矿集区找矿预测理论方法技术体系框架
张志辉1,左群超1
(1.中国地质调查局发展研究中心,北京 100037)
提要
【研究目的】本文主要针对一套涵盖1:5万比例尺区域矿产预测和1:1万大比例尺找矿预测的理论方法技术体系，阐明了体系中包含的理论方法、数据模型和技术支撑软件系统等内容，并向大众推广服务。
【研究方法】以“矿床模型综合地质信息预测理论方法”和“成矿地质体找矿预测理论方法”为指导，利用现代信息技术，对矿集区找矿预测所采用的理论、方法及技术等进行了深入研究与系统总结。
【研究结果】已建立了矿集区找矿预测理论方法技术体系，已广泛应用于我国重要矿集区的矿产调查和深部找矿预测工作。
【结论】本文简要介绍了矿集区找矿预测所采用的基本理论、核心方法、实现技术、形成成果以及质量控制等重要方面构成的体系框架，为我国新一轮找矿战略行动提供支撑。
关键词：矿集区;成矿地质体;找矿预测;理论方法;综合地质信息;固体矿产矿床模型;矿产勘查工程
创新点：
1)首次提出了涵盖且支持中比例尺矿产预测与大比例尺找矿预测的矿集区找矿预测的理论方法技术，可以解决矿集区不同比例尺找矿预测衔接问题，提高找矿效率。
2)首次提出矿集区找矿预测数据模型，并构建了矿集区找矿预测数据模型应用软件体系。
3)首次建立了基于数据模型的矿集区找矿预测数据质量检查与评价控制体系。
1 引言
矿集区是指矿床、矿点或矿化物密集分布的区域，它反映了大量矿床或矿点在空间上的自然分布特征， 作为国家战略性
矿产资源的重要保障基地，我国的矿集区正逐渐从浅表矿开发转向深部矿资源开发。深部矿已成为矿集区找矿的重点，包括老矿山深部和外围资源的探索。通过矿集区找矿预测研究，能帮助我们更好地了解和发现深部矿产资源，实现新的突破。矿集区找矿预测工作性质处于区域地质调查和矿产勘查之间， 工作内容序次包括 1：5 万中比例尺区域矿产预测和大于等于 1：1 万大比例尺找矿预测，属于矿产预测范畴。因此，矿集区找矿预测涉及广泛的学科领域，如地质学、数学和技术等。
矿产预测层次可细分为六个基本级次：①大区域层次(比例尺小于 1:250 万，用于资源战略研究或矿产勘查规划)、 ②成矿区(带)层次(比例尺小于 1:50 万，圈定矿区或矿带，用于矿产勘查规划或资源战略研究)、 ③矿区(带)层次(比例尺 1:25 万~1:10 万，用于圈定矿田及矿床预测区、矿产勘查规划或勘查靶区选择)、 ④矿田层次(比例尺 1:5 万~1:2.5 万，用于圈定矿床、勘查靶区选择)、 ⑤矿床层次(比例尺 1:1 万~1:5 千，用于圈定矿体、勘查工程部署)、 ⑥矿体层次(比例尺大于 1:5 千，用于圈定不同类型、品质、性能、用途的矿石、勘查工程部署)。基于矿产预测层次的概念，矿集区找矿预测研究范围可能涵盖紧邻矿区(带)层次、矿田层次、矿床层次，以及紧邻矿体层次的所有研究范围;矿集区找矿预测工作的比例尺范围主要在≤1:5 万和≥1:1 万之间。依我国地质工作程度而言， 矿集区找矿预测特指在已完成 1∶ 5 万区域地质调查的矿集区范围内， 首先通过开展 1∶ 5 万矿产专题地质填图、 1∶ 5 万物探化探和遥感地质调查填平补齐、 典型矿床及矿产地(矿体、矿点、矿化)调查研究、 物化遥异常综合检查、 专题采样与测试分析等工作，查明矿集区成矿地质条件和矿产资源特征，总结成矿规律，开展矿集区范围 1∶ 5 万矿产资源潜力评价，圈定矿产预测区(即找矿远景区)，估算预测资源量;然后优选重要勘查区开展大于等于 1:1 万大比例尺找矿预测工作，为矿产勘查工作提供基础资料。
