山东焦家金矿田控矿构造GM模型初步分析.pdf

， f 辽 f下 晨 第 1 7卷第 5期 1 9 9 2年 9月 地球 科学 中国 地质 大学 学报 V o 1 ． 1 7 N o 5 Ear t h S ci e a c e --J o ur n a l 0 f Ch i n a Ur n v e r s i t y o f Ge o e l e nc e s S e pt ． 1 9 9 2 7 D山东焦家金矿田控矿构造G M模型初步分析 邓 军 孙希 贤 矿 产系 l t 摘要以焦家金矿 田不同断裂的 1 0十实测构造剖面数据为基础 ， 将微分方程、 传递函数引八 断裂内部结构的研究 ， 对不 同控矿断裂在空间上的变化规律以及相互之间的关系用 GM 模型进 行 了探 讨 ． 关键词GM 模型 ， 传递函数， 断裂 内部结构 ， 差异应力， 焦家金矿 田． 0 引 言 焦家矿田构造以断裂形式表现为主． 断裂构造存在如下特点 1 ．不同地质背景条件下形 成的断裂构 造具有其特定的断裂结 构面 、 构造岩组 合及 断裂带 ， 即断裂的 内部结构 ； 2 ．断裂 的 内部结构在走向和倾 向上存在逐渐变化的规律； 3 ．岩石的不同结构、 成分及力学性质等对断 裂 的内部结构 存在一定的影响． 本文从 系统 角度 ， 根据定性与定量 、 宏观 与微 观相 结合 的原则 ． 考 虑控矿构造行 为特征表现 的复 杂性 ， 内部结构 划分 、 识别与鉴定 的相 对性 ， 构造 定量数据 的 离 散性及本征 小样 本的特点 ， 应用灰色 系统理论从构 造模型的 定量方面 深入剖析 焦家矿 田构 造 内部结构特征在 空间上的变 化传递 规律 ， 不 同断裂 构造之 间在 宏观 与微 观上 内部结 构的变 化关 系 ， 试 图进 一步认识控矿构 造特征 ， 探讨该 区构造与 成矿之 间的 内在规律 ， 进 而为隐伏矿 床 体 和 远景 区的预测提供切实可信的依据． 1 控矿断裂构造 GM 模型的建立 实测构造剖面是研 究断裂构造特征 富有成 效的经典方 法之一． 剖面 不仅浓缩 了断裂的 总 体特 征 ， 同时也 反映了特定构造部位 的局部特征． 不仅蕴含着 断裂特征 的定性 信息 ， 亦提 供了 大量 的定量信 息． 构 造岩的识别鉴 定是构 造带划分 的基础 ， 构 造岩划分 鉴定 的标准是相对 的 ， 构造带 划分的界线 因主观识 别的差异 其结 果是 非唯一的． 所 以构造 剖面 反映的定量信 息是以 白化值为代表的本征灰量 ， 即， ≈ ， 0。 ∈ ． ， ] ∈[ ． ， ] [ 】 ． 本文以焦家矿 田不同 断裂 的 1 O个实测构造剖面作为建立 GM 构造模型的基础 见图 1 、 图 2 ． 1 ． 1 焦寒金矿断裂构造 GM 1 ， 1 模型 1 9 9 1年 5月 4日收稿 维普资讯 第 5期 龙昱 等 山东焦 家 金矿 田 控矿构 造 GM 模 型 初步 分析 5 6 1 囝 1 山东 焦家 金矿 田地 质 囝 据 山东地 质六 队惨 滔 F i g ． 1 Ge o l o g i c ma p o f J i a o j i a g o l d O r 一 fi e l d i n S h a n d o n g P r o v i n c e 构造带原始数据为 01 z 1 1 一1 ， l z 1 2 5 ． 9 ， 1 3 一1 0 ． 5 ． z 1 4 2 2 ． 5 ， z 。 5 ---- 4 5 ． 5 ． 为降低数据的离散程度 ， 提高模型 的精度 ， 采用数据变换 的映射方法对原 始 数据进行处理． 令 1{ 1 1 ， 1 2 ， 1 3 ， 1 4 ， l 5 ； { 1 ， 5 ． 9 ． 1 0 ． 5， 2 2 ． 5， 4 5 ． 5 1 1 取变换函数 一 c ， 一1 ， 2 ， ⋯， 5 ． c 一1 ， 一， 则 1 式为 ● { ∞{ ； ∞ 1 ， { 2 ， ⋯ ． { ” 5 ⋯ L J { 1 ． 4 1 4 2．2 ． 6 2 6 8，3 ． 3 9 1 2 ，4 ． 