矿体变化性及其数学分析方法

第四章矿体变化性及其数学分析方法第一节矿体地质的概念及其研究意义一、矿体地质的概念矿体地质：以矿体为研究对象，其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性特征或变化规律，为选择合理勘探方法及矿床的工业评价提供依据。任务目的标志变化性标志变化特征服务领域选择合理勘探方法矿床的工业评价第四章矿体变化性及其数学分析方法第一节矿体地质的概念及其研究意义一、矿体地质的概念二、矿体地质研究与矿床地质研究的区别矿体地质研究矿床地质研究矿体质量品位矿体形态规模矿体内部结构矿石组构成分成矿条件成矿过程成因第四章矿体变化性及其数学分析方法第一节矿体地质的概念及其研究意义一、矿体地质的概念二、矿体地质研究与矿床地质研究的区别三、矿体地质研究的中心问题矿体的变化性和矿体的变化程度四、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、矿体的厚度、形态、规模及产状的变化。而以上矿体特征值的变化性研究是矿床勘查的基础，是划分勘探类型的基本依据，考虑勘探经济效益的基础，同时也是矿体评价时的主要依据。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，但矿体的形态、矿体的变化完全不同，相同的工作量则勘探精度也不相同第四章矿体变化性及其数学分析方法第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容矿体地质研究侧重与影响勘探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标志。矿体外部形态标志矿体内部结构标志矿体厚度矿体形态矿体产状规模矿石品位品级矿石类型夹石内容包括：★矿体的变化性质★矿体的变化程度★控制变化的因素第四章矿体变化性及其数学分析方法第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容一、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联系特点与变化的特征和规律据晋可夫、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：1、结构性变化：典型标志如矿体厚度往往呈有规律的变化、结构性变化。2、随机性变化：典型标志如贵金属矿床的品位变化。3、结构+随机性变化：考虑了局部变化和总体变化，局部变化在勘探中是很难控制的，但可以控制矿体的总体变化。总体变化相当于趋势分量，局部变化相当于剩余变化。穷波嘎三级查证Ag元素背景值及异常下限确定示意图—Ag样品顺序号ω×10-60.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0051015202530354045505560657075穷波嘎三级查证Au元素背景值及异常下限确定示意图—Au样品顺序号ω×10-6-1001020304050-1001020304050051015202530354045505560657075ExpectedNormal干中雄土壤地球化学测量Sb元素分析值直方图ln(x)观测数050100150200250300350-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5ExpectedNormal干中雄土壤地球化学测量Ag元素分析值直方图ln(x)观测数020406080100120140160180200220240260280-4.5-4.0-3.5-3.0-2.5-2.0-1.5-1.0-0.50.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5ExpectedNormal干中雄土壤地球化学测量Zn元素分析值直方图ln(x)ln(x)观测数0204060801001201401601802002203.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.510.010.511.011.512.012.513.0ExpectedNormal干中雄土壤地球化学测量Pb元素分析值直方图ln(x)InC观测数0204060801001201401601801.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.510.010.511.011.512.012.513.013.5第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容一、矿体变化性质的研究二、矿体变化程度的研究指标志值的变化程度及变化速度的综合，它反映矿体复杂性的量纲它直接影响到矿体勘探类型的划分，勘探手段的选择，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。第四章矿体变化性及其数学分析方法★一个矿体的内部，多种标志的变化程度往往不同，不同类型的矿床其最大的变化标志也可不同。●例如：贵金属、稀有金属矿床：矿体的内部结构变化程度（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：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）；◆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积矿床的矿体变化最大标志。第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容一、矿体变化性质的研究二、矿体变化程度的研究三、控制矿体变化的因素的研究第四章矿体变化性及其数学分析方法影响元素集中、分散的因素及发育程度成矿后的改造破坏矿床成因、成矿方式、成矿地质条件第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容第四章矿体变化性及其数学分析方法（一）矿体外部形态控制因素1、褶皱控矿构造2、断裂控矿构造3、裂隙控矿构造4、侵入体内部构造和接触带的控制（原生节理、流动构造）5、火山构造（火山颈、火山口）一、矿体变化性质的研究二、矿体变化程度的研究三、控制矿体变化的因素的研究1、平盖接触2、超覆接触复杂的接触带构造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铜矿床示意剖面图第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容第四章矿体变化性及其数学分析方法（一）矿体外部形态控制因素(二）矿体内部结构标志的变化控制因素原生因素：矿化强度的不同，含矿溶液本身的性质、成分、流体性状；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，矿体中某些部位强，某些部位弱，造成矿化不均匀性。