數(shù)字找礦技術(shù)與應(yīng)用

數(shù)字找礦技術(shù)與應(yīng)用

——以西南“三江”南段礦產(chǎn)資源評價為例陳永清

2008年3月2/5/20231一、礦產(chǎn)資源潛力評價概念2/5/202320.區(qū)域礦產(chǎn)資源潛力評價概述

礦產(chǎn)勘查是一個多階段的活動，從小比例尺礦產(chǎn)普查到大比例尺的礦床勘探，直至尋找隱伏礦床鉆探靶區(qū)的確定。在小比例尺普查階段，通常是基于廣義的地質(zhì)上的考慮，決策者必須圈定廣義的可能產(chǎn)出某一礦床類型的資源潛力區(qū)——找礦可行地段。在中比例尺勘查階段，伴隨著更詳細地跟蹤勘查，從上述廣義的資源潛力區(qū)中優(yōu)選出更具資源潛力的地段→找礦有利地段；圈定的依據(jù)是地質(zhì)填圖、區(qū)域地球化學(xué)、地球物理勘查和已知礦床(點)的位置。在大比例尺勘查階段，通過對找礦遠景地段更詳細的勘查，圈出可供鉆探的礦化信息濃集地段，并對這些地段依據(jù)成礦有利度進行排序，確立最具礦化潛力的信息濃集地段，即確立最具礦化潛力的找礦遠景地段。上述過程充分利用各種來源的空間數(shù)據(jù)。GIS技術(shù)的應(yīng)用結(jié)束了利用透明紙疊置尋求各圖層礦化異常之間內(nèi)在聯(lián)系的歷史，大大改進了數(shù)據(jù)處理和空間數(shù)據(jù)分析的方法，從而減少了礦產(chǎn)勘查的不確定性，提高了找礦效率。2/5/202331.礦物資源潛力區(qū)的概念

一個地區(qū)的資源潛力評價是對該地區(qū)有價值的礦物資源（或在不久的將來能夠變成有價值的礦物資源）產(chǎn)出的可能性（或然性）的度量。這種產(chǎn)出的可能性并不是測量礦物資源本身，它是一種假設(shè)或推測的未發(fā)現(xiàn)礦物資源。這種產(chǎn)出的可能性只能通過對各種成礦因素的綜合分析加以判斷；其中某些因素是能被觀測的，某些幾乎是難以描述或不可能被觀測的。因此，資源潛力評價部分取決于資源評價工作者的專門經(jīng)歷和專業(yè)知識。2/5/20234由于缺乏來自鉆孔的直接信息，找礦有利地段的圈定主要依靠與已知和已開采礦床的有利于成礦的地質(zhì)、地球化學(xué)和地球物理環(huán)境和標(biāo)志的對比。主要目標(biāo)是鑒別被評價地段礦物資源產(chǎn)出的有利地質(zhì)環(huán)境。礦床模型，尤其是包括解釋成礦過程和有利成礦環(huán)境的模型是一個地區(qū)資源評價的強有力工具。此外，要考慮評價地段成礦過程與成礦環(huán)境的內(nèi)在聯(lián)系。如果一個礦床模型的基本條件被滿足，諸如容礦圍巖的成分、構(gòu)造有利性等因素能被用于更精確地確定找礦有利地段及其成礦有利度。R．B．Taylor和T．A．Steven（1983）將礦產(chǎn)資源潛力區(qū)定義為高、中和低三種類型。2/5/20235(1)

高級礦物資源潛力區(qū)

具有下列特征：（a）存在于有利于礦物資源堆積的地質(zhì)、地球化學(xué)、和地球物理標(biāo)志出現(xiàn)的地區(qū)；（b）在這些地區(qū)上述標(biāo)志足以支持有利于礦物資源堆積的成因模型；（c）在這些地區(qū)有證據(jù)表明發(fā)生過廣義的礦物濃集—礦化。這類礦物資源潛力不僅包括已知的礦區(qū)，而且包括有資料表明極有可存在礦化巖石的地區(qū)。在資料可獲取的地區(qū)，單個礦床的規(guī)模、品位和位置對制定評價方案是非常重要的，而資料的可利用性并不是重要前提。對于現(xiàn)行的礦物資源經(jīng)濟特征的評價，具有高資源潛力的地區(qū)會比具有較少礦物資源潛力的地區(qū)的評價更準(zhǔn)確。2/5/20236(2)中級礦物資源潛力區(qū)

是指有利于礦物資源堆積的地質(zhì)、地球化學(xué)和地球物理標(biāo)志被發(fā)現(xiàn)或這些標(biāo)志能被合理地推測存在，但礦化尚不清楚或迄今未被發(fā)現(xiàn)的地區(qū)。有價值礦床發(fā)現(xiàn)的可能性應(yīng)該存在于被認為具有中等資源潛力的所有地區(qū)。在這些地區(qū)礦床成因模型尤為重要，診斷性數(shù)據(jù)的外推亦是需要的。根據(jù)稀少的信息劃分的這些具有中等資源潛力的區(qū)域能隨資料和有用信息的更新、礦產(chǎn)品需求或經(jīng)濟條件的變化而發(fā)生變化。2/5/20237(3)低級礦物資源潛力區(qū)

