陸 海，孫喜新

（遼寧省冶金地質(zhì)勘查局四〇二隊，遼寧 鞍山 114000）

0 引言

隨著計算機技術(shù)、地質(zhì)三維建模技術(shù)和空間信息技術(shù)的發(fā)展，隱伏礦三維可視化經(jīng)過多年的發(fā)展已日趨成熟，逐漸成為地學(xué)領(lǐng)域的熱點，應(yīng)用 Micromine，MineSight，Surpac，Map Engine和 Map GIS等軟件建立的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)在礦業(yè)上得到的推廣和應(yīng)用［1］。

Micromine強大的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以將礦山各種相關(guān)信息快速、全面、精確采集、存儲、處理、分析和表達(dá)，快速將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為可視的圖形圖像信息，構(gòu)成信息圖譜，給出工作區(qū)內(nèi)任意空間位置的資源信息，這不但為地質(zhì)人員應(yīng)用高新技術(shù)降低了門坎，而且極大地提高了研究精度和效率，豐富了成果的表現(xiàn)形式和服務(wù)形式［2］。Micromine軟件針對復(fù)雜地質(zhì)體及礦體的圈定有著不可比擬的優(yōu)勢。

本文將以黑龍江爭光金礦為例，在簡述三維礦產(chǎn)資源評價軟件Micromine 12.5版工作原理及流程基礎(chǔ)上，采用距離反比加權(quán)法對該礦床進(jìn)行了資源量估算，并對估算結(jié)果用地質(zhì)斷塊法估算及三角網(wǎng)多邊形估算法進(jìn)行驗證。

1 地質(zhì)概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)概況

爭光金礦區(qū)位于黑龍江省黑河市西部多寶山銅礦東南約8km處。地處大興安嶺地槽褶皺系罕達(dá)氣優(yōu)地槽褶皺帶罕達(dá)氣褶斷束的中西部，三礦溝—多寶山—銅山—爭光NW向銅金多金屬成礦帶南東部位［3］。

區(qū)內(nèi)出露地層以古生界奧陶系、志留系、泥盆系為主，此外零星出露石炭系和下白堊統(tǒng)。銅、鉬、鉛、鋅、金礦化大多賦存于中奧陶統(tǒng)多寶山組層位中。

區(qū)內(nèi)侵入巖有奧陶紀(jì)花崗閃長巖、石炭紀(jì)輝長巖、花崗閃長巖、花崗閃長斑巖，二疊紀(jì)斜長花崗巖、更長花崗巖，侏羅紀(jì)花崗閃長巖、石英閃長巖、閃長巖、閃長玢巖、斜長花崗斑巖。其中，多寶山、銅山銅礦床與奧陶紀(jì)花崗閃長巖、花崗閃長斑巖關(guān)系密切；爭光巖金礦床則與侏羅紀(jì)閃長巖、閃長玢巖關(guān)系極為密切。

圖1 黑龍江爭光金礦區(qū)域地質(zhì)簡圖Fig.1 Sketch of regional geology of Zhengguang gold deposit

區(qū)內(nèi)構(gòu)造以加里東期形成的NW向和NE向構(gòu)造組成了區(qū)內(nèi)的基本構(gòu)造格架，后期發(fā)生的繼承性活動，形成由NNE－NE向、NWW－NW向、少量EW向和SN向構(gòu)造所組成的構(gòu)造格局。多寶山花崗巖、花崗閃長巖、花崗閃長斑巖巖體，躍進(jìn)和雞冠山花崗閃長巖、石英閃長巖巖體，爭光閃長巖巖體則多沿NW向和NE向斷裂交匯處侵入（圖1）。

