模糊綜合評價法在實(shí)物地質(zhì)資料篩選分級中的應(yīng)用：以我國錫礦實(shí)物地質(zhì)資料為例

易錦俊 ，張新元 ，季根源 ，楊　兵 ，孔令湖

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.國土資源實(shí)物地質(zhì)資料中心，河北 三河 065201；3.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037)

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模糊綜合評價法在實(shí)物地質(zhì)資料篩選分級中的應(yīng)用：以我國錫礦實(shí)物地質(zhì)資料為例

易錦俊1，2，張新元3，季根源2，楊兵2，孔令湖2

(1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.國土資源實(shí)物地質(zhì)資料中心，河北 三河 065201；3.中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心，北京 100037)

摘要：礦產(chǎn)實(shí)物地質(zhì)資料的篩選分級是實(shí)物地質(zhì)資料采集、收藏的必要環(huán)節(jié)。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，引入模糊綜合評價法，以地質(zhì)特征、成礦背景和經(jīng)濟(jì)特征3類8項(xiàng)為評判因素，建立礦產(chǎn)實(shí)物地質(zhì)資料的篩選分級評判模型。同時，以我國典型錫礦床為例，根據(jù)錫礦床的成礦背景、成礦區(qū)(帶)、成礦時代、成因類型等資源分布特征，采用模糊綜合評價法對錫礦實(shí)物地質(zhì)資料進(jìn)行篩選分級。結(jié)果表明，利用模糊綜合評價法進(jìn)行篩選分級是一種較為有效的手段。

關(guān)鍵詞：實(shí)物地質(zhì)資料；模糊評判；錫礦資源；成礦時代；成因類型

實(shí)物地質(zhì)資料的篩選分級是實(shí)物地質(zhì)資料采集、收儲并提供服務(wù)的必經(jīng)環(huán)節(jié)，它是按照一定的原則和程序，從地質(zhì)工作產(chǎn)生的大量實(shí)物地質(zhì)資料中，挑選出各級館藏機(jī)構(gòu)藏品的過程。根據(jù)實(shí)物地質(zhì)資料代表性、典型性、特殊性的原則，我們可以篩選(出Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類三個等級的實(shí)物地質(zhì)資料。

前人對實(shí)物地質(zhì)資料的篩選分級進(jìn)行了大量的研究，包括實(shí)物地質(zhì)資料篩選分級的意義、因素和原則[1-4]，以及國家實(shí)物地質(zhì)資料庫礦床名錄的確定[5-7]等。但這些研究成果均未從實(shí)際操作的角度解決實(shí)物地質(zhì)資料的篩選分級問題。尤其是礦產(chǎn)實(shí)物地質(zhì)資料的篩選，常用的方法是以礦產(chǎn)資源分布等地質(zhì)因素的綜合考量來劃分其等級，這是一種以個體經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的定性評判，具有很大的偶然性和主觀性。而模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評判方法，它根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，適合各種非確定性問題的解決[8]。因此，它為受多因素影響的實(shí)物地質(zhì)資料篩選分級提供了一種新的手段。本文以我國典型錫礦床為例，在分析我國錫礦資源總體分布特征的基礎(chǔ)上，嘗試應(yīng)用模糊綜合評價法開展實(shí)物地質(zhì)資料的篩選分級研究，以期為全國實(shí)物地質(zhì)資料的篩選工作提供借鑒和參考。

1評判模型的建立

前人的研究表明，資源分布特征(包括成礦區(qū)(帶)、成礦時代、成因類型等方面)是礦產(chǎn)實(shí)物地質(zhì)資料篩選的主要考慮因素[4-7]。根據(jù)前人對固體礦產(chǎn)實(shí)物地質(zhì)資料篩選的研究成果，結(jié)合當(dāng)前地質(zhì)工作的服務(wù)需求，筆者選取地質(zhì)特征、成礦背景和經(jīng)濟(jì)特征3大類共8個要素作為篩選分級評判因素。

由于各評判因素變量都是離散型的，其隸屬度和權(quán)重的確定均采用專家打分的形式。各因素的評判標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1　評價因子及分級標(biāo)準(zhǔn)

