医学课件矿产预测理论区域成矿学向矿产勘查延伸的理论体系

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1、矿产预测理论矿产预测理论 区域成矿学向矿产勘查延伸的理论体系区域成矿学向矿产勘查延伸的理论体系何政伟何政伟 博士（后）博士（后）教授（博士生导师）教授（博士生导师）成都理工大学成都理工大学 地质调查研究院地质调查研究院 院长院长成都理工大学成都理工大学 地球科学学院地球科学学院 13808079446 一、一、矿床成矿作用的矿床成矿作用的“异相定位异相定位”预测理论预测理论 二、二、矿床成矿系列的矿床成矿系列的“缺位缺位”预测理论预测理论 三、三、多元信息的多元信息的“类比类比-求同求同”预测理论预测理论 四、地质体的四、地质体的“对等求异对等求异”预测理论预测理论 五、预测工作实施时的若干问

2、题的讨论五、预测工作实施时的若干问题的讨论提 纲 矿产预测理论在矿产预测理论在20 世纪世纪50 年代年代,提出了提出了:“矿产资源量同地质条件之矿产资源量同地质条件之间的定量关系数学模型间的定量关系数学模型”(MA llais,1957;J E Griffith s,1962;D P Harris,1965)的认识。显然该认识是在预测方法的应用过程中涉及到预的认识。显然该认识是在预测方法的应用过程中涉及到预测方法与矿床成矿作用相结合的重大成矿学理论问题测方法与矿床成矿作用相结合的重大成矿学理论问题,引起了矿产预测引起了矿产预测人员的极大关注人员的极大关注,在我国众多的科研、院校、勘查单位在矿

3、产资源评价在我国众多的科研、院校、勘查单位在矿产资源评价的实践中进行了一系列探索。区域成矿学有重大进展的实践中进行了一系列探索。区域成矿学有重大进展,我国提出了我国提出了“矿矿床成矿系列理论床成矿系列理论”(程裕淇等程裕淇等,1979,1983),视为矿产预测的理论基础视为矿产预测的理论基础(胡胡惠民惠民)。地壳矿产资源富集度地壳矿产资源富集度,地壳元素丰度为依据地壳元素丰度为依据;相似相似-类比类比,应用矿床模型实现应用矿床模型实现;矿产资源评价模型理论矿产资源评价模型理论,以矿床成矿系列理论为基础以矿床成矿系列理论为基础;地质变量的综合与分解的理论地质变量的综合与分解的理论,通过数据处理实

4、施通过数据处理实施;矿床成矿地质条件与资源量关系的地质解释理论矿床成矿地质条件与资源量关系的地质解释理论,应用地质人员应用地质人员的知识经验作出决策。的知识经验作出决策。经全国第一轮区划工作的实践经全国第一轮区划工作的实践(温家宝温家宝,1985),对矿产资源评价的基对矿产资源评价的基本理论本理论(朱裕生朱裕生,1984)归纳为归纳为:1992 1999 年间年间,在全国第二轮区划、科研攻关和跨世纪工程勘查在全国第二轮区划、科研攻关和跨世纪工程勘查实践基础上，创造性地提出以地质为基础，成矿学新理论为指导的矿产实践基础上，创造性地提出以地质为基础，成矿学新理论为指导的矿产预测三项理论的新认识，即

5、预测三项理论的新认识，即:相似相似-类比理论类比理论;求异理论求异理论;控矿因素求同理论控矿因素求同理论(朱裕生朱裕生,1999)。20 世纪世纪90 年代初，在全国研究实践的基础上，初步概括为年代初，在全国研究实践的基础上，初步概括为3点点:相似相似-类比理论类比理论;求异理论求异理论;定量组合控矿理论定量组合控矿理论(赵鹏大赵鹏大,1992)。矿床成矿作用的矿床成矿作用的“异相定位异相定位”理论理论;矿床成矿系列的矿床成矿系列的“缺位缺位”预测理论预测理论;多元信息的多元信息的“类比类比-求同求同”理论理论;地质体的地质体的“对等求异对等求异”理论。理论。现代成矿学研究认为矿床是在地质作用

6、演化过程的特定现代成矿学研究认为矿床是在地质作用演化过程的特定环境和特定时段环境和特定时段(地质年代地质年代)内形成的内形成的,赋存矿床的四维空间显赋存矿床的四维空间显示矿床的各类特征。就预测和找矿而论示矿床的各类特征。就预测和找矿而论,地质观察资料的研究地质观察资料的研究和综合和综合,有可能或应该推断赋有可能或应该推断赋 地质观察研究地质观察研究“四维空间四维空间”的特征属矿床定位的地质条件的特征属矿床定位的地质条件;赋存有不赋存有不同类型潜在矿床的四维空间性质是按已知矿床和成矿规律研究及横向综合同类型潜在矿床的四维空间性质是按已知矿床和成矿规律研究及横向综合对比推断的。对比推断的。矿床成矿

7、作用的异相定位条件和性质不同的四维空间矿床成矿作用的异相定位条件和性质不同的四维空间,众多学者和勘众多学者和勘查工作者研究过，认为是查工作者研究过，认为是“研究矿床的形成过程及其机理、探讨区域成矿研究矿床的形成过程及其机理、探讨区域成矿规律规律,指导矿产预测指导矿产预测”的成矿学理论基础的成矿学理论基础(程裕淇等程裕淇等,1979,1983);“,1979,1983);“矿矿床赋存的地质背景和成矿地质作用演化组成了四维空间床赋存的地质背景和成矿地质作用演化组成了四维空间,是评价未发现矿是评价未发现矿产地远景的地质学依据产地远景的地质学依据”(朱裕生朱裕生,1984),1984)。至上世纪末至上

8、世纪末,随着区域成矿地质理论的发展随着区域成矿地质理论的发展,成矿作用的成矿作用的“异相异相”定定位理论位理论(以下简称以下简称“定位理论定位理论”)逐步完善逐步完善,提出提出“形成矿床成矿的四维形成矿床成矿的四维空间的地质特征完整的体系空间的地质特征完整的体系,有其成矿的地质环境和控矿条件有其成矿的地质环境和控矿条件”,“,“对相对相似地质条件和地区似地质条件和地区(或四维空间或四维空间)寻找同类矿床有参考意义寻找同类矿床有参考意义”(陈毓川陈毓川,1999)1999)。“地质体的不连续介面或不同地质体的分界面地质体的不连续介面或不同地质体的分界面,像断层像断层,节理、不整合节理、不整合面、

