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矿 床 地 质
*+,-./01-234+54
第66卷 第6期
66（6）：78%!%"%
文章编号："!79:;#"%（!"#$）"6:"78%:##
黑龙江省逊克县高松山金矿床地质分形特征及
成矿预测!
庞文龙，王艳忠，陈桂虎，薛继广，韩 冰，张洪文，郑大贺
（中国人民武装警察部队黄金第一支队，黑龙江 牡丹江 #7;"!#）
摘 要 高松山金矿床是中国人民武装警察部队黄金第一支队在小兴安岭:张广才岭成矿带北段发现的大型浅
成低温热液矿床，随着研究的深入，发现其具有优越的成矿地质条件和良好的找矿前景。在总结前人成果的基础
上，文章利用分形学理论对金矿资源量和品位进行了分析，结果显示资源量在大于!7"<=标度区间时，分维数!值
为#>%8，表明资源量在该区段内的普查存在较好的前景，同时，品位分维数!值为#>#"!#>$"时，其成矿仅与细脉
状烟灰色石英:细粒黄铁矿成矿阶段紧密相关。利用钻孔资料分析品位在垂向上的分形特征发现，分维数!值介于
#!#>7时，表现为垂向不圈闭延伸，反映其深部可能存在隐伏矿体。在资源评价方面，通过对断裂构造似等距控矿
规律的研究，结合帕累托定律（2?@)ABC?D）和阻尼曲线模型，对深部可能存在的矿体规模和部位进行了预测，资源量
大于$8%"<=的矿体仍有!处未发现，中等资源量规模的矿体存在巨大空间，同时，预测隐伏矿体可能在已有地表矿
体相间部位的深部。
关键词 地质学；高松山金矿床；分形；资源评价
中图分类号：2%#9E7# 文献标志码：/
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! 本文得到中国地质调查局黑龙江省逊克县高松山矿区及外围金矿调查评价（编号：#!#!"##"97!6#）项目和武警黄金指挥部黄金专项项
目的共同资助
第一作者简介 庞文龙，男，#898年生，学士，工程师，主要从事矿产地质勘查工作。-‘?NC：\DC"#6"%6!""#!%EUB‘
收稿日期 !"#6:"6:"8；改回日期 !"#$:"$:!#。秦思婷编辑。
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分形理论创立于GD世纪HD年代中期，由法国
数学家 I1($#29),!（JBHH）提出，其研究对象为自然
界和社会活动中广泛存在的无序（无规则）而有自相
似性的系统。该理论是以分维数、自相似性和幂函
数等为工具，研究隐含于杂乱现象中的细微结构，为
人们从局部认识整体、从无序认识有序，提供了崭新
的思维和方法，为现代科学技术的发展提供了强有
力的非线性理论。该理论在地球科学的诸多方面也
有着广泛应用，如区域化探异常下限确定、矿床多期
次矿化叠加、矿床远景储量预测等，人们借助分形理
论来揭示地质现象的复杂程度，反映其自相似性特
征。
高松山金矿床是一个大型浅成低温热液矿床，
与团结沟、东安、平顶山等金矿床均位于小兴安岭8
张广才岭成矿带北段。众多学者对其矿床地质特征
（王艳忠等，GDDC；边红业等，GDDB）、矿床成因（刘桂
阁等，GDDC）、地球化学特征（唐忠等，GDJD）等进行过
研究，但对矿床的成矿规律和资源远景评价研究较
少，制约着下一步的矿产勘查。因此，本文旨在通过
分析矿床的资源量和金品位的分形特征，探讨其成
矿规律和成矿期次，结合帕累托定律（;1)#!,21:）和
阻尼曲线模型，对深部可能存在的隐伏矿体规模和
部位进行预测，为今后的勘查与资源潜力评价提供
有价值的参考。
J 地质特征
