矿产预测理论区域成矿学向矿产勘查延伸的理论体系.ppt

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1、矿产预测理论 区域成矿学向矿产勘查延伸的理论体系,何政伟 博士（后）教授（博士生导师）成都理工大学 地质调查研究院 院长成都理工大学 地球科学学院 13808079446,一、矿床成矿作用的“异相定位”预测理论 二、矿床成矿系列的“缺位”预测理论 三、多元信息的“类比-求同”预测理论 四、地质体的“对等求异”预测理论五、预测工作实施时的若干问题的讨论,提 纲,矿产预测理论在20 世纪50 年代,提出了:“矿产资源量同地质条件之间的定量关系数学模型”(MA llais,1957;J E Griffith s,1962;D P Harris,1965)的认识。显然该认识是在预测方法的应用过程中涉及

2、到预测方法与矿床成矿作用相结合的重大成矿学理论问题,引起了矿产预测人员的极大关注,在我国众多的科研、院校、勘查单位在矿产资源评价的实践中进行了一系列探索。区域成矿学有重大进展,我国提出了“矿床成矿系列理论”(程裕淇等,1979,1983),视为矿产预测的理论基础(胡惠民)。,地壳矿产资源富集度,地壳元素丰度为依据;相似-类比,应用矿床模型实现;矿产资源评价模型理论,以矿床成矿系列理论为基础;地质变量的综合与分解的理论,通过数据处理实施;矿床成矿地质条件与资源量关系的地质解释理论,应用地质人员的知识经验作出决策。,经全国第一轮区划工作的实践(温家宝,1985),对矿产资源评价的基本理论(朱裕生,

3、1984)归纳为:,1992 1999 年间,在全国第二轮区划、科研攻关和跨世纪工程勘查实践基础上，创造性地提出以地质为基础，成矿学新理论为指导的矿产预测三项理论的新认识，即:相似-类比理论;求异理论;控矿因素求同理论(朱裕生,1999)。,20 世纪90 年代初，在全国研究实践的基础上，初步概括为3点:相似-类比理论;求异理论;定量组合控矿理论(赵鹏大,1992)。,1999年后,随着国土资源大调查的进展,开展了全国性的新一轮矿产预测工作,在全面取得勘查效益的基础上,探索了区域成矿学理论与矿产预测方法的有机结合,在全国性的预测实践中,完善了矿产预测理论,基本点是:矿床成矿作用的“异相定位”理

4、论;矿床成矿系列的“缺位”预测理论;多元信息的“类比-求同”理论;地质体的“对等求异”理论。,该理论推动了区域成矿学的深化研究和提升了矿产预测成果的准确性及实用价值,为我国矿产预测的地质理论研究和矿产勘查实践开拓了新的里程碑。,一、矿床成矿作用的“异相”定位理论,现代成矿学研究认为矿床是在地质作用演化过程的特定环境和特定时段(地质年代)内形成的,赋存矿床的四维空间显示矿床的各类特征。就预测和找矿而论,地质观察资料的研究和综合,有可能或应该推断赋存未知矿床(以下用“潜在矿床”表示)空间的位置和矿床特征,这类“四维空间”统称为矿床成矿作用的“异相定位空间”。,地质观察研究“四维空间”的特征属矿床定

5、位的地质条件;赋存有不同类型潜在矿床的四维空间性质是按已知矿床和成矿规律研究及横向综合对比推断的。矿床成矿作用的异相定位条件和性质不同的四维空间,众多学者和勘查工作者研究过，认为是“研究矿床的形成过程及其机理、探讨区域成矿规律,指导矿产预测”的成矿学理论基础(程裕淇等,1979,1983);“矿床赋存的地质背景和成矿地质作用演化组成了四维空间,是评价未发现矿产地远景的地质学依据”(朱裕生,1984)。至上世纪末,随着区域成矿地质理论的发展,成矿作用的“异相”定位理论(以下简称“定位理论”)逐步完善,提出“形成矿床成矿的四维空间的地质特征完整的体系,有其成矿的地质环境和控矿条件”,“对相似地质条

6、件和地区(或四维空间)寻找同类矿床有参考意义”(陈毓川,1999)。,“地质体的不连续介面或不同地质体的分界面,像断层,节理、不整合面、侵入接触面、不同岩层交接面等,往往指示了矿化可能存在的部位和规模(赵鹏大,1992),“成矿界面是成矿流体停积而发生矿质沉淀、富集成矿之所在,”。成矿界面包括地质构造介面、岩石物理界面、元素聚散物理化学界面(吴淦国等,1999)。由以上的论述可知,“界面”是成矿的有利部位,在一个区域内(矿带或矿田)只要存在区域成矿作用,地质“界面”具有特定的成矿功能,始终是找矿和预测人员关注的“四维空间”。“矿床成矿作用定位的地质位置可以用“界面成矿”概括(朱裕生,2004)

