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摘要 ：针对矿产勘查工作的复杂性，此次研究提出了 一种结合多源数据的综合信息成矿预测方法。该方法将遥 感构造信息、遥感蚀变矿物信息、地质矿产信息和地球化 学化探信息等多源资料整合为一体，并将其运用于地质、 矿产资源勘查中。该方法在一定程度上缓解了矿产资料的 复杂性问题，提升了对矿产地质勘查的有用性。基于实例 分析的研究结果表明，利用多源数据的综合信息，可以对 已有的地质调查资料进行初选和预处理， 从而得到所需的 资料。该项研究结果有助于指导国家的能源发展战略。
关键词 ：多源数据,综合信息,成矿预测,矿产勘查
我国矿产资源总量很大，种类繁多，但是人均占有很 小。因此，对矿产资源的普查工作还很艰巨。成矿预测是 一种对矿产资源进行综合分析和评价的方法， 对地质勘查 和矿产资源潜力评估具有重要的指导意义。利用多源资料 进行矿床成矿预测已成为地质学家们的一个热门课题。近 年来，人们对矿床的预测已有了长足的进步，各种新的方 法和技术被很好地运用到了矿床的预测中。这些技术可实 现多源信息的提取与合成， 为有效科学地进行矿床成矿预 测研究提供理论依据。传统的地质矿产勘查是一项综合性 的勘查工作，勘探人员通常利用数据融合技术，使地质矿 产数据在研究领域中具有科学性。从采掘方面讲，地质勘 查技术对采掘成果有直接的影响，因此，勘探人员必须把 多源数据融合技术以及遥感成像技术当作是地质勘探合 理结合， 这样才能更好地了解一个国家的地质矿产资源的 总体分布情况，从而为国家的能源发展提供数据支撑。鉴 于此， 此次研究提出一种基于多源数据的综合信息的成矿 预测方法，将遥感构造信息、遥感蚀变矿物信息、地质矿 产信息和地球化学化探信息等多源资料整合为一体，并将 其运用于地质、矿产资源勘查中。
1 基于多源数据的综合信息的成矿预测方法研究
多源信息综合是将多种信息或多个来源进行综合，从 而得到一个统一结果。人类接受信息的过程是一个感觉 系统(视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉等) 与外界进行交互的过程，并将收到的信息在大脑中进行合成和加工。因 此，人能够从多个角度、多个空间获取同一件事物的多种 信息，并把这些信息转换成有意义的解释。多源数据的合 成，就是模仿人类大脑，对来自不同感官系统的多种信息 进行加工，再结合过去的经验以及相应的理论知识，对这 些信息进行合成，并作出最后的判断。在多源信息的合成 中，先对各类传感器监测到的数据进行处理 ;在此基础 上，按照一定的规律对实验数据进行综合分析，并得出实 验数据的最终处理结果。综合处理是将已获取的信息按照 一定的规律进行组合，以获取对自己有利的信息。这一过 程是一个非常复杂的过程， 是由多种外界信息相互作用所 产生。最后，由于各传感器所提供的信息各不相同，且具 有多维度、多角度的特点，使得该方法能够有效地提升数 据的精确度和效率。
地质矿物类型多样，其组成和结构各不相同，增加了 找矿的困难性。多源数据综合信息是将时间、地质和矿床 等多维信息融合到同一数据空间中的一种合成信息。技术 人员可利用空间转换资料，可对矿床进行识别。相对于其 它探测方法， 多源数据综合信息可以实现对海量异质资料 的计算与模拟。另外，在勘查时，还可以把这种方法和遥 感技术相结合，使得矿床的数据更为精确，矿床的图像更 为清晰。利用多源数据综合信息，能够有效地提取出地质 和矿物的结构信息。