GIS技术在成矿预测中的应用研究.doc

摘 要地理信息系统（GIS）技术应用于成矿预测，彻底地改造了传统成矿预测的方法体 系，简化了预测过程，提高了预测效率和水平，成为了地质学家对多源地学信息综合分析， 进行成矿预测划时代的理想工具。GIS技术可应用于成矿预测工作的各个环节，主要体现在 数据采集和整理、建立空间数据库、空间分析、成矿预测和可视化表达及输出等五个方面。 关键词GIS技术，成矿预测，证据权重法，远景区 ０. 引言 成矿预测，即成矿远景区预测，是应用地质理论和科学的方法，综合地质、地球物理、 地球化学和遥感地质等基础地质工作获得地质找矿信息，总结成矿地质条件和矿床赋存规 律，建立矿床模型，圈定不同级别的成矿远景区 [1] 。成矿预测是贯穿于矿产勘查和矿山开发 全过程的地质工作。凡与矿产相关的地质工作都包含有成矿预测的内容，它为矿床的发现、 评价、矿产勘查费用的投向提供科学依据。成矿预测作为一种围绕特定区域内矿产勘查而进 行的长期性、系统性和前期性综合研究工作，它是普查找矿的先行，直接决定着普查找矿的 效果。 近年来，随着地表露头矿、易识别矿越来越少，找矿难度越来越大，寻找隐伏矿、盲矿 和难识别矿成为当今的首要任务，相应要求产生新理论、新技术、新方法，提高成预测水平 和找矿效果 [2] 。GIS 等高新技术的普及应用，为成矿预测展示了新的前景，其强大的空间信 息处理和分析功能，是地质学家对多源地学信息综合分析进行成矿预测划时代的理想工具。 立足于GIS 技术的成矿预测方法体系，无论从理论、技术、逻辑和效果看，都优于传统的 方法系统，赋予了成矿预测新的概念和内涵 [3] 。 １. 基于GIS 成矿预测的研究现状 地理信息系统（Geographic Ination System ，简称 GIS）是介于信息科学、空间科学 和地球科学之间的交叉学科，是计算机科学、遥感技术、信息技术、信息工程与现代地学方 法的有机结合。地理信息系统的主要作用是对空间信息进行采集、存储、管理、查询、分析、 显示和进行制图等处理 [4] 。在计算机系统的支持下，GIS 不仅能够绘制高质量的图解，更重 要的是能够有序地管理各图形实体的描述性数据，并能对复杂的地理系统进行快速、精确、 综合的空间定位和过程分析。因此，GIS 技术一出现，就得到了地学界的广泛关注,并迅速 渗透到与地学有关的各个领域。 20世纪 80年代后，随着科学技术进步，GIS 等高新技术进入成矿预测领域，产生了一 系列立足于 GIS 的成矿预测方法。其中首推美国、加拿大、澳大利亚等发达国家把 GIS 技 术与成矿预测结合起来并成功应用。美国地质调查局开展了应用和评价美国国土资源评价计 划CUSMAP ，确定了进行矿产资源评价对栅格、矢量和表格式数据处理能力及相互间接 的需要，以及在 GIS 内建立、应用模型及表示评价结果的制图功能的需求 [5][6] ；加拿大地质 调查局提出适合于GIS 平台上操作完成的资源预测模型证据加权模型Weights of Evidence Mode，开展了基于 GIS 的Nova Scotia 地区金矿勘探地质资料综合利用 [7] ，以及基 于GIS 在新布瑞克省北部矿产资源评价 [8] ；澳大利亚地质调查局建立了广泛用于矿产资源评 价的基础矿产省的 GIS 数据集 [9] ，镍红土矿、镍硫矿、脉金矿、红土金矿、含金刚石的 金伯利岩及铅锌矿产资源潜力图 [10] ，以及两种以 GIS 为基础的勘查方法，即适用于己知矿 床很少或无己知矿床的未勘探区的概念法和适用于含有大量已探明矿床地区的经验法 [11] 。 国内GIS 技术应用研究起步较晚，“八五”期间，GIS 技术才被列为地矿勘查关键技术。 进入90年代以后，GIS 成矿资源预测研究得到了足够的重视并取得了丰硕成果。如中国地 质大学胡光道教授等在 MAPGIS 软件平台开发的金属矿产资源评价分析系统MORPAS [12] ； 中国地质大学池顺都教授基于 GIS 地质异常分析、金属矿产经验预测、找矿有利度分析、 找矿有利地段圈定、矿产资源潜力评价和成矿强度广度定量分析等方面应用 [13][14] ；中国地 质矿产信息研究院与四川地质矿产勘查开发局合作在 ARC/INFO 和ARCVIEW 软件平台开 发的基于G1S 的矿产资源区域评价方法AMS-G1S [15] ；长春科技大学王世称教授等在 MAPGIS 软件平台开发的综合信息矿产资源预测系统KCYC [16] ；中国地质科学院肖克炎博 士为首的课题组在 MAPGIS 软件平台开发的矿产资源评价系统MRAS [17] 等。 3. 基于GIS 成矿预测的基本步骤及主要内容 地理信息系统（GIS）技术可应用于成矿预测工作的各个环节，体现在数据采集和整理、 建立空间数据库、空间分析、成矿预测和可视化表达及输出表达等5 个方面。这与传统成矿 预测工作中的资料收集及整理、资料处理及解释（译）、成矿信息关联及综合、矿产资源定 性及定量评价和找矿工作部署建议等环节相对应。 