块（中河和老里湾矿体）。在建立单元块体后，对构造等密度、构造频数、构造交点数、构造方位异常度、岩体、元素组合异常、极化率异常、视电阻率异常、已知矿体进行统计，并约定各标志在单元中（史蕊等，2015）存在取值为1，不存在取 0，统计各标志在各单元的分布。根据三维信息量法建立定量预测模型，进而进行成矿预测。

2.4.1 构造有利信息提取

研究区内构造主要为断裂构造，按方向不同可分为北北西向、北东向、近东西向、北东向4组断裂。为了将地质上的构造特征定量化，此次研究从以下几个方面对构造特征进行成矿有利信息的提取与分析。

（1）构造带特征

在主干断裂的旁侧构造发育相对较强区是矿体产出的有利区，强烈构造活动区域是成矿流体运移的通道，而矿质沉积需要一个相对平静的环境，因此构造活动相对弱一点的部位是矿体就位的相对有利区（陈建平等，2008，2009；史蕊等，2011，2014）。因此结合研究区实际情况对断裂做一定范围的缓冲区处理，取断裂面两侧 200 m 为缓冲区。使用断裂及其缓冲区实体模型对三维立方体模型进行限定，划分出断裂及其缓冲所包含的单元块体 （图3a）以及在断裂不同标高的分布图（图3b）。经统计得出，包含在缓冲区内的矿块数量为1134。

（2）构造展布特征

目前成矿预测研究中的断裂构造信息的定量化分析主要包括构造等密度（图4a）、构造频数（图4b）、构造交点数（图5a）、异常方位（图5b）、方位异常度、中心对称度等，这些变量从不同的角度反映线性构造的特征，从中发掘与成矿有关的特征，提取致矿信息是成矿预测的要求。本次研究将二维成矿预测中的这些被认可的变量分析拓展到三维空间内，从而为三维成矿预测提供新的变量，使之能更有效的展示及指导深部找矿。

根据研究区内构建的所有断裂的三维实体模型，作出这些断裂在不同标高的中段平面分布图，每隔 150 m 截取一个中段平面，截取高程 800～-1000 m，截取断裂平面13个，然后根据每张中段平面上断裂的分布情况网格划分后进行构造等密度、构造频数、构造交点数分析。根据研究区断裂构造含矿率统计，选定等密度成矿有利区间为（0. 051， 0.108），频数成矿有利区间为（6.24，8.51），经分级证据权重 C 值统计，选定交点数成矿有利区间为 （0.2，0.4），异常方位成矿有利区间为（0.75， 0.85），构造方位异常度所含矿块中的 70% 集中在区间（0，0. 05），构造对称度成矿有利因子为（0， 0.55），统计后将不同属性信息的数据表导入立方体单元块体模型中，分别得到相应的三维异常图。

2.4.2 岩体有利信息提取

研究区内主要为中河和老里湾2个大型银多金属矿床，从已有的勘探资料来看，矿体直接赋存于岩体内或者岩体边部的构造带内，同位素资料也指示成矿流体和物质来源与岩体有一定的成因关系，因此已知岩体及重力推测的隐伏岩体对成矿有重要的指示意义。区内已出露的岩体为中河和老里湾花岗斑岩体，浅部已有工程控制，深部形态根据重力资料进行推测，另外根据重力反演在区内推测了12个隐伏岩体。

使用已知矿体实体模型对立方体模型进行限定，划分出不同岩体所包含的矿块单元，作为矿床预测中的先验条件。通过统计矿体中各岩性所占百分比，便可直观看出各岩体对成矿的影响。经统计，研究区内已知矿块数量为 1176 个，其中 73.8% 的已知矿块落在岩体内，说明岩体为重要控矿预测变量。