8 4 7 7 ，6 ． 8 1 9 1 对 2 式进 行 1 一 AGo 一次 累加生成 ， 则 2 式为 { ” { z i ” 1 ， z { ” 2 ， ⋯ ， z { ” 5 一 { 1 ． 4 1 4 2，4 ． 0 4 1 0 ，7 ． 4 3 2 2 ，1 2 ． 2 7 9 8，1 9 ． 0 9 8 9 3 3 3 式的 白化微分方程 d x 。 “ ／ d 。 z 。 “ d l 为构造带划分与识别标准的变化量 4 4 式的离散模型 为 { ” 1 1 一 l ／ a 1 e 1 ／ a 1 5 发 变换 函散 - 作者在 6M 模 量散据 处理 的一 种新 方法 一文 中有详 细论 证 - 已植 推荐给 ‘ 灰 色幕 统理论 与实 践 ’ 杂志 ’ 荷 维普资讯 地 球 科学 中 国地 质 大学 学报 1 9 9 2 拒 搀 京 】 _1 I I 1 新埔 1 1 埠 后 1 F 3 3 ∞ - 5 ．9 卫 J j 。 ’ - 1 ⋯ f ⋯ 。 F 3 32 ／2 5 1 6 8 4 - F l∞ 5 43 。 一 引 ’ l s 、 譬 ． F l 2 91 臣二 二 三 二二 二 工 二二三 二 二 ] F，3 ∞ 5 5 。 界 ． F 3 2 5 4 5 兰 雁 三丑二二互] F 2 3 1 0 3 6 。 1 赣 归二 二 三 互[二二 二 三 二 二 二 二 F 2 2 9 5 Z4 5 二互 I F3 3 5 0 ％ { 口 I 西 2 4 2 5 。’ I 1 s F 3 3 0 4 0 ． ．阿下 丁 5 Ⅷ * 3十l I 。 l ． m 图 2 焦 家矿 田构造 实澍 剖面 图 F i g ． 2 S t r u c t u r a l me a s u r e d s e c t i o n o l t h e J o j i a g o l d o F e fi e l d 1 ． x i 1 代表断袭破碎带 ， y i 1 表示碎柑岩及断层泥， x i 2 表示挤压片理带， 2 表示碎粒岩一 丑 3 表示{ 勾 遣连娩傩带 ， 3 表示碎斑岩， 面 4 表示密集节理带． y i 4 表示碎裂岩 z r 5 表示稀疏节理带 一 T 1 ． 1 厚度小 于 l m， 大 于 O ． I m 按 1计量 ， 小于 0 I m 按 O计量 五 1 J 。 y 。 J 表示 l 和 未分 ， l ， 2 3 ． - _ 4 。 J 1 } 2 ． 0表示古应力值计算的取样点| 3 ． *表示该剖面放大 1 0 倍l 4 ． 以断层面作为剖 面起 点 解 4 、 5 式 ， 参数为 ， U 1 ] T [ 一 0 ． 3 2 1 6 ．1 ． 6 8 6 9 ] 令 0 f ” 1 ， { ∞ 1 一M 1 1 且1 m 1 B ， 4 、 5 式 的解分 别为 d { ” ／ d r一 0 ． 3 2 1 6 } ”一 l _ 6 8 6 9 ； { 1 6 ． 6 5 9 7 e 一 ‘ 一 5 ． 2 4 5 5 6 7 维普资讯 第 5期 龙昱等 山东 焦家 金矿 田控 矿构 造 GM 模 型 初步 分析 5 6 3 按 1 - I A GO --次累减生成 与 ； ] 强 一 ； ‘ 。 强 一c 还原， 得 ； 1 { ； 1 ， 奎 2 ， ⋯ ， 主 5 一 { 1 ，5 ． 3 8 ，1 1 ． 1 4 ，2 2 ． 1 0 ，4 2 ． 9 4 } 8 比较 1 式 与 8 式 ， 模 型精度为 { l O O ％ ， 9 1 ． 2 ％ ， 9 4 ． 3 ％ ， 9 8 ． 2 ％ ， 9 4 ． 4 ％ ， 平均 精度 为 9 5 ． 6 ％ ， 最 大误差为 8 ． 8 ％． 模 型的精 度表 明了其 内控系数 “ 、 发展 系数 口 较 客观地反 映了焦 家金矿断裂构造剖面 内部结构 的特 征． 其它断裂构造剖面模 型的系数 ％ 见表 1 衰 1 GM 1 ， 1 构造模型特征衰 _ 。 为模型平均精度 一 为最大误差 1 ． 