矿产勘探学课件第5章勘查工程系统.ppt

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1、第五章 矿产勘查工程系统主要内容主要内容一、矿体形态基本类型一、矿体形态基本类型二、矿体地质及其变异性研究二、矿体地质及其变异性研究三、矿床勘查类型三、矿床勘查类型四、勘查精度与勘查程度四、勘查精度与勘查程度五、勘查工程总体布置五、勘查工程总体布置六、勘查工程间距的确定六、勘查工程间距的确定七、勘查工程设计与施工七、勘查工程设计与施工（一）矿体的基本概念（一）矿体的基本概念矿体矿体一般是指一般是指矿石矿石和穿插在其中的呈任何形状和穿插在其中的呈任何形状的的无矿脉石无矿脉石所构成的所构成的统一开采对象统一开采对象的的天然堆积天然堆积体体。工业矿体工业矿体是根据工业指标圈定的，与是根据工业指标圈定

2、的，与自然矿体自然矿体的界线常常不吻合。主要有：的界线常常不吻合。主要有：品位低于边界品位的弱矿化地段未圈入矿体；品位低于边界品位的弱矿化地段未圈入矿体；很薄的夹石圈入矿体。很薄的夹石圈入矿体。一、一、矿体形态基本类型矿体形态基本类型一、矿体形态基本类型一、矿体形态基本类型工业矿体工业矿体与自然矿体与自然矿体示意图示意图1 1-矿体中的夹石、由于厚被圈出；矿体中的夹石、由于厚被圈出；2 2-矿体内的夹石，因为比较矿体内的夹石，因为比较薄被圈为矿体；薄被圈为矿体；3 3-这部分矿按品位已大于边界品位，但由这部分矿按品位已大于边界品位，但由于薄未被圈入矿体；于薄未被圈入矿体；4 4-矿体。矿体。4

3、 41 12 23 3（二）矿体形态（二）矿体形态矿体形态包括整个矿体的形状及细节、轮廓的复杂程矿体形态包括整个矿体的形状及细节、轮廓的复杂程 度和尖灭特征等。根据几何形态标志，可将矿体划分度和尖灭特征等。根据几何形态标志，可将矿体划分为为3种基本形态类型：种基本形态类型：1、一个方向（厚度）短，其余两个方向（走向和倾向）、一个方向（厚度）短，其余两个方向（走向和倾向）长的矿体长的矿体一、矿体形态基本类型一、矿体形态基本类型近水平层状矿体的勘查剖面近水平层状矿体的勘查剖面包括水平、缓倾斜或陡倾斜的薄层状、似层状、脉状、扁豆状包括水平、缓倾斜或陡倾斜的薄层状、似层状、脉状、扁豆状矿体。一些沉积型

4、矿床的宽体形状常呈这种形态，如煤层等。矿体。一些沉积型矿床的宽体形状常呈这种形态，如煤层等。2、一个方向（延深）长，其余两个方向、一个方向（延深）长，其余两个方向（走向和倾向）短的矿体（走向和倾向）短的矿体一、矿体形态基本类型一、矿体形态基本类型筒状矿体的勘查剖面筒状矿体的勘查剖面向深部延深较大的筒状向深部延深较大的筒状矿体，如金伯利岩筒。矿体，如金伯利岩筒。用水平断面图反映矿体用水平断面图反映矿体的地质特征，即用水平的地质特征，即用水平断面在不同的标高截断断面在不同的标高截断矿体，然后综合各水平矿体，然后综合各水平断面中的矿体特征，获断面中的矿体特征，获得矿体的完整概念。得矿体的完整概念。3

5、、三向延长的等轴状块状的矿体、三向延长的等轴状块状的矿体一、矿体形态基本类型一、矿体形态基本类型块块状状矿矿体体的的勘勘查查剖剖面面体积巨大、没有走体积巨大、没有走向和倾向的块状矿向和倾向的块状矿体，如各种斑岩型体，如各种斑岩型铜、钼矿等。形状铜、钼矿等。形状在三度空间上变化在三度空间上变化均匀，对勘查剖面均匀，对勘查剖面方向影响不大，一方向影响不大，一般采用两组相互垂般采用两组相互垂直的勘查剖面。直的勘查剖面。（三）矿体产状（三）矿体产状产状包括产状包括走向、走向、倾向、倾角倾向、倾角以以及及侧伏方向和侧伏方向和侧伏角（针对侧伏角（针对脉状、透镜状、脉状、透镜状、柱状等矿体）柱状等矿体）等，

