Multi–Factor Attribute Modeling Method Constrained by Geological Structure：A Case Study in Xixian New Area
-
摘要:
支持结构——属性一体化表达的建模方法是三维建模研究的重点和难点之一。已有三维地质建模技术往往存在结构与属性建模过程的割裂，难以实现对地质结构先验知识与属性分析模拟的融合表达。笔者以西咸新区工程地质建模为例，基于多要素精细化探测成果，建立区域统一的地质构造框架模型；在地质构造约束下，充分考虑地质单元特征，精细剖分建模网格，采用随机模拟算法开展属性建模研究，从而实现地质结构约束下的三维属性模型构建。本方法既保留了构造建模对层面的清晰划分,又可以在地层内部更加合理地展现地质属性的空间分布和变化，能够在工程地质勘察和城市地下空间开发等领域得到应用。
Abstract:The 3D geological modeling method that supports the structure–attribute integrated representation is one of the keys and difficulties in the research of 3D modeling. Existing 3D geological modeling technology is difficult to realize the integration and expression of the prior knowledge of geological structure and attribute analysis and simulation. Taking Xixian new area as an example, a unified regional geological structure framework model is established. Under the constraint of geological structure conditions, three–dimensional structure–attribute integrated expression are realized. This method not only retains geology structural modeling, but also can more reasonably show the spatial distribution and change of geological attributes inside the strata It has been applied in engineering geological investigation and urban underground space development.
-
宁夏虽地域面积较小，但矿产资源种类众多，能源、金属、非金属、水气矿产均有发现。宁夏已发现60余种矿产（含亚矿种）中，获探明储量的矿产种类达50余种（含亚矿种）。煤、石膏、石灰岩、冶镁白云岩、硅石类（冶金用石英岩、石英砂岩）等矿产为宁夏的优势矿种，保有资源储量在全国排位居前。
近年来，随着全国矿产资源潜力评价、中国矿产地质志等一批全国性项目的部署实施，全国在区域成矿规律研究方面取得了重大突破（陈毓川等，2007，2015；王登红等，2014）。宁夏近年来在矿产资源潜力评价成果的基础上，在典型矿床、成矿地质背景和区域成矿规律研究方面取得了一些进展和成果（徐广平等，2011；马秀军等，2018；向连格等，2018；仲佳鑫等，2018）。已有宁夏重要矿种资源潜力评价专著出版（艾宁等，2014），也有包括宁夏的祁连地区与鄂尔多斯地区成矿系列有关论文发表（谭文娟等，2013，2015；杨合群等，2023）。但由于以往成矿规律研究工作对矿种及矿床类型尚未全覆盖，致使成矿规律总结不够系统，笔者在《中国矿产地质志•宁夏卷》基础上，系统总结了宁夏矿产资源的特征及其成矿规律。
1. 矿产资源时空分布规律
1.1 矿产资源空间分布规律
矿产资源的空间分布规律是研究区域成矿规律的重要组成部分。宁夏矿产资源的空间分布规律研究是以五级（Ⅴ）构造单元（表1）为基本空间单元开展的。
表 1 宁夏构造单元综合划分表Table 1. Table of time-space distribution of mineral sites单元级别 Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级 Ⅴ级 构造单元名称 柴达木-华北板块Ⅲ 华北陆块Ⅲ5 鄂尔多斯地块Ⅲ5 1 鄂尔多斯西缘中元
古代—早古生代裂陷
Ⅲ5 1-1鄂尔多斯西缘
冲断构造带贺兰山褶断带Ⅲ5 1-1-1 银川断陷盆地Ⅲ5 1-1-2 陶乐–彭阳冲断带Ⅲ5 1-1-3 鄂尔多斯中生代坳陷Ⅲ5 1-2 天环向斜Ⅲ5 1-2-1 阿拉善微陆块Ⅲ4 腾格里早古生代增生楔Ⅲ4 1 卫宁北山–香山晚古生代前陆–上叠盆地Ⅲ4 1-1 宁南弧形