系指地質(zhì)、地球化學(xué)和地球物理標(biāo)志不利于成礦的地區(qū)，在這些地區(qū)有證據(jù)表明礦物濃集幾乎是不可能的，或者不滿足礦床成因模型的基本條件，譬如缺乏礦源和堆積機制。這類區(qū)域包括了具有明顯非經(jīng)濟礦化和幾乎沒有任何礦化跡象顯示的地區(qū)。低級礦物資源潛力區(qū)類別的使用需要滿足一個確定性條件，即對于缺乏資料的地區(qū)亦不應(yīng)該是模棱兩可的。2/5/20238(4)影響礦產(chǎn)資源評價的主要因素有利的成礦巖體和容礦圍巖某些巖石具有有利于經(jīng)濟礦物質(zhì)聚集的物理和化學(xué)特性，其中不同的巖石類型對應(yīng)于不同的礦床成因模型。

有利的構(gòu)造褶皺、斷層和斷裂是攜帶成礦元素溶液運移的通道，因此，有利于經(jīng)濟礦床的形成。

礦化跡象礦石礦物或特征（診斷）礦物以及蝕變巖石的出現(xiàn)可以指示礦床的存在。

地球化學(xué)異常成礦元素或痕量示蹤元素濃集通常圍繞礦床形成原生暈。

遙感和地球物理異常起源于區(qū)域梯度的磁場、重力場、放射性場和電場的變化有助于鑒別有利于礦物資源堆積的地質(zhì)環(huán)境。

地質(zhì)年代數(shù)據(jù)同位素和地層年代數(shù)據(jù)揭示了礦化事件與圍巖和結(jié)構(gòu)構(gòu)造的關(guān)系。2/5/202392.礦產(chǎn)資源體的基本屬性

礦床的地質(zhì)屬性：地質(zhì)事件形成的、在結(jié)構(gòu)構(gòu)造和物質(zhì)組成上與周圍環(huán)境具有顯著差異的地質(zhì)體。經(jīng)濟技術(shù)屬性：在現(xiàn)有技術(shù)條件下開采具有商業(yè)價值的地質(zhì)體。統(tǒng)計屬性：小概率事件形成的稀有地質(zhì)體。礦床作為小概率地質(zhì)事件形成于特殊地質(zhì)環(huán)境下的具有商業(yè)利用價值的稀有地質(zhì)體服從概率統(tǒng)計規(guī)律。礦產(chǎn)資源體的等級性：區(qū)域成礦學(xué)研究表明，成礦元素通常富集在不同尺度的地質(zhì)成礦單元中，譬如礦體、礦床、礦田、礦帶以及成礦省等。在同一等級的礦產(chǎn)資源體中，礦化是連續(xù)的；礦化的不連續(xù)性僅存在于不同等級的礦產(chǎn)資源體之間。這種所謂的礦化只有地質(zhì)意義，而不具商業(yè)意義。譬如，一個礦床可能包含幾個礦體，就單個礦體而言，礦床本身是不連續(xù)的；但在礦田尺度上，單個礦床本身是連續(xù)的地質(zhì)異常體，礦床與礦床之間則是離散的。這一事實告訴我們，在礦產(chǎn)勘查中，尋找不同等級的礦產(chǎn)資源體，需要設(shè)計不同的勘查尺度。目前的礦產(chǎn)勘查，是在重要成礦區(qū)帶中尋找新的礦床或礦田。在一個已知礦床內(nèi)開采的新礦體通常被視為礦床的資源潛力；而在礦田內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個礦床則被視為礦田的資源潛力；同樣，在礦帶內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個新礦田被視為礦帶的資源潛力。2/5/2023103.礦產(chǎn)勘查的商業(yè)戰(zhàn)略