6、反映矿体等，反映矿体空间产出形态，空间产出形态，对勘查工程布对勘查工程布置也有相当的置也有相当的影响。影响。一、矿体形态基本类型一、矿体形态基本类型广义的矿体产状广义的矿体产状还包括：还包括：矿体的埋藏情况矿体的埋藏情况如地表矿、隐伏矿及埋如地表矿、隐伏矿及埋藏的深度。藏的深度。矿体与岩浆岩空间位置关系矿体与岩浆岩空间位置关系如岩体内、如岩体内、接触带、围岩中。接触带、围岩中。矿体与地质构造空间位置关系矿体与地质构造空间位置关系如与褶皱如与褶皱和断裂的空间关系。和断裂的空间关系。矿体与围岩层理、片理的关系矿体与围岩层理、片理的关系如整合型、如整合型、切穿型、组合型。切穿型、组合型。一、矿体形态

7、基本类型一、矿体形态基本类型二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法（一）（一）矿体地质的概念及其研究意义矿体地质的概念及其研究意义1 1、矿体地质的概念、矿体地质的概念矿体地质特征是指矿体地质特征是指矿体矿体本身固有的地质特点、特性和标本身固有的地质特点、特性和标志。常概括为矿体志。常概括为矿体外部形态特征外部形态特征与与内部质量特征内部质量特征,简称简称矿体地质。矿体地质。矿体地质矿体地质以矿体为研究对象，一般包括矿体的形态、产以矿体为研究对象，一般包括矿体的形态、产状、规模、物质成分、内部结构状、规模、物质成分、内部结构(不同类型、品级矿石及不同类型、品级矿石及夹

8、石等在矿体中的分布夹石等在矿体中的分布)等方面特点的变化情况，以及控等方面特点的变化情况，以及控制这些变化的地质要素，如构造、岩性、成矿作用等。制这些变化的地质要素，如构造、岩性、成矿作用等。矿体地质特征研究包括矿体地质特征研究包括矿体的变异（变化）性矿体的变异（变化）性、矿体变矿体变化的规律性化的规律性、矿产的共生性矿产的共生性研究。研究。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法矿体地质研究的基本任务是研究矿体各种标志矿体地质研究的基本任务是研究矿体各种标志的变化性，目的在于阐明矿体各种标志的变化的变化性，目的在于阐明矿体各种标志的变化性特征或变化规律，为选择合理勘查

9、方法及矿性特征或变化规律，为选择合理勘查方法及矿床的工业评价提供依据。床的工业评价提供依据。任任务务目目的的标志变化性标志变化性标志变化特征标志变化特征服服务务领领域域选择合理勘查方法选择合理勘查方法矿床的工业评价矿床的工业评价2 2、矿体地质研究与矿床地质研究的区别、矿体地质研究与矿床地质研究的区别矿体地质研究矿体地质研究矿床地质研究矿床地质研究矿矿体体质质量量品品位位 矿矿体体形形态态规规模模 矿矿体体内内部部结结构构 矿矿石石组组构构成成分分 成成矿矿条条件件 成成矿矿过过程程成成因因 二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法3 3、矿体地质研究的中心问题、矿体地

10、质研究的中心问题矿体的矿体的变化性（变异性）变化性（变异性）和矿体的和矿体的变化程度变化程度4 4、研究意义、研究意义对于矿床的勘查和开采，影响最大的矿石品位、类型、对于矿床的勘查和开采，影响最大的矿石品位、类型、矿体的厚度、形态、规模及产状的变化。矿体的厚度、形态、规模及产状的变化。矿体特征值的变化性研究是矿床勘查的基础，是矿体特征值的变化性研究是矿床勘查的基础，是划分划分勘查类型的基本依据勘查类型的基本依据，考虑勘查经济效益的基础，同时，考虑勘查经济效益的基础，同时也是矿体评价时的主要依据。也是矿体评价时的主要依据。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法两矿体的变

11、化性对比图两矿体的变化性对比图见矿工程中矿体的厚度相同，方差、变化系数相同，但矿体见矿工程中矿体的厚度相同，方差、变化系数相同，但矿体的形态、矿体的变化完全不同，相同的工作量则勘查精度也的形态、矿体的变化完全不同，相同的工作量则勘查精度也不相同不相同二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法（二）（二）矿体地质研究的基本内容矿体地质研究的基本内容矿体地质研究侧重与影响勘查的最主要的矿体变化标矿体地质研究侧重与影响勘查的最主要的矿体变化标志的研究，即矿体外部的形态标志和矿体的内部结构志的研究，即矿体外部的形态标志和矿体的内部结构标志。标志。矿体外部形态标志矿体外部形态标志矿

12、体内部矿体内部 结构标志结构标志矿矿体体厚厚度度 矿矿体体形形态态矿矿体体产产状状规规模模 矿矿石石品品位位品品级级 矿矿石石类类型型 夹夹石石 二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法内容包括：内容包括：矿体的变化性质矿体的变化性质 矿体的变化程度矿体的变化程度 控制变化的因素控制变化的因素二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法1 1、矿体变化性质的研究、矿体变化性质的研究概念：矿体变化标志在矿体不同空间位置上相互之间的概念：矿体变化标志在矿体不同空间位置上相互之间的联系特点与变化的特征和规律。也就是矿体各种标志在联系特点与变化的特征和规律。

