MICROMINE軟件在和龍市泉水洞鐵礦儲量估算中的應用

劉大瑋, 邰彥德

1.吉林省地質調查院，吉林 長春 130061、2.吉林省地質科學研究所，吉林 長春 130033

1 地質概況

1.1 區(qū)域地質

礦區(qū)大地構造位置處于中朝準地臺（Ⅰ）北緣遼東臺?。á颍╄F嶺—靖宇臺拱（Ⅲ）和龍斷塊（Ⅳ）北部邊緣。出露地層主要為晚太古宙表殼巖系，是區(qū)內最古老地層，其次第三系玄武巖呈巖被斷續(xù)覆蓋在其他地質體之上。晚太古界表殼巖是主要巖石組成，分布全區(qū)各處，自下而上有：

（1）雞南組（Ar3j）分布于工作區(qū)西北一帶及東部區(qū)。巖石組成為黑云斜長片麻巖、角閃斜長片麻巖、黑云變粒巖、淺粒巖、斜長角閃巖夾磁鐵石英巖、磁鐵角閃巖，局部有石英綠泥片巖。

（2）甲山組（Ar3js） 區(qū)域廣泛發(fā)育，根據原巖建造進一步為甲山組下段（Ar3js1）和上段（Ar3js2）。下段：要為片巖類角閃巖類和變粒巖類夾磁鐵石英巖。上段：巖石組合為黑云變粒巖、黑云斜長片麻巖、斜長角閃巖夾黑云變粒巖、淺粒巖、二云石英片巖夾磁鐵石英巖。

區(qū)內晚太古宙巖層在漫長的地質歷史中經歷了多次變形改造。構造樣式復雜多樣。雞南組與官地組變質巖層經歷了早期強烈片理化作用，形成了區(qū)域上透入性面理，晚期形成石香腸構造及“I”型鉤狀褶皺?！癕-N”型褶皺、鞘褶皺，眼球狀構造等，以及強烈的韌性變形，表現(xiàn)為壓扁作用特征。斷裂構造發(fā)育有與褶皺軸向大致平行的走向斷層，和與褶皺軸大致垂直的北東向張性斷層。

燕山期花崗巖僅見分布于北東，一些基性輝綠巖體，零星出現(xiàn)。晚太古宙表殼巖，其原巖為一套基性—超基性—中酸性火山巖及火山碎屑巖，經歷了從低級—中級—高級區(qū)域變質作用，而形成綠片巖相-角閃巖相-麻粒巖相(圖1)。

1.2 礦區(qū)地質

和龍市泉水洞鐵礦位于和龍市310°方向，直距32 km，工作區(qū)面積：17.36 km2。礦區(qū)地層以晚太古宙甲山組上段變質巖為主，晚太古宙甲山組上段（Ar3js2)，是一套海相中-酸性火山巖夾火山碎屑巖-沉積建造，共分5個巖性層：Ar3js2-1、Ar3js2-2、Ar3js2-3、Ar3js2-4、Ar3js2-5。其中第二層Ar3js2-2是本區(qū)主要含礦（鐵）層位，巖石組合為黑云斜長片麻巖夾薄層狀斜長角閃巖、黑云變粒巖、淺粒巖,后者成互層狀出現(xiàn)。向形東翼出現(xiàn)磁鐵石英巖、磁鐵角閃巖，巖層產狀傾向240°～290°，傾角60°～70°。西翼出現(xiàn)厚層淺粒巖和薄層狀石榴黑云斜長片麻巖，巖層產狀傾向東，傾角65°。礦區(qū)內巖漿活動不發(fā)育，僅在礦區(qū)北東角見有富鉀酸性巖即鉀質花崗巖，其次為中基性巖，巖石類型有輝綠巖。鉀質花崗巖呈巖株狀及脈狀侵入老地層或老巖漿巖中。本區(qū)變質巖層經歷強烈的區(qū)域變質作用，出現(xiàn)了一套明顯的透入性片麻理，晚期變形出現(xiàn)了泉水洞向斜，為區(qū)域上官地—木蘭屯向斜的組成部分。斷裂構造有與褶皺軸向大致垂直的東北向張性斷裂～泉水洞斷裂及與其平行的F101斷裂明顯破壞區(qū)內變質巖層，但未破壞礦體；另有與褶皺軸向平行的走向斷裂系統(tǒng)，對礦體圍巖的穩(wěn)固性造成一定影響。在向斜南東端有一組小型平行斷裂組，可能是泉水溝斷裂之次級構造，走向為北西向，南西傾。此外，還有規(guī)模更小，并被脈巖所充填的裂隙系統(tǒng)，其產狀不定。

