MICROMINE软件在和龙市泉水洞铁矿储量估算中的应用

2014-03-26刘大玮邰彦德

吉林地质 2014年2期

刘大玮, 邰彦德

1.吉林省地质调查院，吉林长春 130061、2.吉林省地质科学研究所，吉林长春 130033

1 地质概况

1.1 区域地质

矿区大地构造位置处于中朝准地台（Ⅰ）北缘辽东台隆（Ⅱ）铁岭—靖宇台拱（Ⅲ）和龙断块（Ⅳ）北部边缘。出露地层主要为晚太古宙表壳岩系，是区内最古老地层，其次第三系玄武岩呈岩被断续覆盖在其他地质体之上。晚太古界表壳岩是主要岩石组成，分布全区各处，自下而上有：

（1）鸡南组（Ar3j）分布于工作区西北一带及东部区。岩石组成为黑云斜长片麻岩、角闪斜长片麻岩、黑云变粒岩、浅粒岩、斜长角闪岩夹磁铁石英岩、磁铁角闪岩，局部有石英绿泥片岩。

（2）甲山组（Ar3js）区域广泛发育，根据原岩建造进一步为甲山组下段（Ar3js1）和上段（Ar3js2）。下段：要为片岩类角闪岩类和变粒岩类夹磁铁石英岩。上段：岩石组合为黑云变粒岩、黑云斜长片麻岩、斜长角闪岩夹黑云变粒岩、浅粒岩、二云石英片岩夹磁铁石英岩。

区内晚太古宙岩层在漫长的地质历史中经历了多次变形改造。构造样式复杂多样。鸡南组与官地组变质岩层经历了早期强烈片理化作用，形成了区域上透入性面理，晚期形成石香肠构造及“I”型钩状褶皱。“M-N”型褶皱、鞘褶皱，眼球状构造等，以及强烈的韧性变形，表现为压扁作用特征。断裂构造发育有与褶皱轴向大致平行的走向断层，和与褶皱轴大致垂直的北东向张性断层。

燕山期花岗岩仅见分布于北东，一些基性辉绿岩体，零星出现。晚太古宙表壳岩，其原岩为一套基性—超基性—中酸性火山岩及火山碎屑岩，经历了从低级—中级—高级区域变质作用，而形成绿片岩相-角闪岩相-麻粒岩相(图1)。

1.2 矿区地质

和龙市泉水洞铁矿位于和龙市310°方向，直距32 km，工作区面积：17.36 km²。矿区地层以晚太古宙甲山组上段变质岩为主，晚太古宙甲山组上段（Ar3js2)，是一套海相中-酸性火山岩夹火山碎屑岩-沉积建造，共分5个岩性层：Ar3js2-1、Ar3js2-2、Ar3js2-3、Ar3js2-4、Ar3js2-5。其中第二层Ar3js2-2是本区主要含矿（铁）层位，岩石组合为黑云斜长片麻岩夹薄层状斜长角闪岩、黑云变粒岩、浅粒岩,后者成互层状出现。向形东翼出现磁铁石英岩、磁铁角闪岩，岩层产状倾向240°～290°，倾角60°～70°。西翼出现厚层浅粒岩和薄层状石榴黑云斜长片麻岩，岩层产状倾向东，倾角65°。矿区内岩浆活动不发育，仅在矿区北东角见有富钾酸性岩即钾质花岗岩，其次为中基性岩，岩石类型有辉绿岩。钾质花岗岩呈岩株状及脉状侵入老地层或老岩浆岩中。本区变质岩层经历强烈的区域变质作用，出现了一套明显的透入性片麻理，晚期变形出现了泉水洞向斜，为区域上官地—木兰屯向斜的组成部分。断裂构造有与褶皱轴向大致垂直的东北向张性断裂～泉水洞断裂及与其平行的F101断裂明显破坏区内变质岩层，但未破坏矿体；另有与褶皱轴向平行的走向断裂系统，对矿体围岩的稳固性造成一定影响。在向斜南东端有一组小型平行断裂组，可能是泉水沟断裂之次级构造，走向为北西向，南西倾。此外，还有规模更小，并被脉岩所充填的裂隙系统，其产状不定。