9、侵入接触面、不同岩层交接面等面、侵入接触面、不同岩层交接面等,往往指示了矿化可能存在的部位和往往指示了矿化可能存在的部位和规模规模(赵鹏大赵鹏大,1992),“成矿界面是成矿流体停积而发生矿质沉淀、富集成矿界面是成矿流体停积而发生矿质沉淀、富集成矿之所在成矿之所在,”。成矿界面包括地质构造介面、岩石物理界面、元素聚。成矿界面包括地质构造介面、岩石物理界面、元素聚散物理化学界面散物理化学界面(吴淦国等吴淦国等,1999)。由以上的论述可知。由以上的论述可知,“界面界面”是成矿是成矿的有利部位的有利部位,在一个区域内在一个区域内(矿带或矿田矿带或矿田)只要存在区域成矿作用只要存在区域成矿作用,地质

10、地质“界界面面”具有特定的成矿功能具有特定的成矿功能,始终是找矿和预测人员关注的始终是找矿和预测人员关注的“四维空间四维空间”。“矿床成矿作用定位的地质位置可以用矿床成矿作用定位的地质位置可以用“界面成矿界面成矿”概括概括(朱裕生朱裕生,2004)。矿床类型不同矿床类型不同,成矿作用的差异甚大成矿作用的差异甚大,识别矿床定位的地质界面和相应识别矿床定位的地质界面和相应的四维空间归纳的定位标志各不相同的四维空间归纳的定位标志各不相同,预测人员一旦掌握了这类预测人员一旦掌握了这类“四维空四维空间间”,矿产预测成果的准确性和发现矿床的机率将全面提升。由此可矿产预测成果的准确性和发现矿床的机率将全面提

11、升。由此可知知,“异相定位异相定位”是矿产预测和矿产勘查的成矿学理论依据。是矿产预测和矿产勘查的成矿学理论依据。在具有成矿功能的成矿地质界面范围内成矿作用的演在具有成矿功能的成矿地质界面范围内成矿作用的演化，成矿元素富集的物理化学条件、时间和矿床成因上密化，成矿元素富集的物理化学条件、时间和矿床成因上密切联系的矿石矿物集散、矿体储存的切联系的矿石矿物集散、矿体储存的4 4维空间首先按三维空维空间首先按三维空间标定结合成矿年代学的研究，组成了成矿作用四维空间间标定结合成矿年代学的研究，组成了成矿作用四维空间的特定位置，展示该空间范围内地质体的性质。有关的特定位置，展示该空间范围内地质体的性质。有

12、关“界界面面”的形态特征、定位空间的型式在总结全国成矿地质环的形态特征、定位空间的型式在总结全国成矿地质环境的基础上，提出矿床主要定位型式为一下境的基础上，提出矿床主要定位型式为一下1313种：种：以上仅列出以上仅列出1313种四维空间定位型式，在矿床成矿作用研种四维空间定位型式，在矿床成矿作用研究整个范围内究整个范围内,虽然空间定位型式多种多样，以上虽然空间定位型式多种多样，以上13 13 种型种型式是常见的式是常见的,在矿产预测中经常出现和使用。矿产预测人员在矿产预测中经常出现和使用。矿产预测人员的基本任务是将矿床成矿作用四维空间定位型式转化为矿产的基本任务是将矿床成矿作用四维空间定位型式

13、转化为矿产预测的地质依据预测的地质依据,建立四维空间的定位机理建立四维空间的定位机理(条件条件)与矿床与矿床规模规模(矿床类型、大小、资源量矿床类型、大小、资源量)之间的定量关系模型之间的定量关系模型,提提高预测成果的在矿产勘查工作中的实用性高预测成果的在矿产勘查工作中的实用性,指导矿产普查工指导矿产普查工作的开展。矿床成矿作用定位型式几乎囊括了矿床学领域内作的开展。矿床成矿作用定位型式几乎囊括了矿床学领域内各类矿床的控矿条件和找矿标志各类矿床的控矿条件和找矿标志,至少目前是区域成矿学需至少目前是区域成矿学需要探索的前沿内容。要探索的前沿内容。（据朱裕生,2003）（据朱裕生,2003）1花岗

14、斑岩脉,2金矿体,3断裂带据朱裕生,2003）（据朱裕生,2003）1混合岩,2混合岩化片麻岩,3伟晶岩,4千糜岩,5钻孔,6坑道,7矿体1第四系,2小坪组,3梓门桥组,4测水组,5石望子组,6断层,7金矿体,8银矿体 （据朱裕生朱裕生2006年年）在一个成矿区在一个成矿区(带带)内划定矿床成矿系列、或在一个成矿内划定矿床成矿系列、或在一个成矿亚区亚区(或亚带或亚带)内划定矿床成矿亚系列时内划定矿床成矿亚系列时,其前提是其前提是:“异同异同”是地质学中应用极为广泛的原理是地质学中应用极为广泛的原理,在地质理论研究、野外地在地质理论研究、野外地质观察质观察,矿产预测和找矿工作中都对地质体和矿床作

15、出分类矿产预测和找矿工作中都对地质体和矿床作出分类,体现了相体现了相同者划归一类同者划归一类,否则归入另一类否则归入另一类,可以认为可以认为:“:“异同异同”是对事物的不同之是对事物的不同之处和相同之处分类归并的理论处和相同之处分类归并的理论,“类比类比求同求同”是对两种是对两种(或两类或两类)事物事物属性的对比属性的对比,分别归并他们之间的可能相同或相似点。在矿产预测工作分别归并他们之间的可能相同或相似点。在矿产预测工作中中,利用已知矿床的特征寻求与已知矿床相似或可能相同的地质体利用已知矿床的特征寻求与已知矿床相似或可能相同的地质体(或四或四维空间维空间)属性对比属性对比,推断矿产资源的潜力

16、或可能赋存有潜在矿床的四维推断矿产资源的潜力或可能赋存有潜在矿床的四维空间空间,指导矿产预测和矿产勘查工作指导矿产预测和矿产勘查工作,直至发现矿床。直至发现矿床。以前应用以前应用“类类比比求同求同”理论理论,是以地质勘查和预测人员的经验为主。是以地质勘查和预测人员的经验为主。当前矿产预测当前矿产预测理论用理论用“类比类比求同求同”概括概括,他是在经验类比基础上发展为他是在经验类比基础上发展为“成矿模式成矿模式”和和“找矿模型找矿模型”类比类比;在在MRASMRAS系统中系统中,用用“数字模型类比数字模型类比”。由此可知，。由此可知，MRAS MRAS 系统中的系统中的“相似相似类比类比”实施内

