基于GIS技術的礦產資源潛力評價在龐家河金礦中的應用

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一、前言

GIS技術以地理空間數據庫為基礎,在計算機軟硬件技術支持下,對地理空間數據進行獲取、存儲、管理、傳輸、檢索、分析和顯示,以提供對空間對象的決策和研究[1]。基于GIS技術的礦產資源潛力評價,首先,對多源、海量數據提取與管理,將地質體的地理位置與地質屬性有機結合起來；其次,利用GIS強大的空間疊加分析、緩沖區分析、統計分析等功能,輔助工作人員對礦區進行找礦預測和潛力評價；再次,借助GIS軟件如Mapgis、Arcgis等,準確、真實、直觀的將地質圖件進行可視化顯示。

在我國,GIS技術雖然起步較晚,但發展迅速：八五期間被列為地礦勘查關鍵技術；90年代初,研制出 MapGIS、CityStar等GIS軟件；1995年,地調局借助GIS技術平臺,在四川揚子地臺西緣地區開展GIS應用試驗研究,對區域地、物、化、遙等多源數據進行綜合管理,提高了預測水平和找礦效果[2]。2000年,中國地質科學院礦產資源研究所肖克炎、陳鄭輝等人在MAPGIS平臺上開發了礦產資源評價系統(MRAS)[3],提供了一種新的礦產資源評價方法。近年來,基于GIS技術的礦產資源潛力評價主要是進行數據庫建設、成礦信息預處理、控礦信息提取與分析、找礦靶區圈定及資源潛力評價等。

二、礦區概況

本文研究對象是龐家河金礦區,礦區位于位于陜西省鳳縣唐藏鎮境內,處于秦嶺造山帶的商丹縫合帶內,商南—唐藏—丹鳳斷裂以南,山陽—鳳鎮斷裂以北,兩條大斷裂加持區。成礦區帶屬于秦嶺—大別成礦省南秦嶺成礦帶西段夏河—西和—鳳縣—黃柏源成礦亞帶,是秦嶺中西段有色、貴金屬資源集中區,大、中型礦產分布較為集中,成礦地質條件十分有利[4]。龐家河金礦是“沉積巖控礦受地層和碰撞造山階段巖漿作用共同影響的造山型金礦”,礦石工業類型屬于高砷細碎屑巖微細浸染型金礦,礦石類型主要為原生礦。

工作區出露地層主要為上元古界羅漢寺巖群、泥盆系舒家壩組和大草灘組及第四系,龐家河金礦床產于泥盆系舒家壩組地層中,含礦巖性為粉砂質絹云千枚巖、變質粉砂巖及變質砂巖。礦床受近東西向的龐家河背斜及其相伴生的構造控制,褶皺構造主要發生在印支—華力西期,區域性斷裂主要是喜山期F1斷層和印支—華力西期的F8斷層。礦區巖漿活動比較頻繁,主要為印支期,以小巖株(印支期大臺溝巖體和柳殺溝巖體)、脈巖(花崗斑巖脈、輝綠巖脈)為主。主要的礦化蝕變有硅化、絹云母化、高嶺土化、黃鐵礦化、毒砂礦化、孔雀石化等。

通過兩年度的勘查工作,在工作區南部新發現了2條礦化蝕變帶及1條含礦構造帶,物探特征表現為中低電阻高極化特征,化探顯示帶內Au、As、Cu、Sb、Hg等元素異常高值明顯。

三、GIS礦產資源潛力評價

礦產資源潛力評價及預測工作涉及多源數據,資料繁多且信息量大,數據處理復雜,工作量大。在礦產資源潛力評價工作中,必須收集以往數據,對多源信息進行提取、融合、分析及可視化顯示等,需全面、全過程應用GIS技術。

本文進行研究的軟件支撐為武漢中地數碼公司的MapGIS軟件,它集圖形矢量化、屬性管理、成果數據編輯、誤差校正、投影變換、空間分析等為一體,廣泛應用于礦山開采和勘探。

