赵鹏大院士作序推荐《深地矿产资源定量预测理论与方法》

本专著是作者20余年从事矿产资源定量预测与评价之科研成果的系统总结、提炼、升华，内容包括矿产 资源定量预测评价历程与趋势分析、矿产资源定量预测评价原理、固体矿产资源二维及三维定量预测评价方法体系、区域尺度的华北克拉通南缘铜矿资源二维定量预测评价实例剖析、成矿带尺度的山东焦家金成矿带隐伏矿三维定量预测评价实例剖析、矿田尺度的云南个旧老厂矿田三维定量预测评价实例剖析，科学研究与实例应用结合，理论指导实践，找矿应用效果显著。本书阐述的内容填补了矿产资源定量预测理论与方法的多项空白，阐释了一系列具有自主知识产权的核心技术，对于培养既懂地质理论又熟悉数学方法和信息技术的交叉复合型人才，具有重要的理论意义和实用价值。

本书可供从事矿产资源定量预测评价的人员阅读，也可作为高等院校相关专业研究生的教学用书。

《深地矿产资源定量预测理论与方法》是作者20 余年从事矿产资源 定量预测与评价之科研成果的系统总结、提炼、升华，系统总结了矿产资源二维和三维定量预测评价的理论与技术方法，并从区域、成矿带和矿田等尺度进行实例剖析。主要内容包括矿产资源定量预测评价历程与发展沿革、矿产资源预测评价原理、固体矿产资源二维预测评价方法体系、固体矿产资源三维定量预测方法体系，区域尺度的华北克拉通南缘铜矿资源二维定量预测评价实例、成矿带尺度的山东焦家金成矿带隐伏矿体三维定量预测评价实例、矿田尺度的云南个旧老厂矿田三维定量预测评价实例。

本专著创新之处在于：建立了完善的矿产资源二维预测与评价方法 体系与技术流程；构建了深部三维定量预测方法的总体构架，提出了深部三维定量预测的技术流程与技术方法；开发了配套的预测软件系统，实现了成矿有利信息三维空间的定量分析提取以及矿产资源三维定量预测与评价。近10 年来已经在20 多个不同类型的矿床、不同矿种的研究区开展了示范应用研究，取得了很好的找矿应用效果；“基于三维建模的立方块预测模型找矿方法”获得发明专利，“隐伏矿体三维定量预测系统”获得软件著作权。

本专著内容丰富，学术思想新颖、严谨，研究思路清晰，方法技术 具有原创性、先进性、系统性和可操作性，是地学研究与信息技术、定性与定量分析、技术研发与找矿实例“三结合”的科研成果的系统总结、提炼与升华。本专著涵盖了相关地质理论的指导、找矿模型的构建，以及数学模型和GIS 技术等的应用；科学研究与实例应用相结合，使得理论、技术方法实用性强，便于学习、理解矿产资源预测评价技术体系；操作方法的阐述，不仅完善了整个方法体系，而且有助于读者实际操作。

本专著填补了矿产资源预测理论与技术方法的多项空白，阐明了一系列具有自主知识产权的核心技术，研发集成的预测评价系统在实际找矿应用中展现了广阔的应用前景；对培养既懂得地质理论知识，又熟悉数学和信息技术的交叉复合型人才，具有重要理论意义和实用价值。

1.1 研究背景及意义

能源与矿产资源问题，既是科学前沿问题，亦是国家需求问题。随着我国国民经济的 飞速发展，人类社会对矿产资源的需求（包括资源量和种类）不断扩大。与此同时，已知的矿产资源短缺，矿产资源的找寻难度不断加大，导致矿产资源的供需矛盾日益增大。面临如此严峻的矿产资源形势，急需解决难识别、难发现、难利用（“三难”）和新类型、新深度、新工艺（“三新”）等问题，这就必须高度重视新理论、新技术与新方法的联合攻关。尤其是近年来找矿工作的对象已经由早期的地表矿、浅部矿、易识别矿转变为隐伏矿、深部矿、难识别矿，找矿难度日益增大，矿产勘查工作的成功率愈来愈依赖于对成矿规律的深入研究和矿产资源预测评价理论及方法的科学性。

与此同时，高新技术尤其是信息技术迅猛发展，而矿产资源勘查与预测评价的技术方 法还相对落后。进入21 世纪，大数据科学成为新的科学范式。奥巴马宣布美国政府正式启动了“大数据研究和发展计划”，认为大数据是未来世界的“石油”，该计划的意义堪比20 世纪美国的“信息高速公路计划”。我国也发布了《找矿突破战略行动纲要（2011—2020 年）》的总体目标及阶段目标，其中阶段目标提出：自2011 年起，8 年重塑我国矿产勘查开发格局。在此背景下，中国科学院赵鹏大院士提出大数据时代需要重视数字地质的研究，并指出“大数据时代数字地质推动地质找矿的新发展，要重视数字地质与矿产资源评价的研究”。

