矿床统计预测2017-5-找矿信息量计算法

矿床统计预测讲义简介矿床统计预测是指通过对已知矿床数据进行统计分析和模型建立，从而对未知矿床进行预测的一种方法。

它是矿床勘探中重要的工具之一，可以帮助矿业公司和勘探者制定科学合理的采矿方案和决策。

本讲义将介绍矿床统计预测的基本原理、主要方法和实际应用，帮助读者了解和掌握该领域的知识和技能。

内容1. 矿床统计预测的基本原理矿床统计预测是基于已知矿床数据的分析和模型建立，通过对已有数据进行统计分析，找出其中的规律和趋势，从而对未知矿床进行预测。

其基本原理包括：•数据收集：收集已知矿床的地质勘探数据，包括地质剖面、岩石样品、地球物理扫描等。

•数据分析：对已有数据进行统计分析，包括数据的中心趋势、离散程度、分布形态等。

•模型建立：根据数据分析结果建立预测模型，包括回归模型、聚类模型、神经网络模型等。

•预测验证：利用已有数据验证模型的准确性和预测能力。

2. 矿床统计预测的主要方法矿床统计预测涉及多种统计学和数学方法，常用的方法包括：2.1. 回归分析回归分析是一种用于探索因变量与一个或多个自变量之间关系的统计方法。

在矿床统计预测中，回归分析可用于确定地质因素对矿床分布的影响程度，并建立预测模型。

2.2. 空间插值空间插值是一种通过已有数据推断未知位置上的值的方法。

在矿床统计预测中，空间插值可用于填补数据缺失的位置，从而得到完整的矿床数据集。

2.3. 聚类分析聚类分析是一种将相似对象归为一类的方法。

在矿床统计预测中，聚类分析可用于将矿床按照地质特征划分为不同的类型，为矿床预测提供参考。

2.4. 神经网络神经网络是一种模拟人脑神经元网络的计算模型。

在矿床统计预测中，神经网络可用于识别矿床数据中的隐藏关系，并建立预测模型。

3. 矿床统计预测的实际应用矿床统计预测在矿业勘探中有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：3.1. 矿床评估通过对已有数据的统计分析和模型建立，可以对矿床进行定量评估，包括矿床的储量、品位、开采潜力等指标。

第十章矿床预测方法矿床预测是指矿区范围内的矿产预测，其性质为定位预测，一般为三维空间预测，也有二维预测。

通过预测，推断矿体可能存在的空间位置，指示矿产勘查工作，其基本特点：1．预测区空间范围基本限定，根据工作程度，大概可分为三种类型：一是仅有化探、物探等异常和零星的矿化、蚀变标志；二是地表已发现一定规模的矿体，进一步扩大远景；三是矿区内矿体已基本查明，在其外围一定范围内进一步扩大远景。

2．工作目的是推断是否存在未发现的矿体，并确定其空间位置。

一般情况下，前者以定性为主，后者需定量。

3．预测工作实践性很强，预测的全过程就是矿产勘查的全过程，其工作方法是和矿产勘查同步的连续过程：（1）完成大比例尺地质填图及物探、化探、遥感等基础工作；（2）系统揭露物探、化探异常及矿化蚀变线索；（3）深入研究矿区控矿因素及成矿作用特征；（4）深入总结找矿标志及预测准则，开展预测工作；首先推断是否存在未知矿体，然后定量推断未知矿体可能存在的空间位置。

4．矿床预测工作是一项复杂的系统工程，集地质学、矿床学、找矿勘探学、勘查地球物理、勘查地球化学、遥感地质学等专业及学科知识之大成，具有极强的综合性，因此必须具备各方面的知识基础。

矿床预测工作具有很强的探索性、综合性、实践性。

由于矿床类型不同，预测方法也完全不同，根据成矿作用的基本条件，一般可划分为与沉积作用有关的矿床以及与热液流体作用有关的矿床。

前者包括：石油、天然气、煤、砂岩铀矿；各类沉积金属矿床；后者包括：热卤水、火山作用、岩浆作用、变质作用等与流体作用有关的各类矿床。

本文针对与热液流体有关的矿产的预测工作。

第一节基础工作要求矿床预测工作是矿产勘查工作的重要组成部分，贯穿于矿产勘查工作的全过程，但是作为相对独立的工作内容，应当界定明确的范畴以及基础工作要求。

一、矿区基础工作程度1．已完成地质、物探、化探大比例尺面积性工作；2．系统揭露地表矿化、蚀变以及物探、化探异常；3．已知矿体已经进行了探矿工程控制。

与找矿信息量法结合的含矿网格单元蒙特卡洛矿产资源潜力评价方法的原理及应用随着地球资源的逐渐枯竭，寻找新的矿产资源成为世界各国面临的重要课题，而找矿信息量法结合的含矿网格单元蒙特卡洛矿产资源潜力评价方法是一种全新的矿产资源评价方法，其原理和应用将在以下文章中详细阐述。

