基于證據(jù)權(quán)重法的虹螺山—五指山地區(qū)鉬成礦遠景預(yù)測

姚永龍，王永春，于孔超，邊祥山

（1.遼寧省第三地質(zhì)大隊，遼寧 朝陽 122000；

2.遼寧工程技術(shù)大學資源與環(huán)境工程學院，遼寧 阜新 123000；3.遼寧省第四地質(zhì)大隊，遼寧 阜新 123000）

0 引言

成礦遠景預(yù)測是應(yīng)用地質(zhì)理論，綜合基礎(chǔ)地質(zhì)、地球物理、地球化學和遙感地質(zhì)等基礎(chǔ)資料獲得地質(zhì)找礦信息，總結(jié)成礦地質(zhì)條件和礦床賦存規(guī)律，建立礦床模型，圈定不同級別的成礦遠景區(qū)［1］。目前，隨著地表露頭礦床和易識別礦床的日益減少，以合適的成礦預(yù)測理論為指導來尋找外圍及深部隱伏礦床已成為地質(zhì)工作者的重要任務(wù)。

本文以遼西虹螺山—五指山地區(qū)為研究區(qū)，以證據(jù)權(quán)重法為成礦預(yù)測方法，以MapGIS軟件為信息處理平臺，在對一系列原始地質(zhì)信息進行提取與綜合評價的基礎(chǔ)上，進行區(qū)內(nèi)鉬礦床的成礦遠景預(yù)測。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

虹螺山—五指山地區(qū)位于遼寧省西部，為一構(gòu)造巖漿巖帶，其大地構(gòu)造位置位于華北地臺北緣燕山臺褶帶的山海關(guān)臺拱與遼西臺陷的過渡部位。該區(qū)南東部邊界大致為青龍—葫蘆島大斷裂，北西部邊界為女兒河和要路溝—葫蘆島大斷裂。沿要路溝—女兒河區(qū)域斷裂與其他方向斷裂交匯部位形成了區(qū)域上規(guī)模較大的五指山巖體、寬邦巖體、堿廠巖體、舊門巖體和虹螺山巖體，構(gòu)成了一條十分醒目的NE向展布的構(gòu)造－巖漿活動帶，即八家子—楊家杖子構(gòu)造巖漿巖帶，區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)的楊家杖子—鋼屯鉬礦正處于該成礦帶北東段的虹螺山巖體西緣。

2 證據(jù)權(quán)重法簡介

證據(jù)權(quán)重法是20世紀80年代末期由加拿大數(shù)學地質(zhì)學家Bonham-Carter和Agterberg提出并開始應(yīng)用在礦產(chǎn)資源預(yù)測領(lǐng)域，經(jīng)改進最終形成的、較為完善的基于GIS模擬的成礦預(yù)測方法［2］。其基本原理是把每一種成礦信息都看作為成礦預(yù)測的一個證據(jù)因子，而每一個證據(jù)因子對成礦預(yù)測的貢獻是由該因子的權(quán)重來確定的。

在評價預(yù)測工作中應(yīng)用證據(jù)權(quán)重法需要掌握下列5類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：

①預(yù)測區(qū)的總面積（或單元網(wǎng)格數(shù)）A；②區(qū)內(nèi)含礦預(yù)測區(qū)總面積（或單元網(wǎng)格數(shù)）D；③第i個證據(jù)因子的總面積（或單元網(wǎng)格數(shù)）Bi；④第i個證據(jù)因子不存在的面積（或單元網(wǎng)格數(shù)）；⑤不含礦的預(yù)測區(qū)面積。

涉及的計算公式主要有：

（1）O先驗＝P先驗/（1－P先驗）；

（3）P后驗＝O后驗/（1＋O后驗）。

其中，O先驗為先驗成礦有利度；P先驗＝D/A為研究區(qū)內(nèi)礦床（點）出現(xiàn)的先驗成礦概率值；O后驗為后驗成礦幾率；P后驗為后驗成礦概率值。為權(quán)重值，當?shù)趇個證據(jù)因子存在時，其權(quán)重定義為正權(quán)，為；當?shù)趇個證據(jù)因子不存在時，其權(quán)重定義為負權(quán)，Wik為；當?shù)趇個證據(jù)因子在某網(wǎng)格單元內(nèi)缺乏資料時取值為0。相關(guān)系數(shù)的大小表征某證據(jù)因子找礦指示性的好壞：若C＝0，表示該證據(jù)因子對有礦與無礦無指示意義；C＞0，表示該證據(jù)因子的出現(xiàn)有利于成礦；C＜0，表示該證據(jù)因子的出現(xiàn)不利于成礦。對證據(jù)因子進行提取并建立證據(jù)權(quán)預(yù)測模型后，根據(jù)后驗概率值P后驗對區(qū)內(nèi)鉬礦產(chǎn)進行遠景預(yù)測并確定預(yù)測遠景區(qū)級別。

