石碌礦區(qū)楓樹下礦體鐵礦資源勘查儲量估算方法探討

孫容

摘 要：海南省石碌鐵礦以富鐵礦石儲量大、品位高而著稱，而楓樹下礦體是石碌鐵礦第二大鐵礦體。在綜合分析和研究前人找礦的基礎(chǔ)上，通過地質(zhì)調(diào)查、鉆探工程等工作方法，并運用傳統(tǒng)斷面法和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)儲量計算方法對楓樹下礦體資源/儲量進行估算和比較。對楓樹下鐵礦資源潛力有了更深的認識，并為下一步找礦提供了重要的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：海礦 楓樹下礦體 礦石儲量 斷面法 塊體模型

中圖分類號：P318.8 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）03（b）-0157-04

海南石碌礦區(qū)礦山開采已有58年的歷史，海南礦業(yè)股分有限公司兩大露天采場北一、南礦采場的開采工作已結(jié)束，北一主采場已于2016年初閉坑，南礦采場2015年閉坑，為了延長礦山開采服務(wù)年限，為礦山露天開采轉(zhuǎn)入地下坑采提供資源保障，使礦山建設(shè)和開采實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，海礦開展了石碌礦區(qū)危機礦山資源勘查、接替資源勘查、整裝勘查及礦區(qū)小礦體勘查等一系列勘查工作。楓樹下礦體位于北一礦區(qū)東南部的楓樹下礦區(qū)內(nèi)，為楓樹下礦區(qū)最大的鐵礦體，處于楓樹下向斜的南翼。2008年03月—2009年6月，海礦委托海南省資源環(huán)境調(diào)查院，對楓樹下礦體西段開展了補充勘探，勘查網(wǎng)度為50 m×100 m，因勘查程度不夠，礦體的連續(xù)性等仍未得到控制，東段未開展補充勘查工作。為此，海礦重新對楓樹下礦體開展了生產(chǎn)勘探設(shè)計及勘探工作。從而為下一步找礦提供重要的依據(jù)。

1 礦區(qū)地質(zhì)

1.1 礦區(qū)地層

礦區(qū)出露地層主要為青白口系石碌群，也是鐵礦的主要賦礦層位，其次為震旦系石灰頂組假整合于其上。青白口系石碌群是一套低綠片巖相、局部達到角閃巖相變質(zhì)為主的淺海相、淺海-瀉湖相含鐵火山-碎屑沉積巖和碳酸鹽巖建造。按巖性自下而上又可分為6層，為一連續(xù)過渡關(guān)系。

石碌群第六層（QnS6）：該層為礦區(qū)主要含礦層。該層自下而上分為下、中、上三段。下段以二透巖化白云巖及白云巖為主，夾似層狀石英巖、鐵質(zhì)碧玉巖等，該層巖性復(fù)雜、厚度變化大、具韻律層理和波狀層理。中段是含鐵主要層位，由含鉀長石眼球的條帶狀二透巖和條帶狀二透巖化白云巖及鐵質(zhì)千枚巖或鐵質(zhì)砂巖組成。上段主要由白云巖、含泥質(zhì)或炭質(zhì)白云巖及二透巖組成，夾炭質(zhì)板巖或千枚巖，該層分布整個礦區(qū)，大部份出露地表，且大部份為強風(fēng)化。

震旦系石灰頂組：其主要巖石為千枚巖、石英砂巖，假整合在石碌群上部，千枚巖大部份已全風(fēng)化～強風(fēng)化，含貧鐵礦層或鐵礦化，該層主要分布在楓樹下礦體的北面。