数字地质（数学地质与信息技术结合）作为数学地质（地质与数学结合）发展的新阶 段，是数学地质的延伸与拓展。它以地质学中的信息技术应用为基础，以地质学中的数学方法应用和数学模型研究为主要内容，以解决地质理论和实际问题为目的。数字地质是地质学的定量化理论和信息技术，其目的是有效发现和提取信息，有效揭示和解释变异，有效查明和预测规律性，有效研究和解决地质问题。因此，在大数据时代背景下，新的成矿理论与勘查技术的创新的突破已经成为科技创新的核心竞争内容。矿产资源定量预测评价的新方法、新技术，应实现地球科学、数学、信息技术的结合，在将信息技术引入的同时，也要更加重视成矿规律与成矿预测理论方法的指导作用。

为此，作者将多年来进行矿产资源定量预测评价研究工作的成果进行归纳总结凝练， 撰写了《深地矿产资源定量预测理论与方法》一书。该书不仅建立了系统完善的矿产资源二维和三维定量预测评价的方法体系与技术流程，而且结合不同研究尺度的具体实例进行了详细剖析，按照从原理到方法再到实例三部分展开论述。在对当前矿产资源定量预测评价研究历程与发展沿革系统分析的基础上，以地质理论和地质数据为驱动，将各家阐述的成矿规律和成矿预测理论、矿产资源预测评价理论与矿床模型结合，构建预测概念模型；将概念模型与多元综合信息结合，实现控矿因素和找矿标志的定量表征；应用数学模型与信息技术，实现成矿有利信息的分析提取；最终在定量化预测模型的基础上，实现定位、定量和定概率预测评价。实例囊括了区域的二维定量预测评价、成矿带三维定量预测评价以及典型矿床的三维预测评价。充分结合了不同地区、不同成矿类型和矿种的成矿预测工作，进行了成矿理论指导下的不同有利成矿条件与成矿信息的挖掘分析，丰富了各研究区的有利成矿信息，取得了较好的效果，提高了预测评价的准确性，并印证了相关定量表征与分析提取方法的有效性。研究建立的理论方法体系可供矿产资源定量预测评价工作者参考和借鉴。

1.2 矿产资源定量预测与评价研究历程

矿产资源定量预测与评价一直是国内外数学地球科学研究的前沿问题，也是我国实施 的找矿突破战略行动及全国矿产资源潜力预测评价等重大科学工程的重要内容，主要经历了预测理论方法确立、GIS 技术支撑的预测评价以及三维成矿预测三个大的阶段。

1.2.1 国外研究历程

矿产资源预测评价最初以经验定性预测为主，特别是在20 世纪50 年代前。从20 世 纪20 年代开始，各国开展了资源定量预测的探索：1924 年在伦敦召开的能源会议上首次

对全球石油储量进行了预测；20 世纪40 年代，苏联И·М·古勃金院士应用构造平均储 量法对苏联各地区的石油资源量及一些盆地的煤资源进行了预测（赵鹏大，2007）。现代矿产资源定量预测评价的起步时期及其理论方法的确立和形成阶段为20 世纪50—60 年代：Allais 在对阿尔及利亚撒哈拉地区的矿床个数进行统计预测研究中，提出单个矿床呈对数分布的统计模型，从而开启了定量评价的新纪元（Allais，1957）；Slicher 证实了这一结论（Slicker，1960），随后在一系列对矿产进行预测的研究（如采用判别分析模型）中，逐步奠定了多元统计分析方法在矿产资源定量预测中的地位。矿产资源定量评价全面发展和应用阶段为20 世纪70—80 年代，一大批学者对定量预测理论、方法和应用进行了系统和深入的总结研究，形成了一套以统计分析法为主体的矿产资源预测体系。1976 年在挪威洛恩举行的国际地质对比计划98 项专题（IGCP98 专题）中，国际地球科学联合会提出的6 种资源预测标准定量方法，即单位区域价值估计法、体积估计法、丰度估计法、德尔菲估计法、矿床模拟法和综合方法，在地质数据收集、处理和应用标准化进程中具有里程碑意义。这一时期还涌现了一些代表性的论文和专著，如Agterberg 发表的《地质统计学方法在预测中的应用》（Agterberg et al.，1971）、A·H·布加耶茨的专著《矿床预测的数学方法》（赵鹏大，2007）及Harris 编著的《矿产资源评价》（Harris，1984）等都对矿产资源定量评价进行了综合性论述。

