基于随机森林算法的大尹格庄金矿床三维成矿预测

大数据及机器学习技术在解决各行各业的复杂非线性关系问题方面已经体现出巨大的优势。本文尝试将随机森林(RF)算法引入三维成矿预测领域来开展研究,以胶东大尹格庄金矿为研究对象,在构建招平断裂(地质体)三维模型的基础上,通过各种空间分析方法提取控制矿体形成的若干控矿地质因素特征值,进而获取成矿空间中控矿地质因素分布值,最后将矿区钻孔立体单元化形成采样数据集并利用RF算法对矿区开展三维矿体定位预测,结果表明:决策树棵数M=800、属性个数K=7是最优参数,能获得总体精度97.32%和kappa系数0.6292的综合分类精度; RF算法的分类精度要优于支持向量机(SVM)算法和多层感知器(MP)算法。RF算法对大尹格庄金矿开展的三维矿体定位预测取得了较好效果,并在矿区深边部预测了7个三维找矿靶区,证明大数据技术在矿产资源定位预测方面具有巨大的应用前景。     

基于深度学习的山东大尹格庄金矿床深部三维预测模型

在隐伏矿体三维预测中,预测模型的准确性在很大程度上取决于找矿指标对矿化富集部位的指示性。然而,找矿指标容易受到找矿概念模型可靠性和成矿信息提取有效性限制,从而影响预测的准确性。论文以山东大尹格庄金矿隐伏矿体三维预测为例,基于深度学习方法,构建矿床深部隐伏矿体三维预测模型,旨在利用深度网络模型,学习获得对矿化具有显著指示性的找矿指标,提升三维预测的准确性。该方法将三维地质模型及其形态特征转换为适合卷积网络二维图像,采用卷积神经网络实现找矿指标的自动提取,并构建三维地质模型到矿化富集地段的定量关联。利用该方法建立了大尹格庄金矿的三维预测模型,经与几种人工建立找矿指标预测模型的对比分析,表明基于深度学习的预测模型较大地提升了预测准确性。     

胶东大尹格庄金矿床成矿流体特征与演化

胶东是我国最重要的黄金产地,也是全球成矿晚于赋矿围岩近2Ga的巨型金矿集区之一。大尹格庄金矿床位于胶西北招平断裂中段是区域内典型的超大型蚀变岩型金矿床也是胶东金矿集区内最大的金银伴生矿床。本研究在详实的野外地质调查和岩相学观察基础上对不同成矿阶段的石英中流体包裹体进行碳、氢、氧同位素测试和计算。大尹格庄金矿床热液成矿过程可分为四个阶段:黄铁矿-绢云母-石英阶段(Ⅰ阶段)、石英-黄铁矿阶段(Ⅰ阶段)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ阶段)和石英-方解石-黄铁矿阶段(Ⅳ)。氢-氧同位素组成表明,Ⅰ阶段流体的δD为-84.4‰～-68.4‰,δ~(18)O为2.04‰～7.36‰;Ⅱ阶段流体的δD为-78.6‰～-69.8‰,δ~(18)O为0.3‰～4.2‰;Ⅲ阶段流体的δD为-81.4‰～-72.0‰,δ~(18)O为-3.47‰～-1.25‰。随着成矿作用进行,δ~(18)O逐渐降低。流体包裹体的碳-氧同位素分析表明,δ~(13)C和δ~(18)O分别随成矿作用的进行降低和升高。两种测试获得的氧同位素变化趋势不同,可能是由于前者是通过石英单矿物氧同位素计算得到的流体包裹体中水的氧同位素而后者测定的是流体包裹体中CO_2的氧同位素。综合分析表明,大尹格庄金矿床成矿流体主体为变质水;成矿作用过程中,断裂带强烈构造变形诱发次生包裹体的形成导致氢氧同位素组成向中生代大气水漂移。     

