1、第 33 卷第 1 期2023 年 3 月安徽地质Geology of AnhuiMar.2023Vol.33 No.1文章编号：1005-6157（2023）01-0引言矿产资源是人类社会赖以存在和发展的物质基础，是我国经济增长的重要保障。矿产资源量估算对于确定矿床资源总量、矿石品位分布、矿体边界、矿山寿命等均具有重要作用1-4。目前，我国常用的固体矿产资源量估算方法有几何法（断面法、地质块段法、三角形法等）和地质统计学法（克里格法、随机模拟方法等）等。几何法由于操作性较强、应用简单、计算方便、便于审核，目前已形成一套比较完整的实践方法和理论体系。而基于地质统计学的固体矿产资源量估算方法，通
2、过与三维可视化技术充分融合，能够更为精准地对矿产资源量进行估算，并能够通过动态调节工业品位和边界品位，快速优化矿山开采方案，制定优异的战略规划，从而提高矿山生产效率，获得更好的经济效益5-6。本文探讨基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法及其应用，结合智慧矿山建设，对基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法的优势与存在问题进行分析，以期推动该方法得到更广泛的应用。1基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法的研究与应用进展几何法是我国固体矿产资源量估算的基本方法，但随着数字地质的发展与矿山生产等方面需求不断提升，基于地质统计学的固体矿产资源量估算方法将得到逐步推广应用。1.1 地质统计学
3、理论方法研究进展南非地质工程师 Krige 在估算南非某金矿储量时，提出了克里格估值方法，利用样品空间位置关系和样品间的相关性，赋予每个样品不同权重，再进行滑动加权平均，从而估计未知点品位。1962 年，Matheron第一次提出了“地质统计学”概念，系统阐述了地质统计学相关原理。为研究某一空间内参数统计模型问题，两点地质统计学发展使得线性地质统计学应运而生，所用方法主要有简单克里格法、普通克里格法和泛克里格法等。使用简单克里格法和普通克里格法时，要求区域化变量Z（X）满足平稳假设与内蕴假设。在实际生产实践中，一些区域化变量并不能够满足线性地质统计学的使用条件，此时需要引入非线性地质统计学或非
4、基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质
5、统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体
6、矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应
7、用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析研究现状及应用分析潘杨1，江健华2，祁轶宏3，马良1，李晓晖21.安徽省公益性地质调查管理中心（安徽省地质调查与环境监测中心），安徽合肥230092；2.合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥230009；3.安徽省矿产资源储量评审中心，安徽合肥230092摘要：三维地质统计学方法能够提高矿产资源量估算结果的精度和可靠性。本文通过总结当前地质统计学估算方法与应用进展，分析基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法的优势及存在问题，开展三维地质建模、空间变异性分析、三维地质统计学资源量估算等工作，对三维地质统计学资源量估算过程中的关键环节开展针对性研究
8、，并与传统资源量估算方法进行对比，为推动三维地质统计学方法实践应用和矿产资源量评估工作提供技术支持。关键词：地质统计学；三维；固体矿产资源量估算；应用现状；发展趋势中图分类号：P624文献标志码：B收稿日期：2022-9-13基金项目：安徽省自然资源科技项目“安徽省典型固体矿产资源量三维地质统计学估算关键问题研究与示范”（编号：2022-k-17）资助作者简介：潘杨（1991），女，安徽寿县人，工程师，主要从事地质调查与资源管理等方面研究。E-mail：001-5安徽地质2023年参数地质统计学，如对数克里格法、指示克里格法、析取克里格法等。由于线性或非线性地质统计学均是采用单一区域化变量进行
9、估值，忽略了大量分布于不同空间位置上的多元信息7-8，多点地质统计学弥补了两点地质统计学无法呈现复杂空间结构的不足，采用训练图像来表征样本点空间关系。经过不断发展与完善，多点地质统计学理论逐渐趋于成熟，形成了多种算法，主要有 Simpat、DS-MPS、Enisem、Growthsim 等。MPS 逐渐成为了地质统计学的研究热点，已被应用到储层建模、地球物理反演、数字岩心重构等领域，在今后发展中，将促使地质统计学在更多学科领域发挥重要作用。1.2 基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法的研究与应用进展地质统计学目前已广泛与三维地质信息化技术结合，并发展形成基于三维地质统计学的固体矿产资源量
