Базовая оценка минерализации. Ресурсный геолог
Георгий Кирьяков
Андрей Вяльцев
В книге излагаются основы трехмерного моделирования месторождений – от исследования и подготовки данных для интерполяции до проверок результатов моделирования. Предпринята попытка объяснить довольно сложные понятия простым доступным языком. Материал сопровождается большим количеством иллюстраций. Все рассмотренные вопросы и решения опираются на собственный практический опыт авторов.Авторы – ресурсные геологи, занимающиеся моделированием месторождений ТПИ в добывающих организациях.
Базовая оценка минерализации
Ресурсный геолог
Андрей Вяльцев
Георгий Кирьяков
Моей жене Татьяне и моим дочерям Эмилии и Оливии, без которых эта книга была бы завершена на год раньше.
Андрей Вяльцев
Моим учителям в школе, институте и жизни: Афанасьевой А. И., Большаковой Г. Н., Салову Л. А., Горштейну А. Е., Пертелю А. И., Калабину Н. В.
Георгий Кирьяков
Дизайнер обложки Татьяна Вяльцева
© Андрей Вяльцев, 2024
© Георгий Кирьяков, 2024
© Татьяна Вяльцева, дизайн обложки, 2024
ISBN 978-5-0062-3285-3
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
ВВЕДЕНИЕ
Введение в «умной» книге обычно самая понятная и легко читаемая ее часть. Мы постарались немного изменить этот старинный красивый обычай и сделать весь текст максимально понятным и не очень снотворным. Очень надеемся, что это у нас получилось. Хотя, безусловно, в некоторых местах мозги напрягать придется, что может вызвать приступ неудержимой зевоты. Но тут уж увы – так со всеми книгами, чуть более сложными, чем «Буратино».
Начнем с того, о чем эта книга. Эта книга посвящена основам трехмерного моделирования месторождений твердых полезных ископаемых. Хочется сразу подчеркнуть: именно твердых, причем «традиционных» – руд черных, цветных и драгоценных металлов. Ни один из авторов книги не имеет никакого опыта в моделировании жидких или газообразных полезных ископаемых. Поэтому если вам надо моделировать что-то нефтегазовое или месторождение подземных вод – боимся, в этой книге вы не сможете найти очень много полезного.
По нашему мнению, в любом сложном вопросе главное – понимание его сути, а не бездумное заучивание формул и определений. Именно поэтому формул в книге не очень много, а те объяснения, которые приводятся, зачастую далеки от строгого научного освещения рассматриваемых вопросов, но зато данные объяснения построены таким образом, чтобы была понятна суть. По крайней мере, мы старались сделать их такими.
Что касается инструментов. В мире существует довольно большое количество специализированного программного обеспечения для моделирования и статистической обработки данных. Мы постарались излагать материал без «привязки» к какому-либо конкретному программному обеспечению, хотя более опытные читатели без труда смогут заметить скриншоты из наиболее распространенных прикладных программ для моделирования. Тем не менее все, что здесь изложено, может быть приложено к любому существующему программному обеспечению (мы так думаем!).
Теперь о том, для кого предназначена эта книга. Нам кажется, что книга будет полезна геологам, которые начинают заниматься моделированием месторождений. Или уже начали, но ушли не очень далеко от начала. Или ушли далеко, но некоторые начальные моменты все равно не очень поняли. Также нам кажется, что книга может быть полезна студентам геологических специальностей вузов. К сожалению, в настоящее время геологические вузы дают не очень большую базу по вопросам моделирования, а в том, что дают, нередко присутствуют пробелы на довольно важных местах. Данная книга предназначена (в том числе), чтобы эти пробелы максимально сократить.
В случае, если вы постараетесь читать материал не совсем «по диагонали» и попытаетесь делать задания, которые приведены в данной книге, нам кажется, что у вас есть неплохой шанс овладеть следующими навыками:
– проводить статистический анализ данных опробования полезных компонентов;
– выполнять декластеризацию и композитирование;
– определять уровни аномальных («ураганных») содержаний;
– подготавливать данные опробования к интерполяции;
– определять изменчивость содержаний в зависимости от направлений;
– правильно подбирать модели вариограмм (или хотя бы не совсем наобум);
– подбирать настроечные параметры для интерполяции содержаний;
– производить оценку содержаний методами ближайшего соседа, обратных расстояний, обычного кригинга и индикаторного кригинга;
– сопоставлять исходные данные опробования с оценкой в блочной модели;
– производить классификацию минерализации согласно кодексу JORC.
