Proceso de jerarquía de análisis y método de predicción de depósitos sin modelo del campo de información de teledetección del entorno de mineralización
(Instituto de Teledetección y SIG, Universidad Tecnológica de Chengdu, Chengdu 610059)
Los rastros de estructuras geológicas reveladas por imágenes de teledetección son el resultado integral de Movimientos de la corteza terrestre desde la historia geológica, incluidos cambios tectónicos previos e identificación de características relacionadas con la mineralización. Por lo tanto, el análisis jerárquico de los campos de información de teledetección es un medio importante para separar eficazmente la información de mineralización en la predicción de depósitos minerales sin modelos. La base teórica del método de predicción de depósitos minerales sin modelos es que la formación de depósitos minerales es el resultado integral de cambios en diversos factores geológicos. En el entorno geológico especial, el área compuesta superpuesta de movimientos tectónicos de múltiples etapas tiene las condiciones para formar depósitos minerales grandes y supergrandes. La existencia de un enorme cuerpo fuente de mineral conducirá inevitablemente a diferencias significativas entre él y el entorno circundante (fondo) en términos de composición material, estructura estructural, etc., incluidas combinaciones de rocas de mineralización, estilos estructurales, alteración de la mineralización, geofísica y geoquímica causadas. por el campo anormal de fuentes minerales profundas e incluso por la biosfera de la Tierra sobre él. Por lo tanto, este método no requiere un modelo de mineral conocido o un modelo de mineral conocido como base para la predicción de antemano. En lugar de ello, descompone y extrae la información de anomalías de mineralización mencionada anteriormente y establece un modelo de fuente natural del mineral. -Controlar el cuerpo geológico como método de prospección científica. Dado que este método no requiere un modelo de mineral conocido o un modelo de mineral conocido como base para la predicción, no solo predice depósitos minerales en nuevas áreas con bajos niveles de investigación, sino que también busca nuevos tipos y grandes y super- Grandes depósitos minerales en áreas antiguas con altos niveles de investigación. Todos tienen una importante importancia teórica y valor práctico.
Análisis jerárquico geológico por teledetección, geología matemática, análisis jerárquico de imágenes por teledetección, método de predicción de depósitos minerales sin modelo
1 Introducción
En la actualidad, existen Muchos métodos de investigación y desarrollo en el país y en el extranjero en la investigación de predicción de minerales, el método tradicional de predicción del modelo de depósito de mineral basado en teorías de similitud y analogía se ha mejorado gradualmente después de décadas de práctica y ha logrado resultados notables en la prospección geológica. Sin embargo, el requisito previo para la aplicación de este método es que debe existir un cierto número de modelos conocidos que contengan minerales y modelos que no contengan minerales como base para la analogía. Por lo tanto, está limitado por el nivel de datos, los modelos de depósitos conocidos y los investigadores, y es principalmente adecuado para áreas con un alto grado de investigación geológica y fácil establecimiento de modelos de depósitos. Además, debido a las limitaciones de la teoría de la analogía similar, sólo se pueden encontrar depósitos de escala considerable similares a los depósitos conocidos, y es difícil encontrar nuevos tipos de depósitos o depósitos puntuales grandes y supergrandes. Por lo tanto, a medida que la dificultad de la prospección continúa aumentando, ¿cómo combinar múltiples disciplinas, aplicar nuevas tecnologías, nuevos métodos y nuevas ideas para abrir nuevos campos y encontrar depósitos minerales ocultos y nuevos tipos de depósitos minerales, especialmente grandes y supergrandes? yacimientos minerales, se ha convertido en una corriente y existen cuestiones teóricas y metodológicas que es urgente resolver en la futura prospección geológica. Por lo tanto, a través de la práctica de prospección a largo plazo y bajo la guía de la teoría de buscar diferencias y similitudes, propusimos una nueva idea de un método de predicción de depósitos sin modelo, y luego lo desarrollamos aún más y propusimos un método de Análisis jerárquico de campos de información de teledetección y teoría de depósitos sin modelos. Este método se ha probado en diferentes áreas de compuestos estructurales y ha logrado resultados notables [5 ~ 7, 10 ~ 13].
Por ejemplo, en el estudio de áreas de deformación estructural compuesta en Sichuan, Guizhou y otros lugares, el autor aplicó el "método de análisis jerárquico de imágenes de teledetección" para analizar pliegues, fallas, especialmente sistemas de juntas horizontales y grandes. A través del procesamiento de imágenes de teledetección, mediante el análisis de capas, se estableció un campo de deformación tectónica de múltiples etapas del área de estudio, combinado con la investigación de campo, se invirtió el campo de tensión tectónica de cada etapa [10 ~ 12], y se obtuvo una comprensión nueva y distintiva. obtenido.
