石碌矿区枫树下矿体铁矿资源勘查储量估算方法探讨

摘 要：海南省石碌铁矿以富铁矿石储量大、品位高而著称，而枫树下矿体是石碌铁矿第二大铁矿体。在综合分析和研究前人找矿的基础上，通过地质调查、钻探工程等工作方法，并运用传统断面法和地质统计学储量计算方法对枫树下矿体资源/储量进行估算和比较。对枫树下铁矿资源潜力有了更深的认识，并为下一步找矿提供了重要的依据。

关键词：海矿 枫树下矿体 矿石储量 断面法 块体模型

中图分类号：P318.8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）03（b）-0157-04

海南石碌矿区矿山开采已有58年的历史，海南矿业股分有限公司两大露天采场北一、南矿采场的开采工作已结束，北一主采场已于2016年初闭坑，南矿采场2015年闭坑，为了延长矿山开采服务年限，为矿山露天开采转入地下坑采提供资源保障，使矿山建设和开采实现可持续发展，海矿开展了石碌矿区危机矿山资源勘查、接替资源勘查、整装勘查及矿区小矿体勘查等一系列勘查工作。枫树下矿于北一矿区东南部的枫树下矿区内，为枫树下矿区最大的铁矿体，处于枫树下向斜的南翼。2008年03月―2009年6月，海矿委托海南省资源环境调查院，对枫树下矿体西段开展了补充勘探，勘查网度为50 m×100 m，因勘查程度不够，矿体的连续性等仍未得到控制，东段未开展补充勘查工作。为此，海矿重新对枫树下矿体开展了生产勘探设计及勘探工作。从而为下一步找矿提供重要的依据。

1 矿区地质

1.1 矿区地层

矿区出露地层主要为青白口系石碌群，也是铁矿的主要赋矿层位，其次为震旦系石灰顶组假整合于其上。青白口系石碌群是一套低绿片岩相、局部达到角闪岩相变质为主的浅海相、浅海-泻湖相含铁火山-碎屑沉积岩和碳酸盐岩建造。按岩性自下而上又可分为6层，为一连续过渡关系。

石碌群第六层（QnS6）：该层为矿区主要含矿层。该层自下而上分为下、中、上三段。下段以二透岩化白云岩及白云岩为主，夹似层状石英岩、铁质碧玉岩等，该层岩性复杂、厚度变化大、具韵律层理和波状层理。中段是含铁主要层位，由含钾长石眼球的条带状二透岩和条带状二透岩化白云岩及铁质千枚岩或铁质砂岩组成。上段主要由白云岩、含泥质或炭质白云岩及二透岩组成，夹炭质板岩或千枚岩，该层分布整个矿区，大部份出露地表，且大部份为强风化。

震旦系石灰顶组：其主要岩石为千枚岩、石英砂岩，假整合在石碌群上部，千枚岩大部份已全风化～强风化，含贫铁矿层或铁矿化，该层主要分布在枫树下矿体的北面。

第四系堆积层及冲积层（Q）：矿区炎热多雨，岩石崩解风化强烈，形成浮土及砾石，沿山坡山麓堆积，形成较厚的残积层。

1.2 矿区构造

矿区伴随褶皱而存在的断裂构造也较发育，走向为NW～NNW，断裂多为压扭性。枫树下向斜构造贯穿整个矿体。

枫树下向斜位于枫树下背斜之南。西起南六矿体，向南东沿枫树下矿体的北侧延长，被F6断层所截（F6断层大致北北东走向，倾向东，为横正断层）。枫树下矿于此向斜中，矿于南翼部分，经轴部以后即尖灭。

F3断层：位于枫树下矿体中部20线与22线之间，断层走向北北西；倾向北东东；倾角45°左右。属逆断层。

F4断层：位于枫树下矿体之北翼，从17线、18线之间到21线，走向北西西，与矿体走向基本一致；倾向向东，倾角45°左右。属正断层。

1.3 矿区侵入岩

矿区南、北、西三面为侵入岩所环绕，岩石类型以花岗岩为主。矿区南部、北部为儋县岩体，岩性为海西-印支期斑状/似斑状（角闪）黑云母二长花岗岩、花岗闪长岩，普遍具片麻状构造，部分为条带状、眼球转构造，片理方向与岩体展布方向一致，既与北东～南西向构造线吻合。矿区西部为黑岭及三狮岩体，其岩性主要为燕山晚期花岗斑岩、角闪黑云母二长花岗岩。