传统的地质勘查信息采集方式是通过 卫星资料采集， 采集到的数据需要经过综合后才能判定是 否采集到了地质勘查信息， 因此不能保证地质矿产数据的 准确性。另外，为了使获取的矿床图像能够清晰地显示出 其地理位置， 在常规方法中需要与遥感图像相结合进行校 正。矿产勘探的过程就是一个逐步获得找矿信息，并不断 降低找矿风险的过程。在开展地质找矿工作的时候，任何 一种信息都具有其应用的针对性。仅利用遥感的蚀变资 料，很难满足勘探的需要。因为这些异常中，有许多与矿 藏没有太大关联，却很难筛选出来。将遥感、地质和地球 化学等多学科知识相结合， 实现多源信息的融合和综合分 析，可以弥补单一资料的不足， 提升勘查效果。
利用多源数据的综合信息，可以对已有的地质调查资 料进行初选和预处理，从而得到所需的资料。在这些工作 中，对原始资料进行甄选是进行勘查的先决条件，也是今 后的找矿工作的前提。在地质矿产勘探过程中，遥感技术 应用范围很广，因而其后期数据的表现形式也不尽相同。 在处理这些资料时，有些资料对后续工作没有多大的帮 助，甚至还会对资料的融合造成影响。在多源遥感数据融 合前，要对多源遥感数据进行初筛，在选定了合适的资料 类型后，接下来就是对资料进行预处理了。预处理部分主 要是对来自不同信息源的数据进行统一的整理， 并对其种 类、内容和格式进行规范化。之所以要进行预处理，主要 是因为所采集到的数据具有多种格式和类型， 如果不对其 进行预处理，将给后续的工作带来很大的阻碍。在完成了 统一工作后， 工作人员需要利用专门的电脑软件将数据转 换成图片格式， 以确保数据的有效利用。
综上，要提高地质勘查资料的精度，就必须充分利用 多源数据的综合信息。此外，基于多源数据综合信息的成 矿预测方法能够有效提升数据实用性。这种方法可以对地 质勘探点矿产的颜色和状态进行判断， 有利于对地理位置 的水文条件进行准确把握， 进而有助于对矿产的类型组成 和数量结构进行有效分析。地质矿产勘查能够有效地确定 一个国家的矿产资源分布状况， 并对国家的能源发展战略 起到指导作用。
2 基于多源数据的综合信息成矿预测方法在矿产勘查中 的实例分析
2.1 研究区域概况及成矿预测因子
研究区位于甘肃省陇南，隶属于西和县。陇南山地地 处西秦岭山脉南麓，平均海拔 1500m ～ 2300m，相对高差 500m ～ 800m。沟谷系统发育，地貌侵蚀强烈 ;山上地势 陡峭，草木较为茂密，覆盖范围较为广阔。中秦岭陆缘盆 地处于加里东、华力西、印支、燕山和喜马拉雅等多个阶 段，并具有复杂的变质变形关系。该区断层以NE、NW 向 为主。出露的地层有吴家山岩组，海酒山岩组，泥盆纪西 汉水(含下泥盆统安家岔组，中泥盆统黄家沟组，中一上 泥盆统红岭山组，上泥盆纪双狼沟组)，二叠系十里墩组， 三叠纪隆务河组，中侏罗统龙家沟组，下白垩纪鸡山组， 下第三纪甘肃群。
对控矿因素、找矿线索、成矿规律等进行全面分析， 才能建立一个科学的矿床预测模型。此次研究通过收集、 提炼和总结地面的异常现象和信息，推断出潜在的矿床。 在构造成矿模式时，应充分考虑成矿因素的整体性、层次 性和空间有效性。基于多源数据综合信息，提炼并分析了成矿因素，运用层次分析法方法将成矿预测分为 3 个层 次 ：①目标层。圈定成矿预测区域，该部分内容主要为成 矿预测因子 ;②基准层。提取遥感地质学解释信息，圈定 遥感蚀变常区，圈定地球化学异常区域，主要包含遥感地 质构造信息、遥感地质蚀变信息和地球化学异常信息 ;③ 指示层。指在判别标准中对成矿作用因素进行的特定等 级。