矿产资源是人类经济社会发展和科学技术进步的物质基础,任何形态的社会发展都离不开矿产资源的消耗。随着近地表矿床的发现率急速下降,向深部寻找更多的资源已经成为全球矿业发展的趋势。随着地质找矿工作的不断深,我国大部分地区特别是中东部地区已经进入攻深找盲阶段,开拓深部找矿空间是实现找矿突破的必经之路。2016年,国家重点研发计划“深地资源勘查开采”重点专项开始实施,力图大幅度提高深部成矿成藏与深地资源评价预测基础理论水平、攻克深地资源勘查的重大关键技术,提高深地矿产资源与能源勘查、开采能力。随着计算机三维技术的迅速发展,以三维地质建模技术为核心的数据集成技术逐渐成为深部找矿的重要技术手段。本文围绕矿区三维地质建模较为困难、深部找矿信息难以定量化提取和综合等焦点问题,基于地质异常理论、综合信息评价理论、成矿多重分形理论,以深部找矿预测为主线,采用基于三维地质建模的综合信息成矿预测方法,主要从矿区的三维地质建模方法、多元素综合地球化学致矿异常的提取方法、钻孔原生晕找矿方法和深部综合信息找矿预测四方面展开研究,以期探索地球化学综合异常提取与识别的新途径和深部综合信息找矿预测的有效方法,促进深部成矿成藏与深地资源评价预测基础理论水平的提高,取得的主要成果如下:(1)根据现有金属矿床勘探的工作程度和数据特点,开展了矿区尺度三维地质建模方法研究。针对勘查程度较高的矿体等特殊地质体可采用基于钻孔地质解译的三维地质建模方法;针对矿区深部揭露有限的地层、岩体等分布较广的地质体可采用基于图切剖面的三维地质建模方法;针对深部钻孔揭露但空间分布不连续、较为重要的复杂地质体,如构造、岩脉、特殊蚀变体等可采用基于块体插值的复杂地质体三维地质建模方法。(2)在研究传统地球化学异常提取方法的基础上,根据元素分布的非线性特征以及因子分析在分析多元素共生组合特征的优势,提出了因子分析与分形相结合提取多元素综合致矿异常的提取方法,主成矿因子的C-A多重分形模型拟合直线为四段式,根据其拐点可划分出地球化学背景、区域异常、局部异常和极值异常区,其局部异常和极值异常可以很好地反映岩体、构造和赋矿地层等有利的成矿地质条件,可以作为预测靶区的圈定依据,研究区1:5万水系沉积物化探异常提取验证效果良好。(3)在研究原生晕找矿方法的基础上,通过对钻孔原生晕进行三维可视化块体建模,基于元素组合特征分析,完成了钻孔原生晕的3D地球化学分区,采用因子分析与C-V三维多重分形模型相结合的方法提取了主成矿因子致矿异常,并基于构造叠加晕预测准则,采用头尾晕比值Sb/Bi、头晕因子F3/尾晕因子F4等地球化学参数(>1)推测了深部致矿异常,综合提取了钻孔原生晕综合示矿异常。(4)基于不同条件下的三维地质建模方法研究,对博罗科努东段可克萨拉矿区开展三维地质建模及可视化,在研究矿区地质特征及成矿规律和典型矿床特征的基础上,建立起矿区和典型矿脉的三维地质模型,包括地表模型、地层模型、岩体模型、构造模型、蚀变带模型和矿化体模型。通过对可克萨拉矿区L2+1、L10等典型矿脉的三维成矿地质条件分析,建立起了研究区矿床的成矿模型。即可克萨拉矿床主要为矽卡岩型矿床,成矿受岩浆岩-地层岩性-构造“三位一体”联合控制。(5)在成矿预测理论的指导下,基于建立的矿区三维地质模型,通过已知矿体和物化遥信息的三维集成叠加分析,采用层次分析法建立起了研究区的综合找矿模型,在三维空间中提取了赋矿围岩、控矿岩体、控矿侵入接触带构造和围岩蚀变等地质异常,磁法和电法等地球物理异常,水系沉积物和钻孔原生晕等地球化学示矿异常;通过三维块体建模,将多元成矿异常示矿信息转换为块体的属性,采用预测要素叠加法,通过块体各条件的优化组合、属性的综合运算完成了研究矿区的三维成矿预测,圈定出A级靶区4个,B级靶区6个,C级靶区9个。