砂岩型铀成矿系统的研究一直是全世界铀矿开采、勘探的热点问题,亦成为数字地质科学研究的重点。解决数字地质科学的复杂性问题,需要创建模型将问题定量化、标准化,同时将地质过程(时间与空间)程度刻画更为精确。因此,应用地质过程随机模型来表达地学意义,更具有适应性和学术价值。本文从砂岩型铀矿成矿系统复杂性分析入手,在前人研究成果基础上,进行尝试的一种探索性研究。砂岩型铀矿是在表生地质作用下,由周缘不同含铀母岩蚀源区提供的铀及相关元素历经风化、剥离、水解、迁移、沉积、聚集等一系列深时演化过程,在地表土壤及水系中形成了分散晕或水系沉积物,代表元素迁移痕迹,这种地球化学数据具有多元多期次叠加过程,建立网格采样所形成的离散样本空间也具有叠加性。由于盆地周缘与盆地之间地形地貌上的差异性原因,含矿流体迁移方向总体上由高地形向低地形释放能量。因此,体现在地球化学元素离子网格数据特征上,可抽象为物质质点的定向移动(有限制的布朗运动),由于移动过程的定向性,可认为空间质点性质与其源头相邻上方质点有关,也就是说按照流体运行方向,空间质点的性状仅与其上游邻点表现出极强的相关性,而与上游间隔点或下游间隔点无关或弱相关,这种空间运行状态启发我们,元素质点运动呈现极强的无记忆性,也即遵守马尔可夫性。鉴于取样网格离散性质,可以认为元素离子迁移质点构成马尔可夫链;盆地沉积地层分布在空间秩序上呈现无后效性,也即地层当前层只与它紧邻下覆层分布有关,与其它地层层序号无关,因此可将盆地沉积地层视为具有马尔可夫性。这正是本文运用马尔可夫链来度量和解释铀及相关地球化学元素表征迁移演化及铀矿盆地地层建造空间分布的原因。可将整个成矿过程划分为:以测井数据马尔可夫链模型和以地球化学元素迁移过程马尔可夫链模型,两大随机模型组合为标志的砂岩型铀矿成矿过程空间分布的研究。从而佐证砂岩型铀矿表生成矿系统马尔可夫链模型,在砂岩型铀矿资源定量评价中的地位与支撑作用。论文内容属于国家973计划《中国北方巨型砂岩铀成矿带陆相盆地沉积环境与大规模成矿作用》项目中第5课题《基于大数据的铀资源潜力评价》(课题编号:2015CB453005)的组成部分。以鄂尔多斯盆地钻孔测井数据及地球化学元素作为数据支撑,创建钻孔测井数据马尔可夫链模型和地球化学元素迁移过程马尔可夫链模型两大随机模型,并根据结果度量盆地内部沉积相结构及含矿地层特征分析,并解释盆地外围铀及相关元素表征迁移演化过程,最终为陆相盆地砂岩型铀矿地球化学元素迁移能力分析及成矿过程估算提供理论依据。其主要成果如下:1.以钻孔测井数据为案例的地层状态空间马尔可夫链模型分析(1)利用钻孔测井数据,建立铀矿赋矿地层的马尔可夫链模型,并通过地层转移概率计算确定各地层岩性状态的转移大小;(2)应用钻孔测井数据,建立赋矿地层的马尔可夫熵,揭示地层岩性转移概率随机性发生的规律;(3)对钻孔测井数据进行标准化处理,建立砂岩型铀矿地层钻孔测井数据贝叶斯模型,推断盆地砂泥结构;(4)根据钻孔测井曲线图的曲线形状,判断目标区的岩性状态和砂体内部结构以及沉积相对砂岩铀矿化控制;2.基于铀及相关地球化学元素离散取样数据的马尔可夫链模型分析(1)对地球化学元素进行预处理并剔除“奇异值”,通过地球化学元素关联性分析,以硼(B)、铀(U)、钒(V)三个关联性较高元素为例,建立元素迁移的马尔可夫转移概率模型,绘制含量二维图及转移概率三维图;(2)通过地球化学元素迁移马尔可夫转移概率,绘制以硼(B)、铀(U)、钒(V)三个元素为例的元素转移路径图,并应用聚类分析,将三元素转移路径聚类为三条主要线束路径并叠加。