17、容既是分类归并的含义实施内容既是分类归并的含义,又是将末又是将末知的新矿床纳入已知类型的知的新矿床纳入已知类型的“求同求同”概念范畴之内。矿概念范畴之内。矿矿产勘查发现史矿产勘查发现史告诉我们告诉我们,每个矿床的发现几乎都是应用同类矿床属性的每个矿床的发现几乎都是应用同类矿床属性的“相同相同”或或“相似相似”判断后指导勘查工作获得成功的。实践证明他是有效的。判断后指导勘查工作获得成功的。实践证明他是有效的。当代的矿产预测工作中当代的矿产预测工作中,面对的是巨量的基础地质和方法地质面对的是巨量的基础地质和方法地质(物、化、物、化、遥遥)数据数据,需应用现代化的高新技术需应用现代化的高新技术,综合

18、地、矿、物、化、遥和科学研综合地、矿、物、化、遥和科学研究成果中包含的多元成矿信息。究成果中包含的多元成矿信息。通常是将已知矿床的成矿信息作为通常是将已知矿床的成矿信息作为“样样本本”,地质体地质体(或四维空间或四维空间)做类比对象做类比对象,用用“异同异同”的逻辑推理理论的逻辑推理理论,对四对四 维空间成矿的有利性作出评估维空间成矿的有利性作出评估,阐明地质体赋存潜在矿床的可能性。阐明地质体赋存潜在矿床的可能性。新一新一代矿产预测方法在代矿产预测方法在MRAS MRAS 系统平台上按系统平台上按“类比类比求同求同”理论进行实际操作时理论进行实际操作时已形成一套计算机化的预测流程已形成一套计算

19、机化的预测流程(肖克炎等肖克炎等,2000),2000)。其要点是。其要点是:矿床受特矿床受特定的地质条件控制定的地质条件控制,各类型矿床的定位标志清晰各类型矿床的定位标志清晰,当矿床在地表并未出露、当矿床在地表并未出露、隐伏在地下一定深度范围时隐伏在地下一定深度范围时,它仍然有间接和直接的定位标志它仍然有间接和直接的定位标志(地质的、物地质的、物探的、化探的、遥感的和主观经验的探的、化探的、遥感的和主观经验的)显示。显示。MRASMRAS系统就是在研究已知矿系统就是在研究已知矿床的基础上床的基础上,以矿床的定位机制和预测准则为类比依据以矿床的定位机制和预测准则为类比依据,未知区为未知区为“求

20、同求同”的目标对象的目标对象,排除差异点排除差异点,找出与已知矿床具有相似定位机制的条件找出与已知矿床具有相似定位机制的条件,阐阐明对象的矿产资源潜力。明对象的矿产资源潜力。对危机矿山来说对危机矿山来说,建立已知矿床空间定位标志与未建立已知矿床空间定位标志与未知区有相似成矿作用定位标志之间的潜力评价模型知区有相似成矿作用定位标志之间的潜力评价模型,作作出已知开采区和未勘探区成矿可能性的潜力评估。在矿出已知开采区和未勘探区成矿可能性的潜力评估。在矿产预测模型化和计算机化的新一代矿产资源预测评价方产预测模型化和计算机化的新一代矿产资源预测评价方法实施过程中法实施过程中,先前由先前由“已知到未知已知

21、到未知”的推理准则已由的推理准则已由“类比类比-求同求同”理论替代理论替代,应用应用MRASMRAS系统操作系统操作,作出未知作出未知区潜力估算区潜力估算,取得比过去的结论更科学取得比过去的结论更科学,准确性更高的准确性更高的新认识。新认识。“类比类比求同求同”理论对矿产资源潜力区内潜力认识是理论对矿产资源潜力区内潜力认识是:定性预测和定量评估是两类不同性质的问题定性预测和定量评估是两类不同性质的问题,前者用前者用“类比类比-求同求同”较园满地解决较园满地解决;而后者只能而后者只能在在“类比类比-求同求同”基础上用定量预测的数字模型按基础上用定量预测的数字模型按已知矿床的规模提出在概率意义下的

22、定量评估。已知矿床的规模提出在概率意义下的定量评估。大量的预测实践证实大量的预测实践证实“类比类比-求同求同”理论在矿产理论在矿产资源潜力评价实践中是有效的资源潜力评价实践中是有效的,但存在的不确定性但存在的不确定性也是显而易见的也是显而易见的,在当代成矿学理论不断发展在当代成矿学理论不断发展,对对各类矿床获取的成矿信息日益丰富和应用计算机技各类矿床获取的成矿信息日益丰富和应用计算机技术的现代化矿产预测工作中术的现代化矿产预测工作中,“,“类比类比-求同求同”理论将理论将得到更广泛地应用得到更广泛地应用,矿产预测的科学性将日益提高。矿产预测的科学性将日益提高。(1)成矿地质事件和矿床空间定位留

23、下的地质历成矿地质事件和矿床空间定位留下的地质历史记录的不对等性史记录的不对等性,即使相同的成矿地质环境中成矿即使相同的成矿地质环境中成矿作用定位标志不可能完全相同作用定位标志不可能完全相同,特别是对特别是对隐隐(盲盲)矿床矿床和半隐和半隐(盲盲)矿床矿床定位标志的识别受到地质理论和方定位标志的识别受到地质理论和方法手段的限制法手段的限制,认识和实际之间的差异性不言自明。认识和实际之间的差异性不言自明。(2)地质工作详略程度的不均衡性地质工作详略程度的不均衡性,在已知矿床上在已知矿床上(已知区已知区亦然亦然)地质工作和研究程度远远高于未知区地质工作和研究程度远远高于未知区,地质资料水平的地质资

