地區(qū)鎢鉬礦資源評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)研究范文

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《地質(zhì)學(xué)刊》2017年第2期

摘要:近年來，皖南地區(qū)在鎢鉬礦找礦方面取得了重大突破，具有較大的找礦潛力。應(yīng)用GIS技術(shù)對(duì)皖南地區(qū)的地質(zhì)、礦產(chǎn)、物化遙等綜合信息建立地學(xué)空間數(shù)據(jù)庫，在此基礎(chǔ)上綜合分析區(qū)內(nèi)各類成礦信息和找礦信息，借助計(jì)算機(jī)處理各類數(shù)據(jù)，進(jìn)行成礦信息空間綜合分析，建立評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型。選用證據(jù)權(quán)法對(duì)矽卡巖型、斑巖型和熱液型鎢鉬礦資源進(jìn)行空間定位評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，在四級(jí)成礦遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)圈定了23個(gè)Ⅴ級(jí)成礦區(qū)和68個(gè)重點(diǎn)區(qū)塊，并對(duì)這些重點(diǎn)區(qū)塊進(jìn)行分級(jí)與評(píng)述，為該地區(qū)的鎢鉬礦勘查提供參考。

關(guān)鍵詞:GIS;證據(jù)權(quán)法;礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià);鎢鉬礦;皖南地區(qū)

0引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和成礦理論的發(fā)展，成礦預(yù)測(cè)方法已由單一信息預(yù)測(cè)發(fā)展為多種信息的綜合預(yù)測(cè)，由單純的定性或定量法轉(zhuǎn)化為定性與定量相結(jié)合的方法，定位預(yù)測(cè)方法趨于成熟，成礦預(yù)測(cè)方法更加科學(xué)和完善。目前，礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)方法可分為經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ头ê统梢蚋拍罘?范永香等，2005)，2種方法都試圖以GIS作為分析空間礦產(chǎn)資源分布的工具和手段，研究多源信息定量模型;或者以GIS為支撐，從成礦體系出發(fā)建立礦床模型專家系統(tǒng)。充分應(yīng)用地質(zhì)、物化遙等綜合異常找礦信息，確定不同類型礦床的預(yù)測(cè)要素，建立預(yù)測(cè)模型(葉天竺等，2007)，并根據(jù)證據(jù)權(quán)重法(Agterbergetal．，1993)，借助于GIS技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)，已成為國內(nèi)外勘查技術(shù)發(fā)展和數(shù)字探礦的發(fā)展趨勢(shì)。皖南地區(qū)介于長江中下游成礦帶和欽杭成礦帶之間，屬于全國19個(gè)成礦區(qū)帶之外的非重點(diǎn)成礦區(qū)帶，也是地質(zhì)工作程度較低的地區(qū)(王德恩等，2011)。近年來，相繼發(fā)現(xiàn)了池州黃山嶺深部鉬礦(田坎等，2015)、青陽縣百丈巖鎢鉬礦(陳芳等，2013)、祁門縣東源鎢鉬礦、寧國市竹溪嶺鎢鉬多金屬礦、績溪縣逍遙鎢鉬礦等一系列大中型礦床，在鎢鉬礦找礦方面取得了重大突破，具有較大的找礦潛力。研究區(qū)范圍涵蓋沿江丘陵及皖南山區(qū)，地跨長江及新安江兩大流域，工作區(qū)面積約3萬km2。