En el análisis estructural y la predicción de mineralización del área de Langdai en el oeste de Guizhou [12], el autor utilizó imágenes aéreas y de satélite para interpretar selectivamente los principales pliegues y los sistemas de juntas laterales relacionados en el área, y los combinó. Con levantamientos de campo se realizó un análisis en profundidad de las características de deformación estructural de la zona. Con base en las características macroestructurales del área y las reglas de distribución espacial de las grandes juntas transversales, se estableció el campo de deformación del patrón estructural triangular de Langdai. Con base en esto, se estableció el campo de deformación de las juntas controlado por las condiciones de contorno triangulares de Yanshan (grandes fallas). campo de tensiones teóricas. Su característica es que la tensión y la intensidad de la deformación disminuyen en un arco desde los bordes y vértices del triángulo hasta el centro del triángulo. La deformación de la roca ocurre estrictamente de acuerdo con la red de tensiones obtenida, y se forman diferentes órdenes de pliegues en diferentes partes. con juntas correspondientes los lados del triángulo y Los vértices están fuertemente deformados y los pliegues tienden a ser planos a medida que se extienden hasta la mitad del triángulo.
Nueve pliegues en diferentes direcciones están incrustados entre sí, generalmente conectados, compuestos localmente y coordinados entre sí, controlando la formación y distribución de diferentes tipos de depósitos minerales en esta área. Por ejemplo, una serie de depósitos de mineral de hierro, depósitos de plomo-zinc y puntos de mineralización (relacionados en su origen con la actividad hidrotermal) se concentran cerca de las dos esquinas de las estructuras triangulares noroeste y suroeste. Las minas de carbón están relativamente concentradas en estructuras triangulares. Esto se debe a que la intensidad de tensiones en el vértice del triángulo es mayor y las fracturas están desarrolladas, lo que proporciona condiciones espaciales favorables para la actividad hidrotermal y el enriquecimiento de la mineralización, formándose así una serie de depósitos metálicos, pero destruyendo el enriquecimiento de carbón y gas natural. y no formar depósitos de valor industrial. Sin embargo, en la estructura triangular, la tensión se debilita, los pliegues son suaves, las fallas no se desarrollan y no hay estructuras conductoras ni de almacenamiento de mineral, lo que no favorece la mineralización del metal, pero la deformación del pliegue favorece la Enriquecimiento de yacimientos de carbón. Según el análisis de las capas minerales regionales, las capas fuente de mineral de hierro y plomo-zinc (Devónico y Carbonífero) están ampliamente distribuidas en esta área. Con base en las características del campo de deformación y del campo de tensión de la estructura triangular en el área y las reglas de enriquecimiento de mineralización en las esquinas noroeste y suroeste, se puede predecir que se espera que se encuentre el mismo tipo de depósitos industriales en el vértice del este. estructura triangular. En segundo lugar, a nivel regional, el Paleozoico de Qianxi tiene las condiciones geológicas para la generación de petróleo y gas. Se ha descubierto gas derivado del carbón en la estructura triangular Panxian en el lado suroeste del área de exploración. Las condiciones estructurales geológicas en esta área son similares. Se espera encontrar campos de gas con valor industrial en la parte media de la estructura triangular. en la estructura en forma de cúpula.