24、料水平的不对等性的事实是普遍存在的。不对等性的事实是普遍存在的。(3)“类比类比求同求同”理论理论标定的目的物与未知区寻求的目的标定的目的物与未知区寻求的目的物之间不对等性的事实决定了物之间不对等性的事实决定了“类比类比-求同求同”理论只能预测评理论只能预测评价和寻找与已知矿床类型和规模相似的矿床价和寻找与已知矿床类型和规模相似的矿床,对新类型矿床和对新类型矿床和迄今尚未发现的规模更大的矿床进行迄今尚未发现的规模更大的矿床进行“类比类比-求同求同”的求解难的求解难度增加度增加,甚至不可能进行。甚至不可能进行。由上可知地质体对等求异突破了矿产预测评价的由上可知地质体对等求异突破了矿产预测评价的“

25、瓶瓶颈颈”。地质体对等求异是选取已知矿床或矿体与未知区内地质体对等求异是选取已知矿床或矿体与未知区内相似地质环内存在的相同客观标志相似地质环内存在的相同客观标志,一般系指成矿地质一般系指成矿地质环境环境,矿床矿床(体体)的四维空间定位标志的四维空间定位标志,物化探异常规物化探异常规模和强度模和强度,遥感异常特征等数据遥感异常特征等数据(资料资料)的尺度相同的尺度相同,采采用用“地质体对等求异地质体对等求异”理论中求解成矿有利性的大小列理论中求解成矿有利性的大小列出成矿标志出成矿标志,视为圈定预区的依据。视为圈定预区的依据。应用上述各种预测理论与方法时，都要求在研究区应用上述各种预测理论与方法时

26、，都要求在研究区域中信息匹配与精度一致的前提下进行。由于数学地质域中信息匹配与精度一致的前提下进行。由于数学地质没有专业生产单位没有专业生产单位,因此地质资料往往依赖于区调队、综因此地质资料往往依赖于区调队、综合地质队、物探队和化探队提供。这些数据按该专业而合地质队、物探队和化探队提供。这些数据按该专业而言是合理的言是合理的,但从定量预测角度要求有时存在覆盖面积不但从定量预测角度要求有时存在覆盖面积不够或精度不一等问题。如若预测区面积较大时够或精度不一等问题。如若预测区面积较大时,地质图件地质图件往往是由不同单位、不同年代测制的往往是由不同单位、不同年代测制的,精度差别较大精度差别较大,所以所

27、以使用这些数据必须补充工作，达到填平补齐的目的。以使用这些数据必须补充工作，达到填平补齐的目的。以下分别对预测工作实施时的若干问题进行探讨。下分别对预测工作实施时的若干问题进行探讨。(1)数据精度数据精度这是预测成败的基础，对于地质图这是预测成败的基础，对于地质图件的精度件的精度,目前除对重点地段进行路线性调查修正外，目前除对重点地段进行路线性调查修正外，更多的是用遥感图像处理的方法，以突出预测时重要更多的是用遥感图像处理的方法，以突出预测时重要地质要素为目标，使这些主要参数尽可能达到精度一地质要素为目标，使这些主要参数尽可能达到精度一致致,修正图件中某些不足之处。修正图件中某些不足之处。对历

28、年的物化探数据，也需在分析成果基础上，作必要的补对历年的物化探数据，也需在分析成果基础上，作必要的补充工作充工作,最常见的是缺样或缺项，可以用补样分析或用平均值或地最常见的是缺样或缺项，可以用补样分析或用平均值或地质统计学的方法进行估值。也有不同年代的测试数据精度不一的质统计学的方法进行估值。也有不同年代的测试数据精度不一的情况，如在甘肃龙首山镍矿预测中对历年化探数据综合时，发现情况，如在甘肃龙首山镍矿预测中对历年化探数据综合时，发现其中有一年数据普遍高出一个数量级其中有一年数据普遍高出一个数量级,假使把所有数据一起统计时，假使把所有数据一起统计时，这一年数据绝大部分均属异常值，这显然是不正确

29、的这一年数据绝大部分均属异常值，这显然是不正确的;假使不用这假使不用这些数据则有些岩体就无数据或只有很少数据。为此我们采取重新些数据则有些岩体就无数据或只有很少数据。为此我们采取重新采集有代表性的采集有代表性的100个样品作化学分析，以此分析结果为标准与原个样品作化学分析，以此分析结果为标准与原分析结果统计得到一个校正系数，再用该系数对该年所有分析数分析结果统计得到一个校正系数，再用该系数对该年所有分析数据作了校正，这样使该年数据与其他精度基本一致，再作统一数据作了校正，这样使该年数据与其他精度基本一致，再作统一数据处理，这样就合理了。据处理，这样就合理了。必须指出的是必须指出的是,提高预测的

30、精度是能否找提高预测的精度是能否找到矿的关键到矿的关键,如如80年代中期，我国对金元素分年代中期，我国对金元素分析精度从析精度从PPM级提高到级提高到PPB级时，在级时，在12年年内就找到了一大批金矿，这是十分有说服力的内就找到了一大批金矿，这是十分有说服力的例子。例子。(2)数据的匹配数据的匹配所谓数据的匹配包括二个所谓数据的匹配包括二个方面的匹配问题。在研究区内，有的矿区经过了方面的匹配问题。在研究区内，有的矿区经过了详细勘探，积累了大量的各种勘查工作数据详细勘探，积累了大量的各种勘查工作数据,如用如用建模预测法时，在模型区所选变量很多，但在矿建模预测法时，在模型区所选变量很多，但在矿区以

31、外这些勘查数据不全，这样所建的统计模型区以外这些勘查数据不全，这样所建的统计模型就无法外推到预测区去，当经费与时间允许的时，就无法外推到预测区去，当经费与时间允许的时，可以补作必要的勘查工作，否则只有降低模型区可以补作必要的勘查工作，否则只有降低模型区数据数据,使之与预测区数据相匹配。使之与预测区数据相匹配。另一类是时间与空间数据相匹配，在利用一种或多种测试数据时应另一类是时间与空间数据相匹配，在利用一种或多种测试数据时应注意这些数据时空一致。我们所预测的对象是有一定空间位置的注意这些数据时空一致。我们所预测的对象是有一定空间位置的,在对这在对这些数据进行综合预测时，用计算机处理后可以得到一个

