地区钨钼矿资源评价与预测研究范文

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《地质学刊》2017年第2期

摘要:近年来，皖南地区在钨钼矿找矿方面取得了重大突破，具有较大的找矿潜力。应用GIS技术对皖南地区的地质、矿产、物化遥等综合信息建立地学空间数据库，在此基础上综合分析区内各类成矿信息和找矿信息，借助计算机处理各类数据，进行成矿信息空间综合分析，建立评价预测模型。选用证据权法对矽卡岩型、斑岩型和热液型钨钼矿资源进行空间定位评价和预测，在四级成矿远景区内圈定了23个Ⅴ级成矿区和68个重点区块，并对这些重点区块进行分级与评述，为该地区的钨钼矿勘查提供参考。

关键词:GIS;证据权法;矿产资源评价;钨钼矿;皖南地区

0引言

随着计算机技术和成矿理论的发展，成矿预测方法已由单一信息预测发展为多种信息的综合预测，由单纯的定性或定量法转化为定性与定量相结合的方法，定位预测方法趋于成熟，成矿预测方法更加科学和完善。目前，矿产资源评价方法可分为经验模型法和成因概念法(范永香等，2005)，2种方法都试图以GIS作为分析空间矿产资源分布的工具和手段，研究多源信息定量模型;或者以GIS为支撑，从成矿体系出发建立矿床模型专家系统。充分应用地质、物化遥等综合异常找矿信息，确定不同类型矿床的预测要素，建立预测模型(叶天竺等，2007)，并根据证据权重法(Agterbergetal．，1993)，借助于GIS技术进行矿产资源评价，已成为国内外勘查技术发展和数字探矿的发展趋势。皖南地区介于长江中下游成矿带和钦杭成矿带之间，属于全国19个成矿区带之外的非重点成矿区带，也是地质工作程度较低的地区(王德恩等，2011)。近年来，相继发现了池州黄山岭深部钼矿(田坎等，2015)、青阳县百丈岩钨钼矿(陈芳等，2013)、祁门县东源钨钼矿、宁国市竹溪岭钨钼多金属矿、绩溪县逍遥钨钼矿等一系列大中型矿床，在钨钼矿找矿方面取得了重大突破，具有较大的找矿潜力。研究区范围涵盖沿江丘陵及皖南山区，地跨长江及新安江两大流域，工作区面积约3万km2。

1空间数据库

建立完整的地学空间数据库是进行GIS矿产资源评价的基础，空间数据库的内容反映了评价区资料的收集程度和数据处理工作程度，其建设质量直接关系到空间分析、模型建立、信息提取、评价计算和评价结果。皖南地区空间数据库以MapGIS6．7为平台建立，内容包括地层、侵入岩、脉岩、围岩蚀变、断裂构造、地球物理、地球化学、遥感、自然重砂、汇水盆地、矿产以及部分地理内容。比例尺为1∶20万，部分地区地质内容采用了1∶5万资料进行修编。空间数据库采用投影平面直角坐标系，北京54椭球参数，高斯－克吕格横切椭圆柱等角投影。矿产资源GIS评价预测系统(MRAGIS)采用ArcGISEngineV9．2技术编制，可在操作系统下直接运行，无需任何GIS平台支持。MRAGIS系统操作数据要求是ArcInfo图层格式或SHP文件格式。由于皖南地区的地学空间数据库建立在MapGIS环境下，为满足计算要求，需要将MapGIS格式的图层数据转换成ArcInfo的图层文件或SHP文件。

2空间分析与评价模型的建立

在应用GIS技术进行矿产资源评价预测中，空间分析是最基础、也是最重要的基本环节，空间分析的目的(李裕伟等，2007)是将它们从地质、矿产、物探、化探、遥感、自然重砂等数据中挖掘出与成矿相关的信息，罗列出成矿地质条件和找矿有用信息(陈建平等，2011)。结合工作区内已知矿产的分布、地质背景和区域成矿规律，归纳出工作区目标矿种的各种矿床类型的成矿规律，建立评价预测模型，应用GIS技术进行矿产资源评价预测。空间分析主要包括:(1)针对点、线、面图层的缓冲区分析;(2)相对矿产地与地、物、化、遥特征图层的叠置分析和统计分析;(3)单位面积内的图元密度分析;(4)线元交汇点分析;(5)其他分析(经济分析、政策法规分析、环境分析等)。

