隐伏矿体三维综合信息成矿预测方法及应用

杨振华

（云南省地矿局物化探队，云南 昆明 652100）

我国拥有着十分丰富的矿产资源，而科学的矿产资源勘查及开发能有效提高资源利用效率，但是隐伏矿面临诸多的深部探测问题，如何进行隐伏矿的预测及探测一直是矿产勘查中重要研究方向。本文便是建立在理论分析法以及技术分析法的基础上，结合具体的隐伏矿体三维综合信息情况预测技术进行分析，利用三维信息技术提炼和总结勘查技术及方法，探索提升矿产勘查的信息化程度，并为矿产资源的开发以及利用打上良好基础。

1 隐伏矿体成矿预测的流程及方法

为了进一步提升本文论述的科学性和有效性，文章以云南某隐伏矿体的勘查为例，结合隐伏矿体的实际预测情况进行针对性分析，建立在文献分析法的基础上，分析了当前较为常见的三维信息综合情况技术，以其具体的应用效果以及优势进行针对性论述。

1.1 数据收集、数据库构建管理

在落实隐伏矿体三维成矿预测之前，必须要通过地质勘查以及实际的生产资料搜集，了解地质矿产的实际情况和相关数据信息。综合信息的具体类型来讲，涉及到了平面地质数据、地质钻孔数据、剖面数据、化探数据、遥感数据、物探数据等多种数据体系[1]。需要针对所有的数据进行数字化转型以及编码，这其中需要利用当前的计算机技术以及大数据挖掘技术，打造智能化的数据管控平台，与各方主体进行对接，例如一线的勘探人员通过电子设备进行勘探，将勘探的结果数据直接上传至控制中心，控制中心会结合数据的类型进行自动的传输以及储存，将其储存到数据库中。而数据库中的信息可以直接对接各类三维程控软件，实现点、线、面、体的系统化管理。

1.2 地质建模及数据融合

需要将前期勘探过程中形成的钻孔数据、剖面数据、中断数据等相关信息进行融合，可以直接通过当前的信息化软件进行高精度的数据处理。综合近些年的实际技术发展状态来看，三维地质建模技术已经可以建立在原有三维环境的基础上，针对各项地质结构的细节进行精细刻画[2]。这对于发现并且开发地质结构深层的隐伏矿体来讲有极强的促进作用，但是由于当前部分钻探工作的深度有限，对于深层次的隐伏矿体开发也会造成一定的限制。如图1所示便是地质数据融合以及三维建模的具体流程。

图1 地质数据管理及三维建模流程

这其中涉及到了当前较为常见的地球物理方法，是建立在深边部地质结构信息探测的基础上打造的成矿方式。例如重力勘探主要是分析地质体的实际密度，测量地质体与周边岩石之间的密度差异，然后分析其重力异常情况。这样可以确定地质体所处的空间位置，分析其形状和大小规模。

磁法勘探是建立在地层内部各种岩石以及矿体磁性差异的基础上构建的成矿体系，能够有效定位地下地质结构的不同磁异常表现。该种方式的效率较高，同时投入成本较低，受到地域限制较小，应用的范围较广，因此在当前的隐伏磁性地质体的勘测中有一定的突出效果。

1.3 地质结构的空间分析和控矿因素的定位

针对三维地质体的空间特征以及形态进行分析，主要应用的方法为三维空间差值法、形态分析法，这两种方式较为常见，同时也有其他的技术体系具备应用效果，本文不对其进行论述。首先三维空间差值法主要是定位三维空间分布的实际特点，针对不同元素的异常特征进行定位，其中涉及到距离幂次反比插值法、克里格插值法等，在当前的三维成矿预测中有较大的应用价值，已经有学者进行了应用，并且取得了较好效果。

三维形态分析法则可以直接提取地质体内，不同区域或者整体区域的形态特点。采取的技术体系通常为趋势面剩余分析方法、多级分解方法，这其中多级分解方法是基于变异函数打造的分析方式，这两种方式有着统一的优势，首先具有较高的连续性，不会出现数据断层，另外变异程度较小。但是在针对地景结构较为复杂的区域进行勘探时，容易出现超覆情况。

