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1、云南省金平白马寨镍矿体深部预测第47卷第2期2011年4月兰州大学(自然科学版)JournalofLanzhouUniversity(NaturalSciences)Vo1.47No.2Apr.2011文章编号:04552059(2011)02000906云南省金平白马寨镍矿体深部预测张照伟1,2,李文渊2高永宝,张江伟,郭周平,李侃1.长安大学地球科学与国土资源学院,西安7100542.西安地质矿产研究所,西安710054摘要:应用地质统计学的理论和方法,借助矿床数学模型软件,利用三维数值模拟技术建立了云南省金平白马寨镍矿号矿体的深部矿体模型.模型清楚地体现了矿体的形态,产状和成矿元素分布特
2、征,模拟结果与实际矿床基本特征吻合较好,并在此基础上进行了矿体的深,边部成矿预测.该研究表明基于数字矿床模型的研究方法在深部勘探过程中具有很好的实用性.关键词:三维数值模拟;深部预测;白马寨镍矿中图分类号:P612文献标识码:ADeepmetallogenicpredictionoftheBaimazhaiNiorebodyinJinping,YunnanprovinceZHANGZhaowei,LIWenyuan,GAOTongbao,ZHANGJiangwei.,GUOZhouping,LIKan1.SchoolofEarthSciencesandLandResources,Changan
3、University,Xian710054,China2.XianInstituteofGeologicalandMineralsResources,Xian710054,ChinaAbstract:Basedonthetheoryandmethodsofgeostatisticsandwiththesoftwarepackageofthemathematicmodelfororedeposita3DdigitalmodelingWasestablishedforcertainorebodyinBaimazhaiorebodyofJinping,Yunnanprovince.Acomparis
4、ionofthemodelingresultswiththerealdepositshowedtheaccuracyofthemodelling.Theresultsindicatethatitiseasytoknowtheform,dimensionanddistributingcharacteristicsofthechemicalcompositionoftheorebodywiththismodel,whichprovidesaundationfordynamicallycalculatingreservesofboundingorebody.Thisstudyalsodemonstr
5、atestheuniqueadvantageofthedigitalmineraldepositmodelinmineralexplorationofminesatdepths.Keywords:3Ddigitalmodeling;deepprediction;BaimazhaiNideposit随着矿山资源枯竭和资源开发利用保障程度的持续下降,矿床的深部预测日益成为危机矿山和矿床学研究的热门课题之-1-4.三维数值模拟技术根据地质统计学原理,采用定量化,自动化和可视化的方式,可对隐伏矿体的品位及其形态进行模拟,能够查明矿体形态,产状,厚度,品位和组份的三维空间分布规律,对矿体的深,边部进行成
6、矿预测.云南金平白马寨镍矿,经过多年高速开采,其号矿体已快采尽,后备资源不足,急待找寻号矿体深部资源(一51.本文运用地质统计学理论,利用三维数值模拟技术,根据已有资料对号岩体进行数字模拟及矿床深边部矿体赋存状态进行预测.1矿床三维模拟原理矿床三维模型是一个以地理坐标为依据,数字化的三维显示的虚拟矿床16171.其中地质模型与成矿规律的研究是建立矿床三维模型的基础,收稿日期:201011一ii;修回日期:20110228基金项目:国家科技支撑重点项目(2006BAB01AO1);国家自然科学基金项目(40772062,40873005);地质大调查项目(1212010911032,121201
