基于证据权重法的虹螺山—五指山地区钼成矿远景预测

姚永龙，王永春，于孔超，边祥山

（1.辽宁省第三地质大队，辽宁 朝阳 122000；

2.辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，辽宁 阜新 123000；3.辽宁省第四地质大队，辽宁 阜新 123000）

0 引言

成矿远景预测是应用地质理论，综合基础地质、地球物理、地球化学和遥感地质等基础资料获得地质找矿信息，总结成矿地质条件和矿床赋存规律，建立矿床模型，圈定不同级别的成矿远景区［1］。目前，随着地表露头矿床和易识别矿床的日益减少，以合适的成矿预测理论为指导来寻找外围及深部隐伏矿床已成为地质工作者的重要任务。

本文以辽西虹螺山—五指山地区为研究区，以证据权重法为成矿预测方法，以MapGIS软件为信息处理平台，在对一系列原始地质信息进行提取与综合评价的基础上，进行区内钼矿床的成矿远景预测。

1 区域地质背景

虹螺山—五指山地区位于辽宁省西部，为一构造岩浆岩带，其大地构造位置位于华北地台北缘燕山台褶带的山海关台拱与辽西台陷的过渡部位。该区南东部边界大致为青龙—葫芦岛大断裂，北西部边界为女儿河和要路沟—葫芦岛大断裂。沿要路沟—女儿河区域断裂与其他方向断裂交汇部位形成了区域上规模较大的五指山岩体、宽邦岩体、碱厂岩体、旧门岩体和虹螺山岩体，构成了一条十分醒目的NE向展布的构造－岩浆活动带，即八家子—杨家杖子构造岩浆岩带，区内已发现的杨家杖子—钢屯钼矿正处于该成矿带北东段的虹螺山岩体西缘。

2 证据权重法简介

证据权重法是20世纪80年代末期由加拿大数学地质学家Bonham-Carter和Agterberg提出并开始应用在矿产资源预测领域，经改进最终形成的、较为完善的基于GIS模拟的成矿预测方法［2］。其基本原理是把每一种成矿信息都看作为成矿预测的一个证据因子，而每一个证据因子对成矿预测的贡献是由该因子的权重来确定的。

在评价预测工作中应用证据权重法需要掌握下列5类基础数据：

①预测区的总面积（或单元网格数）A；②区内含矿预测区总面积（或单元网格数）D；③第i个证据因子的总面积（或单元网格数）Bi；④第i个证据因子不存在的面积（或单元网格数）；⑤不含矿的预测区面积。

涉及的计算公式主要有：

（1）O先验＝P先验/（1－P先验）；

（3）P后验＝O后验/（1＋O后验）。

其中，O先验为先验成矿有利度；P先验＝D/A为研究区内矿床（点）出现的先验成矿概率值；O后验为后验成矿几率；P后验为后验成矿概率值。为权重值，当第i个证据因子存在时，其权重定义为正权，为；当第i个证据因子不存在时，其权重定义为负权，Wik为；当第i个证据因子在某网格单元内缺乏资料时取值为0。相关系数的大小表征某证据因子找矿指示性的好坏：若C＝0，表示该证据因子对有矿与无矿无指示意义；C＞0，表示该证据因子的出现有利于成矿；C＜0，表示该证据因子的出现不利于成矿。对证据因子进行提取并建立证据权预测模型后，根据后验概率值P后验对区内钼矿产进行远景预测并确定预测远景区级别。

3 成矿地质特征分析及证据因子提取

3.1 成矿地质特征

虹螺山—五指山地区钼矿研究始于上世纪50—60年代，相继勘查评价了杨家杖子、兰家沟等大中型钼矿。随着研究程度的提高，逐步摸清了该区钼矿的成矿规律，并初步建立了该区钼矿床的矿床预测模型。

在对虹螺山—五指山地区各钼矿地质特征进行统计分析后认为，该区钼矿的赋矿地层为中元古界和下古生界，其中以寒武系和奥陶系为主，成因上与燕山期花岗岩关系密切，主要控矿构造为NE向、NNE向及近EW向的断裂构造，并在有利的地球物理及地球化学条件下形成。

3.2 有利成矿证据因子的提取

为了统一、有效地提取各成矿证据因子，保证预测评价的准确性，在Map GIS 6.7操作平台上依据统一的坐标系统和比例尺建立了虹螺山—五指山地区的空间数据库，主要包括基础地质数据库、矿产地质数据库、遥感影像数据库、地球物理数据库和地球化学数据库。

