地质信息层
阿尔泰稀有金属成矿带闻名中外，全区稀有金属成矿普遍，但主要矿产储量仍集中在可可托海地区。对该区成矿地质背景的研究表明，该区存在特殊的建造改造发展演化史，为稀有金属的活化、迁移和相对集中分布提供了优越的成矿地质条件，构成了该区成矿不可或缺的控制因素。研究区厚的上地壳和活跃的构造活动有利于地壳改造——该区重熔型花岗岩的发育，为与花岗岩有关的稀有金属矿床的形成创造了有利的前提条件。锂、铍、铌、钽等稀有金属是地壳中的分散元素，不经过地壳改造很难将极其稀有和分散的元素富集到矿石中。
可可托海地区稀有金属矿床的分布与陆壳基底中的元古代地层有着千丝万缕的联系，元古代地层控制着源岩的成矿作用。元古峪是该区最古老的基底岩石，岩性为长英质变质火山和沉积碎屑岩，富含稀有元素，因此其重熔产生的花岗质岩浆相对富含稀有元素，成为形成不同类型稀有金属矿物的重要源岩(图4-2)。
图4-2研究区含矿地层及矿点叠加图
研究区出露的主要含矿地层为奥陶系哈巴河组、东希勒克组和泥盆系康不铁堡组、托让格库都克组、阿勒泰组、北塔山组、头苏泉组和卡雄组。
(2)地层组合熵
赵、裴、季克俭等学者认为，某些矿床(如金矿)的形成与区域地质作用的复杂性有关。即一个地区的地质条件越复杂，越有利于区域成矿。特定空间部位出露的地质体类型的相对数量，可以在一定程度上反映该部位地质条件的复杂程度。从统计学上讲，熵可以用来衡量一个地区不同空间位置的地质条件的相对复杂程度。
熵的计算公式是:
新疆可可托海稀有金属矿床三维定量预测研究
其中，n代表研究区地质体类型的数量，如地质图中地层、岩浆岩、老变质岩、火山岩等地质体类型的总数；Pi表示统计单元中ⅰ类地质体的出露面积与统计单元总面积的比值。
利用MRAS平台提供的自动熵计算功能，计算出研究区地层组合的熵图(图4-3)。
图4-3研究区地层组合熵等值线图和矿点叠加图
(3)岩浆岩信息层
研究区岩浆岩十分发育，岩石较为完整，主要形成于海西期，是我国阿尔泰岩浆岩带最重要的分布区。研究区不同时期分布的花岗岩表现出由基性向酸性、碱性递减的演化趋势。海西早期有辉长岩、闪长岩、石英闪长岩和斜长花岗岩，但以石英闪长岩和斜长花岗岩为主。海西中晚期以黑云母花岗岩(或二长花岗岩)为主，伴有部分钾质花岗岩和少量碱性花岗岩。整个海西期花岗岩类的形成深度由老变新，由深变浅。
本区花岗岩类的化学成分具有同源演化的特征，这不仅是划分岩石单元的依据，而且与成矿作用密切相关。随着分异指数的增大，岩石的钾、钠酸碱性增强，更有利于稀有金属的成矿。表明本区稀有金属伟晶岩和含稀有金属花岗岩的分布与黑云母花岗岩一致，特别是钾质花岗岩和碱性花岗岩。浅成和超浅成花岗斑岩的分异指数也很高。虽然酸碱度较大，但形成深度不适合伟晶岩的形成，所以与成矿关系不大。可可托海成矿区各种岩石中稀有元素背景值普遍较高，尤其是花岗岩、伟晶岩及其围岩中，稀有元素含量相对较高。然而，稀有元素在矿床中是丰富的，这些矿床只限于岩石的某些局部区域。
花岗伟晶岩矿床是成矿区稀有金属矿床的主要类型。从产出位置看，大部分花岗伟晶岩脉和稀有金属伟晶岩矿床成群分布在花岗岩体内外的巨大接触带中。伟晶岩脉的围岩主要包括花岗岩、变质辉长岩、混合岩和结晶片岩。图4-4显示了上述四个岩浆缓冲带与研究区矿点的叠加。
(4)构建信息层
成矿的基本条件包括物质来源、聚集条件和区位条件，构造活动对上述成矿基本条件有一定程度的控制。因此，可以认为构造起主导作用，在多方面控制成矿。