1.2 礦床地質(zhì)特征

爭光金礦礦床分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個礦帶，其中Ⅱ號礦帶共圈出金礦體138條，Ⅰ號礦帶共圈出金礦體77條，Ⅲ、Ⅳ 兩個礦帶未做詳細(xì)的勘查工作?？刂频V帶分布的構(gòu)造裂隙系統(tǒng)，主要是侵入接觸構(gòu)造系統(tǒng)和垂直于NW向復(fù)背斜軸部的NE向橫張裂隙系統(tǒng)以及它們的交叉復(fù)合部位。分布在內(nèi)接觸帶的主礦體和與其平行的小礦體群，嚴(yán)格受接觸帶和不規(guī)則地層懸垂體（實際也是接觸帶）及其所產(chǎn)生的裂隙系統(tǒng)控制。礦體傾向為NWW向、NW向和SW向；NWW向傾斜者傾角小于35°，向其他方向傾斜者傾角在50°左右變化。分布在外接觸帶地層中的呈NE向分布的小礦體群，礦體沿走向長度較短，規(guī)模較小，明顯受倒轉(zhuǎn)向斜核部倒轉(zhuǎn)翼的橫張裂隙系統(tǒng)控制。受橫張裂隙系統(tǒng)控制的礦體傾向為NW 向，傾角60°～85°。

礦體主要分布在中奧陶統(tǒng)多寶山組一段、二段和銅山組三段安山巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r構(gòu)造破碎帶內(nèi)。礦體圍巖熱液蝕變主要為青磐巖化和黃鐵絹英巖化，其中黃鐵絹英巖化為近礦圍巖蝕變，基本分布于礦體內(nèi)和兩側(cè)中。青磐巖化往往遠(yuǎn)離礦體，呈大面積分布。地表的黃鐵礦均氧化成褐鐵礦。

礦體形態(tài)多為脈狀和透鏡狀，有分支復(fù)合、尖滅再現(xiàn)、膨脹收縮特征，受張性裂隙單礦體長度介于28～652m之間，延深5～524m，真厚度0.13～25.71m，平均品位w（Au）＝3.2×10－6。

礦石主要分為氧化礦和原生礦，氧化礦石結(jié)構(gòu)主要是原生礦石的殘留結(jié)構(gòu)。主要是通過黃鐵礦的變化表現(xiàn)出來的，主要有殘余結(jié)構(gòu) 、假象結(jié)構(gòu)、環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)和土狀結(jié)構(gòu)等，有時見包含結(jié)構(gòu)。氧化礦石的構(gòu)造主要是由褐鐵礦和一定數(shù)量黏土礦物所構(gòu)成的土狀構(gòu)造。在礦石碎塊表面或風(fēng)化節(jié)理裂隙中充填有薄殼狀的褐鐵礦、鈣華，有時有孔雀石和銅藍(lán)等組成的脈狀構(gòu)造、皮殼狀構(gòu)造或薄膜狀構(gòu)造。還有由硫化物淋失后所保留的孔洞構(gòu)造，蜂窩狀構(gòu)造和網(wǎng)格狀構(gòu)造，偶而見塊狀構(gòu)造。原生礦礦石結(jié)構(gòu)主要為賦礦巖石黃鐵絹英巖、安山質(zhì)凝灰?guī)r、安山巖所具有結(jié)構(gòu)，主要有斑狀結(jié)構(gòu)、凝灰結(jié)構(gòu)、半自形粒狀結(jié)構(gòu)，他形粒狀結(jié)構(gòu)、溶蝕結(jié)構(gòu)，壓碎結(jié)構(gòu)。礦石構(gòu)造以塊狀構(gòu)造為主，可見浸染狀構(gòu)造、細(xì)脈狀、條帶狀構(gòu)造。

2 工業(yè)指標(biāo)的確定

因Ⅰ號、Ⅳ號礦帶與Ⅱ號相鄰，成礦地質(zhì)條件、礦體的地質(zhì)特征基本相同，經(jīng)過論證和推薦結(jié)果，考慮到資料、數(shù)據(jù)的一致性，工業(yè)技術(shù)指標(biāo)參照2009年《黑龍江省黑河市爭光金礦勘探報告》［4］。

2.1 原生礦

邊界品位：w（Au）≥0.5×10－6。

塊段最低工業(yè)品位：w（Au）≥1.3×10－6。

礦區(qū)最低工業(yè)品位：w（Au）≥2.6×10－6。

最小可采厚度：1m。

夾石剔除厚度：2m。

當(dāng)?shù)V體厚度小于最小可采厚度時，可采用相應(yīng)的“m·10－6值”計算。

2.2 氧化礦

邊界品位：w（Au）≥0.5×10－6。

塊段最低工業(yè)品位：w（Au）≥0.8×10－6。

最小可采厚度：1m。

夾石剔除厚度：2m。

當(dāng)?shù)V體厚度小于最小可采厚度時，可采用相應(yīng)的“m·10－6值”計算。

3 資源儲量估算

本次采用澳大利亞Micromine公司的三維礦產(chǎn)資源評價KANTAN 3D軟件Micromine12.5版進(jìn)行資源儲量估算。

3.1 方法和原理

基本原理是設(shè)平面上分布一系列離散點，己知其位置坐標(biāo)（xi，yi）和屬性值zi（i＝ 1，2，…，n）；P（x，y）為任一格網(wǎng)點，根據(jù)周圍離散點的屬性值，通過距離反比加權(quán)插值求P（x，y）點屬性值P（z）。

