基于GIS的区域成矿预测研究:基于GIS的区域成矿预测研究:高景刚；薛(长安大学，陕西710054)高京刚和薛(陕西长安大学，陕西710054)摘要地理信息系统作为一种先进的技术，以其强大的制图和空属性间分析功能在地学领域得到广泛应用。分析了区域成矿规律及成矿预测研究的内容、理论和方法，探讨了在GIS平台上有效开展区域成矿规律及成矿预测研究的方法论，提出了基于GIS的多源成矿信息处理模型。GIS成矿规律及成矿预测空属性间分析区域成矿规律及成矿预测研究是矿产勘查和矿床研究的重点。根据成矿预测的规模，可分为大区域(全球)、区域和矿区三类。区域成矿规律研究是大比例尺成矿预测的基础。目前，国民经济建设对矿产资源的需求不断增加，而许多矿产的储量却在逐年减少，供需矛盾日益突出。与此同时，找矿的难度越来越大，鉴定、找矿、开发难度加大。要求以寻找战略性、稀缺性和超大型矿床为思路，探索新的矿产勘查类型、深度和领域。找矿方法从传统方法发展到地质、物化探、遥感综合预测，找矿目标从单一矿种、矿床类型发展到区域矿床或矿床系列研究。因此，采用先进技术，准确、快速、有效地进行成矿预测，是矿产资源勘查和矿床研究迫切需要解决的问题。地理信息系统(GIS)是20世纪60年代发展起来的收集、存储、查询、操作、分析和显示地理数据的系统。作为传统学科(地理学、地质学、地图学等)的结合。)和现代科学技术(遥感、计算机科学技术等。)，它已经发展成为一门独立的新学科。目前，GIS已广泛应用于区域地质调查、区域矿产经济与环境评价、地图和专题图制作、成矿预测等地质领域。本文研究和总结了区域成矿规律及成矿预测的理论、内容和方法，分析了GIS在地学中的应用，试图探索GIS在区域成矿规律及成矿预测中的新应用。1.区域成矿规律研究及成矿预测的理论基础。区域成矿规律研究是在分析区域成矿地质背景的基础上，通过分析一系列典型的成矿因素、成矿机制和区域控矿条件，总结其成矿环境、矿化作用、成矿物质及其时间空分布。1.1矿床成矿系列理论由陈玉川等地质学家提出(1998)。其研究目的是揭示区域内不同矿床的组合关系和分布规律，探索四维空成矿规律，指导矿产勘查，提高地质找矿的科学性。成矿系列是由具有成因联系的矿床组成的自然体，即在特定地质环境中形成的各种具有成因联系的矿床组合。定义为:在一定地质构造单元和地质构造运动的一定阶段，与一定地质作用有关的，在不同地质位置产生的各种矿物、成因类型和矿床组合。目前，该理论已广泛应用于成矿规律研究和成矿预测，并取得了显著成果。矿床系列的研究基础是从一个成矿时期、某一区域成矿地质构造背景的统一性、特定成矿环境的差异性、区域成矿发展的全过程来考虑的，是整体的、综合的。因此，该理论对区域成矿规律研究和成矿预测具有重要意义。1.2综合信息成矿预测理论于20世纪80年代提出(王世成等，1999)。目前已成为理论成熟、方法全面、实用性强的矿产预测体系。现已被地质学家广泛应用于成矿规律研究和成矿预测领域，效果显著。该理论的主要思想是:以找矿模型为基础，利用地质、地质、化学、遥感等综合信息进行矿床预测；以计算机为工具，以各种数学模型为手段，充分开发各种矿产地质资料中蕴含的成矿信息；在地质先验的前提下，以地质体和矿产资源(矿体、矿床、矿带)为单元，合理应用综合信息解释；通过各种控矿信息的有机联系和综合，可以加深对成矿规律的认识。综合信息成矿预测是一项点面结合的系统工作，是系统论、信息论和系统工程理论的有机结合。通过地质、航磁、重力、遥感资料的综合解释，总结成矿规律，建立综合信息矿产预测图。除上述成矿规律和成矿预测理论外，赵院士倡导的地质异常理论和相似性对比理论及“5P”剖面找矿理论(迟顺都、赵，1998)，翟雨生院士提出的成矿系统理论(翟雨生、彭润民等。，2001)和80年代的矿床成因模式理论也应用于成矿规律研究和成矿预测。这两个。区域成矿规律及成矿预测方法研究。长期以来，区域成矿规律及成矿预测研究一直是矿床学研究的热点。许多中外学者在各方面做了大量的工作，如苏联学者用地质建造分析作为成矿预测的理论基础，中国的地洼与成矿，板块构造研究成矿规律等。这些理论和方法虽然在很多领域反映了一定的客观规律，但也取得了一定的成效。