隐伏矿探测的构造地球化学组合异常识别方法

1.本发明涉及地理信息技术领域，尤其涉及一种隐伏矿探测的构造地球化学组合异常识别方法。


背景技术：

2.根据热液矿床原生晕元素轴向分带性：前缘晕指示元素为as、sb、hg、b、ba、f等，近矿晕指示元素为au、ag、cu、pb、zn、cd等，尾晕指示元素为w、bi、mo、mn、co、ni等。通常采用多变量统计分析方法，如因子分析、聚类分析等，识别构造地球化学原生晕元素组合关系及其异常模式。然而，多变量统计分析方法揭示构造地球化学原生晕元素组合关系时，通常受到多种因素影响，如主因子之间相关干扰、多个地质/地球化学过程相互叠加、以及各种地质体成分组成复杂多变等，不利用客观揭示和解译构造地球化学原生晕元素之间的组合关系，由此为深部隐伏矿定位预测带来不确定性。
3.因此，如何准确刻画构造地球化学原生晕元素之间的组合关系及异常模式、以减小深部隐伏矿定位预测的不确定性，仍然是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明提供一种隐伏矿探测的构造地球化学组合异常识别方法，用以解决现有技术中深部隐伏矿定位预测存在不确定性的问题。
5.本发明提供一种构隐伏矿探测的构造地球化学组合异常识别方法，包括：
6.采集一系列构造地球化学样品；
7.在实验室测试分析由专家知识确定所述一系列构造地球化学样品的一系列元素的含量值，并将所述一系列元素组成一个元素集合；
8.基于不同类型热液矿床的原生晕轴向分带性特征、通过专家知识确定所述元素集合中的前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素；
9.通过正交基变换，分别计算前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常；
10.绘制前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常空间分布模式，确定异常中心，定位隐伏矿赋存空间。
11.根据本发明提供的一种构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法，所述采集一系列构造地球化学样品，具体包括：
12.以非规则网格对构造岩取样，在断裂带、裂隙带、破碎带、岩体-矿源层接触带、矿化带及不同岩体界面结合处加密取样。
13.根据本发明提供的一种构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法，所述采集一系列构造地球化学样品，还包括：
14.在无构造发育地区，点距放大，采集岩性控制样本。
15.根据本发明提供的一种构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法，通过正交
基变换，计算前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常，具体包括：
16.通过如下公式计算前缘晕指示元素的平衡值b1：
[0017][0018]
其中，r1表示所述元素集合中标注为前缘晕指示元素的元素个数，s1表示所述元素集合中未标注为前缘晕指示元素的元素个数，g(x
+
)表示所述元素集合中标注为前缘晕指示元素的各元素含量值的几何平均值，g(x-)表示所述元素集合中未标注为前缘晕指示元素的各元素含量值的几何平均值；
[0019]
通过如下公式计算近矿晕指示元素的平衡值b2：
[0020][0021]
其中，r2表示所述元素集合中标注为近矿晕指示元素的元素个数，s2表示所述元素集合中未标注为近矿晕指示元素的元素个数，g(y
+
)表示所述元素集合中标注为近矿晕指示元素的各元素含量值的几何平均值，g(y-)表示所述元素集合中未标注为近矿晕指示元素的各元素含量值的几何平均值；
[0022]
通过如下公式计算前缘晕指示元素的平衡值b3：
[0023][0024]
其中，r3表示所述元素集合中标注为尾晕指示元素的元素个数，s3表示所述元素集合中未标注为尾晕指示元素的元素个数，g(x
+
)表示所述元素集合中标注为尾晕指示元素的各元素含量值的几何平均值，g(x-)表示所述元素集合中未标注为尾晕指示元素的各元素含量值的几何平均值。
[0025]
根据本发明提供的一种构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法，检测模型训练过程中，所述绘制前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常空间分布模式，确定异常中心，定位隐伏矿赋存空间，具体包括：
[0026]
将平衡值b1、b2和b3导入gis软件中，采用反距离权插值法，将离散的平衡值b1、b2和b3转变为连续的平衡值b1、b2和b3，得到b1、b2和b3的空间分布模式图。
[0027]
