基於地質內涵的化探異常識別與評價方法:專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善

專利背景

截至2013年2月，科學技術和信息技術的不斷變革，地球化學數據處理技術的研究內容已引起世界一些礦業大國的日益重視，近10年來紛紛展開相關基礎研究和成礦預測工作。化探數據處理包括異常識別與異常評價兩部分。在異常識別方面，主要有兩大類：一類是建立在經典統計學基礎上的各種傳統方法，主要是依據數據本身的特點及各種參數，如異常的形態、規模、強度、梯度、元素組合等特徵；另一類依靠新興的數學理論，對化探數據通過各種數學運算進行結構分析，如地球化學異常分形與多重分形方法等；但他們的理論基礎均源於數學方法。在異常評價方面，前者以“原生暈”熱液分帶原理為基礎，但在考慮成礦地質背景、成礦環境、成礦類型、成礦作用以及元素的遷移、富集規律，指示元素組合和找礦標誌等地質因素對異常的影響方面存在不足；後者則最大限度利用各種地質數據並且對其定量化，但其中有些方法較複雜，且主觀性、多解性較強，有些方法則較缺少地質背景及成礦信息的整合，地質意義不明顯，該類方法的套用效果尚不如傳統類型的方法直接、廣泛。

截至2013年2月，遵循已有的國家標準，行業中較廣泛使用的方法，以傳統的，依據數據或異常本身的特點及各種參數——如異常的形態、規模、強度、連續性、異常梯度、元素組合、元素對得比值和異常分帶性等特徵——對異常進行篩選及評價。該方法首先需要利用原始採集的地球化學數據——即全部採樣點的各種化學元素或化合物濃度值——計算出背景值和異常下限，具體計算方法通常使用線性回歸法和疊代法。然後根據計算出的背景值，利用各採樣點的原始值除以背景值得到各採樣點的襯值。接著利用各點的襯值繪製等值線圖，建立單元素異常圖或多元素組合異常圖。最後通過觀察並分析獲得的各類異常圖，利用“原生暈”理論，選擇“成礦元素含量、異常規模、元素分帶性及組合”等參數對異常進行評價與排序，並利用“前暈、中暈、尾暈”元素的強度和面積來判斷礦床的風化剝蝕程度等。該方法的數據處理，包括背景值和異常下限及襯值的計算，通常是在Excel或SPSS軟體中進行的。而等值線的繪製等成圖步驟，通常是在Surfer軟體以及MapGIS軟體中完成的。

在行業的發展中，該方法產生了多種變種。如背景值和異常下限的計算方法中，史長義等（1999）提出了“子區中位數襯值濾波法”，即結合勘查數據分析（EDA）與濾波方法，利用一對滑動視窗對原始數據進行掃描篩選，計算出背景值和異常下限；韓東昱等（2004）結合分形理論，提出了“含量—總量法確定異常下限”及“分形趨勢面法”。但不管如何變化，這些方法最終是利用“原生暈”理論，選擇“高、大、全”的異常進行圈定與排序，並沒有本質性的變化。

在傳統處理方法的長期套用中，地質工作者發現了該方法存在的問題。前人篩選異常的準則是基於“原生暈”熱液分帶原理，而區域化探的採樣介質為“水系分散流”，儘管其對原生暈異常有繼承性，但異常在表生環境下又受到元素的化學性質、氧化還原條件、地貌景觀等諸多因素影響，如有一個中等強度的斑岩銅礦致地球化學異常，異常周圍的氧化還原環境不同，其代表的地質意義是完全不一樣的；在有多期次地質作用疊加改造的地區，用“前暈、中暈、尾暈”元素的強度及面積來判斷礦床的風化剝蝕程度會遇到多解性和不確定性問題；內生成大礦的地區必然是成礦物質交換與成礦作用疊加改造最強烈的地區，而多種地質作用的疊加改造必然造成複雜的元素聚集，致使“元素分帶性差”。

除了個別的標準化探數據處理軟體外，傳統的化探處理方法通常需要多種軟體相互配合進行操作，如異常下限及背景值的計算通常需要在Excel或者SPSS軟體中完成，而成圖通常在Surfer以及MapGIS軟體中完成。由於MapGIS成圖功能不夠強大但其圖件格式為國家標準，許多處理人員會首先在Surfer中生成異常圖，之後再轉換成MapGIS格式。這樣的多軟體協作會增加操作的難度，降低處理速度。而且由於處理過程中人工的參與環節較多，也容易摻雜進人為錯誤。2013年2月前專門針對地球化學數據處理的軟體還較少且不甚健全。如GeoKit軟體，為一款Excel的VBA地球化學數據處理套用軟體，但該軟體的處理僅局限於數據的各種計算，無法根據計算結果直接輸出符合國家標準的異常圖。

伴隨著計算機技術的發展，數學地質在近20年中發展迅速，提出一些數學地質理論，相伴產生了相關的數據處理軟體：

結合分形理論，成秋明（2001）提出了局部奇異性理論。奇異性所度量的是場值隨量度範圍大小的變化規律。比如對一塊均勻的岩石樣品而言，元素在岩石中的平均含量與岩石樣品的大小是相對獨立的，不論樣品大小如何，所分析的平均含量是基本相同的。這樣的情況是非奇異的或正常的。然而，岩石中元素含量是不均勻的，那么所分析的元素含量將會與被分析樣品大小有關，不同大小的樣品會給出不同的平均分析值。這樣的性質稱為奇異性。從多重分形的角度來說，多次活動的地質過程往往產生自相似場。自相似性是指在改變度量尺度的條件下保持相似性。自相似性具有幾何空間性質。該理論使用指數函式ρ(ε)∝ε來表示奇異性。α=2反映某種平均的非奇異背景分布，這種背景往往與面積性的地質體有關。當α>2或α<2時，則分別反映與局部地質因素有關的元素含量的貧化或富集等異常現象。

證據權法是一種綜合各種證據來支持一種假設的定量方法。該方法最初是一種非空間套用的方法，主要用在對醫療診斷的支持上。證據權法在20世紀80年代後期被套用於礦產資源潛力製圖與地理信息系統。在這種情況下，證據包括一個勘探地球數據集，並假設是“這個位置是有利於某類型礦床的發生”。權重就從用來預測的證據數據中已有的發現的礦床和礦床規模來估計。該假設會利用計算得到的權重反覆評估可能有利成礦區域。然後利用各證據圖層來得到一個礦產資源潛力圖。該方法屬於一種多準則決策方法。

