我國重要礦產資源嚴重短缺。其中，黃金產、銷之間存在巨大缺口，如2024年國內原料產金量377.24 t，黃金消費量985.31 t。由于我國東部地區(qū)淺表部礦產資源越來越少，深部找礦成為解決資源危機的必然選擇，深部礦產資源預測則是深部找礦的前提和基礎。成礦預測是一項復雜的系統(tǒng)工程，隨著方法、技術進步和地質認識的不斷深入，預測結果和找礦成果會發(fā)生明顯的變化。

膠東作為我國最重要的黃金基地，其找礦和成礦預測歷程見證了成礦預測的復雜性和不確定性。20世紀60年代以前膠東地區(qū)僅探明20余噸金資源量，至80年代由于焦家式破碎帶蝕變巖型金礦的發(fā)現(xiàn)大幅增加了金礦的發(fā)現(xiàn)率和找礦潛力，至1999年探明的金總資源量擴大到接近900 t。膠東金礦系統(tǒng)性的成礦預測工作始于20世紀80年代，20世紀90年代開展的第二輪成礦區(qū)劃對主要成礦帶開展了大比例尺成礦預測。進入21世紀，在以往區(qū)域成礦預測的基礎上，陸續(xù)出版了《山東省金礦床及金礦床密集區(qū)綜合信息成礦預測》和《膠東金礦地質》等金礦成礦預測專著，預測的膠東礦田級單元金礦資源總量達3 026.494 8 t，其中膠西北地區(qū)金礦資源總量2 492.021 15 t。目前，膠東地區(qū)累計探明金資源量5 000余噸，已經(jīng)超過以往預測的資源量，并且已有研究者提出膠東金資源量將會超過10 000 t

膠東是具有世界影響的金成礦區(qū)，位于華北克拉通東南緣和大別—蘇魯超高壓變質帶東北端，其西部的膠北地體屬于華北克拉通，其東部的威海地體屬于蘇魯超高壓變質帶，膠萊盆地上疊于膠北地體和威海地體的南部。膠北地體主要由新太古代花崗—綠巖帶和古元古代—新元古代變質地層組成，威海地體主要由含超高壓榴輝巖的新元古代花崗質片麻巖組成，膠萊盆地主要由白堊紀火山—沉積巖系組成。侏羅紀—白堊紀花崗巖類侵入巖廣泛侵位于膠北和威海地體中，三疊紀花崗巖類僅在威海地體中少量出露。

膠東地區(qū)區(qū)域地質特征及金礦床分布

隨著成礦深度加大，深部金礦體被千余米乃至數(shù)千米厚的巖層覆蓋，礦化信息被強烈壓制，主要根據(jù)地表物化遙和地質信息進行成礦預測的方法已難以奏效。高精度深部地球物理探測和三維可視化分析為深部資源預測和勘查提供了有效手段

宋明春教授團隊采用地質和地球物理相結合的方法建立了膠東區(qū)域三維地質模型，采用鉆探與地球物理相結合的方法建立了主要金礦床集中區(qū)的三維地質模型。根據(jù)三維空間上的金礦斷裂控礦規(guī)律，提出了基于階梯成礦模式重點根據(jù)斷裂傾角梯變和緩傾角段控礦規(guī)律的深部找礦靶區(qū)預測方法和基于控礦斷裂淺部資源量的深部金礦資源潛力預測方法。根據(jù)膠東區(qū)域三維地質模型和深部地球物理探測，圈定了3處找礦新靶區(qū)；根據(jù)金礦床集中區(qū)三維地質模型，提取了斷裂緩沖區(qū)、斷裂傾角、斷裂表面變化率、礦體等間距分布等特征變量，在焦家斷裂和三山島斷裂共圈定了5處深部找礦靶區(qū)；根據(jù)三山島、焦家、招平3條控礦斷裂-2 000 m標高以淺已探明的金資源量，預測三者-2 000～-5 000 m深度金資源量達到3 598～6 490 t，認為膠東金資源總量有望超過萬噸目標

