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《地質學刊》2017年第2期

摘要:近年來，皖南地區在鎢鉬礦找礦方面取得了重大突破，具有較大的找礦潛力。應用GIS技術對皖南地區的地質、礦產、物化遙等綜合信息建立地學空間數據庫，在此基礎上綜合分析區內各類成礦信息和找礦信息，借助計算機處理各類數據，進行成礦信息空間綜合分析，建立評價預測模型。選用證據權法對矽卡巖型、斑巖型和熱液型鎢鉬礦資源進行空間定位評價和預測，在四級成礦遠景區內圈定了23個Ⅴ級成礦區和68個重點區塊，并對這些重點區塊進行分級與評述，為該地區的鎢鉬礦勘查提供參考。

關鍵詞:GIS;證據權法;礦產資源評價;鎢鉬礦;皖南地區

0引言

隨著計算機技術和成礦理論的發展，成礦預測方法已由單一信息預測發展為多種信息的綜合預測，由單純的定性或定量法轉化為定性與定量相結合的方法，定位預測方法趨于成熟，成礦預測方法更加科學和完善。目前，礦產資源評價方法可分為經驗模型法和成因概念法(范永香等，2005)，2種方法都試圖以GIS作為分析空間礦產資源分布的工具和手段，研究多源信息定量模型;或者以GIS為支撐，從成礦體系出發建立礦床模型專家系統。充分應用地質、物化遙等綜合異常找礦信息，確定不同類型礦床的預測要素，建立預測模型(葉天竺等，2007)，并根據證據權重法(Agterbergetal．，1993)，借助于GIS技術進行礦產資源評價，已成為國內外勘查技術發展和數字探礦的發展趨勢。皖南地區介于長江中下游成礦帶和欽杭成礦帶之間，屬于全國19個成礦區帶之外的非重點成礦區帶，也是地質工作程度較低的地區(王德恩等，2011)。近年來，相繼發現了池州黃山嶺深部鉬礦(田坎等，2015)、青陽縣百丈巖鎢鉬礦(陳芳等，2013)、祁門縣東源鎢鉬礦、寧國市竹溪嶺鎢鉬多金屬礦、績溪縣逍遙鎢鉬礦等一系列大中型礦床，在鎢鉬礦找礦方面取得了重大突破，具有較大的找礦潛力。研究區范圍涵蓋沿江丘陵及皖南山區，地跨長江及新安江兩大流域，工作區面積約3萬km2。

1空間數據庫

建立完整的地學空間數據庫是進行GIS礦產資源評價的基礎，空間數據庫的內容反映了評價區資料的收集程度和數據處理工作程度，其建設質量直接關系到空間分析、模型建立、信息提取、評價計算和評價結果。皖南地區空間數據庫以MapGIS6．7為平臺建立，內容包括地層、侵入巖、脈巖、圍巖蝕變、斷裂構造、地球物理、地球化學、遙感、自然重砂、匯水盆地、礦產以及部分地理內容。比例尺為1∶20萬，部分地區地質內容采用了1∶5萬資料進行修編。空間數據庫采用投影平面直角坐標系，北京54橢球參數，高斯－克呂格橫切橢圓柱等角投影。礦產資源GIS評價預測系統(MRAGIS)采用ArcGISEngineV9．2技術編制，可在操作系統下直接運行，無需任何GIS平臺支持。MRAGIS系統操作數據要求是ArcInfo圖層格式或SHP文件格式。由于皖南地區的地學空間數據庫建立在MapGIS環境下，為滿足計算要求，需要將MapGIS格式的圖層數據轉換成ArcInfo的圖層文件或SHP文件。

2空間分析與評價模型的建立

在應用GIS技術進行礦產資源評價預測中，空間分析是最基礎、也是最重要的基本環節，空間分析的目的(李裕偉等，2007)是將它們從地質、礦產、物探、化探、遙感、自然重砂等數據中挖掘出與成礦相關的信息，羅列出成礦地質條件和找礦有用信息(陳建平等，2011)。結合工作區內已知礦產的分布、地質背景和區域成礦規律，歸納出工作區目標礦種的各種礦床類型的成礦規律，建立評價預測模型，應用GIS技術進行礦產資源評價預測。空間分析主要包括:(1)針對點、線、面圖層的緩沖區分析;(2)相對礦產地與地、物、化、遙特征圖層的疊置分析和統計分析;(3)單位面積內的圖元密度分析;(4)線元交匯點分析;(5)其他分析(經濟分析、政策法規分析、環境分析等)。

