0 引言

锰是应用广泛的工业金属元素，大量应用于冶金业、电池、环保、陶瓷及化工等领域（陈仁义和柏琴，2004；严旺生和高海亮，2009；洪世琨，2011；付勇等，2014）。锰矿是中国大宗紧缺矿产，同样被世界多个主要经济体列为关键矿产资源（孙凯等， 2022）。中国锰矿分布极不均匀，西南及中南地区探明了 80% 以上的锰矿资源。锰矿资源中贫矿居多，大型矿床占比极低，且高品质富锰矿石储量少，仅占查明锰矿石资源量的 5%。由于国内富锰矿自给率低，严重依赖进口，锰矿作为紧缺性金属矿产被列入国家战略性矿产名录。中国锰矿的现状决定了需要在大型富锰矿床寻求找矿突破，以此来有力支撑工业经济发展，保障国家矿产资源安全。

近年，新疆西昆仑玛尔坎苏地区新发现了一批以玛尔坎土锰矿床、奥尔托喀讷什锰矿床及穆呼锰矿床为代表的大中型锰矿床，普遍具有品位高、赋矿层位稳定等特点，已查明富锰矿石资源量已超 3000 万 t，外围及深部找矿潜力巨大（高永宝等， 2017；张帮禄等，2018，2022；张连昌等，2020；陈登辉等，2022）。现阶段，玛尔坎苏地区寻求新的锰找矿突破，增加富锰矿资源量成为新的工作方向。笔者通过对该地区典型矿床的研究，借助 MRAS 成矿预测软件，对该地区进行成矿预测，划定成矿有利区，以期为下步找矿新突破提供新的借鉴。

1 地质背景

1.1 区域地质背景

海相沉积型锰矿床占中国锰矿资源量的 71%，是中国锰矿床的主要类型（付勇等，2014）。西昆仑玛尔坎苏地区位于西昆仑造山带与西南天山造山带交汇部位，经历了长期、复杂的地质演化历史，新构造运动强烈，成矿地质条件优越，是锰、铜、金、砂金矿产成矿有利地段，是锰矿床重要成矿带。玛尔坎苏锰成矿区带（奥尔托喀纳什—穆呼大型锰成矿带）发现多处大中型海相沉积型锰矿床。该成矿带在中国境内长约 50 km，向西延入塔吉克斯坦共和国境内（高永宝等，2017）。玛尔坎苏成矿带现阶段已发现锰矿床多处，其中大型锰矿床1处（奥尔托喀讷什锰矿），中型锰矿床2处（穆呼东锰矿、玛尔坎土锰矿），小型锰矿床 1 处（苏萨尔布拉克锰矿），矿化点 5 处（琼喀讷什锰矿点、博托彦南锰矿化点、博托彦锰矿点、喀拉苏锰矿点、托库孜布拉克锰矿点），后续不断有新的矿床及矿（化）点被发现。

玛尔坎苏区域内出露志留系、石炭系、二叠系、下白垩统、古近系、新近系、第四系（图1），锰矿床主要赋存于石炭系与二叠系。志留系主要为一套浅变质绿片岩。石炭系分为下统乌鲁阿特组和上统喀拉阿特河组。乌鲁阿特组为火山碎屑岩组合；喀拉阿特河组是区域内锰矿床的主要赋矿层位，主要为碳酸盐岩建造，偶夹泥岩。二叠系由下而上划分为下统玛尔坎雀库塞山组和中统昆盖依套组。玛尔坎雀库塞山组为火山熔岩、火山碎屑岩夹碳酸盐岩、碎屑岩沉积建造，为锰矿床赋矿层位，已发现多处锰矿点。下白垩统克孜勒苏群江颂结尔组为一套含砾粗砂岩建造。古近系—新近系范围较广，主要位于区域北侧，第四系主要沿河道分布。

依据新疆构造单元分区，玛尔坎苏大地构造位置处于秦祁昆造山系之西昆仑弧盆系的昆盖山晚古生代岛弧。以乌兹别里山口断裂为界，北为塔里木微板块，南为西昆仑北缘古生代复合沟弧带。玛尔坎苏地区位于西昆仑构造带北侧，该地区是古亚洲洋构造-成矿域和特提斯构造-成矿域的对接、汇聚带（金川等，2021）。

1 —第四系；2—新近系；3—古近系；4—白垩系；5—中二叠统昆盖依套组二段；6—中二叠统昆盖依套组一段；7—下二叠统玛尔坎苏雀库塞组； 8—上石炭统—下二叠统；9—上石炭统喀拉阿特河组；10—下石炭统乌鲁阿特组；11—志留系；12—晚三叠世英云闪长岩；13—实测断层；14— 积雪覆盖区；15—大型锰矿床；16—中型锰矿床；17—小型锰矿床；18—锰矿化点