2 焦寒金矿断 裂构造 GM 1 ， 1 模型 群 构造带原 始数据 为 一 { 1 1 ， 1 1 2 一5 ． 9 ， 1 3 一 1 0 ． 5 ， 1 4 2 2 ． 5 ， 1 z 5 一4 5 ． 5 ． 取 量 一 1 ， 2 ． 3 ， 一 { 点 ， 1 点 1 ， 1 点 2 为模型群的原始数据． 取变换函数 _ “ c ， c 一1 ． i 1 ，数据变换得数据列为 衰 2 GM 1 ， 1 构造模型群特征 当 一1时 ， 一 当 2时 ， 一 当 一3时 ， 一 按上述方法建立模 型群 1 ．41 4 2，2 ．6 26 9，3 ．3 91 2 2．6 26 8．3 ．39 1 2．4 ．8 47 7 3 ．3 91 2，4 ．8 47 7，6 ．81 9 I 维普资讯 地 球 科学 中国地 质大 学学 报 1 9 9 2芷 k 一1 d ／ 一0 ． 2 5 4 0 { ”1 ． 9 3 8 8 ， ； 南 1 9 ． 0 2 6 9 e 一7 ． 6 1 2 7 k 2 d 1 ／ al l 一0 ． 3 5 3 6 { ” 1 ． 8 6 2 9 ， ； ”旺1 一 7 ． 8 9 5 5 e 一 一5 ． 2 6 8 8 3 d } l ／ d l 一0 ． 3 3 8 Q 【 】 一2 ． 8 8 2 5 ， 立{ ”旺1 一 1 1 ． 9 2 0 4 e 一 一8 ． 5 2 9 2 方程系数 一[ 一0 ． 2 5 4 0 ， 1 ． 9 3 3 8 ] ， E -0 ． 3 5 3 6 ， 1 ． 8 6 2 9 ] ， [ 一0 ． 3 3 8 0 ， 2 ． 8 8 2 5 ] T 显然 焦家 构造 模型与模型群 的微分方程 系数存 在下 列关 系 口 O ， ， 1 ， 2 ， 3 ， 为亚增长型 ， 且 a l l ， 表 明 F 1 断裂不 同剖 面 中构造带与 构造岩 内部元 素组 合 即断裂破碎 带一 节理带 与碎 粉岩一碎裂 岩 之 间的关 系以及 在 横 向 上 的变 化是 由南西至北东逐渐减弱 ． F ％ ， a 6 7 0 ， n ， 反 映 F ] 断裂在走 向上 内部结 构的变化相对 F 断裂较稳定 ． 2 ． 4差异应力的 GM 模型分析 差 异应力是研 究断裂构 造微 观特征 的主要 方法之一 ．本文 采用透射 电镜 的衍射技 术 ， 据 石 英 自由位错密度估算 的差异应力 的结果 ， 并参考显 微镜 镜下所 测石英 动态重结 晶粒 度估 算 的差异 应力 结果 ， 分析该 区构造应力在空 间上 的变化规律 ．分别 采用公式 1一 3 一啦 1 2 1一 AD一 1 3 1 2 式取 3 ， p 4 0 0 1 0 s P a ， 6 5 1 0 C I I 1 ， 1 3 式取 A一5 ． 5 6 ， m一0 ． 6 8 ， 则 1一 一 6 ． 6 1 0 一 P 。 1 4 一 5 ． 5 6 D 。 1 5 厂 】 l 望 l 翌 蔓 I 坐 『 - ] 丽厂 ．。 l I I 2 5 6 S l y ； I I 3 4 0 S l r } 图 4 F 。 断裂 内部结 构 空间传 递变 化 动态 图 Fi g ． 4 M a p of t r a n s f e r a n d c h a n g e s i n s p a c e o f i n t e r n a l s t r u c t u r e of f r a c t u r e F2 根据 上式可计算 出本文 断裂构造不 同部位 的差异应力值 ， 并建立差异应力 GM 1 ， 1 ， GM 1 ， 2 模型 ．由表 6可知 ， GM 1 ， 1 ， GM 1 ， 2 中的 a ， 均 大于零 ， 反 映差异应力不 仅在断裂横 向上 随着远离断层面存在递减 的特征 ， 而且在走向上也呈有规律的变化 F1 由 a 。 4 ， a z ， 反 映差异应力大 小在 横 向递减过 程 中， 沿断裂走 向 由南西至 北 东 向亦逐渐递减 ， 其速度总体 上 由快至慢 ． F 2 由 a 5 n n ， 反 映差异应力 大小沿 断裂走向 南西 至北东 逐渐 递增 ， 其速 度总体 上 由慢至快 ， 而 a a a s ， a ， a 说 明望儿 山断 裂构 造部位与 北段 有较大 差异 ． 