32、单元中反映地表些数据进行综合预测时，用计算机处理后可以得到一个单元中反映地表浅层的遥感数据，用反映位移了的底沉积地球化学数据和反映深部的重浅层的遥感数据，用反映位移了的底沉积地球化学数据和反映深部的重力、磁法的地球物理数据等作为一个单元的数据进行综合统计，此时所力、磁法的地球物理数据等作为一个单元的数据进行综合统计，此时所得统计结果是不能正确反映地区地质状况的。同样当进行固体矿产预测得统计结果是不能正确反映地区地质状况的。同样当进行固体矿产预测时，选用断裂构造作为变量时，选用断裂构造作为变量,有的用断裂条数或断裂方向作为变量进行统有的用断裂条数或断裂方向作为变量进行统计，但是此断裂可以是成矿前

33、、成矿时或成矿后的计，但是此断裂可以是成矿前、成矿时或成矿后的;当用与控矿关系不一当用与控矿关系不一致的断裂进行统计时，其结果也是不合理的。有时对以岩体作为单元的致的断裂进行统计时，其结果也是不合理的。有时对以岩体作为单元的地质体预测时，应注意同一复式岩体中可以有几个时代的侵入岩地质体预测时，应注意同一复式岩体中可以有几个时代的侵入岩(且岩性且岩性有差别有差别)，这时简单地以岩体作为单元，这时简单地以岩体作为单元,往往容易犯时间上不匹配的错误。往往容易犯时间上不匹配的错误。（3）成矿预测实施）成矿预测实施定性与定量相结合是取得成功定性与定量相结合是取得成功的必须途径，因为成矿是长期的多次地质作

34、用叠加在一起的的必须途径，因为成矿是长期的多次地质作用叠加在一起的复杂地质作用过程，单纯依据某一类数据或某一体系的方法复杂地质作用过程，单纯依据某一类数据或某一体系的方法是难以达到预期效果的，需要在预测全过程中交叉使用或同是难以达到预期效果的，需要在预测全过程中交叉使用或同时使用。如地质概念模型的确定，地质变量的提出，预测结时使用。如地质概念模型的确定，地质变量的提出，预测结果的评价等都需依据地质经验，而对地质数据果的评价等都需依据地质经验，而对地质数据(不论是定性不论是定性还是定量数据还是定量数据)进行统计的结果都是定量数值。再以此值确进行统计的结果都是定量数值。再以此值确定矿化有利度，并以

35、此与传统定性判断所圈定预测区相区别。定矿化有利度，并以此与传统定性判断所圈定预测区相区别。从而称之为定量预测或称统计预测。从而称之为定量预测或称统计预测。（4）正确使用统计方法）正确使用统计方法数学统计方法，数学统计方法，有其严格的要求，如多元统计方法要求各单元有其严格的要求，如多元统计方法要求各单元数据互相独立以及样品服从某种分布等，这些数据互相独立以及样品服从某种分布等，这些地质数据是难以达到要求的，因此必须使用符地质数据是难以达到要求的，因此必须使用符合已有数据要求的统计方法才是正确的。合已有数据要求的统计方法才是正确的。六、矿产资源综合定量评价进展六、矿产资源综合定量评价进展（一）（一

36、）成矿远景预测分析与资源定量评价成矿远景预测分析与资源定量评价 1.成矿远景预测分析成矿远景预测分析 成矿远景分析主要应用于矿区规模大比例尺的矿产勘查预测成矿远景分析主要应用于矿区规模大比例尺的矿产勘查预测工作，通常用于特定勘查目标，较少应用于直接的勘查工作当中。工作，通常用于特定勘查目标，较少应用于直接的勘查工作当中。成矿远景预测分析的传统方法（成矿远景预测分析的传统方法（1）在地质人员经验和地物化资料）在地质人员经验和地物化资料的基础上划出远景区；（的基础上划出远景区；（2）圈定区块或矿体边界，目标评价受到）圈定区块或矿体边界，目标评价受到目标矿床成因模型的指导，利用成矿带或其他相似成矿带

37、上已知目标矿床成因模型的指导，利用成矿带或其他相似成矿带上已知成矿类型矿床的地质特征以及过去的勘查数据，在地质图上标出成矿类型矿床的地质特征以及过去的勘查数据，在地质图上标出远景目标区以及相关类型的矿体边界。远景目标区以及相关类型的矿体边界。这些方法相对容易操作、快速并且有效，但是局限性在于存这些方法相对容易操作、快速并且有效，但是局限性在于存在偏差和较高的主观性，同时也缺乏透明度和可重复性。矿床模在偏差和较高的主观性，同时也缺乏透明度和可重复性。矿床模型（型（1）一般建立在矿床尺度上，因而在大范围内成矿潜力预测有）一般建立在矿床尺度上，因而在大范围内成矿潜力预测有效性减弱，（效性减弱，（2）

38、建立的地质特征主观性强。）建立的地质特征主观性强。McCuaig等人指出了等人指出了建立在特征基础上潜力分析的一些局限性。建立在特征基础上潜力分析的一些局限性。成矿远景预测分析法的第一个主要改变是统计模拟技术成矿远景预测分析法的第一个主要改变是统计模拟技术应用于成矿远景预测分析，在应用于成矿远景预测分析，在20世纪世纪60年代末到年代末到70年代初期，年代初期，针对成矿远景预测分析的主观偏差和不可复制性，一群美国针对成矿远景预测分析的主观偏差和不可复制性，一群美国和加拿大数学地质学家开始尝试将统计模型应用于矿产远景和加拿大数学地质学家开始尝试将统计模型应用于矿产远景预测分析和资源定量评价，该技

39、术主要对比在勘查基础好的预测分析和资源定量评价，该技术主要对比在勘查基础好的特定成矿带内的已知矿床和地质特征的数据，建立空间关系特定成矿带内的已知矿床和地质特征的数据，建立空间关系模型，应用模型推断成矿带其他勘查基础薄弱地区的目标矿模型，应用模型推断成矿带其他勘查基础薄弱地区的目标矿床的概率。与此同时，斯坦福研究所开发了用于评价资源潜床的概率。与此同时，斯坦福研究所开发了用于评价资源潜力的专家系统力的专家系统Prospector，Prospector系统广泛应用于美系统广泛应用于美国和加拿大不同矿床类型远景分析。国和加拿大不同矿床类型远景分析。作为预案及分析的最后组成，数据驱动和知识驱动统计作

