【正文】 分形理論應(yīng)用于礦床預(yù)測(cè)的實(shí)例尚不多見(jiàn)，但很有必要探討一套行之有效的方法，不少地質(zhì)學(xué)家認(rèn)為，非線性科學(xué)與地質(zhì)學(xué)的結(jié)合將導(dǎo)致地質(zhì)學(xué)的一場(chǎng)深刻革。模糊數(shù)學(xué)方法在地學(xué)中有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，因地學(xué)中有許多概念、語(yǔ)言、判斷都具有模糊性。它以綜合關(guān)聯(lián)度作為新的礦床評(píng)價(jià)參數(shù)，可直觀反映礦床的位置和規(guī)模，即綜合關(guān)聯(lián)度異常極大值的坐標(biāo)與礦床的位置相對(duì)應(yīng)，其幅值與礦床的規(guī)模相關(guān)聯(lián)。以多元統(tǒng)計(jì)分析為基礎(chǔ)的礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)方法發(fā)展最為成熟，實(shí)際應(yīng)用效果較好，但它要求有足夠的樣本容量，要事前分析各種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分布特征，對(duì)地質(zhì)變量要進(jìn)行綜合研究(變量的選取、取值、變換、構(gòu)置等)以剔除噪音、增強(qiáng)有用信息。(4)預(yù)測(cè)應(yīng)用上述得到的預(yù)測(cè)模型(各分區(qū)閉值)，根據(jù)研究區(qū)計(jì)算輸出值大小，按閉值大小作出預(yù)測(cè)區(qū)的成礦預(yù)測(cè)。對(duì)每種專題圖件根據(jù)其影響成礦的程度按各自的方式量化，在計(jì)算機(jī)中形成特定結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)文件，然后把各專題圖件配準(zhǔn)，使之相互對(duì)應(yīng)。多源信息處理方法有復(fù)合、疊合、綜合和擬合，用于礦產(chǎn)預(yù)測(cè)，大致應(yīng)遵循以下步驟:(1)資料的收集與整理根據(jù)控礦因素和找礦標(biāo)志的研究，收集有關(guān)數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行分類處理，編輯成單因素的原始圖件及數(shù)據(jù)表格。在礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)中，借助于GIS技術(shù)，提出了多源信息方法。除常規(guī)的模式識(shí)別外，又發(fā)展了模糊模式識(shí)別、灰色模式識(shí)別、結(jié)構(gòu)模式識(shí)別等方法。反之判為無(wú)礦。圖3表明，直線z(在高維空間為一超平面)能將二類樣本清晰地分類，正確率達(dá)100%。以有礦、無(wú)礦作為評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，對(duì)訓(xùn)練樣本集進(jìn)行判別分類。選出18個(gè)已知有礦異常和19個(gè)已知無(wú)礦異常進(jìn)入訓(xùn)練樣本集，另外3個(gè)已知有礦異常作為待查樣本，以檢驗(yàn)?zāi)Ｊ阶R(shí)別方法的有效性和精度。由高維模式空間降維后得到的二維顯示圖象，便可直接用于通過(guò)目測(cè)完成對(duì)樣本集的訓(xùn)練和判別分類。如從反映最大信息量的角度來(lái)說(shuō)，可取第一和第二特征向量構(gòu)成映射平面。以這些新的成分為坐標(biāo)，可組成m維模式空間。PCA方法是將m個(gè)特征變量組合成m個(gè)新的成分。用于模式識(shí)別成礦預(yù)測(cè)的方法很多，這里僅就其中一種也是用得較多且效果較好的一種—主成分分析法(PCA)及顯示分析介紹如下。六、模式識(shí)別方法模式識(shí)別(pattern recognition)方法是將多維空間信息降維到低維空間信息的一種信息加工技術(shù)。