基于空间数据挖掘的三维成矿预测定量指标体系建立方法研究——以宁芜盆地钟姑矿田为例

大数据思维是直接从数据入手的一种新的思维方式,其本质是减少甚至完全屏蔽人为因素干扰,让数据说话。以往三维成矿预测中指标体系的建立多采用经验分析法,以地质模型和先验知识指导控矿特征变量取值,其准确性易受到人为影响。本文基于大数据思维,使用数据驱动方法对三维成矿预测中的找矿指标体系进行探索性研究,在钟姑矿田选择4 个大中型典型矿床,直接采用三维空间分析方法对地层和岩体的控矿地质体进行特征分析,通过计算z 轴方向三维距离场、分析岩体顶面隆起凹陷程度形态因素,确定各控矿要素与矿体之间的相关关系,获取定量指标。本研究改变了以往主观经验指导找矿的思路,尝试采用空间数据挖掘方法进行客观数据分析提出找矿指标,提高了找矿指标体系建立的科学性,此方法得到的定量指标体系可直接参与三维找矿预测模型的计算。     

山东大尹格庄金矿床深部三维定量成矿预测

大尹格庄金矿是胶西北招平断裂带中段的大型金矿床,但随着逐渐的开采其保有资源量不断下降,急需在矿床的深边部区域开展接续资源找矿工作。本文以大尹格庄金矿为研究对象,以区域成矿理论和找矿勘查模型为指导,利用三维地质建模技术构建了相关地质体的三维模型,在此基础上,采用定量化的方法提取地质体与成矿相关的控矿因素指标和矿化指标,并建立了三维定量成矿预测模型,并应用该模型圈定了3个找矿靶区。研究表明,该方法能够适用于大中型矿山的深边部找矿工作,其三维及定量化的预测结果能够为后续的勘探及开采工作提供重要参考。     

定量成矿预测的人工神经网络模型

重点探讨了资源量预测人工神经网络ＢＰ模型（ＢＰ－ＭＲＰ）的建造和预测问题,特别对模型输入层（地质变量）、隐含层和输出层的构置和优选,模型的学习、检验和预测评价等问题作了较深入的讨论,尝试性地提出了模型输入变量的优化方法和模型检验准确率的计算方法,并以长江中下游地区为实例,给出了ＢＰ－ＭＲＰ模型的实际建造步骤和预测。结果证明,人工神经网络模型不仅能够模拟成矿地质因素和矿床特征（值）之间的非线性关系,     

基于数字模型的居隆庵铀矿床三维成矿预测

文章基于三维地质建模与地学统计分析相关理论,在江西相山铀矿田主要矿床成矿地质背景、矿床地质特征及成矿规律的研究认识基础上,运用地质建模软件SKUA-GOCAD,建立了居隆庵铀矿床的地形地貌、构造、地层和矿体三维数字模型,并开展了成矿有利信息定量提取分析。运用三维证据权法和三维信息量法对居隆庵铀矿床开展了“定位-定量-定概率”的隐伏矿体三维定量预测研究工作。通过对矿床定量预测获得了成矿高值区,圈定了5个靶区（3个A级靶区和2个B级靶区）,并开展了资源量估算,计算出总资源量为10 983 t。预测结果表明居隆庵矿床找矿潜力巨大,研究成果为该矿区的后续矿产勘查工作提供了重要参考依据,同时也为相山盆地铀矿床的勘探开发提供了技术支持和找矿思路。     

三维成矿预测数据整合过程不确定性研究——以宁芜盆地钟姑矿田为例

基于多元地学大数据的三维成矿预测方法是开展深部找矿预测的新方法和新手段,也是当前成矿预测领域的研究热点之一。然而,大数据具有高维、混杂、非精确等特点,其分析处理过程面临多重不确定性。多元地学大数据整合是三维成矿预测的最终环节,其存在的不确定性将直接作用于预测结果,影响进一步的找矿应用和风险评估。本文以宁芜盆地钟姑矿田为例,从大数据思维出发,定量分析和度量预测要素和数学模型在数据整合过程中存在的不确定性及对三维成矿预测结果的影响。结果显示,断裂构造、背斜轴部等预测要素的不确定性对三维成矿预测结果的影响最为强烈;数据整合模型中,较之Logistic回归模型和证据权重模型,神经网络模型可能具有更高的不确定性程度。进一步工作可通过增强上述预测要素的可靠性和有效性、采用更多的数据整合模型进行更为全面的不确定性分析和评价,以获得更为可靠的三维成矿预测成果,从而降低成矿预测和找矿勘探风险。     

