姚家岭锌金多金属矿床位于长江中下游成矿带内的铜陵矿集区，是近年来新发现的大型多金属矿床(蒋其胜等，2008)。目前，已有学者围绕姚家岭锌金多金属矿床的矿化特征、围岩蚀变、成矿期次、成矿年代、成矿物质来源、矿床成因及控矿因素等方面进行了系统的研究和工作(蒋其胜等，2005; 文春华等，2011; 刘绍锋，2012; 刘绍锋等，2013; 刘建敏等，2014; 钟国雄等，2014)。其中，对于围岩蚀变的分带及其规律研究对于成矿模式的建立以及找矿规律的总结尤为重要。

当前，三维地质信息技术已逐渐成熟(Mallet，2002; Wijns et al., 2003; Wu et al., 2005)。利用三维地质信息技术，能够更为深入的利用勘探资料，更充分的表达深部地质结构，为找矿及勘探工作提供更为准确的依据(周涛发等，2011; 李晓晖等，2014; 袁峰等，2014; Yuan et al，2014)。三维地质信息技术同样也为精细研究围岩蚀变的空间分布提供了强有力的工具。基于三维地质信息技术，不但能够对围岩蚀变的空间分布进行精细的三维构建，还能够清晰准确的表达蚀变特征与多种地质信息之间的空间关系(Williams et al., 2004; 阎浩等，2012; Fisher et al., 2013)。

姚家岭矿床成矿作用具有多阶段性的特点，矿区内围岩蚀变强烈，蚀变类型复杂多样(刘绍锋，2012; 钟国雄等，2014)。本文基于三维地质信息技术及空间分析方法，探索性针对姚家岭矿床围岩蚀变空间分布以及与矿化之间的相关关系开展定量的分析研究，以期能够更好的获取围岩蚀变的分带模式以及与不同矿化之间的相关联系，深化完善矿床的成矿模式及成矿规律认识，为进一步的勘探找矿提供科学的参考依据。 1 地质背景 1.1 区域地质概况

长江中下游地区是中国重要的铜铁多金属成矿带(常印佛等，1991; 翟裕生等，1992; 唐永成等，1998)，该区中生代燕山期岩浆活动和成矿作用强烈，在断隆区形成了宁镇、铜陵、安庆-贵池、九瑞和鄂东南等矿集区，在断凹区形成了溧水、溧阳、宁芜、繁昌、庐枞、怀宁和金牛等火山岩盆地(毛建仁等，1990; 常印佛等，1991; 翟裕生等，1992; 赵振华和涂光炽，2003; 周涛发等，2008)。

铜陵矿集区位于扬子板块东缘下扬子中段，是下扬子拗陷中的相对隆起区。区内出露地层除缺失中下泥盆统外，从志留系至第四系层序发育较为齐全，其中志留纪-中三叠世主要为海相碳酸盐岩和碎屑岩沉积，三叠纪-第四纪地层主要由陆相碎屑岩夹火山碎屑岩系构成(常印佛等，1991; 翟裕生等，1992)。

区内经历了多次复合叠加构造运动，褶皱和断裂构造均十分发育。矿集区内诸多矿田均分布于构造交汇点及其附近。其中，近东西向和近南北向基底断裂是主要的控岩控矿构造，对岩浆的侵入作用、成矿流体的运移及成矿元素的迁移、活化、沉淀富集到起重要作用(常印佛等，1991; 翟裕生等，1992; 唐永成等，1998; 邓军等，2006)；区内燕山期岩浆活动十分强烈，多以中浅成相岩株、岩枝及岩墙产出，侵入岩活动是铜陵地区成矿的重要控制因素，形成了大量的矽卡岩型及斑岩型矿床(吴淦国等，2008; 周涛发等，2008; 徐晓春等，2012)；自西向东矿集区可划分为铜官山、狮子山、新桥、凤凰山和姚家岭五个矿田(图 1)。

图 1

Fig. 1

图 1 铜陵矿集区地质矿产略图(据安徽省地质矿产勘查局321地质队，1989① Wang et al., 2015)Fig. 1 Simplified geological map of Tongling ore district(after Wang et al., 2015)