构造带贺兰山南段褶断带Ⅲ4 1-1-1 卫宁北山褶断带Ⅲ4 1-1-2 牛首山–罗山冲断带Ⅲ4 1-1-3 烟洞山–窑山冲断带Ⅲ4 1-1-4 香山褶断带Ⅲ4 1-1-5 祁连早古生代造山带Ⅲ2 北祁连中元古代-早古生代海沟系Ⅲ2 1 景泰–海原中元古代—早古生代弧后盆地Ⅲ2 1-1 西华山–六盘山冲断带Ⅲ2 1-1-1 兴仁–海原坳陷盆地Ⅲ2 1-1-2 白银–西吉中元古代—早古生代岛弧Ⅲ2 1-2 西吉坳陷盆地Ⅲ2 1-2-1 注：资料来源于《中国区域地质志·宁夏志》，2017。 宁夏共划分12个五级（Ⅴ）构造单元，除了贺兰山南段褶断带未分布矿产外，其余11个Ⅴ级构造单元均分布有矿产地。根据宁夏358个矿产地（金属矿产71个、非金属矿产189个、能源矿产42个、水气矿产56个）的分布情况来看（图1），金属矿产在卫宁北山褶断带、贺兰山褶断带、西华山–六盘山冲断带中集中分布，聚集特征明显，说明宁夏的金属矿产主要集中地即为贺兰山、卫宁北山、南–西华山地区。非金属矿产在各构造单元中均有分布，但主要集中在贺兰山褶断带及香山褶断带中，其次为烟洞山–窑山冲断带，陶乐–彭阳冲断带。能源矿产在陶乐–彭阳冲断带聚集特征明显，说明该构造单元为宁夏重要的能源矿产分布带。水气矿产绝大部分聚集在银川断陷盆地内，成为宁夏重要的水气矿产分布区。
![]()
图 1 宁夏Ⅴ级构造单元矿产资源分布图1．金属矿产；2.非金属矿产；3.能源矿产；4.水气矿产Figure 1. Mineral resources distribution map of class Ⅴ tectonic units in Ningxia通过对比各类矿产在各Ⅴ级构造单元中的分布情况，可以看出宁夏矿产资源聚集特征比较明显，可为成矿区带及成矿系列的划分提供重要依据。
1.2 矿产资源时间分布规律
宁夏成矿类型较为单一，以沉积型非金属矿产及能源矿产为主。成矿作用从元古宙沿至第四纪全新世均有发育，按演化时段，大致分为元古宙、古生代、中生代和新生代4个时段。据宁夏39个主矿种，共计358个矿产地的成矿时代、矿床规模统计分析结果。宁夏矿产资源具有以下一些时间演化规律。
1.2.1 矿床数随时间演化规律
据宁夏主要矿产矿床成矿时代分布图（图2）显示，宁夏非金属矿在加里东期及喜马拉雅期、金属矿在燕山期和晋宁期、能源矿产在华力西期及燕山期、水气矿产在喜马拉雅期分别达到成矿高峰期。非金属矿产、金属矿产和能源矿产均具有双波峰特征，显示其具有两个主要的成矿期。
![]()
图 2 宁夏主要矿产矿床成矿时代分布图1.非金属矿产；2.金属矿产；3.能源矿产；4.水气矿产Figure 2. Distribution map of major mineral deposits in ore-forming times in Ningxia1.2.2 矿床规模随时间演化规律
据宁夏主要矿产各成矿时代矿床规模分布及不同规模矿床在各成矿时代数量（图3）显示，矿床规模与矿床数量具有相似的演化规律。全区中型及以上规模金属矿产均集中在晋宁期，全部为镁矿，非金属矿中型及以上矿产几乎在各时代均有产出，但主要集中在加里东期及喜马拉雅期，能源矿产中型及以上矿产均集中在华力西期及燕山期。
![]()
图 3 宁夏金属、非金属、能源矿产矿床规模与成矿时代分布图1.超大型矿床；2.大型矿床；3.中型矿床；4.小型矿床；5.矿点Figure 3. Scale and age distribution of metallic, nonmetallic and energy mineral deposits in Ningxia通过矿床数、矿床规模与成矿时代的规律统计可以看出宁夏金属、非金属、能源矿产的主要成矿期。该结论为成矿系列划分提供重要依据。
1.3 矿产资源有利时空域分析
在对宁夏矿产地空间分布规律及时间演化规律研究的基础上，将302个矿产地（除56个水气矿产地）的时、空分布特征归纳于表2，横坐标代表Ⅳ级成矿亚带，纵坐标代表成矿期。通过对比各时空域的矿产地数量，厘定了宁夏有利的成矿时空域和一般的成矿时空域。
表 2 矿产地时―空分布表Table 2. Table of time-space distribution of mineral sites
2. 区域成矿规律
2.1 成矿单元
本研究在《中国成矿区带划分方案》基础上进行（徐志刚等，2008）。
在华北（陆块）成矿省进一步划分为鄂尔多斯西缘（陆缘坳褶带）Fe-Pb-Zn-磷-石膏-芒硝成矿带（III-59），鄂尔多斯（盆地）U-油气-煤-盐类成矿带（III-60），在秦祁昆成矿域阿尔金-祁连（造山带）成矿省进一步划分河西走廊Fe-Mn-萤石-盐类-凹凸棒石-石油成矿带（III-20）和北祁连Cu-Pb-Zn-Fe-Cr-Au-Ag-硫铁矿-石棉成矿带（III-21）（徐志刚等，2008）。在以上Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级成矿区带的基础上，以宁夏矿产资源潜力评价资料为基础，以最新的矿产地质资料为前提，结合宁夏大地构造单元划分，在总结区域成矿规律的基础上进一步划分了9个Ⅳ级成矿亚区（带）和19个Ⅴ级矿集区、远景区（图4，表3）。
![]()