40、为预案及分析的最后组成，数据驱动和知识驱动统计方法形成了这一领域后来发展的基础。方法形成了这一领域后来发展的基础。20世纪世纪80年代中期到年代中期到末期，地理信息系统（末期，地理信息系统（GIS）的商业化发展加速了远景成矿分）的商业化发展加速了远景成矿分析统计模型发展，通过自动联系空间特征和非空间特征。析统计模型发展，通过自动联系空间特征和非空间特征。GIS环境使统计和计算机软件应用于非空间领域或者需要更先进环境使统计和计算机软件应用于非空间领域或者需要更先进的程序技术的领域。到的程序技术的领域。到20世纪世纪80年代末，年代末，F.P.Agterberg，G.F.BonbamCarter合

41、作开发了合作开发了Bayesian权重模型（证据权权重模型（证据权模型）。在模型）。在GIS环境下开展成矿远景分析，证据权模型具有客环境下开展成矿远景分析，证据权模型具有客观、易于操作和解释的特征，证据权法是成矿远景预测分析观、易于操作和解释的特征，证据权法是成矿远景预测分析中应用最为广泛的数学模型之一。中应用最为广泛的数学模型之一。到到20世纪世纪90年代末到年代末到21世纪初，应用计算机软件技术成世纪初，应用计算机软件技术成为了在成矿远景分析中的新潮流。模糊逻辑模型最初由为了在成矿远景分析中的新潮流。模糊逻辑模型最初由An等等人应用在成矿远景预测分析中，人应用在成矿远景预测分析中，Sing

42、er、Kouda、Harris和和Pan等人则证明人工神经网络相比证据权模型能提供更为精确等人则证明人工神经网络相比证据权模型能提供更为精确的远景预测，虽然不像证据权法，不需要参数之间的相对强的远景预测，虽然不像证据权法，不需要参数之间的相对强度的解释，但是神经网络法也有其局限性，神经网络需要大度的解释，但是神经网络法也有其局限性，神经网络需要大量的训练数据（已知矿床）进行最优化操作，最近有关支持量的训练数据（已知矿床）进行最优化操作，最近有关支持向量机和遗传算法系统和项目的研究显示这些机器学习算法向量机和遗传算法系统和项目的研究显示这些机器学习算法将有助于克服以上局限。近来数据驱动和知识驱动

43、交互的方将有助于克服以上局限。近来数据驱动和知识驱动交互的方法，比如模糊证据权法和神经模糊法模型，同时在成矿远景法，比如模糊证据权法和神经模糊法模型，同时在成矿远景预测中优化利用概念和经验数据。预测中优化利用概念和经验数据。成矿远景预测分析的第二次主要的转变是成矿体系概念的引入。成矿远景预测分析的第二次主要的转变是成矿体系概念的引入。随着这一体系的应用，焦点从建立在特有地质特征的固定矿床模型随着这一体系的应用，焦点从建立在特有地质特征的固定矿床模型转移到建立在成矿过程的填图特征基础上更灵活的成矿体系模型。转移到建立在成矿过程的填图特征基础上更灵活的成矿体系模型。在成矿体系中，形成矿床关键的成矿

44、作用包括：（在成矿体系中，形成矿床关键的成矿作用包括：（1）成矿动力学背）成矿动力学背景、成矿动力学机制；（景、成矿动力学机制；（2）热液流体的来源；（）热液流体的来源；（3）金属成矿物质）金属成矿物质和金属化合物化学配位基的物质来源（金属成矿物质来源）；（和金属化合物化学配位基的物质来源（金属成矿物质来源）；（4）金属成矿物质运移的区域（流体通道）；（金属成矿物质运移的区域（流体通道）；（5）金属成矿过程，通过）金属成矿过程，通过圈闭地区流体运移或熔融作用所带来的化学物理过程的改变；（圈闭地区流体运移或熔融作用所带来的化学物理过程的改变；（6）成矿时间。成矿体系方法的主要优势在于给定的成矿模

45、型可以在不成矿时间。成矿体系方法的主要优势在于给定的成矿模型可以在不同比例（规模）的成矿远景分析中都能应用。同比例（规模）的成矿远景分析中都能应用。过去的研究主要集中在将数学模型的统计和方法学应用在成矿过去的研究主要集中在将数学模型的统计和方法学应用在成矿远景分析。然而，数据的质量和可靠性，以及应用模型的知识基础远景分析。然而，数据的质量和可靠性，以及应用模型的知识基础同样重要。同样重要。2.资源定量评价资源定量评价 成矿远景预测分析回答成矿远景预测分析回答“哪里哪里”的问题（在哪里最有可能的问题（在哪里最有可能发现矿床），资源定量评价回答发现矿床），资源定量评价回答“有多少有多少”的问题（未

46、发现矿的问题（未发现矿床含有多少金属量）。床含有多少金属量）。资源定量评价的倡导者主要是美国地调局的资源定量评价的倡导者主要是美国地调局的D.A.Singer，Singer开展了开展了40多年有关资源定量评价的概念和方法研究，其多年有关资源定量评价的概念和方法研究，其中最著名的是三步式评价系统：（中最著名的是三步式评价系统：（1）根据实测地质条件确定评）根据实测地质条件确定评价区可能的矿床类型，以与之对应的该矿床模型为基础，客观价区可能的矿床类型，以与之对应的该矿床模型为基础，客观综合多源地学数据，圈定可能赋存该类型矿产资源地质找矿可综合多源地学数据，圈定可能赋存该类型矿产资源地质找矿可行地段

47、；（行地段；（2）用于区内推断矿床模型相一致的全球矿床品位）用于区内推断矿床模型相一致的全球矿床品位吨位模型评估每个有利地段各类型矿床可能出现的矿床数目；吨位模型评估每个有利地段各类型矿床可能出现的矿床数目；（3）根据相应品位）根据相应品位吨位模型估计有利地段未发现矿产的资源吨位模型估计有利地段未发现矿产的资源规模。未发现矿床的数量估计可以利用规模。未发现矿床的数量估计可以利用Mark3软件来实现。软件来实现。USGS三步式评价系统广泛应用于矿产资源定量评估。最三步式评价系统广泛应用于矿产资源定量评估。最近，近，Mamuse等人采用该方法开展了西澳等人采用该方法开展了西澳Kalgoorlie