根据本发明提供的一种构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法，所述绘制前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常空间分布模式，确定异常中心，定位隐伏矿赋存空间，还包括：
[0028]
将b1、b2和b3的空间分布模式图转变成等高线图，根据组合异常的强度、形状和大小，确定元素组合异常中心，解译隐伏矿成矿规律。
[0029]
根据本发明提供的一种构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法，所述绘制前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常空间分布模式，确定异常中心，定位隐伏矿赋存空间，还包括：
[0030]
将前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常等高线图叠加在一起；
[0031]
基于b1、b2和b3之间的叠加关系，判断矿体剥蚀特征、成矿流体运移方向、深部成矿特征及成矿趋势，定位隐伏矿赋存空间，圈定找矿靶区。
[0032]
本发明提供的构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法，通过采集一系列构造地球化学样品；测试分析由专家知识确定的一系列元素的含量值，并将这些元素组合成一个元素集合；基于热液矿床原生晕轴向分带性特征和测试分析的元素，确定前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素；通过正交基变换，计算前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的平衡值，并绘制其空间分布模式，以确定异常中心，预测盲矿体。实现了构造地球化学原生晕的前缘晕、近矿晕和尾晕指示元素的组合异常识别，通过分析三种组合异常的大小、形态、强度、叠加关系等，揭示热液矿床深部成矿特征和隐伏矿空间定位规律。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]
图1为本发明提供的构造地球化学原生晕元素组合异常识别与解译框架图；
[0035]
图2为本发明提供的构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法流程示意图；
[0036]
图3为本发明提供的尾晕平衡值w-sn-bi-mo的空间分布模式图；
[0037]
图4为本发明提供的尾晕平衡值w-sn-bi-mo组合异常的等高线图；
[0038]
图5为本发明提供的前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常叠加图。
具体实施方式
[0039]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0040]
由于现有技术中深部隐伏矿定位预测存在不确定性的问题。下面结合图1-图5描述本发明的构造地球化学组合异常识别的盲矿追踪方法。
[0041]
成矿元素在不同的地质作用过程中形成不同类型的热液矿床，如岩浆热液矿床、变质热液矿床、接触交代矿床、斑岩型矿床等，均与成矿元素的成矿温度密切相关。高、中、低温热液作用可形成不同的指示元素组合，在近矿围岩及岩体内部形成不同的原生晕。根据矿体原生晕轴向分带序列，可划分为前缘晕、近矿晕和尾晕，前缘晕指示元素为as、sb、hg、b、ba、f、i等，近矿晕指示元素为pb、zn、cu、au、ag、cd等，尾晕指示元素为w、bi、sn、mo、mn、co、ni、cr、v等。
[0042]
构造是控制一定区域中各地质体间耦合关系的主导因素，是联通深部矿体与浅地表矿化原生晕的唯一途径。构造地球化学研究强调以构造系统中采集的构造岩作为研究对象，而断裂构造岩中蕴藏着有关成矿物质聚集和分散的丰富信息。因此，通过构造地球化学
的研究，可以探测隐伏矿、发现新矿床。由此，基于构造地球化学原生晕元素分带性特征，本专利创新性提出面向隐伏矿探测的构造地球化学组合异常识别方法。图1为本发明提供的构造地球化学原生晕元素组合异常识别与解译框架图，如图1所示，本发明强调地质专家知识的引导作用，通过选取合理的指示元素组合模式，与剩余元素组成一个群组对，然后利用正交基变换(公式1)，计算正交基坐标，也称之为平衡值，最后绘制平衡值的空间分布模式图与等高线图。通过研究构造地球化学原生晕中不同元素组合的异常模式，实现盲矿追踪、深部隐伏矿定位预测和找矿靶区圈定等。
[0043][0044]
其中，r表示第一个群组中元素标注为正号(+)的个数，s表示第二个群组中元素标注为负号(-)的个数，g(x
+
)表示第一个群组中元素标注为正号(+)的各成分变量的几何平均值，g(x-)表示第二个群组中元素标注为负号(-)的各成分变量的几何平均值。