Книга создана на основе учебного курса, который можно найти на широко известном обучающем ресурсе Stepik[1 - https://stepik.org/course/176352]. Если книга покажется интересной – милости просим и туда. Книга – штука неизменяемая, а в учебном курсе что-то может быть изложено по-другому – понятнее или глубже.
Примеры файлов и тренажеры, используемые по ходу книги, расположены на GitHub[2 - https://github.com/andrey-vyaltsev/ResourceGeologistBasic].
Да, чуть не забыли. Кратко об авторах. Авторы настоящей книги – геологи, более 10 лет занимающиеся моделированием месторождений непосредственно в добывающих организациях. Основная часть того, что мы намоделировали за свою профессиональную жизнь – это месторождения золота и цветных металлов. Те примеры, которые встречаются в книге, либо взяты непосредственно из нашей практики, либо созданы «по мотивам» реальных ситуаций.
Авторы выражают благодарность Некрасову Андрею за вычитку книги, устранение ошибок и внесение рациональных предложений по ее дополнению.
Если в ходе изучения изложенного материала у вас возникнет недопонимание прочитанного и/или горячее желание что-то переспросить или возразить – добро пожаловать в telegram-канал «Ресурсные геологи[3 - https://t.me/resource_geologists]». Мы, скорее всего, где-то там присутствуем.
ГЛАВА 1. СОЗДАНИЕ И ОБРАБОТКА РУДНОЙ ВЫБОРКИ
Рудная выборка
Что это – «рудная выборка»?
Рудную выборку можно определить как часть данных опробования, которая характеризует «возможно рудную» часть геологического пространства, моделируемую зону минерализации. Рудная выборка – это единственный источник для оценки содержания полезных компонентов в вашей модели. Пробы, по каким-либо причинам не включенные в рудную выборку, в оценке содержаний не участвуют.
Создание рудной выборки – очень важный шаг в процессе моделирования. Рудная выборка – это основа вашей будущей модели. Ошибки, сделанные на этом этапе, скорее всего, приведут к ошибкам в модели и вполне могут создать проблемы при обработке данных.
Способ формирования рудной выборки зависит от выбранной методики моделирования. В данной главе будем считать, что моделирование выполняется способом, который является наиболее часто используемым, а именно – с помощью построения каркасов минерализации. Необходимо сделать замечание, что каркасное моделирование – отдельная большая тема и в книге не рассматривается.
В описанном случае рудная выборка – это те пробы, которые находятся внутри каркасов минерализации. При этом не все пробы, попавшие в каркасы, могут входить в рудную выборку.
Причин, по которым проба в пределах каркасов может быть исключена из рудной выборки, масса. В качестве примера можно привести:
– проблемы при проходке выработок, приведшие к низкому выходу материала проб (например, низкому выходу керна). Тут также возможны варианты: от попадания скважины в ослабленную зону разрывного нарушения до низкой квалификации персонала буровой;
– недоверие к данным опробования, полученным в предыдущие периоды. Чаще всего такая неприятность случается с «историческими» данными, полученными несколько десятилетий назад;
– несоответствие выбранного способа опробования геологическим особенностям месторождения – например, бурение слишком малым диаметром на месторождении с высокой локальной изменчивостью (например, на месторождениях с крупным видимым золотом);
– неудачная схема опробования, не соответствующая моделируемому объему. Например, зачастую на месторождениях, разведанных в 40-50-е годы прошлого века на Северо-Востоке России, опробование месторождений выполнялось бороздовым способом по подземным выработкам и только по наиболее «интересной» части – по визуально видимой жиле или зоне прожилкования. А зона околорудных изменений либо не опробовалась вовсе, либо опробовалась по сильно разреженной сети (или вообще 5-7-10 проб на весь объект). В итоге такой схемы опробования мы имеем огромную массу бороздовых проб, освещающих только богатую часть минерализации и редкие пробы, дающие отдаленное представление о качестве измененных пород за пределами визуально выделяемого оруденения (и которые показывают вполне себе промышленные содержания по нынешним временам). В принципе, и в более позднее советское время (60—70—80-е) бороздовые пробы на месторождениях, отрабатываемых подземным способом, были крайне популярны. Да, в позднее время бороздами старались осветить всю мощность зоны минерализации, но даже в этом случае опробовать то, что осталось «за стенкой» подземной выработки, физически невозможно. При интерполяции по такой выборке «в лоб» мы неизбежно получим существенное завышение содержаний. Поэтому при такой ситуации приходится как-то выкручиваться, в том числе и исключая пробы из рудной выборки. В ряде случаев приходится поступать как в той сценке: «здесь играть, здесь не играть, здесь я рыбу заворачивал» – т. е. использовать бороздовые пробы при оконтуривании, но не использовать при интерполяции (или использовать фрагментарно).
