冀建軍，時(shí)培哲，梁慧斌

（天津華北地質(zhì)勘查總院，天津 300170）

Micromine軟件是澳大利亞Micromine軟件集團(tuán)開(kāi)發(fā)的三維礦業(yè)軟件系統(tǒng)，該軟件已通過(guò)國(guó)土資源部權(quán)威認(rèn)證，在礦產(chǎn)勘查、資源儲(chǔ)量估算等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文借助Micromine軟件，結(jié)合境外某大型礦區(qū)數(shù)據(jù)資料，建立礦區(qū)地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建含礦地質(zhì)體三維立體模型以及品位塊體模型。針對(duì)塊體模型運(yùn)用普通克里格法進(jìn)行品位估值，估算的結(jié)果與運(yùn)用距離冪次反比法估值估算的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比[1]。

1 礦床地質(zhì)概況及礦體地質(zhì)特征

礦床大地構(gòu)造位置位于西非克拉通南部的太古代基底內(nèi)，巖性主要由花崗質(zhì)片麻巖、角閃質(zhì)片麻巖及局部混合巖構(gòu)成。區(qū)內(nèi)構(gòu)造總體呈南北向和北東向，區(qū)域巖漿巖侵入活動(dòng)僅在北部發(fā)育[2]。

礦區(qū)地層為太古界地層。依據(jù)巖性組合特征將其劃分為片巖建造、千枚巖建造和鐵英巖建造，礦區(qū)主要產(chǎn)在鐵英巖建造內(nèi)。礦區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，總體以近南北向褶皺和東西向、北東-北北東向斷層為主。礦區(qū)內(nèi)未見(jiàn)明顯的巖漿侵入活動(dòng)。

礦體賦存在鐵英巖建造內(nèi)，礦體長(zhǎng)約7公里，寬500m～700m，延深超過(guò)300m，TFe品位35%～69.1%，平均52%。其中高品位礦體以赤鐵礦體為主，礦體產(chǎn)狀主要受褶皺構(gòu)造控制。

2 含礦地質(zhì)體三維立體模型的建立

2.1 建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)

在Micromine軟件中，在礦區(qū)實(shí)測(cè)地形、鉆孔施工、巖心編錄、化學(xué)取樣分析等成果的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建井口文件、測(cè)斜文件、樣品分析文件和巖性分層文件，數(shù)據(jù)校驗(yàn)通過(guò)后，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)（圖1），為下一步工作做準(zhǔn)備[3]。

圖1 境外某礦區(qū)地形+鉆孔三維模型圖

2.2 建立地質(zhì)實(shí)體模型

2.2.1 生成礦區(qū)鉆孔平面分布圖

由于礦區(qū)以鉆孔數(shù)據(jù)為主，因此首先通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)生成礦區(qū)鉆孔平面分布圖。在此基礎(chǔ)上，確定礦區(qū)勘查線[4]。

2.2.2 地質(zhì)剖面圖解譯

根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)，生成一系列勘查線地質(zhì)剖面圖。在勘查線剖面上，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)巖性資料，用直線將區(qū)內(nèi)含礦地質(zhì)體——鐵英巖建造解譯。

2.2.3 建立三維含礦地質(zhì)實(shí)體模型

根據(jù)勘查線地質(zhì)剖面圖上解譯的鐵英巖建造界線，將相鄰剖面線串依次用三角面連接起來(lái)，形成由系列三角面圍成的復(fù)雜曲面，從而建立三維含礦地質(zhì)實(shí)體模型（圖2）。

圖2 礦區(qū)含礦地質(zhì)體三維立體模型示意圖（西北視圖）

3 資源量估算

3.1 資源量估算采用的工業(yè)指標(biāo)

本次資源量估算采用礦塊指標(biāo)體系，其一般步驟為：

a）先圈定礦化域，再確立礦化域中實(shí)驗(yàn)變異函數(shù)模型，然后按照適當(dāng)?shù)囊?guī)格劃分單元塊建立塊模型，采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)、距離冪次反比等方法對(duì)單元塊進(jìn)行估值。

b）選取某種成本估算方法，根據(jù)盈虧平衡點(diǎn)法確定邊際品位。也可以采用不同的盈虧平衡點(diǎn)法圈定礦體，結(jié)合地質(zhì)方案法確定邊際品位。根據(jù)不同的邊際品位圈定礦體，統(tǒng)計(jì)大于等于邊際品位的塊計(jì)算出資源儲(chǔ)量。