13、也就是矿体各种标志在空间上的变化是空间上的变化是随机型变化随机型变化，还是，还是确定型变化确定型变化；是；是有规有规律变化律变化，还是，还是无规律变化无规律变化等特征。等特征。据晋可夫、卡里斯托夫关于矿体变化性质的研究成果，据晋可夫、卡里斯托夫关于矿体变化性质的研究成果，将矿体变化性质分为：将矿体变化性质分为：1 1）规则的或坐标性变化（结构性变化）规则的或坐标性变化（结构性变化）：在矿体剖面：在矿体剖面中沿一定方向可分成若干区段，每个区段范围内，标志中沿一定方向可分成若干区段，每个区段范围内，标志值呈逐渐增大或减小的变化趋势，有时呈线性变化。矿值呈逐渐增大或减小的变化趋势，有时呈线性变化。矿

14、体形态标志往往呈有规律的变化、结构性变化，典型标体形态标志往往呈有规律的变化、结构性变化，典型标志如矿体厚度。志如矿体厚度。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法2 2）偶然的或不规则的变化（随机性变化）偶然的或不规则的变化（随机性变化）：在矿体内某一区段或某一方向上，相邻观测点所在矿体内某一区段或某一方向上，相邻观测点所获得的标志值相互之间既无局部联系，在整个区获得的标志值相互之间既无局部联系，在整个区段上也无总体相关，标志值得大小呈现无规律的段上也无总体相关，标志值得大小呈现无规律的急剧的跳跃或不连续的杂乱变化。矿体质量标志急剧的跳跃或不连续的杂乱变化。矿体质量标

15、志往往为随机性变化，典型标志如贵金属矿床的品往往为随机性变化，典型标志如贵金属矿床的品位变化。位变化。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法卡里斯托夫在研究矿石卡里斯托夫在研究矿石品位性质品位性质时，提出了时，提出了品品位的方向性变化位的方向性变化的概念。他认为，矿石品位变化虽然有的概念。他认为，矿石品位变化虽然有时似乎是不规则的，但往往可以看到沿矿体某一方向在时似乎是不规则的，但往往可以看到沿矿体某一方向在一定范围内品位数值有总体升高或总体下降的现象。这一定范围内品位数值有总体升高或总体下降的现象。这种近于波浪式的种近于波浪式的“方向性变化方向性变化”并不是沿整个矿

16、体都存并不是沿整个矿体都存在，有时它只存在于矿体的某一部分，相反，跳跃式的、在，有时它只存在于矿体的某一部分，相反，跳跃式的、不连续的随机变化却存在于矿体的全部范围内。赵鹏大不连续的随机变化却存在于矿体的全部范围内。赵鹏大(1964)(1964)将其称为将其称为“局部不相依，但总体相依局部不相依，但总体相依”的情况，的情况，即相邻两点观测值虽无数值依赖关系，但在矿体某一定即相邻两点观测值虽无数值依赖关系，但在矿体某一定范围或一定方向上，变量数值具有总体升高或总体降低范围或一定方向上，变量数值具有总体升高或总体降低的的趋势趋势（随机性（随机性+结构性）结构性）。局部变化在勘查中是很难控制的局部变

17、化在勘查中是很难控制的 ，但可以控制矿体的，但可以控制矿体的总体变化。总体变化相当于趋势分量，局部变化相当于总体变化。总体变化相当于趋势分量，局部变化相当于剩余变化。剩余变化。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法常见的变化类型常见的变化类型2 2、矿体变化程度的研究、矿体变化程度的研究变化程度包括至少三个方面的含义，即变化程度包括至少三个方面的含义，即变化幅度变化幅度(大小大小)、变化速度及变化范围、变化速度及变化范围。变化幅度变化幅度是指矿体某标志观测值偏离其平均值的离散程度。是指矿体某标志观测值偏离

18、其平均值的离散程度。变化速度变化速度是指矿体某标志相邻观测值在一定范围内的变化快慢，是指矿体某标志相邻观测值在一定范围内的变化快慢，即变化梯度大小。即变化梯度大小。变化范围变化范围是指从计算矿体某标志的变化幅度特征的观测值的空是指从计算矿体某标志的变化幅度特征的观测值的空间域大小。间域大小。在工程间距或工程数量相等时，变化程度越大，勘查精在工程间距或工程数量相等时，变化程度越大，勘查精确度越低。为确度越低。为获得相同精度，则变化程度大的矿体比变化获得相同精度，则变化程度大的矿体比变化小的矿体勘查工程间距要小，数量要多小的矿体勘查工程间距要小，数量要多。因此，。因此，它直接影它直接影响到矿体勘查

