SD法在河南省汪老庄矿区石英岩矿资源储量估算中的应用

李 潇

(1.河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，河南 郑州 450000；2.河南省花岗岩与成矿作用重点实验室，河南 郑州 450000)

0 引言

SD储量估算法是一种最贴近我国实际矿产勘查开发利用情况的储量估算方法，在地质、矿山储量估算中，已证实可以成功用于普查、详查等不同矿产勘查阶段、各种不同规模及包括热液型、斑岩型等数十余种类型的矿床。该方法能够完成多组工业指标动态圈定矿体、动态估算矿体储量、预测工程控制程度等任务，具有可靠性高、自动化程度高、无人为因素干扰、估算速度快等特点，实现了储量估算、储量认定、储量评价一体化[1-2]。

汪老庄矿区位于桐柏县50°方位、毛集镇北部，距桐柏县城约40 km。2013—2014年，河南中力国际资源发展有限公司委托河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院对该矿区以石英岩为勘查对象进行普查工作，初步估算了矿石量。2015—2016年，在以往的普查工作基础上开展详查工作，对原勘探线进行了加密控制，圈出玻璃用石英岩矿体1个(编号qz-1)、饰面用大理石矿体1个(编号tmb-1)，对石英岩及大理岩矿体进行了系统钻探工程控制。本文利用汪老庄矿区的工程数据，对qz-1石英岩矿体资源量估算范围内的资源储量进行估算，同时预测了汪老庄矿区石英岩矿体的工程控制程度[3]。

1 矿床地质特征及勘查程度

1.1 矿区地质概况

矿区地层呈NW—SE走向，主要有新元古界的广东坪岩组、四岔口岩组、宽坪岩群谢湾岩组及第四系(图1)。广东坪岩组(Pt3g.)为角闪更长片(麻)岩、角闪黑云斜长片(麻)岩、斜长角闪片岩夹石英岩薄层。四岔口岩组第一岩性段(Pt3s1.)为斜长角闪片岩夹黑云斜长片岩、白云石英片岩；第二岩性段(Pt3s2.)为石英二云片岩、斜长角闪片岩、石英岩、透闪石英岩夹透辉石大理岩及海泡石大理岩；四岔口岩组呈NW—SE向贯穿整个矿区，该组地层厚度约1100 m，产状以SW倾向为主，倾角17°～80°，局部倾向NE，是石英岩的主要赋矿地层。谢湾岩组第一岩性段(Pt3x1.)含榴白云石英片岩、二云石英片岩夹斜长角闪片岩、透辉石大理岩夹薄层石英岩透镜体。第四系为砂砾层、粉砂质黏土层。

图1 河南桐柏县汪老庄矿区地质略图

岩浆岩在区内简单，仅有加里东期片麻状闪长岩，出露面积较小，在矿区的西南部出露并延伸出矿权区外。区内断层、褶皱构造发育，断层在空间上主要呈NE向和NW向两组展布[3]。

1.2 矿体特征

矿区圈出沉积变质型玻璃用石英岩矿体1条(编号qz-1)，分布在矿区中部四岔口岩组第二段上部，岩性主要为石英岩、大理岩夹透闪石英岩、二云石英片岩、斜长角闪片岩等，呈NW—SE向展布，形态为似层状(图2)，地表出露面积为0.24 km2。矿体分布于矿区7～8线，由4个探槽、22个钻孔控制，平面上总体展布方向约130°，厚度较大，为似层状矿体[3]。

图2 汪老庄矿区0线地质剖面示意图

1.3 矿床勘查类型划分

矿区控制石英岩矿体属大型规模。矿体呈似层状、透镜体状，形态较规则；矿体内部结构较规则—中等；矿层连续性较好，变化较有规律，矿体厚度较稳定。矿石矿物成分、化学成分变化较稳定。矿层内断裂构造不发育，发育少量节理裂隙，地表节理延伸较浅，对矿体的完整性影响小，对矿体破坏程度较小。区内岩浆岩体或岩脉不发育，个别钻孔中见脉状或小透镜状花岗岩脉，多沿NW—SE向裂隙展布，脉体厚度较小，走向延伸不大。

综上，矿区地质条件属简单—中等型，矿区勘查类型确定为第Ⅱ类型，勘查方法采用剖面法。根据矿区地层总体产状，勘探线方向确定为225°～45°，勘探线间距为200～400 m，深部钻探工程斜深控制200 m内探求(332)资源量 [按现行规范《固体矿产资源储量分类》(GB/T 17766-2020)应为控制资源量]、400 m内探求(333)资源量(按现行规范GB/T 17766-2020应为推断资源量)[4]。矿区由西向东共布设7条勘探线，施工勘查工程共30个，其中钻探工程26个，槽探工程4条。