3.1.1 礦化域邊界品位的確定

圖3 某礦區(qū)鐵品位直方圖

礦化域邊界品位根據(jù)礦區(qū)TFe品位分布的直方圖求得。根據(jù)從（圖3），呈現(xiàn)雙峰分布，清楚地分辨出含鐵千枚巖和含鐵石英巖建造的界限為35%左右。因此礦床的礦化域邊界品位定為35%。

3.1.2 邊際品位的確定

考慮到本區(qū)為獲得大于62%基準(zhǔn)高品位粉的目的，根據(jù)礦區(qū)噸位-品位曲線確定的邊際品位TFe品位52%（圖4）。

圖4 某礦區(qū)礦區(qū)噸位-品位曲線圖

其余指標(biāo)，根據(jù)中國(guó)相關(guān)規(guī)范要求。

3.2 建立含礦地質(zhì)體的塊體模型

塊體模型是礦床品位估計(jì)及資源儲(chǔ)量估算的基礎(chǔ)。建立塊體模型的基本思想是將礦床在三維空間內(nèi)按照一定的尺寸劃分為一定的單元塊，然后對(duì)整個(gè)礦床范圍內(nèi)的單元塊的品位根據(jù)已知的樣品進(jìn)行估計(jì)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行資源儲(chǔ)量估算。塊段大小的選取應(yīng)當(dāng)依據(jù)以下參數(shù)：勘探工程間距的大小、品位變化程度、采礦設(shè)計(jì)的最小開(kāi)采單元、最終模型大小。本次估算塊的尺寸采用東30m×北30m×垂向10m。

3.3 變異函數(shù)的結(jié)構(gòu)分析

本次計(jì)算了某礦區(qū)區(qū)的TFe品位試驗(yàn)變異函數(shù),并用球狀模型的理論曲線進(jìn)行擬合。按照估值搜索橢球體的要求，每個(gè)礦體應(yīng)給出主軸、次軸和最小軸三個(gè)方向的變異函數(shù)，擬合的結(jié)果如圖5所示。

圖5 某礦區(qū)三軸方向變異函數(shù)

由于礦化在不同的方向上有不同的變化性,因此無(wú)法只用一個(gè)變異函數(shù)理論模型來(lái)擬合它，就必須進(jìn)行結(jié)構(gòu)套合。所謂套合結(jié)構(gòu)，就是把分別出現(xiàn)在不同距離上和不同方向上同時(shí)起作用的變異性組合起來(lái)。套合結(jié)構(gòu)表示為多個(gè)變異函數(shù)之和，把不同距離上和不同方向上的變異性組合起來(lái)代表整個(gè)礦體的變異結(jié)構(gòu)。

某礦區(qū)的TFe品位變異函數(shù)，表現(xiàn)出幾何異向性，因此變異函數(shù)的套合結(jié)構(gòu)是用搜索橢球體中變程最大、連續(xù)性最好的主軸方向的球狀模型來(lái)代表其他2個(gè)軸向的變異性，這樣三個(gè)軸的變異函數(shù)結(jié)構(gòu)具有相同的塊金值和基臺(tái)值而具有不同的變程值。根據(jù)變異函數(shù)再建立估算搜索橢球體。最終該礦區(qū)搜索橢球體三個(gè)軸向變異函數(shù)結(jié)構(gòu)如表1所示。

在得到TFe變異函數(shù)套合結(jié)構(gòu)模型后，還需要做交叉驗(yàn)證。交叉驗(yàn)證的目的是檢驗(yàn)所得到的搜索橢球體參數(shù)和變異函數(shù)套合結(jié)構(gòu)模型各參數(shù)是否正確、是否符合實(shí)際。

交叉驗(yàn)證的過(guò)程是移除一個(gè)已知原始樣品數(shù)據(jù)并使用周圍的原始樣品數(shù)據(jù)來(lái)估算這個(gè)已知的值，即假設(shè)這個(gè)樣品不存在。然后將該真值同估算值進(jìn)行比較得出估計(jì)誤差，依次對(duì)所有數(shù)據(jù)重復(fù)這一操作，計(jì)算出誤差的均值和方差以及克立格估計(jì)方差。

