王志亮，王繼芳，李軍

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州　272100)

Surpac軟件在歸來莊金礦深部礦床資源量估算中的研究和應(yīng)用

王志亮，王繼芳，李軍

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 兗州272100)

歸來莊金礦是目前魯西南地區(qū)唯一的大型新類型碲金型金礦床，近幾年深部找礦有了進(jìn)展。在充分研究歸來莊金礦成礦地質(zhì)特征及金礦化類型的基礎(chǔ)上，根據(jù)歸來莊金礦深部的地質(zhì)勘查工程資料,以Surpac系統(tǒng)軟件為主要工具，首次建立了歸來莊深部金礦床的地質(zhì)數(shù)據(jù)庫, 構(gòu)建了礦體的三維可視化地質(zhì)模型?；跉w來莊金礦深部礦體三維模型，應(yīng)用距離冪次反比法對(duì)歸來莊金礦深部礦體估算了資源量。將估算結(jié)果和傳統(tǒng)地質(zhì)塊斷法進(jìn)行對(duì)比研究，結(jié)果表明用此軟件進(jìn)行資源量估算簡(jiǎn)便且準(zhǔn)確，可以為礦產(chǎn)開發(fā)提供依據(jù)。

地質(zhì)數(shù)據(jù)庫；三維可視化地質(zhì)模型；資源量估算；Surpac；歸來莊金礦；山東平邑

引文格式：王志亮，王繼芳，李軍.Surpac軟件在歸來莊金礦深部礦床資源量估算中的研究和應(yīng)用[J].山東國土資源，2015，31(5)：67-72.WANG Zhiliang，WANG Jifang，LI Jun. Research and Application of Reserves Estimation Deep Part of Guilaizhuang Gold Deposit in Shandong Province Based on Surpac Software[J].Shandong Land and Resources,2015，31(5)：67-72.

0　引言

礦產(chǎn)勘探開發(fā)和資源勘查評(píng)價(jià)的傳統(tǒng)做法，一般是技術(shù)人員通過各種平面圖、剖面圖以及表格形式來表達(dá)地下地質(zhì)體。而地質(zhì)體是處于一定的三維空間中的，地質(zhì)資料是一系列空間狀態(tài)的數(shù)據(jù)信息，用傳統(tǒng)方法來模擬三維空間狀態(tài)的地質(zhì)資料不但抽象而且繁瑣，因此，將地下地質(zhì)體以三維立體的形式展現(xiàn)出來，實(shí)現(xiàn)各種勘探測(cè)量數(shù)據(jù)的融合，才能更好地為礦產(chǎn)勘探和資源評(píng)價(jià)服務(wù)。

由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、可視化技術(shù)的不斷發(fā)展和各種應(yīng)用軟件與相關(guān)模型的開發(fā),將真三維可視化技術(shù)應(yīng)用于地學(xué)模擬中已成為可能。Surpac軟件是GEMCOM國際礦業(yè)軟件公司(2013年被法國達(dá)索公司收購，現(xiàn)已更名為Geovia)的一套礦業(yè)軟件，該軟件以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，具有多用戶的開放數(shù)據(jù)庫技術(shù)(ODBC)的優(yōu)勢(shì)，它可以在 Windows 操作系統(tǒng)當(dāng)前的各個(gè)版本中運(yùn)行；它在三維地質(zhì)建模并可視化方面的功能強(qiáng)大；且已廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘探、采礦設(shè)計(jì)、尾礦和復(fù)墾設(shè)計(jì)等領(lǐng)域(羅周全等，2006；樊忠平等，2010；王斌等，2011)。

歸來莊金礦是目前魯西南地區(qū)發(fā)現(xiàn)的唯一的大型金礦床，也是一種新類型的金礦——碲金型金礦床，被地礦部列為全國地礦”七五”期間地質(zhì)找礦三大發(fā)現(xiàn)之一。2009年以來對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了外圍及深部找礦工作，目前已完成詳查評(píng)價(jià)工作，礦床規(guī)模達(dá)中型以上，取得了較好的找礦效果。該文選擇Surpac軟件作為研究工具，根據(jù)歸來莊金礦深部鉆探資料建立了歸來莊金礦深部金礦體地質(zhì)數(shù)據(jù)庫，以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建了歸來莊金礦深部金礦體的三維實(shí)體模型、塊體模型和品位模型，并用距離冪次反比法進(jìn)行了資源量估算，將估算結(jié)果與傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法進(jìn)行了對(duì)比研究。

