礦床統(tǒng)計預(yù)測2017-3-基本理論和一般方法

〔1〕礦產(chǎn)資源的地質(zhì)與技術(shù)經(jīng)濟兩重性3.1礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論要點3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法礦產(chǎn)資源是地質(zhì)作用的產(chǎn)物，其形成和分布受地質(zhì)成礦規(guī)律所制約。礦產(chǎn)預(yù)測及礦床統(tǒng)計預(yù)測應(yīng)以地質(zhì)成礦規(guī)律研究為根底。同時，礦產(chǎn)資源有很強的經(jīng)濟、技術(shù)屬性。一定的地質(zhì)體，是不是礦產(chǎn)，能否開發(fā)利用，在很大程度上取決于當時的經(jīng)濟技術(shù)條件。礦產(chǎn)預(yù)測及礦床統(tǒng)計預(yù)測必須考慮到當前及未來一定時間內(nèi)的經(jīng)濟技術(shù)環(huán)境，才會有實際意義。〔2〕礦產(chǎn)資源分布的不均勻性礦產(chǎn)資源的種類〔礦種〕、類型、質(zhì)量和數(shù)量在地球上的空間分布，以及在地質(zhì)歷史上的時間分布，在各種不同尺度上來看都是不均勻的和稀少的?？臻g分布的不均勻性主要表現(xiàn)為不同尺度的成礦區(qū)〔帶〕的存在。成礦區(qū)〔帶〕內(nèi)礦產(chǎn)分布也不均勻，有叢集性。含有礦床的地段相對來說微小而稀少。礦床是一種“稀有地質(zhì)體〞。時間分布的不均勻性表現(xiàn)為與構(gòu)造運動有關(guān)的成礦期。在同一個成礦期內(nèi)，成礦作用也并非連續(xù)不斷。3.1礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論要點3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法礦產(chǎn)資源分布的不均勻性決定了礦產(chǎn)預(yù)測的必要性?！?〕地質(zhì)-成礦作用過程具有確定性和隨機性兩重性地質(zhì)-成礦作用過程具有一定程度確實定性，成礦規(guī)律是存在的。這已經(jīng)為長期生產(chǎn)實踐和科學(xué)研究所證明。但由于這些過程可能涉及多種動力、漫長的時間、巨大的空間、復(fù)雜的物質(zhì)成分組合，因而表現(xiàn)得十分復(fù)雜以至規(guī)律性不明顯或表現(xiàn)為統(tǒng)計規(guī)律，從而顯示隨機性。地質(zhì)成礦作用過程的這種兩重性，決定了礦產(chǎn)預(yù)測的可能性，以及采用礦床統(tǒng)計預(yù)測方法的必要性。3.1礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論要點3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔4〕相似類比和綜合信息理論相似類比是過去和目前成礦預(yù)測的最根本邏輯思路。相似類比是基于這樣的觀點：“相似的地質(zhì)環(huán)境中可能有相似的礦產(chǎn)存在〞。在礦床統(tǒng)計預(yù)測中，一般都采用“建模—外推〞的方法思路，實質(zhì)上是相似類比。綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測理論的要點是在礦產(chǎn)預(yù)測中要強調(diào)多種找礦信息〔地物化遙〕的充分利用、相互關(guān)聯(lián)和綜合解釋，以便更多、更全面地提取找礦信息，特別是隱蔽、微弱、深部的找礦信息，各種信息互補互驗，提高礦產(chǎn)預(yù)測效果。這正是礦床統(tǒng)計預(yù)測中常用的多變量統(tǒng)計分析方法的核心和優(yōu)勢。3.1礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論要點3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔5〕對象分類、模式識別和趨勢預(yù)測的數(shù)學(xué)最優(yōu)化理論在礦床統(tǒng)計預(yù)測中，通過對地質(zhì)體或地段進行自動分類，可以到達礦產(chǎn)預(yù)測的目的〔無監(jiān)督分類方法〕；通過基于觀測數(shù)據(jù)建立含礦或不含礦地段的數(shù)學(xué)模型，進而判斷任一未知地段與不同模型的相似程度，可以到達礦產(chǎn)預(yù)測的目的〔監(jiān)督分類或模式識別方法〕；通過研究發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源質(zhì)量或數(shù)量對于各種地質(zhì)因素的依賴關(guān)系及其變化趨勢，也可以進行預(yù)測〔回歸分析方法〕。