2．1缓冲区分析

在矿产资源GIS评价中，缓冲区分析的目的是了解目标图层中相关图元对矿产的作用范围，就断裂构造而言，其对矿产的作用范围视构造规模、埋深、断距、走向等因素而定。再如物化探异常点，它的影响范围大小应当考虑异常类别、产生原因、异常规模等特性。由MRAGIS系统提供的缓冲区分析可以根据目标图层中的某一属性字段内容设置不同的缓冲半径，也可以统一赋1个值。以物探异常点缓冲区分析为例，为MRAGIS系统缓冲区分析操作窗口，当分析图层、分析属性字段确定后，即可根据属性值赋缓冲半径。在缓冲区分析操作过程中，常需要根据已知矿点的分布情况不断修改缓冲半径值，直到满意为止。同样，断层亦可根据其规模或埋深、走向等属性值来设置缓冲半径。

2．2叠置分析与统计分析

空间叠置分析与统计分析是GIS评价预测的重要步骤，所有参与计算的地、物、化、遥等特征图层都必须与矿点或图层之间进行叠置分析，并对叠置结果做分类统计分析。为了操作方便，MRAGIS系统将空间叠置分析和统计分析综合为1个模块，以地层图层与热液型矿床为例说明叠置分析与统计分析方法。在“可供选择的图层”数据框中点选地层图层“01D”，通过“添加＞＞”按钮添加到“相交图层”数据框中，选择叠置分析属性字段“DSO”(地层代号)后点“开始分析”按钮，完成地层图层与矿点的叠置分析，并将分析结果显示于下方的信息框中。如果此时点击“查看统计图”按钮，系统则会自动进入空间叠置统计分析柱状图显示窗口。

3综合评价模型

建立矿产资源GIS评价预测模型的建立是在各地质要素图层进行空间分析、统计分析，并结合区域地质成矿规律和成矿地质条件及典型矿床剖析研究的基础上完成的，是一个复杂、反复、渐进的过程，它涉及地质、矿产、地球物理、地球化学、遥感、GIS技术等多学科领域。

3．1评价综合模型的建立方法

区域评价综合模型的正确与否对评价预测的结果非常重要，只有建立了正确的模型才能获得理想的评价效果。当然，建立正确的评价模型仅仅依靠丰富的地学空间数据和单纯的空间分析是远远不够的，必须结合工作区内的地质背景，对成矿地质条件和成矿规律进行深入细致的研究和对各类找矿信息的认识，以及对区内典型矿床的认真剖析。在已有的地、物、化、遥资料和数据的基础上建立区域评价综合模型，主要从8个方面入手:(1)区域地质构造单元;(2)含(赋)矿地层的划分;(3)确定与成矿有关的侵入岩和脉岩;(4)厘定控(容)矿构造，包括物探解释推断的隐伏构造和遥感解译的复合构造;(5)明确围岩矿化蚀变类型;(6)提取与成矿有关的重砂异常;(7)找出与目标矿产有关的物化探异常;(8)确立汇水盆地与目标矿产的关系。

3．2热液型钨钼矿评价模型

皖南地区已发现的钨钼矿矿床类型较为丰富，主要包括矽卡岩型、斑岩型、热液型等。已知的钨钼锡矿产地共74处，其中矽卡岩型38处，热液型26处，斑岩型10处。以热液型矿床为例，对工作区内的典型矿床萌坑钼矿(章贤能等，2014)进行剖析和空间综合分析，首先厘定典型矿床的成矿要素和预测要素，在进行区域成矿规律研究的基础上，进一步确定区域成矿要素和预测要素，以空间数据库内容为基础，开展成矿信息和找矿信息的提取，最终按成因类型形成相应的评价预测模型。此时的模型仅为描述性的“地质术语”，还必须根据空间数据库相关数据项进行“转换”，使得计算机系统可识别并加以运算得出结果。

4信息提取

矿化信息和找矿信息采用GIS的空间分析技术，结合矿产资源评价预测模型，从地学空间数据库相关图层中提取。具体步骤:(1)应用地层图层按含(赋)矿层位属性地层代号提取相关地层。(2)应用断裂(带)(含物探、遥感解译的线性构造)及褶皱构造图层按构造走向提取控矿容矿构造，并制作500m缓冲区。(3)应用侵入岩图层(含隐伏侵入体)相关时代、期次、岩性等提取成矿岩浆岩。(4)应用围岩蚀变图层按蚀变类型提取与成矿有关的围岩蚀变，并据其与成矿的关系，分别构建500～2000m的缓冲区。(5)应用物探异常图层提取致矿甲类异常和与矿化相关的乙类异常，并按异常类别分别构成2000、200m的缓冲区。(6)应用汇水盆地图层与已知矿点的空间位置关系，提取四级汇水盆地。(7)应用重砂矿物异常图层提取预测目标矿产的白钨矿、黑钨矿、锡石、铋族等重砂异常。(8)应用化探单元素异常图层，提取与目标矿产相关的主元素、指示元素异常。(9)应用遥感解译构造图层提取环形构造(包括环环相切、相交，线环相切、相交等复合环形构造)。按照上述方法提取的成矿信息、找矿信息构成评价计算的数据源。