图 4 宁夏成矿区带图1.Ⅱ级成矿省界线；2.Ⅲ级成矿区界线；3.Ⅳ级成矿亚区界线；4.Ⅴ级矿集区界线Figure 4. Map of Ningxia metallogenic zone表 3 宁夏成矿区带划分表Table 3. Division table of ningxia metallogenic zone成矿域 成矿省 成矿区（带） 成矿亚区（带） 矿集区或成矿远景区 （Ⅰ级） （Ⅱ级） （Ⅲ级） （Ⅳ级） （Ⅴ级） Ⅰ-4滨太平洋成矿域 （叠加在古亚洲成矿域之上） Ⅱ-14华北（陆块）成矿省 Ⅲ-59鄂尔多斯西缘（陆缘坳褶带）Fe-Pb-Zn-磷-石膏-芒硝成矿带（Ar3；Pt；Pz；Kz） Ⅳ-59①贺兰山褶断带Fe-Au-Cu-煤（气）-磷-硅石-石灰岩-白云岩-黏土成矿亚带 Ⅴ-59①a贺兰山北段Fe-Au-Cu-硅石-煤（气）-黏土-白云岩矿集区 Ⅴ-59①b贺兰山中段煤-黏土矿集区 Ⅴ-59①c贺兰山南段磷-硅石-白云岩-石灰岩矿集区 Ⅳ-59②银川断陷盆地石油-天然气-地热-地下水-矿泉水成矿亚带 Ⅳ-59③陶乐-彭阳冲断带煤（气）-石灰岩-白云岩成矿亚带 Ⅴ-59③a宁东地区煤（气）矿集区 Ⅴ-59③b青龙山石灰岩-冶镁白云岩矿集区 Ⅴ-59③c陶乐煤炭远景区 Ⅲ-60鄂尔多斯（盆地）U-油气-煤-盐类成矿带（Mz；Kz） Ⅳ-60①鄂尔多斯中-新生代坳陷石油-天然气-煤（气）-盐类-石膏成矿亚带 Ⅴ-60①a盐池中生代坳陷（盆地）石油-天然气-煤（气）矿集区 Ⅴ-60①b青山新生代石膏矿集区 Ⅴ-60①c彭阳中生代坳陷石油-天然气-煤矿集区 Ⅰ-2秦祁昆成矿域 Ⅱ-6阿尔金-祁连（造山带）成矿省 Ⅲ-20河西走廊Fe-Mn-萤石-盐类-凹凸棒石-石油成矿带 Ⅳ-20①卫宁北山褶断带Fe-Au-Ag-Cu-Pb-Zn-煤-黏土成矿亚带 Ⅴ-20①a卫宁北山Fe-Au-Ag-Cu-Pb-Zn多金属矿集区 Ⅳ-20②烟洞山-窑山冲断带煤-石灰岩-硅石成矿亚带 Ⅴ-20②a六盘山页岩气远景3区 Ⅳ-20③香山褶断带Fe-Cu-煤-石灰岩-石膏-黏土成矿亚带 Ⅴ-20③a团钵郎早古生代石灰岩矿集区 Ⅴ-20③b同心新生代石膏矿集区 Ⅴ-20③c香山Fe-Cu-煤矿集区 Ⅲ-21北祁连Cu-Pb-Zn-Fe-Cr-Au-Ag-硫铁矿-石棉成矿带（Pt2；Pt3-Pz1） Ⅳ-21①南、西华山-六盘山冲断带Au-Cu-Pb-Zn-硫铁-泥炭-岩盐成矿亚带 Ⅴ-21①a南、西华山Au-Cu-硫铁矿矿集区 Ⅴ-21①b硝口-开城第四系泥炭-岩盐矿集区 Ⅴ-21①c六盘山页岩气远景1区 Ⅴ-21①d六盘山页岩气远景2区 Ⅳ-21②西吉坳陷盆地多金属成矿亚带 Ⅴ-21②a西吉坳陷盆地磁异常多金属成矿远景区 2.2 成矿系列
矿床成矿系列是指在一定的地质构造单元和一定的地质历史发展阶段内，与一定的地质成矿作用有关、在不同成矿阶段（期）和不同地质构造部位形成的不同矿种和不同类型，但具有成因联系的一组矿床的自然组合（陈毓川等，2006；杨合群等，2023；姜寒冰等，2023）。宁夏成矿系列划分按照程裕淇先生、陈毓川先生等创立和完善的成矿系列理论与研究方法，依据宁夏矿床的地质背景、含矿地层、含矿岩浆岩、成矿时代、主要成矿作用，首次尝试建立起宁夏系统的矿床成矿系列，共划分9个成矿系列及10个成矿亚系列（表4）。
表 4 宁夏矿床成矿系列划分表Table 4. Division table of metallogenic series in Ningxia矿床成矿系列 矿床成矿亚系列 矿床式 所在成
矿亚带矿产地实例 鄂尔多斯地块古元古代岩浆作用有关的矿床成矿系列 古元古代混合花岗岩化作用有关的伟晶白云母、石英、长石、热液脉石英矿床成矿亚系列 程子山式白云母 Ⅳ-59① 石嘴山市程子山白云母矿床、榆树湾白云母矿床 道路沟式脉石英 Ⅳ-59① 石嘴山市道路沟脉石英矿床 古元古代基性岩浆侵入作用有关的辉绿岩矿床成矿亚系列 正谊关式辉绿岩 Ⅳ-59① 石嘴山市正谊关辉绿岩矿床 中元古代沉积-变质作用有关的铁、硅石、白云石大理岩、砚石矿床成矿系列 长城纪变质作用有关的铁、硅石、白云石大理岩、砚石矿床成矿亚系列 海原式铁、硅石、白云石大理岩 Ⅳ-21① 中卫市北沟石英岩矿床、中卫市乱堆子冶镁白云石大理岩矿床 黄旗口式铁、砚石、硅石 Ⅳ-59① 石嘴山市王全口铁矿床、银川市笔架山贺兰石矿床、银川市小口子贺兰石矿床、石嘴山市柳条沟硅石矿床、石嘴山市正义关鄂博梁硅石矿床、银川市王全口硅石矿床、石嘴山市白虎洞硅石矿床、石嘴山市偷牛沟硅石矿床、石嘴山市北岔沟硅石矿床、石嘴山市老树湾硅石矿床、石嘴山市枣窝硅石矿床、石嘴山市沟东硅石矿床、石嘴山市拜寺口硅石矿床、石嘴山市小口子硅石矿床、石嘴山市大口子硅石矿床 鄂尔多斯地块蓟县纪沉积作用有关的白云岩矿床成矿亚系列 王全口式白云岩 Ⅳ-59① 石嘴山市王全口冶镁白云岩矿床、银川市大挺沟冶镁白云岩矿床 Ⅳ-59③ 吴忠市青龙山李家新庄-童家慢坡冶镁白云岩矿床、吴忠市青龙山东道梁南段冶镁白云岩矿床、吴忠市青龙山东道梁南段石湾沟南冶镁白云岩矿床、固原市茆头上冶镁白云岩矿床、吴忠市青龙山东道梁北段冶镁白云岩矿床、吴忠市青龙山中段冶镁白云岩矿床 早古生代沉积作用有关的铁、彩石、磷、灰岩、白云岩、板岩矿床成矿系列 苏峪口式磷矿 Ⅳ-59① 银川市苏峪口磷矿床、银川市紫花沟磷矿床、银川市阿宝梁磷矿床 五道淌-陶思沟-阿不切亥式白云岩 Ⅳ-59① 