第四系堆積層及沖積層（Q）：礦區(qū)炎熱多雨，巖石崩解風(fēng)化強烈，形成浮土及礫石，沿山坡山麓堆積，形成較厚的殘積層。

1.2 礦區(qū)構(gòu)造

礦區(qū)伴隨褶皺而存在的斷裂構(gòu)造也較發(fā)育，走向為NW～NNW，斷裂多為壓扭性。楓樹下向斜構(gòu)造貫穿整個礦體。

楓樹下向斜位于楓樹下背斜之南。西起南六礦體，向南東沿楓樹下礦體的北側(cè)延長，被F6斷層所截（F6斷層大致北北東走向，傾向東，為橫正斷層）。楓樹下礦體位于此向斜中，礦體位于南翼部分，經(jīng)軸部以后即尖滅。

F3斷層：位于楓樹下礦體中部20線與22線之間，斷層走向北北西；傾向北東東；傾角45°左右。屬逆斷層。

F4斷層：位于楓樹下礦體之北翼，從17線、18線之間到21線，走向北西西，與礦體走向基本一致；傾向向東，傾角45°左右。屬正斷層。

1.3 礦區(qū)侵入巖

礦區(qū)南、北、西三面為侵入巖所環(huán)繞，巖石類型以花崗巖為主。礦區(qū)南部、北部為儋縣巖體，巖性為海西-印支期斑狀/似斑狀（角閃）黑云母二長花崗巖、花崗閃長巖，普遍具片麻狀構(gòu)造，部分為條帶狀、眼球轉(zhuǎn)構(gòu)造，片理方向與巖體展布方向一致，既與北東～南西向構(gòu)造線吻合。礦區(qū)西部為黑嶺及三獅巖體，其巖性主要為燕山晚期花崗斑巖、角閃黑云母二長花崗巖。

此外，礦區(qū)內(nèi)尚發(fā)育花崗斑巖、偉晶巖、石英斑巖、閃長巖、煌斑巖、輝綠巖、細粒花崗巖等燕山晚期巖脈。

2 勘查手段與工程

2.1 工程布置原則

最大限度利用地質(zhì)勘探工程成果和考慮地質(zhì)工作的連續(xù)性，沿用前人勘探線（21a線至32b線、ⅩⅥ線～ⅩⅩⅠ線），礦體東段加密勘探線3條（XVa1、XVb1、XVC1），西段加密1條（22b），按40 m×50 m的工程間距進行部署鉆孔。（見圖1）

2.2 勘查手段

該次勘查所采取的勘查手段為坑探、鉆探相結(jié)合，以鉆探工程為主，同時充分利用生產(chǎn)、采掘坑道等工程，及時進行地質(zhì)編錄、采樣。施工的鉆孔深度控制根據(jù)地質(zhì)條件而定。根據(jù)控礦構(gòu)造、含礦層位、危機礦山接替資源勘查第一期施工鉆孔的見礦情況以及前人鉆孔見礦情況等布設(shè)第二期鉆孔，在此基礎(chǔ)上，嚴格按鉆孔施工順序逐步展開。

3 勘查工作概括

3.1 工程量投入情況

該次生產(chǎn)勘探鉆探工程共完成43個鉆孔，進尺5 294.91 m，其中在21a線至32b勘探線范圍內(nèi)施工了29個鉆孔，進尺4 171.41m；ⅩⅥ勘探線～ⅩⅩⅠ勘探線范圍內(nèi)施工了 14個鉆孔，進尺 1 123.50 m。

3.2 采樣分析情況和結(jié)果

該次生產(chǎn)勘探共采集樣品237個，樣品加工237個，分析元素TFe、S、mFe共490個。

在各項采樣工作中按礦體（礦石類型）、并對可能含礦的巖石、礦化帶及夾石連續(xù)取樣，使所取樣品能控制礦體、礦化帶的頂?shù)装褰缇€。鉆孔樣采用對半劈芯法，鉆孔單樣長一般在2.0～3.0 m。

該次樣品化驗工作由海礦測試中心實驗室承擔(dān)，內(nèi)檢樣分別分析TFe、S、mFe，經(jīng)計算，TFe超差數(shù)為1，超差率為1%，合格率為99%；S超差數(shù)為1，超差率為3%，合格率為97%；mFe超差數(shù)為0，超差率為0%，合格率為100%。內(nèi)檢分析質(zhì)量可靠。外檢工作未進行。

