一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法

本发明涉及矿产勘查，尤其涉及一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法。

背景技术：

1、近年来，随着贯彻与落实国家危机矿山接替资源找矿工作的实施和深部地质找矿的迫切需求，掀起了危机矿山、老矿山深部及外围地质找矿的新高潮，推动了构造地球化学找矿理论与勘查技术的发展及其在隐伏矿预测与深部找矿中的应用。研究表明构造地球化学找矿方法在明显受构造控制的金、铜、铅、锌、锡等多金属矿床深部及外围地质找矿中，取得了显著的找矿效果。

2、构造岩中蕴藏着有关成矿物质聚集和分散的丰富信息，是联通深部矿体与浅地表矿化原生晕的唯一途径，二者具有对应性和一致性。在构造地球化学找矿活动中，目前仍集中在构造岩地球化学数据处理与分析范畴，并没有将构造系统有效集成到找矿理论与数理分析中。此外，由于构造地球化学采样数据稀疏性特征，采用确定性建模技术均会导致数据的平滑效应问题，建模结果并不能真实反映原始信息的空间分布结构及其形态特征，由此给预测评价工作带来很大不确定性。这种不确定性将通过随后的分析和决策过程加以传播，并对最终结果产生深刻的影响，不利用构造地球化学异常的有效识别。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，主要包括：

2、首先，构造地球化学数据具有成分数据特征，是一种“定和”数据，即每个样本中测试的所有元素含量之和等于定值；然后，采用中心对数比变换，将成分地球化学数据转换到开放的欧氏空间，同时变换后的数据服从近似的正态分布，以符合序惯高斯协同模拟的假设条件(数据服从或近似服从正态分布)；在协同模拟过程中，将中心对数比变换后的某一目标变量定义为主变量；通过gis空间分析技术，绘制构造线密度空间分布图，提取与构造岩采样点位置相同的构造线密度值，定义为协变量，该变量如果不服从正态分布，则进行对数变换；计算主变量和协变量的半变异函数、以及二者之间的交叉半变异函数，并获得相关地统计参数，如块金值、基台值、变程等，在此基础上，通过全局协同克里格方法集成主变量和协变量，进行协同克里格估计；执行序惯高斯协同模拟，可得到一系列等概率分布的模拟实现和均值型模拟实现；基于均值型模拟实现、累积面积百分比和累积矿点百分比，采用p-a(prediction-area)方法绘制三者之间的变化关系曲线，确定最佳阈值；采用局部不确定性和空间不确定性算法，计算模拟值大于最佳阈值的构造地球化学异常概率表达模式，为找矿靶区圈定和隐伏矿勘查风险评估提供技术支持和决策服务。

3、进一步地，采用中心对数比变换，将构造地球化学数据转换到开放的欧氏空间，以消除数据的闭合效应，变换后的数据近似服从正态分布，以符合序惯高斯协同模拟的假设条件；中心对数比变换公式如下：

4、

5、其中，clr(x)为中心对数比变换后d个变量组成的矩阵，yi为原始地球化学变量，为d个原始地球化学变量的几何平均值，i＝1,2,…,d。

6、进一步地，通过gis空间分析技术，绘制构造线密度分布图，提取与构造岩采样点位置相同的构造线密度值，作为协变量。若协变量不服从正态分布，则进行中心对数变换，以满足序惯高斯协同模拟的假设条件。

7、进一步地，半变异函数公式为：

8、

9、其中，γ为半变异函数；h为样本点空间分隔距离，即滞后距离；n(h)为间隔h下的样本对总数；z(xk)为空间位置xk处的值，z(xk+h)为空间位置(xk+h)处的值。

10、进一步地，交叉半变异函数公式为：

11、

12、其中，γij(h)为变量i和变量j的交叉半变异函数；h为样本点空间分隔距离，即滞后距离；n(h)为间隔h下的样本对总数；zi(xk)为空间位置xk处变量i的值，zi(xk+h)为空间位置(xk+h)处变量i的值；zj(xk)为空间位置xk处变量j的值，zj(xk+h)为空间位置(xk+h)处变量j的值。

13、进一步地，通过建立u处邻近点主变量z1(ui)和协变量z2(uj)的线性组合模型，计算主变量z1的协同克里格估计值其表达式如下：

14、

15、约束条件：

16、

17、

18、其中，式中为主变量z1在u处的估计值；λi和λj分别为主变量z1和协变量z2的权重；n(u)和m(u)分别为主变量z1和协变量z2在u处的邻近点个数，即变程之内的邻近点个数；ui和uj分别为z1和z2的采样位置。