這些方法各有某種數(shù)學(xué)最優(yōu)化理論根底〔如最小二乘法、費歇準那么等〕。因此，礦床統(tǒng)計預(yù)測方法比傳統(tǒng)地質(zhì)學(xué)的直觀推斷方法具有更好的客觀性和科學(xué)性。3.1礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論要點3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法按照預(yù)測工作的精度或比例尺，礦產(chǎn)預(yù)測和礦床統(tǒng)計預(yù)測大致可分以下種類：〔1〕小比例尺〔一般≦1/100萬〕大區(qū)域礦產(chǎn)預(yù)測。研究區(qū)尺度為數(shù)千km2，目的是劃分成礦區(qū)〔帶〕，或在成礦區(qū)帶內(nèi)劃分礦集區(qū)。使用各種資料數(shù)據(jù)包括區(qū)域性低精度數(shù)據(jù)和區(qū)域成礦規(guī)律研究成果?！?〕中-大比例尺〔一般1/50萬-1/5萬〕的區(qū)域礦產(chǎn)預(yù)測。研究區(qū)尺度一般為數(shù)百至數(shù)千km2，目的是在成礦區(qū)帶內(nèi)圈定找礦遠景區(qū)〔預(yù)測區(qū)或預(yù)測段〕。使用各種資料數(shù)據(jù)和區(qū)域成礦規(guī)律研究成果?！?〕大比例尺〔≧1/2.5萬〕礦床預(yù)測。研究區(qū)尺度為數(shù)十到數(shù)km2，目的是在已有遠景區(qū)內(nèi)圈定可能用于工程驗證的找礦靶區(qū)。主要使用大比例尺、高精度高可靠性觀測數(shù)據(jù)和礦床成礦規(guī)律研究成果。3.2礦床統(tǒng)計預(yù)測工作的種類3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔1〕以地質(zhì)-成礦規(guī)律研究為根底原那么研究區(qū)內(nèi)的地質(zhì)資料、對研究區(qū)內(nèi)礦床的地質(zhì)認識，是礦產(chǎn)預(yù)測的最主要依據(jù)。這是由礦產(chǎn)資源的地質(zhì)屬性所決定的。預(yù)測結(jié)果要進行地質(zhì)解釋，就是要分析預(yù)測模型及預(yù)測結(jié)果的地質(zhì)意義，分析和發(fā)現(xiàn)預(yù)測模型和預(yù)測結(jié)果可能提供的新的地質(zhì)信息。地質(zhì)解釋是礦床統(tǒng)計預(yù)測工作的必要環(huán)節(jié)。3.3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本原那么3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法3.3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本原那么3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔2〕尺度一致原那么尺度一致原那么是指，在礦產(chǎn)預(yù)測及礦床統(tǒng)計預(yù)測中，應(yīng)力求做到以下三個方面的一致性或適應(yīng)性：1〕工作精度〔比例尺〕與研究區(qū)的大小及預(yù)測資源量級別相適應(yīng)。2〕預(yù)測結(jié)果精度與所用資料的精度相適應(yīng)；3〕所用的地質(zhì)變量〔各種控礦因素、找礦標志〕的空間尺度與工作精度〔比例尺〕相適應(yīng)。具體情況參見前述“礦產(chǎn)預(yù)測工作種類〞?！?〕綜合信息原那么要求盡量全面收集已有的各種有關(guān)資料，注重研究各種變量之間的相互關(guān)系，建立最優(yōu)化的預(yù)測模型，最充分地利用各種相互獨立的預(yù)測依據(jù)信息?！?〕循序漸進原那么在一定地區(qū)內(nèi)，礦產(chǎn)預(yù)測及礦床統(tǒng)計預(yù)測工作應(yīng)當有系統(tǒng)性，屢次工作一般應(yīng)符合比例尺由小到大、研究范圍及預(yù)測遠景區(qū)逐步縮小的順序，以便既符合認識規(guī)律又符合經(jīng)濟規(guī)律。