Рудная выборка
Оценку содержания в вашей будущей модели вы будете выполнять только по рудной выборке. Все пробы, которые остались за пределами каркасов минерализации, а также пробы, попавшие в каркасы, но исключенные из выборки, сколь бы «интересными» содержаниями они ни характеризовались, на качество вашей модели оказывать влияние не будут.
Этапы формирования рудной выборки
Рудная выборка – это важная часть ваших отчетных материалов. Практически это один из «китов» моделирования. Отсутствие рудной выборки в составе материалов моделирования – случай нередкий и очень печальный. По сути, отсутствие возможности понять, по каким данным выполнена оценка, кардинально снижает «ценность» модели (например, в этом случае невозможно достоверно сказать – использованы ли данные за тот или иной период разведки для построения модели или нет). Процесс моделирования должен быть «прозрачным» для любого, кто работает с моделью: у такого специалиста должна быть возможность понять, по каким данным выполнена оценка содержаний. Да, в общем, не исключен вариант, что этим специалистом будете вы сами через N месяцев. Неужели вы считаете, что будете помнить все аспекты моделирования? Или, может, вы настолько не любите себя, что не хотите облегчить жизнь себе из будущего?
Необходимо отметить следующий важный момент: пробы, исключенные из рудной выборки, в обязательном порядке также должны быть освещены в отчетных материалах с четким обоснованием причин исключения. Причина «что-то она мне не понравилась» вряд ли может считаться приемлемой.
К моменту формирования рудной выборки в вашем распоряжении уже есть каркасные модели минерализации. В каркасах может присутствовать поле зонального контроля, т. е. индивидуальный номер рудного тела или домена, а может и не присутствовать – опять же, зависит от выбранной методики моделирования. Методика построения каркасов в данной книге не рассматривается – как уже было сказано, это отдельная большая тема. Просто давайте будем считать, что каркасы минерализации вы уже построили, вы их проверили, и вы в них уверены.
«Стандартные» этапы формирования рудной выборки включают в себя:
– Выборка проб каркасами минерализации или кодирование проб каркасами (зависит от используемого программного обеспечения).
– Композитирование проб.
– Определение необходимости декластеризации и собственно декластеризация (если нужна).
– Определение необходимости урезки аномальных содержаний («ураганов»).
– Прочие трудно формализуемые манипуляции с рудной выборкой.
Каждый шаг должен сопровождаться анализом результатов этого шага. Крайне не рекомендуется «шагать вслепую», то есть выполнять следующий шаг, не оценив и не проанализировав результат сделанного. Такие действия рано или поздно приведут к тому же, к чему может привести прогулка с завязанными глазами – либо вляпаетесь во что-то нехорошее, либо вовсе куда-нибудь провалитесь.
Забегая немного вперед: все этапы моделирования, а не только создание рудной выборки, должны быть «прозрачными» – то есть стороннему наблюдателю должно быть «видно», что и как вы делали с вашими данными. Поэтому каждый шаг моделирования (в том числе и создание рудной выборки) должен сопровождаться прилагаемым результатом шага. То есть выбрали пробы каркасами – файл необработанной выборки сохранили в составе отчетных материалов. Композитировали – композитированная выборка отправляется в отчетные материалы. Урезали – аналогично. И то же самое с каждым этапом моделирования.
Выборка проб каркасами минерализации
