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。     

全国重要矿产总量预测方法

全国重要矿产资源评价涉及25种重要矿产的近百种矿床类型,需要在1∶20万尺度水平圈定成矿预测远景区,并科学估算各远景区资源量,为国家矿产资源战略勘查和战略部署提供技术支撑。为了保证预测成果在同一层面上进行全国汇总,制定了全国一致的、标准的技术要求和方法。通过对中国以往一轮、二轮区划预测方法、全国矿产资源总量预测方法及国外最新预测方法的分析和总结,结合近年来预测理论的新发展,确定了全国重要矿产总量预测的理论基础是成矿系列理论、现代成矿动力学理论和综合信息矿产预测理论,采用的预测思路是矿床模型综合地质信息预测方法。文章陈述了总量预测的方法流程和预测技术要求,有关方法思路可供资源评价人员参考。     

成矿系列与资源评价

成矿系列概念由程裕淇、陈毓川、赵一呜在1979年提出.经过30多年来的不问断地研究,逐步得到完善.矿床成矿系列包含"4个一"或四个要素,即时间、空间、作用与矿床产物,缺一不可,我国广大地矿工作者在应用成矿系列观点指导找矿勘探、总结区域成矿规律方面已取得显著的成绩.使用成矿系列理论开展区域矿产资源预测评价最早由王世称教授在上世纪90年代开始的.最初是使用双重回归分析进行浙江的银铅锌系列矿产的定量预测.之后又提出矿化系列的概念,它包括成矿系列、矿化点、物化探异常等,并分成沉积矿化系列、岩浆矿化系列、变质矿化系列和火山作用矿化系列,目的是将成矿预测与成矿系列理论结合起来.陈毓川、肖克炎、王登红等在十五科技攻关项目中提出了"成矿系列综合信息矿产资源预测评价"三三式"评价方法,并在我国东天山地区铜金预测中成功运用.叶天竺等在成矿系列基础上提出矿床模型地质综合信息矿产资源预测方法.     

特约主编致读者

众所周知,对未发现矿产资源位置、数量及经济价值进行科学预测评价是当前矿产勘查评价主要的研究领域。2006-2014年,全国开展了为期8年的重要矿产资源潜力评价工作。该项工作是由国土资源部规划、中国地质调查局组织实施的一项国家矿情调查计划,研究团队包括各省（直辖市、自治区）、各行业地质单位、有关地质院校和科研院所等3 700余位矿产地质专家,完成了我国陆域25种重要矿产资源潜力评价工作,提交了完整的全国矿产资源潜力评价成果,基本摸清了我国重要矿产资源潜力家底。工作中运用的技术方法--成矿系列综合信息矿产资源预测方法,包括首次应用知识推断、信息融合与定量地质参数模型等技术,被国际矿床成因协会副主席、国际SCI核心刊物Ore Geology Reviews主编、中华人民共和国国际科学技术合作奖获得者Franco Pirajno教授认为是“具有较强的实用价值,且对世界其他地方,特别是发展中国家,具有推广价值”,美国地质调查局矿产资源评价专家、“三部式”定量预测评价方法的发明人Donald A. Singer教授评价该项目研发的理论方法以及获得的预测成果、数据资源都极有价值。本专辑的出版凝聚了我国“矿产资源评价工程”的精华。 本专辑《全国重要矿产资源评价》是在由肖克炎研究员主持的中国地质调查局地质调查专项--“全国重要矿产总量预测”（编号：1212010633905,1212010733806,1212011121040）研究基础上,针对全国重要矿产资源预测评价的新成果而出版的,对我国25种重要矿种的成矿地质背景演化史、矿床时空分布特征进行综合分析,并结合全国矿产资源评价和成矿区带划分的最新成果,进一步分析了我国矿产资源潜力及勘查格局的变化趋势。本专辑共收录16篇论文。以牛翠祎、崔宁、唐攀科、夏庆霖、娄德波、孙莉、李童斐、阴江宁、丛源、杨毅恒、朱鹏飞、孙鹏慧、王吉平、曹烨等为第一作者的15篇论文,以矿床成矿系列等先进的成矿地质理论为指导,以Ⅲ级成矿区（带）为单位,划分了中国金矿、铜矿、铅锌矿、钨矿、锡矿、镍矿、铝土矿、稀土矿、铁矿、锰矿、铬铁矿、铀矿、菱镁矿、萤石矿、硫矿的成矿区带、预测类型,并综合利用物化探、自然重砂、遥感等资料所显示的地质找矿信息,应用GIS技术,实现了对以上矿种的资源潜力预测评价,划分了预测工作区,获得了预测资源量,为国家的资源勘探及部署提供了宝贵数据资料和方向。此外,以宋相龙为第一作者的《矿产资源潜力评价成果数据信息管理系统设计与实现》一文运用GIS技术,构建存储不同类型数据的元数据库,实现多源异构数据的统一管理和快速访问,为矿产资源潜力评价成果数据推广应用提供信息技术支撑,提高了潜力评价成果的信息化服务能力。 本专辑凝练了“全国重要矿产总量预测”项目的部分成果,为我国的矿产勘查工作提供了丰富的理论和资料依据,促进了地质找矿的突破,是我国乃至全球的矿产资源预测评价理论发展高峰和矿产勘查部署的实际依据。当前矿产资源评价已步入“矿产资源潜力动态评价”和应用大数据平台进行操作的新时代,在未来的矿产资源预测评价工作中,本成果将引领预测评价工作爬坡过坎、一往无前！ 感谢所有作者（包括论文没有在本期刊登的论文作者）、审稿专家和编辑部人员为本专辑出版所付出的辛勤努力。     