3.1 数据采集和整理 在成矿预测中，这是一个普遍的阶段，也是一个必备的阶段。它包括文字资料、图件资 料、遥感资料、物化探资料、数字资料以及野外第一手资料的获取。它是进行以后工作的前 提和基础，一般应收集如下几个方面的基础数据库资料 1 基础地质图数据库； 2 区域重力数据库； 3 航空磁测数据库； 4 区域地球化学（岩石、土壤和水系）数据库； 5 遥感影像数据库； 6 矿产地数据库； 7 地质工作程度图数据库； 8 行政及地理底图数据库。 3.2建立空间数据库 为了提取矿产预测所需的各类信息，必须依据基础数据库的数据资料进一步处理。其 中，地质类数据必须依靠人工方法便图建库；物探、化探、遥感资料则通过计算机对原始数 据直接处理，形成综合信息数据库 [3] 。主要包括 1 岩相古地理图或沉积建造古构造图数据库； 2 火山岩性岩相构造图数据库； 3 岩浆构造图数据库； 4 变质构造图数据库； 5 大地构造相图或大地构造图数据库； 6 地质建造构造图或岩性构造图数据库； 7 地球物理推断地质构造图数据库； 8 地球化学推断地质构造图数据库； 9 遥感推断地质构造图数据库； 10 物探综合异常图数据库； 11 化探综合异常图数据库； 12 遥感综合异常图数据库； 13 典型矿床数据库； 14 成矿规律图数据库（或成果图数据库）； 15 矿产预测图数据库（或成果图数据库）。 3.3空间分析 空间分析指对各类数据（包括基础数据和数据处理所生成的数据）的综合。数据综合内 容包括对区域成矿地质背景，以及局部地段成矿及控矿因素、成矿标志等的分析、提取和综 合。具体内容包括 一、区域成矿地质背景的空间分析。利用 GIS 空间分析技术手段，在区域性（相当于 Ⅲ级和Ⅳ级构造单元）地质信息、地球物理、地球化学、遥感等基础空间数据及数据处理形 成的中间性空间数据基础上，分别进行区域性地质因素（构造单元、沉积岩石相古地理、火 山岩构造岩相、构造岩浆带等）、地球物理场、地球化学场等的空间对比分析，以及诸区域 性要素与研究区成矿作用及其产物的空间对比分析，建立与研究区成矿作用有关，并由各类 信息综合标定（空间范围标定和特征标定）的区域地质建造构造的空间数据表达。 二、成矿及控矿因素、成矿标志的空间分析。利用 GIS 空间分析技术手段，在相当于 Ⅳ级和Ⅴ级构造单元的区域上，以地质信息、地球物理、地球化学、遥感等基础空间数据及 其数据处理形成的中间性空间数据为基础，分别进行成矿远景区的成矿及控矿地质因素（构 造、沉积岩岩性及岩相、火山岩构造岩相、侵入岩等）、地球物理、地球化学、重砂、遥感 等的空间对比分析，以及诸要素与研究区成矿作用及其产物的空间对比分析，建立与研究区 成矿作用有关，并由各类信息综合标定（空间范围标定和特征标定）的成矿远景区地质建造 构造的空间数据库表达。 3.4 成矿预测 在上述分析和确定成矿及控矿因素综合信息特征基础上，总结出区域性找矿标志组合， 或通过对地质、物、化探数据进行成矿信息的提取，总结出直接、间接的找矿标志，再利用 一定的数学模型进行成矿有利信息图层的综合计算，确定成矿信息的综合部位及其信息的程 度，进而用来圈定成矿远景区，形成初期成矿预测图。 靶区圈定后一般应进行野外验证，根据预测结果编制进一步工作部署图，提出进一步 的工作部署建议和工作验方案。GIS 是成矿预测的重要工具，但系统本身不能代替用户决策。 对于GIS 预测图件，要加以地质人员的认识和解释，最终形成预测成果图。 3.5 可视化表达和输出 主要是将矿产预测成果图及中间成果图形成专题图件，主要包括 数据的采集和整理过程中主要可形成基础信息的图示和图件，如地质图、地质构造图、 大地构造图、矿产分布图、航磁平面剖面图、航磁等值线图、布伽重力等值线图、化探元素 浓度分带等。 建立空间数据库、空间分析过程中可形成辅助性图件，如岩相古地理图、构造－岩浆 岩图、火山岩构造岩相图、重磁解译断裂构造图、重磁场分区图、化探异常元素组合图等， 以及各类地质体与矿产的关系图、重磁解译结果与矿产或地质体的系列关系图、地球化学异 常与矿产的系列关系图、地质建造构造图等。 成矿预测过程中，主要形成目的性图件，如成矿规律图、矿产预测图、地质工作部署 建造构造图等。 4. 结论 地理信息系统（GIS）技术应用于成矿预测，彻底地改造了传统成矿预测的方法体系， 简化了预测过程，提高了预测效率和水平，是地质学家对多源地学信息综合分析，进行成矿 预测划时代的理想工具。而其应用于成矿预测，主要体现在数据采集和整理、建立空间数据 库、空间分析、成矿预测和可视化表达及输出等五个方面。 参考文献 [1] 肖克炎，张晓华等. 成矿预测中证据权重法与信息量法及其比较[J]. 物探化探计算技术, 1999 ，213 223-226. 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