矿资评价中参数确定方法诌议

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作者：宋昊 张成江 潘凤雏 张庭斌 黄小东 宋世伟 胡涛 郗秋勇 张遵遵 赵涵 杜泽忠 单位：成都理工大学 地质调查院 地质矿产勘查局 中国地质大学

1资源量估算方法流程

应用成矿地质体体积法进行资源量的估算，其基本思想与传统体积法类似，即是将控制区内有代表性的单位体积内矿产资源平均含量的估计值，外推到评价区的体积范围，估计评价区的矿产资源量。概括而言，首先研究预测区内资料，确定模型区，圈出预测区，分别求其含矿率，确定预测区含矿建造的体积；然后利用体积法计算公式估算预测区的矿产资源量，并依据每个预测区是否已勘查区深部及、有哪些矿化露头、有哪些含矿建造、有哪些物化探异常等情况，确定的相似系数对资源量预测结果进行修正；最终完成各预测工作区资源量类别的划分和预测结果评价。作者参照“预测资源量估算技术要求（2010补充）”［15］，采用下述方法进行资源量估算：（1）使用MRAS软件并采用证据权［16、17］、模糊证据权［18］、特征分析［13～18］、专家法［13］等方法，初步圈定最小预测区；对所圈定最小预测区预测要素逐一确认，在预测底图上确认含矿地质体，综合信息异常等预测要素的具体平面位置，根据预测要素类别（必要的、重要的、一般的）、空间复合程度筛选并确定进行定量预测的最小预测区。（2）对典型矿床资源量参数进行研究，并修改补充典型矿床预测模型。在矿体资源储量的基础上［19～23］，估算典型矿床预测总资源量，以及含矿地质体预测深度。（3）对典型矿床所在最小预测区，即模型区含矿系数进行确定及资源量估算，确定出含矿地质体地质特征及空间分布，并计算相应的含矿地质体面积系数和面积。估算模型区典型矿床含矿地质体深度，根据矿床模型研究，结合含矿地质体、控矿构造、矿化蚀变、地球化学分带及物探信息，推断含矿地质体可能延深，并据此估算模型区体积、资源总量、含矿系数。（4）对最小预测区逐个确定定量估算参数，估算最小预测区预测资源量。对每一个最小预测区获得的预测资源量进行可信度分析，并对预测资源量进行分类。地质体积法进行资源量估算的过程（图略）。

