金属矿山深部资源三维智能预测理论与方法

当前,中国主要矿产大多面临后备资源不足问题,在大中型矿山深部寻找可接替资源已成为保障主要矿产的战略措施。然而,金属矿山深部找矿预测面临着矿床深部结构不清、深部控矿规律隐蔽、深部矿体空间定位难度大等关键问题,亟须建立适应矿山真三维空间要求的矿产资源预测与评价新理论并取得关键技术突破。针对这些问题,自20世纪80年代开始,笔者通过持续的探索和研究创新,先后提出隐伏矿体立体定量预测、深部资源三维可视化预测,最终提出并建立深部资源三维智能预测理论与方法,实现了矿床深部三维结构重建的自动化与精细化、深部控矿规律表征的定量化与透明化、深部成矿空间矿体定位的精准化与智能化。该理论与方法主要包括成矿系统分析与找矿概念模型构建、矿床深部结构贝叶斯数据同化三维精细重建、矿床深部地质结构三维几何-物质分析与成矿信息提取、深部矿体空间定位规律深度学习与三维预测等重要方法与关键技术。该理论与方法先后在山东胶西北金矿集区、甘肃金川铜镍矿等地取得成功应用,在矿区深部探获厚度大、高品位矿体,取得深部找矿突破。

广西大厂铜坑银锌多金属矿地质特征及银的赋存状态

地处右江盆地东北缘的铜坑矿床是大厂矿田的重要组成部分,近年来矿区内发现多处银锌多金属矿(化)体,但对于银的赋存状态以及银多金属的富集成矿规律认识十分有限。通过野外调查以及矿物学研究,将铜坑银锌矿划分为4个阶段,包括锡石-石英阶段(Ⅰ)、锡石-硫化物阶段(Ⅱ)、含银-方铅矿阶段(Ⅲ)和石英-方解石阶段(Ⅳ),发现银矿化主要发生在含银-方铅矿阶段(Ⅲ)。运用BSE-EDS和EPMA等分析方法,对矿石矿物特征以及银的赋存状态进行研究,探究了银的产出特征与富集规律,剖析了制约银产出与富集的关键因素。结果显示,铜坑银锌矿中的银以可见银(>1μm)为主,另有少量的不可见银(<1μm);可见银以辉锑银铅矿和脆硫锑银铅矿为主。辉锑银铅矿在405中段以包裹体的形式分布于方铅矿中,在455中段则以包裹体、骨针状和正交网格状分布于方铅矿中或以不规则状产于方铅矿间隙和边缘。脆硫锑银铅矿仅产出于455中段方铅矿的边缘及其间隙。不可见银则主要以类质同象或次显微包裹体的形式赋存于方铅矿以及部分含锡硫盐矿物中;方铅矿作为重要的载银矿物,Cu^(+)和Sb^(3+)都会影响Ag^(+)进入方铅矿。Cu^(+)会结合Ag^(+)沉淀于早期黝铜矿中,而非方铅矿中。Sb通过Ag^(+)^(+)Sb^(3+)=2Pb^(2+)的方式,使Ag进入方铅矿晶格,形成成矿晚期的含银硫盐矿物。

“一核三赋能”自然资源行业复合型技能人才培养路径探索——以湖南工程职业技术学院环境地质工程专业群建设为例

在国家深化现代职业教育体系建设改革,产教融合持续推进的背景下,湖南工程职业技术学院环境地质工程专业教研室对自然资源行业复合型技能人才培养路径展开了研究,提出了以科研创新为核心力量,聚焦湖南自然资源产业绿色发展需求,构建了“一核三赋能”人才培养路径模型,实践证明具有较好的推广应用效果。

青海省郭米寺-尕大坂铜多金属矿田多元信息成矿预测

本文以青海省北祁连中部的郭米寺-尕大坂铜多金属矿田为例,利用分别模糊综合评判法[1]和证据权法[1]对该矿田进行了多元信息成矿预测的对比研究,为该矿田的铜多金属矿产勘查提供了有益的决策信息。郭米寺-尕大坂铜多金属矿田位于北祁连成矿带中部,主要包括郭米寺、下柳沟、湾阳河、下沟和尕大坂等五个多铜多金属矿床。郭米寺-尕大坂铜多金属矿田与白银厂矿田类似。