區(qū)內分布有磁異常23個，其中礦致異常14個，共發(fā)現(xiàn)4個鐵礦組，大小50多條鐵礦體，通過MICROMINE軟件圈定出40條具有工業(yè)意義的礦體。礦體產狀受區(qū)域地層控制，各礦體近平行展布，總體走向北西～南東，傾向南西，傾角25°～85°。礦體形態(tài)呈層狀、似層狀、透鏡狀或扁豆狀，控制長度100～930m，傾斜延深50～365m，厚度1.00～8.51m，TFe平均品位21.77%。

圖1 區(qū)域地質圖Fig.1 Regional geologicalmap

2 工業(yè)指標的確定

泉水洞鐵礦勘探報告資源儲量估算采用的工業(yè)指標是由吉林省國土資源廳以吉國土資儲發(fā)﹝2011﹞39號文《關于吉林省和龍市泉水洞鐵礦礦床工業(yè)指標的批復》批準的工業(yè)指標如下：

礦石質量∶

（1） 邊界品位：TFe≥15%；

（2） 最低工業(yè)品：TFe≥20%；

開采技術條件∶

（1）最小可采厚度∶ 1.0m；

（2）夾石剔除厚度∶ ≥1.0m；

3 資源儲量估算

3.1 MICROMINE軟件介紹

MICROMINE是一套礦業(yè)專業(yè)軟件。經歷了20多年的發(fā)展，遍布全球主要礦產生產國。 它是一個處理勘探和采礦數(shù)據的軟件工具，其采用模塊化結構，能幫助用戶進行勘探數(shù)據解譯，構建3D模型，資源評估和采礦設計。

MICROMINE 軟件包含以下8個模塊分別為：核心模塊、勘探模塊、資源評估模塊、線框模塊、采礦模塊、測量模塊、繪圖模塊、露天境界優(yōu)化模塊。（中華人民共和國國土資源部于2003年9月認定，可以在我國礦產勘查，礦山設計及資源儲量計算中使用）。

3.2 MICROMINE軟件資源評估模塊工作原理

軟件中儲量評估模塊提供全面的建模功能及計算方法：2D塊建模、多邊形建模、網格化的礦體建模、3D礦塊（各向異性）距離冪次反比法、3D最近距離法、3D最小曲率法、3D礦塊克里格法（普通克里格法、泛克里格法)。和龍市泉水洞鐵礦采用距離冪次反比法進行資源量估算。

