基于證據(jù)權(quán)模型的赤峰—呼倫貝爾成礦帶找礦預(yù)測(cè)

田九玲

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，河南南陽(yáng)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(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地殼以及巖漿巖活動(dòng)劇烈，在大興安嶺南部區(qū)域中形成多金屬礦產(chǎn)的潛力最大［1-2］。近年來(lái)，不少學(xué)者對(duì)該成礦區(qū)的礦床成因、成礦規(guī)律等進(jìn)行了深入研究［3-6］，但對(duì)于該區(qū)域成礦預(yù)測(cè)方面的研究涉及較少。本研究結(jié)合赤峰—呼倫貝爾成礦帶的地質(zhì)特征，利用地理信息系統(tǒng)空間分析軟件（ArcGIS）對(duì)獲取的研究區(qū)域地層信息、構(gòu)造信息、巖漿巖信息進(jìn)行空間分析，形成空間數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上引入引入證據(jù)權(quán)模型，進(jìn)行成礦預(yù)測(cè)分析，圈定找礦靶區(qū)，為該區(qū)后續(xù)找礦工作提供有益參考。

1 研究區(qū)域地質(zhì)特征

研究區(qū)域位于內(nèi)蒙古地區(qū)，具體位置如圖1所示。研究區(qū)氣候特點(diǎn)為冬季冷且長(zhǎng)，夏季短且熱，整個(gè)區(qū)域處于半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，有水系面積達(dá)97 000 km2，陸地和草地豐富，居民多以畜牧業(yè)、礦產(chǎn)資源開(kāi)采等為業(yè)［7-9］。

1.1 地 層

研究區(qū)位于華北地區(qū)，屬于華北地層區(qū)，主要有中生代地層和二疊紀(jì)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(qū)中古生界二疊系中的大石寨組、林西組等含有豐富的礦產(chǎn)資源，該部分為主要的礦產(chǎn)賦存地層。

1.2 構(gòu) 造

研究區(qū)受地質(zhì)作用影響強(qiáng)烈，主要有褶皺構(gòu)造、斷裂構(gòu)造。褶皺構(gòu)造主要位于礦帶復(fù)背斜部分，長(zhǎng)約400 km［13-14］。斷裂構(gòu)造中與主要褶皺構(gòu)造平行的斷裂帶主要控制該區(qū)域的礦產(chǎn)資源，區(qū)內(nèi)構(gòu)造對(duì)于礦產(chǎn)資源成礦預(yù)測(cè)具有一定的作用。

1.3 巖漿巖

區(qū)域內(nèi)的巖漿巖形成時(shí)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(zhǎng)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(yù)測(cè)模型構(gòu)建

2.1 基于證據(jù)權(quán)模型的礦區(qū)預(yù)測(cè)思路

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）自20世紀(jì)80年代應(yīng)用于礦產(chǎn)行業(yè)后，發(fā)展迅速，數(shù)據(jù)權(quán)模型是在地理信息系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型的基礎(chǔ)上結(jié)合概率學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)等學(xué)科發(fā)展而來(lái)［15］。本研究基于證據(jù)權(quán)理論的礦區(qū)找礦預(yù)測(cè)思路見(jiàn)圖2。找礦預(yù)測(cè)步驟如下：

（1）建立數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)地理信息系統(tǒng)技術(shù)收集赤峰—呼倫貝爾成礦帶各區(qū)域的地質(zhì)和地理數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息，利用ArcGIS軟件對(duì)獲取的研究區(qū)地層、構(gòu)造、巖漿巖信息進(jìn)行空間分析，形成空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

（2）成礦預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定各區(qū)域的權(quán)重和概率，進(jìn)而根據(jù)概率計(jì)算結(jié)果劃分具體的成礦靶區(qū)。

