西藏甲玛矽卡岩型铜多金属矿床资源量估算

李 莹，邹 伟，李 楠，孙 莉

(中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037)

西藏甲玛矽卡岩型铜多金属矿床资源量估算

李 莹，邹 伟，李 楠，孙 莉

(中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037)

甲玛矿区位于西藏拉萨市区以东约61 km处，属拉萨市墨竹工卡县甲玛乡和斯布乡(扎西岗乡)管辖。利用国产自主研发的Minexlporer软件，运用三维可视化和三维建模技术，对矿区深部及外围区域进行三维模型的建立。首先，通过搜集甲玛多源地质勘查资料进行数据库建设，利用3DEM矿体圈定原则——单工程矿体圈定、剖面矿体圈定、三维矿体圈定建立甲玛三维地质体模型。最后，利用地质统计学方法和传统储量计算法对甲玛矽卡岩型矿体进行储量计算。

Minexplorer软件;铜多金属矿床;三维建模;甲玛;西藏

0 引言

在地质矿产勘查工作中，涉及的大量问题是属于三维空间的。矿产勘查通过钻探、坑探等工程获取近地表三维空间矿产的基本信息，目的是查明地下三维空间矿产的质量、规模、位置和形状(吴健生等，2004)。三维建模技术是在三维环境下将空间信息管理、地质解译、空间分析、地学统计与预测、三维图形可视化等技术相结合，实现地质模型的三维显示，并且灵活、直观地辅助地质工作者进行地质分析、勘探设计、储量估算、隐伏矿体预测等工作(肖克炎等，1994;曾新平等，2005;丁建华等，2009)。用于固体矿产预测与评价的三维可视化软件是三维可视化地质建模研究的高级体现，其将三维地质建模结果的数据转换为图形及图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理和支持各种地质应用。

20世纪90年代以来，三维地质建模作为科学计算可视化与地质科学相结合的交叉学科受到广泛重视，随之而来的商业化的矿产预测与评价三维可视化软件相继发展起来，如法国的GOCAD、英国的Datamine、澳大利亚的 Vlucan、Micromine、Surpac 等，这些软件技术含量高但价格昂贵，相比之下，国内仅仅是做了一些探索性的应用研究工作(肖克炎，2009)。Minexplorer软件是中国地质科学院矿产资源研究所依托国家863计划项目开发的服务于地质勘探专家、地质储量管理者的矿产勘查评价软件。能够对原始勘探资料和地质编录成果数字化，有效管理、分析、三维可视化表达地质勘探多元数据，构建地质学家理想的三维勘探辅助决策模型，科学计算矿床资源储量和实现储量动态管理。

西藏甲玛铜多金属矿床作为目前冈底斯成矿带内最为典型的与岩浆热液成矿作用有关的斑岩－矽卡岩－角岩型矿床，甲玛矿床自1951年发现至20世纪90年代进入详查阶段，由于勘查区的范围较小，成因认识较为局限，勘查工作未能取得大的突破。2008年—2010年，一些研究者对该矿床进行了全面的地质勘探和详细的系统研究，共布置钻孔210个，钻探进尺超过70 000 m，取得了重大找矿突破，铜、钼、铅+锌、伴生金、伴生银均达到大型以上规模(唐菊兴等，2010，2011)。笔者以 Minexplorer软件为操作平台，对甲玛矿铜多金属矿进行了三维建模，并利用地质统计学方法和传统储量计算法对甲玛矽卡岩型矿体进行储量计算。

1 地质概况及矿体地质特征

甲玛矿区位于西藏特提斯构造域冈底斯—念青唐古拉(地体)板片中南部，矿区出露的地层主要为下白垩统林布宗组(K1l)砂板岩、角岩为矿体顶板，上侏罗统多底沟组(J3d)灰岩、大理岩为矿体的底板，以及少量第四系。甲玛矿床是冈底斯成矿带内斑岩－矽卡岩－角岩型矿床类型的典型矿床，矽卡岩型铜多金属矿体是矿区内主要矿体类型。矽卡岩型主矿体在平面上呈北西西走向，倾向北北东，走向方向矿体长3 400 m，沿倾向方向延伸大于2 000 m，倾角约30°，呈层状、似层状、透镜状，倾向方向上尚未完全控制矿体边部，矿体向北仍有延伸之势。主矿体具有上陡下缓的特点，南端的较陡部分矿体靠近地表，主要为铅锌矿石，矿体倾角一般60°～70°;向北深部缓倾斜部分矿体为铜钼(金银)矿石，矿体倾角一般小于20°(唐菊兴等，2009a，2009b)。除矽卡岩型主矿体外，矿区内还产出角岩型和斑岩型矿体，其中矿区角岩型矿体多呈厚板状、似层状、透镜状产于矽卡岩型矿体上部林布宗组角岩中;斑岩型矿体主要呈细脉－浸染状产于斑岩脉中。