19、类型的划分，勘查手段的选择，工程间距的响到矿体勘查类型的划分，勘查手段的选择，工程间距的确定，以及矿体的圈定方法和圈定结果的可靠性。确定，以及矿体的圈定方法和圈定结果的可靠性。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法一个矿体的内部，多种标志的变化程度往往不一个矿体的内部，多种标志的变化程度往往不同，同，不同类型的矿床其最大的变化标志也可不不同类型的矿床其最大的变化标志也可不同。同。例如，贵金属、稀有金属矿床例如，贵金属、稀有金属矿床矿体的矿体的内部结构变化程度（矿石品位、品级及类型）内部结构变化程度（矿石品位、品级及类型）大于矿体外部形态标志的变化；黑色金属大于矿体外部

20、形态标志的变化；黑色金属矿体外部形态标志的变化大于矿体的内部结构矿体外部形态标志的变化大于矿体的内部结构变化程度（矿石品位、品级及类型）。变化程度（矿石品位、品级及类型）。矿石品位是大多数内生矿床的最大变化标志矿石品位是大多数内生矿床的最大变化标志。矿体厚度、形态、产状及规模是大多数外生沉矿体厚度、形态、产状及规模是大多数外生沉积矿床的矿体变化最大标志积矿床的矿体变化最大标志。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法3 3、控制矿体变化的因素的研究、控制矿体变化的因素的研究影影响响元元素素集集中中、分分散散的的因因素素及及发发育育程程度度成成矿矿后后的的改改造造破破坏坏

21、矿矿床床成成因因、成成矿矿方方式式、成成矿矿地地质质条条件件二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法1 1）矿体外部形态控制因素）矿体外部形态控制因素（1 1）褶皱控矿构造）褶皱控矿构造（2 2）断裂控矿构造）断裂控矿构造（3 3）裂隙控矿构造）裂隙控矿构造（4 4）侵入体内部构造和接触带的控制（原）侵入体内部构造和接触带的控制（原生节理、流动构造）生节理、流动构造）（5 5）火山构造（火山颈、火山口）火山构造（火山颈、火山口）二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法 1 1、平盖接触、平盖接触 2 2、超覆接触、超覆接触复杂的接触带构造复杂的接

22、触带构造爆发角砾岩筒所控制的柱状矿体示意剖面图爆发角砾岩筒所控制的柱状矿体示意剖面图火山岩筒四周环状裂隙控制的矽卡岩型火山岩筒四周环状裂隙控制的矽卡岩型铜矿床示意剖面图铜矿床示意剖面图2 2）矿体内部结构标志的变化控制因素）矿体内部结构标志的变化控制因素（1 1）原生因素）原生因素矿化强度的不同，含矿溶液本身的性质、成矿化强度的不同，含矿溶液本身的性质、成分、流体性状；分、流体性状；成矿的物理化学环境的变化；成矿的物理化学环境的变化；矿化环境在矿体各不同部位并不相同，矿体矿化环境在矿体各不同部位并不相同，矿体中某些部位强，某些部位弱，造成矿化不均中某些部位强，某些部位弱，造成矿化不均匀性。匀性

23、。（2 2）次生因素）次生因素氧化淋滤和次生富集氧化淋滤和次生富集二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法（三）矿体变化的数学表征方法（三）矿体变化的数学表征方法定性、定量两种表示方法，其中定性：几何定性、定量两种表示方法，其中定性：几何图件、地质图件图件、地质图件二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法1 1、统计分布曲线法、统计分布曲线法1 1）频率分布曲线）频率分布曲线实质是反映矿体某个标志不同数值的数实质是反映矿体某个标志不同数值的数量分布或频率分布量分布或频率分布频率：区间内的统计个数（频数）频率：区间内的统计个数（频数）/总数总数频率

24、分布曲线是标志观测值与频率的关频率分布曲线是标志观测值与频率的关系曲线系曲线。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法对数正态对数正态分布分布频率曲线形态特征可以反映标志值的总体变化性质和变频率曲线形态特征可以反映标志值的总体变化性质和变化程度。化程度。地质变量受某一因素影响突出时，统计分布曲地质变量受某一因素影响突出时，统计分布曲线往往为偏态分布，当偏斜很大时，则对数值近似服从线往往为偏态分布，当偏斜很大时，则对数值近似服从正态分布（对数正态分布）；但各影响因素得影响作用正态分布（对数正态分布）；但各影响因素得影响作用差不多时，则往往成近似正态分布。大多数内生金属矿差