與GIS技術相結合，出現了一些礦產資源定量預測和評價系統，其中包含有地球化學數據處理功能。如“金屬礦產資源評價分析系統”（MORPAS），該系統基於MapGIS平台，主要綜合地物化遙礦產等資料進行礦產資源定量勘查評價為目標；“地學數據處理專家輔助系統”（GEEMS）是基於數學地質的數據處理、分析軟體，同樣基於MapGIS平台；“礦產資源潛力評價系統”（GeoDAS），基於ArcGIS平台開發，主要用於礦產資源定量預測和評價。

總體上講，2013年2月前的化探數據處理方法與化探數據處理軟體，主要是依據數據本身的特點和各種參數以及數據結構分析等，在考慮客觀賦予數據以地質內涵、即地質因素對異常的影響方面存在主觀性、多解性，對大區域快速圈定、篩選與成礦有關異常方面存在很大的難度，同時也沒有提供相應的一套軟體處理流程、來進行快速簡便的處理與圈定。

發明內容

專利目的

《基於地質內涵的化探異常識別與評價方法》的目的是通過對海量區域化探數據進行重新處理，客觀賦予數據以地質內涵，來圈定“成礦類型”異常圖、“成礦作用強度”異常圖等帶有特定地質意義的異常圖，從而快速篩選與評價出與成礦有關的異常的一種新方法，並提供一整套可供計算機編程實現的處理技術。依次通過原始數據的獲取、各個地質單元背景值的計算、原始數據的格線化處理、襯值格線數據的計算、礦床類型異常值、成礦作用強度異常值等格線數據的計算，礦床類型異常圖、成礦作用強度異常圖等繪製的步驟。與傳統技術方法相比，該技術方法直接生成的異常圖可直接指示出與某一類型的礦床或成礦作用強度等相關的異常，較好地克服了元素化學性質、氧化還原環境、風化剝蝕等諸多因素對傳統技術方法篩選異常的影響，大大減小了多解性、不確定性及主觀判斷的干擾，使有重要找礦價值的異常明顯凸現出規律性。同時提供的處理流程可以利用計算機編程實現全部處理過程的自動化，不限定具體的硬體平台，也不限定實現的計算機語言。該方法大大提高了化探異常圈定與篩選的效率。

該方法與前人化探數據處理方法的區別在於：前人化探數據處理方法是以數學為基礎，先立足於化探數據的高低或結構特徵來提取與識別異常，然後結合成礦地質背景等，對化探異常進行評價；即先異常識別、後異常評價，二者相互獨立。該方法是以地質為基礎，詳細研究地質規律、建立地球化學標誌及勘查地球化學模型（表生）的基礎上，賦予化探數據以客觀的地質內涵來識別與評價異常，即將異常的識別與評價融為一體。

技術方案

《基於地質內涵的化探異常識別與評價方法》的一種基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，該方法依次包括如下步驟：前述原始數據的獲取、各個地質單元背景值的計算、前述原始數據的格線化處理、襯值格線數據的計算、成礦強度異常值格線數據的計算、礦床類型異常值格線數據的計算和成礦強度異常圖與礦床類型異常圖的繪製；其特徵在於，只需提供MapGIS格式的國家標準地質圖與原始數據即可依靠程式自動處理得到各個地質單元背景值，並存儲於MapGIS格式的地質圖區檔案中的區屬性內；綜合處理得到的成礦強度異常圖、礦床類型異常圖與其他異常圖的信息，即可直接顯示出與礦床有關的異常區域；其中，所述地質內涵為將地質信息及地球化學信息結合在一起得到的所有異常圖包含的信息；所述原始數據為通過野外採樣和室內化學分析得到的各個水系沉積物樣品中的已測試元素的濃度值，同時利用GPS記錄了各個樣品的採樣坐標；所述的地質圖為MapGIS格式的採樣區域的完整地質圖；所述襯值格線數據，為原始數據格線化處理後得到的原始值格線數據，與各個地質單元背景值進行處理所得到；所述成礦強度異常值格線數據，為襯值格線數據的每個節點上襯值大於1的已測試元素個數；所述礦床類型異常值格線數據，為確定可能存在的礦床類型後，襯值格線數據的每個節點上的該礦床類型指示元素組合的襯值之和；所述成礦強度異常圖為在所得的成礦強度異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖；所述礦床類型異常圖為在所得的礦床類型異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖。

作為一個優選方式，所述原始數據獲取的步驟為：通過某種途徑獲得將處理地區的原始化探數據，得到原始數據表格檔案。所述某種途徑為任何一種能夠獲取化探原始數據表格檔案的方法，包括野外樣品採集、實驗室樣品測試和計算機數據錄入步驟；所述原始數據表格檔案，為一個Excel表格或逗號分隔值（CSV）類型的表格檔案，包含了針對每個野外樣品進行化學分析得到的各個已測試元素的濃度值以及由GPS採集得到的各個樣品的採樣點坐標。

作為一個優選方式，所述各個地質單元背景值計算的步驟為：向計算機輸入原始數據表格檔案與MapGIS格式的地質圖檔案中的區檔案，之後計算機通過特定運算首先確定各個樣品所述的地質單元，之後針對每個地質單元，利用屬於該地質單元中的樣品，使用疊代法計算該地質單元中各個已測試元素的背景值，並將該背景值以區屬性的形式存儲於地質圖檔案中的區檔案中的各個區內，其中屬性欄位名為該元素名，數據類型為雙精度浮點型，最終得到包含各個地質單元背景值信息的區檔案，計算機輸出該檔案；所述原始數據表格，為前述原始數據的獲取步驟中所獲得的檔案；所述MapGIS格式的地質圖，為包含MapGIS區檔案（檔案擴展名為WP）的MapGIS格式的符合國家標準的電子版地質圖，該地質圖的區檔案中，相同的地質單元應為相同的顏色；所述確定樣品所屬地質單元的特定運算，為通過判斷每個樣品的坐標是否處於某地質單元內部，若處於該地質單元內部，則認為該樣品屬於該地質單元，否則不屬於；所述疊代法，為首先計算該元素的含量值的均值X₁和標準偏差Sd₁，然後將所有高於X₁+n*Sd₁的值剔除掉；再計算新數據集的均值X₂和標準偏差Sd₂，再將所有高於X₂+n*Sd₂的值剔除掉，重複以上計算，直到無值可剔除，其中，上述n均為2或3；得出的最終均值X_i即為背景值。