随着信息化技术的发展，到20 世纪80—90 年代，尤其是地理信息系统（GIS）的出 现，使得矿产资源预测与评价进入GIS 时代，形成了以GIS 空间数据库和GIS 空间分析技术为支撑的矿产资源数字化预测评价方法体系，其理论和方法已成为目前开展矿产资源预测与评价的主流方法。20 世纪80 年代，一些发达国家率先在GIS 与矿产资源预测评价结合这一领域进行了应用研究。美国地质调查局的国土资源评价计划（CUSMAP），通过研究各类型数据间处理和转换关系进行矿产资源评价（Bridges et al.，1985；Singer et al.，1988）；加拿大地质调查局基于GIS 平台完成了矿产资源潜力填图，其中Bonham—Carter和Agterberg 等在实际勘探工作中提出了证据权模型（Weight of Evidence Model），首次将空间分析与定量模拟相结合（Bonham—Carter et al.，1988）；澳大利亚地质调查局通过建立矿产资源评价的GIS 数据集，实现了多矿种预测评价（Heinrich et al.，1995）。这期间较有影响的资源定量预测与评价方法主要有美国Singer（1992）提出的“三部式”资源评价法、俄罗斯的“预测普查组合”资源定量预测及评价方法等，这些都是矿产资源定量预测与评价进入数字化阶段的重要成果。

进入21 世纪，随着计算机图形学技术及三维空间数据处理研究不断深入发展，三维 建模与可视化技术越来越被人们所认识。随后，随着计算机进行三维数据处理和表达能力的大幅度提高，与真三维空间相关的地质建模理论、方法和软件得到飞速发展并进入实用化阶段。三维地质建模最早是1993 年由加拿大学者Simon（1994）提出的，基于三棱柱模型建立了层状地质体模型。Houlding 于1999 年详细论述了地质建模的部分基本技术方法，包括空间数据库建立、三角网模型构建方法、地质体边界勾画和连接以及储量计算等（Houlding et al.，1999）。2001 年，在美国地质学会和加拿大地质协会联合召开的会议上，专家学者们提出了三维地质制图方面的6 个专题，旨在探讨如何将二维制图向三维地质建模转换的问题，这一变化是为了适应社会需求、应对资源利用问题，并明确指出这一转化要配合先进GIS 技术、数字制图、数据整理分析以及可视化技术才能全面实现（Josephet al.，2010）。此外，美国地质调查局2013—2023 年的资源勘查战略，通过开发集成三维和四维地球科学数据的信息，拓展3500m 以浅资源—环境的研究领域；俄联邦地区建立了三维大区域、多层次的综合信息模型；英国地质调查局系统开展了3D—Geology 项目，分别针对不同范围和尺度进行了三维地质体建模，构建了1∶100 万全国性的三维地质模型—LithoFrame、1∶25 万英格兰和威尔士范围内的地质模型、1∶5 万1200km ² 范围内的南Anglia 地区的模型；澳大利亚的“玻璃地球”计划，目标是使澳大利亚大陆地表以下1km 范围及其发生的地质过程变得透明，以便发现澳大利亚下一批巨型矿床；加拿大地质调查局“勘查技术计划”（EXTECHI）已开展了4 期，目的在于开发区域性和矿床尺度的综合地质模型并改进勘探理论和技术，探明3000m 以浅的金属资源。如今三维地质建模已广泛应用于水资源利用与管理、土地资源利用决策、地层学、构造学及第四纪演化等地球科学相关研究领域，尤其在矿产资源预测方面也有着很好的应用（Kaufmann et al.，2008）。与此同时，国外涌现出了大批的三维地质建模和三维矿山软件，如Micromine、Surpac、GOCAD 等。

1.2.2 国内研究历程

随着国外研究的不断发展，国内研究者也积极在矿产资源定量预测与评价研究领域内 进行了一系列的探索。我国矿床统计预测评价工作始于1976 年，赵鹏大等（1983）对宁芜地区铁矿床开展了统计预测研究；1978 年李裕伟开展了闽南铁矿统计预测工作（李裕伟，1978）；之后，王世称等（1989）提出了“综合信息预测”等。这一阶段的工作以1980年起在全国范围内开展的矿产资源总量预测计划而达到高潮。长期吸收国外理论方法，结合大量实际应用研究，我国逐渐形成了一系列更适合自身工作特点的与成矿规律和成矿预测相关的理论和方法，如程裕淇和陈毓川的矿床成矿系列理论（程裕淇等，1979；程裕淇等，1983）、王世称的综合信息成矿预测理论（王世称等，2000）、赵鹏大的地质异常致矿理论和“三联式”成矿预测与资源评价方法（赵鹏大等，1991；赵鹏大，2002）、翟裕生的成矿系统论（翟裕生，1999）、叶天竺等的矿床模型综合地质信息预测技术（叶天竺等，2007）等。这些理论和方法从不同的角度推动了我国成矿预测与矿产勘查工作的开展。