距離反比加權(quán)插值法綜合了泰森多邊形鄰近點法和多元回歸法的長處，它假設(shè)P（x，y）點的屬性值是在局部鄰域內(nèi)中所有數(shù)據(jù)點的距離反比加權(quán)平均值，可以進(jìn)行確切的或者圓滑的方式插值。周圍點與P（x，y）點因分布位置的差異，對P（z）影響不同，我們把這種影響稱為權(quán)函數(shù)Wi（x，y），方次參數(shù)控制著權(quán)系數(shù)如何隨著離開一個格網(wǎng)結(jié)點距離的增加而下降。對于一個較大的方次，較近的數(shù)據(jù)點被給定一個較高的權(quán)重份額；對于一個較小的方次，權(quán)重比較均勻地分配給各數(shù)據(jù)點。計算一個格網(wǎng)結(jié)點時，給予一個特定數(shù)據(jù)點的權(quán)值，與指定方次的結(jié)點到觀測點的距離倒數(shù)成比例。當(dāng)計算一個格網(wǎng)結(jié)點時，配給的權(quán)重是一個分?jǐn)?shù)，所有權(quán)重的總和等于1.0。當(dāng)一個觀測點與一個格網(wǎng)結(jié)點重合時，該觀測點被給予一個實際為1.0的權(quán)重，所有其他觀測點被給予一個幾乎為0.0的權(quán)重。換言之，該結(jié)點被賦給與觀測點一致的值，這就是一個準(zhǔn)確插值。權(quán)函數(shù)主要與距離有關(guān)，有時也與方向有關(guān)，若在P點周圍四個方向均勻取點，那么可不考慮方向因素，這時的P（z）為：

3.2 軟件工作原理及流程

應(yīng)用Micromine進(jìn)行進(jìn)行礦體的圈定和資源量估算，需要至少三種基本數(shù)據(jù)：工程定位文件、工程測斜文件、樣品分析文件。

工作流程見圖2所述。

3.3 資源／儲量估算參數(shù)的確定及實體模型建立

3.3.1 資源／儲量估算參數(shù)的確定

（1）單個工程礦體厚度。根據(jù)樣品長度、鉆孔方位、礦體產(chǎn)狀，用鉆孔穿過礦體處的真厚度計算公式：L＝l×（sinα·sinβ·cosγ±cosα·cosβ）來計算單樣品的真厚度，單個樣品真厚度之和為單工程礦體真厚度個礦體厚度變化系數(shù)的厚度值，亦采用此公式計算得到。其中，L為真厚度；l為樣長；α為工程戳穿礦體時的天頂角；β為礦體傾角；γ為鉆孔方位角與礦體傾向之差?！啊馈钡娜∩?，當(dāng)鉆孔傾斜方向與礦體傾向相反時式中取“＋”，反之取“－”。

（2）平均品位。本次采用適于計算機估算的距離反比加權(quán)法，該方法將礦體劃分為若干個立方體塊，根據(jù)各立方體塊的估值結(jié)果，對各小立方體塊進(jìn)行統(tǒng)計分析，以各小立方體的體積加權(quán)求得礦體的平均品位。

圖2 資源儲量估算工作流程Fig.2 Flow sheet of the mineral resources volume estimation

圖3 品位累積頻率圖Fig.3 Diagram of frequency of grade accumulation

（3）特高品位的確定與處理。根據(jù)《巖金礦地質(zhì)勘查規(guī)范》（DZ／T0205－2002）［5－6］，將單樣品位值高于礦床（體）平均品位6至8倍的樣品確定為特高品位樣。但本次儲量估算未采用上述方法，而是采用風(fēng)暴品位值替代特高品位。從圖3中品位統(tǒng)計的累積頻率可以看出，品位出現(xiàn)最平穩(wěn)的拐點為32.00×10－6，因此本次儲量估算采用32.00×10－6作為風(fēng)暴品位的下限，來確定特高品位。由于礦區(qū)所有樣品樣長為1.0～1.5m的占90%以上，因此等長分割加權(quán)組合樣長選擇為1.0m，以便盡量使用樣品的原始信息。