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。     

东天山斑岩铜矿资源潜力评价

在对东天山斑岩铜矿进行资源潜力评价的过程中,引进和吸收了国内外同行的研究成果,提出了成矿系列综合信息矿产资源潜力评价方法.该方法以成矿系列理论、成矿动力学理论以及综合信息矿产资源评价理论为依托,充分利用地质、地球物理、地球化学、卫星遥感等多元数据,将成矿作用与特定的成矿地质环境联系起来,结合综合信息在区域空间上的展布特点,开展不同矿化类型的成矿信息提取,最后使用GIS背景下开发的矿产资源评价系统(MRAS)圈定成矿靶区,预测资源潜力.作者在东天山地区运用此方法对斑岩铜矿进行了示范性预测,野外验证结果显示,预测效果较好,说明该方法具有推广使用的价值.     

现代成矿预测若干理论述评

以成矿理论为支撑的现代成矿预测理论取得了长足的进展，对现代矿产勘查与评价实践工作具有重要的指导意义；据成矿预测理论近年来的进展，结合笔者等的研究工作体会，述评地质异常、矿床的成矿系列、矿床模型和超大型矿床勘查等成矿预测理论。     

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。     

基于矿床成矿系列的三维成矿预测——以安徽铜陵矿集区为例

为了对安徽铜陵矿集区深部矿产资源进行定量预测评价,并按不同矿床类型实现混合成因预测,以矿床成矿系列为指导开展三维成矿预测很有必要。在前人研究的基础上,总结归纳了研究区两个矿床成矿系列:与燕山期岩浆作用有关的成矿系列和沉积-改造(变质)成矿系列,以及斑岩-矽卡岩-热液型成矿模式,并利用三维可视化技术,对研究区进行了三维地质建模。在此基础上,运用"立方块预测模型"找矿方法,对研究区开展三维成矿预测,根据信息量值结合地质情况圈定了14个找矿远景区。该研究成功地将传统二维成矿预测理论与三维可视化技术结合,将区域矿产预测拓展到三维空间,更有利于区域范围内隐伏矿体的圈定工作,亦为今后的三维成矿预测工作提供了参考。     

