基于GIS的呼伦贝尔白井山地区铅锌矿综合信息预测
第 1 章 绪论
1.1 选题背景
现代成矿预测工作的重点和难点突出表现在如何将成矿理论与数学方法有机结合起来：即在成矿预测理论指导下，通过对不同来源和级别的成矿信息提取、分析和处理，结合建立的综合信息成矿预测模型，圈定不同级别的成矿远景区。近年来，地理信息系统（GIS）强大的空间分析功能和可视化操作特点，使矿产资源定量预测水平、效率和效果极大提高。目前，国内外的专家学者基于 GIS开发了一系列矿产资源评价软件。国外主要有基于ArcGIS开发的ArcWofe和ArcSDM模块和MapObjects开发的GeoDAS软件；国内有基于MapGIS开发的金属矿产资源评价分析系统（MORPAS）、综合信息矿产预测系统（CYC）及矿产资源评价系统（MRAS）等软件。
本论文的研究思路是通过对白井山地区成矿背景分析和典型矿床特征研究，运用中国地质科学院成矿远景区划室开发的矿产资源评价软件（MRAS）对白井山地区多源地学数据资料进行处理、解释、提取并构置研究区铅锌多金属矿综合成矿信息预测变量。利用经验交互模型;和证据权重模型;两种预测方法定量地圈定成矿预测远景区，并对两种方法圈定的成矿远景区进行综合评价分析，优选出重点工作区。矿产资源评价系统为综合信息成矿预测提供了科学和自动化手段。
大兴安岭北段大地构造位置属西伯利亚板块东南缘的增生大陆边缘，位于古亚洲成矿域与环太平洋成矿域的叠加位置，进一步划分为德尔布干和东乌旗-兴安两个Ⅲ级成矿带，研究区位于东乌旗-兴安Ⅲ级成矿带内。邻区（俄、蒙）已探明许多超大型和大型斑岩型铜钼和热液型铅锌（银）矿床，且著名的俄蒙多金属成矿带北东向延入大兴安岭北段，显示该区成矿潜力巨大。
笔者在硕士研究生阶段加强了多源综合信息成矿预测方面的学习，系统参加白井山地区1:5万矿产远景调查项目，笔者较为完整的掌握了研究区地质矿产综合资料，对白井山地区成矿地质背景和成矿规律等方面研究有较为深刻的理解和认识，初步查明了影响研究区矿产勘查与评价的主要因素，为本论文最终完成奠定了坚实的基础。但是研究区受其所处特殊地理条件及基础地质资料限制，开展野外地质调查，找矿工作十分困难。因此，呼伦贝尔白井山地区矿产勘查工作较为滞后，还未发现有规模的金属矿床。
1.2 矿产预测研究述评
成矿预测是指在相似类比、地质异常、组合控矿及综合信息找矿模型等科学预测理论指导下，综合分析成矿背景、成矿条件、成矿信息（地质信息、物探信息、化探信息、遥感信息）及成矿规律特征，运用不同的成矿预测方法，进行不同比例尺级别（成矿区带、矿田、矿区及矿床）的成矿预测，提出开展矿产勘查的重点区，为不同层次的地质找矿工作的实施提供科学依据。成矿预测工作是一项复杂的系统工程，成矿预测涉及地学诸多领域，主要归结为：基础地质学、岩石学、矿床学、区域成矿学、矿产勘查学、勘查地球化学、勘查地球物理学、遥感地质学等专业及科学知识的集合，具有极强的实践性、综合性和探索性，一直是矿床勘查研究的热点，对现代矿产勘查与评价实践具有重要的指导意义。
国内外众多的学者对成矿预测从不同角度进行了探讨，其发展历程大致经历了启发式预测、定性预测和定量预测三个阶段（表1.1）。
上述各种成矿预测理论已广泛应用到实测的成矿预测工作中。值得注意的是，目前的成矿预测工作以中、小比例尺为主，缺乏对中、大比例尺的成矿预测研究工作。因此，随着地质勘查程度和精度的提高，探索中大比例尺的成矿预测研究工作显得尤其迫切和重要。
第2章成矿地质背景
2.1 大地构造位置
