基于GIS的综合信息成矿预测在地质勘查中的应用-以内蒙古北山—阿拉善成矿远景区勘查为例

基于GIS的综合信息成矿预测在地质勘查中的应用-以内蒙古北山—阿拉善成矿
远景区勘查为例
摘要：随着计算机技术的飞速发展，人类进入了信息化社会，同时,GIS技术引入到了
矿产资源评价中。

当前的综合信息矿产资源评价是以地质资料为基础，通过对地、物、化、
遥等信息的搜集、整理、处理及分析，结合成矿理论确定找矿靶区及成果表示的过程。

由于
矿产资源评价工作的系统性和复杂性及多源地学信息的多解性，在矿产资源评价工作中，对
多源地学信息进行系统地分析与综合是非常必要的，这样做既可以有效地减小地质信息的多
解性，又能有效地提高矿产资源评价结果的可信度。

目前，GIS技术实现了信息的提取与综合。

关键词：GIS 靶区优选北山-阿拉善
地理信息系统GIS是一种决策支持系统，它可以对在地球上存在的东西和发
生的事件进行成图和分析，具有其它信息系统的特点。

地理信息系统与其他信息
系统的主要区别在于其存储和处理的信息是经过地理编码的，地理位置及与该位
置有关的地物属性信息成为信息检索的重要部分。

在矿产资源评价过程中，不论
是地质、地球物理、地球化学数据，还是遥感等多源地学信息都与空间的地理位
置紧密相关，GIS可以为这些空间信息提供一个综合管理和分析的平台。

1研究区区域成矿背景
目前已发现的金属矿产分别产出在不同的大地单元，并受不同时代、不同岩
性地层、不同构造形迹和岩浆活动的制约，也即各类矿产的形成是北山大地构造
发展一定阶段和特定地质环境的产物。

北山地区分布最广的地层是古生界，但从古生界的岩性组合及分布特征表明，它们是从震旦纪开始，在前震旦纪古陆壳基底上发生解体，而由此进入洋陆对峙
的板块构造运动中产生的。

本区在青白口纪末经历了强烈的晋宁运动，使前震旦
纪地壳固结硬化，同时褶皱隆起。

震旦纪是本区显生宙初的地壳发展的一个重要转折时期，经历了晋宁运动后的构造轮廓和古地理面貌奠定了早古生代地壳演化和海陆变迁的基本格局。

从上述看出，北山地区经历了漫长的复杂地壳变动，因而构造、沉积、岩浆活动等遗迹非常丰富多彩，对它们的认识，不同学者站在不同角度及其侧重点的差异，从总体看，该地区包括了3个一级构造单元。

2基于GIS的综合信息成矿预测
GIS矿产资源评价的实质是传统矿产资源评价方法的计算机化。

在传统矿产资源评价工作中，多源地学信息的直接“载体”是纸张地图和数据表格，地质学家通过阅读这些图件和表格，将有用的信息记录下来，再根据已有的地质理论知识和以往工作经验对各种信息之间的复杂关系进行分析与综合，最后对研究区的矿产资源潜力作出统计推断。

在GIS矿产资源评价中，多源地学信息的直接“载体”是“电子地图”和与之相关的“属性表”，原来靠“读图方式”完成的信息提取工作和信息综合工作可以借助于计算机来自动完成。

这样，可以极大地提高矿产资源评价工作的效率。

然而，由于多源地学信息的专业性强，而GIS软件所提供的信息处理功能又十分有限，因此在GIS平台上完成矿产资源评价的全过程还存在许多技术上的问题，必须研究一些新的算法来扩展GIS的功能。

2.1用于GIS的多源信息空间数据库
矿产资源评价是一项涉及许多学科领域，综合性的复杂工作，首先是收集预测区内的资料。

在预测区内的GIS评价数据基础资料主要有1:20万的区调、1:20万的重力和1:5万航磁、1:20万化探、遥感TM、ETM影像等数据。

对于物探部分来说，除了区域重力、航磁外，还有经过数据处理的航磁化极、磁化率填图、分析信号、梯度带滤波增强等数据，以及根据重力和航磁数据解译的区域构造带和推断的断裂、岩体等。

地球化学数据是区内8种主要元素异常分布。

遥感数据主要是根据多光谱、高光谱遥感影像图解译的区域线性构造、环形构造和蚀变信息。

2.2空间多源信息数据库的建立
建立地学空间数据库是基于GIS资源评价的基础，空间数据库的内容反映了
预测区的资料收集程度和数据预处理的工作程度，它的建设质量直接关系到空间
分析、模型建立、信息提取、评价计算和评价结果。