2.2 赤峰—呼倫貝爾成礦帶空間數(shù)據(jù)庫(kù)建立

空間數(shù)據(jù)庫(kù)主要通過(guò)地理信息系統(tǒng)技術(shù)獲取區(qū)域內(nèi)的地層、構(gòu)造、巖漿巖信息，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理形成可供預(yù)測(cè)模型利用的數(shù)據(jù)庫(kù)。

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

通過(guò)對(duì)獲得的構(gòu)造信息進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)線性構(gòu)造較多，該類(lèi)構(gòu)造內(nèi)礦點(diǎn)數(shù)為75個(gè)，約占全區(qū)礦點(diǎn)總數(shù)的12。

通過(guò)對(duì)巖漿巖信息進(jìn)行處理，得到該區(qū)域內(nèi)巖漿巖的種類(lèi)以及含有的礦點(diǎn)數(shù)量為：石炭紀(jì)多為閃長(zhǎng)巖，礦點(diǎn)1個(gè)；二疊紀(jì)多為花崗巖、閃長(zhǎng)巖等，礦點(diǎn)3個(gè)；三疊紀(jì)多為花崗閃長(zhǎng)巖等，礦點(diǎn)4個(gè)；侏羅紀(jì)多為正長(zhǎng)斑巖等，礦點(diǎn)14個(gè)；白堊紀(jì)多為花崗巖，礦點(diǎn)3個(gè)。

2.3 證據(jù)權(quán)預(yù)測(cè)模型建立

證據(jù)權(quán)模型是在證據(jù)權(quán)重?cái)?shù)理統(tǒng)計(jì)方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行構(gòu)建，該方法是由Agterberg（地質(zhì)學(xué)家）提出［16-17］。研究區(qū)是由T個(gè)等面積的部分組成，含有礦產(chǎn)資源的部分個(gè)數(shù)為D，由GIS技術(shù)提取的礦區(qū)信息作為影響因子即證據(jù)因子，后驗(yàn)概率O可由下式解得：

式中，j為證據(jù)因子數(shù)量，j=1,2,3,…,n；第j個(gè)證據(jù)因子的權(quán)重可進(jìn)行如下定義：

（1）當(dāng)證據(jù)因子存在時(shí)，

（2）當(dāng)證據(jù)因子不存在時(shí)，

（3）當(dāng)沒(méi)有數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)不全時(shí)，

于是，全區(qū)成礦概率模型為

根據(jù)式（5）計(jì)算得到的概率大小可判斷相應(yīng)區(qū)域的成礦潛力。

3 赤峰—呼倫貝爾成礦帶找礦預(yù)測(cè)

3.1 找礦預(yù)測(cè)

通過(guò)將空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行處理，提取為地質(zhì)信息、地球化學(xué)信息、地球物理信息以及其他信息，并將這些信息代入證據(jù)權(quán)預(yù)測(cè)模型中，得到該區(qū)域的先驗(yàn)概率如表2所示。在礦點(diǎn)出現(xiàn)的情況下，證據(jù)因子存在、不存在的概率分別為O1、O2；在礦點(diǎn)未出現(xiàn)的情況下，證據(jù)因子存在、不存在的概率分別為O3、O4。

根據(jù)表2計(jì)算出該證據(jù)因子的權(quán)重如表3所示。由表3可知：在地層信息因子中，大石寨組權(quán)重最大，哲斯組權(quán)重次之；在構(gòu)造信息因子中，重力異常權(quán)重最大，構(gòu)造等密度異常權(quán)重次之；在多金屬元素化探信息因子中，化探Ag-Pb-Zn異常權(quán)重最大；在單金屬元素化探信息因子中，化探W異常權(quán)重最大。根據(jù)上述權(quán)重計(jì)算結(jié)果，可對(duì)各個(gè)區(qū)域的成礦潛力進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3.2 找礦靶區(qū)圈定