2资源量估算方法及参数

成矿预测工作是在预测工作区地质、物探、化探、遥感和矿产地分布等专题底图及其多元信息数据库的基础上，通过对区域成矿条件、成矿规律及结合典型矿床成矿模型研究，总结成矿规律，建立预测工作区内的区域预测找矿模型和预测指标体系，定量给出各指标的权重。在MRAS资源评价系统（MARS2．0软件）中，进行矿床定位预测和资源潜力评价，选择有利成矿建造，成矿侵入体缓冲区组合，构造交汇区，有利航磁异常区以及遥感解译有利成矿区域，开展靶区圈定与优选工作，圈出最小预测区。2．1确定预测类型及最小预测区按照全国矿产资源潜力评价项目提出的六种矿产预测方法类型（沉积型、火山型、侵入体型、变质型、复合内生型、层控内生型）［14］，根据各矿床具体预测类型情况，确定出各矿床相应的预测方法类型。通过地质、物化遥砂（主要是化探、重砂）等综合信息提取，分别建立典型矿床定性评价的预测模型。在提取区域预测要素的基础上进行变量提取、组合和要素转换。综合考虑矿床成因，已知矿床分布点，含矿岩系厚度以及已知矿体厚度等因素，充分发挥专家作用，依据各预测类型应用MARS软件进一步圈定出最小预测区。2．2确定资源量估算参数2．2．1最小预测区面积S确定最小预测区的面积，即对预测工作区进行靶区圈定。作者根据资源潜力评价的实践结果，推荐使用图2所示的圈定方法。具体方法参见参考文献［22］。在最小预测区面积圈定之后，为进一步确定和区别各最小预测区的成矿条件优劣，还要对最小预测区进行优选，可以采用特征分析法［19］和MRAS软件方法［9，23、24］。大致包括以下六个步骤：①矿产预测方法类型的选择；②预测要素分析与建模；③预测单元划分；④预测要素变量的构置与选择；⑤定位预测；⑥定量预测［14］。2．2．2延深参数H延深指计算查明资源储量时所采用的，沿含矿地质体倾向方向上的最大延深。延深参数的确定方法［15］有六种：①根据最小预测区的勘探成果确定；②运用磁法反演确定；③根据预测区内含矿建造～构造的产状确定；④运用化探异常剥蚀系数法；⑤根据矿床类型最大限度深度法来确定，或者根据预测工作区内矿床勘探深度统计确定；⑥专家分析确定。作者根据资源潜力评价的实践成果，推荐使用下页图3所示的延深参数确定方法2．2．3相似系数相似系数是指模型区和最小预测区的相似程度。相似系数高，表示预测区与模型区相比，预测资源量大或相似；相似系数低，表示预测区与模型区比，预测资源量小或相似程度低。相似系数的确定方法［15］有两种：①对比模型区和预测区全部预测要素的总体相似系数，如证据权法（后验概率）、数量化理论法（相似系数）；②对比定量估算参数的各项相似系数（专家打分法）。作者根据资源潜力评价的实践成果，推荐使用如下的相似系数确定方法。对模型区和预测区进行地质、矿化、物、化、遥、自然重砂等全部信息进行综合对比，着重从五个方面考虑：①成矿地质体；②地质构造；③物化探；④蚀变；⑤成矿元素分带等多个与成矿密切相关的因素，初步估算预测区与模型区之间的相似系数，通过MARS征分析法计算成矿概率，并经过专家组综合考虑分析，辅以专家校正，最终确定各最小预测区的相似系数。2．3模型区含矿系数确定及资源量估算模型区是指典型矿床所在位置的最小预测区［15］。这里至少体现两层含义：①模型区属于最小预测区，具有最小预测区所有的功能；②模型区是以典型矿床为模型的大比例尺预测向小比例尺预测之间的桥梁和纽带，这种纽带作用是通过几个公式［15］来实现大比例尺预测向小比例尺预测的转变和赋值的［24、25］，根据计算所得的模型区含矿系数及上述参数，估算每个预测区的资源量。在各最小预测区计算资源量的基础上，分别按精度（334－1、334－2、334－3）、按深度、按矿床类型、按成矿带、按可利用性、预测区分类分级（A、B、C三类）、按可信度估计等对预测资源总量进行分类和统计，并最终完成资源潜力预测评价结果。除上述方法之外，作为资源量估算的辅助方法，目前在资源潜力评价资源量估算方法中还有“德尔菲法”［14、24］、物探磁法［14、26］、地球化学数学模型体法、丰度法［14、25］和面金属量类比法［28］等，但无论选择哪种方法，其基本原理和评价依据都具有一定的类似性，即“相似类比”［9］来定量预测矿产资源潜力及概略评价资源潜力，并将结果作为定量预测资源潜力的依据或佐证。

