李　培，廖時理

(1.中國地質大學(北京)，北京 100083；2.中國土資源經濟研究院，北京 101149；3.國家海洋局第二海洋研究所，杭州 310012)

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基于GIS證據權重法的白銀廠礦區(qū)及小外圍的成礦預測

李培1，2，廖時理3

(1.中國地質大學(北京)，北京 100083；2.中國土資源經濟研究院，北京 101149；3.國家海洋局第二海洋研究所，杭州 310012)

摘要：文章利用Morpas軟件對甘肅省白銀廠礦區(qū)內的地、物、化等多源信息進行統(tǒng)計分析，提取了成礦有利信息，認為成礦有利地層為石英角斑凝灰?guī)r系，成礦有利構造為火山機構及背斜構造，成礦有利巖體為石英鈉長斑巖巖體。采用證據權重法對研究區(qū)圈定了成礦預測和找礦遠景區(qū)，并指出了找礦方向。

關鍵詞：白銀廠礦區(qū)；綜合信息成礦預測；證據權重法；甘肅省

0引言

對老礦山積累的勘查資料進行二次開發(fā)，再利用GIS技術進行綜合信息成礦預測是老礦山增儲的重要技術手段。甘肅省白銀廠礦田是我國規(guī)模最大、最典型的火山成因塊狀硫化物礦產地，經過幾十年的開采已步入危機礦山之列，加強白銀廠礦田深部及其外圍找礦對促進當地經濟發(fā)展具有重要的意義。白銀地區(qū)的勘查工作獲取了大量的研究基礎數據，對已有資料的二次開發(fā)可能是今后在該區(qū)獲得勘查突破的重要途徑。本文通過綜合信息預測方法——證據權重法對該區(qū)及小外圍進行成礦遠景預測，以期為該區(qū)未來的勘查工程部署提供借鑒。

1證據權重法簡介

證據權重法是加拿大數學地質學家Agterberg提出的一種利用GIS技術進行礦產資源評價預測的地學統(tǒng)計方法[1]。它采用一種統(tǒng)計分析模式，通過對與礦產形成相關的地學信息的疊加復合分析來進行礦產遠景區(qū)的預測，每一種地學信息都被視為成礦遠景區(qū)預測的一個證據因子，而每一個證據因子對成礦預測的貢獻是由這個因子的權重值來確定的[2-4]。其基礎是將地質評價模型轉換為“網格模型”，針對每一網格上信息數據進行權值計算，評價方法自始至終都是依靠圖層數據驅動，由計算機自動完成。結合GIS技術對各種有利成礦因素(證據層)進行有效綜合的數學預測評價。只要輸入的圖層合理，選擇條件適當，計算結果就客觀可信。

證據權重法的數學原理是[5-7]：假設將研究區(qū)劃分為T個等大小的網格(以保證一個網格中至多出現一個已知礦點為基礎)，提取以上信息，將上述提取的每個變量看作獨立的證據因子(以下稱證據因子)，利用證據權重法計算各個證據因子存在和不存在時的權重值W+與W-；對于n個證據因子，若他們都關于礦點條件獨立，研究區(qū)任一網格單元k為礦點的可能性，用后驗概率P代表每單元內找礦的有利度，根據后驗概率提出找礦遠景區(qū)。控礦地質因素與礦床產出的關聯性強弱用正負權的差值大小C來度量，C值大表示該地質標志的找礦指示性好，C值小表示該找礦標志的找礦指示性差，若C=0，表示該找礦標志對有礦與無礦無指示意義。

圖1　白銀礦田地質概圖(據甘肅有色地質三隊資料修編)Fig.1　Geological sketch of Baiyin ore field1.志留系下統(tǒng)變質砂巖、凝灰質、千枚巖；2.奧陶系中基-中酸性火山巖夾硅質大理巖；3.細碧質凝灰?guī)r夾細碧巖、大理巖、千枚巖層；4.細碧凝灰?guī)r及角斑巖；5.碎屑-泥質沉積巖；6.酸-中基性火山巖；7.中酸-基性火山巖；8.石英角斑凝灰?guī)r；9.石英角斑熔巖；10.石英角斑凝灰?guī)r；11.房子溝組酸-基性火山雜巖；12.次石英角斑巖；13.石英角斑集塊巖；14.輝綠巖；15.礦體；16.實測及推測斷層；17.地質界線；18.不整合接觸界線；19.復背斜構造；20.與火山噴發(fā)有關的銅鉛鋅礦床

