基于机器学习的表层土壤成矿元素空间预测: 以稀有金属铷元素为例

近些年随着土地质量地球化学调查工作的开展,获取了大量表层土壤样品数据。然而,这些数据也存在一个明显的缺陷,即1∶50 000大比例尺表层土壤数据往往缺少成矿元素。鉴于土壤成矿元素含量对于矿产资源勘查的重要指示作用,尝试基于现有数据对大比例尺表层土壤成矿元素含量提供一个补全方案。以稀有金属铷元素为例,采用随机森林算法把同一区域2 548组1∶250 000小比例尺表层土壤数据按照8∶2的比例随机分为两组,用80%的数据进行训练建模,20%的数据对模型进行验证。采用变量重要性度量排序和构建学习曲线的组合方法优选了8种元素(K、B、Ni、V、Zn、As、Co、Cu)作为预测变量,模型对训练数据和测试数据的拟合优度R²分别达到0.983 2和0.895 6,说明预测变量的优选方法是有效的。随后将1∶50 000表层土壤的上述预测变量数据作为输入变量导入模型中,得到预测的Rb元素含量,预测结果比较符合实际特征。本研究表明将大数据机器学习随机森林算法引入表层土壤地球化学元素含量空间定量预测具有可行性,可进一步拓展土地质量地球化学数据的服务应用维度。     

耦合PCA-SVM算法的金矿矿床规模预测分析研究

判断矿床(点)的类型是矿床勘探中的重要内容,传统预测金矿成矿规模的方法不仅耗时耗力,而且所需的经济成本较大。为提高矿床规模的勘探效率和准确度,揭示元素与金矿成矿规模的潜在联系,文中提出了耦合主成分分析(principal component analysis,PCA)和支持向量机(support vector machine,SVM)算法的预测分析PCA-SVM(principal component analysis-support vector machine)方法。该方法先通过主成分分析提取数据中的主要特征,再将主要特征带入支持向量机算法,从而训练出最优分类器以预测金矿成矿规模。文中共使用了3 812个金矿样本数据用于学习训练和预测分析,训练准确率为92.3%,测试准确率为88.7%,分别比直接使用支持向量机算法高出14.3%和17.1%。基于PCA-SVM的预测模型,不仅消除了人为主观因素的影响,而且有效提高了勘探过程中矿床预测的准确率和矿床勘探的效率,为地质勘查工作提供依据。     

地球化学块体资源预测在甘肃金矿的应用

以甘肃省1∶200 000区域化探金元素原始数据分析研究为基础,运用地球化学块体理论和方法,开展巨型金矿资源预测。探讨了主要金地球化学块体的分布特征,通过内部结构剖析,利用成矿率类比,进行资源预测,圈定成矿远景区,确定巨型金矿床找矿靶区。     

基于卷积神经网络模型划分成矿远景区——以甘肃大桥地区金多金属矿田为例

大数据和高性能计算使得地质学可能突破种种主客观因素的限制,从传统的定性描述和不确定性作为特点转变为更全面的定量化发展阶段,即地质学更加注重通过挖掘复杂的多元地学数据间的关联关系来探究地质成因过程。为了厘清研究区多元化地质数据并划分成矿远景区,结合现代信息化新方法新技术,智能高效地帮助地学工作者提供辅助决策依据。以甘肃省大桥金矿为研究区,提出了利用一维卷积神经网络替代传统的人工计算,通过对研究区金多金属矿的地球化学元素及地球物理元素数据进行训练,挖掘研究区综合成矿信息,依据训练结果划分出4类成矿远景区。研究结果表明,地质成矿过程复杂,每一个成矿预测要素在地质成矿过程中均发挥重要的作用。在大比例尺度上,应用深度学习网络模型划分成矿远景区能客观地反映多元化地质数据本身的非线性特征,识别地质要素的空间特征,深层次提取和挖掘成矿异常信息,实现矿产资源智能化预测评价。     