通過(guò)不斷地調(diào)整搜索橢球體參數(shù)和變異函數(shù)套合結(jié)構(gòu)參數(shù)，重新計(jì)算誤差的均值和方差以及克立格估計(jì)方差。直到誤差的均值最趨近于“0”，以及誤差方差/克立格估計(jì)方差趨近于“1”，對(duì)應(yīng)的搜索橢球體參數(shù)和變異函數(shù)套合結(jié)構(gòu)參數(shù)才是最優(yōu)的。

經(jīng)過(guò)交叉驗(yàn)證得到：

某礦區(qū)區(qū)誤差的均值∶-0.0008，

誤差方差/克立格估計(jì)方差：1.0081。

達(dá)到比較滿意的結(jié)果。

表1 某礦區(qū)區(qū)搜索橢球體結(jié)構(gòu)參數(shù)表

表2 某礦區(qū)搜索橢球體估值參數(shù)

3.4 塊模型估值

國(guó)外應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行資源儲(chǔ)量分類一般根據(jù)搜索橢球體的半徑和估算所用的工程數(shù)，但在實(shí)際應(yīng)用中，容易產(chǎn)生“孤島”現(xiàn)象，即在高級(jí)別的礦塊中含有低級(jí)別的礦塊。而中國(guó)的資源儲(chǔ)量分類，依照勘探類型、工程控制程度和地質(zhì)可靠程度進(jìn)行，通常在礦體剖面圖上勾畫出探明的、控制的和推斷的等類別的輪廓界限，然后將各輪廓線連成體，對(duì)各分類體界限內(nèi)的礦塊進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分類，消除“孤島”現(xiàn)象。

因此本次估算，由于礦體屬于超大型礦體，因此主要依據(jù)工程控制間距圈定不同類型的礦塊：即采用60m×60m工程間距控制的資源量探求探明的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量（331），采用120m×120m工程間距控制的資源量探求控制的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量（332）；采用240m～360m平面工程間距及礦體外推部分探求推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)的資源量（333）。此外，鑒于工程布置不規(guī)則，采用搜索橢球體的半徑和估算所用的工程數(shù)對(duì)其進(jìn)行約束（表2）。

3.5 資源量估算可靠性驗(yàn)證

完成對(duì)空塊的品位估值后，根據(jù)塊模型中TFe的插值結(jié)果進(jìn)行資源量估算，可計(jì)算出礦體不同級(jí)別、品級(jí)的資源量。本次資源量估算采用距離冪次反比法與普通克里格法估算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者相對(duì)誤差2.48%?？煽啃则?yàn)證結(jié)果顯示，本次資源量估算結(jié)果可靠。

4 討論

境外某礦區(qū)床資源量估算中，用Micromine軟件建立了礦床地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用普通克里格法對(duì)TFe進(jìn)行估值，并對(duì)資源量進(jìn)行估算，估算結(jié)果與采用距離冪次反比法估算結(jié)果對(duì)比，相對(duì)誤差在允許范圍內(nèi)，估算結(jié)果可靠。

所建立的三維礦床模型為研究礦體地質(zhì)特征、分析找礦前景和礦山開(kāi)發(fā)建設(shè)等工作提供很好的依據(jù)，使人們對(duì)勘查工程和礦體等礦床要素的空間關(guān)系有了更加清晰的認(rèn)識(shí)。品位塊體模型，形象直觀地展示了礦體品位在三維空間的分布位置及變化趨勢(shì)，可根據(jù)不同邊界品位實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)計(jì)算分析，為后續(xù)工作提供一定的指導(dǎo)作用。

[1]Micromine（北京）國(guó)際軟件有限公司．2013．Micromine培訓(xùn)手冊(cè)[CP]．

[2]李麗,王策,江少卿．青海省抗得弄舍金多金屬礦床模型構(gòu)建及礦體資源量估算．世界有色金屬,2017,14：170-172．

[3]李亮．MicroMine軟件在資源儲(chǔ)量估算中的應(yīng)用．西部資源,2017,4：75-78．

[4]任超,冉麗,朱喜久,鄒陳．地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)在境外某銅礦資源量估算中的應(yīng)用．礦產(chǎn)與地質(zhì),2017,31(4)：826-832．