2成礦地質背景

白銀地區(qū)大地構造位置位于北祁連造山帶的東延部分，該帶為重要的塊狀硫化物銅金屬成礦帶。區(qū)域地層除上寒武統(tǒng)、中上志留統(tǒng)以及上白堊統(tǒng)缺失外，從寒武系至第四系均有出露[8]。區(qū)域構造復雜，構造大體呈NWW向與NNE向交叉的方格狀構造格局；區(qū)內地層由于受到EW向構造、古河西系構造、白銀廠旋扭構造及隴西旋卷構造等共同作用導致巖石明顯變形。白銀地區(qū)處于北祁連早古生代火山巖帶的中部裂谷帶，侵入巖從超基性到酸性均有發(fā)育，出露侵入巖主要為巖基、巖脈。北祁連地區(qū)復雜的構造-巖漿活動演化與成礦系統(tǒng)完整對應[9-13]，區(qū)內成礦地質條件良好，已發(fā)現礦床(點)達160余處，找礦前景良好。白銀礦田面積約40 km2，出露地層以構造火山巖帶酸性火山雜巖為主，其間夾有硅質巖、大理巖及砂巖等，沉積巖出露于礦區(qū)外圍的折腰山西部。礦田內重要礦床有折腰山、火焰山銅礦和四個圈、小鐵山、銅廠溝3個多金屬礦床(圖1)，礦田深部挖潛及外圍增儲均有一定前景。

3找礦有利證據層提取

基于GIS的綜合信息成礦預測是在研究地質背景和成礦規(guī)律的基礎上，對已有的地、物、化、遙等多重信息進行綜合處理，進而提取各類與成礦有關的信息。結合已有資料和成礦規(guī)律研究程度，在研究中分別提取了地質異常信息、地球物理(重力)信息和地球化學信息。

圖2　礦床數與斷裂、背斜軸部、石英鈉長斑巖的距離統(tǒng)計圖Fig.2　Statistics of ore deposit number and distances from faults, anticline axis, quartz-albite porphyry at which the deposit occura.與斷裂的距離；b.與背斜軸部的距離；c.與石英鈉長斑巖的距離

圖3　礦產當量與斷裂、背斜軸部、石英鈉長斑巖的距離統(tǒng)計圖Fig.3　Statistics of mineral resources equivalent and distances from faults, anticline axis, quartz-albite porphyry at which the equivalent is a.與斷裂的距離；b.與背斜軸部的距離；c.與石英鈉長斑巖的距離

3.1地質異常信息提取

3.2地球物理信息提取

對研究區(qū)1∶2.5萬布格重力數據進行處理，繪制上延300 m等值線圖，對區(qū)內礦床(礦點)位置和淺源異常等值線圖分析發(fā)現，重力淺源異常低值區(qū)產有區(qū)內大部分的礦產(表1)。在-0.5～-0.1，-0.1～-0.3，0.3～0.7內分別集中了區(qū)內25.71%，20%，28.57%的礦床和52.59%，22.96%，17.78%的礦產當量。在-0.5～-0.1，-0.1～-0.3內分布的主要是大型礦床，在0.3～0.7內分布的主要是小型礦床；因此，提取這3個區(qū)間的重力淺源異常區(qū)作為找礦有利的證據圖層。

3.3地球化學信息提取

對研究區(qū)1∶2.5萬土壤原生暈地球化學數據進行處理，對主要成礦元素Cu，Pb，Zn，Ag及其伴生元素進行單元素及元素組合等值線異常圖對比分析(以Au元素異常為例，圖4)，結果顯示，Cu，Pb，Zn，Ag，Au的單元素異常與已有礦點吻合較好，部分地區(qū)甚至可直接指示礦化；Ag-As-Sb疊加異常與地層元素背景值對應，低值區(qū)與礦床所在位置對應較好；Cr-Ni-Mn-Co元素組合異常低值區(qū)和高值區(qū)與礦區(qū)及外圍有一定對應關系。因此，提取Cu，Pb，Zn，Ag，Au單元素異常及Ag-As-Sb，Cr-Ni-Mn-Co元素組合異常作為證據因子。

表1　白銀廠礦區(qū)及小外圍礦床與重力淺源異常值統(tǒng)計

圖4　白銀廠礦區(qū)及小外圍1∶2.5萬原生暈Au元素異常圖Fig.4　Primary Au halo anomly map of Baiyinchang ore district and neighboring areas at scale 1∶25 000

4綜合信息成礦預測

圖5　白銀廠礦區(qū)及小外圍找礦遠景預測區(qū)Fig.5　Prognosis map of potential mineral resource areas of Baiyinchang district and neighboring areas

通過對研究區(qū)成礦規(guī)律和成礦有利信息圖層的分析提取，基于Morpas平臺開展本研究區(qū)的綜合信息成礦預測工作。首先對本區(qū)以0.25 km×0.25 km的網格進行單元劃分，計算先驗概率，其次，對提取出的證據圖層進行變量賦值，賦值原則是當網格單元內存在某有利因子時即賦值為1，否則為0。找礦有利證據因子與礦床產出狀態(tài)之間的關聯性強弱由正負權的差值大小C來度量，C值越大則說明該證據因子對找礦指示意義越大。對上述各證據因子分別計算成礦預測的權值并進行獨立性檢驗，得出各證據圖層對找礦的指示作用大小，結合獨立性檢驗結果顯示，在研究區(qū)最重要的找礦標志為石英角斑凝灰?guī)r系、火山機構和石英鈉長斑巖巖體，次為Au，Zn，Cu，Ag的單元素化探異常，再后為背斜構造，其他證據因子找礦指示意義較弱。最后在Morpas軟件平臺上對每個預測單元進行后驗概率值計算，以0.3為閾值做等值線圖，在白銀廠礦區(qū)及小外圍圈定2個一級找礦遠景區(qū)、3個二級遠景區(qū)(圖5)。一級A1區(qū)是礦產增儲最有利地段，對已知礦體深部和外圍摸查是找礦的主要方向；一級A2區(qū)內主要加強小鐵山和四個圈礦床隱伏礦體勘查驗證。二級找礦遠景區(qū)中B1區(qū)具備一定的找尋中型或小型銅礦的條件；B3區(qū)具備找尋熱液型銅多金屬礦床的條件；B2區(qū)雖有一定找礦有利條件，但物探方法受限于埋深大的碳質板巖蓋層，找礦難度較大。