①安徽省地质矿产勘查局321地质队. 1989.安徽省铜陵地区地质图(1:50000). 内部资料

姚家岭锌金多金属矿床位于铜陵断隆区与繁昌断凹区的过渡部位，戴公山背斜北东倾伏端，铜陵-南陵东西向深断裂南侧(蒋其胜等，2008; 钟国雄等，2014)。区内出露地层自老至新有古生界志留系中统坟头组、上统茅山组地层，泥盆系五通组地层，石炭系黄龙组、船山组地层，二叠系栖霞组、孤峰组、龙潭组及大隆组地层；中生界三叠系和龙山组、南陵湖组地层，白垩系蝌蚪山组地层以及新生界的第四系地层(华东冶金地质勘查局812地质队，2013^①)。矿区构造较为发育，其中褶皱构造主要为戴公山背斜，该背斜长约20km，宽1~3km，轴向50°~60°，背斜核部为志留系坟头组至茅山组地层，翼部由泥盆系至三叠系地层组成；在矿床东侧的青山一带发育青山推覆构造，断层走向5°~10°，倾向南东，倾角较缓，由SE向NW方向逆冲推覆(812地质队，2013)。区内中生代岩浆活动强烈，形成的岩体主要有姚家岭花岗闪长斑岩体、沙滩角花岗闪长岩体和青山花岗闪长斑岩体。其中，位于矿区中部的姚家岭花岗闪长斑岩体侵入于戴公山背斜北东倾伏端之北西翼地层中，地表出露形态呈南东东向的不规则长条状(图 2)，Re-Os同位素年龄表明矿床的形成与花岗闪长斑岩体的侵位具有密切的成因联系(钟国雄等，2014)。在姚家岭矿区的北部，还分布有大片白垩系蝌蚪山组旋回喷出岩，岩性主要为流纹岩、安山岩及玄武岩(蒋其胜等，2008)
①华东冶金地质勘查局812地质队(后文简称812地质队). 2013. 安徽省南陵县姚家岭锌金多金属矿床普查与研究技术报告. 内部资料。

图 2

Fig. 2

图 2 姚家岭锌金多金属矿床地质略图(据812地质队，2013)Fig. 2 Geological map of Yaojialing Zn-Au-polymetallic deposit

姚家岭矿床矿体主要呈透镜体状、似层状、脉状赋存在蚀变花岗闪长斑岩及其与二叠系灰岩捕掳体的上、下接触带附近(蒋其胜等，2008; 刘绍锋，2012; 钟国雄等，2014)(图 3)，整个矿带总体向东侧伏，自西向东埋深逐渐加大。矿床内存在明显的矿化分带现象：上部主要为铅锌矿化，中部为铜铅锌及铜金矿化，下部以铜矿化为主(812地质队，2013)。矿区内围岩蚀变强烈，蚀变类型多样，广泛发育有矽卡岩化、硅化、钾化、绿泥石化、碳酸盐化等围岩蚀变。

图 3

Fig. 3

图 3 姚家岭锌金多金属矿床地质剖面图(据812地质队，2013; 钟国雄等，2014)Fig. 3 Section map of Yaojialing Zn-Au-polymetallic deposit(after Zhong et al., 2014)

三维地质建模是指以地质数据为基础，在三维空间中运用计算机技术和数学方法对地质体、地质构造或者某种地质特征进行描述，并通过数据管理、地质解译、空间分析探索、地学统计和三维可视化等技术来实现地质体计算机三维展示(Houlding，1994)。 当前，三维地质建模技术已趋向成熟(Mallet，2002; Wijns et al., 2003; Wu et al., 2005)。利用三维地质建模技术，可利用已知资料及数据对目标地质体进行推断和构建，从而在三维空间内更好的理解和表达地质体的形态及构造特征(张明明等，2014)。

为了更好的理解姚家岭矿区深部地质结构，并为围岩蚀变的三维空间定量分析提供帮助，研究收集了矿区多幅地质勘探剖面，并以此为基础对地层及侵入岩进行了三维地质模型构建。

从建模结果(图 4)可见，区内地质结构主要受戴公山背斜控制及影响，位于矿区中部的姚家岭花岗闪长斑岩体侵入于戴公山背斜地层中；区内地层产状变化较大，西部较陡，东部稍缓，背斜核部方向地层产状变化较快，且接近直立；二叠系地层作为矿区的主要赋矿地层，在地表仅出露于矿区的西南角，深部呈捕虏体分布于姚家岭岩体中。

图 4

Fig. 4

图 4 姚家岭锌金多金属矿床三维地质模型Fig. 4 3D geological models of Yaojialing Zn-Au-polymetallic deposit

为了准确获得姚家岭锌金多金属矿床围岩蚀变的三维空间分布信息，研究以区内所有勘探钻孔的编录数据作为基础，建立了钻孔三维地质数据库；并依据钻孔编录中的地质描述，进一步对围岩蚀变信息进行了逐段提取，提取的围岩蚀变类型包括：矽卡岩化、绿泥石化、硅化、钾化及碳酸盐化。

