成矿预测:从二维到三维

随着矿产资源勘探方法以及计算机科学技术的不断发展,成矿预测的理论和方法已从定性发展至定量,从二维拓展到三维。近十年来,随着深部矿产资源勘探工作的推进,三维成矿预测研究得到了迅猛发展,相关理论与方法也已逐步走向成熟。本文总结了国内外二维成矿预测研究的现状,同时对近十年来国内外学者在三维地质建模技术、三维成矿预测方法等方面的主要成果和进展做了系统总结和分析。目前,国内外多个地区已相继开展了三维成矿预测工作,并成功圈定多个深部找矿靶区,相关成果为深部找矿勘探工作提供了新的方法和方向。在此基础上,本文对未来三维成矿预测的发展趋势进行展望,相较于传统的二维成矿预测,三维成矿预测往往受限于三维预测信息的缺乏。如何更好的挖掘二维数据在深度方向的指示能力,将二维数据推演至三维环境,利用数值模拟、机器学习等方法开展数据挖掘、充分发挥已有数据的内蕴信息将在未来推动三维成矿预测理论的深入发展,提高三维成矿预测的理论方法及应用实践水平。     

矿床成矿系列综合信息预测理论方法及其应用

矿产资源是人类生存发展的物质基础。迄今我国科学家已经发现173个矿种, 形成了大量的地质资料与科研成果。本文在全国潜力评价工作的基础上, 总结形成了矿床成矿系列综合信息预测理论方法体系, 该体系以矿床成矿系列、成矿分析、综合信息矿产预测理论为基础, 以区域综合信息编图、综合信息预测模型构建及矿产资源定量预测为主要内容, 通过构建地质空间数据库、圈定矿预测类型和工作区、编制专题预测底图-综合信息预测要素图、建立综合信息预测模型, 进而进行矿产资源的定位-定量预测, 开展矿产资源的潜力评价研究。最后本文以熊耳山金矿为例, 运用该理论方法开展区域矿产资源定量预测, 为矿产资源预测提供参考意义。     

矿产资源潜力评价在我国的发展

无论是“矿产资源潜力评价”,还是“成矿预测”、“总量预测”、“成矿区划”,其目标、任务、采用的理论和方法、以及编制的图件都是相似的,都可纳入矿产资源潜力评价的范畴。矿产资源潜力评价是以成矿地质理论为依据,应用有关技术方法,在成矿地质条件有利地区对潜在矿     

我国三维成矿预测的研究现状及发展趋势

随着地表矿及浅部矿的减少,寻找隐伏矿和深部矿成为主要找矿方向。面对找矿预测发展的新形势,三维成矿预测逐渐成为近几年矿产资源预测研究的一大热点。归纳和梳理以往相关研究,对三维成矿预测在我国的发展状况进行总结,阐述了三维成矿预测在我国的发展历程,并根据研究现状和特点,对三维成矿预测的未来发展趋势进行论述。     

矿床模型综合地质信息预测技术研究

随着中国国民经济持续快速发展,中国对矿产资源的需求呈现了快速增长的趋势,资源短缺已经成为制约中国经济又好又快发展的主要瓶颈之一。为了解决矿产资源短缺问题,对陆地近地表未查明矿产资源潜力的区位、数量和质量的评价工作已经成为当前十分迫切的任务。文章对矿床模型综合地质信息预测技术体系进行了详细、系统的介绍。该体系以地球动力学、成矿动力学和成矿系列理论为指导,深入开展区域地质构造研究,最大限度地分析地质构造的成矿信息,以各级成矿区带为单元,划分主要矿产的矿床预测类型,建立矿床模型,总结区域成矿系列。全面利用物探、化探、遥感等资料所显示的地质找矿信息,运用体现地质成矿规律内涵的预测技术,全面、全过程应用空间数据库及GIS技术,在圈定成矿预测区的基础上估计潜在资源量。     

