Question

综合信息矿产资源定量评价理论体系

Answer 1

王世称

（长春科技大学数学地质研究所，长春　130026）

余先川

（吉林大学计算机科学系，长春　130023）

摘要　综合信息矿产资源定量评价的理论体系，由定量预测、靶区定位预测和矿产资源量估算三部分组合。综合信息成矿预测的实质是，在地质背景基础上强调对地质矿异常（矿产资源体）的综合评价。定量评价的正确性取决于客观成矿规律信息的综合程度。随着成矿理论、综合找矿、数学地质和计算机理论、方法的发展，综合信息矿产资源定量评价向着智能化和定量化方向发展。

关键词　矿产资源　综合信息提取　成矿预测　定量分析

综合信息矿产资源定量评价（王世称等，1985,1989,1990,1993），包括综合信息成矿预测（定性预测）、综合信息统计预测（靶区定位预测）和综合信息矿产预测（矿产资源量估算）三部分。它以地质成矿理论为地质先验前提，以地质体和矿产资源体为单元，研究地质、遥感、物探、化探之间信息的关联、综合和转换规律；根据相似类比原理，以成矿模型为基础，通过建立已知矿种类型的综合信息成矿模型，开展已知矿种类型的隐伏矿产盲矿预测；根据求异原理，在成矿系列理论（程裕淇等，1979,1983）指导下，通过综合信息成矿地质背景和综合信息地质矿产异常分析，预测尚未发现的新矿种、新类型矿床，甚至大型超大型矿床。综合信息矿产资源定量评价的正确性取决于客观成矿规律信息的综合程度，它是成矿预测的基础。

因此，正确地进行综合信息成矿预测需要处理好以下几个重要关系：①地质科学要以地质观察研究为基本工作方法，地质观测研究的不统一性，其实质是地质资料、数据具有不统一性，所以不能简单地、不加区别地应用，而是需要对不同观点学说进行综合信息解释，客观全面地认识地质现象；②物化探、遥感信息的多解性是地质体、矿产资源体物性和化性差异的结果，不能机械地进行关联，必须在地质先验前提下，以地质体和矿产资源体为单元进行综合解释方能揭示异常的源；③矿产勘探程度和研究程度的不平衡性，地质勘查工作的部署受制于经济法则，地质研究程度高的地区与研究程度低的地区的信息熵永远是不等同的，但研究程度低不等于没有矿，因此，矿产资源的潜力在研究程度低的地区也是不可忽视的，必须正视它，通过以地质体、矿产资源体为对象研究直接找矿信息和间接找矿信息的关联，解决信息之间的不平衡问题；④元素的集中趋势和矿化系列具有演化继承性；许多地区研究成果表明，某古老变质岩中某种元素含量高，则在该区后继的火山岩、侵入岩和沉积岩中也具有该元素丰度高的特点，而且与不同成矿作用有关的成矿系列都有这些丰度高的元素存在，从时间顺序看，变质岩系基底对其后来发育的盖层（火山岩、沉积岩）和岩体（侵入岩、次火山岩）起控制作用；与变质岩系有关的成矿系列将首先出现，其后的其它成矿系列，必定是在它的基础上发展起来的（当然不排除深部幔源的可能性），在漫长的地质发展时期，无论是基底还是盖层，都会受到不同程度的再造作用，形成不同的成矿系列；⑤地质体、矿产资源体的特殊性和共性，它们是地质体、矿产资源体类型及其划分的基础，前者要求研究地质体、矿产资源体的特殊性，而后者使建立它们的统计模型成为可能，因此，我们强调求异和类比原则相结合原则进行成矿预测；⑥地质体和矿产资源体对应于地质背景和地质矿异常，以往地质调查研究多偏重于地质背景成矿规律的研究而忽视了地质异常（赵鹏大等，1990；王世称，1990），从综合信息成矿预测角度分析，矿产资源体属于地质矿异常，而物化探、遥感矿异常是地质矿异常的不同侧面显示，地质矿异常是物探、化探、遥感矿异常的源。综合信息成矿预测的实质是在地质背景基础上强调对地质矿异常（矿产资源体）的综合评价。

综合信息矿产资源定量评价是针对上述六种关系的处理，因而对每一种关系要采用与其相适应的预测方法和步骤（图1，表1）。

图1　综合信息矿产预测理论体系框架

表1　矿产资源定量评价数学模型分类表

从统计观点分析，地质图和矿产图是不同性质、不同时期、不同等级地质体和矿产资源体的组合。各种物、化探图系和遥感影像是地质体、矿产资源体不同侧面的显示。综合信息解释是从地质演化角度出发，在遵循各学科基本原理的前提下，进行地质体、矿产资源体各种信息的关联和转换规律的研究。具体有以下几点基本规律：

（1）应用重力信息和前寒武变质岩系地质体相关联推断隐伏基底，研究变质岩系的层理展布趋势。出露的变质岩系地质体是多次构造作用切割的结果。重力的环形及线性构造格架反映变质岩基底的基本构造格架。应用磁场信息发现变质岩系一般为正场或正负跳跃的磁场，负变质岩系为负磁场。

