基于GIS技术下找矿信息量法的成矿预测

窦海鹏，张晓幸

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2.河北省地矿局水文工程地质勘查院，河北石家庄050021）

基于GIS技术下找矿信息量法的成矿预测

窦海鹏*1，张晓幸2

（1.新疆大学地质与矿业工程学院，新疆乌鲁木齐830047；2.河北省地矿局水文工程地质勘查院，河北石家庄050021）

在“综合信息矿产预测理论”的指导下，利用GIS空间分析技术实现多元地学信息有机综合和分析，多思路地进行成矿有利地段圈定的方法，越来越成为当代重要的找矿手段。在总结成矿规律的基础上，以研究区成矿地质背景为出发点，基于GIS平台，对研究区已采集的地质、物探、化探的数据进行综合分析，并采用找矿信息量法对矿区进行综合成矿预测，对有利成矿区进行圈定，对研究区下一步勘查工作部署具有指导意义。

GIS；信息量法；成矿预测

近年来，人们对矿产资源的需求随着经济的快速发展而不断增加，成矿预测变得更加重要。多年的地质工作，积累丰富的地质资料，并且成矿预测的理论、方法也不断的更新和完善。直到20世纪80年代，随着计算机技术的高速发展，使得地理信息系统（GIS）不断成熟，均为多元信息综合成矿预测奠定了坚实的基础[1]。因此，在本区利用GIS技术开展成矿预测工作，并结合信息量法，对于研究区找矿突破具有重要意义。

1 研究区资料收集

1.1 研究区地质特征

研究区位于甘肃省酒泉市西南方向，约四十余公里处，属甘肃省张掖市肃南县祁丰乡管辖。地处祁连山腹地，山体呈北西—南东向展布，山势陡峻。属于昆仑祁秦地槽系大地构造亚一级单元，位于祁连地槽西段北部地带。地质构造相当复杂，经历了多次构造运动，其总的构造线方向为北西西向。断裂非常发育，具有明显的继承性，且以北西西向逆冲断层为主，山前地区有大量北北东或北北西向的横断层。主要出露地层主要有前震旦系、奥陶系及第四系。地层走向基本与区域构造线方向一致（图1）。以早奥陶世（O）的安山岩最为发育，前震旦系上部（AnZ2）的千枚岩次之，与矿化有关的蚀变为硅化、绢云母化和高岭土化，在地表有矾化、铁染等，与其伴生的为黄铁矿化和黄铜矿化，且研究区重要的成矿作用是与火山活动有关的铜多金属矿成矿作用，并发现小型的Cu矿体。

1.2 数据采集

高质量的数据的采集是建立空间数据库的基本保证，基于研究区地形起伏较大，对研究区进行地区网格化，做成较大比例尺的20m×20m的网格，较为系统地对每个网格进行地质、化探、地面高精度磁测、激电中梯等工作，并确保每个网格的数据全面性、可靠性。

2 空间数据库的建立

空间数据库的建立是GIS空间分析技术关键步骤，这一步将直接影响到后面的空间分析直至整个成矿预测的效果，高质量的数据库的建立是成矿预测成功的基本保证[2]。

（1）应该对不同类型的数据进行预处理，如：投影变换、格式转换等，并将其转化为GIS所能识别的文件。

（2）每一类数据根据属性特征可分为若干图层。图层主要是根据成矿预测的需要来划分的，且适应GIS技术特点为基本原则。

（3）录入数据的同时还要建立属性文件，建立空间拓扑关系。

3 成矿预测方法的选择

成矿预测的根本就是能够准确的预测未知矿床基本类型、品位以及规模，并能够迅速定位其空间位置。直到20世纪80年代，随着GIS（地理信息系统）技术的快速发展，以其强大的管理和分析空间数据的功能，与成矿预测理论得到了有机融合，实现了跨学科的综合研究，特别是基于GIS的地学数据库建立，使得找矿预测工作较为便利。整个成矿预测工作的核心就是基于空间数据库，较为合理地选择预测方法，由于研究区地势险峻，前人勘察程度相对较低，本次多源数据采集较为全面且采集精度较高，故选择找矿信息量法对研究区进行成矿预测。

图1 研究区1∶2000地质草图

3.1 信息量法原理

找矿标志对研究对象的作用是用信息量的大小来评价地质因素、标志与研究对象的关系密切程度。某种标志的找矿信息量用条件概率计算，即∶

式中：IA(B)——A标志有B矿的信息量；

P(A/B)——已知有B矿存在条件下出现标志A的概率；

P(A)——在研究区内出现标志A的概率。

由于总体概率估计上的困难，具体运算时，用样本频率值来估计总体概率值。此时：

式中：Nj——研究区内具有标志A的含矿单元数；

N——研究区内的含矿单元总数；

Sj——研究区内具有标志A的单元数；

S——研究区内的单元总数。

若IA(B)=0，表示标志A不提供任何找矿信息，即标志A存在与否对找矿无影响；若IA(B)为负值，表示在标志A存在条件下对找矿更为不利；若IA(B)为正值，表示标志A能提供找矿信息，且越大提供找矿信息越多。

