本发明属于地质技术领域，涉及热液喷口异常地形特征提取方法。
背景技术：
对大洋尤其是洋中脊构造特征进行详细解译和研究，进行构造参数特征提取，对热液矿床成因、大小等方面预测及更广泛的研究和应用具有重要的科学意义。大西洋中脊是慢速扩张中心，对大西洋中脊在热液方面的研究成果表明大西洋中脊具有巨大的控矿和容矿潜力(如：Rona,1974；Hoffert et al.,1978；Fouquet et al.,1993；Cuvelier,et al.,2009)。目前，尽管对大西洋脊尤其是北大西洋脊区的热液矿点及构造背景已有较多的发现和研究，但对大西洋脊区构造特征的掌握还不够精细和全面。对调查资料详尽的热液区域，没有详细的构造解译和研究，也就不可能有充分的进一步的解析和利用。由于地壳变动或物质喷发及填充形成的地形起伏除了具有趋势性，还具有局部区域的不均一性，传统的地形数据解译一般通过等高线或灰度色系等方式体现，这种方法因为是对区域数据的总体数值统计，很容易只体现大的地形趋势性，忽略掉小的地形起伏异常，而复杂的成矿环境中，小的地形异常恰可能是矿床或矿点的结果和标志。因此需要采用更有效的方法解译洋脊区详细的线性构造，这对利用线性构造信息解析热液矿床的背景，以及综合其它地质背景要素解析矿床形成机制方面都具有重要意义。
热液矿点的形成因素较多，构造是重要的背景要素，另外影响矿点形成的还有岩浆的充盈度、岩浆房温度、大小等等。这些因素中，在未调查区域，构造和壳层物质盈余信息能够获取的渠道只有通过地形数据和能够反映物质密度等物理特性的重力、磁力等地球物理信息。而热液调查中所用到的ROV、TVG、摄像拖体、浊度计、甲烷异常探测(周怀阳等,2007)、热流异常(Sarrazin,2009)电法等热液信息捕捉和获取手段只能通过现场原位测量，且有些必须是需要在活动的喷口才能捕捉到，这就失去了经济探矿的意义。因而，建立有效的模型方法，利用能够捕获的信息进行矿体区域预测，缩小未来探矿范围是非常必要和有意义的工作。
目前对已发现热液点的区域，如著名的TAG热液场(Rona et al.,1975)、Snake Pit热液地(Fouquet et al.,1993)、Lucky Strike热液场(Humphris et al.,1993)和Broken Spur喷口场(Elders，1993)等，尽管有非常精细的水深、摄像、重力、磁力、地震等调查数据，但对构造的解译上未能得出较精细的断裂或线性特征，解译方法上有待改进，也欠缺对资料的融合利用和空间分析。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种热液喷口异常地形提取方法，解决了热液喷口区从地形特征上反映出来的期次变化问题。
本发明所采用的技术方案是按照以下步骤进行：
(1)ArcGIS中将地形数据生成空间点图层；
(2)用地统计泛克里格法将地形图层插值，根据地形变化情况重分类；
(3)插值结果导出成地形等值面；
(4)编辑面图层属性表，添加几何面积字段，area_id、r、area、lgr、lgarea字段，计算area_id、r以备记录计算过程数据；
其中area_id为每个等值区域面积、r为等值线起始边界值、lgr为对r取常用对数、lgarea为对等值区域面积取自然对数、area为面积；
(5)将面图层作为Feature Class导入到新创建的Personal Geodatabase；
(6)将等值面起始值列和面积列拷贝入Excel；
(7)然后计算对应于不同r取值等值线所圈定的面积，计算lgr、lgarea；
(8)用lgr、lgarea列作双对数曲线；
(9)判断双对数曲线分段数；
(10)将分界点两端直线分别进行线性拟合，两段直线拟合模型构成的残差平方和之和最小时，取此时的lgr值，并将其还原成r取值；
(11)通过异常下限在ArcGIS中圈定地形异常区域。
进一步，步骤(2)中用地统计泛克里格法将地形图层插值，根据地形变化情况分成30个等级。
进一步，步骤(4)中area为当r〉ri时所圈定的面积。
本发明的有益效果是构建了热液喷口构造提取方法，对实现隐藏矿床预测和热液资源预测的预期将为未来大洋探矿调查中硫化物调查计划的制定提供依据。
附图说明
图1是TAG活动山体示意图；
图2是TAG活动山体分形图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