本次参与矿产资源GIS评价预测的数据是基于武汉中地信息工程有限公司研
制的具有自主版权的MapGis平台建立的，其空间数据库内包括四种类型的预测
数据：
（1）基础地学数据库
在MapGis平台上，将黑鹰山、红柳大泉、六驮山、路井、石板井及五道明
六幅1:20万的地质矿产标准图幅进行数字化。

在MAPGIS平台上对数字化的六幅
图按要求进行配准，构成一张完整的全区1:20万的数字地质图。

在MapGis平台上，把已经配准的1:20万数字地质图中提取地理、地层、断层、岩脉、矿产等
信息进行分层管理，建立了地层、构造、岩浆岩、矿点等点、线、面的图层，这
些图层构成了基础地质矿产的空间数据库，在此基础上提取控矿的有关信息。

重磁信息在矿产资源评价中十分重要，本次使用的1:5万的航磁数据和
1:100万的重力数据建立相应的具有点、线、面的等值线图层。

地球化学信息是
最直接的找矿信息，研究区内使用1:20万化探数据扫面中测定的8种化学元素，利用MapGis的图形编辑功能把Au、Ag、Cu、Cr、Mo、Ni、Pb、Zn元素异常等值
线分别生成相应的点、线、面文件，并对生成的面文件赋以属性，最终得到8中
元素的等值线图层。

近年来，遥感技术已被广泛的应用于区域矿产资源评价，因为遥感信息主要
是反映区域景观规模，与重磁信息有机的结合对刻画区域构造的空间分布特征，
深化对区域成矿规律和成矿预测的认识具有极其重要的作用。

本次使用的遥感影
像图像是经过处理后在MapGis平台上建立的影像数据库。

（2）二次开发的信息数据库
在基础地学数据库的基础上，对研究区内与金属成矿有关的地质、矿产、构
造等数据的二次提取；在MapGis平台上建立了经过化极、信号分析、磁化率填
图处理过的航磁数据的空间数据库；经过异常导数和解析延拓处理的重力资料的
数字化建库；8种化探元素背景场和异常场的分离后建库。

（3）构造解译数据库
通过对重力、航磁及遥感资料的解译所获得的与找矿相关的构造图层数据。

（4）综合信息数据库
经过空间分析，叠加组合构成的图层数据。

图1 北山－阿拉善成矿远景区基础地学数据库（地质、航磁、化探）
2.3成矿预测的方法和流程
作为成矿预测以是矿床和矿体为主要研究对象的，其基本任务是将地质工作
所获取的数据转化为矿产资源信息，缩小找矿工作区范围，提出成矿有利的地段。

在成矿预测中，对各种成矿信息进行深入研究和综合分析是成矿预测方法的重要
手段，是关系到预测成败的重要技术问题。

西方国家从上世纪60年代后期使用
各种统计分析方法进行矿产资源的定量预测。

近些年来，由于成矿理论的不断完
善和现代高新综合勘查技术的有机结合，尤其是将传统的定量数值科学方法与计
算机GIS图形、图像可视化信息的有机结合，西方国家的矿产资源预测的方法得
到了飞速的发展和完善。

我国矿产资源评价，在20世纪80年代后也有了突破性
的进展。

本次使用的矿产预测评价的方法为“证据权”法，证据加权模型是以统
计综合GIS中不同专题图层的方式实现资源靶区的圈定工作。

在综合的图层中，
必须有已知矿床点的图层作为评价目标图层，其它图层作为证据图层参与专题图
层的综合。

所有参与统计综合的图层必须是二态的，该模型大都集成于证据权重
找矿系统中。

2.3.1“证据权”法的基本原理
证据权法是加拿大数学地质学家Agterberg提出的一种地学统计方法，采用
基于Bayes统计分析的综合信息，通过对一些与矿产形成相关的地学信息图层的
加权叠加复合来进行矿产远景区的预测。

其中每一种地学信息都被视为成矿远景
区预测的一个证据因子，而每个证据因子对成矿预测的贡献是由这个因子的权重
值决定的。

最后，通过确定研究区内每一个网格单元含矿概率大小来划分成矿远
景区。

2.3.2矿产资源评价预测流程
综合信息的矿产资源评价预测的工作流程见图5-2。

按照一般流程，在建立
评价预测模型、信息提取和评价计算结果分析中，需要结合区域成矿规律及找矿
综合信息模型研究，还应当进行野外地质调查及地质对比研究，使评价预测紧密
联系区域地质成矿背景和成矿地质条件，让评价结果更具有科学性、合理性。