1　礦區(qū)地質(zhì)概況及礦床地質(zhì)特征

歸來莊金礦區(qū)位于山東省平邑縣東南部，沂沭斷裂帶西側(cè)，魯西隆起區(qū)之平邑凹陷與尼山凸起的接壤部位(圖1)。歸來莊金礦產(chǎn)出于燕甘斷裂東側(cè)的近EW向歸來莊F1斷層內(nèi)，斷層內(nèi)隱爆角礫巖發(fā)育，為金礦成礦的有利部位。區(qū)內(nèi)中生代巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，為燕山運(yùn)動(dòng)早期多階段巖漿活動(dòng)形成的中偏堿性次火山雜巖體，即銅石雜巖體，與金及多金屬成礦關(guān)系密切[1]。

礦區(qū)內(nèi)大面積出露古生界寒武系與奧陶系沉積蓋層，可劃分為饅頭組、張夏組、崮山組、炒米店組、三山子組及馬家溝群東黃山組、北庵莊組、土峪組、五陽山組[2]，其巖性組合為一套以碳酸鹽巖為主及少量碎屑巖構(gòu)成的海相沉積建造[3]。礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，主要為近EW向(F1，F(xiàn)2)、NE向(F3,F4,F5,F6,F7)和SN向(F8)斷裂。礦區(qū)內(nèi)巖漿巖為中生代中偏堿性次火山雜巖體——銅石雜巖體的一部分，位于銅石雜巖體的東部邊緣。巖性主要為二長閃長玢巖、二長斑巖等，二長閃長玢巖分布于歸來莊金礦控礦構(gòu)造西南側(cè)，呈巖脈和巖床狀產(chǎn)出，侵位于寒武系、奧陶系等地層中。鉆探資料顯示，深部二長閃長玢巖巖體沿二長花崗巖基底巖系與寒武系間的不整合面發(fā)育。二長斑巖分布于歸來莊金礦控礦構(gòu)造附近或NE向斷層內(nèi)，呈巖脈狀產(chǎn)出(圖1)。

1—第四系；2—五陽山組；3—土峪組；4—北庵莊組；5—東黃山組；6—三山子組；7—炒米店租；8—崮山組；9—張夏組；10—饅頭組；11—地質(zhì)界線；12—平行不整合界線；13—斷層；14—金礦體；15—礦區(qū)位置 圖1　歸來莊金礦區(qū)地質(zhì)略圖(根據(jù)山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，2014資料匯編)

該次深部找礦工作，鉆探工程控制了一個(gè)金礦體，系歸來莊金礦深部延伸礦體。礦體產(chǎn)于歸來莊F1斷層破碎帶內(nèi)，產(chǎn)狀受斷層破碎帶控制。礦體呈脈狀，局部呈透鏡狀(圖2)。礦體分布于第40～28勘探線之間，東西控制長580m, 最大控制標(biāo)高-556m，最低控制標(biāo)高-703m，傾向延深大于200m。沿走向和傾向均有膨脹狹縮之特征。礦體埋深650～680m，總體為北東高、南西低。礦體走向近EW，傾向S，傾角25°～45°，局部為55°，在-650m標(biāo)高上下，礦體傾角有突然變小的現(xiàn)象，至近水平。礦體真厚度為0.52～25.89m,平均為11.65m，向深部礦體逐漸尖滅，變化系數(shù)為92.63%。

礦體賦存于歸來莊金礦控礦構(gòu)造F1斷層破碎帶內(nèi)，其近頂?shù)装鍑鷰r主要為二長閃長玢巖、角礫巖等。其近礦圍巖主要為角礫巖及二長閃長玢巖等。圍巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和礦物成分與同類型礦石無明顯差異，與礦體多呈漸變過渡關(guān)系，需靠樣品基本分析結(jié)果加以區(qū)別。

礦石為復(fù)成分角礫巖，主要由碎屑物(角礫)和填隙物組成。碎屑物含量約35%～40%。其形態(tài)多呈棱角狀、次棱角狀，少量為次圓狀等。粒徑以2.00～15.00mm為主，雜亂排列，構(gòu)成角礫狀結(jié)構(gòu)。角礫成分主要為二長閃長玢巖、灰?guī)r，含少量二長花崗巖等。填隙物含量約60%～65%。由雜基和膠結(jié)物組成，其中以膠結(jié)物為主，主要為碳酸鹽礦物、螢石及少量金屬礦物等。其中碳酸鹽礦物呈細(xì)粒狀不均勻分布于碎屑間隙中。螢石以藍(lán)紫色為主，少量為紫紅色，多分布于裂隙面上，集合體常呈薄膜狀或細(xì)脈狀。