作為一個優選方式，所述原始數據格線化處理的步驟為：向計算機輸入原始數據表格檔案，之後計算機針對每種已測試元素，通過插值運算將原始的坐標位置不規整的數據轉化為規整的原始值格線數據檔案，最終每種已測試元素得到一個原始值格線數據檔案，計算機輸出該檔案；所述原始數據表格，為前述原始數據的獲取步驟中所獲得的檔案；所述的插值運算，指數學意義上的以格線化為目的的插值計算，所述包括插值計算克里格（Kriging）法、距離加權反比（IDW）法、改進謝別德（ModifiedQuadraticShepard）法等；所述的原始值格線數據檔案，為包含元素名稱、格線起始X、Y坐標，格線X、Y方向節點間距、格線行列數以及按序排列的各個節點的元素濃度值的二進制數據檔案。

作為一個優選方式，所述襯值格線數據的計算的步驟為：向計算機輸入各個已測試元素的原始值格線數據檔案及包含各個地質單元背景值信息的MapGIS區檔案，計算機針對每種已測試元素的原始值格線數據檔案中的各個格線節點，通過其X、Y坐標位置檢查其所屬的地質單元，並從前述MapGIS區檔案屬性中讀取其相應地質單元該元素的背景值，計算機根據原始值格線數據檔案中存儲的元素名和區檔案屬性中的欄位名進行匹配，自動查找該元素相應的背景值，之後用該點的原始值除以該背景值，得到該點的襯值，並重新賦值於該點。最終原始值格線數據檔案變為襯值格線數據檔案，計算機輸出該檔案；所述各個已測試元素的原始值格線數據檔案為前述原始數據格線化處理步驟後計算機輸出所得；所述包含各個地質單元背景值信息的MapGIS區檔案為前述各個地質單元背景值計算步驟後計算機輸出所得。

作為一個優選方式，所述成礦強度異常值格線數據計算的步驟為：計算機對全部已測試元素的襯值格線數據進行異常個數統計，得到成礦強度異常值格線數據檔案，計算機輸出該檔案；所述異常個數統計，由於這些格線均使用相同的原始坐標數據通過相同的方法計算得到，則可將這些格線看作在一個格線的每個數據點上有若干已測試元素襯值數據，則該步驟為針對每個節點，統計該節點上襯值大於1的元素個數，該值即為成礦強度異常值，並將該值賦值於其所屬節點，即可得到成礦強度異常值格線。

作為一個優選方式，所述礦床類型異常值格線數據計算的步驟為：計算機中預先存儲了若干礦床類型名以及與其關聯的指示元素組合。用戶通過某種方法確定採樣區域可能存在的礦床類型，之後在計算機預置的礦床類型選擇相應的礦床類型。如果計算機預置的礦床類型中沒有用戶所需的礦床類型，則允許用戶手動創建新的礦床類型及其指示元素組合數據，並可以選擇該礦床類型。之後向計算機輸入全部已測試元素襯值格線數據，計算機根據襯值格線數據中存儲的元素名，以及與用戶所選礦床類型關聯的指示元素組合，自動匹配篩選出該指示元素組合中各個已測試元素的襯值格線數據檔案，並對篩選出的若干襯值格線數據檔案進行累加求和，得到礦床類型異常值格線數據檔案，計算機輸出該檔案；所述確定採樣區域可能存在的礦床類型的“某種方法”，為任何可以提供該區域可能存在的礦床類型的方法，包括用戶的主觀分析判斷、利用數學方法計算分析、查閱已有資料方法；所述襯值格線數據檔案進行累加求和，由於這些格線均使用相同的原始坐標數據通過相同的方法計算得到，則可將這些格線看作在一個格線的每個數據點上有若干已測試元素襯值數據，則該步驟為針對每個節點，將該節點上的各個已測試元素襯值相加求總和，該值即為礦床類型異常值，並將該和值賦值於其所屬節點，即可得到礦床類型異常值格線。

作為一個優選方式，所述成礦強度異常圖與礦床類型異常圖繪製的步驟為：向計算機輸入成礦強度異常值格線數據和礦床類型異常值格線數據，計算機分別使用各個格線數據繪製等值線圖或三維立體圖等圖件，通過顯示器或印表機輸出設備表現給用戶;所述繪製，通常包括但不限於等值線追蹤、等值線光滑、等值線顏色填充等等值線繪製，以及根據輸入的格線數據進行三維建模，以及任何將抽象的格線數據檔案以圖形的方式展現給用戶的方法。該處理步驟結束後，用戶可直接通過該圖觀察到採樣區域的指定礦床類型的異常強度或成礦作用強度，圖中數值較高且範圍較大的區域，即為極有可能存在礦床的區域。

上述優選方式對大區域範圍內與礦床相關異常的識別效率的提高效果是顯著的，預計可提高數倍。

改善效果

與傳統的地球化學數據處理技術方法相比，該方法的優點是：

以地質為基礎，在詳細研究地質規律、建立地球化學標誌及勘查地球化學模型（表生）的基礎上，賦予化探數據以客觀的地質內涵來識別與評價異常，即將異常的識別與評價融為一體，大大提高了工作效率。同時還克服了傳統方法主要查證“高、大、全”異常所帶來的漏礦問題，而且能夠快速的將區域內成礦作用最強的礦集區優選出來，克服了元素的化學性質、氧化還原環境、地貌景觀以及風化剝蝕等諸多因素對異常的影響，使有重要找礦價值的異常明顯凸出規律性。

與此同時，《基於地質內涵的化探異常識別與評價方法》發明人通過該技術方法在實踐中進行了實際套用：朱諾大型斑岩銅礦床的發現——1990年開展的1:50萬日喀則幅區域化探異常圖中，在朱諾地區未發現任何有編號的異常，綜合異常圖也無反映。而使用該方法對原始數據進行重新處理，結合該處的構造背景及成礦環境的系統分析研究，繪製礦床類型異常圖，結果顯示斑岩銅礦致異常特徵。後經查證，朱諾地區確實存在大型斑岩銅礦。通過該方法成礦作用強度異常圖的編制，結果發現扎西康礦集區是整個北喜馬拉雅地區金銻多金屬成礦作用最強烈的地區，經靶區驗證找礦取得重大突破。

