基于arc-wofe系統(tǒng)的寧南鉛鋅礦床成礦預(yù)測(cè)

基于arc-wofe系統(tǒng)的寧南鉛鋅礦床成礦預(yù)測(cè)

傳統(tǒng)的成礦預(yù)測(cè)方法是在透圖臺(tái)上，在相同比例的地質(zhì)圖上疊加異常的地球化學(xué)和地球物理異常，并根據(jù)地質(zhì)、測(cè)井和地球物理特征的重疊，確定成礦預(yù)測(cè)區(qū)。或者采用多元統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)方法進(jìn)行數(shù)學(xué)概率預(yù)測(cè)，將大量多源信息的空間位置分析為必然的。多源信息的綜合分析和分析的性質(zhì)是基于不同的、定量組合采礦理論的應(yīng)用。只有通過適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型和相應(yīng)的gis軟件，才能獲得新的、全面反映區(qū)域內(nèi)地質(zhì)因素空間特征的綜合變量，從而使成礦預(yù)測(cè)結(jié)果更加可靠、客觀。作者利用美國地質(zhì)調(diào)查研究所和加拿大地質(zhì)調(diào)查研究所之間的合作開發(fā)署口wofe平臺(tái)，成功實(shí)施了基于gis的鉛鋅礦證據(jù)權(quán)法。完成了熱液鉻礦成礦的遠(yuǎn)視環(huán)繞。1上震旦統(tǒng)—區(qū)域地質(zhì)特征寧南地區(qū)位于揚(yáng)子地臺(tái)西緣,康滇地軸東側(cè).該區(qū)地層發(fā)育完整(圖1):前震旦系為一套伴有中酸性火山堆積的變質(zhì)巖系,構(gòu)成本區(qū)深變質(zhì)的結(jié)晶基底和中-淺變質(zhì)的褶皺基底;下震旦統(tǒng)是以酸性為主的陸相火山巖系或陸源碎屑巖系;上震旦統(tǒng)—下二疊統(tǒng)為濱淺海碎屑和臺(tái)地碳酸鹽巖多次交替沉積,其中上震旦統(tǒng)燈影組、奧陶系大箐組和紅石崖組為本區(qū)重要賦礦層位.上二疊統(tǒng)為海相-陸相玄武巖;上二疊統(tǒng)—古近—新近系為陸相碎屑沉積.區(qū)域內(nèi)巖漿巖分布廣泛,主要為前震旦系中酸性花崗巖漿和海西期玄武巖漿.本區(qū)為斷裂密集發(fā)育區(qū)域(圖1),各級(jí)斷裂大致構(gòu)成近NS向、近EW向兩組斷裂帶.其中近EW向斷裂為先期斷裂,對(duì)本區(qū)構(gòu)造演化和構(gòu)造格局起控制作用,并對(duì)區(qū)域內(nèi)后期斷裂有著重要影響.近NS向斷裂規(guī)模大,演化延續(xù)時(shí)間長(zhǎng),對(duì)區(qū)域內(nèi)沉積蓋層的形成、火山活動(dòng)、構(gòu)造變形活動(dòng)和成礦作用等起著控制作用,是川滇地區(qū)鉛鋅成礦帶得以形成的重要因素.2成礦地質(zhì)意義通過對(duì)研究區(qū)內(nèi)鉛鋅礦床成礦特征和空間位置的研究,認(rèn)為寧南地區(qū)鉛鋅成礦與下述地質(zhì)因素關(guān)系密切:(1)有利成礦地層.研究區(qū)內(nèi)21處已知礦床賦礦層位為下寒武統(tǒng)燈影組、志留系石牛欄組、奧陶系大箐組和紅石崖組,表明區(qū)域成礦具有顯著的層控性各礦床的容礦圍巖均以微晶白云巖、含燧石結(jié)核白云巖和生物碎屑灰?guī)r為主,而較惰性的砂巖、頁巖中一般很少成礦,表現(xiàn)出鉛鋅礦床的富集具有明顯的巖性及巖相選擇.(2)成礦與區(qū)域內(nèi)不同期次、方向、性質(zhì)的斷層交切、復(fù)合部位有關(guān).斷層構(gòu)造與褶皺構(gòu)造軸部相交切、復(fù)合部位及斷層分布密集的地區(qū)與成礦更加密切.