4 資源/儲量估算方法探討

4.1 礦體（層）圈定的原則

4.1.1 鐵礦體邊界的圈定

（1）先圈定單工程礦體的邊界，再圈定剖面上礦體的邊界。（2）根據(jù)成礦地質(zhì)特點及各工程見礦位置、各樣品的分析結(jié)果，嚴格按工業(yè)指標的各項要求圈定礦體邊界。（3）根據(jù)礦體賦存層位、標高、產(chǎn)出空間、工程間距等，不同礦層分別對應(yīng)圈定相連。

4.1.2 礦體中不同礦石類型及品級的圈定

凡達各礦石類型工業(yè)指標規(guī)定之可采厚度、分采厚度及品位要求者均予分別圈定。相鄰工程不能對應(yīng)時，依厚度大小一般尖滅至相鄰工程距離的1/3～1/2處。

4.2 體積質(zhì)量（體重）的確定

鐵礦石體積質(zhì)量（體重）的確定沿用前人匯編的石碌礦區(qū)全鐵—體重關(guān)系曲線圖，并經(jīng)裂隙率校正（見圖2）。

4.3 儲量估算方法

4.3.1 傳統(tǒng)斷面法

（1）平均品位的計算。

①單工程平均品位的計算：以邊界內(nèi)各個樣品長度為權(quán)加權(quán)平均計算單工程的平均品位。該次計算的單工程平均品位項目有TFe、S。

②斷面平均品位的計算：以該斷面內(nèi)各單工程同類型（品級）的各樣品的樣長加權(quán)平均計算該斷面該礦石類型的平均品位。

③塊段及礦體平均品位計算：相鄰剖面上礦體截面積加權(quán)，加權(quán)平均計算礦體的平均品位。以各塊段的礦石資源量加權(quán)平均計算礦體的平均品位。

（2）礦體斷面面積的測定。

在1∶1000比例尺的勘查線資源/儲量估算剖面圖上用AutoCAD直接測量各礦石類型或礦層的截面積，確認無誤后，將面積數(shù)據(jù)標注于相應(yīng)位置上。例如：31b線和31線詳細剖面圖如圖3所示。

4.3.2 地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)儲量計算方法

塊體模型是國際上通用的儲量計算方法中重要的理念，它實際上是一個內(nèi)容全面的數(shù)據(jù)庫，主要利用規(guī)則的塊體來充填不規(guī)則的礦體，并通過邊部塊體次分技術(shù)實現(xiàn)礦體范圍的準確計算。每個塊體的質(zhì)心點可以存儲所包含的各類屬性，其中品位屬性是應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法進行內(nèi)插值的結(jié)果。3DMine軟件可以有效地推進地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法的應(yīng)用，在資源儲量估算中，利用塊體模型可以準確地進行資源量和品級報告。

（1）數(shù)據(jù)庫建模。

建立楓樹下鉆孔數(shù)據(jù)表Excel表格，表格包含定位表、測斜表、化驗表、巖性表4個基本表單，然后將建立好的4個表格導(dǎo)入楓樹下鉆孔數(shù)據(jù)庫中。

（2）顯示鉆孔和地表與勘探線的建立。

將建立好的楓樹下鉆孔數(shù)據(jù)庫在3DMine軟件中打開，進行顯示參數(shù)設(shè)置和約束并顯示鉆孔，如圖3中31b-31線間鉆孔的顯示。

在3DMine軟件中利用高程點生成楓樹下DTM表面模型和進行勘探線管理，以便后續(xù)地質(zhì)模型動態(tài)構(gòu)建和更新以及維護。

（3）塊體模型建立。

塊體模型空間范圍要能夠包含所有礦體以及采掘的巖石范圍，以便可以計算出礦巖量。

①建立塊體模型。

②建立塊體模型屬性（礦巖屬性、TFe、S、品級、比重）。

③塊體賦值。

第一，礦巖屬性單一賦值。

第二，TFe、S屬性用距離冪次反比法估值。距離冪次反比是最常用的空間內(nèi)插方法之一，各樣品距待估點的距離不同，其品位對待估點的影響程度也不同。根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)，該次楓樹下礦體為鐵礦體，冪次為2是合適的，等長組合樣為2 m。根據(jù)搜索橢球體的半徑和方位角的改變對TFe、S進行多次賦值，最后使所有塊體都被賦值。

