敬博宇

（黑龍江省第五地質(zhì)勘查院，黑龍江 哈爾濱 150090）

1 覆蓋區(qū)找礦的研究現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)礦產(chǎn)資源的需要量越來(lái)越大，礦產(chǎn)資源是不可再生資源，一些地表容易發(fā)現(xiàn)的礦產(chǎn)資源已被大量的開(kāi)采，基本開(kāi)發(fā)完畢，這就要求我們尋找地下的隱伏礦，覆蓋區(qū)尋找隱伏礦已經(jīng)引起了人們的重視。覆蓋層對(duì)地質(zhì)找礦和成礦預(yù)測(cè)起到了阻礙作用，并增加了找礦的成本。國(guó)內(nèi)外地質(zhì)局及學(xué)術(shù)界已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)覆蓋區(qū)隱伏礦的勘探研究工作，并提出了應(yīng)用地球化學(xué)、地球物理等找礦方法[1]。

人們對(duì)于覆蓋區(qū)尋找隱伏礦體的研究主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，分別為勘查學(xué)、礦床學(xué)及綜合信息礦產(chǎn)預(yù)測(cè)，并取得了大量的成果。成礦系列理論、成礦多樣性與礦床譜系理論、地球化學(xué)塊體、小巖體成大礦理論、成礦動(dòng)力學(xué)和成礦復(fù)雜性理論等一系列的新理論被提出，為礦床的深部預(yù)測(cè)提供了依據(jù)，并提出了五層樓+地下室”模式、淺成低溫?zé)嵋?斑巖型礦床模式等成礦模式，為尋找隱伏礦和深部找礦提供了依據(jù)。除此之外，化探技術(shù)、物探技術(shù)的創(chuàng)新對(duì)覆蓋區(qū)尋找隱伏礦體和深部礦體也有很大的推動(dòng)作用，不同尺度的重力、磁法、電法、地震及測(cè)井等多種方法在覆蓋區(qū)尋找隱伏礦中使用，并取得了較好的效果。

通過(guò)國(guó)內(nèi)外的找礦實(shí)踐證明，地球化學(xué)在找礦勘探過(guò)程中起到不可替代的作用，但是在覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法一直以來(lái)都是地質(zhì)勘探領(lǐng)域的一個(gè)難題同時(shí)它也是人們十分關(guān)注的課題，國(guó)內(nèi)的地質(zhì)工作者都將研究覆蓋區(qū)的地球化學(xué)作為一個(gè)大挑戰(zhàn)。人們不斷地將新的、非常規(guī)的地球化學(xué)方法應(yīng)用在實(shí)踐中，從采樣介質(zhì)、數(shù)據(jù)處理、異常解釋及測(cè)試分析手段等方面進(jìn)行研究和創(chuàng)新，如電地球化學(xué)方法、地氣法、酶提取法及金屬元素活動(dòng)態(tài)提取法等方法得以應(yīng)用。深穿透地球化學(xué)方法在覆蓋區(qū)尋找隱伏礦體也取得了較好的效果。在覆蓋區(qū)對(duì)異常的機(jī)理存在多種解釋，例如離子擴(kuò)散作、電化學(xué)遷移作用、蒸發(fā)-蒸騰-對(duì)流作用、植物生物化學(xué)作用和地氣中納米級(jí)微粒的遷移作用，但是覆蓋區(qū)地球化學(xué)異常的形成機(jī)理沒(méi)有形成一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，從而導(dǎo)致在多種景觀區(qū)并沒(méi)有一種成熟廣泛適用的方法[2]。