空间三维插值是一种根据离散数据源获取整个三维空间连续分布特征的空间分析方法，目前在地质领域已被广泛应用于地质体三维构建(Lajaunie et al., 1997; Calcagno et al., 2008)，储量的三维估算(Dagbert，2005; Taboada et al., 2008; 张明明等，2011)及地球化学数据的三维空间分析研究(Jackson，2010; Fisher et al., 2013)。常用的三维插值方法主要包括距离幂次反比方法(Wang et al., 2011)、克里格方法(Matheron，1963; Kasmaee et al., 2010)等。上述插值方法均较适用于连续性数据变量，在应用其对诸如围岩蚀变之类的定性数据进行插值分析时，往往需主观设定阈值或对插值空间进行定义以获得围岩蚀变的空间分布范围，因此存在较大的局限性。LeapFrog^TM软件是一款能够针对于离散钻孔数据进行分析建模的三维地质软件，能够快速的对离散化数据进行空间结构分析并依此进行三维模型的构建，该方法对于获取围岩蚀变的三维空间分布特征尤为适用(Cowan et al., 2002)。因此，基于提取的围岩蚀变信息，本文利用LeapFrog^TM软件对围岩蚀变进行三维模型构建；基于模型结果，进一步利用定量分析方法以对围岩蚀变的空间分布及分带规律进行统计和分析，并针对围岩蚀变与不同矿化种类之间的空间关系开展对比和研究。 3.1 围岩蚀变及分带

姚家岭锌金多金属矿床围岩蚀变复杂多样，但总体以矽卡岩化、绿泥石化、硅化、钾化及碳酸盐及其组合为主。经由LeapFrog^TM软件构建获得的围岩蚀变空间分布情况如图 5所示。从图可见，姚家岭锌金矿床围岩蚀变强烈，蚀变范围基本覆盖整个矿床范围。矿床范围内高岭土化、碳酸盐化发育最为普遍；矽卡岩化主要集中分布于二叠系灰岩捕掳体附近；各种蚀变在空间上相互叠加，由于成矿作用具有多阶段性特征，形成了复杂多样的蚀变组合。

图 5

Fig. 5

图 5 围岩蚀变三维空间分布(a)围岩蚀变叠加；(b)矽卡岩化；(c)绿泥石化；(d)钾化；(e)硅化；(f)碳酸盐化Fig. 5 3D mapping of alteration zone(a)overlay of alteration zones;(b)skarnization;(c)chloritization;(d)potassic alteration;(e)silicification;(f)carbonatation

为了定量化的获取不同围岩蚀变的空间分布及分带规律，研究以50m为间距对距离二叠系灰岩捕掳体不同空间范围内的各种围岩蚀变的体积量进行统计计算，统计结果如图 6所示。图 6中横坐标表示距离二叠系灰岩捕掳体的距离范围，纵坐标以对数坐标的方式表示指定空间距离范围内围岩蚀变空间的总体积量。

图 6

Fig. 6

图 6 远离灰岩捕掳体至灰岩捕掳体围岩蚀变空间体积统计Fig. 6 Volume of alteration space from far from limestone xenoliths to limestone xenoliths

尽管姚家岭锌金多金属矿床围岩蚀变复杂多样，但图 6中仍能够清晰的反映出姚家岭矿床的围岩蚀变的空间分布及分带情况。基于图 6，从曲线的包络范围可以清楚的观察出姚家岭矿床，自远离灰岩捕掳体至灰岩捕掳体方向，围岩蚀变具有明显的碳酸盐化→钾化→硅化→绿泥石化→矽卡岩化分带特征。

此外，为了定量化的表达岩体下部到岩体上部的围岩蚀变空间分布特征，研究利用50m的高程间距分别对不同深度的围岩蚀变进行统计和分析(图 7)。从图 7可见，各种蚀变在不同深度分布有不同的空间体积量。其中，通过曲线的峰值，可以定量化地(图 7中虚线所示)表明各种蚀变在深度上具有明显的分带特征。

图 7

Fig. 7

图 7 深度方向蚀变空间体积统计Fig. 7 Volume of alteration space in depth direction

依据图 7中的峰值，可进一步快速的将围岩蚀变划分为浅部蚀变带、中部蚀变带及深部蚀变代带。浅部蚀变带主要为碳酸盐化、硅化，中部蚀变带主要以碳酸盐、钾化为主，而深部蚀变带主要为绿泥石化及矽卡岩化。 3.2 围岩蚀变与矿化空间相关性分析