银川市紫花沟熔剂白云岩矿床、银川市苏峪口五道埫熔剂白云岩矿床 天景山式灰岩 Ⅳ-59① 银川市套门沟水泥灰岩矿床、银川市驴驴沟化工灰岩矿床、银川市苏峪口石灰窑水泥灰岩矿床、银川市干沟熔剂用灰岩矿床、银川市双庙-牛坷拉灰岩矿床、银川市干沟水泥灰岩矿床、银川市窑舌子沟水泥灰岩矿床 Ⅳ-59③ 吴忠市石儿山北段水泥灰岩矿床、吴忠市青龙山西道梁二道山北段石灰岩矿床、吴忠市青龙山西道梁二道山南段石灰岩矿床、吴忠市青龙山西道梁南段化工灰岩矿床、吴忠市萌城石梁水泥灰岩矿床 Ⅳ-20② 中卫市灜龙山水泥用石灰岩矿床、中卫市黑疙瘩沟水泥用石灰岩矿床、吴忠市红寺堡区红柳山灰岩矿床、吴忠市红寺堡区青山化工灰岩矿床、固原市千秋峡石灰岩矿床、吴忠市卡子庙水泥灰岩矿床、中卫市天景山白路泉北段化工灰岩矿床、中卫市天景山白路泉南段化工灰岩矿床 Ⅳ-20③ 中卫市天景山北段化工灰岩矿床、中卫市米钵山团钵郎电石灰岩矿床、中卫市园湾水泥灰岩矿床、中卫市青圪塔南段水泥灰岩矿床、中卫市刘岗井-银山化工灰岩矿床、中卫市天景山宽口井化工灰岩矿床 狼嘴子式铁、磷 Ⅳ-20③ 中卫市火山（顾家岘）铁矿床、中卫市磨盘井磷矿点 续表4 矿床成矿系列 矿床成矿亚系列 矿床式 所在成
矿亚带矿产地实例 加里东期岩浆-热液作用有关的铜、金、银、硫铁矿成矿系列 腾格里早古生代增生楔加里东期基性岩浆侵入作用有关的铜、金、银、辉绿岩矿床成矿亚系列 磨盘井式辉绿岩 Ⅳ-21① 中卫市磨盘井辉绿岩矿床 祁连早古生代造山带加里东晚期热液作用有关的铜、金、银、硫铁矿矿床成矿亚系列 马场沟式金 Ⅳ-21① 中卫市马场沟金矿床 簸箕掌式铜 Ⅳ-21① 中卫市簸箕掌铜矿点 阳洼沟式硫铁矿 Ⅳ-21① 中卫市阳洼硫铁矿床 晚古生代沉积作用有关的铜、银、灰岩、石膏、石英砂岩、煤、天然气、黏土、油页岩矿床成矿系列 中宁式铜、银 Ⅳ-20③ 中卫市腰岘子铜矿床、中卫市峡子沟（拐门沟）铜矿床 前黑山-臭牛沟式灰岩、石膏 Ⅳ-20③ 中卫市小红山石膏矿床、中卫市甘塘石膏矿床、中卫市一碗泉石膏矿床、中卫市石门坎石膏矿床、中卫市宏佛寺石膏矿床、中卫市大茨脑石膏矿床、中卫市倒流水水泥灰岩矿床、石泉水泥灰岩矿床 羊虎沟-太原式煤、黏土、油页岩、石英砂岩 Ⅳ-20① 中卫市碱沟山煤矿区 Ⅳ-20② 中卫市土坡煤矿区 Ⅳ-20③ 中卫市深井煤勘查区、中卫市油井山炭巷沟陶瓷黏土矿床、中卫市窑沟（上下河沿）陶瓷黏土矿床、中卫市油井山油井子沟陶瓷黏土矿床、中卫市孙家沟陶瓷黏土矿床、中卫市上下河沿（烟洞坡）油页岩矿床、中卫市陈水硅石矿床 太原-山西式煤、天然气 Ⅳ-59① 石嘴山市石炭井煤矿区、石嘴山市呼鲁斯太煤矿区、石嘴山市马莲滩-炭梁坡煤矿区、石嘴山市沙巴台煤矿区、石嘴山市正义关煤矿区、石嘴山市石嘴山煤矿区 Ⅳ-59③ 吴忠市韦州煤矿区、吴忠市四股泉煤矿区、银川市红墩子煤矿区、灵武市刘家庄天然气田、银川市横城煤矿区、石嘴山市三眼井煤勘查区 Ⅳ-60① 吴忠市线驮石煤矿区 Ⅳ-20② 中卫市上下河沿煤矿区、中卫市梁水园煤矿区 鄂尔多斯地块印支期热液作用有关的金、铜、铅、锌、银、重晶石矿床成矿系列 牛头沟式金 Ⅳ-59① 石嘴山市牛头沟金矿床、石嘴山市树龙沟金矿床 灯影子式铜 Ⅳ-59① 石嘴山市正谊关沟铜矿点 陶斯沟式铅、锌、银、重晶石 Ⅳ-59① 石嘴山市陶斯沟重晶石多金属矿点 中生代沉积作用有关的铜、石英砂岩、煤、油气、油页岩、黏土矿床成矿系列 延长式油气 Ⅳ-60① 吴忠市红井子油气田、吴忠市大水坑油气田、吴忠市马坊油田、吴忠市姬源油田、固原市彭阳油田 Ⅳ-59③ 吴忠市摆宴井油气田、吴忠市马家滩油气田、吴忠市惠安油田 Ⅳ-59② 吴忠市李庄子油田 延安式石英砂岩、煤、油页岩、黏土 Ⅳ-20② 固原市石岘子林场石英砂岩矿床、固原市炭山煤矿区 Ⅳ-59③ 固原市银洞沟陶瓷黏土矿床、银川市鸳鸯湖煤矿区、银川市灵武煤矿区、银川市石沟驿煤矿区、银川市鸳鸯湖煤矿区、吴忠市积家井煤矿区、吴忠市马家滩煤矿区、吴忠市萌城煤矿区、固原市王洼煤矿区 Ⅳ-59① 石嘴山市汝箕沟煤矿区 Ⅳ-20③ 中卫市下流水煤勘查区 六盘山式铜、油页岩、页岩气、石膏、芒硝、岩盐 Ⅳ-21① 固原市黄草沟铜矿点、中卫市阳明石膏矿点、固原市硝口-上店子岩盐矿床 Ⅳ-20② 固原市炭山油页岩矿床 续表4 矿床成矿系列 矿床成矿亚系列 矿床式 所在成
矿亚带矿产地实例 腾格里早古生代增生楔燕山期热液作用有关的铁、铜、金、银、铅、锌、硫铁矿、重晶石矿床成矿系列 照壁山式铁 Ⅳ-21① 中卫市照壁山铁矿床、中卫市新照壁山铁矿床、中卫市石墩（堆）水铁矿床 土窑-大铜沟式铜 Ⅳ-20① 中卫市铜铁沟（土窑）铜矿床 Ⅳ-20③ 中卫市大铜沟铜（钴）矿、中卫市峡子沟铜矿床 金场子式金 Ⅳ-20① 中卫市金场子金矿、中卫市黄石坡沟金矿床 二人山式银、铅、硫铁矿 Ⅳ-20① 中卫市二人山硫铁多金属矿床 一条岭式重晶石矿 Ⅳ-20① 一条岭重晶石矿床 杨家岭式铅、锌 Ⅳ-21① 固原市杨岭铅锌矿床 新生代沉积作用-表生作用有关的铁、石英砂、石膏、黏土、地下水等矿床成矿系列 古近纪—新近纪沉积作用有关的黏土、石英砂、石膏矿床成矿亚系列 清水营式石膏 Ⅳ-59③ 石嘴山市陶乐北石膏矿床 Ⅳ-60① 吴忠市刘记洼村石膏矿床、吴忠市石记场石膏矿床、吴忠市黄米湾石膏矿床、吴忠市余家圈石膏矿床、吴忠市青山石膏矿床 