3资源量估算中重要参数的确定

在应用成矿地质体体积法进行资源量估算中，决定结果精度的三个关键参数是用以计算成矿地质体体积的含矿系数，成矿地质体的范围以及延深等［8］。因此，在运用地质体积法的计算公式对预测区矿产资源进行定量预测中，各参数的确定方法对资源量估算的准确性起着重要作用，尤其是面积、延伸和相似系数等，对精度起着关键作用。作者根据资源潜力评价的实践成果，针对各重要参数，推荐使用如下的确定方法。3．1面积参数面积参数是指预测工作区中最小预测区的面积，而最终要确定的是含矿地质体的面积。3．1．1确定含矿地质体以矿床成矿系统边界条件确定的系统内所有地质对象的总和称为成矿地质体；成矿地质作用是概念和过程，成矿地质体是实体，矿产预测必须以实体为作业对象，因此对成矿地质体的研究是贯穿矿产预测全过程的核心内容［8］。因此实际操作中，在确定了最小预测区后，首先需要根据矿床类型定义对应的含矿地质体概念，从而确定模型区面积参数，然后按照公式［8］确定各个最小预测区中含矿地质体面积。而含矿地质体的定义和确定，是一个需要对矿床成矿理论具有较好掌握前提下的重要过程，具体确定方法和依据可以参考有关文献［8、12、15］。3．1．2遥感解译方法利用遥感手段对地质内容的进一步解译和确定，如隐伏的建造（地层、火山等）、隐伏侵入岩体、推断的控矿构造、蚀变带等，这些对矿产预测和潜力评价都具有重要意义［29、30］。在预测中可能使用的遥感解译要素和内容见表1。地质内容的解译将有利于最小预测区的圈定以及成矿地质体面积的确定，提高预测评价结果的可靠性。值得一提的是，在实践过程中潜力评价项目组提出了“遥感定位，化探定性”的靶区圈定方法，值得推荐。斑岩型矿床为自治区最重要的矿产类型之一。在斑岩型铜～钼～钨矿预测工作中，由于含矿斑岩体的面积一般较小，在1∶250000的预测底图上大多无表达，因此在斑岩型预测工作区圈定靶区时缺少必要要素，即斑岩体。综合考虑物探、化探、遥感、重砂异常等各项预测手段，在对地质断裂、岩体、地层等推断解译的基础上，着重利用遥感、化探手段在斑岩型铜、钨、钼矿预测工作区实施隐伏地质构造推断解释地质建造构造———斑岩体，逐渐形成“遥感定位，化探定性”的特色，且效果比较显著［25］，详述如下：①采用遥感推断斑岩体作为斑岩型圈区的依据之一，同时以化探异常为主导，结合物探异常、自然重砂异常及地质内容，对遥感推断的斑岩体进行了筛选，选择含矿斑岩体；②在实际操作过程中，根据成矿的必要、重要要素、斑岩体（遥感推断斑岩体）、化探异常、地球化学综合异常、自然重砂异常等，将其转换为变量（图层），建立要素叠加法圈区模型，利用MRAS2．0软件平台，最终圈定最小预测区。因此，“遥感定位，化探定性”确定的含矿斑岩体，为斑岩型铜～钼～钨矿最小预测工作区的圈定和优选，提供了较充足的依据，效果比较显著。3．1．3化探因子分析方法近年来，化探因子分析已被广泛应用于矿化异常成因、成矿规律、区域成矿预测等方面的研究［32］。因子分析的主导思想就是“降维”，它将多个变量综合成为少数的“因子”，采用化探因子分析来探讨其共生组合及成因联系，进而为找矿预测提供有效依据［32、33］。作者采用化探水系沉积物因子分析的方法在尼雄铁多金属矿资源潜力评价中进行了尝试［34］，利用因子分析得分圈定的尼雄铁多金属矿预测区异常等值线图，均较好地反映了本区的矿化作用，与对应的地质体对应关系良好，特别是处理结果与已知铁多金属矿床（点）空间位置上非常吻合。这说明该方法在区域化探异常研究中是合理的，同时还表明本区的次生晕迁移距离不大，异常评价更为简便［35］。通过对尼雄铁多金属矿预测区水系沉积物样品元素因子的分析，可以找出全局和局部的化学元素富集区，并且定性给出局部与局部、局部与全局之间的关系，这样可以较好地揭示不同元素之间的共生组合关系及其在成矿过程中的演化特征，从而为找矿工作提供微观的、深层次的找矿信息。从特性组合显示的物质属性，可以反映区内诸多变量的主要特征组合，同时，因子得分等值线实际上也是对不同岩体、地层、构造等预测变量分别进行了不同单元的得分评价，使传统地质图中的地质体数量化。因此，作者不仅对不同预测变量进行了剖析，同时也为下一步的“圈区”找矿，预测变量成矿有利度评价和估算资源量等，提供了有利的信息和依据［34］。