地质建造组合熵异常与找矿有利地段圈定
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部和落雪组下部, 少量产在因民角砾岩中。铜矿床 产出的部位正是地质结构复杂的地段 ( 图 1) 。图 2 是元江地区昆阳式铜矿的某一剖面, 从该图也可以 看出, 在剖面上矿体产出与地质结构复杂性有关, 铜 矿体正是产在地质结构复杂的地段。
该区的铜矿属中元古代早期喷流沉积与沉积改 造过渡的铜、铁、稀土成矿系列。矿床类型以落雪 式为主, 约占全区总储量的 60% ; 其次为易门式, 约 占全区总储量的 35% 。这两种类型矿体均赋存于落
第 14 卷 第 4 期 2000 年 12 月
现 代 地 质
G E OS C I E N CE
Jou rnal of Graduat e School, C hina U nivers it y of G eos ciences
V ol . 14 N o. 4 D ec. 2000
地质建造组合熵异常与找矿有利地段圈定
体地看, 此次昆阳群地质建造信息熵研究所采用的 网格单元大小为 1×2 km2, 此时在因民组和落雪组 分布区的网格单元内可以有 4 个左右地层单元。
2. 2 应用 MAPGIS 进行单元取值 由于计算信息熵时需测量每个网格单元中不同
地层单元的面积, 其取值的工作量十分繁重。也许 这是影响此方法应用的一个重要原因。应用地理信
息 系 统 则可 使 这一 过 程变 得 相对 简单。在 应用
M APGIS 软件时, 只需进行如下操作即可: ( 1) 输
入昆阳群各组的地质界线并造区 ( 设文件名为 s1. w p) ; ( 2) 作为属性, 输入地层各组的代号; ( 3) 在 昆阳群地质建造分布区, 布置网格单元 ( 如图 1) ;
gr id units ba sed on combined-entr opy o f these geo lo gical fo rmat ions 1. 绿汁江组; 2. 鹅头厂组; 3. 落雪组; 4. 因民组
元的大小趋于零, 其平均相对熵也趋于零; 而网格 单元扩大到一定程度, 平均相对熵值则趋于某一常 数 C, C 的数值取决于状态数 n。. . ±¸ µ±¿[ 9] 在
图 1 云南元江地区昆阳群地质矿产略图 ( 1∶50 万) F ig . 1 Sketch map of g eolog ical-miner al resour ces fo r
t he K unyang Gr oup in Yuanjiang ar ea, Y unnan P ro vince 1—4. 昆阳群地层: 1. 绿汁江组; 2. 鹅头厂组; 3. 落雪组; 4. 因民组; 5—7. 铜矿床: 5. 中型; 6. 小型; 7. 矿点; 8. 断裂
绿汁江组 ( P t 2lz ) , 底部为黑色、灰黑色薄板状 炭泥岩、钙质板岩与泥灰岩互层。下部为红色、肉
红色厚层白云岩, 上部为灰黑色薄层状—中厚层状 泥质白云岩与炭质泥灰岩互层。厚 1 708 m。 1. 2 元江地区昆阳群下亚群中的铜矿床
昆阳群下亚群中的铜矿床即所谓 “东川式”铜
矿。本区矿床受自东向西分布的 3 条逆冲断层 ( 青 杨逆冲断层、红龙厂逆冲断层和鸡冠山逆冲断层) 的 控制呈带状分布。铜矿主要赋存于因民组第三段上
1 级到 6 级其熵值依次增大。地质建造的内部结构
42 6
现代地质—— 中国地质大学研究生院学报 2000 年
表 1 云南元江地区地质建造组合熵找矿有利度分析 Table 1 Ore-finding f avorability based on the analysis of combined-entropy
1 元江地区昆阳群下亚群铜矿预测的 地质背景
1. 1 元江地区昆阳群下亚群地层 昆阳群下亚群是一套浅变质岩系, 包括 4 个组: 因民组 ( Pt 2y ) , 在滇中划分成 3 个岩段, 元江