距離冪次反比法：

距離冪次反比法基本原理是設平面上分布一系列離散點，已知其位置坐標（xi，yi）和屬性值zi（i= 1，2，…，n）， p（x，y）為任一格網點，根據周圍離散點的屬性值，通過距離反比加權插值求P 點屬性值。距離冪次反比法綜合了泰森多邊形的鄰近點法和多元回歸法的漸變方法的長處，它假設P點的屬性值是在局部鄰域內中所有數(shù)據點的距離反比加權平均值，可以進行確切的或者圓滑的方式插值。周圍點與P 點因分布位置的差異，對P （z）影響不同，把這種影響稱為權函數(shù)Wi（x， y），方次參數(shù)控制著權系數(shù)如何隨著離開一個格網結點距離的增加而下降。對于一個較大的方次，較近的數(shù)據點被給定一個較高的權重份額；對于一個較小的方次，權重比較均勻地分配給各數(shù)據點。計算一個格網結點時，給予一個特定數(shù)據點的權值，與指定方次的結點到觀測點的距離倒數(shù)成比例。當計算一個格網結點時，配給的權重是一個分數(shù)，所有權重的總和等于1.0。當一個觀測點與一個格網結點重合時，該觀測點被給予一個實際為1.0的權重，所有其它觀測點被給予一個幾乎為0.0 的權重。換言之，該結點被賦給與觀測點一致的值，這就是一個準確插值。權函數(shù)主要與距離有關，有時也與方向有關，若在P點周圍四個方向上均勻取點，那么可不考慮方向因素，這時：

和龍市泉水洞鐵礦的礦體品位變化不大，所以u值取2，即采用距離平方反比法進行資源量估算。

3.3 MICROMINE資源儲量估算軟件工作流程

（1）數(shù)據準備：使用該軟件對礦體的圈定和資源儲量估算需要工作區(qū)內5類基本數(shù)據：地形數(shù)據、工程坐標數(shù)據、工程測斜數(shù)據、樣品分析數(shù)據及巖性數(shù)據，收集后形成數(shù)據庫（工程測量方法不同時另建數(shù)據庫）。

（2）數(shù)據檢查：對數(shù)據庫內各類數(shù)據進行合理排序，并使用軟件校驗功能進行數(shù)據檢查及三維視圖中對勘查工程的數(shù)據校驗。

（3）地質解譯：根據剖面端點坐標剖面視域范圍，按工業(yè)指標圈定剖面。

（4）建立線框模型：在MICROMINE的三維視圖環(huán)境中調入各剖面圈定的多邊形地質體界線、礦體界線，建立三維地質實體或礦體實體。

（5）標識采樣數(shù)據： 根據建立的三維礦體實體，在樣品分析表中對各實體( 礦體) 包圍的樣品分別標記。

（6）樣品組合：將取樣樣品的樣長加權分割，進行儲量估算。

（7）建立空塊段模型：根據礦體在空間的分布范圍，走向、傾向的變化及開采段高等因素確定礦塊劃分規(guī)格，將礦體實體劃分為若干個立方體小塊。

（8）界定空塊模型：利用建立的礦體模型，剔除夾石或采空區(qū)通過的礦塊，界定空塊模型。

（9）插值：根據各礦體實體確定的數(shù)據搜索范圍，對劃分的若干個立 方體礦體塊進行估值。

(10)資源量類型：按搜索橢球體的不同半徑搜索次數(shù)及工程數(shù)量等因素確定資源量類型，會出現(xiàn)高類型儲量塊體分布在工程網度低的范圍內，不符合中國儲量類別的劃分要求本次儲量估算是按勘探規(guī)范要求的勘探網度疏密程度，人工圈定劃分儲量類型資源儲量，可靠性驗證用塊段法，估算部分礦體實體資源量，與所采用的估算方法所得出資源量結果進行對比，評述其估算的可靠性。具體資源儲量估算工作流程見圖2。

圖2 資源儲量估算工作流程圖Fig.2 Working fl ow chart of resources reserves estimation

3.4 資源儲量估算參數(shù)確定

3.4.1 單工程礦體厚度

根據樣品長度、方位、礦體產狀，用下列厚度計算公式先計算單樣品的真厚度，各樣品真厚度之和為單工程礦體真厚度。厚度計算公式：m = L（cosαsinβcosγ±sinαcosβ）式中：m為單樣真厚度，L為樣長，α為礦體傾角，β樣品傾角，γ為取樣方向與礦體傾向之間夾角。當樣品坡向與礦體傾向相反時式中取“+”，反之取“-”。