其中遥感地质构造信息所含项目为断层、褶皱、岩体 接触带、环形构造，主要以 0.3 千米、0.6 千米和 1 千米为 半径，构建最有可能成矿区、中等可能成矿区和可能成矿 区的缓冲带， 构建成矿影响因子的遥感解译图 ;遥感地质 蚀变信息包含一级蚀变异常区、二级蚀变异常区和三级蚀 变异常区， 主要为所圈定的一、二、三级遥感蚀变异常区， 与最可能的、中等可能的、可能的成矿区相对应，形成遥 感蚀变异常信息成矿影响因素层 ;地球化学异常信息包 含一级地球化学异常区、二级地球化学异常区和三级地球 化学异常区。以铜、金、锌、铅、银为主的化探异常区 ;以 钨、钼、锑为主的化探异常区 ;以及以铬、钛、镍、钴为主 的化探异常区。分别对应最有可能的、中等可能的、可能 的三个成矿因素， 形成成矿影响因素层。
此次研究所用的遥感资料为ASTER 多光谱资料及 PALSAR 雷达资料。ASTER是一种基于TERRA 卫星的多 光谱成像仪，具有可见 - 近红外 - 短波 - 热红外等 14 个波 段，能够为地球科学研究提供具有实际应用价值的遥感 数据。通过对ASTER数据的进一步细化，可以更好地对 含铁、铝、镁、碳酸根等矿物进行有效的鉴别，从而为遥 感勘探提供更多的依据。PALSAR(Phased Array Type L— band Synthetic Aperture Radar)是一种不受天气、云层、昼 夜等因素影响的全天候成像方法， 在地质结构提取方面具 有独特的优势。
2.2 研究区多源数据综合信息提取
从遥感中获取的地质资料可以划分为两类 ：一类是 从遥感中获取的构造资料， 另一类是从遥感中获取的蚀变 资料。对PALSAR 雷达图像进行初步的分析，得到了研究 区域的雷达波速图和遥感地质构造解译图。雷达影像主要 是通过线性暗色纹理特征来识别地质构造信息， 在该研究 区域中有大量的遥感解释的直线构造分布。
围岩的蚀变对矿床的成矿有很大的指示作用，因而有 必要对矿床的蚀变进行遥感监测。围岩蚀变矿物中常含有 Fe、Al-Mg、Ca 等元素，其特征光谱是开展遥感异常研究 的基础。研究区发育有硅化、褐铁矿、绢云母、绿泥岩、碳 酸盐岩和高岭土等与金矿床成矿密切相关的蚀变岩。这些 矿物大多含有Fe、Ca 等元素，在ASTER 光学遥感数据波 段内表现出可诊断的光谱特性， 可为该区域的遥感蚀变信息提取提供支持。通常为 400nm ～ 1200nm 波段包含了含 铁矿物的光谱诊断信号。其中，褐铁矿在 500nm ～ 900nm 波段有较强的吸收，分别对应于ASTER1、3 波段。在 2000nm ～ 2500nm 波段，包含碳酸盐、镁酸盐、铝酸盐等 矿物的光谱学诊断特征 ;在 2210nm 的范围内，绢云母、 高岭土均表现出较强的吸收性，这与ASTER 的第 5、6 波 段相一致 ;在 2335nm 范围内，绿泥石、方解石等矿物的 吸收率较高， 这与ASTER 第 7、8 波段的吸收率基本一致。
比值法、匹配滤波器法、主成分分析法和光谱角度法 是矿化蚀变信息提取的主要方法。主成分分析法因其不需 要测量光谱而成为当前最常用的遥感勘探方法。通过对 4 个光谱进行主成分处理，可以提取出与成矿相关的信息。 但光谱信号通常较微弱，常出现在 3、4 主成分中，且信 息量很小，具体如何识别还需与蚀变矿物的性质相结合。 此次研究利用主成分分析方法，从研究区的ASTER 光谱 资料中，提取出了一些蚀变的信息。其中，以褐铁矿为代 表的氧化物的光谱在 1、3 波段表现为吸收，在 2、4 波段 表现为反射。为此， 此次研究拟采用ASTER1、ASTER2、 ASTER3、ASTER4 四个谱带的主成分方法来提取这些谱 带中的铁质染色信息。通常，主成分的主分量ASTER1 和 ASTER2 的系数符号相反，都是负值。