3.3 Análisis cuantitativo y predicción de mineralización de campos de información de cuerpos lineales de detección remota y combinaciones de información relacionada en diferentes niveles
La cuantificación "en capas" de campos de cuerpos lineales se basa en lo mencionado anteriormente. estructura lineal en capas Sobre la base de los resultados del análisis, el método de cuadrícula se utiliza para analizar cuantitativa y estadísticamente las estructuras lineales en cada etapa (combinadas con las estructuras de anillos en el análisis de mineralización) para descubrir las reglas estadísticas y su conexión intrínseca con la mineralización. Puede extraer información útil de forma cuantitativa y semicuantitativa. Los diferentes propósitos de investigación adoptan diferentes métodos de procesamiento cuantitativo. En el análisis de teledetección de estructuras favorables de petróleo y gas y predicción de perspectivas de petróleo y gas en el área de Xichang [13], el autor primero cuantificó el sistema de fallas regional y estableció un campo de cuerpo lineal regional (el color bidimensional y tridimensional modelo analítico cuantitativo del sistema de fallas), combinado con otros datos, identificó un bloque estructural relativamente estable (bloque de falla Xiaoxialing-Mishi nivel 2) en el área tectónica activa que es propicio para el entorno de generación de petróleo y gas. Luego, se realiza un procesamiento de imágenes temáticas en el área seleccionada para extraer información relevante. Sobre esta base, se adopta un método de procesamiento cuantitativo conjunto de estructuras anulares y sus grandes uniones anulares y radiales estrechamente relacionadas (las estructuras anulares están ponderadas por la distancia recíproca desde el centro del anillo hasta el borde exterior del anillo), combinado con sísmica geofísica. , aeromagnético y de gravedad Los parámetros relevantes se seleccionan a partir de datos de estudios de campo, y se establecen modelos naturales analíticos cuantitativos en color bidimensionales y tridimensionales de las estructuras locales de bloques estructurales importantes mediante procesamiento de gráficos de imágenes y SIG. Mediante el análisis característico y la discriminación del campo de información, se determina el límite entre el levantamiento estructural local (anormalidad) y el fondo, y se extrae cuantitativamente la información relevante de las estructuras ocultas en el abdomen como base para evaluar las estructuras locales y predecir el petróleo. y perspectivas de gas. Finalmente, mediante un análisis exhaustivo, se predicen las perspectivas de petróleo y gas.
3.4 Análisis matemático de los antecedentes y anomalías del campo corporal lineal de detección remota
El campo corporal lineal de detección remota contiene mucha información no geológica y otra información irrelevante. El propósito del análisis matemático es determinar el fondo del campo de cuerpos lineales a través de la geología matemática, extraer y mejorar información útil débil, suprimir la interferencia de ruido y encontrar signos (anormales) con importancia para la prospección geológica.
La excepción es el fondo. El llamado fondo se refiere a la tendencia espacial de las variables espaciales en el área de estudio, que representa las características de distribución general de las variables en el área de estudio. Para el campo de cuerpos lineales, según la tendencia de cambio regional de las estructuras lineales, los cuerpos anulares y lineales que reflejan la existencia de estructuras locales son anomalías, como áreas densas de juntas grandes anulares y radiales. Existen muchos métodos para determinar el fondo, como el método de media móvil comúnmente utilizado, el método de análisis de tendencias, el método kriging, etc. El análisis de tendencias descompone las observaciones en dos partes: tendencia y residual. El primero es el trasfondo y el segundo representa características anormales de los cambios locales. El campo de fondo también se puede estudiar mediante análisis de autocorrelación de variables marcadoras de mineralización y varias otras variables para descomponer anomalías en diferentes campos de fondo.
Las condiciones del fondo se pueden dividir en fondo único y fondos múltiples según el número de poblaciones geológicas.
El primero se refiere a áreas que han experimentado un solo proceso geológico y los valores de varios factores provienen de una población; el segundo se refiere a áreas que han experimentado múltiples procesos geológicos y los valores de varios factores provienen de múltiples poblaciones; . El método para determinar múltiples fondos es relativamente complejo, pero para los campos de cuerpos lineales causados por movimientos tectónicos de múltiples fases, si los cuerpos lineales de múltiples fases se descomponen primero en "capas", entonces se puede tratar el fondo en cada nivel y sus diferencias. Como fondo único, luego analice exhaustivamente el fondo de cada nivel (período), lo que puede simplificar enormemente el problema y mejorar efectivamente la precisión del análisis.
El filtrado en el dominio de frecuencia espacial de campos de información de teledetección es un método eficaz para descomponer y extraer estructuras lineales. En términos generales, la información de baja frecuencia obtenida mediante el filtrado de paso bajo puede reflejar las características de la información de partes profundas (estructuras geológicas ocultas) en el campo de información de detección remota, mientras que la información de alta frecuencia obtenida mediante el filtrado de paso alto puede reflejar las características. información de estructuras geológicas superficiales y someras. Los campos de cuerpo lineal en diferentes direcciones se pueden descomponer utilizando plantillas de filtro de diferentes direcciones [8]. Análisis estadístico o expresiones especiales después del procesamiento de nitidez y binarización, como diagramas de frecuencia espacial y diagramas de densidad de cuerpos lineales, diagramas de simetría central, diagramas de dominancia, diagramas de coeficiente de variación, diagramas de medición de distancia espacial y varios histogramas de tipos de parámetros, etc., que pueden reducir factores de interferencia humana y reflejan y extraen eficazmente parámetros característicos indicativos de estructuras geológicas y anomalías de mineralización.