[0045]
图2为本发明提供的构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法的流程示意图，该方法包括：
[0046]
步骤110，采集一系列构造地球化学样品。
[0047]
具体地，构造地球化学样品采集，即构造岩采集。
[0048]
步骤120，在实验室测试分析由专家知识确定一系列构造地球化学样品的一系列元素的含量值，并将所述一系列元素组成一个元素集合。
[0049]
具体地，基于专家知识确定一系列需要测试分析的元素，并在实验室完成每个样品中各元素的含量值测定，测试分析构造地球化学样品的元素的含量，一般是通过行业专家基于对不同类型热液矿床的理解，确定测量的元素种类和数量，一般需要对每个样品测试分析二十多种、甚至三十多种元素的含量值。
[0050]
步骤130，基于不同类型热液矿床的原生晕轴向分带性特征、通过专家知识确定所述元素集合中的前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素。
[0051]
具体地，基于不同类型热液矿床原生晕轴向分带性特征和已测量的构造地球化学元素，确定前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素。
[0052]
步骤140，通过正交基变换，分别计算前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的平衡值。
[0053]
具体地，分别将三种指示元素与剩余元素组成一个群组对，然后利用正交基变换，计算前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的平衡值，并利用平衡值刻画指示元素的异常模式及其空间分布特征。
[0054]
步骤150，绘制前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常空间分布模式，确定异常中心，定位隐伏矿赋存空间。
[0055]
具体地，通过分析三类组合异常的大小、形态、强度、叠加关系等，揭示热液矿床深部成矿特征和隐伏矿空间定位规律。
[0056]
本发明实施例提供的构造地球化学组合异常识别的隐伏矿探测方法，通过采集一系列构造地球化学样品；测试分析由专家知识确定的一系列元素含量值；基于不同类型热液矿床原生晕轴向分带性特征和测试分析的元素，确定前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素；通过正交基变换，计算前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素
的平衡值；绘制由平衡值表征的元素组合异常及其空间分布模式，确定异常中心，预测隐伏矿。该发明实现了构造地球化学原生晕的前缘晕、近矿晕和尾晕指示元素的组合异常识别，并通过分析三种组合异常的大小、形态、强度、叠加关系等，揭示热液矿床深部成矿特征和隐伏矿空间定位规律。
[0057]
基于上述实施例，该方法中，所述采集一系列构造地球化学样品，具体包括：
[0058]
以非规则网格对构造岩取样，在断裂带、裂隙带、破碎带、岩体-矿源层接触带、矿化带及不同岩体界面结合处加密取样。
[0059]
具体地，不拘泥于传统化探原生晕中固定式网格采样方式，构造岩采集是沿导通性构造，如断裂、侵入体接触构造等，以非规则网格取样，在断裂带、裂隙带、破碎带、岩体-矿源层接触带、矿化带及不同岩体界面结合处加密取样。
[0060]
基于上述任一实施例，该方法中，所述采集一系列构造地球化学样品，还包括：
[0061]
在无构造发育地区，采集岩性控制样本。
[0062]
具体地，在无构造发育地区，取样时点距放大，采集岩性控制样本。
[0063]
基于上述任一实施例，该方法中，通过正交基变换，计算前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常，具体包括：
[0064]
通过如下公式计算前缘晕指示元素的平衡值b1：
[0065][0066]
其中，r1表示所述元素集合中标注为前缘晕指示元素的元素个数，s1表示所述元素集合中未标注为前缘晕指示元素的元素个数，g(x
+
)表示所述元素集合中标注为前缘晕指示元素的各元素含量值的几何平均值，g(x-)表示所述元素集合中未标注为前缘晕指示元素的各元素含量值的几何平均值；
[0067]
通过如下公式计算近矿晕指示元素的平衡值b2：
[0068][0069]
其中，r2表示所述元素集合中标注为近矿晕指示元素的元素个数，s2表示所述元素集合中未标注为近矿晕指示元素的元素个数，g(y
+
)表示所述元素集合中标注为近矿晕指示元素的各元素含量值的几何平均值，g(y-)表示所述元素集合中未标注为近矿晕指示元素的各元素含量值的几何平均值；
[0070]
通过如下公式计算前缘晕指示元素的平衡值b3：
[0071][0072]