基于模糊证据权法的广西典型金矿矿产定量预测

多信息融合的矿产资源定量预测是当前资源潜力预测的前缘课题,不同地质背景信息与地球化学数据的深度挖掘是当前该领域急需解决的关键问题。文章通过总结广西各构造单元地质背景和成矿控制要素,在ArcGIS、GeoDAS等软件平台基础上,分析了广西全区60767个地球化学样品中Au、Ag、Mn、Cu、Pb、Zn、Sn、Sb等主要成矿及伴生元素的空间分布特征。基于GeoDAS平台,通过IDW插值、S-A异常分解、主成分分析等技术,选取地球化学组合元素异常、重磁异常以及岩浆岩与断层交点缓冲区数据,通过模糊证据权模型,重点选取卡林型金矿和破碎带蚀变金矿2种典型矿产类型,编制了成矿后验概率图,圈定了金成矿有利地段。该研究对应用新的成矿理论和评价技术方法在广西开展矿产资源潜力评价以及区划工作具有重要的参考意义。      

内蒙古二连盆地阿特巴音敖包地区eU、eTh、K等天然放射性水平调查评价

为了对内蒙古二连盆地阿特巴音敖包调查区铀成矿潜力做出评价,通过对其天然放射性水平测量数据的统计分析、参数构建等手段,多维度探索了铀(eU)、钍(eTh)、钾(K)元素含量及γ照射量率在空间上的分布规律及其变化趋势。结合区域地质资料对古铀含量、活化铀量、铀迁移富集指数、地化活动性指数等新构建参数特征进行了综合解释,成功预测了调查区铀成矿有利地段,经钻探查证,发现了良好的铀矿化信息。     

基于循环神经网络的找矿模型构建与预测

在大数据和人工智能背景下,基于已有的传统地质找矿模型建立与应用基础,提出基于循环神经网络的找矿模型构建与预测方法,实现对地质数据的深入分析和理解。针对地质找矿模型构建与预测的需求,结合数据清洗理论,对传统地质找矿模型进行归纳与总结,建立地质找矿知识库,为深度学习算法提供训练数据。通过分类算法研究,综合对比结果的准确率与分类所用时间,最终选用RNN分类算法对找矿概念模型进行分类。在建立研究区找矿模型中,通过关键词与控矿要素完成模型匹配,利用模型计算对模型匹配结果进行数据分析,实现区域地质找矿模型的构建与矿产资源的预测评价和分析。以大水金矿为例,快速准确地实现了找矿模型的构建,有效地对矿产资源预测工作提供了指导,验证了该方法的可行性。     

高精度重磁测量在河南崤山金矿区调查评价中的应用

通过对河南崤山金矿区重磁资料数据的处理,分离了深源与浅源场,并结合物性特征解释重磁异常。研究区高精度重力异常主要反映断裂构造、隐伏岩体和崤山古地块分布特征,高精度磁力异常反映中酸性隐伏岩体分布特征。结合地质资料,综合分析和研究重磁异常特征,推测了与金矿有关的断裂及隐伏岩体的平面和三维空间分布位置。依据重磁异常特征和已知金矿床赋存规律,对成矿远景区段进行预测与评价,预测金矿远景区2处。对今后在研究区中深部和外围同类矿床的勘查中缩小目标靶区、合理选择勘探方法等具有一定的实际意义。     

基于随机森林算法的大尹格庄金矿床三维成矿预测

大数据及机器学习技术在解决各行各业的复杂非线性关系问题方面已经体现出巨大的优势。本文尝试将随机森林(RF)算法引入三维成矿预测领域来开展研究,以胶东大尹格庄金矿为研究对象,在构建招平断裂(地质体)三维模型的基础上,通过各种空间分析方法提取控制矿体形成的若干控矿地质因素特征值,进而获取成矿空间中控矿地质因素分布值,最后将矿区钻孔立体单元化形成采样数据集并利用RF算法对矿区开展三维矿体定位预测,结果表明:决策树棵数M=800、属性个数K=7是最优参数,能获得总体精度97.32%和kappa系数0.6292的综合分类精度;RF算法的分类精度要优于支持向量机(SVM)算法和多层感知器(MP)算法。RF算法对大尹格庄金矿开展的三维矿体定位预测取得了较好效果,并在矿区深边部预测了7个三维找矿靶区,证明大数据技术在矿产资源定位预测方面具有巨大的应用前景。     