3．2延深参数延深是指含矿地质体在倾向上的延长深度，有些产状不明确者，相当于垂直深度［15］，即指预测工作区中最小预测区的延伸参数，而最终要确定的是含矿地质体的延伸。下面讲述几种含矿地质体延深参数的确定方案。3．2．1地质方法结合地层建造厚度、构造产状、地质体范围大小以及展布规律，通过与已有工作程度较高的典型矿床类比，确定出含矿地质体延深参数。3．2．2勘查地球物理方法利用磁法、重力、激电、地震、测井等物探（半）定量反演推测的方法，来实现延深参数的确定。该方法对于与围岩有较明显物理性质差别的矿床，与岩体有关的、含磁性、高密度、高电导率［35］矿体的预测具有重要意义。3．2．3勘查地球化学方法作者将热液矿床原生（垂直）分带规律引入矿产资源潜力评价中进行资源量估算，利用化探多元素叠加组合异常、综合异常等进行资源量估算中延深参数的确定，类似于化探剥蚀系数，其基本思想源于已基本成熟的热液矿床原生晕分带理论。许多研究和矿床勘查实践证明，在矿床原生晕分带性研究的基础上，建立地质地球化学预测系统是一个重要的发展方向，对矿床原生晕的垂直分带研究，是寻找隐伏矿床和盲矿体的一种有效的方法手段之一，热液矿床原生分带的研究对于矿田内的找矿和成矿预测都有十分重要的意义［36、37］。矿床分带是在不同地质条件及物理化学环境等多种因素控制下形成的一系列不同元素和矿物组合和矿化联系也不同，矿床分带理论由来已久。奥勃钦尼科夫、别乌斯和格里戈良（1975）在研究大量金属矿床后，总结并提出了热液矿床一个基本指示元素的典型综合分带序列（自下而上）：W－Be－As－Sn1－U－Mo－Co－Ni－Bi－Cu1－Au－Sn2－Zn－Pb－Ag－Cd－Cu2－As2－Sb－Hg－Ba－Sr。同时指出，对于成份不同的热液金属矿床，其元素分带序列很接近。与此类似，近年来，我国学者［38、39］也对此做了较多研究，系统总结了热液金属矿床元素轴向（垂直）分带序列（图略）以该理论为基础，在资源量估算中进行延深系数的确定时，将最小预测区含矿地质体看作是出露于地表的矿体，利用化探显示的异常元素，采用与已知分带序列（如图4所示）对比或计算的方法，再与模型区对比，估计其延深。例如，在广义热液成因（斑岩型、矽卡岩型、热液型、岩浆型等）的铜矿预测中，某一模型区（已知延伸参数）Zn－Pb－Ag异常较明显，而其最小预测区中Mo－Co异常较明显，据此可以推测最小预测区剥蚀程度较高，比模型区的深度要浅，在结合前述的地质、物探等方法，可确定最小预测区的延伸参数。类似于延伸参数，该方法也可以用于相似系数的确定。应当指出，利用元素垂直分带规律，也仅是对延深参数的确定提供定量依据，尚不能提供定量依据，但对于资源量估算中较难确定的延深参数来说，具有较简单步骤和较强的操作性，不失为一种较好的思路。3．3相似系数的确定3．3．1相似系数首先综合考虑地质体本身、地质构造、物化探、蚀变、成矿元素分带等多个因素，初步估算出最小预测区与模型区之间的相似系数，并通过MARS征分析法计算成矿概率。经过专家组综合考虑分析，辅以专家打分法校正，最终确定各最小预测区的相似系数［25、40］。3．3．2模糊逻辑法应用数学地质中模糊逻辑法，定量确定最小预测区的相似系数，即依据每个预测区是否已勘查区深部及，有哪些矿化露头，有哪些含矿建造，有哪些物化探异常等情况，确定的模糊逻辑综合隶属度对资源量预测结果进行修正。通过综合隶属度的引入，使估算结果比传统体积法更加精确、可靠［41、42］。作者曾以尼雄矽卡岩型铁矿预测工作区为例，详细介绍了如何应用模糊逻辑法在矿产资源潜力评价中进行确定相似系数的方法。运用模糊逻辑法对尼雄式矽卡岩型铁矿预测工作区进行靶区优选和评价，为尼雄式矽卡岩型铁矿预测工作区内铁矿资源的进一步勘查和开发提供了科学依据［24、41、43］。应用模糊逻辑法确定代表性铁矿最小预测区相似系数的方法和结构图如图5所示，图5中的“或”、“和”分别代表Anetal．［42］总结的应用于预测数据综合中常用的五个模糊逻辑算子中的“模糊或”、“模糊代数和”，经过模糊逻辑法计算所得的综合隶属度结果，即作为最小预测区相似系数。