20 世纪80 年代以后，现代科技的蓬勃发展也深刻影响着矿产资源预测评价领域，物 探、化探方法及计算机技术以及3S 技术在矿产资源预测中的应用逐步成熟，90 年代以后更是取得了丰硕的成果。1995 年，李裕伟（1998）以GIS 技术为依托，对川西扬子地台西缘部分地区开展了矿产预测实验研究，从此基于GIS 的矿产预测评价在全国陆续开展。

1996 年，国家科委“九五”科技攻关项目96—914 要求，以先进的成矿预测理论和定量方法为指导，通过研究矿产资源评价空间分析方法，服务于成矿带靶区圈定与资源评价，并以MAPGIS 软件为平台，开发适用于矿产资源预测评价和定量分析的专业软件。由此，各种矿产资源评价类的专业软件不断涌现，具有代表性的有中国地质大学胡光道等（1998）开发的金属矿产资源评价分析系统（MORPAS）、吉林大学王世称等（1999）开发的综合信息矿产资源预测系统（KCYC）、中国地质科学院肖克炎等（2000）开发的矿产资源评价系统（MRAS）等。赵鹏大等（2000，2001，2010）总结出了GIS 应用于地质异常圈定和成矿预测的方法步骤，包括区域的成矿可能地段分析、组合异常的找矿可行地段与找矿有利地段分析、多源信息的潜在资源地段与远景矿体地段分析，并在不同研究区进行了应用，取得了显著的成果。中国地质调查局于2004 年开始组织有关专家编写了《固体矿产预测评价方法技术》（叶天竺等，2004），建立了基于GIS 的综合地质信息预测评价技术方法体系，并基于GIS 技术，利用矿床模型综合地质信息预测技术，开展了全国矿产资源潜力评价工作（叶天竺等，2007；肖克炎等，2007）。陈建平等（2005，2008b，2011a）基于GIS 技术与成矿规律研究，分别在西南三江北段、西南三江中段、陕西潼关小秦岭以及内蒙古赤峰等地区开展了多元信息成矿预测。这些研究成果为矿产资源预测与评价工作提供了基础理论方法和有力的技术支持，从而为新时代矿产资源定量预测工作开辟了新道路，促进了我国矿产资源勘查向深部拓展。

国内三维地质体可视化研究起步比发达国家晚，尤其是与矿产资源定量预测评价结合 的研究更是长时间处于起步阶段。

一部分研究人员致力于三维地质体建模方法的研究并积极进行三维建模软件的开发。 齐安文（2002）、齐安文等（2002）、吴立新等（2003）提出了基于类三棱柱体元构建三维地质模型的方法；程朋根等（2004）提出了似三棱柱体元建模方法；张新宇开发了GSIS（地学三维空间可视化储量计算辅助分析系统），并在阿舍勒铜锌矿床和西岔金矿开展了实际应用；北京3DMINE 矿业软件科技有限公司开发了3DMINE 矿业工程软件；中南大学数字矿山中心开发了DIMINE 三维地质工程软件系统；中国地质科学院矿产资源研究所肖克炎研究员带领的团队开发并不断完善了三维地质体建模软件Minexplorer（探矿者软件），并在全国选取多个实验区进行了建模及储量计算等应用研究（黄文斌等，2006；李莹等，2010；孙莉等，2011）。

另一部分研究人员则侧重于“应用”，即三维地质体建模技术如何服务于矿产资源定 量预测与评价，尤其是这一技术能够很好地满足隐伏矿体预测的特点。20 世纪90 年代初，李紫金（1991）、赵鹏大（1992）在安徽月山地区重点成矿区开展了三维立体矿床统计预测研究工作，并指出大比例尺隐伏矿床的预测研究愈来愈需要依托三维信息处理技术，直观地展示地表以下地质体的形态、分布和相互关系等，同时也需要更先进的能够获取地下信息的勘查技术和适合隐伏矿体预测的找矿方法；张正伟等（1999）在总结大比例尺成矿预测研究方法时，对三维立体填图基础上的地质制图预测法和综合信息量预测等关键技术进行了归纳；吴健生等（2001）以阿舍勒铜锌矿为研究对象，分别建立了三维矿体模型和三维地质体模型，并转化为立方块结构，利用数学地质方法统计了矿体品位，估算储量；修群业等（2005）以Surpac 软件为平台，进行了金顶矿床钻孔及矿体三维建模，并根据矿体空间形态及相互关系进行隐伏矿体推断；邹艳红（2005）以广西大厂地区为例，通过建立地测数据库和三维隐伏矿床可视化模型对研究区进行了定量预测；毛先成等（2009，2010）针对危机矿山可接替资源的评价和找矿问题，研究提出了隐伏矿体立体定量预测工作的核心流程，即“地质数据集成→成矿信息定量提取→立体定量预测”，并在广西大厂锡多金属矿床和安徽铜陵凤凰山矿田开展了应用研究；肖克炎等（2012）以我国甲玛等十几个矿山的三维建模预测工作为支撑，初步研究了矿田控矿构造的三维模拟、矿床模型的三维可视化以及三维信息的综合定量预测等关键技术问题，探讨了三维预测软件研发的技术难点，总结了大比例尺三维成矿预测的具体工作流程，并结合具体实例说明了应用的成效。

