地质统计学在夜长坪钼矿资源储量估算中的应用研究.pdf

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第3卷第3期矿产勘查VoI．3No．32012年5月MINERALEXPL0RATIONMay，2012地质统计学在夜长坪钼矿资源储量估算中的应用研究潘登，晏国龙，于建杰，杨帅，刘方方，王全乐，陈冬(中国黄金集团地质有限公司，北京100101)摘要文章使用Micromine软件，以夜长坪钼矿为例，详细阐述了在矿体资源储量估算中变异函数模型各参数的意义，如何正确地获得这些参数，以及套合方法的应用等。文中同时介绍了实体模型、矿块模型以及普通克立格法的应用。实践证明运用地质统计学进行矿体资源储量估算和传统方法相比具有较大的优越性。关键词地质统计学块金效应普通克立格法储量估算中图分类号：P624．7；P618．65文献标识码：A文章编号：1674—7801(2012)03—0397—07震旦亚界蓟县系龙家园组(PtZ)和巡检司组(Pt：)，0引言岩性为白云岩类和第四系礓黄土及河床砂砾石冲积地质统计学是以区域化变量为基础，以变异函层；褶皱构造呈东西宽缓的复式背斜，断裂以近东西、数为模型，定量研究随机变量(例如矿石品位)在空北北东向为主，次为一些弧形断裂；岩浆岩为印支一间的变异性，并用协方差函数矩阵表征相关性，通过燕山早期的正长脉岩类及燕山期超浅成中酸性斑岩求解线性方程组完成空间插值。本文以河南省卢氏体。燕山期超浅成中酸性斑岩体的侵人，与该区内生县夜长坪钼矿数据为实例，从理论和实践上阐述了金属矿床的生成有着密切的关系(图1)。地质统计学在矿体资源储量估算中的应用，所使用矿床成因类型属高温热液一后期岩浆热液叠加的软件是澳大利亚Micromine矿业软件。通过实践型，工业类型属斑岩一夕卡岩型钼矿床。勘探类型证明，运用地质统计学进行矿体资源储量估算和传为I一Ⅱ类。矿区原生、混合、氧化矿石分布无规统资源储量估算方法相比具有较大的优越性。律。矿石中钨、银、铁元素，可综合回收利用，有害元素砷含量低。1地质概况河南省卢氏县夜长坪钼矿区位于卢氏县城西2变异函数(variogram)模型概述55km的木桐乡夜长坪村，行政区划属三门峡市卢地质统计学的关键技术是使用变异函数模型来氏县木桐乡管辖。矿区地理坐标：北纬34。0323一度量样品在三维空间分布的随机性和相关性，因此34。0350，东经110。4315．5”～110。4356”。建立变异函数模型要考虑样品间的距离和方向。实夜长坪钼矿区地处豫西崤山山脉南部中低山浅验变异函数的计算公式为：切割地区，为暖温带大陆高山性气候区，河流属黄河．Ⅳ(h)¨Ezz((1)水系。区域构造位于华北陆块与秦岭褶皱带结合部位的华北陆块南缘，洛南栾川台褶带西端的夜长式中：坪一八宝山铁、钼、银成矿带内。出露的地层主要为一滞后距(1ag)，(h)一理论变异函数r(h)的估值，N(h)一计算变异函数的样品对数，[收稿日期]2011—02—24[第一作者简介]潘登，男，1981年生，助理工程师，现主要从事矿山地质信息化管理与地质统计学在矿山生产中的运用工作。397 矿产勘查圈囵园，圈圈s豳囡口s曰。圈圈因ts圈图1河南省卢氏县夜长坪矿区地质略图(据陈岳龙等，1994)1一第三一第四系盆地沉积；2一中生代盆地沉积地层；3一元古宇海相沉积地层；4一元古宇火山岩系；5一燕山期花岗斑岩类岩体；6一燕山期花岗岩类岩体；7一加里东一海西期花岗岩类岩体；8一闪长岩类岩体9一正长岩类岩体；lO一东西向构造带主干断裂；11一东西向张性一压扭性断裂；12一新华夏系主干断裂13一次要断裂；14一同位素年龄(Ma)Z()和z(+h)一随机变量沿方向被矢量h点较近的样品通常具有较大的权系数，如果c比较分割的两个点。