隱伏礦體三維綜合信息成礦預測方法及應用

楊振華

（云南省地礦局物化探隊，云南 昆明 652100）

我國擁有著十分豐富的礦產資源，而科學的礦產資源勘查及開發能有效提高資源利用效率，但是隱伏礦面臨諸多的深部探測問題，如何進行隱伏礦的預測及探測一直是礦產勘查中重要研究方向。本文便是建立在理論分析法以及技術分析法的基礎上，結合具體的隱伏礦體三維綜合信息情況預測技術進行分析，利用三維信息技術提煉和總結勘查技術及方法，探索提升礦產勘查的信息化程度，并為礦產資源的開發以及利用打上良好基礎。

1 隱伏礦體成礦預測的流程及方法

為了進一步提升本文論述的科學性和有效性，文章以云南某隱伏礦體的勘查為例，結合隱伏礦體的實際預測情況進行針對性分析，建立在文獻分析法的基礎上，分析了當前較為常見的三維信息綜合情況技術，以其具體的應用效果以及優勢進行針對性論述。

1.1 數據收集、數據庫構建管理

在落實隱伏礦體三維成礦預測之前，必須要通過地質勘查以及實際的生產資料搜集，了解地質礦產的實際情況和相關數據信息。綜合信息的具體類型來講，涉及到了平面地質數據、地質鉆孔數據、剖面數據、化探數據、遙感數據、物探數據等多種數據體系[1]。需要針對所有的數據進行數字化轉型以及編碼，這其中需要利用當前的計算機技術以及大數據挖掘技術，打造智能化的數據管控平臺，與各方主體進行對接，例如一線的勘探人員通過電子設備進行勘探，將勘探的結果數據直接上傳至控制中心，控制中心會結合數據的類型進行自動的傳輸以及儲存，將其儲存到數據庫中。而數據庫中的信息可以直接對接各類三維程控軟件，實現點、線、面、體的系統化管理。

1.2 地質建模及數據融合

需要將前期勘探過程中形成的鉆孔數據、剖面數據、中斷數據等相關信息進行融合，可以直接通過當前的信息化軟件進行高精度的數據處理。綜合近些年的實際技術發展狀態來看，三維地質建模技術已經可以建立在原有三維環境的基礎上，針對各項地質結構的細節進行精細刻畫[2]。這對于發現并且開發地質結構深層的隱伏礦體來講有極強的促進作用，但是由于當前部分鉆探工作的深度有限，對于深層次的隱伏礦體開發也會造成一定的限制。如圖1所示便是地質數據融合以及三維建模的具體流程。

圖1 地質數據管理及三維建模流程

這其中涉及到了當前較為常見的地球物理方法，是建立在深邊部地質結構信息探測的基礎上打造的成礦方式。例如重力勘探主要是分析地質體的實際密度，測量地質體與周邊巖石之間的密度差異，然后分析其重力異常情況。這樣可以確定地質體所處的空間位置，分析其形狀和大小規模。

磁法勘探是建立在地層內部各種巖石以及礦體磁性差異的基礎上構建的成礦體系，能夠有效定位地下地質結構的不同磁異常表現。該種方式的效率較高，同時投入成本較低，受到地域限制較小，應用的范圍較廣，因此在當前的隱伏磁性地質體的勘測中有一定的突出效果。

1.3 地質結構的空間分析和控礦因素的定位

針對三維地質體的空間特征以及形態進行分析，主要應用的方法為三維空間差值法、形態分析法，這兩種方式較為常見，同時也有其他的技術體系具備應用效果，本文不對其進行論述。首先三維空間差值法主要是定位三維空間分布的實際特點，針對不同元素的異常特征進行定位，其中涉及到距離冪次反比插值法、克里格插值法等，在當前的三維成礦預測中有較大的應用價值，已經有學者進行了應用，并且取得了較好效果。

三維形態分析法則可以直接提取地質體內，不同區域或者整體區域的形態特點。采取的技術體系通常為趨勢面剩余分析方法、多級分解方法，這其中多級分解方法是基于變異函數打造的分析方式，這兩種方式有著統一的優勢，首先具有較高的連續性，不會出現數據斷層，另外變異程度較小。但是在針對地景結構較為復雜的區域進行勘探時，容易出現超覆情況。

