全国重要矿产资源潜力评价一些基本预测理论方法的进展

全国25种重要矿产资源潜力评价工作是迄今为止投入最多的矿产预测评价工作,采用的技术方法是基于矿床模型的综合地质信息预测方法。预测工作针对矿产预测的基本问题,如地质工作的不平衡性、三维预测、定量预测与定性预测结合、地物化遥综合预测等问题进行有益探索,提出了新的解决方案。以矿产预测类型为纲,开展建造构造编图,将建造与成矿环境结合;通过矿产预测类型的成矿模式、预测要素研究构建定量预测模型;通过成矿地质体地质参数法预测实现二维到三维的定量预测。     

成矿预测理论与方法新进展

成矿预测研究的历史与人类进行矿产勘查的历史紧密联系,随着找矿难度的增大,成矿预测对勘查工作的指导作用越来越重要。现代地质科学的重要特征是冲破学科的界线,立足于整个地质学的高度进行跨学科的联合攻关,方能在理论上和技术方法上有所创新。论述与总结了一些现有成矿预测新方法的特点,包括美国“三步式”固体矿产资源潜力评价方法、成矿系列缺位预测法、基于GIS的综合信息预测法及人工神经网络、多重分形等非线性数学预测方法。这为今后进行成矿预测时在方法选择上提供了一些有益的建议和参考。     

成矿预测理论与方法新进展

成矿预测研究的历史与人类进行矿产勘查的历史紧密联系,随着找矿难度的增大,成矿预测对勘查工作的指导作用越来越重要。现代地质科学的重要特征是冲破学科的界线,立足于整个地质学的高度进行跨学科的联合攻关,方能在理论上和技术方法上有所创新。论述与总结了一些现有成矿预测新方法的特点,包括美国"三步式"固体矿产资源潜力评价方法、成矿系列缺位预测法、基于GIS的综合信息预测法及人工神经网络、多重分形等非线性数学预测方法。这为今后进行成矿预测时在方法选择上提供了一些有益的建议和参考。     