大，则削弱了距待估点较近的样品的影响力，即权系在地质勘探和采矿实践中多以球状模型数变小；a称为变程(range)，其大小衡量研究对象(sphericalmode1)来拟合实验变异函数，球状模型的(如矿体)中某一区域化变量(如品位)的变化连续理论公式为：程度，如果某一方向变异函数的变程较大，则说明这h=0一方向矿化连续程度较好。从另一个意义看，a反映了样品间的相关距离，只可以用以待估域为圆心，(h)：0a义。c称为基台(sil1)，c。+c称为总基台值，它反公式2中各参数的物理意义如下：C。称为块金映某区域化变量在研究范围内变异的强度，它是所常数(nuggeteffect)，从公式中可以看出距离h为0有参与计算数据的方差。对比两个不同方向变异函时，(h)应该为0，但实际应用中它不为0，C。表示数的总基台值，总基台值大的方向表明数值波动比h很小时两点间品位的变化，在估值过程中，距待估较大398 第3卷第3期潘登等：地质统计学在夜长坪钼矿资源储量估算中的应用研究3资源储量估算的过程3．3建立矿体实体模型实体模型是指在构造三维实体中，采用一系列3．1建立地质数据库三角面而构成的完整实体的面或壳，实体模型的作本次资源储量估算使用矿区55个钻孔的全部用不仅在于描述矿体的轮廓，通过它还可以实现以样品数据，样品总数为15131件，其中钼品位下功能：三维可视化显示；表面积和体积计算；沿任>10．03％的样品为7546件。应用Mieromine软件进意方向切取剖面。三维矿体建模分为3步：行资源储量估算需要4类数据：井口坐标、钻孔弯曲第一步，根据钻孔数据库生成矿区钻孔平面图，度测量、样品分析和岩性文件。软件支持将Excel如图3所示。表或文本格式的原始数据直接导人Micromine数据第二步，生成勘探线剖面图，本次参加资源储量库系统，建立地质数据库。估算的勘探线从东向西编号依次为13、5、1、4、8、12、2O、26。在每条勘探线剖面图上圈定矿体边界，3．2样品的组合及基本统计完成对地质信息的解释。依据的标准就是揭露这些地质统计学要求参与估值计算的数据的支撑应地质体的探矿工程的取样结果。圈定矿体的原则该一致，组合样就是将空间不等长的样长和品位量是：钼矿体边界品位≥0．03％；最低工业品位化到一些离散点上，只有在工程方向上产生等支撑≥0．08％；可采厚度≥2m；夹石剔除厚度>10m。的离散点，才可用于资源储量估算。进行样品组合外推原则是向外平推勘探线间距的1／4。其中5号时，组合长度用统计的方法确定，组合方法采用样长勘探线剖面如图4所示。加权平均法。通过统计夜长坪钼矿钻孔，样长绝大第三步，生成矿体实体模型。这一步工作的主多数为2m，所以组合长度应定为2m，才能保证绝要内容就是把矿区内相邻剖面的轮廓线依次用三角大多数样品保持不变。面连接起来，形成由一系列三角面围成的复杂曲面基本统计用于初步检查总的样本数据的分布特的矿体实体模型，如图5所示。征，直方图、概率密度图和累积频率图都能显示样本3．4变异函数结构分析品位分布的信息，Mo的直方图如图2所示。钼品位I>0．03％(边界品位)的样品为7546件，均值为在对Mo组合样品进行变异函数结构分析之0．1147，标准差为0．091，变异系数为0．8。前，首先对特高品位进行处理。该区Mo样品存在图2Mo品位直方图399 矿产勘查图3矿区钻子L平面图较少的特高品位，特高品位值用矿体平均品位的6倍值替换，如不处理特高品位值，变异函数曲线跳动较大不利于拟合。变异函数的实施步骤如下：第一步是生成全向变异函数。所谓全向变异函数指的是各方向平均变异函数，全向变异函数用来确定最佳滞后距(步长)的大小。在Micromine软件中分别选取10m、20m、直至100m等不同的滞后距做出变异函数曲线进行对比，最后确定50m的滞后距产生的变异函数曲线最佳，理论曲线采用球状模型拟合，见图6。第二步利用钻孔的数据来计算块金常数。块金效应反映出矿体在小尺度上的变异程度。块金值最好由小尺度滞后距来决定，一般采用钻孔数据，本次计算滞后距取组合样的长度2m，变异函数曲线见图7，理论曲线采用球状模型拟合，获得块金常数C。