3 成礦地質(zhì)特征分析及證據(jù)因子提取

3.1 成礦地質(zhì)特征

虹螺山—五指山地區(qū)鉬礦研究始于上世紀50—60年代，相繼勘查評價了楊家杖子、蘭家溝等大中型鉬礦。隨著研究程度的提高，逐步摸清了該區(qū)鉬礦的成礦規(guī)律，并初步建立了該區(qū)鉬礦床的礦床預(yù)測模型。

在對虹螺山—五指山地區(qū)各鉬礦地質(zhì)特征進行統(tǒng)計分析后認為，該區(qū)鉬礦的賦礦地層為中元古界和下古生界，其中以寒武系和奧陶系為主，成因上與燕山期花崗巖關(guān)系密切，主要控礦構(gòu)造為NE向、NNE向及近EW向的斷裂構(gòu)造，并在有利的地球物理及地球化學條件下形成。

3.2 有利成礦證據(jù)因子的提取

為了統(tǒng)一、有效地提取各成礦證據(jù)因子，保證預(yù)測評價的準確性，在Map GIS 6.7操作平臺上依據(jù)統(tǒng)一的坐標系統(tǒng)和比例尺建立了虹螺山—五指山地區(qū)的空間數(shù)據(jù)庫，主要包括基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、遙感影像數(shù)據(jù)庫、地球物理數(shù)據(jù)庫和地球化學數(shù)據(jù)庫。

3.2.1 地層證據(jù)因子的提取

區(qū)內(nèi)共有20類地層出露，屬華北地層區(qū)燕山分區(qū)。為確定有利成礦地層，將礦產(chǎn)地質(zhì)子數(shù)據(jù)庫中的鉬礦床（點）文件與基礎(chǔ)地質(zhì)子數(shù)據(jù)庫中的地層文件進行相交分析后加以統(tǒng)計（圖1），并進行了含礦地層找礦有利度分析［3－4］（表1）。

從圖1和表1可以看出，單位礦產(chǎn)當量以奧陶系和寒武系最為顯著，其次為高于莊組。這與研究區(qū)內(nèi)大中型礦床主要產(chǎn)于奧陶系和寒武系地層中相吻合。故提取奧陶系、寒武系和高于莊組3類地層為有利的地層證據(jù)因子。

圖1 虹螺山—五指山地區(qū)地層中鉬礦床（點）分布統(tǒng)計直方圖Fig.1 Statistical histogram of molybdenum deposits in strata of Hongluoshan-Wuzhishan area

表1 虹螺山—五指山地區(qū)含礦地層找礦有利度分析Table 1 Statistical histogram of Mo ore-bearing strata in Hongluoshan-Wuzhishan area

3.2.2 構(gòu)造證據(jù)因子的提取

區(qū)內(nèi)與鉬礦床的形成關(guān)系較為密切的斷裂構(gòu)造主要為NE向的要路溝—葫蘆島斷裂、青龍—葫蘆島斷裂，NNE向的女兒河斷裂、八百壟—北大山斷裂、南安—寺兒堡斷裂，近EW向的黑魚溝斷裂、畫眉山—葫蘆島斷裂、富有屯—團山子斷裂，以及次一級的NE向、NNE向斷裂。并將根據(jù)地球物理資料推測的NE向和近EW向構(gòu)造、根據(jù)遙感影像解譯的NE向構(gòu)造合并到原有地面斷裂構(gòu)造中，作為一類證據(jù)因子進行提取。為確定最為理想的斷裂影響帶，將礦產(chǎn)地質(zhì)子數(shù)據(jù)庫中的鉬礦床（點）文件與基礎(chǔ)地質(zhì)子數(shù)據(jù)庫中的斷裂構(gòu)造文件進行相交分析，并應(yīng)用Map GIS對斷裂構(gòu)造進行Buffer分析，經(jīng)計算，當緩沖半徑為1.68 km時斷裂構(gòu)造的成礦相關(guān)系數(shù)C值最大，故選擇緩沖半徑為1.68 km的斷裂影響帶為成礦有利的構(gòu)造證據(jù)因子（圖2）。

圖2 虹螺山—五指山地區(qū)有利的斷層影響帶證據(jù)層Fig.2 Evidence layer about beneficial faulting zone in Hongluoshan-Wuzhishan area

從圖2可以看出，所有大、中、小型礦床及大部分礦（化）點均落在斷裂緩沖區(qū)內(nèi)，因此認為提取緩沖半徑為1.68 km的斷裂影響帶為成礦有利的構(gòu)造證據(jù)因子是合理的。