国外成矿预测方法有加拿大的地质学的多变量预测方程， 主要是用多项式趋势和地质变量来预测地质变量的技术。美国三步式预测方法，该方法包括三部分：(1)根据地质条件划分不同类型的矿床允许区域;(2)利用品位-吨位模型估计每种类型矿床的金属量和矿石特征;(3)估计每种类型矿床的未发现矿床数量。该方法强调内部一致性，即允许区域与描述模型一致，品位-吨位模型与描述模型和已知矿床一致，未发现矿床数量估计与品位-吨位模型一致。国内学者在预测理论与方法研究上也多有建树， 如赵鹏大院士的“地质异常”理论，认为地质异常在地质体或地质体组合中表现明显的差异，包括成分结构、构造或成因序次，与周围环境不同，这种差异性为矿床形成提供了前提条件，因此地质异常可视为矿床形成的必要条件之一。翟裕生院士提出的成矿系统理论，认为成矿系统由地质要素、成矿作用过程、矿床系列和异常系列组成，这些要素共同构成了具有成矿功能的自然系统，对矿床的形成和保存起着重要的控制作用，研究成矿系统可以更好地理解矿床的形成机制，为矿产资源的勘查与开发提供重要的理论参考。陈毓川院士提出的“成矿系列理论方法”，该理论利用系统论和活动论的观点研究了成矿作用过程和矿床组合自然体，认为矿床的成矿系列是一种自然分类方式。叶天竺研究员提出的勘查区找矿预测理论，通过系统梳理已有地、物、化、遥等资料，通过相关工作手段，确定成矿地质体、 成矿构造与成矿结构面、成矿作用特征标志，从而提炼成矿要素及找矿标志，建立找矿预测地质模型，推断矿体外置，并通过工程验证查明矿体。王世称教授的“综合信息预测技术”，提出综合地质、地球物理、地球化学和遥感信息，研究不同信息之间的关系和转换规律，建立综合信息找矿模型，利用间接信息探测潜在的矿体。朱裕生研究员的“多元信息预测技术”。肖克炎研究员的“GIS 矿产预测方法技术”， 为矿产预测评价提供全面可操作的数据综合、成矿信息提取、预测方法选择、预查区的圈定和优化、成果输出一体化，以及进一步的网络交流平台。赵鹏大院士的“三段式”成矿预测及定量评价方法，要求清晰梳理，包括确定远景区空间位置、资源量、品位和矿产价值，以及找矿概率、精确性和可靠性。通过确定成矿因素和最佳定量组合，确定可能的找矿范围。这些权威学者在成矿地质理论、成矿预测原理、成矿预测方法上各有侧重，对找矿预测提供了很好的研究方向。综上所述，成矿预测理论体系方法是一个综合性的研究体系，需要多学科、多技术的综合运用，才能有效地预测矿产资源的分布和潜力。
近年来， 矿产预测主要集中在利用三维地质模型进行成矿预测。这些方法主要集中在计算机技术和图形学方法上，但往往忽视了地质因素，例如地质背景、成矿规律和找矿模型等，缺乏对地学模型本身的关注和融合。找矿勘查学科发展主要有两大领域，一是区域成矿规律与区域矿产预测研究，二是隐伏矿床找矿预测及深部找矿。如果能将两者有机结合，将极大提高找矿效率。在新一轮找矿突破战略行动中，也需要一套序次涵盖 1：5 万中比例尺区域矿产预测和大于等于 1：1 万大比例尺找矿预测的理论方法技术体系，这也是我们研究的出发点。本研究通过对矿集区找矿预测所采用的理论、方法及技术的深入研究与系统总结及持续推广完善，建立了矿集区找矿预测理论方法技术体系，并已广泛应用于我国重要矿集区矿产调查及深部找矿预测工作。本文从矿集区找矿预测采用的基本理论、核心方法、实现技术以及形成成果种类等方面简要阐述了该体系框架构成，为我国新一轮找矿战略行动提供支持。
2 方法技术体系框架建设
2.1 体系基本框架
矿集区找矿预测理论方法技术体系，英文全称为：Theories, Methodologies and Technologies of Ore-searching Prognosis in Mineralization Focused Area(缩写 TMTofOPMFA)。该技术体系以矿集区找矿预测数据模型系列及其数据模型应用软件系列为核心方法与实现技术。它涵盖了中比例尺区域矿产预测和大比例尺找矿预测，要求从数据实体、数据模型及其应用软件递进的抽象视角进行无缝融合。此外，还包括矿床模型综合地质信息预测理论方法、成矿地质体找矿预测理论方法、矿集区找矿预测所需的野外调查、测量分析、专题与综合研究、以及各环节数据资源建设技术要求。此技术体系还涵盖了覆盖全流程的数据质量控制方法技术，以建立全程支撑位于 1：5 万区域地质调查与矿产勘查之间的矿集区找矿预测理论方法技术(图 1) 。