技術領域

《基於地質內涵的化探異常識別與評價方法》屬於地球化學信息處理技術領域，通過對海量區域化探數據進行處理，客觀賦予數據以地質內涵，來圈定“成礦類型”異常圖、“成礦作用強度”異常圖等帶有特定地質意義的異常圖，從而快速篩選與評價與成礦有關異常的一種新方法，並提供一整套可供計算機編程實現的處理技術。

權利要求

1.一種基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，該方法依次包括如下步驟：原始數據獲取、各個地質單元背景值計算、原始數據格線化處理、襯值格線數據計算、成礦強度異常值格線數據計算、礦床類型異常值格線數據計算和成礦強度異常圖與礦床類型異常圖繪製；其特徵在於，只需提供MapGIS格式的國家標準地質圖與原始數據即可依靠程式自動處理得到各個地質單元背景值，並存儲於MapGIS格式的地質圖區檔案中的區屬性內；綜合處理得到的成礦強度異常圖、礦床類型異常圖與其他異常圖的信息，即可直接顯示出與礦床有關的異常區域；其中，所述地質內涵為將地質信息及地球化學信息結合在一起得到的所有異常圖包含的信息；所述原始數據為通過野外採樣和室內化學分析得到的各個水系沉積物樣品中的已測試元素的濃度值，同時利用GPS記錄了各個水系沉積物樣品的採樣坐標；所述的國家標準地質圖為MapGIS格式的採樣區域的完整地質圖；所述襯值格線數據，為原始數據格線化處理後得到的原始值格線數據，與各個地質單元背景值進行處理所得到；所述成礦強度異常值格線數據，為襯值格線數據的每個節點上襯值大於1的已測試元素個數；所述礦床類型異常值格線數據，為確定可能存在的礦床類型後，襯值格線數據的每個節點上的礦床類型指示元素組合的襯值之和；所述成礦強度異常圖為在所得的成礦強度異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖；所述礦床類型異常圖為在所得的礦床類型異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖；

所述原始數據獲取的步驟為：通過某種途徑獲得將處理地區的原始化探數據，得到原始數據表格檔案，所述某種途徑為任何一種能夠獲取化探原始數據表格檔案的方法，包括野外樣品採集、實驗室樣品測試和計算機數據錄入步驟，所述原始數據表格檔案，為一個Excel表格或逗號分隔值CSV類型的表格檔案，包含了針對每個野外樣品進行化學分析得到的各個已測試元素的濃度值以及由GPS採集得到的各個野外樣品的採樣點坐標；

所述各個地質單元背景值計算的步驟為：向計算機輸入原始數據表格檔案與MapGIS格式的地質圖檔案中的區檔案，之後計算機通過特定運算首先確定各個野外樣品所述的地質單元，之後針對每個地質單元，利用屬於該地質單元中的樣品，使用疊代法計算該地質單元中各個已測試元素的背景值，並將該背景值以區屬性的形式存儲於MapGIS格式的地質圖檔案中的區檔案中的各個區內，其中屬性欄位名為該元素名，數據類型為雙精度浮點型，最終得到包含各個地質單元背景值信息的區檔案，計算機輸出該檔案；所述原始數據表格，為前述原始數據的獲取步驟中所獲得的檔案；所述MapGIS格式的地質圖檔案，為包含檔案擴展名為WP的MapGIS區檔案的MapGIS格式的符合國家標準的電子版地質圖檔案，該MapGIS格式的地質圖檔案的區檔案中，相同的地質單元應為相同的顏色，所述確定各個野外樣品所述的地質單元的特定運算，為通過判斷每個野外樣品的坐標是否處於某地質單元內部，若處於某地質單元內部，則認為該樣品屬於該地質單元，否則不屬於；所述疊代法，為首先計算已測試元素的含量值的均值X1和標準偏差Sd1，然後將所有含量值高於X1+n*Sd1的已測試元素剔除掉；再計算新的已測試元素的均值X2和標準偏差Sd2，再將所有含量值高於X2+n*Sd2的已測試元素剔除掉，重複以上計算，直到無值可剔除，其中，上述n均為2或3；得出的最終均值Xi即為背景值。

2.根據權利要求1所述的基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，其特徵在於，所述原始數據格線化處理的步驟為：向計算機輸入原始數據表格檔案，之後計算機針對每種已測試元素，通過插值運算將原始的坐標位置不規整的數據轉化為規整的原始值格線數據檔案，最終每種已測試元素得到一個原始值格線數據檔案，計算機輸出該原始值格線數據檔案檔案，所述原始數據表格，為前述原始數據的獲取步驟中所獲得的檔案，所述的插值運算，指數學意義上的以格線化為目的的插值計算，包括插值計算克里格Kriging法、距離加權反比IDW法、改進謝別德ModifiedQuadraticShepard法，所述的原始值格線數據檔案，為包含元素名稱、格線起始X、Y坐標，格線X、Y方向節點間距、格線行列數以及按序排列的各個節點的元素濃度值的二進制數據檔案。

3.根據權利要求2所述的基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，其特徵在於，所述襯值格線數據計算的步驟為：向計算機輸入各個已測試元素的原始值格線數據檔案及包含各個地質單元背景值信息的MapGIS區檔案，計算機針對每種已測試元素的原始值格線數據檔案中的各個格線節點，通過其X、Y坐標位置檢查其所屬的地質單元，並從MapGIS區檔案屬性中讀取其相應地質單元該已測試元素的背景值，計算機根據原始值格線數據檔案中存儲的元素名和區檔案屬性中的欄位名進行匹配，自動查找該已測試元素相應的背景值，之後用該格線節點的原始值除以該背景值，得到該格線節點的襯值，並重新賦值於該格線節點，最終原始值格線數據檔案變為襯值格線數據檔案，計算機輸出該襯值格線數據檔案，所述各個已測試元素的原始值格線數據檔案為前述原始數據格線化處理步驟後計算機輸出所得，所述包含各個地質單元背景值信息的MapGIS區檔案為前述各個地質單元背景值計算步驟後計算機輸出所得。