7、。矿床类型不同,成矿作用的差异甚大,识别矿床定位的地质界面和相应的四维空间归纳的定位标志各不相同,预测人员一旦掌握了这类“四维空间”,矿产预测成果的准确性和发现矿床的机率将全面提升。由此可知,“异相定位”是矿产预测和矿产勘查的成矿学理论依据。,在具有成矿功能的成矿地质界面范围内成矿作用的演化，成矿元素富集的物理化学条件、时间和矿床成因上密切联系的矿石矿物集散、矿体储存的4维空间首先按三维空间标定结合成矿年代学的研究，组成了成矿作用四维空间的特定位置，展示该空间范围内地质体的性质。有关“界面”的形态特征、定位空间的型式在总结全国成矿地质环境的基础上，提出矿床主要定位型式为一下13种：,（一）矿床

8、四维空间空位型式,(1)超基性和基性岩浆族成矿作用四维空间定位型式(2)花岗岩浆族的成矿作用四维空间定位型式(3)中、酸性岩浆侵入接触交代成矿作用的四维空间定位型式(4)碱性岩浆族成矿作用的四维空间定位型式(5)火山次火山侵入喷发沉积成矿作用的四维空间定位型式(6)热液成矿作用四维空间定位型式,(7)氧化还原界面成矿作用四维空间定位型式(8)地壳浅表中低温流体界面成矿作用定位形式(9)构造动力改造成矿作用四维空间定位型式(10)沉积成矿作用四维空间定位型式(11)变质成矿作用四维空间定位型式(12)地下水成矿作用四维空间定位型式(13)地表水成矿作用四维空间定位型式,以上仅列出13种四维空间定

9、位型式，在矿床成矿作用研究整个范围内,虽然空间定位型式多种多样，以上13 种型式是常见的,在矿产预测中经常出现和使用。矿产预测人员的基本任务是将矿床成矿作用四维空间定位型式转化为矿产预测的地质依据,建立四维空间的定位机理(条件)与矿床规模(矿床类型、大小、资源量)之间的定量关系模型,提高预测成果的在矿产勘查工作中的实用性,指导矿产普查工作的开展。矿床成矿作用定位型式几乎囊括了矿床学领域内各类矿床的控矿条件和找矿标志,至少目前是区域成矿学需要探索的前沿内容。,成矿地质条件、控矿因素、含矿岩石建造、组成成矿物质场(广义的地球化学场)的地质四维空间;赋存在四维空间范围内的矿种和所属的矿床成因类型、成

10、矿作用发生的地质年代等等都是矿床成矿作用的定位标志。成矿地质“界面能否成矿”、成矿功能的强弱,取决于定位标志的优劣和成矿物质来源的丰富程度。当代区域成矿学总结了一套成矿地质构造环境的分类、识别标志及其与矿床类型、成矿作用之间关系的专属性(即成矿地质“界面”具备的功能),结合相应矿床的多元信息标志,可以识别矿床赋存的四维空间位置,用“矿床定位标志”一语概括。,（二）矿床成矿作用四维空间定位标志,简言之,矿床成矿作用定位标志综合了矿床形成的机理和多元信息标志,通过“求异”“求同”的技术操作(下述详叙),将其转化为矿产预测的地质理论依据,对现在还没有发现、将来应该发现的潜在矿床做出预测,进行潜力估算

11、。预测实践中已有众多的实例证明,它是符合地质实际的区域成矿学内容的组成部分。以下例举若干实例对矿床的定位形式做概要描述。,对以下三类实例对矿床的定位形式做概要描述,基性和超基性岩浆族成矿作用空间定位标志 氧化-还原条件下成矿作用界面空间定位 矿床空间定位型式谱析,基性和超基性岩浆族,主要指镁铁质超镁铁质岩浆岩类。由于所含Fe、M g 成分的差异,成矿专属性不同,超镁铁质岩浆具有Cr、N i、Co、P t、A u、金刚石矿床的成矿专属性;镁铁质岩浆具有形成Fe、V、T i 矿床的成矿专属性(Krauskopf,1967)。他们的成矿作用的四维空间定位机理有差异,定位标志各不相同。现择其攀西钒钛磁

12、铁矿和东疆黄山铜镍硫化物矿床成矿作用四维空间定位的实例予以说明。,1.基性和超基性岩浆族成矿作用空间定位标志,(1)铁镁质岩浆连续补给重力分异成矿作用四维空间定位:铁镁质岩浆脉动侵入时,低粘度原始岩浆在物理化学条件支配下,在粘滞度较小的熔融体内出现凝聚相并不断扩大,形成韵律变化的堆积旋回,Fe、V、T i 等成元素富集达到一定浓度时,形成矿层。堆积旋回之间有较大差异,具有明显的突变,表明单个旋回是一次完整的液态重力分异和结晶重力堆积成矿作用。在岩浆不断补给的情况下,每个韵律层组成了由偏基性的斜长石和以辉石为主的岩相层、钒钛磁铁矿体赋存于铁镁质岩体的底部,组成韵律层序结构的钒钛磁铁矿床(张云湘等