=0．0016。第三步需要大量的计算工作，确定估值，搜索椭图45号勘探线剖面图球体的主轴、次轴和第三轴的方位，然后计算3个轴红色～斑岩型矿床；绿色一夕卡岩型矿床方向的变异函数，采用球状模型进行拟合，求出结构蓝色一夕卡岩型表内矿床参数基台值c和变程值。。计算步骤是首先在水平面上找出具有最大变程的方向作为椭球体主轴的方400 矿产勘查近于“籁0陋”瞅，估计误差方差和克立格估计方差之比趋最小轴方向变异函数OOOOOO0OO／近于“1”的变异函数模型参数才是最佳的。在Mi—主⋯数，：川cromine软件㈣中眦交叉验0证很容易实现，程序会自动计＼．．一趔OOO8、算并列出这两项判别指标，供调试变异函数模型的籁⋯一／’==、舞0006参数时参考。===K～、最终确定球状模型的参数：C=0．0012、0004／、c=0．0068、主轴的变程0：200m、次轴变程／主轴次轴方向变异函数i，变程=1、第三轴变程／主轴变程：0．67。交叉验证0002判别指标：估计误差均值=0．0001、估计误差方差和050l00l5O203250300351401450500549600克立格估计方差比=1．1037。距离／m3．6建立矿块模型图8搜索椭球体3个轴向变异函数块体模型是矿床品位估计及资源储量估算的基础。建立块体模型的基本思想是将矿床在三维空问主轴方向实变异函数—内按照一定的尺寸划分为一定的单元块，然后根据已⋯．．知的样品对整个矿床范围内的单元块的品位进行估．一一l一＼一一r—主轴方向理论垂异函数、’、’计，并在此基础上进行资源储量估算。块段大小的选取应当依据以下参数：勘探工程间距的大小；品位变化程度；采矿设计的最小开采单元。本次计算块段的尺寸为251TIx25rn×10in，并将每个块分成12．5m×12．5m×51TI的次级块，共8个小块，划分次级分块的目的是在矿体实体模型边界处对矿块再进行细分，50150250351450549以确保块体模型能够真实地反映矿体几何形态。距离／m3．7普通克立格法(OrdinaryKring)估值图9搜索椭球体主轴变异函数建立矿块模型后进行普通克立格法估值，矿块型的c值、基台值c和变程n，再给出次轴变程／主估值就是求出块模型中每个矿块中心位置的品位轴变程和第三轴变程／主轴变程的比值代表一个套值，需要在具有相关性的空间范围(变程)内沿着搜合的变异函数模型。最终确定套合球状模型的参数索椭球体的最大轴、次轴以及第三轴搜索已知点，并为：C=0．0016，C：0．0059，主轴的变程0=300通过给予一定的权系数实现最佳、线性、无偏估计。ITI，次轴变程／主轴变程=1、第三轴变程／主轴变程根据Micromine普通克立格法估值程序的要求输入=0．67。估值搜索椭球体主轴走向为110。，倾伏角前述变异函数模型参数(C。=0．0012、C=0．0068、75。，倾角9。。主轴的变程o=300m、次轴变程／主轴变程=l、第三轴变程／主轴变程=0．67)和搜索椭球体的参数3．5交叉验证(Crossvalidation)(主轴走向=110。，倾伏角：75。，倾角=9。)进行估交叉验证的目的是检验所得到的变异函数模型算。为了防止串珠效应，即某一方向的数据使用过各参数是否正确、是否符合实际。交叉验证的过程多给估值带来偏差，对每一矿块估值时，搜索椭球定是移除一个已知组合样，并使用套合变异函数估算义为8个扇区，每个扇区最多搜索6个点，8个扇区这个被移走的真值。然后将该真值同估算值进行比总共48个点参与估算。另外，设定参与估值的点数较得到估计误差，对所有数据重复这一操作。反复不能小于3个点。矿块克立格估值完成后，根据矿调整变异函数模型的参数c。值、基台值c和变程山生产的需要进行资源储量的统计、分级和各种图值n，直到使估计误差(真值减估计值)的平均值趋表的绘制工作。其中1号矿体块模型如图10所示。402