1空間數(shù)據(jù)庫

建立完整的地學(xué)空間數(shù)據(jù)庫是進(jìn)行GIS礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)，空間數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容反映了評(píng)價(jià)區(qū)資料的收集程度和數(shù)據(jù)處理工作程度，其建設(shè)質(zhì)量直接關(guān)系到空間分析、模型建立、信息提取、評(píng)價(jià)計(jì)算和評(píng)價(jià)結(jié)果。皖南地區(qū)空間數(shù)據(jù)庫以MapGIS6．7為平臺(tái)建立，內(nèi)容包括地層、侵入巖、脈巖、圍巖蝕變、斷裂構(gòu)造、地球物理、地球化學(xué)、遙感、自然重砂、匯水盆地、礦產(chǎn)以及部分地理內(nèi)容。比例尺為1∶20萬，部分地區(qū)地質(zhì)內(nèi)容采用了1∶5萬資料進(jìn)行修編。空間數(shù)據(jù)庫采用投影平面直角坐標(biāo)系，北京54橢球參數(shù)，高斯－克呂格橫切橢圓柱等角投影。礦產(chǎn)資源GIS評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)系統(tǒng)(MRAGIS)采用ArcGISEngineV9．2技術(shù)編制，可在操作系統(tǒng)下直接運(yùn)行，無需任何GIS平臺(tái)支持。MRAGIS系統(tǒng)操作數(shù)據(jù)要求是ArcInfo圖層格式或SHP文件格式。由于皖南地區(qū)的地學(xué)空間數(shù)據(jù)庫建立在MapGIS環(huán)境下，為滿足計(jì)算要求，需要將MapGIS格式的圖層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成ArcInfo的圖層文件或SHP文件。

2空間分析與評(píng)價(jià)模型的建立

在應(yīng)用GIS技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)中，空間分析是最基礎(chǔ)、也是最重要的基本環(huán)節(jié)，空間分析的目的(李裕偉等，2007)是將它們從地質(zhì)、礦產(chǎn)、物探、化探、遙感、自然重砂等數(shù)據(jù)中挖掘出與成礦相關(guān)的信息，羅列出成礦地質(zhì)條件和找礦有用信息(陳建平等，2011)。結(jié)合工作區(qū)內(nèi)已知礦產(chǎn)的分布、地質(zhì)背景和區(qū)域成礦規(guī)律，歸納出工作區(qū)目標(biāo)礦種的各種礦床類型的成礦規(guī)律，建立評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型，應(yīng)用GIS技術(shù)進(jìn)行礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)。空間分析主要包括:(1)針對(duì)點(diǎn)、線、面圖層的緩沖區(qū)分析;(2)相對(duì)礦產(chǎn)地與地、物、化、遙特征圖層的疊置分析和統(tǒng)計(jì)分析;(3)單位面積內(nèi)的圖元密度分析;(4)線元交匯點(diǎn)分析;(5)其他分析(經(jīng)濟(jì)分析、政策法規(guī)分析、環(huán)境分析等)。

2．1緩沖區(qū)分析

在礦產(chǎn)資源GIS評(píng)價(jià)中，緩沖區(qū)分析的目的是了解目標(biāo)圖層中相關(guān)圖元對(duì)礦產(chǎn)的作用范圍，就斷裂構(gòu)造而言，其對(duì)礦產(chǎn)的作用范圍視構(gòu)造規(guī)模、埋深、斷距、走向等因素而定。再如物化探異常點(diǎn)，它的影響范圍大小應(yīng)當(dāng)考慮異常類別、產(chǎn)生原因、異常規(guī)模等特性。由MRAGIS系統(tǒng)提供的緩沖區(qū)分析可以根據(jù)目標(biāo)圖層中的某一屬性字段內(nèi)容設(shè)置不同的緩沖半徑，也可以統(tǒng)一賦1個(gè)值。以物探異常點(diǎn)緩沖區(qū)分析為例，為MRAGIS系統(tǒng)緩沖區(qū)分析操作窗口，當(dāng)分析圖層、分析屬性字段確定后，即可根據(jù)屬性值賦緩沖半徑。在緩沖區(qū)分析操作過程中，常需要根據(jù)已知礦點(diǎn)的分布情況不斷修改緩沖半徑值，直到滿意為止。同樣，斷層亦可根據(jù)其規(guī)模或埋深、走向等屬性值來設(shè)置緩沖半徑。

