基于灰色-模糊理論的礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查評價
——以藏中地區(qū)為例

吳安兵 郭 科 柳炳利

(1.成都理工大學(xué)商學(xué)院，四川 成都 610059；2.四川省數(shù)學(xué)地質(zhì)重點(diǎn)實驗室，四川 成都 610059；3.四川省礦產(chǎn)資源研究中心，四川 成都 610059)

基于灰色-模糊理論的礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查評價
——以藏中地區(qū)為例

吳安兵1,2,3郭 科2,3柳炳利2,3

(1.成都理工大學(xué)商學(xué)院，四川 成都 610059；2.四川省數(shù)學(xué)地質(zhì)重點(diǎn)實驗室，四川 成都 610059；3.四川省礦產(chǎn)資源研究中心，四川 成都 610059)

礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查綜合評價的目的是獲取評價區(qū)的勘查優(yōu)劣程度和資源保障程度等信息，為提高開發(fā)效率、優(yōu)化開發(fā)結(jié)構(gòu)以及礦山環(huán)境保護(hù)與治理評價等后續(xù)工作提供依據(jù)。以藏中地區(qū)為例，選取了多金屬礦、銅礦、鉬礦、鉻鐵礦等9種優(yōu)勢礦種作為主要評價對象，并在分析西藏自治區(qū)前2輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃的基礎(chǔ)上，劃分出33個地質(zhì)勘查評價單元。綜合考慮工作程度、實物工作量、資源儲量及質(zhì)量特征、勘查技術(shù)等4類因素，建立了礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查評價指標(biāo)體系。將層次分析法(Analytic hierarchy process,AHP)和專家打分法相結(jié)合確定各評價指標(biāo)的權(quán)重，采用基于灰色關(guān)聯(lián)度的模糊綜合評價模型進(jìn)行綜合評價，為該地區(qū)新一輪的礦產(chǎn)資源規(guī)劃提供參考。

地質(zhì)勘查評價 礦產(chǎn)資源規(guī)劃 層次分析法 灰色關(guān)聯(lián)度 模糊綜合評價模型

礦產(chǎn)資源是人類生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，加強(qiáng)區(qū)域礦產(chǎn)資源勘查開發(fā)評價研究對于確保我國礦產(chǎn)資源得到可持續(xù)的開發(fā)利用具有重要作用。對于該領(lǐng)域的研究，Damjan Krajnc綜合考慮社會、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境等各方面因素建立了礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展評價指標(biāo)體系[1]；王建偉等綜合考慮資源基礎(chǔ)、經(jīng)濟(jì)社會效益及產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)等幾個方面建立了礦產(chǎn)資源經(jīng)濟(jì)綜合評價體系，并通過實證分析采用突變級數(shù)法對區(qū)域礦產(chǎn)資源進(jìn)行綜合經(jīng)濟(jì)評價[2]；王志宏、張寶友等先后建立了競爭力模糊綜合評價模型和競爭力比較模型，但評價指標(biāo)的選擇以及參數(shù)權(quán)重的確定方法等仍需進(jìn)一步研究[3-4]。上述研究成果不足之處在于：①由于礦產(chǎn)資源綜合評價指標(biāo)所涉及的因素具有一定的模糊性，難以對其進(jìn)行定量化分析；②大部分學(xué)者僅從單因素的角度進(jìn)行礦產(chǎn)資源綜合評價，評價方法也較為單一，所得出的結(jié)論在某種程度上具有偶然性和片面性。

本研究以藏中地區(qū)為研究對象，將基于灰色關(guān)聯(lián)度的模糊層次評價模型引入到礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查評價中，首先從自然和經(jīng)濟(jì)的角度綜合分析影響礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查程度的因素，通過專家循環(huán)打分確定綜合評價指標(biāo)體系；然后采用AHP法求解各影響因素之間的權(quán)重，并進(jìn)一步采用灰色關(guān)聯(lián)度法，求解模型的隸屬度；最后進(jìn)行模糊合成，據(jù)此評價礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查程度的高低。