3.4.2 礦體平均品位

本次采用適于機算的距離反比加權法，該方法將礦體劃分為若干個立方體塊，根據各立方體塊的估值結果，對各小立方體塊進行統(tǒng)計分析，以各小立方體的體積加權求得礦體的平均品位。

3.4.3 礦石體積質量

對泉水洞鐵礦各礦組的礦體所采集的小體重樣品測試值進行了統(tǒng)計，小體重樣品數(shù)量60個，各樣品小體重值相差不大，采用算數(shù)平均數(shù)方法求出平均d=3.20 t/m3, 代表TFe平均品位23.32%參加資源儲量估算。

3.4.4 礦體圈定、連接原則

以批準的資源儲量估算工業(yè)指標及取樣工程中采樣測試結果為依據，結合礦體的形態(tài)、產狀、賦存規(guī)律、變化特征及后期構造破壞程度等因素進行礦體圈定和連接。

3.4.5 礦體圈定方法

（1）單工程礦體的圈定：在單工程中將達到邊界品位的樣品一并圈入礦體。將礦體中真厚度≥1m的夾石剔除；真厚度＜1m的夾石則圈入礦體，若因此造成礦體品位下降，達不到工業(yè)指標要求時，則將夾石連同毗鄰的低品位樣品一并舍去。

（2）礦體和夾石的連接∶首先連接礦體：在平面圖和剖面圖中，礦體按照以下方法進行連接。①在相鄰的見礦工程中，根據礦體的產狀及展布規(guī)律，將彼此對應的礦體以直線或自然曲線連接為同一條礦體。以自然曲線連接礦體時，工程間推繪的礦體厚度不得大于工程控制的厚度。② 分支復合礦體按其自然趨勢連接，中間夾石依據剔除指標圈定、剔除或合并。③ 礦體的殲滅：當?shù)V體的殲滅有工程控制，相鄰的兩個探礦工程間距不大于勘探網度時，按照工程間距的1/2尖推；工程間距大于勘探網度時按網度的1/2尖推。當?shù)V體的殲滅無工程控制時，按50m尖推。最后連接夾石：礦體中夾石的連接必須在先連接好礦體的情況下進行，相鄰工程中對應的夾石彼此連接，夾石的殲滅按照控制工程的1/2尖推。

3.4.6 礦體資源儲量估算邊界的圈定

在單工程圈定的基礎上，根據礦體空間分布規(guī)律及工程控制程度，重點考慮礦體的產出位置及空間上的對應關系，以板狀有限外推和無限外推方法圈定礦體的資源儲量估算邊界。在軟件中礦體圈定形成的邊界為輪廓線（軟件中一種線的數(shù)據類型）。

（1）礦體有限外推：當?shù)V體的邊界有工程控制，且工程間距不大于勘查網度時，采用有限外推方法圈定礦體邊界。

相鄰兩個工程，一個見礦，另一個未見礦，按實際工程間距的1/2尖推邊界；

（2）無限外推：當?shù)V體的邊界無工程控制，或有工程控制但工程間距大于勘查網度時，采用無限外推方法圈定礦體邊界，按礦體的走向、傾向各尖推50m圈定資源儲量估算邊界。

3.5 資源儲量實體模型的建立

(1)地面模型：在軟件中建立礦區(qū)DTM地面模型，主要用于實測剖面地形繪制，確定剝采地面邊界。

(2)礦塊模型：把礦體分布的空間范圍劃分為小的矩形塊以進行品位插值，根據勘探線距、工程及礦體形態(tài)的復雜程度確定塊尺寸的大小。 礦區(qū)勘探線距100m，控制網度大至為100m×100m和200m×200m，礦體的形態(tài)復雜程度為中等，整體產狀約為55°±，Ⅰ號礦組選擇分塊尺寸為10×10×10m（北×東×高），次分塊規(guī)格5×5×5；以保證礦區(qū)實體模型邊界的精確度。（通常以勘探線間距的1/5或1/10劃分塊尺寸）。

