GIS支持下的地質(zhì)異常分析及金屬礦產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)

任海鵬　左莉莉

摘要：GIS是基于地理信息采集技術(shù)，其可以通過相關(guān)手段對(duì)多種地理地質(zhì)信息進(jìn)行采集和分析。在金屬礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中，GIS技術(shù)被廣泛運(yùn)用。地質(zhì)異常是金屬礦產(chǎn)預(yù)測(cè)的重要理論，其根據(jù)礦產(chǎn)埋藏地質(zhì)條件的異常，可以判斷出是否存在礦產(chǎn)及品類、賦存等。文章對(duì)GIS及地質(zhì)異常進(jìn)行了介紹，并分析了GIS下地質(zhì)異常分析和金屬礦產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞：GIS；地質(zhì)異常；金屬礦產(chǎn)預(yù)測(cè)；地理地質(zhì)信息；地理信息采集技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：P618 文章編號(hào)：1009-2374（2015）35-0141-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.070

礦產(chǎn)預(yù)測(cè)是找礦工作的核心，相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)理論較多，地質(zhì)異常就是礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中較為有效的一項(xiàng)理論。地質(zhì)異常理論彌補(bǔ)了相似理論等存在的不足，有效提升了找礦的成功率。在GIS下對(duì)地質(zhì)異常進(jìn)行更加深入全面的分析，可以促進(jìn)地質(zhì)異常礦產(chǎn)預(yù)測(cè)上升到一個(gè)新的臺(tái)階。

1 GIS與地質(zhì)異常

1.1 GIS

GIS主要是指地理信息系統(tǒng)，其是一種十分重要又比較特定的空間信息系統(tǒng)。通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，GIS可以對(duì)地球整體或部分進(jìn)行多類數(shù)據(jù)的采集、傳輸、整合、計(jì)算、分析和顯示等。通過GIS，可以對(duì)地層的物理、化學(xué)和地質(zhì)信息形成全面了解，不僅可以為地質(zhì)異常分析提供更加全面的參考數(shù)據(jù)，也可以憑借GIS強(qiáng)大的分析能力強(qiáng)化地質(zhì)異常分析，促進(jìn)地質(zhì)異常分析結(jié)果更加精準(zhǔn)可靠。

根據(jù)實(shí)際運(yùn)用，GIS表現(xiàn)出了四個(gè)方面的基本特點(diǎn)：（1）GIS可以作為公共地理定位的基礎(chǔ)，可以為公共地理定位提供可靠的信息數(shù)據(jù)；（2）GIS可以對(duì)多種地理空間信息進(jìn)行采集、整合、管理、分析和輸出等，具有十分廣闊的應(yīng)用前景；（3）GIS系統(tǒng)分析主要是通過建立模型展開，具備十分強(qiáng)大的綜合分析能力以及動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)性能，能夠根據(jù)模型產(chǎn)生高水平的地理信息；（4）GIS系統(tǒng)的目的在于進(jìn)行地理研究和相關(guān)地理決策，其實(shí)現(xiàn)了深層次的人機(jī)交互，能夠?qū)ο嚓P(guān)決策起到積極的促進(jìn)作用。

1.2 地質(zhì)異常

地質(zhì)異常主要是指對(duì)象地質(zhì)在地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地質(zhì)成分、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)成因次序等方面和周邊地質(zhì)存在顯著差異，這種差異就稱為地質(zhì)異常。地質(zhì)異常具有很高的實(shí)用性，尤其是在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中，更是具有很高的運(yùn)用價(jià)值。根據(jù)地質(zhì)異常的基本理論，可以對(duì)某些地質(zhì)條件特殊的礦體進(jìn)行全面的地質(zhì)信息數(shù)據(jù)采集整合，并且可以建立礦產(chǎn)特殊地質(zhì)模型。通過這一特殊地質(zhì)模型，再對(duì)實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行對(duì)比。如果與模型地質(zhì)條件相符，那么就可以據(jù)此推斷存在同類礦床的概率很高，也可以借此進(jìn)行更加精細(xì)的預(yù)測(cè)。