Ⅳ-20③ 中卫市贺家口子石膏矿床、中卫市王家庄石膏矿床、吴忠市南泥沟石膏矿床、中卫市塌山洼石膏矿床、中卫市石峡口石膏矿床、中卫市田子埫石膏矿床 Ⅳ-21① 固原市双河湾石膏矿床、固原市赵家洼至王辛湾石膏矿床 寺口子-清水营式石英砂、黏土 Ⅳ-20② 固原市石砚子石英砂矿床、固原市荞花台石英砂矿床、固原市北湾石英砂矿床、固原市梁家台-沙窝石英砂矿床、固原市高圪陵石英砂矿床、固原市小黄峁山-青石峡口石英砂矿床、固原市开城镇石英砂矿床、中卫市油井山黏土岩矿床、固原市黄茆山黏土矿床、固原市刘家沟黏土矿床 彰恩堡式石英砂、黏土 Ⅳ-59② 银川市黄羊滩石英砂矿床、银川市花布山石英砂矿床、吴忠市邵岗镇双井-红崖子石英砂矿床、吴忠市黄羊滩黏土矿床 Ⅳ-59③ 吴忠市苦水河沿岸石英砂矿床 Ⅳ-20② 吴忠市杨家井-丁家二沟石英砂矿床、吴忠市花豹湾黏土矿床、吴忠市河西石英砂矿床、吴忠市青铜峡镇火车站石英砂矿床、吴忠市马常滩黏土矿床 第四纪沉积作用有关的铁、砂金、石英砂、泥炭、盐类矿床成矿亚系列 麦垛山式铁 Ⅳ-20① 中卫市麦垛（堆）山铁矿床 开城式泥炭 Ⅳ-20② 固原市开城泥炭矿床 海子井式硝盐 Ⅳ-60① 吴忠市海牛滩芒硝矿床 石嘴山黄河式砂金 Ⅳ-59② 石嘴山市跑马崖砂金矿点 第四纪风化作用有关的铁、钴、膨润土矿床成矿亚系列 茶梁子式铁、钴 Ⅳ-20① 中卫市茶梁子铁钴矿床 二人山式膨润土 Ⅳ-20① 中卫市二人山膨润土矿床 第四纪流体作用有关的米脂玉（钟乳石）、地热（水）、地下水、矿泉水矿床成矿亚系列 深循环式地热水 Ⅳ-59② 银川市Y8地热井（沙温泉） 渗溶式米脂玉 Ⅳ-20① 中卫市黄羊滩火车站米脂玉矿点 渗溶式矿泉水 Ⅳ-20② 吴忠市庙山湖泉、吴忠市鸽子山泉 Ⅳ-59③ 固原市彭阳县供水井 渗滤式地下水 Ⅳ-59② 银川市南郊水源地、银川市北郊水源地、银川市东郊水源地、银川市南梁水源地 Ⅳ-59① 石嘴山市第一水源地（北武当沟水源地） Ⅳ-20② 中卫市沙坡头区城市饮用水水源地、中卫市沙坡头区城市备用饮用水水源地、吴忠市红寺堡区沙泉水源地（柳泉） Ⅳ-59③ 固原市彭阳县县城水源地 Ⅳ-60① 吴忠市盐池县骆驼井水源地 2.3 区域成矿谱系
成矿谱系是指一个区域内地质构造演化过程中成矿作用的演化及时空结构（陈毓川等，2007）。将成矿单元作为横坐标，成矿旋回的历史顺序和成矿地质环境变化顺序作纵坐标，中间列出成矿旋回和成矿地质环境相对应出现的矿床系列，构建成矿床成矿谱系图（陈毓川等，2007）。笔者首次按照成矿谱系图的构建方法，以构造旋回和成矿环境作纵坐标、以Ⅳ级成矿区带为横坐标，把宁夏成矿（亚）系列展布于坐标系中，以成矿作用构建宁夏矿产矿床成矿谱系（图5）。成矿谱系图的建立显然可以更加直观地反映出宁夏的成矿作用的时空结构、分布和演化规律。
![]()
图 5 宁夏主要矿产矿床成矿谱系1.表生作用；2.沉积作用；3.岩浆作用；4.变质作用；5.含矿流体作用（非岩浆-非变质作用）Figure 5. The metallogenic lineage of the main mineral deposits in Ningxia2.4 成矿演化
宁夏成矿作用最早在Ⅳ-59①贺兰山褶断带Fe-Au-Cu-煤（气）-磷-硅石-石灰岩-白云岩-黏土成矿亚带内开始发育，古远古带表现为岩浆作用有关矿床成矿系列。中元古代早期，鄂尔多斯西缘下陷，祁连海水由南向北侵入，在鄂尔多斯古陆与阿拉善古陆之间形成了一南北向的滨海浅滩环境（宁夏回族自治区地质调查院，2017），沉积了单陆屑建造―黄旗口组，后遭受一定程度的区域变质作用，形成优质的硅石矿、贺兰石及铁矿。同一时期，在Ⅳ-21①南、西华山-六盘山冲断带Au-Cu-Pb-Zn-硫铁-泥炭-岩盐成矿亚带内的海原岩群遭受了区域低温动力变质作用，形成了该区带内的铁矿、硅石矿及大理岩矿。中元古代晚期，随着盆地的持续下陷，古地理环境转变为局限台地潮坪相和开阔台地相，在沉积了范围广、厚度大、层位稳定的以白云岩为主的高镁碳酸盐建造–王全口组。在Ⅳ-59①和Ⅳ-59③陶乐-彭阳冲断带煤（气）-石灰岩-白云岩成矿亚带形成了王全口组优质的冶镁白云岩矿。
早古生代鄂尔多斯西缘地区在中元古代下陷后，寒武纪初再度下陷，海侵由南向北扩展，在Ⅳ-59①水流带来的磷质沉淀于砾、砂碎屑间隙间形成磷块岩，形成多个具工业价值的中小型磷矿床。奥陶纪时，宁夏北部地区（华北区）处于浅海环境，发育局限台地相、开阔台地相、广海陆棚相，形成以无机化学沉积为主的碳酸盐建造。南部地区（祁连地层区）处于华北地块与北祁连造山带过渡地带，沉积了一套大陆斜坡―深水陆棚相的复理石建造和远硅质建造。在Ⅳ-59①、Ⅳ-59③、Ⅳ-20②烟洞山-窑山冲断带煤-石灰岩-硅石成矿亚带、Ⅳ-20③香山褶断带Fe-Cu-煤-石灰岩-石膏-黏土成矿亚带4个成矿亚带形成了宁夏最主要天景山式石灰岩矿产资源。加里东期在香山地区狼嘴子―磨盘井一带侵入了辉绿岩，在Ⅳ-20③形成大型辉绿岩矿床。同期热液活动在Ⅳ-21①形成了若干铜、金、硫铁矿矿化点及小型矿床。