10、估算方法。借助于Surpac、Micromine、Datamine等三维软件，勘查部门和矿山生产部门能够更精确地估算矿产资源量，并将结果应用于矿山规划、设计、采掘等一系列经济生产活动中。目前，基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法的研究和应用主要集中于以下3个方面：（1）估值方法对比性研究。由于地质统计学理论及操作复杂，部分专家对基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算结果持怀疑态度。近年来，国内外学者都开展了对不同估算方法的对比研究，但多是对不同估算方法结果的一致性开展对比研究，而对于估算结果的准确性和可靠性涉及较少。如Bastante等9-10、张新宇等11、王炯辉等12、李晓晖等13采
11、用三维地质统计学方法对矿产资源量进行估算，同时将结果与几何法等其他资源量估算方法进行对比，研究结果均认为在参数设置合理的情况下地质统计学法与其他方法之间的差异并不显著，可以用于固体矿产资源量估算。（2）矿床适用性研究。基于地质统计学方法，国内外学者已针对不同类型矿床开展大量的应用研究。已有研究表明，地质统计学不但能够较好地应用于玢岩型铁矿、斑岩型铜矿等类型矿床14-16，而且对于石灰岩等非金属矿也具有较好的适用性17-18。三维地质建模和块体模型构建，有助于提高复杂矿体品位与吨位的估算精度。矿山开采是一个复杂的过程，随着数学地质不断发展、三维地质模型精度不断提高，地质统计学在矿产资源量估算领域
12、的应用将会更加广泛。（3）估值方法与参数研究。地质统计学在应用过程中，涉及估算方法选择、特异值处理、变异函数模型与估算参数选择等具体问题。针对上述问题，学者们开展了大量研究，孙玉建等19-20研究了普通克里格法和对数正态克里格法的选择依据，分析了块金效应对估计结果的影响，提出了合理确定块尺寸需要考虑的5个因素；刘晓明等21针对不同储量估算方法、椭球体搜索方式、搜索距离和有无次级分块等条件，采用交叉验证方法，优选6种资源储量估算方案进行对比分析；高帮飞等22、贺超等23研究了块金效应不同方式特高品位处理方法对其品位估值的影响。上述针对具体问题的研究对于推动固体矿产资源量估算方法的实际应用具有十分
13、重要的意义，但相关研究需进一步面向地质统计学方法所有参数，结合多种类型矿床开展深入分析与论证。2基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法的优势及存在问题2.1 基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算方法的优势地质统计学法以区域化变量理论为基础，以变异函数为主要工具，在估计未知区域数值时考虑已知数据点之间的变化程度和距离，通过块体约束估算资源量24。基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算时有如下优点：（1）充分利用地质数据信息，并能够反映估计精度，避免系统误差。基于地质统计学的固体矿产资源量估算方法不仅考虑了未知块段与已知样品之间的数值关系，还充分考虑了待估块段与样品信息之间的空间关系、已知样
14、品信息空间相关性以及区域化变量空间分布结构特征等因素，能够最大限度利用地质数据信息，获取更高精度的资源量估算结果25-26。相对传统几何法，地质统计学理论上具有更好的估值精度，能够避免系统误差，给出资源量估值与其误差，便于对估计结果的精度进行评价与对比分析27-28。（2）利用三维地质模型能够更加精确地确定矿体或矿化域形态，进行局部与整体估计。三维地质统计学方法利用三维地质建模技术，相比几何法能够更加精确地确定矿体或矿化域形态，在估算过程中，能够依据矿体形态，利用多尺度三维块体单元模型进行局部或整体估计，以满足矿山设计在不同时期的不同2第33卷第1期需求24。（3）灵活调节工业品位和边界品位，
15、动态估算资源量。地质统计学方法通常基于克里格插值等获得连续性的品位估算结果，基于指定的工业品位和边界品位，能够快速动态获取资源量29。借助三维可视化与计算机技术，相关过程能够实现自动化，从而可全面提升工作效率，对于快速优化矿山开采方案、制定优异的战略规划具有重要意义30-31。（4）符合国际发展形势，受到国家政策鼓励。原国土资源部储量司先后发文认定了多款三维地质软件用于三维地质统计学固体矿产资源量估算，如Surpac、3DMine等。近年来，我国自然资源主管部门出台了一些行业规程和规范，大力推动三维地质统计学矿产资源估算方法应用于我国固体矿产勘查。2.2 基于三维地质统计学的固体矿产资源量估算
16、方法在应用中存在的问题地质统计学法相较于传统方法虽然有诸多优势，但由于理论及操作非常复杂，对估算人员专业知识要求较高，其在我国的推广与发展受到了较大的制约。另外，还存在以下几方面问题：（1）理论方法具有一定适用性和局限性。地质统计学能够最大限度利用地质勘探所提供的信息，这一优点是建立在勘探资料理想的情况下。当取样点过少或地质条件复杂时，利用地质统计学进行估算时所需信息量不足，很难得到可靠估计。地质矿产行业标准 固体矿产资源量估算规程第1部分：通则 指出，地质统计学法适用于勘查工作程度达到详查及以上，样品数据量充足的情况32。针对不同的矿体规模、矿体形态复杂程度、矿体内部结构复杂程度、矿石有用组分分布的均匀程度，需要进一步论证地质统计学方法的适用性和可靠性；对不同类型的矿床和样品数据分布，采用的地质统计学方法也不尽相同，每种克里格方法均有自己的适用条件和估算流程，需要在充分了解矿床地质背景和矿体形态及品位分布特征的前提下，根据理论与经验等做出判断。矿床的勘查程度、勘查类型和矿床类型均会影响地质统计学方法的应用与估算结果。（2）估算过程直观性相对不足，交互性弱。由于矿床的多样性与矿体的复杂
