数字矿床模型评价系统设计与实现 矿床模型研究历史概述
一、系统实现的技术路线
1.采用面向对象的软件工程方法来完成系统的设计和实现
面向对象的软件设计(OOD)方法提供了对象、方法和消息等一整套概念，使这种从问题空间到解空间的变换显得非常直观、合理。其次，OOD方法提供了抽象数据类型机制，使设计人员能更自然、更方便地遵循软件设计的3条重要原则，即抽象、信息隐藏和模块化。与其他方法相比，OOD的模块化不再仅仅局限于过程处理部分，而是通过将数据及对数据的操作封装在一起，共同完成信息和处理的双重模块化。
2.采用Visual C++6.0作为本系统的开发工具
Visual C++6.0的主要特点：
1)Visual Studio环境有一整套工具用于Win32应用程序的开发；
2)功能强大的编程向导工具(MFC AppWizard，ClassWizard、MFC ActiveX Control Wizard、ATR COM App Wizard、Custom App Wizard和ISAPI Extension Wizard)，这些工具使得Win32应用程序的开发大大简化，并且也提高了编程效率；
3)MFC支持多线程应用程序的开发；
4)提供对数据库快速高效的访问，可以使用ODBC驱动程序对大多数数据库进行访问，也可以使用DAO(数据访问对象)类通过编写相应的代码来管理数据库。
3.采用MAPGIS提供的基础功能平台和供应用人员进行二次开发的二次开发函数库作为开发平台，进行C++语言开发
由于目前地质部门积累的大量数据为MAPGIS格式的数据，同时MAPGIS系统是一个通用的地理信息系统软件，它包含有一般地理信息系统软件所必要的功能，能够满足地理信息应用系统的一般需求，如图形输入、图形编辑、空间分析等。因此，在此平台上开发出具体应用需求的专用型GIS系统能够节省时间，同时能够使开发的系统具有良好的接口。
二、系统的主界面
在用户界面设计中，本着一个总的原则是用户至上，方便、友好。为此我们设计了本系统的主界面具有多文档界面的风格。系统主界面是多文档窗体，由标题条、主菜单条、工具栏、状态栏等对象组成(图7-2)。同时文档对应的视图窗口为具有双视图的窗口，左边视图为树视图窗口，用来管理预测工程中的专题图层信息，右边视图为图形显示窗口，主要用来进行图形显示的管理。既方便用户了解图层的情况也便于用户直观地获得计算处理结果，在工具栏上提供常用的图形交互操作，以方便用户的使用。
图7-2 基于GIS的数字矿床模型系统主界面示意图
三、软件功能划分
数字矿床模型系统主要用于将专家的经验结合GIS空间分析功能，获得研究区的矿床定位等工作，所以数字矿床模型系统主要子模块功能组成如图7-3。
根据上述系统总体结构系统可分成4个主要子功能模块，这4个功能模块组成如下：
1.预测工程管理模块
提供预测工程的管理，主要包括新建预测工程，预测工程的打开、保存、另存为、关闭等相关操作，以及提供与MAPGIS应用程序的接口，即生成MAPGIS格式的工程文件，并保存该文件，同时提供预测工程的打印。
2.空间定位方式模块
主要是获取数字矿床模型预测的矿床定位位置，主要包括有：综合图层定位，找矿标志定位，以及专家主观定位。目前主要实现了综合图层定位。
3.靶区优选模块(综合标志数字定位)
应用线性、非线性的评价方法，对已经存在的单元进行进一步的评价分类，获得最优的靶区。主要包括生成预测结果专题，添加参与数字定位的专题，选择参与数字定位的专题，数字定位数据生成，综合标志数字计算(包括神经网络ART模型、HOPFIELD网模型、KOHONEN网模型、聚类分析)等。
图7-3 数字矿床模型评价系统的整体构成
4.可视化模块
主要处理数据的可视化显示，包括几个方面：预测单元的显示方面，主题图层的属性浏览编辑等，图形的放大、缩小、移动等交互操作，信息查询等。
四、软件功能模块介绍
(一)预测工程管理模块
预测工程管理模块提供对预测工程的管理和对数据的管理，以及提供与MAPGIS应用程序的接口，主要功能如图7-4所示。预测工程管理模块主要采用菜单和鼠标结合的操作。
图7-4
1.新建工程
“新建工程”菜单提供的操作主要是根据专家的经验来获得某一个矿种的某一个成矿类型的工程，在这个菜单操作中主要是对决定一个地区矿床定位的基本元素进行选择。主要操作过程为：
(1)选择矿种和矿床类型
选择矿种以及矿床类型的对话框如图7-5。该对话框的操作主要有：选择左边矿种组合框中的矿种类型，右边矿床类型组合框中将相应列出这种矿种的成矿类型，如：如果选择的是Cu(铜矿)，那么右边的矿床类型组合框中将显示：岩浆岩型，斑岩型，接触交代型，海相火山岩型，陆相火山岩型，热液型，海相沉积型，陆相沉积型，受变质型，表生型等。这个对话框的前提是：不同的矿种将根据专家的经验进行分类存入系统中。
图7-5
(2)选择专题图库
这一步操作需要与用户进行交互来完成研究区矿床定位专题的选择过程。根据专家的经验，我们已经在系统中集成了不同矿种类型和成矿类型的知识，用来选择必需的专题图层。该对话框如图7-6。
