GIS技术在金矿成矿预测中的应用综述

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[摘要]随着找矿难度的日益增大，应用地质、地球物理、地球化学、遥感等资料进行综合信息成矿预测是目前找矿工作发展的一个重要趋势。gis技术已成为多元信息深层次提取与综合，实施综合信息成矿预测的有效工具。利用GIS进行矿产资源预测的成功与否，在很大程度上取决于对研究区成矿规律的认识程度和成矿预测方法的合理应用。本文分析了金矿成矿控制条件，探讨了应用GIS开展金矿矿产预测的方法，提出了基于GIS技术进行金矿成矿区预测的技术流程。

[关键字]GIS　金矿　成矿预测　成矿规律

[中图分类号]　P57

[文献码]　C

[文章编号]　1000-405X（2012）-10-6-2

0　引言

地质找矿领域中的GIS初步应用开始于　20　世纪　80　年代中期，在国内外，有一些遥感地质专家、数学地质专家基于　GIS　技术上，通过对多源数据进行处理，提取有关成矿信息，并开展综合分析，最后形成矿产预测专题图[1，2]。金矿成矿预测是在地质科学理论基础上，综合分析研究区地质、地球化学、地球物理和遥感地质等基础资料，查明研究区的成矿控制因子和矿床成矿规律，获得地质找矿信息，并建立一定的找矿模型，最后划定不同等级的成矿预测区域。

当前，随着社会经济发展对各种矿产的需求量日益增大和现代科学技术的革新，传统的成矿定性预测已经转为定量预测。传统的定性预测大多忽略数据的空间关系，严重影响成矿预测的精度，而地理信息系统（GIS）技术则能充分体现各种数据的空间关系，也能通过计算机开展各种空间关系的计算，其应用于成矿预测，能够提高成矿预测的效率和精度，并且具有定量评价的特点[3-9]。

应用GIS开展矿产的远景区预测，其成功与否往往取决于研究人员对研究区成矿规律的分析程度和采用的成矿预测方法的正确度。本文以金矿成矿预测为例，在分析其成矿控制因素基础上，探讨了应用GIS开展金矿成矿预测的方法，提出了基于GIS技术进行金矿成矿区预测的技术流程。

1　金矿成矿条件及表现特征分析

成矿规律的研究是金矿成矿预测的基础，就金矿而言，主要的控矿因素包括地质构造因素、岩浆活动情况、地球化学和地层分布情况，这些因素可以通过以下几个方面表现出来。

构造信息：构造带既是金矿成矿热液、气运移的通道，也是成矿作用发生后成矿物质分离解析的位置。地质构造作用对于金矿的形成其作用体现在几个方面。①吸引并容纳成矿热液。②导致相分离。③有利于水岩反应。④改变成矿热液的边界条件。⑤促进不同性质流体的混合。

地层岩性信息：大多数与金矿成矿密切相关的是岩浆活动，其作用体现在金矿成矿时提供热源和成矿物质。

化探信息：金矿成矿区一般具有明显的地球化学异常，通过地球化学分析，根据原生晕、次生晕异常，或相关的矿化因子所反映出的异常，能够推测成矿隐伏矿体的大致位置。

物探信息：金矿的形成一般是受断裂构造和岩浆活动的控制，而断裂构造和岩浆岩能够引起较为明显的物探异常[10]。通过这些物探异常数据的处理与分析，能确定具有找矿意义的局部异常，并判断出相关成矿岩体的空间位置及与成矿有利的地质构造部位等[11]　。

遥感信息：遥感图像上可以从"线-带-环-色-块"这五个方面提取与金矿成矿有关的断裂构造、脆-韧性剪切强变形带、地层岩石单元等成矿、控矿、导矿和容矿信息。

2　GIS成矿预测方法比较

当前，成矿预测方法研究重点之一在于如何将多个成矿要素进行综合分析，从GIS的角度上，其本质是如何将多个图层要素通过特定算法综合到一个图层。在现在研究中，常用的综合分析方法有以下几种。

（1）布尔逻辑法

布尔逻辑法是在成矿规律分析基础上，根据各个成矿因素对成矿的有利程度，在GIS软件中将每个成矿因素（图层）进行二值化（True，False）或（0，1）。对于每个图层中的单个要素，如果对成矿有利则赋值为1，否则为0.

