热液矿床成矿温度反演及找矿预测方法与流程

本发明涉及矿产勘查，具体涉及一种热液矿床成矿温度反演及找矿预测方法，更具体涉及一种热液型金属矿床成矿古温度定量反演、三维成矿潜力预测方法，适用于深部隐伏金属矿的靶区圈。

背景技术：

1、热液型金属矿产勘查的核心任务之一是精准重建矿区三维成矿古温度场，识别高温热液富集区，圈定深部隐伏矿体，为探矿钻孔工程布置提供核心依据。当前，国内外用于恢复成矿温度、识别矿化有利区的主流技术手段主要包括流体包裹体测温法、岩石地球化学蚀变分析法和地球物理勘探法三类。三类方法在各自适用范围内发挥了重要作用，但在面对复杂热液成矿系统时，均存在难以克服的局限性，制约了深部隐伏矿体精细定位和勘查效率的进一步提升。

2、流体包裹体测温法是目前矿床勘查中应用最广泛的古温度定量测算手段。该方法通过采集赋矿围岩石英、方解石等透明矿物中的流体包裹体，测定其均一温度和冰点温度，进而估算深部成矿热液的形成温度。然而，该方法存在多重不足。首先，钻探工程施工成本高昂，深部矿区难以实现高密度钻孔控制，实际工作中通常仅能获取零散单点温度数据，无法连续刻画三维空间古温度梯度，难以支撑成矿温度场的立体重建。其次，钻孔钻进过程中钻井液侵入、表层风化淋滤以及后期构造活动均可能改造甚至破坏原生包裹体，导致原始成矿热液记录丢失，测温数据失真。第三，流体包裹体仅记录局部热液瞬时捕获温度，无法反映赋矿围岩整体所经历的峰值成矿热事件。多期热液叠加、浅部冷水流体混入、流体沸腾等复杂地质过程均可能造成包裹体测温结果与真实成矿峰值温度之间存在显著偏差，不同矿物中包裹体测算结果亦常出现相互矛盾。更为关键的是，包裹体测温本质上仅反映流体自身温度，无法记录围岩完整的热演化历史，因此难以有效判断热液运移规模、热影响范围及矿体深部延伸趋势。

3、岩石地球化学蚀变分析法依靠蚀变矿物元素比值、元素迁移规律及特征蚀变矿物组合来估算成矿温度，在一定程度上弥补了包裹体测温空间连续性不足的问题。但该方法同样依赖完整且未受后期改造的蚀变矿物样品。后期流体叠加、地表风化淋滤及表生氧化作用会显著改变元素配比和矿物组合特征，导致温度反演精度大幅下降。同时，受采样条件和分析成本的限制，该方法通常仅能实现二维剖面分析，难以构建三维空间温度模型，无法满足深部隐伏矿体定位对三维温度场精细刻画的需求。地球物理勘探手段，如电阻率法、激发极化法、高精度磁法等，在识别断裂破碎带、大范围蚀变带边界及宏观构造格架方面具有显著优势，能够为矿区远景评价和勘查工程部署提供重要参考。但地球物理异常具有极强的多解性，成果解译高度依赖地质先验信息和经验判断。该类方法仅能识别与成矿相关的间接地球物理响应，无法定量给出成矿古温度数值，亦不能有效区分普通构造裂隙与高温热液成矿有利区段，难以直接用于成矿温度场的定量重建。并且，现有岩石地球化学蚀变分析法与地球物理勘探手段二者均无法同时满足前期勘探—采矿过程全周期的技术需求，难以实现采矿过程中的矿体信息预判与精准作业。

4、有鉴于此，现有传统勘查技术受多期流体叠加改造、钻探成本高、数据维度单一、仅能反映流体瞬时温度且难以排除后期干扰等多重限制，难以立体、精准地重建矿区完整的三维成矿古温度场。尤其是在深部找矿和隐伏矿体预测中，传统方法在空间连续性、定量化程度和抗干扰能力方面均存在明显短板。由此，亟需开发一种直接依托岩石围岩原生记录、不受后期流体叠加与风化作用干扰、能够实现三维空间定量刻画古温度场的全新找矿预测方法。该方法应能够从围岩自身热演化记录中提取可靠的成矿热信息，突破现有技术对钻孔密度和样品完整性的依赖，为深部隐伏矿体定位和探矿工程优化部署提供更坚实的科学依据。