矿床成矿系列与成矿预测研究新进展——“《中国矿产地质志》‘成矿系列与找矿方向’”专辑特邀主编寄语

《中国矿产地质志》系列志书由全国600多家单位、4000多名地质工作者, 历时十多年编纂而成, 计划出版200多套志书、150余套附图, 全面记录我国180余种矿产、7万余处矿产地的矿产勘查成果和成矿规律, 实现我国已发现矿种、矿产地和国域面积的三个全覆盖。该志书填补了历史空白, 具有划时代的里程碑意义。该套志书是在“矿床的成矿系列”(简称“成矿系列”)理论思想指导下开展研编的, 厘定了地球系统演化各个时空域中矿种全覆盖的矿床成矿系列, 构建了全国94个成矿带和31个省区市的区域成矿谱系, 在此基础上构建了时间域、空间域及成矿作用紧密结合的成矿体系, 并进一步应用成矿系列的“全位成矿、缺位找矿”的预测思维开展了全矿种的成矿预测。在《地球学报》编辑部的大力支持下, 主动服务于新一轮找矿突破战略行动, 我们从全国、省域、成矿区带等不同尺度, 选取12篇论文, 组成“《中国矿产地质志》‘成矿系列与找矿方向’”专辑, 对铁、金、稀有、稀土、稀散、磷等战略性矿产等进行了系统总结和分析, 旨在为新一轮找矿突破战略行动中找矿工作选区和部署提供科技支撑, 促进国内重要矿产资源的勘查开发, 增储上产。     

广东省仁化县书楼丘铀矿床三维地质建模及成矿预测

综合地质、地球化学等资料进行多元信息成矿预测是目前深部固体矿产主要工作方法。广东仁化县书楼丘铀矿床位于诸广南铀矿田北部,是诸广南铀矿田重要的组成之一。本次为了拓宽书楼丘矿床深部找矿思路,探讨其找矿潜力,在前人研究和勘探基础上,总结了矿床综合信息找矿模型,以三维定量预测研究理论基础,根据矿床成矿条件和找矿标志特征,提取地质、化探、钻探资料的成矿有利信息,并利用COCAD软件构建了地形-地表、岩体、构造、矿体等地质模型,对信息进行综合成矿有利分析,运用信息量法进行研究区深部矿产资源预测,共圈定了3片靶区。     

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。     

基于证据加权模型的综合信息成矿预测

综合信息成矿预测是复杂高维非线性系统的建模与评价过程,通过识别和提取地、物、化、遥等多源地学观测数据中的综合致矿地质异常信息,并以此为依据进行成矿预测。成矿预测是在科学预测理论的指导下,应用地质成矿理论和数理统计方法对地质、物探、化探、遥感等信息进行充分挖掘,剖析成矿地质条件,总结成矿规律,建立综合信息成矿模型并应用于成矿预测,从而圈定和评价成矿远景区,为区域找矿工作部署和矿产资源开发利用的统筹规划提供科学依据。本次研究将证据加权模型引入到成矿预测研究中,通过建立和评价地质信息、化探信息、遥感蚀变信息、遥感线环形构造密度信息与已知矿化点的关系,然后用贝叶斯公式计算成矿后验概率,推出研究区成矿预测结果。研究结果表明:综合信息成矿模型预测结果符合研究区地质成矿规律,和已知成矿点吻合率达71.4%。     

航空高光谱遥感矿物信息提取技术及其应用进展——以中国西部成矿带调查为例

为推进航空高光谱遥感矿物信息提取技术及其在地质工程化中的应用,2010—2015年,以我国西部成矿带为调查区,使用CASI/SASI/TASI航空高光谱数据,在进行矿物光谱特征分析、高光谱影像数据预处理、矿物信息提取、蚀变异常信息筛选及区域找矿预测基础上,编制了矿物种类分布图、单矿物丰度分布图和找矿预测图等高光谱地质调查系列专题图件; 建立了一套高光谱遥感矿物填图技术体系,解决了高光谱数据预处理与矿物提取等方面的技术问题,推进了地质填图向精细化和微观化方向发展。该研究为高光谱技术在地质工程化中的应用奠定了基础,丰富了地质填图的产品类型和内容,并服务于地质找矿等地质工作。     

Application of Weights of Evidence to Mineral Potential Mapping of Yujiacun Ore Field in Northwest Yunnan Province, China