25、不多时，则往往成近似正态分布。大多数内生金属矿床中有用组分常呈对数正态分布；沉积或沉积变质型铁床中有用组分常呈对数正态分布；沉积或沉积变质型铁矿、次火山岩体中的早期浸染状贫铁矿的铁品位常呈近矿、次火山岩体中的早期浸染状贫铁矿的铁品位常呈近似正态分布。似正态分布。根据统计分布曲线的特征来鉴别与解释矿床成因。根据统计分布曲线的特征来鉴别与解释矿床成因。不同不同成因或不同成矿条件下形成的矿床，构成不同的统计总成因或不同成矿条件下形成的矿床，构成不同的统计总体，各自有其特殊类型的统计分布模型和相应的统计特体，各自有其特殊类型的统计分布模型和相应的统计特征值。征值。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿

26、体地质特征及其数学分析方法2）统计分布特征值）统计分布特征值平均值平均值均方差均方差变化系数（变异系数）变化系数（变异系数）二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法两矿体矿体的变化性对比图两矿体矿体的变化性对比图见矿工程中矿体的厚度相同，方差、变化系数相同，但矿体见矿工程中矿体的厚度相同，方差、变化系数相同，但矿体的形态、矿体的变化完全不同，相同的工作量则勘查精度也的形态、矿体的变化完全不同，相同的工作量则勘查精度也不相同不相同二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法平均值、均方差的

27、理论基础：随机变化平均值、均方差的理论基础：随机变化（概率论）（概率论）观测值观测值 =趋势分析值趋势分析值 +剩余值剩余值(残差残差)结构性变化结构性变化 随机性变化随机性变化2 2、自然分布曲线及变化性指数法、自然分布曲线及变化性指数法沿具体方向上的具体位置上观测点的观测值沿具体方向上的具体位置上观测点的观测值（标志值的大小）的曲线，叫自然分布曲线。（标志值的大小）的曲线，叫自然分布曲线。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法走向走向 倾向倾向莱芜西尚庄铁矿莱芜西尚庄铁矿I I号矿体号矿体TFeTFe、S S、CoCo含量变化曲线含量变化曲线变化性指数变化性指数M

28、M数值（观测值）上升下降的次数；数值（观测值）上升下降的次数；NN数值的多少（指标值的多少）；数值的多少（指标值的多少）；为规则变化，为明显方向性变化，为不明显的为规则变化，为明显方向性变化，为不明显的方向性变化，为不规则变化。方向性变化，为不规则变化。变化性指数只反映变化速度、变化性质，而变化性指数只反映变化速度、变化性质，而不能反映变化幅度，也不能反映其变化的复杂不能反映变化幅度，也不能反映其变化的复杂程度。程度。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法3 3、平差曲线及相依系数法、平差曲线及相依系数法1 1）平差曲线）平差曲线观测值的曲线经平差后的趋势值曲线。所谓

29、观测值的曲线经平差后的趋势值曲线。所谓的的平差平差就是用观测点相邻若干点标志值的平就是用观测点相邻若干点标志值的平均值作为该点的数值。均值作为该点的数值。平差又称滑动平均，可采用平差又称滑动平均，可采用等权平均等权平均（算术（算术平均），也可以用平均），也可以用加权平均加权平均。三点及五点滑。三点及五点滑动算术平均公式分别为：动算术平均公式分别为：二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法平差曲线图（三点滑动平均）平差曲线图（三点滑动平均）二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法平差曲

30、线图（五点滑动平均）平差曲线图（五点滑动平均）2 2）相依系数）相依系数C1C1局部相依系数；局部相依系数；C2C2总体相依系数；总体相依系数；mm局部相依个局部相依个数；数；MM总体相依个数。总体相依个数。相依系数越大，相依程度越高，相依系数越大，相依程度越高，变化规律性越强变化规律性越强。相依：相依：x x2 2xx1 1,x,x2 2xx3 3(或或x x2 2xxx3 3)称为相依。称为相依。不相依：不相依：x x2 2xx1 1,x,x2 2xx3 3(x(x2 2xx1 1,x,x2 2xx3 3)称为不相依。称为不相依。局部相依：局部相依：标志值与相邻点值相依。标志值与相邻点值相

31、依。局部不相依：局部不相依：标志值与相邻点值不相依。标志值与相邻点值不相依。总体相依：总体相依：二次平差后，每个观测点的相应趋势值，在二次平差后，每个观测点的相应趋势值，在空间上与相邻点趋势值之间具有线性或单调函数关系。空间上与相邻点趋势值之间具有线性或单调函数关系。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法4 4、变异函数曲线分析法、变异函数曲线分析法1 1）问题的提出）问题的提出6060年代，克立格研究南非金矿提出，法国统计学家马特年代，克立格研究南非金矿提出，法国统计学家马特隆完善，变异函数符合金矿体的变化性质。最早适于储隆完善，变异函数符合金矿体的变化性质。最早适