本区不同时期的构造活动对成矿有不同的控制作用。元古宙末构造运动后，本区处于地槽环境，控制了元古宙宇库木奇群和富蕴群的巨厚复理石火山碎屑沉积建造。塔里木运动后，发展成为该区的陆壳基底，也构成了后期大陆活化区花岗岩类岩石的源岩。由于源岩富含稀有元素，也成为成矿的矿源，为成矿提供了物质来源条件。加里东期，研究区相对处于隆起区，未发现下古生界沉积。海西运动早期，本区处于拉张环境，地幔分离，玄武岩浆侵入，热流上升。海西早期，由于准噶尔板块向西伯利亚板块的俯冲，该区处于碰撞挤压阶段，产生区域动力热流变质作用，形成增量变质带，热穹和热谷交替展布。构造-热片麻岩穹隆不仅控制了本区的变质构造带和变质相，而且控制了花岗岩化和重熔形成的岩浆活动，为稀有元素的富集创造了良好的条件。
图4-4研究区岩浆岩及矿点分布叠加图
构造动力学的控矿作用在研究区主要体现在两个方面:①海西早期地壳伸展阶段，地壳伸展动力促进了地幔热流的上升。随着区域热流值的增大，海西早期地壳的碰撞俯冲引起区域动力热流变质，形成构造-热片麻岩穹窿，控制了气热伟晶岩脉的分布。挤压压力持续增大，不仅使地壳硅铝层增厚，而且使部分组分包括挥发组分和易熔组分迁移，有利于花岗岩化和重熔作用的加剧，有利于再生岩浆的形成。在重熔过程中，稀有元素和易挥发组分在熔化空间迁移聚集，强化了萃取。(2)构造力驱动熔体，溶液沿褶皱轴和断层运移，形成外来侵入的花岗质岩石(包括包裹体溶解产生的伟晶岩)。空间分布显示岩浆岩带的褶皱轴和壳状断裂沿北西向呈线状分布，也带动岩浆分异形成的富含挥发性和稀有金属元素的岩浆和溶液沿北西向构造带形成伟晶岩成矿带。
研究区成矿后的构造活动也十分明显，成矿后的构造破坏了现有的构造格架，包括岩浆岩带和伟晶岩带的完整性，增加了成矿预测和找矿的难度。海西期以后，由于NE-SW向的持续挤压，研究区形成了一系列推覆构造。沿着额尔齐斯断裂的俯冲带向后延伸，相继形成的推覆体层层叠置。构造推覆破坏了该区花岗岩带和伟晶岩带的完整性。
一般来说，线性构造越发育，越有利于本区的区域成矿。为了研究该区线性构造的发育程度，本工作结合1: 50万和1: 20万区域地质图绘制的构造痕迹，将整个研究区划分为30列× 15行网格作为统计单元，统计每个单元线性构造的总数(构造复杂程度，如图4-5所示)
图4-5研究区构造复杂程度等值线图和已知矿点叠加图
使用以下公式计算第I个网格单元中的结构线性密度:
新疆可可托海稀有金属矿床三维定量预测研究
式中:l为结构线密度值；Si是第一个裂缝的长度；Nj是第j个单元中结构的总数。可可托海地区的构造线密度见图4-6。
图4-6研究区构造线密度等值线图及矿点叠加图
构造优势度是用两个断裂构造之间的夹角和断裂构造方位的控矿程度加权的断裂构造密度的量度。
新疆可可托海稀有金属矿床三维定量预测研究
其中ε为优势度，ωi为单元内第I条断裂的控矿重量，Si为第I条断裂的长度，为单元内总断层的平均方位角，αi和α I-1分别为相邻两条断层的方位角。可可托海地区构造优势等值线见图4-7。
图4-7研究区构造优势等值线及矿点叠加图
建筑中心对称的定义公式如下:
新疆可可托海稀有金属矿床三维定量预测研究
其中σ为中心对称，Si为第I条裂缝的长度，即单元中所有裂缝的平均方位角，θi为第I条裂缝的方位角。可可托海地区构造中心对称度见图4-8。
虽然断层对矿体产出有重要的控制作用，但经验告诉我们，矿体不一定分布在重要的断层中，因为断层内部的应力往往比较集中，不利于成矿物质的富集，成矿物质会迁移到离断层一定距离的低应力环境中富集矿石。有鉴于此，本次工作对断层的250m缓冲带进行了分析(图4-9)。从图中可以看出，工作区的很多矿井都位于断层的缓冲区。