脉状铅锌矿床建模方法探讨.pdf

2 0 0 2年 2月 第 3 1 卷第 1期 有色 矿 山 Non f e r r o u s M i ne s Fe b． ， 2 00 2 Vo 1 ． 31 No． 1 脉状铅锌矿床建模方法探讨 郭旭 东 北京 有色冶金设 计研究 总院， 北 京 1 0 0 0 3 8 [ 关键词 】脉状铅锌矿 床 ； 变 异函数 ； 搜索 椭球体 ；克里 金法 ；矿床模型 [ 摘要 】脉状 铅锌矿 床模型 的建 立是在对 矿区及矿 床地质 充分 认识 的基 础上 ， 根 据脉状 矿床 矿化 特征 ， 运 用 地质统 计学 的方 法， 选 择合理 的参数和估 值方法 ， 进行矿 床建模 。本 文 以蔡 家营铅 锌矿 Ⅲ矿带 矿床 为例 ， 从 变异 函 数模 型的建立 、 估值方 法的选择 、 如何 利用搜索 椭球体确定 主要估值 参数 以及估值 后资 源／ 储量 分类 的地 质可 靠程 度等几个 方面对脉状 铅锌矿 床的建模 方法进行 了论述 。 [ 中图分类 号 】 TP 3 1 1 ． 1 [ 文献 标识码 】A [ 文章编号 】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 2 0 1 ． 0 0 0 6 0 4 Re s e a r c h o f t he v e i n l e a d - z i n c d e po s i t m o d e l i ng m e t ho d GU o Xu d o ng B e O i n g C e n t r a l En g i n e e r i n g R e s e a r c h I n s t i t u t e， 0 r No n f e r r o u s Me t a l l u r g i c a l I n d u s t r i e s ， B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 ，C h i n a Ke y wo r ds v e i n l e a d z i nc de p os i t；v a r i o gr a m ；s e a r c h e l l i p s o i d；Kr i g i n g m e t h o d；d e p o s i t mo de l Abs t r a c t The c on s t r u c t i on o f v e i n l e a d z i n c d e p o s i t mo de l i s b a s e d on t he ge ol o gi c a l s t ud y o f d e p o s i t ．Ac c o r di ng t O t h e mi n e r a l i z a t i o n c ha r a c t e r i s t i c ，t he g eo s t a t i s t i c s m e t h o d wa s us e d t o c on s t r u c t t he mo de 1 ．I n t hi s pa pe r t he v e i n l e a d z i n c de p o s i t mo de l i n g m e t h o d b y r e s e a r c hi n g c o ns t r u c t i on o f t he v a r i o gr a m ，s e l e c t i o n o f t he c o r r e c t e s t i ma t i on me t ho d a n d p a r a m e t e r s b y u s i ng t he s e a r c h e l l i p s o i d a s we l l a s t he g eo l o g i c a l a s s ur a nc e of e v a l u a t e d r e s o u r c e ／ r e s e r v e c l a s s i f i c a t i o n wa s d i s c u s sed ． 1 前言 矿床模型的建立对于提高生产效率， 实现资源／ 储量的动态管理以及可视化开采和数字化生产具有 重要意义。