区内分布有磁异常23个，其中矿致异常14个，共发现4个铁矿组，大小50多条铁矿体，通过MICROMINE软件圈定出40条具有工业意义的矿体。矿体产状受区域地层控制，各矿体近平行展布，总体走向北西～南东，倾向南西，倾角25°～85°。矿体形态呈层状、似层状、透镜状或扁豆状，控制长度100～930m，倾斜延深50～365m，厚度1.00～8.51m，TFe平均品位21.77%。

图1 区域地质图Fig.1 Regional geologicalmap

2 工业指标的确定

泉水洞铁矿勘探报告资源储量估算采用的工业指标是由吉林省国土资源厅以吉国土资储发﹝2011﹞39号文《关于吉林省和龙市泉水洞铁矿矿床工业指标的批复》批准的工业指标如下：

矿石质量∶

（1）边界品位：TFe≥15%；

（2）最低工业品：TFe≥20%；

开采技术条件∶

（1）最小可采厚度∶ 1.0m；

（2）夹石剔除厚度∶ ≥1.0m；

3 资源储量估算

3.1 MICROMINE软件介绍

MICROMINE是一套矿业专业软件。经历了20多年的发展，遍布全球主要矿产生产国。它是一个处理勘探和采矿数据的软件工具，其采用模块化结构，能帮助用户进行勘探数据解译，构建3D模型，资源评估和采矿设计。

MICROMINE 软件包含以下8个模块分别为：核心模块、勘探模块、资源评估模块、线框模块、采矿模块、测量模块、绘图模块、露天境界优化模块。（中华人民共和国国土资源部于2003年9月认定，可以在我国矿产勘查，矿山设计及资源储量计算中使用）。

3.2 MICROMINE软件资源评估模块工作原理

软件中储量评估模块提供全面的建模功能及计算方法：2D块建模、多边形建模、网格化的矿体建模、3D矿块（各向异性）距离幂次反比法、3D最近距离法、3D最小曲率法、3D矿块克里格法（普通克里格法、泛克里格法)。和龙市泉水洞铁矿采用距离幂次反比法进行资源量估算。

距离幂次反比法：

距离幂次反比法基本原理是设平面上分布一系列离散点，已知其位置坐标（xi，yi）和属性值zi（i= 1，2，…，n）， p（x，y）为任一格网点，根据周围离散点的属性值，通过距离反比加权插值求P 点属性值。距离幂次反比法综合了泰森多边形的邻近点法和多元回归法的渐变方法的长处，它假设P点的属性值是在局部邻域内中所有数据点的距离反比加权平均值，可以进行确切的或者圆滑的方式插值。周围点与P 点因分布位置的差异，对P （z）影响不同，把这种影响称为权函数Wi（x， y），方次参数控制着权系数如何随着离开一个格网结点距离的增加而下降。对于一个较大的方次，较近的数据点被给定一个较高的权重份额；对于一个较小的方次，权重比较均匀地分配给各数据点。计算一个格网结点时，给予一个特定数据点的权值，与指定方次的结点到观测点的距离倒数成比例。当计算一个格网结点时，配给的权重是一个分数，所有权重的总和等于1.0。当一个观测点与一个格网结点重合时，该观测点被给予一个实际为1.0的权重，所有其它观测点被给予一个几乎为0.0 的权重。换言之，该结点被赋给与观测点一致的值，这就是一个准确插值。权函数主要与距离有关，有时也与方向有关，若在P点周围四个方向上均匀取点，那么可不考虑方向因素，这时：

