冀建軍，時培哲，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軟件集團開發(fā)的三維礦業(yè)軟件系統(tǒng)，該軟件已通過國土資源部權(quán)威認證，在礦產(chǎn)勘查、資源儲量估算等領(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，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。針對塊體模型運用普通克里格法進行品位估值，估算的結(jié)果與運用距離冪次反比法估值估算的結(jié)果進行對比[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)未見明顯的巖漿侵入活動。

礦體賦存在鐵英巖建造內(nèi)，礦體長約7公里，寬500m～700m，延深超過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

在Micromine軟件中，在礦區(qū)實測地形、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、測斜文件、樣品分析文件和巖性分層文件，數(shù)據(jù)校驗通過后，建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫（圖1），為下一步工作做準備[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，因此首先通過數(shù)據(jù)庫生成礦區(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，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，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

本次資源量估算采用礦塊指標體系，其一般步驟為：

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

b）選取某種成本估算方法，根據(jù)盈虧平衡點法確定邊際品位。也可以采用不同的盈虧平衡點法圈定礦體，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)計大于等于邊際品位的塊計算出資源儲量。

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，根據(jù)中國相關(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及資源儲量估算的基礎(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，然后對整個礦床范圍內(nèi)的單元塊的品位根據(jù)已知的樣品進行估計，并在此基礎(chǔ)上進行資源儲量估算。塊段大小的選取應(yīng)當依據(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)計的最小開采單元、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

本次計算了某礦區(qū)區(qū)的TFe品位試驗變異函數(shù),并用球狀模型的理論曲線進行擬合。按照估值搜索橢球體的要求，每個礦體應(yīng)給出主軸、次軸和最小軸三個方向的變異函數(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,因此無法只用一個變異函數(shù)理論模型來擬合它，就必須進行結(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起作用的變異性組合起來。套合結(jié)構(gòu)表示為多個變異函數(shù)之和，把不同距離上和不同方向上的變異性組合起來代表整個礦體的變異結(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代表其他2個軸向的變異性，這樣三個軸的變異函數(shù)結(jié)構(gòu)具有相同的塊金值和基臺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，還需要做交叉驗證。交叉驗證的目的是檢驗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、是否符合實際。

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

通過不斷地調(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)，重新計算誤差的均值和方差以及克立格估計方差。直到誤差的均值最趨近于“0”，以及誤差方差/克立格估計方差趨近于“1”，對應(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)過交叉驗證得到：

某礦區(qū)區(qū)誤差的均值∶-0.0008，

誤差方差/克立格估計方差：1.0081。

達到比較滿意的結(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

國外應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)進行資源儲量分類一般根據(jù)搜索橢球體的半徑和估算所用的工程數(shù)，但在實際應(yīng)用中，容易產(chǎn)生“孤島”現(xiàn)象，即在高級別的礦塊中含有低級別的礦塊。而中國的資源儲量分類，依照勘探類型、工程控制程度和地質(zhì)可靠程度進行，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，對各分類體界限內(nèi)的礦塊進行統(tǒng)計分類，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)蘊經(jīng)濟的資源量（331），采用120m×120m工程間距控制的資源量探求控制的內(nèi)蘊經(jīng)濟的資源量（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)蘊經(jīng)濟的資源量（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)對其進行約束（表2）。

3.5 資源量估算可靠性驗證

完成對空塊的品位估值后，根據(jù)塊模型中TFe的插值結(jié)果進行資源量估算，可計算出礦體不同級別、品級的資源量。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)果進行對比，發(fā)現(xiàn)兩者相對誤差2.48%?？煽啃则炞C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，采用普通克里格法對TFe進行估值，并對資源量進行估算，估算結(jié)果與采用距離冪次反比法估算結(jié)果對比，相對誤差在允許范圍內(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發(fā)建設(shè)等工作提供很好的依據(jù)，使人們對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識。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，可根據(jù)不同邊界品位實現(xiàn)動態(tài)計算分析，為后續(xù)工作提供一定的指導(dǎo)作用。

[1]Micromine（北京）國際軟件有限公司．2013．Micromine培訓(xùn)手冊[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．