2 SD资源储量估算

2.1 确定计算方案

SD计算方案包括“计算类型”、“数据类型”、“定位系统”和“形质方案”共四项基本参数[5]。

1)计算类型分别有“标准型”和“综合型”，这两者的区别在于“标准型”直接使用原始样品数据估算储量，可绘制剖面图、动态圈矿；“综合型”使用工程数据计算，可以简单快捷地复核报告，一般适用于储量复核、评估等。本次研究矿区样品数据较完整、全面，为了能够自动绘制剖面图、资源量分布图等图件及预测工程控制程度，计算时直接采用各工程样品原始检测数据进行估算，计算类型选择标准型。

2)数据类型划分为A型、B型和C型，主要根据矿体规模、产状、勘探工程类型主次、取样方向等因素灵活选取。本次研究的矿区矿体为似层状，产状较平缓，因此将矿体数据类型确定为C型[6]。

3)矿区详查工作提供了各勘探线首位端点坐标及各钻探工程孔口坐标，为提高资源估算的精确度，本次定位系统选择“地理坐标”类型。

4)形质方案分为台阶、框块和分块三种方式，本次只需要计算矿体的整体储量，了解是否有进行下一步工作的价值，不需要计算其中任意部分范围的储量，且台阶特指A型计算，因此选用“框块”。

综上考虑，确定本次计算的估算方案为“标准型C型数据地理坐标框块方案”。

2.2 原始数据准备

2.2.1 断面线选取

根据工程对qz-1石英岩矿体的揭露情况，选取7、3、0、4、8线共5条勘探线作为断面线。矿体走向两端仍可外推，外推勘探线间距200 m的1/2，结合矿体资源量估算范围，本次计算首尾外推线外推距离均设置为100 m，共7条断面线(图3)[7]。

图3 汪老庄矿区钻孔、外推点位置示意图

2.2.2 计算点选取

本次资源储量估算共选用计算点20个，辅助计算点(外推点)5个。矿区槽探工程由于采样代表性差、铁质地表污染大而未取样品，因此本次仅使用钻孔资料参与SD法资源量和精度计算，选取了19个钻孔作为计算点。因矿区4线勘探线上有一采坑且采取了样品，也可作为计算点参与估算，故本次估算共选用计算点20个。

为了最大限度地利用各种地质信息，在估算时还根据矿区实际情况设置了辅助计算点。辅助计算点分为外推点和控制点两种，本次仅设置了外推点，即当勘探线上控矿工程见矿且矿体两端无地质工程控制时，根据矿体特征、成矿规律及地质认识所作一定距离的外推来控制矿体的边界点。外推点的品位、厚度等参数根据该剖面线上矿体参数变化规律由软件自动求取[8]。

2.2.3 原始数据导入方式

SD软件提供了Excel固定格式，将工程原始数据按格式整理后通过接口导入SD软件，直接由程序自动接收转换。这个方法能够避免因数据量大、操作流程多导致的错漏，有效保证了计算结果的精确性。参与计算的原始数据与校验后的Excel原始数据保持一致。

2.3 计算过程及参数选取

2.3.1 计算过程

以“标准型C型数据地理坐标框块”为计算方案，依据工业指标进行搜索圈定矿域，利用SD样条函数拟合，并以预定步长插值后，以石英岩矿边界品位、工业品位、夹石剔除厚度、米百分值自动确定是否够矿，从而确定矿体边界。通过样品的长度、品位以及样品体重，以SD样条函数进行空间积分而求得面资源储量、体资源储量，矿床的矿石量、平均品位、平均厚度，统计其量[5]。

2.3.2 主要参数选取

1)工业指标 根据2015年5月《河南省桐柏县汪老庄石英岩矿矿床工业指标建议书》、2017年12月《河南中力国际资源发展有限公司河南省桐柏县汪老庄矿区饰面大理石矿矿床工业指标推荐书》与相应的专家论证意见，经探矿权人同意，采用如下工业指标：最低工业品位分别为w(SiO2)≥75%、w(Al2O3)≤5.5%、w(Fe2O3)≤0.40%，边界品位分别为w(SiO2)≥70%、w(Al2O3)≤2.5%、w(Fe2O3)≤0.80%；最小可采厚度4 m，夹石剔除厚度为1 m。

2)小体重 按小体重样算术平均值求得。矿石小体重值一般在2.54～3.05 t/m3之间。根据所取的30个原生石英岩矿石小体重样品计算出平均值为2.71 t/m3。

2.4 资源储量估算结果

2.4.1 地质可靠程度

地质可靠程度由规范中SD精度(η)来确定，η≥80%归为“探明的”，65%>η≥45%归为“控制的”，30%>η≥15%归为“推断的”，η<10%归为“预测的”，其余区间为SD精度待定区间。经估算，本矿区SD精度待定区间70%～75%归为“探明的”，35%～40%归为“控制的”。