和龙市泉水洞铁矿的矿体品位变化不大，所以u值取2，即采用距离平方反比法进行资源量估算。

3.3 MICROMINE资源储量估算软件工作流程

（1）数据准备：使用该软件对矿体的圈定和资源储量估算需要工作区内5类基本数据：地形数据、工程坐标数据、工程测斜数据、样品分析数据及岩性数据，收集后形成数据库（工程测量方法不同时另建数据库）。

（2）数据检查：对数据库内各类数据进行合理排序，并使用软件校验功能进行数据检查及三维视图中对勘查工程的数据校验。

（3）地质解译：根据剖面端点坐标剖面视域范围，按工业指标圈定剖面。

（4）建立线框模型：在MICROMINE的三维视图环境中调入各剖面圈定的多边形地质体界线、矿体界线，建立三维地质实体或矿体实体。

（5）标识采样数据：根据建立的三维矿体实体，在样品分析表中对各实体( 矿体) 包围的样品分别标记。

（6）样品组合：将取样样品的样长加权分割，进行储量估算。

（7）建立空块段模型：根据矿体在空间的分布范围，走向、倾向的变化及开采段高等因素确定矿块划分规格，将矿体实体划分为若干个立方体小块。

（8）界定空块模型：利用建立的矿体模型，剔除夹石或采空区通过的矿块，界定空块模型。

（9）插值：根据各矿体实体确定的数据搜索范围，对划分的若干个立方体矿体块进行估值。

(10)资源量类型：按搜索椭球体的不同半径搜索次数及工程数量等因素确定资源量类型，会出现高类型储量块体分布在工程网度低的范围内，不符合中国储量类别的划分要求本次储量估算是按勘探规范要求的勘探网度疏密程度，人工圈定划分储量类型资源储量，可靠性验证用块段法，估算部分矿体实体资源量，与所采用的估算方法所得出资源量结果进行对比，评述其估算的可靠性。具体资源储量估算工作流程见图2。

图2 资源储量估算工作流程图Fig.2 Working fl ow chart of resources reserves estimation

3.4 资源储量估算参数确定

3.4.1 单工程矿体厚度

根据样品长度、方位、矿体产状，用下列厚度计算公式先计算单样品的真厚度，各样品真厚度之和为单工程矿体真厚度。厚度计算公式：m = L（cosαsinβcosγ±sinαcosβ）式中：m为单样真厚度，L为样长，α为矿体倾角，β样品倾角，γ为取样方向与矿体倾向之间夹角。当样品坡向与矿体倾向相反时式中取“+”，反之取“-”。

3.4.2 矿体平均品位

本次采用适于机算的距离反比加权法，该方法将矿体划分为若干个立方体块，根据各立方体块的估值结果，对各小立方体块进行统计分析，以各小立方体的体积加权求得矿体的平均品位。

3.4.3 矿石体积质量

对泉水洞铁矿各矿组的矿体所采集的小体重样品测试值进行了统计，小体重样品数量60个，各样品小体重值相差不大，采用算数平均数方法求出平均d=3.20 t/m3, 代表TFe平均品位23.32%参加资源储量估算。

3.4.4 矿体圈定、连接原则

以批准的资源储量估算工业指标及取样工程中采样测试结果为依据，结合矿体的形态、产状、赋存规律、变化特征及后期构造破坏程度等因素进行矿体圈定和连接。

3.4.5 矿体圈定方法

（1）单工程矿体的圈定：在单工程中将达到边界品位的样品一并圈入矿体。将矿体中真厚度≥1m的夹石剔除；真厚度＜1m的夹石则圈入矿体，若因此造成矿体品位下降，达不到工业指标要求时，则将夹石连同毗邻的低品位样品一并舍去。