（4）礦石體重。參考礦床平均品位，剔除小于邊界品位的體重數(shù)據(jù)，采用算數(shù)平均法計算小體重，原生礦平均小體重3.00t／m3，氧化礦小體重為2.52 t／m3。

（5）礦體的圈定。根據(jù)工業(yè)指標(biāo)、化學(xué)分析結(jié)果、礦體產(chǎn)出特征、勘查類型、工程控制程度等因素綜合考慮，本次采用單指標(biāo)圈定礦體，以Au元素圈定礦體，凡是樣品w（Au）等于或大于邊界品位者（符合工業(yè)指標(biāo)要求的）均視為礦體，應(yīng)用 Micromine軟件在屏幕上進(jìn)行交互式圈定。當(dāng)單工程礦體內(nèi)部有大于與小于邊界品位的樣品相間分布，但其厚度小于夾石剔除厚度時也作為礦體一并圈入。夾石剔除厚度按工業(yè)指標(biāo)的規(guī)定執(zhí)行即礦體中連續(xù)厚度≥2.0m，金品位w（Au）＜0.5×10－6部分作夾石，并在軟件中形成夾石實體模型。另外，尚有一部分為軟件估算的夾石（即各礦塊金的估值品位小于礦體邊界品位的礦塊）的集合。在單工程圈定的基礎(chǔ)上，主要以礦體空間分布規(guī)律、控礦條件為主導(dǎo)因素，重點考慮礦體的產(chǎn)出位置及三度空間上的對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行圈定。在軟件中礦體圈定形成的邊界為輪廓線（軟件中一種線的數(shù)據(jù)類型）。圖4為爭光金礦Ⅰ號礦帶在三維視圖中圈連礦體地質(zhì)域。

（6）資源／資源量估算邊界的確定。本次在機內(nèi)圈定的礦體邊界與資源量估算邊界為同一邊界。見礦工程邊緣有未見礦工程控制，尖推兩工程間距的二分之一為礦體邊界。見礦工程邊緣無工程控制，走向外推相鄰勘探線距的一半，Ⅰ號礦帶最多40m為礦體邊界，即平行勘探線方向外推40m為礦體邊界；Ⅳ號礦帶最多50m為礦體邊界，即平行勘探線方向外推50m為礦體邊界；外推均采用尖推。以“m·10－6值”圈礦的，原則上不允許外推。

3.3.2 建立實體模型

（1）地面模型。在軟件中建立礦區(qū)DTM地面模型，主要用于剖面地形測繪，確定剝采地面邊界。

（2）礦塊模型。把礦體分布的空間范圍劃分為小的矩形塊以進(jìn)行品位插值，根據(jù)勘探線距、開采段高及礦體形態(tài)的復(fù)雜程度確定塊尺寸的大小，以勘探線距、開采段高為塊大小的整數(shù)倍。Ⅰ號礦帶勘探線距20～40m，段高為10m，礦體的形態(tài)較復(fù)雜，產(chǎn)狀中等，根據(jù)工業(yè)指標(biāo)礦體可采厚度較薄，因此選擇塊尺寸為4m×4m×5m（北×東×高程），（塊邊緣）劃分子塊尺寸為1m×1m×1m，以保證實體模型邊界的精確度。品位插值的搜索空間分為8個扇區(qū)，并限定每個扇區(qū)最多6個點，總點數(shù)至少1個點，防止某一方向過多的樣品對一個點估值產(chǎn)生過多影響。