有色金属矿区土壤铬污染遥感反演研究

构建光谱转换模型,消除环境因素导致的土壤光谱差异;通过波段反射率的比值,加强地物之间的对比度,弱化背景而突出地物信息;建立不同预处理光谱类型(3类光谱)的不同遥感反演特征因子(3种遥感反演特征因子)逐步回归模型(共9个模型),对铬污染进行遥感反演研究。研究结果表明:野外光谱受环境影响大,实验室光谱受环境影响小;DS(direct standardization)光谱对消除环境条件影响、提升光谱信号质量有一定的作用;实验室光谱的遥感反演建模精度明显比野外光谱的遥感反演建模精度高,说明实验室光谱受环境影响小,具有更高的建模精度;组合因子在各类光谱的遥感反演特征因子中建模精度最高,其中,实验室光谱的组合因子的建模效果最好,说明波段反射率的比值对消除背景影响、提高建模精度有一定的作用。

贵州开阳大坪磷矿地质特征及找矿预测

贵州开阳县为大型富磷产区,为进一步了解开阳磷矿特征并提供可靠的勘探方向,以期为矿产资源开发及矿山建设等提供基础依据,本文以开阳大坪磷矿床为研究对象,开展了地质特征、矿床成因、找矿预测等方面的相关研究。研究结果显示,区内磷矿石自然类型为致密状、条纹—条带状、碎屑状和团块状磷块岩。震旦系洋水组为研究区最主要的富磷层位,总体呈南厚北薄、西薄东厚特征,矿层整体厚度较大,品位高,连续性好,工业利用价值高。研究区矿层虽然埋深较大,但具有质优量大的资源优势。大坪磷矿床处于开阳地区成矿中心带的中部地段,向北、向东矿体未见尖灭,结合周边矿区的地质成果,综合分析认为,大坪磷矿区范围外,沿北东方向具有良好的找矿潜力,未来开采可能具有较大的经济价值。

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。

土壤Cd含量实验室与野外DS光谱联合反演

土壤重金属高光谱遥感建模理论上能够大大降低传统化学分析测定所需成本,正逐步发展为有效探查土壤污染空间分布与开展污染土壤综合防治的关键技术。然而土壤重金属高光谱遥感调查技术目前多局限于稳定可控条件下的实验室光谱模型,野外诸多因素(光照、湿度、土壤粗糙度等)影响下野外原位光谱模型的有效性已成为困扰该项技术大范围推广亟待突破的关键科学问题。以湖南衡阳市某矿区为例,分别利用ASD地物光谱仪和等离子发射光谱法测定46个土壤样品350~2500nm的实验室光谱和Cd含量,并在土壤取样时同步测量样品野外原位光谱。在运用DS(directstandardization)转换算法处理野外光谱的基础上,融合实验室光谱先验知识,基于主成分逐步回归建模方法开展了土壤Cd含量实验室与野外原位DS光谱联合反演实验,交叉验证了模型的稳定性。同时为深入探究实验室与野外原位DS光谱联合反演模型的有效性,将其与基于实验室光谱、野外原位光谱、野外原位DS光谱、实验室与野外原位光谱联合建立的主成分逐步回归模型开展了对比分析。结果表明:野外原位光谱反演模型精度(R2=0.56)明显低于实验室光谱反演模型(R2=0.64),野外原位DS光谱反演模型与之相比精度有所提升(R2=0.66);在野外原位光谱DS转换校正基础上,联合实验室光谱先验知识的土壤Cd含量反演模型精度最高,R2可达0.72。与此同时,实验室与野外原位DS光谱联合反演模型揭示482,565,979和2206nm波段对研究区土壤Cd含量有较好指示性,此结果与实验室光谱反演模型所识别的特征波段一致,两者物理意义相同。研究结果证实了实验室光谱先验知识以及DS转换算法能够提升野外原位光谱模型的可靠性,可为发展土壤Cd含量野外原位高光谱遥感探测提供重要的提供理论与方法支撑。