闽东北地区金银矿床的水系沉积物地球化学特征

闽东北地区位于政和—大埔断裂带东侧。在晚侏罗世—早白垩世,该地区经历了十分强烈的火山活动,形成了分布广泛、厚度巨大的陆相火山沉积岩系,其下伏基底地层中的迪口组与福建省金矿或矿化关系极为密切,是福建省重要的含金矿源层,有较好的成矿条件。水系沉积物异常重现性试验及元素的表生迁移研究表明,不同采样批次、不同季节、不同年份在相同采样介质和采样点获得的主要成矿元素异常重现性较好。与全国水系沉积物元素平均含量相比,Au、Ag、Pb、Zn异常较明显。水系沉积物元素异常统计揭示,Au、Ag、As、Sb的成矿能力评价最高。这种元素异常组合表明,与火山岩有关的金矿是本区最有利的成矿矿种,并在闽东北地区经钻探验证,取得了良好的找矿效果。     

甘肃岷县马坞金矿地球化学特征、控矿因素分析及找矿潜力

马坞金矿分布于岷-礼成矿带的东部,通过野外地质勘查和1/万土壤地球化学测量,获得了丰富的矿体地质及地球化学测量数据,系统分析了矿床的地球化学特征,围岩蚀变以中-低温热液蚀变为主,蚀变强度与金矿化程度呈正相关,从地质的地层、构造、岩浆岩及地球化学特征方面分析了控矿因素,对找矿潜力进行了分析.     

川西北金矿的证据权模型及其预测应用

在深入理解川西北地区金矿成矿特征的 基础上,建立了该区的地质、物探、化探 、遥感和金矿床（点）数据库,优选了10个致矿证据层。应用证据权模型对该区进行成矿分 析,认为本区共有NW、NE、SN、EW四个方向上的金矿成矿区,同时分析了四个成矿区的分布 特征 和空间耦合关系。在此基础上,根据该区成矿概率分布进行了有利成矿远景区的预测,并对 证据权模型在成矿预测中的应用提出了相应的改进意见。     

三维成矿预测与预测评价——以东昆仑成矿带红旗沟—深水潭金矿为例

红旗沟—深水潭金矿是东昆仑成矿带中典型的构造蚀变岩型金矿,矿体严格受控于破碎蚀变带。通过对东昆仑地区成矿地质背景的梳理以及金矿成矿过程的分析,在构建三维地质模型的基础上提取成矿有利因子,建立找矿预测模型,并计算找矿信息量。在此基础上,从最优分级分析、精度分析和结果分析三方面进行信息量分级评价、预测区分级评价、数据精度评价、找矿预测模型的有效性评价以及找矿靶区的定位精度评价、预测资源量估算和找矿概率评价等研究。研究共圈定4处找矿靶区,并估算全区金资源量约165 t。结果表明红旗沟—深水潭金矿的找矿潜力较大,后期应该重视已知矿体的深部及边部区域的重点勘查。     

班公湖-怒江成矿带金成矿规律及成矿作用初讨

金矿是班公湖-怒江成矿带的优势矿种之一。由于地质工作程度总体较低,金矿的成矿规律和成矿作用研究相对薄弱,严重制约了金矿的评价。本文在前人已有研究成果的基础上,通过大量的野外地质调查与综合研究成果,初步论述了班公湖-怒江成矿带金的成矿地质背景、金矿床的主要成因类型、时空分布特征和成矿作用。研究结果表明,班公湖-怒江成矿带金矿床(点)在空间分布上具有东西成带,相对集中的分布特征。金主要以共生、伴生的形式存在。矿床类型有矽卡岩型、斑岩型、造山型和浅成低温热液型等4类,其成矿时代集中于晚侏罗世—晚白垩世。依据矿床成因及成矿作用主控因素,可将班公湖-怒江成矿带金矿床归纳为与洋壳俯冲消减作用有关的岩浆热液金成矿系统和与大陆碰撞造山作用有关的金成矿系统。与洋壳俯冲消减作用有关的岩浆热液金成矿系统可进一步划分出浅成低温热液型金矿床、斑岩型铜金矿床、矽卡岩型金铜矿床等3种成因类型;而与大陆碰撞造山作用有关的金成矿系统包括浅成低温热液型铜金矿床、造山型金矿床、矽卡岩型金铜矿床等3种成因类型。     