该对话框是根据已经选择的矿种和矿床类型产生的，在对话框中集成的经验是相对于一个研究区来说的。要进行矿床的定位，需要的信息是多方面的，而主要包括3个决定性的方面，即地质方面的(包括大地构造、成矿地质背景、岩浆岩、围岩地层、变质岩、围岩蚀变等)，化探数据方面(提供了39中元素的信息)以及物探遥感数据方面(重力异常、磁力异常、重磁异常解疑、遥感解疑等)。因此在这个对话框中，我们将必需的3个选择框选中并且不需要用户进行改变，而留下“其它类图层”提供给用户进行选择，用户根据研究区资料的情况以及研究的特点进行取舍，“其它类图层”主要是包括前人研究的图层，综合解疑图层以及用户输入相关图层等。
(3)选择区域地质类专题图层
区域地质类型图层选择对话框如图7-7。该对话框显示地层围岩条件、变质岩条件、蚀变围岩等信息。在每个选择项下面有一个简要介绍，对每个图层的条件进行描述，不同的矿种的不同类型有不同的选择和描述。
这个对话框的主要作用是可以根据某一矿种的某一成矿类型选择适合研究区的专题图层，也可以使用系统默认选择的图层(专家经验选择)。
区域化探专题图层选择对话框如图7-8。这个对话框中显示的是39中常用的地球化学元素，根据专家的经验，不同的成矿类型将有不同的地球化学元素组合异常，系统先默认选择了具有指示特征的元素，用户可以选择用户认为比较重要的元素，该元素将显示在可选的元素组合异常框中。
图7-6
图7-7
图7-8
(4)选择物探遥感数据类专题图层
物探遥感数据类选择对话框如图7-9。这个对话框中显示的是区域磁异常、区域重力异常、重磁解译、遥感解译等图层，根据专家的经验，不同的成矿类型将有不同图层，系统先默认选择了相关图层，用户也可另做选择。
(5)选择其它数据类专题图层
其它相关数据类选择对话框如图7-10。这个对话框提供给用户有更多的自主性，用户根据需要可以添加专题图层，主要操作是可以选择“多元信息解译图层”，“物化遥综合解译图层”以及“前人预测图层”等，或者是通过在“添加的图层名称”下的编辑框中输入专题图层的名称，然后点击“添加”按钮将该专题图层的名称添加到图层列表框中，以此来增加专题图层参与矿床的定位。
(6)生成预测工程视图
生成预测工程视图分为两个部分：左边的视图是专题图层管理树视图，右边的视图是图形显示视图。此时，左边的树视图上将显示前面对于不同的图库的专题选择，形成一个分类的树结构，如图7-11。
在根目录上是工程的名称，如斑岩型铜矿，其子项分别为图库的名称，包括有地质类图库、地球化学类图库、物探遥感类图库、其它图库。而每个图库下的子项分别是刚才选择的专题图层，如斑岩型铜矿工程，对于地质类图库下有的子项是：大洋板块与大陆板块碰撞带和大陆造山带，陆块隆起区深大断裂旁侧次级断裂构造，中酸性浅成-超浅成钙碱性(或偏碱性)系列侵入体，富铜地层和碎屑岩系，钾化-石英绢云母化-黄铁矿化-青磐岩化-泥化，分别代表大地构造背景、成矿构造环境、岩浆岩条件、地层围岩条件、蚀变围岩等5个方面；对于地球化学类图库下的子项为Cu，Mo，Ag，Au，W，Bi，Sb，As，Cd等图层、物探遥感类图库下的子项为①区域磁异常图层，②区域重力异常图层，③重磁解译图层，④遥感解译图层、其它图库下的子项为相关矿点图层。
图7-9
图7-10
图7-11
2.打开工程
该菜单项主要提供将保存的文件重新打开，继续进行预测操作或者其它操作。它将在左边的视图还原所保存的树视图结构，在右边将显示相关的图形文件。
3.保存工程
保存工程的操作提供将预测工程的数据进行保存，保存内容主要是与预测专题有关的信息，如：左边视图中树视图结构的保存，单元数，单元类型等。工程文件将被保存为后缀为“.ess”的文件。
4.工程另存为
本项操作主要是提供将预测工程的数据进行换名字保存功能，内容主要是与预测专题有关的信息。
5.关闭工程
关闭工程的操作提供关闭该预测工程的功能，如果用户需要结束当前的预测工程可以选择该操作。
6.创建MAPGIS工程文件
创建MAPGIS工程文件是提供与MAPGIS应用程序的接口，因为本系统主要操作的是MAPGIS格式的数据，因此为了方便用户对预测工程中专题图层内容的改变，通过该操作达到与MAPGIS应用程序的接口。
本操作主要有3个方面的内容：
1)选择要添加到工程文件的专题文件；
2)设置工程文件的名称；
3)添加专题图层文件对应的专门图例文件。
7.打印MAPGIS格式工程文件
本菜单项功能提供与MAPGIS应用程序的接口，以便利用MAPGIS输出绘图功能输出工程文件。
8.保存为MAPGIS工程文件
本菜单项功能也是提供与MAPGIS应用程序的接口，通过该操作将当前的预测工程保存为MAPGIS格式的文件。
9.添加专题图层
添加专题图层主要是将在“新建工程”操作中添加到工程树视图上的专题图层与相应的文件结合起来而提供的操作。因为“新建工程”操作只是选择了专题的名称，而没有将实际的文件与专题图层结合起来。
当正确选择了被添加文件后点击“打开”按钮，将弹出一个选择对话框，要求用户判断是直接将这个文件作为与专题图层对应的文件还是在这个文件中提取符合专题图层的文件。如果用户选择了“直接作为专题”，那么直接将这个文件与当前选择的专题图层对应起来。如果用户选择了“根据条件提取专题”，将弹出“表达式输入”对话框。用户根据需要在此输入表达式来提取一个文件，将提取的文件给出文件名保存后与专题图层联系起来。
10.修改专题图层
修改专题图层的操作主要是修改工程树视图上的专题图层相对应的文件，目的是让用户可以修改与专题不符合的专题图层文件。
(二)空间定位方式模块
本模块主要是获取数字矿床模型预测的矿床定位位置，主要包括：综合图层定位，找矿标志定位，以及专家主观定位。目前主要实现了综合图层定位。