图1 甲玛铜多金属矿区地质图

2 三维地质模型建立

2．1 数据库建设

在实现矿山钻孔、坑道、矿体、矿块等的数据模型的建立和储量估算工作之前，首先需要整合矿山勘探过程中产生的数据资料并进行数据库建设。矿区的勘探工程资料是数据库建设最重要的原始资料，主要包括三类信息：一是钻孔的空间总体位置信息，即钻孔的测量数据，包括钻孔在三维空间的起点坐标(X，Y，Z)以及钻孔的长度;二是钻孔在空间的位置变化信息，即钻孔在空间的倾斜方向和倾角，这两个关于钻孔空间位置信息的资料描述了钻孔的空间形态;三是对钻孔的操作及有关的地质描述，即采样信息，包括采样位置、样品代号、分析结果、样品长度，地质描述则是充分了解钻孔的地质内容，划分钻孔地质界线，包括岩性代号及地质代号。根据这3类信息，在数据库建设中设计了对应的3个表结构(表1、表2、表3)。

表1 钻孔位置表

表2 钻孔形态表

表3 采样信息表

本次建模工作搜集到截止2009年11月甲玛矿区所有勘探工程的化学分析数据，共计钻孔218个，探槽10个，化学样29 130件。根据对以上数据的搜集整理，导入到Minexplorer软件数据库中，最后生成钻孔模型(图2)。

图2 甲玛三维钻孔模型

2．2 3DEM 建模流程

3DEM建模流程是指利用建立的三维钻孔模型，通过设定勘探线位置和方向，给定勘探线间距等参数，将钻孔投影到剖面上，然后对每个剖面上的单工程进行矿体圈定、剖面地质界线圈定和三维矿体重建这3个部分的主要工作。3DEM建模流程中，单工程矿体圈定是根据国家储量圈定规范，根据矿床的工业指标，如边界品位、工业品位、可采厚度、夹石厚度及有害组分等圈定单工程矿体的形态、厚度、位置;剖面地质界线圈定是在单工程矿体圈定的基础上按照勘探剖面对矿体及其他地质对象进行圈定连接，形成高质量勘探剖面图，同时为三维建模打下基础;三维矿体重建是将剖面编辑图件在三维空间联结，使用三维建模技术建立地质体、断裂曲面、复杂矿体等的三维空间分布形态，最终形成三维地质模型。2．2．1 单工程矿体圈定 根据甲玛矿区已建立的钻孔模型，设置勘探线剖面间距为100 m，勘探线方位角约为30°，生成勘探线剖面共26条，自西向东分别为47—0线、0—40—96线。在各勘探线剖面图上圈出矿体之前，先对每个钻孔进行单工程矿体圈定。矽卡岩型主矿体因倾角不同，具有上陡下缓的特点，且陡矿体以铅锌矿为主，缓矿体以铜钼矿为主，故在单工程矿体圈定时选择多元素矿体圈定，即分别以铅锌矿与铜钼矿的工业指标加以圈定。其中铜钼矿工业指标：边界品位：Cu≥0．3%或Mo≥0．03%;铅锌矿工业指标：边界品位：Pb≥0.3% 或Zn≥0．5%，最小可采厚度均设置为2 m，夹石剔除厚度均设置为4 m。

2．2．2 剖面地质界线圈定 在圈定好每个剖面上钻孔单工程后，进行编辑实体轮廓线，即圈定矿体界限。根据矿床地质特征、控矿因素等采用曲线连接工程间矿体。两相邻见矿工程间有对应关系，则直接对应连接;两相邻有、无矿工程间，根据矿体变化规律，一般按工程间距的1/2确定为尖灭点;见矿工程(大于边界品位)无限外推边界均开口平推基本控制间距的1/2。

2．2．3 三维矿体重建 完成剖面矿体圈定后，在三维空间进行曲面连接，即选择相邻剖面上的地质线连接成曲面，当两个最外侧的剖面上仍有见矿，则根据地质规范，在两侧剖面的外部，定义一个外推距离，如果选择平推，则在两侧剖面外侧生成2个平推后的剖面。如果选择尖推，则矿体尖灭在这个尖推点上。按照以上规则，依次完成所有相邻剖面间的地质线连接形成一组曲面，封闭两个最外侧曲面，即可组装成实体。图3为三维重建后的矽卡岩型主矿体。

图3 三维矽卡岩型矿体

3 资源量估算

甲玛铜矿区资源量估算是参照工业指标在探矿者软件中利用地质统计学的方法，包括距离平方反比、普通克里格以及传统地质块段法、截面法进行储量的计算，分别估算了 Cu、Mo、Pb、Zn、Au、Ag 等元素的金属量。在软件中进行储量计算时，主要完成以下5个部分。(1)组合样分析：进行样品的归一化，创建组合样品信息数据库，利用原采样数据生成34 592条2 m组合样数据;(2)生成矿块：为每一个矿种创建其显示空间范围，所建的空间框架能包围矿体，并用超级块段及子块段来拟合矿体及其外边界，这里生成20 m×20 m×5 m的矿块，超级子块10 m×10 m×5 m;(3)变异函数：进行实验半变异函数的计算及理论变异函数的拟合，寻找块金值、基台值、变程、搜索椭球体的参数;(4)储量计算：依据理论变异函数拟合提供的结果、矿体的体积，依据品位条件，计算矿体的矿石量、金属量以及可进行资源的评估;(5)传统储量估算：利用软件提供的计算方法，根据钻孔、剖面数据估算矿体的资源量。