*K* 区域地质背景
研究区位于天山8兴安造山系吉黑镶嵌地块中
北部松花江地块、布列亚8佳木斯地块和张广才岭加
里东造山带的交接地（韩振新等，GDDA）（图J）。
LLM向牡丹江深大断裂纵贯区内东部，构成张广才
岭加里东造山带和布列亚8佳木斯地块边界，主活动
期为加里东期，具有缝合带性质。LM向伊兰8伊通
大断裂从区内南东侧通过，为郯城8庐江断裂之北段
分支之一，主活动期为中生代，总体显示右行走滑特
征，对区内构造产生重要影响（任纪舜，GDDG）。
区内以元古界变质岩层为基底，在此基础上，中
南部产生裂陷并于加里东期褶皱回返，形成张广才
岭造山带，同时实现各地体的拼贴，形成统一的吉黑
镶嵌地块。该区受加里东、华力西构造运动影响，岩
浆活动强烈，大面积出露加里东期造山型花岗岩类
侵入岩和印支期以碱性为主的后造山型花岗岩类侵
入岩。燕山期以来，受近LLM向8NNO向引张作用，
区内岩石圈减薄，形成陆相断陷盆地，主要分布于北
部，西侧为乌云盆地，东侧为嘉荫盆地，它们实质上
是LOO向延伸的结雅盆地的南东缘。同时，燕山
中晚期（PQ8RJ）伴随多期次的以中基性为主的陆缘活
化带型岩浆喷发和花岗岩类小岩体侵入活动。在盆
地与隆起接触带、盆地内部次级隆起区，沿断裂构造
带、火山机构激发热液流体活动，于有利的构造部位
形成了团结沟、东安、高松山等与中酸性岩浆喷出和
浅成、超浅成侵入活动有关的金矿床。喜马拉雅期
该区北部及外围发育大陆裂谷型玄武岩，说明该时
期岩石圈进一步伸展，裂陷深度加大。
*K+ 金矿地质特征
高松山金矿床位于黑龙江伊春8延寿地槽褶皱
带上，断裂和褶皱构造均较发育，其西侧是雪水温8
沾河压扭性断裂，东侧是永青五七干校8高松山压扭
性断裂，南侧是美丰河张性断裂，北侧是沙阿其河张
性断裂及伴生断裂（图J）。出露地层主要为下白垩
统板子房组（RJ!）、宁远村组（RJ"）和第四系沉积。
岩浆活动较明显，燕山期次英安岩及次安山岩，呈脉
状侵入于火山碎屑岩、凝灰岩及流纹岩中。成矿与
英安岩脉、安山岩脉密切联系，显示矿床与火山作用
有亲缘关系；同时，构造活动经过多期发育，有较好
的成矿构造环境。含金地质体可分为构造角砾岩和
蚀变岩G类。围岩蚀变类型有硅化、绿泥石化、碳酸
盐化、高岭土化；矿化类型有黄铁矿化、褐铁矿化。
HBS第QQ卷 第Q期 庞文龙等：黑龙江省逊克县高松山金矿床地质分形特征及成矿预测
维数!!、!"后，最优化法确定分界点，它是进行储
量规模划分的重要参考依据。
"#!#" 高松山金矿床实例
高松山矿区已发现的主要矿床有!号矿脉、"号
矿脉和$号矿脉。其中，!号矿脉有!%个矿块、"号
矿脉有&个矿块、$号矿脉有’个矿块（表!）。
从图$可以看出，资源量存在不同区段的多重
分形，其分界点为"(&，说明资源量在小于")*+,标
度区间，!-*(*!，资源量规模的分布较均匀，分布
变化不大；大于")*+,标度区间，!-!(./，说明资
源量规模的分布较大，中间资源量的矿块比较发育，
大资源的矿块普查仍存在较好前景。研究发现，自
然界矿床储量0数量的分布存在分形的上限和下限，
这些界线称为上分形限（121）和下分形限（341）
（图&）（李长江等，!///），它们是通常所说的最大矿
床和最小矿床的储量分形特征，即高松山金矿床的
资源量分形数据呈现上截断现象（图&），显示在高松
山矿区，资源量小于")*+,的矿块有很大一部分尚
未被发现。
!#! 高松山金矿床品位的分形特征
"#"#! 品位分形与成矿阶段
前人发现金的品位一般变化较大，分布极不均
匀，不服从正态分布。因此，有学者运用分形理论研
究其变化规律（魏一鸣等，!//.），即利用分维数!