3.3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本原那么3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔1〕明確任務(wù)，工作設(shè)計〔2〕收集資料〔3〕劃分根本單元〔4〕選擇控制區(qū)〔5〕研究地質(zhì)變量〔6〕建立預(yù)測模型〔7〕模型檢驗、外推預(yù)測，成果表達、解釋〔8〕提出地勘工作部署建議一般程序〔1〕明確任務(wù)，工作設(shè)計：確定研究范圍〔包括深度〕、礦種、主要礦床類型、工作比例尺、成果內(nèi)容。設(shè)計的一般內(nèi)容：工作任務(wù)、設(shè)計依據(jù)、方法手段、預(yù)期成果、進度方案、經(jīng)費、隊伍組成，等?！?〕收集資料：盡量全面地收集研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)、礦產(chǎn)、物探、化探、遙感資料。根據(jù)需要和可能性，編制研究區(qū)的“研究程度圖〞。3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔3〕劃分根本單元：是指將整個研究區(qū)劃分為許多小地段或小單位〔稱為根本單元，簡稱單元〕，將一個連續(xù)的研究區(qū)離散化，從而形成統(tǒng)計分析樣本。單元劃分有二類方法：1〕幾何單元劃分：將研究區(qū)劃分為等面積正方形網(wǎng)格，〔有時采用長方形網(wǎng)格〕。2〕地質(zhì)單元劃分：以地質(zhì)體〔廣義〕為單元，如巖體、地層、斷裂帶、化探異常區(qū)、匯水盆地等。地質(zhì)體的形狀和大小一般來說變化很大，因此，劃分時要注意使地質(zhì)單元在空間尺度上有可比性。還要注意，屬于同一個統(tǒng)計總體的地質(zhì)單元應(yīng)當是同一類地質(zhì)體〔如都是斷裂，或都是巖體等?！尺@表達了地質(zhì)理論與數(shù)學(xué)方法的密切結(jié)合。3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法對單元的進一步說明單元是統(tǒng)計分析的樣品，一組或全部單元看作一個樣本。在每個單元中，每個地質(zhì)變量最多可以取一個值。因此，從空間分析的角度來看，單元被當作點；附屬性分析的角度看來，單元是樣品或“個體〞。影響幾何單元〔網(wǎng)格〕的大小的因素：工作比例尺、研究區(qū)地質(zhì)復(fù)雜程度、研究范圍大小、礦床〔點〕的空間分布情況、可獲取數(shù)據(jù)的密集程度等。3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔4〕選擇控制區(qū)：控制區(qū)是指研究程度較高、資料較充分、認識程度較高的局部地段〔一批單元〕，用于建立、檢驗?zāi)Ｐ?。研究區(qū)內(nèi)除控制區(qū)之外的其他地區(qū)稱為未知區(qū)或待預(yù)測區(qū)。構(gòu)成控制區(qū)的單元稱為控制單元或稱模型單元。研究區(qū)內(nèi)除控制單元之外的其它單元都稱為未知單元或待預(yù)測單元，有時稱為待評價單元。控制區(qū)要對整個研究區(qū)在地質(zhì)、礦產(chǎn)方面有代表性。因此，有時根據(jù)方法需要，控制單元應(yīng)包括有礦單元、無礦單元等分別代表不同礦化程度的單元。根據(jù)用途，控制區(qū)可以〔但非必須〕包括兩類：建模區(qū)、檢驗區(qū)，前者用于建立預(yù)測模型，后者用于對預(yù)測結(jié)果進行檢驗。3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔5〕研究地質(zhì)變量：根據(jù)已有資料，研究控礦條件、找礦標志和成礦規(guī)律，形成研究區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源體的地質(zhì)概念模型〔即地質(zhì)認識〕。在地質(zhì)認識的指導(dǎo)下提取地質(zhì)變量〔地、物、化、遙變量〕，獲取其數(shù)據(jù)，進行必要的變量選擇、數(shù)據(jù)變換等準備工作。關(guān)于地質(zhì)變量的研究內(nèi)容和方法，后面介紹。3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔6〕建立預(yù)測模型。預(yù)測模型，這里是指礦產(chǎn)預(yù)測的數(shù)學(xué)模型，是用數(shù)學(xué)語言表達的礦產(chǎn)資源數(shù)量、質(zhì)量、空間位置與各種地質(zhì)變量的定量關(guān)系或變化趨勢。