1.综合图层定位
综合图层定位的操作主要是获得符合选择的专题图层的矿床空间定位单元。通过多个图层的叠加分析，获得的单元中均包含了选择的必备图层，或者说多个专题图层决定是否选取某个单元作为矿床定位的空间位置。
(1)选择必要专题图层
首先选取所有用于决定矿床定位的专题图层。
(2)选择单元
用户可以选择“网格单元”或者“离散单元”来确定如何生成预单元。选择“网格单元”，则将使用规则的网格单元作为下一步定位的基础；选择“离散单元”则是将利用选择的专题图层获得不规则的地质体单元作为矿床的空间定位。
(3)网格单元
如果用户选择的是“网格单元”，将利用前面选择的专题图层来生成网格单元。如果用户已经设置过网格的大小则直接进行计算，否则将弹出设置网格大小的对话框，这些参数包括X方向的最小值，X方向的最大值，Y方向的最小值，Y方向的最大值以及网格单元的大小。完成设置后，系统将根据设置参数生成一个网格单元的区文件，然后进行判断单元中是否都存在选择的专题图层，如果都有的则保留，不满足条件的将删除，最后得到预测单元专题文件。
(4)离散单元
如果选择的是离散单元，将利用选择图层中的区文件进行，并求公共的区域，作为地质体单元将有些过分小的区域删除，最后得到预测单元专题文件。
2.删除单元专题
删除单元专题的操作目的是提供用户能够交互进行预测单元的生成，通过该操作，能够多次进行单元的选择获得最佳的矿床空间定位。
3.靶区优选模块(综合标志数字定位)
应用线性、非线性的评价方法，对已经存在的单元进行进一步的评价分类，获得最优的靶区。主要包括生成预测结果专题，添加参与数字定位的专题，选择参与数字定位的专题，数字定位数据生成，综合标志数字计算(包括神经网络ART模型、HOPFIELD网模型、KOHONEN网模型、聚类分析)等。
(1)生成预测结果专题
生成预测结果专题的操作主要是生成一个专题用来存放预测结果、定量计算需要的变量的生成，神经网络ART模型、HOPFIELD网模型、KOHONEN网模型、聚类分析等方法都是利用这个专题中存放的数据进行计算的。
(2)添加参与数字定位的专题
添加参与数字定位的专题的操作主要是将要参与定量计算的专题图层添加到预测工程中来。
(3)选择参与数字定位的专题
选择参与数字定位的专题的操作主要是进行一次选择，将不参与计算的专题图层先关闭，打开要参与计算的专题图层。
(4)数字定位数据生成
数字定位数据生成的操作主要是预测生成变量，并从各个专题中提取相应的变量数据，将此变量数据赋给预测结果专题，以便内容优选方法使用。
(5)神经网络ART模型
神经网络ART模型的概念已经在前面进行了详细的论述，在此不细说，该操作的主要目的是利用该模型的无导师训练进行分类，将不同的单元根据其数据的自身特点进行分类得到不同的预测结果。
(6)HOPFIELD网模型
HOPFIELD网模型的概念已经在前面进行了详细的论述，在此不细说。该操作的主要目的是利用该模型进行分类，将不同的单元根据其数据的自身特点进行分类得到不同的预测结果。
(7)KOHONEN网模型
KOHONEN网模型的概念已经在前面进行了详细的论述，在此不细说，该操作的主要目的是利用该模型进行分类，将不同的单元根据其数据的自身特点进行分类得到不同的预测结果。
KOHONEN网将进行以下的操作：
1)设置竞争层神经元个数(或者使用默认数据)；
2)网络最大训练次数的设置(或者使用默认数据)；
3)竞争层距离计算方案的选择；
4)数据初始化的方案(根据衬度、标准化、归一化)；
5)进行训练(点击“训练网络”的按钮)。
(8)聚类分析
聚类分析主要是进行“Q”型分类，利用单元之间的关系，划分不同的类别。在系统中根据聚类分析的距离计算方式不同，提供了确定以下6种计算样品之间距离的方式之一：
1)ay-Curtis距离：
Dij=∑XjkXjk/∑(Xjk+Xjk)。
2)nberra距离：
Dij=(1/M)∑XjkXjk/∑(Xjk+Xjk)。
3)欧氏距离。
4)平方欧氏距离。
5)角距离：Dij=1-COS(i，j)
其中COS(i，j)是样品i和j之间的夹角余弦。
6)Gower距离：
Dij=(1/M)∑XjkXjk/∑(XMAXk+XMINk)。
式中：XMAXk和XMINk分别为变量k的最大值和最小值。
并且根据聚类的方案不同，提供9种样品类之间距离的定义以及相应的样品类的合并准则。这9种定义都是从以下公式中演变出来的：
Dhk=a1×Dhi+a2×Dhj+b×Dij+C×|Dhi-Dhj|
式中：样品类k由样品类i和j合并而成，样品类h代任一样品类，这是一个递推公式，利用它计算样品类之间的距离要节省许多时间。
1)短距离法，此时a1=a2=0.5；b=1；c=0.5。
2)长距离法，此时a1=a2=0.5；b=1；c=0.5。
3)松弛法①，允许用户在约束条件a1+a2+b=1；a1=a2；c=0下，选择参数b。
4)松弛法②，允许用户在没有约束的情况下选择参数a1，a2，b，c。
5)非加权类平均法，此时a1=Ni/Nk；a2=Ni/Nk；b=c=0。
6)加权类平均法，此时a1=a2=0.5；b=c=0。
7)非加权类重心法，此时a1=Ni/Nj；a2=Nj/Nk；b=-a×a2；c=0
8)加权类重心法，此时a1=a2=0.5；b=-0.25；c=0。
9)平方和增量法，此时，计算两个样品类距离的参数值a1，a2，b和c同非加权类重心法。