例如，在應(yīng)用泛克立格法、對(duì)數(shù)正態(tài)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、因子克立格法等處理地質(zhì)數(shù)據(jù)、縮小找礦范圍、圈定有利成礦遠(yuǎn)景區(qū)等方面均已有成功的實(shí)例。它是一門(mén)以區(qū)域化變量理論為基礎(chǔ)、以變異函數(shù)為主要工具，研究在空間上分布既有隨機(jī)性又有結(jié)構(gòu)性的自然現(xiàn)象的科學(xué)。一些學(xué)者，還利用分形來(lái)研究控巖控礦條件，為礦產(chǎn)預(yù)測(cè)提供了理論基礎(chǔ)。 以上分析說(shuō)明，礦床的儲(chǔ)量和品位分維可用于資源的定量預(yù)測(cè)。其中錫礦的情況如表1和表2所示:上述結(jié)果在顯著性水平a=0. 05下通過(guò)X，檢驗(yàn)并進(jìn)一步得到如下結(jié)果: (1)礦床儲(chǔ)量t與平均品位g之間服從冪函數(shù)關(guān)系t=cgA。另一些學(xué)者認(rèn)為，某一品位礦石儲(chǔ)量與該品位的對(duì)數(shù)之間存在著線性關(guān)系，而這恰好是一種分形關(guān)系(圖1，圖2)。我們知道，礦床儲(chǔ)量及品位統(tǒng)計(jì)特征是礦床預(yù)測(cè)的基本依據(jù)之一。在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下，N(r)r直線部分的斜率即為研究對(duì)象的分維。分維(fractal dimention)是分形的定量表征參數(shù)。具體步驟可歸納為:①選擇標(biāo)準(zhǔn)單元，構(gòu)制控礦因素?cái)?shù)據(jù)矩陣，②作單因素隸屬函數(shù)，③建立各標(biāo)準(zhǔn)單元的模糊關(guān)系矩陣，④求各因素權(quán)重的模糊集，進(jìn)而求得各預(yù)測(cè)單元對(duì)各成礦級(jí)別的綜合隸屬度，然后便可對(duì)未知單元進(jìn)行預(yù)測(cè)。這樣就把p個(gè)單元?jiǎng)澐殖蒻個(gè)等級(jí)vi (i = 1,2,…,m)。假設(shè)研究區(qū)可劃分成p個(gè)單元，反映每個(gè)單元成礦條件的現(xiàn)象(如地層、構(gòu)造、物化探異常等))u1 ,u2,…,un二可加以綜合，適當(dāng)?shù)匕堰@些因素?cái)?shù)字化，使每個(gè)單元關(guān)于每一因素都對(duì)應(yīng)有幾個(gè)數(shù)據(jù)。因此R又可看作是U到V的一個(gè)模糊變換。對(duì)于單因素決斷，有模糊映射f:U→V，即固定因素u∈U，便存在一個(gè)模糊決斷B(u) ∈ f(v)。②評(píng)判集V={v1,v2,…,vn}。 模糊綜合評(píng)判也稱為模糊綜合決策。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以建立已知有礦單元和預(yù)測(cè)單元各種元素的隸屬函數(shù)，將各單元不同元素代入相應(yīng)的隸屬函數(shù)，計(jì)算其隸屬度，然后在論域上用模糊識(shí)別的邏輯關(guān)系C值來(lái)反映“成礦有利度”這一模糊概念，求出每個(gè)單元的C值。限于篇幅，此處著重介紹隸屬函數(shù)和模糊綜合評(píng)判的應(yīng)用。如礦化強(qiáng)與礦化弱，成礦遠(yuǎn)景區(qū)與非成礦遠(yuǎn)景區(qū)，成礦有利與成礦不利等，因而，可用模糊數(shù)學(xué)的方法來(lái)處理。三、模糊數(shù)學(xué)方法模糊數(shù)學(xué)理論是美國(guó)加里福尼亞大學(xué)Zadeh L A教授1965年創(chuàng)立的。2． GM(1,1)預(yù)測(cè)模型 該模型的建模方法為: 對(duì)原始數(shù)據(jù)列 (5)則有:據(jù)x(1)可以建立如下白化微分方程，記為GM (1,1), 若記參考數(shù)列為則 （6）按最小二乘法求有式中 則(6)式的解為: (7) (7)式即為GM (1,1)預(yù)測(cè)模型。