草根勘查（Grassrootsexploration）的目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)新的礦田，或在新開采的礦田內(nèi)發(fā)現(xiàn)更多的礦床。盡管這種勘查具有很大的不確定性和風(fēng)險，但巨型礦床發(fā)現(xiàn)帶來的高額利潤以及社會經(jīng)濟發(fā)展對資源的巨量需求時時在誘惑著冒險家們，從而也使礦產(chǎn)勘查業(yè)蓬勃發(fā)展，經(jīng)久不衰。礦床的商業(yè)價值通常取決于其地質(zhì)特征、經(jīng)濟屬性和技術(shù)條件，經(jīng)濟屬性又取決于社會需求，這是因為和其他商品一樣，供求關(guān)系決定礦產(chǎn)品的價格。對礦產(chǎn)資源體等級性的認識有助于我們制訂礦產(chǎn)勘查方案，包括勘查方法、勘查風(fēng)險、勘查成本和利潤。就大比例尺礦產(chǎn)勘查而言，其尋求的目標(biāo)是礦體或礦床（礦體的集合）；勘查范圍（通常從幾平方千米至幾百平方千米）以及勘探線（點）距取決于資源體的類型、變化特征（變化范圍和變化程度）和分布特征；勘查手段通常為土壤或巖石地球化學(xué)測量，構(gòu)造蝕變帶填圖、重、磁、電地球物理測量以及高光譜蝕變填圖等；圈定的靶區(qū)是找礦信息高度濃集的可供鉆探的局部區(qū)域。2/5/2023113.礦產(chǎn)勘查的商業(yè)戰(zhàn)略大比例尺礦產(chǎn)資源評價的主要任務(wù)是通過對各類詳細勘探數(shù)據(jù)的信息提取和綜合確定最佳勘探模式。進而，通過鉆探發(fā)現(xiàn)新的礦體和礦床。在老礦山，大比例尺礦產(chǎn)資源評價的目的是在其深部和外圍發(fā)現(xiàn)新的礦體，擴大礦山資源儲量，延長礦山壽命，為社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展服務(wù)。大比例尺評價的一個主要優(yōu)勢是可以利用各種勘查尺度的豐富資料。對存在已知礦床的研究區(qū)，很容易確定模型區(qū)。由于模型區(qū)通常含有高水平的找礦信息，由這些信息建立的找礦模型是穩(wěn)健的，并易于交叉驗證。其另一個特點是由于研究區(qū)范圍較小，模型的外推具有一定的可行性。通過信息提取和綜合，易于建立三維找礦模型，實現(xiàn)立體預(yù)測。2/5/2023124關(guān)于資源評價中的地學(xué)數(shù)據(jù)地學(xué)數(shù)據(jù)通常包括：地質(zhì)數(shù)據(jù)、地球化學(xué)數(shù)據(jù)、地球物理數(shù)據(jù)以及航空航天遙感數(shù)據(jù)等。上述數(shù)據(jù)包含多方面的豐富的找礦信息，其中地質(zhì)信息是解釋、提取和綜合其他找礦信息的基礎(chǔ)。在美國實施的“三部式”（“Threeparts”）礦產(chǎn)資源評價中，地質(zhì)信息是圈定成礦遠景區(qū)的前提，然后在地質(zhì)信息圈定的遠景區(qū)內(nèi)，根據(jù)品位-噸位模型和其他找礦信息圈定找礦有利地段。2/5/202313（1）地質(zhì)信息局部和區(qū)域構(gòu)造，其中包括斷層和褶皺，對確定地質(zhì)成礦單元的邊界、圈定礦化異常地段，直至礦床定位都是非常重要的因素。不同等級的構(gòu)造體系控制不同等級的成礦單元的形成和分布。全球構(gòu)造（譬如板塊的離散、會聚和轉(zhuǎn)換斷層等三大邊界）控制諸如環(huán)太平洋、古地中海以及古亞洲等洲際成礦域（Ore-formingdomain）的分布；區(qū)域構(gòu)造控制成礦省和成礦帶的分布；局部構(gòu)造控制礦田、礦床和礦體的分布。一個礦田可能受多個方向、多種類型的構(gòu)造控制，這些構(gòu)造形成一種完整的控礦構(gòu)造體系。2/5/202314（1）地質(zhì)信息巖性的多樣性和復(fù)雜性亦是影響元素富集礦化的重要因素。大型和巨型礦床往往是在整個地殼演化過程中多期、多階段成礦作用疊加的產(chǎn)物。其控礦巖石或容礦巖石（沉積巖和/或巖漿巖）和蝕變巖通常比單一的小型礦床要復(fù)雜的多。元素富集成礦對巖性具有某種專屬性，譬如中酸性侵入巖與不純灰?guī)r接觸易于形成矽卡巖礦床，至于形成何種礦種（譬如大興安嶺成礦帶的Fe、Cu、Pb、Zn、W、Sn矽卡巖礦床）的矽卡巖礦床，可能取決于更深層次的復(fù)雜因素。另一方面，巖性單元分布的時空因素對某些礦床（時控礦床和層控礦床）也是比不可少的。對于熱液礦床而言，蝕變分帶和元素分帶是一種普遍現(xiàn)象。含礦熱液的遷移通常有兩種最基本的形式：滲透遷移和擴散遷移，前者受巖石的滲透率（斷層裂隙）控制，通常形成脈狀礦體，后者則主要受巖石孔隙度的影響，通常形成浸染狀礦體。形成大型礦床的含礦熱液運移通常具有上述兩種遷移形式，最終形成細脈浸染狀礦床，譬如斑巖型礦床。2/5/202315（2）地球化學(xué)信息

地球化學(xué)信息在解決關(guān)鍵地質(zhì)成礦問題以及不同尺度的礦產(chǎn)勘查中都扮演重要角色。穩(wěn)定同位素、稀土元素通常用于解決礦質(zhì)來源，放射性同位素解決成礦年齡。一組成因上相關(guān)的礦床通常具有相同或相似的典型地球化學(xué)元素組合特征，這是因為它們具有大致相同的成礦環(huán)境、物質(zhì)來源和成礦過程。水系沉積物地球化學(xué)填圖，已被廣泛地應(yīng)用于礦產(chǎn)勘查，并在全球?qū)ふ屹F金屬和有色金屬礦產(chǎn)方面取得了巨大的成功。從水系沉積物地球化學(xué)數(shù)據(jù)中成功提取找礦信息，并用于礦產(chǎn)勘查的通常程序如下：（1）圈定異常匯水盆地；（2）確立異常元素組合，及其產(chǎn)出的地質(zhì)背景；（3）確立異常元素組合的組分分帶和濃度分帶；（4）與重礦物組合鑒定相結(jié)合確立礦石礦物組合，并結(jié)合其產(chǎn)出的地質(zhì)背景，確立可能的礦化類型；（5）圈定可供進一步勘查的找礦遠景區(qū)。2/5/202316（2）地球化學(xué)信息重礦物填圖與水系沉積物地球化學(xué)填圖結(jié)合是尋找礦床的一個有效途徑。圍繞成礦巖體（或礦床）重礦物和元素異常通常具有空間分帶現(xiàn)象。譬如在魯西銅石金礦田，以銅石成礦巖體為中心，向外異常組分可分為三個帶：內(nèi)帶、中帶和外帶。內(nèi)帶分布于巖體內(nèi)部，中帶分布于巖體與圍巖（寒武-奧陶紀(jì)碳酸巖）的接觸帶，外帶距巖體1～6km不等。重礦物異常僅分布于內(nèi)帶和中帶，內(nèi)帶以中高溫礦物組合（白鎢礦-黑鎢礦-輝鉬礦-輝鉍礦+黃銅礦-輝銅礦-閃鋅礦-方鉛礦（白鉛礦）+自然金）為主，中帶以中低溫礦物組合（黃銅礦-輝銅礦-閃鋅礦-方鉛礦（白鉛礦）+輝銻礦-雄黃-雌黃+自然金）為主。水系沉積物地球化學(xué)異常在三個帶都有分布，其中中高溫組合異常（W-Bi-Mo+Cu-Pb-Zn+Au）和中低溫組合異常（Cu-Pb-Zn+Ag-Sb-As-Hg+Au）與重礦物一樣分別分布于內(nèi)帶和中帶，在外帶主要以單金異常分布為特征（陳永清等，1999）。歸來莊大型金礦床位于中帶低溫重礦物-元素組合異常匯水盆地區(qū)。2/5/202317Fig.ATMImageofwesternShandongterrain