7、O918O24)作者简介:张照伟(1976一),男,山东庆云人,助理研究员,博士研究生,email:,研究方向为岩浆作用矿床及区域成矿.10兰州大学(自然科学版)第47卷即在研究区地质体地质特征及其空间位置的基础上,对矿床的成矿规律进行深入的认识和理解.与传统统计学方法没有考虑样品数据空问信息的缺陷相比,地质统计学为研究自然界中普遍存在的空间连续性提供了一个合理.有效的途径.地质统计学方法不仅能给出待估块段的平均品位及吨位,还能给出衡量估计精度的重要标志克立格方差(最小估计方差),该方法对矿产资源/储量进行计算和分类是很有效的方法18-19.地质统计学方法借助于变异函数来反映地质样品的空间特征
8、.变异函数既能描述区域化变量的空间结构性,也能描述其随机性,是进行样品数据结构分析和区域化变量插值估计的工具20】.地质统计学理论是建立在所有区域化变量的变异性有苴特征结构这一观测基础上的,而变异函数即是这种结构特征的数学描述2l121.变异函数不仅是进行品位估值和建立品位模型的基础,同时对区域化变量进行结构分析,计算能反映地质体的空间结构特征的各方向上的实验变异函数,以确定矿体不同方向上的变化,用其反映矿体的各向异性.运用各个方向上的变异函数参数,采用定量化,自动化和可视化的方式对客观地质体进行解剖,经过模拟确定矿体形态及其沿各个方向的矿化特点,揭示矿体内部空间结构及其品位的空间变化特征,直
9、观地反映品位变化及其分布22】,进行储量计算,并可运用数字矿床的研究成果进行矿床的深边部成矿预测.2典型矿床模拟云南省金平白马寨铜镍矿床处于哀牢山深大断裂及受其控制的基性岩一超基性岩带内,为岩浆熔离脉冲贯入型矿床.岩体侵位于巨厚的奥陶系复理石建造和泥盆系一二叠系碳酸岩夹碳质页岩建造,其基底为一套强烈变质的哀牢山变质岩系.矿田整体为倒转单斜构造的一部分,走向Nw,倾向NE,岩体与围岩走向大体一致,岩浆分带明显,从外到内为辉长岩,辉石岩,橄榄辉石岩和橄榄岩相.矿区含I,三个岩体,其中号岩体矿化最好,规模最大,侵入于奥陶系砂岩中,地表出露形态似镰状,沿296.方向延伸倾伏,倾伏角为22.33.,深部
10、为缓侧伏的浅槽状复合体.据现有的勘探资料,岩体沿轴向水平长度大于530in,平均宽度190m,其轴向与围岩走向基本一致.岩体自边缘向中心由辉长岩一辉石岩一橄榄辉石岩一橄榄岩组成,构成环带状产出特征.根据已有工程控制情况,确定三维模拟范围:X:9300,-,9650m;Y:9000,-9500m;Z:65010001TI,即模拟长500m,宽350m,高350m,约175000m0的区域范围.模型单元立体块设为3.5mx5.0mM2.0in,模型行数和列数均为100,层数为175,单元块总数为1750000.2.1数据的统计分析原始数据的基本统计分析是建模的基础.应用地质统计学方法,对号岩体块状
11、硫化物矿石的1644个镍品位化学分析数据进行统计分析,样品来源于号岩体块状硫化物矿体中的钻孔位置(分析数据据白马寨矿地质科,2003),钻孔样品分析结果见表1.白马寨铜镍矿号岩体镍品位分布范围为0.02%,-5.O0%平均品位为1.O3%,方差1.47%,标准差1.21%,变化系数3.06%.镍品位服从对数正态分布.2.2岩性建模在样品的统计分析基础上,采用地质统计学表1白马寨铜镍矿lfl号岩体镍平均品位统计分析Table1StatisticalanalysisresultofNicontentinBaimazhai第2期张照伟,等:云南省金平白马寨镍矿体深部预测11的克立格法对矿体进行了岩性
12、估值,得到了该矿体的三维岩性模型,用以表示含矿层(带)与非含矿层(带)的空间分布规律.这可限制品位估值的范围,准确圈定矿体和计算储量.所建立的岩性模型,模拟平面和剖面与实际情况吻合度极好(图1).图1白马寨铜镍矿号岩体845m中段平面岩性模型估值图Figure1Lithologymodelvaluationmapon845moftheorebodyinBaimazhaiNideposit2.3品位建模常用的地质模型中的地质变量估值方法有克立格法,距离幂次反比法,对地质界面采用趋势面法和曲面样条插值等方法进行曲面拟合231.根据数据的统计分布特征,模型采用克立格估值方法进行品位估值,白马寨镍矿号