3.2.1 地层证据因子的提取

区内共有20类地层出露，属华北地层区燕山分区。为确定有利成矿地层，将矿产地质子数据库中的钼矿床（点）文件与基础地质子数据库中的地层文件进行相交分析后加以统计（图1），并进行了含矿地层找矿有利度分析［3－4］（表1）。

从图1和表1可以看出，单位矿产当量以奥陶系和寒武系最为显著，其次为高于庄组。这与研究区内大中型矿床主要产于奥陶系和寒武系地层中相吻合。故提取奥陶系、寒武系和高于庄组3类地层为有利的地层证据因子。

图1 虹螺山—五指山地区地层中钼矿床（点）分布统计直方图Fig.1 Statistical histogram of molybdenum deposits in strata of Hongluoshan-Wuzhishan area

表1 虹螺山—五指山地区含矿地层找矿有利度分析Table 1 Statistical histogram of Mo ore-bearing strata in Hongluoshan-Wuzhishan area

3.2.2 构造证据因子的提取

区内与钼矿床的形成关系较为密切的断裂构造主要为NE向的要路沟—葫芦岛断裂、青龙—葫芦岛断裂，NNE向的女儿河断裂、八百垄—北大山断裂、南安—寺儿堡断裂，近EW向的黑鱼沟断裂、画眉山—葫芦岛断裂、富有屯—团山子断裂，以及次一级的NE向、NNE向断裂。并将根据地球物理资料推测的NE向和近EW向构造、根据遥感影像解译的NE向构造合并到原有地面断裂构造中，作为一类证据因子进行提取。为确定最为理想的断裂影响带，将矿产地质子数据库中的钼矿床（点）文件与基础地质子数据库中的断裂构造文件进行相交分析，并应用Map GIS对断裂构造进行Buffer分析，经计算，当缓冲半径为1.68 km时断裂构造的成矿相关系数C值最大，故选择缓冲半径为1.68 km的断裂影响带为成矿有利的构造证据因子（图2）。

图2 虹螺山—五指山地区有利的断层影响带证据层Fig.2 Evidence layer about beneficial faulting zone in Hongluoshan-Wuzhishan area

从图2可以看出，所有大、中、小型矿床及大部分矿（化）点均落在断裂缓冲区内，因此认为提取缓冲半径为1.68 km的断裂影响带为成矿有利的构造证据因子是合理的。

3.2.3 侵入岩证据因子的提取

研究区内侵入岩属绥中—北镇侵入岩带南西端的虹螺山—五指山构造岩浆岩带，由养马甸子—笊篱头子岩浆岩带和杨家杖子—虹螺山岩浆岩带构成，在平面上构成一个“卜”字型。对钼矿床（点）文件与侵入岩文件进行相交分析后（图3），进行含矿侵入岩找矿有利度分析［3－4］（表2）。

图3 虹螺山—五指山地区侵入岩中钼矿床（点）分布统计直方图

由图3和表2可以看出，单位矿产当量以燕山期细粒花岗岩最为显著，其次为燕山期中粗粒花岗岩。这与前面所述本区钼矿的形成与燕山期侵入岩关系密切的成矿模式相一致。故提取这2类侵入岩作为成矿有利的侵入岩证据因子。

3.2.4 地球物理证据因子的提取

通过对前人资料的分析和研究，认为本区钼成矿有利的地球物理证据因子主要为剩余布格重力负场和航磁负场。NE向的虹螺山—圣宗庙—五指山重力负场区对区内钼矿的形成具有控制作用，目前已发现的大、中型钼矿均位于其内（图4）；而大致与女儿河断裂平行的钢屯—杨家杖子—大杨树沟NE向航磁负场区与区内钼矿形成关系密切，包络了大多数钼矿产地（图5）。

表2 虹螺山—五指山地区含矿侵入岩找矿有利度分析Table 2 Beneficial degree of Mo ore-bearing instrsive rock in Hongluoshan-Wuzhishan area

图4 虹螺山—五指山地区剩余布格重力异常等值线示意图Fig.4 Residual Bouguer gravity anomaly contour map of Hongluoshan-Wuzhishan area

图5 虹螺山—五指山地区航磁平面示意图Fig.5 Aeromagnetic plane sketch of Hongluoshan-Wuzhishan area

3.2.5 地球化学证据因子的提取

通过对已收集地球化学资料的解读和统计分析，认为对本区钼成矿有利的地球化学证据因子主要为地球化探异常及重砂异常。化探异常方面主要为钼元素异常，通过计算当异常值为0.88×10－6时C值最大为2.25，故以此异常值为下限提取钼化探异常证据因子；重砂异常方面则主要为含钼、铅、锌元素的重矿物异常。

