原生晕地球化学异常分析及深部盲矿预测
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摘要
铜绿山铜铁矿床是长江中下游铜铁多金属成矿带典型的接触交代矽卡岩型矿床之一，但经四十余年的开采，资源己是中度危机，寻找接替资源，迫在眉睫。矿区面积3.5km~2，存在着大小不等的13个矿体，其中主矿体埋藏深，Ⅲ号矿体在负820米以下，ⅩⅢ号矿体在负1200以下仍没尖灭。通过对矿床成矿规律及地质、物化探异常特征的研究，认为矿床深部及外围仍具找矿潜力。
论文从地球化学数据异常分析着手，以aiNet网络模型为基础，研发能够在信息量不足或信息缺失情况下，保证数据的完备性以及精确性的数据预处理方法；以分形理论为指导，研发一套符合地球化学元素分布特征，用于求取地球化学元素异常下限并能动态圈定地球化学元素异常浓集分带的数学方法；以独立分量分析理论为基础，研发一套能够在地球化学空间数据体中定量求取地球化学元素组合异常的方法模型。将方法模型应用于铜绿山铜铁矿1：20万水系沉积物测量资料、1：5万水系沉积物测量资料，从异常分析结果来看，效果良好，证明了算法模型的可靠性。
热液在成矿前的构造空间中迁移、运动，到沉淀析出有用矿物，并富集成矿过程中，往往除在矿体周边可见到围岩蚀变等矿化的宏观找矿标志外，在矿体外围留下有流体活动的微观踪迹-原生晕，应用地球化学原生晕找寻盲矿是有效的找矿方法。论文选取矿区ⅩⅢ号矿体作为研究对象，分析控矿构造与矿体空间特征的关系，蚀变分带与矿体分布的关系，探讨矿床成矿期次与成矿阶段，研究矿区的原生晕地球化学特征，结合矿床形成的地球化学背景、成矿成晕的元素组合特点，分析铜铁矿体和ⅩⅢ号矿体原生晕地球化学特征，确定原生晕指示元素组合。
采用非线性方法模型研究原生晕地球化学剖面数据特征，整合不确定性找矿信息、深层次提取信息内涵，提取原生晕地球化学单元素异常和组合异常信息，从地球化学异常的角度初步确定找矿远景区。
系统研究深部地质过程以及成矿作用的空间响应，在明确不同深度段原生晕地球化学指示元素异常的基础上，剖析原生晕分带序列和不同成矿期次形成的矿体晕在空间上的叠加结构和矿致异常的空间分带性，构建三维岩体模型、三维矿体模型、三维原生晕异常模型，叠加分析确定不同成矿深度找矿标志，区别深层成矿与浅层找矿标志之间的耦合关系，实现深部盲矿预测。
此外，论文针对多尺度地球化学数据处理流程，开展了地球化学数据处理原型系统的设计与实现工作。系统分为数据处理、图件编辑和专家库的设计与实现三部分。地球化学数据处理部分采用VC++与Matlab混合编程的方式实现，图件编辑部分基于MapGIS二次开发设计实现，专家库部分采用VC++设计实现。
总之，论文以铜绿山铜铁矿为研究区，通过对次生晕地球化学和原生晕地球化学数据应用非线性理论方法的系统研究，结合三维建模技术和构造叠加晕理论方法在铜绿山铜铁矿深部盲矿预测的科研实践中得到了良好效果。
论文的创新点在于：
①基于aiNet网络模型、分形理论和独立分量分析理论的非线性方法能够客观反映地球化学数据的非线性特征和元素间的组合特征，通过在次生晕和原生晕地球化学数据的应用研究，建立了一套适用于地球化学数据分析的、新的技术方法体系；
②以往的原生晕地球化学找矿多为定性分析、二维表达，本次给出了一套定量的非线性方法，并制定了基于三维模拟的原生晕地球化学深部盲矿预测工作方案。
Tonglushan Copper-iron (Cu-Fe) Deposit is one of typical contact metasomaticskarn type deposit from Cu-Fe polymetallic metallogenic belt deposits in the middleand lower Yangtze River. But after more than forty years of mining， resources havealready been moderate crisis. So looking for the continued resources is urgent. Thearea of mining areas is3.5Square kilometers and there exist13orebodies which aresmall or big，in which main orebody is deeply buried，Ⅲ-orebody is in negative820mbelow and ⅩⅢ-orebody is in negative below1200， still can't pointed out. Throughthe research on the metallogenic regularity and geological， geophysical andgeochemical abnormal features， it is thought that the deep and periphery of the miningarea remains potential.