19、进一步地，在主变量z1和协变量z2均服从或近似服从正态分布条件下，序惯高斯协同模拟过程如下：

20、(1)设未采样的网格节点数为p，定义一个随机路径，使得未采样点位置u0的每个网格节点只计算一次；

21、(2)第k个节点u0(k)处，1≤k≤p，条件数据由网格节点u0(k)的邻近点，即变程内的主变量z1(ui)、协变量z2(uj)、以及前(k-1)个模拟值组成；

22、(3)估计主变量在u0(k)处的局部高斯条件累积分布函数的参数，即均值和方差，其中均值等于在u0(k)处的估计值方差等于在u0(k)处的方差σ2；

23、(4)使用蒙特卡洛模拟，从局部高斯条件累积分布函数中随机抽取一个模拟值z(u0(k))，然后将其加入到第k次条件模拟数据集中，用于其它网格节点的模拟；

24、(5)如果k＜p，重复步骤(2)-(4)，直到k＝p，即所有节点u0(k)均被模拟；

25、上述步骤只是完成了第一个模拟实现，为了产生一系列模拟实现，步骤(1)-(5)将采用不同的随机路径进行模拟。

26、进一步地，均值型模拟实现的公式为：

27、

28、其中，是协同克里格估计值z*(u0)的第l个模拟实现，l＝1，2，…，l，l是模拟实现的总个数，u0是序惯高斯协同模拟过程中的网格节点。

29、进一步地，局部不确定性算法的公式为：

30、

31、其中，z(x*)为模拟点位x*处的值；zc为均值型模拟实现的最佳阈值；n为条件模拟的全部次数；n(x*)为全部n次模拟中，该点位模拟值超过最佳阈值的次数。

32、进一步地，空间不确定性算法的公式为：

33、

34、其中，zc为均值型模拟实现的最佳阈值；为空间位置xk处的模拟值，k＝1，2，...，m；n(x1*，x2*，...，xm*)为所有m个模拟点位的模拟值超过最佳阈值的次数；n为条件模拟的全部次数。

35、本发明提供的技术方案带来的有益效果是：该发明对于推断构造活动过程中成矿流体运移方向及研究成矿元素活化、迁移、富集与分散规律等具有指导作用，为致矿异常识别、隐伏矿床定位预测及矿床勘查风险评估等提供技术手段和决策服务。

技术特征：

1.一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：包括：

2.如权利要求1所述的一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：步骤s1中，采用中心对数比变换，将构造地球化学数据转换到开放的欧氏空间，以消除成分数据的闭合效应，变换后的数据近似服从正态分布；中心对数比变换公式如下：

3.如权利要求1所述的一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：步骤s2中，通过gis空间分析，绘制构造线密度分布图，若协变量不服从正态分布，则进行对数变换，以满足序惯高斯协同模拟的假设条件。

4.如权利要求1所述的一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：步骤s3中，半变异函数公式为：

5.如权利要求1所述的一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：步骤s3中，交叉半变异函数公式为：

6.如权利要求1所述的一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：步骤s4中，通过建立u处邻近点主变量z1(ui)和协变量z2(uj)的线性组合模型，计算主变量z1的协同克里格估计值其表达式如下：

7.如权利要求1所述的一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：步骤s5中，在主变量z1和协变量z2均服从或近似服从正态分布条件下，序惯高斯协同模拟过程如下：

8.如权利要求1所述的一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：步骤s5中，均值型模拟实现的公式为：

9.如权利要求1所述的一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：步骤s7中，局部不确定性算法的公式为：

10.如权利要求1所述的一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，其特征在于：步骤s7中，空间不确定性算法的公式为：

技术总结
本发明提供了一种构造地球化学协同模拟的隐伏矿勘查风险评价方法，通过构造地球化学数据，得到主变量；提取与构造岩采样点位置相同的构造线密度值，作为协变量；计算主变量和协变量的半变异函数，及其交叉半变异函数，集成主变量和协变量，进行协同克里格估计；执行序惯高斯协同模拟，得到等概率分布的模拟实现，进而得到均值型模拟实现；采用P‑A方法绘制均值型模拟实现与累积面积百分比和累积矿点百分比之间的变化关系曲线，确定最佳阈值；采用局部和空间不确定性算法，计算模拟值大于阈值的构造地球化学异常概率表达模式，进行风险评估。本发明的有益效果是：为致矿异常识别、隐伏矿床定位预测及矿床勘查风险评估等提供技术手段和决策服务。

技术研发人员：刘岳
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13