2.4致矿异常信息提取及控矿因素分析
内蒙古北山地区位于塔里木板块北东大陆边缘，地质构造极为复杂，深大断
裂发育，火山－岩浆活动频繁，构成了内蒙古北山地区的多个成矿带，形成了丰
富的金属和非金属矿床、矿点。

由于成矿地质背景的复杂性和矿床类型的多样性，必须采用新的信息处理技术和综合致矿信息来进行矿产资源的预测和评价，以缩
小范围、明确目标、减小找矿风险，提高找矿效率。

2.4.1地质异常信息
本次预测研究区内以北山－阿拉善地区铁、铜多金属等金属矿产为主要研究
内容，通过前述章节对典型矿床的剖析，根据它们在研究区内的产出情况，对所
预测矿产有关的侵入岩、脉岩、构造，以及地层、蚀变等多种致矿因素进行了提取与综合分析。

2.4.2重磁异常特征及重磁致矿信息
纵观全区航磁化极△T异常等值线图，以正负相间的宽缓磁场背景为特征，呈近东西向条带状展布，高磁异常多为基性超基性岩、基性火山岩、中-酸性侵入岩引起。

研究区的磁场总体呈北西带状走向，正负磁异常相间分布，反映本区断裂构造发育，岩浆活动广泛。

据磁异常的强度、形态和分布特征，由北向南划分出的主要异常带有：北西西向，它的特点是强度高、规模大；北西向的磁异常带是磁场平静、磁异常呈串珠状分布。

同时，磁场的分区界线也是大断裂构造带的反映。

2.4.3地球化学异常信息
由于本区地质背景复杂，成矿地球化学场一般可以简化为区域地球化学背景场与地球化学异常场的综合。

研究区内长城系变质岩中的Cu、Pb、Zn元素含量普遍较高，通过统计结果表明北山地区Cu、Pb、Zn等金属元素在各时代蚀变火山岩中含量最高，在变质碎屑岩及含碳变质岩类中较高，在泥质及碳酸盐中含量普遍较低。

Cu、Pb、Zn等金属元素的富集成矿与火山活动及区域变质作用密切相关。

在本区海西早期超基性岩中，Cr、Ni元素含量是克拉克值的200倍以上，相关性最好，相关系数达0.92，反映了它们都与超基性岩有关。

2.4.4遥感异常致矿信息
工作区覆盖较少，多为基岩裸露区和戈壁，解译出线型轨迹内容较多，大都是复合型构造，由众多线性构造组合的构造带，反映了构造带经过长期多次构造活动改造。

近矿围岩蚀变早已被地质工作者作为找矿标志应用于地质找矿，许多内生矿床都具有很强的矿化蚀变，如铁、铜等多金属多与矽卡岩化或热液作用有关。

从第三章的研究中，发现利用遥感图片解译的致矿信息与已有矿点的吻合较好，将这些信息数据用于评价预测是合理的。

2.5基于MRAS系统的成矿预测及结果
2.5.1MRAS资源评价系统简介
MRAS资源评价系统，是矿产资源研究所在中国地质调查局组织下，自主研发
的基于MapGis环境下的矿产资源综合分析与评价系统。

其主要功能有：1.建立
空间数据库；2.多元信息的成矿综合分析预处理，目的是研究区域成矿规律，需
要使用软件对地物化遥信息进行处理，最关键是需要多领域的专家的合作解译；3.进行评价准则要研究确定哪些是预测区确定性变量、哪些是定位预测变量、哪
些是可以确定资源量变量；4.根据已知构造综合定量模型，进行研究区预测，确
定不同级别的靶区；5.对远景区的再对比研究，提交最终成果。

2.5.2综合找矿信息模型的建立
综合信息找矿模型，是矿床合理普查勘探、成矿模式研究以及统计对比分析
等有机的结合，其建立基于矿床学、地球化学、地球物理、矿物学和遥感地质学
等多学科的综合性研究。