3.2 单元的划分

预测比例尺为1∶2000，考虑到研究区已发现矿体的位置和预测矿体的精准程度，最终确定网格为20m× 20m，将研究区划分为1824个单元，已知有矿单元为107个。

3.3 确定找矿标志和单元信息量

基于空间数据库的建立，选取包括地质、物探、化探等方面的信息标志为11个，作为统计分析变量，各标志在单元内存在取值为1，不存在取值为0。统计各标志在单元内的分布，计算各标志的信息量，见表1。

表1 研究区Cu多金属矿找矿标志信息量统计表

3.4 有利成矿标志优选

据表1，计算结果将所有标志按信息量由大到小进行排序，按下式计算有用信息的累计临界值，即：

式中：K——给定有用信息水平，经验取值为0.75；

n——正值的信息数。

然后将各标志信息量由大到小进行累加，累计到ΔI+值，则累计的若干个找矿标志即为有利找矿标志。如表2所示。

表2 研究区Cu多金属矿有利找矿标志统计表

3.5 含矿远景单元的确定

针对表2得出的有利找矿标志信息量分别计算每个小单元的找矿信息量。并根据研究区成矿地质条件和已知矿化单元找矿信息量情况，采取主观概率法选择信息量临界值为0.32，将大于或等于临界值的单元选为成矿有望单元，小于临界值称为成矿无望单元。以此为依据，研究区内共确定827个成矿有望单元，其中包括99个已知有矿单元，其余为成矿无望单元。

3.6 效果验证

研究区内成矿有望单元827个中有99个已知有矿单元，全区共计107个已知有矿单元，可知成矿有望单元见矿的可靠概率为99/107=0.925。

3.7 矿预测

以单元信息量值绘制等值线图（图2），并根据信息量情况初步圈定3个找矿靶区，且这3个靶区分别围绕已发现的矿体附近。为了验证信息量法的可靠性，分别对各个靶区的成矿地质条件综合分析得出：

靶区A：位于研究区的西北端，地表蚀变、矿化线索强烈，主要控矿构造为研究区内F2断裂，且视极化率异常明显，磁场强度表现为较高正磁异常。

靶区B：位于研究区东南角，地表发现原生矿，矿化、蚀变强烈，Cu、Fe具有较高的丰度值，极化率异常强烈。在前人的钻探验证中，发现Cu矿体。

靶区C：位于研究区最南端，地表发现大量的孔雀石化、褐铁矿化，并具有少量的黄钾铁矾蚀变带。在前人研究工作中，曾布2个钻均发现Cu矿体，矿体走向大致北西向，且视极化率异常、高磁场强度。

4 小结与展望

（1）本文基于GIS手段，基于ArcGIS软件平台，建立空间数据库，选用信息量法，并结合研究区成矿地质条件进行综合分析，有效圈定找矿靶区，为研究区下一步的工作部署提出了指导意义。同时，也提出了新时期地质找矿的新方法。

（2）在运用信息量提取方法过程中，有效找矿标志越多，对成矿预测工作越准确，但由于研究区地形起伏较大，研究程度较低等原因，致使在找矿标志的选择上存在很大的困难。

（3）随着找矿方向向深部隐伏矿体转移，对于复杂地形地区来说，将研究区网格化，在网格内采集数据，既确保了采集数据的准确性，同时也降低了数据采集的难度性。

图2 研究区信息量等值线图

[1]牛广华，毛德宝.GIS在阿尔金成矿带铜矿成矿预测中的应用[J].地质通报，2006.

[2]许仕琪，周可法，张晓帆，陈川.GIS空间分析在成矿预测中的应用[J].新疆地质，2008.

[3]赵鹏大，胡旺亮，李紫金.矿床统计预测[M].北京：地质出版社，1983.

[4]何海洲，杨志强.找矿信息量法在广西大厂矿田新一轮成矿预测中的应用[J].矿产与地质，2007.

[5]肖克炎，张晓华，陈郑辉，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，1999，21(3):223-226.

P208.2

A

1004-5716(2015)11-0093-04

2014-11-04

窦海鹏（1989-），男（汉族），河北承德人，新疆大学地质与矿业工程学院在读硕士研究生，研究方向：地球探测与信息技术。