晚古生代成矿作用以沉积作用为主。泥盆纪在香山等地区形成河湖相沉积的紫红色碎屑岩建造，是Ⅳ-20③香山一带砂岩型铜矿的赋矿地层。早石炭世香山及卫宁北山地区沉降，海水由南向北侵入，该区一度处于海湾泻湖环境，在干燥、炎热的气候条件下，在Ⅳ-20③沉积了石灰岩夹石膏建造，形成了石膏及石灰岩矿床。晚石炭世早期海侵范围向北逐渐扩展，晚期间歇性海退，形成海陆交互相碎屑含煤建造，在Ⅳ-20①卫宁北山褶断带Fe-Au-Ag-Cu-Pb-Zn-煤-黏土成矿亚带、Ⅳ-20②、Ⅳ-20③形成一些煤矿床及耐火黏土。早二叠世早期海侵范围向北大致扩展到桌子山一带，晚期间歇性海退，形成海陆交互相碎屑含煤建造—太原组。早二叠世晚期海水退出宁夏，全区大部处于河流–湖沼环境，沉积了陆相碎屑含煤建造–山西组。在Ⅳ-59①、Ⅳ-59③、Ⅳ-60①、Ⅳ-20②形成了大型煤矿及与其共生的耐火黏土、高岭土矿床。
中生代印支期，在热液活化改造作用下，在Ⅳ-59①形成热液作用有关金、铜、铅、锌、银、重晶石矿床。早燕山运动使宁夏西部形成山间盆地、东部形成大型内陆盆地。三叠纪晚期沉积形成深灰、灰黑色页岩为油气烃源岩，后来经热演化形成油气藏。侏罗纪在温度潮湿的气候条件下，沉积了宁夏的重要陆相碎屑含煤建造―延安组，在Ⅳ-60①，Ⅳ-59①，Ⅳ-59②，Ⅳ-59③，Ⅳ-20②，Ⅳ-20③，形成煤层厚度大、层数多的大型煤田，同时形成了小规模的油气田。早白垩世宁夏经中燕山运动抬升后又下降，在宁南地区发育一大型内陆湖泊―六盘山盆地，沉积了杂色碎屑含盐建造。在Ⅳ-21①和尚铺组和李洼峡组赋存有陆相砂页岩型铜矿，均为矿点，马东山组及乃家河组形成了宁夏最大的蒸发沉积型岩盐矿床。燕山期的构造岩浆活动提供了热动力，驱动流体作用活化成矿物质迁移，在Ⅳ-20①、Ⅳ-20②、Ⅳ-20③、Ⅳ-21①形成铁、铜、金、银、铅、锌、硫铁矿、重晶石矿床，矿床规模均不大。
新生代全区广泛发育沉积作用有关的矿产，包括黏土、石英砂、石膏、铁、砂金、泥炭、盐类矿床成。渐新世早喜马拉雅运动后山间盆地和内陆盆地沉降接受红色碎屑含盐建造，在Ⅳ-59③，Ⅳ-60①，Ⅳ-20③，Ⅳ-21①形成了多个中型―特大型石膏矿床，赋矿地层为清水营组，为宁夏最主要的石膏成矿期。此外，在Ⅳ-20②，Ⅳ-59②，Ⅳ-59③寺口子组、清水营组、彰恩堡组局部形成石英砂和黏土矿。第四纪在Ⅳ-20①由于风化作用形成了风化型的铁、钴、膨润土矿床，此外，流体作用导致了米脂玉（钟乳石）、地热（水）、地下水、矿泉水矿的广泛形成，对应的成矿区带包括Ⅳ-59①、Ⅳ-59②、Ⅳ-59③、Ⅳ-60①、Ⅳ-20①、Ⅳ-20②、Ⅳ-21①。
3. 结论
（1）宁夏已发现矿种36个共计358个矿产地，总体呈现出能源及非金属矿产丰富，金属矿产匮乏，水气矿产分布不均匀的特点。
（2）宁夏金属矿产在卫宁北山褶断带、贺兰山褶断带、西华山-六盘山冲断带中集中分布。非金属矿产主要集中在贺兰山褶断带及香山褶断带中，其次为烟洞山-窑山冲断带，陶乐-彭阳冲断带。能源矿产在陶乐-彭阳冲断带聚集特征明显。水气矿产绝大部分聚集在银川断陷盆地内。
（3）宁夏非金属矿在加里东期和喜马拉雅期、金属矿在晋宁期及燕山期、能源矿产在华力西期和燕山期、水气矿产在喜马拉雅期分别达到成矿高峰期。
（4）宁夏共划分4个Ⅲ级成矿区带、9个Ⅳ级成矿亚带和19个Ⅴ级矿集区或成矿远景区，厘定了9个矿床成矿系列及10个成矿亚系列，建立了区域成矿谱系，探讨了成矿作用、Ⅳ级成矿亚带与成矿系列的演化关系。沉积作用为宁夏最主要的成矿作用，主要形成早古生代的金属及非金属矿产、晚古生代—中生代的能源矿产以及新生代的非金属矿产。
-
![]()
图 4 西咸新区三维地质结构与岩性随机模型
Figure 4. 3D geological structure and lithology model of Xixian New Area
![]()
图 5 西咸新区三维属性随机模型图
Figure 5. 3D geological attribute stochastic model of Xixian New Area
![]()
图 7 地下空间开发三维稳定性评价图
Figure 7. 3D Stability evaluation map for underground space development
表 1 建模数据源
Table 1 Data source for 3D geological modeling
编号 数据源 精度 1 大西安地区遥感影像图 2 m 2 西咸新区数字高程模型 5 m 3 西咸新区地貌图 1∶50000 4 西咸新区构造地质图 1∶100000 5 工程地质钻孔 280孔 6 工程地质剖面图 1∶5000 7 多要素测井曲线 167孔 
下载: 导出CSV
-
陈麒玉, 刘刚, 何珍文, 等, 面向地质大数据的结构-属性一体化三维地质建模技术现状与展望[J]. 地质科技通报, 2020, 39(04): 51-58 CHEN Qiyu, LIU Gang, HE Zhenwen, et al. Current situation and prospect of structure-attribute integrated 3D geological modeling technology for geological big data[J]. Bulletin of Geological Science and Technology, 2020, 39(04): 51-58.