用户可以根据数据的特点选择不同的计算距离方式和聚类方案进行分类。
4.可视化模块
主要处理数据的可视化显示，包括几个方面：预测单元的显示，主题图层的属性浏览编辑等，图形的放大、缩小、移动等交互操作，信息查询等。菜单操作有：设置网格参数、装入MAPGIS文件、关闭MAPGIS文件、浏览属性、编辑属性、浏览属性结构、编辑属性结构、变量因素统计信息、移动窗口、放大窗口、缩小窗口、还原窗口、更新窗口、清除窗口、设置窗口背景等。主要菜单操作如图7-12。
图7-12
矿床模型的概念和特点~
(一)矿床模型的概念
通常所说的矿床模型(mineraldepositmodel)是一个综合性的概念。一般来说，矿床模型是针对某类型矿床系统整理出的一套描述或反映其基本特征的信息集合。在矿床模型的研究中，因目的、重点、用途不同，人们提出了各种各样的模型概念和定义，乍看起来千头万绪，实则有着内在的联系。为了理清本书的研究与编写的思路，有必要对矿床模型的概念作一些探讨。表1－1列出了国内外学者对矿床模型概念的代表性论述。
表1－1 国内外学者对矿床模型概念的表述
续表
由表1－1可知，尽管不同学者的视点、重点和角度有别，实质上都不约而同地把矿床模型区分为两大类，即经验模型和概念模型(或曰理论模型)。经验模型注重矿床基本特征和找矿标志的收集、甄别和系统整理，不特别强调要探究它们之间的内在联系，故又被称为描述性模型;概念模型注重把观测到的矿床特征、相关标志与成矿作用过程理性地联系起来，以确定成矿和控矿规律，故又称为理论模型。以这两类模型为基础，因目的、用途、特征之不同，又派生出多种多样的模型和概念，如成因模型、品位－吨位模型、矿体形态模型等(详见第二章)。
严格说来，在矿床模型的研究和应用中，各种模型的概念并不是最重要、最本质的问题，关键是应把模型研究或建模工作看作是解决地质找矿实际问题的方法途径或思维方式。在解决找矿问题的过程中，“模型”只是一种中间成果，还需要在实践中不断发展和完善。
应该提到的是，在中文文献中，矿床模型也被称为“矿床模式”、“成矿模式”;在物化探文献中，亦有“异常模型”和“异常模式”之称谓。不过，在大部分情况下，“模型”与“模式”对应的英文都是“model”;只有地球化学分散“模式”对应的是“pattern”，那已经是另外的专业含义了。因此，本书基本上采用“模型”这一术语和概念(引用的中文文献除外)。
(二)矿床模型的特点
经过半个多世纪的探索与发展，矿床模型不断得到补充和完善，其研究工作日趋成熟，研究领域与应用范围不断扩大，找矿效果日趋明显。当前，矿床模型具有以下几个特点:
一是“亦老亦新”。矿床模型的概念已经提出半个多世纪，在地质找矿过程中发挥了重要的作用。在实际运用过程中，具有“老矿床，新模型”、“老资料，新解释”、“老模型，新作用”的特点。20世纪60年代依据斑岩铜矿蚀变分带模型发现美国卡拉马祖斑岩铜矿床的过程，堪称矿床模型应用的典范，至今还被人们津津乐道。一些古老的矿床模型在当今深部找矿的过程中正焕发着青春，针对矿床新发现，不断研究新信息，解决新问题，形成新认识，推出新模型，实现新突破。过去，人们习惯把澳大利亚奥林匹克坝铜金铀矿床称为“独生子”矿床。经过大量研究后发现，在世界范围内广泛发育此类矿床，它们构成了一种新类型，即铁氧化物铜金型矿床，这为矿床模型研究注入了新的内涵。据称，应用该模型，在澳大利亚、加拿大、越南等国家取得了一系列重大发现。
二是“亦小亦大”。从研究尺度上看，矿床模型研究范围可以小到一个具体矿床(体)，亦可以大到矿田，再到区域成矿带乃至全球尺度成矿域。人们总结的每个类型矿床模型虽然文字不多，但涵盖着众多矿床的信息，涉及不同级次成矿客体的空间关系，包容着地质、地球物理、地球化学等信息，因此，具有“小模型，大视野”、“小模型，大功能”、“小模型，大信息”的特点。
三是“亦理亦工”。矿床模型既包括概念性模型，又包括经验性模型;既有理论性研究，也有实用性研究;既有成矿理论总结，更有找矿实践应用;既是原创性与再创性的结合，又是信息积累和认识升华的结合。因此，矿床模型是理论与经验、认识与工程(实践)、科学与技术相结合的产物和载体。
(一)国外矿床模型研究发展概况
矿床模型的研究是随着矿床发现实践和成矿理论深化而发展起来的。从已有的文献资料来看，国外矿床模型研究的发展大体经历了3个阶段。
1.矿床模型的萌生和奠基时期
这一时期大致为20世纪30年代至70年代末。其基本特征是，以大量已知矿床为基础，总结出了一系列典型矿床的基本特征。
在矿床学研究的早期，虽然没有正式提出矿床模型的概念，但实际上早就从研究已知矿床的典型特征入手，查明控矿要素，探讨成矿过程，总结矿床成因，确定找矿标志，孕育着矿床模型的研究思路。例如，美国的W.林格伦、R.C.艾孟斯，瑞士的P.尼格里，挪威的J.H.L.伏格特，德国的H.斯奈德洪，前苏联的A.E.费尔斯曼、C.C.斯米尔诺夫、A.Г.别捷赫琴等，以各自的研究为依据，认为大部分金属矿床与岩浆热液作用有关，建立了以“岩浆－热液”成矿作用为主导的学说。这些观点逐步系统化，形成了岩浆热液成矿论，实际上这便是现今我们熟知的岩浆热液型矿床的矿床模型。以德国A.G.维尔纳为代表的水成论学派，认为所有的岩石和矿床都是从大洋水中沉淀形成的，大洋水中溶解有形成岩石和矿床的所有物质，当它们沿岩石裂隙渗透时，就在其中沉淀出矿石。后来，逐渐形成“侧分泌”成矿观点，进一步演变成了“层控”成因的新观点。这便是后来提出的“层控型矿床模型”。
