四川省白馬釩鈦磁鐵礦床鐵品位分布地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)研究

黃 繼，肖光莉，劉 偉，王 歡，向 虎

（四川省煤田地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院，四川成都610045）

固體礦產(chǎn)勘查就是針對(duì)礦產(chǎn)資源中的固體物質(zhì)進(jìn)行的勘查，在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和成礦預(yù)測的基礎(chǔ)上，根據(jù)國內(nèi)外礦產(chǎn)品市場的需求，運(yùn)用成礦理論，采用有關(guān)的勘查技術(shù)手段和方法，對(duì)有關(guān)的礦產(chǎn)資源進(jìn)行的專門性的地質(zhì)調(diào)查研究工作.其主要任務(wù)就是通過一定數(shù)量的露頭、鉆孔、探槽及坑道提供的有用信息（如化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)及巖礦標(biāo)本）的研究，來揭示成礦地質(zhì)條件，預(yù)測和普查礦床，對(duì)己經(jīng)發(fā)現(xiàn)的礦床查明其規(guī)模、形態(tài)、產(chǎn)狀及質(zhì)量特征、工業(yè)應(yīng)用條件，研究其成因，最后對(duì)它們做出總的工業(yè)評(píng)價(jià).1951年，南非地質(zhì)學(xué)家、采礦工程師克里格（D.G.Krige）根據(jù)南非金礦的具體情況提出了計(jì)算礦產(chǎn)資源量的方法：即按照樣品與待估塊段的相對(duì)空間位置和相關(guān)程度來計(jì)算塊段品位及儲(chǔ)量，并使估計(jì)誤差為最小.1962年，馬特?。℅.Matheron）經(jīng)過對(duì)克里格提出的方法進(jìn)行深入研究，提出了區(qū)域化變量（regionalized variable）的概念，產(chǎn)生了地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)［1］.生產(chǎn)實(shí)踐證明，地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)具有強(qiáng)大的生命力，它在地質(zhì)科研、找礦勘探、采礦設(shè)計(jì)及礦山地質(zhì)等領(lǐng)域日益顯示出優(yōu)越性，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益［2］.

本次研究采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理和方法，通過對(duì)四川省米易縣白馬釩鈦磁鐵礦區(qū)及及坪礦段主礦體25個(gè)鉆孔的2124個(gè)樣品品位分布的分析和研究，探求其分布規(guī)律，為礦山的進(jìn)一步開發(fā)和生產(chǎn)提供有意義的決策依據(jù).

1 礦區(qū)地質(zhì)概況

白馬釩鈦磁鐵礦區(qū)大地構(gòu)造位置處于康滇地軸中段，地跨康滇地軸深斷裂系的安寧河深斷裂帶，幔源及殼源重熔物質(zhì)極其豐富.區(qū)內(nèi)各時(shí)代地層都有發(fā)育并出露，地層、構(gòu)造、巖漿組合類型多樣，具備不同類型鐵礦生成的區(qū)域地質(zhì)條件.

1.1 地層與構(gòu)造

區(qū)內(nèi)地層在礦區(qū)外圍零星分布，有前震旦系會(huì)理群天寶山組、燈影組，二疊系峨眉山玄武巖以及第四系.

區(qū)內(nèi)構(gòu)造較復(fù)雜.主要褶皺為南北向的茨達(dá)-撒蓮背斜.白馬巖體產(chǎn)于該背斜的核部，巖體形態(tài)及空間分布位置與背斜核部相吻合.背斜軸線及白馬巖體走向均近于南北向，與區(qū)域構(gòu)造線方向一致.

區(qū)域性南北向斷裂（昔格達(dá)斷裂及安寧河斷裂）分別在白馬巖體東、西側(cè)通過，北北東向張性剪切斷裂（茨達(dá)斷裂）通過巖體北部.上述斷裂在白馬地區(qū)交匯，形成一個(gè)剪切拉張地帶，對(duì)白馬礦體的形成起到控制作用.礦區(qū)成巖成礦后的構(gòu)造十分發(fā)育，主要為南北向及北東向兩組斷裂，構(gòu)成礦區(qū)內(nèi)的構(gòu)造格架（如圖1所示）.

1.2 巖漿巖

區(qū)內(nèi)與釩鈦磁鐵礦有關(guān)的巖漿活動(dòng)主要為華力西早期的基性—超基性巖漿侵入活動(dòng).空間上與此有一定關(guān)系的還有華力西晚期輝長偉晶巖、輝綠巖脈，二疊紀(jì)玄武巖，燕山期偉晶巖脈，印支期角閃正長巖、石英角閃正長巖等?四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局106地質(zhì)隊(duì).四川省米易縣白馬釩鈦磁鐵礦區(qū)及及坪、田家村礦段勘探地質(zhì)報(bào)告.1988..

1.3 礦體概況

白馬釩鈦磁鐵礦區(qū)共圈定4個(gè)工業(yè)礦體，其中Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體是主礦體，本文研究重點(diǎn)即為Ⅰ、Ⅱ號(hào)礦體.該含礦層之礦體為一個(gè)厚大層狀礦體.其形態(tài)產(chǎn)狀與含礦層一致，呈穩(wěn)定的層狀產(chǎn)出，走向近南北，傾向西，傾角 50～70°.