2．2疊置分析與統(tǒng)計(jì)分析

空間疊置分析與統(tǒng)計(jì)分析是GIS評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的重要步驟，所有參與計(jì)算的地、物、化、遙等特征圖層都必須與礦點(diǎn)或圖層之間進(jìn)行疊置分析，并對(duì)疊置結(jié)果做分類統(tǒng)計(jì)分析。為了操作方便，MRAGIS系統(tǒng)將空間疊置分析和統(tǒng)計(jì)分析綜合為1個(gè)模塊，以地層圖層與熱液型礦床為例說明疊置分析與統(tǒng)計(jì)分析方法。在“可供選擇的圖層”數(shù)據(jù)框中點(diǎn)選地層圖層“01D”，通過“添加＞＞”按鈕添加到“相交圖層”數(shù)據(jù)框中，選擇疊置分析屬性字段“DSO”(地層代號(hào))后點(diǎn)“開始分析”按鈕，完成地層圖層與礦點(diǎn)的疊置分析，并將分析結(jié)果顯示于下方的信息框中。如果此時(shí)點(diǎn)擊“查看統(tǒng)計(jì)圖”按鈕，系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)進(jìn)入空間疊置統(tǒng)計(jì)分析柱狀圖顯示窗口。

3綜合評(píng)價(jià)模型

建立礦產(chǎn)資源GIS評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型的建立是在各地質(zhì)要素圖層進(jìn)行空間分析、統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合區(qū)域地質(zhì)成礦規(guī)律和成礦地質(zhì)條件及典型礦床剖析研究的基礎(chǔ)上完成的，是一個(gè)復(fù)雜、反復(fù)、漸進(jìn)的過程，它涉及地質(zhì)、礦產(chǎn)、地球物理、地球化學(xué)、遙感、GIS技術(shù)等多學(xué)科領(lǐng)域。

3．1評(píng)價(jià)綜合模型的建立方法

區(qū)域評(píng)價(jià)綜合模型的正確與否對(duì)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的結(jié)果非常重要，只有建立了正確的模型才能獲得理想的評(píng)價(jià)效果。當(dāng)然，建立正確的評(píng)價(jià)模型僅僅依靠豐富的地學(xué)空間數(shù)據(jù)和單純的空間分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須結(jié)合工作區(qū)內(nèi)的地質(zhì)背景，對(duì)成礦地質(zhì)條件和成礦規(guī)律進(jìn)行深入細(xì)致的研究和對(duì)各類找礦信息的認(rèn)識(shí)，以及對(duì)區(qū)內(nèi)典型礦床的認(rèn)真剖析。在已有的地、物、化、遙資料和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立區(qū)域評(píng)價(jià)綜合模型，主要從8個(gè)方面入手:(1)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元;(2)含(賦)礦地層的劃分;(3)確定與成礦有關(guān)的侵入巖和脈巖;(4)厘定控(容)礦構(gòu)造，包括物探解釋推斷的隱伏構(gòu)造和遙感解譯的復(fù)合構(gòu)造;(5)明確圍巖礦化蝕變類型;(6)提取與成礦有關(guān)的重砂異常;(7)找出與目標(biāo)礦產(chǎn)有關(guān)的物化探異常;(8)確立匯水盆地與目標(biāo)礦產(chǎn)的關(guān)系。

3．2熱液型鎢鉬礦評(píng)價(jià)模型

皖南地區(qū)已發(fā)現(xiàn)的鎢鉬礦礦床類型較為豐富，主要包括矽卡巖型、斑巖型、熱液型等。已知的鎢鉬錫礦產(chǎn)地共74處，其中矽卡巖型38處，熱液型26處，斑巖型10處。以熱液型礦床為例，對(duì)工作區(qū)內(nèi)的典型礦床萌坑鉬礦(章賢能等，2014)進(jìn)行剖析和空間綜合分析，首先厘定典型礦床的成礦要素和預(yù)測(cè)要素，在進(jìn)行區(qū)域成礦規(guī)律研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定區(qū)域成礦要素和預(yù)測(cè)要素，以空間數(shù)據(jù)庫內(nèi)容為基礎(chǔ)，開展成礦信息和找礦信息的提取，最終按成因類型形成相應(yīng)的評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型。此時(shí)的模型僅為描述性的“地質(zhì)術(shù)語”，還必須根據(jù)空間數(shù)據(jù)庫相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行“轉(zhuǎn)換”，使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可識(shí)別并加以運(yùn)算得出結(jié)果。