1 三維地質建模

???膠東區(qū)域三維地質建模區(qū)域為膠東地區(qū)（陸域），極值地理坐標為東經(jīng)119°30′00″～122°30′00″，北緯36°00′00″～38°00′00″。東西長約300 km，南北寬約200 km，面積約31 000 km，底界控制深度10 km。

建模使用的基礎資料為1:25萬、1:20萬和1:5萬區(qū)域地質調查資料，1:5萬高精度重磁資料以及30 m分辨率地表數(shù)字高程數(shù)據(jù)（DEM）。在區(qū)域地質圖上垂直于主構造方向設計圖切剖面，剖面走向130°，間距5 km。由地質技術人員采集制作了61條圖切地質剖面，再由地球物理技術人員利用1:5萬高精度重磁進行綜合解譯，推斷、補充深部地質結構，最后由地質技術人員綜合編繪形成完整的10 km深度的地質剖面圖。對完成的剖面進行矢量化處理并附屬性，導入數(shù)據(jù)庫。采用基于復雜地質體的人機交互建模方式，建立了膠東區(qū)域三維地質模型。

膠東區(qū)域三維地質模型

???主要金礦床集中區(qū)三維地質建模區(qū)域為三山島斷裂帶的三山島金礦床集中區(qū)、焦家斷裂帶的焦家金礦床集中區(qū)、招平斷裂帶的嶺南—水旺莊金礦床集中區(qū)和大尹格莊金礦床集中區(qū)。

建模使用的基礎資料為1:5萬和1:1萬區(qū)域地質資料、勘查線剖面圖、鉆孔柱狀圖、數(shù)字高程數(shù)據(jù)、高精度地球物理剖面。建模參數(shù)取值：平面地質圖比例尺為1:1萬，勘查線剖面圖比例尺為1:2 000，水平控制網(wǎng)度為60 m×60 m，最小厚度設為0.1 m。

分別采用311、500、680、291個鉆孔資料和相應的礦區(qū)基礎資料，構建了三山島、焦家、嶺南—李家莊和大尹格莊金礦集中區(qū)的礦床三維地質模型。礦床三維地質模型劃分為淺部已知模型和深部推斷模型2個部分：淺部已知模型有系統(tǒng)的探礦工程控制，作為已知部分進行空間綜合分析，總結成礦規(guī)律，提取成礦有利信息；深部推斷模型通過綜合淺部已知模型及物探解譯成果推斷構建，為深部成礦預測提供直觀屬性信息。

（a）礦區(qū)三維地質模型

（b）斷層面與金礦體疊合效果

三山島礦區(qū)三維地質建模效果

2 成礦預測方法

???基于階梯成礦模式、重點根據(jù)斷裂傾角梯變和緩傾角段控礦規(guī)律的深部找礦靶區(qū)預測方法

在已知礦區(qū)及其深部三維地質建模的基礎上，將所構建的三維地質模型分割為大量三維立方塊體，每個塊體視為均質同性體，所有塊體的屬性變化規(guī)律近似地表達了地質體的內部變化規(guī)律，這樣的立方塊體稱為“單元塊”，每個單元塊在計算機中存儲的地址與其在自然礦床中的位置相對應。首先根據(jù)已知礦區(qū)控礦地質條件和找礦標志在空間上、特別是在深部的變化規(guī)律，綜合分析和處理各種深部找礦評價的定量化信息，建立三維找礦預測模型；然后將找礦定量化信息賦予每一個單元塊；最后統(tǒng)計每個單元塊的找礦信息量，圈出找礦信息量高值區(qū)作為找礦靶區(qū)。主要步驟包括：典型礦床和周邊礦區(qū)資料分析處理、深部地球物理勘查、三維建模及賦礦構造三維分析。