5评价方法及流程

在矿产资源GIS评价预测中，计算分为2种，一是空间位置评价预测，二是矿产资源量的估算(刘俊等，2007)。皖南地区钨(锡钼)矿产资源GIS评价预测仅涉及空间定位预测，采用MRAGIS系统中的证据权法，按不同成因类型进行成矿后验概率的计算，根据计算结果编制相应的后验概率色块图，以此为基础圈定了Ⅴ级成矿远景区。图3为应用MRAGIS系统进行矿产资源评价预测的基本流程(唐永成等，2010)。

6评价预测与成矿远景区等级划分

运用证据权法进行空间定位预测的主要过程:选择矿点图层及与成矿作用有关的证据因子专题图层(申维等，2014)，划分统计单元，空间分析(缓冲区分析、叠置分析、统计分析)，模型建立，评价计算，等级划分，按后验概率确定各级预测远景区，最终输出各种成因类型的后验概率色块图和成矿远景区分布图。成矿远景区的成矿专属性等级划分主要是综合考察预测依据、成矿地质条件、已知矿产分布，以及GIS评价计算的后验概率等因素。通常，成矿远景区按资源潜力的大小和成矿信息的浓集程度划分为A、B、C3类(朱裕生等，2000)。A类:成矿地质背景优越，预测依据充分，资源潜力大，并有已知矿产地和矿点(矿化点)，后验概率为V、Ⅳ级，但以V级为主，可先安排矿产预查的地区。B类:成矿地质背景较好，资源潜力较大，并有明显的化探异常，后验概率为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级，以Ⅴ、Ⅳ级为主，可安排地质工作的地区。C类:具有成矿的基本条件，预测依据较充分，存在化探异常，具有一定的资源潜力，后验概率以Ⅳ、Ⅲ级为主。皖南地区根据地质构造(成矿)单元划分为Ⅳ级成矿区带(共5个)，其单元边界由断裂构成，大致对应于调查区内的Ⅳ级构造单元。在同一个Ⅳ级成矿区内，成矿作用和地质背景基本相同或相似。在重点成矿区块中，A级有31个，占整个重点区块数的45.6%;这类区块都有已知矿床、矿点、矿化点出现，成矿地质条件好，并伴有物化探异常，是扩大资源量的主要靶区。对于20个B级区块(占29.4%)，虽然目前还没有发现成规模的矿床(矿点、矿化点)，但具备了相当的成矿地质条件，存在明显的物探、化探异常，是将来寻找新的矿产地的主要目标区，是实现找矿突破的理想区域。对于17个C级区块(占25%)，就目前勘查成果资料来看，已经处在Ⅴ级成矿远景区内，具备进一步工作的前提条件，需要加大勘查投入以及更多新的技术方法、提高工作程度，有望发现潜在的矿产资源。

7结论

通过对皖南地区进行基于GIS技术的多元成矿信息提取与评价预测，取得了以下成果。(1)应用MapGIS6.7软件对研究区的地质、矿产、物化遥等综合信息建立地学空间数据库，为后期空间分析、建立评价模型和信息提取及评价预测提供了数据基础。(2)在区域成矿规律研究和典型矿床剖析的基础上，综合分析区内各类成矿信息和找矿信息，借助计算机手段处理各类数据，进行成矿信息空间综合分析，建立评价预测模型。预测结果表明，该模型能较为合理地表示与成矿关系密切的证据因子，按后验概率圈定各级预测远景区。(3)采用证据权法进行评价预测，在四级成矿远景区内共圈定23个Ⅴ级成矿区。根据评价预测计算结果和成矿专属性划分等级，圈定了A、B、C3级重点区块，其中A级区块31个，B级区块20个，C级区块为17个，共计68个重点区块，可作为研究区钨钼矿勘查工作的参考。

作者：刘丽利；曹静平 单位：安徽省地质调查院