地区仅出露第二段和第三段。第二段为一套紫红色 砂板岩。第三段主要为灰紫色条带韵律砂板岩, 含
42 4
现代地质—— 中国地质大学研究生院学报 2000 年
池顺都, 赵鹏大
( 中国地质大学国土资源部矿产资源定量预测及勘查评价开放实验室, 武汉 430074)
摘 要: 信息熵是研究地质体结构特征的有效工具。在研究云南元江地区昆阳群地质建造信息熵 分 布的基础上, 划分出该区的地质建造组合熵异常, 并定量评价 不同熵值分布区的找矿有利度。 结 合该区的断裂构造异常区、化探异常区, 圈定出不同级别的找矿有利地段。在研究的全过程 中 , 从网格单元的取值、组合熵等值线的绘 制、不同熵值区间的找矿有利度定量评价, 直到找 矿 有利地段的圈定, 都是用 M AP GI S 软件完成的。用地质建造组合熵异常圈定的找矿有利地段 具 有更高的综合性, 可预测与地质建造有关的未知矿床类型。 关 键词: 地 质异常; 信息熵; 成矿预测; 地理信息系统 中 图分类号: P 628; P 624 文献标识码: A 文 章编号: 1000—8527 ( 2000) 04—0423—06 作 者简介: 池顺 都 ( 1941—) , 男, 教授, 矿产普查勘探及数学地质专业, 主要从事矿产定量勘 查 研究。
赵鹏 大院士 在 90 年代 初提出 了地 质异 常理 论[ 4] 。单位面积或体积内各种地质体或同一地质体 不同属性组合熵异常, 就是地质异常最基本的表现 形式之一。在云南腾冲进行金矿预测时, 就曾利用 地层和岩浆岩的相对熵等值线, 提取与矿化有关的 地质异常信息[ 5] 。吕新彪等在研究大冶—九 ( 江) 瑞 ( 昌) 地区局部地质异常特征与成矿时, 也研究了该 区地质组合熵异常[ 6] 。上述研究还只是对组合熵异 常与矿化关系作定性的论述, 并未涉及最有利找矿
在作信息熵的研究中, 网格单元的大小是决定 能否充分反映出研究对象结构特征的重要因素。然 而, 以往对这一方面的研究不够。据本文作者[ 2] 研 究, 相对信息熵是网格单元尺度的函数。当网格单
图 3 昆阳群地质建造及其组合熵网格单元 ( 1∶50 万) F ig . 3 Geo lo gical fo rmat ions of t he K unyang Gr oup and
0 引 言
地质体数值的结构特征, 赵鹏大院士早在 80 年 代初就研究过[ 1] , 他指出实际的结构反映地质体内 部结构和不同地质体的组合特征。研究这种空间上 非均质性特点和程度的一个有力工具是熵函数。他 作的宁芜盆地中段不同岩性组合特征的熵等值线图 是应用信息熵研究地质体结构特征的范例。随后, 池 顺都提出了熵函数[ 2] , 指出用不同的网度对矿体进 行勘探, 平均相对熵值是勘探网密度的函数。他还 应用熵函数研究了铁矿体的内部结构[ 3] 。
果; ( 8) 进一步得到文件的属性中有网格单元内所
有地层单元面积的信息。
2. 3 信息熵计算公式 在网格单元内求 得每个独立分布的地层面积
后, 求在网格内其面积之和, 并计算在网格内各地
层面积与网格总面积之比 x i ( i = 1, 2, 3, …, n) 。 在此 基础上, 计算各网格单元的 相对信息熵
第 4 期 池顺都等: 地质建造组合熵异常与找矿有利地段圈定
Байду номын сангаас42 5
雪组下部, 容矿岩石主要为硅质白云岩, 为单一铜 矿床。所不同的是前者形态简单, 多为层状、似层 状, 矿床规模以大、中型为主; 而后者则构造变动 较为强烈, 矿体多呈透镜状、似层状, 规模以中、小 型为主。
( 4) 将 网格线自 动剪断 并造区 ( 设文件名 为 s2. w p) ; ( 5) 作为属性输入各网格单元的编号; ( 6) 作 s1. w p 与 s2. w p 的区对区相交分析, 得到一个新 的区文件 s. w p; ( 7) 选择 s. w p 为被检索文件, 根
据网格单元号对每个网格单元进行检索并保存其结