一、原理找矿信息量法（Metallogenic Information Quantity Method）是一种建立在因素分析或聚类分析的基础上的矿产资源预测方法，其主要思想是通过对多种地质、地球化学、地球物理等因素的分析和建模，得到隐藏在数据背后的矿产资源信息，并根据信息的丰富程度，对矿产资源分布的可能性进行评估。

其优点是能够同时考虑多种因素的作用，具有可操作性和可预测性。

而含矿网格单元（Ore-bearing Grid Cell）是将矿产资源评价的网格划分为若干个相邻的网格单元，并对每个网格单元进行照射、地面测量、平面绘图等工作，从而获得矿产资源数据和空间位置信息的。

该方法可以将完整的矿产资源数据库转化为图形化的、结构化的数据，方便进行角度和比例上的数据分析和处理。

基于以上两种方法，含矿网格单元蒙特卡洛矿产资源潜力评价方法（Monte Carlo Mineral Resource Potential Evaluation Method of Ore-Bearing Grid Cells）在对含矿网格单元进行矿产资源量评价时，引入了蒙特卡罗模拟的思想，从而使得原始数据更加客观、真实。

其基本原理是，在矿产资源评价网格单元的区域内，通过不断随机生成含有不同矿物质量的短梦想的方式，计算出不同概率下每个网格单元内的潜在矿产资源量，基于概率分布函数对这些结果加以统计和分析，从而对矿产资源潜力进行科学的评价。

二、应用含矿网格单元蒙特卡洛矿产资源潜力评价方法的应用主要有以下两方面：1、地质、勘探领域。

该方法能够准确、科学地评估矿产资源潜力，并且将矿产资源量的评价由原来的点式评价转化为面式评价，提高了评价结果的准确性和可信度。

1绪论基本概念矿床统计预测是利用数学地质的理论和方法进行矿产预测的科学和技术；数学地质是地质学的重要分支，是研究地质体、地质现象、地质作用和地质工作方法的最优数学模型的科学，是以解决地质问题为目标和出发点，以数学为工具，以计算机为手段研究客观世界规律性的科学主要内容：1应用多变量统计分析及类似方法对地质现象进行定量描述、分类、识别、预测、识别分析；2地质作用过程的数值模拟；3地址统计学；4地学信息库及信息系统基本研究思路：地质问题—数学问题—地质解释或地质模型—数学模型—地质认识地质学中运用统计分析的特点：定性数据1名义型数据2有序型数据定量数据3间隔型数据4比例型数据地质数据的特点1多总体性或混合总体性2方向性或坐标性3条件性4其他特性2地质勘探数据的统计分布特征统计分布及其分析方法：随机变量的概率分布函数和概率密度反映该变量取不同值的概率。

数据统计分布反映一批数据取不同值的频率。

研究途径1计算统计特征值2做频率分布直方图意义1统计分布特征是地质现象的重要的数学特征之一，往具有鉴别和成因意义2查明数据统计分布特征往往是对数据进一步统计分析的基础3根据数据的统计分布特征，选择拟合合适的概率分布模型，可据以进行必要的统计推断和估计分布模型1正态分布由许多微小部分累加或微小因素叠加共同作用2对数正太分布一个变量受个别突出因素作用从而偏离正太3泊松分布描述稀有事件，可用于推断一定地区的找矿潜力4二项分布评价勘探工程布置方案5负二项分布及混合分布6多项分布7超几何分布8指数分布混和分布及其地质意义两个或多个不同的随机变量的加权和的概率分布成为一个混合分布。

