基于GIS技术的矿产资源潜力评价在庞家河金矿中的应用

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一、前言

GIS技术以地理空间数据库为基础,在计算机软硬件技术支持下,对地理空间数据进行获取、存储、管理、传输、检索、分析和显示,以提供对空间对象的决策和研究[1]。基于GIS技术的矿产资源潜力评价,首先,对多源、海量数据提取与管理,将地质体的地理位置与地质属性有机结合起来；其次,利用GIS强大的空间叠加分析、缓冲区分析、统计分析等功能,辅助工作人员对矿区进行找矿预测和潜力评价；再次,借助GIS软件如Mapgis、Arcgis等,准确、真实、直观的将地质图件进行可视化显示。

在我国,GIS技术虽然起步较晚,但发展迅速：八五期间被列为地矿勘查关键技术；90年代初,研制出 MapGIS、CityStar等GIS软件；1995年,地调局借助GIS技术平台,在四川扬子地台西缘地区开展GIS应用试验研究,对区域地、物、化、遥等多源数据进行综合管理,提高了预测水平和找矿效果[2]。2000年,中国地质科学院矿产资源研究所肖克炎、陈郑辉等人在MAPGIS平台上开发了矿产资源评价系统(MRAS)[3],提供了一种新的矿产资源评价方法。近年来,基于GIS技术的矿产资源潜力评价主要是进行数据库建设、成矿信息预处理、控矿信息提取与分析、找矿靶区圈定及资源潜力评价等。

二、矿区概况

本文研究对象是庞家河金矿区,矿区位于位于陕西省凤县唐藏镇境内,处于秦岭造山带的商丹缝合带内,商南—唐藏—丹凤断裂以南,山阳—凤镇断裂以北,两条大断裂加持区。成矿区带属于秦岭—大别成矿省南秦岭成矿带西段夏河—西和—凤县—黄柏源成矿亚带,是秦岭中西段有色、贵金属资源集中区,大、中型矿产分布较为集中,成矿地质条件十分有利[4]。庞家河金矿是“沉积岩控矿受地层和碰撞造山阶段岩浆作用共同影响的造山型金矿”,矿石工业类型属于高砷细碎屑岩微细浸染型金矿,矿石类型主要为原生矿。

工作区出露地层主要为上元古界罗汉寺岩群、泥盆系舒家坝组和大草滩组及第四系,庞家河金矿床产于泥盆系舒家坝组地层中,含矿岩性为粉砂质绢云千枚岩、变质粉砂岩及变质砂岩。矿床受近东西向的庞家河背斜及其相伴生的构造控制,褶皱构造主要发生在印支—华力西期,区域性断裂主要是喜山期F1断层和印支—华力西期的F8断层。矿区岩浆活动比较频繁,主要为印支期,以小岩株(印支期大台沟岩体和柳杀沟岩体)、脉岩(花岗斑岩脉、辉绿岩脉)为主。主要的矿化蚀变有硅化、绢云母化、高岭土化、黄铁矿化、毒砂矿化、孔雀石化等。

通过两年度的勘查工作,在工作区南部新发现了2条矿化蚀变带及1条含矿构造带,物探特征表现为中低电阻高极化特征,化探显示带内Au、As、Cu、Sb、Hg等元素异常高值明显。

三、GIS矿产资源潜力评价

矿产资源潜力评价及预测工作涉及多源数据,资料繁多且信息量大,数据处理复杂,工作量大。在矿产资源潜力评价工作中,必须收集以往数据,对多源信息进行提取、融合、分析及可视化显示等,需全面、全过程应用GIS技术。

本文进行研究的软件支撑为武汉中地数码公司的MapGIS软件,它集图形矢量化、属性管理、成果数据编辑、误差校正、投影变换、空间分析等为一体,广泛应用于矿山开采和勘探。