图 1 矿集区找矿预测理论方法技术体系框架
TMTofOPMFA 的构成内容包括 7 个主要方面：①矿集区找矿预测采用的两套矿产资源预测理论方法;②矿集区找矿预测野外调查、测量分析、专题与综合研究技术要求;③矿集区找矿预测数据模型规范;④矿集区找矿预测数据模型支持软件;⑤矿集区找矿预测数据(库)质量控制方法技术;⑥矿集区找矿预测面向的主要目的和服务的主体对象;⑦矿集区找矿预测形成的成果种类与成果用途。进一步，基于 TMTofOPMFA 研究成果，明确规范了矿集区找矿预测每一环节的工作输入和成果产出，研制并提出了矿集区找矿预测研究模式，即一种理论找矿模式(图 2) ，进一步科学化、规范化、系统化、模型化、信息化、流程化了矿集区矿产预测研究工作。
图 2 矿集区找矿预测研究模式
2.2 基本理论和技术要求
2.2.1 基本理论
矿集区找矿预测主要包括 1:5 万中比例尺区域矿产预测和大于等于 1:1 万大比例尺找矿预测。其中， 1:5 万中比例尺区域矿产预测和大于等于 1:1 万大比例尺找矿预测分别采用了“矿床模型综合地质信息预测理论方法”和“成矿地质体找矿预测理论方法”作为指导理论。以下概述这两套矿产资源预测理论方法。
(1)矿床模型综合地质信息预测理论方法
固体矿产矿床模型综合地质信息预测理论方法，英文全称为：Methodology of Geological Information Intergration and Mineral Modeling for Mineral Resource Assessment(缩写 MGeoM)。是由叶天竺科研团队于 2004 年提出的。该方法综合了国内三轮成矿区划科技研究攻关经验(第 1 轮始于 1979 年、第 2 轮始于 1985 年、第 3 轮始于 1995 年)，吸收了自 20 世纪 80 年代以来国外矿产预测领域不同学派的学术理论，融合了国内矿产预测领域代表性的研究成果。该方法还在全国矿产资源潜力评价计划项目(2006—2013 年)中得到推广应用，科学评估了我国陆地范围内25 种矿种如铁、
铝、
铜等的矿产资源潜力，揭示了我国重要矿产资源的潜在财富。通过板块构造学、大陆动力学、大地构造相分析、成矿建构造分析、成矿规律研究以及矿产预测方法等方面的进一步完善， MGeoM 得以不断提升。
MGeoM 的核心要点概述为：以板块构造学、大陆动力学、成矿系列理论、区域成矿学、矿产预测学理论为指导。以大地构造相分析方法研究成矿地质背景，以地质建造构造分析方法研究成矿地质建造构造特征。利用现代计算机信息技术，充分利用基础地质、矿产勘查与研究资料。划分矿产预测类型，并在典型矿床研究基础上建立矿床地质实体模型，在区域成矿规律研究基础上建立区域成矿模型，确定成矿要素。结合物探、化探、遥感、自然重砂等多元信息，以成矿特征研究为基础，按照矿产预测方法类型，确定预测要素，建立矿产预测模型研究平台。利用 GIS 技术和数学地质方法对未知区进行类比预测，圈定预测区。采用体积法、成矿地质体参数法、磁异常拟合体积法、水系沉积物拟合三维定量估算法、数学地质等方法估算资源量。
(2)成矿地质体找矿预测理论方法