基于以上分析，提取5类共12个成矿有利证据因子作为本区的成矿远景预测模型建模因子。

4 证据权预测模型的建立

证据权重法预测模型是根据已知矿床（点）与各种控矿成矿条件之间的条件概率来确定每种条件的权重值，然后对全区进行预测［5］。为保证每个网格单元内有、且只有1个矿点产出，结合本研究区的面积、勘探程度以及矿点分布情况，以2 km×2 km的规格对研究区进行网格划分，得到1 850个网格单元，并在每个单元格内提取各证据因子。

（1）对前述各证据因子文件与网格单元文件进行相交分析及二元模式识别，存在证据因子的网格单元赋值为1，不存在证据因子的网格单元赋值为0，并将赋值结果保存为网格单元的属性数据。

（2）对钼矿床（点）文件与网格单元文件进行相交分析及二元模式识别，存在钼矿床（点）的网格单元赋值为1，不存在钼矿床（点）的网格单元赋值为0，同样将赋值结果保存为网格单元的属性数据。

（3）在提取完证据因子及各网格单元属性数据后，分别计算出各证据因子与本区钼矿成矿的相关程度和预测评价证据权重值（表3），并以此对区内网格单元进行成矿概率计算。

表3 虹螺山—五指山地区证据因子权重参数Table 3 Weight parameters of evidence factors of Hongluoshan-Wuzhishan area

5 成矿远景预测及结果评价

运用上述预测模型计算出研究区内各网格单元的后验成矿概率值。根据区内各单元后验成矿概率值的具体分布情况，结合后验概率值求拐点的方法［6］对研究区进行3级远景区划分：Ⅰ级远景区为P后验＞0.8的区域，Ⅱ级远景区为0.6＜P后验≤0.8的区域，Ⅲ级远景区为0.4＜P后验≤0.6的区域。据此作出虹螺山—五指山地区钼矿床成矿远景预测图（图6）。

图6 虹螺山—五指山地区钼矿床成矿远景预测图Fig.6 Molybdenum prospect prognosis map of Hongluoshan-Wuzhishan area 1.钼矿床（点）2.Ⅰ级远景区3.Ⅱ级远景区4.Ⅲ级远景区

由图6可以看出，本次预测圈定的Ⅰ级远景区有钢屯—裴家屯预测区、叶家屯—苏家屯预测区、碱厂预测区和大杨树沟预测区（4个），共有矿产地19处，其中大型矿床3处、中型矿床5处、小型矿床2处，典型矿床有兰家沟钼矿、杨家杖子钼矿和大杨树沟钼矿（大型矿床）；Ⅱ级远景区有八百垄预测区、盘道沟预测区、老虎洞预测区、营盘村预测区、灰山屯预测区、药王庙预测区、围屏预测区、胡家岭预测区、八家子预测区、蒲塘沟预测区及东洼子预测区（11个），共有矿产地10处，其中有小型矿床3处，典型矿床为灰山屯钼矿、任虎山沟钼矿和围屏钼矿（小型矿床）；Ⅲ级远景区有马杖房镇预测区和八家子南部预测区2个，其中尚未发现钼矿产地。

6 结论

（1）区内所有矿床（点）都落在Ⅰ级、Ⅱ级预测远景区范围之内，说明本次预测评价对已知矿床（点）没有遗漏。而且所划分远景区的级别与其内产出的钼矿床（点）规模及数量对应良好，说明本次预测是成功的，预测结果是可靠的。

（2）本次工作还圈定了6处目前尚未发现矿床（点）的预测区（张相公屯—虹螺岘一带、老虎洞一带、营盘村—影壁山一带、马杖房一带、八家子一带、老虎汀—东洼子一带），经地质资料分析，这些预测区与已知矿床（点）在成矿条件上具有一定的相似性，具有较好的找矿前景。

（3）区内钼成矿有利地层为奥陶系、寒武系和高于庄组；控矿侵入岩以燕山期中酸性侵入岩为主；控矿构造为缓冲半径为1.68 km的NE向、NNE向及近EW向的断裂构造影响带；矿床（点）多发育在线状、环状构造的交叉、密集地区，而且剩余布格重力负场和航磁负场、钼元素化探异常、含钼铅锌重矿物异常也对找矿具有指示意义。

（4）基于证据权重法的成矿远景预测，借助Map GIS软件的数据库处理功能，对研究区进行了有效的综合信息预测，并将预测结果以可视化图表的形式直观地表达出来，从而保证了预测过程的便捷性和预测结果的准确性。

［1］ 肖克炎，张晓华，陈郑辉，等.成矿预测中证据权重法与信息量法及其比较［J］.物探化探计算技术，1999，21（3）：223-226.

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