2/5/202318(B)Theverticalsecondderivativeofgravityandmagneticanomaliescontinuedupward3kminTongshigoldfield●Thecomplexthatindicatesnegativegravityfields

●Thediorite-porphyriteshowsobviouspositivemagneticfields●thesyenite-porphyrynegativemagneticfieldsFig.CTheverticalsecondderivativeofgravityandmagneticanomaliescontinuedupward3kmofThecomplex.2/5/202319（3）地球物理信息

重磁信息最大優(yōu)點是具有深穿透性，因而能較好揭示深部地質(zhì)構(gòu)造特征而被廣泛地應(yīng)用于基礎(chǔ)地質(zhì)研究和資源評價。但是，在許多勘查案例中，地球物理異常和隱伏地質(zhì)體的關(guān)系由于圍巖和沉積蓋層的復(fù)雜性而變得模糊不清。在區(qū)域礦產(chǎn)勘查中，由于沉積蓋層厚度的變化對隱伏地質(zhì)體地球物理特征解釋的影響，通常通過濾波技術(shù)加以解決?？傊?，地球物理信息，在調(diào)查厚沉積蓋層下的基底起伏，推斷深部構(gòu)造和隱伏地質(zhì)體（其中包括侵入體和礦體）等都是非常有用的。

重磁信息的有效應(yīng)用的關(guān)鍵是要建立一套標(biāo)準(zhǔn)以推斷地質(zhì)體的可能的物質(zhì)組成、規(guī)模、埋藏深度，及其與礦化的關(guān)系。重磁場反演的多解性一直困擾著重磁信息的有效應(yīng)用。這是因為由于地質(zhì)體結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成的復(fù)雜性和多樣性，處于不同地質(zhì)環(huán)境具有相同巖性的地質(zhì)單元往往具有不同的重磁場；而產(chǎn)于復(fù)雜地質(zhì)背景下具有不同巖性的地質(zhì)單元有時具有相同或相似的重磁場。這只能在地質(zhì)先驗前提下，通過信息增強和信息綜合方法加以解決。2/5/202320（3）地球物理信息傳統(tǒng)的區(qū)域礦產(chǎn)勘查往往忽略深部地質(zhì)礦化信息，地質(zhì)體和礦產(chǎn)資源體都具有三維性質(zhì)，其深部變化往往更為復(fù)雜，且對成礦預(yù)測亦顯得更加重要。重磁場通常含有某些深源信息，通過濾波技術(shù)，有效分解不同深度的重磁場，對于圈定控礦地質(zhì)體和礦體的隱伏邊界，推斷控礦斷層的深部變化規(guī)律，對危機礦山深部和外圍找礦具有重要意義。2/5/202321（4）遙感信息近年來，遙感技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用于區(qū)域礦產(chǎn)勘查。因為遙感信息主要反映區(qū)域景觀模式，因此，遙感信息與重磁信息的有機結(jié)合對刻畫區(qū)域構(gòu)造空間分布特征，深化對區(qū)域成礦規(guī)律的認識具有極其重要的作用。Pan和Harris（2000）對遙感信息在區(qū)域礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用進行了如下歸納：（1）區(qū)域線形體填圖：區(qū)域線形體是控制礦化集中區(qū)形成的重要構(gòu)造因素，它與眾多礦床在空間上的密切關(guān)系，可作為預(yù)測新的礦集區(qū)的重要線索。（2）局部斷裂填圖：通過濾波和邊緣增強技術(shù)確定的局部斷裂是控制礦田形成的局部因素。對局部斷裂構(gòu)造模式的正確認識有助于發(fā)現(xiàn)新的礦床。（3）巖性填圖：邊緣地區(qū)開展快速高效地地質(zhì)填圖的最佳途徑就是遙感填圖，該技術(shù)對提高地質(zhì)填圖的質(zhì)量，尤其是確立不同巖性填圖單位的邊界具有重要價值。（4）熱液蝕變巖石填圖：蝕變巖石通常含有特征的蝕變礦物組合，且與原巖具有不同的顏色和結(jié)構(gòu)。遙感技術(shù)，尤其是高光譜技術(shù)，具有探測礦物巖石結(jié)構(gòu)和顏色變化的能力，從而為蝕變巖石填圖提供了獨特的工具。絕大多數(shù)熱液礦床具有特定的蝕變礦物組合，它們是尋找未發(fā)現(xiàn)礦床的診斷性標(biāo)志。由于遙感信息不具備深穿透能力，它在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用僅限于基巖出露區(qū)和半出露區(qū)。地表覆蓋物和植被也影響對遙感影像的正確解譯。2/5/202322（5）礦產(chǎn)勘查中的信息技術(shù)礦產(chǎn)勘查，從普查、詳查到勘探，實質(zhì)上是一個信息逐漸獲取和風(fēng)險不斷減小，而投資相對增加的過程?，F(xiàn)代科學(xué)和技術(shù)，主要在以下兩個方面，為礦產(chǎn)勘查提供支撐。