（2）基底构造格架控制盖层（火山岩、沉积岩）的分布规律。沉积岩盖层一般显示负磁场，而火山岩系往往是正负跳跃磁场，不同特点的火山岩系有自己独特的磁场特征，从重、磁特征可以加以区分。

（3）基底构造格架控制导岩构造。不同侵入岩体有自己独特的磁场特征。应当指出的是中酸性侵入岩岩体有两种基本类型：继承性岩体和非继承性岩体（王世称，1989），前者可用磁法垂向二阶导数推断其规模、形态及产状，后者可用重力垂向二阶导数推断其形态及产状。大型蚀变岩型金矿床均受继承性岩体控制。

（4）从地质演化角度进行重、磁、遥感信息的综合解释，建立区域构造基本格架。重、磁水平一阶导数同遥感线性构造相关联，重、磁垂向二阶导数同遥感环形构造相关联。在地质先验前提下，研究重、磁标志层和重、磁标志体进行地质解释。不同的重、磁标志层和不同的重、磁标志体，赋予重、磁场时间域，应用构造控制异常和构造磁场异常的关系研究构造的时间关系。不同的大地构造单元均有自己独特的构造时序，它们是地质构造背景的反映，而构造的反序、构造复活是异常构造的表现。矿体、矿床、矿田受相应同等级的反序、复活构造所控制。

（5）应用遥感信息研究水系网系，从新构造运动角度进行综合信息解释。发现线性汇水盆地的分布同线性影像和重、磁水平一阶导数相关联。环形汇水盆地同环形影像和重、磁垂向二阶导数相关联。在此基础上，研究构造重砂、构造化探的环形和线形分带规律。它们可以原生晕、次生晕、水系沉积物、重砂等各种矿化信息显示，主要取决于不同尺度和不同信息的综合信息成矿预测。环形和线形叠加的反序构造对成矿最为有利。

在成矿系列理论指导下，在整体上宏观分析特定地质环境与成矿作用之间的关系，研究不同区域地质环境的成矿系列分布规律，在重、磁、遥感地质资料推断的区域构造格架基础上，研究化探及矿化信息与构造格架之间的关系，建立成矿系列综合信息找矿模型。应用相似类比原则预测已知矿床；应用求异原则预测新矿种、新类型的矿体、矿床和矿田。

地质体和矿产资源体之间的关系是地质背景和地质矿异常的关系，它们是有等级的。从三维观点分析，绝大多数属于隐伏和半隐伏的单元，只有通过建立综合信息成矿预测图和综合信息找矿模型方能实现。地质体和矿产资源的统计单元需要有明确的定义域和边界条件。为此，需要研究找矿标志、找矿前提的确定性和统计性的标志。它的实质是对不同等级地质矿异常的推断。

由于地质体、矿产资源体的单元有等级性，所以相应的地质体变量也有等级性（矿体、矿床、矿田）。根据不同的预测目的，在相同等级的单元集合体对比中提取地质变量。它们包括定位预测（统计预测）、估算资源量（资源预测）、成矿系列预测。特别要注意研究模型单元和预测单元变量的不平衡性。

地质变量的赋值，是统计单元的地质变量的定量化数据表达形式问题。对于不同的预测目的，变量的赋值原则和赋值的数学模型是不同的。统计预测（靶区定位预测）是以相似类比为原则，一般的地质变量赋值采用匹配系数、相关分析等方法。矿产资源预测需要研究有序地质变量，研究并筛选出影响矿产资源体规模和富集程度的变量，一般的地质变量赋值采用秩相关系数、逻辑信息和列联表等研究有序变量的数学模型。

矿产资源体模型单元的选择，建立在找矿标志统计基础之上，往往是通过对同一类型找矿模型相似的单元集合进行筛选，可以应用数量化理论Ⅳ、Ⅴ进行选择。

通过上述变量提取、变量赋值和模型单元选择等综合信息矿产资源定量评价的准备工作，建立综合信息矿产预测计算模型。根据不同的预测目的、地质变量的数据类型、模型单元和预测单元的分布及模型单元的个数的不同，相应地采用不同预测计算数学模型（表1）。对于大型、超大型预测计算模型，采用求异原则的定量预测，重点研究模型单元和预测单元总体的有序变量；不同有序变量的极值集合的寻找是预测大型、超大型矿床的关键。

针对模型单元和预测单元的信息不平衡问题，提出了简化的预测模型。简化预测模型研究的重点是模型单元集合的直接找矿信息和间接找矿信息之间的关联、综合和转换规律，以达到应用间接找矿信息进行矿产预测的目的。

综合信息矿产资源定量评价的成果表达形式通过计算机的智能化和定量化实现，开展成矿预测的专家系统，使预测工作实现智能化和定量化。总之，综合信息矿产资源定量评价，伴随成矿地质理论、综合找矿、数学地质理论和计算机理论方法的发展，向着智能化和定量化方向发展。

参考文献

[1]程裕淇，陈毓川，赵一鸣.初论成矿系列.中国地质科学院学报，1979,1（1）:33～58.

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