The study of paper begins from abnormal analysis of geochemical data. In thebasis of aiNet network mode，the paper researches the methods of data preprocessing toensure the completeness and accuracy of the data in the case of the inadequacy and lossof information; as the guide With fractal theory，the paper researches mathematicalmethods of calculating the low limit of geochemical anomalies and delineatinggeochemical anomalies concentration zoning dynamically, which is suitable forgeochemical element distribution characteristics; as a foundation with independentcomponent analysis theory (ICA)， the paper researches a set of methods model ofextracting quantitatively the geochemical element assemblage anomalies in thegeochemical spatial data volume. These methods model will be used in the1∶200000stream sediment survey data and the1:50000strea m sediment survey data oftonglushan Copper-iron (Cu-Fe) deposit. From the result of anomaly analysis， it isproved that the effect is good and the models are reliable.
In the construction space before forming minerals in hydrothermal， which transports (migration)、sports、precipitate、exhalation and enrichment，often exceptto see macroscopical signs of wall rock alteration and mineralization in the surroundingof deposits, in the distance for most of the area it left the microscopic trace of ore-fluidactivines-primary halo. With geochemical primary halo，it is an effective prospectingmethod of looking for blind ore. The paper research on primary haloes’s geochemicalof mining area, ⅩⅢ-orebody, as the research object. Through analyzing therelationship between ore-controlling structure amd the space feature of orebody， andthe relationship between alteration zoning and ore body distribution， the paper studieson metallogenic episodes and metallogenic stages of deposits; Combining geochemicalbackground of forming deposits and element combination characteristics ofore-forming and halo-forming, it is studied on the geochemical characteristics ofprimary halo of Cu-Fe orebody and ⅩⅢ-orebody， and determine the primary haloindicator elements combination.
Using nonlinear model， the paper research on the geochemical profile datacharacteristics of primary halo, the integration of uncertainty prospecting information，extraction deeply of information connotation，and extract the information of singleelement anomalies and the combination abnormal of primary haloes' geochemical.The prospecting potential area is initially defined according to geochemical anomaly
This paper systematically studies the deep geological process and spatial responseof mineralization， On the basis of clearing the primary halo indicator elementscombination from different depth area， the paper analyzes primary halo zoningsequence and special zonation of stacking structure and anomalies related tomineralization about ore-body halo of different metallogenetic period and stage in thespace， builds the three-dimensional rock mass model，the three dimensional ore bodymodel， the three dimensional primary halo anomaly model，Stacking analysis toidentify prospecting marks of different mineralization depth，difference the couplingrelationship between the deep metallogenic and the shallow prospecting, realizes theprediction of deep blind orebodies.
In addition， to multi-dimensioned geochemistry data processing flow， the papercarried out the geochemical data processing and the design and realization of itsprototype system. The system can be divided into the three parts: data processsubsystem、map editing and the design and realization of expert database. In the wayof mixing with VC++and Matlab， we realize the geochemicaldata processing; Basedon second development of MapGIS， we complete the map editing; we build the expertdatabase by VC++.
In short， the paper， with tonglushan Cu-Fe deposit for research area， throughthe secondary haloes' geochemical data and primary haloes' geochemical data and usingnonlinear theory，combining3-d modeling technology and the theory of structuralsuperimposed halo，researches and practices the prediction of the deep blind ore abouttonglushan Cu-Fe deposit and gets a good effect.
Innovations of the paper rest with:
In the basis of Nonlinear Method, which is objective reflection of Geochemicaldata of nonlinear characteristics and the combination between the elements, includingaiNet network mode, Fractal theory and independent component analysis theory (ICA).By application of secondary halo and primary halo geochemistry data, finally weestablish a set of applicable to the analysis of the geochemical data and new technologymethod system.