一是現(xiàn)代地球科學(xué)提供了礦床的形成、分布及其地質(zhì)特征等方面的知識，它們是建立礦床的成礦模式和找礦模型的基礎(chǔ)；另一方面，現(xiàn)代探測技術(shù)為識別礦床的存在提供了海量的地學(xué)探測數(shù)據(jù)，而現(xiàn)代信息處理技術(shù)為從這些海量的地學(xué)探測數(shù)據(jù)中進一步提取診斷性找礦信息，進而建立找礦模型、定量圈定找礦遠景區(qū)并評價其資源潛力提供了強有力的手段。自上世紀(jì)60年代，一些地學(xué)工作者一直致力于應(yīng)用計算機管理空間數(shù)據(jù)，到了上世紀(jì)80年代由于計算機硬件，尤其是處理速度和數(shù)據(jù)存儲空間的發(fā)展，大大促進處理空間數(shù)據(jù)的軟件開發(fā)。在這一發(fā)展過程中，圖像顯示能力扮演重要角色，于是便產(chǎn)生了GIS這一有意義的新技術(shù)產(chǎn)品。目前GIS技術(shù)已廣泛應(yīng)用于地球科學(xué)的各個領(lǐng)域，成為礦產(chǎn)資源、地質(zhì)災(zāi)害和環(huán)境評價等不可缺少的強有力工具。2/5/202323（5）礦產(chǎn)勘查中的信息技術(shù)GIS是地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）的簡稱，其最初的定義是一個管理空間數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)。地理(Geographic)一詞，系指數(shù)據(jù)項的位置是已知的、或根據(jù)地理坐標(biāo)（經(jīng)緯度）能被計算出來。大多數(shù)GIS所涉及的數(shù)據(jù)被限制在二維空間，盡管三維數(shù)據(jù)對地質(zhì)學(xué)家具有更真實的意義。信息(Information)一詞系指GIS中的數(shù)據(jù)被有效組織能夠產(chǎn)生有用的知識，常常以彩色圖像，統(tǒng)計圖表的形式表達。系統(tǒng)（System）一詞系指一個GIS是由幾個具有不同功能的又互相關(guān)聯(lián)的模塊組成。因此，GIS具有捕獲、輸入、管理、轉(zhuǎn)換、可視化、組織、查詢、分析、模擬和輸出等功能。GIS能夠?qū)⒉煌瑪?shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)集成起來形成一個統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，通常使用各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，作為一系列數(shù)據(jù)層代表空間上的變化現(xiàn)象。2/5/202324（5）礦產(chǎn)勘查中的信息技術(shù)隨著地球科學(xué)領(lǐng)域數(shù)字空間數(shù)據(jù)的迅速增長，GIS成為該領(lǐng)域真正的需求。由GIS不僅能夠?qū)臻g數(shù)據(jù)的單個圖層進行管理和分析，而且能夠?qū)χT圖層之間的內(nèi)在聯(lián)系進行分析和模擬，因此它對地學(xué)許多應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響。地球科學(xué)家需要了解所需所有種類空間數(shù)據(jù)之間的空間關(guān)系。譬如，礦產(chǎn)勘查需要同時考慮礦床存在和形成的多方面證據(jù)，諸如一個地區(qū)地質(zhì)學(xué)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)、地球化學(xué)和地球物理特征以及已往發(fā)現(xiàn)礦床的位置和類型。GIS的最終目的對基于空間數(shù)據(jù)的決策提供支撐，勘查決策者可以應(yīng)用GIS以礦產(chǎn)資源潛力圖的形式組織數(shù)據(jù)以確定將來優(yōu)先勘查的區(qū)域；地球化學(xué)家能使用GIS研究元素及其組合的空間分布；地球物理學(xué)家可以使用GIS研究與地震、火山等地質(zhì)災(zāi)害相關(guān)的空間因素。GIS的應(yīng)用可以通過下列一種活動或多種活動與空間數(shù)據(jù)結(jié)合實現(xiàn)其主要目標(biāo)，這些活動是：組織、可視化、查詢、集成、分析和預(yù)測。

2/5/202325（6）礦產(chǎn)定量勘查評價的方法和流程礦產(chǎn)勘查的理論不同于礦床學(xué)理論。前者是關(guān)于如何找礦的理論，研究的重點是以綜合信息為基礎(chǔ)的地質(zhì)異常找礦模型；后者是關(guān)于礦如何形成的理論；研究的重點是以探索成礦機理為基礎(chǔ)的礦床成因模式。但二者又有密切的聯(lián)系，礦床成因模式是建立地質(zhì)異常找礦模型的理論基礎(chǔ)；地質(zhì)異常找礦模型又是礦產(chǎn)定量勘查評價理論方法的基礎(chǔ)。2/5/202326（6）礦產(chǎn)資源評價流程2/5/202327二、致礦信息提取與控礦因素分析