1 研究區(qū)概況與評價對象確定

1.1 研究區(qū)概況

西藏自治區(qū)藏中地區(qū)位于屬于岡底斯成礦帶的中東部，南以雅魯藏布江為界，西至日改則謝通門，東至工布江達(dá)，北至那曲一帶。藏中地區(qū)評價范圍涉及4個地級市，共計36個縣，地跨東經(jīng)87°30′～94°00′，北緯29°00′～31°00′，面積100 437.76 km2。該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造非常復(fù)雜，礦產(chǎn)資源較為豐富，主要的優(yōu)勢金屬礦種包括銅礦、鉻鐵礦、鉬礦、多金屬礦以及鹽湖資源等，其中銅礦、鉻鐵礦資源儲量居全國首位，而且該2種礦分布范圍廣泛，具有成帶、成片分布的特點(diǎn)，是西藏自治區(qū)目前開發(fā)利用的最主要的2種礦種；此外，該地區(qū)鉬礦資源也相當(dāng)豐富，主要集中分布在玉龍成礦帶和岡底斯成礦帶內(nèi)，以斑巖型為主。

1.2 評價對象確定

根據(jù)藏中地區(qū)各礦種的勘探開發(fā)利用現(xiàn)狀，此次開展勘查評價的礦種有多金屬礦、鉻鐵礦、金、銅、鉬、鉛鋅、鐵以及銀礦等。依據(jù)各礦種的礦床類型、礦產(chǎn)資源分布的集中程度及其成礦地質(zhì)背景，并在第2輪礦產(chǎn)資源規(guī)劃確定的重點(diǎn)勘查區(qū)、鼓勵勘查區(qū)及限制勘查區(qū)的基礎(chǔ)上，確定了尼瑪多瓦—申扎他爾瑪評價區(qū)(DQ01-1～DQ01-3)，謝通門梅巴切勒—南木林洛扎評價區(qū)(DQ02-1～DQ02-3)，昂仁亞米—南木林評價區(qū)(DQ03-1～DQ03-7以及DQ04-1～DQ04-3)，拉孜—仁布評價區(qū)(DQ05-1～DQ05-3)，那曲桑雄—嘉黎同德評價區(qū)(DQ05-1～DQ05-3)，那曲桑雄—嘉黎同德評價區(qū)(DQ06-1～DQ06-3)，當(dāng)雄寧中—工布江達(dá)金達(dá)評價區(qū)(DQ07-1～DQ07-8)，尼木麻江—工布江達(dá)松多評價區(qū)(DQ08-1～DQ08-3)等33個勘查區(qū)。

2 勘查區(qū)評價指標(biāo)體系及模型構(gòu)建

2.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建

在綜合考慮區(qū)內(nèi)資源勘查開發(fā)利用特征以及系統(tǒng)梳理大量有關(guān)礦產(chǎn)資源勘查評價文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上[5-12]，建立了藏中地區(qū)礦產(chǎn)資源勘查評價指標(biāo)體系，見表1。

表1 礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查綜合評價指標(biāo)體系

2.2 灰色模糊評價模型構(gòu)建

2.2.1 灰色關(guān)聯(lián)模型構(gòu)建

對于給定的勘查評價區(qū)集

函數(shù)值

表示就因素指標(biāo)yi而言，勘查評價區(qū)aj屬于優(yōu)越的程度。令

(1)

從而得到模糊關(guān)系矩陣

(2)

式中，R為綜合評價矩陣；R矩陣的第i行向量

然而，由于集合Y中各因素對研究區(qū)勘查程度影響不同，因此，用模糊矩陣

(3)

式中，B=(b1,b2,...,bj)為勘查評價區(qū)aj綜合考慮所有因素yi(i=1,2,3,...,m)后，屬于優(yōu)越的程度，bj∈[0,1](j=1,2,3,...,n)。