3.1 礦區多源數據的收集、整理及一體化管理 龐家河金礦區歷年來的的數據主要有地質、物探、化探等數據,其矢量數據為MapGIS格式的 WT(點)、WL(線)、WP(區)；圖片數據為JPG、TIF及 MSI；文字報告為Office的DOC格式；數據表格為Office的XLS格式。

礦區的地質空間數據與屬性數據是分開存放,應用不便。必須將多源、多比例尺、多格式的數據進行誤差校正與投影變換,設置統一坐標系統,以實現數據的有效管理與應用,為GIS礦產資源潛力評價提供一體化的數據來源。

3.2 多源信息提取與融合 數據處理與信息提取是礦產資源潛力評價的基礎。綜合研究礦區的多源數據,依據成礦地質背景和控礦信息,在MapGIS平臺上,對地質、物探、化探等成礦要素進行提取,將地質體的地理位置與地質屬性有機結合起來,研究各類找礦信息相關性及空間分布特征,分析地質構造特征,結合物探和化探信息等綜合異常的分析確定八個成礦要素,建立礦區成礦模型(表1),為后期的礦產預測提供依據。

3.3 GIS空間分析 GIS空間分析主要有緩沖區分析、疊加分析、統計分析、網格分析等。本節充分、合理利用緩沖區分析、疊加分析、統計分析,對提取的各類成礦要素進行地質解釋及異常評價分析,綜合研究成礦地質條件、找礦概率、工作程度、自然地理環境等因素,突出成礦關鍵信息,壓制干擾信息,可以大大提高預測成果的可靠性。

應用緩沖區分析在八個成礦要素周圍建立一個緩沖半徑為五米的緩沖區多邊形,確定該要素對金成礦的影響范圍,依次建立八個成礦要素的緩沖區多邊形,并按成礦要素及其緩沖區多邊形的重要級別,以顏色分類表示(A級為重要,紅色；B級為次重要,藍色；C級為次要,綠色)形成八個圖層(表1)；

應用疊加分析將八個圖層的成礦要素及其緩沖區多邊形進行疊加,形成一個新的圖層,該圖層是一個具有以上八個圖層屬性的新的空間區域,依據新圖層的八個屬性,以找礦模型為指導,確定確定成礦信息的綜合部位及其信息量的程度,圈定找礦靶區；

應用統計分析功能,以GIS技術為工具,利用證據權重法對圈定的找礦靶區進行成礦有利信息的綜合計算,建立各種多源地質信息與礦產資源潛力的關系模型,劃分出5個找礦靶區并對靶區進行優選和排序,最終確定A類找礦靶區1處,B類找礦靶區2處,C類找礦靶區2處。

表1 龐家河礦區成礦模型及空間分析一覽表

3.4 GIS地圖可視化 地圖可視化更直觀、更快捷的表達了多源數據與成礦之間的關系,其提供的實時信息,使礦山工作者更容易對遠景區進行人機交互,輕松地解釋各種不同的數據源,還可以探索甚至操縱數據,以發現其他隱含的成礦因素,為使用分析提供了更好的意見。

GIS地圖可視化利用可視化原理、技術和方法,對礦區多源空間數據進行處理和分析,以用戶(礦區地質工作者)和任務(礦產資源潛力評價)為中心,深刻考慮用戶的需求(圈定找礦靶區)和目標(靶區優化排序),圈定成礦遠景區(一級、二級、三級),編制三級成礦遠景預測圖。

五、結論

礦區積累了大量、豐富的地質、物探、化探等多源數據,合理利用GIS技術對多源數據進行深度提取、分析與統計,提高了多源數據的利用效率；

GIS礦產資源潛力評價是一種新的思路和方法,具有理論創新意義和探索意義,不僅為龐家河礦區的研究提供了理論指導和技術支撐,還為其他礦區的預測和評價提供了現實借鑒意義。

本文三級成礦遠景預測圖圈定出1處A類找礦靶區,2處B類找礦靶區,2處C類找礦靶區。后期可以通過室內綜合研究、野外調查,配合槽探、鉆探等工程進行最終的驗證。