在前述章节研究的基础上，将各地质要素图层进行空间
分析、统计分析，结合区域地质成矿规律和成矿地质条件及典型矿床剖析研究，
构建了北山－阿拉善地区综合找矿模型。

2.5.3证据权法成矿预测及结果
用“证据权”法，在MRAS系统中实现步骤如下：
（1）专题图层的输入与证据图层的生成。

根据已建立的综合信息评价模型，由空间数据库提取评价计算所需的专题图层，构成矿产空间分析数据库。

数据的
准备包括与成矿信息有关的含矿地层、控矿构造、围岩蚀变等等；与找矿信息有
关的物化探异常、遥感解译等。

评价区使用2Km×2Km的规则网格单元，加入预
测模板，计算先验概率和正负权重。

（2）条件独立性检验。

在众多控矿因素中删除条件不独立的证据图层，选
择最有利的因素参加“证据权”法的计算。

（3）后验概率的计算结果。

经过条件独立性检验后，重新输入控矿因子计
算后验概率，最终得到了研究区内铁、铬铁、金、铜多金属矿资源潜力评价的计
算结果。

2.6成矿靶区圈定与远景分析
本次成矿预测分析与远景综合评价是以“证据权”法在MRAS系统上的计算
结果为基础而展开的，根据划分的成矿单元，圈定出5个成矿预测靶区。

各成矿
远景区的基本特征分述如下：
成矿预测区Ⅰ-1:在该预测区内，除已发现的额勒根乌兰乌拉中型斑岩钼（铜）矿外，区域Mo Cu等化探异常也较显著，浅成小花岗岩体分布广泛，南侧
有岩浆侵入的深大断裂，绿泥石绿帘石类和铁氧化物蚀变信息明显，这是形成斑
岩型矿床的良好条件。

另外，蒙古国的塔林大型金矿及敖玉陶勒盖斑岩型铜金矿
与本区处于同一构造带上，具有相似的成矿地质条件和相同的区域成矿背景，也
完全可以借鉴。

黄钾铁矾是一类重要的矿化蚀变信息，它常与金属硫化物矿床相
伴生，尤其是斑岩型Cu矿床、构造破碎带Au矿床、岩浆岩型Fe矿床等关系密
切
成矿预测区Ⅰ-2：在该预测区内，虽还未发现有一定规模矿床，但矿化点甚多，花岗岩类分布广泛，断裂发育，特别是小狐狸山含矿杂岩分相清楚，钼、铅、钽、铌和稀土矿化分布广泛，蚀变发育，大区域环境和11相似，值得进一步工作。

成矿预测区Ⅰ-3：该预测区处于大断裂带上，区内构造和岩浆岩发育，铜－
铁矿化在奥陶系乌兰布拉格组细砂岩、粉砂质泥岩和泥岩中呈透镜体和似层状产出，矿化和区内的黑云母斜长花岗岩关系密切，蚀变发育。

激电、高精度磁测等
物探异常和化探异常明显，具有较大的找矿前景。

成矿预测区Ⅱ-1:该预测区是北山地区最大的铁矿成矿带，下石炭统中巨厚
的火山岩系为铁矿的形成提供了丰富的物源。

重力梯度带、航磁场特征异常明显。

另外，甜水井金矿化的发现，红石山铬铁矿的存在，表明该地带可能是一个板块
缝合带。

另外，Au-As-Bi-Sb-Cu-Mo-Zn元素组合异常的丰度值高、规模大和连续
性好，它们和区内的花岗岩类关系密切，羟基类蚀变与铁氧矿物蚀变明显，具有
寻找金及多金属矿产的良好条件。

成矿预测区Ⅱ-2：该预测区处于黑鹰山－流沙山背斜倾没端，区内花岗质侵
入杂岩分布非常广泛，它们侵入于下石炭统北山组，具有进一步扩大其规模的流
沙山钼－金矿床已受到人们的关注，该矿成矿特征特殊，蚀变分带发育，其中元素组合中不仅钼、金、钨明显，而且伴生元素也发育。

今后在扩大流沙山钼－金矿资源的同时，应加强外围的找矿。

参考文献
[1]赵鹏大,陈建平,张寿庭.“三联式”成矿预测新进展[J].地学前缘, 2003 10（2）:454～463.
[2]王世称,陈永良,夏立显.综合信息矿产预测理论与方法[M].北京:科学出版社. 2000
[3]肖克炎,张晓华,等.矿产资源GIS评价系统[M].北京：地质出版社2000, 1～142.
作者简介：韩军，男，（1988.05-）汉族，内蒙古呼和浩特市人，专科，工程师，主要从事地质矿产勘查工作。

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