勘查区找矿预测理论方法，英文全称为：Theory and Method of Ore-forming Geological Body Prospecting Prediction 或 Metallogenic Prognosis Theory and Method In Exploration Area)(缩写MProM) 。叶天竺科研团队以大量地质事实、多种常见矿床类型及其典型研究成果(包括 13 种常见矿床类型的 129 个典型矿床)为基础，汇集了 20 多位国内知名矿床学家的找矿实践经验和矿床研究智慧。他们通过获取宏观到微观各类数据，探索并寻找理论依据，进行了大量找矿勘查综合研究与调查验证工作。在此基础上，他们创建了我国独具特色的勘查区找矿预测理论与方法，以“成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志、矿化空间模型结构”为核心内容，并于 2014 年系统提出。这一理论对矿床学研究、找矿预测、矿产勘查工作具有重要的指导意义。
MProM 的核心要点概述为：以矿物学、岩石学、矿床学和地球化学，甚至还包括大地构造学、构造地质学、地层学以及地质年代学等基础理论为指导，以大量实验数据为支撑。通过总结矿山深部和外围找矿实践和典型矿床研究成果，依据成矿作用内因和外因相结合的辨证思维，成矿作用时间、空间、物质能量相统一的综合思维，元素地球化学分类和找矿预测矿床分类的比较思维，提出成矿地质体、成矿构造和成矿结构面、成矿作用特征标志等概念。划分了沉积作用、火山作用、岩浆作用、变质作用和大型变形作用 5 类成矿地质体，以及构造界面、岩性和地质体界面、物理化学转换界面 3 大类成矿结构面。根据成矿地质作用对我国主要矿床类型进行重新划分，归纳总结了主要矿床类型的地质特征，构建了反映矿体赋存位置的成矿地质体-成矿结构面-成矿作用特征标志“三位一体”找矿预测地质模型及矿化空间模型结构。依此模型结构为基础，结合大比例尺物探、化探工作，通过综合分析，推断矿体位置，通过工程验证发现并查明矿体(床)。
2.2.2 技术要求
矿集区找矿预测技术要求，以 MGeoM 和 MProM 预测理论方法为指导，明确说明并规范了矿集区找矿预测的工作内容及要求。用于规范我国当前和未来一段时间内矿集区的矿产调查和深部找矿预测工作。
矿集区找矿预测技术要求主要包括：资料预研究、1:5万专项地质填图、1:5万地球物理测量、1:5万地球化学测量、 1:5万遥感地质调查、矿产及物化遥异常综合检查、典型矿床及矿产地专项调查、矿集区范围 1:5万成矿规律研究、矿集区范围 1:5万矿产资源潜力评价、勘查区大比例尺找矿预测、项目资料整理与成果报告编制、矿集区找矿预测数据库建设、以及有关技术附录(主要包括1:50万区域构造格架图编制方法、构造专项填图要求、矿化蚀变专项研究工作纲要、1:5万岩性构造图编制方法、1:5万构造纲要图研究内容与编图方法、1:5万成矿规律图研究内容与编图方法)等内容(图 3) 。
图 3 矿集区找矿预测研究内容及工作要求
2.3 矿集区找矿预测数据模型及软件研究
2.3.1 数据模型规范
矿集区找矿预测数据模型指与矿集区找矿预测全程相关的基础性数据、图件或表格、中间性重要数据、图件或表格，以及最终结果性数据、图件或表格的数据特征及其联系的抽象集合。本研究以 MGeoM 和MProM 预测理论方法为指导，依据《矿集区找矿预测技术要求》进行研究，并借鉴全国矿产资源潜力评价计划项目(2006—2013 年)的数据建模思想，构建矿集区找矿预测数据模型并于 2018 年提交试行。通过全国重要矿集区找矿预测二级项目(2016— 2018 年)以及矿集区矿产调查及深部找矿预测二级项目(2019—2021 年)的大规模应用完善，用以规范矿集区矿产调查及深部找矿预测数据资源建设工作。