此外，矿区内尚发育花岗斑岩、伟晶岩、石英斑岩、闪长岩、煌斑岩、辉绿岩、细粒花岗岩等燕山晚期岩脉。

2 勘查手段与工程

2.1 工程布置原则

最大限度利用地质勘探工程成果和考虑地质工作的连续性，沿用前人勘探线（21a线至32b线、ⅩⅥ线～ⅩⅩⅠ线），矿体东段加密勘探线3条（XVa1、XVb1、XVC1），西段加密1条（22b），按40 m×50 m的工程间距进行部署钻孔。（见图1）

2.2 勘查手段

该次勘查所采取的勘查手段为坑探、钻探相结合，以钻探工程为主，同时充分利用生产、采掘坑道等工程，及时进行地质编录、采样。施工的钻孔深度控制根据地质条件而定。根据控矿构造、含矿层位、危机矿山接替资源勘查第一期施工钻孔的见矿情况以及前人钻孔见矿情况等布设第二期钻孔，在此基础上，严格按钻孔施工顺序逐步展开。

3 勘查工作概括

3.1 工程量投入情况

该次生产勘探钻探工程共完成43个钻孔，进尺5 294.91 m，其中在21a线至32b勘探线范围内施工了29个钻孔，进尺4 171.41m；ⅩⅥ勘探线～ⅩⅩⅠ勘探线范围内施工了 14个钻孔，进尺 1 123.50 m。

3.2 采样分析情况和结果

该次生产勘探共采集样品237个，样品加工237个，分析元素TFe、S、mFe共490个。

在各项采样工作中按矿体（矿石类型）、并对可能含矿的岩石、矿化带及夹石连续取样，使所取样品能控制矿体、矿化带的顶底板界线。钻孔样采用对半劈芯法，钻孔单样长一般在2.0～3.0 m。

该次样品化验工作由海矿测试中心实验室承担，内检样分别分析TFe、S、mFe，经计算，TFe超差数为1，超差率为1%，合格率为99%；S超差数为1，超差率为3%，合格率为97%；mFe超差数为0，超差率为0%，合格率为100%。内检分析质量可靠。外检工作未进行。

4 资源/储量估算方法探讨

4.1 矿体（层）圈定的原则

4.1.1 铁矿体边界的圈定

（1）先圈定单工程矿体的边界，再圈定剖面上矿体的边界。（2）根据成矿地质特点及各工程见矿位置、各样品的分析结果，严格按工业指标的各项要求圈定矿体边界。（3）根据矿体赋存层位、标高、产出空间、工程间距等，不同矿层分别对应圈定相连。

4.1.2 矿体中不同矿石类型及品级的圈定

凡达各矿石类型工业指标规定之可采厚度、分采厚度及品位要求者均予分别圈定。相邻工程不能对应时，依厚度大小一般尖灭至相邻工程距离的1/3～1/2处。

4.2 体积质量（体重）的确定

铁矿石体积质量（体重）的确定沿用前人汇编的石碌矿区全铁―体重关系曲线图，并经裂隙率校正（见图2）。

4.3 储量估算方法

4.3.1 传统断面法

（1）平均品位的计算。

①单工程平均品位的计算：以边界内各个样品长度为权加权平均计算单工程的平均品位。该次计算的单工程平均品位项目有TFe、S。

②断面平均品位的计算：以该断面内各单工程同类型（品级）的各样品的样长加权平均计算该断面该矿石类型的平均品位。

③块段及矿体平均品位计算：相邻剖面上矿体截面积加权，加权平均计算矿体的平均品位。以各块段的矿石资源量加权平均计算矿体的平均品位。

（2）矿体断面面积的测定。

在1∶1000比例尺的勘查线资源/储量估算剖面图上用AutoCAD直接测量各矿石类型或矿层的截面积，确认无误后，将面积数据标注于相应位置上。例如：31b线和31线详细剖面图如图3所示。

4.3.2 地质统计学储量计算方法

块体模型是国际上通用的储量计算方法中重要的理念，它实际上是一个内容全面的数据库，主要利用规则的块体来充填不规则的矿体，并通过边部块体次分技术实现矿体范围的准确计算。每个块体的质心点可以存储所包含的各类属性，其中品位属性是应用地质统计学方法进行内插值的结果。3DMine软件可以有效地推进地质统计学方法的应用，在资源储量估算中，利用块体模型可以准确地进行资源量和品级报告。