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。

基于图切地质剖面的区域成矿地质体三维建模与资源评价——以桂西南地区锰矿为例

以成矿规律研究和成矿条件分析为基础的二维成矿定量预测方法难以精确表达含矿地层的三维空间分布情况,导致其预测结果的可靠性差。本文针对矿产资源预测评价中的真三维地学分析需求,以平面地质图和图切地质剖面图为三维地质建模的数据源,按照线框架建模的技术思路,由剖面轮廓线和地面地质界线联合重构了成矿地质体的三维表面,较好地表达了桂西南地区成锰地质体在三维空间中的分布情况。同时,为了分析三维空间中锰矿资源量的分布情况,本文采用规则体元将研究区的三维地质空间分割为连续场,并结合区域锰矿二维成矿定量预测的成果,获得了研究区1 000m以浅含锰地层中锰矿资源量的三维空间分布:研究区锰矿资源量主要集中在上泥盆统(以五指山组为主,5 036万t)和下三叠统北泗组(3 447万t);而下石炭统大塘组资源量仅为566万t,以前的二维预测对该地层内赋存的锰矿资源量估计偏高。三维预测较好地反映了含锰地层三维形态对锰矿分布的控制作用,为研究区锰矿定量预测提供了新的技术手段。

山东大尹格庄金矿床深部三维定量成矿预测

大尹格庄金矿是胶西北招平断裂带中段的大型金矿床,但随着逐渐的开采其保有资源量不断下降,急需在矿床的深边部区域开展接续资源找矿工作。本文以大尹格庄金矿为研究对象,以区域成矿理论和找矿勘查模型为指导,利用三维地质建模技术构建了相关地质体的三维模型,在此基础上,采用定量化的方法提取地质体与成矿相关的控矿因素指标和矿化指标,并建立了三维定量成矿预测模型,并应用该模型圈定了3个找矿靶区。研究表明,该方法能够适用于大中型矿山的深边部找矿工作,其三维及定量化的预测结果能够为后续的勘探及开采工作提供重要参考。

湖南锡田钨锡多金属矿田成矿分带样式及机理

为了探索锡田矿田内矿床分布规律及其成矿热液系统内在联系,对区内燕山期14个岩浆热液矿床野外特征进行调查和显微矿相学观察,采用将矿化类型、矿石矿物组合和成矿均一温度相结合的方法对区域矿化规律进行研究。研究结果表明:矿田内存在南、北2个成矿区域,各自拥有独立成矿热液中心,并且存在明显的钨锡—铅锌—萤石矿床分带规律;流体包裹体均一温度的空间分布与矿化分带相一致,从钨锡矿带(215~384℃)到萤石矿带(136~194℃)连续分布;南、北2个成矿区域白钨矿稀土元素特征均为轻、重稀土元素富集,中稀土亏损,正Eu异常明显(δw(Eu)=7.93~43.58),稀土配分模式均为典型"W"型,反映成矿物质来源相似;其成矿热液来源为同一燕山期成矿热液系统,其矿化分带的原因可能与燕山期岩浆热液系统温度梯度格局有关。

新疆铁克里克铜铅锌多金属矿床多因复成成矿作用

铁克里克铜铅锌多金属矿床位于中亚壳体塔里木地洼区,历经多期大地构造成矿阶段,是西昆仑地区库斯拉普成矿带上重要的铜铅锌矿床。在分析该矿床成矿地质条件的基础上,研究矿区流体包裹体以及硫、铅同位素组成特征,探讨成矿流体特征及成矿物质来源。矿区矿石硫样品δ^(34)(SCDT)值分布较宽(+8.2×10^(-3)^-7.6×10^(-3)),包裹体均一温度介于103~284℃,盐度介于0.18%~24.47%(NaCl),表明流体来源不是单一的,存在至少两种流体的混合。对各类型矿石铅同位素示踪研究表明:研究区矿石铅主要为壳幔混合的俯冲铅,主要成矿物质来源于赋矿围岩和下伏基底。研究认为,铁克里克矿床表现出多大地构造成矿阶段、多物质来源、多成矿作用等特点,为较典型的同生沉积-后期热液改造型多因复成矿床。