本次资源储量计算SD精度为64.31%，地质可靠程度归属为“控制的”。根据本矿区勘查资料的综合情况，确认其勘查程度为详查，提交(332)+(333)资源量(按现行规范为控制+推断资源量)。

2.4.2 可行性研究及经济意义评价

可行性研究应基于一定程度上的地质工作来进行。本矿区未进行可行性研究，仅对矿床进行概略性技术经济评价，因此可行性研究参数为“概略研究”，经济意义参数为“内蕴经济的”。

2.4.3 资源量估算结果

经估算，矿区总矿石量为2056.17万吨，平均品位w(SiO2)=83.56%，w(Al2O3)=0.39%，w(Fe2O3)=0.37%，矿体资源储量已达大型(表1)。矿体资源量分类结果见表2。

3 估算结果可靠性评价及工程控制程度预测

3.1 估算结果可靠性评价

本次估算选用垂直剖面法资源量估算结果与SD法估算矿区资源量进行对比以验证SD法的可靠程度。SD法估算资源量能够排除人工干扰，垂直剖面法准确、真实地反映了矿体形态特征，因此这两种方法具有一定的可比性[9]。

SD法和垂直剖面法对比结果见表3。由表3可知，两种方法计算矿区资源量绝对误差为22.24万吨，相对误差为1.09%，估算结果差距较小，故认为本次SD法资源量估算结果精度、可信度较高。SD法估算得出的控制资源量、推断资源量都相对高于垂直剖面法，但两种计算方式得出控制资源量的差距要比推断资源量的差距更大。

表3 估算资源量结果对比

SD法依据SD精度来确定对资源量类型的划分，而SD精度是考虑工程控制程度的同时还考虑了矿体的复杂程度、形状、厚度、品位变化规律、矿体的控制程度以及构造等综合因素，经系统自动搜索确定的。而传统垂直剖面法资源量类型仅由工程控制程度来确定。由图4、图5对比可看出，SD法圈定的矿域范围、控制资源量计算范围均大于垂直剖面法，推断资源量计算范围稍小于垂直剖面法，这是导致两种算法得出结果不同的原因。

图4 垂直剖面法估算矿体资源量分布示意图

图5 SD法估算矿体资源量分布示意图

3.2 工程控制程度预测

SD精度(η)既能衡量矿产资源储量的精确程度，又能体现工程控制程度，也是对工程间距的确认。工程控制程度预测就是根据经计算得出的SD精度预测要达到某精度时共需要施工多少工程，用需要施工工程数减去已施工工程数就是下一步工作应施工的工程数量。本次对qz-1石英岩矿体工程控制程度进行了预测(表4)，其结果可对下一步勘查工程的布置提供指导[10]。

表4 地质可靠程度及工程控制预测

由表4可知，本矿区石英岩矿体20个实际工程的框棱为137.848 m，SD精度为64.31%，已达到“控制的”地质可靠程度。如需要使矿体总体工程控制程度达到“探明的”程度，预测需要总体控制矿体的工程数量为33个，工程布置的框棱需要达到56.373 m。因此，还需要在工程控制程度低的区域加密施工13个钻探工程。

SD精度除工程控制程度以外，还由矿体形态、复杂程度等来确定。以上所求得的预测施工工程数量并非确定数值，仅起到预测作用。当实际再施工的工程数量少于预测数量而已经达到目标精度时，不需再继续施工。如果实际施工数量已满足预测工程数但仍未达到要求的精度时，则需继续增加工程数量。因此用SD精度来实时指导具体施工工程数量，精度估算要根据施工过程随时进行动态估算确定[10]。

4 结论

本文使用SD法估算了河南桐柏县汪老庄矿区石英岩矿的资源量，通过与垂直剖面法进行对比来评价SD法估算结果的可靠性，并利用SD法资源储量估算软件对石英岩矿体的工程控制程度进行预测，得到了以下成果：

1)利用SD法资源储量估算软件构建了汪老庄矿区石英岩矿的勘查工程数据库，共包括20个勘查工程、5条勘探线；利用19个钻孔、1个采坑共290个单工程样品数据进行SD法储量估算，估算结果显示矿区资源量计算范围内石英岩总矿石量为2056.17万吨，SiO2平均品位为83.56%，控制资源量+推断资源量已达大型。

2)SD法估算结果与传统垂直剖面法结果进行对比，矿石量绝对误差为22.21万吨，相对误差仅为1.09%。两者之间误差较小，突显SD法储量估算精度较高。

3)目前工程控制条件下，本矿区矿体20个工程的框棱为137.848 m，SD精度为64.31%，已经达到“控制的”地质可靠程度，欲使汪老庄矿区石英岩矿总体工程控制程度达到“探明的”地质可靠程度，需在合适位置加密施工约13个钻探工程，说明SD法具有工程控制程度预测功能和进一步指导勘查工程布置的作用。