另外也有學者在三維地質體形態中增加了數學形態分析法，通過多種形態學的方式進行融合分析，這樣能夠快速的定位地質體的趨勢以及起伏形態。

1.4 多維多元控礦信息融合及預測

多維多元控礦信息能夠為隱伏礦體的定位以及預測奠定良好基礎，因此在實際應用的過程中，在利用空間分析方法獲取二維以及三維控礦因素之外，還需要利用化探以及物探技術進行多種數學模型以及方法的融合，這樣可以及時地挖掘并且提取隱藏性的框框因素。

通常來講地質異常是成礦預測的基礎依據，但是在部分地質異常的狀態下，還會疊加多種地質作用，這種異常信息的不斷疊加導致了整體的地質體特征存在復雜性和多樣性。因此如何從復雜的背景場中，提取并且分解地質體的實際特點，尤其是進行弱異常元素的定位，是當前數據分析工作的關鍵內容[3]。

而從技術體系的應用角度來講，近些年非線性理論中的分型以及多維分形理論和歧義性理論，逐步發展，并且打造了奇異性指數模型以及多維分形差值模型，并且廣泛應用到了地球化學和地球物理異常識別中。這些模型能夠直接在大量的原始數據中定位多維分形特征，還可對其內蘊的非線性異常特征進行分離和提取，以獲取更為有效的異常及弱異常信息。

1.5 三維定位定量預測

首先從理論角度上來講，針對隱伏礦體進行定位定量預測，可以針對其數據落實降維之后，再采用傳統的二維成礦預測方法進行作業。與其他的多種預測方法進行比較，這種方式也具有一定的可行性，從其步驟來講，首先需要計算或者度量預測信息體內的多種控礦信息和已經定位的找礦標志，分析二者之間產生的實際關系，定量評價各控礦信息對隱伏礦體的指示作用。接下來需要利用成礦預測方法，獲取地質體空間內的所有成礦概率以及有利程度，最后通過圈定隱伏礦體找礦標靶進行最終結果的評價。

但是這種方式在當前的實際應用過程中已經存在一定滯后性，因此還需要利用其他的方法進行疊加，比如信息量法、泛函方法、證據權方法等，這其中證據全方法，建立在貝葉斯定律的基礎上，通過數據驅動功能進行預測，能夠達成精細化的目的，將每一類的地學信息當作一種證據因子，結合證據和事實之間的條件概率進行疊加分析，這樣能夠有效提升成礦概率。

2 隱伏礦體三維綜合信息成礦技術的具體應用

綜合上文論述可知，綜合信息成礦技術的類型較多，可以結合實際的施工需求進行針對性選擇，這樣才可以全面提升成礦預測的靈活性以及科學性。為了確保技術體系，在實際應用過程中能夠起到較高的價值和效率，還需要結合具體的應用方法以及注意事項進行探討，這樣才可以有效滿足我國礦產資源勘探以及發展需求。綜合來講可以從以下幾個方面進行應用分析。

2.1 三維地質模型的構建

建立在傳統的成礦理論以及勘探模型的基礎上，進行分析利用當前的地質數據庫，針對整體的礦田內部狀態以及實際情況進行勘探，其中涵蓋了地質、鉆孔、物性以及物探。首先結合地質勘查結果，以及鉆孔的數據，分析了礦區內的多條地質剖面圖，然后針對淺層的位置進行三維立體結構的構建。接下來利用重力法、磁法、AMT、CSAMT等多種地球物理數據方法[4]，針對剖面的深層次地質結構進行反復的演算，獲取了多條地質物探綜合剖面，在此基礎上結合地質物探的綜合剖面打造三維模型。

另外又利用物性數據針對地質模型落實正演計算，這樣能夠有效避免其中存在的誤區，通過和掃面地球物理數據進行相關信息的對比，修改了原有的地質物探剖面以及三維地質模型，最終完成了礦田的三維地質建模以及數據融合工作。