4程序实现

作者在上述理论的基础上，应用VBA程序语言编写而成，且用于资源量估算的辅助工具软件包“地质体积法预测辅助系统”。利用VBA和Excel自身强大的图表处理功能，可以很方便地实现“地质体积法预测辅助系统”的既定功能。主要包括任意逐类汇总与精度控制、智能计算、地质体积法进行资源量估算等功能。“地质体积法预测辅助系统”是建立在Excel平台上应用VBA程序进行二次开发而成，是由一系列相互独立的含有宏，作为程序的Excel文件构成。为便于调用，需对这些相对独立的文件用一个文件将其连接起来，通过加载宏来实现Excel操作。文件的格式为加载宏（xla），它在Excel启动时自动加载。正确加载后，在Excel菜单界面的最右边会自动生成一个名为“地质体积法预测辅助系统”的用户菜单，点击进入系统主界面。在弹出的主界面对话框中，用下拉式选项的方式录入资源量估算的各参数，如矿种、参数单位、计算表格、格式控制等。点击主界面下方的“新建预测工程”，若已建，则点击“打开预测工程”；在Excel的工作表中像编辑工作表一样输入和编辑与资源量有关数据，填写完毕后点击“计算并辅助制表”。在“3．综合统计表”中即可查看各种需要的计算和统计结果。这样，一个完整的预测资源量估算过程就方便快捷的完成了。建立在Excel平台上的“预测资源量估算辅助系统”，具有界面友好简洁，使用方便之特点，对于有Excel基础的用户来说，几乎不需要任何专门学习即可使用。该软件较好地解决了资源量估算过程中较复杂的计算和后期更改繁琐等问题。目前该软件在地质调查院、地勘局、成都理工大学、中国地质大学等单位项目中得到较广泛使用。用户们对该软件给予了较高的评价，并对软件的开发进展给予了热心关注［45］。

5小结

（1）作者在结合全国矿产资源潜力评价项目中矿床模型综合地质信息体积法（成矿地质体体积法）的基础上，根据矿产资源潜力评价的实践成果，对预测资源量估算方法和过程进行了思考和完善，有关方法思路可供资源评价人员参考。（2）通过对全国矿产资源潜力评价成矿地质体体积法的分析和总结，根据资源潜力评价的实践成果，结合作者预测理论的实践和认识，从多学科多角度进一步提出了成矿地质体体积法中面积、延深、相似系数等重要估算参数的确定思路和方法。预测资源量估算过程中重要估算参数的确定方法对评价结果的准确性具有重要意义。（3）应用VBA编写而成的资源量估算辅助工具软件包“地质体积法预测辅助系统”，利用了VBA和Excel自身强大的图表处理功能，可以很方便地实现“地质体积法预测辅助系统”的既定功能。该软件较好地解决了资源量估算过程中较复杂的计算和后期更改繁琐等问题。实践结果表明，该软件可以很好地应用于矿产资源潜力评价中资源量估算，可为新一批全国矿产资源潜力评价项目工作以及其它相关矿产勘查和预测工作提供帮助和参考。致谢：本研究受自治区矿产资源潜力评价（编号：1212010881631）资助。此文是项目的集成性成果之一，是参与项目研究的全体科研人员的集体研究成果。研究及成文过程中，得到项目专家组成员地勘局多吉院士、李金高教授级高工、项目组郑明华教授、阳正熙教授、苟金高工以及成都理工大学万永文教授、陈友良研究员、施泽明教授、李巨初教授等的指导和帮助，在此一并表示诚挚的感谢！