2/5/2023280.引言西南“三江”南段是我國重要的有色金屬成礦帶，面積約21.8萬km2。該區(qū)地處印度板塊與揚子板塊結(jié)合部位，亦是岡瓦納古陸與古歐亞大陸的拼合地帶，以“三江、三帶、兩盆”構(gòu)成本區(qū)的基本構(gòu)造格局。在多旋回的構(gòu)造巖漿活動過程中，形成了復(fù)雜的成礦地質(zhì)背景和豐富的有色金屬和貴金屬礦產(chǎn)（金頂巨型Pb-Zn礦床和老王寨超大型Au礦床）。成礦背景的多樣性和成礦過程的復(fù)雜性使得運用傳統(tǒng)的方法提取致礦地球物理和地球化學(xué)異常遇到了困難。為此，我們引進了濾波和多重分形濾波技術(shù)對研究區(qū)分別對重力和Cu、Zn等水系沉積物地球化學(xué)數(shù)據(jù)進行了處理，其研究成果為本區(qū)礦產(chǎn)勘查的選區(qū)提供了科學(xué)依據(jù)。

2/5/202329主攻礦種：銅、鉛、鋅、銀、金?！叭蹦隙蔚刭|(zhì)礦產(chǎn)圖2/5/202330（一）重磁遙感異常提取及其構(gòu)造模式應(yīng)用MORPAS2.0礦產(chǎn)評價系統(tǒng)處理西南“三江”南段(云南段)航磁和重力數(shù)據(jù)，分別制作了4個上延高度（1km、5km、10km和20km）4個方向（EW、NE、SN、NW）的水平導(dǎo)數(shù)圖、垂向二階導(dǎo)數(shù)圖和平面異常圖，并在此基礎(chǔ)上，通過地質(zhì)解譯，編制了該區(qū)1：75萬航磁構(gòu)造格架圖和重力構(gòu)造格架圖.2/5/202331礦產(chǎn)資源評價分析系統(tǒng)(MORPAS3.0）2/5/202332重力上延1Km平面異常圖EW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NE向水平一階導(dǎo)數(shù)圖SN向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖垂向二階導(dǎo)數(shù)圖2/5/202333重力上延5Km平面異常圖EW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NE向水平一階導(dǎo)數(shù)圖SN向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖垂向二階導(dǎo)數(shù)圖2/5/202334重力上延10Km平面異常圖EW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NE向水平一階導(dǎo)數(shù)圖SN向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖垂向二階導(dǎo)數(shù)圖2/5/202335重力上延20Km平面異常圖EW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NE向水平一階導(dǎo)數(shù)圖SN向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖垂向二階導(dǎo)數(shù)圖2/5/202336重力構(gòu)造模式圖重力斷層20km10km5km1km2/5/202337航磁上延1Km平面異常圖EW向水平導(dǎo)一階數(shù)圖NE向水平導(dǎo)一階數(shù)圖SN向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖垂向二階導(dǎo)數(shù)圖2/5/202338航磁上延5Km平面異常圖EW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NE向水平一階導(dǎo)數(shù)圖SN向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖垂向二階導(dǎo)數(shù)圖2/5/202339航磁上延10Km平面異常圖EW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NE向水平一階導(dǎo)數(shù)圖SN向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖垂向二階導(dǎo)數(shù)圖2/5/202340航磁上延20Km平面異常圖EW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NE向水平一階導(dǎo)數(shù)圖SN向水平一階導(dǎo)數(shù)圖NW向水平一階導(dǎo)數(shù)圖垂向二階導(dǎo)數(shù)圖2/5/202341航磁構(gòu)造模式圖航磁斷層20km10km5km1km2/5/2023422/5/202343根據(jù)重力構(gòu)造模式（圖2），結(jié)合遙感影象模式（圖3）表明：（1）靠近研究區(qū)西側(cè)（怒江和瀾滄江）的主斷裂主要為NS向斷裂，靠近研究區(qū)東側(cè)（哀牢山、沅江）主斷裂主要為NW-SE向斷裂；重力構(gòu)造模式（深部構(gòu)造模式）與遙感影象模式（淺部構(gòu)造模式）具有高度的一致性。（2）主斷裂具有明顯的控礦性質(zhì)，譬如SN向主斷裂對蘭坪金頂超大型Pb-Zn礦床等礦床的控制以及NW-SE向主斷裂對金寶山大型Pt-Pd礦床和老王寨超大型Au礦床的控制。（3）礦床的具體定位受主斷裂和次級斷裂的交匯域控制。2/5/202344（二）應(yīng)用多重分形濾波技術(shù)提取地球化學(xué)異常

用GeoDAS軟件中的分形技術(shù)（（SA法）處理西南“三江”南段1：50萬比例尺Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、As、Sb、Ba、U、Cr、Ni、Co、V等16個元素區(qū)域地球化學(xué)數(shù)據(jù)，制作了1∶75萬Au、Ag、Cu、Pb、Zn元素地球化學(xué)圖和組合異常圖等圖件，該方法在提取不同背景上的異常具有獨特的優(yōu)勢。2/5/202345

多重分形濾波（S-A）法2/5/2023461.基本原理地殼物質(zhì)結(jié)構(gòu)的各向異性通常具有自相似特征，這種特征在頻率域中能夠表達為下列冪律關(guān)系：A(>S)∝S-β(1)