13、,1988)。,我国扬子陆块西缘的攀枝花、红格、白马、太和等钒钛磁铁矿床是岩浆连续补给重力分异成矿作用四维空间定位的典型例子,钒钛磁铁矿床具堆积韵律层的成因模式。成矿过程中最早矿物结晶温度在850 950(骆耀南,1988),随后有所降低。该类矿床属晚期岩浆矿床,以Fe、V、T i 元素组合的磁铁矿矿石为主。由此可知,镁铁质岩体内FeV Ti 矿床四维空间定位标志掌握后,可以认为应在岩体的下、中部预测该类矿床。,攀枝花、红格、白马、太和等钒钛磁铁矿床是岩浆连续补给重力分异成矿作用四维空间定位的典型例子,（据张云湘等,1988）,钒钛磁铁矿床堆积韵律层的成因模式,（据张云湘等,1988）,(2)

14、镁铁质岩浆与硫化物熔融体不混溶成矿作用的四维空间定位:在镁铁质岩浆的熔离体内岩浆熔离作用是指在较高温度下一种均匀的岩浆融离体。当温度和压力降低时,分离成两种或两种以上不混溶的熔融体。通常镁铁质岩浆为主相,硫化物熔融体为子相。随着温度和压力的减小,子相与主相分离,形成独立的硫化物流体子相(芮宗瑶等,2002)。,这种不混熔融体如果在稳定的成矿地质环境中,显示很强的成矿功能,即硫化物熔融体就在镁铁质岩浆的中、下部凝集,形成原地熔融的铜镍硫化物矿床。东天山的黄山铜镍硫化物矿床是熔离成矿作用四维空间定位的典型矿。在通常情况下,熔离温度介于1400 1500(汤中立,1998),而铜镍硫化物晶出温度发生

15、在488 414(汤中立,1995),铜镍矿床大致在这样的温度间隔下形成的。由于硫化物子相的比重大,通常沉积在镁铁质岩浆的底部,组成了铜镍硫化物矿体赋存在岩体的中、下部或下部空间定位机制。由此可以判定知,镁铁质岩体中底部硫化物子相是成矿的四维有效空间;岩体底部是预测和寻找铜镍硫化物矿床的有效空间。,黄山东铜镍硫化物矿床地质剖面图(据刘德权等,2003),1下石炭统干墩组粉砂岩;2闪长岩;3钛铁辉长闪长岩;4辉石辉长岩;5橄榄辉长岩;6橄榄辉长苏长岩7辉长苏长岩;8橄榄岩;9铜镍矿体,氧化和还原是两个对立的物理化学环境,形成的界面和其他地质界面一样,具有很强的成矿功能。沉积过程的海进和海退出现这

16、类界面,成矿流体在运移过程中存在这类界面,变质作用和火山喷发作用都有可能出现这类界面,特别是热液成矿作用的温度,压力、pH 值,Eh 值转变时,这类界面屡见不鲜。岩浆热液和大气降水的交接界面,是氧化还原物理化学条件转换的典型界面,具有特殊的成矿功能。总之,只要地壳有物质运动、地下流体存在(融熔体界面除外),氧化还原界面总是存在,溶解在流体中的元素聚散作用随时可能出现,与元素聚散作用相联的成矿作用的发生、发展、演化过程的出现是必然的,形成矿床的机率很高。,2.氧化-还原条件下成矿作用界面空间定位,为描述氧化-还原界面成矿作用的实例,展示了广西下雷锰矿含锰岩系地层岩性变化和含锰岩系出现的位置。矿床

17、顶底板围岩为上泥盆统五指山组,主要岩性属硅质灰岩和泥质硅质灰岩。以碳酸锰矿矿石为主,其次为次生氧化锰矿石。含锰岩系处在地堑型深水盆地相沉积和浅海盆地相沉积过渡带上,属弱氧化环境。上泥盆统五指山组由下向上的不同沉积相组成了明显的深或浅海盆地,沉积环境由还原至氧化的转换面上,含锰岩系赋存在这一界面上,其中的锰质正好由Mn(OH)3 溶胶转化为Mn2CO3 沉积成矿。,下雷锰矿含锰岩系地层(据韦灵敦,1992 资料修改),3.矿床空间定位型式谱析,每类矿床,或每个矿床都有自身定位的特定型式,可是成矿作用的类别和每类成矿作用的机理限定了矿床空间定位型式的类别。大家知道、铬铁矿床,铜镍硫化物矿床成矿作用

18、及其相应矿床的空间定位不会超出基性、超基性岩体的范围,沉积成因的矿床限定在沉积岩类沉积过程特定的两个旋回交接面上。上述已列出众所周知的实例,其他如中、酸性岩浆侵入接触成矿作用形成的矿床,基本上都在中、酸性岩浆侵入体与围岩的接触带上。储矿断裂构造介面控制的矿体总是赋存在主、次断裂中，韧性剪切带异相介面控制的金矿床基本赋存在韧性剪切带内;沉积间断面成矿作用空间定位常常是两个不同岩相(或不同沉积序列)沉积地层的界面上。,接触带矿床定位型式（据朱裕生,2003）,储矿断裂带矿床定位型式（据朱裕生,2003）,1花岗斑岩脉,2金矿体,3断裂带,韧性剪切带矿床定位型式（据朱裕生,2003）,沉积间断面矿床