特约主编致读者

特约主编致读者 成秋明陈永清王功文 赵鹏大院士是著名的教育家、科学家和社会活动家,创立了我国数学地质学科,被誉为“中国数学地质之父”。先生一生矢志不渝地追求地球科学真理,不断探索学科发展的新方向,为我国矿产普查与勘探学科和数学地质学科的发展、地质科技人才的培养以及推动自然资源行业的进步都做出了巨大贡献。 赵鹏大院士堪称严谨治学和创新研究的楷模！从最早的定量地质研究,提出“地质体的数学特征”“矿床统计预测”,到“地质异常”“‘三联式’矿产定量预测”“非传统矿产资源”,再到“地学大数据与云找矿”,赵先生在地学领域不懈地探索与创新。 20世纪80年代甚至更早赵先生首次提出数学地质的三大基本任务：(1)查明地质体的数学特征,建立地质体的数学模型;(2)研究地质过程中各有关因素的特征和相互关系,建立地质作用的数学模型;(3)研究适合地质数据特点的数学分析方法及数量化理论,建立地质工作方法的数学模型。其中地质体的数学特征包括几何特征、统计特征、空间特征、时间特征和结构特征,从而奠定新世纪矿体三维可视化研究的基础。进入20世纪90年代,赵鹏大院士提出地质异常的概念,并将矿床统计预测的理论归纳为相似类比、求异和控矿因素定量组合三项内容,开辟了应用致矿地质异常概念和方法定量圈定评价“5P”找矿地段的新方向。进入21世纪,赵鹏大院士进一步关注并提出了成矿事件的时间空间成因成矿多样性和矿床谱系概念,揭示了成矿多样性和矿床谱系与地质异常的内在关联性,发现成矿多样性在成矿物质基础上受矿源地质异常控制,在成矿物质运移上受运矿地质异常控制,在聚矿作用上受赋存环境地质异常控制,在成矿后的变化上受保矿与毁矿地质异常控制,因此,可以通过地质异常的研究来揭示成矿多样性的具体特征。在此基础上,创立了“地质异常成矿多样性矿床谱系”为核心的“三联式”矿产资源定量预测理论和方法体系。在深部找矿研究领域,他认为成矿预测是在不确定条件下制定最优决策的工作,矿床类型的多样性、矿床成因的复杂性、控矿因素的隐蔽性和找矿信息的多解性使得深部成矿预测结果具有较大不确定性,探索成矿预测过程客观化、定量化和精确化是深部成矿预测的前沿课题;他强调深部找矿中要加强地壳深部结构的研究,要重视深部找矿的经济“回报率”和勘查项目的“转化率”的重要性。近年来,赵鹏大院士积极倡导和推动地学大数据应用,提出了“地学大数据与云找矿”“数字地质”等概念,推动了大数据背景下数字地质研究的新局面。 赵鹏大院士始终强调科研服务于生产实践,在矿产勘查、数学地质和资源产业经济等学科领域取得了巨大成就,奠定了我国矿产资源绿色勘查开发和可持续发展的理论基础,相关科研成果得到国际和国内同行的广泛赞誉,获得国际数学地球科学协会IAMG最高奖——克伦宾奖、俄罗斯彼德大帝奖章、国家自然科学奖等一系列重要奖项,并在全国多个重要成矿带推广应用,取得重大找矿突破。 赵鹏大院士在担任中国地质大学校长职务22年间,提出了“培养人才、科学研究、服务社会、传承文化、引领时尚”的高校五项功能、“现代型、开放型、国际型”的办学目标、“前沿、急需、联合、交叉”的学科建设八字方针和增强学校“创造力、贡献力、影响力、竞争力”的四力建设以及培养“爱国心与责任感强、基础理论强、计算机和外语能力强、管理能力强、创新意识和创新能力强”的五强人才等一系列办学理念,并领导中国地质大学京汉校区,狠抓学科和专业建设,积极推动中外学术交流与办学合作,使学校由7个系的单科性院校发展到今天拥有23个学院的“双一流”建设高校,为中国地质大学的快速发展做出了巨大贡献。赵鹏大院士还曾担任第七届全国人大代表、第九届全国政协委员、第三和第四届国务院学位委员会委员及地质勘探矿业石油学科评议组召集人、中国地质学会地质教育研究分会会长等职务,为国家科教事业发展四处奔波,大声疾呼,并积极向政府献计献策。他以学为媒,在广泛的学术交流中,为中俄、中加和中日友谊等做出了重要贡献。先后获得科学中国人最受公众关注奖、华人教育名家等荣誉和称号。 赵鹏大院士已为国家培养了21名博士后、162名博士和21名硕士,他们中有的成为了优秀的专家学者,有的成为了杰出的管理者和企业家。 值此赵鹏大院士90华诞之际,在《地学前缘》编辑部的支持下,出版了《数字地质与矿产勘查》专辑。专辑展示了赵鹏大院士开创的数字地质和矿产勘查领域所取得的最新代表性研究成果,包括28篇论文,大致涵盖“数学地质与定量勘查”(8篇)、“三维地质建模与隐伏矿预测评价”(10篇)、“成矿模式与定量找矿模型”(9篇)和“地球化学与人体健康”(1篇)等方面。 真诚感谢《地学前缘》编辑部的支持,同时感谢作者们的卓越贡献以及审稿专家的辛勤劳动。 谨以此专辑庆贺我国“矿产勘查”与“数学地质”学科的开拓者赵鹏大院士90华诞！     

全国重要矿产预测评价

全国重要矿产预测评价在借鉴国内外矿产预测经验基础上,运用成矿系列理论、成矿动力学理论和综合信息矿产定量预测理论为支撑的矿床模型综合地质信息矿产预测方法,以成矿系列矿产预测类型为纲,在系统编制建造构造预测底图的基础上,建立矿床综合信息预测模型。通过运用成矿地质体参数法,在矿产资源评价系统(MRAS)的辅助下,估算我国铁、铝、铜、铅、锌、金、锑、钨、锰、锡、钼、镍、银、稀土、铬铁矿、菱镁矿、锂、硼、硫、萤石、钾、重晶石、磷23种矿产地下2 km预测资源量,并在此基础上圈定全国层次的3级预测区。科学评价了我国矿产资源的潜力,为国家政府机构和矿产勘查机构提供技术支撑。     

信息科学与矿产预测

矿产预测实质上就是对成矿系统演化过程精确性表达的探索,现代信息科学的发展为理解成矿系统的非线性特性以及信息运动过程提供了必要的理论基础.文章从信息与成矿信息、虚拟现实技术与成矿预测可视化和信息模型与成矿系统三个方面阐述了信息科学的发展与矿产预测之间的紧密联系,并在此基础上探讨了其发展趋势.     