意义在于他可能反映多种成因及多期作用的叠加混合筛分有时为了深入研究地质体的成因和形成过程，需要从混和分布的数据整体中将各成分分离出来，并对成分总体的参数进行估计，这一过程叫做筛分筛分方法1解析法2数值法3图解法3地质变量研究预处理在用地质数据构置地质变量之前对地质数据进行处理目的1排除或压低地质数据中的随即干扰2突出有用信息3提高数据的可利用程度4增强构置地质变量的可靠性内容1数据校正2统计分布研究和混合总体筛分3可疑观测值剔除，奇异值的稳健处理4数据分布均匀化5不同时间，技术条件下所获得的不同水平的资料的分析处理常见问题1数据校正问题2离群数据鉴别问题3缺值问题4空间插值问题5数据变换地质变量的类型：着时空位置的不同，表示某一地质现象可取不同数值的变量分类按性质定性的定量的按其应用时的取值方法分观测变量乘积变量综合变量伪变量特征1具有明确的地质意义2统计特征明显3地质变量与研究对象之间直接存在着密切的或定量的关系地质变量的选择从众多的地质变量之中选择重要变量的过程目的1获得一批地质意义明确，统计特征明显且与研究对象和目的密切相关的地质变量2达到变量结构最优化，要具有最佳变量组合选择原则和方法1先多后少2尺度对等3深浅结合选择的统计方法1几何作图法2计算简单相关系数、秩相关系数、偏相关系数3信息量计算法4秩和检验法5用于二态变量选择的地质向量长度分析法，相关系数比值法，变异序列法6多元统计方法地质变量取值和综合变量的构置：取值获得地质特征的具体数值，室内取值，野外取值取值原则1保证抽样的随机性2保持抽样方式和条件的一致性综合变量的构置：组合特征值赋权枝状综合变量逻辑组合变量地质变量的变换：目的1使地质变量尽可能接近正态分布2统一地质变量的数据水平3使两变量间的非线性关系变为线性关系4用一组新的为数更少的相互独立变量代替一组有相关关系的原始地质变量统一量纲（标准化极差化均匀化）偏态正态分布（对数变换平方根反正弦或反余弦）非线性—线性（画值变换）是原始变量的个数减少或相互独立（R型主成份分析）4矿床统计预测的基本理论和准则基本任务1预测矿床可能产生的空间位置2矿床值的可能大小3矿床存在的概率4定量评价各种控矿因素和找矿标志及其不同状态和组合对成矿的作用5研究和预测评价结果的不确定性基本理论1地质和技术经济双重属性2矿产资源分布不均匀性3地质—成矿作用过程的确定性和随机性4相似类比求异理论和综合信息理论基本原则1以地质—成矿作用研究为基础2尺度一致3循序渐进4综合信息5矿产资源总量估计和潜力评价方法潜力评价在一个较大的区域范围内对某种矿产资源总量进行估计并结合经济因素，对其近中长期供应保证程度做出评价资源估计的不确定性和误差影响因素1方法的适用性2类比中的不确定性（矿床变化性，识别的准则，区域地质变化性，取样的不确定性）3新的或非寻常的矿床4矿石工艺方面的突破资源估计的三个基本要素1数据2方法3设备资源总量估计和潜力评价方法1“镶嵌模型”估计矿床产出概率法2矿床值概率分布法1区域价值估计2体积估计3地壳化学丰度估计4矿床模型法5德尔菲法或主观概率法6综合法6成矿远景区定量预测矿产资源总量=储量+矿产资源潜力两种基本形式1总合式估2非总合式估计中大比例尺矿床统计预测的基本步骤和研究内容明确任务—收集资料—工作设计—工作实施—提交成果，工作实施（划分基本单元，选择控制区，建立矿床地质概念模型，地质变量研究，数据预处理，建立预测模型，预测模型在未知单元的应用，预测成果表达及解释，提出进一步工作部署和建议7秩相关分析法预测及找矿信息量计算法预测秩相关预测法通过计算矿床值与地质因素和标致之间的秩相关系数，选择找矿的有利标志，然后根据单元中的有利标志计数评价单元找矿有利性，进行找矿远景区预测的方法实施过程1准备工作2形成矿床值序列3对变量进行划分4频率统计5计算秩相关系数6筛选有利标志7计算单元统计标志数8检验预测注意的问题1对控制单元数目和类别要求较高2原是变量如何划分没有固定规则，可考虑进行多方案实验3自变量之间的相关性没有考虑找矿信息量计算法预测通过计算各种地质变量所提供的关于矿床存在的信息量，来评价变量的重要性，评价各个单元的找矿有利程度，进行找矿远景区预测的统计分析方法。

矿产预测基本理论和方法一、概念矿产预测—是在现代成矿理论的指导下，建立矿床成矿模式；根据地、物、化、遥等找矿信息，建立找矿模式；在建立“两模”的基础上，确定矿产预测的准则；对预测区内的潜在矿产资源做出预测，圈定成矿远景区，优选成矿靶区，提出找矿部署的意见。