3.2.3 侵入巖證據(jù)因子的提取

研究區(qū)內(nèi)侵入巖屬綏中—北鎮(zhèn)侵入巖帶南西端的虹螺山—五指山構(gòu)造巖漿巖帶，由養(yǎng)馬甸子—笊籬頭子巖漿巖帶和楊家杖子—虹螺山巖漿巖帶構(gòu)成，在平面上構(gòu)成一個“卜”字型。對鉬礦床（點）文件與侵入巖文件進行相交分析后（圖3），進行含礦侵入巖找礦有利度分析［3－4］（表2）。

圖3 虹螺山—五指山地區(qū)侵入巖中鉬礦床（點）分布統(tǒng)計直方圖

由圖3和表2可以看出，單位礦產(chǎn)當量以燕山期細?；◢弾r最為顯著，其次為燕山期中粗?；◢弾r。這與前面所述本區(qū)鉬礦的形成與燕山期侵入巖關(guān)系密切的成礦模式相一致。故提取這2類侵入巖作為成礦有利的侵入巖證據(jù)因子。

3.2.4 地球物理證據(jù)因子的提取

通過對前人資料的分析和研究，認為本區(qū)鉬成礦有利的地球物理證據(jù)因子主要為剩余布格重力負場和航磁負場。NE向的虹螺山—圣宗廟—五指山重力負場區(qū)對區(qū)內(nèi)鉬礦的形成具有控制作用，目前已發(fā)現(xiàn)的大、中型鉬礦均位于其內(nèi)（圖4）；而大致與女兒河斷裂平行的鋼屯—楊家杖子—大楊樹溝NE向航磁負場區(qū)與區(qū)內(nèi)鉬礦形成關(guān)系密切，包絡(luò)了大多數(shù)鉬礦產(chǎn)地（圖5）。

表2 虹螺山—五指山地區(qū)含礦侵入巖找礦有利度分析Table 2 Beneficial degree of Mo ore-bearing instrsive rock in Hongluoshan-Wuzhishan area

圖4 虹螺山—五指山地區(qū)剩余布格重力異常等值線示意圖Fig.4 Residual Bouguer gravity anomaly contour map of Hongluoshan-Wuzhishan area

圖5 虹螺山—五指山地區(qū)航磁平面示意圖Fig.5 Aeromagnetic plane sketch of Hongluoshan-Wuzhishan area

3.2.5 地球化學證據(jù)因子的提取

通過對已收集地球化學資料的解讀和統(tǒng)計分析，認為對本區(qū)鉬成礦有利的地球化學證據(jù)因子主要為地球化探異常及重砂異常。化探異常方面主要為鉬元素異常，通過計算當異常值為0.88×10－6時C值最大為2.25，故以此異常值為下限提取鉬化探異常證據(jù)因子；重砂異常方面則主要為含鉬、鉛、鋅元素的重礦物異常。

基于以上分析，提取5類共12個成礦有利證據(jù)因子作為本區(qū)的成礦遠景預(yù)測模型建模因子。

4 證據(jù)權(quán)預(yù)測模型的建立

證據(jù)權(quán)重法預(yù)測模型是根據(jù)已知礦床（點）與各種控礦成礦條件之間的條件概率來確定每種條件的權(quán)重值，然后對全區(qū)進行預(yù)測［5］。為保證每個網(wǎng)格單元內(nèi)有、且只有1個礦點產(chǎn)出，結(jié)合本研究區(qū)的面積、勘探程度以及礦點分布情況，以2 km×2 km的規(guī)格對研究區(qū)進行網(wǎng)格劃分，得到1 850個網(wǎng)格單元，并在每個單元格內(nèi)提取各證據(jù)因子。

（1）對前述各證據(jù)因子文件與網(wǎng)格單元文件進行相交分析及二元模式識別，存在證據(jù)因子的網(wǎng)格單元賦值為1，不存在證據(jù)因子的網(wǎng)格單元賦值為0，并將賦值結(jié)果保存為網(wǎng)格單元的屬性數(shù)據(jù)。

（2）對鉬礦床（點）文件與網(wǎng)格單元文件進行相交分析及二元模式識別，存在鉬礦床（點）的網(wǎng)格單元賦值為1，不存在鉬礦床（點）的網(wǎng)格單元賦值為0，同樣將賦值結(jié)果保存為網(wǎng)格單元的屬性數(shù)據(jù)。

（3）在提取完證據(jù)因子及各網(wǎng)格單元屬性數(shù)據(jù)后，分別計算出各證據(jù)因子與本區(qū)鉬礦成礦的相關(guān)程度和預(yù)測評價證據(jù)權(quán)重值（表3），并以此對區(qū)內(nèi)網(wǎng)格單元進行成礦概率計算。