4.根據權利要求3所述的基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，其特徵在於，所述成礦強度異常值格線數據計算的步驟為：計算機對全部已測試元素的襯值格線數據進行異常個數統計，得到成礦強度異常值格線數據檔案，計算機輸出該成礦強度異常值格線數據檔案；所述異常個數統計，由於這些格線均使用相同的原始坐標數據通過相同的方法計算得到，則可將這些格線看作在一個格線的每個數據點上有若干已測試元素襯值數據，則所述成礦強度異常值格線數據計算的步驟還包括：針對每個節點，統計該節點上襯值大於1的元素個數，該值即為成礦強度異常值，並將該成礦強度異常值賦值於其所屬節點，即可得到成礦強度異常值格線數據。

5.根據權利要求4所述的基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，其特徵在於，所述礦床類型異常值格線數據計算的步驟為：計算機中預先存儲了若干礦床類型名以及與其關聯的指示元素組合，用戶通過某種方法確定採樣區域可能存在的礦床類型，之後在計算機預置的礦床類型選擇相應的礦床類型，如果計算機預置的礦床類型中沒有用戶所需的礦床類型，則允許用戶手動創建新的礦床類型及其指示元素組合數據，並可以選擇該礦床類型，之後向計算機輸入全部已測試元素襯值格線數據，計算機根據襯值格線數據中存儲的元素名，以及與用戶所選礦床類型關聯的指示元素組合，自動匹配篩選出該指示元素組合中各個已測試元素的襯值格線數據檔案，並對篩選出的若干襯值格線數據檔案進行累加求和，得到礦床類型異常值格線數據檔案，計算機輸出該礦床類型異常值格線數據檔案；所述確定採樣區域可能存在的礦床類型的某種方法，為任何可以提供該區域可能存在的礦床類型的方法，包括用戶的主觀分析判斷、利用數學方法計算分析、查閱已有資料方法，所述襯值格線數據檔案進行累加求和，由於這些格線均使用相同的原始坐標數據通過相同的方法計算得到，則可將這些格線看作在一個格線的每個數據點上有若干已測試元素襯值數據，則所述礦床類型異常值格線數據計算的步驟還包括針對每個節點，將該節點上的各個已測試元素襯值相加求總和，該總和即為礦床類型異常值，並將該總和賦值於其所屬節點，即可得到礦床類型異常值格線數據。

6.根據權利要求5所述的基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，其特徵在於，所述成礦強度異常圖與礦床類型異常圖繪製的步驟為：向計算機輸入成礦強度異常值格線數據和礦床類型異常值格線數據，計算機分別使用各個格線數據繪製等值線圖或三維立體圖的圖件，通過顯示器或印表機輸出設備表現給用戶；所述繪製，通常包括但不限於等值線追蹤、等值線光滑、等值線顏色填充的值線繪製，以及根據輸入的格線數據進行三維建模，以及任何將抽象的格線數據檔案以圖形的方式展現給用戶的方法；該成礦強度異常圖與礦床類型異常圖繪製步驟結束後，用戶可直接通過該成礦強度異常圖與礦床類型異常圖觀察到採樣區域的指定礦床類型的異常強度或成礦作用強度，成礦強度異常圖與礦床類型異常中數值較高且範圍較大的區域，即為極有可能存在礦床的區域。

實施方式

實施例1：

一種基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，該基於地質內涵的化探異常識別與評價方法依次包括如下步驟：前述原始數據的獲取、各個地質單元背景值的計算、原始數據的格線化處理、襯值格線數據的計算、成礦強度異常值格線數據的計算、礦床類型異常值格線數據的計算和成礦強度異常圖與礦床類型異常圖的繪製；其特徵在於，通過MapGIS格式的國家標準地質圖與原始數據並依靠程式自動處理得到各個地質單元背景值，並存儲於MapGIS格式的地質圖區檔案中的區屬性內；綜合處理得到的成礦強度異常圖、礦床類型異常圖與其他異常圖的信息，然後直接顯示出與礦床有關的異常區域；其中，所述原始數據為通過野外採樣和室內化學分析得到的各個水系沉積物樣品中的已測試元素的濃度值，同時利用GPS記錄了各個樣品的採樣坐標；所述的地質圖為MapGIS格式的採樣區域的完整地質圖；所述襯值格線數據，為原始數據格線化處理後得到的原始值格線數據，與各個地質單元背景值進行處理所得到；所述成礦強度異常值格線數據，為襯值格線數據的每個節點上襯值大於1的已測試元素個數；所述礦床類型異常值格線數據，為確定可能存在的礦床類型後，襯值格線數據的每個節點上的該礦床類型指示元素組合的襯值之和；所述成礦強度異常圖為在所得的成礦強度異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖；所述礦床類型異常圖為在所得的礦床類型異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖；其中，所述原始數據獲取的步驟為：通過某種途徑獲得欲處理地區的原始化探數據，得到原始數據表格檔案；所述某種途徑為任何一種能夠獲取化探原始數據表格檔案的方法，通常包括野外樣品採集、實驗室樣品測試、計算機數據錄入等步驟；所述原始數據表格檔案，為一個Excel表格或逗號分隔值（CSV）等類型的表格檔案，包含了針對每個野外樣品進行化學分析得到的各個已測試元素的濃度值以及由GPS採集得到的各個樣品的採樣點坐標；其中，所述各個地質單元背景值計算的步驟為：向計算機輸入原始數據表格檔案與MapGIS格式的地質圖檔案中的區檔案，之後計算機通過特定運算首先確定各個樣品所述的地質單元，之後針對每個地質單元，利用屬於該地質單元中的樣品，使用疊代法計算該地質單元中各個已測試元素的背景值，並將該背景值以區屬性的形式存儲於地質圖檔案中的區檔案中的各個區內，其中屬性欄位名為該元素名，數據類型為雙精度浮點型，最終得到包含各個地質單元背景值信息的區檔案，計算機輸出該檔案。所述原始數據表格，為前述原始數據的獲取步驟中所獲得的檔案；所述MapGIS格式的地質圖，為包含MapGIS區檔案（檔案擴展名為WP）的MapGIS格式的符合國家標準的電子版地質圖，該地質圖的區檔案中，相同的地質單元應為相同的顏色；所述確定樣品所屬地質單元的特定運算，為通過判斷每個樣品的坐標是否處於某地質單元內部，若處於該地質單元內部，則認為該樣品屬於該地質單元，否則不屬於；所述疊代法，為首先計算該元素的含量值的均值X₁和標準偏差Sd₁，然後將所有高於X₁+n*Sd₁的值剔除掉；再計算新數據集的均值X₂和標準偏差Sd₂，再將所有高於X₂+n*Sd₂的值剔除掉，重複以上計算，直到無值可剔除，其中，上述n均為2或3；得出的最終均值X_i即為背景值。