具體綜合評判步驟如下所示。

1)確定因素集U=(U1，U2，U3)。

2)確定評判集V=(V1，V2，V3，V4)。

3)進(jìn)行單因素評判，得到隸屬度矩陣。

4)確定各因素的權(quán)重值；計(jì)算綜合評判向量，對于權(quán)重A=(a1，a2，…，an)，計(jì)算B=A·R。

5)根據(jù)最大隸屬度原則作出評判。

2模型應(yīng)用

中國是世界上錫礦資源最豐富的國家[9]，錫礦作為國家優(yōu)勢礦種和重點(diǎn)礦種，筆者認(rèn)為十分有必要以我國典型錫礦床為研究對象、利用模糊綜合評價法對其進(jìn)行實(shí)物地質(zhì)資料的篩選分級研究。

2.1中國錫礦資源總體分布特征

2.1.1成礦構(gòu)造背景和重要成礦區(qū)(帶)

受大地構(gòu)造的強(qiáng)烈控制，我國錫礦床主要沿幾個特定的大地構(gòu)造部位呈帶狀集中分布，特別是板塊俯沖碰撞所形成的環(huán)太平洋、特提斯―喜馬拉雅、天山―大興安嶺等深斷裂體系和造山帶[10-12]。集中分布的錫礦床由此形成了5大錫礦成礦區(qū)(帶)[13]：華南錫多金屬成礦區(qū)、東南沿海錫礦成礦帶、三江錫礦成礦帶、揚(yáng)子地臺西南緣錫礦成礦區(qū)、大興安嶺錫多金屬成礦區(qū)。

華南錫多金屬成礦區(qū)集中了我國大部分的錫礦資源，分布有一系列的大型、超大型礦床，如世界聞名的個舊、大廠、柿竹園超大型礦床均分布于該區(qū)域；而三江錫礦成礦帶、揚(yáng)子地臺西南緣錫礦成礦區(qū)、大興安嶺錫多金屬成礦區(qū)則僅零星分布幾個大型礦床，資源儲量占比相對較?。煌瑫r，在準(zhǔn)噶爾造山系、天山造山系、秦嶺造山系、東昆侖造山系、祁連造山系等地區(qū)也有少量錫礦床分布。

2.1.2成礦時代

除新生代為砂錫礦外，中國原生錫礦大部分與各時代花崗巖有關(guān)，各時代的錫礦床時空分布特點(diǎn)突出，一般認(rèn)為其成礦時代主要有：元古宙、加里東期、海西期、印支期、燕山期和喜馬拉雅早期[13-15]。

中國錫礦成礦時代以燕山期為主，該期錫礦資源儲量占比很大，而第四紀(jì)次之，接下來依次為元古宙、喜山期、加里東期等[13]。但是，近年來的一些研究表明，華南地區(qū)可能廣泛存在印支期的錫成礦作用[14-21]，這表明印支期可能也是我國錫成礦作用的一個重要時代。

2.1.3成因類型

錫礦主要有原生錫礦和砂錫礦兩類，我國的錫礦資源以原生錫礦為主。研究和統(tǒng)計(jì)表明，我國原生錫礦床大多都與花崗巖類巖體有關(guān)，而東南沿海的西嶺式礦床則與火山—次火山熱液有關(guān)[13-14，22]。據(jù)此，我國原生錫礦床主要分為矽卡巖型、石英脈型、錫石-硫化物型、云英巖型、偉晶巖型、巖體型、陸相火山巖型等7類。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，矽卡巖型、錫石-硫化物型和石英脈型的錫礦床資源占比相對較多，其次是巖體型、云英巖型錫礦床，陸相火山巖型、偉晶巖型等其它類型較少[13]。

2.1.4有益組分

我國大部分錫礦床都含有共伴生的有益組分，這些共伴生元素豐富多樣，主要包括銅、鉛、鋅、鎢、鉬、銀、鉍、銻等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，錫礦作為單一礦產(chǎn)形式出現(xiàn)的占比較小，大部分以主要礦產(chǎn)的形式出現(xiàn)，另有相當(dāng)部分的錫作為共伴生組分開采利用，而礦石中具有工業(yè)價值的錫礦物幾乎僅有錫石一種，其它錫礦物的采選較難，甚至有部分尚無法利用的“呆礦”，如黃崗式錫鐵共生礦床[23-24]。