表示金的分布偏离正态分布程度，分维数!值反映
了多次矿化事件的叠加，为成矿期次的划分提供了
依据。
表" 高松山金矿床矿块资源量统计表
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项目
矿块编号
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资源量／+, !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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项目
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项目
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注：根据以上数据进行双对数变换统计，得到其不同无标度区间的分维数。
图$ 高松山金矿床矿块资源量!值
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,@:;;=E@?59
图& 矿床储量0数目关系双对数图解（李长江等，!///）
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IB7>959J（7A9=615=97:#，!///）
**. 矿 床 地 质 "*!&年
笔者在野外工作的基础上，结合矿体特征、结构
构造、围岩蚀变、脉体穿插等划分出!个成矿阶段：
! 绿泥／帘石"黄铁矿（青磐岩化）"绢云母"伊利石"冰
长石（？）阶段（"）；# 脉状、网脉状乳白色石英
（#$）、灰色微晶石英（玉髓）"黄铁矿（%&）阶段（$）；
% 细脉状烟灰色石英（#’）"细粒黄铁矿（%&）阶段
（&）；’ 乳白色石英、晶洞状石英（#(）"碳酸盐"萤石
阶段（(）。
对各矿体$’$个金品位数据进行统计，分别就
整体和$、’、(号矿脉数据进行双对数处理，求得分
维数（图))图*）。投点结果基本位于一条直线上，
显示该矿体的品位具有良好的分形特征，其分维数
!值介于$+$,)$+!,，表明高松山金矿床各矿体的
成矿阶段均为一期，从而说明&阶段是该矿床最主
要的成矿阶段，其他阶段对成矿影响较小。其与中
国的其他金矿床相比，分维数-较低，也从侧面反
映了成矿过程中成矿流体以大气降水为主（唐忠
等，’,$,），在火山作用下发生热液渗滤富集成矿过
程，该阶段的成矿时间长，成矿过程缓慢，金品位较
低且均一。
’.’.’ 矿体垂向分形特征
从各矿脉品位分维数值来看，$号矿脉较高（!/
$+(0），其资源量占总量的!,1以上，为高松山金矿床
的主矿体，同时，其工程控制程度达到详查阶段。因
此，$""号矿体具有代表性，利用2&345*+,版软件针对
其(*个钻孔的金品位数据，先计算出金品位等值线
图（图0），然后统计各个钻孔、地表工程以及平面中
段的金品位分维值计算等值线图（图$,）。
图) 矿床整体品位"数目双对数图
678.) -9&:;4;98<57=>?7@A;9=39585<B4"C&<D=7=E
7D=>4F>9;4B4A9G7=
图H $号矿脉品位"数目双对数图
-9&:;4;98<57=>?7@A;9=39585<B4"C&<D=7=E
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图K ’号矿脉品位"数目双对数图
-9&:;4;98<57=>?7@A;9=39585<B4"C&<D=7=E
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图* (号矿脉品位"数目双对数图
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$,H第((卷 第(期 庞文龙等：黑龙江省逊克县高松山金矿床地质分形特征及成矿预测
图!! 高松山金矿床矿体资源量排序图
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5-121*$24-*$16,,’712#3
图!8 高松山金矿床矿体资源量!值
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5-121*$24-*$16,,’712#3
表! 高松山金矿床矿体资源量规模序号预测对比表
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!!!
(-,3
序号 矿体编号 资源量／9$ 归位序号 序号 矿体编号 资源量／9$!!
归位序号
! !:! ;<=> ? = ?:"!! !>?@ 8;
8 8:# ??<! A @ 8:"!! :! <!@ 8<
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A ?:$ !;?< !A !> 8:$ ??! !88
时，"C［!D
］E!／!CDE!／!应为单个矿体资源量的最
大值，即"/-FCD!
／!。"/#*为在当前工业指标下的
最小可采资源量（对高松山金矿床取"/#*C8>>9$）。
?%!%? 高松山金矿床资源量评价
统计矿区已有各矿体资源量，由大到小排列
（图!!），建立矿体现有规模的序列，并对其进行资
源量:数目的分形统计，得出分维数!C>G@!，DC
