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基于随机森林和SHAP可解释性分析的多宝山外围斑岩型铜矿预测与评价

张立东 朱亿 张立中 王成彬

张立东, 朱亿, 张立中, 王成彬. 基于随机森林和SHAP可解释性分析的多宝山外围斑岩型铜矿预测与评价[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250470
引用本文: 张立东, 朱亿, 张立中, 王成彬. 基于随机森林和SHAP可解释性分析的多宝山外围斑岩型铜矿预测与评价[J]. 地质科技通报. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250470
Mineral prospectivity mapping of porphyry copper deposits in the Duobaoshan district using random forest and SHAP interpretation[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250470
Citation: Mineral prospectivity mapping of porphyry copper deposits in the Duobaoshan district using random forest and SHAP interpretation[J]. Bulletin of Geological Science and Technology. doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250470

基于随机森林和SHAP可解释性分析的多宝山外围斑岩型铜矿预测与评价

doi: 10.19509/j.cnki.dzkq.tb20250470
基金项目: 国家级-黑龙江省地质矿产局科研项目(HKY202403)

Mineral prospectivity mapping of porphyry copper deposits in the Duobaoshan district using random forest and SHAP interpretation

  • 摘要: 【目的】针对成矿信息复杂、多源地学数据融合难题,本文以黑龙江省多宝山铜矿及其外围地区为例,利用机器学习算法开展斑岩型铜矿的预测与评价研究。【方法】综合多源地学数据,构建了包含断裂、岩体、地层缓冲区,Cu、Mo、Au地球化学异常,稳健主成分分析(RPCA)第一主成分得分(RPC1)及剩余重力异常在内的8种预测因子体系。针对已知矿点稀少的问题,采用空间邻域扩增策略进行样本扩增。在此基础上,构建随机森林(RF)预测模型,引入逻辑回归(LR)与支持向量机(SVM)作为基准模型进行性能对比,并利用SHAP算法中的TreeExplainer解释器及交互效应图,对成矿关键要素进行定量解释。【结果】实验结果表明,经过网格搜索优化的随机森林模型在测试集上的AUC值达到0.962,优于SVM(0.938)和LR(0.874),表现出最佳的泛化能力与鲁棒性。成功率曲线显示,模型预测的前10%高概率区域覆盖了88%的已知矿点,找矿效率显著。SHAP分析揭示地层缓冲区、RPC1与Cu异常是主控因子,且地层与断裂、Cu异常之间存在显著的非线性交互增强效应,定量刻画了“地层-构造-流体”协同控矿机制。【结论】本文构建了基于样本扩增与多模型对比的随机森林预测框架,有效克服了小样本建模难题。依据成功率曲线确定的概率阈值,圈定出A级(1处)、B级(4处)及C级(2处)共7个成矿远景区,预测结果与地质规律高度吻合,为多宝山外围及类似覆盖区的斑岩型铜矿勘查提供了科学依据与技术支撑。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-10-28
  • 网络出版日期:  2026-01-28

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     《地质科技通报》编辑部