为了更直观地揭示不同围岩蚀变与矿化空间之间的相关关系，研究选取了矿床主要的成矿元素Zn、Pb、Cu、Au，利用边界品位对矿化空间的三维边界模型进行了计算，如图 8所示。

图 8

Fig. 8

图 8 矿化空间三维边界模型(a)Zn;(b)Pb;(c)Cu;(d)AuFig. 8 Boundary models of mineralization space

从图 8可知，矿化空间向东侧伏，浅部主要以铅锌为主，中部多为铜铅锌及铜金矿化，铜矿化多位于矿区深部；走向上，铜金矿化多主要富集于矿区的中西部，且自西向东逐渐减少，矿区东部主要为铅锌矿化。

基于上文计算获取的围岩蚀变及矿化空间的三维边界模型，研究分别对Pb、Zn、Cu、Au四种元素的矿化空间与不同围岩蚀变的空间相关性进行定量评价。空间相关性可利用空间相关程度指标来表征，可根据下式进行定量计算：

经过计算，姚家岭锌金多金属矿床的Pb、Zn、Cu、Au四种元素的矿化空间矽卡岩化、绿泥石化、硅化、钾化及碳酸盐化的空间相关程度如表 1所示。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 姚家岭锌金多金属矿床围岩蚀变与矿化空间相关程度 Table 1 Spatial correlation between alteration and mineralization space of Yaojialing zinc-gold polymetallic deposit 元素 矽卡岩化 绿泥石化 钾化 硅化 碳酸盐化 相关程度(%) Zn 10.19 16.50 1.61 8.20 10.44 Pb 2.61 11.27 0.45 4.75 14.75 Cu 11.66 20.82 4.16 3.59 48.09 Au 16.40 22.66 4.95 10.61 35.57

表 1 姚家岭锌金多金属矿床围岩蚀变与矿化空间相关程度 Table 1 Spatial correlation between alteration and mineralization space of Yaojialing zinc-gold polymetallic deposit

从表 1可见，碳酸盐化与所有元素的矿化空间关系密切。但由于Cu、Au元素矿化主要分布于蚀变花岗闪长斑岩与二叠系灰岩捕掳体的接触带附近，因此与Cu、Au具有紧密空间相关性的碳酸盐化，其实质表征的为大理岩化的空间范围。此外，通过对比不同元素矿化空间与不同围岩蚀变的相关程度还可分析得知：在姚家岭锌金多金属矿床内，四种主要矿化元素均远离于钾化带，因此显示出最低的相关程度指标；碳酸盐化及绿泥石化与Pb、Zn矿化空间关系密切；而较之于Pb、Zn元素，Cu、Au元素的矿化空间则明显与矽卡岩化及绿泥石化表现的更为密切。

综上所述，虽然姚家岭锌金多金属矿床围岩蚀变复杂多变，然而利用多种三维空间分析手段仍能够定量的反映出姚家岭矿床围岩蚀变的分带性以及与不同矿化之间的关联性。较之传统研究方法，利用本文所述相关方法不仅能够针对蚀变特征复杂的矿床快速开展蚀变与矿化空间分布特征分析，还能从定量的角度获取不同信息之间的规律性和相关性。相关分析结果不但有助于更准确的判定蚀变分带及规律，还可为矿床成矿模式及找矿模型的建立提供定量化的数据支持。 4 结论

(1)三维地质建模是表征深部地质结构的有效手段。姚家岭矿区的三维地质建模结果显示，区内地质结构受戴公山背斜控制及影响，地层产状变化较大，二叠系地层作为矿区的主要赋矿地层，深部呈捕虏体分布于姚家岭岩体中。

(2)利用三维空间分析手段能够较好的对姚家岭矿床的围岩蚀变分带特征进行分析。自远离灰岩捕掳体至灰岩捕掳体方向，姚家岭锌金多金属矿床存在明显的高岭土化→碳酸盐化→钾化→硅化→绿泥石化→矽卡岩化的围岩蚀变分带特征。

(3)岩体自下向上可划分为浅部蚀变带、中部蚀变带及深部蚀变带，浅部蚀变带主要为高岭土化、硅化，碳酸盐化，中部蚀变带主要为碳酸盐化及钾化，深部蚀变带则以绿泥石化及矽卡岩化为主。

(4)定量化的空间相关程度指标显示，姚家岭锌金多金属矿床内碳酸盐化及绿泥石化与Pb、Zn矿化关系密切；矽卡岩化及绿泥石化与Cu、Au矿化关系密切。