到20世纪50年代，“模型”的概念和术语开始被采用，并见诸文献。例如在美国，当时已开始研究斑岩铜矿的蚀变和矿化分带模型，用于找矿实践，并在卡拉马祖等矿床的发现中发挥了作用。从60年代开始，使用矿床的描述性模型和成因模型进行矿产勘查和矿产资源区域评价，在科罗拉多钼矿带的扩大和阿拉斯加矿产资源评价中取得了成功。这种研究思路得到了学术界和管理部门的认可。1979年，美国在丹佛召开了“矿产评价讨论会”，将描述性勘查模型确定为评价美国本土矿产资源潜力的主要方法。
20世纪60年代和70年代，在澳大利亚，便有意识地建立了一些典型矿床的成因模型，并集中力量利用模型指出成矿环境，圈定找矿靶区。1960～1980年间，澳大利亚成功建立并应用的模型有:第三纪到现代红土准平原上的铝土矿矿床模型，元古宙条带状铁质建造中的块状赤铁矿矿床模型，超镁铁质熔岩流铜镍硫化物矿床模型，古生代火山岩中的铀矿矿床模型，以陆棚碳酸盐岩为容矿岩石的铅锌矿床模型，酸性火山岩中的多金属块状硫化物矿床模型，等等。
从20世纪70年代起，前苏联地质部和苏联科学院的许多研究所，也开始集中力量研究一些重要类型矿床的地质和地球物理模型。
应当提到的是，在 20 世纪 60 ～70 年代，板块构造学说的兴起和发展，给成矿理论和成矿模型的研究注入了新的活力。地质科学理论的重大创新推动着矿床模型研究的发展。到 70 年代末，矿产勘查发现了大量矿床，促进了现代矿床学框架的基本确立，同时也为矿床模型的研究和应用奠定了良好的基础。
2. 矿床模型研究和应用的发展时期
20 世纪 80 年代以来，在大量资料积累的基础上，矿床模型研究的规范化和系统化成为这个时期矿床模型研究的重要特征，并呈现出以下特点。
( 1) 总结性、综合性学术著作大量问世，研究水平明显提高
1981 年，美国地质调查局出版了 《Characteristics of Mineral Deposit Occurrences》，开始以专著形式总结矿床模型的研究成果。此后，不同国家相继出版了类似的总结性专著，且综合性大大提高。例如，1986 年，美国地质调查局 D. P. Cox 和 D. A. Singer 编著的 《Mineral Deposits Models》，总结了 111个国家 3900 多个矿床的资料，包括 87 个矿床类型的描述性模型和 60 个不同类型矿床的品位 － 吨位模型。1992 年，J. D. Bliss 主编的 《Developments in Mineral Deposits Modeling》对 1986 年之后美国矿床模型的建立和使用做了简要回顾。加拿大地质调查局于 1984 年出版了 《Canadian Mineral DepositTypes: A Geological Synopsis》( O. R. Eckstrand，1984) ，介绍了一些矿床类型的描述性模型。此后，加拿大地质协会于 1988 年和 1993 年先后出版了 《Ore Deposit Models》( R. G. Roberts and P. A. Sheahan)和 《Ore Deposit Models ( Ⅱ) 》( P. A. Sheahan and M. E. Cherry) 两本汇编，系统收入了加拿大矿床模型研究的最新成果，先后重印了 7 次。1998 年，《澳大利亚地质和地球物理杂志》编辑部组织大学、研究部门和矿业公司，针对澳大利亚的主要矿床类型撰写了 20 个找矿模型。这种趋势也延伸到发展中国家，例如，哈萨克斯坦于 2004 年以英文出版了 《Minerogenic Map of Kazakhstan》( S. Zh. Daukeev等，2004) ，介绍了 43 个典型矿床的地质特征和矿床模型。2007 年，印度出版了 《Exploration Model-ing of Base Metal Deposits》 专著 ( S. K. Haldar，2007) ，以印度元古宙锌矿资料为基础，与澳大利亚、加拿大的层状铅锌银矿床进行对比，系统地论述了矿床模型的理论、参数和实例 ( 表 1 －2) 。
表 1 －2 20 世纪 80 年代以来国外发表的矿床模型代表性著作
续表
从 20 世纪 70 年代末到 90 年代初，前苏联在金属矿床模型方面完成了先驱性的研究。例如，全苏地质研究所在 80 年代初以建造分析为基础，在前苏联境内划分出了 87 个构造建造带类型，为区域矿产预测提供了经验模型。矿床模型研究虽受到前苏联解体的影响，但其后又得到加强。例如，俄罗斯中央有色金属和贵金属地质勘探研究所 ( ЦНИГРИ) 参与专题研究的专家有 80 多位，1992 ～2002年 10 年内出版的专著就有 33 种，包括矿床模型图集、丛书，介绍建模的规程和方法 ( 表 1 －3) 。表1 －3 俄罗斯中央有色金属和贵金属地质勘探研究所出版的有关矿床模型的专著
世界找矿模型与矿产勘查
续表
资料来源: А. И. Кривцов 等，2005
注: * 丛书为 《贵金属和有色金属矿床模型》。
( 2) 多种形式推进矿床模型的研究与应用，实际效果显著