實施例2：

一種基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，該基於地質內涵的化探異常識別與評價方法依次包括如下步驟：前述原始數據的獲取、各個地質單元背景值的計算、原始數據的格線化處理、襯值格線數據的計算、成礦強度異常值格線數據的計算、礦床類型異常值格線數據的計算和成礦強度異常圖與礦床類型異常圖的繪製；其特徵在於，通過MapGIS格式的國家標準地質圖與原始數據並依靠程式自動處理得到各個地質單元背景值，並存儲於MapGIS格式的地質圖區檔案中的區屬性內；綜合處理得到的成礦強度異常圖、礦床類型異常圖與其他異常圖的信息，然後直接顯示出與礦床有關的異常區域；其中，所述原始數據為通過野外採樣和室內化學分析得到的各個水系沉積物樣品中的已測試元素的濃度值，同時利用GPS記錄了各個樣品的採樣坐標；所述的地質圖為MapGIS格式的採樣區域的完整地質圖；所述襯值格線數據，為原始數據格線化處理後得到的原始值格線數據，與各個地質單元背景值進行處理所得到；所述成礦強度異常值格線數據，為襯值格線數據的每個節點上襯值大於1的已測試元素個數；所述礦床類型異常值格線數據，為確定可能存在的礦床類型後，襯值格線數據的每個節點上的該礦床類型指示元素組合的襯值之和；所述成礦強度異常圖為在所得的成礦強度異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖；所述礦床類型異常圖為在所得的礦床類型異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖；其中，所述原始數據獲取的步驟為：通過某種途徑獲得欲處理地區的原始化探數據，得到原始數據表格檔案；所述某種途徑為任何一種能夠獲取化探原始數據表格檔案的方法，通常包括野外樣品採集、實驗室樣品測試、計算機數據錄入等步驟；所述原始數據表格檔案，為一個Excel表格或逗號分隔值（CSV）等類型的表格檔案，包含了針對每個野外樣品進行化學分析得到的各個已測試元素的濃度值以及由GPS採集得到的各個樣品的採樣點坐標；其中，所述各個地質單元背景值計算的步驟為：向計算機輸入原始數據表格檔案與MapGIS格式的地質圖檔案中的區檔案，之後計算機通過特定運算首先確定各個樣品所述的地質單元，之後針對每個地質單元，利用屬於該地質單元中的樣品，使用疊代法計算該地質單元中各個已測試元素的背景值，並將該背景值以區屬性的形式存儲於地質圖檔案中的區檔案中的各個區內，其中屬性欄位名為該元素名，數據類型為雙精度浮點型，最終得到包含各個地質單元背景值信息的區檔案，計算機輸出該檔案。所述原始數據表格，為前述原始數據的獲取步驟中所獲得的檔案；所述MapGIS格式的地質圖，為包含MapGIS區檔案（檔案擴展名為WP）的MapGIS格式的符合國家標準的電子版地質圖，該地質圖的區檔案中，相同的地質單元應為相同的顏色；所述確定樣品所屬地質單元的特定運算，為通過判斷每個樣品的坐標是否處於某地質單元內部，若處於該地質單元內部，則認為該樣品屬於該地質單元，否則不屬於；所述疊代法，為首先計算該元素的含量值的均值X₁和標準偏差Sd₁，然後將所有高於X₁+n*Sd₁的值剔除掉；再計算新數據集的均值X₂和標準偏差Sd₂，再將所有高於X₂+n*Sd₂的值剔除掉，重複以上計算，直到無值可剔除，其中，上述n均為2或3；得出的最終均值X_i即為背景值；其中，所述原始數據格線化處理的步驟為：向計算機輸入原始數據表格檔案，之後計算機針對每種已測試元素，通過插值運算將原始的坐標位置不規整的數據轉化為規整的原始值格線數據檔案，最終每種已測試元素得到一個原始值格線數據檔案，計算機輸出該檔案；所述原始數據表格，為前述原始數據的獲取步驟中所獲得的檔案；所述的插值運算，指數學意義上的以格線化為目的的任意一種插值計算，包括但不限於克里格（Kriging）法、距離加權反比（IDW）法、改進謝別德（ModifiedQuadraticShepard）法等。所述的原始值格線數據檔案，為包含元素名稱、格線起始X、Y坐標，格線X、Y方向節點間距、格線行列數以及按序排列的各個節點的元素濃度值的二進制數據檔案。