建立預(yù)測模型，就是要根據(jù)已有的數(shù)據(jù)情況和預(yù)測任務(wù)要求，選擇運用適宜的數(shù)學(xué)方法，研究和表達礦產(chǎn)資源產(chǎn)出的規(guī)律性。這些規(guī)律性表現(xiàn)為礦產(chǎn)資源體〔礦田、礦床、礦體〕與地、物、化、遙變量之間的數(shù)量關(guān)系和空間關(guān)系。模型的建立和使用因預(yù)測方法不同而異，見后述。3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔7〕模型檢驗、外推預(yù)測，成果表達、解釋：模型檢驗，是指按照統(tǒng)計檢驗的理論方法〔如F-檢驗〕，或根據(jù)預(yù)測結(jié)果與實驗觀測結(jié)果的符合程度，對模型的有效性、可靠性進行評價。模型外推就是將研究范圍內(nèi)未知區(qū)的數(shù)據(jù)代入模型，算出結(jié)果，從而評價這些未知地段。實際工作中，根據(jù)方法不同，可能計算出未知地段含有礦床的概率、含礦的可能數(shù)量、種類等。預(yù)測結(jié)果常用圖件表示，包括預(yù)測有利單元分布圖、找礦遠景區(qū)劃分圖、潛在資源量概率分布等。對預(yù)測結(jié)果進行地質(zhì)解釋包括兩方面：1〕根據(jù)已有地質(zhì)認識，說明預(yù)測結(jié)果的地質(zhì)合理性；2〕對模型及預(yù)測結(jié)果進行分析，發(fā)現(xiàn)其與現(xiàn)有地質(zhì)認識的差異，探討模型所提供的新信息和對原有地質(zhì)認識的開展。但假設(shè)能確認這些差異是因模型不對而造成的，那么應(yīng)修改預(yù)測方法重新工作。3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法〔8〕提出地勘工作部署建議，是指根據(jù)預(yù)測結(jié)果，提出在所預(yù)測的各級〔類〕遠景區(qū)內(nèi)，進一步安排地質(zhì)勘查工作的建議。這是必不可少的環(huán)節(jié)，是礦產(chǎn)預(yù)測及礦床統(tǒng)計預(yù)測工作實際意義的集中表達。建議的內(nèi)容，主要包括進一步工作的空間范圍、工作種類、比例尺、優(yōu)先程度等。一般來說，在遠景區(qū)內(nèi)部署下一步勘查工作應(yīng)根據(jù)遠景區(qū)級別從A到C的順序優(yōu)先安排。工作的比例尺應(yīng)大于現(xiàn)有預(yù)測成果的比例尺，工作的種類、內(nèi)容要與地理、地質(zhì)條件相適應(yīng)。3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法礦床統(tǒng)計預(yù)測例：新疆巴侖臺-庫什地區(qū)銅多金屬礦產(chǎn)預(yù)測3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容巖體圖層地層圖層該例僅用于演示礦床統(tǒng)計預(yù)測工作的過程和結(jié)果斷層圖層礦床統(tǒng)計預(yù)測例：新疆巴侖臺-庫什地區(qū)銅多金屬礦產(chǎn)預(yù)測3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容航磁ΔT值等值線圖層巴侖臺-庫米什地區(qū)礦床〔點〕分布圖1-酸性火山巖中塊狀硫化物礦床；2-細碧角斑巖系黃鐵礦型礦床；3-層控型礦床；4-石英斑巖型礦床；5-巖漿熱液型礦床；6-構(gòu)造蝕變巖型礦床；7-沉積型礦床礦床統(tǒng)計預(yù)測例：新疆巴侖臺-庫什地區(qū)銅多金屬礦產(chǎn)預(yù)測3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容以上5個圖層及其它一些圖層〔未列出〕是預(yù)測所用的地質(zhì)變量。單元劃分及控制單元選擇〔深色者為控制單元〕礦床統(tǒng)計預(yù)測例：新疆巴侖臺-庫什地區(qū)銅多金屬礦產(chǎn)預(yù)測3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容銅礦找礦有利性指標等值線圖等值線相對低凹處為有利地段〕鉛鋅礦找礦有利性指標等值線〔等值線相對低凹處為有利地段〕礦床統(tǒng)計預(yù)測例：新疆巴侖臺-庫什地區(qū)銅多金屬礦產(chǎn)預(yù)測3礦床統(tǒng)計預(yù)測的根本理論方法3.4礦床統(tǒng)計預(yù)測的一般程序和工作內(nèi)容Eigenface法的預(yù)測結(jié)果思考題〔1〕為什么說礦床統(tǒng)