图 2 元江红龙厂铜 矿床 31 线剖面图 F ig . 2 M ap of ex plo ration line 31 section of Ho ng longchang co pper deposit of Y ua njiang a rea
1- 4 昆阳群下亚群: 1. 鹅头厂组; 2. 落雪组; 3. 因民组; 4. 因民角砾岩; 5. 铜矿体
铜铁矿体。岩石中含钠长石晶屑, 原岩可能是凝灰 岩。厚度 742 m。
落雪组 ( Pt 2l ) , 为一套青灰色、灰白色白云岩、 硅质白云岩, 含燧石条带或团块。厚 1 447 m 。
鹅头厂组 ( Pt 2e) , 下部为黑色炭质板岩、深灰 色绢云母板岩, 上部为中厚层状、薄层状石灰岩夹 炭质板岩, 黄绿色绢云母板岩。厚 861 m。
论述研究不均匀性的系统分析途径时指出: “如果不 均匀单元 ( 相当于地层单元) 的线性规格仅小于样
品 ( 相当于网格单元) 的 1/ 2～1/ 3, 而且其数量在
样品中较少, 则研究对象结构不均匀性可用统计方
法评价。”根据这一原则, 在进行信息熵研究时, 面 型的网格单元内包含 4～9 个地层单元较为合适。具
3 0. 31< Ejk≤0. 47 0
4 0. 47< Ejk≤0. 62 0
5 0. 62< Ejk≤0. 78 1
6 0. 78< Ejk≤1. 00 3
0
1
1
729. 38 478. 17
0. 656
1
1
0
1
173. 01 141. 26
0. 816
5
0
1
1
193. 77 169. 45
0. 874
of geological formations f rom Yuanj iang, Yunnan Province
熵值
中型
分级 熵值 ( Ejk) 区间 矿床
小型 矿床
矿点
矿点 总数
地区面积 见矿地区
/ km2
面积/ km2
见矿地区 比例
矿产当量 /个
1
Ejk≤0. 16
0
2 0. 16< Ejk≤0. 31 0
2 昆阳群下亚群地质建造组合熵计算
2. 1 网格单元划分 在研究昆阳群地质建造信息熵时, 第一步是划
分网格单元。单元的长轴方向、形状和大小是单元 划分的 3 大要素。网格单元长轴方向应与区域构造 线的方向一致。在元江地区, 昆阳群地层的延长方 向和主要断裂方向都是呈北东向, 所以网格单元长 轴也为北东取向。网格单元的形状要与地层形状相 应。如图 3 所示, 昆阳群各组地层一般具有明显的 走向, 宽长之比大致为 1/ 2～1/ 3。因此, 网格单元 的宽长比就采用 1/ 2。
Ej k
n
∑x ilnx i
Ejk = -
i= 1
lnn
式中: n 为在网格单元内存在的各类地质体个数; j 、
k 为该网格单元的行号和列号。
2. 4 昆阳群地质建造信息熵等值线圈定
根据 120 个网格单元的资料作如图 4 所示的昆 阳群地质建造信息熵等值线图。等值线划分为 6 个
其间距基本相等的数值区间, 也就是熵值等级。自
收稿日期: 2000—04—10 基金项目: 国土资源部矿产资源定量预测及勘查评价开放
研 究 实 验 室 项 目 和 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 编 号: 40072091) 。
的组合熵数值区间和对各个区间找矿有利度的定量 评价。
1996 年在 “查明地质异常: 成矿预测的基础”一 文中[ 7] , 赵鹏大院士首次提出依次圈定成矿可能地 段、找矿可行地段和找矿有利地段的找矿目标逐步 逼近法。至 1998 年, 将找矿目标扩展至矿产资源体 地段和工业矿体地段[ 8] 。由于上述 5 个地段英文首 个字母均为 P, 故该法简称为“5P ”地段逐步逼近法。 包括地质建造组合熵异常、断裂构造异常带在内的 地 质异常和物探、化探、遥感异常的研究是实现 “5P ”地段逐步逼近法的基础。本文将介绍应用地质 建造组合熵异常等地质异常和化探异常圈定找矿有 利地段。所介绍的方法在以下诸方面超越了以往的 研究: ( 1) 定量地研究了具有不同熵值区间分布区 的找矿有利度, 并将有利于找矿的组合熵数值分布 区作为数据层参与找矿有利地段的圈定; ( 2) 在研 究的整个过程中应用了地理信息系统。