礦石結(jié)構(gòu)以海綿隕鐵結(jié)構(gòu)為主，是該含礦層礦體中稀到中稠浸染礦石的主要結(jié)構(gòu)類型.其次是粒狀嵌晶結(jié)構(gòu)和假斑狀嵌晶結(jié)構(gòu)，這兩種結(jié)構(gòu)主要分布在礦體底部的礦石中.礦石構(gòu)造以中等至稠密浸染狀構(gòu)造為主，次為稀疏浸染狀構(gòu)造，在位于含礦層頂、底部礦體的礦石還見有中等至密集條帶狀構(gòu)造.

礦體沿走向南北長大于5000 m，并沿傾向方向向深部繼續(xù)延伸.

2 礦石品位的統(tǒng)計(jì)和分析

白馬釩鈦磁鐵礦區(qū)位于四川省米易縣白馬鎮(zhèn)，為一構(gòu)造侵蝕中山區(qū)，南北長約9 km，東西寬約5 km，面積約45 km2.及及坪礦段是其主要礦段之一.因?yàn)檠芯考凹捌旱V段鐵品位分布特征，所以將鐵的品位值作為區(qū)域化變量對(duì)待，對(duì)它的研究應(yīng)限制在一個(gè)品位值具有相關(guān)性的空間里，即應(yīng)使用落在礦體內(nèi)的樣品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.本文采取了以邊界品位15%為起點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析.

2.1 鐵品位統(tǒng)計(jì)分布特征

參與計(jì)算的品位數(shù)據(jù)來源于各個(gè)勘查線的鉆孔資料，選取25個(gè)鉆孔共計(jì)2124個(gè)樣品，利用SPSS11.5軟件繪制出鐵品位分布直方圖（圖2）.從直方圖中可以看出，樣品符合正態(tài)分布，因此我們就可以計(jì)算出其變異函數(shù).

鐵品位統(tǒng)計(jì)數(shù)字特征如下：

從表1中可以看出，鐵最高品位值為59.6%，為特高異常值.特異值即特高品位，是由于個(gè)別樣品取在礦化局部富集的地段產(chǎn)生的，特高品位的存在往往會(huì)影響礦體總的品位分布和估值，通常情況下必須對(duì)其進(jìn)行處理［1］.

白馬礦區(qū)及及坪礦段礦床品位變化簡單，因此選用3倍標(biāo)準(zhǔn)差的方法進(jìn)行特高品位處理.但若某一地區(qū)連續(xù)出現(xiàn)特高品位時(shí)，則認(rèn)為是富礦地區(qū)，不進(jìn)行處理［3］.由于對(duì)原始樣品統(tǒng)計(jì)分析得出的樣品均值為23.21，標(biāo)準(zhǔn)差為6.52，因此特高品位下限值定為23.21＋3×6.52=42.77，若出現(xiàn)大于特高品位下限值時(shí)均用42.77作代值處理.特高品位處理后的品位分布規(guī)律、直方圖如圖3.

表1 原始樣品數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of primary samples

從原始樣品鐵品位分布直方圖（圖2）可看出Fe元素品位數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出較為明顯的偏畸.在進(jìn)行特高品位處理之后，從表2和圖3中均可以看出各項(xiàng)結(jié)果均有所下降，2110個(gè)樣品中的大部分品位數(shù)據(jù)集中在（16，29）區(qū)間內(nèi)出現(xiàn).

表2 特高品位處理后樣品數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistics after outlier processing

2.2 實(shí)驗(yàn)變異數(shù)據(jù)的計(jì)算

實(shí)驗(yàn)變異數(shù)據(jù)按下式進(jìn)行計(jì)算：

式（1）中：N（h）是滯后距為h時(shí)參加實(shí)驗(yàn)變異函數(shù)計(jì)算的樣品個(gè)數(shù)，h為滯后距，Z為區(qū)域化變量在空間點(diǎn)上的品位值.

在進(jìn)行金屬元素品位變異函數(shù)分析時(shí)，分別沿礦體走向、傾向與厚度3個(gè)方向進(jìn)行變異函數(shù)分析［4］.根據(jù)礦床產(chǎn)出特征，確定各分析方向計(jì)算時(shí)實(shí)驗(yàn)變異函數(shù)角度及距離參數(shù)（見表3）.同時(shí)繪制出3個(gè)方向的實(shí)驗(yàn)變異函數(shù)曲線圖，圖4、5、6實(shí)線所示為鐵品位的實(shí)驗(yàn)變異函數(shù)曲線.