矿床 模型的建立有诸 多不同的方法， 不 同类型的矿床也 有不同的建模方法， 本文 以蔡家营 铅锌矿 Ⅲ矿带矿床 模型的建立为例， 探讨脉状铅 锌 矿床的建模方法。 2 地质 概况 2 ． 1 矿 区地 质 蔡家营铅锌矿 区位于华北地区 中朝准地台 北 [ 收稿 日期】2 0 0 1 1 0 1 8 [ 作者简介 】郭旭 东 1 9 7 3一 ， 男， 甘 肃 会 宁县 人， 工 程 师， 从 事矿 山地质设计 工作。 缘中段， 即内蒙古背斜 中部的蔡家营凸起东部边缘， 与小厂 凹陷毗邻 。 矿 区内出露 的地 层简单， 仅有太古界红旗营 子 群第二岩组上部 ， 中生界侏 罗系上统白旗组 、 张家 口 组以及新生界第 四系。太古界红旗营子群第二岩组 上部 A r h n i 为矿区的主要含矿地层， 从下而上分别 由矽线石斜长变粒岩、 黑云斜长变粒岩、 黑云角闪斜 长变粒岩和绿泥化 角闪斜 长变粒岩组 成， 该 四种 岩 石类型之间无 明显界线， 均呈过渡关系。 矿 区位于 区域大型倒 转复式 向斜的北翼， 叠 加 了一 系列近南北 向基底 褶皱 ， 同时还 产生 了一 系列 断裂构造， 区内构造 比较复 杂。岩 浆岩最主要为 石 英斑岩， 呈岩脉产出。围岩蚀变类型较 多。 2 ． 2矿床地质 根据矿脉群 的产状 和空间位置， 矿 区共 划分 为 I、 Ⅱ、 Ⅲ、 Ⅳ、 V五个矿带。 Ⅲ矿带位于矿区的东北 维普资讯 第 1期 郭旭东 脉状铅锌矿床建模方法探讨 7 部， 主要赋存于太 古界红旗营子 群第二岩组上部 角 闪斜长变粒岩中， 局部矿体上端 延伸至上株罗统 白 旗组杂色页岩及砂砾 岩 内。矿带东部 出露地表， 西 部被第四系覆盖， 全 长 1 4 0 0 m。矿床 由一 系列走 向 Nww， 倾 向 S S W 的陡倾 斜矿 体群组 成， 是一 个 以 z n为主， 伴生有 P b 、 A u 、 A g等多种有益组份 的多金 属矿床。 各个矿体基本上呈平行产出， 形态 比较复杂， 大 多数为规则或不规则脉状 、 透镜状 ， 局部 为囊状 ， 并 具分枝复合现 象。总体走 向 2 8 0 。 ， 倾 向 1 9 0 。 ， 倾角 6 0。 ～ 7 0。 。 Ⅲ矿带矿 床划为第 Ⅳ勘探类型 ， 勘探手 段主要 为钻探。C级勘探 网度 为 5 0 ～5 5 m5 0 m， D级 勘 探网度为 1 0 0 ～1 l O m5 0 m。 3 建模 方法探讨 矿 床建模的关键 是 在充分 的地质认识 的基 础 上， 合理选择估值方法 ， 确定矿块大小和估值参数。 3 ． 1 数据输人与检查 在建立矿床模型之前， 要进行数据输入 、 整理和 检查工作。所需数据主要有钻孔 坑道 、 探槽 坐标 、 测斜 、 化学分析 、 岩性资料等。 化验 或测量 数据 ， 如矿石 品位或厚度等 区域化 变量是矿床建模 的必需 数据 ； 岩性 数据 一方面是 为 了统计不同类型岩石 的矿石量， 更重要 的是要根据 不同的岩性进行样品组合和品位估值。 3 ． 2 数据统计分析 对原始数据进行统计分析是矿床建模必不可少 的工作。通过统计， 可以进一步起到数据 检查的作 用， 同时还可以发现特高品位， 并利用统计结果进行 特高品位的处理 ； 通过对原始数据的统计分析， 可以 了解 区域化变量的分布规律 ， 对估值方法 的合理选 择具有重要意义。 一 般而言， 采用传统的参数地质统计学来研究 区域化变量时， 统计后若发现数据不服从正态分布， 则应对其进行处理， 使之服从正态分 布。但是 参数 地质统计学是基于对数据的分布做出平稳性假设的 基础上， 然而这种平稳性 或准平稳假设很难进行检 查 ， 因此在某种程度上 限制 了参数地质统计学方法 的应用。若采用 非参数地质统计学 ， 则无须数据分 布类型的规定， 也不需要满足平稳或准平稳假设 ， 因 而可操作性更强 。 蔡家营铅锌矿钻孔化学分析 Z n品位统计数据 如 表 1 。 表 1 化学分析 z n品位 统计数 据 分析样最大 值最小值 均值 方差 标 准偏 差标准误 差 1 2 20 2 4 9． 0 0 9 6 0． 0 0 9 6 2． 51 9 6 2 6． 3 0 5． 1 2 9 0． 0 4 6 经统计分析， 对蔡家营铅锌矿 床应用非参数地 质统计学理论， 利 用克里 金法 进行 品位估值 和矿床 模型的建立 。 3 ． 