表3 虹螺山—五指山地區(qū)證據(jù)因子權(quán)重參數(shù)Table 3 Weight parameters of evidence factors of Hongluoshan-Wuzhishan area

5 成礦遠景預(yù)測及結(jié)果評價

運用上述預(yù)測模型計算出研究區(qū)內(nèi)各網(wǎng)格單元的后驗成礦概率值。根據(jù)區(qū)內(nèi)各單元后驗成礦概率值的具體分布情況，結(jié)合后驗概率值求拐點的方法［6］對研究區(qū)進行3級遠景區(qū)劃分：Ⅰ級遠景區(qū)為P后驗＞0.8的區(qū)域，Ⅱ級遠景區(qū)為0.6＜P后驗≤0.8的區(qū)域，Ⅲ級遠景區(qū)為0.4＜P后驗≤0.6的區(qū)域。據(jù)此作出虹螺山—五指山地區(qū)鉬礦床成礦遠景預(yù)測圖（圖6）。

圖6 虹螺山—五指山地區(qū)鉬礦床成礦遠景預(yù)測圖Fig.6 Molybdenum prospect prognosis map of Hongluoshan-Wuzhishan area 1.鉬礦床（點）2.Ⅰ級遠景區(qū)3.Ⅱ級遠景區(qū)4.Ⅲ級遠景區(qū)

由圖6可以看出，本次預(yù)測圈定的Ⅰ級遠景區(qū)有鋼屯—裴家屯預(yù)測區(qū)、葉家屯—蘇家屯預(yù)測區(qū)、堿廠預(yù)測區(qū)和大楊樹溝預(yù)測區(qū)（4個），共有礦產(chǎn)地19處，其中大型礦床3處、中型礦床5處、小型礦床2處，典型礦床有蘭家溝鉬礦、楊家杖子鉬礦和大楊樹溝鉬礦（大型礦床）；Ⅱ級遠景區(qū)有八百壟預(yù)測區(qū)、盤道溝預(yù)測區(qū)、老虎洞預(yù)測區(qū)、營盤村預(yù)測區(qū)、灰山屯預(yù)測區(qū)、藥王廟預(yù)測區(qū)、圍屏預(yù)測區(qū)、胡家?guī)X預(yù)測區(qū)、八家子預(yù)測區(qū)、蒲塘溝預(yù)測區(qū)及東洼子預(yù)測區(qū)（11個），共有礦產(chǎn)地10處，其中有小型礦床3處，典型礦床為灰山屯鉬礦、任虎山溝鉬礦和圍屏鉬礦（小型礦床）；Ⅲ級遠景區(qū)有馬杖房鎮(zhèn)預(yù)測區(qū)和八家子南部預(yù)測區(qū)2個，其中尚未發(fā)現(xiàn)鉬礦產(chǎn)地。

6 結(jié)論

（1）區(qū)內(nèi)所有礦床（點）都落在Ⅰ級、Ⅱ級預(yù)測遠景區(qū)范圍之內(nèi)，說明本次預(yù)測評價對已知礦床（點）沒有遺漏。而且所劃分遠景區(qū)的級別與其內(nèi)產(chǎn)出的鉬礦床（點）規(guī)模及數(shù)量對應(yīng)良好，說明本次預(yù)測是成功的，預(yù)測結(jié)果是可靠的。

（2）本次工作還圈定了6處目前尚未發(fā)現(xiàn)礦床（點）的預(yù)測區(qū)（張相公屯—虹螺峴一帶、老虎洞一帶、營盤村—影壁山一帶、馬杖房一帶、八家子一帶、老虎汀—東洼子一帶），經(jīng)地質(zhì)資料分析，這些預(yù)測區(qū)與已知礦床（點）在成礦條件上具有一定的相似性，具有較好的找礦前景。

（3）區(qū)內(nèi)鉬成礦有利地層為奧陶系、寒武系和高于莊組；控礦侵入巖以燕山期中酸性侵入巖為主；控礦構(gòu)造為緩沖半徑為1.68 km的NE向、NNE向及近EW向的斷裂構(gòu)造影響帶；礦床（點）多發(fā)育在線狀、環(huán)狀構(gòu)造的交叉、密集地區(qū)，而且剩余布格重力負場和航磁負場、鉬元素化探異常、含鉬鉛鋅重礦物異常也對找礦具有指示意義。

（4）基于證據(jù)權(quán)重法的成礦遠景預(yù)測，借助Map GIS軟件的數(shù)據(jù)庫處理功能，對研究區(qū)進行了有效的綜合信息預(yù)測，并將預(yù)測結(jié)果以可視化圖表的形式直觀地表達出來，從而保證了預(yù)測過程的便捷性和預(yù)測結(jié)果的準確性。

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