文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外相关研究现状

    1.2.1 定量矿产预测理论概述

    1.2.2 地球化学信息提取方法研究现状

    1.2.3 三维地质建模方法研究现状

    1.2.4 三维定量矿产预测方法研究现状

    小结

1.3 存在的主要问题

1.4 研究内容与技术路线

    1.4.1 研究内容

    1.4.2 技术路线

1.5 创新点

第2章 研究区地质背景与矿床特征

2.1 大地构造背景

    2.1.1 大地构造位置

    2.1.2 大地构造演化

2.2 区域地质背景

    2.2.1 区域地层

    2.2.2 区域岩浆岩

    2.2.3 区域构造

    2.2.4 区域变质作用

    2.2.5 区域矿产

2.3 矿区地质特征

    2.3.1 矿区地层

    2.3.2 矿区构造

    2.3.3 矿区岩浆岩

2.4 矿床地质

    2.4.1 矿体

    2.4.2 矿化特征

    2.4.3 矿床蚀变带特征

    2.4.4 成矿期次

2.5 小结

第3章 理论方法

3.1 含量-体积(C-V)多重分形模型

3.2 成分数据分析方法

    3.2.1 成分数据理论基础

    3.2.2 连续二值分解技术

    3.2.3 地球化学成分数据分析框架

3.3 空间插值算法研究

    3.3.1 区域化变量

    3.3.2 三维变异函数分析

    3.3.3 三维克里金插值

3.4 基于机器学习的定量矿产预测方法

    3.4.1 最大熵模型

    3.4.2 高斯混合模型

    3.4.3 卷积神经网络

第4章 三维地质地球化学建模与原生晕数据分析

4.1 三维建模数据库构建

4.2 三维地质建模

    4.2.1 三维地形模型

    4.2.2 三维矿体模型

    4.2.3 三维构造模型

    4.2.4 三维岩体模型

4.3 三维原生晕数据体模型构建与数据分析

    4.3.1 描述性统计分析

    4.3.2 三维原生晕数据体建模

    4.3.3 基于多重分形C-V模型的三维原生晕异常数据体建模

    4.3.4 基于数据驱动的成分数据分析及其元素组合特征提取

4.4 小结

第5章 原生晕分带模式研究与三维原生晕模型构建

5.1 剖面原生晕模型构建与深部预测

    5.1.1 剖面原生晕地球化学元素异常分布特征

    5.1.2 剖面原生晕地球化学元素分带特征

    5.1.3 剖面原生晕地球化学参数特征

    5.1.4 剖面原生晕地球化学模型及成矿预测

5.2 三维原生晕模型构建与预测

    5.2.1 基于隐式建模的三维原生晕地球化学元素空间分布规律研究

    5.2.2 基于知识驱动的原生晕地球化学元素在组合提取

    5.2.3 三维原生晕模型与深部预测

5.3 小结

第6章 深部定量矿产预测

6.1 成矿条件分析与深部地质地球化学找矿模型构建

    6.1.1 成矿条件分析与早子沟成矿模型

    6.1.2 早子沟金矿深部地质地球化学找矿模型

6.2 基于机器学习和深度学习的深部定量矿产预测

    6.2.1 训练样本构建

    6.2.2 ROC曲线

    6.2.3 最大熵预测结果与不确定性评价

    6.2.4 高斯混合模型预测结果与不确定性评价

    6.2.5 卷积神经网络预测结果与不确定性评价

6.3 对比分析靶位圈定

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果

文章摘要:深地资源勘查是国家战略需求,深部地质地球化学三维定量矿产预测的方法研究可为该需求提供重要的技术支撑。成矿空间三维精细化建模、深部成矿有利地质地球化学信息深层次提取与推断和大深度段定量成矿预测是三维定量矿产预测需要解决的三个核心的科学问题。鉴于此,论文采用了基于三维显式建模与隐式建模相结合的地质地球化学三维可视化展示、基于多重分形含量-体积（C-V）模型的原生晕地球化学元素空间分布规律研究、基于数据驱动和知识驱动的成分数据分析框架的原生晕地球化学元素组合特征提取与推断、基于机器学习和深度学习的大深度段定量矿产预测的系列方法。具体如下:（1）针对成矿空间三维精细化建模的科学问题,通过三维显式建模与三维隐式建模相结合的方式构建深部三维地质地球化学模型,在浅表数据丰富区采用显式建模方式尽可能地控制建模精度,在大深度段数据匮乏区,采用地质约束的隐式建模方式推断深部控矿要素的空间展布。构建了地形、矿体、岩体及构造的三维地质模型,分别构建了基于显式建模和隐式建模的原生晕数据体模型和深部定量矿产预测的可视化模型,为深部定量预测提供了可视化支撑。（2）针对深部成矿有利地质地球化学信息深层次提取与推断的科学问题,以非线性理论为指导,探讨多重分形模式下三维地球化学异常提取的方法,提取了成矿空间12种成矿相关原生晕地球化学元素的空间异常特征,为成矿空间元素分布、分带与组合特征的研究奠定了数据基础;研究了基于成分数据分析的元素组合特征提取方法,基于数据驱动的成分数据分析框架,定量提取了控矿构造对应的地球化学元素组合（Sb-Hg）,为深部控矿构造的推断提供了数据支持;基于知识驱动的成分数据分析框架定量提取了前缘晕（As-Sb-Hg）、近矿晕（Au-Ag-Cu-Pb-Zn）和尾晕（W-Mo-Co-Bi）的元素组合,为深部原生晕结构解析提供了量化指标。在以上分析的基础上,构建了三维原生晕模型,通过与常规剖面原生晕方法的对比,圈定了深部靶位,为深部定量矿产预测提供了定性参考。（3）针对大深度段定量成矿预测的科学问题,以矿床成矿模式为依托,定量提取了深部地质地球化学找矿标志,构建了深部地质地球化学找矿模型,设计了用于深部定量矿产预测的最大熵模型、高斯混合模型和卷积神经网络模型三种机器学习和深度学习的定量矿产预测模型,以构造缓冲区、控矿构造元素组合Hg-Sb、主成矿元素Au、近矿晕元素组合Au-Ag-Cu-Pb-Zn、前缘晕和尾晕元素组合比值（As-Sb-Hg）/（W-Mo-Bi）五个找矿指标为输入变量,对大深度段矿体赋存地段开展了定量、定位、定概率的矿产预测。论文形成的深部地质地球化学三维定量矿产预测方法体系是以早子沟金矿成矿空间原生晕地球化学数据为依托,在充分剖析地质成矿规律的基础上,在定量提取地质地球化学找矿标志,构建深部地质地球化学找矿模型,开展大深度段定量矿产预测的思路下形成的研究成果。值得一提的是,2021年早子沟科研深钻在深部取得了显著的找矿成果,该深钻一方面验证了本论文深部预测的可信度,另一方面在加入深钻数据的基础上,为深部定量预测提供了新的找矿方向。