4信息提取

礦化信息和找礦信息采用GIS的空間分析技術(shù)，結(jié)合礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型，從地學(xué)空間數(shù)據(jù)庫相關(guān)圖層中提取。具體步驟:(1)應(yīng)用地層圖層按含(賦)礦層位屬性地層代號(hào)提取相關(guān)地層。(2)應(yīng)用斷裂(帶)(含物探、遙感解譯的線性構(gòu)造)及褶皺構(gòu)造圖層按構(gòu)造走向提取控礦容礦構(gòu)造，并制作500m緩沖區(qū)。(3)應(yīng)用侵入巖圖層(含隱伏侵入體)相關(guān)時(shí)代、期次、巖性等提取成礦巖漿巖。(4)應(yīng)用圍巖蝕變圖層按蝕變類型提取與成礦有關(guān)的圍巖蝕變，并據(jù)其與成礦的關(guān)系，分別構(gòu)建500～2000m的緩沖區(qū)。(5)應(yīng)用物探異常圖層提取致礦甲類異常和與礦化相關(guān)的乙類異常，并按異常類別分別構(gòu)成2000、200m的緩沖區(qū)。(6)應(yīng)用匯水盆地圖層與已知礦點(diǎn)的空間位置關(guān)系，提取四級(jí)匯水盆地。(7)應(yīng)用重砂礦物異常圖層提取預(yù)測(cè)目標(biāo)礦產(chǎn)的白鎢礦、黑鎢礦、錫石、鉍族等重砂異常。(8)應(yīng)用化探單元素異常圖層，提取與目標(biāo)礦產(chǎn)相關(guān)的主元素、指示元素異常。(9)應(yīng)用遙感解譯構(gòu)造圖層提取環(huán)形構(gòu)造(包括環(huán)環(huán)相切、相交，線環(huán)相切、相交等復(fù)合環(huán)形構(gòu)造)。按照上述方法提取的成礦信息、找礦信息構(gòu)成評(píng)價(jià)計(jì)算的數(shù)據(jù)源。

5評(píng)價(jià)方法及流程

在礦產(chǎn)資源GIS評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)中，計(jì)算分為2種，一是空間位置評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)，二是礦產(chǎn)資源量的估算(劉俊等，2007)。皖南地區(qū)鎢(錫鉬)礦產(chǎn)資源GIS評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)僅涉及空間定位預(yù)測(cè)，采用MRAGIS系統(tǒng)中的證據(jù)權(quán)法，按不同成因類型進(jìn)行成礦后驗(yàn)概率的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果編制相應(yīng)的后驗(yàn)概率色塊圖，以此為基礎(chǔ)圈定了Ⅴ級(jí)成礦遠(yuǎn)景區(qū)。圖3為應(yīng)用MRAGIS系統(tǒng)進(jìn)行礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的基本流程(唐永成等，2010)。