2 覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法進(jìn)行找礦存在的問(wèn)題

由于覆蓋層的存在對(duì)于地球化學(xué)信息的提取產(chǎn)生很大的難度。首先，覆蓋層中的地球化學(xué)異常通常為次生異常，對(duì)于深部的礦體和隱伏礦體的判斷沒(méi)有直接的只是作用。其次，覆蓋層具有很強(qiáng)的屏蔽作用，對(duì)于深部信息的獲取主要為間接的信息如地球物理的信號(hào)等傳到地表時(shí)所觀測(cè)的異常信息十分微弱，從而導(dǎo)致對(duì)于那些礦致異常不能應(yīng)用常規(guī)的地球化學(xué)方法去識(shí)別。最后，覆蓋區(qū)的地球化學(xué)工作通常采取土壤樣品或水系樣品等樣品為主，其所反映的信息可能不完整，有信息缺失。這些問(wèn)題對(duì)覆蓋區(qū)地球化學(xué)信息的提取有了新的要求，傳統(tǒng)的固定地球化學(xué)參數(shù)決定背景值和異常值已經(jīng)不適用于覆蓋區(qū)的地質(zhì)勘探工作，因此需要新的理論與方法對(duì)成礦進(jìn)行研究[3]。

3 覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法尋找隱伏礦的措施

針對(duì)以上地球化學(xué)法在覆蓋區(qū)進(jìn)行尋找隱伏礦所存在的問(wèn)題，本文提出了一系列的解決措施。首先，針對(duì)覆蓋區(qū)礦致異常地球化學(xué)信息“弱緩”的問(wèn)題進(jìn)行分析并提出了解決措施。對(duì)礦致異常的分析可以歸結(jié)為地質(zhì)體的分析，因?yàn)榈V（化）體賦存在地質(zhì)體中。因此，可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)主成分和獨(dú)立成分進(jìn)行模擬分析和比較，可以對(duì)不同條件下的地質(zhì)體的性能進(jìn)行識(shí)別。主成分分析和獨(dú)立成分分析在不同的條件下具備各具優(yōu)勢(shì)，不同巖性差別較小時(shí)獨(dú)立成分的識(shí)別效果優(yōu)于主成分分析的效果，在不同巖性的差別較大時(shí)，主成分分析的效果優(yōu)于獨(dú)立成分的效果。研究結(jié)果表明，覆蓋區(qū)地質(zhì)體的巖性差異較大但是礦致異常的地球化學(xué)信息較弱，元素的主成分分析無(wú)法正確反映的時(shí)候，可以結(jié)合其他的數(shù)據(jù)處理方法，如奇異性指數(shù)等就可以突出主成礦元素，更好的指示礦致異常。

其次，將新的理論、技術(shù)、概念應(yīng)用到覆蓋區(qū)尋找隱伏礦中，它可以為其提供新的研究方向和突破口。很多非線性理論在地質(zhì)找礦過(guò)程中被引用，如礦床生長(zhǎng)在混沌邊緣及自組織性的成礦地質(zhì)作用等新學(xué)說(shuō)、成礦過(guò)程的多樣性、自組織性、奇異性、自相似性等。非線性空間信息的綜合研究可以將背景和異常有效的分開(kāi)，因此非線性空間信息提取在多尺度勘查地球化學(xué)和地球物理數(shù)據(jù)等方面的數(shù)據(jù)處理和異常識(shí)別和提取被廣泛應(yīng)用。非線性理論在地質(zhì)勘探及成礦預(yù)測(cè)方面已經(jīng)取得了很多成果，其應(yīng)用的潛力巨大[4]。

再次，在覆蓋區(qū)應(yīng)用型的找礦模式對(duì)尋找隱伏礦體也有很大的幫助。新模式和新模型的發(fā)現(xiàn)和建立對(duì)成礦理論具有推動(dòng)的作用，例如地學(xué)的冪律分布、斷裂長(zhǎng)度的冪律分布、噸位-品位模型、元素濃度-面積多重分形模式等的出現(xiàn)和利用極大地推動(dòng)了地質(zhì)找礦事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。新理論、新概念也為地質(zhì)勘探及成礦預(yù)測(cè)提供理論基礎(chǔ)。新的數(shù)據(jù)處理手段和預(yù)測(cè)技術(shù)也在成礦預(yù)測(cè)中得到使用。

最后，通過(guò)對(duì)覆蓋層的綜合分析可知，隱伏礦（化）體的信息是以不規(guī)則的細(xì)脈反映到地表，因此地表的奇異性指數(shù)異?？蓪?duì)地下隱伏礦進(jìn)行反應(yīng)。