技术实现思路

1、鉴于背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种热液矿床成矿温度反演及找矿预测方法，通过对目标矿区（目标勘查区）围岩开展分级热损伤力学试验、微观结构精细表征，定量反演矿区三维成矿峰值古温度场，实现深部隐伏矿体精准预测。该预测方法不仅可以应用于前期矿产的资源的勘探，也可以应用于采矿过程中，预判矿体信息从而实施精准作业。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种热液矿床成矿温度反演及找矿预测方法，其包括如下步骤：

3、s1、在目标勘查区内按照成矿有利区加密、背景围岩区稀疏的差异化原则进行系统采样，构建包含赋矿围岩、蚀变岩及新鲜基岩的立体岩石样品库；

4、s2、对岩石样品按岩性分组开展分级加温热处理及多指标岩石力学测试，量化岩石力学热损伤因子随温度的变化规律，分岩性建立力学热损伤指数与成矿古温度之间的第一定量反演模型；

5、s3、利用显微观测技术定量表征岩石内部微裂隙发育特征及矿物热蚀变程度，提取指示温度变化的微观结构参数，分岩性建立微观热损伤指数与温度的第二定量反演模型；

6、s4、将所述第一定量反演模型与所述第二定量反演模型进行多源数据协同融合，建立综合成矿热损伤指数与成矿峰值古温度之间的定量映射关系，基于空间反演算法绘制目标勘查区地下三维古温度场分布图；

7、s5、利用钻孔流体包裹体实测成矿古温度校验模型反演精度，将验证后的模型应用于无测温资料区域，预测其温度分布并圈定矿产勘查靶区。

8、作为本发明的进一步改进，步骤s2中，所述分级加温热处理的温度梯度覆盖热液成矿温度区间；所述力学测试包括单轴抗压强度、弹性模量、纵波波速、抗拉强度及声发射信号测试；

9、所述岩石力学热损伤因子采用极值归一化处理，针对力学物理参数p，单指标热损伤变量di= 1-(pt/ p0)，其中，pt为温度t下的参数测试值，p0为常温基准值；

10、综合单轴抗压强度、弹性模量、纵波波速、抗拉强度及声发射累计振铃数，加权单温度构建力学热损伤指数imei。

11、作为本发明的进一步改进，步骤s3中，所述显微观测技术包括扫描电镜观测、偏光显微镜观测及显微ct三维扫描；

12、所述微观结构参数包括裂隙面密度、平均裂隙宽度、裂隙面积占比、蚀变矿物面积占比及三维裂隙网络分形维数；

13、针对微观结构参数h，单指标微观损伤变量hi= 1-(ht/ h0)，其中，ht为温度t下的参数测试值，h0为常温基准值；

14、综合裂隙面密度、蚀变矿物指数、分形维数、裂隙粗糙度系数及孔隙连通率，加权构建单温度微观热损伤指数mmei。

15、作为本发明的进一步改进，步骤s4中，所述多源数据协同融合包括：

16、对各归一化参数与已知流体包裹体实测成矿温度进行相关性分析，筛选相关性显著指标作为建模核心变量；

17、采用专家赋权法对所述力学热损伤指数与所述微观热损伤指数分配差异化权重，加权计算得到综合成矿热损伤指数zhd；

18、以所述综合成矿热损伤指数zhd为自变量、成矿峰值古温度为因变量，对比线性、指数、多项式及对数函数的拟合优度，选取均方根误差最小的函数作为所述定量映射关系。

19、作为本发明的进一步改进，步骤s1中，基于地质勘探资料将目标勘查区划分为构造单元、岩性单元及矿化蚀变单元；在各单元内遵循差异化原则布设采样点，具体包括：

20、在导矿断裂带、强矿化蚀变区及已知矿体周边按第一预设间距高密度布点，在远离构造的无矿化背景围岩区按第二预设间距稀疏布点，所述第一预设间距小于所述第二预设间距；