次生因素：氧化淋滤和次生富集一、矿体变化性质的研究二、矿体变化程度的研究三、控制矿体变化的因素的研究第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容第四章矿体变化性及其数学分析方法第三节矿体变化性的数学表征法定性、定量两种表示方法，其中定性：几何图件、地质图件一、统计分布曲线、均方差、变化系数1、频率分布曲线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频率：区间内的统计个数（频数）/总数平均值均方差σ=nxnxxxi.......21nn2)x-(xi%100x变化系数=平均值、均方差的理论基础：随机变化观测值=趋势分析值+剩余值坐标性变化随机性变化第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容第四章矿体变化性及其数学分析方法第三节矿体变化性的数学表征法一、统计分布曲线、均方差、变化系数二、自然分布曲线及变化性指数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，叫自然分布曲线穷波嘎三级查证Au元素背景值及异常下限确定示意图—Au样品顺序号ω×10-6-1001020304050-1001020304050051015202530354045505560657075第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容第四章矿体变化性及其数学分析方法第三节矿体变化性的数学表征法一、统计分布曲线、均方差、变化系数二、自然分布曲线及变化性指数变化性指数2nMtM：数值（观测值）上升下降的次数n：数值的多少（指标值的多少）t：0~0.2规则变化，0.3~0.5明显方向性变化0.5~0.7不明显的方向性变化0.8~1.0不规则变化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程度第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容第四章矿体变化性及其数学分析方法第三节矿体变化性的数学表征法一、统计分布曲线、均方差、变化系数二、自然分布曲线及变化性指数三、平差曲线及相依系数法平差曲线：观测值的曲线经平差后的趋势值曲线何谓相依：x2x1,X2X3称为相依何谓不相依：x2x1,X2X3称为不相依局部相依：标志值与相邻点值相依局部不相依：标志值与相邻点值不相依总体相依：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。第一节矿体地质的概念及其研究意义第二节矿体地质研究的基本内容第四章矿体变化性及其数学分析方法第三节矿体变化性的数学表征法一、统计分布曲线、均方差、变化系数二、自然分布曲线及变化性指数三、平差曲线及相依系数法四、变异函数、变异曲线1、问题的提出60年代，克立格研究南非金矿提出，法国统计学家马克隆完善，变异函数符合金矿体的变化性质。最早适于储量计算，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。2、区域化变量1）概念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（结构性变化、随机变化）结构性变化：在一定的范围内，它们之间有自相关关系。随机性变化：在一定的范围内，它们之间无自相关关系。结构性变化依赖于两点之间的距离。区域化变量：品位、厚度、体重2）区域化变量的性质①局限性：限制在一定空间范围，要考虑标志值的形态、大小。标志值的几何形态叫支撑（Support）②连续性③具有结构性变化、随机性变化④方向性，有时有各向异性⑤跃迁性第四章矿体变化性及其数学分析方法第三节矿体变化性的数学表征法四、变异函数、变异曲线1、问题的提出2、区域化变量3、变异函数及变异曲线1）公式变异函数是区域化变量增量平方的数学期望值的一半vdxxzhxzvxzhxZEhr22)]()([1})]()({[)(2vdxxzhxzvxzhxZEhr22)]()([21})]()({[)(第四章矿体变化性及其数学分析方法第三节矿体变化性的数学表征法四、变异函数、变异曲线1、问题的提出2、区域化变量3、变异函数及变异曲线1）公式面型矿体：走向、倾向、对角线（2）立体矿体：走向、倾向、对角线（2）、厚度可计算不同方向、距离的变异函数2）变异函数的类型★连续型●线性型◆随机型■块金型▲跃迁型★连续型●线性型◆随机型■块金型▲跃迁型3）矿体的变异函数数学模型一般分为两类★有基台：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、高斯模型★无基台：没有限方差模型包括戴维杰模型、线性模型、幂指数模型、对数模型第四章矿体变化性及其数学分析方法第三节矿体变化性的数学表征法四、变异函数、变异曲线1、问题的提出2、区域化变量3、变异函数及变异曲线1）公式2）变异函数的类型ahCCohrahahahCCohr)()223()(23Co：块金常数（代表随机变化部分）C：基台C+Co=先验方差=K（0）a：变程a范围内才有结构性变化（有规律的变化）球状模型Co：块金常数（代表随机变化部分）C：基台C+Co=先验方差=K（0）a：变程a范围内才有结构性变化（有规律的变化）四）球状模型的变化性★变化性质系数Q第四章矿体变化性及其数学分析方法第三节矿体变化性的数学表征法四、变异函数、变异曲线1、问题的提出2、区域化变量3、变异函数及变异曲线1）公式2）变异函数的类型3）矿体的变异函数数学模型CCoCoQ四）球状模型的变化性★变化性质系数Q变化速度CCoCoQ变化性质的分类1、坐标性变化Q=0.0~0.22、有明显的坐标性变化Q=0.2~0.53、有明显的随机性变化Q=0.5~0.84、随机性变化Q0.8★变化程度系数Φ2)/()/()/(sin2LamCComCCom：平均值；a：变程；L：矿体某一方向长度的二分之一（延伸长度小的方向）