(3)計(jì)算關(guān)聯(lián)度。(4)式又稱為關(guān)聯(lián)度預(yù)測(cè)模型，其建模步驟為(徐忠祥，1994):(1)確定建模參數(shù)。在k點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)。若以已知礦床某種地質(zhì)因素或找礦標(biāo)志信息作參考數(shù)列xo(長(zhǎng)度為n)，(i=1,2,…,m,m為數(shù)列長(zhǎng)度)。目前較多地用于礦床預(yù)測(cè)的方法是灰色關(guān)聯(lián)分析和GM (1,1)預(yù)測(cè)模型。二、以灰色系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)的礦產(chǎn)資源定量預(yù)測(cè)方法鄧聚龍教授(1982)創(chuàng)立的灰色系統(tǒng)理論問(wèn)世后的短短十年時(shí)間內(nèi)，得到了迅速的推廣和應(yīng)用。程乾生提出了一種新的樣品聚類方法—差異序列法。如談小生的“CD因子分析法”，該法既適用定量變量，也適用于定性變量，二者同時(shí)存在時(shí)也適用。如基于地質(zhì)、物探、化探、遙感綜合信息的綜合信息預(yù)測(cè)法，大比例尺三維立體礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法，求異理論指導(dǎo)下的無(wú)模型預(yù)測(cè)法，成礦能量預(yù)測(cè)法等。礦床及礦體定量預(yù)測(cè)所應(yīng)用的數(shù)學(xué)地質(zhì)方法，除成礦遠(yuǎn)景區(qū)定量預(yù)測(cè)方法外，還有①趨勢(shì)面分析法，②最優(yōu)分割法，③階梯函數(shù)分析法，④因子分析法，⑤對(duì)應(yīng)分析法，⑥馬爾科夫過(guò)程分析法，⑦特征分析法，⑧礦床模型法，等等。對(duì)于礦產(chǎn)資源總量估計(jì)和潛力評(píng)價(jià)，目前比較成熟的方法有①單元區(qū)域價(jià)值估計(jì)法，②豐度估計(jì)法，③體積估計(jì)法，④礦床模型估計(jì)法，⑤德?tīng)柗品?，⑥特征分析法，⑦成因地質(zhì)模型法，⑧“鑲嵌模型”估計(jì)礦床產(chǎn)出概率法，⑨礦床值概率分布法，⑩綜合法。它的基本步驟為①劃分單元，②確定預(yù)測(cè)目標(biāo)，③控制單元的選擇，④變量的取值、變換、構(gòu)置及選擇，⑤預(yù)測(cè)方法的合理選用，⑥遠(yuǎn)景區(qū)的分級(jí)與選擇，⑦精度評(píng)價(jià)，⑧靶區(qū)驗(yàn)證。其基本理論是相似一類比理論、求異理論、定量組合控礦理論。由此可見(jiàn)，它以總結(jié)成礦規(guī)律為基礎(chǔ)，以數(shù)學(xué)為工具(主要是多元統(tǒng)計(jì)分析方法)，以計(jì)算機(jī)為手段?，F(xiàn)對(duì)近年來(lái)發(fā)展的礦產(chǎn)資源定量預(yù)測(cè)手段作一綜合評(píng)述。在我國(guó)廣大地質(zhì)工作者的努力下，礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)已從引進(jìn)國(guó)外方法階段發(fā)展到建立起自己的一套較為完善的理論和方法。第三章 找礦預(yù)測(cè)第一節(jié) 礦產(chǎn)資源定量預(yù)測(cè)方法我國(guó)自70年代中期將礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)方法引進(jìn)國(guó)內(nèi)以來(lái)，便正式拉開(kāi)了礦產(chǎn)資源定量預(yù)測(cè)的帷幕。 