2．1緩沖區分析

在礦產資源GIS評價中，緩沖區分析的目的是了解目標圖層中相關圖元對礦產的作用范圍，就斷裂構造而言，其對礦產的作用范圍視構造規模、埋深、斷距、走向等因素而定。再如物化探異常點，它的影響范圍大小應當考慮異常類別、產生原因、異常規模等特性。由MRAGIS系統提供的緩沖區分析可以根據目標圖層中的某一屬性字段內容設置不同的緩沖半徑，也可以統一賦1個值。以物探異常點緩沖區分析為例，為MRAGIS系統緩沖區分析操作窗口，當分析圖層、分析屬性字段確定后，即可根據屬性值賦緩沖半徑。在緩沖區分析操作過程中，常需要根據已知礦點的分布情況不斷修改緩沖半徑值，直到滿意為止。同樣，斷層亦可根據其規模或埋深、走向等屬性值來設置緩沖半徑。

2．2疊置分析與統計分析

空間疊置分析與統計分析是GIS評價預測的重要步驟，所有參與計算的地、物、化、遙等特征圖層都必須與礦點或圖層之間進行疊置分析，并對疊置結果做分類統計分析。為了操作方便，MRAGIS系統將空間疊置分析和統計分析綜合為1個模塊，以地層圖層與熱液型礦床為例說明疊置分析與統計分析方法。在“可供選擇的圖層”數據框中點選地層圖層“01D”，通過“添加＞＞”按鈕添加到“相交圖層”數據框中，選擇疊置分析屬性字段“DSO”(地層代號)后點“開始分析”按鈕，完成地層圖層與礦點的疊置分析，并將分析結果顯示于下方的信息框中。如果此時點擊“查看統計圖”按鈕，系統則會自動進入空間疊置統計分析柱狀圖顯示窗口。

3綜合評價模型

建立礦產資源GIS評價預測模型的建立是在各地質要素圖層進行空間分析、統計分析，并結合區域地質成礦規律和成礦地質條件及典型礦床剖析研究的基礎上完成的，是一個復雜、反復、漸進的過程，它涉及地質、礦產、地球物理、地球化學、遙感、GIS技術等多學科領域。

3．1評價綜合模型的建立方法

區域評價綜合模型的正確與否對評價預測的結果非常重要，只有建立了正確的模型才能獲得理想的評價效果。當然，建立正確的評價模型僅僅依靠豐富的地學空間數據和單純的空間分析是遠遠不夠的，必須結合工作區內的地質背景，對成礦地質條件和成礦規律進行深入細致的研究和對各類找礦信息的認識，以及對區內典型礦床的認真剖析。在已有的地、物、化、遙資料和數據的基礎上建立區域評價綜合模型，主要從8個方面入手:(1)區域地質構造單元;(2)含(賦)礦地層的劃分;(3)確定與成礦有關的侵入巖和脈巖;(4)厘定控(容)礦構造，包括物探解釋推斷的隱伏構造和遙感解譯的復合構造;(5)明確圍巖礦化蝕變類型;(6)提取與成礦有關的重砂異常;(7)找出與目標礦產有關的物化探異常;(8)確立匯水盆地與目標礦產的關系。

3．2熱液型鎢鉬礦評價模型

皖南地區已發現的鎢鉬礦礦床類型較為豐富，主要包括矽卡巖型、斑巖型、熱液型等。已知的鎢鉬錫礦產地共74處，其中矽卡巖型38處，熱液型26處，斑巖型10處。以熱液型礦床為例，對工作區內的典型礦床萌坑鉬礦(章賢能等，2014)進行剖析和空間綜合分析，首先厘定典型礦床的成礦要素和預測要素，在進行區域成礦規律研究的基礎上，進一步確定區域成礦要素和預測要素，以空間數據庫內容為基礎，開展成礦信息和找礦信息的提取，最終按成因類型形成相應的評價預測模型。此時的模型僅為描述性的“地質術語”，還必須根據空間數據庫相關數據項進行“轉換”，使得計算機系統可識別并加以運算得出結果。

4信息提取

礦化信息和找礦信息采用GIS的空間分析技術，結合礦產資源評價預測模型，從地學空間數據庫相關圖層中提取。具體步驟:(1)應用地層圖層按含(賦)礦層位屬性地層代號提取相關地層。(2)應用斷裂(帶)(含物探、遙感解譯的線性構造)及褶皺構造圖層按構造走向提取控礦容礦構造，并制作500m緩沖區。(3)應用侵入巖圖層(含隱伏侵入體)相關時代、期次、巖性等提取成礦巖漿巖。(4)應用圍巖蝕變圖層按蝕變類型提取與成礦有關的圍巖蝕變，并據其與成礦的關系，分別構建500～2000m的緩沖區。(5)應用物探異常圖層提取致礦甲類異常和與礦化相關的乙類異常，并按異常類別分別構成2000、200m的緩沖區。(6)應用匯水盆地圖層與已知礦點的空間位置關系，提取四級匯水盆地。(7)應用重砂礦物異常圖層提取預測目標礦產的白鎢礦、黑鎢礦、錫石、鉍族等重砂異常。(8)應用化探單元素異常圖層，提取與目標礦產相關的主元素、指示元素異常。(9)應用遙感解譯構造圖層提取環形構造(包括環環相切、相交，線環相切、相交等復合環形構造)。按照上述方法提取的成礦信息、找礦信息構成評價計算的數據源。