但是，只用一种观点研究复杂的区域成矿规律，进行成矿预测，并不是最好的。利用地质、物质、化学、遥感等多源信息，分析控矿因素，提取成矿信息，是认识成矿规律最有效的途径。2.1区域成矿规律研究的思路区域成矿规律研究是大比例尺成矿预测的基础。在研究区域成矿规律时，首先要从分析控制和影响矿床形成的各种地质因素入手。控制矿床的主要地质因素有构造作用、岩浆作用、沉积作用等。构造因素是控制矿床形成和分布的重要因素之一。根据其发展规模，可分为全球构造、区域构造、矿田构造和矿床范围。不同级别和规模的构造对成矿有不同的控制作用。①构造控制了成矿的总体背景。在当时的古地理环境、古地质环境、沉积作用、岩浆作用、变质变形和构造运动的大地构造背景下，矿床在时间和空上呈规律性分布。论述了槽控矿理论和板块构造控矿理论。②区域构造控制成矿带。大量资料表明，区域沉积盆地、岩浆-火山岩带、断裂带和构造界面发育的地方，往往是岩浆活动和内生成矿作用集中的地方。③次级构造不仅控制矿田内空矿床的分布，而且是储矿的好场所。*教育部优秀青年教师资助项目第一作者简介高敬刚，男，1974年出生，主要从事计算机教学和GIS在成矿规律及成矿预测中的应用研究。[下一个]
岩浆活动是地壳运动的主要形式，也是矿床形成的主要因素之一。岩浆强度、成分、含矿性、岩体的大小、形态、产状和形成时代对矿床的时间空分布、类型和规模有一定的影响。表现为:①成矿物质来源与岩浆作用有关；②某种类型的岩浆建造形成某种类型的矿床；(3)矿床在岩体周围呈带状分布；④岩浆的形成深度和侵位冷凝深度不同，形成不同类型的矿床。同时，地层、岩相、古地理等因素也对矿床的时间空分布起着一定的作用。2.2区域成矿预测方法矿化信息是指示矿化存在的各种显示和标志，包括直接和间接指示矿化存在或可能存在的各种有用信息。在区域成矿预测中，深入分析和评价各种成矿信息并从中提取综合信息非常重要，这是划分成矿远景区和成矿规律图的主要依据。矿化信息主要包括地质信息、遥感地质信息、地球化学信息、地球物理信息等。地质学:从控矿因素分析可知，研究成矿规律必须从分析控制和影响矿床形成的各种地质因素入手。通过对地层、岩体、断裂、蚀变等地质因素的分析，确定控制地质因素，分析其对成矿的有利程度，从而划分地质异常单元。提取地质信息时应充分考虑空间遥感、区域物化探等辅助信息。遥感地质信息:遥感信息具有信息广、经济、易获取等特点，得到地质界的认可，广泛应用于区域地质调查、控矿因素分析、地质背景研究、构造分析等。通过对卫星影像的解译(即各种地质实体现象和电磁波信息以不同的色调、形状、大小、结构、图形、阴影等反映在卫星影像上。)，可以了解区域构造格架，分析隐伏、半隐伏、基底地质构造特征，分析地层围岩蚀变特征等。，从而圈定区域成矿远景评价区。地球化学信息:地球化学方法是通过分析岩石、土壤、水、空气等中成矿元素及成矿相关元素的分布来指导找矿的方法。，并发现异常。按测量范围可分为全球化探、区域化探和局部化探。区域地球化学勘查在研究区域成矿规律和成矿预测中具有重要意义。其主要功能是:①根据区域化学元素分布，圈定地球化学异常，从而圈定找矿区域；②利用区域地球化学数据研究区域成矿规律。分析矿化与地质体的关系，控矿因素与矿化的关系，区内主要矿化特征与矿床分布，以及空与区域地球化学异常的分布。③根据化学元素丰度，评价地质体的含矿性。④利用元素共生组合作为找矿标志。物探信息:物探是通过研究地球物理场和岩石物理性质来解决地质问题。它最显著的特点之一是它的“视角”。它不仅可以获得浅层或表层地质现象，还可以通过野外研究获得深部地质信息，对揭示隐含地质异常的结构有重要作用。在区域成矿预测中，主要提供:①深部成矿信息，利用地球物理异常指导找矿。②反映区域构造格局，划分区域构造单元界线。③反映地壳深部结构。近年来，浅层地震技术的应用解决了深部构造的精细评价问题，为寻找深部矿体提供了技术支持。3.GIS在区域成矿规律研究和成矿预测中的应用目前，GIS在人类生活和国民经济建设中发挥着越来越重要的作用，在环境、土地、地质、测绘等领域的应用极大地促进了GIS的发展。GIS以其强大的制图功能，独特的空之间的分析功能，以及空数据与属性数据之间的双向查询功能，在地学领域得到了广泛的应用。