Previous prospecting in primary haloes' geochemistry always used qualitativeanalysis and2d representation. This time, the article gave a quantitative nonlinearmethod, and made a scheme about the prediction of deep blind orebodies of primaryhaloes' geochemistry based on three-dimensional simulation.
论文从地球化学数据异常分析着手，以aiNet网络模型为基础，研发能够在信息量不足或信息缺失情况下，保证数据的完备性以及精确性的数据预处理方法；以分形理论为指导，研发一套符合地球化学元素分布特征，用于求取地球化学元素异常下限并能动态圈定地球化学元素异常浓集分带的数学方法；以独立分量分析理论为基础，研发一套能够在地球化学空间数据体中定量求取地球化学元素组合异常的方法模型。将方法模型应用于铜绿山铜铁矿1：20万水系沉积物测量资料、1：5万水系沉积物测量资料，从异常分析结果来看，效果良好，证明了算法模型的可靠性。
热液在成矿前的构造空间中迁移、运动，到沉淀析出有用矿物，并富集成矿过程中，往往除在矿体周边可见到围岩蚀变等矿化的宏观找矿标志外，在矿体外围留下有流体活动的微观踪迹-原生晕，应用地球化学原生晕找寻盲矿是有效的找矿方法。论文选取矿区ⅩⅢ号矿体作为研究对象，分析控矿构造与矿体空间特征的关系，蚀变分带与矿体分布的关系，探讨矿床成矿期次与成矿阶段，研究矿区的原生晕地球化学特征，结合矿床形成的地球化学背景、成矿成晕的元素组合特点，分析铜铁矿体和ⅩⅢ号矿体原生晕地球化学特征，确定原生晕指示元素组合。
采用非线性方法模型研究原生晕地球化学剖面数据特征，整合不确定性找矿信息、深层次提取信息内涵，提取原生晕地球化学单元素异常和组合异常信息，从地球化学异常的角度初步确定找矿远景区。
系统研究深部地质过程以及成矿作用的空间响应，在明确不同深度段原生晕地球化学指示元素异常的基础上，剖析原生晕分带序列和不同成矿期次形成的矿体晕在空间上的叠加结构和矿致异常的空间分带性，构建三维岩体模型、三维矿体模型、三维原生晕异常模型，叠加分析确定不同成矿深度找矿标志，区别深层成矿与浅层找矿标志之间的耦合关系，实现深部盲矿预测。
此外，论文针对多尺度地球化学数据处理流程，开展了地球化学数据处理原型系统的设计与实现工作。系统分为数据处理、图件编辑和专家库的设计与实现三部分。地球化学数据处理部分采用VC++与Matlab混合编程的方式实现，图件编辑部分基于MapGIS二次开发设计实现，专家库部分采用VC++设计实现。
总之，论文以铜绿山铜铁矿为研究区，通过对次生晕地球化学和原生晕地球化学数据应用非线性理论方法的系统研究，结合三维建模技术和构造叠加晕理论方法在铜绿山铜铁矿深部盲矿预测的科研实践中得到了良好效果。
论文的创新点在于：
①基于aiNet网络模型、分形理论和独立分量分析理论的非线性方法能够客观反映地球化学数据的非线性特征和元素间的组合特征，通过在次生晕和原生晕地球化学数据的应用研究，建立了一套适用于地球化学数据分析的、新的技术方法体系；
②以往的原生晕地球化学找矿多为定性分析、二维表达，本次给出了一套定量的非线性方法，并制定了基于三维模拟的原生晕地球化学深部盲矿预测工作方案。
Tonglushan Copper-iron (Cu-Fe) Deposit is one of typical contact metasomaticskarn type deposit from Cu-Fe polymetallic metallogenic belt deposits in the middleand lower Yangtze River. But after more than forty years of mining， resources havealready been moderate crisis. So looking for the continued resources is urgent. Thearea of mining areas is3.5Square kilometers and there exist13orebodies which aresmall or big，in which main orebody is deeply buried，Ⅲ-orebody is in negative820mbelow and ⅩⅢ-orebody is in negative below1200， still can't pointed out. Throughthe research on the metallogenic regularity and geological， geophysical andgeochemical abnormal features， it is thought that the deep and periphery of the miningarea remains potential.