19、定位型式（据朱裕生,2003）,1混合岩,2混合岩化片麻岩,3伟晶岩,4千糜岩,5钻孔,6坑道,7矿体,1第四系,2小坪组,3梓门桥组,4测水组,5石望子组,6断层,7金矿体,8银矿体,由上可知,掌握了矿床成矿作用定位型式,无疑将当前矿产预测由平面预测推向立体预测,由圈定勘查目标区的传统预测转向四维空间的定位预测,由多元信息标志预测转向地质理论预测,至使矿产勘查工作由经验找矿和传统预测找矿上升为理论找矿,并整体提高矿产勘查效益。,二、矿床成矿系列的“缺位”预测理论,矿床成矿系列定义为:在一定的地质历史发展阶段所形成的一定地质构造单元内,与一定的地质成矿作用有关,在一定的地质构造部位形成各矿种,

20、各类型而且有成因联系的各种矿床的组合(陈毓川,1999)。一个成矿系列是指“特定地质环境的4维空间中具有内在联系的矿床自然组合”。他们之间的相互关系直观地勾画在下图中清楚,其核心内容是将矿床成矿系列的“成矿过程作为四维空间的一个完整体系,由两个或更多的矿床类型(或矿石相)所组成,彼此之间存在着内在联系”(陈毓川,1999)。,矿床成矿系列结构和矿产预测框架图,（据朱裕生2006年）,在一个成矿区(带)内划定矿床成矿系列、或在一个成矿亚区(或亚带)内划定矿床成矿亚系列时,其前提是:,出现两个或两个以上的矿床类型；彼此之间存在着内在联系,或其成矿作用相互有联系；在不同地区或不同时代的相似地质构造环

21、境中形成的各类不同成因类型的矿床在时空分布上相互有不同程度制约。,由此可以认为各个矿床成矿系列包含的矿床类型不尽相同,但是一个矿床成矿系列具有内在联系的矿床类型是一个定数。我们将这个数称一个矿床成矿系列矿床类型的“全位”,如长江中下游与燕山期壳幔源中、酸性浅成侵入活动有关的Fe、Cu、Mo、A u、A g 矿床代矿系列包括有斑岩型、接触交代型、中温热液型、中低温热液型和风化壳型等5个主要类型,认为该系列的“全位”有5 个类型。在另一成矿区(带)内出现相同的矿床成矿系列时,只发现斑岩型和接触交代型矿床,从“全位”考虑尚有中温热液,中低温热和风化壳型3 个类型有可能发现,此处就将这3个类型矿床称“

22、缺位”矿床。矿床成矿系列的“全位”和“缺位”见解从矿床成矿系的理论上揭示了一个成矿区(带)或亚区(亚带)内的矿产资源远景。,“缺位”概念自然地列入矿产预测的理论依据。确切地说“缺位”系指一个矿床成矿系列的“全位”概念在相似构造单元内(或成矿带、亚带、矿田等)推断可能出现的“缺位”矿床类型,阐明矿产资源的潜力。“缺位”理论的提出和在矿产预测中的应用,标志着矿床成矿系列由理论研究进入了指导矿产勘查的实用阶段。,三、多元信息的“类比求同”理论,“异同”是地质学中应用极为广泛的原理,在地质理论研究、野外地质观察,矿产预测和找矿工作中都对地质体和矿床作出分类,体现了相同者划归一类,否则归入另一类,可以认

23、为:“异同”是对事物的不同之处和相同之处分类归并的理论,“类比求同”是对两种(或两类)事物属性的对比,分别归并他们之间的可能相同或相似点。在矿产预测工作中,利用已知矿床的特征寻求与已知矿床相似或可能相同的地质体(或四维空间)属性对比,推断矿产资源的潜力或可能赋存有潜在矿床的四维空间,指导矿产预测和矿产勘查工作,直至发现矿床。以前应用“类比求同”理论,是以地质勘查和预测人员的经验为主。当前矿产预测理论用“类比求同”概括,他是在经验类比基础上发展为“成矿模式”和“找矿模型”类比;在MRAS系统中,用“数字模型类比”。由此可知，MRAS 系统中的“相似类比”实施内容既是分类归并的含义,又是将末知的新

24、矿床纳入已知类型的“求同”概念范畴之内。矿矿产勘查发现史告诉我们,每个矿床的发现几乎都是应用同类矿床属性的“相同”或“相似”判断后指导勘查工作获得成功的。实践证明他是有效的。,当代的矿产预测工作中,面对的是巨量的基础地质和方法地质(物、化、遥)数据,需应用现代化的高新技术,综合地、矿、物、化、遥和科学研究成果中包含的多元成矿信息。通常是将已知矿床的成矿信息作为“样本”,地质体(或四维空间)做类比对象,用“异同”的逻辑推理理论,对四 维空间成矿的有利性作出评估,阐明地质体赋存潜在矿床的可能性。新一代矿产预测方法在MRAS 系统平台上按“类比求同”理论进行实际操作时已形成一套计算机化的预测流程(肖