矿集区找矿预测数据模型是数字地质调查、 GIS 矿产资源定量评价、三维地质建模、地质大数据、地质智能分析等现代信息技术应用于矿集区找矿预测的基础和桥梁。从数据信息层和数据模型层，融合了矿集区找矿预测所采用的“矿床模型综合地质信息预测理论方法”和“成矿地质体找矿预测理论方法”。集成了矿集区找矿预测所包含的“矿集区中比例尺度区域矿产预测”和“勘查区大比例尺度找矿预测”两个序次矿产预测工作相关的所有数据实体的数据特征及其联系。
矿集区找矿预测数据模型主要包括以下内容：矿集区找矿预测领域专业划分谱系、特征分类体系、编图与建库比例尺及空间参照类型参数规定、图式图例规范、数据项下属词规定、特征类定义、图层类定义、图件类定义、数据表类定义、表格类定义，以及图件类数据模型、表格类数据模型、数据质量模型(或称数据质量检查与评价模型)和集成数据模型等。依据数据建模抽象程度由低至高，可分为模型基础架构层(基础架构层)、简单应用模型层(简单应用层)、数据质量模型层(质量控制层)和复杂应用模型层(复杂应用层)，每一大层又可细分为若干小层。整体上构建了矿集区找矿预测数据模型及其分层结构(图 4)。
图 4 矿集区找矿预测数据模型构成与分层结构
2.3.2 数据模型软件
基于矿集区找矿预测数据模型本身或接口研发实现或扩展改造的计算机软件或系统，均可划归为矿集区找矿预测数据模型软件(数据模型软件)。围绕矿集区找矿预测数据模型应用为中心的数据模型软件“家族”，奠定了矿集区找矿预测理论方法技术体系应用实现的基础。本研究采用 Object Management Group ( 国 际 对 象 管 理 联 盟 ) 的 MDA 模型驱动思想(模型驱动架构) (Https://www.omg.org/mda)和 The Open Group(国际开放群组)的TOGA架构开发方法(开放群组架构框架)( Https://www.opengroup.org/togaf)，依托全国重要矿集区找矿预测二级项目( 2016— 2018 年)，通过采用自主设计研发和合作扩展改造等多种形式，初步形成了矿集区找矿预测数据模型软件“家族”;又通过矿集区矿产调查及深部找矿预测二级项目(2019—2021 年)进一步应用完善，构建了矿集区找矿预测数据模型软件体系(图 5) 。
图 5 矿集区找矿预测数据模型软件体系及分层结构
矿集区找矿预测数据模型软件体系一般包括野外地质调查数据采集、物化探数据处理、地质综合研究编图、成矿特征或规律信息提取、矿产预测评价，以及地质矿产数据资源建设与数据质量控制等专业处理软件。根据支持矿集区找矿预测数据模型应用程度划分，矿集区找矿预测数据模型软件体系可分为九层：数据模型需求层、数据模型设计层、数据模型字典层、数据模型管理层、数据模型使用层、数据质量控制层、数据资料管理层、数据资料应用层、数据资料用户层。
图 6 GeoMgrBM 软件主界面及功能
数据模型管理层、数据模型使用层、数据质量控制层是矿集区找矿预测数据模型软件体系分层结构中最为关键的三层。数据模型管理层代表性软件为矿集区找矿预测数据模型管理软件， 英文名为 GeoMgr By Models(GeoMgrBM)，主要功能为：设计、维护、管理矿集区找矿预测数据模型及其相关规范或标准等数据模型要素，导出并提供矿集区找矿预测数据模型字典数据库(即数据模型字典库)，支持并服务于以矿集区找矿预测数据模型应用为中心的软件或系统(图 6)。数据模型使用层代表性软件为矿集区找矿预测数据模型应用软件，英文名为GeoMap ByModels(GeoMapBM)，主要功能为：以矿集区找矿预测数据模型字典数据库为后台驱动，支持矿集区找矿预测预研究、矿集区找矿预测野外地质调查、矿集区矿产资源潜力评价、勘查区大比例尺找矿预测等全过程编图与建库工作(图 7) 。数据质量控制层代表性软件为矿集区找矿预测数据质量控制软件，英文名为GeoDQCByModels(GeoDQCBM)，主要功能为：以矿集区找矿预测数据模型字典数据库为后台驱动，以内含的矿集区找矿预测图件类和表格类数据质量检查与评价模型为质量控制原理，支持矿集区找矿预测预研究、矿集区找矿预测野外调查、矿集区矿产资源潜力评价、勘查区大比例尺找矿预测等全过程形成的所有图件类数据或表格类数据的质量控制或检查与评价工作(图 8)。