区域构造位置位于古亚洲洋构造域、蒙古一鄂霍茨克洋构造域与滨太平洋构造域叠加和改造交汇部位，属于西伯利亚古板块大陆边缘向南增生部分一级构造单元，为超岩石圈断裂，其间微板块的分离和拼贴作用十分复杂。从古生代到早白垩世，经历了古生代古亚洲洋构造域的陆陆碰撞作用、中新生代蒙古－鄂霍茨克洋大陆碰撞造山作用和滨太平洋构造域的陆内伸展构造体制影响。
研究区属兴安地块，该地块内部被头道桥-鄂伦春断裂相间隔，二者拼贴之前，断裂以西被称为鄂伦春褶皱带，东部称为伊尔斯-多宝山岛弧带。研究区位于鄂伦春晚海西优地槽褶皱带三级构造单元上，并受得尔布干深断裂和乌奴尔鄂伦春自治旗深断裂控制，为区域控岩、控矿断裂构造；三级以下断裂多为矿区导矿和容矿构造。受全球两大构造域的影响，区域构造线方向以北东、北北东和北西向为主（图2.1）。
2.2 地层
据区域地质资料和本次矿产远景地质调查成果，白井山地区地层可分上、中、下三个构造层：下构造层为上古生界，均呈零星分布，其中有泥盆系中下统和中上统；中构造层为中生界，主要分布大面积侏罗系中统、上统和白垩系下统；上构造层为第四系，广泛分布于海拉尔河谷两岸，以上三个构造层均为角度不整合接触（表2.1和图2.2）。
研究区晚侏罗世早白垩世火山岩可划分为两个大的旋回：早期旋回从中基性火山岩（塔木兰沟组）喷发开始，至中酸性火山岩（满克头鄂博组、玛尼吐组、白音高老组）喷发结束，构成了一个完整的火山旋回；晚期旋回仅形成中基性火山岩（梅勒图组），并未构成一个完整的火山旋回。不仅在火山活动的间歇期有陆相碎屑沉积，而且在火山活动基本结束以后，在局部也形成了较厚的含煤沉积岩系（大磨拐河组）。
2.2.1 古生界 研究区古生界只出露泥盆系地层，按岩石组合特征划分泥鳅河组和大民山组2个岩石地层单位，零星出露于研究区中部，主要为一套海相碎屑岩夹火山岩建造。据区域资料分析，泥鳅河组地层主要以碎屑岩为主，反映了该时期海相沉积盆地的沉积特点（图版Ⅰ-1），与铅锌矿床关系密切。大民山组地层反映碎屑岩、玄武岩安山岩及硅质岩等沉积特征，岩石化学分析结果显示，该套地层具有硅质岩细碧岩角斑岩建造特点（图版Ⅰ-2），反应了深水大洋盆地特征，对探讨区内大地构造属性特征及与其相关成矿地质背景具有重要意义。岩石普遍具有蚀变现象，主要为硅化、绿泥石化和黄铁矿化等，蚀变强烈且分带性好、分布广，见铜矿化。
第3 章 勘查地球物理、勘查地球化学及遥感解译特征...........18
3.1 勘查地球物理特征..............18
3.1.1 岩石物理性质特征 ............18
3.1.2 重力场特征及其与成矿的关系 ...............19
第4 章 研究区典型矿床研究............39
4.1 矿区地质 ................39
4.1.1 矿区地层 ................39
4.1.2 矿区岩浆岩..........40
第5 章 基于GIS 的综合信息成矿预测.................58
5.1 综合信息找矿模型概述 ............ 58
5.2 铅锌多金属综合信息找矿模型 .......... 58
5.3 基于模型的成矿预测 ....................... 58
第 5 章 基于 GIS 的综合信息成矿预测
5.1 铅锌多金属综合信息找矿模型
综合信息找矿模型的建立是在对矿床描述模型、地球物理模型、地球化学模型以及遥感模型等高度综合概括基础上，对各种找矿标志的提取、归纳和总结。在前面详细研究了白井山地区地、物、化、遥多源信息特征基础上，结合对研究区白井山铅锌多金属矿床的研究成果，笔者建立白井山地区综合信息找矿模型，为开展白井山地区综合信息成矿预测研究工作提供科学的理论依据。