金屬礦物分布于膠結(jié)物中，主要為黃鐵礦，含少量黝銅礦和黃銅礦。據(jù)歸來莊金礦勘探資料，礦石中金礦物主要有自然金、銀金礦、碲銅金礦，少量碲金礦、碲金銀礦等。主要為粒間金(占金礦物的69.85%)，包體金(占金礦物的25.16%)次之，少量裂隙金(占金礦物的4.96%)。其形態(tài)主要為角粒狀，次為長角粒狀、渾圓狀等。金以細(xì)粒—微細(xì)粒為主，部分金為次顯微粒，個(gè)別中粗粒者可達(dá)0.6mm。

1—炒米店組灰?guī)r；2—崮山組灰?guī)r；3—張夏組上灰?guī)r；4—張夏組頁巖；5—張夏組下灰?guī)r；6—饅頭組砂巖；7—饅頭組頁巖；8—饅頭組泥灰?guī)r；9—二長閃長玢巖；10—鉆孔；11—斷層；12—金礦體圖2　歸來莊深部金礦體縱剖面圖(根據(jù)山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，2014資料匯編②)

2　地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的建立

2.1原始資料收集與處理

鉆孔原始資料是地質(zhì)勘查最基礎(chǔ)的資料，當(dāng)然也是 Surpac 軟件錄入的最基本的信息數(shù)據(jù)，它包括鉆孔定位數(shù)據(jù)、鉆孔測(cè)斜表、鉆孔地質(zhì)編錄表、鉆孔巖心采樣登記表等。建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫前，整理了礦區(qū)深部以往施工的38個(gè)鉆孔數(shù)據(jù)，包括38條孔口坐標(biāo)信息、499條測(cè)斜數(shù)據(jù)信息和7611條化驗(yàn)數(shù)據(jù)信息。研究鉆孔原始資料數(shù)據(jù)與Surpac中數(shù)據(jù)表的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)鉆孔數(shù)據(jù)作如下處理：①將鉆孔傾角設(shè)為負(fù)值；②修改鉆孔數(shù)據(jù)中的明顯錯(cuò)誤；③按 Surpac 數(shù)據(jù)表格式用Excel建立4個(gè)表,即collar、survey、巖性表和化驗(yàn)表,并保存為.csv 格式,作為地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源,完成數(shù)據(jù)處理工作[4]。

2.2地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建

將上述4個(gè).csv格式的Excel數(shù)據(jù)表作為地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源，各表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見表1。通過Surpac的導(dǎo)入數(shù)據(jù)功能將原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Surpac中的數(shù)據(jù)庫中，同時(shí)進(jìn)行錯(cuò)誤和樣品重疊檢驗(yàn)，以確保數(shù)據(jù)的有效性和正確性，及成果編制的正確性[5]。這樣礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建工作就完成了，以后產(chǎn)生的新地質(zhì)資料可以實(shí)時(shí)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新。

表1　地質(zhì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

3　三維礦體模型的建立

礦體形態(tài)復(fù)雜，如何精確地圈定礦體是地質(zhì)勘查工作的一項(xiàng)重要工作。利用Surpac軟件的三維顯示狀態(tài)下的編輯和實(shí)體建模功能，能夠較快速地準(zhǔn)確圈定礦體。Surpac軟件提供了3種建立礦體模型的方法，有剖面線法(即礦體輪廓線法)、合并法和相連斷法[6]。該次工作采用剖面線法結(jié)合相連段法來建立礦體實(shí)體模型。