方寅琛, 龚日祥, 李三凤, 等. 基于三维地质模型的地下空间开发适宜性评价—以嘉兴城市地质调查工作为例[J]. 上海国土资源, 2017, 38(2): 43-45 FANG Yinchen, GONG Rixiang, LI Sanfeng, et al. Suitability evaluation of underground space development based on a three-dimensional geological model, using the Jiaxing urban geological survey as an example[J]. Shanghai Land & Resources, 2017, 38(2): 43-45.
何静, 何晗晗, 郑桂森, 等. 北京五环城区浅部沉积层的三维地质结构建模[J]. 中国地质, 2019, 46(2): 244-254 HE Jing, HE Hanhan, ZHENG Guisen, et al. 3D geological modelling of superficial deposits in Beijing City[J]. Geology in China, 2019, 46(2): 244-254.
李良平, 胡伏生, 尹立河. 鄂尔多斯盆地白垩系三维地质建模研究[J]. 西北地质, 2007, 40(02): 109-113 LI Liangping, HU Fusheng, YIN Lihe. Research on 3D geological modeling of cretaceous in ordos basin[J]. Northwestern Geology, 2007, 40(02): 109-113.
李林, 朱立峰, 李政国, 等. 复杂断裂构造条件下城市地质三维建模方法研究[J]. 西北地质, 2022, 55(04): 133-139 LI Lin, ZHU Lifeng, LI Zhengguo, et al. Technology Research on the Constructing of Urban Geological 3D Model in Condition of Complex Faults[J]. Northwestern Geology, 2022, 55(03): 133-139.
李宁, 陈蕴生, 陈方方, 等. 地下洞室围岩稳定性评判方法新探讨[J]. 岩石力学与工程学报, 2006, 25(9): 1941-1944 doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2006.09.033 LI Ning, CHEN Yunsheng, CHEN Fangfang, et al. Research on tunnel stability criterion[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2006, 25(9): 1941-1944 doi: 10.3321/j.issn:1000-6915.2006.09.033
李宁, 刘乃飞, 李国峰. 软岩及土质隧洞围岩稳定性评价新方法[J]. 岩石力学与工程学报, 2014, 33(9): 1812 -1821. LI Ning, LIU Naifei, LI Guofeng, New method for stability evaluation of soil and soft rock tunnels[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2014, 33(9): 1812-1821
李青元, 张洛, 曹代勇. 三维地质建模的用途、现状、问题、趋势与建议[J]. 地质与勘探, 2016, 52(4): 759-767 LI Qingyuan, ZHANG Luo, CAO Daiyong, et al. Usage. Status. Problems, Trends and Suggestions of 3D Geological Modeling[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(4): 759-767.
马朝阳, 王占昌, 张立海, 等. 新型三维地质建模方法及其在成都-昌都区域建模的应用[J]. 西北地质, 2022, 55(02): 82-92 MA Zhaoyang, WANG Zhanchang, ZHANG Lihai, et al. A New 3D Geological Modeling Method and Its Application in Chengdu-Changdu Region Modeling [J]. Northwestern Geology, 2022, 55(02): 82-92.
孟天宇, 王睿, 葛伟亚, 等. 基于三维建模的南京江北新区地下空间资源质量评价[J]. 地理信息世界, 2022, 29(5): 94-100+105 MENG Tianyu, WANG Rui, GE Weiya, et al. Quality Evaluation of Underground Space Resources in Jiangbei New Area of Nanjing Based on 3D Modeling[J]. Geomatics World, 29(5): 94-100+105.
明镜, 潘懋, 屈红刚. 北京市新生界三维地质结构模型构建[J]. 北京大学学报(自然科学版), 2009, 45(1): 111-119 MING Jing, PAN Mao, QU Honggang. Constructing three dimensional geological structure model of Cenozoic Erathem in Beijing[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2009, 45(1): 111-119.
潘懋,方裕,屈红刚.三维地质建模若干基本问题探讨[J].地理与地理信息科学,2007,23(3):1-5. PAN Mao, FANG Yu, QU Honggang. Discussion on several foundational issues in three-dimensional geological modeling[J]. Geography and Geo-information Science, 2007, 23 (3) :1-5.
孙波,刘大安.复杂地质界面三维重构与评价方法[J].岩石力学与工程学报.2015,34(3):556-564. SUN Bo, LIU Da’an. Three-dimensional reconstruction of complex geological interfaces and its evaluation method[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2015,34(3):556-564.
谭飞, 汪君, 焦玉勇, 等. 城市地下空间适宜性评价研究国内外现状及趋势[J]. 地球科学. 2021, 46(05): 1896-1908 TAN Fei, WANG Jun, JIAO Yuyong, Current Situation and Development of Urban Underground Space Suitability Evaluation[J]. Earth Science 2021, 46(05): 1896-1908.