2.2中國錫礦典型礦床概況

根據(jù)錫礦資源總體分布特征，為使得篩選分級的研究更有代表性，本文選取了36個典型錫礦。這些礦床大部分來自于5大錫礦成礦區(qū)(帶)，少部分來自于西秦嶺成礦帶、東昆侖祁漫塔格鐵鎢銅多金屬成礦帶等其它成礦帶；既有矽卡巖型、石英脈型、錫石-硫化物型、云英巖型、偉晶巖型等主要成因類型，也涵蓋了蝕變底礫巖型、隱爆層間裂隙帶型等新類型；選取的礦床以燕山期為主，也有元古宙、喜山期、加里東期、海西期等時代的；既有聞名于世的個舊錫礦、大廠錫礦等，也有新發(fā)現(xiàn)的白臘水錫礦、白干湖錫鎢礦等(表2)。

表2　中國部分典型錫礦一覽表

續(xù)表2-1

續(xù)表2-2

名稱成礦背景地質(zhì)特征構(gòu)造背景成礦區(qū)(帶)礦床規(guī)模成礦時代成因類型礦種薩惹什克錫礦古亞洲構(gòu)造域,烏拉爾蒙古造山帶,東準(zhǔn)噶爾造山帶其它———貝勒庫都克錫礦帶小型海西期石英脈型錫喀孜別克錫礦古亞洲構(gòu)造域,哈薩克斯坦地塊,伊利微板塊北東緣其它———伊利微板塊北東緣成礦帶中型海西期石英脈型錫、鎢薅壩地錫礦特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域,羌北-揚(yáng)子板塊,保山-鎮(zhèn)康縣背斜復(fù)合部位東南側(cè)三江錫礦成礦帶中型燕山期石英脈型錫漂塘鎢錫礦環(huán)太平洋構(gòu)造域,華南晚加里東造山帶,武夷山后加里東隆起區(qū)南段華南錫多金屬成礦區(qū)大型燕山期石英脈型鎢、錫多金屬九毛錫礦環(huán)太平洋構(gòu)造域;揚(yáng)子地臺南緣,桂北臺隆南端揚(yáng)子地臺西南緣錫礦成礦區(qū)大型元古宙錫石-硫化物型錫、銅多金屬厚婆坳錫礦環(huán)太平洋構(gòu)造域,華南晚加里東造山帶,潮安-普寧斷裂與韓江斷裂交匯部位北西側(cè)東南沿海錫礦成礦帶大型燕山期錫石-硫化物型錫、銀、鉛、鋅多金屬西嶺錫礦環(huán)太平洋構(gòu)造域,華南晚加里東造山帶,潮安-陂溝構(gòu)造帶南端與肇慶-惠來構(gòu)造帶交接部位東南沿海錫礦成礦帶中型燕山期陸相火山巖型錫

2.3錫礦實(shí)物地質(zhì)資料的篩選分級

本文以郴州騎田嶺礦田白臘水錫礦為例，采用模糊綜合評價法展示實(shí)物地質(zhì)資料的篩選分級過程。

2.3.1建立一級模糊評判

根據(jù)白臘水錫礦的實(shí)際情況(表2)，通過專家打分，確定各因素與實(shí)物地質(zhì)資料級別相對應(yīng)的隸屬度(表3)。由此可得地質(zhì)特征、成礦背景和經(jīng)濟(jì)特征的模糊關(guān)系矩陣R1、R2、R3。

由專家打分法確定一級權(quán)重矩陣A1、A2和A3，具體如下：A1=(0.4,0.3,0.3);A2=(0.3,0.7);A3=(0.4,0.2,0.4)。

由一級模糊關(guān)系矩陣R與一級權(quán)重矩陣A進(jìn)行一級評判得到影響實(shí)物地質(zhì)資料篩選分級三大因素的模糊向量b1，b2，b3：B1=A1×R1=(0.6100,0.1500,0.2400)T；b2=A2×R2=(0.5250,0.3650,0.1100)T；b3=A3×R3=(0.6800,0.1700,0.1500)T。