5評價方法及流程

在礦產資源GIS評價預測中，計算分為2種，一是空間位置評價預測，二是礦產資源量的估算(劉俊等，2007)。皖南地區鎢(錫鉬)礦產資源GIS評價預測僅涉及空間定位預測，采用MRAGIS系統中的證據權法，按不同成因類型進行成礦后驗概率的計算，根據計算結果編制相應的后驗概率色塊圖，以此為基礎圈定了Ⅴ級成礦遠景區。圖3為應用MRAGIS系統進行礦產資源評價預測的基本流程(唐永成等，2010)。

6評價預測與成礦遠景區等級劃分

運用證據權法進行空間定位預測的主要過程:選擇礦點圖層及與成礦作用有關的證據因子專題圖層(申維等，2014)，劃分統計單元，空間分析(緩沖區分析、疊置分析、統計分析)，模型建立，評價計算，等級劃分，按后驗概率確定各級預測遠景區，最終輸出各種成因類型的后驗概率色塊圖和成礦遠景區分布圖。成礦遠景區的成礦專屬性等級劃分主要是綜合考察預測依據、成礦地質條件、已知礦產分布，以及GIS評價計算的后驗概率等因素。通常，成礦遠景區按資源潛力的大小和成礦信息的濃集程度劃分為A、B、C3類(朱裕生等，2000)。A類:成礦地質背景優越，預測依據充分，資源潛力大，并有已知礦產地和礦點(礦化點)，后驗概率為V、Ⅳ級，但以V級為主，可先安排礦產預查的地區。B類:成礦地質背景較好，資源潛力較大，并有明顯的化探異常，后驗概率為Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ級，以Ⅴ、Ⅳ級為主，可安排地質工作的地區。C類:具有成礦的基本條件，預測依據較充分，存在化探異常，具有一定的資源潛力，后驗概率以Ⅳ、Ⅲ級為主。皖南地區根據地質構造(成礦)單元劃分為Ⅳ級成礦區帶(共5個)，其單元邊界由斷裂構成，大致對應于調查區內的Ⅳ級構造單元。在同一個Ⅳ級成礦區內，成礦作用和地質背景基本相同或相似。在重點成礦區塊中，A級有31個，占整個重點區塊數的45.6%;這類區塊都有已知礦床、礦點、礦化點出現，成礦地質條件好，并伴有物化探異常，是擴大資源量的主要靶區。對于20個B級區塊(占29.4%)，雖然目前還沒有發現成規模的礦床(礦點、礦化點)，但具備了相當的成礦地質條件，存在明顯的物探、化探異常，是將來尋找新的礦產地的主要目標區，是實現找礦突破的理想區域。對于17個C級區塊(占25%)，就目前勘查成果資料來看，已經處在Ⅴ級成礦遠景區內，具備進一步工作的前提條件，需要加大勘查投入以及更多新的技術方法、提高工作程度，有望發現潛在的礦產資源。

7結論

通過對皖南地區進行基于GIS技術的多元成礦信息提取與評價預測，取得了以下成果。(1)應用MapGIS6.7軟件對研究區的地質、礦產、物化遙等綜合信息建立地學空間數據庫，為后期空間分析、建立評價模型和信息提取及評價預測提供了數據基礎。(2)在區域成礦規律研究和典型礦床剖析的基礎上，綜合分析區內各類成礦信息和找礦信息，借助計算機手段處理各類數據，進行成礦信息空間綜合分析，建立評價預測模型。預測結果表明，該模型能較為合理地表示與成礦關系密切的證據因子，按后驗概率圈定各級預測遠景區。(3)采用證據權法進行評價預測，在四級成礦遠景區內共圈定23個Ⅴ級成礦區。根據評價預測計算結果和成礦專屬性劃分等級，圈定了A、B、C3級重點區塊，其中A級區塊31個，B級區塊20個，C級區塊為17個，共計68個重點區塊，可作為研究區鎢鉬礦勘查工作的參考。

作者：劉麗利；曹靜平 單位：安徽省地質調查院