25、克炎等,2000)。其要点是:矿床受特定的地质条件控制,各类型矿床的定位标志清晰,当矿床在地表并未出露、隐伏在地下一定深度范围时,它仍然有间接和直接的定位标志(地质的、物探的、化探的、遥感的和主观经验的)显示。MRAS系统就是在研究已知矿床的基础上,以矿床的定位机制和预测准则为类比依据,未知区为“求同”的目标对象,排除差异点,找出与已知矿床具有相似定位机制的条件,阐明对象的矿产资源潜力。,对危机矿山来说,建立已知矿床空间定位标志与未知区有相似成矿作用定位标志之间的潜力评价模型,作出已知开采区和未勘探区成矿可能性的潜力评估。在矿产预测模型化和计算机化的新一代矿产资源预测评价方法实施过程中,先前由

26、“已知到未知”的推理准则已由“类比-求同”理论替代,应用MRAS系统操作,作出未知区潜力估算,取得比过去的结论更科学,准确性更高的新认识。,“类比求同”理论对矿产资源潜力区内潜力认识是:(1)推断矿产资源潜力区范围内潜在矿床存在的可能性,作出定性预测。(2)推算潜在矿床的规模,做定量评估。(3)阐明潜在矿床可能在4维空间定位标志,为矿产勘查、发现新矿床指出地质依据。(4)提出寻找或发现新矿床的直接标志和间接标志及指出找矿的方法途径。,定性预测和定量评估是两类不同性质的问题,前者用“类比-求同”较园满地解决;而后者只能在“类比-求同”基础上用定量预测的数字模型按已知矿床的规模提出在概率意义下的定

27、量评估。大量的预测实践证实“类比-求同”理论在矿产资源潜力评价实践中是有效的,但存在的不确定性也是显而易见的,在当代成矿学理论不断发展,对各类矿床获取的成矿信息日益丰富和应用计算机技术的现代化矿产预测工作中,“类比-求同”理论将得到更广泛地应用,矿产预测的科学性将日益提高。,四、地质体“对等求异”理论,(1)成矿地质事件和矿床空间定位留下的地质历史记录的不对等性,即使相同的成矿地质环境中成矿作用定位标志不可能完全相同,特别是对隐(盲)矿床和半隐(盲)矿床定位标志的识别受到地质理论和方法手段的限制,认识和实际之间的差异性不言自明。,应用“类比求同”理论进行矿产预测工作中难以求解的问题是:,(2)

28、地质工作详略程度的不均衡性,在已知矿床上(已知区亦然)地质工作和研究程度远远高于未知区,地质资料水平的不对等性的事实是普遍存在的。(3)“类比求同”理论标定的目的物与未知区寻求的目的物之间不对等性的事实决定了“类比-求同”理论只能预测评价和寻找与已知矿床类型和规模相似的矿床,对新类型矿床和迄今尚未发现的规模更大的矿床进行“类比-求同”的求解难度增加,甚至不可能进行。由上可知地质体对等求异突破了矿产预测评价的“瓶颈”。,地质体对等求异是选取已知矿床或矿体与未知区内相似地质环内存在的相同客观标志,一般系指成矿地质环境,矿床(体)的四维空间定位标志,物化探异常规模和强度,遥感异常特征等数据(资料)的

29、尺度相同,采用“地质体对等求异”理论中求解成矿有利性的大小列出成矿标志,视为圈定预区的依据。,“异常”是指“相似”和“相同”事物之间寻求的差异点,突现差异的标志。“异常”在地质上是指“在物质组成、结构、构造或成因序次上与周围环境是有显著差异的地质体或地质体组合”(赵鹏大等,1992),又称“致矿地质异常”。“求异”对象是地质体。在通常情况下地质体有大小,类别,出露、隐埋之分,为达到“求异”的目的,应在同类地质体规模相似时进行“求异”,在矿产预测中是指 级成矿区带;在矿床成矿系列理论范畴内指相同的次序。,在求异操作时是对同级成矿区(带)和同级次序的矿床成矿系列而言。在矿产预测中简称“对等求异”。

30、求“异”是在“类比-求同”达不到预测目的的基础上筛选出定位机制与已知矿床不同的标志(朱裕生,1999),识别未知区与已知矿床不同的成矿信息,科学地推断新类型、新矿种和超过已知矿床规模出现的可能性和他们在地质3 度空间的定位条件,起到缩小勘查区面积或空间定位的作用。,由矿床成矿作用“异相定位”定位预测理论、矿床成矿系列“缺位”预测理论、多元信息“类比-求同”理论和地质体“对等求异”理论组成的矿产预测评价理论框架是相辅相成不同内涵而目的相同的四方面预测理论。成矿作用的“异相定位”和矿床成矿系列“缺位”预测理论是矿产预测评价的地质理论依据,又是对成矿学理论的补充;多元信息“类比-求同”理论是矿产预测