区域隐伏矿体三维定量预测评价方法研究

矿产资源是人类赖以生存的物质基础,是人类社会进步的根本保障。近些年,随着浅部矿藏的减少,寻找深部隐伏矿体日益紧迫。文中通过对以往相关研究的梳理和总结,基于现代成矿理论、成矿预测理论和矿产资源勘查与评价理论,依托数据库技术、3S技术、三维可视化技术及现代数学理论与方法,综合地质、地球物理、地球化学、遥感等多元信息,探索了一套适用于区域隐伏矿体三维定量预测评价的方法和流程,提出了基于基础地质与矿产地质相结合的控矿因素定量表达方法,创新了不整合面、碳酸岩层等新变量的提取和以统计收敛性划分成矿有利区间等方法,成功将传统区域二维成矿预测方法与先进的三维可视化技术结合,使区域范围内矿产资源预测研究拓展到三维空间,更有利于区域范围内隐伏矿体的圈定工作,亦可为今后的三维预测工作提供参考。     

基于成矿系统的三维定量预测研究——以四川拉拉铜矿为例

随着矿产资源预测的发展,三维矿产资源定量预测评价已经成为矿产勘查领域的热点。然而真正决定矿产预测及矿产勘查成败的核心在于:如何构建恰当的预测变量来反映成矿作用过程。本文以四川拉拉铜矿为例,通过成矿系统分析“源-运-储-保”四大要素总结了该区矿产预测的地质找矿要素。基于三维地质建模技术以及成矿信息定量提取技术,构建了区域找矿要素三维地质信息。以找矿信息量为数学模型,确定了拉拉铜矿成矿有利区划,圈定了4个找矿靶区。本次研究将矿床成矿系统分析(知识驱动)与三维定量分析(数据驱动)相结合,将成矿作用过程及关键因素(源、运、储、保等)转化为可预测的具体空间要素,并使用三维可视化技术进行三维空间重构,该方法为今后的三维定量预测工作提供了有利参考。     

矿产预测类型及其在矿产资源潜力评价中的运用

矿产预测类型是从成矿预测和矿产资源潜力评价的角度对矿产资源进行分类的一种方法,具有区域性但也兼顾典型矿床的一般性成矿规律,其理论基础就是成矿系列理论的矿床式。回顾了矿产预测类型概念的提出与演变过程,以阿舍勒式、大厂式和甲玛式为例探讨了作为预测工作第一步骤的重要性及划分矿产预测类型的理论依据,以大冶式铁矿为例阐述了矿产预测类型在成矿预测中的重要性和优越性。矿产预测类型基于典型矿床但又超越典型矿床的具体成矿条件因而体现出预见性,为成矿预测奠定了理论基础;同时,可以根据预测工作尺度的不同而分层次给出矿产预测类型的划分方案,可以满足分级别预测的需要;再者,矿产预测类型具有区域性特点但又不排斥一般性,既有针对性又有可操作性。分析讨论了2006年以来在全国运用矿产预测类型概念开展潜力评价工作中存在的若干问题,指出只有加强成矿规律研究才能科学地评价矿产资源的潜力。     

基于GIS的矿产资源预测进展

地理信息系统（GIS）是伴随现代计算机技术而发展起来的。本文总结了GIS在现代矿产资源预测中的优势、现代成矿理论的发展、基于GIS的矿产预测工作流程以及基于GIS的矿产资源预测方法和成功应用,指出了在学科交叉渗透背景下,GIS和矿产资源预测结合将越来越密切。     

矿产资源潜力评价方法对比及其发展趋势探讨

矿产资源潜力评价是预测一个地区矿产资源找矿潜力的评价方法，先后经历3个阶段：探索和应用阶段、快速发展阶段及信息化阶段。笔者梳理了“三步式”、证据权、预测普查组合、成矿系列、地质异常、综合信息预测、地球化学块体和非线性预测等8种矿产资源潜力评价理论或方法，通过相关应用实例阐述其实用性，分析了国内外应用潜力评价方法获取的研究成果，总结其发展趋势。其中，“三步式”和证据权是目前使用较为广泛的方法，成矿系列则是国内研究的热点。随着科学技术的进步以及数学地质的不断发展，矿产资源潜力评价已步入信息化阶段，三维深部预测将是未来潜力评价重点发展方向。     