图 7 GeoMapBM 软件主界面及功能
图 8 GeoDQCBM 软件主界面及功能
2.3.3 数据质量控制
数据质量控制是致力于满足质量要求， 影响矿产预测成功与失败的关键活动之一。它根据质量要求设定质量规格，检测质量结果，评价并判定是否达到预期要求，对发现的质量问题采取措施进行补救并防止再次发生。矿集区找矿预测数据质量控制是一个由多个组件构成的人机系统，包括数据划分模型、实体数据模型、质量控制数据模型、质量元素模型、质量控制实现模型、质量检查方法、质量评价规则以及质量控制辅助计算机软件。本研究依托全国矿产资源潜力评价计划项目(2006—2013 年)，研制提出并推广了矿产资源潜力评价成果数据质量控制及方法技术。同时，通过全国重要矿集区找矿预测二级项目(2016—2018 年)和矿集区矿产调查及深部找矿预测二级项目(2019—2021 年)，进一步扩展完善并构建了矿集区找矿预测数据集(库)建设质量控制人机系统(图 9) 。该系统较传统的数据质量控制方式具有以下特色：①以系统完备规范的质量模型作为质量控制的理论基础;②有颠覆传统质量控制处理方法的技术实现;③有全程覆盖、一致规范、软件辅助且具有极高应用普适性的质量控制方法。
以矿集区找矿预测数据集(库)建设质量控制人机系统作为技术实现基础，将矿集区找矿预测工作及其数据集(库)建设视为不可分割的整体，融合质量控制活动(自检、互检、专检、督检、初审、终审、复核等)和相关人员(自检员、互检员、专检员、项目研究人员、项目负责人、项目管理人员、质量管理人员、督检专家及组长、初审专家及组长、终审专家及组长、复核专家及组长等)，合理规范各环节产出内容形式，建立矿集区找矿预测质量控制总规程(图 10) 。其中，矿集区找矿预测数据集(库)终审规程或验收规程(图 11) 最具代表性和典型性。
2.3.4 主要成果种类
矿集区找矿预测形成的主要成果可分为两个层次：第一是矿集区范围 1:5 万比例尺区域矿产预测成果，主要服务于地方经济发展和国家资源战略;第二是勘查区范围≥1:1 万大比例尺找矿预测成果，主要用于矿业企业的生产和商业勘查。这两个层次的主要成果类型简要描述如下。
(1)矿集区范围 1：5 万中比例尺区域矿产预测主要成果种类
包括：①经综合查证的各类矿致异常及其综合查证基本信息登记表。②经评价确定的找矿靶区(或找矿远景区)及其综合信息统计表。③经矿集区范围 1：5 万中比例尺区域矿产预测圈定的预测区、 预测区预测资源量估算登记表、 预测区预测资源量估算说明书以及预测区与预测资源量可信度评价说明。④矿集区范围 1：5 万中比例尺区域矿产预测评价研究总结报告。⑤经评价确定的矿产资源接续勘查基地、勘查规划建议及其有关技术报告。⑥矿集区范围 1：5 万中比例尺区域矿产预测形成的基础图件资料信息或数据库(原始资料、成果资料、实物资料目录)，主要包括：矿集区区域建造构造图、矿集区区域构造纲要图、矿集区区域成矿模型及综合信息找矿模型、矿集区区域成矿规律或成矿特征图、矿集区区域矿产预测成果图、矿集区区域矿产地质图、矿集区资源环境综合信息图，以及矿集区各类区域测量或调查数据集及相关资料。
(2)勘查区范围≥1：1 万大比例尺找矿预测主要成果及成果种类