2.2.2 評價步驟

2.2.2.1 求模糊解隸屬度

(1)確定最優(yōu)指標(biāo)集y*。

(2)指標(biāo)無量綱化處理。由于因素集中有些指標(biāo)具有不同的量綱，很難直接對其進(jìn)行比較，根據(jù)2.1節(jié)建立的評價指標(biāo)體系，采用“越大越優(yōu)型”無量綱化處理。

(3)計算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。以無量綱化處理后的最優(yōu)指標(biāo)集

(4)

式中，ρ為分辨率系數(shù)，一般情況下取0.5。采用式(4)求出的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)便為模糊隸屬度值。

2.2.2.2 權(quán)重系數(shù)的分配

根據(jù)式(3)中模糊權(quán)向量

的各指標(biāo)對勘查結(jié)果的影響程度不同，采用1～9重要度標(biāo)度法，選取因素集

中的第k個原始指標(biāo)與其他指標(biāo)進(jìn)行比較，從而得出第k行元素的判斷標(biāo)度值Uk1,Uk2,Uk3,...,Ukm，即

(5)

累加P1,P2,…，Pm，得到

(6)

于是，每一指標(biāo)的權(quán)重為

(7)

根據(jù)標(biāo)度法得出式(7)中Uki(k,i=1,2,3,…,m)值，將其代入式(7)中計算出Pk，將Uki(k,i=1,2,3,...,m)、Pk值代入式(5)，便可計算出各指標(biāo)的權(quán)重Pi(i=1,2,3,...,m)。

3 評價結(jié)果分析

3.1 礦種勘查優(yōu)劣程度評價

采用灰色模糊評價模型得出勘查評價區(qū)內(nèi)的各礦種評價得分的均值作為區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源勘查綜合得分值，并對其進(jìn)行大小排序，依據(jù)得分大小劃分各礦種的優(yōu)劣等級，結(jié)果見表1。

表2 藏中地區(qū)地質(zhì)勘查綜合得分及礦種勘查程度優(yōu)劣等級劃分

由表2可知，在33個評價區(qū)中，得分靠前的5個調(diào)查評價區(qū)依次為DQ02-1、DQ02-2、DQ08-2、DQ03-5、DQ07-7，涉及的礦種主要有鐵礦、銀礦、金礦、多金屬礦等；得分靠后的5個評價區(qū)依次為DQ03-4、DQ07-8、DQ08-3、DQ01-3、DQ01-1，涉及的礦種主要有銅礦、鉛礦、鉻鐵礦等。得分靠前的5個評價區(qū)僅涉及4個調(diào)查評價區(qū)(DQ02，DQ03，DQ07，DQ08)，并且得分位于前3名的評價區(qū)內(nèi)均僅含1種礦種，原因在于DQ02-1、DQ02-2、DQ08-2等3個新劃分的勘查區(qū)面積較小，礦區(qū)面積所占比重大，工作程度相對較高，工作程度對整個勘查綜合評價有著非常重要的影響，弄如日金礦、邦布變質(zhì)金礦、驅(qū)龍銅鉬礦、甲瑪銅礦等超大型礦均分布于上述4個調(diào)查評價區(qū)內(nèi)。得分靠后的5個勘查區(qū)，有2個勘查區(qū)位于DQ01調(diào)查評價區(qū)內(nèi)，原因在于尼瑪多瓦—申扎他爾瑪?shù)貐^(qū)的礦產(chǎn)種類少，資源量較小，且工作程度較低。

表2中，優(yōu)等評價區(qū)個數(shù)為5個，占勘查評價區(qū)總數(shù)的15.2%；良好的評價區(qū)數(shù)為10個，占勘查評價區(qū)數(shù)的30.3%；中等的評價區(qū)數(shù)為13個，占勘查區(qū)總數(shù)的39.4%；差的評價區(qū)數(shù)為5個，占勘查評價區(qū)數(shù)的15.2%；總體上看，藏中地區(qū)的整體勘查程度處于良好狀態(tài)。