研究区以高岭石和 绢云母为主的含铝羟基矿物中，绢云母在 6 波段表现出 较强的吸收性，而高岭石则在 5、6 波段表现出较强的吸 收性。为了尽可能地提取含铝羟基矿物的信息，此次研 究 对 ASTER1、ASTER3、ASTER4、ASTER5 和 ASTERI、 ASTER3、ASTER4、ASTER6 两组波段组合进行了主成分 分析。铝羟基蚀变信息主分量的ASTER1 和ASTER3 的系 数反向，ASTER2 为正值。研究区以绿泥石、方解石为主 的含镁羟基和碳酸根矿物中，其在第 7、8 波段都表现出 较强的吸收性。因此， 此次研究拟对ASTER1、ASTER3、 ASTER4、ASTER7、ASTER1、ASTER3、ASTER4、 ASTER7、ASTER1、ASTER3、ASTER4、ASTER8 这 些 波 段的两两组合进行主成分分析。镁羟基和碳酸根两种主要 矿物的变化信息主成分ASTER1 与ASTER3.它们之间的 关系通常为反向，ASTERI 为正值。最后，对所得到的蚀 变矿化数据进行了异常剪切处理， 并对剪切后的二值影像 进行了中值滤波处理。在此基础上，对与成矿关系不大的 异常进行综合分析， 以尽量排除与成矿关系不大的干扰因 素。最后，通过对含铁、铝、镁三种羟基及碳酸盐等矿物进行不同色彩的识别， 获得了研究区的蚀变信息。
此次研究在已有研究基础上，结合遥感构造信息、遥 感蚀变矿物信息、地质矿产信息和地球化学化探信息，对 多源信息进行整合和综合分析，并对其进行目标区域优 化。通过对各种资料与已知矿产之间的联系进行综合分 析，认为多源遥感反演的氢氧根蚀变异常强烈，地球化学 高值区以及断裂与铁染色异常强烈， 是寻找潜在矿产的关 键部位， 具有良好的找矿前景。
2.3 野外验证
在野外验证考察中，此次研究发现了一个成矿地点。 成矿部位有方铅矿、黄铜矿、褐铁矿、孔雀石等。断裂带 对成矿起到了一定的控制作用，断裂带的整体倾角在南 面大约 160° ~ 170°之间，倾角在南面大约20° ~ 30° 之间。矿床主要出露在岩体上的断裂带内，共有两个 断裂带。裂隙带中有方铅矿、黄铜矿、褐铁矿、孔雀石 等。其中， 含铅矿 6.64%、铜矿 0.68%、锌矿 5.73%、银矿 93.79×10-6.断裂带的围岩是由一套灰白色中 - 厚层石英 砂岩构成的断裂带 ;第二条矿床的断裂带宽度在 8m左右。 在断裂带中可见方铅矿化和褐铁矿化， 方铅矿的侵染性和 绿泥岩和高岭土的蚀变。断裂带内含铅质、铜质、锌质和 银质， 其品位分别为 3.49%、0.16%、3.14% 和 152.43×10-6. 经现场检验，表明综合利用雷达、光学和其他非遥感资料 进行找矿的方法切实可行， 对今后本区的进一步找矿和找 矿工作有一定的参考价值。
3 结论
为了提升地质勘查工作中矿产勘查的准确性，此次研 究提出一种基于多源数据的综合信息成矿预测方法。所提 方法将研究区的遥感构造信息、遥感蚀变矿物信息、地质 矿产信息和地球化学化探信息等多源信息进行整合和综 合分析，并对其进行目标区域优化。实地勘查综合分析了 各种数据和已知矿物之间的联系，得出结论，多源遥感反 演得到的氢氧根蚀变异常强烈， 同时还显示出了地球化学 高值区域以及断裂与铁染色异常强烈， 表明这些区域都是 寻找潜在矿物的重要区域。因此，这些区域有着很好的找 矿前景。此次研究所提方法能够为勘探人员了解国家的地 质矿产资源的总体分布情况提供帮助。
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