這里S是能譜密度，A是大于能譜密度某一臨界值（S0）的面積。不同的β值在logA(>S)—log(S)圖上能夠獲取，這取決于分型濾波器的構(gòu)置。通常在log-log圖上，所有直線段服從關(guān)系式（1）。不同的直線段代表了不同的分形關(guān)系，兩條直線的交點所對應(yīng)的橫坐標(biāo)值（能譜密度值）被視為確定分形濾波器的閾值。三種類型的分形濾波器能被構(gòu)置：低通、高通和帶通能譜密度濾波。譬如，在logA(>S)—log(S)圖上，服從關(guān)系式（1）的兩條線段相交，取交點S0作為閾值，定義兩類濾波器：一類GB(ω)=1，如果S(ω)≥S0，否則，GB(ω)=0；第二類GA(ω)=1，如果S(ω)≤S0，否則，GA(ω)=0。根據(jù)GB(ω)和GA(ω)的定義，濾波器的形狀可以是不規(guī)則的，這取決于能譜密度的復(fù)雜性。2/5/2023471.基本原理通常濾波器GA(ω)中的波數(shù)ω大于濾波器GB(ω)。在這個意義上，GA(ω)對應(yīng)于高頻部分，GB(ω)對應(yīng)于低頻部分。GB(ω)和GA(ω)能夠以這種方式定義：對這兩種濾波器，能譜密度分布滿足截然不同的冪律關(guān)系，或具有不同的各向異性標(biāo)度性質(zhì)。業(yè)已證明，能譜密度與波譜頻率成反比關(guān)系（LiandCheng,2004），即，GA(ω)中的能譜密度低于GB(ω)。因此，GA(ω)對應(yīng)于低能譜量密度，而GB(ω)則對應(yīng)于高能譜量密度，前者通常被定義為異常濾波器，后者被定義為背景濾波器。應(yīng)用Fourier逆變換，分解后的異常和背景在空間域能以下列函數(shù)表達：

B=F-1[F(T)GB],A=F-1[F(T)GA](2)

這里F和F-1分別表示T的Fourier變換和Fourier逆變換(Cheng,2004)。這種分離異常和背景的S-A方法能通過GeoDAS軟件系統(tǒng)加以實施。該軟件是由由加拿大York大學(xué)和加拿大地調(diào)局和美國地調(diào)局聯(lián)合開發(fā)的。2/5/202348圖4cCu的LnA(>S)-lnS圖，使用最小二乘法模擬三條具有不同斜率的線段，并分別獲取三個臨界點：LnS0=9.05,LnS1=7.3,andLnS2=6.5。2.區(qū)域異常提取Cu2/5/202349S-A法在Cu異常與已知Cu礦床的重現(xiàn)性上，右圖（數(shù)據(jù)處理后）比左圖（原始數(shù)據(jù)圖）更高2/5/202350地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)技術(shù)揭示的Cu剩余異常（右圖），左圖為原始含量圖2/5/2023512.區(qū)域異常提取Zn2/5/202352

2/5/202353地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)技術(shù)揭示的Zn剩余異常（右圖），左圖為原始含量圖2/5/2023543.局部（蘭坪-金頂?shù)貐^(qū)）異常提取（據(jù)成秋明）Zn異常分布圖（左為原始數(shù)據(jù)圖，右為GeoDas提取的異常圖）Zn2/5/2023553.局部（蘭坪-金頂?shù)貐^(qū)）異常提取（據(jù)成秋明）左為原始數(shù)據(jù)圖，右為GeoDas提取的異常圖Pb2/5/2023564.綜合控礦因素分析-重磁構(gòu)造與Cu異常分布2/5/2023574.綜合控礦因素分析-重磁構(gòu)造與Zn異常分布2/5/2023584.綜合控礦因素分析-重磁構(gòu)造與Pb-Zn-Ag組合異常分布2/5/202359三、致礦信息集成與資源潛力評價2/5/2023601.證據(jù)權(quán)的基本原理

證據(jù)權(quán)法本身是一種離散的多元統(tǒng)計方法，最初應(yīng)用在醫(yī)學(xué)診斷上。Agterberg和Bonham-Carter等人對此方法進行了改進和完善，并引入礦產(chǎn)預(yù)測領(lǐng)域?！白C據(jù)權(quán)”與找礦信息結(jié)合能夠區(qū)分礦化有利地段和不利地段，從而達到定量圈定和評價找礦靶區(qū)的目的。這種方法從數(shù)據(jù)出發(fā)研究成礦預(yù)測中的各種關(guān)系，涉及到基于測量已知礦床和圖層模型或特征的相關(guān)組合關(guān)系（Bonham-Carter，1994）。

2/5/2023611.證據(jù)權(quán)的基本原理使用證據(jù)權(quán)通常的思路涉及到先驗和后驗概率的概念。目標(biāo)是在給定證據(jù)存在或缺乏的條件下估計礦床產(chǎn)出的后驗概率。對研究區(qū)說來，首先假定先驗概率是一個常數(shù)，應(yīng)用Bayes準(zhǔn)則產(chǎn)生樣品單元含有一個以上礦床的后驗概率。在將Bayes準(zhǔn)則應(yīng)用證據(jù)權(quán)之前，需要概略的敘述下列內(nèi)在假設(shè)(M.Scott,R.Dimitrakopoulos,2001)。（1）研究區(qū)內(nèi)每個礦床（點）應(yīng)歸屬到具有面積為u確良km2的樣品單元中。（2）含有一個及一個以上礦床（點）的樣品單元總數(shù)表示為N（D）。（3）單元可以含礦床亦可以不含礦床。（4）研究區(qū)總面積是tkm2，則N（T）=t／u樣品單元。（5）研究區(qū)已知礦床（點）的平均密度是N（D）／N（T）。這比率被作為含有礦床（點）單元的先驗概率P（D）。（6）在第j個二態(tài)賦值預(yù)測圖Bj上，具有模型信息的單元被表示為N（Bj）樣品單元，N（B′）=N（T）－N（Bj）為缺乏模型信息的單元。（7）對一個研究區(qū)來說，一個含有礦床（點）的樣品單元的先驗概率假定是一個常數(shù)。（8）對于來自幾個圖層的證據(jù)，分別獨立地計算每個圖層的權(quán)系數(shù)，然后，計算綜合權(quán)系數(shù)。