2 GIS下的地質(zhì)異常分析

地質(zhì)異常分析在金屬礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中具有十分重要的作用，其是進(jìn)行預(yù)測(cè)的理論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。也只有根據(jù)地質(zhì)異常的分析結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)結(jié)果才會(huì)更加貼近實(shí)際。地質(zhì)異常包括的內(nèi)容較多，異常分析也需要從不同的內(nèi)容分別展開。

2.1 線性地質(zhì)

線性地質(zhì)是地質(zhì)異常分析的一個(gè)重要內(nèi)容，其主要包括了礦點(diǎn)和異常線性地質(zhì)之間的關(guān)系。這里所指的礦點(diǎn)主要是各型礦床的產(chǎn)地，是一個(gè)泛指。根據(jù)實(shí)際預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)來看，礦點(diǎn)和異常線性地質(zhì)之間是存在一定關(guān)聯(lián)的，可以根據(jù)GIS獲取的地理信息對(duì)其存在的規(guī)律進(jìn)行一個(gè)比較模糊的歸納，但是還是無法對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的定義。一般而言，礦點(diǎn)和異常線性地質(zhì)存在一定的距離關(guān)系，即在異常線性地質(zhì)一定距離范圍內(nèi)，可能存在某類礦產(chǎn)。對(duì)于不同的異常線性地質(zhì)而言，其與礦點(diǎn)之間的關(guān)系也是不一樣的。比如，斷層地質(zhì)和礦點(diǎn)之間的距離關(guān)系，就會(huì)受到斷層地質(zhì)的具體形式以及礦產(chǎn)類型的約束。如圖1所示，就表明了斷層和礦點(diǎn)之間的直接關(guān)系。圖1中1代表斷層，2代表了銅礦礦點(diǎn)，3代表了斷層影響帶。

2.2 面狀地質(zhì)物化探異常

面狀地質(zhì)上的物化探異常，是地質(zhì)物化平面異常數(shù)量最多的一種物化探異常。通常情況下，礦產(chǎn)預(yù)測(cè)需要解決兩個(gè)方面的基本問題：首先是礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中的面狀信息必要性，其可以從要素層是否存在大量礦點(diǎn)進(jìn)行表現(xiàn)；其次是礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中的面狀信息有效性，這可以通過對(duì)單位礦產(chǎn)當(dāng)量進(jìn)行計(jì)算來驗(yàn)證。利用單位礦產(chǎn)當(dāng)量來評(píng)價(jià)面狀信息的有效性，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式kN=N/S來進(jìn)行，其中S代表了地層露出面積，N可以通過相關(guān)計(jì)算式得出，其主要表示了礦點(diǎn)個(gè)數(shù)。在GIS技術(shù)下，可以十分便利地獲取到面狀信息，進(jìn)而可以根據(jù)相關(guān)公式進(jìn)行有效性驗(yàn)證，再將其用于金屬礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中。

2.3 組合異常

組合異常對(duì)于礦體預(yù)測(cè)具有一定的有利性，通常情況下，組合異常可以分為面異常和線異常、線異常和面異常、線異常和線異常以及面異常和面異常。在四種基本的異常組合之下，還可能存在一些更為復(fù)雜的異常組合。對(duì)于組合異常，其需要進(jìn)行分析的內(nèi)容相較單一異常而言增加了許多，需要采集的數(shù)據(jù)也更多。在這一背景下，利用GIS對(duì)組合異常的面狀信息和現(xiàn)狀信息進(jìn)行綜合采集，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)處理，可以建立其面信息和線信息的綜合模型，通過面信息和線信息的綜合約束，可以有效提升金屬礦產(chǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果精度。

3 GIS下的金屬礦產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)

金屬礦產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)是相似理論，而地質(zhì)異常理論和相似理論有異曲同工之妙。所以，在對(duì)金屬礦產(chǎn)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)的時(shí)候，可以在相似理論和地質(zhì)異常理論的基礎(chǔ)上，通過GIS技術(shù)展開礦產(chǎn)預(yù)測(cè)。

3.1 采集數(shù)據(jù)