5結語

本次工作將Morpas中提供的證據權技術應用于白銀廠及小外圍成礦預測。該方法較適用于在“5P”成礦預測體系中的成礦可能、找礦可行、找礦有利階段的中、小比例尺定量評價與預測工作，其優(yōu)勢是對圖層的直接操作，可將直接、有效顯示預測空間。本文根據3個找礦有利證據層的提取和后驗概率的計算結果，圈定了兩級找礦遠景區(qū)，預測結果對更大比例尺的找礦工作具有一定的參考意義。

參考文獻：

[1]李景朝，劉少華，嚴光生. 大型超大型金屬礦床綜合信息成礦預測方法研究[J]. 地球物理學進展，2002，17(4)：736-744.

[2]肖克炎. 應用綜合信息法研究成礦規(guī)律及成礦預測的新進展

[J]. 地球科學進展，1994，9(2)：18-23.

[3]矯東風，呂新彪，胡光道，等. 基于MORPAS平臺的甘南PbZn礦床遠景區(qū)預測[J]. 地質與勘探，2005，41(3)：65-70.

[4]陳永清，夏慶霖，黃靜寧，等. “證據權”法在西南“三江”南段礦產資源評價中的應用[J]. 中國地質，2007，34(1)：132-141.

[5]陳永清，汪新慶，陳建國，等. 基于GIS的礦產資源綜合定量評價[J]. 地質通報，2007，26(2)：141-149.

[6]王軍，陳振樓，許世遠，等. 基于GIS的地質異?？臻g結構分析方法[J]. 地球學報，2003，24(4)：367-370.

[7]白萬成，邢俊兵，臧忠淑. 基于GIS的黃金地質信息系統(tǒng)[J]. 地質論評，2000，46(z1)：204-207.

[8]廖桂香. 甘肅白銀廠礦山及其外圍銅多金屬礦床密集區(qū)綜合信息成礦預測[D]. 長春：吉林大學, 2007.

[9]任紀舜，王作勛，陳炳蔚，等. 新一代中國大地構造圖[J]. 中國區(qū)域地質，1997,16(3)：225-230.

[10]夏林圻，夏祖春，徐學義. 北祁連山早古生代洋脊-洋島和弧后盆地火山作用[J]. 地質學報，1998(4)：301-312.

[11]李文淵. 祁連山主要礦床組合及其成礦動力學分析[J]. 地球學報，2004,25(3)：313-320.

[12]彭秀紅. 白銀廠礦田構造-巖漿-成礦動態(tài)演化模式[D]. 成都：成都理工大學，2007.

[13]羅大鋒，李星，李志平. 甘肅白銀銅鉛鋅多金屬礦區(qū)多種方法找礦預測[J]. 現代礦業(yè)，2014(10):70-74.

Weight of evidence-Based metallogenic prediction in Baiyinchang district and surrounding area

LI Pei1, 2，LIAO Shili3

(1.ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China;2.ChineseAcademyofLandandResources,Beijing101149,China;3.TheSecondInstituteofOceangraphy,SOA,Hangzhou310012,China)

Abstract：According to metallogenic geological analysis of Baiyinchang district in Gansu province, statistical analysis and metallogenic favorable information extraction of geological, geophysical and geochemical data were carried out on the platform of Morpas. The metallogenic favorable evidences layers are quartz-keratophyric tuffs series, volcanic edifice, anticlines and quartz albitophyre. By the weight of evidence we delineated the prospecting areas.

Key Words：Baiyinchang district; metallogenic prediction of multisource information; weight of evidence method; Gansu province

收稿日期：2014-12-31；責任編輯：趙慶

基金項目：中國地質調查局“老礦山深部和外圍找礦”專項(編號：12120113086000)和甘肅省國土資源廳風險勘探基金專項“甘肅省白銀廠找礦研究”(編號：2009026074)資助。

作者簡介：李培(1984—)，女，博士，研究方向為礦產資源規(guī)劃、資源定量評價及預測。E-mail：lipei.cug@126.com

doi：10. 6053/j. issn.1001-1412. 2016. 01. 004

中圖分類號：P612；P618.41

文獻標識碼：A