3．1 普通克里格法估算

对区域化变量进行克里格法估值，首先需要研究它们的变差函数。实验中主要采用半变异函数进行计算，其表达式为：

式(1)中，N(h)为滞后距为h时，参加实验变异函数计算的样品个数;h为滞后距。选择矿体在平面上及垂直方向进行实验半变异函数的计算，考虑到工程中样品不是严格按照网格采取的，为了充分利用所采集的信息样品，在计算某一个方向α上的变异函数时，给出该方向上的角度容许误差限dα，距离容许误差限dh，及当计算某一个方向α上的实验变异函数时，以方向α为基准线，在角度范围α±dα及距离范围h±dh圆锥形所夹的中间区域内的所有样品都参加实验变异函数的计算。当实验变异函数计算结束时，得到了元素的实验变异函数散点图(图4)。依据散点图的散点分布情况选择拟合的理论模型，拟合过程完成后，将得到理论变异函数的曲线以及相关的信息：块金值、基台值、变程、搜索椭球体的轴参数和角度参数。

3．2 块段法估算

块段法是在算术平均法的基础上加以改进的储量计算法。块段法是将矿体投影到一个平面上，根据矿石的不同工业类型、不同品级、不同矿产资源储量级别等地质特征将一个矿体划分为若干个不同厚度的理想板块体(即块段)，然后在每个块段中用算术平均法(品位用加权平均法)的原则求出每个块段的矿产资源储量(图5)。各部分矿产资源储量的总和，即为整个矿体的矿产资源储量(图6)。

图4 理论变差函数拟合图

4 结论

甲玛矿床三维模型的建立充分展示了三维铜多金属矿体的空间形态和地质体的空间结构，加深了对矿区地质的认识，有助于在三维角度来分析矿区地质体的展布。通过甲玛矿区的三维模型可知矽卡岩型主矿体呈层状、似层状、透镜状产出，具有上陡下缓的特点。按照矿山开采的工业指标，利用地质统计学方法和传统储量计算法对甲玛矽卡岩型矿体进行了储量计算，估算资源量与勘查报告相比相差在10%以内，储量估算结果较精确。

图5 甲玛矿区矿块模型示意图

图6 甲玛矿区块段法计算结果示意图

表4 各矿种不同方法储量计算结果比较

丁建华，肖克炎，娄德波，等．2009．大比例尺三维矿产预测［J］．地质与勘探，45(6)：729 －734．

唐菊兴，王登红，钟康惠，等．2009a．西藏自治区墨竹工卡县甲玛铜多金属矿区0—16—40—80、0—15线矿段铜多金属矿勘探报告［R］．

唐菊兴，王登红，钟康惠，等．2009b．西藏自治区墨竹工卡县甲玛矿区外围铜多金属矿详查报告［R］．

唐菊兴，王登红，汪雄武，等．2010．西藏甲玛铜多金属矿矿床地质特征及其矿床模型［J］．地球学报，31(4)：495－506．

唐菊兴，邓世林，郑文宝，等．2011．西藏墨竹工卡县甲玛铜多金属矿床勘查模型［J］．矿床地质，30(2)：179 －196．

吴健生，朱谷昌，曾新平，等．2004．三维GIS技术在固体矿产勘探和开发中的研究与应用［J］．地质与勘探，40(1)：68－72．

肖克炎，赵鹏大．1994．试论大比例尺成矿预测的基本问题与研究途径［J］．有色金属矿产与勘查，3(1)：49 －56．

肖克炎．2009．地质勘探三维可视化技术及系统开发［M］．北京：中国大地出版社．

曾新平，吴健生，郑跃鹏，等．2005．三维GIS环境下的地质体可视化和特征分析［J］．地质与勘探，41(1)：72－76．

Resource estimation of Jiama skarn-type copper polymetallic deposit in Tibet

LI Ying，ZOU Wei，LI Nan，SUN Li

(Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China)

Jiama Mine is located in Maizhokunggar County，about 61 km away from the east of Lhasa of Tibet．By using the independent research and development of Minexplorer software，3D visualization technology and 3D modeling technology，the authors set up a 3D modeling for the ore body in its deep and periphery．First of all，the authors constructed a database through collecting Jiama multisource geological exploration data;then，established Jiama 3D geological model through following 3DEM ore body principles——ore body delineation in a drill，ore body delineation in profile and 3D ore body delineation．Finally，resource estimation for Jiama skarntype ore body was made through using geological statistics method and traditional reserves calculation method．

Minexplorer software;Copper polymetallic deposit;3D modeling;Jiama;Tibet

P618．41

A

1674－3636(2012)03－0301－07

10．3969/j．issn．1674-3636．2012．03．301

2012－05－20;编辑：陆李萍

李莹(1983— )，女，博士研究生，主要从事三维矿产预测方面的研究，E-mail：13811089756@139．com