另外也有学者在三维地质体形态中增加了数学形态分析法，通过多种形态学的方式进行融合分析，这样能够快速的定位地质体的趋势以及起伏形态。

1.4 多维多元控矿信息融合及预测

多维多元控矿信息能够为隐伏矿体的定位以及预测奠定良好基础，因此在实际应用的过程中，在利用空间分析方法获取二维以及三维控矿因素之外，还需要利用化探以及物探技术进行多种数学模型以及方法的融合，这样可以及时地挖掘并且提取隐藏性的框框因素。

通常来讲地质异常是成矿预测的基础依据，但是在部分地质异常的状态下，还会叠加多种地质作用，这种异常信息的不断叠加导致了整体的地质体特征存在复杂性和多样性。因此如何从复杂的背景场中，提取并且分解地质体的实际特点，尤其是进行弱异常元素的定位，是当前数据分析工作的关键内容[3]。

而从技术体系的应用角度来讲，近些年非线性理论中的分型以及多维分形理论和歧义性理论，逐步发展，并且打造了奇异性指数模型以及多维分形差值模型，并且广泛应用到了地球化学和地球物理异常识别中。这些模型能够直接在大量的原始数据中定位多维分形特征，还可对其内蕴的非线性异常特征进行分离和提取，以获取更为有效的异常及弱异常信息。

1.5 三维定位定量预测

首先从理论角度上来讲，针对隐伏矿体进行定位定量预测，可以针对其数据落实降维之后，再采用传统的二维成矿预测方法进行作业。与其他的多种预测方法进行比较，这种方式也具有一定的可行性，从其步骤来讲，首先需要计算或者度量预测信息体内的多种控矿信息和已经定位的找矿标志，分析二者之间产生的实际关系，定量评价各控矿信息对隐伏矿体的指示作用。接下来需要利用成矿预测方法，获取地质体空间内的所有成矿概率以及有利程度，最后通过圈定隐伏矿体找矿标靶进行最终结果的评价。

但是这种方式在当前的实际应用过程中已经存在一定滞后性，因此还需要利用其他的方法进行叠加，比如信息量法、泛函方法、证据权方法等，这其中证据全方法，建立在贝叶斯定律的基础上，通过数据驱动功能进行预测，能够达成精细化的目的，将每一类的地学信息当作一种证据因子，结合证据和事实之间的条件概率进行叠加分析，这样能够有效提升成矿概率。

2 隐伏矿体三维综合信息成矿技术的具体应用

综合上文论述可知，综合信息成矿技术的类型较多，可以结合实际的施工需求进行针对性选择，这样才可以全面提升成矿预测的灵活性以及科学性。为了确保技术体系，在实际应用过程中能够起到较高的价值和效率，还需要结合具体的应用方法以及注意事项进行探讨，这样才可以有效满足我国矿产资源勘探以及发展需求。综合来讲可以从以下几个方面进行应用分析。

2.1 三维地质模型的构建

建立在传统的成矿理论以及勘探模型的基础上，进行分析利用当前的地质数据库，针对整体的矿田内部状态以及实际情况进行勘探，其中涵盖了地质、钻孔、物性以及物探。首先结合地质勘查结果，以及钻孔的数据，分析了矿区内的多条地质剖面图，然后针对浅层的位置进行三维立体结构的构建。接下来利用重力法、磁法、AMT、CSAMT等多种地球物理数据方法[4]，针对剖面的深层次地质结构进行反复的演算，获取了多条地质物探综合剖面，在此基础上结合地质物探的综合剖面打造三维模型。

另外又利用物性数据针对地质模型落实正演计算，这样能够有效避免其中存在的误区，通过和扫面地球物理数据进行相关信息的对比，修改了原有的地质物探剖面以及三维地质模型，最终完成了矿田的三维地质建模以及数据融合工作。

