三维多重分形奇异性分析模型构建及其在深部矿产资源预测中的应用

Multi-fractal singularity analysis can reflect mineralization position effectively as the mineralization process is a typical process of singularity. Three-dimensional geological modeling helps to understand spatial distribution of geologic body. Geochemical exploration based on primary halos is able to evaluate the potential of deep mineralization according to the geochemical dispersion patterns. This study intends to combine above three methods in deep mineral exploration: Firstly, constructing the 3-D data volume of primary halo by 3-D visualization modeling and spatial interpolation; Secondly, calculating singularity index and extracting spatial local anomaly based on the model of 3-D multi-fractal singularity analysis; Thirdly, finding enrichment of elements in key areas and extracting local anomaly of section through 3-D profiles cutting; Then, evaluating the potential of deep mineralization through geochemical prospecting criteria result from patterns of spatial distribution of primary halos and laws of local anomalous distribution; Finally, selecting the optimal prospecting target by combination of metalorganic regularity and studying multiple epochs of mineralization. In conclusion, this study applies 3-D visualization modeling, 3-D multi-fractal singularity analysis and primary halo method to develop a methodology for deep mineral quantitative prediction.

成矿过程是典型的奇异性过程，多重分形奇异性分析能够有效反映矿化部位；三维地质建模能够帮助研究者认识地质体的空间分布状况；原生晕地球化学找矿方法依据元素分散模式判别深部成矿潜力。本项目拟将三种技术相结合进行深部矿产预测：通过三维可视化建模技术和空间数据插值技术实现原生晕三维数据体的构建，科学再现三维空间中元素的分布规律；通过三维多重分形奇异性分析模型构建，计算奇异性指数并提取空间局部异常；通过三维剖面切割，找出重点部位元素富集情况并提取剖面局部异常；通过总结原生晕分散模式和局部异常分布规律，挖掘地球化学找矿标志，评价深部找矿潜力；通过结合地质成矿规律与多期次成矿特征研究，开展深部矿产资源预测工作，并优选找矿靶位。总之，本项目以三维可视化建模为手段，以三维多重分形奇异性分析为核心，以原生晕找矿方法为支撑，力争形成一套深部定量矿产预测的新方法，具有重要的科学意义。

本项目的目标为：针对深地找矿预测的行业需求，以三维可视化建模技术为手段、以三维多重分形奇异性分析模型构建与应用为核心、以原生晕地球化学矿产预测理论方法为支撑，将三种技术方法融合统一，深入研究地球化学元素在深部空间中的分布规律与分散模式，结合成矿规律与原生晕找矿理论进行深部矿产预测，研究一套金属矿山深部矿产预测的新方法。基于此研究方案的湖北铜绿山铜铁矿深部预测科研实践表明：① 对于深部元素空间分布规律研究，立足于三维的元素分散模式研究优于仅针对二维单一平面的分布探讨；② 三维多重分形局部奇异性分析从空间角度出发，考虑元素的空间分布特征，相较于传统累频方法的仅着重元素含量的绝对大小，更重视元素空间中分布的相对关系，故能够良好表达弱缓异常的分布情况；③ 三维多重分形局部奇异性分析相较于二维多重分形局部奇异性分析而言，立体各向的奇异性考量必然更具备理论优势与科学意义；④ 结合地质成矿规律与原生晕深部找矿理论，依据三维多重分形奇异性分析结果在研究区划定了找矿靶位，形成了一套金属矿山深部矿产预测的新方法，该方法可以在大多数热液型金属矿山深部矿产预测中应用。