从区域成矿分析的不同学派看区域成矿规律研究的方向

区域成矿分忻是一项综合性很强的研究工作,要在分析不同地质单元的结构和发展历史基础上研究区域成矿条件,总结区域矿产形成机制及时空分布规律,进行区域矿产预测。把区域地质研究、成矿规律总结和矿产勘查紧密结合起来,已成为近年来经济地质学中最活跃的分支之一。七十年代以来,强调以成矿规律研究为基础,进行成矿预测的理论找矿,在矿产助查中发挥愈来愈大的作用。     

机器学习与成矿预测:以闽西南铁多金属矿预测为例

作为近年来爆炸式发展的方法模型,机器学习为地质找矿提供了新的思维和研究方法。本文探讨矿产预测研究的理论方法体系,总结机器学习在矿产预测领域的特征信息提取和信息综合集成两个方面的应用现状,并讨论机器学习在矿产资源定量预测领域面临的训练样本稀少且不均衡、模型训练中缺乏不确定性评估、缺少反哺研究、方法选择等困难和挑战。进一步以闽西南马坑式铁矿为实例论述基于机器学习方法的矿产预测基本流程:(1)通过成矿系统研究建立成矿模型,确定矿床控矿要素;(2)通过勘查系统研究建立找矿模型,并为评价预测提供相关的勘查数据;(3)通过预测评价系统研究,建立预测模型,并提取预测要素;(4)利用机器学习模型对预测要素进行信息综合集成,获取成矿有利度图;(5)对预测性能和结果进行不确定性评估;(6)找矿靶区/成矿远景区圈定及资源量估算。最后,总结建立以地学大数据和地球系统理论为指导,以“地球系统-成矿系统-勘查系统-预测评价系统”为研究路线的基于地学大数据的矿产资源定量预测理论和方法体系的研究愿景。     

应用复杂性-非线性理论开展成矿预测——奇异性理论-广义自相似性-分形谱系多重分形理论与应用

本文应用 “奇异性-广义自相似性-分形谱系”为核心的多重分形现代成矿预测理论与模型开展了云南兰坪、个旧等地区的成矿过程模拟与矿产资源定量评价。文中介绍了作为非线性、复杂性理论的重要领域之一的多重分形理论如何应用与矿产资源定量评价中，所涉及的“奇异性-广义自相似性-分形谱系”等概念和相关的模型能够合理地描述成矿系统、成矿过程、成矿富集规律、矿产资源时空分布，还提供了定量模拟和识别成矿异常（地质、地球物理、地球化学、遥感异常）的有效模型和实用方法。将多重分形原理与成矿过程、矿产资源分布规律、矿产资源信息获取研究相结合，可形成具有良好应用前景的现代成矿预测理论与模型。采用该多重分形矿产资源预测理论和在此基础上所开发的专用地学非线性空间信息GeoDAS GIS技术，对国内外多个金属成矿区带进行了矿产资源勘查与评价,均取得了较理想的预测效果。文中将以该理论方法在云南省多个地区开展矿产品定量预测的实例来说明该理论体系和方法技术的有效性和可行性。     

隐伏矿体的预测理论、探测方法及发展现状

隐伏矿体的预测理论与方法已成为当前成矿学和矿产勘查学研究的重点。隐伏矿体预测常用的理论有相似类比理论、矿床模式和模型理论、地质异常导致矿理论、成矿系列和成矿系统理论等;隐伏矿体预测研究的进展主要反映在矿床(产)定量预测理论日益完善,研究方法层出不穷并不断改进,多种找矿信息的综合运用,三维空间成矿预测工作的开展,基于GIS的成矿预测方法广泛应用,创立了一批新的深部成矿理论等方面。在研究中将物探、化探和遥感等技术方法与地质,钻探综合运用和恰当配合,形成现代找矿的基本手段。     