20 世纪 80 年代以来，矿床学和矿产勘查界的学术会议，都把矿床模型作为重要的讨论议题，对矿床模型的研究和应用起到了巨大的推动作用。例如，前苏联先后召开了 3 次 “全苏内生矿石建造成因模型会议”( 1980 年 5 月，1985 年 11 月和 1990 年 4 月) 。第一次会议通过对建模任务、内容、原则和方法的争论，明确了发展方向，为后来的模型研究奠定了良好基础。此后的两次会议，分别讨论了建立矿石建造和成矿系统的定性和定量地质 － 成因模型的一般原则和特点，以及以矿石建造和成矿系统的成因模型为基础的矿产预测方法原理。1985 年 9 月，美国和加拿大共同在利斯堡市召开了“公有土地矿产资源评价展望”专题讨论会，肯定了矿床模型是进行矿产预测和评价的主要方法，进一步推动了它的实际应用。
国际地科联 ( IGUS) 和联合国教科文组织 ( UNESCO) ，在推动矿床模型研究和应用方面发挥了独特作用。1985 ～1994 年间，他们联合组织了一个为期 10 年的 “矿床模型项目”( DMP) 。该项目的基本目标是，在发达国家和欠发达国家的地球科学家之间进行资料和技能方法的交流，对发展中国家的地质工作者进行培训，促进矿床模型在矿产资源勘查、评价、开发和管理方面的应用。1994 年以后，该项目又续作了一段时期。相关情况见表 1 －4。
有关矿床模型的文献在相关专业杂志上发表与传播，也有效地推动了矿床模型的推广和使用。1980 年以来，加拿大 《Geoscience Canada》 杂志开辟了矿床模型讲座，先后介绍了 12 个 20 世纪 70年代和 80 年代在北美流行的地质 － 成因模型。在国际地科联和联合国教科文组织的 “矿床模型项目”( DMP) 实施期间，每次讨论会提交的报告都发表在 《Episodes》杂志上，在世界范围内广泛传播。
( 3) 矿床模型研究内容扩展，应用范围扩大
随着各类地质观测数据的增多，矿床模型研究的内容不断扩展，研究参数不断增多，从传统的矿床地质描述模型扩展到地球物理、地球化学模型。随着研究内容的扩展，矿床模型的功能也不断增强，
表1 －4 国际地科联和联合国教科文组织共同组织的 “矿床模型项目”的主要活动 ( 1985 ～1994)
资料来源: C. G. Cunningham 等，1993，有修改从局部找矿预测扩展到区域找矿应用，从矿体定位扩展到区域矿产资源潜力评价。
( 4) 矿床模型定量化、智能化
20 世纪 90 年代以来，矿床模型向定量化、智能化方向发展。以信息技术为手段，以矿床模型为基础，建立了矿床模型数据库，并建立了适应不同比例尺预测和普查需要的自动化人工智能预测勘查系统。其中，最具有代表性的当属美国 “勘探者Ⅱ号”，促进了矿床模型研发与应用的定量化和智能化。当然，由于成矿作用复杂多样，矿床模型千差万别，矿床模型的定量化研究尚需不断探索和完善。
3. 矿床模型研究与应用进入新的历史阶段
20 世纪 90 年代以来，随着近地表易寻矿床的发现殆尽，地质工作者面临着寻找隐伏的、难识别大型和超大型矿床的任务，矿床模型研究也出现了新的局面。
( 1) 通过对超大型矿床的研究，拓宽矿床模型认识，建立了一些新类型矿床模型
进入 20 世纪 90 年代以来，全球范围内掀起大型、超大型矿床研究热潮，地质学家试图通过对超大型矿床的研究，确定有利于大型、超大型矿床的产出环境，制定相应的勘查准则，进而确定勘查战略。然而，研究表明，大多数超大型矿床与中小型矿床在成矿作用、主要找矿标志方面并没有本质的区别。
针对这种情况，地质学家另辟蹊径研究矿床形成过程，认识到成矿作用研究不能离开岩石圈与地幔演化，除了研究壳 － 幔相互作用外，还应注意研究岩石圈底面、软流圈上涌等对成矿作用的控制，更重要的是把成矿作用看作是地球动力学过程的一部分。为此，澳大利亚于 1993 年成立了地球动力学研究中心，试图通过对成矿作用与地球动力学演化关系的了解，增强矿业界发现矿床的能力。这被认为是成矿作用研究进入第三个里程碑的阶段 ( 施俊法等，2004a) 。为响应这个重大发展趋势，欧洲科学基金会亦于 1998 ～2003 年实施了 “地球动力学与成矿作用”研究计划。总之，成矿作用过程研究正在被纳入到地球动力学演化的总体框架中，从岩石圈深部壳 － 幔驱动到浅部地壳响应及环境变迁，从巨量物质及能量运移、聚集与浅部定位整体过程研究到大型矿集区及超大型矿床的形成、分布规律等，形成一系列与地球深部作用有关的成矿作用的新理论、新模型，例如，地幔柱成矿理论、碰撞造山成矿理论 ( 陈衍景等，2001; 侯增谦等，2003) ，等等。
与此同时，随着新矿床的发现、资料的增多和认识的深入，过去被认为独一无二的超大型矿床，现在却被认为是一种新类型的矿床，建立了新矿床模型。其中，以奥林匹克坝为代表的铁氧化物铜金型矿床 ( IOCG) ，现已被公认是一种遍及世界各地的新类型矿床。这种认识的变化有力地促进了矿产的勘查与发现。另一个实例是产在黑色岩系中的贵金属矿床，现在也被认为是一种重要的新类型矿床。
( 2) 对矿床模型性质、用途、效用进行反思与定向
在大型、超大型矿床研究过程中，矿床模型的应用遇到了极大的难题。对同一成因类型，甚至同一地区或同一构造环境的矿床作对比研究时，发现超大型矿床与小型矿床虽储量相差悬殊，但成矿地质条件十分相似，找矿标志亦十分类似，成因机制无本质区别，因此，专门寻找超大型矿床，尚缺乏独特的理论、显著的标志和有效的技术手段。同时，一些超大型矿床具有较独特的成矿地质特征，几乎是世界上独一无二的矿床，利用它们的成矿模型寻找类似规模的矿床，似乎难以如愿以偿。