32、于储量计算，后来渗透到气象、森林、水文等，变异函数、量计算，后来渗透到气象、森林、水文等，变异函数、变异曲线是地质统计学的基本工具。变异曲线是地质统计学的基本工具。2 2）区域化变量）区域化变量（1 1）概念）概念区域性变量是区域性变量是一种具有空间位置的数值函数（每一一种具有空间位置的数值函数（每一个点具有一个确定值），两点之间变化有两重性（结个点具有一个确定值），两点之间变化有两重性（结构性变化、随机变化）。即以空间位置为自变量的随构性变化、随机变化）。即以空间位置为自变量的随机函数。机函数。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法结构性变化：在一定的范围内，它们之

33、间有自相关关结构性变化：在一定的范围内，它们之间有自相关关系。系。随机性变化：在一定的范围内，它们之间无自相关关随机性变化：在一定的范围内，它们之间无自相关关系。系。结构性变化依赖于两点之间的距离。结构性变化依赖于两点之间的距离。区域化变量主要有品位、厚度、体重。区域化变量主要有品位、厚度、体重。（2 2）区域化变量的性质）区域化变量的性质局限性：限制在一定空间范围，要考虑标志值的形局限性：限制在一定空间范围，要考虑标志值的形态、大小。态、大小。标志值的几何形态叫支撑（标志值的几何形态叫支撑（SupportSupport）。）。连续性连续性 具有结构性变化、随机性变化具有结构性变化、随机性变化

34、方向性，有时有各向异性方向性，有时有各向异性跃迁性跃迁性二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法3 3）变异函数及变异曲线）变异函数及变异曲线(1(1）公式）公式变异函数是区域化变量增量平方的数学期变异函数是区域化变量增量平方的数学期望值的一半。望值的一半。在实际应用中计算的是实验在实际应用中计算的是实验半变异函数，其表达式为：半变异函数，其表达式为：二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法其中，其中，r r*(h)(h)实验半变异函数（简称实验半变异函数（简称变异函数或变差函变异函数或变差函数数）；）；hh步长步长(距离或滞后距离或滞后)；N(

35、h)xN(h)x方向上相隔方向上相隔h h的的样品对数；样品对数；Z(xZ(xi i+h)+h)、Z(xZ(xi i)某变量（品位、厚度等）某变量（品位、厚度等）的测定值。的测定值。根据取不同的根据取不同的h h值用上述公式计算的结果，可作值用上述公式计算的结果，可作出变差图出变差图(r(r*(h)-hh)-h关系曲线关系曲线)。r r*(h)(h)随随h h的增大的增大而增大。当而增大。当ha(aha(a称为变程称为变程)时，时，Z(xZ(xi i)与与Z(xZ(xi i+h+h)不存在相关性，即是随机的；当不存在相关性，即是随机的；当h ha a时，时，Z Z(x(xi i)与与Z(xZ(

36、xi i+h+h)具相关性，且具相关性，且h h值越小，相关性越值越小，相关性越强。强。通常根据矿体形态选择如下方向计算变异函数通常根据矿体形态选择如下方向计算变异函数（便于研究各向异性）：（便于研究各向异性）：面型矿体：走向、倾向、两对角线；面型矿体：走向、倾向、两对角线；立体矿体：走向、倾向、两对角线、厚度立体矿体：走向、倾向、两对角线、厚度可计算不同方向、距离的变异函数；可计算不同方向、距离的变异函数；二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法变异函数图形：变异函数图形：h hr r*(h)(h)r r

37、*(h)(h)连续型连续型线性型线性型随机型随机型(纯块金型纯块金型)块金型块金型跃迁型跃迁型二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法（2 2）变异函数的类型）变异函数的类型(3(3）矿体的变异函数数学模型）矿体的变异函数数学模型一般分为两类一般分为两类有基台：有基台：即有限方差模型，基台可用方即有限方差模型，基台可用方差代替，包括球状模型、指数模型、高斯差代替，包括球状模型、指数模型、高斯模型等。模型等。无基台：无基台：没有限方差模型，包括戴维杰没有限方差模型，包括戴维杰模型、线性模型、幂指数模型、对数模型模型、线性模型、幂指数模型、对数模型等。等。二、矿体地质特征及

38、其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法其中，其中，CoCo块金常数（代表随机变化部分）；块金常数（代表随机变化部分）；C C拱高；拱高；C+CoC+Co基台值；基台值；C+Co=C+Co=先验方差先验方差=C(0)(=C(0)(即即Z(xZ(xi i)的方差），当的方差），当Co=0Co=0、C=1C=1时为标准球时为标准球状模型；状模型；aa变程，变程，a a范围内才有结构性变化（有规律范围内才有结构性变化（有规律的变化）。的变化）。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法球状模型（马特隆模型）较为常用：球状模型（马特隆模型）较为常用：块金是从金颗块金是从金颗