山东焦家金成矿带三维预测模型及靶区优选

为了实现焦家金成矿带资源的可持续开发利用,应用三维地质建模技术指导深部找矿工作迫在眉睫。文章从山东焦家金成矿带区域地质背景入手,全面收集研究区已有的地质、矿产、物探、化探等科研成果资料,结合前人的成矿理论研究,分析和总结有利成矿、控矿地质条件,并应用该区深部物化探信息资料,建立综合信息定量找矿模型,采用“立方体预测模型”及地质统计学方法推断深部成矿空间,实现真正意义的定位定量定概率的资源预测评价。预测结果表明,该成矿带深部找矿金资源量达842.88 t,具有较好的开发利用潜力。更重要的是,圈定了7个尚未开发的成矿有利靶区,并结合探矿工程模型,提出了具体的勘查建议,为深部找矿提供了科学依据。     

基于深度学习的山东大尹格庄金矿床深部三维预测模型

在隐伏矿体三维预测中,预测模型的准确性在很大程度上取决于找矿指标对矿化富集部位的指示性。然而,找矿指标容易受到找矿概念模型可靠性和成矿信息提取有效性限制,从而影响预测的准确性。论文以山东大尹格庄金矿隐伏矿体三维预测为例,基于深度学习方法,构建矿床深部隐伏矿体三维预测模型,旨在利用深度网络模型,学习获得对矿化具有显著指示性的找矿指标,提升三维预测的准确性。该方法将三维地质模型及其形态特征转换为适合卷积网络二维图像,采用卷积神经网络实现找矿指标的自动提取,并构建三维地质模型到矿化富集地段的定量关联。利用该方法建立了大尹格庄金矿的三维预测模型,经与几种人工建立找矿指标预测模型的对比分析,表明基于深度学习的预测模型较大地提升了预测准确性。     

Gold abundance in granitoids in southern China

Gold abundance in granitic rocks of different geological periods in southern China has been estimated. A review of the quantitative data available indicates that unaltered granitic rocks have a rather restricted range in gold content, rarely exceeding 4 ppb and generally ranging from 1.4 to 3.3 ppb. The mean gold content tends to decrease from basic to acidic granitoids. This tendency suggests that gold isnot concentrated in the residual silicate meltduring the formation of granitic rocks. It is necessary to establish the background values of gold for various rock types although it seems that gold abundance data for the granitic rocks of southern China can necessarily provide any geochemical clues or guides to areas favorable or unfavorable for gold mineralization.     

甘肃早子沟金矿三维建模与综合成矿预测

甘肃早子沟金矿是西秦岭成矿带上矿床规模较大,研究程度较高的构造蚀变岩性金矿典型代表。针对早子沟金矿床深部找矿方向与成矿潜力,本文采用三维地质建模手段,成矿有利信息提取方法,开展基于找矿地质模型的三维建模与综合成矿预测。研究结果表明:甘肃早子沟金矿适用于控矿断裂+有利岩体+有利围岩蚀变+等间距控矿的综合地质找矿模型;地质异常变量定量分析与提取结果在地质认识上均得到较好的印证,综合成矿预测结果显示矿床明显受多期次构造控制矿化叠加富集,Au1、Au9、Au30、M16等主矿体深部具有良好的找矿潜力。     

山东平邑铜石地区金矿成矿地质特征及深部找矿讨论

归来庄金矿田金矿化类型较多,主要由隐爆角砾岩型、镁质碳酸盐岩微细浸染型、含铁夕卡岩上叠加型、斑岩型和破碎带蚀变岩型等多种类型的矿床（点）组成。在成因上均与铜石富钾碱性潜火山杂岩关系密切,岩浆活动为成矿提供了热液和热源。受潜火山穹隆的控制,它们生成于不同深度不同地质构造部位,赋存于不同的地质体中,是在铜石潜火山中低温热液成矿系统中生成的金矿类型组合。该区的金矿找矿,应以寻找隐爆侵入角砾岩型金矿及镁质碳酸盐岩微细浸染型为主,兼顾其他类型;找矿地域上应以潜火山杂岩体中—外环带为主,兼顾其他地段,尤其要注重归来庄—十字庄—西皋—卓家庄一带;归来庄金矿床主矿体深部（450 m以下）存在找到盲矿体的可能。