Micromine軟件在某鉛鋅礦床三維建模及資源量估算中的應用

沈 陽，張作倫，高幫飛，吳昱誠

(1.中鐵資源地質勘查有限公司，北京 100039; 2.中鐵資源集團有限公司，北京 100039)

所謂地質體三維可視化建模，就是運用現代空間信息理論來研究地質體及其環境的信息處理、數據組織、空間建模與數字表達，并運用科學可視化技術來對地質體及其環境信息進行真三維再現和可視化交互的科學與技術[1]。隨著計算機科技的不斷進步，三維建模與資源量計算交叉領域的研究愈加成熟，這一過程中涌現出了大量優秀的三維建模地質軟件，比較有代表性的有澳大利亞SURPAC公司的SURPAC軟件、Micromine公司開發的Micromine軟件、MAPTEK公司開發的VULCAN軟件，加拿大LYNX GEOSYSTEM公司開發的LYNX與MicroLYNX+軟件、Gemcom公司的Gemcom軟件，以及英國MICL公司的DataMine & Guide軟件等[2]。研究區的三維礦體建模及資源量估算是在Micromine軟件平臺上實現的。

Micromine軟件是由總部位于澳大利亞的Micromine公司開發的，該軟件已于2003年通過國土資源部權威認證，采用該軟件評估資源具有評估機構認可的資質。另外，它還具有簡單易用、功能齊全、數據兼容性好、可視性強等特點[3-4]。本文以某鉛鋅礦床為例，基于Micromine軟件平臺，結合研究區相關地質資料，進行三維礦體模型建設，并運用距離反比法對研究區礦體進行空塊模型的劃分、空間插值，最后在以上基礎上進行資源量估算，出示研究區資源量報告。

1 礦體特征及參數確定

研究區礦體受構造裂隙控制，總體呈NE向展布，產狀北傾，主要以不規則脈狀、透鏡狀產出。礦石中金屬礦物主要為方鉛礦、閃鋅礦、黃鐵礦，非金屬礦物主要為石英。區內鉆孔均布設在已知礦體走向、傾向延長方向，鉆孔開孔方位SE向。

本次資源量估算所用工業指標參考一般鉛鋅礦床坑采標準，相關參數如下：①礦石邊界品位：Pb 0.5%，Zn 1%；②最低工業品位：Pb 1%，Zn 2%；③最小可采厚度：2m；④夾石剔除厚度：4m；⑤比重缺省為2.8g/cm3。

根據《銅、鉛、鋅、銀、鎳、鉬礦地質勘查規范》(DZ/T0214—2002)，5個地質因素類型系數之和為1.9，本礦床勘查類型可確定為第Ⅱ勘查類型，結合研究區地質工作程度和勘查工程間距，本次資源量估算以40m×40m網度探求331資源量，80m×80m網度探求332資源量，以160m×160m網度探求333資源量。

區內礦體的圈定依照如下原則：①有限外推：當一剖面有工業礦體，相鄰剖面沒有工業礦體時，推至兩剖面工程間距1/2楔形尖滅；②無限外推：礦體邊部的工程外推工程間距1/2尖滅，或者工程間距1/4板狀外推[5]。

2 三維建模及資源量估算

本文結合研究區平面上位于01～07勘探線之間的鉆孔資料，運用Micromine軟件進行三維建模，并在此基礎上，運用距離反比法對礦體資源量進行計算，同時采用封閉多面體法對其計算的可靠程度進行檢驗，具體計算流程見圖1。

2.1 建立地質數據庫

Micromine軟件在進行三維礦體建模時，需要提供鉆孔的編號、位置、測斜，鉆孔的孔深、分樣信息以及樣品分析結果等基本信息。地質數據庫中的井口文件、測斜文件、樣品分析文件中匯集了所有這些必要數據，相關文件均保存為*.DAT格式(表1)。本文收集錄入了區內20個鉆孔相關原始數據，并在錄入后對數據進行了特高品位處理，具體為特高品位下限值是礦體平均品位的8倍，以單工程平均品位代之。