基于礦田得出的三維地質模型，針對區域內的鐵礦床進行了初步的預測和分析。比如在某礦產開采的過程中，前期的地質勘探結果顯示該鐵礦床多產出于閃長巖體和黃馬青組下段地層的接觸帶位置，其形態受背斜和巖體隆起形態控制，閃長巖巖體是白象山礦床的主要圍巖和成礦母巖，巖體侵入受到斷裂構造和背斜鞍部的層間裂隙控制；另外磁鐵礦體與閃長巖體之間的磁化率特征較高，在利用以上技術進行預測的同時，針對礦床的整體情況模式以及具體情況規律，對斷層、背斜軸、閃長巖體、下段地層進行了地質特征空間分析及控礦因素提取。從技術角度來講，巖石結構隆起位置的提取方法，利用隆起程度分析方法進行作業，建立在控礦因素定位的基礎上，分析周邊環境對地質體產生的實際影響，并且圈出了影響范圍。結合這些數據，定位了礦床的具體預測模型，利用證據權方法進行結果預測。由此驗證了該種方式具有實用性以及有效性預測的結果，顯示高概率區域主要位于研究區域的南部局部區域以及中部地區，能夠準確的預測礦田內已知的鐵礦床和其他小型的隱伏鐵礦床，預測效果良好，且效率較高。

2.2 大比例尺三維成礦技術的應用

大比例尺三維成礦是建立在前期數據提取以及地質模型的基礎上，打造的融合新技術。針對整體礦區預測得出的相關結果進行整合和匯總，數據涵蓋了地質、鉆孔、物性、物探等數據，力求能夠在大比例尺條件下針對整體礦區的隱伏礦體進行全方位預測。在預測作業開展的過程中，首先結合具體的礦區尺度，打造了地質數據庫，搜集了相關數據和信息，依靠地質數據庫以及地質剖面圖，針對整體的地質結構進行了模擬構建，詳細結果見圖2a、b，基于地質體三維模型，依據前文所述的鐵礦床成礦模式和勘探模型，研究采用三維隆起形態分析三維緩沖區分析等多種空間分析方法，對斷層、地磁異常、下段地層下界面、閃長巖體以及閃長巖巖體隆起區域多種控礦因素建立了控礦因素距離場[5]，詳細見圖2c、d；并依次分別采用證據權方法和神經網絡方法對礦區深邊部進行了大比例尺三維成礦預測，預測結果如圖2e、f。這種方法適用于當前絕大部分的礦床定位以及三維分析。

圖2 礦區預測結果

預測過程中，證據權方法采用二值化后的控礦因素距離場數據進行預測，而神經網絡方法則直接采用控礦因素距離場數據進行預測分析。因此，較之證據權方法預測結果，神經網絡方法預測獲得的成礦概率可分級別較多。然而，上述兩種預測方法獲取的預測結果均能較為準確地預測出已知礦體的空間位置，并在其深邊部預測出多個成礦有利區域，均可為開展進一步的勘探找礦研究提供數據支持。

通過以上這兩種方式，不僅可以詳細的定位礦產資源的具體位置以及實際形態，還可以打造動態性的調整方案，能夠結合具體的地理環境以及已知條件進行針對性調整，靈活性以及適應性較強，可以有效應對當前部分隱伏礦體勘探期間存在的難題。

3 結語

受到我國礦產資源分布以及地質變化的影響，部分隱伏礦體的預測成為了當前礦產開發的難題，但是整體的礦產資源開發技術體系在不斷進行優化，文章給出了建立在隱伏礦體三維綜合信息定量預測基礎上的新型技術體系，融合了地質三維建模、二維信息定位、三維空間分析等相關技術。不僅可以滿足碘伏礦體三維成礦預測的實際需求，也能夠真正為當前的礦產行業技術優化奠定良好基礎，經過對比驗證之后，確定該種方法具有實用性以及有效性，能夠結合大比例尺三維成礦預測進行應用，不僅能夠降低找礦勘查的風險，也可以全面提升找礦和成礦的信息化程度，從而為我國礦產行業的高質量發展奠定良好基礎。