3 变异函数及结构分析 变异 函数 Va r i o g r a m 是地 质统 计学 和克里 金 法估值的基本工具 。 在进 行变异函数结构套合之前， 应根据 地质资 料首先找 出矿化特征的方 向， 即找出矿化的走向、 倾 向、 或受构造等因素控制的其他特殊方 向， 然后分别 绘制这些方 向的变异 函数曲线， 确定变异属于 各向 同性 还 是 各 向 异 性，是 几 何 异 向 性 g e o me t r i c a n i s o t r o p y 还是带状异 向性 z o n a l a n i s o t r o p y ， 据此 选择合理的套合模型。 对 于脉状铅 锌矿 床而 言， 由于矿脉组成变化显 著， 其矿化品位在垂 直矿脉方 向的变异 远远大于沿 矿脉方向。在垂直方 向， 除包含 了与 水平方 向相 同 的那部分变异 即 各向同性 外， 还有 在该 方 向特有 变异部分 即各向异性部分 。 采用上述方 法， 对 蔡家 营铅 锌矿 Z n品位 不 同 变异方 向绘制变 异函数 曲线， 变异属于几何 各 向异 性 ， 理论变异函数为两个结构套合， 采用球状模型进 行拟合。变异函数曲线如图 1所示。 图 1 Z n品位变异 函数曲线 l 一无方 向 ； 2 一垂 直方 向 ； 3 一 走向 方 向； 4 一倾 向方 向 ； 5 一拟 合 曲线 3 ． 4 搜索椭球体 搜索椭球体为估值提供 了重要 的参数。在正交 维普资讯 8 有色 矿 山 2 0 0 2年 第 3 1 卷 情况 下， 椭球体三 个轴 与 z、 Y、 z坐标轴一致， 而在 实际估值过程中， 其三轴应分别与矿体走向、 倾斜方 向和真厚度方 向一致 。因此， 在大 多数情 况下都需 要将椭球体的三个轴进行旋转 。 搜索椭球体的主要参数有搜索方 向、 搜索半径 和样品个数 。 搜索椭球体应该是一个动态 的椭球体， 其半径 根据估值所 要求 的样 品数而 动 态缩放。如 图 2所 示， 当待估块周 围的样 品数多于设定的最大 样品数 时， 椭球体 自动收缩 ， 直至满 足最大 样品数的要 求； 当待估块周围的样品数少于设 定的最小样品数 时， 椭球体 自动按设 定的放大系数扩大搜 索半径， 以满 足最小样品数的要求， 此时所估矿块的资源／ 储量的 地质可靠程度将 相应地降低一级 ； 当搜索半 径放大 至最大倍数后待估块周围的样品数仍然少于设定的 最小样品数时， 此矿块将视为空块。 图 2 动 态搜索椭球 体 估值过 程中， 经常遇 见的情况是 数据 点并 不是 均匀分布在被估矿块的周围， 而是成群的聚在一起， 使用上述椭球体收缩方法可能导致某单一方 向的样 品过多从而对矿块品位估值产生不利影响。若采用 八分圆限制， 可以有效地解决此 问题。 实际操作就是把搜索空间划分成八个象限， 使 得估值所用样品分 别来 自不 同的象 限， 这样就可 以 避免上述 问题， 特别是对脉状铅锌矿床来说， 这一点 显得尤为重要。如 图 3所 示， 搜索椭球体 在 Xy平 面 内包含 1 6个样， 分别用0 、 、 和 ※表示。如果 最大样数大于或 等于 1 6 ， 则所 有 1 6个样 品都将被 选中， 如果最大样数定为 8 ， 则用 和 ※所表示的 8 个样品将被选中， 很显然 ， 矿块估值结果明显地偏向 搜索体北东方 向的那些样品。如果采用 了八分 圆限 制， 并把每象限中的最大样数定为 2 ， 则每象限中距 待估块 中心最近 的两个 样品被选 中， 这些样品用 。 和 表示。这种估值 比 8个样品都来 自同一方向的 估值结果更加合理。 图 3八 分 圆 限 制 3 ． 5 矿块建立与划分 矿块尺寸 的大小一般 可根据勘探 网度而定， 同 时应考虑采矿工程， 尽量使矿块大小与矿房尺寸、 露 天开采 台阶高度等采矿工程之间成倍数关 系。脉状 铅锌矿床厚度方 向矿块 的大小一般按可采厚度计。 在多数情况下， 矿体 产状并非与地理坐标正交， 因此需要 旋转模型， 一方面可 以使矿块的分布与 矿 体产状一致， 另一方 面使其与搜索 椭球体的搜索轴 一 致 。 3 ． 6交叉验证 为了检查变 异函数结 构分析、 搜索椭球体及估 值方法选择的正确性 ， 需对其进行交叉验证， 即通过 对估计值与真实值 实验 值 的误差统计分 析， 看其 均值是否无偏或方差是否等于理论方差来确定。 蔡家营铅锌矿估值交叉验证结 果如图 4所示， 可见 z n品位 实际值 与估计 值误差 均值 基本 无偏， 结果达到无偏估值的要求。 _ 冀 Z n 品位实 际值与估 汁值之差 图 4 Z n品位实际 值与估计值 误差分 布直方 图 3 ． 7 矿床建模 3 ． 7 ． 1建模 参数 根据交叉验证结果确定估值参数， 主要参数有 组合 样长 、 矿块 尺寸、 估 值半 径、 估 值方 向 、 最少象 限、 最少 样数、 最大样 数、 估 值方法 、 变 异函 数模型 咖 咖咖咖咖 咖。 砌 姗彻姗撇 。 维普资讯 第 1 期 郭旭东 脉状铅锌矿床建模方法探讨 9 等 。 3 ． 7 ． 2 资源／ 储量分类 资源／ 储量分类是综合地质可靠程度 、 可行性 评 价及经济意 义等各种 因素而得的， 单从地质可 靠程 度而言， 在矿床 建模时就应考虑 到这一点， 为资源／ 储量 的分类提供依据 。 蔡家营铅锌矿按 不同的工程间距创建 多个动态 搜索体 ， 每个搜索体都有一定的估值范 围， 根据此范 围， 在估值结果中， 按照动态搜索体的标识号可以初 步确 定资源／ 储量的地质可靠程度。 4 结束语 脉状铅锌矿床建模的关键在于对矿 区及矿床地 质充分认识的基础 上， 根据 脉状矿床在垂直 矿脉方 向变异大 的矿化特征 ， 运用地质统计学的方法， 创建 变异函数模型， 利用搜索 椭球体确定恰 当的估 值方 向， 选择合理 的参数和估值方法， 建立矿床模型。 [ 参考文献 ] [ 1 ] 侯景儒 等 ． 矿 床 统计 预测 及地 质统 计学 的理 论 与 应用 [ M] ． 北 京 冶金工 业出版社 ， 1 9 9 3 ． [ 2 ] 黄诗峰等． 地质统计学中变差函数参数估计的新方法 [ J ] ． 地质 与勘探 ， 1 9 9 9 ， 3 5 1 4 1 4 3 ． [ 3 ] 肖斌等． 归来庄金矿 w A u ／ w A g 异常 的地质统计 学 研究 [ J ] ． 地 球科学 中国地质 大学 学报 。 2 0 0 0 。 2 5 1 7 98 2． [ 4 ] Mi n e r a l I n d u s t r i e s C o mp u t i n g L t d ．D AT A MI NE U s e r Gu i de ． 1 9 97． 铅精矿今年将供不应求 2 0 0 2年我国精铅产量将继续增长， 预计今年产量将达 到 1 3 1万 t 。2 0 0 2年我国铅工业发展将呈现 以下 特点。 1 铅精矿供应仍不足。预计 2 0 0 2年铅锌价格将会上涨 ， 会刺激一些小的矿山增产， 一些矿石 品级低的 矿 山也可能增产。预计 2 0 0 2年我国的铅精矿产量将保持在 6 7万 t 。虽然冶炼能力增加， 但铅精矿供应仍将 紧张。 2 精铅出 口量将增长 ， 铅精矿进 口量有进一步增长的需求。如果 2 0 0 2年 全球经济在美 国经济的带动 下 出现明显的转机， 我国精铅在经历了 2 0 0 1年的出口下降后将恢 复增长 ， 向美 国和欧洲 出口量将恢复。 同 时国内的产量过剩也刺激企业 出El， 预计 2 0 0 2年我 国精铅的出 口量为 4 6万 t 。 2 0 0 2年我国精铅的生产能力将继续扩大 ， 而 国内铅精矿的产量 明显不足， 只有通过进 口来满足生产 ， 预 计 2 0 0 2年我国铅精矿的进 口量为 4 3万 t ， 同时精铅的出 口将继续加大。 3 铅消费稳步增长 ， 生产资料市场价格将稳中有升。预计 2 0 0 2年我国汽车总需求仍将增长 ， 保守估计 总需求在 2 7 0万辆左右。2 0 0 2年关税大幅下调后， 预计进 口车将超过 1 5万辆， 这将带动我国蓄电池行业 的 发展， 刺激铅的消费。预计 2 0 0 2年我国精铅 的消费量将达到 7 5万 t 。 在消费增长及出 口的带动下， 预计 2 0 0 2年我 国铅价将稳 中有升， 最高价格将达到 5 4 0 0元／ t ， 全年平均 价格 为 5 3 0 0元／ t 。 丰山铜矿成功运用导爆索孔 口串联起爆法 大冶有色金属公司丰 山铜矿鉴于岩石性质复杂多变等特性 ， 大胆革新， 改变传统的矿山炸药起爆方式。 该矿通过不断摸索和观察， 首次在南缘实现了导爆索孔 口串联起爆方法， 效果 良好。以往都是将导爆索 放入孔底并联起爆 ， 这样产生的爆轰波冲击过大， 对巷道眉线破坏严重 ， 增加了不安全隐患。导爆索 孔 口串 联起爆法， 不但有效地避免 了这一弊病， 还可节约大量导爆线。 维普资讯