2.4.3 地球物理异常信息提取

根据激电测深剖面资料，从等值线断面与已知矿体的套合程度分析成矿有利的区间值为电阻率≤ 350 Ω ·m，极化率 ≥2.8%，这与前人（毕炳坤等， 2019）研究的视电阻率和极化率异常值（电阻率≤ 350 Ω·m，极化率≥2.8%）一致。根据以上分析，确定视电阻率≤350 Ω·m，极化率≥1.8%的等值线界面能够初步指导找矿。

在立方体模型中根据筛选的视电阻率和极化率异常进行赋值，取夹在异常值区间内的部分作为地球物理的异常信息进行提取。

2.4.4 地球化学异常信息提取

建立该研究区三维立方体模型后，依据钻孔元素取样信息，建立 Au、Ag、As、Bi、W、Mo、Pb、Sb、Zn、 Sn 共 10 种岩石样品微量元素异常块体模型，依据 “河南省洛宁县中河银多金属矿普查”报告（河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，2019^①） 确定的元素纵向分带规律确定As、Sb为矿体头部异常元素；Au、Ag、Pb、Zn、W为近矿异常元素；Sn、Mo、 Bi 为矿体尾部异常元素，据此建立中河原生晕异常图。

在立方体模型中根据元素组合异常进行赋值，取夹在异常值区间内的部分作为地球化学的异常信息进行提取，然后建立钻孔原生晕块体模型。经统计近矿晕元素为 866块，前缘晕元素 599块，尾晕元素708块（图6）。

2.5 预测模型的建立

根据对研究区找矿模型的分析及成矿有利信息的提取，并结合实际情况，建立中河—老里湾矿集区内定量预测模型（表2）。

根据建立的预测模型选取统计分析变量的标志 14 个，分别是已知岩体、推测岩体、断裂带、断裂等密度、断裂频数、断裂异常方位、断裂方位异常度、断裂交点数、断裂中心对称度、视电阻率异常、极化率异常、钻孔原生晕前缘晕、钻孔原生晕近矿晕、钻孔原生晕尾晕。约定各标志在单元中存在取值为 1，不存在取 0，统计各标志在各单元的分布。计算过程中，将块体模型长宽高尺寸统一为100 m× 100 m×50 m（即下所称单位尺寸），然后计算。研究区划分的立方体总数为 879368个单元，表3为已知矿体（块）立方体预测变量统计表。

本次选取三维信息量法进行成矿预测，目前该方法已被广泛应用到三维矿产预测中（陈建平等， 2007；史蕊等2014），主要通过对区域内各地质要素单元在研究区内分布情况的研究来探讨各地质要素对矿产预测，“信息量”则为衡量这种影响程度的变量，由各地质要素在某块体单元中的信息总和来表明该块体单元的相对找矿意义（张权平等， 2018）。本次采用以频率值来估计概率值，所应用公式为：

式（1）中，N_j为研究区内具有标志A的含矿单元数；N为研究区内的含矿单元数；S_j为研究区内具有标志 A的单元数；S为研究区的单元总数。经计算，研究区内找矿信息量为表4所示。

3 靶区圈定及分析

将统计的各预测变量的信息量数值赋予块体模型（图7），根据已知矿体分布情况，统计块体模型的信息量（每个块体模型的信息量值为各预测变量之和）（图8），根据统计结果将本研究区的信息量值分为3个级别，分别是2. 0～3.5，3.5～4.5，≥4.5，根据选定出来的信息量值区间筛选出有利的立方块体，符合信息量范围的有利成矿块数有 6409 个，占研究区范围内总立方块数（879368）的 7.29%，具有很好的预测前景，这些块体是理想条件下成矿较为有利的地方。