(3)品位插值：處理后的鐵元素品位，在礦塊模型中對中心位用距離平方反比法進行插值。

(4)搜索橢球的定義：根據工程間距，礦體的總體走向、傾向、傾角、厚度來確定搜索橢球的半徑、方位角、傾向、傾角、傾向因子和厚度因子。礦床勘查類型為Ⅱ類，最小工程勘查間距分別為50m×50m，將基本的搜索橢球體軸定義為最小工程勘查間距的1.25倍，故橢球體半徑按62.5,125,250m設置。

(5)距離平方反比插值：對礦體塊模型用距離平方反比法按基本搜索橢球參數(shù)對元素品位進行估值，如有礦塊的品位值為空時，依次改變搜索半徑為62.5m、125m進行搜索，直至所有的塊的品位都估算出結果。在估值時對每一個塊都記錄估值次數(shù)、參與估值的工程數(shù)、樣品數(shù)、和樣品品位的標準離差。

3.6 資源儲量分類

本次資源量估算沒有依據塊模型品位估值時的估算次數(shù)和參與估值的工程數(shù)對塊模型的地質可靠程度進行分類，而是依據《固體礦產資源/儲量分類》 （GB/T 17766－1999）和《鐵、錳、鉻礦地質勘查規(guī)范》（DZ/T 0200－2002）資源類別分類要求，對資源儲量進行以下分類。

3.7 資源儲量估算

根據上述資源儲量的分類標準,將礦床的各個礦體的不同塊段劃分為不同的資源儲量類別，分別進行資源儲量估算，并對礦體品位、礦石量進行了統(tǒng)計。全區(qū)共劃分出111b塊段28個，122b塊段53個，331塊段13個，332塊段43個，333塊段196個。全區(qū)礦石量14 404 kt，礦床平均品位21.77%。其中：保有資源儲量10 480 kt，平均品位22.93%；低品位鐵資源量3 924 kt，平均品位18.64%。

3.8 資源儲量可靠性驗證

為了驗證本次資源儲量估算的可靠性，利用傳統(tǒng)的地質塊段法對Ⅰ-3號礦體的111b、122b、331、332類型的19個塊段進行了資源儲量估算，估算結果與MICROMINE軟件估算結果見對比表（表4）。

通過兩種儲量估算方法的礦石量相對偏差為0.91%，平均品位相對偏差為0.58%。采用“MICROMINE”方法與采用地質塊段法進行資源/儲量估算，其結果基本一致，偏差很小。因此，本次應用MICROMINE軟件中的距離平方反比法進行資源量/儲量估算，方法合理，估算精度較高，結果真實可靠。

4 結語

（1）MICROMINE軟件具有較強的三維顯示能力，能夠以礦體的地質特征為依據，直觀顯示礦體的展布特征與夾石的相對關系。

（2）MICROMINE軟件提供了科學、精準的資源儲量估算方法。可以再資源報告中分別顯示不同礦體、各品位范圍相應級別的資源量結果。

（3）MICROMINE軟件進行資源儲量估算，可以實現(xiàn)礦權的快速評價。在激烈的市場經濟競爭中，第一時間掌握礦權的關鍵信息。

[1] 邰彥德,劉大瑋，等.吉林省和龍市泉水洞鐵礦勘探報告[R].吉林省地質科學研究所，2012.

[2] 羅周全,李暢，劉曉明,等.金屬礦床可視化建模及儲量計算[J].礦冶工程,2009.

[3] 羅周全,張保,劉曉明,等.礦體品位和儲量統(tǒng)計分析的三維可視化方法[J].有色金屬,2008.

[4] 沈 陽，張做倫. MICROMINE在某鉛鋅礦床三維建模及資源量估算中的應用[J].中國礦業(yè)，2012,21（2）:111-114.