其工作步驟主要為：①按鉆孔顯示風(fēng)格將Au品位及鉆孔中巖性根據(jù)不同的顏色顯示；②在 Surpac 軟件中三維顯示鉆孔并沿勘探線創(chuàng)建剖面，根據(jù)金礦體外推原則和確定的工業(yè)指標(biāo)對(duì)各個(gè)剖面進(jìn)行地質(zhì)解譯，生成一系列礦體輪廓線，并保存為.str 格式；③將礦體輪廓線在Surpac中三維顯示，運(yùn)用Surpac實(shí)體模型工具2個(gè)段間方法創(chuàng)建三角網(wǎng)，在礦體的邊部，按外推原則得到尖滅點(diǎn)或尖滅線，利用surpac軟件中的相連段間方法將兩端封閉起來，就形成了礦體的實(shí)體；④檢驗(yàn)實(shí)體模型，有效性驗(yàn)證可以檢查出實(shí)體是否存在自相交三角形、重復(fù)三角形、無效邊三角形等錯(cuò)誤，只有通過有效性驗(yàn)證，建立實(shí)體模型的工作才算完成。 建立的歸來莊金礦深部礦體模型如圖3所示。

圖3　歸來莊深部金礦體三維模型

4　三維塊體模型的建立

4.1樣品組合及統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理,為確保得到參數(shù)的無偏估計(jì)量,需要對(duì)該次全部樣品數(shù)據(jù)的樣長進(jìn)行組合，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析得出樣長的均值是1.001845m，絕大多數(shù)是1m，因此將組合樣長定為1m。

該次根據(jù)勘探工程組合得到組合樣，并對(duì)組合樣進(jìn)行品位統(tǒng)計(jì)分析。經(jīng)統(tǒng)計(jì)在歸來莊金礦深部所采集的樣品中，不含有特高品位樣品。從圖4可以看出歸來莊深部金礦體金品位大部分分布于1～5g/t之間，表現(xiàn)為左偏，不服從正態(tài)分布。

圖4　歸來莊深部金礦體金品位分布直方圖

4.2塊體模型基本參數(shù)

建立塊體模型就是創(chuàng)建了一個(gè)空的空間數(shù)據(jù)庫，需要把巖礦石類型、品位分布、比重等地質(zhì)信息存儲(chǔ)進(jìn)去。

根據(jù)歸來莊深部金礦床的空間形態(tài)、與鉆孔之間的關(guān)系以及工程控制網(wǎng)度來定義塊體模型基本參數(shù)，通過Surpac的查詢報(bào)告層范圍功能，可知Y最小=3915242.181,Y最大=3915633.894,X最小=39572153.52,X最大=39572833.131，Z最小=-923.523,Z最大=21.796。通常最小值和最大值一般取整。因此，該文選取Y最小=3915240,Y最大=3915640,X最小=39572150,X最大=39572840，Z最小=-930,Z最大=25。

根據(jù)礦體的形態(tài)和工程控制網(wǎng)度，確定該次工作塊體模型的用戶塊尺寸為10m×10m×2m，最小塊尺寸為5m×5m×1m。

4.3塊體模型屬性賦值

原歸來莊金礦勘探報(bào)告中角礫巖型金礦石參與礦石體重計(jì)算的小體重樣55件，經(jīng)計(jì)算，礦石平均體重為2.55t/m3。使用賦值填充功能選項(xiàng)直接給礦石賦值為2.55t/m3。

將礦床分為單元塊后，需要對(duì)每一小塊的Au品位進(jìn)行估計(jì)。Surpac常用的方法有2種，即距離冪次反比法和地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)法(即克立格法)。兩者均基于樣品加權(quán)平均的概念，即對(duì)落在以單元塊為中心的影響范圍內(nèi)的樣品品位進(jìn)行加權(quán)平均求得單元塊的品位。2種方法的根本區(qū)別在于所用權(quán)值不同。

地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)(即克立格法)把品位看作是區(qū)域化變量，而且用半變異函數(shù)描述品位在礦床中的相互關(guān)聯(lián)特征，選擇合適的克里格法，在有限區(qū)域內(nèi)對(duì)區(qū)域化變量進(jìn)行無偏和最佳估計(jì)的一種方法。因此地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)為幫助確定合理影響范圍提供了理論依據(jù)。在大多數(shù)情況下品位的半變異函數(shù)的數(shù)學(xué)模型為球模型。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：C為基臺(tái)值，反映區(qū)域變量在研究范圍內(nèi)變化的強(qiáng)度，它是最大變程的可遷性變異函數(shù)的極限值；C0為塊金常數(shù)，表示區(qū)域化變量在小于抽樣尺度時(shí)非連續(xù)變異，由區(qū)域化變量的屬性或測(cè)量誤差決定；a為變程，表示變量的影響范圍，當(dāng)樣品距離大于變程后，區(qū)域化變量的空間相互關(guān)聯(lián)性消失，C0+C為先驗(yàn)方差[7]。