三维成矿预测研究进展

随着深部隐伏矿床找矿预测研究的逐渐深入,三维成矿预测已成为当前的研究热点之一,相关理论及方法已并在国内外多个地区开展深部找矿预测实践。本文系统归纳和整理了当前国内外三维成矿预测的研究进展,对未来三维成矿预测研究的发展趋势进行展望,并总结出"四步式"的三维成矿预测方法流程,以期为进一步推进三维成矿预测研究提供支持和帮助。     

矿床成矿系列与多目标定量预测

矿床成矿系列理论1975年由程裕淇教授提出后,对地质预测方法起到了一定的指导作用,但是迄今为止还没有与之相对应的定量预测方法。作者总结了近年来的工作经验,提出了多目标定量预测理论,在定量预测方法上填补了一项空白。文中介绍了矿床成矿系列理论,并论述了多目标定量预测理论、方法及其应用。     

基于地学大数据的岩浆岩定量分类与成矿预测研究——以甘肃北山地区为例

岩浆岩分类是研究岩浆岩成因及其成矿作用的基础,传统的岩浆岩二维图解分类,其结果不具唯一性。本文基于地质大数据研究方法;应用多元统计"聚类分析"和"判别分析"的算法,选取北山地区岩浆岩258件岩浆岩样本构建起"北山地区岩浆岩氧化物+微量元素+稀土元素定量分类系列模型",在35个变量空间将岩浆岩分为3大类共11个小类,与岩浆岩有关的金、铜、铅锌、铀钍、钨钼矿等岩体分别集中处于不同的分类中,充分证明所建定量分类系列模型对北山地区岩浆岩分类的高度有效性,同时也对该区岩浆岩找矿靶区做出了准确的定量预测。     

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。     

面向矿床三维动态建模的地质勘探数据库增量更新方法

针对深部找矿过程中地质勘探数据增加和动态三维地质建模需要,提出了一种基于版本管理的矿床地质勘探数据库增量更新方法。在分析矿床地质勘探工程数据与三维地质模型映射关系的基础上,建立时序版本和建模版本作为矿床勘探数据增量更新版本标识。针对矿床地质勘探数据库增量更新的版本管理,提出了一种扩展的有向无环图版本管理模型,设计了基于关系数据库的版本管理方法并探讨了其实现过程。以安徽铜陵凤凰山矿床地质勘探数据为例,基于SQL Server数据库系统建立了实例矿床地质勘探版本数据库,以C#编程实现了实例矿床勘探数据库的版本管理,包括版本的建立、查询与显示等功能,通过勘探工程增量更新版本数据建立了三维矿体的动态修正模型,证实了方法的可行性与有效性。     

基于CART算法的三维成矿预测研究——以安徽白象山矿区为例

把地质大数据和人工智能技术引入矿产资源定量评价及成矿预测体系中,提高了海量地质数据的有效信息挖掘,弥补了传统方法的不足。本文基于白象山矿区基础地质资料和物化探成果资料,利用三维地质体建模技术和三维空间分析技术,量化三维控矿因素,建立了一种基于CART 算法的三维成矿预测模型。通过在白象山矿区的实验表明：该模型能较好的定位已知矿体,并且预测出在已知矿体北部、东部、东北部、西部、南部和东南部具有较高的成矿概率,可圈定找矿靶区。该模型将地质大数据应用于找矿勘探工作,具有纯数据驱动、预测精度高、预测结果可靠等优点。研究发现,该模型的预测效果与训练数据集的数量、矿控因素提取、决策树深度等有关。     

矿产勘查储量估算三维可视化原型系统的开发

随着计算机图形学技术和数据库技术的迅猛发展和成熟,将计算机三维可视化技术和地质统计学储量估算方法相结合,形成先进实用的资源勘查软件工具是目前国内地学信息研究的重要方向,也具有重要的实际价值。文章论述了矿产勘查储量估算三维可视化原型系统开发的一些技术思路和流程及要解决的关键技术问题,并对系统的功能进行了简单的描述,最后对存在的问题进行了探讨。     