13、岩体不同方向对应的镍模型参数不同,方向1(0.Z90.),方向2(270.Z90.),方向3(0.ZO.),对应的数值分别为68,64,44,平均为57.据此得到矿体的空间品位分布模型(图2).252965025296003459900034599200345994o034599500口一一镍品位<0.3%O_3%<镍品位<2.O%镍品位>2.O%3深部矿体预测3.1矿体储量赋存规律在建模范围内,以l0种不同的边界品位计算了Ni储量(表2)(据白马寨矿地质科,2003).从白马寨镍矿号岩体镍不同边界品位的平均品位和金属量的变化情况可以看出,随着Ni边界品位的增高(0.1
14、0%2.O0%),Ni平均品位与金属量均呈现出规律变化趋势.对应的Ni平均品位逐渐增大,由0.569%变化至2.499%,金属量则由1.61510t变化至0.21110t.由表2可知,镍金属主要赋存于750900m,绝大多数集中赋存于750800iTI.也就是说镍金属大部分都赋存于矿体的中下部,说明矿体分异的程度比较高.3.2深部矿体预测根据岩体模拟,在19勘探线西25m处岩体位于680750II1中段水平(图3),至20线处矿体范围减小,处于700730m中段水平(图4),表现出岩体向北西方向延伸倾伏的趋势,与地表地质及浅部工程揭露表现一致.图3UI号岩体19+线预测图Figure3Pros
15、pectingchartofthe19.lineinthe11Iorebody550550图2白马寨铜镍矿号岩体845m中段品位估算图Figure2Gradeestimationcharton845mofthell10reFigure4Prospectingchartofthe20lineintheIUore图4号岩体20线预测图bodyinBaim柚aiNidepositbody硒醯掩舳如12兰州大学(自然科学版)第47卷表2lll号岩体不同品位间隔内不同深部镍平均品1_立,矿石量和金属量Table2Niaveragegrade.oreandmetalcontentsoftheorebody
16、indifferentgradeinternalsandheighta为平均品位;b为矿石量;C为金属量号岩体在651m中段富矿体(图5)较755m中段明显变小,可能显示矿体异地成因,这也与矿体无根的认识基本一致(图6).252950025293OO3459930034599500图5llI号岩体651m中段模型估算等值线图Figure5Modelestimatedcontourson651moftheorebody2529700252960O252950O25294OO252930034599000345992003459940034599600图6号岩体755m中段模型估算等值线图Figu
17、re6Modelestimatedcontourson755moftheIllorebody第2期张照伟,等:云南省金平白马寨镍矿体深部预测134结论应用地质统计学的理论和方法,借助矿床数学模型软件,建立了白马寨铜镍矿号岩体的三维模型.模拟结果表明,号岩体受北西向构造控制,富矿体中心向北西方向倾斜延伸,并向下尖灭.模拟成果为矿山的生产安排提供了直观和科学的依据.同时,实例的研究表明,数字三维矿床模拟在危机矿山矿体深部预测中具有独特的优势.致谢本文在构思,写作过程中,得到兰州大学资源环境学院的张铭杰教抵胡沛青副教授的有益指导和帮助,在此一并致以衷心谢意!参考文献【1】秦德先,燕永锋,洪托,等.矿
18、床数学经济模型fMJ.昆明:云南科技出版社,2001:5-43.f21管涛.云南白马寨镍矿区煌斑岩地球化学及其成因1_哈尔滨:黑龙江大学出版社,2008:1133.【3】秦德先,洪托,田毓龙,等.广西大厂锡矿92号矿体矿床地质与技术经济MI.北京:地质出版社,2002:26-38.【41宋谢炎,胡瑞忠,陈歹0锰.铜,镍,铂族元素地球化学性质及其在幔源岩浆起源,演化和岩浆硫化物矿床研究中的意义.地学前缘,2009,16(4):287-305.f51LIC,EDWARDMR,THOMASO,eta1.Textural,mineralogicalandstableisotopestudiesofhy
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