内蒙古科技大学矿业与煤炭学院 内蒙古包头 014010
摘要：断裂构造的力学性质转变和活动特征对成矿有很大影响，因此本文研究了基于GIS的矿区的断裂构造活动特征。以高松矿田为研究区域，利用地理信息系统采集该矿田的地质信息数据。采集的图形信息和数据信息用点，线，面表示，断层构造活动信息分为图形数据和属性数据，并建立二者之间的关系。通过创建裂缝结构缓冲区，在重叠部分之间进行点对线，点对区域和区域对区域的空间叠加分析。
1. 介绍
随着世界经济的飞速发展和中国国民经济的飞速发展，全球变暖的趋势以及中国近期的雾霾天气越来越严重，能源结构的调整迫在眉睫。对矿区地形进行研究有助于调整能源结构。矿区地理位置独特，蕴含着全面、复杂且形势多变的地理空间要素与社会经济要素。它是一个复杂，动态，开放的社会经济领域（系统）。地质力学一直非常重视裂缝构造系统对矿产资源形成和分布的控制研究。地壳演化与构造变形产生了断层，是构造作用的结果。它在热液运移和矿床的形成，碳氢化合物运移和油藏的形成，地下水运移和地下废物的存储，地壳运动和地震中起着重要作用。
GIS是集收集、存储、管理、分析、显示和应用地理信息于一体的现代化计算机系统。它由计算机软件和硬件支持，并基于地理科学，信息科学，测绘科学，采矿科学等，收集矿区（或主要基于采矿生产的工矿城市）的相关地理分布数据矿区（市）规划，生产，抗灾，环境保护和管理，信息的快速查询，分析和决策的存储，分析，量化，本地化，科学化的技术和应用系统分析和处理海量地理数据。历经30年发展，地理信息系统日渐成熟，在资源调查、环境评估、区域发展规划、公共设施管理、交通安全等多领域均应广泛应用，成为多学科多领域中备受青睐的研究工具。地理信息系统包含的三个基本部分为：计算机系统（硬件，软件），地理数据库系统，应用程序人员和组织结构。
GIS操作中最为重要的基础就是地理数据库。该数据库的功能为数据查询、操作与常规维护。地理数据库的建立十分复杂，是GIS应用项目的重点与难点。此外，GIS专业人员与组织也是整个操作得以顺利进行的重要基础，一项合格的系统设计需要技术精湛的专业人员以及强大的组织后备。
2. 地理信息系统
经反复实践与拓展，地理信息系统功能愈发丰富。根据GIS中的数据流，将GIS的功能分为以下几类：
（1）数据收集，检查和编辑：搜集数据为系统操作的第一步，并对获取的数据进行初步测试，确保数据值的正确性与逻辑性。当前，有许多方法和技术可用于GIS数据收集。其中一些仅在GIS中使用，例如手动跟踪数字化仪，但自动化程度较低。
（2）数据操作：指在不同数据结构之间实施数据转换。数据转换方式通常为规模转换和格式转换。规模转化又表现为数据规模的缩放，转换和旋转，投影转化是最为关键的步骤。就目前来看，GIS系统的数据综合功能尚有欠缺，不能满足地图综合的要求，需要进一步发展。
（3）数据存储与组织：这一步骤是数据集成的过程，也是GIS数据库建立关键步骤。在组织空间数据过程中较常使用的模型为网格模型，矢量模型或网格/矢量混合模型。系统功能种类由空间数据模型的选取来决定。其中，混合数据结构由于信息量丰富，功能齐全，被多数GIS软件作为重点使用对象。当前，层次结构、网络结构和关系数据库管理系统构成了常见的属性数据组织，关系数据库系统则是应用最为广泛的数据库。
3. 基于空间叠加的图操作和属性操作
地理信息系统以分层的方式对搜集的地理图象进行处理，并根据主题进行分类提取。同一区域的整个数据层集表示采矿区域的地理图像的内容。每一主题层都是一个数据层。数据层不仅可以由点，线和表面层文件的矢量结构表示，而且可以由层文件的网格结构表示。在GIS中提取有效信息的必要工具为覆盖图。它是GIS中提取空间隐式信息的最常用方法之一，并且是GIS中非常重要的空间分析功能。空间覆盖是将同一矿场的两层或更多层重叠在一起以执行图操作和属性操作（关系操作）并生成新的空间图和属性的过程，如图1所示。
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图1. 矿场叠加分析示意图
在建立缓冲区的过程中，需要根据断层结构特征确立缓冲区域的搜索范围，这一参数极为关键。考虑到历史断层构造的定位存在一些错误，同时由于研究程度较低，一些断层（尤其是海域断层）的位置可能不够准确，因此当在建立断层构造点的缓冲区和断层线的缓冲区时，采用试探法分别建立了各种搜索范围的缓冲区。根据断层结构差异，设置了不同搜索距离的缓冲期，分别是：5 km，10 km，15 km和20 km。
断层结构的叠加分析包括断层与其缓冲区之间的点到线，点到区域以及区域到区域的叠加分析。“点”指的是断层发生的核心；“线”是指断层活动；所谓“区域”，则是发生断层构造活动的缓冲区域。断层结构中心与最近的断层活动之间的距离可以通过演算结构与断层活动之间的点对线叠加分析来计算。故障结构中心与故障缓冲区之间的点对点叠加可以计算落入故障缓冲区的故障数量。为了探究断层发生的构造情况，获知断层活动的数量，可以对断层缓冲期与断层活动的叠加情况进行研究。断层缓冲区与断层之间的点对点叠加分析故障可以确定以前发生的故障，并研究主要故障的分布。
5.总结
文章以高松矿田作为研究区域，以地理信息系统作为研究工具，对高松矿田断裂构造活动进行了探究。自中印支期中期碳酸盐沉积以来，矿场经历了4-5个明显的地壳运动时期。其中，燕山中晚期构造运动为成矿构造，其早期活动也与成矿作用有关，其后活动为破坏性构造。高松矿田自沉积岩形成后受到多阶段构造运动的影响。这种认识不仅可以用于矿田的勘探和勘探，而且可以用于整个矿区。但是，GIS数据采集在很多方面都需要技术的支持和改进，并且需要相应人员，管理和组织的改进，这是我们面临的挑战。
参考文献
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