中国区域化探若干基本问题研究：1999—2009

1999—2009年,中国区域化探发生了根本性改变。主导思想是以地球化学理论为指导研究区域化探方法技术问题和进行矿产资源潜力评价。区域化探方法技术研究的基本要求是最大限度保持原生地球化学分布特征,表生地球化学条件下采样物质问题是区域化探方法研究的核心,样品采集应以代表地质找矿信息的基岩物质成分为原则,在全国范围内最大限度地保持采样物质的一致性。基于成矿地球化学理论建立资源潜力地球化学评价方法和实行地质找矿定量预测,使勘查地球化学从单纯方法手段上升到指导地质找矿的理论高度。主要标志是在全国建立完整的区域化探工作方法技术系统和实行样品分析质量全程监控。在区域化探高精度数据基础上绘制与出版精美的地球化学图集,使区域地球化学图精确地反映地质背景分布与异常特征,促进区域化探数据信息深度开发和利用,建立具有从区域、普查到详查进行全过程独立开展资源调查、评价和预测的方法技术体系和工作程序。区域化探长期支撑中国地质找矿工作,是整个地质找矿工作的先导。随着新一代地区和全国地球化学图的形成,将在基础地质和成矿规律研究以及揭示重大地质事件等方面提供新的发现、新的认识和新的观点,对于未来中国勘查地球化学和整个地质工作产生重要影响。     

Quantitative Prediction for Deep Mineral Exploration

On reviewing the characteristics of deep mineral exploration, this article elaborates on the necessity of employing quantitative prediction to reduce uncertainty. This is caused by complexity of mineral deposit formational environments and mineralization systems as increase of exploration depth and incompleteness of geo-information from limited direct observation. The authors wish to share the idea of "seeking difference" principle in addition to the "similar analogy" principle in deep mineral exploration, especially the focus is on the new ores in depth either in an area with discovered shallow mineral deposits or in new areas where there are no sufficient mineral deposit models to be compared. An on-going research project, involving Sn and Cu mineral deposit quantitative prediction in the Gejiu (个旧) area of Yunnan (云南) Province, China, was briefly introduced to demonstrate how the "three-component" (geoanomaly-mineralization diversity-mineral deposit spectrum) theory and non-linear methods series in conjunction with advanced GIS technology, can be applied in multi-scale and multi-task deep mineral prospecting and quantitative mineral resource assessment.     

基于GIS技术的三江北段铜多金属成矿预测与评价

基于地质、地球物理、地球化学和遥感等多元地学信息的成矿预测与评价,能够优选和圈定成矿远景区,并为区域矿产资源量的估算提供依据,是国内外定量地学研究的重点和热点之一。文中选取西南三江北段为研究区,针对研究区铜多金属矿床具有海拔高、坡度大、近地表出露和矿区剥蚀环境发育等特征,在以往国内外学者普遍认同的控矿因素进行区域预测与评价的基础上,结合区域矿床的变化和保存条件研究内容,提出兼顾区域控矿、变化-改造、保存因素的成矿预测评价新认识。为了检验新认识,文中根据研究区成矿地质背景和已查明的24个铜多金属矿床,利用GIS技术提取铜多金属矿床赋存相关的29种多元信息,选取了证据权重法,开展基于控矿因素的20个因子和基于控矿、变化-改造和保存因素的29个因子两种区域铜多金属成矿预测与评价,编制成矿后验概率图,结合已知矿点和野外验证分析,认为基于控矿、变化-改造、保存因素的成矿预测结果优于单一的控矿因素预测结果:一方面剔除了冰川、水蚀或风化等近地表营力作用产生的非成矿异常区,另一方面提取了近地表赋存矿体的地层和岩体相关的成矿远景区。     

GIS中的空间建模器技术及其在全国矿产资源潜力预测中的应用

在GIS技术环境下开展资源定量评价, 实现资源评价工作的自动化、数字化、智能化是矿产资源勘查与预测的重要发展趋势.为了给地质勘查与预测人员、定量建模人员、GIS分析与操作人员提供共同研究和技术讨论平台, 提出了在矿产资源预测全过程使用的建模技术.介绍了建模技术的基本概念、空间模型建立、图形建模技术以及建模技术在矿产资源定量预测中的应用, 介绍了GeoDAS GIS中的建模技术基本功能以及建模技术在空间对象相关分析、证据(信息) 图层提取、不规则地质单元划分、预测后验概率绘制等矿产资源预测工作中的应用实例.应用结果表明, 建模技术为地质预测人员、定量建模人员、GIS操作人员开展综合研究和空间决策提供了公共的平台, 有助于实现模型的共享和操作过程的自动化.      