???基于控礦斷裂淺部資源量的深部金礦資源潛力預測方法

根據(jù)在相似地質環(huán)境中有相似的礦床產出的相似類比原理和礦床在時間、空間上具有穩(wěn)定變化趨勢的慣性原理，采用由“由已知到未知”思路和趨勢外推法，通過對已查明的控礦斷裂淺部資源量的統(tǒng)計分析，外推到與之成礦條件相似的深部預測區(qū)，對預測區(qū)的資源量進行估計。預測流程為：三維地質建?！鶕?jù)三維模型統(tǒng)計淺部累計查明資源量—截切垂直縱投影圖—單位面積含礦率統(tǒng)計—深部預測區(qū)面積確定—預測資源量估算。

3 找礦靶區(qū)圈定

???新圈定的找礦靶區(qū)

棲霞靶區(qū)：位于膠北隆起中部，地表主要由早前寒武紀變質巖系組成，零星出露白堊紀花崗巖類，已探明10余處中小型金礦床，均為石英脈型金礦，被地質工作者形容為“只見星星，不見月亮”。通過對膠東區(qū)域三維地質模型的分析發(fā)現(xiàn)，地表距離70余千米各自獨立分布的玲瓏和昆崳山2個侏羅紀花崗巖體，其深部規(guī)模分別相向擴大，在棲霞一帶的早前寒武紀變質巖系下部連為一體，連接帶長度約50 km，寬度約5 km，在地表以下2 000 m深度開始相連。因此，將這一區(qū)域確定為深部大型—超大型金礦床的有利成礦靶區(qū)

肖古家斷裂靶區(qū)：位于膠北隆起北部的煙臺市福山區(qū)境內，斷裂呈NNE走向，長約15 km，斷裂下盤為侏羅紀玲瓏型花崗巖和白堊紀郭家?guī)X型花崗巖，上盤為前寒武紀變質地層和新太古代TTG。區(qū)域對比顯示，肖古家斷裂與招平斷裂北段的破頭青和九曲蔣家斷裂具有相似的地質條件，二者均位于不同時代地質體的接觸界面，下盤均為玲瓏型花崗巖，并在花崗巖中賦存較多的石英脈型金礦。近年來，已在破頭青和九曲蔣家斷裂探明深部破碎帶蝕變巖型金礦資源量600余噸。本研究預測肖古家斷裂為破碎帶蝕變巖型大型金礦的有利找礦靶區(qū)

萊陽北靶區(qū)：本研究施工了一條穿越膠北隆起、膠萊盆地和膠西北金礦集中區(qū)的重、磁、MT測量綜合物探剖面。綜合物探剖面西起萊州金城、東至海陽二十里店一帶，剖面長度120 km，測線方位130°，測線自西向東穿過的地質單元依次為焦家斷裂帶西部的第四系覆蓋區(qū)（0～7.5 km）、焦家斷裂帶和招平斷裂帶之間的玲瓏花崗巖分布區(qū)（7.5～33.5 km）、夏甸至河頭店之間的早前寒武紀變質巖分布區(qū)（33.5～64.0 km）、膠萊盆地（64.0～106.0 km）、偉德山型花崗巖高侵位區(qū)（106.0～120.0 km）。其中，在膠萊盆地北西側的盆地下伏基底中推斷6條具有明顯斷裂異常特征的隱伏斷裂，編號分別為~F其中，斷層的地球物理特征和斷裂形態(tài)與膠東已知的成礦斷裂特征相似，故本研究將其作為預測的有礦斷裂

（a）1D聯(lián)合反演視電阻率等值線斷面

（b）二維反演視電阻率等值線斷面

（c）地質推斷1.5 km以淺剖面

（d）物探解譯10 km以淺剖面

萊州金城—海陽二十里店綜合地球物理剖面

???焦家和三山島斷裂深部找礦靶區(qū)

焦家斷裂深部找礦靶區(qū)：根據(jù)三維地質模型及提取的成礦有利信息，建立了焦家斷裂深部找礦預測模型。應用信息量法對模型各特征變量進行評價，得到成礦信息量值，并將這些數(shù)值賦予塊體模型。信息量值高的塊體成礦概率高。據(jù)此確定了2處靶區(qū)：I號靶區(qū)（北覺于家）位于萊州市金城鎮(zhèn)北覺于家，深度為-1 154～-2 349 m標高，包括預測含礦單元塊1 201個；II號靶區(qū)（西季）位于萊州市金城鎮(zhèn)西季，深度為-2 000～-2 490 m標高，包括預測含礦單元塊1 588個。