顾及构造改造的胶西北大尹格庄金矿床三维成矿预测

矿床在形成后常被构造改造,但现有三维成矿预测中对其关注较少。笔者选择胶东半岛大尹格庄构造蚀变岩型金矿为研究对象,采用基于不规则三角网（TIN）的构造复原方法还原被断裂错断的矿体与控矿断裂的三维结构,开展复原前后的矿化空间/控矿因素对比分析并实现深边部三维成矿预测。结果表明,构造复原方法消除了断裂和矿体被错断产生的空间距离及倾角变化;复原后的矿化分布具有更强的空间自相关性,被错断区域的矿化分布由分散变为连续。此外,相同参数下,复原后的预测模型比复原前模型具有更高的性能,说明对复原后的矿化分布和控矿指标之间的关联关系表达更加显著。因此,顾及构造改造的三维成矿预测有利于预测结果的准确性,可为大尹格庄矿床深部找矿工作提供可靠参考。     

大尹格庄金矿床矿体三维建模与矿化分布规律

文章根据勘探线地质剖面图钻孔样品化验数据和中段地质平面图坑道样品化验数据,利用Vulcan软件对大尹格庄金矿床矿体建立了两种三维实体模型,并将这两种模型结合起来,利用Datamine软件得到综合后的块体模型;运用地质统计学方法及Surpac软件,分析了①、②号两个矿（脉）体群的Au品位空间变化结构,并求得了搜索椭球体,实现了矿体和Au品位变化形态的空间分布展示;结合三维建模成果与矿体空间变化结构,分析得出了矿化分布规律.②号矿（脉）体群沿NE向继续展布的区域,是寻找深部隐伏矿体的有利部位.     

基于勘查数据的胶东大尹格庄金矿床控矿地质因素定量分析

胶东金矿床集中产于伸展构造系统内,常常显示出明显的构造控矿特征,但前人提出的阶梯式成矿模式难以回答哪些构造特征真正控制了金矿床的形成。大数据时代的到来为地质勘查数据的挖掘、成矿规律的探索提供了新的途径。选择胶东地区的大尹格庄金矿床为研究对象,在系统收集勘查资料的基础上,通过空间分析技术对控矿因素的不同特征进行定量表达,进而分析其与金矿化的相关关系。分析结果显示招平断裂带的距离场因素与金品位和金属量均呈双峰分布特征,与大尹格庄金矿床存在的两类矿化相对应,直观反映了不同类型矿石的相对空间位置。断层的坡度与金品位近似呈高斯分布,品位峰值区累积了大量的金属量,暗示了成矿流体更多地在某一特定的坡度范围内汇聚、停留。断裂面的陡缓变化和起伏程度显著地影响了金的富集程度,能够清晰地区分出经济品位的矿石和矿化体并确定矿体的最有利部位。在蚀变带中最强烈的蚀变部位,金的沉淀量急剧增加,暗示蚀变带内相同的部位可能叠加了持续的热液交代或多次成矿作用。控矿因素大数据分析表明,招平断裂面的形态特征是控制大尹格庄形成的关键因素,这种规律可被推广到整个胶东地区的金矿床。     

胶东大尹格庄金矿床成矿流体组成

大尹格庄金矿床位于胶东半岛西北部招平断裂带中段,产于断裂带下盘绢英岩化带中。矿区内围岩蚀变发育,主要包括钾长石化、硅化、绢云母化、黄铁矿化、绿泥石化和碳酸盐化,其中硅化、绢云母化、黄铁矿化与金矿化密切相关。根据野外脉体穿插关系和矿物共生组合特点,大尹格庄金矿床金成矿作用从早到晚分为三个阶段:金-石英-黄铁矿阶段(早)、金(银)-石英-多金属硫化物阶段(中)、石英-方解石-黄铁矿阶段(晚)。矿石中石英的爆裂峰集中在330~510℃、240~330℃和160~240℃,分别对应成矿作用的早、中、晚三个阶段。成矿流体总体为中温,富CO2,含CH4、C2H6、H2S等挥发分的流体。NaCl-H2O-CO2图解及较高的C2H6含量,表明成矿流体主要来源于变质流体。各阶段成矿流体中气、液相组成相似,而含量规律性变化。早、中阶段成矿流体中N2含量较低,晚阶段升高,表明从早阶段到晚阶段流体系统逐渐开放,后期有大气降水的加入;从成矿早阶段到晚阶段,Cl-/SO2-4和Na+/K+升高,说明成矿流体从早阶段CO2-H2O-K2SO4型逐渐演化为中阶段和晚阶段CO2-H2O-NaCl型;Na+、Cl-、K+和SO2-4浓度逐渐降低,指示成矿流体从成矿早阶段到晚阶段盐度降低;H2O/CO2在晚阶段高于早、中阶段,指示流体有可能在中阶段发生了沸腾作用。成矿早阶段具有较高含量的H2S,表明金硫络合物可能是金的一种运移形式;流体类型的演变和沸腾作用可能是导致大尹各庄金矿床金沉淀的重要因素。     