48、Terrane硫化镍矿床密度模型分析。硫化镍矿床密度模型分析。同时，近几年，还出现了替代技术的研究潮流，特别是同时，近几年，还出现了替代技术的研究潮流，特别是齐普夫定律，齐普夫定律广泛应用于神经和社会经济系统的齐普夫定律，齐普夫定律广泛应用于神经和社会经济系统的频率分级分布的建模。到频率分级分布的建模。到20世纪世纪7080年代，为了预测油气年代，为了预测油气田剩余资源量采用此方法。田剩余资源量采用此方法。Merriam等人等人2004年再次发现了年再次发现了齐普夫定律在解决地质问题中的可应用性。齐普夫定律在解决地质问题中的可应用性。Fagan，McCuaig和和Guj后续的工作证明齐普夫定律

49、能够用来估计矿产后续的工作证明齐普夫定律能够用来估计矿产资源，尤其是剩余储量。资源，尤其是剩余储量。另一种资源定量评价的替代方法是另一种资源定量评价的替代方法是单一能级预测，这一方法是单一能级预测，这一方法是McCammon和和Kork等人提出的，单一能级预测方法等人提出的，单一能级预测方法的利用成为实现大区域估计金属量的一的利用成为实现大区域估计金属量的一种数值方法。种数值方法。（二）（二）三部式评价方法三部式评价方法 资源定量评价方法，现在比较广泛应用的主要方法是资源定量评价方法，现在比较广泛应用的主要方法是30年前美年前美国地调局主要由国地调局主要由D.A.Singer提出的三部式评价方

50、法，最近提出的三部式评价方法，最近Singer在在ore geology reviews2010年最新一期上发表了有关于综合资年最新一期上发表了有关于综合资源量化评价方法最新进展的文章，总结了源量化评价方法最新进展的文章，总结了30年来三部式评价方法的年来三部式评价方法的发展和演化。发展和演化。40年前，由于部分公司在有限资金的基础上，需要研究区域范年前，由于部分公司在有限资金的基础上，需要研究区域范围内未发现矿床的个数，矿床可能价值以及发现的机率，量化不确围内未发现矿床的个数，矿床可能价值以及发现的机率，量化不确定性分析和勘探风险投资等相关信息，开始了最初的方法研究。早定性分析和勘探风险投资

51、等相关信息，开始了最初的方法研究。早期的资料显示期的资料显示Richter在在1975年在阿拉斯加年在阿拉斯加1:250000比例尺范围内比例尺范围内按照矿床类型采用地质信息和品位按照矿床类型采用地质信息和品位吨位模型评价未发现矿床；另吨位模型评价未发现矿床；另一个有关于哥伦比亚矿产资源评价过程中，由一个有关于哥伦比亚矿产资源评价过程中，由37名科学家综合编纂名科学家综合编纂的矿床模型做为品位的矿床模型做为品位吨位模型的初期模式公开发表；吨位模型的初期模式公开发表；1993年年Singer最终给予这些用于支持矿产资源评价的方法、过程、模型命最终给予这些用于支持矿产资源评价的方法、过程、模型命名

52、为名为“三部式三部式”，这里强调采用，这里强调采用“三部式三部式”而不是而不是“三步式三步式”，主，主要因为这些评价并不是总按照固定的程序开展的，重点在于评价采要因为这些评价并不是总按照固定的程序开展的，重点在于评价采用多种综合方法的集合，任何一个模型和步骤都不是孤立的。用多种综合方法的集合，任何一个模型和步骤都不是孤立的。随后一系列评价技术方法和模型不断得到改进，随后一系列评价技术方法和模型不断得到改进，美国地调局、智利地调局、阿根廷地调局、哥伦比美国地调局、智利地调局、阿根廷地调局、哥伦比亚地调局、秘鲁地调局等多国机构共同开展矿产资亚地调局、秘鲁地调局等多国机构共同开展矿产资源评价的合作与

53、发展。源评价的合作与发展。矿床模型是三部式评价方法的核心部分，这些矿床模型是三部式评价方法的核心部分，这些模型综合了在资源评价和矿产勘查中地质信息、矿模型综合了在资源评价和矿产勘查中地质信息、矿床露头、地球物理和地球化学等不同的地质信息，床露头、地球物理和地球化学等不同的地质信息，按照不同的矿床类型需要不同的矿床模型。按照不同的矿床类型需要不同的矿床模型。1.描述模型描述模型 描述模型对于评价的第一部分至关重要，对于描述模型对于评价的第一部分至关重要，对于第二部分矿床类型的区分提供基础地质资料。第二部分矿床类型的区分提供基础地质资料。1983年年Cox和和Singer指出描述模型主要包括两指出

54、描述模型主要包括两方面内容，第一方面首先描述发现矿床位置的地质方面内容，第一方面首先描述发现矿床位置的地质环境；第二方面给出区分矿床类型的具体特征，比环境；第二方面给出区分矿床类型的具体特征，比如矿物组合、蚀变特征和地球化学和地球物理特征如矿物组合、蚀变特征和地球化学和地球物理特征等。在一些例子中，已知矿床和矿点的类型的地质等。在一些例子中，已知矿床和矿点的类型的地质环境不能直接从地质图上获得，所需要的地质描述环境不能直接从地质图上获得，所需要的地质描述模型集中在主岩岩性和构造特征等要素通常容易从模型集中在主岩岩性和构造特征等要素通常容易从地质图上获得。地质图上获得。在已经公布的模型中，通常不

55、同比例尺的地质在已经公布的模型中，通常不同比例尺的地质图反映了不同的地质信息，选取地质图的比例很重图反映了不同的地质信息，选取地质图的比例很重要。要。“年龄范围年龄范围”描述成矿的年龄，描述成矿的年龄，“成矿环境成矿环境”描述地质环境和具体位置，描述地质环境和具体位置，“构造位置构造位置”描述相关描述相关主要构造特征或成矿省，主要构造特征或成矿省，“有关矿床类型有关矿床类型”主要描主要描述形成典型矿床类型的合适条件。以上讨论的描述述形成典型矿床类型的合适条件。以上讨论的描述模型主要建立在专家知识的基础上。随着发展，另模型主要建立在专家知识的基础上。随着发展，另外一种选择是，更为耗费时间通过收集

56、每一种矿床外一种选择是，更为耗费时间通过收集每一种矿床类型的已勘查的矿床的数据，专家按照哪些共同特类型的已勘查的矿床的数据，专家按照哪些共同特征和不同特征进行分类来建立描述模型。量化矿床征和不同特征进行分类来建立描述模型。量化矿床特征对于下一步统计汇总分类已知矿床类型至关重特征对于下一步统计汇总分类已知矿床类型至关重要。要。2.2 成本模型成本模型 判断未发现矿床的是否具备经济价值是发展三部式资源判断未发现矿床的是否具备经济价值是发展三部式资源评价方法的初衷之一。在评价方法中，三部式评价方法中成评价方法的初衷之一。在评价方法中，三部式评价方法中成本模型用来排除即使发现也是没有经济价值的矿床，具

