姚永龍，王永春，于孔超，邊祥山

（1.遼寧省第三地質(zhì)大隊(duì)，遼寧 朝陽(yáng) 122000；

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

0 引言

成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)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(xué)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(jí)別的成礦遠(yuǎn)景區(qū)［1］。目前，隨著地表露頭礦床和易識(shí)別礦床的日益減少，以合適的成礦預(yù)測(cè)理論為指導(dǎo)來(lái)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(cè)方法，以MapGIS軟件為信息處理平臺(tái)，在對(duì)一系列原始地質(zhì)信息進(jìn)行提取與綜合評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行區(qū)內(nèi)鉬礦床的成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)。

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(tái)北緣燕山臺(tái)褶帶的山海關(guān)臺(tái)拱與遼西臺(tái)陷的過(guò)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(dòng)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(jiǎn)介

證據(jù)權(quán)重法是20世紀(jì)80年代末期由加拿大數(shù)學(xué)地質(zhì)學(xué)家Bonham-Carter和Agterberg提出并開始應(yīng)用在礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)領(lǐng)域，經(jīng)改進(jìn)最終形成的、較為完善的基于GIS模擬的成礦預(yù)測(cè)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(cè)的一個(gè)證據(jù)因子，而每一個(gè)證據(jù)因子對(duì)成礦預(yù)測(cè)的貢獻(xiàn)是由該因子的權(quán)重來(lái)確定的。

在評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)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(cè)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(cè)區(qū)總面積（或單元網(wǎng)格數(shù)）D；③第i個(gè)證據(jù)因子的總面積（或單元網(wǎng)格數(shù)）Bi；④第i個(gè)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(cè)區(qū)面積。

涉及的計(jì)算公式主要有：

（1）O先驗(yàn)＝P先驗(yàn)/（1－P先驗(yàn)）；

（3）P后驗(yàn)＝O后驗(yàn)/（1＋O后驗(yàn)）。

其中，O先驗(yàn)為先驗(yàn)成礦有利度；P先驗(yàn)＝D/A為研究區(qū)內(nèi)礦床（點(diǎn)）出現(xiàn)的先驗(yàn)成礦概率值；O后驗(yàn)為后驗(yàn)成礦幾率；P后驗(yàn)為后驗(yàn)成礦概率值。為權(quán)重值，當(dāng)?shù)趇個(gè)證據(jù)因子存在時(shí)，其權(quán)重定義為正權(quán)，為；當(dāng)?shù)趇個(gè)證據(jù)因子不存在時(shí)，其權(quán)重定義為負(fù)權(quán)，Wik為；當(dāng)?shù)趇個(gè)證據(jù)因子在某網(wǎng)格單元內(nèi)缺乏資料時(shí)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(duì)有礦與無(wú)礦無(wú)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(duì)證據(jù)因子進(jìn)行提取并建立證據(jù)權(quán)預(yù)測(cè)模型后，根據(jù)后驗(yàn)概率值P后驗(yàn)對(duì)區(qū)內(nèi)鉬礦產(chǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)并確定預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū)級(jí)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(jì)50—60年代，相繼勘查評(píng)價(jià)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(cè)模型。

在對(duì)虹螺山—五指山地區(qū)各鉬礦地質(zhì)特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后認(rèn)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(xué)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(cè)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，在Map GIS 6.7操作平臺(tái)上依據(jù)統(tǒng)一的坐標(biāo)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(kù)，主要包括基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、礦產(chǎn)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)、遙感影像數(shù)據(jù)庫(kù)、地球物理數(shù)據(jù)庫(kù)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。

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(kù)中的鉬礦床（點(diǎn)）文件與基礎(chǔ)地質(zhì)子數(shù)據(jù)庫(kù)中的地層文件進(jìn)行相交分析后加以統(tǒng)計(jì)（圖1），并進(jìn)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(dāng)量以?shī)W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(diǎn)）分布統(tǒng)計(jì)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(tuán)山子斷裂，以及次一級(jí)的NE向、NNE向斷裂。并將根據(jù)地球物理資料推測(cè)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(jìn)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(kù)中的鉬礦床（點(diǎn)）文件與基礎(chǔ)地質(zhì)子數(shù)據(jù)庫(kù)中的斷裂構(gòu)造文件進(jìn)行相交分析，并應(yīng)用Map GIS對(duì)斷裂構(gòu)造進(jìn)行Buffer分析，經(jīng)計(jì)算，當(dāng)緩沖半徑為1.68 km時(shí)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(diǎn)均落在斷裂緩沖區(qū)內(nèi)，因此認(rèn)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(gè)“卜”字型。對(duì)鉬礦床（點(diǎn)）文件與侵入巖文件進(jìn)行相交分析后（圖3），進(jìn)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(diǎn)）分布統(tǒng)計(jì)直方圖

由圖3和表2可以看出，單位礦產(chǎn)當(dāng)量以燕山期細(xì)?；◢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(guò)對(duì)前人資料的分析和研究，認(rèn)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(fù)場(chǎng)和航磁負(fù)場(chǎng)。NE向的虹螺山—圣宗廟—五指山重力負(fù)場(chǎng)區(qū)對(duì)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(fù)場(chǎng)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(xué)證據(jù)因子的提取

通過(guò)對(duì)已收集地球化學(xué)資料的解讀和統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為對(duì)本區(qū)鉬成礦有利的地球化學(xué)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(guò)計(jì)算當(dāng)異常值為0.88×10－6時(shí)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(gè)成礦有利證據(jù)因子作為本區(qū)的成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)模型建模因子。