從上述分析結(jié)果不難看出，亟需改進(jìn)的勘查評價區(qū)包括那曲地區(qū)DQ01-1，謝通門縣的DQ03-4，工布江達(dá)縣的DQ07-8以及加查縣的DQ08-3，對該類評價區(qū)應(yīng)加大勘查投入和加強(qiáng)管理，提高勘查成效，重點(diǎn)開展以銅、金、鉻、鉬等礦種的深入研究，爭取有所突破。

3.2 礦種保障程度評價

由藏中地區(qū)鉬礦的等值線圖可以看出，鉬礦主要分布于藏中的偏東地區(qū)，呈由北向南的“L”型走向，以達(dá)孜—墨竹工卡的鉬礦最為豐富，其涉及的勘查評價區(qū)有DQ06-3、DQ07-2、DQ07-4、DQ07-6、DQ07-8，但西部地區(qū)的南木林(DQ03-7)的鉬礦資源也較豐富。藏中地區(qū)各礦種的空間分布情況見表3。

表3 藏中地區(qū)礦種的空間分布

由表3可知，由于銅、鉛、銀礦分布較為廣泛，涉及的評價區(qū)較多，因此，考慮取每種礦種的前7位，DQ07-4勘查區(qū)有2種礦種(銅、鉬)的分布均名列前茅。9種礦種中，4種礦種分布均為第1位的位于DQ07調(diào)查評價區(qū)內(nèi)。由此可見，當(dāng)雄寧中—工布江達(dá)金達(dá)評價區(qū)內(nèi)的礦產(chǎn)資源是最為豐富的，各礦種的整體勘查程度最高。

4 結(jié) 語

從礦產(chǎn)資源投入和產(chǎn)出的角度出發(fā)，綜合考慮了工作程度、實物工作量、資源儲量及質(zhì)量特征以及勘查技術(shù)等因素，建立了藏中地區(qū)礦產(chǎn)資源地質(zhì)勘查綜合評價指標(biāo)體系，將灰色關(guān)聯(lián)度法和模糊綜合評判法有機(jī)組合，對研究區(qū)的地質(zhì)勘查程度進(jìn)行綜合評價，評價結(jié)果較為可靠，可為區(qū)內(nèi)開展礦產(chǎn)資源規(guī)劃工作提供參考。

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(責(zé)任編輯 王小兵)

Evaluation of Geological Exploration of Mineral Resources Based on Gray-Fuzzy Theory：A Case Study in Central Tibet

Wu Anbing1,2,3Guo Ke2,3Liu Bingli2,3

(1.SchoolofBusiness，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China；2.Geo-mathematicsKeyLaboratoryofSichuanProvince，Chengdu610059，China；3.MineralResourcesResearchCenterofSichuanProvince，Chengdu610059，China)

The goal for comprehensive evaluation of mineral resources is to obtain the information of mineral exploration and the degree of resources security in the evaluation area so as to provide basis for the following work such as improving development efficiency，optimizing the structure of mineral development，conducting evaluation of mine environmental protection and governance.Taking the middle area of Tibet as the research example，the nine advantageous resources such as polymetallic ore，copper ore，molybdenum core，chromite ore are selected as the mine object of evaluation.The 33 geological exploration evaluation units are divided based on analyzing the existing two mineral resources planning of Tibet autonomous region.The evaluation index system for geology exploration of mineral resources is established by considering the four kinds of factors such as degree of work，physical effort，resources and quality characteristics and exploration technology synthetically.The weight values of evaluation index are calculated by using the analytic hierarchy process (AHP) and expert scoring method.The fuzzy comprehensive evaluation is conducted by using the fuzzy comprehensive evaluation model based on grey correlation degree so as to provide some reference for the new mineral resources planning in this research area.

Evaluation of geological exploration，Mineral resources planning，Analytic hierarchy process，Grey correlation degree，F(xiàn)uzzy comprehensive evaluation model

2014-12-11

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項目(編號：12120113092300，12120113091700)。

吳安兵(1988—)，男，碩士研究生。通訊作者 郭 科(1958—)，男，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師。

P624

A

1001-1250(2015)-03-133-05