39、粒分布不均匀粒分布不均匀而导致在很短而导致在很短距离内样品品距离内样品品位的较大差异位的较大差异的现象的现象二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法球状模型变异函数图形：球状模型变异函数图形：有水平渐近线，称基台有水平渐近线，称基台5 5、含矿系数（含矿率）、含矿系数（含矿率）1 1）概念）概念工业矿体地段的长度或面积、体积与整工业矿体地段的长度或面积、体积与整个矿化地段的长度或体积之比。是反映个矿化地段的长度或体积之比。是反映矿化连续性的指标（反映内部结构复杂矿化连续性的指标（反映内部结构复杂性）。性）。2 2）公式）公式二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特

40、征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法A和和B是两个具有不同矿化连续性的矿体：是两个具有不同矿化连续性的矿体：A是连续的，是连续的，B为不连续的。为不连续的。对于矿体对于矿体B，矿体总面积为矿体总面积为S0，其中工业矿化地段（红其中工业矿化地段（红色区）的面积为色区）的面积为SP。则则按面积计算的含矿系数为：按面积计算的含矿系数为：KP=SP/S0按体积计算的矿化系数为：按体积计算的矿化系数为：KP=VP/V0线含矿系数为：线含矿系数为：KP=LP/L0。在剖面内所有线的含矿在剖面内所有线的含矿系数平均值可作为评定该剖面矿化连续性的指标。系数平均值可

41、作为评定该剖面矿化连续性的指标。反映了工业矿化的连续性，反映了工业矿化的连续性，KpKp=01=01。根据。根据KpKp将矿体中将矿体中工业矿化的连续性分为：工业矿化的连续性分为：矿化连续：矿化连续：KpKp，整个矿体均达到工业要求，整个矿体均达到工业要求矿化微间断矿化微间断 KpKp，局部地段未达到，局部地段未达到矿化间断矿化间断 KpKp，达到的地段稍大于未达到的地段，达到的地段稍大于未达到的地段矿化极间断矿化极间断 KpKp，大部分未达到要求，大部分未达到要求二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法6、矿化强度指数、矿化强度指数1 1）概念）概念某地段的平均品位与

42、整个矿体的平均品位之某地段的平均品位与整个矿体的平均品位之比。比。反映矿体品位变化强度的重要指标。反映矿体品位变化强度的重要指标。2 2）公式）公式其中，分子为矿体某地段之平均品位；分母为矿其中，分子为矿体某地段之平均品位；分母为矿体总平均品位。体总平均品位。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法7、矿体边界模数、矿体边界模数1 1）概念）概念某地段矿体等面积规则体（圆形、矩形、某地段矿体等面积规则体（圆形、矩形、椭圆）的周长与实际矿体的周长之比。椭圆）的周长与实际矿体的周长之比。评评价矿体外形复杂程度的指标。价矿体外形复杂程度的指标。2 2）公式）公式当矿体为等轴状

43、：圆形当矿体为等轴状：圆形当矿体为板状、脉状：矩形当矿体为板状、脉状：矩形当矿体为透镜状：椭圆形当矿体为透镜状：椭圆形二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法边界模数值介于边界模数值介于0-10-1之间，模数越小，边界形态越复杂。之间，模数越小，边界形态越复杂。实际应用中，可选择不同方向的断面进行计算，反映不实际应用中，可选择不同方向的断面进行计算，反映不同方向矿体形态的复杂程度，以便选择合适的勘查工程同方向矿体形态的复杂程度，以便选择合适的勘查工程系统。系统。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特

44、征及其数学分析方法（四）小结（四）小结矿体标志的变化受有关地质因素变化规律的制约。矿体标志的变化受有关地质因素变化规律的制约。由于由于矿体各标志的变化矿体各标志的变化与一定地质因素有关，因此，与一定地质因素有关，因此，它们的变化必然因它们的变化必然因受有关地质因素变化规律的制约受有关地质因素变化规律的制约而而呈现出一定的变化趋势。呈现出一定的变化趋势。品位变化具方向性特征。品位变化具方向性特征。矿石品位数值有时在一定范围内，沿一定方向具有总矿石品位数值有时在一定范围内，沿一定方向具有总体上升或总体下降的变化趋势，或称某种周期性变化，体上升或总体下降的变化趋势，或称某种周期性变化，因而，显现出因