王斌, 郑洪波, 王平, 等. 渭河盆地新生代地层与沉积演化研究: 现状和问题[J]. 地球科学进展, 2013, 28(10): 1126-1135 doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2013.10.1126 WANG Bin, ZHENG Hongbo, WANG Ping, et al. The Cenozoic strata and depositional evolution of Weihe Basin progresses and problems[J]. Advances in Earth Science, 2013, 28(10): 1126-1135. doi: 10.11867/j.issn.1001-8166.2013.10.1126
王波, 雷传扬, 刘兆鑫, 等. 三维地质建模过程中综合地质剖面构建方法研究[J]. 沉积与特提斯地质, 2021, 41(01): 112-120 WANG Bo, LEI Chuanyang, LIU Zhaoxin, et al. A geological 3D modeling method of comprehensive geological section for Chengdu[J]. Sedimentary Geology and Tethyan Geology, 41(01): 112-120.
魏嘉. 地质建模技术[J]. 勘探地球物理进展, 2007, 30(1): 1-6 WEI Jia. Review of geologic model building techniques[J]. Progress in Exploration Geophysics, 2007, 30 (1): 1-6.
武强, 徐华. 三维地质建模与可视化方法研究[J]. 中国科学(D辑)-地球科学, 2004, 34(1): 54-60 WU Qiang, XU Hua. Study on 3D geology modeling and visualization method[J]. Science in China (Series D), Earth Sciences, 2004, 34 (1): 54–60.
吴宇龙. 基于测井数据的三维工程地质属性建模方法研究[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2020. WU Yulong. Research on 3D Engineering Geological Attribute Modeling Method Based on Logging Data[D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2020.
解博. 基于多源测井数据融合的三维随机属性建模[D]. 北京: 中国地质大学(北京), 2021. XIE Bo. 3D Stochastic Attribute Modeling Based on Multi Source Logging Data Fusion[D]. Beijing: China University of Geosciences (Beijing), 2021.
谢振乾. 杨建军, 郑宁平. 论渭河盆地断块运动及地震活动特征[J]. 陕西地质, 2010, 28(2): 59-65 XIE Zhenqian, YANG Jianjun ZHENG Ningping Characteristic of fault-block movement and seismicity in the Weihe Basin[J]. Geology of ShaanXi, 2010, 28(2): 59-65.
杨东来, 张永波, 王新春, 等. 地质体三维建模方法与技术指南[M]. 北京: 地质出版社, 2007 YANG Donglai, ZHANG Yongbo, WANG Xinchun, et al. The geological body and the technology of 3D modeling method guide[M]. BeiJing: Geological Publishing House, 2007.
张茂省, 王化齐, 王尧, 等. 中国城市地质调查进展与展望[J]. 西北地质, 2018, 51(4): 1-9 doi: 10.3969/j.issn.1009-6248.2018.04.001 ZHANG Maosheng, WANG Huaqi, WANG Yao, et al. Progress and prospects of urban geological survey in China[J]. Northwestern Geology, 2018, 51(4): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1009-6248.2018.04.001
周念清, 杨浩博, 杨磊, 等. EVS 耦合地层-岩性三维地质建模方法在南宁地铁工程中的应用[J]. 隧道建设, 2020, 40(2): 238 doi: 10.3973/j.issn.2096-4498.2020.02.012 ZHOU Nianqing, YANG Haobo, YANG Lei, et al. Application of EVS coupled stratigraphic-lithologic three-dimensional geological modeling method in Nanning Metro Project[J]. Tunnel Construction, 2020, 40(2): 238. doi: 10.3973/j.issn.2096-4498.2020.02.012
朱良峰, 吴信才, 潘信. 三维地层模型误差修正机制及其实现技术[J]. 岩土力学, 2006, 27(2): 268-271 ZHU Liangfeng, WU Xincai, PAN Xin. Mechanism and implementation of error correction for 3D strata model[J]. Rock and Soil Mechanics, 2006, 27(2): 268-271.
Mallet J L. Discrete smooth interpolation in geometric modeling [J]. Computer-Aided Design, 1992, 24(4), 177−191.
-
期刊类型引用(9)
1. 解铭威，周慧荻，陈耸，王向荣. 银川市生态系统服务价值评估及多情景模拟. 水土保持研究. 2025(01): 294-304 . 
百度学术
2. 洪桦，张渝. 基于土地利用变化的生态系统服务价值演变研究——以福州滨海新城为例. 农业与技术. 2024(04): 107-112 . 百度学术
3. 龚芯磊 ，陈鸿申 ，胡世敏 ，李正荣 ，聂坤 ，梁龙 . 特定模型与GIS结合的生态系统服务功能评价及分区研究——以黔北芙蓉江流域绥正道地区为例. 贵州地质. 2024(03): 328-338 . 百度学术
4. 陈彦珍，张丽华，王亚军，宋学云，曾乐，郝爱华，贺甜田. 不同枸杞品种的区域差异性研究. 宁夏农林科技. 2024(07): 46-52 . 百度学术
5. 张永生，李建国，赵广臣. 农田回归用水引入鸣翠湖后水质改善的数值模拟研究. 水电能源科学. 2024(11): 51-54 . 百度学术
6. 朱青青，刘超，沈艳，马红彬，谭松伟，王国会，李燕，李千飞，李国强. 宁夏罗山草地生态系统服务价值的地形效应. 应用生态学报. 2024(12): 3267-3274 . 百度学术
7. 欧阳渊，刘洪，张景华，唐发伟，张腾蛟，黄勇，黄瀚霄，李富，陈敏华，宋雯洁. 西南山区生态地质调查技术方法研究. 西北地质. 2023(04): 218-242 . 本站查看
8. 江山，石绍山，郭常来，冯雨林，孙家全，孙秀波，周丽. 大凌河流域1998～2019年NDVI时空变化及其对气温和降水的响应. 西北地质. 2023(04): 254-262 . 本站查看
9. 高媛，李谦. 湿地生态系统服务价值评估研究现状及展望. 绿色科技. 2023(18): 62-68 . 百度学术
其他类型引用(1)
计量
- 文章访问数: 112
- HTML全文浏览量: 15
- PDF下载量: 36
- 被引次数: 10