其中，r3表示所述元素集合中标注为尾晕指示元素的元素个数，s3表示所述元素集合中未标注为尾晕指示元素的元素个数，g(x
+
)表示所述元素集合中标注为尾晕指示元素的各元素含量值的几何平均值，g(x-)表示所述元素集合中未标注为尾晕指示元素的各元素含量值的几何平均值。
[0073]
具体地，假设每个样本测试了8个元素的含量值，可获得8个变量，分别为x1,x2,x3,
x4,x5,x6,x7,x8。
[0074]
如果前缘晕指示变量为x2,x3，将其作为一个群组，剩余变量x1,x4,x5,x6,x7,x8组成另一个群组，两个群组构成一个群组对b1＝[x2,x3|x1,x4,x5,x6,x7,x8]，根据正交基变化公式，可计算出前缘晕指示元素的平衡值b1，即：
[0075][0076]
如果近矿晕指示变量为x1,x5，可得群组对b2＝[x1,x5|x2,x3,x4,x6,x7,x8]，根据正交基变化公式，可计算出近矿晕指示元素的平衡值b2，即：
[0077][0078]
如果尾晕指示变量为x4,x6,x7，可得群组对b3＝[x4,x6,x7|x1,x2,x3,x5,x8]，根据正交基变化公式，可计算出尾晕指示元素的平衡值b3，即：
[0079][0080]
基于上述任一实施例，该方法中，所述绘制前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常空间分布模式，确定异常中心，预测盲矿体，具体包括：
[0081]
将平衡值b1、b2和b3导入gis软件中，采用反距离权插值法，将离散的平衡值b1、b2和b3转变为连续的平衡值b1、b2和b3，得到b1、b2和b3的空间分布模式图。
[0082]
具体地，将平衡值b1、b2和b3导入gis软件中，采用反距离权插值法，将离散的平衡值b1、b2和b3转变为连续的平衡值b1、b2和b3，得到三种的空间分布模式图，图3为本发明提供的尾晕平衡值w-sn-bi-mo组合异常空间分布图。
[0083]
基于上述实施例，该方法中，所述绘制前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常空间分布模式，确定异常中心，定位隐伏矿赋存空间，还包括：
[0084]
将b1、b2和b3的空间分布模式图转变成等高线图，根据组合异常的强度、形状和大小，确定元素组合异常中心，解译隐伏矿成矿规律。
[0085]
具体地，图3为本发明提供的尾晕平衡值w-sn-bi-mo组合异常空间分布图，通过设置一个合理的阈值，将其转变成等高线图，以便于快速确定异常中心的形态、规模和大小等，图4为本发明提供的尾晕平衡值w-sn-bi-mo组合异常的等高线图，如图4所示，显示了尾晕平衡值w-sn-bi-mo的组合异常等高线图。
[0086]
基于上述实施例，该方法中，所述绘制前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常空间分布模式，确定异常中心，定位隐伏矿赋存空间，还包括：
[0087]
将前缘晕指示元素、近矿晕指示元素和尾晕指示元素的组合异常等高线图叠加在一起；
[0088]
基于b1、b2和b3之间的叠加关系，判断矿体剥蚀特征、成矿流体运移方向及成矿趋势，定位隐伏矿赋存空间，圈定找矿靶区。
[0089]
具体地，图5为本发明提供的前缘晕、近矿晕和尾晕指示元素的叠加图，如图5所示，将前缘晕、近矿晕和尾晕指示元素的组合异常等高线图叠加在一起，并叠加其它相关要素，如矿产地、断裂等，通过b1、b2和b3之间的叠加关系，判断矿体剥蚀特征、成矿流体运移
方向及成矿趋势等，预测盲矿体，定位隐伏矿赋存空间，圈定找矿靶区。
[0090]
本发明的关键点如下：
[0091]
(1)针对不同的热液矿床，前缘晕、近矿晕、尾晕的指示元素会有差异，特别是近矿晕指示元素。因此，地质专家需要矿床成因特征非常了解，充分发挥专家知识的主导作用，以便选取合理的指示元素组合。
[0092]
(2)将平衡值的空间分布图转变为等高线图时，需要选取合适的阈值绘制等高线，以便更好地表达和确定异常中心。
[0093]
(3)将前缘晕、近矿晕、尾晕指示元素的等高线图叠加时，三种线型的表达形式要清晰、易辨析，有助于正确解译叠加关系和深部成矿规律。
[0094]
相对于常规多变量统计分析方法确定构造地球化学原生晕元素组合关系和异常模式，该项发明的优点体现在以下三个方面：(1)顾及了地质学家专业知识的引导作用，地质学家可以根据热液矿床成因特征，快速确定热液矿床前缘晕、近矿晕和尾晕的指示元素组合模式，同时排除其它元素的干扰；(2)解决了成分数据的闭合效应问题，消除了元素之间的伪相关现象，使得实验结果和成矿规律解译更具客观性；(3)对于增强隐伏源异常、拟制伪异常、直观解译地质/地球化学过程等方面具有高效性、实用性和稳健性。
[0095]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。