此外，陈建平（2007）、吕鹏（2007）在云南个旧锡矿隐伏矿体预测评价研究中， 提出了基于三维建模的“立方体预测模型”找矿方法，综合地质、物探、化探、遥感多元信息，开展深部矿体定位、定量、定概率一体化的预测评价，圈定预测靶区，并对资源量进行了预测；随后该研究团队又成功地将此方法应用于新疆可可托海3 号脉，建立了稀有金属矿共生结构带三维模型，并对矿床储量进行了估算，开展了隐伏矿预测研究（陈建平等，2008c，2011b）；该团队于2010 年完成了陕西小秦岭金矿带潼关段隐伏矿体的定量预测，首次在大区域内开展了三维预测研究（史蕊等，2011）；此后，该成熟方法成功应用于福建永梅铜钼矿床、湖南黄沙坪铅锌矿床、青海祁漫塔格铁铜多金属矿床、山东焦家金矿床等不同矿床类型、不同矿种的深部隐伏矿体三维定位定量预测研究（陈建平等，2012a，2012b，2014），并取得了丰硕的成果，形成了矿山与成矿带不同尺度的三维预测评价技术方法体系。在此基础上，利用计算机、三维建模与可视化技术和地质统计学等进行隐伏矿体的三维成矿预测，已逐渐成为近年来矿产勘查领域的一大亮点。

1.3 矿产资源定量预测与评价发展沿革

综合考虑不同研究区勘查情况、成矿预测理论发展情况、成矿预测数学模型应用情况、 计算机等高新技术发展等方面情况，研究从方法学的角度将一直以来的矿产资源定量预测与评价方法按不同地质理论基础，梳理总结为5 个不同的研究方法：①基于数据驱动的经验模型法；②基于模型驱动的找矿模型法；③基于知识驱动的成因模型法；④模型驱动与知识驱动结合的正反演联合评价；⑤混合驱动预测方法（图1.1）。为不同研究区、不同矿床类型及不同预测深度等情况下的矿产资源定量预测工作，提供最适合的预测方法和思路。

图1.1 矿产资源定量预测评价的五个研究方法

1.3.1 基于数据驱动的经验模型法

基于数据驱动的经验模型法（又称经验模型预测法或多源信息综合评价法），以勘查 数据为驱动，主要研究区域矿床与多元地质找矿信息之间的关系，通过定量分析方法，特 别是地理信息系统（GIS）的应用，建立区域成矿有利度和资源量与多元地质信息之间的 统计规律，根据经验模型（描述性模型）进行区域成矿预测评价。它强调对各种找矿信息 的充分挖掘与综合，科学找矿的各种勘探手段所获取的成矿信息得到了最大程度的利用。

经验模型法根据预测区信息数据资料水平及预测任务，又可细分为不同的方法。例如， 完全从多元地学数据出发，统计研究区的定量找矿标志组合的证据加权法（Agterberg， 1989，1992）；从已知矿床模型出发，以特征分析为基础的矿床综合评价法。经验模型法 的缺陷是需要一定数量的统计样本单元（肖克炎，2001）。

1.3.2 基于模型驱动的找矿模型法

基于模型驱动的找矿模型法，以勘查模型（找矿模型）为驱动，在区域成矿规律总 结分析与矿床找矿模型构建的基础上，充分挖掘与分析地质、地球物理、地球化学、遥感 等成矿条件与找矿标志，提取有利成矿信息，以实现矿产资源定量预测评价（陈建平， 2008a，2008b；陈建平等，2007，2008c，2009b，2011a；McCuaig et al.，2010；Porwal et al.，2010；Emmanuel John M. Carranza，2011）。找矿预测方法的发展趋势是将模型驱动 方法和数据驱动方法有机结合起来，强调找矿信息、找矿经验和找矿理论的融合，利用地 质、地球物理、地球化学、遥感方法，以及矿床（点）的分布特征、矿床勘探历史等多源 信息，以矿床模型为前提，建立区域成矿与多元地质信息的定量预测模型，进行资源潜力 的定量预测（翟裕生等，2001；郭远生等，2005）。目前，模型驱动矿产资源定量预测评 价发展的现状，基本为数据驱动与模型驱动相结合的发展趋势的具体体现（也有专家称这 种结合为数字矿床模型评价方法（彭省临等，2011））。