實施例3：

一種基於地質內涵的化探異常識別與評價方法，該基於地質內涵的化探異常識別與評價方法依次包括如下步驟：前述原始數據的獲取、各個地質單元背景值的計算、原始數據的格線化處理、襯值格線數據的計算、成礦強度異常值格線數據的計算、礦床類型異常值格線數據的計算和成礦強度異常圖與礦床類型異常圖的繪製；其特徵在於，通過MapGIS格式的國家標準地質圖與原始數據並依靠程式自動處理得到各個地質單元背景值，並存儲於MapGIS格式的地質圖區檔案中的區屬性內；綜合處理得到的成礦強度異常圖、礦床類型異常圖與其他異常圖的信息，然後直接顯示出與礦床有關的異常區域；其中，所述原始數據為通過野外採樣和室內化學分析得到的各個水系沉積物樣品中的已測試元素的濃度值，同時利用GPS記錄了各個樣品的採樣坐標；所述的地質圖為MapGIS格式的採樣區域的完整地質圖；所述襯值格線數據，為原始數據格線化處理後得到的原始值格線數據，與各個地質單元背景值進行處理所得到；所述成礦強度異常值格線數據，為襯值格線數據的每個節點上襯值大於1的已測試元素個數；所述礦床類型異常值格線數據，為確定可能存在的礦床類型後，襯值格線數據的每個節點上的該礦床類型指示元素組合的襯值之和；所述成礦強度異常圖為在所得的成礦強度異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖；所述礦床類型異常圖為在所得的礦床類型異常值格線數據的基礎上繪製的異常圖；其中，所述原始數據獲取的步驟為：通過某種途徑獲得欲處理地區的原始化探數據，得到原始數據表格檔案；所述某種途徑為任何一種能夠獲取化探原始數據表格檔案的方法，通常包括野外樣品採集、實驗室樣品測試、計算機數據錄入等步驟；所述原始數據表格檔案，為一個Excel表格或逗號分隔值（CSV）等類型的表格檔案，包含了針對每個野外樣品進行化學分析得到的各個已測試元素的濃度值以及由GPS採集得到的各個樣品的採樣點坐標；其中，所述各個地質單元背景值計算的步驟為：向計算機輸入原始數據表格檔案與MapGIS格式的地質圖檔案中的區檔案，之後計算機通過特定運算首先確定各個樣品所述的地質單元，之後針對每個地質單元，利用屬於該地質單元中的樣品，使用疊代法計算該地質單元中各個已測試元素的背景值，並將該背景值以區屬性的形式存儲於地質圖檔案中的區檔案中的各個區內，其中屬性欄位名為該元素名，數據類型為雙精度浮點型，最終得到包含各個地質單元背景值信息的區檔案，計算機輸出該檔案。所述原始數據表格，為前述原始數據的獲取步驟中所獲得的檔案；所述MapGIS格式的地質圖，為包含MapGIS區檔案（檔案擴展名為WP）的MapGIS格式的符合國家標準的電子版地質圖，該地質圖的區檔案中，相同的地質單元應為相同的顏色；所述確定樣品所屬地質單元的特定運算，為通過判斷每個樣品的坐標是否處於某地質單元內部，若處於該地質單元內部，則認為該樣品屬於該地質單元，否則不屬於；所述疊代法，為首先計算該元素的含量值的均值X₁和標準偏差Sd₁，然後將所有高於X₁+n*Sd₁的值剔除掉；再計算新數據集的均值X₂和標準偏差Sd₂，再將所有高於X₂+n*Sd₂的值剔除掉，重複以上計算，直到無值可剔除，其中，上述n均為2或3；得出的最終均值X_i即為背景值；其中，所述原始數據格線化處理的步驟為：向計算機輸入原始數據表格檔案，之後計算機針對每種已測試元素，通過插值運算將原始的坐標位置不規整的數據轉化為規整的原始值格線數據檔案，最終每種已測試元素得到一個原始值格線數據檔案，計算機輸出該檔案；所述原始數據表格，為前述原始數據的獲取步驟中所獲得的檔案；所述的插值運算，指數學意義上的以格線化為目的的任意一種插值計算，包括但不限於克里格（Kriging）法、距離加權反比（IDW）法、改進謝別德（ModifiedQuadraticShepard）法等。所述的原始值格線數據檔案，為包含元素名稱、格線起始X、Y坐標，格線X、Y方向節點間距、格線行列數以及按序排列的各個節點的元素濃度值的二進制數據檔案；所述襯值格線數據的計算的步驟為：向計算機輸入各個已測試元素的原始值格線數據檔案及包含各個地質單元背景值信息的MapGIS區檔案，計算機針對每種已測試元素的原始值格線數據檔案中的各個格線節點，通過其X、Y坐標位置檢查其所屬的地質單元，並從前述MapGIS區檔案屬性中讀取其相應地質單元該元素的背景值，計算機根據原始值格線數據檔案中存儲的元素名和區檔案屬性中的欄位名進行匹配，自動查找該元素相應的背景值，之後用該點的原始值除以該背景值，得到該點的襯值，並重新賦值於該點；最終原始值格線數據檔案變為襯值格線數據檔案，計算機輸出該檔案。所述各個已測試元素的原始值格線數據檔案為前述原始數據格線化處理步驟後計算機輸出所得；所述包含各個地質單元背景值信息的MapGIS區檔案為前述各個地質單元背景值計算步驟後計算機輸出所得；所述成礦強度異常值格線數據計算的步驟為：計算機對全部已測試元素的襯值格線數據進行異常個數統計，得到成礦強度異常值格線數據檔案，計算機輸出該檔案。所述異常個數統計，由於這些格線均使用相同的原始坐標數據通過相同的方法計算得到，則可將這些格線看作在一個格線的每個數據點上有若干已測試元素襯值數據，則該步驟為針對每個節點，統計該節點上襯值大於1的元素個數，該值即為成礦強度異常值，並將該值賦值於其所屬節點，即可得到成礦強度異常值格線；所述礦床類型異常值格線數據計算的步驟為：計算機中預先存儲了若干礦床類型名以及與其關聯的指示元素組合。用戶通過某種方法確定採樣區域可能存在的礦床類型，之後在計算機預置的礦床類型選擇相應的礦床類型。如果計算機預置的礦床類型中沒有用戶所需的礦床類型，則允許用戶手動創建新的礦床類型及其指示元素組合數據，並可以選擇該礦床類型；之後向計算機輸入全部已測試元素襯值格線數據，計算機根據襯值格線數據中存儲的元素名，以及與用戶所選礦床類型關聯的指示元素組合，自動匹配篩選出該指示元素組合中各個已測試元素的襯值格線數據檔案，並對篩選出的若干襯值格線數據檔案進行累加求和，得到礦床類型異常值格線數據檔案，計算機輸出該檔案。所述確定採樣區域可能存在的礦床類型的“某種方法”，為任何可以提供該區域可能存在的礦床類型的方法，包括但不限於用戶的主觀分析判斷、利用數學方法計算分析、查閱已有資料方法；所述襯值格線數據檔案進行累加求和，由於這些格線均使用相同的原始坐標數據通過相同的方法計算得到，則可將這些格線看作在一個格線的每個數據點上有若干已測試元素襯值數據，則該步驟為針對每個節點，將該節點上的各個已測試元素襯值相加求總和，該值即為礦床類型異常值，並將該和值賦值於其所屬節點，即可得到礦床類型異常值網；所述成礦強度異常圖與礦床類型異常圖繪製的步驟為：向計算機輸入成礦強度異常值格線數據和礦床類型異常值格線數據，計算機分別使用各個格線數據繪製等值線圖或三維立體圖等圖件，通過顯示器或印表機等輸出設備表現給用戶；所述繪製，通常包括但不限於等值線追蹤、等值線光滑、等值線顏色填充等等值線繪製，以及根據輸入的格線數據進行三維建模，以及任何將抽象的格線數據檔案以圖形的方式展現給用戶的方法；該處理步驟結束後，用戶可直接通過該圖觀察到採樣區域的指定礦床類型的異常強度或成礦作用強度，圖中數值較高且範圍較大的區域，即為極有可能存在礦床的區域。