基于注意力卷积神经网络的焦家金矿带三维成矿预测及构造控矿因素定量分析

焦家金矿带是我国重要的金矿产地,随着开采深度不断增加,深部找矿已成为目前工作重点,为此,从数据科学视角出发,利用深度学习技术,开展焦家矿带三维成矿预测及控矿因素定量分析工作。在建立三维地质模型和控矿指标基础上,构建引入CBAM注意力机制模块的卷积神经网络模型,从初始控矿指标中抽取具有矿化指示性的信息特征,建立焦家断裂面与矿化定位间的非线性关联关系,并与其他方法构建的成矿预测模型进行对比,验证本文方法构建的模型的准确性与可靠性。利用DeepLIFT方法解构深度网络特征,明确各控矿指标输入对网络输出的贡献,以此定量分析焦家矿带控矿因素对金成矿的影响。研究结果表明:焦家断裂距离场对成矿影响最显著,其次为坡度和坡度变化率,形态起伏度对成矿影响较弱;在矿带深部2000~3000 m圈定找矿有利靶区3处,其中,纱岭勘查区矿体深部延伸部位和曲家勘查区北段深部具有较大找矿潜力,焦家与曲家勘查区连接部位深部可能存在新的矿化富集区。

豫西熊耳山矿集区金银多金属矿床地球化学特征及地质意义

研究区位于河南省西部,大地构造位置位于华北陆块南缘,属于小秦岭-崤山-熊耳山金银多金属成矿带。出露基底岩性为太华群变质岩,盖层为熊耳群火山岩,岩浆岩以花岗岩类为主。通过对典型矿床C-H-O-S-Pb同位素和流体包裹体研究,以及对区内金银多金属矿的成矿地质背景、成矿物质来源及控矿规律的综合分析,建立了研究区成矿模式。研究结果表明:熊耳山矿集区金银多金属矿成矿流体和成矿物质具有壳幔混合特征,主要来源于地幔;成矿阶段分为石英-黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅱ)及石英-碳酸盐阶段(Ⅲ);熊耳山矿集区成矿高峰期集中在220 Ma-140 Ma-120 Ma等3个时间段,成矿时代以燕山期为主,其次为印支期。

豫西崤山矿集区金矿成矿地质条件与控矿规律

崤山地区位于河南省西部,大地构造位置位于华北陆块南缘,属于小秦岭-崤山-熊耳山金-银-钼多金属成矿带,成矿地质条件有利,但找矿效果不明显。崤山地区金矿成矿地质条件与控矿规律研究不系统,尚未形成一套完整的成矿理论体系。对区内金矿进行成矿年代、硫同位素、铅同位素、氢氧同位素和流体包裹体研究。结果表明:崤山地区金矿成矿物质来源主要为壳幔混合源,以地幔为主;成矿流体为幔源流体、大气降水和变质流体的混合流体;成矿温度为中低温(136~379℃,平均232℃);成矿盐度为中等盐度(0.20%~27%,平均8.22%);成矿流体密度为低密度(0.65~1.13 g/cm3,平均0.88g/cm3);成矿流体压力为5~69 MPa;成矿深度估算为0.43~5.90 km;成矿时代为燕山晚期。结合区内金矿的成矿地质背景、成矿物质来源及控矿规律的综合分析,建立研究区成矿模式。

福建上杭县浸铜湖矿床成矿岩体的地球化学特征及其地质意义

华南晚中生代发育大规模的岩浆活动及巨量金属成矿,成岩成矿作用一直是大花岗岩成矿省研究的主要内容。闽西浸铜湖铜钼矿床中发育有与矿化同时代的花岗闪长斑岩及花岗斑岩。为查明这两个岩体与矿化的关系,对其进行详细的岩石地球化学分析。研究表明:花岗闪长斑岩属弱过铝质岩,具埃达克质岩石的亲缘性。元素和同位素特征指示其为俯冲交代富集地幔来源,分离结晶作用控制着岩体的形成。花岗斑岩属过铝质岩,发生斜长石的分离结晶。花岗斑岩的Sr-Nd同位素组成排除华夏元古代陆壳基底物质及幔源岩浆参与的可能,指示其物质来源应为早期就位的火成岩或正变质岩。浸铜湖矿床形成于受古太平洋板块俯冲、折返影响而形成的伸展构造环境。