（1）数据库建模。

建立枫树下钻孔数据表Excel表格，表格包含定位表、测斜表、化验表、岩性表4个基本表单，然后将建立好的4个表格导入枫树下钻孔数据库中。

（2）显示钻孔和地表与勘探线的建立。

将建立好的枫树下钻孔数据库在3DMine软件中打开，进行显示参数设置和约束并显示钻孔，如图3中31b-31线间钻孔的显示。

在3DMine软件中利用高程点生成枫树下DTM表面模型和进行勘探线管理，以便后续地质模型动态构建和更新以及维护。

（3）块体模型建立。

块体模型空间范围要能够包含所有矿体以及采掘的岩石范围，以便可以计算出矿岩量。

①建立块体模型。

②建立块体模型属性（矿岩属性、TFe、S、品级、比重）。

③块体赋值。

第一，矿岩属性单一赋值。

第二，TFe、S属性用距离幂次反比法估值。距离幂次反比是最常用的空间内插方法之一，各样品距待估点的距离不同，其品位对待估点的影响程度也不同。根据经验总结，该次枫树下矿体为铁矿体，幂次为2是合适的，等长组合样为2 m。根据搜索椭球体的半径和方位角的改变对TFe、S进行多次赋值，最后使所有块体都被赋值。

第三，品级属性单一赋值，首先按照铁矿石储量计算工业指标分别添加品级相应的约束，然后利用单一赋值对品级进行赋值。

第四，比重按照品位比重关系表中相应公式运用属性数学计算进行赋值。

5 结论

5.1 资源勘查成果

（1）原枫树下主矿体在走向上呈断断续续的不连续关系，经过该次大比例尺地质填图、勘探工程施工等地质工作，证实主矿体从西往东在32勘探线～ⅩⅤb1勘探线间呈连续关系的。

（2）矿体东段向东延伸增加了3条勘探线（XVa1、XVb1、XVC1），增加了资源储量，达到了探边摸底效果，查明了矿体东段总体走向310°，倾向40°，倾角为50°～60°，向斜轴部则倾角较缓；铁矿体（层）西段总体走向270°～310°，倾向0°～40°，倾角为25°～60°，向斜轴部则倾角较缓。

（3）查明了枫树下矿体的矿石类型以赤铁矿矿石为主。与前人勘查结论一致。

（4）共探获铁矿资源储量（H1～H5）断面法计算为7 645 037 t，平均品位TFe为50.21%；块体模型报告为7 445 279 t，平均品位TFe为47.96%。

（5）新增铁矿资源储量（H1～H5）断面法计算为211 285 t；块体模型报告为11 527 t。

以上勘查成果为进一步勘查枫树下铁矿体提供了重要的依据。为矿山露天开采转入地下坑采提供了资源保障。

5.2 传统断面法和地质统计学储量计算方法的比较

两种估算法的品级（矿石类型）划分和比重确定的方法是相同的。

（1）矿体的圈定：两种估算方法的矿体圈定原则是相同的，并且在圈定过程中都可以充分融入地质专家的主观认识。不同是断面法的矿体圈定是在二维剖面上进行圈矿的，而在3DMine软件的矿体圈矿是在三维空间上进行的。

（2）品位取值方法：断面法是通过样品加权平均得到单工程、断面和块段的平均品位；块体模型的品位属性是应用地质统计学方法进行内插值的结果。

（3）储量估算：断面法是通过相关的计算公式进行计算和统计出矿石储量；3DMine三维块体模型可快速通过块体模型报告得出矿石储量。在Fe1矿体资源储量估算中，两种估算方法相对储量差为1.3%。在整个枫树下矿体资源储量估算中，两种估算法相对储量差为2.6%。

通过以上比较，发现传统断面法对勘探资料的利用是不充分的，而地质统计学法则可最大限度地利用勘探工程所提供的信息。例如：在计算某块段的储量时，地质统计学法不仅考虑了这个块段附近的样品，而且还利用了许多落在块段附近的邻近样品。所以地质统计学法更加能够提高储量计算精度。

参考文献

[1] 海南省昌江县石碌矿区铁多金属矿接替资源详查地质报告[R].2010.