区域多目标矿产预测评价理论与实践探讨——以滇西北地区喜马拉雅期富碱斑岩相关矿产为例

以矿产系统勘查为目的,提出了"多目标矿产预测评价"新理念,根据矿产勘查不同阶段、不同比例尺的任务要求,划分出成矿区(带)、矿区(带)、矿田、矿床和矿体5类多目标矿产预测评价。前三者统称为区域多目标矿产预测评价。以滇西北地区喜马拉雅期富碱斑岩相关矿产预测评价为例,在"三联式"成矿预测理论指导下,较系统地开展了区域多目标矿产预测评价的理论探索与方法实践。研究认为,在区域多目标矿产预测评价中的关键问题是致矿地质异常解析、成矿多样性及其与地质多样性的关联分析、成矿谱系建立以及多目标矿产(矿床)定量预测评价模型研究。     

国际数学地质协会＇94学术年会纪要

介绍了国际数学地质协会＇９４学术年会会议概况以及当今数学地质若干主要研究领域：矿产资源分析与评价、环境地质、地质统计学、数据可视化研究及定量制图等方面的新进展。     

Some Suggested Future Directions ofQuantitative Resource Assessments

Like most journeys, success depends critically on wherewe are going to be in the end. Thus, if we are to have someideas about future directions of quantitative assessments ofmineral resources, we need some basic understanding of whatthe assessments will be used for. What will be expected ofquantitative resource assessments in the future? It would behelpful to identify who will use these future assessments, howthe assessments will be used, and what are acceptable forms ofproducts. The purpose o…     

非线性成矿预测理论:多重分形奇异性-广义自相似性-分形谱系模型与方法

介绍了“奇异性-广义自相似性-分形谱系”(“3S”: Singularity-generalized self-Similarity-fractal Spectrum)为核心的多重分形现代成矿预测理论与模型(Multifractal Mineralization Prediction Theory and Models)的基本内容和前沿研究方向.讨论了作为非线性、复杂性理论的重要领域之一, 多重分形理论所提供的“奇异性-广义自相似性-分形谱系”等概念和相关的模型.这些新概念和模型不仅能够合理地描述成矿系统、成矿过程、成矿富集规律、矿产资源时空分布, 还提供了定量模拟和识别成矿异常(地质、地球物理、地球化学、遥感异常)的有效模型和实用方法.将多重分形原理与成矿过程、矿产资源分布规律、矿产资源信息获取研究相结合, 可形成具有良好应用前景的现代成矿预测理论与模型.采用该多重分形矿产资源预测理论和在此基础上所开发的专用地学非线性空间信息GeoDASGIS技术, 对国内外多个金属成矿区带进行了矿产资源勘查与评价, 均取得了较理想的预测效果, 表明对开展矿产资源勘查和评价是有效和可行的.      

中国大陆斑岩铜矿资源潜力定量评价

应用美国"三部式"资源评价方法原理,对中国大陆斑岩铜矿成矿地质背景、时空分布规律、矿床模型等方面研究,圈出46个远景区;以中国1999年金属储量数据库和区划矿产地数据为基础,建立了铜矿数据库共984个,分不同类型进行品位吨位的研究,以此为基础构造出数字找矿模型和开发出矿产资源定量评价模型程序,并计算了每个远景区的概率资源量,为评估中国斑岩铜矿资源潜力提供了参照。     

矿床学的百年回顾与发展趋势

文章简要回顾了百年来矿床学取得的重要进取，包括：①矿床成因分类的建立；②层控矿床研究；③板块构造与区域成矿；④矿床模型研究；⑤区域成矿学研究；⑥超大型矿床研究；⑦海洋现代热液成矿作用的发现；⑧恩矿年代研究等。针对21世纪人类社会可持续发展的需要，矿床学研究出现了两个新趋势：①全球化；②矿业开发与环境保护一体化。面临着三个主要研究领域；①成矿理论的推陈出新；②研究开发新型矿产资源，建立广义的矿产资源地质学；③为加强矿山环保所做的矿床学基础研究。最后作者还提出发展成矿学研究的若干建议。