该区的铜矿属中元古代早期喷流沉积与沉积改 造过渡的铜、铁、稀土成矿系列。矿床类型以落雪 式为主, 约占全区总储量的 60% ; 其次为易门式, 约 占全区总储量的 35% 。这两种类型矿体均赋存于落
第 14 卷 第 4 期 2000 年 12 月
现 代 地 质
G E OS C I E N CE
Jou rnal of Graduat e School, C hina U nivers it y of G eos ciences
V ol . 14 N o. 4 D ec. 2000
地质建造组合熵异常与找矿有利地段圈定
体地看, 此次昆阳群地质建造信息熵研究所采用的 网格单元大小为 1×2 km2, 此时在因民组和落雪组 分布区的网格单元内可以有 4 个左右地层单元。
2. 2 应用 MAPGIS 进行单元取值 由于计算信息熵时需测量每个网格单元中不同
地层单元的面积, 其取值的工作量十分繁重。也许 这是影响此方法应用的一个重要原因。应用地理信
息 系 统 则可 使 这一 过 程变 得 相对 简单。在 应用
M APGIS 软件时, 只需进行如下操作即可: ( 1) 输
入昆阳群各组的地质界线并造区 ( 设文件名为 s1. w p) ; ( 2) 作为属性, 输入地层各组的代号; ( 3) 在 昆阳群地质建造分布区, 布置网格单元 ( 如图 1) ;
gr id units ba sed on combined-entr opy o f these geo lo gical fo rmat ions 1. 绿汁江组; 2. 鹅头厂组; 3. 落雪组; 4. 因民组
元的大小趋于零, 其平均相对熵也趋于零; 而网格 单元扩大到一定程度, 平均相对熵值则趋于某一常 数 C, C 的数值取决于状态数 n。. . ±¸ µ±¿[ 9] 在
图 1 云南元江地区昆阳群地质矿产略图 ( 1∶50 万) F ig . 1 Sketch map of g eolog ical-miner al resour ces fo r
t he K unyang Gr oup in Yuanjiang ar ea, Y unnan P ro vince 1—4. 昆阳群地层: 1. 绿汁江组; 2. 鹅头厂组; 3. 落雪组; 4. 因民组; 5—7. 铜矿床: 5. 中型; 6. 小型; 7. 矿点; 8. 断裂
绿汁江组 ( P t 2lz ) , 底部为黑色、灰黑色薄板状 炭泥岩、钙质板岩与泥灰岩互层。下部为红色、肉
红色厚层白云岩, 上部为灰黑色薄层状—中厚层状 泥质白云岩与炭质泥灰岩互层。厚 1 708 m。 1. 2 元江地区昆阳群下亚群中的铜矿床
昆阳群下亚群中的铜矿床即所谓 “东川式”铜
矿。本区矿床受自东向西分布的 3 条逆冲断层 ( 青 杨逆冲断层、红龙厂逆冲断层和鸡冠山逆冲断层) 的 控制呈带状分布。铜矿主要赋存于因民组第三段上
1 级到 6 级其熵值依次增大。地质建造的内部结构
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现代地质—— 中国地质大学研究生院学报 2000 年
表 1 云南元江地区地质建造组合熵找矿有利度分析 Table 1 Ore-finding f avorability based on the analysis of combined-entropy
1 元江地区昆阳群下亚群铜矿预测的 地质背景
1. 1 元江地区昆阳群下亚群地层 昆阳群下亚群是一套浅变质岩系, 包括 4 个组: 因民组 ( Pt 2y ) , 在滇中划分成 3 个岩段, 元江
地区仅出露第二段和第三段。第二段为一套紫红色 砂板岩。第三段主要为灰紫色条带韵律砂板岩, 含
42 4
现代地质—— 中国地质大学研究生院学报 2000 年
池顺都, 赵鹏大