表3 各分析方向計(jì)算時(shí)變異函數(shù)角度及距離參數(shù)Table 3 Parameters for variation function analysis

2.3 理論變異函數(shù)的曲線擬合

從該礦的實(shí)驗(yàn)變異函數(shù)曲線的特征來看（如圖4、5、6），從幾組樣品得到的實(shí)驗(yàn)變異函數(shù)，雖然數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布不很規(guī)則，但仍可看出C（h）隨h首先增加，然后趨于穩(wěn)定，符合球狀模型的特點(diǎn)，因而采用實(shí)驗(yàn)變異函數(shù)球狀模型用加權(quán)多項(xiàng)式回歸法分別對(duì)走向、傾向、厚度3個(gè)方向進(jìn)行擬合.球狀模型的公式為［5-6］：

式（2）中：C0為塊金常數(shù)，C0+C 為基臺(tái)值，a為變程，h為滯后距.

從公式（2）中可以看出，C（h）隨 h的增加而增加，當(dāng)h 達(dá)到變程時(shí)，C（h）達(dá)到基臺(tái)值 C0+C；之后 C（h）便保持常值C0+C.這種特征的物理意義是：當(dāng)樣品之間的距離小于變程時(shí)，樣品是相互關(guān)聯(lián)的，關(guān)聯(lián)程度隨間距的增加而減小，或者說，變異程度隨間距的增加而增大；當(dāng)間距達(dá)到一定值時(shí)，樣品之間的關(guān)聯(lián)性消失，變?yōu)橥耆S機(jī)，這時(shí) C（h）即為樣品的方差［7］.因此，變程實(shí)際上代表樣品的影響范圍［8］.本次研究經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定鐵品位的理論半變異函數(shù)的主要參數(shù)如下.

礦體走向方向：C0=18.53，C=22.41，a1=1214；

礦體傾向方向：C0=13.13，C=27.81，a2=391；

礦體厚度方向：C0=13.35，C=27.59，a3=78.

2.4 礦體的變化性

根據(jù)各部分礦體鐵元素品位的半變異函數(shù)曲線所得到的塊金值、躍遷常數(shù)及變程等各項(xiàng)指標(biāo)，很容易計(jì)算出礦體各方向上的變化程度參數(shù)Ф［9-10］.

變化程度參數(shù)Ф的關(guān)系式如下：

式中：C0為塊金常數(shù)，C為躍遷常數(shù)，m為C0與C的平均值，a為變程，L為某一方向上礦體長度的一半［11-12］.

判別條件：①當(dāng)Φ=0.0～0.3時(shí)，表示礦體變化簡單；②Φ=0.3～0.6，變化較簡單；③Φ=0.6～0.8，變化中等；④Φ=0.8～0.9，變化較復(fù)雜；⑤Φ＞0.9，變化極復(fù)雜.

通過對(duì)礦體變化程度系數(shù)的計(jì)算（表4），鐵品位在走向、傾向與垂直方向上均小于0.3，表明礦體鐵元素品位在3個(gè)方向上的變化程度簡單.

表4 礦體變化程度系數(shù)計(jì)算結(jié)果表Table 4 Variation coefficients of orebodies

3 結(jié)論

1）白馬釩鈦磁鐵礦礦床鐵元素的品位分布均具有一定的規(guī)律性，鐵元素在傾向上較走向與垂向上變化有規(guī)律性.這與該礦區(qū)勘查成果基本吻合，礦體在走向上受4組近東西向斷層影響，導(dǎo)致走向上主礦體空間賦存狀態(tài)差異較大.

2）白馬鐵礦床鐵品位統(tǒng)計(jì)分布呈單峰的正態(tài)曲線，并且礦體變化程度系數(shù)值較小，說明該礦區(qū)成礦作用單一，礦化較均勻.

3）鐵品位在3個(gè)方向上的變異函數(shù)在一定距離范圍內(nèi)呈上升趨勢，隨后逐漸平緩，最后達(dá)到水平，說明當(dāng)樣品之間的距離小于變程時(shí)，樣品是相互關(guān)聯(lián)的，關(guān)聯(lián)程度隨間距的增加而減小.當(dāng)?shù)V體走向、傾向、垂直這3個(gè)方向的距離分別達(dá)到1214、391、78 m時(shí)，鐵品位之間的相關(guān)性消失，變?yōu)橥耆S機(jī).

4）工程間距只有小于變程時(shí)才能控制礦體的變化，根據(jù)礦區(qū)復(fù)雜的構(gòu)造情況，目前礦區(qū)采用400 m×400 m的工程間距探求333資源量，擬采用200 m×100 m工程間距控制332資源量，應(yīng)該說是合理的.

5）建立了礦體走向、傾向、垂直3個(gè)方向的礦化數(shù)學(xué)模型，對(duì)鐵品位分布特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì).結(jié)果表明，模型確定合理，所統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，真實(shí)形象地體現(xiàn)了主礦體鐵品位的空間分布規(guī)律.為下一步用普通克立格法計(jì)算礦體品位和儲(chǔ)量計(jì)算打下了基礎(chǔ)，為以后在攀西地區(qū)找類似華力西期基性、超基性鐵礦床起到了一定的指導(dǎo)作用，為礦山生產(chǎn)設(shè)計(jì)以及建立整個(gè)礦體的三維模型提供了理論依據(jù).

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