1.2 矿床地质特征

玛尔坎苏锰矿床的赋存层位为上石炭统喀拉阿特河组与下二叠统玛尔坎雀库塞山组（陈登辉等，2019）。喀拉阿特河组主要岩性为生物碎屑灰岩、岩屑灰岩、泥晶—微晶灰岩、炭质泥灰岩，矿体主要赋存于上部的泥晶—微晶灰岩夹炭质泥晶灰岩中（徐仕琪等，2018）。玛尔坎雀库塞山组主要岩性为安山质凝灰岩、玄武岩、砂岩、泥页岩、泥岩、灰岩、大理岩、片岩，其中赋矿层主要为蚀变玄武岩、大理岩（陈登辉等，2019）。

玛尔坎苏锰成矿带属海相沉积型锰矿（张连昌等，2020），赋矿地层发育浅海陆棚沉积环境的岩石组合，成矿期处于相对安静、还原的水体环境中。区内锰矿床含矿层位稳定，延伸长约40 km，矿体厚度大。区内石炭纪、二叠纪地层中，含锰岩系中发育较多火山岩和凝灰岩夹层，石炭纪、二叠纪地壳活动频繁，海底火山作用强烈。

2 研究方法

证据权重法是数学地质学家 Agterberg 建立的一种地学统计方法，通过数学的方法解决相互关联的地质问题，实现地质要素的整合利用，是数理统计、图像分析与人工智能的有机综合。证据权法在找矿预测中的一般思路是以矿点矿床等点状要素为核心，通过 MapGIS等软件，对与成矿作用有关联的面状地质要素（或利用必要手段实现线状、点状要素的面状化）的提取，并分析面状要素的独立性，通过验证面状因子的验证概率圈定矿产资源靶区 （肖克炎等，1999；陈文成，2011；田立环，2011）。

通过沉积型锰矿床成矿作用分析—成矿模型的建立—预测变量的提取—证据因子的选择—计算先验概率—因子权重计算—条件独立性验证— 后验概率计算与划定成矿靶区的流程，对玛尔坎苏地区沉积型锰矿床进行预测（图2）。

在形成成矿模式的基础上提取与成矿密切相关的地、物、化、遥等因素作为预测变量，对预测变量的成矿作用进行先验概率验证 P，结合概率确定证据因子。

证据因子进行确定后，证据因子与矿点出现的相关性即权重可用证据权重C表征。各证据因子存在的权重值表示为 W^＋，证据因子缺失的权重值为 W^-，一般情况下 W^＋的正值越大，表征此因子所占的权重越大，相关性越强。

C＞0表征证据因子与成矿正相关，C＜0表征证据因子与成矿负相关。正值越大表征越有利于成矿（孔旭等，2016）。

3 研究结果

3.1 锰矿找矿模式

根据区域上锰矿的成矿特征，结合区域资料，总结找矿规律如下：（1）区域遥感解译资料铁染异常、羟基异常对锰铁等成矿有一定的指示意义，可作为找矿的线索。（2）研究区沉积型锰矿赋存地层为上石炭统喀拉阿特河组、下二叠统玛尔坎雀库塞山组。因此，喀拉阿特河组与玛尔坎雀库塞山组为重要的找矿层位。（3）研究区化探资料，锰单元素异常区与锰矿床位置套合良好，异常集中位置往往对应了锰矿化，锰单元素化探异常可以作为找矿标志。

3.2 预测变量提取及证据因子选择

（1）遥感

遥感解译中（图3），将铁染异常区域、羟基异常区域与已找到的矿床矿点进行概率计算，能够反映出两个要素对成矿的作用比重，即重要性。通过先验概率（表1）可知，遥感解译的铁染异常羟基异常与成矿有一定的关联，可以作为证据因子。

（2）地层、锰元素化探异常

上石炭统喀拉阿特河组与下二叠统玛尔坎雀库塞山组为锰矿床的赋矿地层，作为直接的找矿标志，确定为预测变量。锰元素化探异常是找锰的最理想手段，可作为找矿标志，作为预测变量。通过证据权重法取得在对地层及锰元素化探异常的先验概率，这两个变量 P₁与 P₄值较为理想，表现为与成矿有较好的关联性，可作为证据因子。

