地球化學(xué)空間模式定量評價方法研究及其在礦產(chǎn)勘查中的應(yīng)用
本文選題:地球化學(xué)勘查 切入點(diǎn):GIS空間分析 出處:《中國地質(zhì)大學(xué)》2016年博士論文
【摘要】:地球化學(xué)數(shù)據(jù)作為區(qū)域礦化信息獲取的直接手段,在礦產(chǎn)勘查的過程中發(fā)揮了重要作用,而且長期的地球化學(xué)填圖工作,已積累了大量的高質(zhì)量、多尺度、多介質(zhì)的區(qū)域地球化學(xué)數(shù)據(jù),為區(qū)域地球化學(xué)勘查提供了豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。本研究的重點(diǎn)主要聚焦于地球化學(xué)元素信息提取新方法的研究,最終服務(wù)于覆蓋區(qū)的礦產(chǎn)勘查工作。地球化學(xué)變量的空間分布主要受到多種地質(zhì)過程的控制,通過對地球化學(xué)變量的空間分布模式的研究,有助于對地球化學(xué)過程的解釋,因此地球化學(xué)元素分布模式的定量評價對于礦產(chǎn)勘查具有重要的意義。地球化學(xué)元素局部結(jié)構(gòu)的識別分析對地球化學(xué)異常的解釋是十分重要的,尤其是那些具有明顯地質(zhì)意義的局部異常,如與成礦作用相關(guān)的異常,在局部尺度上表現(xiàn)十分明顯。局部統(tǒng)計(jì)分析方法可以量化地球化學(xué)元素的局部空間結(jié)構(gòu),有助于更好的研究地球化學(xué)數(shù)據(jù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和對應(yīng)的地球化學(xué)過程,為識別地球化學(xué)異常提供重要線索。目前基于局部空間統(tǒng)計(jì)的克里金系列方法、地理加權(quán)、局部奇異性指數(shù)等在地學(xué)數(shù)據(jù)分析中已得到了廣泛應(yīng)用。本研究選取“覆蓋區(qū)成礦預(yù)測與匯總”的示范區(qū)之—閩西南森林覆蓋區(qū)為研究區(qū),其位于永(安)—梅(縣)拗陷帶內(nèi),是中國重要的鐵礦成礦帶,區(qū)內(nèi)包含了福建全省98%以上的鐵礦儲量,因此進(jìn)一步開展此區(qū)域的鐵多金屬礦產(chǎn)勘查具有重要的意義。研究區(qū)內(nèi)已發(fā)現(xiàn)了包括馬坑、潘田、洛陽、大排鐵礦等矽卡巖型鐵多金屬鐵礦,它們主要賦礦巖層是晚古生代地層,此地層在區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育,主要沿著NE-NE的基底斷裂呈不連續(xù)的分布。燕山期花崗巖的侵入導(dǎo)致鐵富集,主要發(fā)生在石炭—二疊紀(jì)。此研究中使用區(qū)內(nèi)1:20萬水系沉積物數(shù)據(jù),調(diào)查區(qū)域礦化分布特征。前人研究表明此研究區(qū)與矽卡巖型鐵多金屬礦的相關(guān)的地球化學(xué)元素為Fe2O3、Cu、Pb、 Mn和Zn,本研究主要基于空間自相關(guān)理論,使用全域空間統(tǒng)計(jì)的變異函數(shù)—距離分形模型(Variogram-Distance)、空間自相關(guān)指數(shù)、地理加權(quán)等方法及其改進(jìn)算法對此五種礦化相關(guān)元素的空間分布特征與區(qū)域鐵礦化異常進(jìn)行識別,本研究取得的主要認(rèn)識有:(1)成礦地球化學(xué)元素空間統(tǒng)計(jì)特征基于全域分析的變異函數(shù)、自相關(guān)指數(shù)和變異函數(shù)—距離分形模型分別實(shí)現(xiàn)了對研究區(qū)成礦元素的空間自相關(guān)性和空間復(fù)雜度的評價,結(jié)果顯示Fe2O3、Cu、 Pb、Mn和Zn的存在較強(qiáng)的空間自相關(guān)關(guān)系,并有相似的空間自相關(guān)距離,且五種礦化相關(guān)元素的變異函變異函數(shù)—距離分形維數(shù)都大約在2.9左右,表明Fe2O3、 Cu、Pb、Mn和Zn有相似的空間復(fù)雜度。這些統(tǒng)計(jì)規(guī)律暗示Fe2O3、Cu、Pb、Mn和Zn的空間分布可能都受到相同的地質(zhì)過程控制,可能是研究區(qū)內(nèi)成巖過程、地質(zhì)構(gòu)造和礦化等地質(zhì)作用的綜合結(jié)果。(2)地球化學(xué)元素分析尺度依賴研究通過地理加權(quán)方法探討了空間分析尺度對成礦相關(guān)元素單變量、雙變量及多變量空間模式識別的影響,當(dāng)尺度太大或太小時,不利于元素空間模式的識別。研究區(qū)Fe203在本研究中的最佳分析尺度為10 km,在此尺度上不但揭示區(qū)域的變化趨勢,而且很好的刻畫了元素的局部分布特征。局部空間自相關(guān)指數(shù)的空間分布隨尺度的變化很小,因此空間自相關(guān)指數(shù)的空間分布穩(wěn)定;诘乩砑訖(quán)的主成分分析結(jié)果顯示每個位置主成分的最大載荷元素的空間分布,發(fā)現(xiàn)已知礦床分布在不同的元素區(qū),表明研究區(qū)具有復(fù)雜的成礦地質(zhì)背景,這些研究為如何定量刻畫地球化學(xué)元素空間分布模式提供了新思路。(3)地球化學(xué)元素組合弱異常信息提取研究對比傳統(tǒng)趨勢面分析與S-A多重分形模型提取地球化學(xué)組合異常信息的異同,發(fā)現(xiàn)S-A多重分形模型相對于基于多項(xiàng)式擬合的趨勢面分析提取的異常信息降低了地球化學(xué)噪聲和背景值的影響,有效識別了地球化學(xué)弱異常。(4)地球化學(xué)元素多變量插值研究地球化學(xué)元素之間常存在很強(qiáng)的相關(guān)性,且有時僅能獲得少量的元素精確含量數(shù)據(jù),因此元素插值過程中需要融入這些相關(guān)數(shù)據(jù);隈R爾科夫鏈的改進(jìn)協(xié)克里金多變量插值方法,大大降低其計(jì)算復(fù)雜性,并避免了交叉協(xié)方差矩陣正定的約束,使得多變量協(xié)克里金插值更容易實(shí)現(xiàn)。對比經(jīng)典協(xié)克里金與MM1 (Markov model 1)和MM2 (Markov model 2)的預(yù)測效果,從理論上和應(yīng)用效果上分別對比了三個方法,給出了各自的適用條件。本研究以研究區(qū)已發(fā)現(xiàn)矽卡巖型鐵多金屬礦的品位值為主變量,區(qū)域勘查數(shù)據(jù)Fe203作為輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行了討論,并將結(jié)果與經(jīng)典克里金插值進(jìn)行了對比,證明了基于馬爾科夫鏈的快速多變量插值模型,一定程度上提高了普通協(xié)克里金的預(yù)測效率。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】:中國地質(zhì)大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:P632
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,本文編號:1718746
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