大尹格庄金矿床构造控矿规律及找矿意义

基于大尹格庄金矿床大量探采资料的综合研究,通过深入剖析其构造系统的控矿规律,探讨了其找矿意义.大尹格庄金矿床控矿断裂构造分为三级,依次控制了矿床的总体展布,矿体的规模、形态和产状及矿化的局部富集.断裂带内构造变形强度和构造岩的类型及性质组合控制了矿化和蚀变的类型、强度及产出位置.NE和NNE向压扭-张扭性断裂构造,主次级断裂的分支复合,蚀变带中脆性断裂叠加发育,断裂带沿走向和倾向产状变化,主断裂旁侧次级断裂发育等均是有利的找矿构造标志.     

胶东大尹格庄金矿床构造蚀变分带特征与成矿关系

大尹格庄金矿床是胶西北地区的特大型金矿床, 为典型的破碎带蚀变岩型金矿床。研究大尹格庄金矿构造蚀变分带规律, 对胶西北地区矿床研究及深部外围找矿有重要意义。通过对大尹格庄金矿床构造蚀变分带特征, 以及各带岩石的岩相学、岩石地球化学、构造应力测算的系统研究, 揭示大尹格庄金矿构造蚀变成矿的构造地球化学和构造物理化学过程。研究表明, ①矿床断裂下盘由远矿围岩到矿体的构造蚀变分带模式为: 弱钾化花岗质蚀变岩带→强钾化花岗质蚀变岩带→绢英岩化钾化花岗质蚀变岩带→黄铁绢英岩带(金矿主要发育带); ②金矿由远矿蚀变带→黄铁绢英岩带, 古构造差应力值呈现由小到大的变化趋势; ③由远矿蚀变带→黄铁绢英岩带, Si、Na、Ba、Sr迁出, K、Fe、Cu、Zn、Pb迁入, Au含量不断增加, 在未蚀变到弱钾化阶段, 元素总体含量变化幅度较小, 而在强钾和绢英岩化阶段变化幅度较大。成矿过程中构造应力场与岩石组分迁移具有耦合关系, 绢英岩化阶段古构造差应力值较大, 岩石破碎产生张性空间, 同时元素含量变化幅度大, 热液活动强烈, 易富集成矿。     

胶东大尹格庄-曹家洼金矿床三维空间特征及矿化富集规律新认识

基于291个钻孔资料建立了大尹格庄-曹家洼金矿床三维地质模型,剖析了金矿床的三维空间特征,指出了深部找矿方向。矿床主要由4个规模较大的矿体组成,矿体赋存于招平断裂下盘,主要分布在0~-1740 m标高之间。赋矿的招平断裂表面起伏变化明显,表现出浅部倾角较陡,向深部逐渐变缓的特征。招平断裂及金矿体受后期断裂切割。将被切割的矿体复原后进行三维可视化分析表明,主矿体厚度三维分布不均匀,呈厚、薄相间分布;主矿体品位分布较均匀,厚度较大区域品位也较高,二者相关系数为0.352;厚度×品位三维分布显示了明显的NEE向侧伏特征,侧伏向75°。矿床有4个矿化富集段,其空间位置与断裂倾角沿倾向呈现的三段陡-缓转折和相对缓倾角位置吻合,构成阶梯成矿特征。这说明,断裂倾角变化对金的沉淀富集有明显的控制作用,今后找矿中应重视对断裂倾角变化的研究和探测。分析认为,①-1与Ⅰ-2号矿体之间、Ⅰ-2号矿体北侧、沿②-69矿体75°方向延深位置均具有较好的找矿前景。研究成果为该矿床的深入研究和进一步深部找矿提供了重要的依据。     