20世纪80年代后期，大西洋中脊TAG热液区(26°N)、Snakepit(23°N)、Broken Spur、Lucky Strike热液区的发现表明扩张速率不是决定热液活动形成与否的首要条件。近年来，随着世界各国调查力度的逐渐加大，一些新的热液区还在不断被发现，如大西洋中脊Logachev(14°45′N)、Ashadze(12°58′N)、Krasnov(16°38′N)、Semenov(13°31′N)、Zenit-Victory(20°08′N)等以及新近发现的南大西洋热液区，累计目前已达到50多个。尽管大西洋慢速扩张脊热液活动的发现说明了在慢速扩张洋脊环境仍然具有促进热液活动形成的动力因素，然而，对于占全球洋脊系统40％以上的超慢速扩张脊(全扩张速率<2cm/yr)，其壳幔结构冷，且缺乏火山和构造运动，是否有利于热液活动的大范围产生仍是一个存在争议的重要科学问题。
热液区火山体分形研究：自然界很多现象具有自相似性和广义自相似性，但其统计结果具有奇异性，分形方法不以数据的分布状态为前提，能够刻画场的局部特征，突出叠加异常和弱异常。奇异性分析方法所获取的信息是关于场的分形密度和多重分形维数的信息，而传统统计学所度量的是正常的面积密度或非奇异性数据。地形数据能够较连续地反映异常的多尺度空间变化模式。如果分形密度维数(奇异性指数)在空间上是变化的，这样的空间场为多重分形分布。
本发明基于ArcGIS平台，将原始网格数据按照水深等级递增将原始数据转化为面图层，转换地球坐标为North Pole Lanbert Azimuthal Equal Area投影坐标，计算每个面几何体面积及其对数，这里设面积参数为area，每个分级的上限水深参数为r，用lgr、lgarea作双对数曲线并判断双对数曲线分段数，即多重分形分布的分维数。由双对数曲线图得到包含细小突变在内大小共18段不同的线性分布，即火山体分维数为18。通过分别计算每相交两段分布的线性模拟参数和残差，以两个相交线段残差最小的原则确定分界水深，这里共确定出17个分界水深。
本发明具体实现步骤：
(1)ArcGIS中将地形数据生成空间点图层；
(2)用地统计泛克里格法将地形图层插值，根据地形变化情况重分类(本应用分成30个等级)；
(3)插值结果导出成地形等值面；
(4)编辑面图层属性表，添加几何面积字段，area_id、r、area、lgr、lgarea等字段，计算area_id(每个等值区域面积)、r(设为等值线起始边界值)以备记录计算过程数据；
(5)为便于计算和编辑，将该面图层作为Feature Class导入到新创建的Personal Geodatabase(也可以将属性表导出生成Excel文件进一步计算(6)-(7))计算余下的几个参数值lgr(对r取常用对数)、lgarea(对等值区域面积取自然对数)、area(计算当r〉ri时所圈定的面积)；
(6)将等值面起始值列和面积列拷贝入Excel；
(7)然后计算对应于不同r取值等值线所圈定的面积，计算lgr、lgarea。
(8)用lgr、lgarea列作双对数曲线。
(9)判断双对数曲线分段数，即分维数。
(10)将分界点两端直线分别进行线性拟合，两段直线拟合模型构成的残差平方和之和最小时，取此时的lgr值，并将其还原成r取值，即地形异常分界点。
(11)通过异常下限在ArcGIS中圈定地形异常区域。
如图1所示为如图1所示为TAG活动山体，图2是根据本发明方法得出的TAG活动山体分形图。
分形结果表明火山体顶部构造及地形特征比较复杂，这与该火山体频繁活动及断层展布作用方向有关。最新最大的火山喷口位于火山体顶部北偏西方向，其喷发物质均涌向喷口西南方向，最终向南展布，这样的分布特征至少存在四次，其中最早的一级次在火山顶的东南角上有物质堆积，形成两个小丘体，而在两个丘体与火山口之间是山顶地势较低处，有一个低洼条带，结合前面构造特征分析，热液喷口可能就发生在这些地方。除此四级新型构造特征，其它分形阶地围绕山体均呈环状分布，一直到山脚。这种差别可能与火山周围的构造活动方向有关，而其早期的分形形态或是物质均衡的结果。
本发明充分利用地质体的显性要素(地形)和隐性要素(重力、磁力)，以及动力成因要素(地球应力场)等，以北大西洋几个典型热液区为典型，结合已知热液矿体的位置、地形特征、元素地球化学特征等，利用地质统计学等多种方法结合解析不同构造参数在不同区域、不同地形特征、不同地球应力场作用下，对热液矿体的控制作用关系，进行多维控矿构造提取和控矿构造分级，开展热液成矿关联研究。构建热液控矿构造提取方法。最后把此方法应用于研究较少的南大西洋脊(12°S—26°S)已调查矿区，进行对比和验证，完善方法体系，为日后对南大西洋硫化物的定性或定量评价及圈矿等目的的工作提供依据。本发明对实现隐藏矿床预测和热液资源预测的预期将为未来大洋探矿调查中硫化物调查计划的制定提供依据。
以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。