The study of paper begins from abnormal analysis of geochemical data. In thebasis of aiNet network mode，the paper researches the methods of data preprocessing toensure the completeness and accuracy of the data in the case of the inadequacy and lossof information; as the guide With fractal theory，the paper researches mathematicalmethods of calculating the low limit of geochemical anomalies and delineatinggeochemical anomalies concentration zoning dynamically, which is suitable forgeochemical element distribution characteristics; as a foundation with independentcomponent analysis theory (ICA)， the paper researches a set of methods model ofextracting quantitatively the geochemical element assemblage anomalies in thegeochemical spatial data volume. These methods model will be used in the1∶200000stream sediment survey data and the1:50000strea m sediment survey data oftonglushan Copper-iron (Cu-Fe) deposit. From the result of anomaly analysis， it isproved that the effect is good and the models are reliable.
In the construction space before forming minerals in hydrothermal， which transports (migration)、sports、precipitate、exhalation and enrichment，often exceptto see macroscopical signs of wall rock alteration and mineralization in the surroundingof deposits, in the distance for most of the area it left the microscopic trace of ore-fluidactivines-primary halo. With geochemical primary halo，it is an effective prospectingmethod of looking for blind ore. The paper research on primary haloes’s geochemicalof mining area, ⅩⅢ-orebody, as the research object. Through analyzing therelationship between ore-controlling structure amd the space feature of orebody， andthe relationship between alteration zoning and ore body distribution， the paper studieson metallogenic episodes and metallogenic stages of deposits; Combining geochemicalbackground of forming deposits and element combination characteristics ofore-forming and halo-forming, it is studied on the geochemical characteristics ofprimary halo of Cu-Fe orebody and ⅩⅢ-orebody， and determine the primary haloindicator elements combination.
Using nonlinear model， the paper research on the geochemical profile datacharacteristics of primary halo, the integration of uncertainty prospecting information，extraction deeply of information connotation，and extract the information of singleelement anomalies and the combination abnormal of primary haloes' geochemical.The prospecting potential area is initially defined according to geochemical anomaly
This paper systematically studies the deep geological process and spatial responseof mineralization， On the basis of clearing the primary halo indicator elementscombination from different depth area， the paper analyzes primary halo zoningsequence and special zonation of stacking structure and anomalies related tomineralization about ore-body halo of different metallogenetic period and stage in thespace， builds the three-dimensional rock mass model，the three dimensional ore bodymodel， the three dimensional primary halo anomaly model，Stacking analysis toidentify prospecting marks of different mineralization depth，difference the couplingrelationship between the deep metallogenic and the shallow prospecting, realizes theprediction of deep blind orebodies.
In addition， to multi-dimensioned geochemistry data processing flow， the papercarried out the geochemical data processing and the design and realization of itsprototype system. The system can be divided into the three parts: data processsubsystem、map editing and the design and realization of expert database. In the wayof mixing with VC++and Matlab， we realize the geochemicaldata processing; Basedon second development of MapGIS， we complete the map editing; we build the expertdatabase by VC++.
In short， the paper， with tonglushan Cu-Fe deposit for research area， throughthe secondary haloes' geochemical data and primary haloes' geochemical data and usingnonlinear theory，combining3-d modeling technology and the theory of structuralsuperimposed halo，researches and practices the prediction of the deep blind ore abouttonglushan Cu-Fe deposit and gets a good effect.
Innovations of the paper rest with:
In the basis of Nonlinear Method, which is objective reflection of Geochemicaldata of nonlinear characteristics and the combination between the elements, includingaiNet network mode, Fractal theory and independent component analysis theory (ICA).By application of secondary halo and primary halo geochemistry data, finally weestablish a set of applicable to the analysis of the geochemical data and new technologymethod system.
Previous prospecting in primary haloes' geochemistry always used qualitativeanalysis and2d representation. This time, the article gave a quantitative nonlinearmethod, and made a scheme about the prediction of deep blind orebodies of primaryhaloes' geochemistry based on three-dimensional simulation.
引文
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