基于證據權模型的赤峰—呼倫貝爾成礦帶找礦預測

田九玲

（河南工業職業技術學院城市建設學院，河南南陽473000）

赤峰—呼倫貝爾成礦帶是大興安嶺南部黃崗梁—甘珠爾廟成礦帶的一部分，該區域地質構造復雜，地殼以及巖漿巖活動劇烈，在大興安嶺南部區域中形成多金屬礦產的潛力最大［1-2］。近年來，不少學者對該成礦區的礦床成因、成礦規律等進行了深入研究［3-6］，但對于該區域成礦預測方面的研究涉及較少。本研究結合赤峰—呼倫貝爾成礦帶的地質特征，利用地理信息系統空間分析軟件（ArcGIS）對獲取的研究區域地層信息、構造信息、巖漿巖信息進行空間分析，形成空間數據庫，在此基礎上引入引入證據權模型，進行成礦預測分析，圈定找礦靶區，為該區后續找礦工作提供有益參考。

1 研究區域地質特征

研究區域位于內蒙古地區，具體位置如圖1所示。研究區氣候特點為冬季冷且長，夏季短且熱，整個區域處于半干旱季風氣候區，有水系面積達97 000 km2，陸地和草地豐富，居民多以畜牧業、礦產資源開采等為業［7-9］。

1.1 地 層

研究區位于華北地區，屬于華北地層區，主要有中生代地層和二疊紀地層出露，上部蓋層主要由新生界中第四系沉積巖、中生界中侏羅系沉積巖和古生界中的二疊系沉積巖組成［10-12］，如表1所示。研究區中古生界二疊系中的大石寨組、林西組等含有豐富的礦產資源，該部分為主要的礦產賦存地層。

1.2 構 造

研究區受地質作用影響強烈，主要有褶皺構造、斷裂構造。褶皺構造主要位于礦帶復背斜部分，長約400 km［13-14］。斷裂構造中與主要褶皺構造平行的斷裂帶主要控制該區域的礦產資源，區內構造對于礦產資源成礦預測具有一定的作用。

1.3 巖漿巖

區域內的巖漿巖形成時代不同，分別于華力西期、印支期、燕山期。其中，華力西期形成的巖漿巖分布面積最大，為酸性侵入巖，主要有花崗巖、白云母等巖石；印支期形成的侵入巖分布較少，主要為二長花崗巖等巖石；燕山期形成的巖石分布較廣，主要有石英等巖石。

2 找礦預測模型構建

2.1 基于證據權模型的礦區預測思路

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）自20世紀80年代應用于礦產行業后，發展迅速，數據權模型是在地理信息系統預測模型的基礎上結合概率學、數理統計等學科發展而來［15］。本研究基于證據權理論的礦區找礦預測思路見圖2。找礦預測步驟如下：

（1）建立數據庫。通過地理信息系統技術收集赤峰—呼倫貝爾成礦帶各區域的地質和地理數據等數據信息，利用ArcGIS軟件對獲取的研究區地層、構造、巖漿巖信息進行空間分析，形成空間數據庫。

（2）成礦預測。通過對空間數據庫中的數據進行處理，確定各區域的權重和概率，進而根據概率計算結果劃分具體的成礦靶區。

2.2 赤峰—呼倫貝爾成礦帶空間數據庫建立

空間數據庫主要通過地理信息系統技術獲取區域內的地層、構造、巖漿巖信息，通過對數據進行處理形成可供預測模型利用的數據庫。

通過對區內地層信息進行處理，得到各區域中礦點數及其面積。寶音圖群面積為446.6 km2，礦點1個；包爾漢圖群的面積為77.1 km2，礦點1個；本巴圖組面積為1 003.9 km2，礦點1個；寶力高廟組的面積為1 190.5 km2，礦點1個；大石寨組面積為4 512.6 km2，礦點26個；于家北溝組面積為804.4 km2，礦點7個；壽山溝組面積為1 006.3 km2，礦點12個；額里圖組面積為416.9 km2，礦點2個；林西組面積為4 300.8 km2，礦點7個；哲思組面積為3 181.7 km2，礦點11個；滿克頭鄂博組面積為15 541.8 km2，礦點26個；白音高老組面積為8 679.1 km2，礦點7個；瑪尼組面積為4 386.6 km2，礦點7個；新民組面積為2 605.6 km2，礦點8個。

通過對獲得的構造信息進行處理，發現區內線性構造較多，該類構造內礦點數為75個，約占全區礦點總數的12。

通過對巖漿巖信息進行處理，得到該區域內巖漿巖的種類以及含有的礦點數量為：石炭紀多為閃長巖，礦點1個；二疊紀多為花崗巖、閃長巖等，礦點3個；三疊紀多為花崗閃長巖等，礦點4個；侏羅紀多為正長斑巖等，礦點14個；白堊紀多為花崗巖，礦點3個。

