为了将基于地理信息系统(GIS)技术和数据融合技术的地学信息系统应用于湖南省区域地质成矿预测分析,为进一步找矿工作提供决策支持,根据成矿预测模型,在利用成矿地质条件和找矿标志的基础上,结合专家经验,改变传统成矿预测分析方法,运用该信息系统的空间分析功能、数据融合技术以及高精度计算进行区域成矿预测,圈定地质异常区域和成矿靶区。此外,利用3S(GIS(地理信息系统),GPS(全球定位系统),RS(遥感))技术集成对国土资源遥感综合调查的多源地学数据(包括国土资源综合调查中所涉及的图像、图形、数据表格、文本等)进行管理,在已有地理信息系统平台ArcPInfo等基础上进行二次开发建立地学信息系统,并结合地学数据特点,建立地学数据库模型及相应的空间分析模型,实现地学数据的融合。
1地学多元信息提取依据
成矿远景区的划分主要是综合各方面信息,采用相似类比法和地质异常成矿理论、地质条件组合控矿理论的方法,对有可能成矿的地带进行圈定。划分成矿远景区的依据如下。
1.1大地构造
在大地构造单元接触部位及附近,这些地段构造、岩浆作用强烈,断裂发育,岩浆活动频繁,成矿作用期次多,矿床分布密集,各种物化探找矿标志明显,如江南古陆与华南裂陷槽接触部位及附近。
1.2区域构造
区域构造发育部位、多组大断裂交汇部位往往是矿化集中部位。基底断裂主要控制层控型和沉积型矿产,壳断裂控制各种内生金属矿床,岩石圈断裂则控制与超镁铁质岩浆岩有关的矿床。长期活动的断裂对成矿较有利。
1.3岩浆岩
壳源型花岗岩与钨锡矿关系密切,并常伴生或共生铅锌银矿;壳幔混熔型花岗岩与金、银、铅、锌矿关系密切。燕山早期花岗岩与大部分矿床有成因联系,一般出露面积小,侵蚀程度浅,浅隐伏的岩体含矿性好。
1.4矿源层
各种矿产均有其特定的矿源层。如湘西金矿主要赋存层位为冷家溪群、板溪群;而湘南铅锌矿的重要赋存层位为泥盆系和石炭系。研究典型矿田,确定其矿源层,可作为寻找相似类型矿床的标志。
1.5矿产与化探异常
矿床规模大且密集分布的地区,以及面积大、元素组合齐全的“高、大、全”异常区是矿产资源量可能聚集的地区。
1.6重磁异常
重磁异常可有效地反映断裂带、隐伏岩体及隐伏边界,从而确定其含矿性。
1.7遥感
在环形影像密集区、线性影像密集带、构造分布区,矿产分布密度高。亦可根据遥感影像对比模式进行预测,由已知区推测未知区。另可尝试运用信息提取方法预测找矿靶区,此种方法要求遥感信息精度高,主要用于1∶50000成矿预测。
根据以上标志,湖南大致可分为3个找矿重点区,即湘南、湘西、湘中区。在此,对这3个重点区进行遥感地质解译,并对其区域地质构造、岩浆岩、物化探、遥感、矿床等各种成矿标志进行系统、全面地研究,从而划出若干成矿远景区。
2系统缓冲区分析和叠加分析在成矿预测中的应用
全面分析所拥有的地质数据,权衡各种因素在矿床形成中的重要性,其主要方法是信息系统的缓冲区分析和叠加分析。
缓冲区分析主要用以确定某种因素的影响范围。分析时,根据每个成矿预测因子在矿体形成中的权重,即因素在成矿过程中的影响程度设定合适的缓冲区距离,权重大,即在成矿过程中所起的影响作用大,可以将缓冲距离设置偏大。这里,设定缓冲距离为20,10和5km。
在对缓冲区进行分析的基础上,对相关的因素进行叠加分析,据起决定性作用的因素确定预测区。