（3）品位插值。在礦體的塊模型中對中心位用距離平方反比法進(jìn)行插值，金元素用處理特高品位后的品位進(jìn)行插值。

（4）搜索橢球的定義。礦床的勘查類型是Ⅱ類型，控制的工程勘查間距確定為40m×50m。根據(jù)礦體的總體走向、傾向、傾角確定搜索橢球的半徑、方位角、傾角、傾伏角和長度因子，將礦床的控制最小工程勘間距40m確定為搜索橢球半徑上限值；332資源量搜索橢球的長軸因子（工程間距）定義為最小間距的1.25倍，即為50m；333資源量搜索橢球的長軸因子（工程間距）定義為332資源量的2倍，即為100m；估算中根據(jù)具體情況，最大為200 m。由于礦體形態(tài)較復(fù)雜，對不滿足基本搜索橢球條件的塊，通過改變搜索橢球為基本搜索半徑4倍的方法使所有的塊都能估算出金的品位值。

（5）距離平方反比插值。對礦體塊模型用距離平方反比法按基本搜索橢球參數(shù)對金元素品位進(jìn)行估值，如礦塊的金品位值為空時，依次改變搜索半徑為50m，100m，200m進(jìn)行搜索，直至所有塊的金品位都估算出結(jié)果。在估值時對每一個塊都記錄估值次數(shù)、參與估值的工程數(shù)、樣品數(shù)和樣品品位的標(biāo)準(zhǔn)離差進(jìn)行計算。

圖5為爭光金礦全部礦體的實體模型。Ⅰ號礦帶共圈定礦體77條，以Ⅰ－2－2礦體的規(guī)模較大。

3.4 資源儲量估算結(jié)果

3.4.1 資源儲量分類

圖5 爭光金礦全部礦體的實體模型Fig.5 Real model of each ore body in zhenggunang gold deposit

本次儲量估算是依據(jù)塊模型品位估值時的估算次數(shù)和參與估值的工程數(shù)對塊模型的地質(zhì)可靠程度進(jìn)行分類的，其資源類別分類與我國目前的分類有差異。

3.4.2 資源／資源量估算結(jié)果

根據(jù)勘探類型，以及礦體控制工程的疏密，將礦體儲量劃分不同的資源儲量類別（如332，333，低品位等），分別進(jìn)行資源儲量估算，并對塊模型中金的噸位、品位和金屬量進(jìn)行了統(tǒng)計。

爭光金礦區(qū)Ⅰ號礦帶共發(fā)現(xiàn)146條礦體，位于礦區(qū)內(nèi)的礦體有77條，估算（332）＋（333）＋低品位類金金屬量9 646.62kg，平均品位為w（Au）＝2.02×10－6。氧化礦金金屬量865.30kg，平均品位為w（Au）＝2.41×10－6；原生礦金金屬量8 781.32 kg，平均品位為 w（Au）＝1.99×10－6。（332）＋（333）金金屬量7 917.45kg，平均品位為w（Au）＝2.82×10－6；控制的內(nèi)蘊經(jīng)濟(jì)資源量（332）金金屬量1 307.80kg，平均品位為w（Au）＝2.59×10－6；推斷的內(nèi)蘊經(jīng)濟(jì)資源量（333）金金屬量6 609.65kg，平均品位為w（Au）＝2.87×10－6。伴生組分銀金屬量41 171.70kg，平均品位為 w（Ag）＝8.89×10－6；鋅金屬量2 759.36t，平均品位為 w（Zn）＝0.75%。低品位金金屬量1 729.17kg，平均品位為w（Au）＝0.88×10－6。

3.5 資源量可靠性驗證

為了驗證本次資源量計算的可靠性，選擇了具有代表性的礦體采用地質(zhì)斷塊法估算及Micromine軟件中三角網(wǎng)多邊形估算法進(jìn)行驗算，其結(jié)果見表1。

從表1可以看出，礦體的塊模型的礦石量和礦體的空間實體的礦石量最大偏差11.18%，插值得到的品位基本低于用原始數(shù)據(jù)加權(quán)平均得到的品位，金屬量偏差最大9.60%，由此可見資源量估算結(jié)果是準(zhǔn)確可靠的。

表1 塊模型估算結(jié)果與地質(zhì)斷塊法估算結(jié)果比較Table 1 Comparison of results estimated with ore block model and geological block methods

4 結(jié)語

通過地質(zhì)斷塊法估算及Micromine軟件中三角網(wǎng)多邊形估算法進(jìn)行驗算，結(jié)果表明用三維礦產(chǎn)資源評價軟件Micromine中距離反比加權(quán)法進(jìn)行資源量估算，方法合理，相對誤差較小，其結(jié)果真實可靠。

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