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。     

基于数据科学的矿产资源定量预测的理论与方法探索

矿产资源预测已从定性走向了定量,从数据稀疏型走向了数据密集型,亟须数据科学支撑。本文在前人研究基础上,讨论了基于数据科学的矿产资源定量预测理论与方法,该方法的理论基础为相关性理论与异常理论,前者采用监督的机器学习方法挖掘地质找矿大数据与矿床的相关性为预测未发现矿床提供了理论基础;后者采用非监督的机器学习方法识别地质找矿大数据蕴含的地质异常为预测矿床提供了理论依据。该理论与方法强调地质找矿大数据和机器学习的重要性,其中,数据种类的多样性及数据精度和质量会影响预测结果的好坏,机器学习可提高特征提取与信息集成融合效率。此外,本文讨论了基于数据科学的矿产资源定量预测理论与方法的技术框架、特征提取、数据集成融合方法,以及该理论与方法引入的不确定性。     

基于地质大数据理念的模型驱动矿产资源定量预测

在大数据科学成为新的科学范式的背景下,基于地质大数据理念,提出了模型驱动的矿产资源定量预测评价的新方法,以及模型流程建模技术贯穿整个矿产资源预测评价过程的新思路,以地质理论指导地质大数据分析和计算机技术实现地质大数据挖掘2条主线展开研究,实现了面向地质大数据的数据挖掘与矿产资源的定量预测评价。结合青海祁漫塔格铁铜多金属矿床、山东焦家金矿床、云南个旧锡铜多金属矿床等不同地区、不同成矿类型和矿种开展了应用研究,完成了找矿模型工作流的设计与实现,进行了有利成矿信息的挖掘,取得了较好的效果,为大数据时代数字地质研究提供了新的思路。     

基于机器学习的三维矿产定量预测——以四川拉拉铜矿为例

在大数据蓬勃发展的时代背景下,矿产资源定量预测作为地质大数据的核心部分,其综合分析挖掘多元信息的基本思路与大数据的理念不谋而合。以四川拉拉铜矿为例,开展基于机器学习的三维矿产资源定量预测。通过建立三维地质模型,提取成矿有利信息,构建研究区定量预测模型;基于"立方块预测模型"找矿方法,采用机器学习随机森林算法,计算出研究区成矿概率分布,以此圈定出5个找矿远景区。结果表明,随机森林具有更高的预测准确度与稳定性,且能够对控矿要素重要性做出定量评价。该研究成功地将机器学习应用于三维矿产定量预测,为今后的矿产资源预测评价做出了积极的探索。     

辽宁省草河掌—桓仁地区铜矿资源量地球化学定量预测

矿产资源地球化学模型建立与定量预测研究以成矿成晕地质、地球化学理论为指导,以各尺度勘查地球化学数据为基础,以现代GIS信息技术为手段,通过研究总结典型矿田(矿集区)、矿床的异常特征,建立成矿带内典型矿床地球化学找矿模型,为预测区的地球化学定量预测提供类比依据,从而进行资源量预测。在资源量预测过程中加入了相似度、剥蚀程度、衬值等要素,有效地加大了预测靶区遴选的可信度,通过类比法与面金属量法两种预测方法的加权平均,使预测资源量合理。文章对草河掌—桓仁地区铜矿资源量进行了估算,共新增预测铜资源量21 812.9t。     

成矿区三维可视化与立体定量预测——以钦-杭成矿带庞西垌地区下园垌铅锌矿区为例

矿产资源是人类生存与社会进步的根本物质保障。近年来,随着地表矿、浅部矿产资源的日益枯竭,采用新技术、新方法的深部矿产资源预测成为地质勘查的主要研究方向。基于数字化、三维可视化及矿产定量预测为主的三维地质建模技术,为当前矿产资源远景预测与找矿工作提供了有力的工具。本文在现代成矿预测理论研究基础上,运用三维地质建模技术建立了钦杭成矿带下园垌矿区地质、地球物理、地球化学、钻孔等三维模型,揭示了区内构造地质特征、地球化学异常表征及地层岩体要素,据此探讨了矿床的成因及矿体分布特征。并在此基础上,采用证据权方法对研究区地质、地球物理、地球化学等多源信息进行融合,运用断裂缓冲区、地球化学异常、东岗岭组沉积岩地层等为证据因子来计算单位体积成矿后验概率,进行立体成矿预测,并圈定出铁锰矿、方铅闪锌矿、铅锌银综合矿等3处找矿有利靶区及估算出预测区内矿产资源储量总量为88710吨。研究结果表明:综合分析地质、地球物理、地球化学及钻孔数据进行矿区的三维地质空间定位、定量预测研究,可以有效的识别矿致异常信息,圈定找矿远景区,为成矿预测研究领域提供了新方向,可以将此方法应用至其他矿山。     