圖1 Micromine軟件三維建模及資源量估算流程圖

表1 地質數據庫所用文件數據結構表

2.2 地質剖面解譯及線框的創建

在進行地質剖面解譯前，首先要先對樣品分析文件進行品位組合，這一過程涉及的計算參數如下：品位域Pb+Zn，閥值1%，最小長度2m，最后組合樣的最低品位1%，夾石最大連續長度4m，品位乘以長度最小值2。完成以上工作后，在勘探線剖面上根據礦體的產狀、控礦構造特征和品位組合后的分析結果圈定礦體。圈定各條勘探線礦體邊界后，需創建線框將不同勘探線間的礦體進行實體連接，本次工作共切剖面7條，圈定大小礦體17個(圖2)。

圖2 研究區礦體模型立體示意圖(向西北看)

2.3 創建空塊模型

空塊模型的建立是為空間插值做準備的，目的是達到精確估算整個礦體的平均品位。空塊模型是將礦體劃分成無數個大小相同的塊，每個塊都有代表其空間位置的三維坐標。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格，將礦體劃分為若干個立方體小塊[6]。

研究區礦體空塊模型的長為628m、寬為524m、高為394m，根據礦化特征、礦體產狀確定了模型基本參數：單元塊大小為4 m (礦體走向)×4 m (礦體傾向)×2 m (礦體厚度)，模型行、列、層為157×131×197，共4051699個單元塊。在塊的基礎上進行子塊的劃分可以更好的模擬礦體邊界，子塊劃分方法包括：次分塊與塊因子兩種方法。本文采用的是次分塊方法，次分塊數目東、北、高程依次為5、5、5。

2.4 建立搜索橢球體

建立搜索橢球體是為了分散簇狀樣品，以減小來自高密度取樣區內的插值偏差，防止聚集的數據可能對周圍區域的估值造成難以預料的影響。由于區內所圈定17個礦體的產狀都很相近，本次資源量估算僅定義1個搜索橢球體(圖3)，橢球體各參數的確定通過如下操作實現：使用測量工具沿礦體走向測量，可讀得礦體方位角及長度；沿礦體走向切剖面，將線框顯示設置成二維切塊，使用測量工具橫向測量可得到礦體的傾伏角；沿礦體傾向切剖面，仍將線框顯示設置成二維切塊，使用測量工具豎向測量可得到礦體傾向、寬度以及傾角，橫向測量得到礦體垂直厚度。研究區確定的橢球體參數為：方位角81°，傾伏角-2°，方位角因子1，傾角35°，傾角因子0.4，厚度因子0.1。橢球搜索半徑取值原則是勘探線間距的1.25倍，軟件以搜索橢球體搜索次數和不同搜索半徑及所搜索到的工程數來判定資源量級別。本次計算需要進行三次運行來滿足空塊模型的插值，每運行一次，橢球體半徑加倍，相應的參與計算的工程數也跟著改變，但已被估值的塊不會改寫，只有空塊才會在下一次的運行中被估值充填。搜索橢球體搜索次數、尺寸、不同資源量級別所需參與估值的工程數取值見表2。

表2 搜索橢球體參數設置一覽表

圖3 搜索橢球體示意圖

2.5 空間插值

利用距離反比法對建立好的空塊模型進行插值，使得劃分好的塊具有各自的品位數值，以進行資源量估算和資源評價。這一過程中，根據計算窗口的要求輸入相應參數，導入事先建立好的橢球體，運行即可完成空間插值。需要強調的是，模型中距離冪次方反比法中冪倒數N的取值問題。一般來說，品位變化小的礦床，N取值較小；在品位變化大的礦床，N取值較大。通常在鐵、銅、鋅等品位變化較小的礦床中，N一般取2[7]。所以，本文選取冪倒數N為2來進行距離平方反比法空間插值。