贵州烂泥沟金矿三维定量预测

贵州烂泥沟金矿是中国黔桂滇“金三角”区内已知最大的卡林型金矿床,资源储量大(大于126.25 t),达到超大型规模,大地位置处在扬子准地台西南缘右江盆地北侧,由赖子山背斜、板昌逆冲断层与册亨构造带所组成的三角形构造变形区的北部顶点。本次研究系统剖析烂泥沟金矿的成矿地质背景与成因类型,建立找矿地质模型,并依据资料基础建立三维地质模型,进而在模型上开展成矿地质异常信息定量提取与三维空间重构,建立找矿预测模型,采用“立方体预测模型”方法,通过三维证据权与找矿信息量相结合的综合圈定办法减少预测结果的不确定性,共圈定找矿靶区5处,其中A类靶区2处,B类靶区3处,为该区的进一步勘查提供了参考。     

山东三甲金矿床控矿构造特征及深部预测

三甲金矿床位于胶东半岛东部的牟乳金矿带内岔河—三甲断裂的南端,其围岩主要为古老变质岩和昆嵛山花岗岩,为含金石英脉型金矿。本文通过对矿床控矿构造空间形态、活动期次、力学性质以及围岩蚀变等方面的研究,认为三甲金矿主要受控于主断裂,其内不同期次的次级断裂控制了矿体的空间产出位置;控矿断裂至少经历了三期应力改造,早期为压扭兼张扭性的右行剪切变形,中、晚期以张性裂隙为主-形成多金属硫化物石英脉,后期为压扭性裂隙内部充填形成石英+碳酸盐+多金属硫化物。进而总结了矿体在断裂带中分布的规律性。深部地球化学研究表明,三甲金矿的矿石类型、矿石矿物组合具有垂向分带的特征,矿物组合逆向分带与地球化学原生晕所指示的深部成矿叠加相一致。结合矿体在断裂中分布的规律以及原生晕特点,推断三甲金矿在-506m标高以下尚有成矿富集段的存在,此次研究为深部找矿提供了重要的依据。     

Ore-Forming Fluid Characteristics of the Dayingezhuang Gold Deposit, Jiaodong Gold Province, China

The Dayingezhuang gold deposit is located in the central part of the Zhaoping Fault Zone, which is one of the most important gold-hosting faults in the Jiaodong gold province of China. Dayingezhuang is a typical large-scale shear zone-hosted disseminated gold deposit with superimposed silver mineralization. Fluid inclusion (FI) petrography and microthermometry, and analysis of oxygen and hydrogen isotopes for fluid inclusions were conducted to determine the characteristics of the ore-forming fluids and the processes of silver mineralization. Microthermometry data of FI indicated that ore-forming fluids are characterized by low salinity and low density. Homogenization pressures of FI are estimated at 20 × 10⁵–220 × 10⁵ Pa. The change in ore-forming fluids from K₂SO₄ type to NaCl type indicates the superposition of two hydrothermal mineralizing events. Ore-forming fluids were dominated by magmatic components in the early mineralization period, and affected by meteoric waters in the late period. Gold may have been transported as Au-S or Au-Cl complexes, whereas silver was transported as Ag-Cl complexes. Early fluid boiling and later fluid mixing are thought to be two of the main factors causing the deposition and superimposing of gold and silver to form the large deposit.     