由 a 9 n - 。 ， 反 映断裂构 造差异应力递变 规律 与 断 裂较 为相 同 ． 上述微观差异 应力模 型定性分析 的结果与 宏观构 造模型定性分 析结 果相 一致 ， 表 明了差 异应 力的分布特征与断裂构造的 内部结构密切相关 ． 综上所述 ， 宏微观模型 系数 、 传递 函数 从不 同的角度表 明 F 断裂构 造 内部结 构的发育程 度 存在 由南西至北 东方 向逐渐 减弱的特 点 ， F 断 裂 由南西 至北东 方 向逐渐 增 强 ， 在 望儿 山与 北段 表现出 内部结构上的较大突变 ．断裂 内部结构的类型 、 发 展系数 、 稳定度和传递 函数 的特 征均从 不同侧 面揭示了高低级别构造 内部结构的差异及空 间上 的变化特征 ， 并指明 了 F 断裂 的南 西方 向应是 值得注 意的方 向 ， 断裂与 F 断裂在北 东方 向上 的交 汇部 位是构 造应力集 中部 位． 同时 ， 构造模 型的分析揭示了断裂构造 内部结构与成矿控矿 的密切关 系和对应性 ．据 山东地质六 队在焦家金矿 田所探 明的各矿床储量 ， 对 比构 造模型发 展 系数 见表 1 ， 不难发现 维普资讯 第 5期 龙昱等 山东焦家金矿 田控矿构造 GM 模 型初步分析 两者有 着密切的关联 ．如 Ⅱ --0 ． 3 2 1 6 新城金矿储量 ； 嘶 一0 ． 5 0 4 2 上庄金矿储量 ； n s 0 ． 1 2 3 3 界 河金 矿储量 ． 表 明 n值越小 ， 金矿床储量越大 ， 这与实 际情 况是 极为符合 的 ．从另一方 面看 、 n 、 n 、 n 和 n 。 属增长 型 而 如、 和 a l o 属 亚增长型 ， 结合实际对 比 ， 发现断裂 内部结 构增长型 的控矿储量 明显大 于亚 增长型 ．由此可见 ， 断裂构 造 内部结构特 征与金矿 的空 间展布和 富集 成矿是密切 相关的 ． 3 结论 控 矿构 造 GM 模 型 的分 析不仅进 一步 反 映了矿 田构 造 内部结构 特征在 空 间变 化 的内在 规律 ， 而且揭示 了不 同级别构造 之间 内部结构发 育程度 、 结构类型 、 稳定度和传递函数的差别 从而为构造之间关系的分析提供了定量的方法 ． 变换函数不仅解决了高度离散的地质数据难 以建模的问题 见灰色系统理论 ， 离散光滑函数 ， 也是提高模型精度的一个重要方面 ． 从系统 的角度将微分方程、 离散模型、 传递函数等引入控矿构造的定量研究， 是解决小样本地质信息 定量分析 的有效方法 ， 而且也拓宽 了研究 的手段 是深入研 究控 矿构 造特征的有效新途径 ． 通过焦家金矿 田断裂构造 的 GM 模型分析 ， 获得以下几点规律性的认识 1 ．模型精度是客观反映构造内部结构特征的重要因素， 只有高精度的模型才能逼真地揭 示 内部结构特征在空 间上 的变化规律 ． 2 ．模型发展系数、 传递函数与构造内部划分单元密切相关 ， 不同的划分标准与元素组合 ， 模型有不同的发展系数与传递函数 ． 3 ．在发 展系数 、稳 定度的对 比时 ， 要 注意相同 的参考点 与变换 函数 ，同类的初始点 ，即 与 0十 ， ， J 一1 ， 2 ⋯ 是 同类划分单元 ． 4 ．模型 的建立应 注意 各类构造形迹 之断裂力 学性 质的准确 鉴老 、 力学性质 的演变转 化与 其它构造 形迹 之间的空间关系 ． 5 ．构造 内部结构性质稳 定 且 稳定度越 高的断裂构造 与模 型发展系数 n值 越小 的构造部 位有可能是矿化聚积的良好空间， 一般增长型内部结构的部位与矿体大小的密切程度大于亚 增长型 的构造 部位 ． 6 ． F 断 裂的南西 方向 以及 F 断裂与 F 断裂在 北东方向的交 汇部位是 成矿远景预测特别 应重 视的方 向与部 位 ． 7 ． F 。 断 裂的望儿 山地段与北 段 ， 从 宏微观模 型上表 现 出明显的 内部 结构 特征差 异 ， 除 了 岩性 因素影响外 ， 是否存在其它因素 ， 有待进一步研 究 ． 