通過GIS對(duì)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)所需的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，是GIS運(yùn)用的第一步。采集數(shù)據(jù)主要包括了地質(zhì)、地理、物理、化學(xué)、化探、重砂、遙感等多方面的測(cè)量數(shù)據(jù)。在采集數(shù)據(jù)完成之后，還需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合建庫。整合建庫需要注意四個(gè)基本事項(xiàng)：（1）將各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為GIS系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)，便于數(shù)據(jù)識(shí)別處理；（2）根據(jù)數(shù)據(jù)類型建立相應(yīng)的圖層，對(duì)于同一組數(shù)據(jù)也可以從不同的視角建立不同的圖層，以便用于地質(zhì)異常分析和礦產(chǎn)預(yù)測(cè)；（3）對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)要進(jìn)行數(shù)字化處理，在各圖層之間構(gòu)建拓?fù)潢P(guān)系，再對(duì)其進(jìn)行修改，以便完善數(shù)據(jù)系統(tǒng)；（4）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，即統(tǒng)一各類數(shù)據(jù)的比例尺、精度、格式等。

3.2 建立模型

建立模型是金屬礦產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)不可獲缺的步驟，建立模型主要可以分為三個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)，根據(jù)模型建立目標(biāo)選擇可用數(shù)據(jù)、圖層。在礦體預(yù)測(cè)中，模型是多種多樣的，根據(jù)不同的使用目的，得出的模型也是不一樣的。因此，根據(jù)模型的使用目標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)、圖層等進(jìn)行模型構(gòu)建，是進(jìn)行預(yù)測(cè)的第一步；第二個(gè)環(huán)節(jié)，建立模型。在已經(jīng)選定的數(shù)據(jù)、圖層等基礎(chǔ)上，展開模型構(gòu)建。模型構(gòu)建一般以三維模型為主，這就要求確定好模型邊界。其既可以通過異常地質(zhì)和礦點(diǎn)之間的關(guān)系作為邊界展開模型構(gòu)建，也可以對(duì)已有模型按照實(shí)采數(shù)據(jù)進(jìn)行修改；第三個(gè)環(huán)節(jié)，優(yōu)化模型。在模型建立完成之后，還需對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化。由于數(shù)據(jù)采集過程、處理過程等環(huán)節(jié)中，可能存在一定誤差，因此需要結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 圈定礦區(qū)

圈定成礦預(yù)測(cè)區(qū)域，是建立模型之后最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。圈定成礦預(yù)測(cè)區(qū)需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)類比法的基礎(chǔ)理論以及GIS實(shí)采數(shù)據(jù)綜合進(jìn)行。其主要可以分為以下五個(gè)步驟：（1）確定礦產(chǎn)當(dāng)量標(biāo)志，并對(duì)其著色加以區(qū)分；（2）對(duì)選定的證據(jù)層進(jìn)行合并分析，確定各區(qū)域成礦有利度；（3）對(duì)著色進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，劃分出礦產(chǎn)有利地的具體等級(jí)；（4）根據(jù)著色的成礦有利地進(jìn)行有利地段的劃定；（5）整合各個(gè)有利地段，統(tǒng)計(jì)其面積，再通過GIS輸出預(yù)測(cè)結(jié)果。

4 結(jié)語

金屬礦產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)涉及的內(nèi)容很多，地質(zhì)異常分析是經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)的一個(gè)重要基礎(chǔ)理論。通過GIS技術(shù)對(duì)地質(zhì)異常信息進(jìn)行采集，建立經(jīng)驗(yàn)分析模型，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)模型中的成礦區(qū)域進(jìn)行圈定，可以有效提升金屬礦產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1] 范曉，王裕琴，等.GIS支持下的梭羅溝金礦遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)[J].金屬礦山，2010，（7）.

[2] 毛先成，曹芳，等.GIS支持下的線性回歸證據(jù)權(quán)法擴(kuò)展及成礦預(yù)測(cè)[J].測(cè)繪科學(xué)，2013，（3）.

[3] 曾文波.GIS技術(shù)在桂西-滇東南大型錳礦預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[D].中南大學(xué)，2009.

（責(zé)任編輯：蔣建華）