土壤重金属高光谱遥感定量监测研究进展与趋势

与传统的土壤重金属含量定量研究方法相比,高光谱遥感技术具有成本低、效率高、探测范围广、宏观性强、可动态监测等优势。基于空-天-地研究视角,分析了土壤重金属高光谱数据特征、预处理方法与技术流程、应用条件与范围,论述了基于高光谱遥感技术开展土壤重金属监测的发展历程。通过归纳基于土壤重金属、土壤活性成分的光谱特征反演,发现土壤有机质、铁氧化物、黏土矿物等含量是导致土壤特征波段差异的关键因素。总结了土壤中常见活性成分及重金属的特征波谱,认为350~2500nm是预测土壤成分含量的主要特征波段范围。影响反演精度的关键因素包括土壤高光谱响应机制、高光谱数据质量、重金属赋存状态以及反演建模方法,改进光谱优化方法、构建高效的反演模型、明确重金属光谱特征及其赋存机理是进一步提升土壤重金属高光谱反演精度的有效途径和方式。为适应土壤重金属含量定量监测研究需要,未来高光谱遥感技术将会朝着定量化、宏观化、主动化、现场化方向发展。另外,数据多源化、非线性方法与线性方法融合、顾及重金属和活性成分的多特征波段,也是今后高光谱遥感技术发展的重要趋势。

湘南尖峰岭花岗质岩浆成因、成岩动力学背景及其稀有金属成矿意义

产于香花岭矿田的尖峰岭矿床是在湘南地区已发现的唯一一处大型花岗岩型Li-Nb-Ta稀有金属矿床,该矿床成矿作用与尖峰岭岩体关系密切,是开展湘南花岗岩型稀有金属成矿研究的最佳天然基地。针对湘南稀有金属花岗质岩浆演化、构造背景及其成因机制以及稀有金属元素的富集成矿等问题,选取与稀有金属成矿关系紧密的尖峰岭岩体为对象,对正长花岗岩和二长花岗岩开展岩石学、矿物学以及岩石地球化学研究。研究结果表明:尖峰岭花岗岩为高硅(w(SiO_(2))为72.98%~77.36%,其中,w为质量分数)、过铝质(w(Al_(2)O_(3))/[w(CaO)+w(NaO)+w(K_(2)O)]≥1.11)、富F(平均w(F)=1.08%)的钙碱性—高钾钙碱性花岗岩;主微量元素均呈现“逆向演化”趋势,绿泥石化可能造成部分正长花岗岩w(Na_(2)O)极低(0.03%~0.05%);Nb、Ta、Li、Rb等微量元素富集,Sr、P、Ti亏损,w(Sm)/w(Nd)(0.27~0.32)表现出幔源花岗岩特点;稀土元素配分曲线呈现出略微右倾的“海鸥”型,同时具有“四分组效应”,属A型花岗岩。花岗质岩浆演化过程可能主要受制于富F、富H_(2)O的岩浆-热液体系,Nb、Ta、Li等稀有元素于岩石顶部富集成矿,其成岩构造环境具有CCG(大陆碰撞花岗岩)和POG(后造山花岗岩)的特点,可能形成于大陆碰撞后地壳伸展减薄的构造阶段,加之构造-岩浆演化的耦合作用,共同制约着尖峰岭地区稀有金属元素的富集成矿。

河南内乡土木崖铅锌银多金属矿床成矿物质来源探讨

河南省内乡县北部土木崖铅锌银多金属硫化物矿床位于秦岭造山带北侧的二郎坪地体内,受区域性大断裂控制明显,矿床硫化物δ34S的平均值为5.8‰,其中不同矿物的硫同位素组成变化范围较小,且δ34S值总体上显示处黄铁矿 > 闪锌矿 > 方铅矿的规律,表明硫的来源为混合来源;矿石铅同位素中的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb的平均值分别是18.402、15.666和38.823,表明铅物质来源具有上地壳或者沉积物的特点。