（2）代数法

代数法是布尔逻辑法的扩展。代数法对于各个成矿因素中的要素不是简单的赋值1或0，而是根据一定的规则对这些数据图层进行一系列的分数赋值，规则的确定可以由地质专家来评定，也可以按照一定的规则划分相应的数据级别和分数。在确定图层内的要素数值的同时，也可以确定图层间的数值关系（权重），这样对每个图层、图层内要素赋值后，就可以开展综合计算，计算公式如下：

式中S为某一对象的计算结果，Wi是第i个输入图层的权重值，Sij是第i个图层的第j类级别的级别分数。

（3）模糊逻辑法

在模糊逻辑法中，各个成矿图层要素能够进行定量化的连续赋值。模糊逻辑法是在模糊关系值基础上通过模糊代数运算来实现对多个成矿要素图层综合。模糊关系值则是反应模糊集合中各个要素的重要性程度，其位于（0，1）之间，具体数值的确定可以通过基于模糊关系的隶属函数，也可以通过地质专家的主观判断给定。在GIS格式的数据属性中，成矿因素图层的每个数据级别都和模糊关系值相互联系，模糊关系值本质上是各个成矿要素的相对重要性和同一个成矿要素内不同数据之间的相对重要性。

（4）证据加权法

证据加权法是一种基于贝叶斯规则和条件概率基础上的成矿预测方法。在证据加权中，各个成矿预测因素可以被定量化为反映成矿有利度高低的数值。证据加权法进行金矿成矿预测一般包括四个步骤：①各证据因子的二值化处理；②先验概率估算；③计算证据因子的权重值；④计算预测图。

（5）神经网络法

在成矿预测中，人工神经网络本质上是分类的工具，其过程是先建立一个与金矿成矿有关的成矿要素图层，然后将这些先验的成矿信息输入，通过神经网络算法，建立未知区域与已知矿床区域的关联，一旦经过训练，人工神经网络就可以用于确定研究区任何一点的有利程度。

3　成矿预测技术思路

GIS应用于金矿成矿预测是以区域成矿地质条件分析为基础，以地质、物探、化探和遥感信息等为主要数据源，采用GIS软件（如MAPGIS和Arc/Info）为平台，基于一定数学模型的综合分析方法，最终输出专题图表达的预测成果。

整个工作流程包括空间数据库建立阶段阶段、空间数据模型确定阶段、预测综合分析阶段、成果表达阶段。图1为GIS应用于金矿成矿预测的思路流程图。

（1）空间数据库建立阶段：空间数据库本质上是参与后期模型运算的因子图层的组合，在建立数据库之前，要根据研究区的任务情况，收集现有的资料，分析金矿成矿规律，选择相关成矿因子，对各种资料进行数据的处理，并根据空间数据库要求建立统一的坐标系统，设计成矿因子图层数据属性字段标准。

（2）空间数据模型确定阶段：目前常用的空间数据模型主要为模糊逻辑法和证据加权法，前者每个成矿要素图层用连续值表示，易于实现，权数的改变能够很好的反映模型的条件，分析成果直观易懂。后者则是数据驱动，在一定程度上避免权数选择的主观性，需要通过编程实现。两者的实现都要求研究区有一定的成矿点。

（3）预测综合分析阶段：分析已有矿点与各个成矿因子之间的关系，重点确定各个图层的权重及图层内不同状态的值域，根据预测值划定预测区域。在因子权重确定上，若采用模糊逻辑法则权重和图层内的值域依赖于专家经验，采用证据加权法则依赖于数据的质量。

（4）成果表达阶段：根据预测图的值域可以制作有关专题图件、等值线图和三维异常图。

4．结论

本文分析了金矿成矿控制条件，探讨了应用GIS开展金矿矿产预测的方法，提出了基于GIS技术进行金矿成矿区预测的技术流程。然而，如何判别金矿成矿控制因子及其权重，如何选择合适的预测评价模型，使之与GIS便于操作分析空间数据的优点相结合，仍然是资源预测评价领域专家需要进一步努力的方向。

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