實際操作中需要重復改變窗口中某幾個參數，來達到插值目的。為了避免這些重復的工作， Micromine軟件為操作者提供了宏功能，它能夠把一系列的任務錄制到一個腳本中并進行回放。本次計算中宏文件的運行流程如下：首先是點擊主菜單建模/三維礦塊估算/距離反比加權，在彈出的三維塊距離反比估算對話框中，將需要反復改變數值的參數：線框名稱、礦體名稱、橢球體半徑、最小計數、資源量級別，分別按照%1、%2、%3、%4、%5這樣的順序編號，然后保存窗體，新建宏，最后運行宏即可完成空間插值。

2.6 資源量報告及可靠性驗證

完成礦體空塊模型插值后，在礦塊模型報告對話框中，估值域中選擇Pb、Zn、Pb+Zn，設置邊界品位范圍段，點擊運行，即生成資源量估算報告。本次計算按不同資源量級別報告礦體的資源量及品位，計算結果見表3。

為了檢驗距離反比法估算資源量的可靠程度，本文采用Micromine軟件的另一方法封閉多面體法對研究區資源量再次計算，得到品位噸位報告。對比兩者結果發現(表4)，距離平方反比法計算的礦體體積、礦石量、單元素品位和金屬量與封閉多面體法得出的結果基本吻合，說明研究區基于Micromine軟件平臺運用距離反比法對礦體進行資源量估算，方法可靠，相對誤差小，結果可靠。

表3 距離反比立方法資源量估算報告

表4 礦體資源量估算可靠性驗證表

3 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，直觀地顯示礦體的展布特征及與夾石的相對關系。另外，通過鉆孔數據顯示，可以快捷、準確地獲取各鉆孔的樣品分析數值，進而反映礦體品位的變化趨勢，為下一步找礦工作提供一定的指導作用。

2)Micromine軟件在圈定礦體過程中表現的非常人性化，尤其在三維礦體建模完成后，通過三維立體模型的直觀展示，可以基于現有模型靈活地修改，最終使礦體三維模型更加接近礦體的真實情況。

3)Micromine 軟件提供了科學、精確的資源量估算方法，能夠在資源量報告中，分別顯示不同礦體、各品位范圍相應級別的資源量計算結果。

4)使用Micromine軟件進行資源量估算，可以實現礦權的快速評價。在激烈的市場經濟競爭中，第一時間掌握礦權的關鍵信息，對于礦業公司的礦權交易至關重要，這使得它在礦業公司評價、收購礦權中必將發揮重大作用，而同時礦業公司的礦權交易也得以更加高效的進行。

[1] 陳國旭，吳沖龍，張夏林，等. 三維地質建模與地礦勘查圖件編制一體化方法研究[J]. 地質與勘探，2010，46(3)：598-603.

[2] 張寶一，尚建嘎，吳鴻敏，等. 三維地質建模及可視化技術在固體礦產儲量估算中的應用[J]. 地質與勘探，2007，43(2)：76-81.

[3] 雷杰. Micromine軟件在礦山地質中的應用[J]. 新疆有色金屬，2009(增刊2)：68-70.

[4] 張宏達. 論MICROMINE軟件在黃金行業的應用[J]. 黃金，2005，26(1)：30-33.

[5] 國土資源部儲量司. 礦產資源儲量計算方法匯編[M]. 北京：地質出版社，2000：302-309.

[6] 盧大超，付友山. 三維礦產資源評價軟件MICROMINE在金屬礦山資源儲量估算中的應用—以吉林舒蘭季德鉬礦為例[J]. 世界地質，2010，29(3)：450-458.

[7] 趙春波，趙桂香，孫云東. Surpac軟件在烏努格吐山銅鉬礦建模的應用[J]. 黃金，2010，31(2)：34-36.