焦家斷裂深部預測模型

（a）深部成礦有利區(qū)

（b）深部預測成礦靶區(qū)

焦家斷裂深部成礦預測結果

三山島斷裂帶深部找礦靶區(qū)：根據(jù)礦床三維模型和提取的成礦有利信息建立了三山島斷裂帶三維預測模型。圈定了3處預測靶區(qū)。其中，Ⅰ號靶區(qū)位于萊州市三山島鎮(zhèn)北東（85°方向）3.8 km處，深度為-2 349～-3 122 m標高，包括預測含礦單元塊440個；Ⅱ號靶區(qū)位于萊州市三山島鎮(zhèn)南東（100°方向）3.5 km處，深度為-2 306～-3 121 m標高，包括預測含礦單元塊368個；Ⅲ號靶區(qū)位于萊州市三山島鎮(zhèn)南東（120°方向）3.0 km處，深度為-2 291～-2 701 m標高，包括預測含礦單元塊181個。

三山島斷裂深部預測模型

（a）深部成礦有利區(qū)

（b）深部找礦靶區(qū)

三山島斷裂深部成礦預測結果

4 深部資源潛力預測

膠東三山島、焦家、招平3條主要斷裂成礦帶-2 000～-5 000 m標高預測的金礦石量為（1 217～2 046）×10t，預測的金金屬量為3 598～6 490 t；-5 000 m以淺金資源總量礦石量為（2 310～3 139）×10t，金金屬量為7 258～10 150 t。這一數(shù)據(jù)僅是膠東西北部主要已知礦床集中區(qū)深部預測結果，如果再增加對膠東其他深部找礦潛力較好區(qū)域的預測成果，并進一步加強深部找礦工作，膠東金礦資源總量在目前5 000余噸的基礎上翻一番達到萬噸目標是非常有希望的。

膠西北主要控礦斷裂預測的金資源量統(tǒng)計

目前，膠東地區(qū)已探明金礦的勘查深度多在2 000 m以淺，僅有數(shù)個探索鉆孔鉆探深度超過3 000 m。其中，在三山島斷裂北段西嶺礦區(qū)施工的ZK96-5探索鉆孔，終孔孔深達4 006.17 m，為我國最深的金礦勘探鉆孔，該鉆孔在3 500 m左右深度揭露了厚達數(shù)十米的斷裂破碎蝕變帶；山東省地質科學院在焦家斷裂中部焦家巨型金礦床深部實施的ZK01孔，孔深為3 266.06 m，在2 810～2 854 m處揭露到多層工業(yè)礦體；山東省地質礦產勘查開發(fā)局第六地質大隊于招平斷裂北段的水旺莊礦區(qū)深部施工的ZK3401鉆孔，終孔孔深為3 000.58 m，于-2 700 m附近揭露到九曲蔣家208斷裂破碎帶，經(jīng)采樣分析，最高金品位近7×10^-6。這些深部探索鉆孔獲得的成礦信息與本研究預測成果相吻合，充分說明在目前已證實的-2 000 m深度以深，還有很大的深部找礦潛力。

另外，地質與地球物理探測表明，焦家斷裂和三山島斷裂沿傾斜方向向深部傾角逐漸變緩，二者在-4 500 m標高左右交會。結合對剝蝕程度、成礦深度、深部鉆探驗證和斷裂向深部延伸等的綜合分析認為，焦家斷裂和三山島斷裂在其延伸范圍的-4 500 m標高以淺具備良好的金成礦條件和巨大的找礦潛力