31、评价的传统理论,在矿产勘查的实践中证明是实用和有效的,但他只能预测和发现与已知矿床类型和规模相同的矿床;地质体“对等求异”理论补充了“类比-求同”的不足,他在指导预测新矿种、新类型和规模超过已知矿床时,是行之有效的,也是前三种理论无可比拟的。上述理论的提出和在实践中成功应用标志着矿产预测地质理论发展的完整性、实用性和科学性。在当代地质理论发展速率提高和采用新技术、新方法,特别是GIS矿产预测方法广泛应用的今天,矿产预测的理论将进一步经受实践的考验,登上新的顶峰。,五、预测工作实施时的若干问题的讨论,应用上述各种预测理论与方法时，都要求在研究区域中信息匹配与精度一致的前提下进行。由于数学地质没有

32、专业生产单位,因此地质资料往往依赖于区调队、综合地质队、物探队和化探队提供。这些数据按该专业而言是合理的,但从定量预测角度要求有时存在覆盖面积不够或精度不一等问题。如若预测区面积较大时,地质图件往往是由不同单位、不同年代测制的,精度差别较大,所以使用这些数据必须补充工作，达到填平补齐的目的。以下分别对预测工作实施时的若干问题进行探讨。,(1)数据精度这是预测成败的基础，对于地质图件的精度,目前除对重点地段进行路线性调查修正外，更多的是用遥感图像处理的方法，以突出预测时重要地质要素为目标，使这些主要参数尽可能达到精度一致,修正图件中某些不足之处。,对历年的物化探数据，也需在分析成果基础上，作必要

33、的补充工作,最常见的是缺样或缺项，可以用补样分析或用平均值或地质统计学的方法进行估值。也有不同年代的测试数据精度不一的情况，如在甘肃龙首山镍矿预测中对历年化探数据综合时，发现其中有一年数据普遍高出一个数量级,假使把所有数据一起统计时，这一年数据绝大部分均属异常值，这显然是不正确的;假使不用这些数据则有些岩体就无数据或只有很少数据。为此我们采取重新采集有代表性的100个样品作化学分析，以此分析结果为标准与原分析结果统计得到一个校正系数，再用该系数对该年所有分析数据作了校正，这样使该年数据与其他精度基本一致，再作统一数据处理，这样就合理了。,必须指出的是,提高预测的精度是能否找到矿的关键,如80年

34、代中期，我国对金元素分析精度从PPM级提高到PPB级时，在12年内就找到了一大批金矿，这是十分有说服力的例子。,(2)数据的匹配所谓数据的匹配包括二个方面的匹配问题。在研究区内，有的矿区经过了详细勘探，积累了大量的各种勘查工作数据,如用建模预测法时，在模型区所选变量很多，但在矿区以外这些勘查数据不全，这样所建的统计模型就无法外推到预测区去，当经费与时间允许的时，可以补作必要的勘查工作，否则只有降低模型区数据,使之与预测区数据相匹配。,另一类是时间与空间数据相匹配，在利用一种或多种测试数据时应注意这些数据时空一致。我们所预测的对象是有一定空间位置的,在对这些数据进行综合预测时，用计算机处理后可以

35、得到一个单元中反映地表浅层的遥感数据，用反映位移了的底沉积地球化学数据和反映深部的重力、磁法的地球物理数据等作为一个单元的数据进行综合统计，此时所得统计结果是不能正确反映地区地质状况的。同样当进行固体矿产预测时，选用断裂构造作为变量,有的用断裂条数或断裂方向作为变量进行统计，但是此断裂可以是成矿前、成矿时或成矿后的;当用与控矿关系不一致的断裂进行统计时，其结果也是不合理的。有时对以岩体作为单元的地质体预测时，应注意同一复式岩体中可以有几个时代的侵入岩(且岩性有差别)，这时简单地以岩体作为单元,往往容易犯时间上不匹配的错误。,（3）成矿预测实施定性与定量相结合是取得成功的必须途径，因为成矿是长期

36、的多次地质作用叠加在一起的复杂地质作用过程，单纯依据某一类数据或某一体系的方法是难以达到预期效果的，需要在预测全过程中交叉使用或同时使用。如地质概念模型的确定，地质变量的提出，预测结果的评价等都需依据地质经验，而对地质数据(不论是定性还是定量数据)进行统计的结果都是定量数值。再以此值确定矿化有利度，并以此与传统定性判断所圈定预测区相区别。从而称之为定量预测或称统计预测。,（4）正确使用统计方法数学统计方法，有其严格的要求，如多元统计方法要求各单元数据互相独立以及样品服从某种分布等，这些地质数据是难以达到要求的，因此必须使用符合已有数据要求的统计方法才是正确的。,六、矿产资源综合定量评价进展,（

37、一）成矿远景预测分析与资源定量评价,1.成矿远景预测分析 成矿远景分析主要应用于矿区规模大比例尺的矿产勘查预测工作，通常用于特定勘查目标，较少应用于直接的勘查工作当中。成矿远景预测分析的传统方法（1）在地质人员经验和地物化资料的基础上划出远景区；（2）圈定区块或矿体边界，目标评价受到目标矿床成因模型的指导，利用成矿带或其他相似成矿带上已知成矿类型矿床的地质特征以及过去的勘查数据，在地质图上标出远景目标区以及相关类型的矿体边界。这些方法相对容易操作、快速并且有效，但是局限性在于存在偏差和较高的主观性，同时也缺乏透明度和可重复性。矿床模型（1）一般建立在矿床尺度上，因而在大范围内成矿潜力预测有效性