=<!GB?（图!8），从而得出"/-FCD!
／!"<<<<G<B9$。
根据公式（;）得出最小矿体资源量（"/#*）排序为
8;@，同时，将已发现矿体的资源量对应公式，将得
到资源量规模序号重新归位（表8）。
由表?可知，高松山金矿床资源量大于;<=>9$
的仍有8处未发现，中等储量矿体寻找存在较大空
间。同时，由于最小矿体资源量排序为8;@，而现已
找到矿体!>处，则其规模大于8>>9$的矿体可能存
在尚未发现的8?@个矿体（图!?）。
7%! 断裂构造控矿规律
?%8%! 矿区断裂构造基本特征
高松山金矿床的东、西两侧分别为雪水温:沾河
和永青:高松山压扭性断裂，南、北两侧分别为美丰
河和沙阿其河张性断裂（图!）。金矿化与构造活动
密切相关，沙阿其河断裂是主要的导矿构造，伴生的
HII向、HJJ向、JI 向断裂是主要的容矿构造
（王艳忠等，8>>=）。
沙阿其河断裂总体呈北西:南东向展布，倾向
8!>K，延长@9/，张性正断层。其伴生构造主要为
HJJ向扭裂和HII向张性断裂。其中，!号断裂
为HJJ向，长!A>>/，宽8%</，走向@>%<>K，倾
向南东，为!号矿体的容矿构造。HII向张性断
裂目前已发现多处，产状为8<>%8!>K#B>%BAK，控
制了!、8、?号矿脉的产出（表?）。由于矿体富集于
断裂内部，主断裂的产状基本就是矿体的产状，同
时，近JI向线状矿体的控矿构造存在多期次活动
的特征，而成矿期构造主要表现为沿原生节理叠加
发育的张性构造特征，张性构造派生共轭剪节理，共
轭剪节理内充填有石英细脉，并有明金产出，成矿期
后构造主要表现为沿张性构造复合叠加压扭性断裂。
?%8%8 断裂构造对矿体空间分布的控制
对高松山金矿床矿体产出特征进行系统研究发
?>=第??卷 第?期 庞文龙等：黑龙江省逊克县高松山金矿床地质分形特征及成矿预测
表! 高松山金矿床矿体特征
"#$%&! ’(#)#*+&),-+,*-./0.%1.)&$.12,3+(&4#.-(#30.%11&5.-,+
矿体编号
产状 规模
倾向／! 倾角／! 长度／" 斜深／" 平均厚度／"
平均金品位／#$%& 资源量／’(
#)! *$+ &, *$,& -$$ #.,# +.#& ,/&$
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图#- 高松山金矿床矿体规模序列
23(.#- 4567898:;8<58=>?>?8@>A3893<BC8D6>9><(9C6<
(>7AA8E>93B
现，脉体之间的似等距性分布规律明显（图#,）。
FGG向矿体有,)!、-)!、-)"、-)#、-)%、#)$号矿
体，多呈,$$"或其整倍数等距出现，大致成雁列平
行展布，并与沙阿其河断裂成锐角相交。FHH向矿
体有#)!、#)"、*)!、*)"、*)$号矿体，多呈,$$"
或其整倍等距出现，大致成雁列平行展布，矿体产于
断裂带内（陈桂虎等，*$#-）。这主要是由于断裂具
有剪切性质，应力以一定的波形传递，在波峰、波谷转
换时，断裂面呈现波状起伏的展布特征，并使有利的
成矿部位出现波状相间的似等距分布，从而控制矿体
的似等距分布，而矿体间距与应力的主波长相近。
自然界中这种似等距性的规律，其运动形式为
阻尼运动，在介质中运动的轨迹称为阻尼曲线（綦远
江等，*$$*）。在研究高松山金矿床含矿特征时，笔
者总结出以下特点：& 矿体规模普遍较小，成群集中
出现；’ 矿体群走向延长与倾斜延深近相等或成整
数倍；( 地表矿走向近等距分布，间隔约为,$$"；
延深几乎在同一标高尖灭，约为-$$"标高；) 以最
大的矿体为中心，两侧小矿体向中心侧伏。
高松山的最大矿体是#)!号矿体，走向延长约
*$,&"，倾斜延深约为-$$"，从#)!矿体到含矿系
统尖灭处距离约-$$$"。以,$$"I*为波长，以
-$$"I*为最大振幅，曲线方程为：
!J"$（#%／
#
$
／）5>9**%#
（&）
式中，"$为曲线最大振幅；$为曲线从最大振
幅到尖灭处距离；%为曲线波长。
高松山金矿床的曲线方程为：
!J*I-$$（#%／#-$$$
／）5>9 ***I,$$#
（0）
将该方程置于矿区FFH向剖面图（图#+）上，
以最大矿体垂向中线为# 轴，矿体出露最高标高
（#+$"）为!轴。从图#+中可见，几乎所有的浅部
矿体都分布于曲线相邻两波峰之间$"标高以上，
并且由中心向两侧矿体的规模逐渐变小。根据波形
相似原理，预测其深部隐伏矿体可能分布于相邻两
波谷之间%#+$"标高以下，与地表矿体成对称产
出。
综上所述，下一步矿区深部找矿可以在已有地
表矿体产状相平行的中间部位布设深钻，可能找到
隐伏的矿体。
, 结 论
（#）高松山金矿床资源量存在不同区段的多重
分形，!*+$’(标度区间时，&J$K$#，表明该范围内
,$& 矿 床 地 质 *$#,年
不圈闭的趋势，推断在不同标高可能有较大的无矿
间断，深部成矿潜力较大。
（!）利用帕累托定律（"#$%&’(#)）预测高松山金
矿床尚未发现的矿体资源量，按规模序列，显示高松
山金矿床资源量大于!*+,-.的，仍有/处未发现，
中等资源量规模矿体的寻找存在很大空间。
（0）高松山金矿床脉体呈似等距性分布规律，
结合阻尼波形模型，预测其深部有隐伏矿体，可能分
布于与有地表矿体产状相平行的中间深部，还需钻
孔的验证。
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