歸來莊礦區(qū)金礦化體不存在特高品位，且品位變化小，因此該次選用距離冪次反比法對(duì)金礦化體品位進(jìn)行估值。利用公式計(jì)算單元塊的品位Xb：

式中：xi為落入影響范圍的第i個(gè)樣品的品位；di為第i個(gè)樣品到單元塊中心的距離；N為距離的冪。在品位變化小的礦床，N取值較?。辉谄肺蛔兓蟮牡V床，N取值較大，一般選擇“1，2或3”。通常選擇“2”即為距離平方反比法[8]。

估值時(shí)采用橢球體搜索類型，最大搜索半徑第一次估值通常為勘探線間距，該次研究為80，第二次估值時(shí)最大搜索半徑是第一次搜索半徑的2倍。估值時(shí)的參數(shù)設(shè)置見表2。

Au品位估值完全后，可根據(jù)屬性為模型著色來清楚表示Au元素品位的分布情況。建立的歸來莊金礦化體品位塊體模型如圖5所示。

圖5　歸來莊深部金礦床金品位分布圖

5　資源量估算

塊模型估值后就可以進(jìn)行資源量分布情況的統(tǒng)計(jì)，可以按不同標(biāo)高和品位統(tǒng)計(jì)，該次工作只統(tǒng)計(jì)了-500m標(biāo)高以下的金礦體資源量，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。

表3　歸來莊深部金礦體不同品位區(qū)間資源量分布

2014年3月山東省魯南地質(zhì)工程勘察院提交給山東黃金歸來莊礦業(yè)有限公司的《山東省平邑縣榆林地區(qū)金礦詳查總結(jié)報(bào)告》中，采用傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法估算了礦體金金屬量，兩者相差99.45kg，其相對(duì)誤差為1.96%。通過對(duì)比可以看出，距離冪次反比法與傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法所估算的礦體資源量結(jié)果偏差在礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算的允許誤差范圍內(nèi)，誤差較小，這說明用Surpac軟件距離冪次反比法估算的礦體資源量結(jié)果是可靠的。而且用Surpac軟件還可以清楚地展示最低工業(yè)品位和礦床平均品位區(qū)間的資源量分布情況，為以后的礦床開采提供可靠地依據(jù)。

6　結(jié)論

該文通過距離冪次反比法對(duì)歸來莊深部金礦體進(jìn)行了資源量估算工作，與傳統(tǒng)地質(zhì)塊段法估算結(jié)果進(jìn)行比較，兩者相差99.45kg，其相對(duì)誤差為1.96%。誤差在礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量估算的允許誤差范圍內(nèi)，這說明用Surpac軟件距離冪次反比法估算的礦體資源量結(jié)果是準(zhǔn)確可靠的。所建立的三維礦體模型和品位塊體模型可以根據(jù)需要清楚地展示礦體的形態(tài)和不出品位區(qū)間的分布，為采礦設(shè)計(jì)和礦床開采提供了可靠地依據(jù)。

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Research and Application of Reserves Estimation Deep Part of Guilaizhuang Gold Deposit in Shandong Province Based on Surpac Software

WANG Zhiliang，WANG Jifang，LI Jun

(Lunan Geo-engineering Exploration Institute，Shandong Yanzhou 272100，China)

Guilaizhuang gold deposit is the only large new type gold deposit in southwest of Shandong province. In recent years, it has made progress in ore prospecting in the deep part. On the basis of studying geological characteristics and gold mineralization types of Guilaizhuang gold mineralization ore bodies, according to previous geological surveying and engineering data of this deposit, regarding Surpac software as main tool, geological database of deep part deposit in Guilaizhuang gold deposit has been set up for the first time, and three-dimensional visualization geological model has been set up as well. Based on this model, by using Inverse distance weighted method, reserves of deep deposit have been estimated. Then compared with traditional geological block method. It is showed that reserves estimation based on Surpac software is simple and accurate. It can provide the bases for the development of mineral resources.

Geological database; three-dimensional visualization geological model; reserves estimation;Surpac software; Guilaizhuang gold deposit

2014-08-18；

2014-10-22；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局重點(diǎn)地質(zhì)勘查項(xiàng)目(編號(hào)：KC201114)

王志亮(1983—)，男，山東濰坊人， 工程師，主要從事金屬礦產(chǎn)勘查工作；E-mail: wazl4585@163.com

TP319;TD672

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