(3)區(qū)域內(nèi)廣泛分布的前震旦紀(jì)中-酸性花崗巖體,海西期玄武巖體、巖脈與成礦也有密切關(guān)系.(4)成礦分布多沿?cái)鄬幼呦蛘共?與巖體關(guān)系密切的Pb、Zn異常分布帶也與成礦有一定關(guān)系.當(dāng)巖體邊緣出現(xiàn)沿接觸帶發(fā)育的斷裂破碎帶和有利的成礦地層或斷裂構(gòu)造與褶皺構(gòu)造軸部相交切、復(fù)合時(shí),成礦前景較為有利.3成礦預(yù)測(cè)中證據(jù)權(quán)法的應(yīng)用證據(jù)權(quán)法用于組合各種來源的空間數(shù)據(jù),描述和分析數(shù)據(jù)之間的相互作用,建立預(yù)測(cè)模型,為決策者提供支持.這種方法在80年代末期由加拿大數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)家Agterberg和Bonham-Carter發(fā)展、應(yīng)用在礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)領(lǐng)域,并最終形成較為完善的礦產(chǎn)勘查數(shù)學(xué)地質(zhì)模型.在成礦預(yù)測(cè)中,證據(jù)權(quán)法的基本原理是把每一種成礦信息(轉(zhuǎn)化為存在或缺失的二元圖)都看作成礦預(yù)測(cè)的一個(gè)證據(jù)因子,每一個(gè)證據(jù)因子對(duì)成礦預(yù)測(cè)的貢獻(xiàn)是由該因子的權(quán)來確定的.證據(jù)權(quán)模擬的目的就是要確定這些與已知類型的礦床(點(diǎn))相關(guān)的二元圖的證據(jù)權(quán),計(jì)算出研究區(qū)內(nèi)任意空間位置的成礦概率值,并以可視化圖形的方式圈定出成礦遠(yuǎn)景區(qū).該方法可分解為4個(gè)步驟:(1)建立空間數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫;(2)根據(jù)礦床勘查模型提取目標(biāo)礦床類型的預(yù)測(cè)證據(jù)層;(3)計(jì)算每個(gè)證據(jù)專題圖的權(quán)重值;(4)綜合各證據(jù)專題圖、圈定成礦遠(yuǎn)景區(qū).4數(shù)據(jù)庫圖層的選擇和處理4.1區(qū)域地質(zhì)空間照片寧南地區(qū)礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫是在收集本區(qū)域礦產(chǎn)資料基礎(chǔ)上,利用Arc-GIS自動(dòng)成圖功能,建立的1∶10萬區(qū)域鉛鋅礦點(diǎn)數(shù)據(jù)庫,區(qū)域內(nèi)不同走向線形構(gòu)造數(shù)據(jù)庫;從西南冶金地質(zhì)勘察院1∶50萬地質(zhì)空間圖庫中經(jīng)放大、剪切得到本區(qū)域1∶10萬地質(zhì)空間圖庫;經(jīng)過收集區(qū)域物化探資料,建立了區(qū)域物化探異常數(shù)據(jù)庫.4.2有利成礦證據(jù)層的篩選參照Agterberg.A教授選擇證據(jù)層原則,對(duì)寧南地區(qū)鉛鋅成礦證據(jù)層選擇如下:成礦地層本區(qū)鉛鋅礦資源為公認(rèn)的典型層控型礦床,有利的成礦地層是與成礦活動(dòng)關(guān)系最為密切的因素之一.區(qū)域內(nèi)共出露21類不同地層,據(jù)統(tǒng)計(jì),已成礦床主要賦存于下寒武統(tǒng)燈影組麥地坪段、志留系石牛欄組、奧陶系大箐組,紅石崖組有零星分布(圖2).根據(jù)其不同層位與成礦相關(guān)度大小并考慮賦礦巖性組合因素,選擇燈影組麥地坪段、志留系石牛欄組、奧陶系大箐組為有利成礦證據(jù)層.