3.3 证据因子权重与独立性验证

对证据因子进行权重计算，表2所示。5个证据因子的 W⁺ 为正值，W^-为负值，表明与矿点的出现呈现正相关。权重值 C 分别为：铁染异常权重值为 0.2847；羟基异常权重值为 0.7091；P₁m 权重值为 2.2864；C₂k权重值为 3.1494；锰单元素化探异常权重值为 2.5719。C₂k 对成矿表征最为强烈，其后依次为锰化探异常、P₁m、羟基异常、铁染异常，这些因子对找矿有指示意义。

a—铁染异常与羟基异常；b—锰单元素化探异常；c—下二叠统玛尔坎雀库塞山组；d—上石炭统喀拉阿特河组

注：P₁表示矿点出现时证据因子出现的概率；P₂表示矿点没有出现时证据因子出现的概率；P₃表示矿点出现时证据因子没有出现的概率；P₄表示矿点没有出现时证据因子没有出现的概率。C₂k— 上石炭统喀拉阿特河组；P₁m—下二叠统玛尔坎雀库塞山组

证据权重法中各证据因子必须保证条件独立。如果一个证据因子的存在会影响另一个证据因子，若两个因子都使用时，会引起非独立的后验概率的变化，因此要对各个因子进行独立性验证。证据权重模型的条件独立性检验方法有成对检验、综合检验和新综合检验等（Agterberg，1990；Bonham-Carter G F，1994；Agterberg and Cheng，2002），本次采用成对检验方法。通过验证 5 个证据因子两两相互独立，可以作为证据因子进行成矿预测（表3）。

3.4 成矿远景区

通过 MRAS 进行成矿靶区的圈定，最小预测单元格设计为 1 km×1 km。计算后验证概率，可得到每个单元格的后验证概率，概率值区间为 0. 0003~0.7323。依据 MRAS 自动生成的累计概率拐点值 （0. 0245，0.2604，0.4964）将后验概率分为 4 个区间，取概率值较大的 3 个区间作为三级找矿远景区块。把后验概率 P 值在（0. 0244~0.2604）的单元格设为 C级找矿远景区块；P值在（0.2604~0.4964）的单元格设为 B 级找矿远景区块；P 值在（0.4964~0.7323）的单元格设为A级找矿远景区块。对A、B、 C级区块分别着以红、橙、绿色块进行区分（图4）。

4 讨论

根据预测结果，玛尔坎苏地区共划分出 A 级远景区块 18 km²，B 级远景区块 10 km²，C 级远景区块 70 km²。根据远景区块的分布、面积和矿点等划分出三级找矿靶区共 7处：Ⅰ级找矿靶区共 3处，Ⅱ级找矿靶区共1处，Ⅲ级找矿靶区共3处（图4）。

Ⅰ-1靶区分布于萨帕尔库勒湖东1 km克尔克孜乌勒滚沟—夏衣特草滩，面积约16 km²，呈东西向带状沿玛尔坎苏河分布。成矿条件优越，有利于找矿新发现。已发现 3 处锰矿床（点），其中大型锰矿 1 处（奥尔托喀纳什锰矿床），小型锰矿1处（苏萨尔布拉克锰矿床），锰矿点 1 处（琼喀纳什矿点）。Ⅰ-2 靶区分布于托库孜布拉克—穆呼，面积约 6 km²，呈东西向位于玛尔坎苏河南岸。已发现中型锰矿床2处 （穆呼东锰矿床、玛尔坎土锰矿床），成矿条件优越。 Ⅰ-3靶区位于阔侠义东，面积约3 km²，成矿条件较为优越，距离穆呼矿区较近。Ⅱ-1靶区分布于博托彦，面积约 12 km²，近东西向分布，已发现锰矿化点 3 处，具有较好的找矿潜力。Ⅲ-1 靶区位于莫洛山口，面积约 17 km²，呈东西向分布，未形成有规模的矿床，有一定的成矿潜力。Ⅲ-2靶区位于喀拉当格沟附近，面积约 20 km²，呈东西向分布，未发现矿化点，有一定的成矿潜力。Ⅲ-3 靶区位于阔侠义南侧，面积约8 km²，呈北西—南东向分布，尚未发现锰矿化点，具一定的成矿潜力。

5 结论

（1）通过玛尔坎苏沉积型锰矿床特征，提取了预测变量，筛选出铁染异常、羟基异常、P₁m、C₂k、锰单元素化探异常共3类5个证据因子。

（2）对证据因子进行独立性验证，确保数据的可利用性。运用MRAS证据权重法验证了证据因子具有独立性。依据后验证概率 P 值的取值区间，划分了ABC三级找矿远景区块，对预测单元格进行了划分。

（3）圈定了玛尔坎苏地区三级找矿靶区，Ⅰ级找矿靶区共 3处，Ⅱ级找矿靶区共 1处，Ⅲ级找矿靶区共3处。

参考文献