Deep 3D structure of the Sydney Basin using gravity modelling

A detailed deep 3D geological model is an important basis for many types of exploration and resource modelling. Renewed interest in the structure of the Sydney Basin, driven primarily by sequestration studies, geothermal studies and coal seam gas exploration, has highlighted the need for a model of deep basin geology, structure and thermal state. Here, we combine gravity modelling, seismic reflection surveys, borehole drilling results and other relevant information to develop a deep 3D geological model of the Sydney Basin. The structure of the Sydney Basin is characteristic of a typical intracontinental rift basin, with a deep north–south orientated channel in the Lachlan Fold Belt basement, filled with up to 4 km of rift volcanics, and overlain with Permo-Triassic sediments up to 4 km thick. The deep regional architecture presented in this study will form the framework for more detailed geological, hydrological and geothermal models.     

北京五环城区浅部沉积层的三维地质结构建模

随着城市地下空间的开发利用,对三维地质结构的掌握成为科学合理开发利用地下空间的基本前提,三维地质模型的创建也得以迅速发展。三维地质结构模型可以直观展示地层空间分布形态,为地下空间资源的科学规划提供基础数据。本次工作首次完成了北京五环城区(750 km~2)的三维地质结构模型创建。建模工作基于研究区广泛分布的数千工程钻孔,通过筛选、标准化钻孔数据,绘制相应标准化地层剖面(107条),创建了钻孔模型,以及北京五环城区地下50 m以浅三维地质结构模型,并完成精度验证。本次建模过程整理了大量工程钻孔数据,综合考虑了冲洪积扇发育区地层互层、相交、尖灭、透镜体等复杂的地质现象,具有代表性,可为类似地质建模工作提供借鉴。此外,北京城区三维地质结构模型直观展示了研究区浅部的地层分布与地层结构,为后续三维属性模型的创建提供了实体框架,亦为区内地下空间资源地质评价提供了数据支撑。     

基于原生晕三维数据体模型的深部矿产预测

三维原生晕矿产预测方法可以作为原生晕地球化学的有效补充。探讨了基于原生晕的地球化学深部矿产预测方法,通过三维建模技术构建了一种三维原生晕矿产预测方法,应用该方法在湖北铜绿山铜铁矿圈定了22个预测靶位,部分靶位已在矿区的实际勘探中得到验证。三维原生晕数据体模型可以在深部矿产预测中取得较好的效果。     

地质对象表面模型的矢量缓冲区分析算法及其在矿产资源定量评价中的应用

基于GIS的三维隐伏矿体成矿预测是矿产预测评价领域研究的热点问题,而构建三维数字矿床模型则是解决该问题的重要手段之一。目前,在构建三维数字矿床模型方面,仍有大量问题亟待解决,特别是基于三维空间分析构建找矿标志的三维模型方面尤为突出。三维缓冲区分析是三维空间分析的基本内容。目前在成矿预测研究中,通常使用地质对象的栅格模型表达其缓冲区,但其存在耗时、不精确、可视化效果相对较差的缺点。本文提出缓冲区分析方法,具有快速、精确、矢量化的特点,由地质对象的离散化入手,通过改进的带符号的欧氏距离变换方法和精确的光滑曲面重构算法,最终获得使用以矢量表达的地质对象的三维缓冲区(带)。基于多个矿区实际的三维地质模型,从三维可视化、优度与等距性分析等方面开展两种模型的对比实验,结果表明,矢量缓冲区分析在三维可视化、计算精度及其算法扩展性方面比栅格缓冲区模型更加适合三维隐伏矿体的定位与定量预测。     

Development and future prospects of quantitative mineral assessment in China

Mineral potential assessment at the Earth’s surface has been an important research for geoscientists around the world in the past five decades. The fundamental aspects of mineral assessment at different scales can be associated with the following tasks, e.g., mineral potential mapping and estimation of mineral resources. This paper summarized the history and development in terms of theories, methods technologies and software platforms for quantitative assessment of mineral resources in China, e.g. comprehensive information methodology, geological anomaly, three-component quantitative prediction method, 5P ore-finding area, integrated information assessment method, nonlinear process modeling and fractals, three dimensional mineral potential mapping, etc. At last, to discuss the future of quantitative mineral assessment in an era of big data including platform for 3D visualization, analysis and sharing, new methods and protocols for data cleaning, information enhancement, information integration, and uncertainties and multiple explanations of multi-information.© 2019 China Geology Editorial Office.