1.3.3 基于知识驱动的成因模型法

矿床是地质过程的产物之一，深入分析控制矿床形成和保存的关键地质过程是矿产资 源定量预测与评价的基础。一个特殊的矿化系统只存在于其必要成矿要素（矿床形成的必要 条件）与关键成矿过程（关键成矿地质过程）时空耦合的区域。这种时空耦合事件的识别和 关键成矿过程的确立是进行成矿预测、圈定靶区的关键，在选择的靶区内应当显示这种耦合 关系。因此，成矿预测应重视提取产生于找矿靶区的成矿关键过程及其分过程。这种重视成 矿地质过程的矿化系统模型，有助于追踪和度量找矿模型要素适应于靶区的程度。

基于知识驱动的成因模型法是对矿床形成的过程及其关键要素的评价，并实现靶区圈 定的预测评价方法。它强调矿床的形成与保存是诸多地质因素共同作用的结果，没有这些 地质因素在时间和空间上的相互耦合，矿床将不能形成和保存下来。该方法以地质矿床理 论为基本出发点，以矿床成因模型和勘查数据为驱动，在总结和研究矿床模型的基础上综 合勘查资料，研究区域矿床生成规律，系统、全面地考察矿床形成机制，通过将矿床模型 （描述性矿床模型和成因模型）数字化、知识化，以计算机可以直接识别和处理的数据、 知识和符号形式，在计算机中建立起与之对应的数字化矿床模型，研究控矿的关键因素标 志，以地质理论与地质知识，结合数学模型与计算机高新技术，实现有利成矿信息与成矿 过程的分析、提取及模拟，从而实现科学化、系统化、信息化、动态化和可视化的定量、 定位、定概率的矿产资源预测评价。

知识驱动的矿产资源定量预测评价又可分为两个方面：一方面通过分析控制矿床形成 和保存的关键地质过程及成矿要素，提取关键成矿过程的地质证据及矿床形成的必要条件， 借助GIS 技术定量表征这些信息，构建基于数字矿床评价模型的成矿预测；另一方面基于 成因模型的成矿过程数值模拟预测，根据成因模型结合数理模型，对成矿地质过程进行模 拟，探讨成矿规律，指导找矿。

1.3.4 模型驱动与知识驱动结合的正反演联合评价

实现基于矿床成因模型的成矿地质过程模拟（正演成矿模拟）预测结果与基于找矿模 型与勘查数据结合的模型驱动预测（反演预测评价）结果的耦合，进行矿产资源正反演联 合预测评价。以矿床学理论为指导的成矿过程模拟，从研究致矿地质异常的角度，开展定 量预测评价，存在成矿不确定性的问题；以勘查学为指导的矿化异常分析，从研究矿致地 质异常的角度，开展定量预测评价，存在异常多解性的问题。将两种方法结合起来开展联 合预测评价，减少了单一信息的多解性并降低了成矿不确定性，是未来成矿预测主要的研 究方向。该方法称为基于正反演双向驱动的预测评价方法。

1.3.5 混合驱动预测方法

混合驱动的预测方法，即将两种或多种预测方法相结合，开展矿产资源定量预测评价 工作。该方法可解决单一预测方法存在的局限性，又可提高定量预测工作的准确性。混合 驱动预测方法包括数据与模型混合驱动、数据与知识（过程）混合驱动、模型与知识（过 程）混合驱动以及数据—模型—知识（过程）混合驱动。

1.4 本书的基本构成

本书入选“十三五”国家重点出版物出版规划项目，是作者20 余年长期从事深地矿 产资源定量预测评价之成果的总结、提炼与升华，创新性建立深地矿产资源二维、三维定 量预测评价的理论与技术方法体系（填补多项空白，拥有自主知识产权），实现深地矿产 资源三维空间信息定量分析、提取与预测评价，研发了矿产资源定量预测评价软件系统（获 国家发明专利3 项、软件著作权5 项），分别从区域、成矿带和矿床尺度，剖析3 个示范 应用实例并取得很好的找矿效果，总体达到国际先进水平，促进了我国矿产勘查的跨越式 发展。本书内容丰富、图文并茂，学术思想新颖、严谨，具有原创性、先进性、系统性和 可操作性，具有重要学术价值、实用价值和传承传播价值。全书共分为8 章。