大水式金礦的找礦方向應(yīng)首先立足于區(qū)域巖漿作用的研究，特別是燕山期偏堿性的中酸性巖漿巖小巖體(巖株)、巖脈發(fā)育的地區(qū)，如大水巖體的北部地區(qū)和忠格扎拉巖體的周圍。雖然，碳酸鹽巖碎屑巖地層巖性組合，以其脆性的巖石力學(xué)性質(zhì)、弱堿性、較高的滲透性和孔隙度等物化性質(zhì)使其成為有利的儲(chǔ)礦空間，并在一定程度上控制了某些礦化類型的形成方式和產(chǎn)出特點(diǎn)，成為該區(qū)金礦成礦的有利條件之一。圍巖蝕變硅化似碧巖化、黃鐵礦化褐鐵礦化赤鐵礦化、碳酸鹽化和粘土化。礦床類型與閃長(zhǎng)巖有關(guān)的淺成中低溫巖漿熱液礦床，碳酸鹽巖碎屑巖中的微細(xì)浸染型金礦或卡林型金礦，準(zhǔn)顯微金和浸染狀硫化物（富黃鐵礦型金礦）成礦物質(zhì)來(lái)源主要來(lái)源于與巖漿活動(dòng)密切有關(guān)的深部礦液房，成礦流體也顯示巖漿熱液的特點(diǎn)。巖漿巖火成巖活動(dòng)區(qū)或鄰區(qū)，燕山陸內(nèi)造山階段侵位的中酸性花崗閃長(zhǎng)巖、石英閃長(zhǎng)玢巖、二長(zhǎng)斑巖巖株及巖脈，礦床形成于侵入巖與火山巖之中或附近，特別是中酸性（閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖巖株、巖枝、復(fù)合雜巖墻）侵入巖附近或在其中。表27 大水金礦床成礦模式成礦構(gòu)造背景峨眉地幔柱構(gòu)造活動(dòng)區(qū)邊緣地帶，陸塊邊緣裂陷槽內(nèi)，陸內(nèi)深斷裂和隱伏斷裂附近，西泰嶺南亞帶白龍江逆沖推覆構(gòu)造體系之瑪曲南坪逆沖帶。其中，區(qū)域斷陷和深斷裂構(gòu)造（大規(guī)模推覆、走滑剪切和斷塊隆坳）是深部物質(zhì)上涌及能量釋放的主要通道，決定了成礦作用的發(fā)生與否，控制了礦帶和礦田的空間產(chǎn)出。在空間上，北西西向斷裂構(gòu)造、閃長(zhǎng)巖體（巖枝和巖脈）、金礦床，三者構(gòu)成典型的“三位一體”。它們構(gòu)成了一個(gè)統(tǒng)一的受深部地質(zhì)構(gòu)造制約的構(gòu)造一巖漿成巖成礦體系。八、 大水金礦成礦模式從國(guó)內(nèi)外卡林型金礦區(qū)域成礦規(guī)律分析，大水金礦床的空間產(chǎn)出、礦體的空間定位、礦化類型、成礦物質(zhì)與成礦流體的來(lái)源、成礦的熱動(dòng)力機(jī)制等均與燕山期的構(gòu)造巖漿活動(dòng)有著密切的內(nèi)在成因關(guān)系。 。 。 5平均值大于20。 3平均值大于40。圖217 大水金礦床Sb平均值等值線簡(jiǎn)圖1金礦體。 3平均值大于20。圖216 大水金礦床Cr平均值等值線簡(jiǎn)圖1金礦體。 3平均值大于100。圖214 大水金礦床As平均值等值線簡(jiǎn)圖1金礦體。 ‰。 ‰。圖215 大水金礦床δ13C平均值等值線簡(jiǎn)圖1金礦體。在南東段出現(xiàn)了鎢、鉬、銅、鉛鋅等相對(duì)高溫成礦元素組合，而在北西段則是砷、汞、銻等相對(duì)低溫元素組合，指示成礦流體總體由南東向北西方向遷移。主要地質(zhì)依據(jù)為：A蝕變礦化具有明顯的空間分布規(guī)律性：大理巖化、硅化似碧玉巖化、夕卡巖化、多金屬硫化物礦化和褐鐵礦化,由南東向北西方向總體逐漸減弱，而碳酸鹽化、赤鐵礦化則明顯增強(qiáng)；即碳酸鹽化和赤鐵礦化主要集中分布在北西段，而強(qiáng)硅化似碧巖化、夕卡巖化、多金屬硫化物礦化、褐鐵礦化則集中分布在南東段，表現(xiàn)出明顯的分帶性和成礦流體的遷移方向性；B金礦化總體向北西方向逐漸減弱：主要金礦體集中分布在南東段，如20202金礦體，向北西方向礦化總體減弱，礦體總體規(guī)模較?。籆巖漿活動(dòng)逐漸減弱：在南東段閃長(zhǎng)巖脈、巖枝分布明顯較多，而向北西方向則明顯減少，指示與成礦密切相關(guān)的巖漿侵入活動(dòng)總體是向北西方向的。此外，格爾括合巖體東北側(cè)“小耳朵狀巖體”、格爾托巖脈走向及大水礦區(qū)與格爾托礦區(qū)之間巖脈走向，可能指示北東向巖漿帶的存在，以及對(duì)格爾括合巖體具體侵位（根部）的控制。