La entropía de la información es una medida matemática de complejidad y heterogeneidad, que se puede utilizar para identificar o caracterizar cuantitativamente las características de variación geológica y la unidad de ciertos factores de control de minerales en el campo de la información de teledetección. Las propiedades de los campos corporales lineales se estudian mediante entropía relativa. Si la variable geológica toma la longitud o frecuencia (o longitud/frecuencia) de un cuerpo lineal, la entropía de densidad espacial resultante puede representar la diferencia en la distribución espacial del campo de densidad del cuerpo lineal. Si la variable es la orientación de un cuerpo lineal, la entropía azimutal obtenida puede revelar el grado de cambio desigual en la distribución de orientación del campo del cuerpo lineal. Las anomalías de entropía de los cuerpos lineales pueden reflejar las características de las actividades tectónicas multifásicas y la superposición espacial.
En segundo lugar, métodos como la teoría fractal también son herramientas útiles para estudiar el campo de la información de teledetección. El uso de la teoría fractal para estudiar las características espaciales de estructuras lineales y anulares puede ayudar a identificar la relación entre las actividades tectónicas y la mineralización, y describir cuantitativamente los patrones de variación espacial de indicadores geológicos naturales relevantes.
Síntesis de información de múltiples fuentes y procesamiento de imágenes sintéticas respaldado por 3,5 "3", evaluación y optimización rápidas de las áreas objetivo de prospección.
En investigaciones de predicción de mineralización a gran escala, para un gran número Los datos geológicos, físicos, químicos y de teledetección, la síntesis de información de múltiples fuentes y la tecnología de procesamiento de imágenes compuestas pueden extraer rápidamente información útil y obtener expresiones de imágenes intuitivas de los resultados, logrando buenos resultados en la prospección geológica. Sin embargo, el problema con este método es que las imágenes de teledetección comúnmente utilizadas son producto de una corrección aproximada y tienen una cierta distorsión espacial (desplazamiento del punto de la imagen; además, la propia información de exploración geofísica y geoquímica tiene una cierta deriva espacial); Si esta imagen distorsionada se superpone con un campo de información desplazado, puede producir anomalías sintéticas espurias que a veces pueden desviar a las personas. La solución es utilizar síntesis de información de múltiples fuentes y tecnología de procesamiento de imágenes compuestas respaldadas por las tres "S". Primero, bajo el control de los puntos de control GIS y GPS, la imagen de detección remota se corrige con precisión (especialmente la corrección de diferencia de proyección) para crear. una proyección ortográfica. Luego, a través del análisis estructural de variables regionalizadas, descubrimos la correlación estructural de diversa información geocientífica en diferentes escalas y niveles, y establecemos un modelo conceptual de campo aleatorio unificado. Los SIG se utilizan para hacer coincidir con precisión diversa información en el espacio, hacer pleno uso de la tecnología de visualización por computadora para establecer un modelo de fuente de información natural de los yacimientos de mineral y extraer cuantitativamente información de prospección integral para lograr el propósito de una rápida evaluación y optimización de las áreas objetivo de prospección. Utilizando este método, el autor realizó predicciones de mineralización (oro) en el área de Nanjiang [14] y logró resultados notables.
El área de Nanjiang se encuentra en un entorno estructural geológico especial, con buenas condiciones geológicas de formación de minerales, muchos tipos de minerales y puntos minerales dispersos. Sin embargo, en términos relativos, el grado de investigación sobre los depósitos de oro es muy bajo. Sólo se han descubierto dos sitios de mineralización de oro en Wanjinshan y el río Pinghe en el oeste. Este estudio utilizó las ortofotos de teledetección desarrolladas para obtener nuevos descubrimientos mediante la extracción de información, el procesamiento de datos de 14 datos geoquímicos como oro, plata y cobre, geológicos, materiales, químicos, integración de información de múltiples fuentes de teledetección y procesamiento de imágenes sintéticas. Delimitar el área de prospección.
A través de estudios de campo, se encontró que la mineralización de oro a placer prevalece en los valles fluviales a lo largo de los cinturones estructurales identificados en el procesamiento de imágenes, y se encuentra en un área de anomalía más alta en el mapa de información compuesta de anomalías geoquímicas de oro e imágenes de detección remota.
Referencia
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