斷裂帶區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造與成礦關(guān)系密切,已成礦床多賦存于斷裂分布密集、不同走向斷裂相互交切、復(fù)合地區(qū).按照斷裂帶不同走向,可將其分為近EW和近NS向二組斷裂帶,并建立相應(yīng)的Arc-GIS數(shù)據(jù)層作為證據(jù)層,以研究二組不同走向斷裂帶對(duì)鉛鋅成礦過程的影響.斷裂帶交匯點(diǎn)作為不同方向應(yīng)力作用的交匯點(diǎn),斷裂帶交點(diǎn)地區(qū)通常能為成礦物質(zhì)的運(yùn)、儲(chǔ)、存提供有利條件.通過Arc-WofE系統(tǒng)“GeneralizeEvidentialtheme”功能對(duì)二組不同走向斷裂帶圖層的處理,生成作為有利證據(jù)層之一的斷裂帶交匯點(diǎn)圖層.巖漿巖體區(qū)域內(nèi)所有已成鉛鋅礦床具有明顯的熱液礦床特征,廣泛分布的巖漿活動(dòng)可為礦床形成提供必須的熱源.根據(jù)巖體出露規(guī)模、性質(zhì)及其與已成鉛鋅礦床(點(diǎn))的相互空間位置,提取海西期峨嵋山玄武巖、三疊紀(jì)霞石正長(zhǎng)巖和前震旦紀(jì)花崗斑巖體分別作為3個(gè)獨(dú)立有利成礦證據(jù)層.化探異?；疆惓Ｗ鳛榈乇碓馗患谋硐?對(duì)成礦遠(yuǎn)景區(qū)的圈定具有直接指示意義.根據(jù)所收集的資料,將Pb、Zn元素化探數(shù)據(jù)作為有利證據(jù)層之一.在確定礦床(點(diǎn))受不同控礦因素作用的前提下,基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)本區(qū)域證據(jù)層的優(yōu)選.4.3證據(jù)層預(yù)處理各種不同性質(zhì)、不同規(guī)模的控礦要素,與區(qū)域成礦的緊密關(guān)系不盡相同.為使對(duì)區(qū)域成礦遠(yuǎn)景區(qū)的預(yù)測(cè)更加準(zhǔn)確,應(yīng)對(duì)優(yōu)選后的有利證據(jù)層進(jìn)行影響范圍預(yù)處理.根據(jù)控礦要素的不同性質(zhì)與規(guī)模,應(yīng)用系統(tǒng)中“buffer”功能將各點(diǎn)性、線性和面性證據(jù)層,以其作用范圍為參數(shù)生成新的緩沖區(qū)證據(jù)層.緩沖區(qū)證據(jù)層為柵格數(shù)據(jù)模式,在生成證據(jù)層時(shí),應(yīng)當(dāng)指定較多的柵格行、列數(shù)以減小柵格面積、提高預(yù)測(cè)精確度.證據(jù)層預(yù)處理后,以新的緩沖區(qū)證據(jù)層為數(shù)據(jù)源,通過系統(tǒng)中“CalculateResponsetheme”和“Createchart”功能計(jì)算各證據(jù)層值(表1).5證據(jù)權(quán)法的gis模擬與結(jié)果分析5.1成礦概率控制證據(jù)權(quán)法數(shù)學(xué)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果是一份成礦后驗(yàn)概率圖,其值在0～1之間,數(shù)值越大,表明發(fā)現(xiàn)礦床(點(diǎn))的概率越大.采用作證據(jù)權(quán)重值單元頻散圖求拐點(diǎn)的方法,得到成礦后驗(yàn)概率拐點(diǎn)值,以此作為成礦概率臨界值,圈出后驗(yàn)概率大于臨界值的地區(qū),即得到成礦預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū).以寧南地區(qū)為例,圈出的鉛鋅成礦預(yù)測(cè)圖見圖3.在模擬過程中,成功與否的關(guān)鍵在于確定含礦單元面積,其基本原則是一個(gè)單元含有且只能含有一個(gè)礦床(點(diǎn)).在WofE擴(kuò)展平臺(tái)的“SetAnalysisParameters”選項(xiàng)中,系統(tǒng)自動(dòng)給出了供參考的單元面積值,該值小于模擬所需要的最佳值.通常情況下,單元面積值的設(shè)定需要綜合考慮研究區(qū)內(nèi)各種控礦因素和地質(zhì)事實(shí),在不影響模擬精度的前提下自行設(shè)定.5.2礦床層控性預(yù)測(cè)結(jié)果在圖3中應(yīng)用Arc-WofE系統(tǒng)共圈定了13個(gè)成礦遠(yuǎn)景區(qū),聯(lián)系區(qū)域內(nèi)地質(zhì)因素及鉛鋅成礦特點(diǎn),筆者認(rèn)為:(1)13個(gè)預(yù)測(cè)成礦遠(yuǎn)景區(qū)出露地層都為研究區(qū)內(nèi)有利含礦地層,具有明顯層控特點(diǎn),同區(qū)域內(nèi)已知鉛鋅礦床的層控性是相吻合的,這說明預(yù)測(cè)結(jié)果是基本可靠的;(2)2、4～12號(hào)遠(yuǎn)景區(qū)涵蓋了區(qū)域內(nèi)已知的21個(gè)鉛鋅礦床(點(diǎn)),說明預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)已知條件沒有出現(xiàn)漏判;(3)1、3、13號(hào)預(yù)測(cè)區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦床(點(diǎn)),但這3個(gè)預(yù)測(cè)區(qū)都位于較大斷裂帶和大型巖體附近,并為對(duì)成礦有利的奧陶系,具有同其余預(yù)測(cè)區(qū)相似的成礦條件.根據(jù)對(duì)各證據(jù)層權(quán)重的計(jì)算,成礦有利地層、近EW向斷裂帶和較大規(guī)模巖漿巖體是對(duì)成礦作用影響最大的因素之一,所以這3處尚未發(fā)現(xiàn)礦床(點(diǎn))的預(yù)測(cè)區(qū)是應(yīng)當(dāng)引起注意的區(qū)域.6利用gis技術(shù)進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)的可行性分析(1)預(yù)測(cè)結(jié)果共圈出成礦遠(yuǎn)景區(qū)13個(gè),全部為有利成礦地層出露區(qū)域,涵蓋了區(qū)域內(nèi)所有已成礦床(點(diǎn)),其中有3處遠(yuǎn)景區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)鉛鋅礦床(點(diǎn)).分析認(rèn)為:采用證據(jù)權(quán)法進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)具有較高可信度對(duì)該區(qū)域進(jìn)一步找礦工作具有指導(dǎo)意義.(2)證據(jù)權(quán)法在進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)的過程中,可以對(duì)大量的多源信息進(jìn)行有效的優(yōu)化綜合處理,將預(yù)測(cè)結(jié)果以可視化的方式表示出來.在和Arc-WofE系統(tǒng)結(jié)合后,可以對(duì)各類圖形進(jìn)行操作,對(duì)多源信息進(jìn)行空間位置綜合處理,得到更能表示空間地質(zhì)特征的新變量,使礦產(chǎn)預(yù)測(cè)更具可信度.(3)GIS是一種