5.2 基于模型的成矿预测
经验模型法和成因模型法是目前矿产资源评价的两种方法。经验模型法是将各种勘探手段所获得的对各类找矿信息充分挖掘和综合分析，阐明典型矿床与找矿信息的关系，运用定量统计分析方法，对区域成矿有利度特征进行统计，从而实现成矿预测和评价。成因模型法则侧重于对典型矿床形成机制、成矿规律及找矿标志等方面的研究，根据相似类比理论由已知区推广到未知区实现矿产资源的评价工作。
目前，两种矿产资源评价的方法已由定性的，半定量的预测向定量化发展。基于GIS 的综合信息找矿模型的矿产资源预测评价属于知识驱动;和数据驱动;相结合的矿产资源定位、定量评价方法，综合了经验模型法和成因模型法的各自优点，具有简洁明了、快速高效的特点[59]。其实现步骤如表5.2。
本次研究主要涉及到基于 MapGIS 平台开发的矿产资源评价系统（MRAS），该系统以地质、物探、化探、遥感及矿产等多源地学空间数据库为基础，基于类比思想的统计数学模型，并根据研究区矿产勘查程度不同，提供了模型预测和少模型两种成矿预测模型供成矿预测使用。据前人研究指出：当一个工作区勘探程度和研究程度均较高，同类型的已知矿床模型大于等于6个时，使用有模型预测（特征分析法、证据权重法、BP 神经网络法等）效果较好。否则使用少模型预测法（数量化理论 III、数量化理论 IV和ART1 神经网络模型等）进行预测的结果可信度相对较高。
第 6 章 结论
本文依托中国地质调查局矿产远景勘查项目，系统研究了白井山地区成矿地质背景、土壤地球化学成果、勘查地球物理成果、遥感解译成果及白井山地区典型铅锌多金属矿床，建立研究区不同级别的综合信息找矿模型。应用经验交互找矿模型;和证据权重模型;两种预测模型对研究区进行大比例尺的成矿预测研究。获得以下 6 个方面的成果和认识：
1. 通过对地层、岩浆岩及构造与成矿关系研究，首次总结了白井山地区成矿地质条件。古生代泥盆系大民山组和泥鳅河组，中生代侏罗系满克头鄂博组、玛尼吐组及白音高老组地层 Ag、Pb、Zn、Cu、Mo 等成矿元素含量高；尤其是玛尼吐组和白音高老组地层与矿化关系更明显。海西晚期和燕山期岩浆侵入活动，具有多期次、多阶段特点，燕山期的岩浆活动对成矿十分有利。NE、NNE向断裂及其交切位置是最具成矿潜力的构造部位。
2. 对白井山地区勘查地球物理、勘查地球化学及遥感解译等多源信息与成矿的关系进行关联和探讨。根据区域的物探（航磁、重力）资料，阐明矿床分布特征与重力异常密集带和等值线明显变化地带关于，分布于局部正磁场异常内或零值线上。通过对研究区的次生晕特征探讨，对区内的十二种地球化学元素和地球化学场特征进行统计、分析，圈定多处 Ag、Pb、Zn、Cu、Mo 等单元素多金属异常区和组合异常区，并对其进行评价。依据遥感影像特征解译出北东向和北东东向线构造是区内主要控矿和容矿构造，环形构造与火山机构和隐伏岩体关于。
3. 对白井山典型铅锌多金属矿床多源成矿信息进行提取和总结。（1）成矿地质信息揭示：大民山组海相火山岩，海西期闪长岩和燕山晚期正长花岗岩侵入体，NE 向断裂及其次级 NNE 向断裂附近、多组断裂交汇及复合处，地层与岩体内外接触带，构造破碎带和岩体冷凝收缩形成的裂隙，原生晕出现反分带;现象等特征是矿床形成有利条件；（2）勘查地球物理信息显示：矿区铅、锌、银及钼多金属矿化显示高视电阻率、高视极化率和中低视电阻率、高视极化率的激电特征；（3）勘查地球化学信息表明：Pb和Ag、Zn相关性好，异常分带明显，其异常主要出露于地层与岩体内接触带附近，代表铅锌银矿化；Mo 和Cu元素具有独立成矿富集作用，异常主要出现于靠近岩体一侧。
参考文献（略）