元素奇異性指數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)在于覆蓋層和巖石等不同介質(zhì)的差異較小，元素的分布在覆蓋層不同的深度上具有統(tǒng)一的模式，通過(guò)地表所采集的樣品，通過(guò)奇異性指數(shù)模式分析所得數(shù)據(jù)是穩(wěn)定的，與覆蓋層的厚度變化無(wú)關(guān)，因此，對(duì)地下隱伏礦體的預(yù)測(cè)也是十分有效的。奇異性指數(shù)可以更好的區(qū)分地質(zhì)體，使地質(zhì)體的類別歸屬更有層次、更加準(zhǔn)確。

4 覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法尋找隱伏礦的具體方法

由上述可知，在覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法進(jìn)行找礦時(shí)，所獲得的信息通常具有微弱性、復(fù)合型及不完整性的特點(diǎn)，這就要求我們?cè)谛畔⒗脮r(shí)應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)礦化信息、分解復(fù)合信息及補(bǔ)充不完整信息[5]。

主成分分析已經(jīng)作為一種成熟的多元分析方法應(yīng)用于地質(zhì)找礦及成礦預(yù)測(cè)中。主成分分析可以對(duì)地質(zhì)體在地球化學(xué)模式的不同來(lái)對(duì)其進(jìn)行識(shí)別。同時(shí)，主成分分析可以對(duì)多種信息進(jìn)行綜合利用，從而增強(qiáng)礦化信息。但是應(yīng)用主成分分析也存在缺點(diǎn)，就是在覆蓋層的影響下對(duì)于含礦地質(zhì)體也是地球化學(xué)異常的情況下，覆蓋層以下的隱伏礦體的地球化學(xué)信息要較地表露頭同巖性的的地球化學(xué)信號(hào)要弱，從而無(wú)法體現(xiàn)礦致異常。對(duì)于以上主成分分析存在的缺點(diǎn)提出了獨(dú)立成分分析法。不同條件下主成分分析和獨(dú)立成分分析對(duì)地質(zhì)體的識(shí)別能力和適用范圍可以在不同的地球化學(xué)模式下更好的體現(xiàn)礦化信息，歸根結(jié)底就是地球化學(xué)模式能夠更好地體現(xiàn)地下隱伏礦體的存在，在合適的地球化學(xué)模式的基礎(chǔ)上，使用多元信息提取地球化學(xué)信息，進(jìn)行找礦預(yù)測(cè)。

在進(jìn)行地質(zhì)勘探過(guò)程會(huì)遇到很多問(wèn)題，需要對(duì)問(wèn)題進(jìn)行細(xì)致的研究，主成分分析和獨(dú)立成分分析應(yīng)面對(duì)建立地質(zhì)體-地球化學(xué)數(shù)據(jù)模型、識(shí)別地質(zhì)體研究途徑、識(shí)別地質(zhì)體的研究中識(shí)別結(jié)果的定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、定量化分析數(shù)據(jù)處理結(jié)果對(duì)礦化的指示性、物化遙感數(shù)據(jù)綜合分析處理、預(yù)測(cè)靶區(qū)查證等問(wèn)題上[6]。

多元統(tǒng)計(jì)方法可以作為地質(zhì)體識(shí)別的突破口，利用計(jì)算機(jī)對(duì)主成分分析和獨(dú)立成分分析對(duì)地質(zhì)體識(shí)別效果的性能進(jìn)行模擬對(duì)比，可以提現(xiàn)兩種方法的對(duì)地質(zhì)體識(shí)別的作用，并比較有缺點(diǎn)，從而選擇最合適的分析方法。

5 結(jié)論

本文詳細(xì)的介紹了蓋區(qū)找礦的研究現(xiàn)狀以及覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法進(jìn)行找礦存在的問(wèn)題，并針對(duì)覆蓋區(qū)應(yīng)用地球化學(xué)方法尋找隱伏礦存在的問(wèn)題提出了相應(yīng)的措施和具體方法，對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了推動(dòng)作用。