因此，就整個(gè)格爾括合巖體而言，西北側(cè)結(jié)晶程度低、溫度低、深度淺，而東側(cè)則明顯為似斑狀結(jié)構(gòu)，結(jié)晶程度高，深度大，溫度高，可能反映大水巖體總體從東南向西北侵位的。而且，在巖體西北部，存在閃長(zhǎng)玢巖邊緣相和沿接觸帶分布的大面積爆破角礫巖。本次研究表明，在格爾括合巖體北東側(cè)形成寬幾十米的粗晶大理巖以及夕卡巖帶，并在東南側(cè)觀察到斑晶達(dá)12厘米的似斑狀花崗閃長(zhǎng)巖，同樣指示東南部可能為巖體的根部，或巖體是從南東向北西侵位的。已知金礦體均集中分布該碳酸鹽脈的北側(cè)，可能指示該碳酸鹽脈為統(tǒng)一成礦熱液活動(dòng)的晚期演化產(chǎn)物，即靠近成礦熱液活動(dòng)演化的晚期和熱液遷移活動(dòng)的邊部，對(duì)該區(qū)指導(dǎo)找礦預(yù)測(cè)工作具有重要意義。該方解石脈之中包裹大量成礦期蝕變礦化巖角礫以及閃長(zhǎng)巖體角礫，而巖脈本身無(wú)明顯蝕變與礦化，指示成礦期后碳酸鹽脈或破壞礦的成礦后碳酸鹽脈。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出的是，大水礦區(qū)近東西向偉晶狀方解石大脈，幾乎貫穿整個(gè)礦區(qū)。在大水金礦區(qū)不同礦化地段，均可觀察到方解石脈或鐵白云石方解石脈，明顯穿切褐鐵礦方解石脈（黃鐵礦方解石脈）和褐鐵礦脈（黃鐵礦脈），反映碳酸鹽化明顯晚于礦化期黃鐵礦（方解石）脈。第一期為微細(xì)網(wǎng)脈（絲瓜壤），全巖發(fā)育密集微細(xì)網(wǎng)脈，可能為最早期蝕變礦化脈；第二期為方解石褐鐵礦（黃鐵礦）脈，寬23厘米，切穿微細(xì)網(wǎng)脈，以方解石和白云石為主，褐鐵礦次之，且多分布在脈壁；第三期方解石褐鐵礦細(xì)脈，脈寬25毫米左右，以方解石為主，褐鐵礦次之（對(duì)稱分布在方解石兩側(cè)）（該期方解石褐鐵礦細(xì)脈，可能與第二期脈為同一期，僅僅是較窄或共軛、稍晚些）；第四期方解石細(xì)脈，脈寬23毫米，主要為方解石。多期多階段碳酸鹽化，是大水金礦的重要標(biāo)示與特征之一。根據(jù)野外關(guān)系分析，多金屬硫化物明顯晚于硅化似碧玉巖化，而早于碳酸鹽化，明顯屬于金礦成礦期的中期多金屬硫化物階段。由于大水金原生多金屬硫化物礦物多呈微細(xì)粒以及其表生氧化作用的存在，肉眼很難識(shí)別。在大水金礦，也明顯為三個(gè)階段，即早期硅化似碧玉巖化階段、中期多金屬硫化物階段和晚期碳酸鹽化階段。六、 三階段成礦與方解石脈演化規(guī)律巖漿熱液礦床成礦期次的劃分，通常為早期氧化物階段、中期多金屬硫化物階段和晚期碳酸鹽階段。例如，在大水金礦337號(hào)礦體采場(chǎng)揭露，花崗閃長(zhǎng)巖體頂部發(fā)育紅褐色褐鐵礦化硅化帽，反映巖體侵入活動(dòng)熱液對(duì)頂部圍巖的強(qiáng)烈硅化與礦化。這種構(gòu)造角礫巖，有時(shí)角礫磨園較好，呈幾毫米50毫米“豆?fàn)睢薄澳I狀”分布在未固結(jié)的斷層泥之中，前人曾誤認(rèn)為陸相淺湖盆地內(nèi)噴流沉積、巖溶溶洞充填沉積和溫泉的產(chǎn)物。在內(nèi)接觸帶，硅化表現(xiàn)為硅質(zhì)沿巖體裂隙交代閃長(zhǎng)巖；在外接觸帶，硅化可使強(qiáng)劈理化灰?guī)r，特別是呈條帶狀和紋層狀的強(qiáng)劈理化灰?guī)r，形成似碧玉巖和強(qiáng)硅化灰?guī)r。在201金礦體采場(chǎng)，見(jiàn)紫紅色、褐紅色、棕紅色似碧玉巖分布在閃長(zhǎng)巖與灰?guī)r接觸帶內(nèi)，寬13米不等，致密堅(jiān)硬，表現(xiàn)為細(xì)晶石英、硅質(zhì)膠結(jié)接觸帶內(nèi)張性破碎灰?guī)r，或呈脈狀充填在灰?guī)r裂隙中。根據(jù)野外觀察,硅化也具有面型和線型兩種類型，其中面型硅化表現(xiàn)為金礦區(qū)碳酸鹽巖石普遍硅化和似碧玉巖化，主要與礦區(qū)內(nèi)含礦巖漿侵入主期區(qū)域熱液活動(dòng)有關(guān)。其中，似碧玉巖主要靠近礦體分布，硅化灰?guī)r則主要圍繞似碧玉巖產(chǎn)出。