地质统计学资源储量估算方法的优点和发展方向探讨

摘要：本文介绍了地质统计学资源储量估算方法，探讨其优点和发展方向。与传统几何法相比，地质统计学储量估算方法在理论、估算准确度和合理性、小体重、资源储量类别划分、其他应用、 以及可以与计算机、三维地理信息、可视化等其他学科相结合方面，地质统计学法都明显优于以地质块段法、平行断面法为代表的传统几何法。目前，地质统计学储量估算方法与科学计算、可视化技术结合，三维可视化能够直观地反映变异性分析及储量估算结合，具有广阔的发展前景。

关键词：资源储量估算;几何法;地质统计学;三维;可视化

矿产资源储量是矿产资源评价的重要依据，通过对固体矿产资源储量进行估算，可以综合性地评价矿床的工业意义，恰当地确定矿山企业投资和生产规模，合理地选择矿床开采程序和开采方法。在地质勘查、矿山设计、矿山开采及管理的各个阶段都需要进行矿产资源的储量估算。而资源储量估算的精确与否主要取决于估算方法。

1 地质统计学资源储量法

地质统计学是近三十年来由法国著名学者 G·马特隆教授创立并发展起来的一门新兴学科， 是一门以区域化变量理论为基础、 以变异函数为主要工具， 研究在空间上分布既有随机性又有结构性的自然现象的科学。地质统计学储量估算方法包括三部分内容：变异函数计算、克里格估计和条件模拟。它的核心是克里格法，是一种以区域化变量为核心，用变异数作工具， 能进行无偏估计且提供估计误差的储量计算方法，是可以将矿产资源储量计算和矿山开采设计和管理相结合的数学地质方法。

2地质统计学法较传统几何法的优势

传统几何法储量估算法已显示出越来越多的弊端，①传统几何法进行储量估算时对矿体只是简单的作均一化处理，未考虑其空间结构的变异性;②传统几何法储量估算在对矿体进行圈定的过程中，受人为因素影响大，个人经验、地质阅历和对该矿的掌握程度直接影响估算结果;③矿山企业的开采设计部门通常无法直接利用传统几何法估算的资源储量结果;④传统几何法储量估算过程中的图、表繁多，不能实现动态化管理，工作量大。目前，地质学统计法在资源储量估算中发挥着越来越重要的作用。综上所述，与传统几何法相比，地质统计学储量估算方法在理论、估算准确度和合理性、小体重、资源储量类别划分、其他应用、以及可以与其他学科结合等方面，地质统计学法明显优于以地质块段法、平行断面法为代表的传统几何法。

3地质统计学资源储量估算法的发展方向

由于三维地质空间的复杂性， 尤其是金属矿体品位在三维空间变异性大，借助科学计算可视化与 CAD 技术实现三维地质建模，从三维空间角度理解和表达地质体与地质环境，可以为地质统计计算提供良好依据，降低克立格储量估算的不确定性。因此，地质统计学储量估算方法与可视化技术的结合，是地学三维空间信息分析与智能可视化系统的重要研究方向。目前，三维空间的可视化储量估算主要包括三个方面。

3.1三维地质建模

三维地质建模是指三维空间构建Tin面，形成数字地面模型、实体模型、块体模型等，用来表达地质体与地质环境。 对于复杂的钻孔数据， 实体模型是较好的描述矿体分布的方法。利用三维建模技术与地质学统计法资源储量估算方法结合起来，可以使计算过程更直观，结果更准确。通过对模型的储量计算，得到矿体的储量、品位、品位-吨位模型图等相关数据信息，与地质勘查报告中的结果进行对比分析，可以更加有效地验证报告结果与模型的准确性可靠程度。通过多种方法对矿体储量的计算及分析，可以为矿区矿产开发提供有效的指性方案和基础数据。

3.2变异性可视化分析

变异性可视化分析以Surpac、3DMine 软件为代表，针对实验变差函数计算及理论变差函数拟合，作简单的各向异性套合。如时昆林和冯文杰（2015）采用Mircomine三维地质软件，建立芒市麦窝坝金矿 Au 资源量估算的三维矿体模型，经Mircomine样品统计分析处理，得到 Au 品位沿矿体走向的变异函数， 通过拟合变异函数、体积验证和交叉验证，证明所建模型和估算参数是合理的，估算 Au 资源量是可靠的。徐晓璐（2013） 等利用Surpac三维数字模型对山东东风矿床 171 号脉进行研究等。目前的变异性分析仍局限于经验方法，而没有结合三维地质建模结果实行决策，对于复杂的各向异性（尤其带状异向性）套合，没有很好的解决方法。

3.3 可视化储量估算

三维空间复杂多样，储量估算具有极大的不确定性和经验性，利用三维可视化能够直观地反映变异性分析和估算结果，可以提高估算的准确性。刘亚静等（2008）提出可视化普通克立格法，张新宇和肖 克炎（2006）提出可视化指示克立格法，均为在可视化基础上， 对储量估算方法进行了改进。目前，可视化克里格储量估算存在以下几个问题：各向异性套合法效率偏低，各向异性（尤其带状异向性） 套合尚未应用到软件中;克里格法的变异性分析过程中，不具备可靠的、详细的、可视化的计算过程，使得决策不够准确;对于误差较大的估算结果无法有针对性地改善， 使得某些储量估算误差仍然较大。针对这些问题，余先川等（2013）利用基于三维克里格方法的可视化储量估算方法，针对三维数据实现详细的、 可视化的变异性计算，并针对各向异性套合提出基于 Hamilton 四元数的套合算法，采用多种克立格算法对矿体的资源储量进行估算，结果显示，克立格可视化储量计算克服了由于储量计算人员的行业经验的多寡给三维克立格估算带来的不确定性，进一步提高了克立格估算方法的鲁棒性，估算结果符合矿体实际勘探结果，误差较小，方法有效。

4结论

传统几何法储量估算方法在计算过程中，因为未考虑空间变异性，矿体全定时受人为因素影响大，计算过程图表多，工作量大，无法与矿山企业开采设计相结合等，表现出越来越多的弊端。地质统计学储量估算方法在理论、估算准确度和合理性、小体重、资源储量类别划分、其他应用、 以及可以与计算机、三维地理信息、可视化等其他学科相结合方面，地质统计学法都明显优于以地质块段法、平行断面法为代表的传统几何法。目前，地质统计学储量估算方法正发挥着越来越重要的作用。目前，针对三维空间的可视化储量计算主要包括三维地质建模、可视化变异性分析和可视化储量估算三个方面，很多学者运用三维可视化储量估算，通过三维地质建模或改善可视化储量估算方法，均得到了较好的矿产资源储量估算效果。

参考文献：

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