基于矿田得出的三维地质模型，针对区域内的铁矿床进行了初步的预测和分析。比如在某矿产开采的过程中，前期的地质勘探结果显示该铁矿床多产出于闪长岩体和黄马青组下段地层的接触带位置，其形态受背斜和岩体隆起形态控制，闪长岩岩体是白象山矿床的主要围岩和成矿母岩，岩体侵入受到断裂构造和背斜鞍部的层间裂隙控制；另外磁铁矿体与闪长岩体之间的磁化率特征较高，在利用以上技术进行预测的同时，针对矿床的整体情况模式以及具体情况规律，对断层、背斜轴、闪长岩体、下段地层进行了地质特征空间分析及控矿因素提取。从技术角度来讲，岩石结构隆起位置的提取方法，利用隆起程度分析方法进行作业，建立在控矿因素定位的基础上，分析周边环境对地质体产生的实际影响，并且圈出了影响范围。结合这些数据，定位了矿床的具体预测模型，利用证据权方法进行结果预测。由此验证了该种方式具有实用性以及有效性预测的结果，显示高概率区域主要位于研究区域的南部局部区域以及中部地区，能够准确的预测矿田内已知的铁矿床和其他小型的隐伏铁矿床，预测效果良好，且效率较高。

2.2 大比例尺三维成矿技术的应用

大比例尺三维成矿是建立在前期数据提取以及地质模型的基础上，打造的融合新技术。针对整体矿区预测得出的相关结果进行整合和汇总，数据涵盖了地质、钻孔、物性、物探等数据，力求能够在大比例尺条件下针对整体矿区的隐伏矿体进行全方位预测。在预测作业开展的过程中，首先结合具体的矿区尺度，打造了地质数据库，搜集了相关数据和信息，依靠地质数据库以及地质剖面图，针对整体的地质结构进行了模拟构建，详细结果见图2a、b，基于地质体三维模型，依据前文所述的铁矿床成矿模式和勘探模型，研究采用三维隆起形态分析三维缓冲区分析等多种空间分析方法，对断层、地磁异常、下段地层下界面、闪长岩体以及闪长岩岩体隆起区域多种控矿因素建立了控矿因素距离场[5]，详细见图2c、d；并依次分别采用证据权方法和神经网络方法对矿区深边部进行了大比例尺三维成矿预测，预测结果如图2e、f。这种方法适用于当前绝大部分的矿床定位以及三维分析。

图2 矿区预测结果

预测过程中，证据权方法采用二值化后的控矿因素距离场数据进行预测，而神经网络方法则直接采用控矿因素距离场数据进行预测分析。因此，较之证据权方法预测结果，神经网络方法预测获得的成矿概率可分级别较多。然而，上述两种预测方法获取的预测结果均能较为准确地预测出已知矿体的空间位置，并在其深边部预测出多个成矿有利区域，均可为开展进一步的勘探找矿研究提供数据支持。

通过以上这两种方式，不仅可以详细的定位矿产资源的具体位置以及实际形态，还可以打造动态性的调整方案，能够结合具体的地理环境以及已知条件进行针对性调整，灵活性以及适应性较强，可以有效应对当前部分隐伏矿体勘探期间存在的难题。

3 结语

受到我国矿产资源分布以及地质变化的影响，部分隐伏矿体的预测成为了当前矿产开发的难题，但是整体的矿产资源开发技术体系在不断进行优化，文章给出了建立在隐伏矿体三维综合信息定量预测基础上的新型技术体系，融合了地质三维建模、二维信息定位、三维空间分析等相关技术。不仅可以满足碘伏矿体三维成矿预测的实际需求，也能够真正为当前的矿产行业技术优化奠定良好基础，经过对比验证之后，确定该种方法具有实用性以及有效性，能够结合大比例尺三维成矿预测进行应用，不仅能够降低找矿勘查的风险，也可以全面提升找矿和成矿的信息化程度，从而为我国矿产行业的高质量发展奠定良好基础。