在圈定了找矿有利区的基础上，结合地质、已有见矿工程分布以及信息量高值区等因素，并考虑到预测的目的，从而划分找矿靶区。其原则是：

A 类找矿靶区：成矿地质条件好，信息量值高，找矿靶区内各种预测变量资料丰富，并在成矿理论上有较充分依据的地区。

B 类找矿靶区：成矿地质条件好，信息量值较高，找矿靶区内各种预测变量相对较多。

C类找矿靶区：成矿地质条件良好，预测依据资料较少，但据成矿理论和与已知矿区（或矿田）类比，确定的有利地区。

a—全区分布；b—信息量≥2. 0；c—信息量≥3. 0；d—信息量≥4. 0

根据上述原则，结合已有的工程控制、已知矿体分布，以及崤山地区金银多金属矿集区的成矿模式的理解，共圈定了 9个预测靶区（图9），根据靶区的成矿有利块体的多少，依次将其命名为 A1、A2、 A3、B1、B2、B3、C1、C2、C3。

预测靶区 A1（图10）：位于中河矿区的深部，是深大断裂向深部延伸的区域，该区域还存在着成矿有利岩体，属成矿有利部位，从地球化学原生晕的分析角度，其前缘晕与尾晕叠合，也进一步指示出深部存在资源潜力。

a—靶区A1成矿有利块体与矿体叠合图；b—靶区A1成矿有利块体与矿体、岩体叠合图；c—靶区A1成矿有利块体与断裂叠合图

预测靶区 A2：位于老里湾矿区的深部，是深大断裂向深部延伸的区域，该区域还存在着成矿有利岩体，属成矿有利部位，指示出深部存在资源潜力。

预测靶区 A3：位于宅岩地区，该靶区经过初步研究，没有有效的控制矿体，但是该区域有控矿断裂的存在，还存在着成矿有利岩体，属成矿有利部位，指示出深部存在资源潜力。

B类预测靶区总共有3个（B1、B2、B3）。共包括成矿有利立方块591块，其中B1位于中河矿区的北部，有控矿断裂的存在，且存在重力推断岩体，具有一定的成矿潜力；B2 靶区位于中河矿区的北部，属于控矿断裂交汇的密集区，其深部还存在着重力推断岩体，具有一定的成矿潜力；B3 靶区位于中河矿区的西部，属于控矿断裂交汇区，目前还未探测到岩体的存在，具有一定的成矿潜力。

C类预测靶区总共有3个（C1、C2、C3）。共包括成矿有利立方块 174 块，其中；C1 位于宅岩地区的北部，有控矿断裂的存在，且存在重力推断岩体，具有一定的成矿潜力；C2靶区位于研究区西南部控矿断裂密集区，虽然周边岩体较小，但具有一定的成矿潜力；C3 靶区位于研究区西南部控矿断裂密集区，目前还未探测到岩体的存在，但仍具有一定的成矿潜力。

4 结论

（1）通过对崤山东部银多金属矿集区成矿地质条件分析及地质、物探、化探资料进行系统的整理，优选出4类重要的控矿地质要素，即构造（构造等密度、构造频数、构造交点数、构造方位异常度）、岩体、物探（低阻（≤350 Ω·m）、高极化（ηs≥1.8%））和化探异常（矿头指示元素∶As、Sb、Ba；近矿异常元素∶ Au、Ag、Pb、W、Zn；矿尾指示元素∶Sn、Mo、Bi）区，并建立了相应的实体三维模型。

（2）将矿集区预测模型划分为行×列×高为 100 m×100 m×50 m的立方体单元块，根据各控矿地质要素的成矿信息值对立方体单元块进行赋值，建立了研究区定量化预测模型。

（3）应用三维信息量法对研究区进行三维成矿预测，在深部和覆盖区圈定出 9 个三维成矿有利区靶区，其中A级、B级、C级成矿预测靶区各3个。其中 A 级靶区可作为下一步勘查和验证工作的依据； 对 B 级和 C 级找矿靶区应重点开展下一步工作，实时优化靶区模型。

致谢 本次研究得到了中国地质科学院矿产资源研究所向杰博士的大力支持和技术指导，河南省第一地质矿产调查院有限公司正高级工程师常云真、徐文超在成文中提出了宝贵建议，在此一并表示衷心的感谢。

注释

① 河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院.2019. 河南省洛宁县中河银多金属矿普查报告[R].

参考文献