57、备经本模型用来排除即使发现也是没有经济价值的矿床，具备经济价值的矿床再进一步建立品位济价值的矿床再进一步建立品位吨位模型。这些成本模型采吨位模型。这些成本模型采用矿床的储量、品位和埋深参数评价运行成本和固定成本，用矿床的储量、品位和埋深参数评价运行成本和固定成本，采取不同的采矿方法和每日采矿量都会有不同结果，最后通采取不同的采矿方法和每日采矿量都会有不同结果，最后通过经济滤波器筛选出具有经济价值和没有经济价值的矿床，过经济滤波器筛选出具有经济价值和没有经济价值的矿床，模型能够应用到大量不同矿床类型的矿床评价中，同时需要模型能够应用到大量不同矿床类型的矿床评价中，同时需要根据矿床的位置和矿产品的

58、价格波动进行调整。根据矿床的位置和矿产品的价格波动进行调整。3.密度模型密度模型 在预测矿床个数，建立在矿床密度基础上的方法相对比较完善，在预测矿床个数，建立在矿床密度基础上的方法相对比较完善，通过统计勘查情况较好地区每单位面积矿床的个数按照概率预测未发通过统计勘查情况较好地区每单位面积矿床的个数按照概率预测未发现矿床个数。矿床密度模型直接应用于预测未发现矿床个数或者为其现矿床个数。矿床密度模型直接应用于预测未发现矿床个数或者为其他方法提供重要依据。他方法提供重要依据。2005 年年Singer 总结了全球斑岩型铜矿床的矿床密度模型。总结了全球斑岩型铜矿床的矿床密度模型。2009 年年Sing

59、er 进一步改进和增加矿床个数精度，通过控制地区矿床进一步改进和增加矿床个数精度，通过控制地区矿床类型和控制区矿床数量精确性之间的关系研究，斑岩型矿床线性回归类型和控制区矿床数量精确性之间的关系研究，斑岩型矿床线性回归和区间相关预测方程组如下：和区间相关预测方程组如下：R50=1.0252+0.42788log10（面积）（面积）（1）L90，U10=R50tsy|x（1+（1/n）+（log10（面积）（面积）4.622）2/（n1）s 2x）（2）找矿地质可行地段平均面积找矿地质可行地段平均面积4.622km2，t=t10，31df=1.309，sy|x=0.2444，n=33，s 2x=

60、0.2912，同时，同时R50，L90 以及以及U10 依照依照10 的的对数函数进行评估，预计矿床个数对数函数进行评估，预计矿床个数N：Log10E（N）=log10（N50）+（log10（N10）log10（N50）/t）2）/2（3）这种方法用来评估评价区的矿床总数。预计未发现矿床，这种方法用来评估评价区的矿床总数。预计未发现矿床，评价区已知矿床个数需要通过公式评价区已知矿床个数需要通过公式3 的计算剔除。这需要按照的计算剔除。这需要按照90%和和10%的概率修正期望值和方差。回归方差预测如下：的概率修正期望值和方差。回归方差预测如下：VarN=（log10（N10）log10（N50

61、）/t）2（4）修正的已知矿床个数的平均数调整对数公式：修正的已知矿床个数的平均数调整对数公式：log10（N50）=log10（10E（N）已知床个数）已知床个数）VarN/2（5）log10（N50）指公式）指公式2中已知矿床统计基础上未知矿床概中已知矿床统计基础上未知矿床概率性估计。率性估计。最近最近Mosier等人进一步建立了火山成因块状硫化物矿床的等人进一步建立了火山成因块状硫化物矿床的密度模型。密度模型近来发展成为预测未发现矿床个数有效的密度模型。密度模型近来发展成为预测未发现矿床个数有效的工具，在大部分情况下普遍的回归模型提供较无偏差和合理的工具，在大部分情况下普遍的回归模型提供

62、较无偏差和合理的结果。结果。4.品位吨位模型品位吨位模型 品位品位吨位模型是根据某类型矿床或某种矿产的大量矿床的矿石品位吨位模型是根据某类型矿床或某种矿产的大量矿床的矿石品位和储量资料，统计整理编制的能反映其品位和储量基本情况的图解。一和储量资料，统计整理编制的能反映其品位和储量基本情况的图解。一种图解采用某一类矿床的矿石品位和储量吨位的频率累计曲线，用以展种图解采用某一类矿床的矿石品位和储量吨位的频率累计曲线，用以展示不同品位或储量吨位所占的比例。另一类图解则以矿石品位和吨位为示不同品位或储量吨位所占的比例。另一类图解则以矿石品位和吨位为纵横坐标，绘出某一类矿产不同类型矿床的分布范围，用以比

63、较各类型纵横坐标，绘出某一类矿产不同类型矿床的分布范围，用以比较各类型矿床的矿石贫富和储量大小。品位吨位模型作为三部式评价方法的一部矿床的矿石贫富和储量大小。品位吨位模型作为三部式评价方法的一部分，采用坐标图的方式表示，易于比较各类型矿床和显示数据。横坐标分，采用坐标图的方式表示，易于比较各类型矿床和显示数据。横坐标一般采用对数刻度表示吨位或品位，纵坐标表示矿床的累积百分数。图一般采用对数刻度表示吨位或品位，纵坐标表示矿床的累积百分数。图中的每一个点代表一个矿床的数值从小到大顺序排列，并计算每个矿床中的每一个点代表一个矿床的数值从小到大顺序排列，并计算每个矿床的对应变量值的百分比在坐标图上投点。最后，根据品位或吨位对数值的对应变量值的百分比在坐标图上投点。最后，根据品位或吨位对数值的平均值和标准差以及正态分布表对图中的观测值进行曲线拟合，拟合的平均值和标准差以及正态分布表对图中的观测值进行曲线拟合，拟合曲线一般呈向后的曲线一般呈向后的“S”形。拟合曲线提供了估计未发现矿床品位和吨位形。拟合曲线提供了估计未发现矿床品位和吨位的基础。的基础。