實施例4：

為了解決上述問題，《基於地質內涵的化探異常識別與評價方法》是通過以下技術方案實現的：

a、原始數據格線化。

用戶須提供所有採樣點的各個元素含量的數據表格，具體形式類似：

採樣號

X

Y

檢測號

送樣號

Au

Cu

Zn

Mn

Pb

Sn

Cr

…

1377-A2

12345

6789

001

1377-A2

0.1

0.20

15

2456

1.2

3.5

1.0

…

0758-B3

12346

6790

002

0758-B3

0.2

1.00

22

1456

8.0

9.1

8.8

…

表格中至少要包含採樣點的坐標和每種元素的含量值。之後軟體利用這些信息對原始數據進行格線化，格線化的插值方法可以使用泛克里格法，但具體方法使用要在保證數據準確性的基礎上針對客觀情況而定。插值後會得到各個元素的含量值的數據格線。

b、背景值及襯值的計算：由於已有的地質圖通常為MapGIS格式，為了方便對測區進行分區，該步驟使用已有的MapGIS格式地質圖的區檔案作為地質單元分區檔案。

（1）如果已有可用的地質圖，則可直接將該地質圖的區檔案（*.wp）作為地質分區檔案。如果沒有可用的地質圖，則用戶預先在MapGIS軟體中對測區進行地質單元分區。所得到的地質分區中須保證同樣的地層、地質體使用相同的顏色，因為後續步驟中對若干數據點是否在同一地質單元的判定，是基於判定這些數據點空間位置所屬的區域是否擁有相同的顏色。如果兩數據點所在區的顏色一樣，則認為兩數據點是屬於同一個地質單元。該步驟得到一個MapGIS區檔案（*.wp）。

（2）背景值計算。首先利用（1）中得到的區檔案中的各個分區對原始數據表格中的各個點根據坐標進行篩選。具體方法是：

由於（1）中得到的區檔案中各個分區實際為多個包含顏色參數的封閉折線段，則將各個顏色屬性的相同的折線段分為一組——即一個地質單元，然後針對a步驟中用到的原始數據表格中的每個點，通過每個點的坐標和該組折線段的全部端點坐標進行數學計算，判斷該點坐標是否位於該組折線段中任意一個折線段內部，如果位於，則判定該數據點屬於該地質單元。通過該方法處理後，每個地質單元都會有所包含的若干個點。

之後針對所有地質單元，使用該地質單元所包含的所有點，利用疊代法，分別對該點的每種元素計算背景值。疊代法為傳統的地球化學背景值計算方法，具體方法為：首先計算該元素原始數據集的均值（X1）和標準偏差(Sd1)，然後將所有高於X1+nSd1的值剔除掉（通常n為2或者3），之後計算新數據集的均值（X2）和標準偏差(Sd2)，然後將所有高於X2+nSd2的值剔除掉。重複以上計算，直到無值可剔除。求出的最終均值Xi即為背景值。

以上計算得到的各種元素的背景值，保存在該區的屬性內，屬性名為元素名，屬性值為該元素在該區域的背景值。最終得到一個具有背景值屬性的MapGIS區檔案（*.wp）。

（3）進行襯值的計算。該步驟需要用到a中格線化得到的各個元素含量值的數據格線與（2）中得到的包含各個元素背景值屬性的MapGIS區檔案。針對每種元素，利用該元素的含量值數據格線中的每一個格線節點的坐標值與之前得到的MapGIS區檔案，通過數學計算判斷該點屬於哪一個區。之後讀取該區相應的元素背景值屬性，以獲取該節點所對應的背景值。最後使用該節點的數值除以其相應的背景值，得到該節點的襯值，並將該值賦值於該節點。對該原始值格線的全部節點重複該運算，得到該元素的襯值格線。該步驟最終得到全部元素的襯值格線。

c、礦床類型異常圖的生成：

（1）確定成礦類型的元素組合。首先用戶須對原始數據針對元素類型進行系統聚類分析，以分析該區域的元素相關性。用戶通過參考系統聚類分析的結果，綜合其他資料（如地質工作結果及前任資料），推斷該測區可能存在的礦床類型。之後使用該種礦床類型的指示元素組合作為成礦類型的元素組合。

（2）將（1）中獲得的成礦類型元素組合中的各個元素的襯值格線（在b得到）挑選出來，並對這些格線進行算數相加，即針對格線每個節點，將該節點上的所有元素（僅限於成礦類型元素組合中的元素）的襯值進行算數求和，並將和值賦值於該節點。最終得到一個該元素組合的襯值之和的格線。

（3）使用（2）中得到的格線繪製等值線，即為礦床類型異常圖。

d.成礦強度異常圖的生成：

計算機對b步驟中得到的各個元素的襯值格線數據進行異常個數統計。針對每個格線節點，統計該節點上襯值大於1的元素個數，該值即為成礦強度異常值，並將該值賦值於其所屬節點，即可得到成礦強度異常值格線。得到成礦強度異常值格線數據檔案，計算機輸出該檔案。

使用該方法對北喜馬拉雅地區的原始數據進行重新處理，結果扎西康礦集區是整個北喜馬拉雅地區金銻多金屬成礦作用與物質交換最強烈的地區，經靶區驗證找礦取得重大突破，新評價了扎西康錳鐵銻鉛鋅銀超大型礦床，並被評為2012年全國十大找礦成果之一。

榮譽表彰

2016年12月7日，《基於地質內涵的化探異常識別與評價方法》獲得第十八屆中國專利優秀獎。

基於地質內涵的化探異常識別與評價方法

基本介紹