从矿床发现史来看，有些勘查计划是按事先设定的成矿模型来组织工作的，虽然找到了矿床，却发现该矿床的实际模型并不是原来设定的理论模型。在一些工作程度较低的地区，尤其是在没有开展物化探工作的地区，单凭矿床理论模型判断该区的找矿潜力，存在很大的不确定性。在一些地区，尤其是隐伏区，尽管探测到与矿化有关的地质、物化探异常，但因矿床成因类型不明，往往很难下决心打钻验证。当然，大多数矿床是在明确已知成因类型后，系统收集与研究地质、物化探信息，从而实现找矿突破的。
基于上述认识，勘查者应该更加重视识别矿床的找矿标志，在矿床成因研究的基础上，深入研究矿床的各类找矿标志，进而指导同类矿床的找矿工作。可见，对矿床模型的研究明显具有理性回归的势头。
( 3) 找矿模型愈来愈受重视，综合研究正在加强
面对超大型矿床勘查的挑战和寻找隐伏矿、深部矿的难题，矿床模型的研究再次受到重视。尽管理论模型在指导找矿方面具有不确定性，但突出找矿信息的找矿模型在某种程度上不受矿床成因认识的影响，减少了勘查过程的不确定性，更受勘查者欢迎。随着深部找矿的重大发现，以矿床空间分带( 或地质标志) 为主要对象，建立了一些矿床地质找矿标志模型; 以地球物理、地球化学异常为主要参数，建立了一批物化探找矿模型。目前，以地质成因模型为基础，以地质、地球物理、地球化学标志为重点，正在不断地加强综合研究，推进矿床模型向纵深方向发展。
( 二) 中国矿床模型研究的发展概况
我国是世界上研究矿床模型最早的国家之一。20 世纪 30 年代，老一辈地质学家就对矿床分类和代表性矿床的特征作过描述，如谢家荣等 ( 1935) 在 《扬子江下游铁矿志》中对凹山式、南山式、凤凰山式、长龙山式等铁矿类型的划分和典型矿床的描述，实质上是我国建立铁矿床描述性模型的开端，这便是原始矿床模型的基础。
在大量已知矿床研究的基础上，20 世纪 60 ～70 年代，提出了一系列描述性模型，揭示矿床立体结构及空间共生关系，例如，南岭钨矿石英脉 “五层楼”模型、长江中下游 “玢岩铁矿”模型、江西九瑞地区“三位一体”铜矿模型，等等。
程裕淇等 ( 1979) 提出了成矿系列理论，将单个矿床模型研究扩展到了区域成矿模型研究，丰富和发展了成矿模型研究。后来，进一步发展成为具有中国特色的 “成矿系列”、“成矿系统”、“成矿谱系”等理论体系 ( 陈毓川等，2007) 。
20 世纪 80 年代以来，我国出现了大量涉及单个矿床的成矿模型和找矿标志的文献，但总体来说，资料分散。为推动国内矿床模型的研究，原地质矿产部情报研究所在 《国外地质科技》刊物上刊登了 “国外成矿模式”专题讲座，并于 1988 年和 1990 年分别编辑出版了 《矿床模式专辑》和《矿床模式专辑 ( 续篇) 》( 表 1 －5) 。
表1－5 国内有关矿床模型研究的重要专著
1990 年和 1991 年，中国地质科学院成矿远景区划室组织专家编写了 《矿床成矿模式选编 ( 一、二) 》，将不同时期、不同单位建立的成矿模型按照统一要求，以当时最新的研究成果为基础，建立了一系列典型矿床模型。1991 年原中国地质矿产信息研究院与俄罗斯矿物原料和地质勘探工作经济研究所合作，开展了 “矿床局部预测、普查和勘探工作中矿床模型的建立与应用”的研究，出版了《世界不同地区矿床模型的建立和应用》( 吴承栋等，1992) 。
20 世纪 90 年代以来，原地质矿产部、原国家科学技术委员会十分重视找矿模型研究，组织全国地勘行业联合攻关，开展了地质、地球物理、地球化学模型的综合研究，先后出版了一系列专著( 表 1 －5) ，标志着我国矿床模型研究进入一个新的阶段。
进入 21 世纪后，随着国土资源大调查实施，国家加大了对矿产勘查和研究的力度，又先后启动了 “大规模成矿作用与大型矿集区预测”、“中亚造山带大陆动力学过程与成矿作用”、“印度与亚洲大陆主碰撞带成矿作用”、“华南陆块陆内成矿作用: 背景与过程”、“华北大陆边缘造山过程与成矿”等 5 个国家基础研究计划，丰富和发展了一系列成矿理论模型。
2007 年和 2008 年，先后在武汉和昆明举办了 “矿床模型及矿产勘查” 讲座。讲座由中国、美国、加拿大、澳大利亚的专家主讲，其内容涉及喷气沉积型 ( SEDEX) 矿床、密西西比河谷型( MVT) 矿床、砂岩容矿型、造山带型金矿床，以及斑岩铜矿床和澳大利亚北部层控铅锌银矿床的主要地质特征。
我国矿床模型研究取得了重要成果和找矿效果，一些优势矿种 ( 如 W、Sn、Sb、Mo、REE 等)和典型矿区 ( 云南个旧锡矿区、东川铜矿区、金顶铅锌矿区、广西大厂锡多金属矿区、长江中下游铜铁成矿区、陕西金堆城和河南滦川钼矿区、胶东和秦岭金矿区、赣南钨矿区等) 的矿床模型研究引起了世界上的广泛关注。
另外，近年来随着危机矿山特别找矿计划的实施，我国在已知矿山深部和外围发现了一批新矿床( 体) ，发现一批新类型、新组合矿床，丰富拓宽了矿床模型研究的视野和内容。
矿床模型研究历史概述
答：地质科学理论的重大创新推动着矿床模型研究的发展。到 70 年代末,矿产勘查发现了大量矿床,促进了现代矿床学框架的基本确立,同时也为矿床模型的研究和应用奠定了良好的基础。 2. 矿床模型研究和应用的发展时期 20 世纪 80 年代以来,在大量资料积累的基础上,矿床模型研究的规范化和系统化成为这个时期矿床模型研究的重要...