影响成矿的因素主要有:断裂带、构造带、岩浆岩、冷家溪群P板溪群老地层、已知金属矿床点、有色金属异常。其中断裂带交汇处、构造带交汇处、已知金属矿床点、有色金属异常对成矿有比较大的影响,因此,将缓冲区距离设置大一些,这里设置为20km,即这些因素的影响带范围设置在20km以内。将这些因素进行缓冲区分析,求出它们的影响范围,再进行叠加分析即采取并集的操作求出彼此的共同影响带。
冷家溪群P板溪群老地层主要与金矿的形成有关,而且只与该地层有关,因此,不进行缓冲区分析。将该并集(其他因素影响范围)与冷家溪群P板溪群老地层的分布范围进行叠加分析,求出金矿床预测区的大致分布范围。同样可以找出相关矿种的相关决定性因素,进行适当的缓冲区分析,可以大致求出该矿种的预测区范围。
因为数据不全,导致有些矿种数据资料不全,这时只能根据经验进行预测,求出大范围的预测区,然后进行人工校正。一般来说,矿床的形成离不开岩浆岩与断裂的分布,它们对矿床的形成有一定的影响范围,将缓冲区距离设置稍微小一点,这里设置为10km。将前面的并集与岩浆岩和断裂影响范围进行叠加分析,可以求出一个成矿预测区。预测区精确度的高低在很大程度上取决于地质数据资料是否齐全,以及预测分析人员的经验。
由于地质资料不完全及找矿经验不足,所圈定的远景区的精确度有限,且没有区分其优劣性和矿种。全面权衡各种因素在矿床形成中影响的重要性,对所拥有的地质数据进行分析,采用信息系统的缓冲区分析和叠加分析和一定的预测模式,对全范围进行预测分析,可以划分25个成矿远景区。
3制图输出
将系统处理的中间成果或最终成果绘制成所需要的专题图件。专题制图是地质工作的有机组成部分。传统的地质制图工作复杂、周期长、劳动强度大。为了将地学数据库中的地学数据信息实行计算机管理,对于地学信息的动态变化,地学图件内容的变更,诸多内容的修改再版以及注入,可以利用GIS进行。GIS可方便地将信息调出,进行必要的修改,重新输入。这样可缩短修编周期,提高地质图件的应用价值。
有了地学信息数据库,就可以将有用的信息绘制成图,如矿点分布图、构造纲要图等等。采用ArcPInfo制图工具,也可以编制出一个自动成图系统,但需要选用合适的GIS软件,目前比较大众化的编图软件有ArcPInfo,Imagine,MapGis,MapInfo等,比较方便的GIS软件是MapInfo,MapGis等,它们都是桌面化的操作,就像对Word排版一样的方便。如以Map2Info作为研究对象,利用GIS软件制作地质图件.图件的编制过程主要可分为:数据格式转换、数据分层、图层编辑、图件输出。
4结语
该地理信息系统根据专家多年的找矿经验,建立找矿模型,然后利用计算机高精度计算和GIS空间分析技术进行预测分析,按照给定的条件对预测区进行成矿预测,应用领域广泛。其特点是:
a.能够充分利用成矿地质条件和找矿标志以及专家的经验分析成矿条件,通过GIS各种功能,进行矿产预测。
b.能够得到一些用人工的方法很难划分的地质异常带,例如断裂控矿影响宽度带等。
c.与传统的方法相比,该系统可以迅速地对大量数据进行对比和分析。
d.该运行系统可使湖南省国土资源遥感综合调查中以多种数据方式存贮的基础遥感资料、专题解译资料、辅助分析资料以及综合调查资料有机结合、互为补充;实现了数据检索、更新编辑、快速显示等功能;可按需要制作彩喷专题地图和分色胶片,为湖南省国土综合开发整治规划、地区经济发展规划提供动态监测资料和决策依据。
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