（2）矿体和夹石的连接∶首先连接矿体：在平面图和剖面图中，矿体按照以下方法进行连接。①在相邻的见矿工程中，根据矿体的产状及展布规律，将彼此对应的矿体以直线或自然曲线连接为同一条矿体。以自然曲线连接矿体时，工程间推绘的矿体厚度不得大于工程控制的厚度。② 分支复合矿体按其自然趋势连接，中间夹石依据剔除指标圈定、剔除或合并。③ 矿体的歼灭：当矿体的歼灭有工程控制，相邻的两个探矿工程间距不大于勘探网度时，按照工程间距的1/2尖推；工程间距大于勘探网度时按网度的1/2尖推。当矿体的歼灭无工程控制时，按50m尖推。最后连接夹石：矿体中夹石的连接必须在先连接好矿体的情况下进行，相邻工程中对应的夹石彼此连接，夹石的歼灭按照控制工程的1/2尖推。

3.4.6 矿体资源储量估算边界的圈定

在单工程圈定的基础上，根据矿体空间分布规律及工程控制程度，重点考虑矿体的产出位置及空间上的对应关系，以板状有限外推和无限外推方法圈定矿体的资源储量估算边界。在软件中矿体圈定形成的边界为轮廓线（软件中一种线的数据类型）。

（1）矿体有限外推：当矿体的边界有工程控制，且工程间距不大于勘查网度时，采用有限外推方法圈定矿体边界。

相邻两个工程，一个见矿，另一个未见矿，按实际工程间距的1/2尖推边界；

（2）无限外推：当矿体的边界无工程控制，或有工程控制但工程间距大于勘查网度时，采用无限外推方法圈定矿体边界，按矿体的走向、倾向各尖推50m圈定资源储量估算边界。

3.5 资源储量实体模型的建立

(1)地面模型：在软件中建立矿区DTM地面模型，主要用于实测剖面地形绘制，确定剥采地面边界。

(2)矿块模型：把矿体分布的空间范围划分为小的矩形块以进行品位插值，根据勘探线距、工程及矿体形态的复杂程度确定块尺寸的大小。矿区勘探线距100m，控制网度大至为100m×100m和200m×200m，矿体的形态复杂程度为中等，整体产状约为55°±，Ⅰ号矿组选择分块尺寸为10×10×10m（北×东×高），次分块规格5×5×5；以保证矿区实体模型边界的精确度。（通常以勘探线间距的1/5或1/10划分块尺寸）。

(3)品位插值：处理后的铁元素品位，在矿块模型中对中心位用距离平方反比法进行插值。

(4)搜索椭球的定义：根据工程间距，矿体的总体走向、倾向、倾角、厚度来确定搜索椭球的半径、方位角、倾向、倾角、倾向因子和厚度因子。矿床勘查类型为Ⅱ类，最小工程勘查间距分别为50m×50m，将基本的搜索椭球体轴定义为最小工程勘查间距的1.25倍，故椭球体半径按62.5,125,250m设置。

(5)距离平方反比插值：对矿体块模型用距离平方反比法按基本搜索椭球参数对元素品位进行估值，如有矿块的品位值为空时，依次改变搜索半径为62.5m、125m进行搜索，直至所有的块的品位都估算出结果。在估值时对每一个块都记录估值次数、参与估值的工程数、样品数、和样品品位的标准离差。

3.6 资源储量分类

本次资源量估算没有依据块模型品位估值时的估算次数和参与估值的工程数对块模型的地质可靠程度进行分类，而是依据《固体矿产资源/储量分类》（GB/T 17766－1999）和《铁、锰、铬矿地质勘查规范》（DZ/T 0200－2002）资源类别分类要求，对资源储量进行以下分类。

3.7 资源储量估算

根据上述资源储量的分类标准,将矿床的各个矿体的不同块段划分为不同的资源储量类别，分别进行资源储量估算，并对矿体品位、矿石量进行了统计。全区共划分出111b块段28个，122b块段53个，331块段13个，332块段43个，333块段196个。全区矿石量14 404 kt，矿床平均品位21.77%。其中：保有资源储量10 480 kt，平均品位22.93%；低品位铁资源量3 924 kt，平均品位18.64%。