( 中国地质大学国土资源部矿产资源定量预测及勘查评价开放实验室, 武汉 430074)
摘 要: 信息熵是研究地质体结构特征的有效工具。在研究云南元江地区昆阳群地质建造信息熵 分 布的基础上, 划分出该区的地质建造组合熵异常, 并定量评价 不同熵值分布区的找矿有利度。 结 合该区的断裂构造异常区、化探异常区, 圈定出不同级别的找矿有利地段。在研究的全过程 中 , 从网格单元的取值、组合熵等值线的绘 制、不同熵值区间的找矿有利度定量评价, 直到找 矿 有利地段的圈定, 都是用 M AP GI S 软件完成的。用地质建造组合熵异常圈定的找矿有利地段 具 有更高的综合性, 可预测与地质建造有关的未知矿床类型。 关 键词: 地 质异常; 信息熵; 成矿预测; 地理信息系统 中 图分类号: P 628; P 624 文献标识码: A 文 章编号: 1000—8527 ( 2000) 04—0423—06 作 者简介: 池顺 都 ( 1941—) , 男, 教授, 矿产普查勘探及数学地质专业, 主要从事矿产定量勘 查 研究。
赵鹏 大院士 在 90 年代 初提出 了地 质异 常理 论[ 4] 。单位面积或体积内各种地质体或同一地质体 不同属性组合熵异常, 就是地质异常最基本的表现 形式之一。在云南腾冲进行金矿预测时, 就曾利用 地层和岩浆岩的相对熵等值线, 提取与矿化有关的 地质异常信息[ 5] 。吕新彪等在研究大冶—九 ( 江) 瑞 ( 昌) 地区局部地质异常特征与成矿时, 也研究了该 区地质组合熵异常[ 6] 。上述研究还只是对组合熵异 常与矿化关系作定性的论述, 并未涉及最有利找矿
在作信息熵的研究中, 网格单元的大小是决定 能否充分反映出研究对象结构特征的重要因素。然 而, 以往对这一方面的研究不够。据本文作者[ 2] 研 究, 相对信息熵是网格单元尺度的函数。当网格单
图 3 昆阳群地质建造及其组合熵网格单元 ( 1∶50 万) F ig . 3 Geo lo gical fo rmat ions of t he K unyang Gr oup and
0 引 言
地质体数值的结构特征, 赵鹏大院士早在 80 年 代初就研究过[ 1] , 他指出实际的结构反映地质体内 部结构和不同地质体的组合特征。研究这种空间上 非均质性特点和程度的一个有力工具是熵函数。他 作的宁芜盆地中段不同岩性组合特征的熵等值线图 是应用信息熵研究地质体结构特征的范例。随后, 池 顺都提出了熵函数[ 2] , 指出用不同的网度对矿体进 行勘探, 平均相对熵值是勘探网密度的函数。他还 应用熵函数研究了铁矿体的内部结构[ 3] 。
果; ( 8) 进一步得到文件的属性中有网格单元内所
有地层单元面积的信息。
2. 3 信息熵计算公式 在网格单元内求 得每个独立分布的地层面积
后, 求在网格内其面积之和, 并计算在网格内各地
层面积与网格总面积之比 x i ( i = 1, 2, 3, …, n) 。 在此 基础上, 计算各网格单元的 相对信息熵
第 4 期 池顺都等: 地质建造组合熵异常与找矿有利地段圈定
Байду номын сангаас42 5
雪组下部, 容矿岩石主要为硅质白云岩, 为单一铜 矿床。所不同的是前者形态简单, 多为层状、似层 状, 矿床规模以大、中型为主; 而后者则构造变动 较为强烈, 矿体多呈透镜状、似层状, 规模以中、小 型为主。
( 4) 将 网格线自 动剪断 并造区 ( 设文件名 为 s2. w p) ; ( 5) 作为属性输入各网格单元的编号; ( 6) 作 s1. w p 与 s2. w p 的区对区相交分析, 得到一个新 的区文件 s. w p; ( 7) 选择 s. w p 为被检索文件, 根
据网格单元号对每个网格单元进行检索并保存其结
图 2 元江红龙厂铜 矿床 31 线剖面图 F ig . 2 M ap of ex plo ration line 31 section of Ho ng longchang co pper deposit of Y ua njiang a rea