21、针对钻孔控制区域沿钻孔垂向按固定深度间隔分层采集岩心，针对无钻孔覆盖区域沿天然露头或人工探槽剖面按高程分层采样；

22、全部采样点位采用rtk测量设备定位，将采样坐标、高程、岩性描述及蚀变分级数据录入gis平台，生成可视化矿区采样分布图；

23、其中，所述第一预设间距为100m~500m，所述第二预设间距为1km~5km；所述固定深度间隔为20m~50m。

24、作为本发明的进一步改进，步骤s4中，基于空间反演算法绘制目标勘查区地下三维古温度场分布图包括：

25、将各点位反演古温度数据导入三维地质建模平台，根据采样点空间分布特征选择克里金插值或反距离加权插值算法进行空间插值，生成覆盖整个勘查区的三维古温度场数据。

26、作为本发明的进一步改进，步骤s5中，所述圈定矿产勘查靶区包括：

27、从所述三维古温度场数据中提取目标矿床类型的临界成矿温度等值面，标注高温热液富集异常体的空间埋深、规模、厚度及延展范围，划分一级优先勘探靶区与二级远景靶区。

28、作为本发明的进一步改进，步骤s5中，利用钻孔流体包裹体实测成矿古温度校验模型反演精度包括：

29、将无钻孔测温点位样品的综合成矿热损伤指数代入古温度反演计算公式，获得反演成矿古温度；

30、结合模型拟合误差给出各处预测点位的温度波动置信区间；

31、所述将验证后的模型应用于无测温资料区域包括：

32、将全部点位反演古温度数据进行空间插值运算，生成覆盖勘查区的三维古温度场数据；

33、提取矿床临界成矿温度等值面，输出三维古温度场立体图及二维剖面图。

34、作为本发明的进一步改进，所述分级加温热处理以5°c/min速率升温至预设温度后恒温保温2h，恒温结束后随炉自然冷却至室温；所述温度梯度包括25°c、100°c、200°c、300°c、400°c及450°c。

35、第二方面，本发明实施例提供了一种热液矿床成矿温度反演及找矿预测系统，其用于上述热液矿床成矿温度反演及找矿预测方法，包括：

36、采样模块，用于在目标勘查区三维空间内按照成矿有利区加密、背景围岩区稀疏的差异化原则采集赋矿围岩、蚀变岩及新鲜基岩样品，构建立体样品库；

37、力学热损伤建模模块，用于对所述立体样品库中的样品按岩性分组开展分级加温热处理与多指标岩石力学测试，量化热损伤因子随温度的变化规律，分岩性建立力学热损伤指数与温度的第一定量反演模型；

38、微观热损伤建模模块，用于利用显微观测技术定量表征所述样品内部微裂隙发育特征及矿物热蚀变程度，提取微观结构参数，分岩性建立微观热损伤指数与温度的第二定量反演模型；

39、多源融合反演模块，用于将所述第一定量反演模型与所述第二定量反演模型进行多源数据协同融合，构建综合成矿热损伤指数与成矿峰值古温度的定量映射关系；

40、靶区圈定模块，用于基于所述定量映射关系，利用空间反演算法绘制所述目标勘查区的三维古温度场分布图，并依据目标矿床类型的临界成矿温度阈值圈定矿产勘查靶区。

41、有益效果：

42、1、本发明提供的方法克服了传统流体包裹体测温受多期热液混合、后期冷水流体叠加、表生风化改造干扰的缺陷，依托围岩永久记录的原生热损伤痕迹直接定量恢复峰值成矿古温度，大幅提升深部温度测算精度；

43、2、本发明提供的方法，采用立体网格分层采样，实现矿区三维空间连续古温度刻画，可完整反演地质历史时期热液活动最高峰值温度，重建区域多阶段热液演化全过程，明晰区域热液演化全过程，判断热液系统规模、活动时长，综合评估矿区深部资源潜力与矿体延伸规模；

44、3、本发明提供的方法通过显微 ct、sem定量解析三维热液裂隙网络，精准识别导矿、储矿构造通道，明确古热液优势运移方向，为深部隐伏矿体钻探工程布置提供微观构造依据；

45、4、本发明提供的方法，基于力学损伤指标+微观蚀变裂隙多参数协同耦合建模，规避单一指标反演误差，三维古温度模型可快速圈定高温热液富集的一级找矿靶区，大幅减少无效钻探工作量，降低矿产勘查成本，提升深部隐伏矿床找矿突破概率。

46、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。