表3　各指標(biāo)隸屬度取值表

2.3.2建立二級模糊評判

同理由專家打分法(德爾菲法)得出二級權(quán)重矩陣：C=(0.5，0.2，0.3)T。

最終B與C進(jìn)行二級評判，求出影響實(shí)物地質(zhì)資料篩選分級3個一級影響因素的隸屬度矩陣：

D=B×C=(0.6140，0.1990，0.1870)T

從綜合評判結(jié)果可以看出，根據(jù)最大隸屬度原則，白臘水錫礦屬于“I類”水平。

2.3.3篩選結(jié)果

根據(jù)上述步驟，依次將表2中36個典型錫礦進(jìn)行綜合評價，最終結(jié)果見表4。

表4　典型錫礦篩選分級表

這些典型錫礦床中I類27個、II類8個、III類1個，I類、II類均是各成礦區(qū)(帶)、成礦時代的重要礦床，基本符合現(xiàn)今國內(nèi)錫礦床的資源分布特點(diǎn)；27個I類錫礦床是國家級館藏機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)收藏目標(biāo)，也與國家級錫礦實(shí)物地質(zhì)資料名錄基本一致。

3結(jié)論

1)根據(jù)前人的研究成果，結(jié)合當(dāng)前地質(zhì)工作的服務(wù)需求，筆者選取地質(zhì)特征、成礦背景和經(jīng)濟(jì)特征3大類共8個要素作為篩選分級評判因素，并借此建立了實(shí)物地質(zhì)資料篩選分級的評價模型。

2)根據(jù)實(shí)物地質(zhì)資料篩選分級原則，采用模糊綜合評價法對我國36個典型錫礦床進(jìn)行了篩選分級，結(jié)果表明，利用模糊綜合評價法進(jìn)行篩選分級是一種較為有效的手段。但由于模糊綜合評價法中隸屬度與權(quán)重的確定是關(guān)鍵，隸屬度又與各影響因素的參數(shù)直接相關(guān)，故對各因素的參數(shù)一定要準(zhǔn)確評估。本文采用專家調(diào)查法個人主觀因素的影響仍然較大，未來應(yīng)該采用是判斷矩陣分析法等方法減少主觀判斷的影響。

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收稿日期：2015-12-07

基金項(xiàng)目：中國地質(zhì)調(diào)查實(shí)物地質(zhì)資料匯交監(jiān)管與篩選示范項(xiàng)目資助(編號：12120114080601)

作者簡介：易錦俊(1984-)，男，漢族，江西余江人，博士研究生，工程師，攻讀中國地質(zhì)大學(xué)(北京)巖石學(xué)、礦物學(xué)、礦床學(xué)專業(yè)，主要從事礦床地質(zhì)研究和實(shí)物地質(zhì)資料管理工作。E-mail:282062982@qq.com。

中圖分類號：P621

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)07-0138-06

The application of fuzzy comprehensive evaluation method in the mineral physical geological data：taking an example of tin-ore physical geological data in China

YI Jin-jun1，2，ZHANG Xin-yuan3，JI Gen-yuan2，YANG Bing2，KONG Ling-hu2

(1.School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China；2.Cores and Samples Centre of Land and Resources，China Geological Survey，Sanhe 065201，China；3.Development Research Center，China Geological Survey，China Geological Survey，Beijing 100037，China)

Abstract:Resource distribution characteristics are considered as main factors for mineral physical geological data screening.In this paper，with comprehensive consideration of influence of various factors on the physical geological data screening，comprehensively fuzzy evaluation method is introduced on the basis of predecessors' research.Furthermore，the principle of screening classification for mineral physical geological data is established by the evaluation factors which include 8 items of 3 categories such as geological characteristics，metallogenic background and economic characteristics.Meanwhile，taking an example of China tin deposit，we selected and classified typical Chinese tin deposits according to the screening and grading principle by systematically analysis of resource distribution characteristics such as the metallogenic background，metallogenic zones (belts)，metallogenic epoch，genetic types.Results showed that，fuzzy evaluation is a relatively more effective method for classified screening due to the great fuzziness of the evaluation factors themselves on the tin physical geological data.

Key words：physical geological data；fuzzy evaluation；tin-ore resources；metallogenic epoch；genetic types