1- 4 昆阳群下亚群: 1. 鹅头厂组; 2. 落雪组; 3. 因民组; 4. 因民角砾岩; 5. 铜矿体
铜铁矿体。岩石中含钠长石晶屑, 原岩可能是凝灰 岩。厚度 742 m。
落雪组 ( Pt 2l ) , 为一套青灰色、灰白色白云岩、 硅质白云岩, 含燧石条带或团块。厚 1 447 m 。
鹅头厂组 ( Pt 2e) , 下部为黑色炭质板岩、深灰 色绢云母板岩, 上部为中厚层状、薄层状石灰岩夹 炭质板岩, 黄绿色绢云母板岩。厚 861 m。
论述研究不均匀性的系统分析途径时指出: “如果不 均匀单元 ( 相当于地层单元) 的线性规格仅小于样
品 ( 相当于网格单元) 的 1/ 2～1/ 3, 而且其数量在
样品中较少, 则研究对象结构不均匀性可用统计方
法评价。”根据这一原则, 在进行信息熵研究时, 面 型的网格单元内包含 4～9 个地层单元较为合适。具
3 0. 31< Ejk≤0. 47 0
4 0. 47< Ejk≤0. 62 0
5 0. 62< Ejk≤0. 78 1
6 0. 78< Ejk≤1. 00 3
0
1
1
729. 38 478. 17
0. 656
1
1
0
1
173. 01 141. 26
0. 816
5
0
1
1
193. 77 169. 45
0. 874
of geological formations f rom Yuanj iang, Yunnan Province
熵值
中型
分级 熵值 ( Ejk) 区间 矿床
小型 矿床
矿点
矿点 总数
地区面积 见矿地区
/ km2
面积/ km2
见矿地区 比例
矿产当量 /个
1
Ejk≤0. 16
0
2 0. 16< Ejk≤0. 31 0
2 昆阳群下亚群地质建造组合熵计算
2. 1 网格单元划分 在研究昆阳群地质建造信息熵时, 第一步是划
分网格单元。单元的长轴方向、形状和大小是单元 划分的 3 大要素。网格单元长轴方向应与区域构造 线的方向一致。在元江地区, 昆阳群地层的延长方 向和主要断裂方向都是呈北东向, 所以网格单元长 轴也为北东取向。网格单元的形状要与地层形状相 应。如图 3 所示, 昆阳群各组地层一般具有明显的 走向, 宽长之比大致为 1/ 2～1/ 3。因此, 网格单元 的宽长比就采用 1/ 2。
Ej k
n
∑x ilnx i
Ejk = -
i= 1
lnn
式中: n 为在网格单元内存在的各类地质体个数; j 、
k 为该网格单元的行号和列号。
2. 4 昆阳群地质建造信息熵等值线圈定
根据 120 个网格单元的资料作如图 4 所示的昆 阳群地质建造信息熵等值线图。等值线划分为 6 个
其间距基本相等的数值区间, 也就是熵值等级。自
收稿日期: 2000—04—10 基金项目: 国土资源部矿产资源定量预测及勘查评价开放
研 究 实 验 室 项 目 和 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 ( 编 号: 40072091) 。
的组合熵数值区间和对各个区间找矿有利度的定量 评价。
1996 年在 “查明地质异常: 成矿预测的基础”一 文中[ 7] , 赵鹏大院士首次提出依次圈定成矿可能地 段、找矿可行地段和找矿有利地段的找矿目标逐步 逼近法。至 1998 年, 将找矿目标扩展至矿产资源体 地段和工业矿体地段[ 8] 。由于上述 5 个地段英文首 个字母均为 P, 故该法简称为“5P ”地段逐步逼近法。 包括地质建造组合熵异常、断裂构造异常带在内的 地 质异常和物探、化探、遥感异常的研究是实现 “5P ”地段逐步逼近法的基础。本文将介绍应用地质 建造组合熵异常等地质异常和化探异常圈定找矿有 利地段。所介绍的方法在以下诸方面超越了以往的 研究: ( 1) 定量地研究了具有不同熵值区间分布区 的找矿有利度, 并将有利于找矿的组合熵数值分布 区作为数据层参与找矿有利地段的圈定; ( 2) 在研 究的整个过程中应用了地理信息系统。