第三，品級屬性單一賦值，首先按照鐵礦石儲量計算工業(yè)指標分別添加品級相應(yīng)的約束，然后利用單一賦值對品級進行賦值。

第四，比重按照品位比重關(guān)系表中相應(yīng)公式運用屬性數(shù)學(xué)計算進行賦值。

5 結(jié)論

5.1 資源勘查成果

（1）原楓樹下主礦體在走向上呈斷斷續(xù)續(xù)的不連續(xù)關(guān)系，經(jīng)過該次大比例尺地質(zhì)填圖、勘探工程施工等地質(zhì)工作，證實主礦體從西往東在32勘探線～ⅩⅤb1勘探線間呈連續(xù)關(guān)系的。

（2）礦體東段向東延伸增加了3條勘探線（XVa1、XVb1、XVC1），增加了資源儲量，達到了探邊摸底效果，查明了礦體東段總體走向310°，傾向40°，傾角為50°～60°，向斜軸部則傾角較緩；鐵礦體（層）西段總體走向270°～310°，傾向0°～40°，傾角為25°～60°，向斜軸部則傾角較緩。

（3）查明了楓樹下礦體的礦石類型以赤鐵礦礦石為主。與前人勘查結(jié)論一致。

（4）共探獲鐵礦資源儲量（H1～H5）斷面法計算為7 645 037 t，平均品位TFe為50.21%；塊體模型報告為7 445 279 t，平均品位TFe為47.96%。

（5）新增鐵礦資源儲量（H1～H5）斷面法計算為211 285 t；塊體模型報告為11 527 t。

以上勘查成果為進一步勘查楓樹下鐵礦體提供了重要的依據(jù)。為礦山露天開采轉(zhuǎn)入地下坑采提供了資源保障。

5.2 傳統(tǒng)斷面法和地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)儲量計算方法的比較

兩種估算法的品級（礦石類型）劃分和比重確定的方法是相同的。

（1）礦體的圈定：兩種估算方法的礦體圈定原則是相同的，并且在圈定過程中都可以充分融入地質(zhì)專家的主觀認識。不同是斷面法的礦體圈定是在二維剖面上進行圈礦的，而在3DMine軟件的礦體圈礦是在三維空間上進行的。

（2）品位取值方法：斷面法是通過樣品加權(quán)平均得到單工程、斷面和塊段的平均品位；塊體模型的品位屬性是應(yīng)用地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)方法進行內(nèi)插值的結(jié)果。

（3）儲量估算：斷面法是通過相關(guān)的計算公式進行計算和統(tǒng)計出礦石儲量；3DMine三維塊體模型可快速通過塊體模型報告得出礦石儲量。在Fe1礦體資源儲量估算中，兩種估算方法相對儲量差為1.3%。在整個楓樹下礦體資源儲量估算中，兩種估算法相對儲量差為2.6%。

通過以上比較，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)斷面法對勘探資料的利用是不充分的，而地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法則可最大限度地利用勘探工程所提供的信息。例如：在計算某塊段的儲量時，地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法不僅考慮了這個塊段附近的樣品，而且還利用了許多落在塊段附近的鄰近樣品。所以地質(zhì)統(tǒng)計學(xué)法更加能夠提高儲量計算精度。

參考文獻

[1] 海南省昌江縣石碌礦區(qū)鐵多金屬礦接替資源詳查地質(zhì)報告[R].2010.