胶西北上庄金矿断裂—岩体控矿规律

采用GeoMine3D软件对胶西北上庄金矿进行了三维地质建模。三维地质模型全面展现了矿体、望儿山断裂带及下伏郭家岭岩体的空间关系:金矿体受望儿山断裂带控制,在断裂带中具有丛聚性、似等距性、侧伏性的分布特征,其主要赋存在断裂带产状变化大的位置;郭家岭岩体与金矿的成岩成矿关系密切,岩体顶界面控制主要矿体的产出,其转折端或岩突处为金矿富集的有利位置。研究结果显示:上庄金矿深部仍具有较大的找矿潜力。     

甘肃早子沟金矿三维建模与综合成矿预测

甘肃早子沟金矿是西秦岭成矿带上矿床规模较大,研究程度较高的构造蚀变岩性金矿典型代表。针对早子沟金矿床深部找矿方向与成矿潜力,本文采用三维地质建模手段,成矿有利信息提取方法,开展基于找矿地质模型的三维建模与综合成矿预测。研究结果表明:甘肃早子沟金矿适用于控矿断裂+有利岩体+有利围岩蚀变+等间距控矿的综合地质找矿模型;地质异常变量定量分析与提取结果在地质认识上均得到较好的印证,综合成矿预测结果显示矿床明显受多期次构造控制矿化叠加富集,Au1、Au9、Au30、M16等主矿体深部具有良好的找矿潜力。     

Analysis of Ore-Controlling Structures of the Xincheng-Hexi Gold Deposit, Shandong Province, China

Based on quantitative and semi-quantitative mathematical and mechanical analysis of the shape, motion, structural factors, stress field and deformation field of the ore-hosting faults in the Xincheng-Hexi gold deposit, the ore-controlling features of faults and mineralization mechanism are discussed. It is concluded that the mineralization is controlled by the main faults, subsidiary fractures, joint density, mechanical features and deformation of the faults. The ore bodies are mainly located in the lower part of the convex crest and upper part of the concave trough of the main undulating fault surface. Mineralization is positively correlated to the development of subsidiary fractures and joints, which correspond to zones of low internal stress and high body strain and shear strain. They are favourable positions for mineralization and alteration.     

Geological and Fluid Inclusion Constraints on Gold Deposition Processes of the Dayingezhuang Gold Deposit,Jiaodong Peninsula,China

The Dayingezhuang gold deposit, hosted mainly by Late Jurassic granitoids on Jiaodong Peninsula in eastern China, contains an estimated 170 t of gold and is one of the largest deposits within the Zhaoping fracture zone. The orebodies consist of auriferous altered pyrite–sericite–quartz granites that show Jiaojia-type (i.e., disseminated and veinlet) mineralization. Mineralization and alteration are structurally controlled by the NE- to NNE-striking Linglong detachment fault. The mineralization can be divided into four stages: (K-feldspar)–pyrite–sericite–quartz, quartz–gold–pyrite, quartz–gold–polymetallic sulfide, and quartz–carbonate, with the majority of the gold being produced in the second and third stages. Based on a combination of petrography, microthermometry, and laser Raman spectroscopy, three types of fluid inclusion were identified in the vein minerals: NaCl–H2O (A-type), CO2–H2O–NaCl (AC-type), and pure CO2 (PC-type). Quartz crystals in veinlets that formed during the first stage contain mainly AC-type fluid inclusions, with rare PC-type inclusions. These fluid inclusions homogenize at temperatures of 251°C–403°C and have low salinities of 2.2–9.4 wt% NaCl equivalent. Quartz crystals that formed in the second and third stages contain all three types of fluid inclusions, with total homogenization temperatures of 216°C–339°C and salinities of 1.8–13.8 wt% NaCl equivalent for the second stage and homogenization temperatures of 195°C–321°C and salinities of 1.4–13.3 wt% NaCl equivalent for the third stage. In contrast, quartz crystals that formed in the fourth stage contains mainly A-type fluid inclusions, with minor occurrences of AC-type inclusions; these inclusions have homogenization temperatures of 106°C–287°C and salinities of 0.5–7.7 wt% NaCl equivalent. Gold in the ore-forming fluids may have changed from Au(HS)0 as the dominant species under acidic conditions and at relatively high temperatures and fO2 in the early stages, to Au(HS)2– under neutral-pH conditions at lower temperatures and fO2 in the later stages. The precipitation of gold and other metals is inferred to be caused by a combination of fluid immiscibility and water–rock interaction.