第1 章，绪论。深地矿产资源预测评价一直是国内外数学地球科学研究的前沿问题， 也是目前我国正在实施的“深地探测/ 深地矿产资源勘查开采”重大科技创新工程的重要 内容。包括：简述矿产资源预测与评价的研究背景、意义、研究历程、发展沿革，概述本 书的基本构成，致谢。矿产资源定量预测与评价这一国内外数学地质研究的前沿问题，主 要经历了预测理论方法的确立、GIS 技术支撑的预测评价以及三维成矿预测3 个大的发展 阶段。

第2 章，矿产资源二维定量预测原理。系统阐述基于GIS 平台的矿产资源二维定量预 测评价的原理，其实质就是将地质推理转化为定量分析，将找矿标志转化为数字图层，将 成矿分析转化为信息提取，最终实现成矿有利条件组合的定位分析和定量预测评价。

第3 章，矿产资源二维定量预测方法。基于GIS 平台的矿产资源二维定量预测评价的 原理，本章详细阐述：地质、地球物理、地球化学、遥感及矿产等资料的收集与预处理， 利用GIS 平台分析提取地质、地球物理、地球化学、遥感及矿产等的多元地质找矿信息， 建立多元地质异常信息找矿模型，模型的定量化与转换（数字模型），定位、定量和定概 率地预测评价矿产资源，采用数学模型进行多元找矿信息综合，对有利成矿区进行圈定与 评价。

第4 章，应用实例1：华北克拉通南缘铜矿资源定量预测。以华北克拉通南缘铜矿定 量预测为例，在系统总结该区域前寒武地质演化的基础上，梳理区内铜矿主要类型与成矿 期，分析与总结巨量矿质堆积过程与成矿后保存条件，建立华北克拉通南缘铜矿找矿模型， 利用GIS 平台定量提取成矿作用过程（物质来源、运移通道、聚集空间与矿致异常等）保 留的成矿有利信息，同时对成矿后保存条件进行定量分析。基于成矿作用过程的定量分析 结果，划分找矿远景区，并采用矿床模型法进行矿产资源定量预测，圈定找矿远景区。两 种预测结果所圈定的远景区基本一致，表明预测结果真实可信。

第5 章，矿产资源三维定量预测原理。阐述深部隐伏矿产资源三维定量预测评价的理 论方法，构建深部矿产资源三维定量预测方法思路框架，以多年积累的二维地质调查成果 与经验为基础，依托三维可视化技术构建三维实体地质模型，以成矿控制因素有利组合部 位的定量圈定与筛选，实现深部矿产资源的三维定位与评价。

第6 章，矿产资源三维定量预测方法。阐明深部矿产资源三维定量预测评价的技术流 程、技术方法，主要包括三维地质建模、找矿模型构建、三维成矿有利信息定量表达提取、 三维定位—定量—定概率预测与评价和成果集成表达。核心方法是作者提出的“基于三维建 模的立方体预测模型找矿方法”（专利号：ZL200710098940.9），首先通过研究矿区的控 矿地质条件和找矿标志在空间上特别是在深部的变化规律，综合分析处理各种深部找矿标 志的定量化信息，建立三维找矿地质模型；然后建立研究区地层、构造、岩体、已知矿体 和元素异常的三维实体模型，根据实体模型进行研究区三维立方体提取，将定量化找矿信 息赋予每一个立方体预测单元；最后使用地质统计学等预测理论方法，开展研究区深部矿 体定位、定量、定概率的一体化矿产资源三维定量预测。

第7 章，应用实例2：山东焦家金成矿带三维立体建模及成矿预测。以山东焦家金成 矿带为例，阐明成矿带尺度的隐伏矿三维定量预测评价的实现过程。主要包括：焦家金成 矿带地质、物探、化探、遥感、矿产等多元数据的收集与预处理；建立该区基于成矿地质 背景与成矿规律的金矿找矿模型；采用三维地质建模技术，应用Surpac 软件对焦家金成 矿带的岩体、断裂、蚀变带等地质体的推断和建模；在三维地质体模型的基础上，综合多 元找矿信息，以找矿模型为指导，应用“立方体预测模型”预测方法并结合相关统计学方 法，在焦家金成矿带圈定找矿有利区及找矿靶区；运用“体积估计法”和“丰度值估计法” 计算找矿有利区和找矿靶区的资源量；采用“专家打分法”评价找矿概率；利用3S 技术、 三维建模技术、虚拟现实技术，建立了山东焦家金成矿带多元信息集成分析系统。