首先根據(jù)證據(jù)權(quán)模型預(yù)測(cè)結(jié)果得到研究區(qū)礦產(chǎn)資源分布情況，利用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局MRAS系統(tǒng)將表2和表3中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到赤峰—呼倫貝爾成礦帶的找礦預(yù)測(cè)結(jié)果如圖3所示［18］，并按照成礦潛力由大到小將該區(qū)域分為3個(gè)等級(jí)，分別為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)、Ⅲ級(jí)；然后分析各個(gè)靶區(qū)的成礦潛力；最后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程驗(yàn)證，將目前該區(qū)域內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源與預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

Ⅰ級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)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(jù)MRAS概率計(jì)算結(jié)果，在礦帶上發(fā)現(xiàn)了兩處Ⅰ級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)，分別為Ⅰ-1號(hào)靶區(qū)和Ⅰ-2號(hào)靶區(qū)。Ⅰ-1號(hào)靶區(qū)地理坐標(biāo)為東經(jīng)118°44′00″～119°48′02″，北緯43°36′53″～48°48′22″，該區(qū)域內(nèi)地層主要為大石寨組和林西組，Ag-Pb-Zn探測(cè)和W的探測(cè)結(jié)果變化量明顯異常，正磁異常表明該區(qū)域巖漿巖發(fā)育較好，根據(jù)預(yù)測(cè)，區(qū)內(nèi)鉛鋅成礦潛力巨大。目前該區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)的有碧流臺(tái)等多金屬礦區(qū)［19］。Ⅰ-2號(hào)靶區(qū)地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°01′00″～118°01′02″，北緯42°16′53″～43°45′15″，該區(qū)域內(nèi)地層主要為林西組和滿克頭鄂博組，Sn探測(cè)結(jié)果變化量明顯異常，表明該區(qū)錫多金屬礦產(chǎn)成礦潛力較大。東經(jīng) 118°44′00″～119°48′02″，北緯 43°36′53″～48°48′22″區(qū)域內(nèi)發(fā)現(xiàn)有黃崗錫鐵礦等多個(gè)著名礦區(qū)。

Ⅱ級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，成礦潛力較大。根據(jù)MRAS概率計(jì)算結(jié)果，在礦帶上預(yù)測(cè)出符合該條件的區(qū)域如圖3所示。靶區(qū)內(nèi)地層以大石寨組為主，Ag-Pb-Zn的探測(cè)結(jié)果明顯異常，表明該區(qū)域內(nèi)多金屬礦區(qū)的成礦潛力較大，且成礦類(lèi)型中鉛鋅多金屬礦產(chǎn)資源較多，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有白音諾爾鉛鋅礦等多金屬礦區(qū)［20］。

Ⅲ級(jí)預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)有一定的成礦潛力，但還需要實(shí)際工程進(jìn)行驗(yàn)證。本研究在研究區(qū)圈定了兩處靶區(qū)，分別為Ⅲ-1、Ⅲ-2號(hào)靶區(qū)，該類(lèi)區(qū)域有必要進(jìn)一步部署工程進(jìn)行找礦潛力驗(yàn)證分析。

4 結(jié) 語(yǔ)

將地理信息系統(tǒng)技術(shù)和數(shù)據(jù)權(quán)理論相結(jié)合，構(gòu)建了基于證據(jù)權(quán)模型的赤峰—呼倫貝爾成礦帶找礦預(yù)測(cè)模型。該模型首先利用ArcGIS軟件對(duì)獲取的區(qū)內(nèi)地層、構(gòu)造、巖漿巖信息進(jìn)行處理形成空間數(shù)據(jù)庫(kù)，然后結(jié)合證據(jù)權(quán)理論構(gòu)建找礦模型。通過(guò)將空間數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)代入預(yù)測(cè)模型中得到區(qū)域內(nèi)各證據(jù)因子的權(quán)重以及概率，將區(qū)域劃分為3類(lèi)靶區(qū)，并對(duì)該區(qū)找礦潛力進(jìn)行了分析，對(duì)于在赤峰—呼倫貝爾成礦帶進(jìn)一步開(kāi)展找礦預(yù)測(cè)理論研究與實(shí)踐工作有一定的參考價(jià)值。