东天山卡拉塔格地区在早古生代时期发生了重大构造演化和成矿作用,在该成矿带内及其外围相继发现了一系列重要的VMS型、斑岩型和热液脉型铜-金-铅-锌矿床,使之成为研究的热点地区。本文以卡拉塔格成矿带中部的梅岭-红石-红海Cu-Zn多金属矿区为研究区,通过2DGIS多元地学信息提取与集成研究,优选找矿有利靶区,旨在加深矿区成矿模式和成矿规律研究。在此基础上,选取GOCAD软件开展三维地质建模与成矿预测,旨在探讨三维综合成矿预测新思路,为深部找矿工作提供有利依据。根据研究区典型矿床地质特征和矿体形态特征研究,进一步开展了黄铁矿标型特征分析,提出了梅岭-红海地区VMS型矿床和热液脉型矿床共存的新型成矿模式:(1)认为红海矿床为火山口附近的VMS型矿床;而梅岭-红石矿床为火山通道相的热液脉型矿床,成矿时代晚于红海矿床,但三者共同受到火山机构的控制;(2)黄铁矿热电性标型特征分析表明,红石矿区成矿温度介于242.4～299.6℃,梅岭矿区介于284.8～311.6℃;成分标型特征则显示出成矿物质来源具有内生和外生两大成因性质。总体说来,黄铁矿标型特征指示出梅岭-红石矿区属于中低温热液矿床,并且具有多期次、多阶段、多来源的复杂成矿过程。根据研究区地质、地球物理、地球化学和遥感多元地学数据,利用2DGIS和数学统计分析方法,提取了找矿信息,选取找矿信息量法和C-A分形组合方法集成分析找矿有利靶区,并圈定了成矿远景区17个,其中A类远景区4个,B类远景区5个,C类远景区8个。根据研究区2DGIS找矿有利靶区和黄铁矿热电性标型分析结果,优选红石矿区,基于Gocad软件和离散光滑插值(DSI)方法,进行三维地质建模和深部成矿预测,结果表明红石矿区黄铁矿N型热电系数高低值之间的过渡带是成矿有利部位,可以作为该地区的深部找矿规律;并指示出红石矿区401号脉深部找矿潜力较弱,而红石矿区东南部1号脉与9号脉具有较好的深部找矿潜力。