8 ． F a 断裂 的河西与 红布地段 ， 断裂 宏微 观模型 内部结构 有 明显不 同和复 杂性 ， 是 与特 定 的地质环境有关 ． 参考文献 1 邓 聚龙 ． 灰 色 系统理论 教 程 ． 武 汉 华 中理 工大 学 出版社 ， 1 9 9 0 ． 1 7 6 2 0 6 2 郑 亚东 等 ．岩石 有限应 变测 量及 韧性 剪切 带 ．北京 地质 出版社 ， 1 9 8 5 ． 1 6 5 ～ 1 7 4 维普资讯 5 7 0 地球 科学 中 国地 质大学 学报 1 9 9 2正 3 M a u r a S，W e a t h e r s ，Re i d F Co o p e r ，e t a 1 ． ．Di t t e r e nt i a l s t r e s s d e t e r m i n e d f r o m d e f o r ma t i o n i n d u c e d n il - c r o s t r u c t u r e s o f t h e mo i n e t h r u s t∞ n e ．J ． Ge o p h y s ．Re s ．，1 9 7 9，8 4 B1 3 7 4 9 5 7 5 0 9 4 卢 作祥 等 ．胶东 焦家 金 矿 田断 裂控 矿特 征 及矿 化 富集 规律 中 国金 矿 主要 类型 区域成 矿 条 件文 集 ， 5 ， 腔 东 地 区 ．北 京 地 质 出版社 ， 1 9 8 8 5 De n g J u l o n g ．I n t r o d u c t i o n t O gr e y s y s t e m t h e o r y．Th e J o uma l o fGr e y S y s t e m，1 9 8 9 ，1 1 1 ～ 2 0 A PRELI M I N ARY ANALYSI S ON GM M ODEL O F oRE CoNTRoLLI NG S TRUCTURES oF J I AoJ I A Go LD oREFI ELD oF S H ANDoNG L o n g Yu De n g J u n S u n Xi x i a n C h i n a Un i v e r s i t y o f G e s c i e n c e s ， W u h a n 4 3 0 0 7 4 Abs t r a c t B a s e d o n d a t a o f t e n s t r u c t u r a l me a s u r e d s e c t i o n s i n J i a o j i a g o l d o r e fi e l d ，d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n a n d t r a n s f 0 r ma t i o n f u n e t i o n a r e u s e d f o r t h e r e s e a r c h o f f r a e t u r e i n t e r n a 1 s t r u c t u r e ． U s i n g GM mo d e l s e a r c h t he c h a n g i n g l a ws a n d r e l a t i o n s h i p o f d i f f e r e n t o r e c o n t r o l l i n g f r a c t u r e s i n t h e s p a c e ． Ke y wo r d s GM mo d e l ，t r a n s for ma t i o n f u n c t i o n，fra c t u r e i n t e r n a 1 s t r u c t u r e，di f f e r e n t s t r e s s ，J i a o j i a g o l d o r e f i e l d ． 维普资讯