3.1 矿区多源数据的收集、整理及一体化管理 庞家河金矿区历年来的的数据主要有地质、物探、化探等数据,其矢量数据为MapGIS格式的 WT(点)、WL(线)、WP(区)；图片数据为JPG、TIF及 MSI；文字报告为Office的DOC格式；数据表格为Office的XLS格式。

矿区的地质空间数据与属性数据是分开存放,应用不便。必须将多源、多比例尺、多格式的数据进行误差校正与投影变换,设置统一坐标系统,以实现数据的有效管理与应用,为GIS矿产资源潜力评价提供一体化的数据来源。

3.2 多源信息提取与融合 数据处理与信息提取是矿产资源潜力评价的基础。综合研究矿区的多源数据,依据成矿地质背景和控矿信息,在MapGIS平台上,对地质、物探、化探等成矿要素进行提取,将地质体的地理位置与地质属性有机结合起来,研究各类找矿信息相关性及空间分布特征,分析地质构造特征,结合物探和化探信息等综合异常的分析确定八个成矿要素,建立矿区成矿模型(表1),为后期的矿产预测提供依据。

3.3 GIS空间分析 GIS空间分析主要有缓冲区分析、叠加分析、统计分析、网格分析等。本节充分、合理利用缓冲区分析、叠加分析、统计分析,对提取的各类成矿要素进行地质解释及异常评价分析,综合研究成矿地质条件、找矿概率、工作程度、自然地理环境等因素,突出成矿关键信息,压制干扰信息,可以大大提高预测成果的可靠性。

应用缓冲区分析在八个成矿要素周围建立一个缓冲半径为五米的缓冲区多边形,确定该要素对金成矿的影响范围,依次建立八个成矿要素的缓冲区多边形,并按成矿要素及其缓冲区多边形的重要级别,以颜色分类表示(A级为重要,红色；B级为次重要,蓝色；C级为次要,绿色)形成八个图层(表1)；

应用叠加分析将八个图层的成矿要素及其缓冲区多边形进行叠加,形成一个新的图层,该图层是一个具有以上八个图层属性的新的空间区域,依据新图层的八个属性,以找矿模型为指导,确定确定成矿信息的综合部位及其信息量的程度,圈定找矿靶区；

应用统计分析功能,以GIS技术为工具,利用证据权重法对圈定的找矿靶区进行成矿有利信息的综合计算,建立各种多源地质信息与矿产资源潜力的关系模型,划分出5个找矿靶区并对靶区进行优选和排序,最终确定A类找矿靶区1处,B类找矿靶区2处,C类找矿靶区2处。

表1 庞家河矿区成矿模型及空间分析一览表

3.4 GIS地图可视化 地图可视化更直观、更快捷的表达了多源数据与成矿之间的关系,其提供的实时信息,使矿山工作者更容易对远景区进行人机交互,轻松地解释各种不同的数据源,还可以探索甚至操纵数据,以发现其他隐含的成矿因素,为使用分析提供了更好的意见。

GIS地图可视化利用可视化原理、技术和方法,对矿区多源空间数据进行处理和分析,以用户(矿区地质工作者)和任务(矿产资源潜力评价)为中心,深刻考虑用户的需求(圈定找矿靶区)和目标(靶区优化排序),圈定成矿远景区(一级、二级、三级),编制三级成矿远景预测图。

五、结论

矿区积累了大量、丰富的地质、物探、化探等多源数据,合理利用GIS技术对多源数据进行深度提取、分析与统计,提高了多源数据的利用效率；

GIS矿产资源潜力评价是一种新的思路和方法,具有理论创新意义和探索意义,不仅为庞家河矿区的研究提供了理论指导和技术支撑,还为其他矿区的预测和评价提供了现实借鉴意义。

本文三级成矿远景预测图圈定出1处A类找矿靶区,2处B类找矿靶区,2处C类找矿靶区。后期可以通过室内综合研究、野外调查,配合槽探、钻探等工程进行最终的验证。