The multivariate information conprehensive processing technique is especially important at present to the digital mineral prospecting. However, the GIS-based weights of evidence have provided us with powerful tool for the quantitative assessment of mineral resource potential. In this paper, the mineralization model is established, based on the achievements made by previous researchers, to mend such deficiencies ad few references on ore fields in Yujiacun, Yunnan Province and the shortage of quantitative prediction and assessment of mineral resources. In addition, the weights of evidence are used to make a systematic quantitative prediction and assessment of mineral resources there, so that 2 mineral prospecting target areas of grade Ⅰ and 8 mineral prospecting target areas of grade Ⅱ are delineated, providing the further mineral resource exploration with the basis for the selection of mineral deposits.     

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。     

PREDICTION OF LOCATION OF HIDDEN ORE DEPOSITS IN THE AGED ORE FIELDS:AN EXAMPLE FROM FENGHUANGSHAN ORE FIELD,TONGLING,CHINA

This paper discusses the strategy for successfully predicting the location of potential hidden ore bodies in aged ore field,and presents the result of location prediction of hidden ore bodies in Fenghuangshan ore field,Tongling.Innovative conceptual targeting procedures based on a genetic understanding of mineralization systems,carefully geological investigation and correct deduction,together with new geochemical and geophysical technology and integrating of comprehensive information are all very important for the successful prediction.In the aged Fenghuangshan ore field,through researching by application of the metallogenic theory of polygenetic compound ore deposits and triple-frequency induced polarization method and exploration tectono-geochemical method,we predicted location and quality of hidden ore bodies.According to the prediction,hidden high quality Cu-Au ore bodies of skarn type and porphyry type have been discovered.     

基于成矿条件数值模拟和支持向量机算法的深部成矿预测——以粤北凡口铅锌矿为例

随着计算机科学和地质大数据技术的迅猛发展,数值模拟和机器学习已成为当今地学领域定量发展的重要前沿方向。数值模拟综合运用了研究区地质、构造、地球物理、地球化学等多源信息,将成矿条件与过程进行量化模拟分析,对研究成矿动力学演化过程及成矿响应有重要意义,可对已有成矿要素/信息在时空上进行扩展/外推,扩大了成矿预测信息的广度和深度,为解决深部成矿预测中获取深部信息难题提供了一种可能的有效途径。支持向量机是一种重要的机器学习分类算法,它具有简洁、方便、高效和计算结果较稳定等特点,在众多领域中得以成功应用,是成矿预测中多源信息提取与融合的一种可靠的技术手段。为了充分利用数值模拟与机器学习的优势,本文提出将计算机数值模拟方法和机器学习(即支持向量机算法)相结合来进行深部成矿预测的新方法。以粤北凡口超大型铅锌矿为例,首先,对凡口矿区勘探线剖面进行构造应力场模拟;进而,以已知钻孔数据作为训练集和测试集,运用支持向量机算法对模拟结果中的不同参量(也即模拟所得的成矿条件)进行训练学习;最后,建立相应的定量找矿预测模型对研究区(或剖面)外围和深部找矿进行预测评价。研究结果表明,本文所建立的预测模型精确度和召回率都较好,预测结果显示出了三个成矿可能较大的区域,说明数值模拟技术和机器学习算法结合应用的效果较好。这种新的成矿预测方法为深部找矿预测提供了一种可行的新思路和新途径,可以有效地拓展运用到其他矿区、其他类型矿床的深部找矿预测工作中。     

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。     

基于证据权重法的江绍拼合带中西段成矿预测研究

江绍拼合带中西段地质工作程度高,但矿产地质研究薄弱,在找矿方面至今尚无重大突破。以地质理论为指导,运用GIS 技术,从该地区的地质、化探和遥感等信息中提取不同成矿标志信息,对多源数据进行综合分析,利用证据权重法对研究区进行成矿预测与评价,共选取18套变量作为证据图层,对预测结果进行分级,划定三级成矿远景区,提高研究区成矿预测的精确度与可靠性。