6評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)與成礦遠(yuǎn)景區(qū)等級(jí)劃分

運(yùn)用證據(jù)權(quán)法進(jìn)行空間定位預(yù)測(cè)的主要過程:選擇礦點(diǎn)圖層及與成礦作用有關(guān)的證據(jù)因子專題圖層(申維等，2014)，劃分統(tǒng)計(jì)單元，空間分析(緩沖區(qū)分析、疊置分析、統(tǒng)計(jì)分析)，模型建立，評(píng)價(jià)計(jì)算，等級(jí)劃分，按后驗(yàn)概率確定各級(jí)預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū)，最終輸出各種成因類型的后驗(yàn)概率色塊圖和成礦遠(yuǎn)景區(qū)分布圖。成礦遠(yuǎn)景區(qū)的成礦專屬性等級(jí)劃分主要是綜合考察預(yù)測(cè)依據(jù)、成礦地質(zhì)條件、已知礦產(chǎn)分布，以及GIS評(píng)價(jià)計(jì)算的后驗(yàn)概率等因素。通常，成礦遠(yuǎn)景區(qū)按資源潛力的大小和成礦信息的濃集程度劃分為A、B、C3類(朱裕生等，2000)。A類:成礦地質(zhì)背景優(yōu)越，預(yù)測(cè)依據(jù)充分，資源潛力大，并有已知礦產(chǎn)地和礦點(diǎn)(礦化點(diǎn))，后驗(yàn)概率為V、Ⅳ級(jí)，但以V級(jí)為主，可先安排礦產(chǎn)預(yù)查的地區(qū)。B類:成礦地質(zhì)背景較好，資源潛力較大，并有明顯的化探異常，后驗(yàn)概率為Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ級(jí)，以Ⅴ、Ⅳ級(jí)為主，可安排地質(zhì)工作的地區(qū)。C類:具有成礦的基本條件，預(yù)測(cè)依據(jù)較充分，存在化探異常，具有一定的資源潛力，后驗(yàn)概率以Ⅳ、Ⅲ級(jí)為主。皖南地區(qū)根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造(成礦)單元?jiǎng)澐譃棰艏?jí)成礦區(qū)帶(共5個(gè))，其單元邊界由斷裂構(gòu)成，大致對(duì)應(yīng)于調(diào)查區(qū)內(nèi)的Ⅳ級(jí)構(gòu)造單元。在同一個(gè)Ⅳ級(jí)成礦區(qū)內(nèi)，成礦作用和地質(zhì)背景基本相同或相似。在重點(diǎn)成礦區(qū)塊中，A級(jí)有31個(gè)，占整個(gè)重點(diǎn)區(qū)塊數(shù)的45.6%;這類區(qū)塊都有已知礦床、礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)出現(xiàn)，成礦地質(zhì)條件好，并伴有物化探異常，是擴(kuò)大資源量的主要靶區(qū)。對(duì)于20個(gè)B級(jí)區(qū)塊(占29.4%)，雖然目前還沒有發(fā)現(xiàn)成規(guī)模的礦床(礦點(diǎn)、礦化點(diǎn))，但具備了相當(dāng)?shù)某傻V地質(zhì)條件，存在明顯的物探、化探異常，是將來尋找新的礦產(chǎn)地的主要目標(biāo)區(qū)，是實(shí)現(xiàn)找礦突破的理想?yún)^(qū)域。對(duì)于17個(gè)C級(jí)區(qū)塊(占25%)，就目前勘查成果資料來看，已經(jīng)處在Ⅴ級(jí)成礦遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)，具備進(jìn)一步工作的前提條件，需要加大勘查投入以及更多新的技術(shù)方法、提高工作程度，有望發(fā)現(xiàn)潛在的礦產(chǎn)資源。

7結(jié)論

通過對(duì)皖南地區(qū)進(jìn)行基于GIS技術(shù)的多元成礦信息提取與評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)，取得了以下成果。(1)應(yīng)用MapGIS6.7軟件對(duì)研究區(qū)的地質(zhì)、礦產(chǎn)、物化遙等綜合信息建立地學(xué)空間數(shù)據(jù)庫，為后期空間分析、建立評(píng)價(jià)模型和信息提取及評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。(2)在區(qū)域成礦規(guī)律研究和典型礦床剖析的基礎(chǔ)上，綜合分析區(qū)內(nèi)各類成礦信息和找礦信息，借助計(jì)算機(jī)手段處理各類數(shù)據(jù)，進(jìn)行成礦信息空間綜合分析，建立評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型。預(yù)測(cè)結(jié)果表明，該模型能較為合理地表示與成礦關(guān)系密切的證據(jù)因子，按后驗(yàn)概率圈定各級(jí)預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū)。(3)采用證據(jù)權(quán)法進(jìn)行評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)，在四級(jí)成礦遠(yuǎn)景區(qū)內(nèi)共圈定23個(gè)Ⅴ級(jí)成礦區(qū)。根據(jù)評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)計(jì)算結(jié)果和成礦專屬性劃分等級(jí)，圈定了A、B、C3級(jí)重點(diǎn)區(qū)塊，其中A級(jí)區(qū)塊31個(gè)，B級(jí)區(qū)塊20個(gè)，C級(jí)區(qū)塊為17個(gè)，共計(jì)68個(gè)重點(diǎn)區(qū)塊，可作為研究區(qū)鎢鉬礦勘查工作的參考。

作者：劉麗利；曹靜平 單位：安徽省地質(zhì)調(diào)查院