4 證據(jù)權(quán)預(yù)測(cè)模型的建立

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

（1）對(duì)前述各證據(jù)因子文件與網(wǎng)格單元文件進(jìn)行相交分析及二元模式識(shí)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(duì)鉬礦床（點(diǎn)）文件與網(wǎng)格單元文件進(jìn)行相交分析及二元模式識(shí)別，存在鉬礦床（點(diǎn)）的網(wǎng)格單元賦值為1，不存在鉬礦床（點(diǎn)）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(jì)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(cè)評(píng)價(jià)證據(jù)權(quán)重值（表3），并以此對(duì)區(qū)內(nèi)網(wǎng)格單元進(jìn)行成礦概率計(jì)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(yuǎn)景預(yù)測(cè)及結(jié)果評(píng)價(jià)

運(yùn)用上述預(yù)測(cè)模型計(jì)算出研究區(qū)內(nèi)各網(wǎng)格單元的后驗(yàn)成礦概率值。根據(jù)區(qū)內(nèi)各單元后驗(yàn)成礦概率值的具體分布情況，結(jié)合后驗(yàn)概率值求拐點(diǎn)的方法［6］對(duì)研究區(qū)進(jìn)行3級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)劃分：Ⅰ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)為P后驗(yàn)＞0.8的區(qū)域，Ⅱ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)為0.6＜P后驗(yàn)≤0.8的區(qū)域，Ⅲ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)為0.4＜P后驗(yàn)≤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(yuǎn)景預(yù)測(cè)圖（圖6）。

圖6 虹螺山—五指山地區(qū)鉬礦床成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)圖Fig.6 Molybdenum prospect prognosis map of Hongluoshan-Wuzhishan area 1.鉬礦床（點(diǎn)）2.Ⅰ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)3.Ⅱ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)4.Ⅲ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)

由圖6可以看出，本次預(yù)測(cè)圈定的Ⅰ級(jí)遠(yuǎn)景區(qū)有鋼屯—裴家屯預(yù)測(cè)區(qū)、葉家屯—蘇家屯預(yù)測(cè)區(qū)、堿廠預(yù)測(cè)區(qū)和大楊樹溝預(yù)測(cè)區(qū)（4個(gè)），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(jí)遠(yuǎn)景區(qū)有八百壟預(yù)測(cè)區(qū)、盤道溝預(yù)測(cè)區(qū)、老虎洞預(yù)測(cè)區(qū)、營(yíng)盤村預(yù)測(cè)區(qū)、灰山屯預(yù)測(cè)區(qū)、藥王廟預(yù)測(cè)區(qū)、圍屏預(yù)測(cè)區(qū)、胡家?guī)X預(yù)測(cè)區(qū)、八家子預(yù)測(cè)區(qū)、蒲塘溝預(yù)測(cè)區(qū)及東洼子預(yù)測(cè)區(qū)（11個(gè)），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(jí)遠(yuǎn)景區(qū)有馬杖房鎮(zhèn)預(yù)測(cè)區(qū)和八家子南部預(yù)測(cè)區(qū)2個(gè)，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(diǎn)）都落在Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景區(qū)范圍之內(nèi)，說(shuō)明本次預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)對(duì)已知礦床（點(diǎn)）沒(méi)有遺漏。而且所劃分遠(yuǎn)景區(qū)的級(jí)別與其內(nèi)產(chǎn)出的鉬礦床（點(diǎn)）規(guī)模及數(shù)量對(duì)應(yīng)良好，說(shuō)明本次預(yù)測(cè)是成功的，預(yù)測(cè)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(diǎn)）的預(yù)測(cè)區(qū)（張相公屯—虹螺峴一帶、老虎洞一帶、營(yíng)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(cè)區(qū)與已知礦床（點(diǎn)）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(diǎn)）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(fù)場(chǎng)和航磁負(fù)場(chǎng)、鉬元素化探異常、含鉬鉛鋅重礦物異常也對(duì)找礦具有指示意義。

（4）基于證據(jù)權(quán)重法的成礦遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)，借助Map GIS軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)處理功能，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了有效的綜合信息預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果以可視化圖表的形式直觀地表達(dá)出來(lái)，從而保證了預(yù)測(cè)過(guò)程的便捷性和預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

［1］ 肖克炎，張曉華，陳鄭輝，等.成礦預(yù)測(cè)中證據(jù)權(quán)重法與信息量法及其比較［J］.物探化探計(jì)算技術(shù)，1999，21（3）：223-226.

［2］ 嚴(yán)冰，陽(yáng)正熙，王小春.證據(jù)權(quán)法在四川寧南地區(qū)鉛鋅成礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］.世界地質(zhì)，2005，24（3）：253-258.

［3］ 池順都，周順平，吳新林.GIS支持下的地質(zhì)異常分析及金屬礦產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)［J］.地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，22（1）：99-103.

［4］ 池順都，吳新林.云南元江地區(qū)銅礦GIS預(yù)測(cè)時(shí)的找礦有利度和空間相關(guān)性分析［J］.地球科學(xué)——中國(guó)地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，23（1）：75-78.

［5］ 劉世翔，薛林福，郄瑞卿，等.基于GIS的證據(jù)權(quán)重法在黑龍江省西北部金礦成礦預(yù)測(cè)中的應(yīng)用［J］.吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（地球科學(xué)版），2007，37（5）：889-894.

［6］ Boleneus D E，Raines G L，Causey J D，et al.Assessment method for epithermal gold deposits in Northeast Washington State using weights-of-evidence GIS modeling［R］.Open File Report 01-501，Reston：USGS，2001.