CN105808866A - 一种基于分形方法度量地质要素与矿床的空间关系的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于分形方法度量地质要素与矿床的空间关系的方法。该方法包括以下步骤：（1）对地质要素进行缓冲区分析；（2）统计各缓冲区内包含的矿床数；（3）计算累计矿床数与缓冲区宽度的比值，得到矿床空间分布的密度；（4）在双对数图上作图：设X轴为缓冲区宽度，Y轴为矿床空间分布密度，利用最小二乘法对数据点进行拟合，得到该直线的斜率，用2减去该直线的斜率，得到矿床分布的奇异性指数；（5）比较矿床分布的奇异性指数大小，判断地质要素的重要性。本发明方法不仅适用于度量地质要素与地质资源事件的空间关系，还可用于度量地质要素与地质灾害事件的空间关系。

Description

一种基于分形方法度量地质要素与矿床的空间关系的方法
技术领域
本发明涉及地球科学技术领域，尤其涉及一种基于分形方法度量地质要素与矿床的空间关系的方法。
背景技术
正确认识和刻画矿产资源的时空分布规律、有效地获取矿产资源信息、合理地进行信息综合和建模是矿产预测的关键。随着成矿预测理论的发展，要求处理的地学信息越来越具有综合性和整体性。将地质、地球物理、地球化学、遥感等多源数据相结合，即多源地学数据信息的融合与分析越来越多地用于成矿预测研究中，对日后找矿工作起到指导性意义。基于多元地学信息提取和信息综合技术开展矿产资源定量评价与成矿预测的关键是了解控制矿床形成和分布的因素及与矿床空间分布的关系。
运用分形理论研究地质过程中各类地质要素的尺度独立性特征，已经成为地学领域中对地质问题进行研究和解释的重要途径之一。多重分形奇异性定义为在很小的时间-空间范围内具有巨大能量释放或巨量物质形成的现象。奇异性现象往往是分形的或多重分形的，因此也具有尺度不变性特征。基于多重分形的奇异性理论不仅能够合理地描述成矿系统、成矿过程、成矿富集规律、矿产资源时空分布,还提供了定量模拟和识别成矿异常（地质、地球物理、地球化学、遥感异常）的有效模型和实用方法。将多重分形原理与成矿过程、矿产资源分布规律、矿产资源信息获取研究相结合,可形成具有良好应用前景的现代成矿预测理论与模型。在多重分形奇异性分析中，指数α被称作奇异性指数，α值表征密度分布随尺度的变化性，具有以下属性：α<2指示了元素含量相对富集；α>2指示了元素含量相对亏损，α=2指示背景场无奇异性。基于上述属性，多重分形奇异性理论已经被广泛应用于地球化学异常识别和弱信息提取。但利用该方法研究地质要素与矿床的空间分布未见报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于分形方法度量地质要素与矿床的空间关系的方法，本发明方法计算过程简单、计算结果客观，可以作为矿产资源定量评价与成矿预测的有效参考。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于分形方法度量地质要素与矿床的空间关系的方法，包括以下步骤：
1）选取地质要素，在GIS环境下进行缓冲区分析；根据矿床所在区域的地质特征，确定缓冲区的宽度和缓冲距离；
2）根据缓冲区的宽度和缓冲距离对缓冲区内的矿床进行分析，统计各层缓冲区内包含的矿床数；并计算缓冲区宽度对应的累计矿床数；
3）计算累计矿床数与缓冲区宽度的比值，得到矿床空间分布的密度；
其中矿床密度的表达式为：ρ=n/ε；其中，ρ为矿床空间分布的密度，n为累计矿床数，ε代表缓冲区的宽度；
4）在双对数图上作图：X轴为缓冲区宽度，Y轴为矿床空间分布密度，利用最小二乘法对数据点[缓冲区宽度，矿床空间分布密度]进行拟合，得到该直线的斜率，用2减去该直线的斜率，得到矿床分布的奇异性指数；
5）比较矿床分布的奇异性指数大小，判断地质要素的重要性。
其中，步骤5）中对奇异性指数α，判断地质要素的重要性如下：α<2指示了元素含量相对富集；α>2指示了元素含量相对亏损；α=2指示背景场无奇异性。
本发明产生的有益效果是：本发明方法计算过程简单、计算结果客观、不仅可度量地质要素与地质资源事件（如矿床，油气）的空间关系，还可度量地质要素与地质灾害事件（如地震、滑坡等）的空间关系。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明的方法流程图；
图2为地质要素缓冲区分析示例图；
图3为缓冲区宽度-矿床分布密度双对数散点图；
图4为累积矿点-矿床分布密度统计表。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的具体实施步骤如下：
（1）选取地质要素，在GIS环境下进行缓冲区分析；根据矿床所在区域的地质特征，确定地质要素的可能影响范围，从而确定缓冲区的宽度和缓冲距离。缓冲区分析可以借助于商业GIS软件如ArcGIS来实现，如图2所示为某断裂构造缓冲区示意图，缓冲间距为1km，缓冲距离为10km；
（2）对矿床和缓冲区结果进行叠加分析，分别统计落在各层缓冲区上的矿床数，并计算累计矿床数和矿床分布密度；利用ArcGIS空间叠加分析功能，计算每层缓冲区上已知矿点数量，统计随缓冲距离增加累计矿点数量，如图4所示；
（3）以缓冲区宽度为横坐标，矿床空间分布密度为纵坐标作双对数散点图，利用最小二乘法拟合直线的斜率，得到矿床空间分布奇异性指数。矿床密度的表达式为：ρ=n/ε;其中，ρ为矿床空间分布的密度；n为累计矿床数，ε代表缓冲区的宽度。矿床分布的奇异性指数可表达为ρ=cε a–2 .其中，c为常数，a为奇异性指数。基于表1的数据，在双对数图上拟合直线如图3，得到该直线的斜率，用2减去该直线的斜率0.27，得到矿床空间分布奇异性指数为1.73。该值小于2，表明该地质要素与矿床之间具有很强的空间关系。正如图2所示，多数矿床发育在断裂周边，断裂控制了矿床的空间分布，因此，他们之间具有较强的空间关系。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于分形方法度量地质要素与矿床的空间关系的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）选取地质要素，在GIS环境下进行缓冲区分析；根据矿床所在区域的地质特征，确定缓冲区的宽度和缓冲距离；
2）根据缓冲区的宽度和缓冲距离对缓冲区内的矿床进行分析，统计各层缓冲区内包含的矿床数；并计算缓冲区宽度对应的累计矿床数；
3）计算累计矿床数与缓冲区宽度的比值，得到矿床空间分布的密度；
其中矿床密度的表达式为：ρ=n/ε；其中，ρ为矿床空间分布的密度，n为累计矿床数，ε代表缓冲区的宽度；
4）在双对数图上作图：X轴为缓冲区宽度，Y轴为矿床空间分布密度，利用最小二乘法对数据点[缓冲区宽度，矿床空间分布密度]进行拟合，得到该直线的斜率，用2减去该直线的斜率，得到矿床分布的奇异性指数；
5）根据矿床分布的奇异性指数大小，判断地质要素的重要性。
2.根据权利要求1所述的基于分形方法度量地质要素与矿床的空间关系的方法，其特征在于，步骤5）中对奇异性指数α，判断地质要素的重要性如下：α<2指示了元素含量相对富集；α>2指示了元素含量相对亏损；α=2指示背景场无奇异性。
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