地电化学勘查技术与机器学习的融合
Integration of Geoelectrochemical Exploration Technology and Machine Learning
摘要: 随着浅表矿产资源日益减少,深部与隐伏矿产勘查成为全球资源勘探的核心挑战。传统地球化学方法在覆盖层厚、地形复杂区域难以提取深部微弱信息。地电化学勘查技术通过外加电场驱动离子迁移,可强化获取深部矿化信息,已成为深部找矿的重要手段。与此同时,大数据与人工智能技术为处理地球化学数据的高维、非线性、小样本等特性提供了新方法。本文系统阐述地电化学技术原理与发展,探讨其与机器学习融合的技术路径,并以川西木绒锂矿为例,详细分析随机森林与概率神经网络在异常识别与靶区预测中的应用。文章总结该融合技术的优势与挑战,并对未来发展进行展望,旨在为智能矿产资源勘查体系构建提供参考。
Abstract: As shallow mineral resources are increasingly depleted, the exploration of deep and concealed mineral deposits has become a central challenge in global resource prospecting. Traditional geochemical methods struggle to extract weak deep-seated information in areas with thick overburden or complex terrain. Electrogeochemical exploration technology, which employs an external electric field to drive ion migration, enhances the acquisition of deep mineralization information and has emerged as a critical tool for deep mineral exploration. Concurrently, big data and artificial intelligence technologies offer novel approaches for handling the high-dimensional, nonlinear, and small-sample characteristics of geochemical data. This article systematically elaborates on the principles and development of electrogeochemical technology, explores the technical pathways for its integration with machine learning, and provides a detailed analysis of the application of random forest and probabilistic neural networks in anomaly identification and target prediction, using the Muzrong lithium deposit in western Sichuan as a case study. The article summarizes the advantages and challenges of this integrated technology, offers insights into future developments, and aims to provide a reference for constructing an intelligent mineral resource exploration system.
文章引用:陈若. 地电化学勘查技术与机器学习的融合[J]. 地球科学前沿, 2026, 16(2): 116-125. https://doi.org/10.12677/ag.2026.162012

参考文献

[1] 左仁广. 基于数据科学的矿产资源定量预测的理论与方法探索[J]. 地学前缘, 2021, 28(3): 49-55.
[2] 周永章, 左仁广, 刘刚, 等. 数学地球科学跨越发展的十年: 大数据、人工智能算法正在改变地质学[J]. 矿物岩石地球化学通报, 2021, 40(3): 556-573, 777.
[3] 罗先熔. 地电化学成晕机制、方法技术及找矿研究[D]: [博士学位论文]. 合肥: 合肥工业大学, 2005.
[4] 刘攀峰, 罗先熔, 文美兰, 等. 我国地电化学技术主要研究进展与展望[J]. 金属矿山, 2022(11): 10-22.
[5] 刘吉敏, 刘占元. 地电化学勘探法在厚层覆盖区的应用研究[J]. 物探与化探, 1990(4): 255-265.
[6] 郑超杰, 刘攀峰, 罗先熔, 等. 岩石地球化学数据挖掘及弱异常识别——以新疆阿舍勒铜矿为例[J]. 大地构造与成矿学, 2022, 46(1): 86-101.
[7] 孙彬彬, 张学君, 刘占元, 等. 地电化学异常形成机理初探[J]. 物探与化探, 2015, 39(6): 1183-1187.
[8] 王学求. 深穿透地球化学迁移模型[J]. 地质通报, 2005(Z1): 18-22.
[9] 孙彬彬, 刘占元, 周国华. 地电化学方法技术研究现状及发展趋势[J]. 物探与化探, 2015, 39(1): 16-21.
[10] 罗先熔. 地球电化学勘查及深部找矿[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1996.
[11] 文美兰, 罗先熔, 欧阳菲, 等. 地电化学法寻找隐伏金矿的应用研究[J]. 矿产与地质, 2008(4): 347-352.
[12] 张向文, 文美兰, 熊健. 地电化学法寻找隐伏铜、镍矿研究[J]. 岩土工程界, 2009, 12(10): 87-90.
[13] 张向文, 文美兰, 熊健. 地电化学法在红旗岭铜、镍矿预测中的应用[J]. 甘肃地质, 2010, 19(4): 65-69.
[14] 文美兰, 罗先熔, 熊健, 等. 地电化学法在南澳大利亚寻找隐伏金矿的研究[J]. 地质与勘探, 2010, 46(1): 153-159.
[15] 杨青松, 罗先熔, 岳大斌, 等. 基于概率神经网络的智能找矿方法——以四川雅江县木绒锂矿为例[J]. 地质与勘探, 2023, 59(5): 985-999.
[16] 甘盟, 刘攀峰, 岳大斌, 等. 基于随机森林算法的川西木绒锂矿区及外围地电化学技术找矿预测[J]. 地质与勘探, 2025, 61(2): 359-370.
[17] 邱炜, 任华, 林艳海, 等. 地电化学提取技术在青藏高原干旱荒漠区的参数对比研究及找矿预测——以拉陵高里河西地区为例[J]. 矿产勘查, 2017, 8(1): 117-123.
[18] 陈亚东, 孙彬彬, 刘占元, 等. 地电化学提取有效性及提取条件试验——以半干旱草原风成砂浅覆盖景观区为例[J]. 物探与化探, 2015, 39(5): 1008-1012.
[19] 刘攀峰, 罗先熔, 文美兰, 等. 近三十年来我国地电化学技术研究回顾与展望[J]. 桂林理工大学学报, 2018, 38(1): 47-55.
[20] 刘斌, 郭星, 朱宇恩. 基于随机森林模型的土壤重金属源解析——以晋中盆地为例[J]. 干旱区资源与环境, 2019, 33(1): 106-111.
[21] McKay, G. and Harris, J.R. (2015) Comparison of the Data-Driven Random Forests Model and a Knowledge-Driven Method for Mineral Prospectivity Mapping: A Case Study for Gold Deposits around the Huritz Group and Nueltin Suite, Nunavut, Canada. Natural Resources Research, 25, 125-143. [Google Scholar] [CrossRef
[22] Breiman, L. (2001) Random Forests. Machine Learning, 45, 5-32. [Google Scholar] [CrossRef
[23] 焦李成, 杨淑媛, 刘芳, 等. 神经网络七十年:回顾与展望[J]. 计算机学报, 2016, 39(8): 1697-1716.
[24] 姚舜才. 神经网络与深度学习——基于MATLAB的仿真与实现[M]. 北京: 清华大学出版社, 2022.
[25] 李苍柏, 肖克炎, 李楠, 等. 支持向量机、随机森林和人工神经网络机器学习算法在地球化学异常信息提取中的对比研究[J]. 地球学报, 2020, 41(2): 309-319.
[26] 黄宁宁, 罗先熔, 易超, 等. 因子分析在内蒙东胜地区寻找隐伏铀矿中的应用[J]. 桂林理工大学学报, 2019, 39(4): 856-862.
[27] 李建康. 川西典型伟晶岩型矿床的形成机理及其大陆动力学背景[D]: [博士学位论文]. 北京: 中国地质大学, 2006.
[28] 付小方, 黄韬, 郝雪峰, 等. 川西花岗细晶岩-伟晶岩型锂矿含矿性评价与示矿标志[J]. 地学前缘, 2023, 30(5): 227-243.
[29] 付小方, 侯立玮, 王登红, 等. 四川甘孜甲基卡锂辉石矿矿产调查评价成果[J]. 中国地质调查, 2014, 1(3): 37-43.