二、矿产预测的基本理论1、相似类比理论相似的地质环境和成矿条件可以形成相似的矿床，高度概括的成矿规律可以应用到相似的地区，指导类似矿床的成矿预测。

相似类比的内容：①成矿背景（环境）类比；②成矿条件（或控矿因素）类比；③矿化信息类比；④成矿规律类比。

2、地质异常致矿理论地质异常是指同周围的背景存在明显差异的地质现象，是地质体中某种性质的特殊反映，其控矿因素和地质标志有别于一般的矿化地区或矿床。

而这种地质异常可能是产生特殊类型的矿床或前所未有的新类型或新规模矿床的必要条件。

3、地质条件组合控矿理论三、矿产预测的基本方法1、经验模式预测法2、理论模型预测法3、综合信息预测法四、矿产预测的模式1、矿床存在模式(矿床描述模式)描述某一矿床或某一类型矿床的产出地质条件、存在环境和矿床主要特征的模式。

往往不牵涉到矿床的成矿作用和成因。

2、成矿模式 (矿床成因模式，理论找矿模式)在矿床成因模式的基础上，进一步阐述某类矿床成矿作用的时空演化、分析成矿物质的来源、迁移和富集的控制因素、解释矿床各种特征产生的原因建立的模式，称之。

3、找矿模式(找矿综合信息模式)在矿床存在模式或成因模式的基础上，总结地、物、化、遥各种方法所获得的直接或间接信息，应用于找矿预测的模式。

找矿模式具有定量预测矿床(体)的空间位置及深度、被剥蚀的程度、深部矿化的规模等功能。

成矿模式和找矿模式通常用图解、或图表法表示，是理论找矿、综合找矿、信息找矿、立体找矿、定量找矿的重要手段和方法。

在找矿预测实践中用途很大。

五矿产预测的层次和方法1、区域成矿预测①比例尺：１/50万—１/20万；②预测对象：成矿区、带；③圈出的预测区面积：100-500km2；④主要的勘查方法：１/20万区域地质调查、卫航片解释、航磁、航放、重力、重砂、分散流，编制各专业图、区域成矿规律图、成矿预测图。

首先，在矿体投影图上，把矿体划分为需要计算储量的各种地质块段，如根据勘探控制程度划分的储量类别块段，根据地质特点和开采条件划分的矿石自然（工业）类型或工业品级块段或被构造线、河流、交通线等分割成的块段等；然后，主要用算术平均法求得各块段储量计算基本参数，进而计算各块段的体积和储量；所有的块段储量累加求和即整个矿体（或矿床）的总储量。

地质块段法储量计算参数表格式如表下所列。

表地质块段法储量计算表块段编号资源储量级别块段面积（m2）平均厚度(m）块段体积（m3）矿石体重（t/m3）矿石储量（资源量）平均品位（%）金属储量(t）备注需要指出，块段面积是在投影图上测定。

一般来讲，当用块段矿体平均真厚度计算体积时，块段矿体的真实面积S需用其投影面积S′及矿体平均倾斜面与投影面间的夹角α进行校正。

在下述情况下，可采用投影面积参加块段矿体的体积计算：①急倾斜矿体，储量计算在矿体垂直纵投影图上进行，可用投影面积与块段矿体平均水平（假）厚度的乘积求得块段矿体体积。

图在矿体垂直投影图上划分开采块段(a)、(b)—垂直平面纵投影图； (c)、(d)—立体图1—矿体块段投影； 2—矿体断面及取样位置②水平或缓倾斜矿体，在水平投影图上测定块段矿体的投影面积后，可用其与块段矿体的平均铅垂（假）厚度的乘积求得块段矿体体积。

优点：适用性强。

地质块段法适用于任何产状、形态的矿体，它具有不需另作复杂图件、计算方法简单的优点，并能根据需要划分块段，所以广泛使用。

当勘探工程分布不规则，或用断面法不能正确反映剖面间矿体的体积变化时，或厚度、品位变化不大的层状或脉状矿体，一般均可用地质块段法计算资源量和储量。

缺点：误差较大。

当工程控制不足，数量少，即对矿体产状、形态、内部构造、矿石质量等控制严重不足时，其地质块段划分的根据较少，计算结果也类同其他方法误差较大。

（二）开采块段法开采块段主要是按探、采坑道工程的分布来划分的。

可以为坑道四面、三面或两面包围形成矩形、三角形块段；也可为坑道和钻孔联合构成规则或不甚规则块段。