2/5/202362面積單位=單元N（T）=10000（總面積）N（B）=3600（異常面積）N（D）=200（礦床面積）N（B∩D）=180（異常中的礦床面積）P（D│B）=P（D∩

B

）/P（B）P（D│B）=N（D∩

B）/N（B）

計算證據(jù)權(quán)示意圖2.證據(jù)權(quán)的地質(zhì)涵義2/5/2023631.礦床(D)出現(xiàn),異常(B)出現(xiàn)的概率P（

B

│D）=P（B∩

D

）/P（D）=180/200=0.92.礦床(D)不出現(xiàn),異常(B)出現(xiàn)的概率P（

B

│D′）=P（B∩

D′

）/P（D′）=（3600-180）/（10000-200）=0.34903.礦床(D)出現(xiàn),異常(B)不出現(xiàn)的概率P（

B’

│D）=P（B′∩

D

）/P（D）=（200-180）/200=0.14.礦床(D)不出現(xiàn),異常(B)不出現(xiàn)的概率P（

B′│D′）=P（B′∩

D′

）/P（D′）=（10000-3600-200+180）/（10000-200）=0.65102/5/2023645.異常(B)的充分率(sufficiencyratio)LS=P(B│D)/P(B│D′)=0.9/0.3490=2.57896.異常(B)的正的證據(jù)權(quán)W＋=LnLS=0.94747.異常(B)的必要率(necessityratio)LN=P(B′│D)/P(B′│D′)=0.1/0.6510=0.15368.異常(B)的負的證據(jù)權(quán)W

-=LnLN=-1.87349.異常(B)的證據(jù)權(quán)襯度(Contrast)

C=│W＋－W-│=2.5789-(-1.8734)=4.45232/5/2023653.“證據(jù)權(quán)”方法的優(yōu)點1.“證據(jù)權(quán)”技術(shù)最終結(jié)果是以權(quán)的形式或以后驗概率圖的形式表達的異常組合圖。2.“證據(jù)權(quán)”技術(shù)的優(yōu)點在于權(quán)的解釋是相對直觀的，并能夠獨立的確定，易于產(chǎn)生重現(xiàn)性。該方法亦適用于獲取局部特征和區(qū)域模型的信息（譬如地球化學(xué)和地球物理異常）。2/5/2023664.基于證據(jù)權(quán)法信息集成與資源潛力評價建立了評價模型，借助MORPAS3.0軟件，應(yīng)用證據(jù)權(quán)法對“三江”南段有色金屬等礦產(chǎn)資源的潛力進行綜合信息提取及評價；在“三江”南段共圈定Cu-Pb-Zn-Ag找礦遠景區(qū)20個，其中A級遠景區(qū)6個、B級遠景區(qū)7個、C級遠景區(qū)7個。2/5/202367（MORPAS3.0）礦產(chǎn)資源評價分析系統(tǒng)2/5/202368地層含礦性分析2/5/202369地層W+W-CE0.448-0.0810.529K-0.1750.057-0.232J-0.1300.075-0.205T0.230-0.2460.476P0.191-0.0940.285C-P-0.3650.017-0.382C0.201-0.0230.224D-C0.265-0.0250.290D0.356-0.0480.404S-D0.876-0.0620.938S-0.6930.022-0.715O-S0.311-0.0150.326O0.694-0.0360.730∈0.876-0.0350.911Z-∈-0.4320.006-0.438Pt0.102-0.0490.1512/5/202370巖性數(shù)W+W-C1~2-1.1940.106-1.3003~4-0.1690.047-0.2165~6-0.0810.031-0.1127~80.395-0.1300.5259~100.539-0.0720.61111~120.224-0.0050.22913~140.945-0.0100.955巖性多樣性2/5/202371線性構(gòu)造控礦性分析線性構(gòu)造W+W-C線性構(gòu)造0.5KmBuffer0.322-0.7121.034線性構(gòu)造1KmBuffer0.158-1.5751.733線性構(gòu)造1.5KmBuffer0.123-2.4782.601線性構(gòu)造2KmBuffer0.093-2.2422.335線性構(gòu)造2.5KmBuffer0.121-1.8421.963線性構(gòu)造——包括實測的斷裂構(gòu)造和用遙感和物探方法推測的隱伏斷裂構(gòu)造2/5/202372環(huán)形構(gòu)造W+W-C環(huán)形構(gòu)造1KmBuffer0.301-0.5860.887環(huán)形構(gòu)造2KmBuffer0.260-0.6230.883環(huán)形構(gòu)造3KmBuffer0.236-0.7150.951環(huán)形構(gòu)造4KmBuffer0.174-0.6370.811環(huán)形構(gòu)造5KmBuffer0.133-0.5440.677遙感解譯環(huán)形構(gòu)造控礦性分析2/5/202373中酸性巖體W+W-C中酸性巖體1KmBuffer0.343-0.24