38、减弱，（2）建立的地质特征主观性强。McCuaig等人指出了建立在特征基础上潜力分析的一些局限性。,成矿远景预测分析法的第一个主要改变是统计模拟技术应用于成矿远景预测分析，在20世纪60年代末到70年代初期，针对成矿远景预测分析的主观偏差和不可复制性，一群美国和加拿大数学地质学家开始尝试将统计模型应用于矿产远景预测分析和资源定量评价，该技术主要对比在勘查基础好的特定成矿带内的已知矿床和地质特征的数据，建立空间关系模型，应用模型推断成矿带其他勘查基础薄弱地区的目标矿床的概率。与此同时，斯坦福研究所开发了用于评价资源潜力的专家系统Prospector，Prospector系统广泛应用于美国和加拿大

39、不同矿床类型远景分析。,作为预案及分析的最后组成，数据驱动和知识驱动统计方法形成了这一领域后来发展的基础。20世纪80年代中期到末期，地理信息系统（GIS）的商业化发展加速了远景成矿分析统计模型发展，通过自动联系空间特征和非空间特征。GIS环境使统计和计算机软件应用于非空间领域或者需要更先进的程序技术的领域。到20世纪80年代末，F.P.Agterberg，G.F.BonbamCarter合作开发了Bayesian权重模型（证据权模型）。在GIS环境下开展成矿远景分析，证据权模型具有客观、易于操作和解释的特征，证据权法是成矿远景预测分析中应用最为广泛的数学模型之一。,到20世纪90年代末到21

40、世纪初，应用计算机软件技术成为了在成矿远景分析中的新潮流。模糊逻辑模型最初由An等人应用在成矿远景预测分析中，Singer、Kouda、Harris和Pan等人则证明人工神经网络相比证据权模型能提供更为精确的远景预测，虽然不像证据权法，不需要参数之间的相对强度的解释，但是神经网络法也有其局限性，神经网络需要大量的训练数据（已知矿床）进行最优化操作，最近有关支持向量机和遗传算法系统和项目的研究显示这些机器学习算法将有助于克服以上局限。近来数据驱动和知识驱动交互的方法，比如模糊证据权法和神经模糊法模型，同时在成矿远景预测中优化利用概念和经验数据。,成矿远景预测分析的第二次主要的转变是成矿体系概念的

41、引入。随着这一体系的应用，焦点从建立在特有地质特征的固定矿床模型转移到建立在成矿过程的填图特征基础上更灵活的成矿体系模型。在成矿体系中，形成矿床关键的成矿作用包括：（1）成矿动力学背景、成矿动力学机制；（2）热液流体的来源；（3）金属成矿物质和金属化合物化学配位基的物质来源（金属成矿物质来源）；（4）金属成矿物质运移的区域（流体通道）；（5）金属成矿过程，通过圈闭地区流体运移或熔融作用所带来的化学物理过程的改变；（6）成矿时间。成矿体系方法的主要优势在于给定的成矿模型可以在不同比例（规模）的成矿远景分析中都能应用。过去的研究主要集中在将数学模型的统计和方法学应用在成矿远景分析。然而，数据的质量

42、和可靠性，以及应用模型的知识基础同样重要。,2.资源定量评价 成矿远景预测分析回答“哪里”的问题（在哪里最有可能发现矿床），资源定量评价回答“有多少”的问题（未发现矿床含有多少金属量）。资源定量评价的倡导者主要是美国地调局的D.A.Singer，Singer开展了40多年有关资源定量评价的概念和方法研究，其中最著名的是三步式评价系统：（1）根据实测地质条件确定评价区可能的矿床类型，以与之对应的该矿床模型为基础，客观综合多源地学数据，圈定可能赋存该类型矿产资源地质找矿可行地段；（2）用于区内推断矿床模型相一致的全球矿床品位吨位模型评估每个有利地段各类型矿床可能出现的矿床数目；（3）根据相应品位吨

43、位模型估计有利地段未发现矿产的资源规模。未发现矿床的数量估计可以利用Mark3软件来实现。,USGS三步式评价系统广泛应用于矿产资源定量评估。最近，Mamuse等人采用该方法开展了西澳Kalgoorlie Terrane硫化镍矿床密度模型分析。同时，近几年，还出现了替代技术的研究潮流，特别是齐普夫定律，齐普夫定律广泛应用于神经和社会经济系统的频率分级分布的建模。到20世纪7080年代，为了预测油气田剩余资源量采用此方法。Merriam等人2004年再次发现了齐普夫定律在解决地质问题中的可应用性。Fagan，McCuaig和Guj后续的工作证明齐普夫定律能够用来估计矿产资源，尤其是剩余储量。,另