Quantitative Prediction of Concentrated Regions of Large and Superlarge Deposits in China

Identification and quantitative prediction of large and superlarge mineral deposits of solid mineral resources using the mineral resource prediction theory and method with comprehensive information is carried out nationwide in China at a scale of 1:5000000. Using deposit concentrated regions as the model units and concentrated mineralization anomaly regions as prediction units, the prediction is performed on GIS platform. The technical route and research method of locating large and superlarge mineral deposits and principle of compiling attribute table of independent variables and functional variables are proposed. Upon methodology study, the qualitative locating and quantitative predicting mineral deposits are carried out with quantitative theory Ⅲ and characteristic analysis, respectively, and the advatntage and disavantage of two methods are discussed. This research is significant for mineral resource prediction in ten provinces of western China.     

降低矿产资源定量预测不确定性的双向预测方法

成矿过程是一个复杂的物理化学过程,由于地质自身的不确定性、原始数据采集和处理的不当、预测方法中经验参数的不确定性等多重因素的叠加,造成矿产资源定量预测结果中潜在大量不确定性。在科学认识这些不确定性的基础上,如何降低不确定性是预测评价研究的一个重要方向。以地质异常理论和成矿动力学为指导,双向预测评价方法是降低地质异常分析中不确定性的有效途径,该方法具体包括基于矿床成因模型的成矿模拟和基于找矿模型与勘查数据相结合的模型驱动预测。前者作为研究成矿地质演化过程、探讨成矿动力学机制的定量化方法之一,可以直观展示成矿过程内部物理化学变化。作为对致矿地质异常分析的有效手段,通过将成矿过程抽象为不受时空间限制的可迭代计算的偏微分方程组,可实现定量化描述复杂成矿动态过程并预测成矿有利部位。通过挖掘成矿有利信息,分析地质变量并赋值,为预测模型提供大量的定量化预测变量和特征值,是矿产资源定量预测评价的一个最具潜力的发展方向。后者以勘查学为指导的矿化异常分析,从矿致地质异常的角度开展定量预测,减少了单一成矿有利信息的多解性并降低了预测结果的不确定性。该技术手段是依托空间数据库、地质统计学和地理信息系统空间分析技术支撑,以三维地质体模型的建立为基础,以分析成矿规律并建立找矿模型为核心工作内容,以证据权、找矿信息量等数学方法为工具,统计分析研究区内各地质要素单元的分布情况来探讨各地质要素对矿产预测的影响,最终实现基于“立方体预测模型”的定位、定量和定概率的隐伏矿体三维预测目标。以上方法从两种不同的地质角度和定量化理念创新性地实现了双向联合预测评价,两种技术手段的融合作为综合圈定“5P”找矿地段的数学地质方法,其作用和价值是相互补充并有机结合的。通过文中方法介绍和应用实例的研究成果,可以明确该方法确实提高了矿产资源定量预测评价的预测精度,一定程度上降低了预测的不确定性,整体上推动了地球科学研究由定性描述向定量化自然科学的转变。     

大数据思维下的矿产资源评价

以大数据时代的预测思维方法,结合重要矿产资源潜力评价具体工作,探索了矿产资源预测评价的基本理论基础。认为大数据的相关性预测方法和常用的综合信息矿产预测方法是一致的,矿产预测模型理论、多学科信息相关性分析、预测地质求异理论、矿产区域趋势分析方法是矿产资源评价的四项基本理论。总结了在数字化、信息化时代矿产资源预测评价的主要工作流程。建立数字化预测数据平台、根据预测矿产模型进行数据清洗、编制预测要素图件、建立预测模型、圈定预测靶区和成矿远景区、进行资源潜力估算等是预测评价的基本任务与流程。