第8 章，应用实例3：云南个旧老厂矿田三维成矿特征建模与定量预测评价。以云南 个旧老厂矿田为例，剖析矿田尺度的三维地质建模与定量预测评价的过程。基于云南个旧 老厂矿田地质背景，结合经典成矿理论，系统梳理、分析该矿田地质模型；在此基础上， 充分利用已有勘探资料，采用3S 技术等，有效提取地质、地理、遥感、物探及化探等找 矿有用多元信息；结合获得的多元数据资料，应用计算机建模技术（Surpac），建立更为 完备、精确的老厂数字矿田，实现三维矿田可视化；在三维数字矿田的基础上，应用“立 方体预测模型”预测方法并结合地质统计学相关方法，圈定找矿靶区，计算和评价资源量、 矿体产出概率及找矿潜力；更为细致地总结老厂矿田找矿模型，分析统计各控矿因素，进 一步完善该区域的找矿模型。

1.5 致谢

本专著是作者20 余年从事矿产资源定量预测与评价之科研成果的系统总结、提炼与 升华，阐述的内容填补了矿产资源定量预测理论与方法的多项空白，一系列具有自主知识 产权的核心技术总体达到国际先进水平，研制集成的预测评价系统在实际找矿应用中展示 了广泛的应用前景，对于培养既懂地质理论又熟悉数学方法和信息技术的交叉复合型人才， 具有重要的理论意义和实用价值。

本专著是集体劳动和智慧的结晶，不仅有团队成员的努力与奉献，还得到了有关领导、 专家及相关单位的帮助、指导与大力支持，谨向相关单位和个人表示最诚挚的感谢！

首先要特别感谢赵鹏大院士对本书研究内容的指导与建议。赵院士是我国数学地质领 域的研究者、教育者及带头人，开创了“矿床统计预测”新学科，提出了“地质异常”“地 质体数学特征”“三联式”定量成矿预测、非传统矿产资源研究等、新概念、新内容及新 方法。赵院士自始至终给予本研究以悉心指导，不仅在成果评审及研讨中提出了宝贵的意 见和建议，并欣然为本书作序，在此表示衷心的感谢。

在多年的科学研究过程中，中国地质调查局、云南锡业集团和山东省地质调查院作为 合作单位，不仅提供了项目支持和大量的基础资料，还给予了大力的指导与帮助。在此， 感谢合作单位一直以来的支持和帮助。本专著是在中国地质大学（北京）、北京市国土资 源信息研究开发重点实验室、自然资源部非传统矿产资源开放研究实验室的领导和专家的 指导帮助下完成的，在此一并表示感谢。

本书成果的取得历时20 余年，是我们研究团队共同努力、集体智慧创造与辛勤劳动 的结晶。团队成员包括：陈建平教授、田毅副教授，郝金华博士、吕鹏博士、丁火平博士、 朱鹏飞博士、田淑芳博士、客伟利博士、李剑博士、赵志芳博士、龚福秀博士、董庆吉博 士、王攻文博士、陈勇博士、曾敏博士、刘晓玲博士、孙岩博士、尚北川博士、郑啸博士、 于淼博士、曹汇博士、史蕊博士、王倩博士、段怡君博士、陈东越博士、李珂博士、唐超 博士、于萍萍博士、赵洁博士、王翔博士、梁文全博士、伍曌博士、崔宁博士、任梦依博 士、徐彬博士、向杰博士、李莹博士、别立东博士、李琼博士、胡桥博士、安文通博士， 侯昌波硕士、李斌硕士、吴文硕士、张启明硕士、杜广宝硕士、张钊硕士、陈珍平硕士、 王丽梅硕士、尚红英硕士、高俊硕士、戎景会硕士、严琼硕士、朱晓彤硕士、王春女硕士、 方捷硕士、安力立硕士、王勤硕士、杨晓飞硕士、王江霞硕士、吕新宇硕士、张莹硕士、 郑永琴硕士、张翀硕士、常慧娟硕士、冯增文硕士、相轩硕士、贾东会硕士、邵珂硕士、 郑彦威硕士、殷俊硕士、李彩凤硕士、朱一龙硕士、柴福山硕士、杨伟硕士、贾志杰硕士、 马恒硕士、王洋硕士，李伟硕士，等等。感谢团队所有成员的辛苦努力与奉献。

本书入选“‘十三五’国家重点出版物出版规划”项目，获得了“深部成矿地质异常 定量预测方法与模型（2017YFC0601502）”项目及中国地质大学（北京）研究生教材建 设专项等的资助，在此谨致谢意。

某研究区航磁数据（△ T  ）异常等值线分布示意图

某研究区Pb、Zn、Ag成矿元素累加指数组合示意图

某研究区遥感环形断裂解译图

某矿田三维地质实体模型示意

某矿田成矿有利信息提取示意图

焦家金矿床联合地质剖面图

责任编辑：刘亚军 吴金键 田泽瑾

版　　次：2019年6月北京第1版

印　　次：2019年6月北京第1次印刷

定　　价：198.00 元

书　　号：ISBN 978-7-116-11494-4

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