本項研究取得如下結論

???深部礦床不具備傳統(tǒng)的綜合信息成礦預測條件，依據(jù)高精度地球物理探測和已知區(qū)域鉆探工程建立三維地質模型成為深部成礦預測的重要手段。通過剖析膠東金礦斷裂控礦規(guī)律，提出了基于階梯成礦模式、重點根據(jù)斷裂傾角梯變和緩傾角段控礦規(guī)律的深部找礦靶區(qū)預測方法和基于控礦斷裂淺部資源量的深部金礦資源潛力預測方法。

???在膠東區(qū)域三維地質模型分析和高精度地球物理探測的基礎上，主要依據(jù)斷裂產狀、賦礦地質體分布等圈定了3處找礦新靶區(qū)。在主要金礦床集中區(qū)三維地質模型中提取斷裂緩沖區(qū)、斷裂傾角、斷裂表面變化率、礦化富集區(qū)等間距分布等特征變量，通過三維信息量統(tǒng)計，在焦家斷裂和三山島斷裂深部共圈定了5處找礦靶區(qū)。

???通過統(tǒng)計三山島、焦家、招平3條控礦斷裂主要金礦集中區(qū)-2 000 m標高以淺的已探明金資源量，預測三者-2 000～-5 000 m標高金資源量為3 598～6 490 t，認為膠東金資源總量有望超過萬噸目標。

作者簡介

宋明春

河北地質大學二級教授

曾任山東省地質礦產勘查開發(fā)局總工程師和首席專家。榮獲李四光地質科學獎、國務院政府特殊津貼、全國優(yōu)秀科技工作者、全國五一勞動獎章、全國地質勘探工程技術人員技能大賽第一名、國土資源部科技領軍人才和山東省泰山學者等榮譽。

長期從事地質礦產勘查工作，在深部找礦和地質調查理論技術方面取得了創(chuàng)新成果。創(chuàng)造性提出了金礦“熱隆-伸展”成礦理論和階梯成礦模式，建立了深部階梯找礦技術體系，集成發(fā)展了固體礦產勘查地質填圖和三維地質建模技術標準，推動膠東地區(qū)深部金礦勘查取得了具有世界級影響的重大突破。相關成果獲得國家科技進步二等獎1項、省部級科技獎15項；制定國家、行業(yè)和地方標準5項，授權發(fā)明專利12件；出版學術專著15部，發(fā)表論文160余篇，入選2024年中國知網(wǎng)TOP1%高被引學者。

成果來源

宋明春，周明嶺，鮑中義，溫桂軍，李世勇，范家盟，楊真亮，賀春艷，高美霞，王洪軍，王永慶，李瑞翔.膠東深部金礦三維成礦預測及巨大的資源潛力[J].金屬礦山，2023（1）：246-258.

《金屬礦山》簡介

《金屬礦山》由中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司和中國金屬學會主辦，主編為中國工程院王運敏院士，現(xiàn)為北大中文核心期刊、中國科技論文統(tǒng)計源期刊（中國科技核心期刊）、中國精品科技期刊（F5000頂尖學術論文來源期刊）、中國百強報刊、RCCSE中國核心學術期刊（A）、中國期刊方陣雙百期刊、國家百種重點期刊、華東地區(qū)優(yōu)秀期刊，被美國化學文摘（CA）、美國劍橋科學文摘（CSA）、波蘭哥白尼索引（IC）、日本科學技術振興機構數(shù)據(jù)庫（JST）等世界著名數(shù)據(jù)庫收錄。主要刊登金屬礦山采礦、礦物加工、機電與自動化、安全環(huán)保、礦山測量、地質勘探等領域具有重大學術價值或工程推廣價值的研究成果，優(yōu)先報道受到國家重大科研項目資助的高水平研究成果。根據(jù)科技部中國科技信息研究所發(fā)布的《2024中國科技期刊引證報告（核心版）》，《金屬礦山》核心總被引頻次位列26種礦業(yè)工程技術學科核心期刊第1位；根據(jù)中國知網(wǎng)發(fā)布的《中國學術期刊影響因子年報》（2024版），《金屬礦山》學科影響力位居73種礦業(yè)期刊第9位。

編排：余思晨

審核：王小兵

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