包括：①新发现的矿点及综合检查信息登记表、新发现的矿产地(矿体) 及其矿产地信息登记表。②勘查区大比例尺找矿预测估算资源量、资源量估算评价说明书以及预测估算资源量可信度依据说明。③勘查工作部署建议及其有关实施技术方案。④勘查区范围≥1：1 万大比例尺找矿预测评价研究总结报告。⑤勘查区范围≥1：1 万大比例尺找矿预测形成的基础图件资料信息或数据库(原始资料、成果资料、实物资料目录)，主要包括：勘查区岩性构造图、 勘查区建造构造图、 勘查区找矿预测地质模型及综合信息找矿模型、勘查区物化探解释图、勘查区钻孔柱状图、勘查区资源量估算图，以及勘查区各类大比例尺测量或调查数据集及相关资料。
3 讨论
“向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题”(习近平,2016)， 我国地球科学研究已经拓展到地球深部，深部矿、深部隐伏矿和深部未知类型矿成为资源找矿的重点研究对象。实施矿集区的找矿预测工作是推动地球科学研究和深部资源开发的关键途径之一，也是向地球深部寻找资源的重要内容。这一工作需要综合应用多种高新技术，涉及系统性和跨学科的复杂决策过程。
3.1 该理论方法技术框架主要优势
3.1.1 预测具有多层次性、多目的性、 强针对性
矿集区找矿预测原则上包括两个层次的矿产预测工作。其一为 1：5 万中比例尺区域矿产预测，其二为≥1：1 万大比例尺找矿预测。前者针对整个矿集区范围，用于圈定矿集区内的矿床或勘查靶区，为地方政府经济发展或国家资源规划决策提供矿产资源基础资料信息，指导下一步矿产预测工作。后者针对矿集区范围内圈定的重点区(找矿靶区)，用于发现新矿体(矿化体)、新的矿产地，部署验证勘探工程，确定矿体或矿石类型，为引导和拉动矿业企业或商业勘查，提出勘工作部署建议。
3.1.2 理论方法层次性、同一性清晰明确
针对矿集区找矿预测的两个层次，引入了两套矿产预测理论方法。具体而言，矿集区范围为 1:5万中比例尺区域的矿产预测采用了"矿床模型综合地质信息预测理论方法";而矿集区内重点区或重点勘查区的≥1:1 万大比例尺找矿预测则采用了"成矿地质体找矿预测理论方法"。尽管两者解决问题的尺度、目的和结果各有不同，但在采用的最基本概念、成矿预测原理和预测思路上，两套理论方法在矿产预测逻辑上展现出逻辑同一性、序贯性和相容性。
其一、矿产预测类型与找矿预测矿床类型是为了便于矿产预测提出的矿床分类概念。矿产预测类型主要用于中比例尺区域矿产预测，贯穿始终;找矿预测矿床类型主要用于大比例尺找矿预测，贯穿始终。两种矿床类型的划分原则均基于矿床形成的主要成矿地质作用及特征， 从矿产预测类型到找矿预测矿床类型，并无本质不同，只是描述尺度更精准、目标更聚焦。
其二、两套理论方法采用的主要成矿预测原理均属于“类比求同原理”预测范畴，主要基于矿床地质模型类比求同预测原理进行矿产预测或找矿预测工作。
其三、两套理论方法需要开展典型矿床与成矿规律研究，并构建相应的成矿模式模型。矿床模型综合地质信息预测理论方法在典型矿床与成矿规律研究基础上，需要构建矿集区区域成矿模式模型，用于 1：5 万的矿产资源潜力评价;成矿地质体找矿预测理论方法在典型矿床与成矿规律研究基础上，需要构建勘查区找矿预测地质模式模型，用于勘查区(或称重点区) ≥1：1 万大比例尺找矿预测。在构建勘查区找矿预测地质模式模型时，可以借鉴矿集区典型矿床研究、成矿规律研究以及区域成矿模式模型成果。
其四、两套理论方法具有序贯性且紧密衔接。在矿集区找矿预测工作中，原则上先采用矿床模型综合地质信息预测理论方法进行矿集区范围的 1：5 万中比例尺区域矿产预测，圈定找矿重点区(或重点勘查区);然后，优选找矿重点区(或重点勘查区)，采用成矿地质体找矿预测理论方法进行矿集区内重点区(或重点勘查区)的≥1：1 万大比例尺找矿预测，取得找矿突破。前者是基础，为后者提供信息;后者基于前者、验证前者，产生期望结果。
另外，两套理论方法均是由著名地质学家叶天竺科研团队提出的， 因此具有天然的密切联系和逻辑一致性。
3.1.3 数据模型的层次性、系统性均规范化