45、而，显现出品位变化的方向性特征品位变化的方向性特征。二、矿体地质特征及其数学分析方法二、矿体地质特征及其数学分析方法趋势变化或方向性变化趋势变化或方向性变化是矿体的又一重要特征。查明是矿体的又一重要特征。查明趋势特征趋势特征是我们合理确定工程间距、正确布置勘查工是我们合理确定工程间距、正确布置勘查工程的重要依据。程的重要依据。在研究不同标志的变化规律性时，除应查明矿体各标在研究不同标志的变化规律性时，除应查明矿体各标志沿走向、倾斜和厚度的趋势变化外，尤其应注意志沿走向、倾斜和厚度的趋势变化外，尤其应注意查查明矿体最大变化标志的最大变化方向明矿体最大变化标志的最大变化方向，勘查工程，通勘查工程，

46、通常是沿矿体的最大变化方向布置，这是勘查工程布置常是沿矿体的最大变化方向布置，这是勘查工程布置的一条重要原则。的一条重要原则。大多数矿床通常是由在大多数矿床通常是由在两度空间延长，一个方向短两度空间延长，一个方向短的的层状、似层状、透镜状、脉状等形态的矿体组成。这层状、似层状、透镜状、脉状等形态的矿体组成。这类矿体在类矿体在一般情况下一般情况下，矿石品位和形态等的变化最大矿石品位和形态等的变化最大方向是厚度方向方向是厚度方向。因此，。因此，大多数矿床勘查工程均垂直大多数矿床勘查工程均垂直矿体走向布置，沿厚度方向穿过矿体矿体走向布置，沿厚度方向穿过矿体。（一）（一）概念、目的及意义概念、目的及意

47、义1 1、概念、概念矿床勘查类型是根据矿床地质特点，尤其按矿矿床勘查类型是根据矿床地质特点，尤其按矿体主要地质特征及其变化的复杂程度对勘查工体主要地质特征及其变化的复杂程度对勘查工作难易程度的影响，将相似特点的矿床加以归作难易程度的影响，将相似特点的矿床加以归并而划分的矿床类型。并而划分的矿床类型。矿床勘查类型是在大量探采资料对比基础上，矿床勘查类型是在大量探采资料对比基础上，对已勘查矿床勘查经验的总结。用于规范勘查对已勘查矿床勘查经验的总结。用于规范勘查的目的。的目的。三、矿床勘查类型三、矿床勘查类型2 2、目的、意义、目的、意义其目的在于指导相似类型矿床的勘查工作，其目的在于指导相似类型矿

48、床的勘查工作，为合理选择勘查手段、确定合理的勘查研究为合理选择勘查手段、确定合理的勘查研究程度及勘查工程的合理布局提供依据。因此，程度及勘查工程的合理布局提供依据。因此，勘查类型划分是为地质勘查人员勘查新矿床勘查类型划分是为地质勘查人员勘查新矿床提供借鉴、类比的基础。类比过程：提供借鉴、类比的基础。类比过程：根据将要勘查矿床的地质特征根据将要勘查矿床的地质特征类比确定勘查类型类比确定勘查类型根据勘查类型确定勘查方法和可能的勘查效果根据勘查类型确定勘查方法和可能的勘查效果三、矿床勘查类型三、矿床勘查类型矿床勘查类型也是评价矿床的依据，它与矿矿床勘查类型也是评价矿床的依据，它与矿井规模、开采技术条

49、件有密切联系。井规模、开采技术条件有密切联系。矿床勘查类型还反映了勘查的难易程度，影矿床勘查类型还反映了勘查的难易程度，影响勘查成本的高低。响勘查成本的高低。注意：从本矿床的实际出发，灵活应用，忌注意：从本矿床的实际出发，灵活应用，忌生搬硬套。生搬硬套。三、矿床勘查类型三、矿床勘查类型（二）（二）矿床勘查类型确定的原则矿床勘查类型确定的原则1 1、追求最佳勘查效益的原则、追求最佳勘查效益的原则勘查工程的布置应遵循矿床地质规律，从需要、可能、效益等多勘查工程的布置应遵循矿床地质规律，从需要、可能、效益等多方面综合考虑，以最少的投入，获取最大的效益。方面综合考虑，以最少的投入，获取最大的效益。2

50、2、从实际出发的原则、从实际出发的原则每个矿床都有其自身的地质特征，不同矿床的地质因素不同，矿每个矿床都有其自身的地质特征，不同矿床的地质因素不同，矿床勘查难易程度也不同，必须分析研究具体矿床的情况，确定其床勘查难易程度也不同，必须分析研究具体矿床的情况，确定其主导影响因素，布置勘查工程。主导影响因素，布置勘查工程。3 3、以主矿体为主的原则、以主矿体为主的原则当矿床由多个矿体组成时，应以主矿体（其资源储量占当矿床由多个矿体组成时，应以主矿体（其资源储量占70%以上，以上，由一个或几个主要矿体组成）为主；当矿床规模较大时，也可按由一个或几个主要矿体组成）为主；当矿床规模较大时，也可按不同地段的