3.1 GIS的制图功能在区域成矿规律研究和成矿预测中，大部分研究成果都是以地质图件的形式保存信息。GIS提供了强大的制图功能，利用计算机存储、调用、修改和保存数据信息的特点，克服了传统制图技术过程复杂、周期长、修改困难的缺点。GIS在地质填图中的应用，通过将地质图形数字化，使传统地图电子化、数字化。采用GIS图层的概念组织和管理数据，并对地图进行分层。用户可以通过图形分层技术根据需要进行组合，用各种图形样式(如颜色填充模式)图形化显示地图的基本信息。3.2 GIS的空分析功能空分析是GIS的核心功能，也是GIS与其他计算机系统的根本区别。目前空在GIS中的分析功能主要有:基于图形分析的叠置分析、缓冲区分析、网络分析以及合并、交、差的计算分析；基于数据分析的空之间的统计分析；空之间的探索性数据分析基于探索性数据分析，即利用统计学原理和图形来分析、搜索和确定用于指导确定性模型的结构和解。GIS处理的空之间的数据有两种:矢量数据和栅格数据。区域成矿规律及成矿预测中使用的物化探、重砂等信息为矢量数据，遥感影像为栅格数据。不同的GIS软件处理不同的数据格式。例如，MAPINFO支持矢量数据，MAPGIS支持时态矢量栅格数据。可以通过将矢量数据转换为栅格数据来统一数据格式(软件技术成熟)。利用GIS中空的查询功能，可以方便地检索出单因素的地球、物质、化学和远程异常的分布情况。利用GIS空之间的信息叠加分析，可以帮助我们找到有利地层或岩体和有利地质、物理、化学、遥感异常的区域；利用GIS缓冲带分析，按一定半径圈定区域内的主要控矿因素，可用于统计主要控矿因素周围一定区域内矿床或矿(化)点的分布规律，总结区域成矿规律。3.3地理信息系统的数据库管理数据库是地理信息系统的基础技术之一，但地理信息系统使用的数据库技术不同于其他数据库系统。它将图形数据和属性数据紧密结合，形成了对地物的描述，实现了图形数据和属性数据的双向查询。同时，大多数GIS软件通过内置和连接接口与关系数据库连接。比如MAPINFO内置了关系数据库管理系统，支持SQL查询，具有动态连接关系数据库的功能。通过使用GEOCODE，根据数据点的空之间的地址，将数据库数据与图上对应的图形元素一一对应，完成数据库与图形的结合。4.基于GIS的多源地质信息处理根据成矿规律与成矿预测的研究分析和GIS在地学中的应用分析，利用GIS的现有功能和二次开发功能，可以建立基于GIS的成矿规律与成矿预测综合信息分析模型(图1)。(1)建立空之间的数据库:数据采集是建立空之间数据库的基础。收集的数据主要包括矿产资源、区域地质、遥感、地球物理和地球化学数据，包括图件和属性数据。(2)基于GIS的空分析:包括叠加分析、缓冲区分析、统计分析等。(3)成果输出:①编制区域地质、地球化学、地球物理、遥感综合信息图；②区域控矿因素分析(地层、构造、岩浆、地球化学等。);③提取成矿信息；④编制区域成矿预测图。5.几点思考:区域成矿规律及成矿预测研究是一项复杂的系统工作。现代成矿理论与高新综合勘查技术相结合，传统定量数值科学方法与计算机GIS图形图像信息可视化技术相结合，是利用土地、物质、化学、遥感信息等多源信息研究区域成矿规律、开展成矿预测的有效途径。但应加强以下几个方面的工作:①利用GIS的现有功能和GIS的二次开发，需要广泛收集区内地质、物化探、遥感等信息，研究成矿规律和预测；②通过地质、物探、化探、遥感异常的交汇、叠加、缓冲分析，找出复合增强点和区域，圈定可能的找矿区域，分析区域成矿规律；③通过对已知矿床类型、矿床类型、控矿因素、成矿条件等统计分析的主成分分析，建立区域矿床模型和找矿模型；④运用地质异常理论，加强各类异常和综合异常的成矿评价，分析矿化信息异常与地质异常的关系；⑤进一步开展成矿远景区大中型物化探工作。
图1基于GIS的数据处理流程
沈文贤，陈玉川，等1998。中国矿床成矿系列初探。北京:地质出版社。迟顺都，赵。1998.GIS在圈定可行有利勘探区中的应用。地球科学，23 (2): 125 ~ 128。王石·赛义德等人。1999.综合信息成矿系列预测专家系统。吉林:长春出版社。翟玉生，彭润民，等2001。区域成矿学与找矿新思路。现代地质学，15 (2): 151 ~ 156
