深地资源勘查是国家战略需求,深部地质地球化学三维定量矿产预测的方法研究可为该需求提供重要的技术支撑。成矿空间三维精细化建模、深部成矿有利地质地球化学信息深层次提取与推断和大深度段定量成矿预测是三维定量矿产预测需要解决的三个核心的科学问题。鉴于此,论文采用了基于三维显式建模与隐式建模相结合的地质地球化学三维可视化展示、基于多重分形含量-体积(C-V)模型的原生晕地球化学元素空间分布规律研究、基于数据驱动和知识驱动的成分数据分析框架的原生晕地球化学元素组合特征提取与推断、基于机器学习和深度学习的大深度段定量矿产预测的系列方法。具体如下:(1)针对成矿空间三维精细化建模的科学问题,通过三维显式建模与三维隐式建模相结合的方式构建深部三维地质地球化学模型,在浅表数据丰富区采用显式建模方式尽可能地控制建模精度,在大深度段数据匮乏区,采用地质约束的隐式建模方式推断深部控矿要素的空间展布。构建了地形、矿体、岩体及构造的三维地质模型,分别构建了基于显式建模和隐式建模的原生晕数据体模型和深部定量矿产预测的可视化模型,为深部定量预测提供了可视化支撑。(2)针对深部成矿有利地质地球化学信息深层次提取与推断的科学问题,以非线性理论为指导,探讨多重分形模式下三维地球化学异常提取的方法,提取了成矿空间12种成矿相关原生晕地球化学元素的空间异常特征,为成矿空间元素分布、分带与组合特征的研究奠定了数据基础;研究了基于成分数据分析的元素组合特征提取方法,基于数据驱动的成分数据分析框架,定量提取了控矿构造对应的地球化学元素组合(Sb-Hg),为深部控矿构造的推断提供了数据支持;基于知识驱动的成分数据分析框架定量提取了前缘晕(As-Sb-Hg)、近矿晕(Au-Ag-Cu-Pb-Zn)和尾晕(W-Mo-Co-Bi)的元素组合,为深部原生晕结构解析提供了量化指标。在以上分析的基础上,构建了三维原生晕模型,通过与常规剖面原生晕方法的对比,圈定了深部靶位,为深部定量矿产预测提供了定性参考。(3)针对大深度段定量成矿预测的科学问题,以矿床成矿模式为依托,定量提取了深部地质地球化学找矿标志,构建了深部地质地球化学找矿模型,设计了用于深部定量矿产预测的最大熵模型、高斯混合模型和卷积神经网络模型三种机器学习和深度学习的定量矿产预测模型,以构造缓冲区、控矿构造元素组合Hg-Sb、主成矿元素Au、近矿晕元素组合Au-Ag-Cu-Pb-Zn、前缘晕和尾晕元素组合比值(As-Sb-Hg)/(W-Mo-Bi)五个找矿指标为输入变量,对大深度段矿体赋存地段开展了定量、定位、定概率的矿产预测。论文形成的深部地质地球化学三维定量矿产预测方法体系是以早子沟金矿成矿空间原生晕地球化学数据为依托,在充分剖析地质成矿规律的基础上,在定量提取地质地球化学找矿标志,构建深部地质地球化学找矿模型,开展大深度段定量矿产预测的思路下形成的研究成果。值得一提的是,2021年早子沟科研深钻在深部取得了显著的找矿成果,该深钻一方面验证了本论文深部预测的可信度,另一方面在加入深钻数据的基础上,为深部定量预测提供了新的找矿方向。