44、一种资源定量评价的替代方法是单一能级预测，这一方法是McCammon和Kork等人提出的，单一能级预测方法的利用成为实现大区域估计金属量的一种数值方法。,（二）三部式评价方法,资源定量评价方法，现在比较广泛应用的主要方法是30年前美国地调局主要由D.A.Singer提出的三部式评价方法，最近Singer在ore geology reviews2010年最新一期上发表了有关于综合资源量化评价方法最新进展的文章，总结了30年来三部式评价方法的发展和演化。40年前，由于部分公司在有限资金的基础上，需要研究区域范围内未发现矿床的个数，矿床可能价值以及发现的机率，量化不确定性分析和勘探风险投资等相关信息

45、，开始了最初的方法研究。早期的资料显示Richter在1975年在阿拉斯加1:250000比例尺范围内按照矿床类型采用地质信息和品位吨位模型评价未发现矿床；另一个有关于哥伦比亚矿产资源评价过程中，由37名科学家综合编纂的矿床模型做为品位吨位模型的初期模式公开发表；1993年Singer最终给予这些用于支持矿产资源评价的方法、过程、模型命名为“三部式”，这里强调采用“三部式”而不是“三步式”，主要因为这些评价并不是总按照固定的程序开展的，重点在于评价采用多种综合方法的集合，任何一个模型和步骤都不是孤立的。,随后一系列评价技术方法和模型不断得到改进，美国地调局、智利地调局、阿根廷地调局、哥伦比亚地

46、调局、秘鲁地调局等多国机构共同开展矿产资源评价的合作与发展。矿床模型是三部式评价方法的核心部分，这些模型综合了在资源评价和矿产勘查中地质信息、矿床露头、地球物理和地球化学等不同的地质信息，按照不同的矿床类型需要不同的矿床模型。,1.描述模型 描述模型对于评价的第一部分至关重要，对于第二部分矿床类型的区分提供基础地质资料。1983年Cox和Singer指出描述模型主要包括两方面内容，第一方面首先描述发现矿床位置的地质环境；第二方面给出区分矿床类型的具体特征，比如矿物组合、蚀变特征和地球化学和地球物理特征等。在一些例子中，已知矿床和矿点的类型的地质环境不能直接从地质图上获得，所需要的地质描述模型集

47、中在主岩岩性和构造特征等要素通常容易从地质图上获得。,在已经公布的模型中，通常不同比例尺的地质图反映了不同的地质信息，选取地质图的比例很重要。“年龄范围”描述成矿的年龄，“成矿环境”描述地质环境和具体位置，“构造位置”描述相关主要构造特征或成矿省，“有关矿床类型”主要描述形成典型矿床类型的合适条件。以上讨论的描述模型主要建立在专家知识的基础上。随着发展，另外一种选择是，更为耗费时间通过收集每一种矿床类型的已勘查的矿床的数据，专家按照哪些共同特征和不同特征进行分类来建立描述模型。量化矿床特征对于下一步统计汇总分类已知矿床类型至关重要。,2.2 成本模型 判断未发现矿床的是否具备经济价值是发展三部

48、式资源评价方法的初衷之一。在评价方法中，三部式评价方法中成本模型用来排除即使发现也是没有经济价值的矿床，具备经济价值的矿床再进一步建立品位吨位模型。这些成本模型采用矿床的储量、品位和埋深参数评价运行成本和固定成本，采取不同的采矿方法和每日采矿量都会有不同结果，最后通过经济滤波器筛选出具有经济价值和没有经济价值的矿床，模型能够应用到大量不同矿床类型的矿床评价中，同时需要根据矿床的位置和矿产品的价格波动进行调整。,3.密度模型 在预测矿床个数，建立在矿床密度基础上的方法相对比较完善，通过统计勘查情况较好地区每单位面积矿床的个数按照概率预测未发现矿床个数。矿床密度模型直接应用于预测未发现矿床个数或者

49、为其他方法提供重要依据。2005 年Singer 总结了全球斑岩型铜矿床的矿床密度模型。2009 年Singer 进一步改进和增加矿床个数精度，通过控制地区矿床类型和控制区矿床数量精确性之间的关系研究，斑岩型矿床线性回归和区间相关预测方程组如下：R50=1.0252+0.42788log10（面积）（1）L90，U10=R50tsy|x（1+（1/n）+（log10（面积）4.622）2/（n1）s 2x）（2）找矿地质可行地段平均面积4.622km2，t=t10，31df=1.309，sy|x=0.2444，n=33，s 2x=0.2912，同时R50，L90 以及U10 依照10 的对数函

50、数进行评估，预计矿床个数N：Log10E（N）=log10（N50）+（log10（N10）log10（N50）/t）2）/2（3）,这种方法用来评估评价区的矿床总数。预计未发现矿床，评价区已知矿床个数需要通过公式3 的计算剔除。这需要按照90%和10%的概率修正期望值和方差。回归方差预测如下：VarN=（log10（N10）log10（N50）/t）2（4）修正的已知矿床个数的平均数调整对数公式：log10（N50）=log10（10E（N）已知床个数）VarN/2（5）log10（N50）指公式2中已知矿床统计基础上未知矿床概率性估计。最近Mosier等人进一步建立了火山成因块状硫化物矿床