2.3 證據權預測模型建立

證據權模型是在證據權重數理統計方法的基礎上進行構建，該方法是由Agterberg（地質學家）提出［16-17］。研究區是由T個等面積的部分組成，含有礦產資源的部分個數為D，由GIS技術提取的礦區信息作為影響因子即證據因子，后驗概率O可由下式解得：

式中，j為證據因子數量，j=1,2,3,…,n；第j個證據因子的權重可進行如下定義：

（1）當證據因子存在時，

（2）當證據因子不存在時，

（3）當沒有數據或者數據不全時，

于是，全區成礦概率模型為

根據式（5）計算得到的概率大小可判斷相應區域的成礦潛力。

3 赤峰—呼倫貝爾成礦帶找礦預測

3.1 找礦預測

通過將空間數據庫中的信息進行處理，提取為地質信息、地球化學信息、地球物理信息以及其他信息，并將這些信息代入證據權預測模型中，得到該區域的先驗概率如表2所示。在礦點出現的情況下，證據因子存在、不存在的概率分別為O1、O2；在礦點未出現的情況下，證據因子存在、不存在的概率分別為O3、O4。

根據表2計算出該證據因子的權重如表3所示。由表3可知：在地層信息因子中，大石寨組權重最大，哲斯組權重次之；在構造信息因子中，重力異常權重最大，構造等密度異常權重次之；在多金屬元素化探信息因子中，化探Ag-Pb-Zn異常權重最大；在單金屬元素化探信息因子中，化探W異常權重最大。根據上述權重計算結果，可對各個區域的成礦潛力進行預測。

3.2 找礦靶區圈定

首先根據證據權模型預測結果得到研究區礦產資源分布情況，利用中國地質調查局MRAS系統將表2和表3中的數據進行處理，得到赤峰—呼倫貝爾成礦帶的找礦預測結果如圖3所示［18］，并按照成礦潛力由大到小將該區域分為3個等級，分別為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級；然后分析各個靶區的成礦潛力；最后進行現場工程驗證，將目前該區域內已經發現的礦產資源與預測結果進行對比，驗證模型預測的準確性。

Ⅰ級預測區內礦產資源豐富、成礦量較大，鉛鋅等多金屬的成礦潛力非常巨大。根據MRAS概率計算結果，在礦帶上發現了兩處Ⅰ級預測區，分別為Ⅰ-1號靶區和Ⅰ-2號靶區。Ⅰ-1號靶區地理坐標為東經118°44′00″～119°48′02″，北緯43°36′53″～48°48′22″，該區域內地層主要為大石寨組和林西組，Ag-Pb-Zn探測和W的探測結果變化量明顯異常，正磁異常表明該區域巖漿巖發育較好，根據預測，區內鉛鋅成礦潛力巨大。目前該區域內發現的有碧流臺等多金屬礦區［19］。Ⅰ-2號靶區地理坐標為東經117°01′00″～118°01′02″，北緯42°16′53″～43°45′15″，該區域內地層主要為林西組和滿克頭鄂博組，Sn探測結果變化量明顯異常，表明該區錫多金屬礦產成礦潛力較大。東經 118°44′00″～119°48′02″，北緯 43°36′53″～48°48′22″區域內發現有黃崗錫鐵礦等多個著名礦區。

Ⅱ級預測區內礦產資源豐富，成礦潛力較大。根據MRAS概率計算結果，在礦帶上預測出符合該條件的區域如圖3所示。靶區內地層以大石寨組為主，Ag-Pb-Zn的探測結果明顯異常，表明該區域內多金屬礦區的成礦潛力較大，且成礦類型中鉛鋅多金屬礦產資源較多，目前已經發現有白音諾爾鉛鋅礦等多金屬礦區［20］。

Ⅲ級預測區內有一定的成礦潛力，但還需要實際工程進行驗證。本研究在研究區圈定了兩處靶區，分別為Ⅲ-1、Ⅲ-2號靶區，該類區域有必要進一步部署工程進行找礦潛力驗證分析。

4 結 語

將地理信息系統技術和數據權理論相結合，構建了基于證據權模型的赤峰—呼倫貝爾成礦帶找礦預測模型。該模型首先利用ArcGIS軟件對獲取的區內地層、構造、巖漿巖信息進行處理形成空間數據庫，然后結合證據權理論構建找礦模型。通過將空間數據庫中的數據代入預測模型中得到區域內各證據因子的權重以及概率，將區域劃分為3類靶區，并對該區找礦潛力進行了分析，對于在赤峰—呼倫貝爾成礦帶進一步開展找礦預測理論研究與實踐工作有一定的參考價值。