矿集区找矿预测数据模型是关于矿集区找矿预测全程数据实体的数据特征及联系的抽象集合及其计算机描述规定。该模型涵盖了矿集区找矿预测两个层次的矿产预测，包括 1：5 万中比例尺区域矿产预测和≥1：1 万大比例尺找矿预测所涉及的数据实体及联系的抽象与描述。它由矿集区找矿预测预研究、矿集区找矿预测野外调查研究、矿集区矿产资源潜力评价以及矿集区重点区(或重点勘查区)大比例尺找矿预测等四个子数据模型分层无缝融合构成。
“矿床模型综合地质信息预测理论方法”与“成矿地质体找矿预测理论方法”是两套矿产预测理论方法，通过矿集区找矿预测数据模型的抽象与集成，构成序次有别、无缝衔接的矿集区找矿预测理论方法技术体系。因此，矿集区找矿预测数据模型与其支持软件，是概念化、系统化、数字化、模型化、规范化、信息化了的矿集区找矿预测理论方法技术体系的计算机实现。
3.1.4 工作手段层次性、针对性强、质量全程可控
矿集区找矿预测采用的工作手段主要包括收集以往地质资料，找矿预测预研究，专项填(编)图，物化遥地质调查，典型矿床及矿产地(包括矿点、矿化)专项调查，物化(含重砂)遥异常综合查证，构建矿集区区域成矿模式模型，矿产资源潜力评价，构建勘查区找矿预测地质模式模型，专题样品采集及测试分析，专题研究和综合研究，勘查勘探工程，大比例尺找矿预测估算资源量，计算机技术应用等。根据矿集区地质工作程度与矿产类型特征，依据矿集区找矿预测的层次性，有针对性采用上述工作手段。同时针对矿集区找矿预测各环节形成数据集或数据库及相关资料，有切实可行的质量控制技术手段。
3.2 应用案例
矿集区找矿预测理论方法体系在全国 24 片重要矿集区推广使用取得显著成果。
1)1：5 万中比例尺找矿预测. ①提交了1：5万化探异常 650 处，物探异常 627 处，遥感异常357 处及。②提交了 24 片重要矿集区的1：5万区域矿产预测基础地质资料数据信息。
2)≥1：1 万大比例尺找矿预测. 提交了新发现矿点 160 处及其矿点综合检查信息登记表，新发现矿产地 15 处。
3.3 大数据建库
在全国范围内重要矿集区找矿预测工作中，全面实施了矿集区找矿预测数据模型技术要求，该要求被用于矿集区找矿预测编图与建库技术规范。在整个过程中，利用了矿集区找矿预测数据模型支持软件或系统(GeoMapBM、 GeoDQCBM、 GeoMgrBM)，以协助矿集区找矿预测编图与建库工作。通过这项工作，我们取得了重大的找矿突破和重要的新发现，并建立了全国重要矿集区找矿预测数据库(图 12) 。
图 12 全国重要矿集区找矿预测数据库建设成果
随着我国地球深部科学研究蓬勃推进与日新月异和以“移动互联、物联网、大数据、云计算、人工智能”为标志的信息技术飞速发展，矿集区找矿预测基础理论、核心方法及实现技术， 需要持续更新研究和不断完善。
4 结论
(1)本文系统介绍了矿集区找矿预测理论方法技术体系框架，概括了目前应用的基础理论、核心方法以及实现技术等内容。对我国矿集区找矿预测领域的研究成果进行了继承和发展，提升了矿集区找矿预测工作的科学性、定量性、规范性和信息化水平，为相关研究工作提供了重要支撑。
(2)本研究成功构建了矿集区找矿预测数据模型技术规范，实现了理论方法与技术手段的计算机数据模型集成表达。研发了矿集区找矿预测数据模型应用支持软件体系，核心应用软件为矿集区找矿预测提供了必要的信息技术支持。
(3)建立了矿集区找矿预测研究工作模式，简化了找矿预测的复杂性，降低了结果不确定性，使工作更科学、系统化、层次化、模型化、规范化和信息化。同时，建立了矿集区找矿预测数据质量检查与评价控制体系，为保证各项工作质量可控提供了有效可靠的技术保障。
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