我国矿床品位—吨位模型研究
答：方法二，正态及对数正态统计参数检验：根据公式计算品位或吨位的偏度和峰度，然后进行丰度偏度统计检验，确定分布是否为正态分布。上述两种方法我们都集成在MRAS评价系统中，可以方便可视化使用。（二）我国主要铜矿品位-吨位联合分形模型 对矿床的品位与吨位研究一直是地质经济专家和数学家十分重视的问题。通常...
MARK3资源量评价预测技术的实现流程
答：MRAS系统中，提供了在可视化环境中研究矿床品位的频率分布、吨位的频率分布以及矿床品位与吨位之间统计关系的方法。在MRAS支持下，用户可以建立某一类型矿床品位和吨位的统计分布模型，还可以研究某一类型矿床的品位和吨位之间存在的分形统计关系。在进行资源量模拟的计算中主要是利用系统设计的品位-吨位模型算法...
地质-经济模拟的内涵及其实现
答：(1)矿区的模型应具有遗传特征,这样可建立长期使用的模拟系统。 (2)模型应包括对矿物原料形态、内容、储量和质量的确切评价。 (3)模型应是多因素的,应是包含多种矿床研究方法的综合模型。 (4)在进行矿区勘探和建立数学模型的同时应开展经济模拟。 通过地质-经济模拟应使矿区的勘探和评价过程实现连续化,使勘探孔(...
矿床模型建模工作流程
答：并在此基础上建立起不同类型矿床的矿床地质知识描述模型。建立矿床地质知识描述模型的目的是为了建立矿床模型专家系统的计算机推理网络模型。因此，必须按照矿床模型专家系统建立推理机的设计技术要求，对矿床地质知识描述模型进一步抽取、归纳，得出不同矿床类型的推理网络结构图，建成矿床找矿模型的计算机推理网络...
专家系统推理网络
答：(包括大地构造背景、矿床地质特征如控矿地层、构造、岩浆岩特征、岩石、矿物、蚀变指示标志及物、化、遥信息标志等),确认后,计算机程序将观测证据与各种类型的矿床模型进行对比,并根据矿床模型知识库中的推理规则进行推理计算,然后将各矿床类型推理结果按名称及相应归类概率列于屏幕上,作为该地区可能存在的矿床类型评价...
矿床形成过程与成矿模型
答：福建紫金山矿田不仅有高硫化型浅成低温热液金矿床(紫金山矿床)与斑岩铜矿(中寮矿床)共生,而且在其旁侧的火山盆地边部还发育低硫化型浅成低温热液Ag-Au矿床(碧田矿床),成因上,碧田、紫金山和中寮矿床是以花岗闪长斑岩侵入体为中心的斑岩—浅成热液成矿系统的产物。其中,斑岩型矿床与发育于花岗闪长斑岩顶部的高...
区域成矿潜力评估方法与技术流程
答：本次研究通过成矿预测专家,物探、遥感专家和计算机技术专家相结合,实现了以当代成矿地质理论为指导,地质理论预测法和信息模型法相结合建立知识模型驱动进行多元信息综合成矿预测。 矿产资源综合信息评价系统(MORAS2.0)是在国产MAPGIS平台上由中国地质科学院矿产资源研究所设计、开发的资源评价软件系统,主要应用于矿产资源...
赣南钨矿“五层楼+地下室”成矿与评价模型
答：金银庵大中型钨锡矿的找矿前景。根据本文提出的“五层楼+地下室”模型，近年来，赣南地质队在地质大调查、国家科技支撑计划和其他项目的资助下，除了扩大了八仙脑矿床的规模之外，还在老庵里、金银庵等矿区取得了显著进展。在2007年9月27～30日于安徽合肥召开的全国深部找矿工作会议上，“五层楼 ...
湘南“体中体”成矿与评价模型
答：一、成矿地质环境 1.地质作用 与矿床形成和分布有关的地质作用，主要是成矿期构造和岩浆活动;起主导作用的是基底断裂的频繁活动，在上部盖层形成冲断、推覆构造，使地层发生形变、倒转，横向上缩短，纵向上加厚及顺层滑动等，并导致岩浆多次侵位。从构造、岩体和矿体的形态、产状一致，空间上紧密伴生等...
